JP2014073798A - 乗用車の接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】新たな接合機や接合部品を必要とせず、また製造工数の増加や製造条件の変更を伴うことなく、既設の鋼製ルーフ車と同一の製造ラインによりアルミ合金製ルーフ車を生産することができる十分な接合強度を有した乗用車の接合構造を提供すること。
【解決手段】アルミニウム合金製のルーフパネルが鋼板製の骨格部材に接合された乗用車の接合構造において、前記接合はアルミニウムメッキ鋼板などからなる溶融接合部材を介して行なわれるとともに、前記ルーフパネルと前記溶融接合部材側の間の接合、及び前記溶融接合部材と鋼板製の骨格部材の間の接合は何れも溶融接合法によってなされた乗用車の接合構造。
【選択図】図２

Description

本発明は、乗用車の接合構造に関し、特にアルミ合金製のルーフパネルと鋼製のボデー骨格が接合、一体化される車体構造における有用な乗用車の接合構造に関するものである。

近年、乗用車の燃費規制が強化され、また、一方では、運動性能の向上が要求されていることから、車両の軽量化と重心高さの低減が求められている。これら要求の両立には、ルーフパネルのアルミ化が有力な手段になるが、アルミ合金製ルーフ車の固定ルーフの場合にはリベットによるカシメ締結や接着接合で鋼板製のボデーに固定される。従って、鋼製ルーフ車とは異なる専用設備を生産ライン中に設置する必要があり、このため一部の高級車やスポーツカー、SUVなどで採用されているにとどまり、アルミフードやラゲージ、バックドアなどハングオンの外板パネルにはほとんど普及していないのが実情である。

一方、従来の乗用車は、鋼製のボデー骨格に鋼板製のルーフパネルを一般にスポット溶接で接合しているが、ルーフパネルをアルミ合金製とした場合、ボデー側の鋼板製部材に溶接すると、その界面に脆弱な鉄‐アルミ系の金属間化合物が生成するため、十分な接合強度が確保できないという大きな問題があった。

この問題を解決するため、リベットと接着剤による接合方法（特許文献１）や摩擦接合方法（特許文献２）など、鋼製ボデー骨格に固定アルミ合金製パネルに接合する方法が提案され、中には実用化されているものもあるが、いずれも従来の鋼板ルーフパネル用溶接ラインに別の接合機を導入する必要があり、新たな設備投資に伴うコストアップの問題が生じる。また、アルミ合金製ルーフパネルにリベットを打ち込み、その部分を鋼板製ボデー骨格とスポット溶接する方法（特許文献３）なども提案されているが、こうした方法も設備投資やラインの延長、工程数の増加などにより、やはりコストアップの問題がある。

さらに、接合面ではボデー側の鋼板とルーフ側のアルミ合金が直接接触するため電蝕を起こす恐れがあり、この電蝕防止のための対策（特許文献４）なども講じなければならないという問題もある。

特開２００５−１１９５７７号公報 特開２００８−１５５８０６号公報 特許３９４１４０９号公報 特開２００６−１９８６７５号公報

本発明は、上述した従来のアルミ合金製ルーフ車の鋼製ボデーへの接合における問題点を一挙に解消し、新たな接合機や接合部品を必要とせず、また製造工数の増加や製造条件の変更を伴うことなく、既設の鋼製ルーフ車と同一の製造ラインによりアルミ合金製ルーフ車を生産することができる十分な接合強度を有した乗用車の接合構造を提供することをその課題としたものである。

請求項１記載の発明は、アルミニウム合金製のルーフパネルが鋼板製の骨格部材に接合された乗用車の接合構造において、前記接合はアルミ系メッキ鋼板、アルミ−亜鉛系メッキ鋼板または亜鉛系メッキ鋼板からなる溶融接合部材を介して行なわれるとともに、前記ルーフパネルと前記溶融接合部材側の間の接合、及び前記溶融接合部材と鋼板製の骨格部材の間の接合は何れも溶融接合法によってなされたものであることを特徴とする乗用車の接合構造である。

請求項２記載の発明は、前記溶融接合部材がルーフリンフォース部材またはルーフリンフォース用ブラケットで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の乗用車の接合構造である。

請求項３記載の発明は、前記溶融接合部材がヘッダー部材で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の乗用車の接合構造である。

請求項４記載の発明は、前記ヘッダー部材がヘッダー、ヘッダーアッパーまたはヘッダーアンダーであることを特徴とする請求項３に記載の乗用車の接合構造である。

請求項５記載の発明は、前記溶融接合部材がルーフパネルの一部で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の乗用車の接合構造である。

請求項６記載の発明は、前記溶融接合法が、抵抗スポット溶接、ＭＩＧブレージング接合、またはレーザーブレージング接合である請求項１〜５のいずれかに記載の乗用車の接合構造である。

請求項７記載の発明は、前記ルーフパネルと前記溶融接合部材側の間の接合、及び前記溶融接合部材と鋼板製の骨格部材の間の接合における溶融接合部が平面上で異なる部位である請求項１〜６のいずれかに記載の乗用車の接合構造である。

請求項８記載の発明は、前記１〜７のいずれかに記載の接合構造を有する乗用車である。

本発明に係る乗用車の接合構造によれば、以下の優れた効果が提供される。
（イ）本発明の接合構造は、アルミニウム合金製のルーフパネルと鋼製の骨格部材などとの接合が溶融接合部材を介していずれもスポット溶接などの溶融接合法により行なわれたものであるため、鋼製ルーフ車の場合と同じ接合法が適用できる。

