JP5227388B2 - Dissimilar material joint structure - Google Patents

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JP5227388B2 JP2010271339A JP2010271339A JP5227388B2 JP 5227388 B2 JP5227388 B2 JP 5227388B2 JP 2010271339 A JP2010271339 A JP 2010271339A JP 2010271339 A JP2010271339 A JP 2010271339A JP 5227388 B2 JP5227388 B2 JP 5227388B2
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Description

本発明は、例えば、車両の前部に組み込まれるサブフレーム等の構造体を異種材料で接合した異材接合構造体に関する。   The present invention relates to a dissimilar material joint structure in which a structure such as a subframe incorporated in a front portion of a vehicle is joined with a dissimilar material.

自動車等の車両には、車体部材としてのフロントサイドフレームに固定され、例えば、サスペンションアームやスタビライザ等のサスペンション構成部品が取り付けられると共に、前記サスペンション構成部品を支持するためのサブフレーム構造体が用いられている。   A vehicle such as an automobile is fixed to a front side frame as a vehicle body member. For example, a suspension component such as a suspension arm or a stabilizer is attached, and a subframe structure for supporting the suspension component is used. ing.

この種のサブフレーム構造体として、例えば、特許文献１には、サスペンション構成部品が取り付けられる軽金属製のリヤメンバと、前記リヤメンバの２つの側辺部のそれぞれの前端部に接合されて車両前方に向かって延びる２つの鉄鋼製のサイドメンバと、前記２つのサイドメンバ同士を車幅方向に連結するクロスメンバとを備えたサブフレーム構造体が開示されている。   As this type of subframe structure, for example, in Patent Document 1, a light metal rear member to which a suspension component is attached and a front end portion of each of two side portions of the rear member are joined to the front of the vehicle. There is disclosed a subframe structure including two steel side members that extend in the direction of the vehicle and a cross member that connects the two side members in the vehicle width direction.

また、特許文献２には、センタピラーに関する自動車用構造体の接合構造に関し、アルミニウム合金製からなる箱型構造部材の開口側端縁のフランジと、亜鉛鋼板製からなる平板状のカバーとを摩擦撹拌接合することが開示されている。   Further, Patent Document 2 relates to a joint structure of an automobile structure related to a center pillar, and friction between a flange on an opening side edge of a box-shaped structural member made of an aluminum alloy and a flat cover made of a galvanized steel plate. Stir welding is disclosed.

特開２００７−３０２１４７号公報JP 2007-302147 A 特開２００９−１２６４７２号公報JP 2009-126472 A

この場合、例えば、特許文献１に開示された異種金属製部材同士を、特許文献２に開示された接合方法を適用して一体的に結合することが考えられる。すなわち、軽金属製のリヤメンバの側辺部の端面にフランジを設け、また、鉄鋼製のサイドメンバの端面にフランジを設け、リヤメンバ側のフランジとサイドメンバ側のフランジとを相互に摩擦撹拌接合して、異材接合構造体を構築することが考えられる。   In this case, for example, it is conceivable that the members made of different metals disclosed in Patent Document 1 are integrally coupled by applying the joining method disclosed in Patent Document 2. That is, a flange is provided on the end surface of the side portion of the light metal rear member, and a flange is provided on the end surface of the steel side member. The rear member side flange and the side member side flange are friction stir welded to each other. It is conceivable to construct a dissimilar material bonded structure.

しかしながら、特許文献１の構造に特許文献２の接合方法を適用した異材接合構造体では、摩擦撹拌接合部位における温度が上昇し、摩擦撹拌接合部位の裏面（異種金属同士の接合面とは反対側の面）に電着塗装された電着塗装膜が剥離するという問題がある。   However, in the dissimilar material joint structure in which the joining method of Patent Document 2 is applied to the structure of Patent Document 1, the temperature at the friction stir welding site increases, and the back surface of the friction stir welding site (the side opposite to the joining surface of different metals) There is a problem that the electrodeposition coating film electrodeposited on the surface is peeled off.

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、異種金属同士を摩擦撹拌接合した場合であっても、接合部位の裏面における電着塗装膜の剥離を防止することが可能な異材接合構造体を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and even when dissimilar metals are friction stir welded, dissimilar material joining that can prevent peeling of the electrodeposited coating film on the back surface of the joining portion An object is to provide a structure.

前記の目的を達成するために、本発明は、薄板状の鉄製部材と薄板状のアルミニウム製部材とを一体的に接合して構成される異種接合構造体において、前記鉄製部材は、２以上の鉄鋼製の薄板が積層されて形成され、前記薄板には、前記アルミニウム製部材との接合前に電着塗装が施されることにより、前記アルミニウム製部材との接合面、前記薄板同士の積層面、及び、前記アルミニウム製部材との接合面と反対側の前記薄板の裏面に、それぞれ電着塗装膜が形成され、前記鉄製部材と前記アルミニウム製部材とが重ね合わせられ、前記重ね合わせ面の垂直方向で、且つ、前記アルミニウム製部材側から前記鉄製部材側に向かって摩擦撹拌接合用回転工具を回転挿入し、前記摩擦撹拌接合用回転工具が前記鉄製部材にまで回転挿入されて摩擦撹拌接合されることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides a heterogeneous joint structure formed by integrally joining a thin plate-like iron member and a thin plate-like aluminum member, wherein the iron member comprises two or more A thin plate made of steel is formed by being laminated, and the thin plate is subjected to electrodeposition coating before joining with the aluminum member, so that the joint surface with the aluminum member, the laminated surface of the thin plates And an electrodeposition coating film is formed on each of the back surfaces of the thin plate opposite to the joint surface with the aluminum member, the iron member and the aluminum member are superposed, and the superposition surface is perpendicular to the superposition surface. And rotating the friction stir welding rotary tool from the aluminum member side toward the iron member side, and rotating the friction stir welding rotary tool into the iron member. Characterized in that it is stir welded.

本発明によれば、摩擦撹拌接合するときに発生する摩擦熱が積層された下層側の薄板の下面に形成された電着塗装膜まで到達することを回避し下層側の薄板の下面に形成された電着塗装膜部位の裏面の温度を抑制することにより、摩擦撹拌接合部位の裏面に形成された電着塗装膜の剥離を防止して前記電着塗装膜を保護することができる。   According to the present invention, the frictional heat generated during friction stir welding is prevented from reaching the electrodeposition coating film formed on the lower surface of the laminated lower thin plate, and is formed on the lower surface of the lower thin plate. By suppressing the temperature of the back surface of the electrodeposition coating film portion, it is possible to prevent peeling of the electrodeposition coating film formed on the back surface of the friction stir welding portion and protect the electrodeposition coating film.

また、本発明は、相互に接合された前記鉄製部材のフランジ部と前記アルミニウム製部材のフランジ部との間で閉断面を有する車両用サブフレーム構造体のサイドメンバが形成されるとよい。   In the present invention, the side member of the vehicle subframe structure having a closed cross section between the flange portion of the iron member and the flange portion of the aluminum member joined to each other may be formed.

本発明によれば、車両用サブフレーム構造体を構成する左右サイドメンバに閉断面を形成することにより、前記左右サイドメンバの剛性・強度をより一層増大させることができる。   According to the present invention, it is possible to further increase the rigidity and strength of the left and right side members by forming closed cross sections on the left and right side members constituting the vehicle subframe structure.

本発明によれば、異種金属同士を摩擦撹拌接合した場合であっても、接合部位の裏面における電着塗装膜の剥離を防止することが可能な異材接合構造体を得ることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it is a case where dissimilar metals are friction stir-welded, the dissimilar-material joining structure which can prevent peeling of the electrodeposition coating film in the back surface of a joining part can be obtained.

