JP5983884B2 - 接合構造 - Google Patents
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Description
本発明は、異種材を接合する接合構造に関する。
特許文献1(特開2010−207898号公報)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。
特許文献1(特開2010−207898号公報)に記載の構造では、異種材としての2枚の板材をリベットにより接合した場合、高温環境下で2枚の板材の間に熱歪みが発生する可能性がある。
本発明は上記事実を考慮し、異種材を接合した場合に熱歪みの発生を抑制することができる接合構造を得ることが目的である。
本発明の第1の態様の接合構造は、第1の材料からなる第1部材と、前記第1の材料と異なる第2の材料からなる第2部材と、少なくとも前記第1部材を貫通して前記第1部材と前記第2部材とを接合するリベットと、前記リベットの周囲における前記第1部材の前記第2部材側に設けられ、前記第1部材及び前記第2部材の少なくとも一方によって形成されると共に、前記第1部材と前記第2部材との間に間隙を形成し、内部に樹脂部材が配置される樹脂充填部と、を有し、前記第2の材料が、金属材料からなり、前記リベットが、前記第1部材と接触する頭部と、前記第1部材を貫通する軸部とを備え、前記軸部が前記第2部材と溶接により接合されている。
本発明の第2の態様の接合構造は、第1の態様に記載の接合構造において、前記リベットの周囲における前記第1部材の前記第2部材と反対側には、内部に樹脂部材が配置される他の樹脂充填部が設けられている。
本発明の第3の態様の接合構造は、第1の態様又は第2の態様に記載の接合構造において、前記第2部材は、前記第1部材よりも線膨張係数の低い材料により形成されている。
本発明の第4の態様の接合構造は、第1の態様から第3の態様までのいずれか1つの態様に記載の接合構造において、前記樹脂充填部に配置される樹脂部材が、接着剤である。
本発明の第5の態様の接合構造は、第2の態様に記載の接合構造において、前記第1部材の壁部から屈曲されたフランジ部が前記リベットにより前記第2部材と接合されており、前記他の樹脂充填部が前記フランジ部にビード部により形成され、前記ビード部が前記フランジ部における前記壁部との境界部まで設けられている。
本発明の第6の態様の接合構造は、第1の態様から第5の態様までのいずれか1つの態様に記載の接合構造において、前記樹脂充填部に連通されると共に、複数の前記リベットの間を繋ぐように他のビード部が設けられている。
本発明の第8の態様の接合構造は、第1の態様又は第4の態様に記載の接合構造において、前記リベットの前記第2部材と対向する面に、前記第2部材に向かって突出する少なくとも2つの凸部を備える。
本発明の第9の態様の接合構造は、第8の態様に記載の接合構造において、前記リベットの前記第2部材と対向する面における前記凸部と隣接する位置に、前記第2部材に対して反対方向に窪んだ凹部を備える。
本発明の第10の態様の接合構造は、第8の態様又は第9の態様に記載の接合構造において、前記凸部は、前記リベットの前記第2部材と対向する面の中心部と周縁部に設けられている。
本発明の第12の態様の接合構造は、第1の態様に記載の接合構造において、前記頭部における前記軸部と隣接する位置に前記第2部材に対して反対方向に窪んだ溝部が設けられている。
本発明の第1の態様の接合構造によれば、第1の材料からなる第1部材と、第1の材料と異なる第2の材料からなる第2部材とが、少なくとも第1部材を貫通するリベットにより接合されている。リベットの周囲における第1部材の第2部材側には、第1部材及び第2部材の少なくとも一方によって樹脂充填部が形成されている。樹脂充填部により第1部材と第2部材との間に間隙が形成されると共に、樹脂充填部の内部に樹脂部材が配置されている。
一般的に線膨張係数の異なる第1部材と第2部材とをリベットにより接合した場合、高温環境下で線膨張係数の差により第1部材と第2部材との間で熱歪みが発生しやすい。これに対して、本態様の接合構造では、樹脂充填部の内部に樹脂部材が配置されているため、樹脂部材により第1部材と第2部材との間の線膨張係数の差による熱歪みが吸収される。このため、高温環境下で、第1部材と第2部材との間の熱歪みの発生を抑制することができる。
また、第2の材料が、金属材料からなり、リベットの頭部が第1部材と接触し、リベットの軸部が第1部材を貫通すると共に軸部が第2部材と溶接により接合されている。その際、第1部材と第2部材との間に樹脂充填部により間隙が形成されていることで、リベットの軸部と第2部材との溶接時に電流の分流を抑制し、リベットと第2部材との溶接強度を確保することができる。
また、第2の材料が、金属材料からなり、リベットの頭部が第1部材と接触し、リベットの軸部が第1部材を貫通すると共に軸部が第2部材と溶接により接合されている。その際、第1部材と第2部材との間に樹脂充填部により間隙が形成されていることで、リベットの軸部と第2部材との溶接時に電流の分流を抑制し、リベットと第2部材との溶接強度を確保することができる。
本発明の第2の態様の接合構造によれば、リベットの周囲における第1部材の第2部材と反対側に、内部に樹脂部材が配置される他の樹脂充填部が設けられている。他の樹脂充填部の内部に配置された樹脂部材により、第1部材とリベットとの電食による腐食の発生を抑制することができる。
本発明の第3の態様の接合構造によれば、第2部材は、第1部材よりも線膨張係数の低い材料により形成されている。このため、第2部材に樹脂充填部を形成する場合に比べて、第1部材に樹脂充填部を形成しやすい。
本発明の第4の態様の接合構造によれば、樹脂充填部に配置される樹脂部材が接着剤であり、第1部材と第2部材とが接着剤により接着される。その際、樹脂充填部により、より均一な接着剤の厚みを確保することができるため、接着強度を向上させることができる。
本発明の第5の態様の接合構造によれば、第1部材の壁部から屈曲されたフランジ部がリベットにより第2部材と接合されており、他の樹脂充填部がフランジ部にビード部により形成されると共に、ビード部がフランジ部における壁部との境界部まで設けられている。フランジ部にビード部が形成されていることで、リベットによるフランジ部の接合面の剛性・強度を向上させることができ、第1部材と第2部材との熱線膨張係数の差による熱歪みの発生をより効果的に抑制することができる。
本発明の第6の態様の接合構造によれば、樹脂充填部に連通されると共に、複数のリベットの間を繋ぐように他のビード部が設けられている。このため、接合されたリベット間の剛性・強度を向上させることができ、第1部材と第2部材との熱線膨張係数の差による熱歪みの発生をより効果的に抑制することができる。また、他のビード部が樹脂充填部に連通されていることで、第1部材と第2部材の接合時に樹脂部材が他のビード部で留まる。これにより、第1部材と第2部材との間からの樹脂部材のはみ出しが抑制され、シール効果を向上させることができる。
本発明の第8の態様の接合構造によれば、リベットの第2部材と対向する面に、第2部材に向かって突出する少なくとも2つの凸部を備えている。これにより、リベットと第2部材を溶接等により接合する際に、少なくとも2つの凸部から溶け始める。このため、1点の局部的な熱ムラに伴うリベットと第2部材との接合不良の発生を抑制することができる。
本発明の第9の態様の接合構造によれば、リベットの第2部材と対向する面における凸部と隣接する位置に、第2部材に対して反対方向に窪んだ凹部を備えている。これにより、リベットと第2部材を溶接等により接合する際に、凸部の溶けた部分が凹部に流動する。このため、リベットと第2部材との溶接面積を拡大することができる。
本発明の第10の態様の接合構造によれば、凸部は、リベットの第2部材と対向する面の中心部と周縁部に設けられており、リベットと第2部材とをより安定して接合することができる。
