JP5729429B2 - 接合構造、及び接合構造の製造方法 - Google Patents

接合構造、及び接合構造の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、異種材を接合するための接合構造、及び接合構造の製造方法に関する。
下記特許文献１には、異種材として、鉄製の板材とアルミニウム合金製の板材とをリベットを用いて接合する構造が開示されている。この構造では、アルミニウム合金製の板材にリベットの軸部を貫通させると共に、リベットの軸部の先端を鉄製の板材に接触させた状態で、リベットの軸部と鉄製の板材をスポット溶接により接合している。
特開２０１０−２０７８９８号公報
上記特許文献１に記載の構造では、リベットの軸部が縮んで鉄製の板材に溶接されるため、鉄製の板材とアルミニウム合金製の板材との間に安定したスペースを確保できず、ガタが生じる可能性がある。このため、溶接時の接合安定性を向上させるためには、改善の余地がある。
本発明は上記事実を考慮し、異種材としての２枚の板材をリベットにより接合する際に接合安定性を向上させることができる接合構造、及び接合構造の製造方法を得ることが目的である。
請求項１の発明に係る接合構造は、第１の材料からなる第１の板材と、第１の材料と異なる金属材料からなる第２の板材と、頭部が前記第１の板材と接触するように配置され、かつ軸部が前記第１の板材に貫通されると共に、前記軸部側に設けられた接合部が前記第２の板材と接触して溶接により接合されるリベットと、前記リベットに設けられ、前記第１の板材を前記頭部とで前記第２の板材側から挟む挟み部と、を有し、前記リベットは、前記頭部と前記軸部を備えた第１リベットと、少なくとも前記接合部を備え、前記第１リベットと接触すると共に前記第２の板材と接触する第２リベットと、に分割されており、前記第１リベットの前記軸部のみが前記第１の板材を貫通する貫通孔に接触しており、前記挟み部は、前記第２リベットに形成され、前記第１の板材を前記軸部が貫通する前記貫通孔の周りの領域で前記第１の板材と前記第２の板材とに接触する座部である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の接合構造において、前記第１リベットには、前記第２リベットに形成された被係合部と係合される係合部が形成されている。
請求項３の発明に係る接合構造は、第１の材料からなる第１の板材と、第１の材料と異なる金属材料からなる第２の板材と、頭部が前記第１の板材と接触するように配置され、かつ軸部が前記第１の板材に貫通されると共に、前記軸部側に設けられた接合部が前記第２の板材と接触して溶接により接合されるリベットと、前記リベットに設けられ、前記第１の板材を前記頭部とで前記第２の板材側から挟む挟み部と、を有し、前記挟み部は、前記軸部が前記第１の板材に貫通された状態で、前記軸部の外周側で前記第１の板材における前記第２の板材側の部位に接触する爪部により構成されており、前記軸部又は前記接合部は、前記爪部よりも軸方向に長く形成されている。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の接合構造において、前記リベットの周囲の前記第１の板材と前記第２の板材との間の領域が、接着剤で埋められている。
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の接合構造において、前記第１の材料は樹脂である。
請求項６の発明は、請求項１に記載の接合構造を製造するための製造方法であって、前記第１の板材に前記第１リベットに設けられた前記軸部を貫通させる工程と、前記頭部を前記第１の板材に接触させると共に、前記第１リベットに前記第２リベットを接触させ、前記第２リベットの前記座部を前記第１の板材に接触させることにより前記頭部と前記座部により前記第１の板材を挟む工程と、前記座部に前記第２の板材を接触させ、少なくとも前記第２リベットの前記接合部と前記第２の板材とを溶接により固定する工程と、を有する。
請求項７の発明は、第１の材料からなる第１の板材と、第１の材料と異なる金属材料からなる第２の板材と、頭部が前記第１の板材と接触するように配置され、かつ軸部が前記第１の板材に貫通されると共に、前記軸部側に設けられた接合部が前記第２の板材と接触して溶接により接合されるリベットと、前記リベットに設けられ、前記第１の板材を前記頭部とで前記第２の板材側から挟む挟み部と、を有し、前記挟み部は、前記軸部が前記第１の板材に貫通された状態で、前記軸部の外周側で前記第１の板材における前記第２の板材側の部位に接触する爪部により構成されており、前記軸部又は前記接合部は、前記爪部よりも軸方向に長く形成されている接合構造を製造するための製造方法であって、前記第１の板材に前記リベットの前記軸部及び前記爪部を貫通させる工程と、前記爪部を変形させて前記第１の板材における前記第２の板材側の部位に接触させ、前記第１の板材を前記頭部と前記爪部とで挟む工程と、前記接合部を前記第２の板材に接触させ、前記接合部と前記第２の板材とを溶接により固定する工程と、を有する。
請求項８の発明は、請求項６又は請求項７に記載の接合構造の製造方法において、前記溶接により固定する工程の前に、前記第１の板材又は前記第２の板材の少なくとも前記接合部の周囲に接着剤を塗布する工程を含む。