本発明の第１参考実施形態に係るサブフレーム構造体が自動車の前部に組み込まれた状態を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the state in which the sub-frame structure which concerns on 1st reference embodiment of this invention was integrated in the front part of the motor vehicle. 第１参考実施形態に係るサブフレーム構造体の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the sub-frame structure which concerns on 1st reference embodiment. （ａ）は、第１参考実施形態に係るサブフレーム構造体の平面図、（ｂ）は、前記サブフレーム構造体から後部サブフレームを外した前部サブフレームの部分平面図である。(A) is a top view of the sub-frame structure which concerns on 1st reference embodiment, (b) is the partial top view of the front sub-frame which removed the back sub-frame from the said sub-frame structure. 図３（ａ）のＡ−Ａ線に沿った縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view along the AA line of Fig.3 (a). 図３（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view along the BB line of Fig.3 (a). （ａ）は、接合ツールを用いて摩擦撹拌接合する状態を示す斜視図、（ｂ）は、摩擦撹拌接合状態を示す縦断面図である。(A) is a perspective view which shows the state which carries out friction stir welding using a joining tool, (b) is a longitudinal cross-sectional view which shows a friction stir welding state. （ａ）〜（ｃ）は、シール材が凹部内に溜まる状態を示す説明図である。(A)-(c) is explanatory drawing which shows the state which a sealing material accumulates in a recessed part. 本発明の第２参考実施形態に係るサブフレーム構造体が自動車の前部に組み込まれた状態を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the state in which the sub-frame structure which concerns on 2nd reference embodiment of this invention was integrated in the front part of the motor vehicle. 第２参考実施形態に係るサブフレーム構造体の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the sub-frame structure which concerns on 2nd reference embodiment. （ａ）は、第２参考実施形態に係るサブフレーム構造体の平面図、（ｂ）は、前記サブフレーム構造体から後部サブフレームを外した前部サブフレームの部分平面図である。(A) is a top view of the sub-frame structure which concerns on 2nd Embodiment, (b) is a partial top view of the front sub-frame which removed the back sub-frame from the said sub-frame structure. 図１０（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view along CC line of Fig.10 (a). 図１０（ａ）のＤ−Ｄ線に沿った縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view along the DD line of Fig.10 (a). 本発明の実施形態に係るサブフレーム構造体が自動車の前部に組み込まれた状態を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the state in which the sub-frame structure which concerns on embodiment of this invention was integrated in the front part of the motor vehicle. 本実施形態に係るサブフレーム構造体の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the sub-frame structure which concerns on this embodiment. （ａ）は、本実施形態に係るサブフレーム構造体の平面図、（ｂ）は、前記サブフレーム構造体から後部サブフレームを外した前部サブフレームの部分平面図である。(A) is a top view of the sub-frame structure which concerns on this embodiment, (b) is a partial top view of the front sub-frame which removed the rear sub-frame from the said sub-frame structure. 図１５（ａ）のＥ−Ｅ線に沿った縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view along the EE line | wire of Fig.15 (a). 図１５（ａ）のＦ−Ｆ線に沿った縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view along the FF line of Fig.15 (a). （ａ）は、本実施形態に係るサブフレーム構造体において、前部サブフレーム及び後部サブフレームの各フランジ部を摩擦撹拌接合する状態を示す縦断面図、（ｂ）は、摩擦撹拌接合部位の裏面の温度を測定した特性図、（ｃ）は、摩擦撹拌接合後の状態を示す縦断面図である。(A) is a longitudinal cross-sectional view which shows the state which carries out friction stir welding of each flange part of a front sub-frame and a rear sub-frame in the sub-frame structure which concerns on this embodiment, (b) is a friction stir welding site | part. The characteristic view which measured the temperature of the back surface, (c) is a longitudinal cross-sectional view which shows the state after friction stir welding. 第２実施形態に係るサブフレーム構造体の平面図である。It is a top view of the sub-frame structure concerning a 2nd embodiment.

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の第１参考実施形態に係るサブフレーム構造体が自動車の前部に組み込まれた状態を示す概略斜視図、図２は、第１参考実施形態に係るサブフレーム構造体の分解斜視図、図３（ａ）は、第１参考実施形態に係るサブフレーム構造体の平面図、図３（ｂ）は、前記サブフレーム構造体から後部サブフレームを外した前部サブフレームの部分平面図、図４は、図３（ａ）のＡ−Ａ線に沿った縦断面図、図５は、図３（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った縦断面図である。   Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. FIG. 1 is a schematic perspective view showing a state in which a subframe structure according to a first reference embodiment of the present invention is incorporated in a front portion of an automobile, and FIG. 2 is a diagram of the subframe structure according to the first reference embodiment. FIG. 3A is an exploded perspective view, FIG. 3A is a plan view of the subframe structure according to the first embodiment, and FIG. 3B is a front subframe with the rear subframe removed from the subframe structure. FIG. 4 is a partial plan view, FIG. 4 is a longitudinal sectional view taken along line AA in FIG. 3A, and FIG. 5 is a longitudinal sectional view taken along line BB in FIG.

図１に示されるように、本発明の第１参考実施形態に係るサブフレーム構造体（異材接合構造体）１０は、車体前部に配置され図示しない車体部材（骨格部材）に対して固定されるように設けられ、又は、図示しないフローティング機構によってフローティング可能に支持されるように設けられる。サブフレーム構造体１０が図示しないフローティング機構によって支持される場合、車体から伝達される振動を好適に吸収することができる利点がある。   As shown in FIG. 1, the subframe structure (dissimilar material joint structure) 10 according to the first reference embodiment of the present invention is disposed on the front portion of the vehicle body and fixed to a vehicle body member (frame member) (not shown). It is provided so that it can be floated by a floating mechanism (not shown). When the subframe structure 10 is supported by a floating mechanism (not shown), there is an advantage that vibration transmitted from the vehicle body can be suitably absorbed.

図１乃至図３に示されるように、サブフレーム構造体１０は、車両前後方向で二つに分割され、平面視して略コ字状からなる鉄鋼製の前部サブフレーム（鉄製部材）１２と、平面視して略エ字状からなる軽金属製の後部サブフレーム（アルミニウム製部材）１４とから構成されている。前部サブフレーム１２は、例えば、図示しない鋼板材をプレス成形することによって形成されたプレス成形体からなり、後部サブフレーム１４は、例えば、図示しない金型（ダイカスト機）のキャビティ内で溶融したアルミニウム合金（アルミニウム）を固化させるダイカスト成形によって形成されたダイカスト成形体からなる。   As shown in FIGS. 1 to 3, the subframe structure 10 is divided into two parts in the vehicle front-rear direction, and is a steel front subframe (iron member) 12 that is substantially U-shaped in plan view. And a rear subframe (aluminum member) 14 made of light metal and having a substantially letter “E” shape in plan view. The front subframe 12 is made of, for example, a press-formed body formed by press-forming a steel plate material (not shown), and the rear subframe 14 is melted in a cavity of a die (die casting machine) (not shown), for example. It consists of a die-cast molded body formed by die-casting that solidifies an aluminum alloy (aluminum).

なお、各図中において、「前」、「後」は、車両前後方向における車両１１（図１参照）の前側及び後側をそれぞれ示し、「左」、「右」は、車幅方向における車両１１の左側及び右側をそれぞれ示している。   In each figure, “front” and “rear” indicate the front and rear sides of the vehicle 11 (see FIG. 1) in the vehicle front-rear direction, respectively, and “left” and “right” indicate the vehicle in the vehicle width direction. 11 shows the left side and the right side.

図２に示されるように、前部サブフレーム１２は、マウント部（台座）１６に装着される図示しないフロントエンジンマウントを介してエンジン１８（図１参照）の車両前側を支持し、車幅方向に沿って延在するフロントクロスメンバ２０と、前記フロントクロスメンバ２０の軸方向に沿った両端部に結合され、前記フロントクロスメンバ２０から車両後方に向かって略平行に延在する一対の左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂとを有する。   As shown in FIG. 2, the front subframe 12 supports the vehicle front side of the engine 18 (see FIG. 1) via a front engine mount (not shown) attached to the mount portion (pedestal) 16, in the vehicle width direction. And a pair of left and right sides that extend from the front cross member 20 toward the rear of the vehicle and are substantially parallel to each other. Members 22a and 22b.

なお、フロントクロスメンバ２０と一対の左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂとを、例えば、鋳造成形又は鍛造成形等によって一体成形してもよいし、又は、フロントクロスメンバ２０の軸方向に沿った両端部に、一対の左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂの前端部を溶接で接合するようにしてもよい。   The front cross member 20 and the pair of left and right side members 22a and 22b may be integrally formed by, for example, casting or forging, or at both end portions along the axial direction of the front cross member 20. The front end portions of the pair of left and right side members 22a and 22b may be joined by welding.

