JP6274158B2 - 異種材接合用部材、異種材接合構造及び異種材接合体の製造方法 - Google Patents

異種材接合用部材、異種材接合構造及び異種材接合体の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、異種材接合用部材、異種材接合構造及び異種材接合体の製造方法に関する。
異種材同士を接合する技術が知られている（特許文献１及び特許文献２参照）。例えば、下記特許文献１には、鋼製ピアスメタルを用いて鋼製部材とアルミニウム合金部材とを接合する発明が開示されている。簡単に説明すると、この発明では、アルミニウム合金部材を貫通した鋼製ピアスメタルがかしめられると共に鋼製ピアスメタルと鋼製部材とがスポット溶接で接合されている。ここで、鋼製ピアスメタルの頭部には、アルミニウム合金部材と重ねられる面に溝部が軸部を取り囲むように形成されており、この溝部内には、かしめ時に押圧されたアルミニウム合金部材の一部が流入している。
特開２０１３−２２６２２号公報 特開２０１１−１８９６９８号公報
ところで、金属製部材と樹脂製部材とを接合するニーズがあるが、例えば、上記特許文献１に記載されたアルミニウム合金部材に代えて樹脂製部材を適用した場合には、かしめに伴う樹脂製部材の割れやクリープといった課題がある。
本発明は、上記事実を考慮して、金属製の被接合部材と樹脂製の被接合部材とを良好に接合することが可能な異種材接合用部材、異種材接合構造及び異種材接合体の製造方法を得ることが目的である。
請求項１に記載する本発明の異種材接合用部材は、樹脂製の第一被接合部材を貫通する筒状部と、前記筒状部の軸線方向一端から前記筒状部の半径方向外側に鍔状に延出されたフランジ部と、を備え、前記筒状部の軸線方向他端側で前記第一被接合部材を貫通して突出する部分がかしめ用の変形予定部とされると共に、前記筒状部に対してその軸線方向へ所定値以上の圧縮荷重が入力された場合に前記変形予定部は前記筒状部の軸線方向に沿う方向の中央部が前記筒状部の半径方向外側に押し広げられて折り返し部となるように折り曲げられることで前記フランジ部との間に前記第一被接合部材を挟み込む金属製の第一接合用部品と、短柱状に形成されて前記第一接合用部品の前記筒状部に同軸的に挿入された状態で固定され、軸線方向の一方の端面が金属製の第二被接合部材にスポット溶接される金属製の第二接合用部品と、を有し、前記第二接合用部品において前記第一接合用部品の前記筒状部の軸線方向一端側の開口部から露出する端面は、前記第一接合用部品の前記フランジ部において前記第一被接合部材が配置される側とは反対側を向く面に、揃えられて配置され、前記第二接合用部品の軸線方向の長さは、前記筒状部に対してその軸線方向へ所定値以上の圧縮荷重が入力されて前記変形予定部が折り返し状に折り曲げられた場合の前記第一接合用部品の軸線方向の長さに合わせて設定されている。
上記構成によれば、異種材接合用部材は、金属製の第一接合用部品の筒状部に対して、短柱状で金属製の第二接合用部品が同軸的に挿入された状態で固定されている。第一接合用部品は、筒状部が樹脂製の第一被接合部材を貫通すると共に、フランジ部が筒状部の軸線方向一端から筒状部の半径方向外側に鍔状に延出されており、筒状部の軸線方向他端側で第一被接合部材を貫通して突出する部分がかしめ用の変形予定部となっている。また、第二接合用部品において第一接合用部品の筒状部の軸線方向一端側の開口部から露出する端面は、第一接合用部品のフランジ部において第一被接合部材が配置される側とは反対側を向く面に、揃えられて配置されている。そして、筒状部に対してその軸線方向へ所定値以上の圧縮荷重が入力された場合に変形予定部は筒状部の軸線方向に沿う方向の中央部が筒状部の半径方向外側に押し広げられて折り返し部となるように折り曲げられることでフランジ部との間に第一被接合部材を挟み込む。ここで、第二接合用部品の軸線方向の長さは、筒状部に対してその軸線方向へ所定値以上の圧縮荷重が入力されて変形予定部が折り返し状に折り曲げられた場合の第一接合用部品の軸線方向の長さに合わせて設定されている。
このため、第一被接合部材への局所的な荷重入力が抑えられながら第一被接合部材に第一接合用部品を固定することができる。また、かしめ用の変形予定部が前述のように折り返されて変形する場合、変形予定部の先端開口部（すなわち筒状部の軸線方向他端側の開口端）は拡径しない（又は殆ど拡径しない）ので、かしめ時に変形予定部の先端開口部が割れるといった事態を回避することができる（又は回避できる可能性が高い）。また、第二接合用部品は、軸線方向の一方の端面が金属製の第二被接合部材にスポット溶接される。以上により、金属製の第二被接合部材が第二接合用部品及び第一接合用部品を介して樹脂製の第一被接合部材に接合される。