（ロ）また、上記溶融接合部材として、乗用車のボデー（アッパーボデー）に組み込まれるルーフリンフォースやヘッダーなどの骨格（部品）またはこれらを構成する部材やルーフ自体の一部を有効に利用することができるので、接合のための特別な部品、部材を必要としないから、鋼板製ルーフ車の場合と同様な部品点数と製造工数で実施できる。

（ハ）また、溶融接合部材としてアルミ系メッキ鋼板、アルミ−亜鉛系メッキ鋼板または亜鉛系メッキ鋼板を用いることにより、アルミニウム合金製のルーフパネルと溶融接合部材の間、及び溶融接合部材と鋼板製ボデーの骨格部材間の接合を容易に行なうことができ、特に上記ルーフパネル及び骨格部材間の溶融接合時に問題となる接合界面に発生する脆い金属間化合物を抑制することが可能となり、何れも十分な接合強度を確保することができる。

（ニ）さらに、上記メッキ鋼板を溶融接合部材として採用することで、アルミニウム合金製のルーフパネルと同部材の接合の際には、抵抗値の高いメッキ鋼板側が発熱するため、アルミニウム同士の溶接の際のような高電流の条件は必要としないから、従来の鋼板製ルーフ車用の接合に用いられているスポット溶接などにおける低電流の溶接条件と同等な条件下で実施でき、この結果、鋼板製ルーフ車を対象としたスポット溶接機などの溶融接合機を機種変えずにアルミニウム合金製のルーフ車の製造にそのまま使用することができる。

（ホ）加えて、これらのメッキ鋼板は溶接部で鋼が表面に露出することがないので、溶融接合部材としてアルミニウムメッキ鋼板を使用した場合にはアルミニウム合金製のルーフパネルの間で電蝕が発生せず、また亜鉛メッキ鋼板を使用した場合には表面の亜鉛が優先的に溶解する犠牲防食効果が得られるため、接合部の腐食の問題も解消することができる。

（ヘ）このように、本発明の乗用車の接合構造によると、アルミニウム合金製のルーフパネルの鋼製の骨格部材への接合を鋼板製ルーフパネルへの接合と実質的に同一の工程、設備で実施できるため、アルミニウム合金製のルーフ車を、新たな設備投資などを行なわずに既設の鋼板製ルーフ車の製造ラインにて低コストで効率よく生産することができるものである。

本発明の接合構造の実施形態を示すバックドアタイプの乗用車の上部斜視図である。 本発明の接合構造の実施形態を示す図１のＡ-Ａ断面図である。 本発明の接合構造の同実施形態を示す図１のＢ-Ｂ断面図である。 本発明の接合構造の同実施形態を示す図１のＣ-Ｃ断面図である。 本発明の接合構造の同実施形態とは異なる第ニの実施形態を示す図１のＣ-Ｃ断面図である。 本発明の接合構造の同実施形態とは異なる第三の実施形態を示す図１のＣ-Ｃ断面図である。 本発明の接合構造の同実施形態とは異なる第四の実施形態を示す図１のＤ-Ｄ断面図である。 本発明の接合構造の実施形態を示す図１のＤ-Ｄ断面図である。 本発明の接合構造の同実施形態とは第一の異なる実施形態を示す図１のＤ-Ｄ断面図である。 本発明の接合構造の同実施形態とは第ニの異なる実施形態を示す図１のＤ-Ｄ断面図である。 図１１は図２の実施形態における接合前の溶融接合部の位置関係を示す斜視図である。 図１２は図２の実施形態における接合時の接合端部の状態を示す側面図である。 図１３は図１２とは異なる接合方法による接合時の接合端部の状態を示す側面図である。 図１４は図２と異なる実施形態おける接合前の溶融接合部の位置関係を示す斜視図である。 図１５は図２と異なる実施形態における接合時の接合端部の状態を示す側面図である。

以下、本発明に係る乗用車の接合構造を実施形態に基づいて詳細に説明する。図１はバックドアタイプの乗用車（バックドア車）の斜め上方から見た斜視図で、図２〜図１０はこのバックドア車における本発明の接合構造の実施形態を示すもので図１のＡ-Ａ断面図（図２）、Ｂ-Ｂ断面図（図３）、Ｃ-Ｃ断面図（図４〜図７）、Ｄ-Ｄ断面図（図８〜図１０）である。

図１において、１は６０００系などのＡｌ合金からなるアルミニウム合金製のルーフパネルを示し、２はこのルーフパネル１に接合される鋼板製のボデー骨格の一部となるサイドパネルを示している。

図２は車体長手方向（以下、車長方向と略称）中央のサイド部（ピラー部を除く）おける本発明の接合構造を示したものである。ここにおいて、アルミニウム合金製のルーフパネル１の下部には、パネル１を補強するアルミニウムメッキ鋼板からなるルーフリンフォース３（溶融接合部材）が配設されている。ルーフリンフォース３はその中央側でマスチック４によりルーフパネル１を接着、支持している。ルーフパネル１とルーフリンフォース３は両者の側端の位置でそれらの接合端部同士をその溶融接合部Ｗ１において抵抗スポット溶接（以下、スポット溶接と略称）することにより溶融接合されている。

また、このサイド部の端に設置されたサイドパネル２は同図の如く、外側のサイドパネルアウター２aと内側のサイドパネルインナー２bと両者の中間内部のサイドパネルリンフォース２cの、３枚の鋼板製の骨格部材で構成されており、それぞれ両端の接合端部を溶融接合部Ｗ３、Ｗ３においてスポット溶接することで接合されている。そして、アルミニウムメッキ鋼板製のルーフリンフォース３とこのサイドパネル２の鋼板製のサイドパネルアウター２aがそれらの接合端部同士を溶融接合部Ｗ２においてスポット溶接することにより溶融接合されている。５は雨水等の侵入を防止するために溶融接合部の端面に塗布されたシール材である。なお、溶融接合部Ｗ１と溶融接合部Ｗ２とは車幅方向の同じ部位（位置）にあるため、本断面図では重なっているように見えるが、車長方向には離間した異なる位置となっている（後述）。

