JP5117546B2

JP5117546B2 - 自動車用構造体

Info

Publication number: JP5117546B2
Application number: JP2010160419A
Authority: JP
Inventors: 徹駒崎
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-07-15
Filing date: 2010-07-15
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2027-11-28
Also published as: JP2010228755A

Description

本発明は、センターピラー等の自動車用構造体に関するものである。

自動車用構造体であるセンターピラーを、アルミニウム合金の鋳物品からなるピラー構造部材と、アルミニウム合金の鋳物品又は金属板のプレス成形品からなるピラーカバーとにより構成し、ピラー構造部材とピラーカバーを摩擦撹拌接合により一体的に結合することにより製作することが知られている。（特許文献１参照）

しかし、自動車の車体構造体は鋼材をプレス成形等によって製作するのが一般的であるので、自動車車体の組立ラインは鋼材同士を溶接すること前提とする設備となっている。従って、特許文献１のようにピラー構造部材をアルミニウム合金の鋳物品とした場合、現状の組立ラインを利用して車体の組立を行うことができないという問題を有している。

特開２００２−２４９０７０号公報

本発明は上記従来の問題に鑑みてなされ、自動車用構造体を主にアルミニウム合金製の部材で構成した場合であっても、現状の自動車車体の組立ラインを利用して車体の組立を行うことが可能な自動車用構造体を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、少なくとも１つの面が開口し、内部が空洞となっている平面視矩形の箱型であり、少なくとも長手方向の開口側端縁にフランジ２ｂを有するアルミニウム合金製の構造部材２と、構造部材２の開口２ａの全体を覆う亜鉛鋼板製の平板カバー３とを有し、構造部材２と平板カバー３とを摩擦撹拌接合することにより中空の閉塞断面を形成する自動車用構造体において、フランジ２ｂと平板カバー３の重ね合わせ部に対して、摩擦撹拌用プローブ４ｂを構造部材２のフランジ２ｂ側から押し込んで移動させることにより、前記長手方向に沿って構造部材２と平板カバー３とを摩擦撹拌接合したことを特徴とする自動車用構造体を提供している。

本発明によれば、フランジと平板カバーの重ね合わせ部に対して、摩擦撹拌用プローブをアルミニウム合金製の構造部材のフランジ側から押し込んで移動させることにより、長手方向に沿って構造部材と平板カバーとを摩擦撹拌接合しているので、亜鉛鋼板製の平板カバーとアルミニウム合金製の構造部材の接合状態が良好である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１に示すように、自動車用構造体としてのセンターピラー１は、車体の前後方向と平行な一つの面が開口する縦長の箱型に成形された構造部材２を有している。構造部材２の開口２ａ側の端縁には、端縁から外方に向かって突出するフランジ２ｂが全周にわたって一体形成されている。構造部材２はアルミニウム合金をダイカスト法で成形することにより製作されている。また、センターピラー１は、構造部材２の開口２ａを覆うカバー３を有している。カバー３は亜鉛鋼板をプレス成形することにより製作されている。構造部材２とカバー３とは結合されることにより、中空の閉塞断面を形成する。

構造部材２とカバー３とを結合する方法としては、摩擦撹拌接合を用いる。摩擦撹拌接合とは、摩擦熱を利用して２つの被接合体を突き合せ、または重ね合せて接合する方法であり、回転体と、この回転体の先端に一体に設けられたプローブとを高速回転させ、プローブを被接合体に押し込み、プローブと被接合体を相対的に移動させることにより、突き合せ部、または重ね合わせ部を塑性流動させて接合するものである。

構造部材２とカバー３との摩擦撹拌接合による接合は、図２に示すように、構造部材２の開口２ａをカバー３が覆うように重ね合せて行うが、カバー３は構造部材２の開口２ａを覆った際に構造部材２のフランジ２ｂの外方に延出する延出部３ａを有している。

図２に示すように、摩擦撹拌接合に用いられる摩擦撹拌接合用工具４は、回転体４ａと、回転体４ａに比して小径なプローブ４ｂを備える。構造部材２とカバー３を摩擦撹拌接合により結合する際には、摩擦撹拌接合用工具４のプローブ４ｂを、カバー３の上に重ね合わされる構造部材２のフランジ２ｂの任意の位置に当接させ、回転体４ａを回転付勢する。尚、フランジ２ｂの厚さを３ｍｍとし、カバー３の厚さを０．８ｍｍとした場合、回転体４ａの最適な回転数は１５００ｒｐｍである。