また、第2の材料が、金属材料からなり、リベットの頭部が第1部材と接触し、リベットの軸部が第1部材を貫通すると共に軸部が第2部材と溶接により接合されている。その際、リベットの第2部材と対向する面に、第2部材に向かって突出する少なくとも2つの凸部を備えていることにより、1点の局部的な熱ムラに伴うリベットと第2部材との接合不良の発生を抑制することができる。
本発明の第12の態様の接合構造によれば、リベットの頭部における軸部と隣接する位置に第2部材に対して反対方向に窪んだ溝部が設けられている。これにより、リベットの軸部を打ち込みにより第1部材に貫通させる際に、第1部材の一部がリベットの溝部に入り込むことで、第1部材における第2部材と対向する側に凹溝を形成することが可能となる。このため、リベットの軸部と第2部材との溶接時に、リベットの溶けた部分が入り込む領域を増加させることができ、より安定して接合させることができる。
本発明の接合構造によれば、異種材を接合した場合に熱歪みの発生を抑制することができる。
〔第1実施形態〕
以下、図1〜図5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。なお、これらの図において適宜示される矢印FRは車両前方側を示しており、矢印UPは車両上方側を示しており、矢印OUTは車両幅方向外側を示している。
以下、図1〜図5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。なお、これらの図において適宜示される矢印FRは車両前方側を示しており、矢印UPは車両上方側を示しており、矢印OUTは車両幅方向外側を示している。
図1には、本実施形態に係る接合構造が適用された車両10の上部が斜視図にて示されている。図1に示されるように、車両10の側部には、車両前方側から順にフロントピラー12、センターピラー14、及びリアピラー16が配設されている。なお、フロントピラー12、センターピラー14、及びリアピラー16は、車両10の両サイドに左右一対設けられている。フロントピラー12、センターピラー14、及びリアピラー16の上方側における車両10の上部の両サイドには、略車両前後方向に沿って延在される左右一対のルーフサイドレール22が設けられている。
車両10の上部には、左右一対のルーフサイドレール22間に架け渡されるルーフパネル24が設けられている。ルーフパネル24は、略車両幅方向及び略車両前後方向に沿って延在されている。車両10の上部におけるルーフパネル24の前端部と後端部には、ルーフサイドレール22の前端部同士を繋ぐフロントルーフヘッダ26と、ルーフサイドレール22の後端部同士を繋ぐリアルーフヘッダ(図示省略)とが設けられている。
ルーフサイドレール22は、フロントピラー12、センターピラー14、及びリアピラー16の上端部にそれぞれ結合されており、略車両前後方向を長手方向として配置された車両骨格部材とされている。ルーフサイドレール22は、車両側面視にて車両前後方向中間部の高さが車両前後方向両端部の高さよりも高くなるように湾曲して形成されている。車両10の側部のルーフサイドレール22の下方側には、センターピラー14の車両前方側に形成されたフロントサイドドア開口部30と、センターピラー14の車両後方側に形成されたリアサイドドア開口部32とが設けられている。また、ルーフパネル24の車両前方側には、フロントピラー12の間にウィンドウシールドガラス34が設けられている。
図2には、図1中の2−2線に沿った車両10の上部が断面図にて示されている。図3には、図2中の3−3線に沿った車両10の上部における接合構造20が断面図にて示されている。図2及び図3に示されるように、本実施形態の接合構造20は、第2部材としてのサイドパネルアウタ44を備えたルーフサイドレール22と、ルーフサイドレール22間に架け渡される第1部材としてのルーフパネル24と、ルーフサイドレール22の車両幅方向内側の端部とルーフパネル24の車両幅方向外側の端部とを接合するリベット36と、を備えている。
図2に示されるように、ルーフサイドレール22は、車両幅方向内側に配置されたルーフレールインナ40と、ルーフレールインナ40の車両幅方向外側に配置されたルーフレールリインフォース(第2部材)42と、ルーフレールリインフォース42の車両幅方向外側に配置されたサイドパネルアウタ(第2部材)44と、を備えている。ルーフレールインナ40は、車両正面視にて車両幅方向中間部が略L字状に屈曲された屈曲部40Aと、屈曲部40Aの車両内側の上端部から車両幅方向内側に延びたフランジ部40Bと、屈曲部40Aの車両外側の下端部から車両斜め下方側に延びたフランジ部40Cと、を備えている。
ルーフレールリインフォース42は、車両幅方向外側に凸状に突出するように形成された突出部42Aと、突出部42Aの車両内側端部から車両幅方向内側に延びたフランジ部42Bと、突出部42Aの車両外側端部から車両斜め下方側に延びたフランジ部42Cと、を備えている。サイドパネルアウタ44は、ルーフレールリインフォース42の突出部42Aを覆うように車両幅方向外側に突出するように形成された突出部44Aと、突出部44Aの車両内側端部から車両幅方向内側に延びたフランジ部44Bと、突出部44Aの下端部から車両斜め下方側に延びたフランジ部44Cと、を備えている。
ルーフレールインナ40とルーフレールリインフォース42とサイドパネルアウタ44は、車両下方側から順に車両内側のフランジ部40B、42B、44Bが重ね合わされると共に、車両外側のフランジ部40C、42C、44Cが重ね合わされた状態で、これらがそれぞれ溶接により接合されている。車両内側のフランジ部40B、42B、44Bは、車両正面視にて略横方向に配置されている。
ルーフパネル24は、略車両幅方向及び略車両前後方向に沿って延在される一般部24Aと、一般部24Aの車両幅方向外側端部から略車両下方側に延びた壁部としての縦壁部24Bと、縦壁部24Bの下端部から略車両幅方向外側に延びたフランジ部24Cと、を備えている。ルーフパネル24のフランジ部24Cの下面は、サイドパネルアウタ44のフランジ部44Bの上面に配置された状態で、フランジ部24Cとフランジ部44Bがリベット36により接合されている。
より詳細には、サイドパネルアウタ44の突出部44Aの車両内側端部とルーフパネル24の縦壁部24Bとの間には、溝部が形成されており、溝部の底面に配置されたフランジ部24Cとフランジ部44Bがリベット36により接合されている。リベット36の上方側には、サイドパネルアウタ44の突出部44Aの車両内側端部とルーフパネル24の縦壁部24Bとの間の溝部を覆うように隙詰部材46が設けられている。隙詰部材46には、リベット36の上方まで垂下されたリップ部材48が取り付けられている。
ルーフパネル24は、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。このため、ルーフパネル24は、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、ルーフパネル24は、アルミニウム合金(第1の材料)で形成されている。
ルーフサイドレール22は骨格部材であり、衝突や耐久性に関する強度が必要である。このため、ルーフサイドレール22は、金属材料の一例としての鋼板(第2の材料)で形成されている。すなわち、ルーフサイドレール22を構成するサイドパネルアウタ44とルーフレールリインフォース42等は、ルーフパネル24を構成する第1の材料と異なる第2の材料(鋼板)で形成されている。本実施形態では、ルーフサイドレール22を構成するサイドパネルアウタ44とルーフレールリインフォース42等は、ルーフパネル24を構成する材料よりも線膨張係数の低い材料により形成されている。
