JP2014173683A - リベット、リベットを備えた異材接合用構造体、及び異材接合体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属間化合物の生成及び第１部材の軟化を抑制しつつ異材接合を行う。
【解決手段】リベット１は、第１部材３にかしめ締結されており、第２部材５にスポット溶接することで、第１部材３と第２部材５とを接合するものである。第１部材３はアルミニウム合金、リベット１及び第２部材５は鋼から構成されている。リベット１及び第２部材５を構成する鋼の融点は第１部材３を構成するアルミニウム合金の融点よりも高い。リベット１は、頭部１１と頭部１１の底面から延出する軸部１３とで構成されており、板状の頭部１１の上面に頭部隆起部１１ａを形成する共に、軸部１３の先端に軸先端隆起部１３ａを形成する。軸部１３の軸方向から見た頭部隆起部１１ａと軸先端隆起部１３ａとの正投影面は、軸部１３の正投影面の中心において互いに重なり合っていると共に、いずれも全体が軸部１３の正投影面内に位置する。
【選択図】図５

Description

本発明は、互いに異なる金属材料から構成された第１部材及び第２部材を接合するためのリベット、リベットを備えた異材接合用構造体、及び異材接合体の製造方法に関する。

互いに異なる金属材料から構成された第１部材及び第２部材を溶接により接合すると、両者の界面に脆性の高い金属間化合物（例えば第１部材がアルミニウム合金、第２部材が鋼から構成されている場合、Ａｌ−Ｆｅ系の金属間化合物）が生成され、接合強度が低減するという問題が生じ得る。また、代表的な溶接技術としては、抵抗溶接であるスポット溶接、並びに溶融溶接であるＭＩＧ溶接及びレーザ溶接がある。溶融溶接においては、熱投入量が大きいために接合する部材が熱歪みにより変形してしまうという問題が生じる。

そこで、上記の２つの問題を解消するために、特許文献１、２には、第２部材を構成する金属材料と主成分が同一の金属材料から構成され、第１部材にかしめ締結されたリベットを第２部材にスポット溶接することで、第１部材と第２部材とを接合する方法が開示されている。すなわち、第１部材に対してリベットがかしめ締結された異材接合用構造体と第２部材とを重ねて配置し、リベットの頭部と第２部材とを一対の抵抗スポット溶接電極で挟み込み、リベットの軸部の先端と第２部材とをスポット溶接する。これにより、リベットを介して第１部材と第２部材とが接合された異材接合体が製造される。

特開２００９−２８５６７８号公報 特開２０１０−２０７８９８号公報

上述の特許文献１、２に開示されている異材接合体を製造する過程においては、異材接合用構造体の組み立て精度のばらつき等により、スポット溶接を行う際に、リベットの中心位置に対して電極位置がずれることがある。このように電極位置がずれる場合には、リベットの軸部の先端と第２部材との溶接部に発生する高温の溶融ナゲットがリベットの中心位置から外れた位置、すなわち第１部材の近くに形成される。よって、溶融ナゲットの熱によって第１部材の軟化が生じ、継手強度が低下するという問題が生じる。

そこで、本発明の目的は、金属間化合物の生成及び第１部材の軟化を抑制しつつ異材接合を行うことができるリベット、リベットを備えた異材接合用構造体、及び異材接合体の製造方法を提供することにある。

第１の発明にかかるリベットは、金属材料から構成される第１部材と、前記第１部材を構成する金属材料よりも融点が高い金属材料から構成される第２部材とを重ねて形成した継手を締結するリベットであって、
前記リベットは前記第２部材と主成分が同一の金属材料からなり、
前記リベットは前記第１部材にかしめ締結される板状の頭部と、前記頭部から延びて前記第１部材を貫通しその先端が前記第２部材とスポット溶接される軸部と、を有し、
前記板状頭部と前記軸部先端に夫々頭部隆起部、軸先端隆起部を備え、
前記軸部の軸方向から見た前記頭部隆起部と前記軸先端隆起部との正投影面は、前記軸部の正投影面の中心において互いに重なり合っていると共に、いずれも全体が前記軸部の正投影面内に位置する。

なお、「頭部隆起部」とは、頭部において軸部側とは反対側に頭部の縁よりも盛り上がった部分で、スポット溶接する際に電極と接触する部分を意味する。また、「軸先端隆起部」は軸部の先端部において軸部先端部の縁よりも盛り上がった部分で、スポット溶接する際に第２部材と接触する部分を意味する。