このように、本発明におけるアルミニウム合金製のルーフパネル１と鋼板製の骨格部材との接合構造はアルミニウムメッキ鋼板製のルーフリンフォース３を介した溶融接合で構成されたものである。

かかるサイド部の接合構造を得るための製造方法について説明する。
ボデー骨格となるサイドパネル２はこれを構成するサイドパネルアウター２a、サイドパネルインナー２b及びサイドパネルリンフォース２cを、鋼板を素材としてそれぞれ所定の形状にプレス成形を行って、これら各骨格部材を組み立てた後、両接合端部（図２の下部と右側部）を溶融接合部Ｗ３、Ｗ３においてスポット溶接してこれらを一体化（アッセンブリー化）する。一方、ルーフパネル１はアルミニウム合金板を素材として、また、ルーフリンフォース３はアルミニウムメッキ鋼板を素材として各々所定形状にプレス成形する。次いで、プレス成形されたルーフパネル１とルーフリンフォース３をマスチック４で接着した後、これらの接合端部を溶融接合部Ｗ１においてスポット溶接して一体化する。そして、一体化されたルーフパネル１及びルーフリンフォース３とサイドパネル２とを溶融接合部Ｗ２においてスポット溶接して両者をさらに一体化する。これら一連のスポット溶接による接合においては、アルミニウム合金製のルーフパネル１とアルミニウムメッキ鋼板製のルーフリンフォース３との接合を含めて、通常の鋼板同士の溶接の際と同じ溶接条件、溶接機を適用でき、またこれによって十分な接合強度を得ることができる。なお、上記スポット溶接における具体的な溶接条件などについては後述する。

上記ルーフパネル１とルーフリンフォース３間、及びルーフリンフォース３とサイドパネル２間のスポット溶接による接合は具体的には以下の接合前の構成と溶接方法によって行う。図１１はこれらの接合前の溶融接合部の位置関係を示す斜視図、図１２はこれら接合時の接合端部の状態を示す側面図である。

図１１において、ルーフパネル１、ルーフリンフォース３及びサイドパネル２の互いに接合される各接合端部（フランジ部）の溶融接合部Ｗ１，Ｗ２を×印で示し、それら上下の対応する平面状の等しい位置関係を破線で結んで示している。ルーフリンフォース３の接合端部３eは、ルーフパネル１の接合端部１eとの溶融接合部Ｗ１と、サイドパネル２の接合端部２eとの溶融接合部Ｗ２とが一定の距離Ｌで車長方向に離間した平面上異なる部位（位置）に配置されている。またルーフパネル１の接合端部１eの、上記ルーフリンフォース３とサイドパネル２との溶融接合部Ｗ２に対応する位置にはスポット溶接用の電極（チップ）が挿入可能な適当な径を有した開孔部Ｈが設けられている。

上記溶融接合部Ｗ１とＷ２との距離Ｌは各接合端部１e、２e 、３e の板厚や電流容量などの溶接条件によって異なるが、一般的には２０〜１５０ｍｍ、好ましくは３０〜１００ｍｍに設定することが好ましい。これは距離Ｌの値が小すぎると以下に述べる２段階のスポット溶接を行うと、先に溶接によって形成された溶融接合部Ｗ１が後の溶接によって再溶融してしまい先の溶接が意味をなさなくなるし、また距離Ｌの値が大きすぎる十分な接合強度が得られなくなるからである。なお、図示しないがこの距離Ｌは融接合部Ｗ２とＷ２との関係についても同様である。

これらルーフパネル１、ルーフリンフォース３及びサイドパネル２をスポット溶接により、接合、一体化するには、図１２に示すように、先ず、ルーフパネルの接合端部１eとルーフリンフォースの接合端部３eを前記図１１の位置関係を保持して重ね合わせ、上側の電極チップＴ１と下側の電極チップＴ２を上下から加圧して通電を行い、その抵抗熱で溶融接合部Ｗ１を形成して両者を接合する（図１２の右側参照）。次に、上記接合によって一体化されたルーフパネル及びルーフリンフォース接合体とサイドパネルを接合する。すなわち、ルーフリンフォースの接合端部１eとサイドパネル２の接合端部２eを前記図１１の位置関係を保持して重ね合わせ、上側の電極チップＴ１をルーフリンフォースの接合端部３eに設けられた開孔部Ｈを介して挿入し、この上側の電極チップＴ１と下側の電極チップＴ２を上下から加圧して通電を行い、その抵抗熱で溶融接合部Ｗ２を形成して両者を接合する（図１２の左側参照）。こうした２段階のスポット溶接により、ルーフパネル１、ルーフリンフォース３及びサイドパネル２の三者が一体化され、溶融接合部材であるアルミニウムメッキ鋼板製のルーフリンフォースを介して、アルミニウム合金製のルーフパネルをボデー骨格である鋼板製のサイドパネルに接合することができ、車長方向中央のサイド部における本発明に係る乗用車の接合構造が完成する。