請求項９の発明は、請求項６から請求項８までのいずれか１項に記載の接合構造の製造方法において、前記第１の板材を形成する前記第１の材料は樹脂である。
請求項１記載の本発明によれば、第１の材料からなる第１の板材にリベットの軸部が貫通され、リベットの頭部が第１の板材と接触するように配置されている。リベットには、挟み部が設けられており、第１の板材をリベットの頭部と第２の板材側からの挟み部とで挟む。この状態で、第１の材料と異なる金属材料からなる第２の板材に、リベットの軸部側に設けられた接合部が接触し、リベットの接合部と第２の板材とが溶接により接合されている。この接合構造では、リベットの頭部と挟み部とで第１の板材の両面を挟んでいるため、第１の板材と第２の板材との間隔を確保した状態でリベットの接合部を第２の板材に接触させることができ、溶接時の接合安定性を向上させることができる。
また、リベットは、第１リベットと第２リベットとに分割されており、第１リベットの頭部が第１の板材と接触するように配置されると共に、第１リベットの軸部のみが第１の板材を貫通する貫通孔に接触している。第２リベットは、第１リベットと接触すると共に第２の板材と接触するように配置されている。その際、第２リベットの座部は、第１の板材を第１リベットの軸部が貫通する貫通孔の周りの領域で第１の板材と第２の板材とに接触している。これにより、第２リベットの座部が安定して第２の板材に接触するため、第２リベットの接合部と第２の板材との溶接時の接合安定性が向上する。また、座部により、第１の板材と第２の板材との間隔が安定して保持されることで、例えば、抵抗溶接の際の電流の分流を抑制し、溶接不良の発生を防止又は抑制することができる。
請求項２記載の本発明によれば、第１リベットの係合部が、第２リベットの被係合部と係合されることで、第１リベットと第２リベットとの組み付けが容易となり、作業性が向上する。
請求項３記載の本発明によれば、リベットの軸部が第１の板材に貫通された状態で、軸部の外周側で爪部が第１の板材における第２の板材側の部位に接触することにより、リベットの頭部と爪部とで第１の板材が挟まれる。リベットの軸部又は接合部は、爪部よりも軸方向に長く形成されており、接合部が第２の板材と溶接されている。これにより、１つのリベットにより、第１の板材と第２の板材とを接合することができる。また、リベットの頭部と爪部とで第１の板材が挟まれ、リベットの接合部が第２の板材に接触することで、第１の板材と第２の板材との間隔が安定して保持されるため、溶接時の接合安定性が向上する。さらに、例えば、抵抗溶接の際の電流の分流を抑制し、溶接不良の発生を防止又は抑制することができる。
請求項４記載の本発明によれば、リベットの周囲の第１の板材と第２の板材との間の領域が、接着剤で埋められており、第１の板材とリベットと第２の板材との間の電食による腐食の発生を抑制することができる。
請求項５記載の本発明によれば、第１の板材を形成する第１の材料は樹脂であるため、鋼板等の金属材料で形成する場合に比べて軽量化が可能である。
請求項６記載の本発明によれば、第１の板材に第１リベットに設けられた軸部を貫通させ、第１リベットの頭部を第１の板材に接触させると共に、第１リベットに第２リベットを接触させ、第２リベットの座部を第１の板材に接触させることにより、第１リベットの頭部と第２リベットの座部により第１の板材を挟む。さらに、第２リベットの座部に第２の板材を接触させ、少なくとも第２リベットの接合部と第２の板材とを溶接により固定する。本発明では、第１リベットの頭部と第２リベットの座部とで第１の板材の両面を挟んでいるため、第１の板材と第２の板材との間隔を確保した状態で第２リベットの座部を第２の板材に接触させることができる。
また、第２リベットの座部が安定して第２の板材に接触するため、接合部と第２の板材との溶接時の接合安定性が向上する。また、座部により、第１の板材と第２の板材との間隔が安定して保持されることで、例えば、抵抗溶接の際の電流の分流を抑制し、溶接不良の発生を防止又は抑制することができる。
請求項７記載の本発明によれば、第１の板材にリベットの軸部及び爪部を貫通させ、爪部を変形させて第１の板材における第２の板材側の部位に接触させ、第１の板材を頭部と爪部とで挟む。さらに、リベットの接合部を第２の板材に接触させ、接合部と第２の板材とを溶接により固定する。これにより、１つのリベットにより、第１の板材と第２の板材とを接合することができる。また、リベットの頭部と爪部とで第１の板材が挟まれ、リベットの接合部が第２の板材に接触することで、第１の板材と第２の板材との間隔が安定して保持されるため、溶接時の接合安定性が向上する。さらに、例えば、抵抗溶接の際の電流の分流を抑制し、溶接不良の発生を防止又は抑制することができる。
請求項８記載の本発明によれば、溶接により固定する工程の前に、第１の板材又は第２の板材の少なくとも接合部の周囲に接着剤を塗布する工程を含んでおり、接着剤により、第１の板材とリベットと第２の板材との間の電食による腐食の発生を抑制することができる。
請求項９記載の本発明によれば、第１の板材を形成する第１の材料は樹脂であるため、鋼板等の金属材料で形成する場合に比べて軽量化が可能である。
本発明の接合構造、及び接合構造の製造方法によれば、異種材としての２枚の板材をリベットにより接合する際に接合安定性を向上させることができる。
