JP6383434B2 - 異材接合構造及び異材接合方法 - Google Patents

Description

本発明は、異種金属同士を接合する異材接合構造及び異材接合方法に関する。

例えば、特許文献１には、図８（ａ）に示されるように、アルミルーフパネル１の接合面と、スチール製のサイドルーフレール２の接合面とをリベット４で接合することが開示されている。アルミルーフパネル１とスチール製のサイドルーフレール２との互いの接合面間には、電気的絶縁性を有する構造用接着剤３が介在されている。

また、特許文献２には、図８（ｂ）に示されるように、鋼材で形成されたパネル５に異材接合用リベット６を貫通させて結合した後、異材接合用リベット６をアルミニウム合金材で形成されたパネル７に対してスポット溶接することで、異材パネル５、７同士を接合することが開示されている。

特開２００５−１１９５７７号公報 特開２０１０−２０７８９８号公報

しかしながら、特許文献１に開示された接合構造では、アルミルーフパネル１とスチール製のサイドルーフレール２とを接合する際、リベット４がアルミルーフパネル１及びサイドルーフレール２を貫通する必要がある。近年、軽量化需要の高まりに伴って鉄部材の高強度化が進んでおり、この鉄部材の高強度化が進むにつれてリベット４を貫通させることが難しくなり、アルミルーフパネル１とサイドルーフレール２とをリベット４で接合することが困難となる。具体的には、例えば、引張強度が９８０ＭＰａ以上の鉄製高強度材に対してリベットを貫通させることが困難となる。

また、特許文献１に開示された接合構造では、車体組立ラインにおいて、構造用接着剤３を塗布する工程と、リベット４を溶着する工程とがそれぞれ必要となる。このため、一般的に用いられているスポット溶接を用いた組立工程と比較して、組立時間が増大すると共に、新たな設備投資（例えば、構造用接着剤塗布装置等）の追加により製造コストが高騰する。

さらに、特許文献２に開示された接合構造では、異材接合用リベットを貫通させるために鋼材で形成されたパネル５に対して下穴加工が必要となる。このため、生産効率が低下すると共に、この下穴から水漏れが発生し、又は、下穴から水、水分が進入して異材接合用リベットとアルミニウム合金剤で形成されたパネル７との接触部との間で錆が発生するおそれがある。

本発明の目的は、鉄部材の高強度化に対応することができると共に、下穴加工を不要とすることが可能な異材接合構造及び異材接合方法を提供することにある。

前記の目的を達成するために、本発明は、金属材料で形成される第１パネルと、前記第１パネルよりも導電性が高い異種金属材料で形成される第２パネルと、前記第１パネルと前記第２パネルとを接合する異材接合用リベットと、を備え、前記異材接合用リベットは、前記第１パネルと同じ金属材料で形成され、前記第２パネルのうち前記第１パネルと対向する面に非貫通状態で結合される頭部と、前記第１パネルのうち前記第２パネルと対向する面に当接する底部と、を有し、前記第１パネルと前記第２パネルとの間に前記異材接合用リベットを介在させた状態で抵抗溶接されることにより、前記第１パネルと前記底部との間に接合部であるナゲットが形成され、さらに、前記異材接合用リベットは、前記第２パネルに対して前記頭部が結合される前、前記頭部の周縁から軸方向に突出し、前記第２パネルに向けて加圧されることで前記頭部の軸直交方向に広がって前記第２パネルに係止される係止片を有し、前記係止片は、前記第２パネルに対して前記頭部が結合された後、前記頭部と面一となるように形成されることを特徴とする。

本発明によれば、予め、第２パネルに対して異材接合用リベットの頭部を非貫通状態で結合（例えば、加締め等の機械的締結）しておく。続いて、抵抗溶接で用いられる一対の電極間に、上から第２パネル、異材接合用リベット、第１パネルの順序で積層配置し、第２パネルと第１パネルとの間に異材接合用リベットを介在させた状態で一対の電極に通電して抵抗溶接する。その際、第２パネルは、第１パネルよりも導電性が高いため、導電性の低い異材接合用リベットと第１パネルとの間で最も電気抵抗を高めて発熱させ、接合部であるナゲットを形成することができる。従って、本発明では、第２パネルに対して機械的に締結された異材接合用リベットを、この異材接合用リベットと同種の金属材料からなる第１パネルに対して抵抗溶接によって強固に接合することができる。この結果、本発明では、異材接合用リベットを介して第１パネルと第２パネルとを強固に接合することができる。