フロントクロスメンバ２０は、鉄鋼製材料からなる中空部材によって形成される。また、一対の左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂの軸方向に沿った中央部（中間部）２４ｂより前側の前方部２４ａは、鉄鋼製材料からなる中空部材で形成される。さらに、一対の左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂの軸方向に沿った中央部２４ｂ、及び、前記中央部２４ｂより後側の後方部２４ｃは、前方部２４ａと比較して薄肉に形成された薄板部２６が形成される。   The front cross member 20 is formed of a hollow member made of a steel material. Moreover, the front part 24a ahead of the center part (intermediate part) 24b along the axial direction of the pair of left and right side members 22a, 22b is formed of a hollow member made of a steel material. Furthermore, the center part 24b along the axial direction of the pair of left and right side members 22a and 22b, and the rear part 24c on the rear side of the center part 24b are thin plate parts 26 formed thinner than the front part 24a. Is formed.

この場合、一対の左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂの薄板部２６は、従来の左右サイドメンバと比較して、後方側に向かって所定長だけ延出（伸長）した延出部として形成されている。また、一対の左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂの中央部２４ｂ及び薄板部２６は、図４に示されるように、１枚の薄板で縦断面が略ハット状に形成され、左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂ（但し、図４中では、右サイドメンバ２２ｂの図示を省略）の左右両側で、軸方向に沿って延在するフランジ部２８が形成される。   In this case, the thin plate portions 26 of the pair of left and right side members 22a and 22b are formed as extended portions extending (extended) by a predetermined length toward the rear side as compared with the conventional left and right side members. Further, as shown in FIG. 4, the central portion 24 b and the thin plate portion 26 of the pair of left and right side members 22 a and 22 b are formed in a substantially hat shape with a single thin plate, and the left and right side members 22 a and 22 b ( However, in FIG. 4, flange portions 28 extending along the axial direction are formed on the left and right sides of the right side member 22 b (not shown).

一対の左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂの軸方向に沿った中央部２４ｂには、ボルト３０が挿通されるボルト挿通孔３２が形成される。この場合、図４に示されるように、一対のボルト３０を、左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂのボルト挿通孔３２に沿って下側から貫通させ、前記ボルト３０のねじ部３０ａを後部サブフレーム１４の前端部に設けられた有底のねじ穴３４に締結することができる。この結果、前部サブフレーム１２と後部サブフレーム１４とは、車幅方向に沿った左右両側の位置で、一対のボルト３０によって固定される。   Bolt insertion holes 32 through which the bolts 30 are inserted are formed in the central portion 24b along the axial direction of the pair of left and right side members 22a, 22b. In this case, as shown in FIG. 4, the pair of bolts 30 are penetrated from below along the bolt insertion holes 32 of the left and right side members 22 a and 22 b, and the threaded portions 30 a of the bolts 30 are connected to the rear subframe 14. It can be fastened to a bottomed screw hole 34 provided at the front end. As a result, the front subframe 12 and the rear subframe 14 are fixed by the pair of bolts 30 at the left and right positions along the vehicle width direction.

後部サブフレーム１４は、図示しないリヤエンジンマウントを介して、エンジン１８の車両後方側を支持し車幅方向に沿って延在するリヤメンバからなる。前記リヤメンバは、左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂの中央部２４ｂ及び前記中央部２４ｂよりも後側の薄板部２６の上面にそれぞれ被せられ、前記左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂの上面の一部を被覆（重畳）する一対の左右リヤサイド部３６ａ、３６ｂと、前記一対の左右リヤサイド部３６ａ、３６ｂを連結するリヤクロス部３８とから構成される。前記リヤメンバは、例えば、アルミニウム、マグネシウムやこれらの合金等からなる軽金属製材料によって形成される。   The rear subframe 14 includes a rear member that supports a vehicle rear side of the engine 18 via a rear engine mount (not shown) and extends in the vehicle width direction. The rear members are respectively placed on the central portion 24b of the left and right side members 22a and 22b and the upper surface of the thin plate portion 26 on the rear side of the central portion 24b, and partially cover (superimpose) the upper surfaces of the left and right side members 22a and 22b. ) And a pair of left and right rear side portions 36a and 36b, and a rear cross portion 38 connecting the pair of left and right rear side portions 36a and 36b. The rear member is formed of a light metal material made of, for example, aluminum, magnesium, or an alloy thereof.

左右リヤサイド部３６ａ、３６ｂの両側部にはフランジ部４０が設けられ、前記フランジ部４０は、左右リヤサイド部３６ａ、３６ｂの軸方向に沿った一端部から他端部まで延在するように形成される。この場合、左右リヤサイド部３６ａ、３６ｂのフランジ部４０の側縁部４０ａは、左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂのフランジ部２８と比較して、車幅方向に沿った左右両側に向かって僅かに突出して形成される（図５参照）。図７に示されるように、この突出した左右リヤサイド部３６ａ、３６ｂのフランジ部４０の側縁部４０ａが下方に向かい、前部サブフレーム１２のフランジ部２８の側端面２８ａとの間で、上側に向かって窪んで形成された天井面４２ａ（図７参照）を有する凹部４２が設けられる。前記凹部４２は、左右リヤサイド部３６ａ、３６ｂの軸方向に沿って延在する。   Flange portions 40 are provided on both sides of the left and right rear side portions 36a and 36b, and the flange portion 40 is formed to extend from one end portion to the other end portion along the axial direction of the left and right rear side portions 36a and 36b. The In this case, the side edge portions 40a of the flange portions 40 of the left and right rear side portions 36a and 36b slightly protrude toward the left and right sides along the vehicle width direction as compared with the flange portions 28 of the left and right side members 22a and 22b. Formed (see FIG. 5). As shown in FIG. 7, the side edge portion 40a of the flange portion 40 of the left and right rear side portions 36a, 36b that protrudes is directed downward, and the upper side between the side end surface 28a of the flange portion 28 of the front subframe 12 A concave portion 42 having a ceiling surface 42a (see FIG. 7) formed so as to be depressed toward the bottom is provided. The concave portion 42 extends along the axial direction of the left and right rear side portions 36a, 36b.

換言すると、左右リヤサイド部３６ａ、３６ｂ（後部サブフレーム１４）のフランジ部４０の側縁部４０ａを、左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂ（前部サブフレーム１２）のフランジ部２８と比較して、車幅方向に沿って左右両側に向かって僅かに突出させ、この突出した部分を鉛直下方向に向かって垂れ下がるようにすることにより、左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂのフランジ部２８の側端面２８ａとの間で天井面４２ａを有する凹部４２が形成される。   In other words, the side width portion 40a of the flange portion 40 of the left and right rear side portions 36a, 36b (rear subframe 14) is compared with the flange portion 28 of the left and right side members 22a, 22b (front subframe 12). By projecting slightly toward the left and right sides along the direction and hanging the projecting portion vertically downward, between the side end surfaces 28a of the flange portions 28 of the left and right side members 22a, 22b. A recess 42 having a ceiling surface 42a is formed.

なお、鉛直下方向に向かって垂らされた左右リヤサイド部３６ａ、３６ｂのフランジ部４０の側端部４０ａの下面は、左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂのフランジ部２８の下面と水平方向に沿って同一又は略同一となるように設定されるとよい（図７（ｃ）参照）。   Note that the lower surfaces of the side end portions 40a of the flange portions 40 of the left and right rear side portions 36a and 36b suspended vertically downward are the same as the lower surfaces of the flange portions 28 of the left and right side members 22a and 22b along the horizontal direction. It is good to set so that it may become substantially the same (refer FIG.7 (c)).

この場合、左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂの左右両側にそれぞれ設けられたフランジ部２８が下側に位置し、左右リヤサイド部３６ａ、３６ｂの左右両側にそれぞれ設けられたフランジ部４０が上側に位置し、それぞれ重畳された状態で摩擦攪拌接合によって一体的に接合されることにより、閉断面４４が形成される（図４及び図５参照）。   In this case, the flange portions 28 provided on the left and right sides of the left and right side members 22a and 22b are located on the lower side, and the flange portions 40 provided on the left and right sides of the left and right rear side portions 36a and 36b are located on the upper side. A closed cross section 44 is formed by integrally joining by friction stir welding in the superimposed state (see FIGS. 4 and 5).