請求項２に記載する本発明の異種材接合用部材は、請求項１に記載の構成において、前記変形予定部の基部側には、その外周面側が全周に亘って切り欠かれることで、前記変形予定部の先端末側とは反対側へ向けて前記筒状部の半径方向内側に傾斜した第一テーパ面が形成され、前記変形予定部の先端部側には、その外周面側が全周に亘って切り欠かれることで、前記変形予定部の先端末側へ向けて前記筒状部の半径方向内側に傾斜した第二テーパ面が形成されている。
上記構成によれば、筒状部に対してその軸線方向へ所定値以上の圧縮荷重が入力されると、変形予定部の基部側には第一テーパ面の傾斜方向に沿った荷重が作用し、変形予定部の先端部側には、第二テーパ面の傾斜方向に沿った荷重が作用する。このように作用する荷重によって、変形予定部は、その基部から筒状部の半径方向外側に曲がると共に変形予定部の基部と先端部との中間部が折り返されるように変形する。このため、第一被接合部材に対して筒状部を貫通させてフランジ部を第一被接合部材に接触させた状態で筒状部に対してその軸線方向へ所定値以上の圧縮荷重を入力すれば、変形予定部が上記のように変形してフランジ部と変形予定部との間に第一被接合部材が挟み込まれる。
請求項３に記載する本発明の異種材接合用部材は、請求項２に記載の構成において、前記変形予定部の基部側には、前記第一テーパ面と共に断面Ｖ字状の溝部を形成しかつ前記筒状部の軸線方向に対して垂直に設定された段差面が形成されている。
上記構成によれば、変形予定部の基部側に形成された段差面は、第一テーパ面と共に断面Ｖ字状の溝部を形成して筒状部の軸線方向に対して垂直に設定されているので、筒状部に対してその軸線方向へ所定値以上の圧縮荷重が入力された場合、変形予定部をその基部から筒状部の軸線方向に対して垂直な方向に沿って安定的に曲げることができる。したがって、変形予定部が筒状部の半径方向外側に曲げ変形した場合、第一被接合部材はフランジ部と変形予定部との間に安定的に挟み込まれる。
請求項４に記載する本発明の異種材接合構造は、樹脂製の第一被接合部材と、前記第一被接合部材を貫通する筒部と、前記筒部の軸線方向一端から前記筒部の半径方向外側に鍔状に延出されたフランジ部と、前記筒部の軸線方向他端であって前記第一被接合部材を貫通した端部から前記筒部の半径方向外側に鍔状に延出されて前記フランジ部との間に前記第一被接合部材を挟み込むと共に前記フランジ部の側とは反対側かつ前記筒部の半径方向内側に折り返されてその折り返し端部が前記筒部の軸線方向に見て前記筒部と重なる位置に設定されたかしめ部と、を備える金属製の第一接合用部品と、短柱状に形成されて前記第一接合用部品の前記筒部に同軸的に挿入された状態で固定された金属製の第二接合用部品と、前記第一被接合部材に対向配置され、前記第二接合用部品の軸線方向の一方の端面がスポット溶接された金属製の第二被接合部材と、を有する。
上記構成によれば、金属製の第一接合用部品は、その筒部が樹脂製の第一被接合部材を貫通すると共に、筒部の軸線方向一端から筒部の半径方向外側に延出されたフランジ部と、筒部の軸線方向他端であって第一被接合部材を貫通した端部から筒部の半径方向外側に鍔状に延出された部位を含むかしめ部とが、第一被接合部材を挟み込む。このため、第一被接合部材への局所的な荷重入力が抑えられながら第一被接合部材に第一接合用部品を固定することができる。また、かしめ部は、フランジ部との間に第一被接合部材を挟み込む鍔状の部位からフランジ部の側とは反対側かつ筒部の半径方向内側に折り返されてその折り返し端部が筒部の軸線方向に見て筒部と重なる位置に設定されている。すなわち、このような構成では、かしめ部の先端開口部（すなわち折り返し端部で構成される開口端）は筒部と同等程度の径であるので、かしめ時には、かしめ部の先端開口部を拡径させる必要がない（又は殆ど拡径させる必要がない）。したがって、かしめ時にかしめ部の先端開口部が割れるといった事態を回避することができる（又は回避できる可能性が高い）。
また、金属製の第二接合用部品は、短柱状に形成されて第一接合用部品の筒部に同軸的に挿入された状態で固定されており、第二接合用部品の軸線方向の一方の端面は、第一被接合部材に対向配置された金属製の第二被接合部材にスポット溶接されている。すなわち、金属製の第二被接合部材が第二接合用部品及び第一接合用部品を介して樹脂製の第一被接合部材に接合される。