本発明では、特許文献１に開示された従来技術のように異材接合用リベットを貫通させることが不要となり、例えば、第１パネルを高強度材とした場合、具体的には、引張強度が９８０ＭＰａ以上の鉄製高強度材にも対応することができる。

また、本発明では、第２パネルに対して異材接合用リベットを機械的締結した場合であっても、第２パネルに貫通孔（下穴）が形成されることがなく、貫通孔（下穴）を必要としない。このため、本発明では、下穴による水の進入がなく、別途シール材を設けなくても電蝕（電気化学的腐蝕）の発生を防止することができる。これにより、製造コストを低減することができる。

さらに、本発明では、車体組立ラインとは別個のラインで、第２パネルに対して予め異材接合用リベットを機械的に締結することができる。これにより、車体組立ラインでは、この異材接合用リベットと第１パネルとを抵抗溶接するだけでよく、生産性を高めることができると共に、新たな設備投資（例えば、構造用接着剤塗布装置等）が不要となり設備投資におけるコストを低減することができる。

さらに、本発明によれば、第２パネルに対して異材接合用リベットが結合される前の初期状態において、異材接合用リベットには、頭部の周縁から軸方向に突出する係止片が設けられている。異材接合用リベットが加圧されて第２パネルに対して結合された状態では、係止片が頭部の軸直交方向に広がって変形し、頭部及び係止片によって平坦面が形成される。この頭部及び係止片によって形成される平坦面と対向する第２パネル側の被結合面も平坦面に形成される。この結果、本発明では、抵抗溶接時の電流が安定して接合部であるナゲットへ流れるため、ナゲットを安定して形成することができる。換言すると、異材接合用リベットと第２パネルとの締結面（結合面）をそれぞれ平坦面とすることで、抵抗溶接時に電極からの安定した給電経路が形成され、溶接不良を回避して安定したナゲットを確保することができる。

さらに、本発明は、前記第２パネルに対して前記頭部が結合される前、前記係止片が、前記頭部と前記底部との間に設けられる軸部の外周面から前記軸部の軸方向に延出する第１辺と、前記第１辺の延出端から前記頭部に向けて軸中心方向に傾斜して延びる第２辺とを有し、前記第１辺と、前記第２辺と、前記係止片と前記頭部との境界を形成する境界線と、によって断面略三角形状に形成されることを特徴とする。

本発明によれば、係止片の形状を、第１辺と、第２辺と、境界線とによって断面略三角形状に形成することで、異材接合用リベットが加圧されて第２パネルに対して結合された際、係止片を頭部の軸直交方向に広がって変形させ、頭部及び係止片によって平坦面を形成することができる。

さらにまた、本発明は、前記係止片が前記第２パネルに対して結合された後、前記第２パネル及び前記係止片の互いの接触面が、平坦面に形成されることを特徴とする。

本発明によれば、異材接合用リベットの係止片と第２パネルとの互いの接触面をそれぞれ平坦面とすることで、抵抗溶接時に電極からの安定した給電経路が形成され、溶接不良を回避して安定したナゲットを確保することができる。

さらにまた、本発明は、前記第２パネルが、前記異材接合用リベットを前記第２パネルに向けて加圧することで形成される環状の盛上げ部を有し、前記係止片が前記第２パネルに対して結合された後、前記盛上げ部の最小内径は、前記係止片の最大外径よりも小さく設定されることを特徴とする。

本発明によれば、盛上げ部の最小内径（Ｄ１）が、係止片の最大外径（Ｄ２）よりも小さく設定されることにより（Ｄ１＜Ｄ２）、係止片を外側に広げながら変形させることができ、第２パネルに対し異材接合用リベットを安定して結合（締結）させることができる。

さらにまた、本発明は、前記第１パネルが、複数の板体から構成され、前記底部の外径は、前記軸部の外径よりも大きく設定されることを特徴とする。

本発明によれば、異材接合用リベットを構成する底部を軸部よりも大径とすることで、例えば、底部と軸部とを同径とした場合と比較して、抵抗溶接するときの異材接合用リベットの底部と第１パネルとの接触面積を拡大することができる。これにより、抵抗溶接時に流れる電流の密度を低下させ、第１パネルを構成する複数の板体間により近い側で発熱させることができる。この結果、異材接合用リベットと、第１パネルを構成する複数の板体とを同時に接合することができる。