また、ルーフパネル１、ルーフリンフォース３及びサイドパネル２のスポット溶接による接合、一体化の方法として図１３による方法でも良い。図１３は前図１２に対応するこれら接合時の接合端部の状態を示す側面図である。この方法は、同図に示すように、サイドパネル２の接合端部２eにスポット溶接用の電極が挿入可能な開孔部Ｈを設けておき、先にこのサイドパネル接合端部２eとルーフリンフォースの接合端部３eとを上側の電極チップＴ１と下側の電極チップＴ２を上下から押し付けて通電を行い、その抵抗熱で溶融接合部Ｗ２を形成して両者を接合（図１３右側参照）し、この後にサイドパネル２と一体化されたルーフリンフォースの接合端部１eとルーフパネルの接合端部１eとを、上側の電極チップＴ１と開孔部Ｈを介して挿入した下側の電極チップＴ２を上下から加圧して通電を行い、その抵抗熱で溶融接合部Ｗ１を形成して両者を接合する（図１３左側参照）ものである。

本発明に係る図２のサイド部の構造を得るための好ましい製造方法について図１１〜１３を用いて説明したが、同じ接合構造を得る方法はこれに限らないので他の製造方法について以下に補足して説明する。

前記の製造方法では、ルーフパネル１、ルーフリンフォース３及びサイドパネル２の３者一体化のため、ルーフパネルまたはサイドパネルに開孔部Ｈを設けて、この開孔部を介してルーフパネルとルーフリンフォース、またはルーフリンフォースとサイドパネルの２者を先にＷ１またはＷ２において溶接し、その後にサイドパネルまたはルーフパネルをＷ２またはＷ１において溶接している。しかし、この開孔部Ｈを設けずにこれら３者を接合、一体化することも可能である。

この方法は、図１５、図１６に示すように、先ず、ルーフリンフォース３の接合端部３eとサイドパネル２の接合端部２eをＷ２１においてスポット溶接して接合する。すなわち、上記接合端部３eと２eを上側の電極チップＴ１と下側の電極チップＴ２を上下から押し付けて通電を行い、その抵抗熱で溶融接合部Ｗ２１を形成して両者を接合する。次に、ルーフパネル１の接合端部１eとルーフリンフォース及びサイドパネル接合体の両接合端部３e、２eを車長方向に距離Ｌ離したＷ１及びＷ２２においてスポット溶接して一体化する。すなわち、上記３e、２eと１eの３枚の接合端部（板）を重ね合わせた状態で、上側の電極チップＴ１と下側の電極チップＴ２を上下から押し付けて通電を行い、その抵抗熱で溶融接合部Ｗ１及びＷ２２を同時に形成して両者を接合するものである。

上記図１５、図１６に示す例では、ルーフリンフォース３とサイドパネル２の２者を溶接する際の溶融接合部Ｗ２１の平面状の位置すなわち溶接箇所（打点）は１点であるがその後３者を一体化する際の溶融接合部Ｗ１（Ｗ２２）の平面状の溶接接箇所を中心にした対称的な箇所にさらに１点設け、上記２者の溶接箇所を２点として、３者を一体化する中央の溶接箇所１点と合わせて合計３点としても良い。また、ルーフリンフォース３とサイドパネル２の２者の溶接箇所を１点としてこれを中心にした対称的な箇所にその後３者を一体化する際の溶接箇所を２点配置して合計３点としても良い。さらに、図１５、図１６の場合は、ルーフリンフォース３のとサイドパネル２の２者を先に接合した後、ルーフパネル１に接合して３者を一体化しているが、先にルーフパネル１とルーフリンフォース３を接合して、この後にサイドパネル２に接合して３者を一体化する方法でもかまわない。加えて、事前の２者の接合を省略して、ルーフパネル１、ルーフリンフォース３及びサイドパネル２の各接合端部を３枚重ね合わせ、１点または２点の溶接で３者を直接接合することにより一体化することでも良い。

このように、ルーフパネル１、ルーフリンフォース３及びサイドパネル２の３者を最終的に一体化するに当っての溶接打点数や枚数（２枚または３枚同時）、順序などについては、溶接作業の工数、接合端部の溶接スペース、要求接合強度、溶接条件の許容適性範囲などを考慮して適宜選択すれば良く、本発明において特に限定されるものではない。

次に、車長方向のピラー部（センターピラー部）における本発明の接合構造について図３により説明する。ボデー骨格であるサイドパネル２の構造は車長方向に連続するもので前図１と基本的に同じである。図２と異なる点は、アルミニウム合金製のルーフパネルの補強構造との接合にある。図２ではアルミニウム合金製のルーフパネルとアルミニウムメッキ鋼板製のルーフリンフォースが直接溶融接合されていたが、本図３では同ルーフパネル１と、ルーフリンフォース用ブラケット１３（溶融接合部材）がその溶融接合部Ｗ１において溶融接合された構造となっている。そして、アルミニウムメッキ鋼板製のルーフリンフォース用ブラケット１３とこのサイドパネル２の鋼板製のサイドパネルアウター２aがそれらの接合端部同士を溶融接合部Ｗ２においてやはりスポット溶接することにより溶融接合されている。また、図２とさらに異なる点は溶融接合部Ｗ１とＷ２の位置関係にある。すなわち、図２の場合は、Ｗ１とＷ２が一定の距離で車長方向に離間した平面上異なる部位（位置）に配置されたものであったが、本図３の場合は、同じ一定の距離で車幅方向に離間した平面上異なる部位（位置）に配置されたものである。

図３におけるルーフリンフォース６はピラー部における側面衝突などに対する剛性強度の確保及び軽量化を図るべく、ボックス形状を有したアルミニウム合金製のものであり、このルーフリンフォース６はその上部に配置された上記ブラケット１３と一体化され、同ブラケット１３介してルーフパネル１を補強する構成となっている。すなわち、アルミニウム合金製のルーフリンフォース６の側端部とアルミニウムメッキ鋼板製のブラケット１３の側端部がスポット溶接によりＷ４の溶接部において接合、一体化されている。なお、このＷ４は上記溶接によることなくボルト、ナットなどの他の固定手談で接合しても良い。