このリベットは、第２部材を構成する金属材料と主成分が同一の金属材料から構成されているので、第１部材にかしめ締結すると共にその先端を第２部材にスポット溶接することで、金属間化合物の生成を抑制しつつ異材接合を行うことができる。また、スポット溶接を行う際、リベット側に配置される電極は頭部に形成された頭部隆起部と接触する。そして、リベットの軸部に形成された軸先端隆起部と第２部材との間に溶融ナゲットが形成される。ここで、軸部の軸方向から見た頭部隆起部と軸先端隆起部との正投影面は、軸部の正投影面の中心において互いに重なり合っていると共に、いずれも全体が軸部の正投影面内に位置しているので、リベットの中心位置に対して電極位置がずれた場合でも、溶融ナゲットが第１部材の近傍に形成され難くすることができる。よって、溶融ナゲットの熱によって第１部材が軟化するのを抑制できる。

第２の発明にかかるリベットは、第１の発明にかかるリベットにおいて、 前記頭部隆起部、前記軸先端隆起部、及び前記軸部はいずれも中心が同軸上に位置している。

頭部隆起部の中心がリベットの中心軸からずれている場合は、リベットの径方向に関する頭部隆起部のずれ方向と反対の方向に電極がずれた際に、電極が頭部隆起部と接触せずに、頭部隆起部が形成されていない部分に接触することがある。また、軸先端隆起部の中心がリベットの中心軸からずれている場合には、リベットの径方向に関する軸先端隆起部のずれ方向と同じ方向に電極がずれた際に、第１部材の近傍に溶融ナゲットが形成されることがある。上述のリベットでは、電極が頭部隆起部から外れ難くすると共に、第１部材の近傍に溶融ナゲットが形成されるのを確実に抑制できる。

第３の発明にかかるリベットは、第１又は第２の発明にかかるリベットにおいて、前記軸部の軸方向から見た前記軸先端隆起部の正投影面の全体は、前記頭部隆起部の正投影面内に位置する。

このリベットでは、軸先端隆起部が比較的小さいので、軸先端隆起部と第２部材との間に生じる溶融ナゲットがリベットの中心から大きく外れるのを抑制できる。よって、溶融ナゲットの熱によって第１部材が軟化するのを確実に抑制できる。

第４の発明にかかるリベットは、第１〜第３の発明のいずれかにかかるリベットにおいて、前記頭部隆起部及び前記軸先端隆起部を除く部分であって少なくとも前記第１部材と接触する部分に、第１絶縁被膜が形成されている。

複数のリベットを設ける場合において、１のリベットを第２部材にスポット溶接した後に当該リベットに隣接して配置されたリベットを第２部材にスポット溶接する際、溶接電流が既に溶接されたリベットに向かって流れる、いわゆる分流が生じ易い。そのため、溶接が適切に行われず、リベットの第２部材に対する接合強度が低下し得る。これに対し、上記構成のリベットでは、第１絶縁被膜の存在により、溶接電流が既に溶接されたリベットに向かって流れるのが防止される。これにより、上記の問題を軽減することができる。また、リベットと第１部材との間で生じる電食を防止できる。

第５の発明にかかるリベットは、金属材料から構成される第１部材と、前記第１部材を構成する金属材料よりも融点が高い金属材料から構成される第２部材とを重ねて形成した継手を締結するリベットであって、前記リベットは前記第１部材と主成分が同一の金属材料からなり、前記リベットは前記第１部材にかしめ締結される板状の頭部と、前記頭部から延びて前記第１部材を貫通しその先端が前記第２部材とスポット溶接される軸部と、を有し、前記頭部の板面上の頭部電気導通部と前記軸部先端の軸先端電気導通部を除いた部分が第１絶縁皮膜で覆われ、前記軸部の軸方向から見た前記頭部導通部と前記軸先端電気導通部との正投影面が、前記軸部の正投影面の中心において互いに重なり合っていると共に、いずれも全体が前記軸部の正投影面内に位置するリベットである。

このリベットでは、第１の発明と同様に、金属間化合物の生成及び第１部材の軟化を抑制しつつ異材接合を行うことができる。

第６の発明にかかるリベットは、第５の発明にかかるリベットにおいて、前記頭部電気導通部、前記軸先端電気導通部、及び前記軸部はいずれも中心が同軸上に位置している。

このリベットでは、第２の発明と同様に、電極が頭部電気導通部から外れ難くすると共に、第１部材の近傍に溶融ナゲットが形成されるのを確実に抑制できる。

第７の発明にかかるリベットは、第５または第６の発明にかかるリベットにおいて、記軸部の軸方向から見た前記軸先端電気導通部の正投影面の全体は、前記頭部電気導通部の正投影面内に位置する。