また、左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂとリヤメンバの左右リヤサイド部３６ａ、３６ｂとは、中央部に設けられたボルト挿通孔３２を挿通させたボルト３０が前記左右リヤサイド部３６ａ、３６ｂ側に設けられたねじ穴３４に螺入されて、閉断面４４を貫通して締結される。   Further, the left and right side members 22a and 22b and the left and right rear side portions 36a and 36b of the rear member are formed by screws provided with bolts 30 inserted through the bolt insertion holes 32 provided in the center portion on the left and right rear side portions 36a and 36b side. It is screwed into the hole 34 and fastened through the closed section 44.

前記閉断面４４内には、ボルト３０の外周面を囲繞する円筒体からなり、ボルト３０を締結したときに左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂと左右リヤサイド部３６ａ、３６ｂとの接合強度を補強するカラー部材４６が設けられる。ボルト締結部位は、後記する摩擦攪拌接合によって前部サブフレーム１２と後部サブフレーム１４とが接合されていない非接合部位に位置し、溶接することができない非接合部位をボルト締結によって補強することができる。この結果、鉄鋼製の前部サブフレーム１２と軽金属製の後部サブフレーム１４とを相互に摩擦撹拌接合した場合であっても、非接合部位であるボルト締結部位との協働作用によって所望の剛性・強度を確保することができる。   The closed cross section 44 is formed of a cylindrical body surrounding the outer peripheral surface of the bolt 30 and reinforces the joining strength between the left and right side members 22a and 22b and the left and right rear side portions 36a and 36b when the bolt 30 is fastened. 46 is provided. The bolt fastening portion is located at a non-joint portion where the front subframe 12 and the rear subframe 14 are not joined by friction stir welding described later, and the non-joint portion that cannot be welded can be reinforced by bolt fastening. it can. As a result, even when the steel front subframe 12 and the light metal rear subframe 14 are friction stir welded to each other, the desired rigidity is obtained by the cooperative action with the bolt fastening portion which is a non-joined portion.・ Strength can be secured.

従って、前部サブフレーム１２と後部サブフレーム１４とは、その重畳部位における各フランジ部２８、４０を摩擦攪拌接合することによって強固に固定（接合）されると共に、摩擦攪拌接合されていない非溶接部位で前部サブフレーム１２と後部サブフレーム１４とをボルト３０で締結することによって、サブフレーム構造体１０の全体において、より一層剛性・強度を増大させることができる。なお、左右リヤサイド部３６ａ、３６ｂにおける前記ボルト３０の締結部位よりも後方位置に雌ねじのねじ穴（図示せず）をそれぞれ形成し、左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂの後方部２４ｃの下方から図示しない補強用ボルトを挿通孔にそれぞれ差し込んで前記雌ねじのねじ穴に締結することにより、より一層剛性・強度を増大させることができる。   Therefore, the front subframe 12 and the rear subframe 14 are firmly fixed (joined) by friction stir welding of the flange portions 28 and 40 at the overlapping portions, and are not welded without friction stir welding. By fastening the front subframe 12 and the rear subframe 14 with bolts 30 at the site, the rigidity and strength of the entire subframe structure 10 can be further increased. In addition, screw holes (not shown) of female threads are formed at positions behind the fastening portions of the bolts 30 in the left and right rear side parts 36a, 36b, respectively, and reinforcement not shown from below the rear parts 24c of the left and right side members 22a, 22b. The rigidity and strength can be further increased by inserting the bolts into the insertion holes and fastening them to the screw holes of the female screw.

第１参考実施形態に係るサブフレーム構造体１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。図６（ａ）は、接合ツールを用いて摩擦撹拌接合する状態を示す斜視図、図６（ｂ）は、摩擦撹拌接合状態を示す縦断面図である。   The subframe structure 10 according to the first reference embodiment is basically configured as described above. Next, the operation and effect will be described. FIG. 6A is a perspective view illustrating a state in which friction stir welding is performed using a welding tool, and FIG. 6B is a longitudinal sectional view illustrating a state in which friction stir welding is performed.

先ず、鉄鋼製材料で形成された前部サブフレーム１２側のフランジ部２８と、アルミニウム合金製材料で形成された後部サブフレーム１４側のフランジ部４０との重畳部位を、摩擦攪拌接合で一体的に接合する工程について説明する。   First, the overlapping portion of the flange portion 28 on the front subframe 12 side made of steel material and the flange portion 40 on the rear subframe 14 side made of aluminum alloy material is integrated by friction stir welding. The process of joining to will be described.

図６に示されるように、摩擦攪拌接合に用いられる接合ツール５０は、図示しないモータ等の回転駆動源によって回転軸の回りに回転駆動される円柱状の回転子（Ｓｔｉｒ Ｒｏｄ）５２と、前記回転子５２の底部中心から軸方向に沿って突出する接合ピン（Ｐｒｏｂｅ）５４とを有する。接合ピン５４の直径は、回転子５２の直径よりも小さく設定され、接合ピン５４と回転子５２との環状の段差部分でショルダ部５６が形成される。   As shown in FIG. 6, a welding tool 50 used for friction stir welding includes a columnar rotor (Stir Rod) 52 that is rotated around a rotation axis by a rotation driving source such as a motor (not shown), It has a joining pin (Probe) 54 that protrudes along the axial direction from the center of the bottom of the rotor 52. The diameter of the joining pin 54 is set to be smaller than the diameter of the rotor 52, and the shoulder portion 56 is formed by an annular step portion between the joining pin 54 and the rotor 52.

次に、前部サブフレーム１２と後部サブフレーム１４との接合工程について説明する。なお、前部サブフレーム１２は、予め鋼板材がプレス成形されたプレス成形体で構成され、一方、後部サブフレーム１４は、予めアルミニウム合金を用いてダイカスト成形されたダイカスト成形体で構成されている。   Next, the joining process of the front subframe 12 and the rear subframe 14 will be described. The front subframe 12 is configured by a press-molded body in which a steel plate material is previously press-formed, while the rear subframe 14 is configured by a die-cast molded body that is previously die-cast using an aluminum alloy. .

先ず、前部サブフレーム１２を図示しないクランプ台上にセットした後、図示しないシール材塗布機構によって前部サブフレーム１２の上面にシール材（シール部材）５８（例えば、常乾型シール材）を塗布する。シール材５８が塗布された前部サブフレーム１２の上面（中央部２４ｂよりも後側の薄板部２６）に対して後部サブフレーム１４を被せた後、この上下方向に重畳された前部サブフレーム１２及び後部サブフレーム１４を図示しないクランプ機構を用いてクランプする。   First, after the front subframe 12 is set on a clamp base (not shown), a sealant (seal member) 58 (for example, a normal dry sealant) is applied to the upper surface of the front subframe 12 by a sealant application mechanism (not shown). Apply. After the rear subframe 14 is placed on the upper surface of the front subframe 12 to which the sealing material 58 is applied (the thin plate portion 26 on the rear side of the central portion 24b), the front subframe is superimposed in the vertical direction. 12 and the rear sub-frame 14 are clamped using a clamping mechanism (not shown).

続いて、前記した接合ツール５０を用いて、前部サブフレーム１２のフランジ部２８と後部サブフレーム１４のフランジ部４０とを摩擦攪拌接合する。なお、前部サブフレーム１２及び後部サブフレーム１４の各フランジ部２８、４０の下側には、接合ツール５０によって各フランジ部２８、４０に付与される加圧力をバックアップするための治具６０が設けられている。   Subsequently, using the joining tool 50 described above, the flange portion 28 of the front subframe 12 and the flange portion 40 of the rear subframe 14 are friction stir welded. Note that a jig 60 for backing up the pressure applied to the flange portions 28 and 40 by the joining tool 50 is provided below the flange portions 28 and 40 of the front subframe 12 and the rear subframe 14. Is provided.