かかるサイド部の接合構造を得るための製造においては、ルーフパネル１、ルーフリンフォース６及びルーフリンフォース用ブラケット１３をそれぞれ所定形状にプレス成形を行ない、ルーフリンフォース６にブラケット１３を溶融接合部Ｗ４においてスポット溶接し、次いで、ルーフパネル１とブラケット１３をマスチック４により接着した後、溶融接合部Ｗ１においてスポット溶接して一体化する。そして、一体化されたルーフパネル１、ルーフリンフォース６及びブラケット１３と、サイドパネル２とを、サイドパネルアウター２aの接合端部とブラケット１３の接合端部をスポット溶接により溶融接合部Ｗ１において接合することによりこれらをさらに一体化する。これらのスポット溶接による接合の具体的な方法は図１１、１２に説明した通りである。なお、ルーフリンフォース６については前記プレ成形に限らず押出しやダイキャストによる方法で得たものも使用できる。

また、このサイド部の接合構造を得るための他の製造として、図１３の方法と同様に、先ず、ルーフリンフォース６にルーフリンフォース用ブラケット１３を溶融接合部Ｗ４においてスポット溶接した上でこれを溶融接合部Ｗ２においてサイドパネル２にスポット溶接して一体化し、そしてこれらルーフリンフォース及びルーフリンフォース用ブラケット接合体のブラケット１３をマスチック４によりルーフパネル１接着した後、同ブラケット１３の接合端部をスポット溶接によりＷ３において接合する方法を採用しても良い。

次いで、同バックドア車のリア部における本発明の接合構造について図４により説明する。ここにおいて、アルミニウム合金製のルーフパネル１はリア部の車体プロフィールに合わせて垂直の後壁部１Xを有している。なお、この後壁部１Xは必要に応じて点線の如く後方に傾斜させて俯角を付ける形状とする場合もある。８はバックドアヒンジである。ルーフパネル１の下部にはボデー骨格であるリアヘッダー７が配設されている。このリアヘッダー７は３枚の骨格部材からなり、すなわち、上側のアルミニウムメッキ鋼板製のヘッダーアッパー７a（溶融接合部材）と下側の鋼板製のヘッダーアンダー７bと両者の中間内部の鋼板製のヘッダーリンフォース７cとで構成され、それぞれ後端及び前端側の両接合端部を溶融接合部Ｗ２、Ｗ２においてスポット溶接することで接合されている。そして、アルミニウム合金製のルーフパネル１とアルミニウムメッキ鋼板製のヘッダーアッパー７aが、それらの後端に位置する接合端部同士を溶融接合部Ｗ１においてスポット溶接することにより溶融接合されている。ここで溶融接合部Ｗ１とＷ２は車幅方向に距離Ｌを有する離間した平面上異なる部位に設定されている。

図５はリア部における本発明の接合構造の図４とは異なる第二の実施形態を示したものである。前図４の実施形態ではボデー骨格であるヘッダーの骨格部材の一部（ヘッダーアッパー）を溶融接合部材としたものだが、本実施形態では、ルーフパネルを二つに分割して、その一部（後部側）に溶融接合部材としての機能を持たせたものである。すなわち、図５においてルーフパネル１は車長方向にアルミニウム合金製のルーフパネル本体１aとその後部側のアルミニウムメッキ鋼板製のルーフパネルリアサイド１b（溶融接合材）に分割されている。パネル本体１aの後端コーナー部はリアサイド１bとの接合ための接合端部を有し、図の場合は接合端部をへこませた形状とし、９はこのへこみ部に設けられた樹脂部品を示す。リアサイド１bはパネル１の後壁部を形成し、その前側上部及び後側下部にパネル本体１a及びヘッダー７との接合のための接続端部をそれぞれ有する。そして、パネル本体１aとリアサイド１bは、両接合端部同士をコーナー部に配置された溶融接合部Ｗ１においてスポット溶接することで溶融接合されている。

また、ルーフパネル１の下部にはボデー骨格であるリアヘッダー７が配設されており、これを構成する３枚の骨格部材、つまりヘッダーアッパー７a、ヘッダーアンダー７bと及びヘッダーリンフォース７cはいずれも従来通り鋼板製であり、これらはそれぞれ後端及び前端側の両接合端部同士を溶融接合部Ｗ１においてスポット溶接することにより溶融接合され、ヘッダー３が一体化されている。さらに、ルーフパネル１のアルミニウムメッキ鋼板製のリアサイド１bと鋼板製のヘッダーアッパー７aとが、それらの接合端部同士を溶融接合部Ｗ２においてスポット溶接することにより溶融接合された構造となっている。

図６の実施形態は、第三の実施形態を示したものである。本実施形態は図５と同じく、ルーフパネルを二分割して、その一部を溶融部材としての機能を持たせたものであるが、前図５ではルーフパネルリアサイド１bがルーフパネル１の後壁部全体を形成しているのに対し、本実施形態は図のようにリアサイド１b（溶融接合材）が後壁部の下部を形成し、その上部はルーフパネル本体１aの後端部で形成されたものである。従って、ルーフパネル１は、そのアルミニウム合金製の本体１aとアルミニウムメッキ鋼板製のリアサイド１bがそれぞれ後壁部の上部及び下部形成する接続端部同士をその後壁部中間に配置された溶融接合部Ｗ１においてスポット溶接することにより溶融接合された構造となっている。