図１は、第１実施形態に係る接合構造を示す断面図である。 図２は、第２実施形態に係る接合構造を示す断面図である。 図３は、第３実施形態に係る接合構造を示す断面図である。 図４は、第４実施形態に係る接合構造を示す断面図である。 図５は、図４に示す接合構造を製造する過程を説明するための断面図である。
以下、図１を用いて、本発明に係る接合構造の第１実施形態について説明する。
図１に示されるように、本実施形態の接合構造１０は、第１の材料からなる第１の板材としての第１パネル１２と、第１の材料と異なる金属材料からなる第２の板材としての第２パネル１４と、第１パネル１２と第２パネル１４とを接合するためのリベット１６と、を備えている。リベット１６は、第１パネル１２の側に配置された第１リベット１８と、第１パネル１２と第２パネル１４との間に配置される第２リベット２０とに分割されている。
この接合構造１０は、例えば、構造部品に用いられる２枚の異種材からなるパネルを接合する場合に適用することができる。構造部品としては、例えば、車両などに用いられる構造部品が適用可能である。
本実施形態の接合構造１０を車両に適用する場合には、例えば、ルーフパネルとルーフサイドレール（ルーフサイドアウタ）との接合部、又はフロアパネルとロッカ（ロッカインナパネル）との接合部などに適用可能である。なお、車両のこれらの接合部に限定されるものではなく、接合構造１０を車両の他の部位に適用してもよい。
第１パネル１２は、例えば、大きな面積を有し、衝突や耐久性に関わる強度に対する影響が低いパネル類などで構成されている。第１パネル１２は、例えば、第１の材料としての軽量材料（炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、アルミニウム合金、マグネシウム合金などの材料）で形成されている。本実施形態では、第１パネル１２は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）で形成されている。この第１パネル１２は、例えば、車両に適用する場合、ルーフパネルやフロアパネルなどの大きな面積を有するパネル部に適用可能である。
第２パネル１４は、例えば、骨格部材であり、衝突や耐久性に関する強度が必要な部材などで構成されている。このため、第２パネル１４は、第１の材料と異なる金属材料（本実施形態では、鋼板）で形成されている。
リベット１６を構成する第１リベット１８と第２リベット２０は、第２パネル１４を構成する金属材料と同じ鋼製とされている。なお、リベット１６の材料は、これに限定されず、第２パネル１４を構成する材料と異なる材料で形成されていてもよい。この場合、リベット１６は、第２パネル１４と溶接により接合される材料から選択される。例えば、リベット１６と第２パネル１４とは、鉄とステンレススチール、ステンレススチールとアルミニウム合金などの組み合わせが可能である。
第１リベット１８は、頭部１８Ａと軸部１８Ｂとを備えている。本実施形態では、頭部１８Ａは、平面視にて略円形状に形成されているが、これに限定されず、多角形状、矩形状、楕円状、長円状などでもよい。軸部１８Ｂは、第１パネル１２に形成された貫通孔１２Ａを貫通しており、頭部１８Ａは、第１パネル１２における第２パネル１４と反対側の面に接触するように配置されている。第１リベット１８の軸部１８Ｂの先端面には、凹状に窪んだ係合部としての凹部１８Ｃが形成されている。
第２リベット２０は、第１パネル１２の第２パネル１４側の面に接触する挟み部としての座部２０Ａを備えている。座部２０Ａの一方の面には、第１リベット１８の凹部１８Ｃと係合される被係合部としての凸部２０Ｂが形成されている。座部２０Ａは、第１パネル１２と第２パネル１４との間に配置されている。座部２０Ａは、第１リベット１８の軸部１８Ｂが貫通する貫通孔１２Ａの周りの領域（貫通孔１２Ａの直径より大きい面）で、第１パネル１２と第２パネル１４とに接触している。第２リベット２０の座部２０Ａの中央部には、第２パネル１４と接合される接合部２０Ｃが設けられている。本実施形態では、軸部１８Ｂと軸部１８Ｂ側に配置される接合部２０Ｃとは、別体で構成されている。
第２リベット２０は、凸部２０Ｂが第１リベット１８の凹部１８Ｃに係合されると共に、座部２０Ａが第１パネル１２と第２パネル１４とに接触するように配置されている。これにより、第１リベット１８の頭部１８Ａと第２リベット２０の座部２０Ａとで第１パネル１２の両面を挟んでいる。第２リベット２０の座部２０Ａが、第１パネル１２と第２パネル１４との間に配置されていることで、第１パネル１２と第２パネル１４との間にほぼ均一な間隔を安定して確保することができる。すなわち、第２リベット２０の座部２０Ａは、第１パネル１２と第２パネル１４との間隔を保持するスペーサとして機能している。
第１リベット１８の軸部１８Ｂの先端部と、第２リベット２０の座部２０Ａの中央部に位置する接合部２０Ｃと、第２パネル１４とは、抵抗溶接（スポット溶接）により接合されている。これにより、第１リベット１８の軸部１８Ｂの先端部と、第２リベット２０の接合部２０Ｃと、第２パネル１４の一部に溶接ナゲット２４が形成されている。