このリベットでは、第３の発明にかかるリベットと同様に、溶融ナゲットがリベットの中心から大きく外れるのを抑制し、第１部材が軟化するのを確実に抑制できる。

第８の発明にかかるリベットは、第１〜第７の発明のいずれかにかかるリベットにおいて、前記頭部の前記第１部材との対向面における前記軸部の周囲に溝が形成されている。

このリベットでは、リベットを第１部材にかしめ締結する際にリベットの溝内に第１部材が入り込むので、リベットの第１部材に対する締結力をより強くすることができる。

第９の発明にかかる異材接合用構造体は、上述の第１〜第８の発明のいずれかにかかるリベットがかしめ締結されている。

この異材接合用構造体は、第１及び第５の発明と同様に、金属間化合物の生成及び第１部材の軟化を抑制しつつ異材接合を行うことができる。また、あらかじめリベットを第１部材にかしめ締結して異材接合用構造体を製造しておくことで、第２部材を溶接するときまでのハンドリングにおいてリベットが第１部材から外れることがない。

第１０の発明にかかる異材接合体の製造方法は、第１〜第８の発明のいずれかにかかるリベットを前記第１部材にかしめ締結し異材接合用構造体を製造する異材接合用構造体製造工程と、前記異材接合用構造体の前記第１部材における前記リベットの前記軸部の先端側に前記第２部材を重ねて配置する積層工程と、前記リベットの前記頭部と前記第２部材とを一対の抵抗スポット溶接電極で挟み込み、前記リベットの前記軸部の先端と前記第２部材とをスポット溶接する溶接工程とを備えている。

この異材接合体の製造方法では、第１、第５及び第９の発明と同様に、金属間化合物の生成及び第１部材の軟化を抑制しつつ異材接合を行うことができる。

第１１の発明にかかる異材接合体の製造方法は、第１０の発明にかかる異材接合体の製造方法において、前記積層工程の前において、前記第１部材と前記第２部材との少なくとも一方における両者が重なり合う部分に第２絶縁被膜を形成する絶縁被膜形成工程をさらに備えている。

この異材接合体の製造方法では、第１部材と第２部材との間で生じる電食を防止できる。

金属間化合物の生成及び第１部材の軟化を抑制しつつ異材接合を行うことができる。

本発明の第１実施形態にかかるリベットの斜視図であり、（ａ）は頭部側から見たもの、（ｂ）は軸部側から見たものである。 図１に示すリベットの軸方向に関して頭部側から見た平面図である。 図１に示すリベットの軸方向に沿う断面図である。 図１に示すリベットを第１部材にかしめ締結した異材接合用構造体を示す部分断面図である。 図４に示す異材接合用構造体を第２部材に接合して異材接合体を製造する過程を示す図であり、（ａ）は絶縁被膜形成工程、（ｂ）は異材接合用構造体製造工程、（ｂ）は積層工程、（ｃ）は溶接工程、（ｄ）は完成した異材接合体をそれぞれ示す。 図５（ｄ）に示す溶接工程においてリベット内を流れる溶接電流の経路を示すものであり、（ａ）は電極の中心がリベットの中心と一致している場合、（ｂ）は電極の中心がリベットの中心からずれている場合を示す。 本発明の第２実施形態にかかるリベットの軸方向に沿う断面図である。 第１実施形態のリベットの変形例を示す断面図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。

本発明の第１実施形態のリベット１は、互いに種類が異なる金属材料で構成されている第１部材３と第２部材５とを接合し異材接合体１０（図５（ｅ）参照）を形成するためのものである。第２部材５は、第１部材３よりも融点が高い金属材料から構成されている。リベット１は、第２部材５を構成する金属材料とベース成分が同一の金属材料から構成される。本実施形態において、第１部材３は、アルミニウム合金、リベット１及び第２部材５は鋼から構成されている。リベット１及び第２部材５を構成する鋼の融点（例えば略１４００〜１６００℃）は、第１部材３を構成するアルミニウム合金の融点（例えば略６６０℃）よりも高い。