さらにまた、本発明は、前記抵抗溶接が、スポット溶接であることを特徴とする。

本発明によれば、スポット溶接は、抵抗溶接の中でも溶接のための時間（タクト）が比較的短く、溶接安定性が高いため、生産性を向上させることができる。また、スポット溶接は、車体組立ラインで従来から一般的に用いられており、新規の溶接設備等を設ける必要がなく、新たな設備投資を抑制することができる。

さらにまた、本発明は、前記第１パネルの外表面に、メッキ処理が施されることを特徴とする。

本発明によれば、第１パネルの外表面にメッキ処理が施されることにより、第１パネルを構成する鋼板の防錆効果を得ることができる。また、従来技術のように異材接合用リベットを貫通させると、メッキ層に剥がれ等が発生し、このメッキ剥がれの補修作業が必要となり生産性を劣化させる。本発明では、外表面に形成されるメッキ層への影響が少ないため生産性を高めることができる。

さらにまた、本発明は、前記異材接合用リベットの外表面に、メッキ処理が施されることを特徴とする。

本発明によれば、異材接合用リベットの外表面にメッキ処理が施されることにより、異種金属からなる第２パネルと異材接合用リベットとの間で電蝕（電気化学的腐蝕）が発生すること、すなわち錆が発生することを防止することができる。また、異材接合用リベットと第１パネルとは、同じ金属材料で形成されるため、異種金属同士が接触することによる防錆性の劣化を防止することができる。

さらにまた、本発明は、車両が、車体側部の上方で車両前後方向に延びる左右一対のルーフサイドレールと、前記各ルーフサイドレールの車外側面を覆い車体側部の意匠面を構成する左右一対のサイドアウタパネルと、を備え、前記第１パネルは、前記ルーフサイドレールによって形成され、前記第２パネルは、前記サイドアウタパネルによって形成されることを特徴とする。

本発明によれば、他の車体部品と比較して大型部品であるサイドアウタパネルを、鉄と比較して導電性の高いアルミニウムやアルミマグネシウム合金等で構成することができ、車体の軽量化を達成することができる。また、車体の骨格部材であるルーフサイドレールを高張力鋼板で形成することができ、車体の高強度化及び軽量化を達成することができる。

本発明の異材接合方法によれば、第２パネルに向けて加圧されることで頭部の軸直交方向に広がって第２パネルに係止される係止片を介して、異材接合用リベットの頭部を、非貫通状態で結合しておく。なお、この係止片は、第２パネルに対して頭部が結合された後、頭部と面一となるように形成される。続いて、異材接合用リベットの底部を、第１パネルのうち第２パネルと対向する面に当接させる。この当接状態を保持したまま、第１パネルと第２パネルとの間に異材接合用リベットを介在させた状態で抵抗溶接することにより、第１パネルと底部との間に接合部であるナゲットが形成される。この結果、本発明の異材接合方法では、異材接合用リベットを介して第１パネルと第２パネルとを強固に接合することができる。

本発明では、鉄部材の高強度化に対応することができると共に、下穴加工を不要とすることが可能な異材接合構造及び異材接合方法を得ることができる。

（ａ）は、本発明の実施形態に係る異材接合構造が適用された車両の車体側部の側面図、（ｂ）は、（ａ）のＩＩ−ＩＩ線に沿った端面図である。 図１（ｂ）の中の第１接合部位であるＡ部の部分拡大端面図である。 （ａ）は、初期形状におけるリベットの斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、リベットの頭部が加締められてサイドアウタパネルに対してリベットが締結される締結工程を示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る異材接合方法を示す工程図である。 （ａ）は、軸部と底部とを同径にした比較例に係るリベットをスポット溶接した状態を示し（ｂ）は、軸部より底部を大径にした本実施形態に係るリベットをスポット溶接した状態を示す説明図である。 （ａ）は、リベットの外表面にメッキ処理を施した場合、（ｂ）は、ルーフサイドレールの外表面にメッキ処理を施した場合、（ｃ）は、リベット及びルーフサイドレールの両方の外表面にそれぞれメッキ処理を施した場合を示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、それぞれ、従来技術に係る接合構造を示す断面図である。

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（ａ）は、本発明の実施形態に係る異材接合構造が適用された車両の車体側部の側面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩＩ−ＩＩ線に沿った端面図、図２は、図１（ｂ）の中の第１接合部位であるＡ部の部分拡大端面図である。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示されるように、車両１０は、左右のセンタピラ１１、１１によって支持され、車体側部の上方で車両前後方向に延びる左右一対のルーフサイドレール１２、１２と、各ルーフサイドレール１２の車外側面を覆い車体側部の意匠面を構成する左右一対のサイドアウタパネル１４、１４とを備えて構成されている。