第１パネル１２と第２パネル１４との間における座部２０Ａの周囲の領域は、接着剤２２で埋められている。すなわち、接着剤２２により第１パネル１２と第２パネル１４とが接着されている。座部２０Ａの周囲が接着剤２２で埋められていることで、異なる材料からなる第１パネル１２とリベット１６及び第２パネル１４との間の電食による腐食の発生を抑制するようになっている。
一般的に、鋼板からなる第２パネル１４と、鋼板と異なる軽量材料（異種材料）からなる第１パネル１２とをスポット溶接（抵抗溶接）により接合することは不可能である。
本実施形態の接合構造１０では、第１リベット１８の軸部１８Ｂを第１パネル１２の貫通孔１２Ａに貫通させ、第１リベット１８の頭部１８Ａを第１パネル１２に接触させる。さらに、第１リベット１８の凹部１８Ｃに第２リベット２０の凸部２０Ｂを係合させ、第２リベット２０の座部２０Ａに第２パネル１４を接触させる。そして、第１リベット１８の軸部１８Ｂの先端部と第２リベット２０の接合部２０Ｃと第２パネル１４とをスポット溶接により接合させている。その際、第１パネル１２と第２パネル１４との間に第２リベット２０の座部２０Ａにより間隙が形成されていることで、スポット溶接時の電流の分流が抑制される。これにより、第１リベット１８の軸部１８Ｂの先端部と、第２リベット２０の接合部２０Ｃと、第２パネル１４とのスポット溶接を、ほぼ均一の溶接強度とすることが可能となる。
第１リベット１８の頭部１８Ａの周囲の第１パネル１２との接触部には、頭部１８Ａの周方向に沿ってシール材２６が塗布されている。シール材２６が塗布されることで、第１リベット１８の頭部１８Ａと第１パネル１２との間での電食による腐食の発生を抑制するようになっている。
本実施形態の接合構造１０を車両に適用する場合、軽量材料からなる第１パネル１２をルーフパネルやフロアパネル等に採用することで、車体軽量化による燃費・排ガスの削減効果や、車両の部品質量の低減による操縦安定性を向上させる効果が得られる。特に、ルーフパネルは、車両の重心高さよりも高い位置にある部品であるため、操縦安定性を向上させる効果が大きい。衝突や耐久性に関わる強度に対する影響が低い大面積のルーフパネルやフロアパネルが、重い鋼板から炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）やアルミニウム合金などの軽量材料に置換される例は、今後もさらに増加していくと考えられる。この場合、ルーフパネルとルーフサイドレール（ルーフサイドアウタ）、フロアパネルとロッカ（ロッカインナパネル）とは異種材の接合となる。
次に、本実施形態の接合構造１０の製造方法について説明する。
まず軽量材料で形成された第１パネル１２に第１リベット１８の軸部１８Ｂをプレス機などで打ち込む。この際、第１パネル１２に予め貫通孔１２Ａを開けておいてもよいし、又は第１リベットによるセルフピアス加工でもよい。また、第１リベット１８の軸部１８Ｂに、ローレット加工（第１パネル１２と直交する方向に複数の溝を形成する加工）を施すことにより、貫通孔１２Ａに対する周り止めとしてもよい。
さらに、第１リベット１８の凹部１８Ｃに第２リベット２０の凸部２０Ｂを係合させる。これにより、第１リベット１８と第２リベット２０とが仮固定される。その際、第１リベット１８の凹部１８Ｃに第２リベット２０の凸部２０Ｂをプレス機などで圧入する。また、これに代えて、第１リベットの凹部と第２リベットの凸部にねじ切りすることで、第２リベットを回転させて、凸部と凹部とをねじ締結してもよい。これにより、第１リベット１８の頭部１８Ａと第２リベット２０の座部２０Ａとで第１パネル１２の両面が挟まれる。その際、第１リベット１８と第２リベット２０とは、その後のスポット溶接により接合されるため、強固に固定する必要はない。
さらに、第１パネル１２における第２リベット２０の座部２０Ａの周囲に接着剤２２を塗布する。また、これに代えて、第２パネル１４における第２リベット２０の座部２０Ａの周囲と対応する位置に接着剤２２を塗布してもよい。その後、第２リベット２０の座部２０Ａに第２パネル１４を接触させる。
そして、第１リベット１８の軸部１８Ｂの先端部と第２リベット２０の中央部の接合部２０Ｃと第２パネル１４とをスポット溶接により接合させる。その際、第１リベット１８の頭部１８Ａの上面に一方のスポット溶接電極チップ３０を当てる共に、第２リベット２０の下方の第２パネル１４の下面に他方のスポット溶接電極チップ３２を当てる。そのとき、スポット溶接電極チップ３０とスポット溶接電極チップ３２の軸線がほぼ一致するように配置する。この状態で、スポット溶接電極チップ３０とスポット溶接電極チップ３２に電流を流すことで、第１リベット１８の軸部１８Ｂの先端部と、第２リベット２０の接合部２０Ｃと、第２パネル１４の一部に跨って溶接ナゲット２４が形成され、これらが接合される。言い替えると、溶接ナゲット２４が、第１リベット１８の軸部１８Ｂの先端部と、第２リベット２０の接合部２０Ｃと、第２パネル１４に及ぶように、溶接条件を設定する。
その際、第２リベット２０の座部２０Ａにより、第１パネル１２と第２パネル１４との間に間隙が形成されていることで、スポット溶接時の電流の分流が抑制される。これにより、第１リベット１８の軸部１８Ｂの先端部と、第２リベット２０の接合部２０Ｃと、第２パネル１４とのスポット溶接を、ほぼ均一の溶接強度とすることができる。