リベット１は、例えば、切削、研削等の機械加工、又は、鍛造により形成されるもので、リベットの生産性、リベット強度、頭部と軸先端隆起部の寸法精度の観点から、リベット１は鍛造成形されることが好ましい。図１、２に示すように、リベット１は、直径ｄＨの円盤状の頭部１１、及び、頭部１１の一方の面における中心部から延出した直径ｄＳの略円柱状の軸部１３を有する。以下の説明においては、軸部１３の軸方向（以降、単に「軸方向」と称する）に関して頭部１１側を上方、軸部１３の先端側を下方とする。

軸部１３が設けられている側とは反対側の面（上面）における、頭部１１の中心部には、上面視で直径ｄＰ１の円形形状を有する頭部隆起部１１ａが形成されている。また、軸部１３の先端の中心部には、下面視で直径ｄＰ２の円形形状を有する軸先端隆起部１３ａが形成されている。図３に示すように、頭部隆起部１１ａ及び軸先端隆起部１３ａの断面は、いずれも軸方向と直交する方向に矩形状となっている。頭部隆起部１１ａの中心Ｏ２及び軸先端隆起部１３ａの中心Ｏ３は、いずれも軸部１３の中心軸である軸Ｏ１上に位置している。さらに、頭部１１の底面には、溝１１ｂが形成されている。溝１１ｂは、軸部１３の周囲に環状に形成されている。

図２に示すように、軸方向から見た頭部隆起部１１ａの正投影面の全体は、軸部１３の正投影面内に位置している。さらに、軸先端隆起部１３ａの正投影面の全体は、頭部隆起部１１ａの正投影面内に位置している。すなわち、頭部隆起部１１ａと軸先端隆起部１３ａとの正投影面は、いずれも全体が軸部１３の正投影面内に位置している。軸部１３の直径ｄＳ＞頭部隆起部の直径ｄＰ１＞軸先端隆起部の直径ｄＰ２となっている。

リベット１の表面における頭部隆起部１１ａと軸先端隆起部１３ａとを除く部分には、絶縁被膜１５が形成されている。絶縁被膜１５は、例えば、ディスゴ（登録商標）、ラフレ（登録商標）、ジオメット（登録商標）、ポリエステル系樹脂プレコート、シリコーンエラストマ等で形成される。

図４に示すように、上述のようなリベット１をプレス加工により板状の第１部材３にピアス穿孔・かしめ締結することで、異材接合用構造体２０が形成される。より詳細には、リベット１は、頭部１１が第１部材３の表面３ａに配置され、且つ、軸部１３が表面３ａから裏面３ｂ（表面３ａとは反対側の面）に亘って第１部材３を貫通している。すなわち、リベット１の軸部１３の先端は、第１部材３の裏面３ｂ側に位置する。リベット１は、第１部材３における軸部１３の周囲部分が塑性流動することで、リベット１における頭部１１の底面に形成された溝１１ｂ内に入り込み、第１部材３に対して抜去されないよう強固にかしめ締結されている。

次に、異材接合体１０の製造方法について説明する。

図５（ａ）に示すように、まず板状の第２部材５の表面（図中上面）にシーラー、接着剤、接着テープ等で絶縁被膜５ａを形成する（絶縁被膜形成工程）。続いて、板状の第１部材３にリベット１をかしめ締結し、図５（ｂ）に示すような異材接合用構造体２０を製造する（異材接合用構造体製造工程）。さらに、絶縁被膜形成工程で絶縁被膜５ａが形成された第２部材５を、異材接合用構造体製造工程で製造された異材接合用構造体２０と重ねて配置する（積層工程）。すなわち、図５（ｃ）に示すように、第２部材５の絶縁被膜５ａが形成された表面が異材接合用構造体２０の第１部材３の裏面３ｂと対向するように、第２部材５を配置する。このとき、リベット１の軸部１３の先端に形成された軸先端隆起部１３ａが第２部材５と接触する。

そして、図５（ｄ）に示すように、リベット１の頭部１１と第２部材５とを一対の抵抗スポット溶接電極５１、５２で挟み込む。このとき、リベット１側の抵抗スポット溶接電極５１は、頭部１１に形成された頭部隆起部１１ａと接触する。そして、リベット１の軸部１３の先端と第２部材５とをスポット溶接する（溶接工程）。これにより、第２部材５がリベット１を介して第１部材３と接合され、図５（ｅ）に示すような異材接合体１０が完成する。異材接合体１０においては、リベット１の軸部１３の軸先端隆起部１３ａと第２部材５との間のスポット溶接された部分に、溶融ナゲット５５が形成される。