車両10では、軽量材料からなるルーフパネル24を採用することで、車体軽量化による燃費・排ガスの削減効果や、車両10の部品質量の低減による操縦安定性を向上させる効果を狙っている。特に、ルーフパネル24は、車両10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24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24とルーフサイドレール22(サイドパネルアウタ44等)は異種材の接合となる。
本実施形態の接合構造20では、リベット36は、サイドパネルアウタ44を構成する材料と同じ鋼製とされている。なお、リベット36の材料は、これに限定されず、サイドパネルアウタ44を構成する材料と異なる材料で形成されていてもよい。図3に示されるように、リベット36は、頭部36Aと軸部36Bとを備えている。本実施形態では、頭部36Aは、略円形状に形成されている(図4参照)。
図3及び図4に示されるように、ルーフパネル24のフランジ部24Cには、サイドパネルアウタ44のフランジ部44Bとの間に間隙を形成するために、フランジ部44Bに対して反対側に突出した座面部50が設けられている。座面部50は、車両平面視にて略矩形状に形成されており、フランジ部24Cの車両幅方向の外側端部から縦壁部24Bとの境界部までの範囲に設けられている(図4参照)。
ルーフパネル24の座面部50には、リベット36の軸部36Bが貫通する貫通孔50Aが形成されている。座面部50の上部側(サイドパネルアウタ44と反対側)における貫通孔50Aの車両前方側と車両後方側には、車両上方に略三角形状(逆V字状)に突出する2本のビード部52が形成されている。2本のビード部52は、車両幅方向に沿ってフランジ部24Cの車両幅方向の外側端部から縦壁部24Bまでの範囲に形成されている。座面部50の上部側の2本のビード部52に挟まれた部位に、内部に樹脂部材としてのシール材54が配置される他の樹脂充填部としての樹脂充填部52Aが設けられている。樹脂充填部52Aは、2本のビード部52に挟まれた凹状部とされている。
すなわち、ルーフパネル24の座面部50の貫通孔50Aにリベット36の軸部36Bが貫通された状態で、リベット36の頭部36Aの周囲の樹脂充填部52Aにシール材54が塗布されている。樹脂充填部52Aの内部におけるリベット36の頭部36Aの周囲にシール材54が塗布されることで、鋼製のリベット36とアルミニウム合金製のルーフパネル24の座面部50との間での電食による腐食の発生が抑制されるようになっている。
なお、ビード部52の断面形状は、略三角形状に限定されるものではなく、半円や台形などの形状も選択でき、ビード部52の高さは、シール材54の塗布性から少なくともリベット36の頭部36Aの高さよりも高く設定する必要がある。
ルーフパネル24の座面部50の下部側(サイドパネルアウタ44側)には、フランジ部24Cとサイドパネルアウタ44のフランジ部44Bとの間に間隙Fを形成すると共に、内部に樹脂部材としての接着剤56が配置される凹状の樹脂充填部50Bが設けられている。接着剤56としては、構造用の接着剤などが用いられている。ルーフパネル24の座面部50とサイドパネルアウタ44のフランジ部44Bとを接着剤56により接着させることで、座面部50から接着剤56がはみ出すことなく留まる。このため、接着剤56により、ルーフパネル24とサイドパネルアウタ44との間での電食による腐食の発生が抑制されるようになっている。
鋼板からなるサイドパネルアウタ44のフランジ部44Bと、鋼板と異なる軽量材料(異種材料)からなるルーフパネル24のフランジ部24Cとをスポット溶接(抵抗溶接)により直接接合することは不可能である。
本実施形態の接合構造20では、リベット36の軸部36Bを、ルーフパネル24の座面部50の貫通孔50Aに貫通させ、リベット36の軸部36Bの先端をサイドパネルアウタ44のフランジ部44Bの上面に接触させる。その際、リベット36の軸部36Bをプレス機などで打ち込んでルーフパネル24の座面部50の貫通孔50Aに貫通させる。そして、リベット36の軸部36Bの先端とサイドパネルアウタ44のフランジ部44Bとルーフレールリインフォース42のフランジ部42Bとをスポット溶接により接合させている。これにより、リベット36の軸部36Bとサイドパネルアウタ44のフランジ部44Bとが接合されると共に、リベット36の頭部36Aが座面部50に接触された状態となる。
その際、図示を省略するが、リベット36の頭部36Aの上面に上側スポット溶接ガン(電極)を当てる共に、リベット36の車両下方の、ルーフレールリインフォース42のフランジ部42Bの下面に下側スポット溶接ガン(電極)を当てる。そのとき、上側スポット溶接ガン(電極)と下側スポット溶接ガン(電極)の上下方向の軸線がほぼ一致するように配置する。この状態で、上側スポット溶接ガン(電極)と下側スポット溶接ガン(電極)に電流を流すことで、リベット36の軸部36Bとサイドパネルアウタ44のフランジ部44Bとルーフレールリインフォース42のフランジ部42Bに跨って溶接ナゲット45が形成され、これらが接合される。
ルーフパネル24の座面部50とサイドパネルアウタ44のフランジ部44Bとの間に間隙F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、リベット36の軸部36Bとルーフサイドレール22(サイドパネルアウタ44のフランジ部44Bとルーフレールリインフォース42のフランジ部42B)とのスポット溶接を安定的に、ほぼ均一の溶接強度とするようにしている。
また、ルーフパネル24の座面部50に、2本のビード部52がフランジ部24Cの車両幅方向の外側端部から縦壁部24Bとの境界部まで形成されていることで、リベット36を取り付ける座面部50の剛性・強度を向上させることができる。これにより、高温環境下で、軽量材料からなるルーフパネル24と、鋼板からなるルーフサイドレール22(サイドパネルアウタ44等)との線膨張係数の差による熱歪みを抑制するようにしている。
ルーフパネル24のフランジ部24Cの車両幅方向外側の端部とサイドパネルアウタ44のフランジ部44Bとの間には、車両前後方向に沿ってシール材58が塗布されている(図2及び図4参照)。シール材58が塗布されることで、ルーフパネル24のフランジ部24Cの車両幅方向外側の端部とサイドパネルアウタ44のフランジ部44B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。
図5に示されるように、リベット36は、ルーフパネル24のフランジ部24Cに車両前後方向及び車両幅方向に沿って間隔をおいて複数配置されている。ルーフパネル24のフランジ部24Cにおける隣り合う複数のリベット36の間には、一方のリベット36側のビード部52から他方のリベット36側のビード部52を繋ぐように、車両上方側に突出する他のビード部としてのビード部60が設けられている(図4参照)。ビード部60は、座面部50の下部側の樹脂充填部50Bに連通されている。本実施形態では、ビード部60は、略三角形状に形成されているが、これに限定されず、半円や台形などの形状を選択してもよい。
ビード部60が、隣り合うリベット36の間を繋ぐように設けられていることで、接合されたリベット36間の剛性・強度を向上させることができる。これにより、高温環境下で、軽量材料からなるルーフパネル24と、鋼板からなるルーフサイドレール22(サイドパネルアウタ44等)との線膨張係数の差による熱歪みを抑制することが可能である。
また、ビード部60が樹脂充填部50Bに連通されることで、樹脂充填部50Bの接着剤56によりルーフパネル24の座面部50とサイドパネルアウタ44のフランジ部44Bとが接着されたときに、余分な接着剤56がビード部60に入り込む。これにより、ルーフパネル24の座面部50とサイドパネルアウタ44のフランジ部44Bとの間からの接着剤56のはみ出しが抑制されるようになっている。