その後、第１パネル１２と第２パネル１４とに電着塗装等が実施されることにより、接着剤２２が完全に硬化する。接着剤２２により第１パネル１２と第２パネル１４とが接着されることで、第１パネル１２と第２パネル１４との接合をより強固にすることができる。さらに、接着剤２２により、異なる材料からなる第１パネル１２と、リベット１６（第１リベット１８、第２リベット２０）及び第２パネル１４との間での電食による腐食の発生を抑制することができる。
また、第１リベット１８の頭部１８Ａの周囲の第１パネル１２との接触部に、頭部１８Ａの周方向に沿ってシール材２６が塗布される。シール材２６により、第１リベット１８の頭部１８Ａと第１パネル１２との間での電食による腐食の発生を抑制することができる。
なお、第１リベット１８の表面に電食防止のための表面加工を施すことで、シール材２６を廃止することも可能である。
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
本実施形態の接合構造１０では、第１パネル１２の貫通孔１２Ａに第１リベット１８の軸部１８Ｂが貫通されており、第１リベット１８の頭部１８Ａが第１パネル１２に接触されている。また。第１リベット１８の凹部１８Ｃに第２リベット２０の凸部２０Ｂが係合され、第２リベット２０の座部２０Ａが第１パネル１２における第２パネル１４側の面に接触されている。第２リベット２０の座部２０Ａに第２パネル１４が接触されており、第２リベット２０の座部２０Ａの周囲における第１パネル１２と第２パネル１４との間の領域が接着剤２２で埋められている。この状態で、第１リベット１８の軸部１８Ｂの先端部と第２リベット２０の中央部の接合部２０Ｃと第２パネル１４とが抵抗溶接（スポット溶接）により接合されている。
このような接合構造１０では、第１リベット１８の頭部１８Ａと第２リベット２０の座部２０Ａとで第１パネル１２の両面を挟んでいるため、第１パネル１２と第２パネル１４との間隔を確保した状態で、第２リベット２０の座部２０Ａ（接合部２０Ｃ）を第２パネル１４に接触させることができ、溶接時の接合安定性を向上させることができる。特に、第２リベット２０の座部２０Ａが貫通孔１２Ａよりも広い範囲で安定して第２パネル１４に接触するため、第１リベット１８の軸部１８Ｂの先端部と第２リベット２０の接合部２０Ｃと第２パネル１４との溶接時の接合安定性が向上する。
一般的に、第１パネルを例えば炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）で形成した場合、塗装工程での焼き付けや自然環境での高温下において、クリープ現象（熱膨張で形状が変形し、その状況で冷却し収縮する現象）が発生する可能性がある。例えば、第１パネルと第２パネルとの間に所定の間隔が保持されていない状態で、リベット、又はボルトとナットにより第１パネルと第２パネルとを接合すると、クリープ現象により、リベットの頭部と第１パネル又は第２パネルとの間にガタ（隙）が生じる可能性がある。また、ボルトとナットによる締結の場合は、締結構造の緩みが生じる可能性がある。
ボルトとナットによる締結の場合、第１パネルと第２パネルとの間にカラーを配置することで、クリープ現象による締結構造の緩みを改善することも可能であるが、部品点数が増加すると共に、ナットを第２パネル又は第１パネルに予め溶接しておき、カラーをセットしてボルトを締結しなければならず、生産工数の増加によって生産性が著しく低下する。
これに対し、本実施形態の接合構造１０では、第１リベット１８の頭部１８Ａと第２パネル１４との間にガタ（隙）が発生しても（軸力が落ちても）、第１リベット１８の頭部１８Ａと第２リベット２０の座部２０Ａとで第１パネル１２が挟まれているため、安定した接合強度・剛性を確保することができる。
また、ボルトとナットとカラーによる締結構造に比べて、部品点数の増加を抑えることができ、生産工数の増加を抑制することができる。
また、第２リベット２０の座部２０Ａにより、第１パネル１２と第２パネル１４との間に安定してほぼ均一な間隔を確保することができる。これにより、第１リベット１８の軸部１８Ｂの先端部と第２リベット２０の接合部２０Ｃと第２パネル１４とを抵抗溶接（スポット溶接）により接合する際に、電流の分流を抑制し、溶接不良の発生を防止又は抑制することができる。
一般的に、アルミニウム合金や炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）などのパネルを、鋼板からなる骨格部材に接合する際に、抵抗溶接（スポット溶接）を実施すると、アルミニウム合金や炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）などのパネルの導電性が高いことによって、電流の分流による接合不良を起こし易い。
これに対して、本実施形態の接合構造１０では、第２リベット２０の座部２０Ａにより、第１パネル１２と第２パネル１４との間に間隔を確実に設定することができるため、スポット溶接時の電流の分流を抑制し、接合不良の発生を防止又は抑制することができる。
また、スポット溶接により第１リベット１８の軸部１８Ｂや第２リベット２０の接合部２０Ｃ及び座部２０Ａの近傍が溶けて溶接されても、第１リベット１８の頭部１８Ａと第２リベット２０の座部２０Ａとで第１パネル１２が広範囲に挟まれて接合されている。このため、中間に挟まれる第１パネル１２の接合近傍の肉厚が減少しても、強度・剛性の低下を招くことを防止又は抑制することができる。