請求項５に記載する本発明の異種材接合体の製造方法は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の異種材接合用部材を用いた異種材接合体の製造方法であって、前記第一被接合部材に対して前記筒状部を貫通させて前記フランジ部を前記第一被接合部材に接触させる第一工程と、前記第一工程の後に、前記変形予定部において前記筒状部の軸線方向に沿う方向の中央部を前記筒状部の半径方向外側に押し広げて折り返し部となるように前記変形予定部を折り曲げ、折り曲げられた当該変形予定部と前記フランジ部との間に前記第一被接合部材を挟み込む第二工程と、前記第二工程の後に、前記第二被接合部材を前記第一被接合部材に対向配置させて前記第二接合用部品の軸線方向の一方の端面を前記第二被接合部材にスポット溶接する第三工程と、を有する。
上記構成によれば、第一工程では、第一被接合部材に対して筒状部を貫通させてフランジ部を第一被接合部材に接触させる。第一工程の後の第二工程では、変形予定部において筒状部の軸線方向に沿う方向の中央部を前記筒状部の半径方向外側に押し広げて折り返し部となるように変形予定部を折り曲げ、折り曲げられた当該変形予定部とフランジ部との間に第一被接合部材を挟み込む。このため、第一被接合部材への局所的な荷重入力が抑えられながら第一被接合部材に第一接合用部品を固定することができる。また、かしめ用の変形予定部が前述のように折り返されて変形する際に、変形予定部の先端開口部は拡径しない（又は殆ど拡径しない）ので、第二工程において（すなわちかしめ時に）変形予定部の先端開口部が割れるといった事態を回避することができる（又は回避できる可能性が高い）。第二工程の後の第三工程では、第二被接合部材を第一被接合部材に対向配置させて第二接合用部品の軸線方向の一方の端面を第二被接合部材にスポット溶接する。以上により、金属製の第二被接合部材を、第二接合用部品及び第一接合用部品を介して、樹脂製の第一被接合部材に接合することができる。
以上説明したように、本発明によれば、金属製の第二被接合部材と樹脂製の第一被接合部材とを良好に接合することができるという優れた効果を有する。
本発明の第１の実施形態に係る異種材接合用部材を示す断面図である。 図１の異種材接合用部材を用いた異種材接合体の製造方法の各工程を示す断面図である。図２（Ａ）は第一工程を示す。図２（Ｂ）は第二工程を示す。図２（Ｃ）は第三工程を示す。 本発明の第２の実施形態に係る異種材接合用部材を示す断面図である。 図３の異種材接合用部材を用いて第一被接合部材に貫通孔を形成する工程を示す断面図である。図４（Ａ）は異種材接合用部材が第一被接合部材を押圧し始めた状態を示す。図４（Ｂ）は異種材接合用部材が第一被接合部材に貫通孔を形成した状態を示す。
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る異種材接合用部材、異種材接合構造及び異種材接合体の製造方法について図１及び図２を用いて説明する。図１には、本実施形態に係る異種材接合用部材１２をその軸線方向に沿って切断した状態の断面図が示されている。また、図２には、異種材接合用部材１２を用いた異種材接合体１０の製造方法の各工程が断面図で示されている。
図１に示されるように、異種材接合用部材１２は、その外周部が金属製の第一接合用部品１４によって構成されると共に中心部が金属製の第二接合用部品１６によって構成された二重構造になっている。第一接合用部品１４は、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）製の第一被接合部材１８（図２参照）をかしめることが可能な構成部とされ、第二接合用部品１６は、金属製（一例として鋼製）の第二被接合部材２０（図２（Ｃ）参照）とスポット溶接が可能な構成部とされている。
なお、図２に示される第一被接合部材１８を構成する繊維強化樹脂材とは、繊維（強化繊維）を樹脂で固め成る複合材（一例として炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）材）である。第一被接合部材１８は一例として車両の床部を構成するフロアパネルに適用される。また、第二被接合部材２０は、一例として、車体の両サイドの下端部を構成するロッカ（「サイドシル」ともいう。）に適用される。
図１に示される第一接合用部品１４は、円筒状に形成された筒状部２２を備えると共に、筒状部２２の軸線方向一端（図中では上端）から筒状部２２の半径方向外側に鍔状に延出されたフランジ部２４を備えている。なお、図中では、筒状部２２の軸線を符号ＣＬで示す。第一接合用部品１４の筒状部２２は、第一被接合部材１８（図２参照）を貫通する部位とされている。