なお、図１（ａ）及び図１（ｂ）では、左側のルーフサイドレール１２及びサイドアウタパネル１４のみを図示し、右側のルーフサイドレール１２及びサイドアウタパネル１４の図示を省略している。

ルーフサイドレール１２は、例えば、鉄等の金属材料で中空に形成され、「第１パネル」として機能する。なお、ルーフサイドレール１２は、その外表面に、例えば、亜鉛等によってメッキ処理が施されることが好ましい（後記する図７（ｂ）、図７（ｃ）参照）。

各ルーフサイドレール１２は、車両上下方向又は略上下方向に沿って積層された複数の板体からなり、車室内側に配置されるサイドレールインナ１６と、サイドレールインナ１６とサイドアウタパネル１４との間に位置し、サイドレールインナ１６よりも車室外側に配置されるサイドレールスティフナ１８とから構成されている。

各サイドアウタパネル１４は、例えば、アルミニウムやアルミマグネシウム合金等からなりルーフサイドレール１２よりも導電性の高い異種金属材料で形成され、「第２パネル」として機能する。

車両１０の上部には、車両前後方向に沿って延在し、左右一対のルーフサイドレール１２、１２に接合されて支持されるルーフパネル２０が配設されている。

図１（ｂ）に示されるように、上側に位置するサイドアウタパネル１４の車幅内側端部１４ａと下側に位置するルーフサイドレール１２の車幅内側端部１２ａとの間には、第１接合部位２２が設けられている。この第１接合部位２２には、サイドアウタパネル１４とルーフサイドレール１２とを接合するリベット（異材接合用リベット）２４（図２参照）が介装されている。

また、サイドアウタパネル１４の車幅外側端部１４ｂとルーフサイドレール１２の車幅外側端部１２ｂとの間には、第２接合部位２６が設けられている。この第２接合部位２６には、サイドアウタパネル１４とルーフサイドレール１２とを接合するリベット（異材接合用リベット）２４が介装されている。

第１接合部位２２及び第２接合部位２６において、リベット２４は、それぞれ同じ形状によって構成されている。なお、第１接合部位２２及び第２接合部位２６は、それぞれ、上から順に、サイドアウタパネル１４、サイドレールスティフナ１８、及び、サイドレールインナ１６からなる３枚が積層されて一体的に接合されている。

リベット２４は、第１パネルとして機能するルーフサイドレール１２と同じ鉄等の金属材料で形成されている。また、リベット２４の外表面には、後記する図７（ａ）、図７（ｃ）に示されるように、メッキ処理が施されることが好ましい。

図２に示されるように、リベット２４は、ルーフサイドレール１２とサイドアウタパネル１４とが接合された状態の概略形状として、略円柱体で構成されている。このリベット２４は、上側に位置する頭部２８と、下側に位置する底部３０と、頭部２８と底部３０との間に設けられる軸部３２とから構成されている。

接合状態において、リベット２４の上側に位置する頭部２８の外径は、頭部２８の下方に位置する軸部３２の外径よりも大きく設定されている。また、底部３０には、軸部３２に連続すると共に軸部３２の下端外周面から径外方向に向かって突出する環状フランジ３３が形成されている。この環状フランジ３３の外径は、頭部２８の外径及び軸部３２の外径よりも大きく設定されている。

サイドアウタパネル１４は、後記するようにリベット２４の頭部２８が、ルーフサイドレール１２と対向するサイドアウタパネル１４の面に接触した状態で、リベット２４をサイドアウタパネル１４に向けて加圧することで形成される環状の盛上げ部３４を有する。この盛上げ部３４は、内径側（リベット２４側）に向かって膨出する環状膨出部によって形成されている。環状膨出部は、断面山形状に形成されている。この環状膨出部によって、頭部２８の外周の裾部２８ａ、及び、頭部２８と軸部３２の境界部位で、軸部３２の外周面の上側が囲繞される。

リベット２４の頭部２８は、サイドアウタパネル１４のうちルーフサイドレール１２と対向する面に非貫通状態で加締められて結合されている。サイドアウタパネル１４とリベット２４の底部３０との間には、後記するように、サイドアウタパネル１４とルーフサイドレール１２との間にリベット２４を介在させた状態で、スポット溶接されることによって接合部であるナゲット３６が形成されている。リベット２４とルーフサイドレール１２とは、このナゲット３６によって強固に固定されている。