なお、本実施形態では、ルーフパネル24は、アルミニウム合金で形成されているが、これに代えて、マグネシウム合金や炭素繊維強化プラスチック(CFRP)などで形成してもよい。炭素繊維強化プラスチック(CFRP)からなるルーフパネル24においては、CF(カーボン繊維)の繊維配向方向を成形時にコントロール(射出ゲートの位置、又は繊維シートのセット方向の調整等によりコントロール)してもよい。例えば、CF(カーボン繊維)の繊維配向方向を、接合されたリベット36と次のリベット36の長手方向に設定することにより、補強強化を相乗的に向上させることもできる。
ここで、本実施形態の接合構造20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ルーフパネル24のフランジ部24Cの座面部50にリベット36をプレス成形工程で打ち込む。また、これに代えて、ルーフパネル24のプレス成形後に、ロボットに打ち込みツールを持たせた工程にて、ルーフパネル24にリベット36を打ち込むようにしてもよい。
ボデー溶接工程にて、ボデー骨格が溶接により組み付けられる。これにより、車両10のルーフサイドレール22が組み付けられる。
ルーフパネル24のフランジ部24Cの座面部50の下面に、接着剤56を塗布する。なお、これに代えて、サイドパネルアウタ44のフランジ部44Bの上面に接着剤56を塗布してもよい。この際、座面部50の樹脂充填部50B、ビード部52の内部、ビード部60の内部に接着剤56が留まるように接着剤56を塗布する。
その後、ルーフパネル24のフランジ部24Cをルーフサイドレール22(サイドパネルアウタ44のフランジ部44Bの上面)にセットする。そして、リベット36の中心位置を狙い、リベット36の頭部36Aに上側スポット溶接ガンを当接させると共に、ルーフサイドレール22のフランジ部の下面に下側スポット溶接ガンを当接させ、スポット溶接を実施する。
溶接が完了したボデーは、塗装工程に送られ、電着塗装が実施される。ここにおける電着塗装の乾燥焼き付け工程で、接着剤56は完全に硬化する。
その後、リベット36の頭部36Aの周囲の樹脂充填部52Aにシール材54が塗布され、ルーフパネル24のフランジ部24Cの端部にシール材58が塗布される。その際、塗布を確実にするため、ヘラなどでシール材54とシール材58をフラットにならす作業が行われる。この後、中塗り、上塗りの塗装工程が実施される。
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20では、ルーフパネル24の座面部50にリベット36の軸部36Bが貫通され、リベット36の軸部36Bの先端がルーフサイドレール22のサイドパネルアウタ44のフランジ部44B等にスポット溶接により接合されている。リベット36の頭部36Aの周囲におけるルーフパネル24の座面部50の上部側には、2本のビード部52により樹脂充填部52Aが形成されており、樹脂充填部52Aの内部にシール材54が塗布されている。
また、リベット36の周囲におけるルーフパネル24の座面部50の下部側には、サイドパネルアウタ44のフランジ部44Bに対して反対側に突出した座面部50により樹脂充填部50Bが形成されている。これにより、座面部50とサイドパネルアウタ44のフランジ部44Bとの間に間隙Fが形成されると共に、樹脂充填部50Bの内部に樹脂部材からなる接着剤56が塗布されている。これにより、座面部50とサイドパネルアウタ44のフランジ部44Bとが接着剤56により接着されている。
一般的に線膨張係数の異なるルーフパネルとルーフサイドレールとをリベットにより接合した場合、高温環境下で線膨張係数の差によりルーフパネルとルーフサイドレールとの間で熱歪みが発生しやすい。すなわち、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した場合、線膨張係数の差による熱歪みが発生しやすい。特に塗装工程での焼き付け温度による影響が最も大きい。また、特に樹脂を含む異種材の場合、熱歪みが発生しやすくなる。
これに対して、本実施形態の接合構造20では、樹脂充填部50Bの内部の接着剤56により、ルーフパネル24の座面部50とサイドパネルアウタ44のフランジ部44Bとが接着されているため、接着剤56によりルーフパネル24とサイドパネルアウタ44の間の線膨張係数の差による熱歪みが吸収される。このため、高温環境下で、ルーフパネル24とサイドパネルアウタ44との間の熱歪みの発生を抑制することができる。
また、ルーフパネル24のフランジ部24Cには、樹脂充填部52Aを形成する2本のビード部52がルーフパネル24の縦壁部24Bまで設けられている。このため、リベット36を取り付けるフランジ部24Cの接合面の剛性・強度を向上させることができ、高温環境下で、ルーフパネル24とルーフサイドレール22との線膨張係数の差による熱歪みの発生をより確実に抑制することができる。
さらに、ルーフパネル24のフランジ部24Cには、隣り合うリベット36の間を繋ぐようにビード部60が設けられており、接合されたリベット36間の剛性・強度を向上させることができる。このため、高温環境下で、ルーフパネル24とルーフサイドレール22との線膨張係数の差による熱歪みの発生をより確実に抑制することができる。特に塗装工程では、高温となり、接合されたリベット36とルーフパネル24の長手方向に沿って配置された次のリベット36の間で、ルーフパネル24とサイドパネルアウタ44との上下方向の口開き変形が発生することを抑制することができる。このため、口開き変形が冷却後に歪みとして残るのを防止することができる。
また、本実施形態の接合構造20では、ルーフパネル24の座面部50とサイドパネルアウタ44のフランジ部44Bとの間に間隙Fが形成されている。これにより、リベット36の軸部36Bとルーフサイドレール22(サイドパネルアウタ44等)とのスポット溶接時に電流の分流を抑制し、リベット36とルーフサイドレール22(サイドパネルアウタ44等)との溶接強度を確保することができる。
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が発生する。
これに対して、本実施形態の接合構造20では、ルーフパネル24の座面部50とサイドパネルアウタ44のフランジ部44Bとの間に間隙Fが形成されていることで、リベット36の軸部36Bとルーフサイドレール22(サイドパネルアウタ44等)とのスポット溶接時に電流の分流を抑制することができる。
また、ルーフパネル24の座面部50とサイドパネルアウタ44のフランジ部44Bとの間に間隙Fが形成されると共に、樹脂充填部50Bの内部に接着剤56が配置されている。これにより、異なる材料からなるルーフパネル24とルーフサイドレール22(サイドパネルアウタ44)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。
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。これに対し、本実施形態では、樹脂充填部50Bの内部に接着剤56が配置されていることで、ルーフパネル24とルーフサイドレール22(サイドパネルアウタ44)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。
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。これに対し、本実施形態では、樹脂充填部50Bの内部に接着剤56が配置されていることで、ルーフパネル24とルーフサイドレール22(サイドパネルアウタ44)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。