また、筒状部２２は、軸線方向一端側（図中では上側）がフランジ部２４に連続するフランジ側筒状部２６とされ、軸線方向他端側（図中では下側）がかしめ用の変形予定部３０とされている。フランジ側筒状部２６は、フランジ部２４の内周側に連続する接続端部２６Ａと、接続端部２６Ａに連続する筒状の短管部２６Ｂと、で構成されている。短管部２６Ｂは、使用状態では図２（Ｃ）に示されるように第一被接合部材１８の貫通孔１８Ａの内周側に配置され、その軸線方向の長さａ（図１参照）が第一被接合部材１８の板厚方向の長さｂと一致するように設定されている。
図１に示されるように、変形予定部３０の基部３０Ａ側には、その外周面側が全周に亘って切り欠かれることで、断面Ｖ字状の溝部３４が形成されている。溝部３４は、かしめ時に変形予定部３０の折れ曲がりを誘発させるために設けられたもの（折れきっかけ用）であり、第一テーパ面３４Ａと段差面３４Ｂとで構成されている。第一テーパ面３４Ａは、変形予定部３０の先端末側（図中では下側）とは反対側へ向けて筒状部２２の半径方向内側に傾斜している。また、段差面３４Ｂは、筒状部２２の軸線方向に対して垂直に設定されている。第一テーパ面３４Ａ及び段差面３４Ｂは、各々における筒状部２２の半径方向内側の端部同士が接続されている。
また、変形予定部３０の先端部３０Ｂ側には、その外周面側が全周に亘って切り欠かれることで、第二テーパ面３６が形成されている。第二テーパ面３６は、かしめ時に変形予定部３０の折れ曲がりを誘発させるために設けられたものであり、変形予定部３０の先端末側へ向けて筒状部２２の半径方向内側に傾斜している。
変形予定部３０は、筒状部２２に対してその軸線方向へ所定値以上の圧縮荷重が入力された場合に筒状部２２の軸線方向に沿う方向の中央部が図２（Ｂ）に示されるように筒状部２２の半径方向外側に押し広げられて折り返し部３０Ｘとなるように折り曲げられることでフランジ部２４との間に第一被接合部材１８を挟み込むようになっている。
すなわち、図１に示される変形予定部３０において溝部３４の形成部位と第二テーパ面３６の形成部位とを繋ぐ部位は、張出予定部３８とされ、筒状部２２に対してその軸線方向へ所定値以上の圧縮荷重が入力された場合に半径方向外側に張り出す部位となっている。この張出予定部３８は、筒状部２２に対するその軸線方向への圧縮荷重の入力によって折り返される部分の線長を確保するための部位である。
一方、第一接合用部品１４の筒状部２２には第二接合用部品１６が同軸的に挿入された状態で固定されている。第二接合用部品１６は、短円柱状に形成され、その軸線方向の長さは、第一接合用部品１４をかしめ加工した後の状態での当該第一接合用部品１４の軸線方向の長さに合わせて設定されている。図示を省略するが、第二接合用部品１６は、第一接合用部品１４の筒状部２２に挿入された後に第一接合用部品１４の短管部２６Ｂがその外周面側から加圧されてかしめられることで短管部２６Ｂの内周面に固定されている。
なお、第二接合用部品１６の外周面と短管部２６Ｂの内周面との密着領域は全域に亘っていてもよいし、周方向に断続的に設定（換言すれば短管部２６Ｂの内周面に半径方向内側へ凸となる部位が周方向に断続的に設定）されていてもよい。また、例えば、第二接合用部品１６の外周面において第一接合用部品１４の短管部２６Ｂに対応する部位に予め嵌合用の凹部が形成されると共に、第二接合用部品１６が第一接合用部品１４の筒状部２２に挿入された後に第一接合用部品１４の短管部２６Ｂがその外周面側から加圧されてかしめられることで短管部２６Ｂの内周面の一部が第二接合用部品１６の外周面の前記凹部に嵌るような構成にしてもよい。
第二接合用部品１６は、第一接合用部品１４の筒状部２２の軸線方向一端側（図中では上側）の開口部から露出する第一端面１６Ａがフランジ部２４の表面に揃えられている。第二接合用部品１６において第一端面１６Ａとは反対側の面である第二端面１６Ｂは、第一接合用部品１４の筒状部２２の軸線方向他端側（図中では下側）の開口部から内側に引っ込んだ位置に設定されている。より具体的には、第二接合用部品１６の第二端面１６Ｂは、張出予定部３８の内側に設定されている。
図２（Ｃ）に示されるように、第二接合用部品１６は、本実施形態では第二端面１６Ｂ（軸線方向の一方の端面）が金属製の第二被接合部材２０にスポット溶接される。なお、本実施形態では一例として第二接合用部品１６の第二端面１６Ｂが第二被接合部材２０にスポット溶接されるが、第二接合用部品１６の第一端面１６Ａが第二被接合部材２０にスポット溶接されてもよい。
（異種材接合構造）