次に、摩擦攪拌接合工程は、以下のとおりである。
図示しない回転駆動源を用いて回転子５２及び接合ピン５４を一体的に回転させた状態で、アルミニウム合金等の軽金属製材料で形成された後部サブフレーム１４の上面に徐々に近接させ、加圧力（押込力）によって接合ピン５４の先端部を後部サブフレーム１４の上面に当接（接触）させ回転進入させることにより、後部サブフレーム１４に塑性流動域を生成する。 Next, the friction stir welding process is as follows.
In a state where the rotor 52 and the joining pin 54 are integrally rotated using a rotational drive source (not shown), the surface is gradually brought close to the upper surface of the rear subframe 14 made of a light metal material such as an aluminum alloy, A plastic flow region is generated in the rear subframe 14 by causing the front end portion of the joining pin 54 to abut (contact) the upper surface of the rear subframe 14 by the (pushing force) to rotate.

さらに、回転子５２及び接合ピン５４を一体的に回転させながら加圧進入させ、回転子５２のショルダ部５６が後部サブフレーム１４の上面に摺接するまで接合ピン５４を鉛直下方向に向かって挿入する。その際、接合ピン５４の先端部が鉄鋼材料で形成された前部サブフレーム１２の上面に当接するまで加圧力が付与される。   Further, the rotor 52 and the joining pin 54 are pressed and entered while being integrally rotated, and the joining pin 54 is inserted vertically downward until the shoulder portion 56 of the rotor 52 is in sliding contact with the upper surface of the rear subframe 14. To do. At that time, pressure is applied until the tip of the joining pin 54 comes into contact with the upper surface of the front subframe 12 formed of a steel material.

接合ピン５４が前部サブフレーム１２の上面に当接するまで回転進入されることにより、軽金属製材料の後部サブフレーム１４に生成される塑性流動域を塑性流動させ、鉄鋼材料からなる前部サブフレーム１２の鋼板新生面を露出させて後部サブフレーム１４と固相接合される。   By rotating and entering until the joining pin 54 comes into contact with the upper surface of the front subframe 12, the plastic flow zone generated in the rear subframe 14 of the light metal material is plastically flowed, and the front subframe made of steel material is made. The new steel plate 12 is exposed and solid-phase bonded to the rear subframe 14.

このように、回転子５２及び接合ピン５４が回転進入して、接合ピン５４の先端部が前部サブフレーム１２の上面に当接した状態を保持しながら、重畳されたフランジ部２８、４０の軸方向に沿って回転子５２及び接合ピン５４を変位させることによって摩擦攪拌接合部位６２（図３（ａ）中の網状部分参照）が形成される。なお、摩擦撹拌接合部位６２には、上側の後部サブフレーム１４（アルミニウム合金等の軽金属材料）と、下側の前部サブフレーム１２（鉄鋼材料）との間の接合界面には、金属間化合物が生成される。この金属間化合物は、接合界面全域にわたる連続した層状形態ではなく、粒状形態又は分断された層状形態で接合界面内に分散した状態で生成される。   As described above, the rotor 52 and the joining pin 54 are rotated and moved so that the front end portion of the joining pin 54 is in contact with the upper surface of the front subframe 12 while maintaining the overlapping flange portions 28 and 40. By displacing the rotor 52 and the joining pin 54 along the axial direction, a friction stir welding part 62 (refer to the mesh portion in FIG. 3A) is formed. The friction stir welding part 62 has an intermetallic compound at the bonding interface between the upper rear subframe 14 (light metal material such as an aluminum alloy) and the lower front subframe 12 (steel material). Is generated. This intermetallic compound is not formed in a continuous layered form over the entire bonding interface, but is produced in a state of being dispersed in the bonding interface in a granular form or a divided layered form.

図７（ａ）〜（ｃ）は、シール材が凹部内に溜まる状態を示す説明図である。
前部サブフレーム１２と後部サブフレーム１４との間に介装されたシール材５８が左右両側（両側部）からはみ出して凹部４２内に溜まるシール溜まり構造について、以下、図７に基づいて説明する。 FIGS. 7A to 7C are explanatory views showing a state in which the sealing material accumulates in the recess.
A seal pool structure in which the sealing material 58 interposed between the front subframe 12 and the rear subframe 14 protrudes from both the left and right sides (both sides) and collects in the recess 42 will be described below with reference to FIG. .

上面にシール材５８が塗布された前部サブフレーム１２に対して後部サブフレーム１４が重畳された後（図７（ａ）参照）、図示しないクランプ機構によってクランプすることにより、前部サブフレーム１２及び後部サブフレーム１４の左右両側から僅かにシール材５８がはみ出す（図７（ｂ）参照）。   After the rear subframe 14 is superimposed on the front subframe 12 having the sealing material 58 applied on the upper surface (see FIG. 7A), the front subframe 12 is clamped by a clamping mechanism (not shown). Further, the sealing material 58 slightly protrudes from the left and right sides of the rear subframe 14 (see FIG. 7B).

重畳された前部サブフレーム１２及び後部サブフレーム１４の左右両側からはみ出されたシール材５８は、散らばることがなく天井面４２ａを有する凹部４２内に溜まる。さらに、前部サブフレーム１２及び後部サブフレーム１４がクランプされた状態で摩擦撹拌接合されることにより、シール材５８がさらに左右両側からはみ出して必要十分な量のシール材５８が凹部４２内に保持される（図７（ｃ）参照）。   The sealing material 58 protruding from the left and right sides of the superimposed front subframe 12 and rear subframe 14 does not scatter and accumulates in the recess 42 having the ceiling surface 42a. Further, the friction stir welding is performed with the front subframe 12 and the rear subframe 14 clamped, so that the sealing material 58 further protrudes from both the left and right sides, and a necessary and sufficient amount of the sealing material 58 is held in the recess 42. (See FIG. 7C).

この凹部４２内に保持されたシール材５８は、例えば、常乾型シール材で構成されることにより、所定時間経過後に固化されて前部サブフレーム１２及び後部サブフレーム１４の左右両側の間隙が確実にシールされる。   The sealing material 58 held in the recess 42 is made of, for example, an ever-drying sealing material, which is solidified after a predetermined time has elapsed, so that the gaps on the left and right sides of the front subframe 12 and the rear subframe 14 are left. It is securely sealed.

この結果、第１参考実施形態では、摩擦撹拌接合された前部サブフレーム１２及び後部サブフレーム１４の左右両側からはみ出されたシール材５８が散らばることを防止しつつ、前部サブフレーム１２及び後部サブフレーム１４の左右両側の間隙から水が浸入することを回避して、高い防錆性能を確保することができる。   As a result, in the first reference embodiment, the front subframe 12 and the rear portion are prevented from scattering the sealing material 58 protruding from both the left and right sides of the front subframe 12 and the rear subframe 14 which are friction stir welded. By preventing water from entering through the gaps on the left and right sides of the sub-frame 14, high rust prevention performance can be ensured.

また、凹部４２内におけるシール材５８の溜まり具合（溜まり量）は、作業者が外部から視認することができるため、シール材５８の塗布量を確認して前部サブフレーム１２及び後部サブフレーム１４との間にシール材５８が確実に介装されたか否かを判断することができる。   In addition, since the operator can visually recognize the degree of accumulation (the amount of accumulation) of the sealing material 58 in the recess 42 from the outside, the front subframe 12 and the rear subframe 14 are confirmed by confirming the application amount of the sealing material 58. It can be determined whether or not the sealing material 58 has been interposed between the two.

さらに、フランジ部２８、４０同士が摩擦撹拌接合されて、前部サブフレーム１２と後部サブフレーム１４との間で閉断面４４が形成されるが、この閉断面４４が形成されたフランジ部２８、４０の内側においても、シール材５８がはみ出して固化されてシール機能が発揮される（図６（ｂ）参照）。このため、例えば、水滴（水）が後部サブフレーム１４の内壁面を伝わって流下する場合であっても、前記水滴が各フランジ部２８、４０間の間隙に留まることがない滞水防止構造とすることができる。   Further, the flange portions 28 and 40 are friction stir welded to form a closed section 44 between the front subframe 12 and the rear subframe 14. The flange section 28 formed with the closed section 44, Also inside 40, the sealing material 58 protrudes and is solidified to exhibit a sealing function (see FIG. 6B). For this reason, for example, even when water droplets (water) flow down along the inner wall surface of the rear sub-frame 14, the water-spill prevention structure prevents the water droplets from staying in the gaps between the flange portions 28 and 40. can do.