また、樹脂充填部50Bにより、座面部50とサイドパネルアウタ44のフランジ部44Bとの間でより均一な接着剤56の厚みを確保することができ、接着強度を向上させることができる。すなわち、間隙Fを接着剤56の最大強度を発生できる寸法に設定することにより、接着剤56の接着強度を最大活用することができる。一般的に構造用の接着剤56は、0.5〜1.0mm程度が、最大強度を発生できる厚みである。また、確実に接着剤56が樹脂充填部50Bに留まることにより、確実なシール効果も発揮できる。
また、リベット36の頭部36Aの周囲の樹脂充填部52Aの内部にシール材54が配置されているため、異なる材料からなるリベット36とルーフパネル24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。また、座面部50の上部側に樹脂充填部52Aを設けることで、シール材54が確実に樹脂充填部52Aに留まると共に、シール材54の塗布作業性を向上させることができる。すなわち、多めにシール材54を塗布し、ヘラ作業でシール材54の上面を平面にならすことで、シール品質を向上させることができる。
また、鋼板からなるサイドパネルアウタ44は、アルミニウム合金からなるルーフパネル24よりも線膨張係数の低い材料により形成されている。このため、ルーフパネル24は、サイドパネルアウタ44に比べて加工しやすいため、座面部50からなる樹脂充填部50Bと、2本のビード部52からなる樹脂充填部52Aとを形成しやすい。
また、ビード部60が樹脂充填部50Bに連通されることで、樹脂充填部50Bの接着剤56によってルーフパネル24のフランジ部24Cとサイドパネルアウタ44のフランジ部44Bとが接着されたときに、余分な接着剤56がビード部60に入り込む。これにより、ルーフパネル24の座面部50とサイドパネルアウタ44のフランジ部44Bとの間から接着剤がはみ出すことが抑制される。
一般的に、べた合せ(接触)の接合部では、接着剤がはみ出し、接着接合の不良、及び電食対策不良による腐食が生じる可能性がある。これに対し、本実施形態では、接着剤56がビード部60で留まることにより、ルーフパネル24の座面部50とサイドパネルアウタ44のフランジ部44Bとの間から接着剤がはみ出すことが抑制される。このため、ルーフパネル24とサイドパネルアウタ44との電食による腐食の発生をより確実に抑制できると共に、シール効果と、安定した接着強度を得ることができる。また、ビード部60に接着剤56が入り込むことで、塗装工程における洗浄工程、化成処理、電着塗装の浴槽内で生じる洗浄液や塗装液の流れによって、接着剤56が流れ落とされることを防止することもできる。
このように、本実施形態の接合構造20では、軽量材料からなるルーフパネル24を採用した場合でも、リベット36によりルーフサイドレール22(サイドパネルアウタ44等)とルーフパネル24との安定した接合を実現することができる。これにより、車体軽量化により燃費・排ガスの削減効果を向上させると共に、車両の部品質量の低減により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24は、車両10の重心高さよりも高い位置になる部品であるため、操縦安定性をより効果的に向上させることが可能である。
〔第2実施形態〕
次に、図6〜図8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。
次に、図6〜図8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6に示されるように、車両10の下部には、略車両幅方向及び略車両前後方向に沿って第1部材としてのフロアパネル70が延在されている。フロアパネル70の車両幅方向の両端部には、車両前後方向に沿ってロッカ72が延在されている。
ロッカ72は、車両幅方向内側に配置された第2部材としてのロッカインナパネル74と、ロッカインナパネル74の車両幅方向外側に配置されたロッカアウタパネル76と、を備えている。ロッカインナパネル74は、車両幅方向に沿った断面視(車両前後方向視)にて、車両幅方向外側が開放された断面ハット形状とされている(図7参照)。ロッカアウタパネル76は、車両幅方向に沿った断面視(車両前後方向視)にて、車両幅方向内側が開放された断面ハット形状とされている。ロッカインナパネル74とロッカアウタパネル76は、上下一対のフランジ部が溶接等により接合されることで、閉断面構造とされている。
フロアパネル70の車両幅方向両端部には、略車両前後方向及び略車両幅方向に延在される一般部(壁部)70Aから車両上方側に屈曲されたフランジ部70Bが形成されている。フランジ部70Bは、ロッカインナパネル74に接合されている。また、フロアパネル70の車両幅方向中央部には、略車両前後方向に沿って延在されるトンネル部70Cが設けられている。
図7及び図8に示されるように、本実施形態の接合構造80は、フロアパネル70の車両幅方向外側のフランジ部70Bとロッカ72のロッカインナパネル74との接合部に適用されている。フロアパネル70のフランジ部70Bには、第1実施形態と同様に、ロッカインナパネル74との間に間隙を形成するための座面部50が形成されており、座面部50を貫通するリベット36の車両前方側と車両後方側には、車両幅方向内側に突出する2本のビード部52が形成されている。2本のビード部52に挟まれた樹脂充填部52Aの内部には、シール材54が塗布されている。
フロアパネル70の座面部50は、ロッカインナパネル74との間に間隙Fを形成しており、座面部50の車両幅方向外側に設けられた樹脂充填部50Bの内部には、接着剤56が塗布されている(図8参照)。
本実施形態の接合構造80では、リベット36の軸部36Bを、フロアパネル70の座面部50の貫通孔50Aに貫通させ、リベット36の軸部36Bの先端とロッカインナパネル74とをスポット溶接により接合している(図8参照)。
フロアパネル70は、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、例えば、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)で形成されている。ロッカインナパネル74は、鋼板で形成されている。リベット36は、ロッカインナパネル74を構成する材料と同じ鋼製とされている。
このような接合構造80では、フロアパネル70のフランジ部70Bには、2本のビード部52がフランジ部70Bと略直交するフロアパネル70の一般部70Aまで設けられている。このため、リベット36を取り付けるフランジ部70Bの接合面の剛性・強度を向上させることができ、高温環境下でフロアパネル70とロッカインナパネル74との線膨張係数の差による熱歪みの発生を抑制することができる。
また、フロアパネル70のフランジ部70Bには、隣り合うリベット36(図示省略)の間を繋ぐようにビード部60が設けられており、接合されたリベット36間の剛性・強度を向上させることができる。このため、高温環境下で、フロアパネル70とロッカインナパネル74との線膨張係数の差による熱歪みの発生をより確実に抑制することができる。
また、フランジ部70Bとロッカインナパネル74との間に間隙Fが形成されていることで、リベット36の軸部36Bとロッカインナパネル74とのスポット溶接時に電流の分流を抑制し、リベット36とロッカインナパネル74との溶接強度を確保することができる。
また、樹脂充填部50Bの内部に接着剤56が塗布されていることで、異なる材料からなるフロアパネル70とロッカインナパネル74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。また、リベット36の頭部36Aの周囲の樹脂充填部52Aの内部にシール材54が配置されているため、異なる材料からなるリベット36とフロアパネル70とのフランジ部70Bの間の電食による腐食の発生を抑制することができる。
〔第3実施形態〕
次に、図9及び図10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。