次に、異種材接合用部材１２（第一接合用部品１４及び第二接合用部品１６）を介して樹脂製の第一被接合部材１８と金属製の第二被接合部材２０とが接合された異種材接合構造について説明する。図２（Ｃ）には、本発明の異種材接合構造が適用された異種材接合体１０が後述する一対の電極４０、４２の間に示されている。
金属製の第一接合用部品１４は、第一被接合部材１８を貫通する筒部としての円筒部２８を備える。なお、円筒部２８は、図１に示されるフランジ側筒状部２６と、変形予定部３０の基部３０Ａ側の一部と、で形成されている。また、図２（Ｃ）に示されるように、第一接合用部品１４は、円筒部２８の軸線方向一端（図中では上側）から円筒部２８の半径方向外側に鍔状に延出されたフランジ部２４を備える共に、円筒部２８の軸線方向他端に連続して形成されたかしめ部３２を備えている。
かしめ部３２は、円筒部２８の軸線方向他端から円筒部２８の半径方向外側に鍔状に延出されてフランジ部２４との間に第一被接合部材１８を挟み込むと共にフランジ部２４の側とは反対側かつ円筒部２８の半径方向内側に折り返されてその折り返し端部３２Ａが円筒部２８の軸線方向に見て円筒部２８と重なる位置に設定されている。なお、かしめ部３２は、図１に示される変形予定部３０からその基部３０Ａ側の一部を除いた部分で形成されている。
図２（Ｃ）に示される金属製の第二接合用部品１６は、短柱状に形成されて第一接合用部品１４の円筒部２８に同軸的に挿入された状態で固定されている。また、金属製の第二被接合部材２０は、樹脂製の第一被接合部材１８に対向配置され、第二接合用部品１６の第二端面１６Ｂ（軸線方向の一方の端面）がスポット溶接されている。第一被接合部材１８と第二被接合部材２０との間にはかしめ部３２が介在されている。
（異種材接合体の製造方法及び作用・効果）
次に、異種材接合用部材１２を用いた異種材接合体１０（図２（Ｃ）参照）の製造方法について説明しながら、上記実施形態の作用及び効果について説明する。
まず、異種材接合体１０（図２（Ｃ）参照）の製造方法の第一工程では、図２（Ａ）に示される樹脂製でパネル状の第一被接合部材１８が図示しない支持部によって支持された状態で、第一被接合部材１８に対して金属製の第一接合用部品１４の筒状部２２を貫通させてフランジ部２４を第一被接合部材１８に接触させる。
なお、本実施形態では、一例として、第一被接合部材１８に予め形成された貫通孔１８Ａに第一接合用部品１４の筒状部２２を通している。但し、例えば、第一接合用部品１４の筒状部２２の先端部で第一被接合部材１８を打ち抜いて貫通孔１８Ａを形成した後、第一接合用部品１４のフランジ部２４が第一被接合部材１８に接触するまで第一接合用部品１４を移動させることで、図２（Ａ）に示されるように第一接合用部品１４を配置してもよい。
第一工程の後の第二工程では、図２（Ｂ）に示されるように、異種材接合用部材１２に対してその軸線方向の両側に一対の電極４０、４２が配置されると共に、一対の電極４０、４２が図示しない駆動機構によって互いに接近する方向に移動する（矢印ｍ１、ｍ２参照）。一方の電極４０は、第二接合用部品１６の第一端面１６Ａに接した位置で停止し、他方の電極４２は、第一被接合部材１８の変形予定部３０の先端部に接した後も移動し、第二接合用部品１６の第二端面１６Ｂに接した位置で停止する。この一対の電極４０、４２は、公知の通電カシメ装置の一部を構成し、異種材接合用部材１２に対してその軸線方向へ所定値以上の圧縮荷重を入力する。
すなわち、第二工程では、異種材接合用部材１２のかしめ用の変形予定部３０において筒状部２２の軸線方向に沿う方向の中央部を筒状部２２の半径方向外側に押し広げて折り返し部３０Ｘとなるように変形予定部３０を折り曲げ、折り曲げられた当該変形予定部３０とフランジ部２４との間に第一被接合部材１８を挟み込む。これにより、第一被接合部材１８への局所的な荷重入力が抑えられながら第一被接合部材１８に第一接合用部品１４を固定することができる。また、かしめ用の変形予定部３０が前述のように折り返されて変形する際に、変形予定部３０の先端開口部３０Ｋは拡径しない（又は殆ど拡径しない）ので、第二工程において（すなわちかしめ時に）変形予定部３０の先端開口部３０Ｋが割れるといった事態を回避することができる（又は回避できる可能性が高い）。
なお、第二工程は、一対の電極４０、４２を備えた通電カシメ装置に代えて、例えば、公知のプレス装置によって、異種材接合用部材１２に対してその軸線方向へ所定値以上の圧縮荷重を入力することで変形予定部３０を折り曲げてもよい。