さらにまた、鉄製部材からなる前部サブフレーム１２とアルミニウム製部材からなる後部サブフレーム１４との異種材料同士を摩擦撹拌接合した場合、各金属のイオン化傾向の違いによって各金属間に電位差が生じ、腐食電流が流れることによって異種金属同士の接触によって腐食が発生することが懸念される。しかしながら、第１参考実施形態では、摩擦撹拌接合されたフランジ部２８、４０からはみ出したシール材５８が固化することによって、腐食電流が流れることを回避することができる。この結果、第１参考実施形態では、異種金属間の接触による耐食性を向上させることができる。   Furthermore, when different materials of the front subframe 12 made of an iron member and the rear subframe 14 made of an aluminum member are friction stir welded together, a potential difference occurs between the metals due to the difference in ionization tendency of each metal, There is a concern that corrosion may occur due to contact between different metals due to the flow of the corrosion current. However, in the first reference embodiment, it is possible to avoid a corrosion current from flowing due to solidification of the sealing material 58 that protrudes from the flange portions 28 and 40 that are friction stir welded. As a result, in the first reference embodiment, corrosion resistance due to contact between different metals can be improved.

次に、本発明の第２参考実施形態に係るサブフレーム構造体１００について、以下説明する。なお、以下に示される実施形態において、図１に示す第１参考実施形態に係るサブフレーム構造体１０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。   Next, the subframe structure 100 according to the second reference embodiment of the present invention will be described below. Note that, in the embodiment shown below, the same components as those of the subframe structure 10 according to the first reference embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図８は、本発明の第２参考実施形態に係るサブフレーム構造体が自動車の前部に組み込まれた状態を示す概略斜視図、図９は、第２参考実施形態に係るサブフレーム構造体の分解斜視図、図１０（ａ）は、第２参考実施形態に係るサブフレーム構造体の平面図、図１０（ｂ）は、前記サブフレーム構造体から後部サブフレームを外した前部サブフレームの部分平面図、図１１は、図１０（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った縦断面図、図１２は、図１０（ａ）のＤ−Ｄ線に沿った縦断面図である。   FIG. 8 is a schematic perspective view showing a state in which the subframe structure according to the second reference embodiment of the present invention is incorporated in the front portion of the automobile, and FIG. 9 is a diagram of the subframe structure according to the second reference embodiment. FIG. 10A is an exploded perspective view, FIG. 10A is a plan view of a subframe structure according to the second reference embodiment, and FIG. 10B is a front subframe with a rear subframe removed from the subframe structure. FIG. 11 is a partial plan view, FIG. 11 is a longitudinal sectional view taken along line CC in FIG. 10A, and FIG. 12 is a longitudinal sectional view taken along line DD in FIG.

この第２参考実施形態に係るサブフレーム構造体１００では、図１１に示されるように、前部サブフレーム１２の左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂの中央部２４ｂにおけるボルト締結部位が２枚の鉄鋼材料からなる薄板１０２ａ、１０２ｂを接合して形成された閉断面４４を有している。従って、第２参考実施形態に係るサブフレーム構造体１００は、左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂのボルト締結部位が１枚の鉄鋼板からなり前部サブフレーム１２と後部サブフレーム１４との間で閉断面４４（図４参照）が形成された第１参考実施形態に係るサブフレーム構造体１０と相違している。   In the subframe structure 100 according to the second reference embodiment, as shown in FIG. 11, the bolt fastening portion in the central portion 24b of the left and right side members 22a and 22b of the front subframe 12 is made of two steel materials. It has a closed cross section 44 formed by joining thin plates 102a and 102b. Accordingly, in the subframe structure 100 according to the second reference embodiment, the bolt fastening portions of the left and right side members 22a and 22b are made of a single steel plate, and the closed cross section is formed between the front subframe 12 and the rear subframe 14. This is different from the subframe structure 10 according to the first embodiment in which 44 (see FIG. 4) is formed.

この場合、左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂを構成する２枚の薄板１０２ａ、１０２ｂには、ボルト３０が挿通されるボルト挿通孔３２、３２がそれぞれ形成され、前記ボルト挿通孔３２、３２に沿って挿通されたボルト３０のねじ部３０ａが後部サブフレーム１４のねじ穴３４に螺入されることにより、２枚の薄板１０２ａ、１０２ｂで形成された閉断面４４を貫通するように設けられる。   In this case, the two thin plates 102a and 102b constituting the left and right side members 22a and 22b are respectively formed with bolt insertion holes 32 and 32 through which the bolts 30 are inserted, and are inserted along the bolt insertion holes 32 and 32, respectively. When the threaded portion 30a of the bolt 30 is screwed into the threaded hole 34 of the rear subframe 14, it is provided so as to penetrate the closed section 44 formed by the two thin plates 102a and 102b.

なお、閉断面４４中には、ボルト３０の外周面を囲繞する円筒体からなり、軸方向に沿った一端部が一方の薄板１０２ａに連結され、軸方向に沿った他端部が他方の薄板１０２ｂに連結されるカラー部材１０４が設けられる。このカラー部材１０４は、ボルト３０を締結したときの薄板１０２ａ、１０２ｂ同士の変形を回避して、ボルト締結部位における接合強度を補強するために設けられる。この場合、前記カラー部材１０４を下側の薄板１０２ｂと一体成形し、又は、薄板１０２ｂの上面にカラー部材１０４を予め溶接して固定することができる。また、２枚の薄板１０２ａ、１０２ｂで形成された閉断面４４を貫通するボルト３０を締結する際、アルミニウム合金製材料で形成された後部サブフレーム１４と、鉄鋼製材料で形成された上側の薄板１０２ａとが積層される、ボルト締結周辺部位を溶接するようにするとよい（図１１参照）。   The closed cross section 44 is formed of a cylindrical body that surrounds the outer peripheral surface of the bolt 30, and one end portion along the axial direction is connected to one thin plate 102a, and the other end portion along the axial direction is the other thin plate. A collar member 104 connected to 102b is provided. The collar member 104 is provided to avoid deformation of the thin plates 102a and 102b when the bolt 30 is fastened and to reinforce the joint strength at the bolt fastening portion. In this case, the collar member 104 can be integrally formed with the lower thin plate 102b, or the color member 104 can be fixed in advance to the upper surface of the thin plate 102b. Further, when the bolt 30 passing through the closed cross section 44 formed by the two thin plates 102a and 102b is fastened, the rear subframe 14 formed of an aluminum alloy material and the upper thin plate formed of a steel material It is preferable to weld the bolt fastening peripheral part where 102a is laminated (see FIG. 11).

第２参考実施形態では、左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂを２枚の鉄鋼材料からなる薄板１０２ａ、１０２ｂを接合して閉断面４４を形成することにより、その閉断面積を大きく設定することができる利点がある。この結果、剛性・強度をより一層増大させることができる。   In the second reference embodiment, the left and right side members 22a and 22b are joined to the two thin plates 102a and 102b made of steel material to form the closed cross section 44, whereby the closed cross sectional area can be set large. There is. As a result, the rigidity and strength can be further increased.