次に、図9及び図10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9に示されるように、本実施形態の接合構造90は、第1材料(例えば、CFRP、アルミニウム合金などの軽量材)からなる第1部材としての第1パネル92と、第1材料と異なる第2材料(例えば、鋼板、CFRP、アルミニウム合金など)からなる第2部材としての第2パネル94と、第1パネル92と第2パネル94とを接合するリベット96と、を備えている。なお、接合構造90を車両のどの部分に用いるかは限定されておらず、適宜に選択が可能である。
図10に示すように、リベット96は、頭部96Aと、頭部96Aと隣接する大径の第1軸部96Bと、この第1軸部96Bと隣接する小径の第2軸部96Cと、を備えている。リベット96の中心部には孔部96Dが形成されており、孔部96Dの内部に軸98が挿通されている。軸98の先端には、略三角形状の係止部98Aが設けられている。
図9に示されるように、第1パネル92には、リベット96の第1軸部96Bが貫通する貫通孔92Aが形成されており、第2パネル94には、リベット96の第2軸部96Cが貫通する貫通孔94Aが形成されている。
第1パネル92と第2パネル94とを接合する際には、リベット96の第1軸部96Bを第1パネル92の貫通孔92Aに貫通させると共に、リベット96の第2軸部96Cを第2パネル94の貫通孔94Aに貫通させる。この状態で、図示しないリベッターで軸98を第2軸部96Cと反対方向(図10中の矢印B方向)に引っ張る。すなわち、リベッターで軸98の係止部98Aを孔部96Dに引き込み、第2軸部96Cの先端をつぶして加締めることで、第1パネル92と第2パネル94とを接合する。
このような接合構造90は、リベット96と第2パネル94とを溶接することなく、第1パネル92と第2パネル94とを接合できるため、第2パネル94の材料を金属に限定する必要がない。
〔第4実施形態〕
次に、図11及び図12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。また、これらの図において適宜示される矢印UPは車両上方側を示している。
次に、図11及び図12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。また、これらの図において適宜示される矢印UPは車両上方側を示している。
図11に示されるように、本実施形態の接合構造110は、第1材料(例えば、CFRP、アルミニウム合金などの軽量材)からなる第1部材としての第1パネル112と、第1材料と異なる第2材料(例えば、鋼板など)からなる第2部材としての第2パネル114と、第1パネル112と第2パネル114とを接合するリベット116と、を備えている。なお、接合構造110を車両のどの部分に用いるかは限定されておらず、適宜に選択が可能である。
図11に示されるように、リベット116は、頭部116Aと軸部116Bとを備えている。本実施形態では、平面視(図11中の下方方向視)にて頭部116Aおよび軸部116Bは、略円形状に形成されている。リベット116は、軸部116Bの第2パネル114と対向する面118に、第2パネル114に向かって突出する少なくとも2つの凸部120、122とを備えている。凸部120は、軸部116Bの第2パネル114と対向する面118の中心部に設けられている。凸部122は、軸部116Bの第2パネル114と対向する面118の周縁部に設けられている。本実施形態では、凸部122は、平面視(図11中の下方方向視)にて軸部116Bの周方向に沿って連続して略円形状に形成されている。なお、この構成に代えて、凸部を軸部の周方向に沿って不連続に複数形成してもよい。
リベット116は、第2パネル114と対向する面118における凸部120と隣接する位置に、第2パネル114に対して反対方向に窪んだ凹部124を備えている。本実施形態では、凹部124は、平面視(図11中の下方方向視)にて中心部の凸部120の周囲に、略円形状に連続して設けられている。
また、リベット116は、第2パネル114と対向する面118における凸部122と隣接する位置に、第2パネル114に対して反対方向に窪んだ凹部126を備えている。本実施形態では、凹部126は、平面視(図11中の下方方向視)にて周縁部の凸部122の半径方向内側に、略円形状に連続して設けられている。
さらに、リベット116は、頭部116Aにおける軸部116Bと隣接する位置(軸部116Bの根元部)に、第2パネル114に対して反対方向に窪んだ溝部128を備えている。本実施形態では、平面視(図11中の下方方向視)にて溝部128は、軸部116Bの周囲に連続して略円形状に形成されている。
本実施形態では、第1パネル112は、アルミニウム合金で形成されている。第1パネル112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部材などに適用されている。
本実施形態では、第2パネル114は、鋼板で形成されている。第2パネル114は、例えば、衝突や耐久性に関する強度が必要な骨格部材などに適用されている。第2パネル114は、第1パネル112を構成する材料よりも線膨張係数の低い材料により形成されている。
また、本実施形態では、リベット116は、第2パネル114を構成する材料と同じ鋼製とされている。なお、リベット116の材料は、これに限定されず、第2パネル114を構成する材料と異なる材料で形成されていてもよい。
図11に示されるように、リベット116の軸部116Bは、第1パネル112の貫通孔112Aに貫通されている。本実施形態では、第1パネル112を下方側から略円筒状のダイスで支持し、リベット116の軸部116Bをプレス工程又は溶接工程などで打ち込むことで、リベット116の軸部116Bが第1パネル112を突き破り、貫通孔112Aを開けながら軸部116Bを貫通させる(セルフピアッシング工法)。その際、ダイスにより、第1パネル112における軸部116Bの周囲に凹溝130が形成され、その第1パネル112の押された材料(アルミニウム合金)がリベット116の溝部128に流動する。すなわち、第1パネル112の押された部位がリベット116の溝部128に入り込んでいることで、リベット116と第1パネル112との嵌合力が向上する。
本実施形態では、リベット116の軸部116Bが第1パネル112の貫通孔112Aを貫通した状態で、リベット116の打ち込み側の面118は、第1パネル112の下面(頭部116Aと反対側の面)とほぼ同一位置(面一)となるように設定されている。
さらに、リベット116の軸部116Bが第1パネル112の貫通孔112Aを貫通した状態で、リベット116の軸部116Bの先端(凸部120、122)を第2パネル114の上面に接触させる。この状態で、リベット116の軸部116Bを第2パネル114に溶接(スポット溶接)により接合する。リベット116の凸部120、122を第2パネル114の上面に接触させた状態で、リベット116の面118(第1パネル112の下面)と第2パネル114の上面とに隙間が設けられている。本実施形態では、この隙間は、例えば、0.2〜0.5mm、好ましくは、0.2〜0.3mmに設定されているが、これらの範囲に限定するものではない。
スポット溶接の際には、リベット116の頭部116Aに一方のスポット溶接電極(上側スポット溶接ガン)を当接させ、第2パネル114の下面に他方のスポット溶接電極(下側スポット溶接ガン)を当接させる。この状態で、一対のスポット溶接電極に電流を流す。
図12に示されるように、本実施形態の接合構造110では、スポット溶接の際に、リベット116の軸部116Bに設けられた凸部120、122から溶け始める。すなわち、軸部116Bの凸部120、122が局部的かつ全体的にほぼ均一に溶ける。その際、溶けた凸部120は、これと隣接するリベット116の凹部124に流動する。また、溶けた凸部122は、これと隣接するリベット116の凹部126に流動する。これにより、リベット116の軸部116Bと第2パネル114との溶接面積を拡大できる。