ここで、溶接工程においてリベット１内を流れる溶接電流の経路について説明する。まず、図６（ａ）に示すように、リベット１の中心位置（軸Ｏ１の位置）と抵抗スポット溶接電極５１、５２の中心位置（軸Ｏ４の位置）が一致している場合には、電流はリベット１の中心を軸Ｏ１に沿って流れる。このとき、溶融ナゲット５５は、軸先端隆起部１３ａの中心に形成される。一方、図６（ｂ）に示すように、リベット１の中心位置（軸Ｏ１の位置）に対して抵抗スポット溶接電極５１、５２の中心位置（軸Ｏ４の位置）がずれている場合には、リベット１側の抵抗スポット溶接電極５１が頭部隆起部１１ａの一部と接触する。すなわち、頭部隆起部１１ａよりも外側に電流が流れることはない。また、軸先端隆起部１３ａは、中心が軸Ｏ１上に位置しており且つ軸方向から見た正投影面の全体が頭部隆起部１１ａの正投影面内に位置しているので、リベット１内を流れる電流は、頭部隆起部１１ａから軸先端隆起部１３ａに向けて軸Ｏ１に近づくように流れる。

以上に述べたように、本実施形態にかかるリベット１、異材接合用構造体２０、及び、異材接合体１０の製造方法によれば、第２部材５を構成する金属材料とベース成分が同一の金属材料から構成されたリベット１を、第１部材３にかしめ締結すると共にその先端を第２部材５にスポット溶接することで、金属間化合物の生成を抑制しつつ異材接合を行うことができる。また、スポット溶接を行う際、リベット１側に配置される抵抗スポット溶接電極５１は頭部１１に形成された頭部隆起部１１ａと接触する。そして、リベット１の軸部１３に形成された軸先端隆起部１３ａと第２部材５との間に溶融ナゲットが形成される。ここで、軸部１３の軸方向から見た頭部隆起部１１ａと軸先端隆起部１３ａとの正投影面は、軸部１３の正投影面の中心において互いに重なり合っていると共に、いずれも全体が軸部１３の正投影面内に位置しているので、リベット１の中心位置に対して電極５１、５２の中心位置がずれた場合でも、溶融ナゲット５５が第１部材３の近傍に形成され難くすることができる。よって、溶融ナゲット５５の熱によって第１部材３が軟化するのを抑制できる。

また、本実施形態のリベット１は、頭部隆起部１１ａ、軸先端隆起部１３ａ、及び軸部１３の中心が、いずれも軸部１３の中心軸である軸Ｏ１上に位置している。頭部隆起部１１ａの中心がリベット１の中心軸からずれている場合は、リベット１の径方向に関する頭部隆起部１１ａのずれ方向と反対の方向に電極５１、５２がずれた際に、電極５１が頭部隆起部１１ａと接触せずに、頭部１１の頭部隆起部１１ａが形成されていない部分に接触することがある。また、軸先端隆起部１３ａの中心がリベット１の中心軸からずれている場合には、リベット１の径方向に関する軸先端隆起部１３ａのずれ方向と同じ方向に電極５１、５２がずれた際に、第１部材３の近傍に溶融ナゲット５５がされることがある。上述のリベット１では、電極５１、５２が頭部隆起部１１ａから外れ難くすると共に、第１部材３の近傍に溶融ナゲット５５が形成されるのを確実に抑制できる。

さらに、本実施形態のリベット１は、軸先端隆起部１３ａの正投影面の全体は、頭部隆起部１１ａの正投影面内に位置している。したがって、軸先端隆起部１３ａが比較的小さいので、軸先端隆起部１３ａと第２部材５との間に生じる溶融ナゲット５５がリベット１の中心から大きく外れるのを抑制できる。よって、溶融ナゲット５５の熱によって第１部材３が軟化するのを確実に抑制できる。

加えて、本実施形態のリベット１では、頭部隆起部１１ａと軸先端隆起部１３ａとを除く部分に絶縁被膜１５が形成されている。複数のリベット１を設ける場合において、１のリベットを第２部材５にスポット溶接した後に当該リベット１に隣接して配置されたリベット１を第２部材５にスポット溶接する際、溶接電流が既に溶接されたリベット１に向かって流れる、いわゆる分流が生じ易い。そのため、溶接が適切に行われず、リベット１の第２部材５に対する接合強度が低下することがある。これに対し、本実施形態のリベット１では、絶縁被膜１５の存在により、溶接電流が既に溶接されたリベット１に向かって流れるのが防止される。これにより、上記の問題を軽減することができ、更にリベット１と第１部材３との間で生じる電食を防止できる。