次に、本発明の実施形態に係るサブフレーム構造体２００について、以下説明する。
図１３は、本発明の実施形態に係るサブフレーム構造体が自動車の前部に組み込まれた状態を示す概略斜視図、図１４は、本実施形態に係るサブフレーム構造体の分解斜視図、図１５（ａ）は、本実施形態に係るサブフレーム構造体の平面図、図１５（ｂ）は、前記サブフレーム構造体から後部サブフレームを外した前部サブフレームの部分平面図、図１６は、図１５（ａ）のＥ−Ｅ線に沿った縦断面図、図１７は、図１５（ａ）のＦ−Ｆ線に沿った縦断面図、図１８（ａ）は、本実施形態に係るサブフレーム構造体において、前部サブフレーム及び後部サブフレームの各フランジ部を摩擦撹拌接合する状態を示す縦断面図、図１８（ｂ）は、摩擦撹拌接合部位の裏面の温度を測定した特性図、図１８（ｃ）は、摩擦撹拌接合後の状態を示す縦断面図である。 Next, the subframe structure 200 according to the embodiment of the present invention will be described below.
FIG. 13 is a schematic perspective view illustrating a state in which the subframe structure according to the embodiment of the present invention is incorporated in the front portion of the automobile, and FIG. 14 is an exploded perspective view of the subframe structure according to the present embodiment. 15 (a) is a plan view of the subframe structure according to the present embodiment, FIG. 15 (b) is a partial plan view of the front subframe with the rear subframe removed from the subframe structure, and FIG. 15A is a longitudinal sectional view taken along line EE in FIG. 15A, FIG. 17 is a longitudinal sectional view taken along line FF in FIG. 15A, and FIG. In such a subframe structure, a longitudinal sectional view showing a state in which each flange portion of the front subframe and the rear subframe is friction stir welded, FIG. 18B is a characteristic of measuring the temperature of the back surface of the friction stir weld portion FIG. 18 (c) shows the state after friction stir welding. It is a cross-sectional view.

本実施形態に係るサブフレーム構造体２００では、図１４に示されるように、前部サブフレーム１２を構成する左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂの中央部２４ｂから後方の延出部２０２（フランジ部２０４ａ、２０４ｂを含む）までを鉄鋼板からなる２枚の薄板２０６ａ、２０６ｂを積層して薄肉に形成し、前記延出部２０２を含む左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂ全体を２枚の薄板２０６ａ、２０６ｂの積層体で構成している点で第１参考実施形態及び第２参考実施形態のサブフレーム構造体１０、１００と異なっている。   In the subframe structure 200 according to the present embodiment, as shown in FIG. 14, a rear extension portion 202 (flange portion 204 a, rear portion) is formed from the central portion 24 b of the left and right side members 22 a and 22 b constituting the front subframe 12. 204b (including 204b) is formed by laminating two thin plates 206a and 206b made of iron and steel plates to form a thin wall, and the entire left and right side members 22a and 22b including the extending portion 202 are laminated by two thin plates 206a and 206b. This is different from the subframe structures 10 and 100 of the first reference embodiment and the second reference embodiment in that it is configured by a body.

この場合、前部サブフレーム（鉄製部材）１２と後部サブフレーム（アルミニウム製部材）１４との摩擦撹拌接合前において、左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂのフランジ部２０４ａ、２０４ｂの表裏両面及び表裏両面の間の結合面（積層面）には、それぞれ電着塗装処理によって電着塗装膜２０８ａ〜２０８ｃが予め形成されている（図１８（ａ）参照）。   In this case, before the friction stir welding of the front sub-frame (iron member) 12 and the rear sub-frame (aluminum member) 14, the front and back surfaces and both front and back surfaces of the flange portions 204a and 204b of the left and right side members 22a and 22b. Electrodeposition coating films 208a to 208c are respectively formed in advance on the bonding surfaces (lamination surfaces) by electrodeposition coating processing (see FIG. 18A).

電着塗装膜２０８ａは、アルミニウム製部材との接合面に形成された電着塗装膜として機能し、電着塗装膜２０８ｂは、薄板同士の積層面に形成された電着塗装膜として機能し、電着塗装膜２０８ｃは、アルミニウム製部材との接合面と反対側の薄板の裏面に形成された電着塗装膜として機能する。   The electrodeposition coating film 208a functions as an electrodeposition coating film formed on the joint surface with the aluminum member, and the electrodeposition coating film 208b functions as an electrodeposition coating film formed on the laminated surface of the thin plates, The electrodeposition coating film 208c functions as an electrodeposition coating film formed on the back surface of the thin plate opposite to the joint surface with the aluminum member.

このように２枚の薄板２０６ａ、２０６ｂが積層された左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂのフランジ部２０４ａ、２０４ｂと、後部サブフレーム１４の左右サイド部３６ａ、３６ｂのフランジ部４０とを接合ツール５０を用いて摩擦撹拌接合する。その際、接合ツール５０の接合ピン（摩擦撹拌接合用回転工具）５４が、重ね合わせ面に対して垂直方向から左右サイド部３６ａ、３６ｂを回転進入（回転挿入）して左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂのフランジ部２０４ａ、２０４ｂまで当接し、左右サイド部３６ａ、３６ｂに対して摩擦熱が与えられる。   Using the joining tool 50, the flange portions 204a and 204b of the left and right side members 22a and 22b in which the two thin plates 206a and 206b are laminated in this manner and the flange portions 40 of the left and right side portions 36a and 36b of the rear subframe 14 are used. And friction stir welding. At that time, the joining pin (rotating tool for friction stir welding) 54 of the joining tool 50 rotates and inserts (rotates) the left and right side portions 36a and 36b from the direction perpendicular to the overlapping surface, and the left and right side members 22a and 22b. To the flange portions 204a and 204b, and frictional heat is applied to the left and right side portions 36a and 36b.

しかしながら、摩擦撹拌接合部位の裏面２１０は、２枚の鉄鋼製の薄板２０６ａ、２０６ｂが積層されて構成されているため、電着塗装膜２０８ｃを分解可能とする所定温度（閾値温度）まで到達することなく（図１８（ｂ）参照）、電着塗装膜２０８ｃの剥がれを回避することができる（図１８（ｃ）参照）。   However, since the back surface 210 of the friction stir welding part is formed by laminating two steel thin plates 206a and 206b, the back surface 210 reaches a predetermined temperature (threshold temperature) at which the electrodeposition coating film 208c can be decomposed. Without this (see FIG. 18B), peeling of the electrodeposition coating film 208c can be avoided (see FIG. 18C).

換言すると、摩擦撹拌接合する際、アルミニウム合金等の軽金属材料からなる後部サブフレーム１４側（アルミニウム製部材側）から鉄鋼製の前部サブフレーム１２側（鉄製部材側）に向かって回転進入される接合ピン５４によって摩擦熱が発生し、この摩擦熱が積層された２枚の鉄鋼製の薄板２０６ａ、２０６ｂの内の下層側の薄板２０６ｂの下面に形成された電着塗装膜２０８ｃを剥離させるおそれがある。   In other words, when performing friction stir welding, the steel is rotated from the rear subframe 14 side (aluminum member side) made of a light metal material such as an aluminum alloy toward the steel front subframe 12 side (iron member side). Friction heat is generated by the joining pin 54, and the electrodeposition coating film 208c formed on the lower surface of the lower steel plate 206b of the two steel thin plates 206a and 206b on which the friction heat is laminated may be peeled off. There is.

この本実施形態では、前部サブフレーム１２を構成する左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂの中央部２４ｂから後方の延出部２０２までを鉄鋼材料からなる２枚の薄板２０６ａ、２０６ｂを積層して薄肉に形成し、前記摩擦熱が下層側の薄板２０６ｂの下面に形成された電着塗装膜２０８ｃまで到達することを回避し下層側の薄板２０６ｂの下面に形成された電着塗装膜部位の裏面２１０の温度を抑制することにより、摩擦撹拌接合部位の裏面２１０に形成された電着塗装膜２０８ｃを保護している。   In this embodiment, two thin plates 206a and 206b made of a steel material are laminated and thinned from the central part 24b of the left and right side members 22a and 22b constituting the front subframe 12 to the rear extension part 202. The frictional heat is prevented from reaching the electrodeposition coating film 208c formed on the lower surface of the lower thin plate 206b, and the back surface 210 of the electrodeposition coating film portion formed on the lower surface of the lower layer thin plate 206b is formed. By suppressing the temperature, the electrodeposition coating film 208c formed on the back surface 210 of the friction stir welding site is protected.