ここで、サイドアウタパネル１４とルーフサイドレール１２とを接合する前であって、しかも、サイドアウタパネル１４に対して加締められる前のリベット２４の初期形状について説明する。

図３（ａ）は、初期形状におけるリベットの斜視図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。

図３（ａ）に示されるように、初期形状において、リベット２４は、基本的に、上側の頭部２８と、下側の底部３０と、頭部２８と底部３０との間に設けられる軸部３２とから構成されている。さらに、リベット２４は、頭部２８の周縁から軸方向に沿って上方に突出する環状の係止片３８を有する。

係止片３８は、図３（ｂ）に示される断面形状において、頭部２８と底部３０との間に設けられる軸部３２の外周面から軸部３２の軸方向に沿って上方に延出する第１辺４０と、第１辺４０の延出端（上端）から頭部２８に向けて軸中心方向に向けて傾斜して（立下って）延びる第２辺４２とを有する。この場合、第１辺４０と、第２辺４２と、係止片３８と頭部２８との境界を形成する境界線４４と、によって鋭角な断面略三角形状に形成されている。

この係止片３８は、サイドアウタパネル１４に向けて加圧されサイドアウタパネル１４に対して加締められることで、頭部２８の軸直交方向（外径方向）に広がってサイドアウタパネル１４の盛上り部３４によって係止される。

さらに、係止片３８は、サイドアウタパネル１４に対して加圧されて加締められて結合された後、サイドアウタパネル１４及び係止片３８の互いの接触面が平坦面に形成されている（後記する図５（ａ）参照）。これにより、係止片３８は、サイドアウタパネル１４に対して頭部２８が加締められて結合された後、頭部２８の面と面一となるように形成されている。

図２に示されるように、サイドアウタパネル１４に対してリベット２４が加締められた締結後、係止片３８の外周を囲繞する盛上げ部３４の最小内径Ｄ１は、係止片３８の最大外径Ｄ２よりも小さく設定されている（Ｄ１＜Ｄ２）。

本実施形態に係る異材接合構造が適用された車体側部は、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４（ａ）〜（ｃ）は、リベットの頭部が加締められてサイドアウタパネルに対してリベットが締結される締結工程を示す断面図、図５（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る異材接合方法を示す工程図である。

車両１０の組立工程において、車体側部における第１接合部位２２及び第２接合部位２６をスポット溶接（抵抗溶接）によって接合する場合について説明する。なお、第１接合部位２２と第２接合部位２６は、それぞれリベット２４を介して接合される点で同じであるため、第１接合部位２２を構成する、２枚の板体からなるルーフサイドレール１２（サイドレールインナ１６、サイドレールスティフナ１８）と、単体のサイドアウタパネル１４とを接合する場合について説明する。

先ず、リベット２４の頭部２８に設けられた係止片３８を、サイドアウタパネル１４のうちルーフサイドレール１２と対向する面に非貫通状態で加締めて締結する工程（図５（ａ）参照）について説明する。

下方側に向かって窪む円形状の凹部５０が形成されたダイス５２上に単体のサイドアウタパネル１４をセットすると共に、ダイス５２の凹部５０の上方に位置するようにサイドアウタパネル１４の上面にリベット２４の頭部２８をサイドアウタパネル１４に向けた状態で載置する。図４（ａ）に示されるように、このような配置状態において、図示しないポンチによってリベット２４を上から所定の加圧力Ｆで加圧する。この加圧力Ｆによって、初期状態では、断面鋭角状の係止片３８がサイドアウタパネル１４に上から下（ダイス５２側）に向かって徐々に食い込んだ状態となる。また、サイドアウタパネル１４は、ダイス５２の凹部形状に沿って変形する。

なお、ダイス５２の凹部５０の内径は、リベット２４の係止片３８、頭部２８、及び、軸部３２の外径よりも大きく設定されている。また、「初期状態」とは、押圧されて変形したサイドアウタパネル１４がダイス５２の凹部５０の内側底面５４と接触していない状態をいう。

続いて、図４（ｂ）に示されるように、サイドアウタパネル１４がダイス５２の凹部５０の内側底面５４に接触（当接）した後、図示しないポンチの加圧力Ｆによって変形するサイドアウタパネル１４は、加圧力の加圧方向（下方向）に対して変形しようとしても内側底面５４に当接してその逃げ場がないため、外側方向（矢印方向）へと変形する。その際、リベット２４の係止部３８は、このサイドアウタパネル１４の外側方向の変形に対して追従して変形する。