また、本実施形態のリベット１では、頭部１１の底面における軸部１３の周囲に溝１１ｂが形成されている。したがって、リベット１を第１部材３にかしめ締結する際にリベット１の溝１１ｂ内に第１部材３が入り込むので、リベット１の第１部材３に対する締結力をより強くすることができる。

また、本実施形態の異材接合体１０の製造方法では、異材接合用構造体２０に第２部材５を重ねて配置する積層工程の前に、第２部材５における異材接合用構造体２０の第１部材３と重なり合う面に絶縁被膜５ａを形成する絶縁被膜形成工程を行う。したがって、第１部材３と第２部材５との電位差の差により生じる電食を防止できる。

次に、図７を参照しつつ、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態が第１実施形態と主に異なる点は、本実施形態のリベット１０１では第１実施形態のリベット１の頭部隆起部１１ａ、軸先端隆起部１３ａに代わって頭部電気導通部１１１ａ、軸先端電気導通部１１３ａが設けられている点である。その他の構成は上記第１実施形態とほぼ同様であるので、同じ符号を用いて適宜その説明を省略する。

実施形態のリベット１０１の表面には、頭部電気導通部１１１ａと軸先端電気導通部１１３ａとを除いた部分に絶縁被膜１１５が形成されている。頭部電気導通部１１１ａの中心及び軸先端電気導通部１１３ａの中心は、いずれも軸部１１３の中心軸上に位置している。そして、頭部電気導通部１１１ａと軸先端電気導通部１１３ａとの正投影面は、いずれも全体が軸部１１３の正投影面内に位置している。

本実施形態のリベット１０１によれば、第１実施形態のリベット１と同様に、スポット溶接を行う際、リベット１０１側に配置される抵抗スポット溶接電極５１は頭部１１１に形成された頭部電気導通部１１１ａと接触する。そして、リベット１０１の軸部１１３に形成された軸先端電気導通部１１３ａと第２部材５との間に溶融ナゲット５５が形成される。よって、リベット１０１の中心位置に対して電極５１、５２の中心位置がずれた場合でも、溶融ナゲット５５が第１部材３の近傍に形成され難くすることができる。よって、溶融ナゲット５５の熱によって第１部材３が軟化するのを抑制できる。

次いで、本発明を実施例により具体的に説明する。

本発明の実施例及び比較例では、ＪＩＳ規格のアルミニウム合金材ＡＡ６０２２（厚み１．２ｍｍ）から構成された幅３０ｍｍの板状の第１部材、軟鋼製のリベット、及び、ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ（厚み１．０ｍｍ）から構成された幅３０ｍｍの板状の第２部材を用いた。そして、リベットを第１部材にピアス穿孔し、かしめ締結することで異材接合用構造体を製造した後、異材接合用構造体と第２部材との長手方向端部同士を３０ｍｍ×３０ｍｍでラップさせて重ね継手を形成し、リベットと第２部材とを一対の電極で挟持しつつリベットを第２部材にスポット溶接して、全長１００ｍｍの試験片を製造した。溶接条件は、電極加圧力１．９６ｋＮ、溶接電流７ｋＡ、通電時間１０ｃｙｃｌｅとした。使用する電極は、クロム銅合金製であり、直径１６ｍｍ、先端の曲率半径Ｒ３００ｍｍのＤＲ型である。

実施例１−５のリベットは、頭部に頭部隆起部が形成されていると共に、軸部の先端に軸先端隆起部が形成されている。リベットのサイズは、頭部径１０ｍｍ、頭部厚１ｍｍ、軸部径６ｍｍ、軸部長さ１ｍｍ、頭部隆起部径５ｍｍ、軸先端隆起部径４ｍｍである。一方、比較例１−５のリベットは、実施例のリベットの頭部隆起部及び軸先端隆起部がないものである。

スポット溶接を行う際のリベットの中心に対する電極位置のずれ量が変化するように、リベット中心と電極中心との距離を、０ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、４ｍｍ、６ｍｍと変化させて、実施例１−５、及び比較例１−５の試験片を製造した。

表１に示す「継手強度」は、以下のように評価したものである。すなわち、試験片の異材接合用構造体と第２部材とに対して、長手方向に沿って互いに反対方向に荷重を付加する引っ張り試験を行った。そして、接合部が破断する荷重を測定した。当該荷重が４ｋＮ以上の場合は◎、４ｋＮ未満且つ２ｋＮ以上の場合は○、２ｋＮ未満の場合は△と、評価した。