図７の実施形態は、第四の実施形態を示したものであり、ルーフパネル本体１aとルーフパネルリアサイド１bによって形成されるパネル１の後壁部が図６のような鈍角としたものではなく、後方に傾斜させて俯角を付ける形状としたもので、その他の構造は図６のものと同じである。

かかるリア部（図４〜図７）の接合構造を得るための製造方法について図４の構造のものから説明する。ボデー骨格となるリアヘッダー７については、先ず、ヘッダーアッパー７aはアルミニウムメッキ鋼板を素材として、またヘッダーアンダー７b及びヘッダーリンフォース７cは、鋼板を素材としてそれぞれ所定の形状にプレス成形を行って、これらそれぞれの両接合端部を溶融接合部Ｗ２、Ｗ２においてスポット溶接し、一体化する。一方、ルーフパネル１はアルミニウム合金を素材として所定形状にプレス成形を行なう。そして、ルーフパネル１とリアヘッダー７のヘッダーアッパー７aとの間にマスチック４を塗布した後、これらの接合端部を溶融接合部Ｗ１においてスポット溶接して全体を一体化することにより本接合構造を得る。

図５の接合構造のものは、ボデー骨格となるリアヘッダー７については、ヘッダーアッパー７a、ヘッダーアンダー７b、ヘッダーリンフォース７cを何れも鋼板を素材としてそれぞれ所定の形状にプレス成形を行って、これらの両端の各接合端部を溶融接合部Ｗ３、Ｗ３においてスポット溶接して、一体化する。一方、ルーフパネル１については、アルミニウム合金板を素材としてルーフパネル本体１aを、またアルミニウムメッキ鋼板を素材としてルーフパネルリアサイド１bを、各々所定形状にプレス成形する。次いで、プレス成形されたパネル本体１aとリアサイド１bをこれらの接合端部を溶融接合部Ｗ１においてスポット溶接して一体化する。また、接合されたコーナー部のへこみに樹脂部品５を設置する。そして、ルーフパネル１のパネル本体１aとヘッダーアッパー７aの間にマスチック４を塗布した後、ルーフパネル１のルーフパネルリアサイド１bとリアヘッダー７のヘッダーアッパー７aとを溶融接合部Ｗ２においてそれらの接合端部をスポット溶接して、さらに全体を一体化することにより本接合構造を得る。図６及び図７の接続構造のものについても、上記に説明の図５のものと同様な方法によって得ることができる。

次に、フロント部おける接合構造について図８により説明する。ここにおいて、アルミニウム合金製のルーフパネル１の下部には、マスチック４を介してボデー骨格となるフロントヘッダー１０が配設されている。このフロントヘッダー１０は、上部のアルミニウムメッキ鋼板製のフロントヘッダーアッパー１０a（溶融接合部材）と下部の鋼板製のフロントヘッダーアンダー１０bの２枚の骨格部材で構成されており、それぞれ両端の接合端部を溶融接合部Ｗ２、Ｗ２においてスポット溶接することで接合されている。そして、ルーフパネル１とアルミニウムメッキ鋼板製のフロントヘッダーアッパー１０aとが前端に位置するそれらの接合端部を溶融接合部Ｗ１においてスポット溶接することにより溶融接合されて、一体化されている。

図９は図８とは異なる第二の実施形態を示したもので、前８図の実施形態ではフロントヘッダー１０の骨格部材のうちヘッダーアッパー１０aを溶融接合部材としたものだが、本実施形態では図のようにヘッダーアンダー１０bをアルミニウムメッキ鋼板製にして溶融接合部材の機能を持たせ、ルーフパネル１とこのヘッダーアンダー１０bとがそれらの接合端部を溶融接合部Ｗ１においてスポット溶接により溶融接合された構造を有するものである。この接合のため、ルーフパネル１とヘッダーアンダー１０bは図８のものに比較して前側に延長されている。

図１０は図８、図９とはさらに異なり、アルミニウムメッキ鋼板製のフロントヘッダー１０が１枚で構成（開断面）されており、ルーフパネル１とこのフロントヘッダー１０とはそれらの前端に位置する接合端部を溶融接合部Ｗ１においてスポット溶接により溶融接合された構造となっている。また、フロントヘッダー１０の後端はマスチック４により接着、支持されている。なお、本図においては溶融接合部材であるフロントヘッダー１０と鋼板製の骨格との接合が図示されていないが、フロントヘッダー１０は車幅方向に図２に示したサイドパネル２まで連続、延長して配設されているから、同ヘッダー１０のサイドパネル側の端部は、サイドパネル２とスポット溶接により溶融接合されて一体となっているものである。

かかるフロント部（図８〜図１０）の接合構造を得るための製造方法について説明する。図８の接合構造のものは、ボデー骨格となるフロントヘッダー１０については、アルミニウムメッキ鋼板を素材としてフロントヘッダーアッパー１０aを、鋼板を素材としてフロントヘッダーアンダー１０bをそれぞれ所定の形状にプレス成形を行って、これらの両端の各接合端部を溶融接合部Ｗ２、Ｗ２においてスポット溶接して、一体化する。そして一体化されたフロントヘッダー１０のフロントヘッダーアッパー１０aと、アルミニウム合金板を素材として所定形状にプレス成形して得たルーフパネル１とをマスチック４により接着、支持した後、前端に位置するそれらの接合端部を溶融接合部Ｗ１においてスポット溶接して、さらに全体を一体化することにより本接合構造と成す。