また、図１に示されるように、本実施形態の異種材接合用部材１２では、変形予定部３０の基部３０Ａ側には、前述した第一テーパ面３４Ａが形成され、変形予定部３０の先端部３０Ｂ側には、前述した第二テーパ面３６が形成されている。このため、筒状部２２に対してその軸線方向へ所定値以上の圧縮荷重が入力されると、変形予定部３０の基部３０Ａ側には第一テーパ面３４Ａの傾斜方向に沿った荷重が作用し、変形予定部３０の先端部３０Ｂ側には、第二テーパ面３６の傾斜方向に沿った荷重が作用する。このように作用する荷重によって、変形予定部３０は、その基部３０Ａから筒状部２２の半径方向外側に曲がると共に変形予定部３０の基部３０Ａと先端部３０Ｂとの中間部が折り返されるように変形する（図２（Ｂ）参照）。
また、本実施形態では、変形予定部３０の基部３０Ａ側に形成された段差面３４Ｂは、第一テーパ面３４Ａと共に断面Ｖ字状の溝部３４を形成して筒状部２２の軸線方向に対して垂直に設定されている。このため、筒状部２２に対してその軸線方向へ所定値以上の圧縮荷重が入力された場合、変形予定部３０をその基部３０Ａから筒状部２２の軸線方向に対して垂直な方向に沿って安定的に曲げることができる。したがって、図２（Ｂ）に示されるように、変形予定部３０が筒状部２２の半径方向外側に曲げ変形した場合、第一被接合部材１８はフランジ部２４と変形予定部３０との間に安定的に挟み込まれる。
次に、第二工程の後の第三工程では、電極４２を異種材接合用部材１２から離間する方向に退避させた後、図２（Ｃ）に示されるように、異種材接合用部材１２と電極４２との間に金属製でパネル状の第二被接合部材２０を挿入することで、第二被接合部材２０を第一被接合部材１８に対向配置させる。そして、この第三工程では、一対の電極４０、４２で第二接合用部品１６及び第二被接合部材２０を挟んだ状態で一対の電極４０、４２間に通電させることで、第二接合用部品１６の第二端面１６Ｂ（軸線方向の一方の端面）を第二被接合部材２０にスポット溶接する。なお、第三工程の後には、一対の電極４０、４２を図示しない駆動機構によって第二接合用部品１６及び第二被接合部材２０から離間する方向に移動させる。
以上により、金属製の第二被接合部材２０を、第二接合用部品１６及び第一接合用部品１４を介して、樹脂製の第一被接合部材１８に接合することができる。すなわち、本実施形態に係る異種材接合体１０が製造される。
次に、上述した製造方法により製造された異種材接合構造を備える異種材接合体１０について付言する。異種材接合体１０における第一接合用部品１４のかしめ部３２は、フランジ部２４との間に第一被接合部材１８を挟み込む鍔状の部位からフランジ部２４の側とは反対側かつ円筒部２８の半径方向内側に折り返されてその折り返し端部３２Ａが円筒部２８の軸線方向に見て円筒部２８と重なる位置に設定されている。すなわち、このような構成では、かしめ部３２の先端開口部３２Ｋは円筒部２８と同等程度の径であるので、かしめ時には、かしめ部３２の先端開口部３２Ｋを拡径させる必要がない（又は殆ど拡径させる必要がない）。したがって、異種材接合体１０を製造する場合、かしめ時にかしめ部３２の先端開口部３２Ｋが割れるといった事態を回避することができる（又は回避できる可能性が高い）。
以上説明したように、本実施形態によれば、金属製の第二被接合部材２０と樹脂製の第一被接合部材１８とを良好に接合することができる。
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について、図３及び図４を用いて説明する。図３には、本実施形態に係る異種材接合用部材５０をその軸線方向に沿って切断した状態の断面図（第１の実施形態の図１に相当する断面図）が示されている。この図に示されるように、異種材接合用部材５０は、図１に示される第１の実施形態の異種材接合用部材１２の第一接合用部品１４に代えて、図３に示される金属製の第一接合用部品５２を備えている。第一接合用部品５２は、図１に示される第１の実施形態の第一接合用部品１４の変形予定部３０の先端末側に図３に示されるパンチ部５８が追加された構成となっている。そして、異種材接合用部材５０は、パンチ部５８を除く構成は、第１の実施形態の異種材接合用部材１２（図１参照）と実質的に同様の構成となっている。よって、第１の実施形態と実質的に同様の構成部については、同一符号を付して説明を省略する。
なお、本実施形態の筒状部５４は、第１の実施形態の筒状部２２（図１参照）に相当する部位とパンチ部５８とで構成されている。また、本実施形態の変形予定部５６は、第１の実施形態の変形予定部３０（図１参照）に相当する部位とパンチ部５８とで構成されている。
パンチ部５８は、第一被接合部材１８（図４参照）を板厚方向に打ち抜くための部位とされている。パンチ部５８の基端側の部位５８Ａは、筒状部５４の一般部（切り欠かれていない部位（短管部２６Ｂ等））と同等の肉厚に設定されている。なお、パンチ部５８の基端側の部位５８Ａは、第二テーパ面３６と共に断面Ｖ字状の溝部６０を形成する端面５８Ｓを備え、この端面５８Ｓは、筒状部５４の軸線方向に対して垂直に設定されている。