表１から、実施例１−５では、リベット中心と電極中心との距離が大きくなり電極がリベット中心から大きくずれた場合でも、軸先端隆起部と第２部材との間に形成される溶融ナゲットの中心がリベットの中心からずれていないことが分かる。そして、全実施例１−５において継手強度が高いことが分かる。一方、比較例１−３は、リベット中心と電極中心との距離が大きくなるに連れて、軸先端隆起部と第２部材との間に形成される溶融ナゲットの中心がリベットの中心から大きくずれることが分かる。そして、比較例２の継手強度はやや低下しており、比較例３の継手強度は著しく低下している。これは、溶融ナゲットの中心がリベットの中心からずれたことにより、第１部材における軸部周囲の部分が軟化しているためであると推察される。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態や実施
例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可
能なものである。

第１部材、第２部材、及びリベットを構成する金属材料は、アルミニウム合金や鋼に限定されず、リベットを構成する金属材料が第１部材を構成する金属よりも融点が高く且つ第２部材を構成する金属材料がリベットを構成する金属材料とベース成分が同一である限りは、任意の金属材料であってよい。例えば、リベット及び第２部材を構成する金属材料は、同種又は同一組成であることに限定されず、ベース成分が同一であればよい。ベース成分が同一の金属材料としては、例えば、鉄基合金である普通鋼、特殊鋼、めっき鋼、高張力鋼、ステンレス、軟鋼等、又は、アルミニウム合金であるＪＩＳ規格の２０００〜７０００系合金等が挙げられる。

第１部材及び第２部材の形態は、板状部材であることに限定されず、例えば、円筒や角筒等の中空状部材であってもよく、また、材種は板状部材に加えて、押出材、ダイキャスト材、鋳物材等であってもよい。

リベットの頭部の頭部隆起部の形状、軸部先端の軸先端隆起部の形状、及び頭部の形状は、任意の形状であってよい。すなわち、これら頭部隆起部、軸先端隆起部、及び頭部の平面視形状は円形に限定されず、例えば楕円、多角形等であってもよい。また、頭部隆起部の形状は、上述の第１実施形態のように断面が矩形状であって上面が平らであるものに限定されない。すなわち、図８（ａ）に示すように、頭部２１１の上面全体が上に凸の曲面となっており、頭部２１１において軸部２１３側とは反対側に最も突出しており、スポット溶接する際に電極と接触する部分、すなわち頭部２１１の中央部分が頭部隆起部２１１ａとなっていてもよい。また、軸先端隆起部の形状についても、上述の第１実施形態のように断面が矩形状であるものに限定されない。すなわち、図８（ｂ）に示すように、軸部３１３の先端部に断面形状が上方に広がった台形状の突起が形成されており、軸部３１３の先端部において最も突出しており、スポット溶接する際に第２部材と接触する部分、すなわち軸部３１３の先端における中央の平らになっている部分が軸先端隆起部３１３ａとなっていてもよい。さらに、図８（ｃ）に示すように、頭部４１１の下面の縁部にテーパ４１１ｃが形成されていてもよい。更に、軸先端部には隆起部にピン状の突起（プロジェクション）を設けても良い。

異材接合体又は異材接合用構造体において、リベットの数は１以上の任意の数であってよく、リベットの配置態様も任意である。リベットに形成される絶縁被膜は、少なくとも第１部材と接触する部分に形成されればよい。

リベットに形成される絶縁被膜は、電気を完全に通さない膜に限定されない。リベットにおける絶縁被膜が形成されていない部分に比べて、電気抵抗が大きく絶縁性の高いものであればよい。

リベットのかしめ締結時の第１部材の塑性流動が十分とれる場合は、リベットの頭部における第１部材との対向面に形成された溝はなくてもよい。

第２部材における異材接合用構造体の第１部材と重なり合う面に形成される絶縁被膜は、第１部材と第２部材との間で形成される電池を防止できる程度の絶縁性があれば良い。 また、かかる絶縁被膜は、第１部材における第２部材と重なり合う面のいずれか一方に形成されていてもよいし、第１部材及び第２部材の両方に形成されていてもよい。さらに、腐食環境下になければ、かかる絶縁被膜は形成されていなくてもよい。