さらに、溶けた凸部122は、これと隣接する第1パネル112の凹溝130にも流動する。このため、リベット116の軸部116Bと第2パネル114との溶接時に、リベット116の溶けた部分が入り込む領域を増加させることができ、より安定して接合させることができる。また、リベット116の凹溝130に入り込んだ部分により、リベット116による第1パネル112の嵌合力(くわえ込み力)を増大させることができる。最終的には、第2パネル114の上面は、第1パネル112の下面と密着することになる。リベット116の軸部116Bが第2パネル114に溶接により接合された状態で、リベット116の頭部116Aが第1パネル112と接触している(図12参照)。これにより、リベット116により第1パネル112と第2パネル114とが接合される。
このような接合構造110では、リベット116の第2パネル114と対向する面118に、第2パネル114に向かって突出する2つの凸部120、122が設けられているため、リベット116の軸部116Bと第2パネル114とをスポット溶接により接合する際に、凸部120、122から溶け始める。このため、1点の局部的な熱ムラに伴うリベット116と第2パネル114との接合不良の発生を抑制することができる。
また、この接合構造110では、スポット溶接時のスポット溶接電極(スポット溶接ガン)の中心とリベット116の中心がずれた場合でも、リベット116の軸部116Bに設けられた凸部120、122が局部的かつ全体的にほぼ均一に溶ける。これにより、リベットが偏って溶けてリベットが軸方向に対して交差する方向に回転することを防止又は抑制することができる。このため、リベットの回転による溶接強度の低下、第1パネル112又は第2パネル114の歪み、バリの発生を抑制することができる。
図15及び図16には、比較例の接合構造200が断面図にて示されている。図15に示されるように、接合構造200は、第1材料(例えば、アルミニウム合金などの軽量材)からなる第1パネル202と、第1材料と異なる第2材料(例えば、鋼板など)からなる第2パネル204と、第1パネル202と第2パネル204とを接合するリベット206と、を備えている。リベット206は、頭部206Aと軸部206Bとを備えている。
リベット206の軸部206Bは、プレス工程又は溶接工程で打ち込むことで、第1パネル202の貫通孔202Aに貫通されている。リベット206の軸部206Bを第1パネル202に打ち込む際、第1パネル202をリベット206自身が突き破り、孔部(貫通孔)を開けながら、第1パネル202の孔部のスクラップ(かす)を打ち抜く(セルフピアッシング工法)。このため、リベット206の軸部206Bの軸方向の長さは、第1パネル202の厚さよりも長く、軸部206Bの先端が第1パネル202より突き抜ける構成とされている。
図15に示されるように、リベット206の軸部206Bが第1パネル202の貫通孔202Aを貫通した状態で、軸部206Bの端面206Cを第2パネル204に接触させ、軸部206Bと第2パネル204とをスポット溶接により接合する。その際、リベット206の頭部206Aに一方のスポット溶接電極(スポット溶接ガン)220を当接させ、第2パネル204の下面に他方のスポット溶接電極(スポット溶接ガン)222を当接させ、スポット溶接電極220、222に電流を流す。スポット溶接電極220、222の先端は、凸状に突出した湾曲面とされている。
図15では、スポット溶接電極220、222の中心C1とリベット206の中心C2とがずれている。この比較例では、スポット溶接電極220、222の中心C1とリベット206の中心C2とが、距離Lだけずれている。この場合、スポット溶接電極220が頭部206Aに接している点224Aと、スポット溶接電極222が第2パネル204に接している点224Bとの最短距離で大きな電流が流れることにより、リベット206が偏って溶ける。すなわち、リベット206の軸部206Bにおけるスポット溶接電極220、222の中心C1に近い部分が溶けやすい(図15中の溶融部分207を参照)。なお、図15では、溶融部分207を分かりやすくするため、模式的に示している。
このため、図16に示されるように、リベット206が軸方向に対して交差する方向(矢印D方向)に回転し、第1パネル202に歪みが生じると共に、第1パネル202の頭部206Aが食い込んだ部分にバリ208が発生する。第1パネル202に歪みが生じると、第1パネル202の意匠面に歪みが発生する可能性がある。また、リベット206の軸部206Bの端面が局部的に溶けて、小さな面積で溶接されるため、溶接強度の低下を招く可能性がある。
これに対して、本実施形態の接合構造110では、スポット溶接電極の中心とリベット116の中心がずれた場合でも、リベット116の軸部116Bに設けられた凸部120、122から溶け始める。このため、リベットが偏って溶けてリベットが回転することを防止又は抑制することができ、溶接強度の低下、第1パネル112又は第2パネル114の歪み、バリの発生を抑制することができる。
また、本実施形態の接合構造110では、第1〜第3実施形態のように第1パネルと第2パネルとの間に樹脂充填部が設けられていないが、樹脂充填部が無い場合でも、リベット116の凸部120、122から溶け始めることで、接合強度の低下、第1パネル112又は第2パネル114の歪み(熱歪みを含む)、バリの発生を抑制できるという効果がある。
〔第5実施形態〕
次に、図13及び図14を用いて、本発明に係る接合構造の第5実施形態について説明する。なお、第5実施形態において、第1〜第4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。
次に、図13及び図14を用いて、本発明に係る接合構造の第5実施形態について説明する。なお、第5実施形態において、第1〜第4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13に示されるように、本実施形態の接合構造140は、第1材料(例えば、CFRP、アルミニウム合金などの軽量材)からなる第1部材としての第1パネル142と、第1材料と異なる第2材料(例えば、鋼板など)からなる第2部材としての第2パネル114と、第1パネル142と第2パネル114とを接合するリベット116と、を備えている。なお、接合構造140を車両のどの部分に用いるかは限定されておらず、適宜に選択が可能である。
第1パネル142には、第1実施形態と同様に、第2パネル114との間に間隙を形成するための座面部50が形成されている。座面部50の貫通孔112Aにはリベット116の軸部116Bが貫通している。座面部50には、リベット116の軸方向と交差する方向の両側に、車両上方側に突出する2本のビード部52が形成されている。2本のビード部52の形状は、第1実施形態と同じである(図4参照)。2本のビード部52に挟まれた樹脂充填部52Aの内部には、シール材54が塗布されている。シール材54は、リベット116の頭部116Aの周囲に塗布されている。
第1パネル142の座面部50は、第2パネル114との間に間隙を形成しており、座面部50の車両下方側に設けられた樹脂充填部50Bの内部には、接着剤56が塗布されている。なお、図13では、樹脂充填部50Bおよび接着剤56の構成を分かりやすくするため、模式的に示している。また、図13では、リベット116の軸部116Bと第2パネル114とを接合する前であるが、接着剤56はある程度の粘度を有しているため、接着剤56の表面が車両下方側を向いていても、接着剤56は樹脂充填部50Bの内部に留まっている。本実施形態では、例えば、接着剤56は、第1パネル142の下面とほぼ同じ面の位置まで充填されている。