また、第２リベット２０の座部２０Ａの周囲における第１パネル１２と第２パネル１４との間の領域が、接着剤２２で埋められている。すなわち、第２リベット２０の座部２０Ａにより、第１パネル１２と第２パネル１４との間の間隔が安定するため、第１パネル１２と第２パネル１４との間に接着剤２２が安定してほぼ均一な厚みで留まることできる。この接着剤２２により、異なる材料からなる第１パネル１２とリベット１６および第２パネル１４との間での電食による腐食の発生を抑制することができる。一般的に異種材料が接触した部分では、高い電位の材料が腐食する電食が発生する可能性があるが、本実施形態では、第１パネル１２と第２パネル１４との間の領域が接着剤２２で埋められていることで、第１パネル１２と、リベット１６（第１リベット１８、第２リベット２０）及び第２パネル１４との間での電食による腐食の発生を抑制することができる。
また、第１パネル１２と第２パネル１４との間に接着剤２２がほぼ均一な厚みで配置されることにより、接着剤２２による補強効果や防水効果を最大限にすることもできる。
なお、本実施形態では、接着剤２２に代えて、シール材を塗布してもよい。
また、第１リベット１８の軸部１８Ｂの凹部１８Ｃが、第２リベット２０の凸部２０Ｂと係合されていることにより、第１リベット１８と第２リベット２０との組み付けが容易となる。これにより、第１リベット１８と第２リベット２０との間にズレが発生することが阻止され、溶接等の作業性を向上させることができる。
このように、本実施形態の接合構造１０では、軽量材料からなる第１パネル１２を採用した場合でも、第１リベット１８および第２リベット２０により第２パネル１４と安定した接合を実現することができる。例えば、本実施形態の接合構造１０を車両のルーフパネルとルーフサイドレールとの接合部、フロアパネルとロッカとの接合部に採用した場合、車体軽量化による燃費・排ガスの削減効果や、車両の部品質量の低減による操縦安定性を向上させることができる。特にルーフパネルは、車両の重心高さよりも高い位置になる部品であるため、操縦安定性の向上を狙うことが可能である。
次に、図２を用いて、本発明に係る接合構造の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同一の構成要素、部材等については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
図２に示されるように、本実施形態の接合構造４０では、リベット１６は、第１リベット４２と第２リベット４４に分割されている。第１リベット４２は、軸部１８Ｂの先端面に凸状に突出する係合部としての凸部４２Ａを備えている。第２リベット４４の座部２０Ａには、凸部４２Ａが係合される被係合部としての凹部４４Ａが形成されている。そして、第１リベット４２の軸部１８Ｂが第１パネル１２の貫通孔１２Ａに貫通された状態で、第１リベット４２の凸部４２Ａが第２リベット４４の凹部４４Ａに係合されている。第２リベット４４の座部２０Ａにより、第１パネル１２と第２パネル１４との間にほぼ均一な間隔が確保されている。この状態で、第１リベット４２の軸部１８Ｂの先端部と第２リベット４４の座部２０Ａの中央部の接合部２０Ｃと第２パネル１４とがスポット溶接により接合されている。
このような接合構造４０では、第１リベット４２の凸部４２Ａを第２リベット４４の凹部４４Ａに係合させることで、第１リベット４２と第２リベット４４との組み付けが容易となり、作業性を向上させることができる。
次に、図３を用いて、本発明に係る接合構造の第３実施形態について説明する。なお、第３実施形態において、第１及び第２実施形態と同一の構成要素、部材等については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
図３に示されるように、本実施形態の接合構造５０では、リベット１６は、第１リベット５２と第２リベット５４に分割されている。第１リベット５２は、軸部１８Ｂの先端面に凸状に突出する係合部としての突出部５２Ａを備えている。第２リベット５４の座部２０Ａには、突出部５２Ａが係合される被係合部としての開口部５４Ａが形成されている。本実施形態では、例えば、突出部５２Ａの外形と開口部５４Ａの外形は略円形とされている。突出部５２Ａの直径は、軸部１８Ｂの直径より小さく設定されている。突出部５２Ａの直径（外径）は、開口部５４Ａの内径よりも僅かに小さく設定されている。なお、突出部５２Ａが開口部５４Ａに係合可能であれば、これらの外形は、矩形状等の他の形状に変更が可能である。
この接合構造５０では、第１リベット５２の軸部１８Ｂが第１パネル１２の貫通孔１２Ａに貫通された状態で、第１リベット５２の突出部５２Ａが第２リベット５４の開口部５４Ａに係合されている。第２リベット５４の座部２０Ａにより、第１パネル１２と第２パネル１４との間にほぼ均一な間隔が確保されている。この状態で、第１リベット５２の軸部１８Ｂの先端部（突出部５２Ａを含む領域）と第２リベット５４の座部２０Ａの中央部の接合部２０Ｃと第２パネル１４とがスポット溶接により接合されている。すなわち、第１リベット５２の軸部１８Ｂの先端部（突出部５２Ａを含む領域）と第２リベット５４の接合部２０Ｃと第２パネル１４に跨った領域に溶接ナゲット２４が形成されている。