図４（ｃ）に示されるように、サイドアウタパネル１４は、ポンチの加圧力によってダイス５２の凹部５０内に充填されるように変形すると共に、リベット２４の係止片３８及び軸部３２の下端部を囲繞するように内側に向かって膨出する環状の盛上げ部３４が形成される。また、リベット２４の係止片３８は、サイドアウタパネル１４の外側方向への変形に対して追従することにより、係止片３８が外側に開いて軸部３２の軸線と略直交する外径方向に向かって突出するように変形する。

図４（ａ）〜（ｃ）に示されるようなサイドアウタパネル１４に対してリベット２４を加締める締結工程が終了した後、リベット２４の底部３０を、ルーフサイドレール１２のうちサイドアウタパネル１４と対向する面に当接させる（図５（ｂ）参照）。

最後に、リベット２４の底部３０とルーフサイドレール１２との当接状態を維持したまま、ルーフサイドレール１２とサイドアウタパネル１４との間にリベット２４を介在させた状態でスポット溶接する（図５（ｃ）参照）。

すなわち、上下方向に沿って相互に対向する一対の電極５６ａ、５６ｂでルーフサイドレール１２及びサイドアウタパネル１４をそれぞれ加圧挟持した状態で一対の電極５６ａ、５６ｂ間に所定の電流を流す。このように両電極５６ａ、５６ｂに通電することにより、ルーフサイドレール１２とリベット２４の底部３０との間に接合部であるナゲット３６が形成される。このナゲット３６は、積層された２枚のサイドレールスティフナ１８及びサイドレールインナ１６と、リベット２４とにわたって大きく形成され、サイドレールスティフナ１８及びサイドレールインナ１６とリベット２４の底部４０とを溶着して一体的に強固に結合する。

なお、本実施形態では、抵抗溶接の一例としてスポット溶接を用いて説明しているが、例えば、シーム溶接を用いて接合してもよい。

本実施形態では、予め、サイドアウタパネル１４に対してリベット２４の頭部２８を非貫通状態で加締めることにより、機械的に締結しておく（図５（ａ））。続いて、抵抗溶接で用いられる一対の電極５６ａ、５６ｂ間に、上からサイドアウタパネル１４、リベット２４、ルーフサイドレール１２の順序で積層配置し、サイドアウタパネル１４とルーフサイドレール１２との間にリベット２４を介在させた状態で一対の電極５６ａ、５６ｂに通電して抵抗溶接する。その際、サイドアウタパネル１４は、ルーフサイドレール１２よりも導電性が高いため、導電性の低いリベット２４とルーフサイドレール１２との間で最も電気抵抗を高めて発熱させ、接合部であるナゲット３６を形成することができる。

従って、本実施形態では、サイドアウタパネル１４に対して機械的に締結されたリベット２４を、このリベット２４と同種の金属材料からなるルーフサイドレール１２に対して抵抗溶接によって強固に接合することができる。この結果、本実施形態では、リベット２４を介してサイドアウタパネル１４とルーフサイドレール１２とを強固に接合することができる。

本実施形態では、特許文献１に開示された従来技術のようにリベット２４を貫通させることが不要となり、例えば、ルーフサイドレール１２を高強度材とした場合、具体的には、引張強度が９８０ＭＰａ以上の鉄製高強度材にも対応することができる。

また、本実施形態では、サイドアウタパネル１４に対してリベット２４を機械的締結した場合であっても、サイドアウタパネル１４に貫通孔（下穴）が形成されることがなく、貫通孔（下穴）を必要としない。このため、本実施形態では、下穴による水の進入がなく、別途シール材を設けなくても電蝕（電気化学的腐蝕）の発生を防止することができる。これにより、製造コストを低減することができる。

さらに、本実施形態では、車体組立ラインとは別個のラインで、サイドアウタパネル１４に対して予めリベット２４を機械的に締結することができる。これにより、車体組立ラインでは、このリベット２４とルーフサイドレール１２とを抵抗溶接するだけでよく、生産性を高めることができると共に、新たな設備投資（例えば、構造用接着剤塗布装置等）が不要となり設備投資におけるコストを低減することができる。