また、パンチ部５８の先端部５８Ｂを含む部位には、その外周面側が全周に亘って切り欠かれることで、テーパ面５８Ｔが形成されている。テーパ面５８Ｔは、変形予定部５６の先端末側へ向けて筒状部５４の半径方向内側に傾斜している。このテーパ面５８Ｔの先端位置５８Ｔ１は、第二テーパ面３６の先端位置３６Ｓよりも、筒状部５４の半径方向内側に位置している。すなわち、変形予定部５６の先端面５６Ｚの面積は、第一被接合部材１８（図４参照）の打ち抜きを考慮して、図１に示される第１の実施形態における変形予定部３０の先端面３０Ｚの面積よりも小さく設定されている。なお、図３に示されるテーパ面５８Ｔの傾斜角度やパンチ部５８の形状は、第一被接合部材１８（図４参照）を打ち抜く際の荷重やかしめ時の荷重を考慮して設定される。
図４には、図３の異種材接合用部材５０を用いて第一被接合部材１８に貫通孔１８Ａを形成する工程が断面図で示されている。具体的には、図４（Ａ）は異種材接合用部材５０が第一被接合部材１８を押圧し始めた状態を示し、図４（Ｂ）は異種材接合用部材５０が第一被接合部材１８を打ち抜いて貫通孔１８Ａを形成した状態を示している。
図４（Ａ）に示されるように、第一被接合部材１８は、貫通孔が形成される部位の外周側が円筒状の支持台４８によって支持されている。第一被接合部材１８の上方側には、パンチ部５８を第一被接合部材１８の側に向けた異種材接合用部材５０が配置されており、この異種材接合用部材５０がポンチ４６によって上方側から押圧される（矢印ｆ参照）。これにより、図４（Ｂ）に示されるように、異種材接合用部材５０（第一接合用部品５２）のパンチ部５８が第一被接合部材１８を打ち抜いて第一被接合部材１８に貫通孔１８Ａが形成される。なお、図中では第一被接合部材１８から打ち抜かれた部位を符号１８Ｂで示している。
ここで、異種材接合用部材５０を用いた異種材接合体の製造方法について概説する。本実施形態では、第１の実施形態における異種材接合用部材１２（図１参照）に代えて、本実施形態の異種材接合用部材５０を用い、図２に示される異種材接合体１０の製造方法と同様の方法を適用する。これにより、第１の実施形態における異種材接合体１０と概ね同様でかつ本発明の異種材接合構造が適用された異種材接合体（図示省略）を製造することができる。
なお、図４に示される支持台４８の開口径を若干大きく設定すれば、図４（Ｂ）の工程の後に、支持台４８の筒内側に図２（Ｂ）に示される電極４２を配置することができるので、図４（Ｂ）の工程に続けて第一工程〜第三工程（図２（Ａ）〜図２（Ｃ）参照）を行うことができる。
本実施形態の構成によっても、前述した第１の実施形態と実質的に同様の作用及び効果が得られる。
［実施形態の補足説明］
なお、上記実施形態の異種材接合用部材１２、５０では、筒状部２２、５４が円筒状に形成されると共に第二接合用部品１６が短円柱状に形成されており、このような構成がより好ましいが、例えば、筒状部が角筒状に形成されると共に第二接合用部品が短角柱状に形成されてもよい。同様に、上記第１の実施形態の異種材接合構造では、第一接合用部品１４の筒部が円筒部２８とされているが、第一接合用部品の筒部は角筒部であってもよい。
また、上記実施形態の変形例として、上記の構成に加えて、第一接合用部品１４、５２の変形予定部３０、５６の内周面には、かしめ時に変形予定部３０、５６の折れ曲がりを誘発させるために、その基部側と先端部側との間の中央部に全周に亘って切り欠かれた溝状部が形成されてもよい。
また、上記実施形態の変形例として、第一接合用部品の変形予定部の外周面は、その基部側と先端部側との間の中央部へ向けて徐々に大径（拡径）となるように設定された湾曲形状に形成されてもよい。
また、上記実施形態では、変形予定部３０、５６の基部において第一テーパ面３４Ａと共に断面Ｖ字状の溝部３４を形成する段差面３４Ｂが筒状部２２、５４の軸線方向に対して垂直に設定されており、このような構成が好ましいが、例えば、変形予定部の基部において第一テーパ面と共に溝部を形成する面が筒状部の軸線方向に垂直な方向に対して若干斜めに設定されてもよい。
また、上記第１の実施形態では、第一被接合部材１８がフロアパネルに適用されると共に、第二被接合部材２０がロッカに適用される場合を一例として挙げたが、第一被接合部材及び第二被接合部材は、例えば車両用サイドドアの構成部材等のような他の部材に適用されてもよい。
なお、上記実施形態及び上述の複数の変形例は、適宜組み合わされて実施可能である。