回転体４ａの回転付勢に伴い、アルミニウム合金製である構造部材２のフランジ２ｂは塑性流動を起し、その結果、プローブ４ｂがフランジ２ｂに押し込まれて埋没する。プローブ４ｂがフランジ２ｂに埋没し、亜鉛鋼板製であるカバー３まで達するとカバー３も塑性流動を起すことになる。この状態で摩擦撹拌接合用工具４の回転体４ａをフランジ２ｂに沿って移動させれば、フランジ２ｂがカバー３と摩擦撹拌接合されていくことになる。尚、フランジ２ｂの厚さを３ｍｍとし、カバー３の厚さを０．８ｍｍとした場合、回転体４ａの最適な変位速度は１００ｍｍ／ｍｉｎである。

カバー３を亜鉛鋼板製とするのは、摩擦撹拌接合をする際に溶融メッキ層がプローブ４ｂによる撹拌と熱によりアルミニウム合金と反応し、アルミニウム合金中に亜鉛が取り込まれるからである。アルミニウム合金と鉄との反応による金属間化合物は硬くて脆いが、亜鉛を介すことにより、接合部を比較的強度が向上した層とすることが可能である。また、プローブ４ｂをフランジ２ｂ側から押し込むのは、アルミニウム合金のほうが亜鉛鋼板よりも塑性流動を起しやすいので、先にアルミニウム合金を塑性流動させておくほうが接合状態が良好となるからである。さらに、プローブ４ｂをフランジ２ｂ側から押し込むことにより、プローブ４ｂの寿命を延ばすことも可能となる。

アルミニウム合金製の構造体２と亜鉛鋼板製のカバーとを摩擦撹拌接合により接合することにより製作されたセンターピラー１は、構造部材２のフランジ２ｂの外方に延出する延出部３ａを構造部材２の全周に有することになる。従って、亜鉛鋼板製のカバー３の一部である延出部３ａを、鋼材からなる他の車体部品に対する溶接箇所とすることができる。具体的には、センターピラー１の上端側の延出部３ａを車体のルーフに対する溶接箇所とし、センターピラー１の下端側の延出部３ａを車体のセンターボディに対する溶接箇所とすることが可能となる。

本発明の自動車用構造体は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲で記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、本実施の形態においては、自動車構造体としてのセンターピラー１に適用した例を説明したが、これに限定されず、サスペンションフレーム等の他の自動車構造体にも適用可能である。

また、本実施の形態においては、構造部材２は一つの面のみが開口する箱型であったが、これに限定されない。構造部材は少なくとも一つの開口する面を有していればよい。

また、本実施の形態においては、カバー３は構造部材２の開口２ａの全体を覆うものであったが、これに限定されない。カバーは開口の一部を覆うものであってもよい。

また、本実施の形態においては、延出部３ａはフランジ２ｂの全周から外方に延出したが、これに限定されない。他の車体部品に対する溶接箇所とすることが必要となる箇所等だけにフランジの外方に延出する延出部を設けるようにしてもよい。

本実施の形態のセンターピラーの分解斜視図。摩擦撹拌接合による接合を説明するためのセンターピラーの断面図。

１センターピラー
２構造部材
２ａ開口
２ｂフランジ
３カバー
３ａ延出部
４摩擦撹拌接合用工具
４ａ回転体
４ｂプローブ

Claims

少なくとも１つの面が開口し、内部が空洞となっている平面視矩形の箱型であり、少なくとも長手方向の開口側端縁にフランジを有するアルミニウム合金製の構造部材と、
前記構造部材の開口の全体を覆う亜鉛鋼板製の平板カバーとを有し、
前記構造部材と前記平板カバーとを摩擦撹拌接合することにより中空の閉塞断面を形成する自動車用構造体において、
前記フランジと前記平板カバーの重ね合わせ部に対して、摩擦撹拌用プローブを前記構造部材のフランジ側から押し込んで移動させることにより、前記長手方向に沿って前記構造部材と前記平板カバーとを摩擦撹拌接合したことを特徴とする自動車用構造体。