さらにまた、本実施形態では、サイドアウタパネル１４に対してリベット２４が結合される前の初期状態において、リベット２４には、頭部２８の周縁から軸方向に突出する係止片３８が設けられている。リベット２４が加圧されてサイドアウタパネル１４に対して締結された状態では、係止片３８が頭部２８の軸直交方向に広がって変形し、頭部２８及び係止片３８によって平坦面が形成される（図４（ｃ）参照）。この頭部２８及び係止片３８によって形成される平坦面と対向するサイドアウタパネル１４側の被結合面も平坦面に形成される。この結果、本実施形態では、抵抗溶接時の電流が安定して接合部であるナゲット３６へ流れるため、ナゲット３６を安定して形成することができる。換言すると、異材接合用リベットと第２パネルとの締結面（結合面）をそれぞれ平坦面とすることで、抵抗溶接時に電極からの安定した給電経路が形成され、溶接不良を回避して安定したナゲット３６を確保することができる。

さらにまた、本実施形態では、係止片３８の形状を、第１辺４０と、第２辺４２と、境界線４４とによって断面略三角形状に形成することで（図３（ｂ）参照）、リベット２４が加圧されてサイドアウタパネル１４に対して締結された際、係止片３８を頭部２８の軸直0交方向に広がって変形させ、頭部２８及び係止片３８によって平坦面を形成することができる。

さらにまた、本実施形態では、リベット２４の係止片３８とサイドアウタパネル１４との互いの接触面をそれぞれ平坦面とすることで、抵抗溶接時に電極からの安定した給電経路が形成され、溶接不良を回避して安定したナゲット３６を確保することができる。

さらにまた、本実施形態では、盛上げ部３４の最小内径（Ｄ１）が、係止片３８の最大外径（Ｄ２）よりも小さく設定されることにより（Ｄ１＜Ｄ２）、係止片３８を外側に広げながら変形させることができ、サイドアウタパネル１４に対しリベット２４を安定して結合（締結）することができる。なお、図２中では、ルーフサイドレール１２とサイドアウタパネル１４との間にリベット２４が介装されて接合された状態における最少内径Ｄ１と最大外径Ｄ２との関係が便宜的に図示されているが、この関係は、サイドアウタパネル１４に対してリベット２４が加締められた締結後でも同じである。

さらにまた、本実施形態では、リベット２４を構成する底部３０を軸部３２よりも大径とすることで、例えば、底部と軸部とが同径で本実施形態に係るリベット２４の軸部３２と同径からなる比較例に係るリベットＲ（図６（ａ）参照）と比較して、抵抗溶接するときのリベット２４の底部３０とルーフサイドレール１２との接触面積を拡大することができる（図６（ｂ）参照）。また、比較例に係るリベットＲでは、図６（ａ）に示されるように、リベットＲの下端面とルーフサイドレール１２との間にナゲットＮが形成されている。これに対して、本実施形態では、抵抗溶接時に流れる電流の密度を低下させ、比較例に係るリベットＲと比較してルーフサイドレール１２を構成するサイドレールインナ１６及びサイドレールスティフナ１８間により近い側でナゲット３６を形成することができる。この結果、本実施形態では、リベット２４と、ルーフサイドレール１２を構成するサイドレールインナ１６及びサイドレールスティフナ１８とを同時に接合することができる。

さらにまた、本実施形態では、スポット溶接が、抵抗溶接の中でも溶接のための時間（タクト）が比較的短く、溶接安定性が高いため、生産性を向上させることができる。また、スポット溶接は、車体組立ラインで従来から一般的に用いられており、新規の溶接設備等を設ける必要がなく、新たな設備投資を抑制することができる。

図７（ａ）は、リベットの外表面にメッキ処理を施した場合、図７（ｂ）は、ルーフサイドレールの外表面にメッキ処理を施した場合、図７（ｃ）は、リベット及びルーフサイドレールの両方の外表面にそれぞれメッキ処理を施した場合を示す説明図である。

さらにまた、本実施形態では、ルーフサイドレール１２の外表面に形成されるメッキＰ（図７（ｂ）参照）により、鋼板の防錆効果を得ることができる。また、従来技術のようにリベットを貫通させると、メッキ層に剥がれ等が発生し、このメッキ剥がれの補修作業が必要となり生産性を劣化させる。本実施形態では、外表面に形成されるメッキ層（メッキＰ）への影響が少ないため生産性を高めることができる。