図９の接合構造のものは、ボデー骨格となるフロントヘッダー１０については、鋼板を素材としてフロントヘッダーアッパー１０aを、アルミニウムメッキ鋼板を素材としてフロントヘッダーアンダー１０bをそれぞれ所定の形状にプレス成形を行って、これらの両端の各接合端部を溶融接合部Ｗ２、Ｗ２においてスポット溶接して、一体化する。そして一体化されたフロントヘッダー１０のフロントヘッダーアンダー１０bと、アルミニウム合金板を素材として所定形状にプレス成形して得たルーフパネル１とをマスチック４により接着、支持した後、前端に位置するそれらの接合端部を溶融接合部Ｗ１においてスポット溶接して、一体化することにより本接合構造と成すことができる。

図１０の接合構造のものは、アルミニウム合金板を素材として所定形状にプレス成形して得たルーフパネル１とアルミニウムメッキ鋼板を素材としてプレス成形して得たフロントヘッダー１０とを、同ヘッダー１０の後端部でマスチック４により接着、支持した後、前端に位置するそれらの接合端部を溶融接合部Ｗ１においてスポット溶接して、一体化することにより本接合構造と成すことができる。

バックドア車に適用した本発明の接合構造の実施形態についてその製造方法も含めて詳述してきたが、トランクタイプの乗用車（トランク車）についても各図で示したものと基本的に同一の構造を有するものである。すなわち、図１のバックドア車をトランク車に置き換えると、Ａ-Ａ断面図の図２、Ｂ-Ｂ断面図の図３及びＤ―Ｄ断面図の図８は同じ構造であり、またリア部についてはバックドア車のＣ-Ｃ断面図の構造とは異なるも、フロント部のＤ―Ｄ断面図における図８を前後（図では左右）逆にしたものと同じ構造となり、従って、重複を避けるためトランク車の具体的な実施形態については説明を割愛することにする。

さて、本発明に係る乗用車の接合構造において、これまで説明した実施形態では触れなかった他の形態などのバリエーションについて以下に述べる。先ず、溶融接合部材を構成する材料については実施例ではアルミニウムメッキ鋼板を挙げたがこれに限定されるものではない。このアルミニウムメッキ鋼板に代表されるアルミ系メッキ鋼板、またアルミ−亜鉛系メッキ鋼板さらに亜鉛系メッキ鋼板を使用することができる。アルミ系メッキ鋼板はメッキ層の主成分としてアルミニウムを含み、アルミ−亜鉛系メッキ鋼板は主成分としてアルミニウムと亜鉛を含み、また亜鉛系メッキ鋼板は主成分として亜鉛を含むものである。これらはそのメッキの方法などにより、溶融メッキ、電気めっき、これらメッキ層を鋼板表面の鉄と合金化する合金化メッキなどがあるが何れも使用可能である。また、耐食性やメッキ層の強度、密着性などの特性向上のために、主成分以外の他の合金元素（クロム、マグネシウムなど）を含むメッキ鋼板でも良い。

この中でアルミニウムメッキ鋼板あるいはアルミニウム−亜鉛メッキ鋼板を使用すると、アルミニウム合金製のパネルとの溶融接合において脆弱なＡｌ−鉄の金属間化合物の発生が顕著に抑制され、高い接合強度が得られることから特に好ましいといえる。さらに、これらメッキ鋼板の母材鋼は乗用車の部品、部材として要求される強度、成形性（加工性）、耐食性など諸特性に応じて適宜選択すればよいがボデー側の骨格部材をこの溶融接合部材とする場合には特に強度の高いハイテン系鋼種を選ぶことが好ましく、一方ルーパネルの一部やルーフリンフォース用のブラケットなどルーフ側の部材を溶融接合部材とする場合には成形性が良い軟鋼系の鋼種を選択することが望ましい。

また、上記メッキ鋼板からなる溶融接合部材はアルミニウム合金製のルーフパネル側と鋼板製のボデーの骨格（部品）側との間に介在して両者の接合、一体化を図るために使用されものであり、従って、溶融接合部材として既存の骨格側の部材あるいはルーフ側の部材の何れも自由に選択、適用することができる。例えば、中央サイド部やピラー部における図２、図３の実施形態ではルーフ側のルーフリンフォースまたはルーフリンフォース用ブラケット１３を溶融接合部材として適用したが、このルーフリンフォースまたはルーフリンフォース用ブラケットをルーフパネル１と同じアルミニウム合金製として、サイドパネル２のサイドパネルアウター２aを溶融接合部材として適用することも可能である。さらに、本発明では、既存のルーフパネル側と鋼板製のボデーの骨格（部品）側との間に、前記メッキ鋼板製の板状部材を溶融部材として介装させた接合構造とすることもかまわない。

また、乗用車がサンルーフ車の場合は、サンルーフ部のルーフリンフォースを溶融接合部材として、これを直接アルミニウム合金製ルーフパネル及びボデー側の鋼板製骨格部材をそれぞれ溶融接合しても良いが、図３で説明した要領でサンルーフ部のルーフリンフォースをルーフパネル同様にアルミニウム合金製としてルーフリンフォース用のブラッケットだけを溶融接合部材としてこれをルーフパネル及びボデー側に溶融接合した構造としても良い。

ボデー側の骨格部材を形成する鋼板は強度はもとより耐食性を重視した防錆鋼板が用いられる。この防錆鋼板として主に溶融亜鉛メッキ鋼板、電気亜鉛メッキ鋼板、合金化亜鉛メッキ鋼板などの亜鉛系メッキ鋼板を使用することができる。また、防錆鋼板としてはこれ以外に鋼板表面に有機または無機系の被覆層を施したものや、これらに溶接性の向上を図るべく亜鉛などの金属粉末を配合したものも適用することが可能である。