図１８（ｂ）は、図示しない温度センサを用いて摩擦撹拌接合部位の裏面２１０（積層された２枚の鉄鋼製の薄板２０６ａ、２０６ｂの内の下層側の薄板２０６ｂの下面）の温度を測定した特性図である。この場合、摩擦撹拌接合によって下層側の薄板２０６ｂの下面の温度が僅かに上昇するが、下層側の薄板２０６ｂの下面に形成された電着塗装膜２０８ｃを分解する所定温度（閾値温度）まで到達しないため、電着塗装膜２０８ｃの剥離を阻止して、前記電着塗装膜２０８ｃを安定して保護することができる。   FIG. 18B measures the temperature of the rear surface 210 (the lower surface of the lower steel plate 206b of the two laminated steel thin plates 206a and 206b) at the friction stir welding site using a temperature sensor (not shown). FIG. In this case, although the temperature of the lower surface of the lower thin plate 206b slightly increases due to the friction stir welding, it reaches a predetermined temperature (threshold temperature) that decomposes the electrodeposition coating film 208c formed on the lower surface of the lower thin plate 206b. Therefore, peeling of the electrodeposition coating film 208c can be prevented, and the electrodeposition coating film 208c can be stably protected.

なお、前部サブフレーム１２及び後部サブフレーム１４の接合面において、摩擦撹拌接合によって、積層された２枚の鉄鋼製の薄板２０６ａ、２０６ｂの内の上層側の薄板２０６ａとアルミニウム合金等の軽金属製の後部サブフレーム１５との間に形成された電着塗装膜２０８ａを確実に前記接合面の外方へ出すことができる。   It should be noted that, on the joining surface of the front subframe 12 and the rear subframe 14, by friction stir welding, the upper steel sheet 206a of the two steel sheets 206a and 206b laminated and a light metal such as an aluminum alloy. The electrodeposition coating film 208a formed between the rear subframe 15 and the rear subframe 15 can be reliably exposed to the outside of the joint surface.

また、本実施形態では、前部サブフレーム１２を構成する左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂの中央部２４ｂから後方の延出部２０２（フランジ部２０４ａ、２０４ｂを含む）までを鉄鋼材料からなる２枚の薄板２０６ａ、２０６ｂを積層した構造を例示しているが、これに限定されるものではなく、薄板の積層数は２枚以上であればよい。   Further, in the present embodiment, two sheets of steel material are used from the central part 24b of the left and right side members 22a, 22b constituting the front subframe 12 to the rear extension part 202 (including the flange parts 204a, 204b). Although the structure which laminated | stacked the thin plates 206a and 206b is illustrated, it is not limited to this, The lamination | stacking number of thin plates should just be 2 or more.

さらに、本実施形態では、図１７に示されるように、２枚の薄板２０６、２０６ｂが積層された鉄鋼製の前部サブフレーム１２のフランジ部２０４ａ、２０４ｂと、アルミニウム合金等の軽金属製の後部サブフレーム１４のフランジ部４０とが相互に摩擦撹拌接合され、この相互に接合された鉄鋼製の前部サブフレーム１２のフランジ部２０４ａ、２０４ｂと軽金属製の後部サブフレーム１４のフランジ部４０との間で閉断面４４が形成される。この結果、閉断面４４が形成されたサブフレーム構造体２００の左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂが得られる。本実施形態では、左右サイドメンバ２２ａ、２２に閉断面４４を形成することにより、前記左右サイドメンバ２２ａ、２２ｂの剛性・強度をより一層増大させることができる。   Furthermore, in this embodiment, as shown in FIG. 17, the flange portions 204a and 204b of the steel front subframe 12 in which two thin plates 206 and 206b are laminated, and the rear portion made of a light metal such as an aluminum alloy. The flange portion 40 of the subframe 14 is friction stir welded to each other, and the flange portions 204a and 204b of the steel front subframe 12 and the flange portion 40 of the light metal rear subframe 14 are joined to each other. A closed section 44 is formed between them. As a result, the left and right side members 22a and 22b of the subframe structure 200 in which the closed cross section 44 is formed are obtained. In the present embodiment, by forming the closed cross section 44 in the left and right side members 22a and 22, the rigidity and strength of the left and right side members 22a and 22b can be further increased.

図１９は、第２実施形態に係るサブフレーム構造体の平面図である。
この第２実施形態に係るサブフレーム構造体３００は、アルミニウム合金製材料で形成された左右リヤサイド部３６ａ、３６ｂの前端部３０２の形状を、リヤクロス部３８の軸線Ｇに対して交差するように傾斜させている点に特徴がある。このように前端部３０２を傾斜した形状とすることにより、摩擦撹拌接合部位６２の長さや断面積を増減させて自在に調整することができる利点がある。なお、前端部３０２の傾斜形状は、各リヤサイド部３６ａ、３６ｂの内側が外側よりも前方に向かって長くなり、又は、外側が内側よりも前方に向かって長くなる形状のいずれであってもよい。 FIG. 19 is a plan view of a subframe structure according to the second embodiment.
In the subframe structure 300 according to the second embodiment, the shapes of the front end portions 302 of the left and right rear side portions 36a and 36b formed of an aluminum alloy material are inclined so as to intersect the axis G of the rear cross portion 38. There is a feature in letting it be. Thus, by making the front end portion 302 into an inclined shape, there is an advantage that the length and the cross-sectional area of the friction stir welding portion 62 can be increased and decreased and adjusted freely. The inclined shape of the front end portion 302 may be any shape in which the inner side of each of the rear side portions 36a and 36b is longer forward than the outer side, or the outer side is longer forward than the inner side. .

２００、３００ サブフレーム構造体（異材接合構造体）
１１ 車両
１２ 前部サブフレーム（鉄製部材）
１４ 後部サブフレーム（アルミニウム製部材）
２２ａ、２２ｂ 左右サイドメンバ
４０ フランジ部
４４ 閉断面
５４ 接合ピン（摩擦撹拌接合用回転工具）
２０４ａ、２０４ｂ フランジ部
２０６ａ、２０６ｂ 薄板
２０８ａ〜２０８ｃ 電着塗装膜
２１０ 裏面 200, 300 Subframe structure (dissimilar materials joint structure)
11 Vehicle 12 Front subframe (iron member)
14 Rear subframe (aluminum member)
22a, 22b Left and right side members 40 Flange portion 44 Closed section 54 Joining pin (rotary tool for friction stir welding)
204a, 204b Flange part 206a, 206b Thin plate 208a-208c Electrodeposition coating film 210 Back surface

Claims (2)

薄板状の鉄製部材と薄板状のアルミニウム製部材とを一体的に接合して構成される異種接合構造体において、
前記鉄製部材は、２以上の鉄鋼製の薄板が積層されて形成され、
前記薄板には、前記アルミニウム製部材との接合前に電着塗装が施されることにより、前記アルミニウム製部材との接合面、前記薄板同士の積層面、及び、前記アルミニウム製部材との接合面と反対側の前記薄板の裏面に、それぞれ電着塗装膜が形成され、
前記鉄製部材と前記アルミニウム製部材とが重ね合わせられ、前記重ね合わせ面の垂直方向で、且つ、前記アルミニウム製部材側から前記鉄製部材側に向かって摩擦撹拌接合用回転工具を回転挿入し、前記摩擦撹拌接合用回転工具が前記鉄製部材にまで回転挿入されて摩擦撹拌接合されることを特徴とする異種接合構造体。 In a heterogeneous joint structure configured by integrally joining a thin plate-like iron member and a thin plate-like aluminum member,
The iron member is formed by laminating two or more steel thin plates,
The thin plate is subjected to electrodeposition coating before joining with the aluminum member, so that the joining surface with the aluminum member, the laminated surface of the thin plates, and the joining surface with the aluminum member An electrodeposition coating film is formed on the back surface of the thin plate on the opposite side,
The iron member and the aluminum member are overlapped, and a rotary tool for friction stir welding is rotated and inserted in a direction perpendicular to the overlapping surface and from the aluminum member side toward the iron member side, A dissimilar joining structure characterized in that a friction stir welding rotary tool is rotationally inserted to the iron member and is friction stir welded. 請求項１記載の異材接合構造体において、
相互に接合された前記鉄製部材のフランジ部と前記アルミニウム製部材のフランジ部との間で閉断面を有する車両用サブフレーム構造体のサイドメンバが形成されることを特徴とする異材接合構造体。 The dissimilar joint structure according to claim 1,
A dissimilar material joint structure, wherein a side member of a sub-frame structure for a vehicle having a closed cross section is formed between a flange portion of the iron member and a flange portion of the aluminum member joined to each other.
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