このような接合構造４０では、第１リベット５２の突出部５２Ａを第２リベット５４の開口部５４Ａに係合させることで、第１リベット５２と第２リベット５４との組み付けが容易となり、作業性を向上させることができる。
また、第２リベット５４には、座部２０Ａに開口部５４Ａを形成すればよいため、製造が容易である。
なお、第３実施形態の構成に代えて、第１リベット５２に突出部５２Ａを設けずに、第２リベット５４の開口部を第１リベット５２の軸部１８Ｂが係合される大きさに設定してもよい。このとき、第１リベット５２の軸部１８Ｂと第２リベット５４の開口部にねじ切りをして、締結構造を設定しておくことで、第１リベット５２に対して第２リベット５４を固定することがより好ましい。
なお、第１〜第３実施形態の接合構造は、第１リベットと第２リベットの組付け易さや、位置関係、スポット溶接機の仕様等により、いずれかを適宜に選択することができる。
次に、図４及び図５を用いて、本発明に係る接合構造の第４実施形態について説明する。なお、第４実施形態において、第１〜第３実施形態と同一の構成要素、部材等については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
図４には、本実施形態の接合構造６０の全体構成が断面図にて示されており、図５には、接合構造６０に用いられるリベット６２の取り付け過程が断面図にて示されている。
図４及び図５に示されるように、本実施形態の接合構造６０では、第１パネル１２と第２パネル１４とを接合するリベット６２を備えている。リベット６２は、１つの部品からなり、第１〜第３実施形態のように２部品に分割されていない。
図５に示されるように、リベット６２は、頭部６２Ａと、頭部６２Ａから突出する軸本体６２Ｂと、軸本体６２Ｂの周囲に設けられた爪部６２Ｃと、を備えている。軸本体６２Ｂは、頭部６２Ａと連続して形成された軸部６４と、軸部６４の先端側に設けられた接合部６６とを備えている。すなわち、本実施形態では、軸部６４と接合部６６が一体で形成されている。爪部６２Ｃの根元部（頭部６２Ａの側）は、軸部６４の根元部と連続して形成されている。
爪部６２Ｃは、軸部６４の周面と間隔をおいて、軸部６４の軸方向に沿って延びている。爪部６２Ｃの長さ（軸方向の長さ）は、軸本体６２Ｂの軸方向の長さよりも短く設定されている。また、本実施形態では、爪部６２Ｃは、軸本体６２Ｂ（軸部６４）の周方向のほぼ全体に設けられている。なお、これに代えて、爪部は、軸本体６２Ｂの周方向の一部にのみ設けてもよいし、軸本体６２Ｂの周方向に分割して複数設けてもよい。
ここで、本実施形態の接合構造６０の製造方法について説明する。
図５に示されるように、第１パネル１２の貫通孔１２Ａに、リベット６２の軸本体６２Ｂ及び爪部６２Ｃを貫通させ、リベット６２の頭部６２Ａを第１パネル１２に接触させる。この状態で、プレス機などで負荷をかけることで、爪部６２Ｃを矢印Ａに示すように、軸本体６２Ｂ（軸部６４）から離れる方向に押し広げる。これにより、図４に示されるように、爪部６２Ｃが軸本体６２Ｂから離れる方向に変形し、爪部６２Ｃに押されて第１パネル１２の貫通孔１２Ａの周縁が潰れ変形する。これによって、爪部６２Ｃが第１パネル１２における第２パネル１４側の部位に係止され、リベット６２の頭部６２Ａと爪部６２Ｃとで第１パネル１２が挟まれる。
さらに、第１パネル１２のリベット６２の軸本体６２Ｂの周囲、又は第２パネル１４の軸本体６２Ｂの周囲に対応する位置に接着剤２２を塗布し、リベット６２の接合部６６の先端面に第２パネル１４を接触させる。その後、リベット６２の接合部６６と第２パネル１４とをスポット溶接により接合する。
このような接合構造６０では、１部品からなる（１つの）リベット６２により、第１パネル１２と第２パネル１４とを接合することができる。また、リベット６２の頭部６２Ａと爪部６２Ｃとで第１パネル１２が挟まれ、軸本体６２Ｂの接合部６６の先端面が第２パネル１４に接触することで、第１パネル１２と第２パネル１４との間の間隔が安定して保持されるため、溶接時の接合安定性が向上する。また、第１パネル１２と第２パネル１４との間の間隔が安定化することで、リベット６２の接合部６６と第２パネル１４とをスポット溶接により接合する際に電流の分流を抑制し、溶接不良の発生を防止又は抑制することができる。
さらに、高温環境下で第１パネル１２又は第２パネル１４に熱膨張による変形が発生しても、リベット６２の頭部６２Ａと爪部６２Ｃとで第１パネル１２が挟まれているため、安定した接合強度を得ることができる。
なお、第１及び第２実施形態において、第１リベットに軸部１８Ｂが設けられているが、これに限定されるものではない。例えば、第１リベットに軸部を設けずに、第２リベットに座部と軸部を設けて第１リベットと第２リベットを接触させる構成でもよい。
なお、第１〜第４実施形態において、第１パネルと第２パネルは、異なる材料により形成されていれば、第１実施形態に記載の材料に限定されるものではなく、他の材料に変更可能である。すなわち、第１パネルと第２パネルの両方が金属の場合、第１パネルが樹脂で第２パネルが金属の場合に本発明を適用することができる。
１０ 接合構造