以上、本発明の一例について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
１０ 異種材接合体
１２ 異種材接合用部材
１４ 第一接合用部品
１６ 第二接合用部品
１８ 第一被接合部材
２０ 第二被接合部材
２２ 筒状部
２４ フランジ部
２８ 円筒部（筒部）
３０ 変形予定部
３０Ｘ 折り返し部
３２ かしめ部
３２Ａ 折り返し端部
３４ 溝部
３４Ａ 第一テーパ面
３４Ｂ 段差面
３６ 第二テーパ面
５０ 異種材接合用部材
５２ 第一接合用部品
５４ 筒状部
５６ 変形予定部

Claims (5)

  1. 樹脂製の第一被接合部材を貫通する筒状部と、前記筒状部の軸線方向一端から前記筒状部の半径方向外側に鍔状に延出されたフランジ部と、を備え、前記筒状部の軸線方向他端側で前記第一被接合部材を貫通して突出する部分がかしめ用の変形予定部とされると共に、前記筒状部に対してその軸線方向へ所定値以上の圧縮荷重が入力された場合に前記変形予定部は前記筒状部の軸線方向に沿う方向の中央部が前記筒状部の半径方向外側に押し広げられて折り返し部となるように折り曲げられることで前記フランジ部との間に前記第一被接合部材を挟み込む金属製の第一接合用部品と、
    短柱状に形成されて前記第一接合用部品の前記筒状部に同軸的に挿入された状態で固定され、軸線方向の一方の端面が金属製の第二被接合部材にスポット溶接される金属製の第二接合用部品と、
    を有し、
    前記第二接合用部品において前記第一接合用部品の前記筒状部の軸線方向一端側の開口部から露出する端面は、前記第一接合用部品の前記フランジ部において前記第一被接合部材が配置される側とは反対側を向く面に、揃えられて配置され、前記第二接合用部品の軸線方向の長さは、前記筒状部に対してその軸線方向へ所定値以上の圧縮荷重が入力されて前記変形予定部が折り返し状に折り曲げられた場合の前記第一接合用部品の軸線方向の長さに合わせて設定されている、異種材接合用部材。
  2. 前記変形予定部の基部側には、その外周面側が全周に亘って切り欠かれることで、前記変形予定部の先端末側とは反対側へ向けて前記筒状部の半径方向内側に傾斜した第一テーパ面が形成され、
    前記変形予定部の先端部側には、その外周面側が全周に亘って切り欠かれることで、前記変形予定部の先端末側へ向けて前記筒状部の半径方向内側に傾斜した第二テーパ面が形成されている、請求項１に記載の異種材接合用部材。
  3. 前記変形予定部の基部側には、前記第一テーパ面と共に断面Ｖ字状の溝部を形成しかつ前記筒状部の軸線方向に対して垂直に設定された段差面が形成されている、請求項２に記載の異種材接合用部材。
  4. 樹脂製の第一被接合部材と、
    前記第一被接合部材を貫通する筒部と、前記筒部の軸線方向一端から前記筒部の半径方向外側に鍔状に延出されたフランジ部と、前記筒部の軸線方向他端であって前記第一被接合部材を貫通した端部から前記筒部の半径方向外側に鍔状に延出されて前記フランジ部との間に前記第一被接合部材を挟み込むと共に前記フランジ部の側とは反対側かつ前記筒部の半径方向内側に折り返されてその折り返し端部が前記筒部の軸線方向に見て前記筒部と重なる位置に設定されたかしめ部と、を備える金属製の第一接合用部品と、
    短柱状に形成されて前記第一接合用部品の前記筒部に同軸的に挿入された状態で固定された金属製の第二接合用部品と、
    前記第一被接合部材に対向配置され、前記第二接合用部品の軸線方向の一方の端面がスポット溶接された金属製の第二被接合部材と、
    を有する異種材接合構造。
  5. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の異種材接合用部材を用いた異種材接合体の製造方法であって、
    前記第一被接合部材に対して前記筒状部を貫通させて前記フランジ部を前記第一被接合部材に接触させる第一工程と、
    前記第一工程の後に、前記変形予定部において前記筒状部の軸線方向に沿う方向の中央部を前記筒状部の半径方向外側に押し広げて折り返し部となるように前記変形予定部を折り曲げ、折り曲げられた当該変形予定部と前記フランジ部との間に前記第一被接合部材を挟み込む第二工程と、
    前記第二工程の後に、前記第二被接合部材を前記第一被接合部材に対向配置させて前記第二接合用部品の軸線方向の一方の端面を前記第二被接合部材にスポット溶接する第三工程と、
    を有する異種材接合体の製造方法。
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