リベット116は、軸部116Bの第2パネル114と対向する面118に、中心部に配置された凸部120と、周縁部に配置された凸部122とを備えている。リベット116の第2パネル114と対向する面118には、中心部の凸部120の周囲に凹部124が設けられると共に、周縁部の凸部122の半径方向内側に凸部122に沿って凹部126が設けられている。
本実施形態の接合構造140では、リベット116の軸部116Bを第1パネル142の座面部50の貫通孔112Aに貫通させた状態で、リベット116の軸部116Bの先端と第2パネル114とをスポット溶接により接合している(図14参照)。
図14に示されるように、スポット溶接の際には、リベット116の軸部116Bに設けられた凸部120、122から溶け始める。すなわち、凸部120、122が局部的かつ全体的にほぼ均一に溶け、溶けた凸部120は、これと隣接するリベット116の凹部124に流動する。また、溶けた凸部122は、これと隣接するリベット116の凹部126に流動する。これにより、リベット116の軸部116Bと第2パネル114との溶接面積を拡大できる。
また、凸部122の半径方向外側は、樹脂充填部50Bの内部に接着剤56が塗布されているため、溶けた凸部122が接着剤56側に流動したり、接着剤56を第1パネル142の凹溝130側に押すことも可能である。このため、リベット116の軸部116Bの先端と第2パネル114との溶接時に、リベット116の溶けた部分が入り込む領域を増加させることができ、より安定して接合させることができる。リベット116の軸部116Bが第2パネル114に溶接により接合された状態で、第2パネル114の上面は、第1パネル142の下面と密着すると共に、リベット116の頭部116Aが第1パネル142と接触する。
本実施形態の接合構造140では、リベット116の軸部116Bと第2パネル114とをスポット溶接により接合する際に、軸部116Bの凸部120、122から溶け始める。このため、1点の局部的な熱ムラに伴うリベット116と第2パネル114との接合不良の発生を抑制することができる。
また、スポット溶接電極の中心とリベット116の中心がずれた場合でも、軸部116Bの凸部120、122が局部的かつ全体的にほぼ均一に溶ける。このため、リベットが偏って溶けてリベットが軸方向に対して交差する方向に回転することを防止又は抑制することができ、溶接強度の低下、第1パネル142又は第2パネル114の歪み、バリの発生を抑制することができる。
さらに、第1パネル142の座面部50と第2パネル114との間に間隙が形成されていることで、リベット116の軸部116Bと第2パネル114とのスポット溶接時に電流の分流が抑制され、リベット116と第2パネル114との溶接強度をより確実に向上することができる。
また、樹脂充填部50Bの内部に接着剤56が塗布されていることで、異なる材料からなる第1パネル142と第2パネル114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。また、リベット116の頭部116Aの周囲の樹脂充填部52Aの内部にシール材54が設けられているため、異なる材料からなるリベット116と第2パネル114の間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又は第2実施形態において、接合構造は、車両のルーフパネルと左右のルーフサイドレールとの接合部、又は車両のフロアパネルと左右のロッカとの接合部に適用されているが、本発明は、この構成に限定されるものではない。すなわち、接合構造を車両の他の部分の2枚のパネルの接合部に適用することができる。
また、第1〜第3実施形態、第5実施形態では、樹脂充填部は、第1部材(ルーフパネル、フロアパネル、第1パネル)の座面部により形成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、樹脂充填部を、第2部材(ルーフサイドレール、ロッカ、又は第2パネル)に形成してもよいし、第1部材と第2部材の両方により形成してもよい。
また、第1部材と第2部材は、異なる材料により形成されていれば、第1〜第5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部材と第2部材の両方が金属、第1部材及び第2部材の一方が金属で他方が樹脂、第1部材及び第2部材の両方が樹脂の場合でも、本発明を適用することができる。
また、第4及び第5実施形態では、凸部120、122は、軸部116Bの第2パネル114と対向する面118の中心部と周縁部に設けられているが、本発明はこの構成に限定するものではない。リベットの軸部の第2パネルと対向する面に、凸部が2以上設けられていれば、凸部の位置や個数は変更が可能である。
また、凸部の位置や個数に応じて、凹部の位置や個数も変更可能である。その際、凹部は、凸部と隣接する位置に設けることが好ましい。
また、凸部の位置や個数に応じて、凹部の位置や個数も変更可能である。その際、凹部は、凸部と隣接する位置に設けることが好ましい。
また、第4及び第5実施形態では、凹部124は凸部120に隣接する位置に設けられ、凹部126は凸部122に隣接する位置に設けられているが、本発明はこの構成に限定するものではない。例えば、凹部124が凸部120と若干離れて配置されていてもよいし、凹部126は凸部122と若干離れて配置されていてもよい。
日本出願2013−147766の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
Claims (10)
- 第1の材料からなる第1部材と、
前記第1の材料と異なる第2の材料からなる第2部材と、
少なくとも前記第1部材を貫通して前記第1部材と前記第2部材とを接合するリベットと、
前記リベットの周囲における前記第1部材の前記第2部材側に設けられ、前記第1部材及び前記第2部材の少なくとも一方によって形成されると共に、前記第1部材と前記第2部材との間に間隙を形成し、内部に樹脂部材が配置される樹脂充填部と、
を有し、
前記第2の材料が、金属材料からなり、
前記リベットが、前記第1部材と接触する頭部と、前記第1部材を貫通する軸部とを備え、
前記軸部が前記第2部材と溶接により接合されている接合構造。 - 前記リベットの周囲における前記第1部材の前記第2部材と反対側には、内部に樹脂部材が配置される他の樹脂充填部が設けられている請求項1に記載の接合構造。
- 前記第2部材は、前記第1部材よりも線膨張係数の低い材料により形成されている請求項1又は請求項2に記載の接合構造。
- 前記樹脂充填部に配置される樹脂部材が、接着剤である請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の接合構造。
- 前記第1部材の壁部から屈曲されたフランジ部が前記リベットにより前記第2部材と接合されており、
前記他の樹脂充填部が前記フランジ部にビード部により形成され、
前記ビード部が前記フランジ部における前記壁部との境界部まで設けられている請求項2に記載の接合構造。 - 前記樹脂充填部に連通されると共に、複数の前記リベットの間を繋ぐように他のビード部が設けられている請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の接合構造。
- 前記リベットの前記第2部材と対向する面に、前記第2部材に向かって突出する少なくとも2つの凸部を備える請求項1又は請求項4に記載の接合構造。
- 前記リベットの前記第2部材と対向する面における前記凸部と隣接する位置に、前記第2部材に対して反対方向に窪んだ凹部を備える請求項8に記載の接合構造。
- 前記凸部は、前記リベットの前記第2部材と対向する面の中心部と周縁部に設けられている請求項8又は請求項9に記載の接合構造。
- 前記頭部における前記軸部と隣接する位置に前記第2部材に対して反対方向に窪んだ溝部が設けられている請求項1に記載の接合構造。
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