１２ 第１パネル（第１の板材）
１２Ａ 貫通孔
１４ 第２パネル（第２の板材）
１６ リベット
１８ 第１リベット
１８Ａ 頭部
１８Ｂ 軸部
１８Ｃ 凹部（係合部）
２０ 第２リベット
２０Ａ 座部（挟み部）
２０Ｂ 凸部（被係合部）
２０Ｃ 接合部
２２ 接着剤
４０ 接合構造
４２ 第１リベット
４２Ａ 凸部（係合部）
４４ 第２リベット
４４Ａ 凹部（被係合部）
５０ 接合構造
５２ 第１リベット
５２Ａ 突出部（係合部）
５４ 第２リベット
５４Ａ 開口部（被係合部）
６０ 接合構造
６２ リベット
６２Ａ 頭部
６２Ｃ 爪部（挟み部）
６４ 軸部
６６ 接合部

Claims (9)

  1. 第１の材料からなる第１の板材と、
    第１の材料と異なる金属材料からなる第２の板材と、
    頭部が前記第１の板材と接触するように配置され、かつ軸部が前記第１の板材に貫通されると共に、前記軸部側に設けられた接合部が前記第２の板材と接触して溶接により接合されるリベットと、
    前記リベットに設けられ、前記第１の板材を前記頭部とで前記第２の板材側から挟む挟み部と、
    を有し、
    前記リベットは、
    前記頭部と前記軸部を備えた第１リベットと、
    少なくとも前記接合部を備え、前記第１リベットと接触すると共に前記第２の板材と接触する第２リベットと、に分割されており、
    前記第１リベットの前記軸部のみが前記第１の板材を貫通する貫通孔に接触しており、
    前記挟み部は、前記第２リベットに形成され、前記第１の板材を前記軸部が貫通する前記貫通孔の周りの領域で前記第１の板材と前記第２の板材とに接触する座部である接合構造。
  2. 前記第１リベットには、前記第２リベットに形成された被係合部と係合される係合部が形成されている請求項１に記載の接合構造。
  3. 第１の材料からなる第１の板材と、
    第１の材料と異なる金属材料からなる第２の板材と、
    頭部が前記第１の板材と接触するように配置され、かつ軸部が前記第１の板材に貫通されると共に、前記軸部側に設けられた接合部が前記第２の板材と接触して溶接により接合されるリベットと、
    前記リベットに設けられ、前記第１の板材を前記頭部とで前記第２の板材側から挟む挟み部と、
    を有し、
    前記挟み部は、前記軸部が前記第１の板材に貫通された状態で、前記軸部の外周側で前記第１の板材における前記第２の板材側の部位に接触する爪部により構成されており、
    前記軸部又は前記接合部は、前記爪部よりも軸方向に長く形成されている接合構造。
  4. 前記リベットの周囲の前記第１の板材と前記第２の板材との間の領域が、接着剤で埋められている請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の接合構造。
  5. 前記第１の材料は樹脂である請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の接合構造。
  6. 請求項１に記載の接合構造を製造するための製造方法であって、
    前記第１の板材に前記第１リベットに設けられた前記軸部を貫通させる工程と、
    前記頭部を前記第１の板材に接触させると共に、前記第１リベットに前記第２リベットを接触させ、前記第２リベットの前記座部を前記第１の板材に接触させることにより前記頭部と前記座部により前記第１の板材を挟む工程と、
    前記座部に前記第２の板材を接触させ、少なくとも前記第２リベットの前記接合部と前記第２の板材とを溶接により固定する工程と、
    を有する接合構造の製造方法。
  7. 第１の材料からなる第１の板材と、
    第１の材料と異なる金属材料からなる第２の板材と、
    頭部が前記第１の板材と接触するように配置され、かつ軸部が前記第１の板材に貫通されると共に、前記軸部側に設けられた接合部が前記第２の板材と接触して溶接により接合されるリベットと、
    前記リベットに設けられ、前記第１の板材を前記頭部とで前記第２の板材側から挟む挟み部と、
    を有し、
    前記挟み部は、前記軸部が前記第１の板材に貫通された状態で、前記軸部の外周側で前記第１の板材における前記第２の板材側の部位に接触する爪部により構成されており、
    前記軸部又は前記接合部は、前記爪部よりも軸方向に長く形成されている接合構造を製造するための製造方法であって、
    前記第１の板材に前記リベットの前記軸部及び前記爪部を貫通させる工程と、
    前記爪部を変形させて前記第１の板材における前記第２の板材側の部位に接触させ、前記第１の板材を前記頭部と前記爪部とで挟む工程と、
    前記接合部を前記第２の板材に接触させ、前記接合部と前記第２の板材とを溶接により固定する工程と、
    を有する接合構造の製造方法。
  8. 前記溶接により固定する工程の前に、前記第１の板材又は前記第２の板材の少なくとも前記接合部の周囲に接着剤を塗布する工程を含む請求項６又は請求項７に記載の接合構造の製造方法。
  9. 前記第１の板材を形成する前記第１の材料は樹脂である請求項６から請求項８までのいずれか１項に記載の接合構造の製造方法。
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