また、ルーフパネル側の材料（成形素材）として使用されるアルミニウム合金板については成形性や強度の点から一般に実施形態でも例示したＡＡ乃至ＪＩＳ ６０００系や５０００系が好ましいが、他の展伸用合金であるＡＡ乃至ＪＩＳ １０００系、２０００系、３０００系及び７０００系でも良く、またこれらの合金を圧延クラッド材や鋳造クラッド材としたものを用いても良い。特に、６０００系アルミニウム合金板の調質処理（溶体化および焼入れ処理など）材は、自動車車体の塗装焼き付け処理での人工時効硬化性を有する。このため、ルーフパネルとしての成形性を確保した上で必要な強度 (耐力) を得るのに合金元素量が少なくて済み、そのスクラップを元の６０００系アルミニウム合金の溶解原料としてリサイクルできる利点がある。

さらに、アルミニウム合金製のルーフパネルとしては通常の平坦な形状ではなく、剛性の向上や熱ひずみの抑制のためにその表裏面に車の前後や左右方向に伸びるビードを設けたものや、高速走行時の空気流の抑制のために表面を凹凸形状にしたものなど種々の形状のものを用いることができるのは勿論である。

本発明の接合構造を得るための溶融接合法として、実施形態では抵抗スポット溶接を上げて説明したが、他の方法としてＭＩＧブレージング接合、またはレーザーブレージング接合についても同効に適用できるものである。前記した通り、これら一連のスポット溶接による接合においては、アルミニウム合金製のルーフパネル１とアルミニウムメッキ鋼板製あるいはアルミニウム−亜鉛メッキ鋼板製のルーフリンフォース３との接合を含めて、通常の鋼板同士の溶接の際と同じ溶接条件、溶接機を適用でき、またこれによって十分な接合強度を得ることができる。

この際の好ましいスポット溶接条件として、図１２に示したスポット溶接時の電極チップＴ１、Ｔ２による加圧力については、接合端部全体（図の１ｅと３ｅまたは２ｅと３ｅの合計）の板厚ｔとの関係で、１.５× ｔ〜４ .５ｔ ＫＮの範囲から選択する。また、溶接電流は前記全体の板厚ｔ との関係で、１０×ｔ〜 ３０× t ^{0 . 5} ＫＡの範囲の電流を、３２０× ｔ ^{0 . 5} ｍｓeｃ以下の比較的短時間の通電とする。なお、この通電は通常の１ 回だけでは無く、２回通電あるいは２段階スポット溶接で行なっても良い。このスポット溶接に使用される溶接機の電極チップＴ１、Ｔ２形状はどのような形状でも良いし、アルミニウム合金側、鋼側で形状を変えても構わないが、図１２のように、先端がR （円弧）となった「ドーム型」形状の電極チップを使用することが望ましい。

なお、本発明は以上の説明のように、アルミニウム合金製のルーフパネルがアルミ系メッキ鋼板などの溶融接合部材を介して鋼板製の骨格部材に溶融接合された乗用車の接合構造を特徴とするが、この溶融接合部材による両者の接合に加えて、接着剤その他の接合手段を併用した接合構造とすることも本発明の範囲に含まれるものである。

１：アルミニウム合金製ルーフパネル
１a：アルミニウム合金製ルーフルーフパネル本体
１ｂ：アルミニウムメッキ鋼板製ルーフパネルリアサイド
２：鋼板製サイドパネル ２a： サイドパネルアウター
２b：サイドパネルインナー ２c：サイドパネルリンフォース
３：アルミニウムメッキ鋼板製ルーフリンフォース ４：マスチック
５：シール材 ６：アルミニウム合金製ルーフリンフォース
７：リアヘッダー ８：バックドアヒンジ ９：樹脂部品
10：フロントヘッダー 13：アルミニウムメッキ鋼板製ルーフリンフォース用ブラケット
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３：溶融接合部 Ｌ：Ｗ１とＷ２の距離 Ｈ：開孔部
Ｔ１、Ｔ２：電極チップ

Claims (8)

1. アルミニウム合金製のルーフパネルが鋼板製の骨格部材に接合された乗用車の接合構造において、前記接合はアルミ系メッキ鋼板、アルミ−亜鉛系メッキ鋼板または亜鉛系メッキ鋼板からなる溶融接合部材を介して行なわれるとともに、前記ルーフパネルと前記溶融接合部材側の間の接合、及び前記溶融接合部材と鋼板製の骨格部材の間の接合は何れも溶融接合法によってなされたものであることを特徴とする乗用車の接合構造。
2. 前記溶融接合部材がルーフリンフォース部材またはルーフリンフォース用ブラケットで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の乗用車の接合構造。
3. 前記溶融接合部材がヘッダー部材で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の乗用車の接合構造。
4. 前記ヘッダー部材がヘッダー、ヘッダーアッパーまたはヘッダーアンダーであることを特徴とする請求項３に記載の乗用車の接合構造。
5. 前記溶融接合部材がルーフパネルの一部で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の乗用車の接合構造。
6. 前記溶融接合法が、抵抗スポット溶接、ＭＩＧブレージング接合、またはレーザーブレージング接合である請求項１〜５のいずれかに記載の乗用車の接合構造。
7. 前記前記ルーフパネルと前記溶融接合部材側の間の接合、及び前記溶融接合部材と鋼板製の骨格部材の間の接合における溶融接合部が平面上で異なる部位である請求項１〜６のいずれかに記載の乗用車の接合構造。
8. 前記１〜７のいずれかに記載の接合構造を有する乗用車。

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