頭部隆起部、軸先端隆起部、及び軸部は、中心が同軸上になくてもよい。また、頭部電気導通部、軸先端電気導通部、及び軸部についても、中心が同軸上になくてもよい。

軸方向からみた軸先端部の正投影面の全体は、頭部隆起部の正投影面内に位置していなくてもよい。また、軸方向からみた軸先端電気導通部の正投影面の全体についても、頭部電気導通部の正投影面内に位置していなくてもよい。

１、１０１、２０１、３０１、４０１ リベット
３ 第１部材
５ 第２部材
５ａ 絶縁被膜（第２絶縁被膜）
１０ 異材接合体
１１、１１１、２１１、３１１、４１１ 頭部
１１ａ、２１１ａ、３１１ａ、４１１ａ 頭部隆起部
１１ｂ 溝
１３、１１３、２１３、３１３、４１３ 軸部
１３ａ、２１３ａ、３１３ａ、４１３ａ 軸先端隆起部
１５ 絶縁被膜（第１絶縁被膜）
２０ 異材接合用構造体
１１１ａ 頭部電気導通部
１１３ａ 軸先端電気導通部

Claims (11)

1. 金属材料から構成される第１部材と、前記第１部材を構成する金属材料よりも融点が高い金属材料から構成される第２部材とを重ねて形成した継手を締結するリベットであって、
   前記リベットは前記第２部材と主成分が同一の金属材料からなり、
   前記リベットは前記第１部材にかしめ締結される板状の頭部と、前記頭部から延びて前記第１部材を貫通しその先端が前記第２部材とスポット溶接される軸部と、を有し、
   前記板状頭部と前記軸部先端に夫々頭部隆起部、軸先端隆起部を備え、
   前記軸部の軸方向から見た前記頭部隆起部と前記軸先端隆起部との正投影面は、前記軸部の正投影面の中心において互いに重なり合っていると共に、いずれも全体が前記軸部の正投影面内に位置することを特徴とするリベット。
2. 前記頭部隆起部、前記軸先端隆起部、及び前記軸部はいずれも中心が同軸上に位置していることを特徴とする請求項１に記載のリベット。
3. 前記軸部の軸方向から見た前記軸先端隆起部の正投影面の全体は、前記頭部隆起部の正投影面内に位置することを特徴とする請求項１または２に記載のリベット。
4. 前記頭部隆起部及び前記軸先端隆起部を除く部分であって少なくとも前記第１部材と接触する部分に、第１絶縁被膜が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のリベット。
5. 金属材料から構成される第１部材と、前記第１部材を構成する金属材料よりも融点が高い金属材料から構成される第２部材とを重ねて形成した継手を締結するリベットであって、
   前記リベットは前記第２部材と主成分が同一の金属材料からなり、
   前記リベットは前記第１部材にかしめ締結される板状の頭部と、前記頭部から延びて前記第１部材を貫通しその先端が前記第２部材とスポット溶接される軸部と、を有し、
   前記頭部の板面上の頭部電気導通部と前記軸部先端の軸先端電気導通部を除いた部分が第１絶縁皮膜で覆われ、
   前記軸部の軸方向から見た前記頭部電気導通部と前記軸先端電気導通部との正投影面が、前記軸部の正投影面の中心において互いに重なり合っていると共に、いずれも全体が前記軸部の正投影面内に位置することを特徴とするリベット。
6. 前記頭部電気導通部、前記軸先端電気導通部、及び前記軸部はいずれも中心が同軸上に位置していることを特徴とする請求項５に記載のリベット。
7. 前記軸部の軸方向から見た前記軸先端電気導通部の正投影面の全体は、前記頭部電気導通部の正投影面内に位置することを特徴とする請求項５または６に記載のリベット。
8. 前記頭部の前記第１部材との対向面における前記軸部の周囲に溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のリベット。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のリベットがかしめ締結された異材接合用構造体。
10. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のリベットを前記第１部材にかしめ締結し異材接合用構造体を製造する異材接合用構造体製造工程と、
    前記異材接合用構造体の前記第１部材における前記リベットの前記軸部の先端側に前記第２部材を重ねて配置する積層工程と、
    前記リベットの前記頭部と前記第２部材とを一対の抵抗スポット溶接電極で挟み込み、前記リベットの前記軸部の先端と前記第２部材とをスポット溶接する溶接工程とを備えることを特徴とする異材接合体の製造方法。
11. 前記積層工程の前において、前記第１部材と前記第２部材とが重なり合う部分に第２絶縁被膜を形成する絶縁被膜形成工程を備えていることを特徴とする請求項１０に記載の異材接合体の製造方法。

Images