さらにまた、本実施形態では、リベット２４の外表面に形成されるメッキＰ（図７（ａ）参照）により、異種金属からなるサイドアウタパネル１４とリベット２４との間で電蝕（電気的腐蝕）が発生すること、すなわち錆が発生することを防止することができる。また、リベット２４とルーフサイドレール１２とは、同じ金属材料で形成されるため、異種金属同士が接触することによる防錆性の劣化を防止することができる。なお、図７（ｃ）に示されるように、リベット２４及びルールサイドレール１２のそれぞれの外表面に対してメッキＰを形成することで、より一層防錆効果を高めることができる。

さらにまた、本実施形態では、他の車体部品と比較して大型部品であるサイドアウタパネル１４を、鉄と比較して導電性の高いアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム等で構成することができ、車体の軽量化を達成することができる。また、車体の骨格部材であるルーフサイドレール１２を高張力鋼板で形成することができ、車体の高強度化及び軽量化を達成することができる。

１０ 車両
１２ ルーフサイドレール（第１パネル）
１４ サイドアウタパネル（第２パネル）
２４ リベット（異材接合用リベット）
２８ 頭部
３０ 底部
３２ 軸部
３４ 盛上げ部
３６ ナゲット
３８ 係止片
４０ 第１辺
４２ 第２辺
４４ 境界線
Ｐ メッキ

Claims (10)

1. 金属材料で形成される第１パネルと、
   前記第１パネルよりも導電性が高い異種金属材料で形成される第２パネルと、
   前記第１パネルと前記第２パネルとを接合する異材接合用リベットと、
   を備え、
   前記異材接合用リベットは、
   前記第１パネルと同じ金属材料で形成され、
   前記第２パネルのうち前記第１パネルと対向する面に非貫通状態で結合される頭部と、
   前記第１パネルのうち前記第２パネルと対向する面に当接する底部と、を有し、
   前記第１パネルと前記第２パネルとの間に前記異材接合用リベットを介在させた状態で抵抗溶接されることにより、前記第１パネルと前記底部との間に接合部であるナゲットが形成され、
   さらに、前記異材接合用リベットは、前記第２パネルに対して前記頭部が結合される前、前記頭部の周縁から軸方向に突出し、前記第２パネルに向けて加圧されることで前記頭部の軸直交方向に広がって前記第２パネルに係止される係止片を有し、
   前記係止片は、前記第２パネルに対して前記頭部が結合された後、前記頭部と面一となるように形成されることを特徴とする異材接合構造。
2. 請求項１記載の異材接合構造において、
   前記第２パネルに対して前記頭部が結合される前、
   前記係止片は、前記頭部と前記底部との間に設けられる軸部の外周面から前記軸部の軸方向に延出する第１辺と、前記第１辺の延出端から前記頭部に向けて軸中心方向に傾斜して延びる第２辺とを有し、
   前記第１辺と、前記第２辺と、前記係止片と前記頭部との境界を形成する境界線と、によって断面略三角形状に形成されることを特徴とする異材接合構造。
3. 請求項１又は請求項２記載の異材接合構造において、
   前記係止片が前記第２パネルに対して結合された後、
   前記第２パネル及び前記係止片の互いの接触面は、平坦面に形成されることを特徴とする異材接合構造。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の異材接合構造において、
   前記第２パネルは、前記異材接合用リベットを前記第２パネルに向けて加圧することで形成される環状の盛上げ部を有し、
   前記係止片が前記第２パネルに対して結合された後、前記盛上げ部の最小内径は、前記係止片の最大外径よりも小さく設定されることを特徴とする異材接合構造。
5. 請求項２乃至請求項４のいずれか１項記載の異材接合構造において、
   前記第１パネルは、複数の板体から構成され、
   前記底部の外径は、前記軸部の外径よりも大きく設定されることを特徴とする異材接合構造。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の異材接合構造において、
   前記抵抗溶接は、スポット溶接であることを特徴とする異材接合構造。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の異材接合構造において、
   前記第１パネルの外表面には、メッキ処理が施されることを特徴とする異材接合構造。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の異材接合構造において、
   前記異材接合用リベットの外表面には、メッキ処理が施されることを特徴とする異材接合構造。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の異材接合構造において、
   車両は、車体側部の上方で車両前後方向に延びる左右一対のルーフサイドレールと、
   前記各ルーフサイドレールの車外側面を覆い車体側部の意匠面を構成する左右一対のサイドアウタパネルと、を備え、
   前記第１パネルは、前記ルーフサイドレールによって形成され、
   前記第２パネルは、前記サイドアウタパネルによって形成されることを特徴とする異材接合構造。
10. 金属材料で形成される第１パネルと、前記第１パネルよりも導電性が高い異種金属材料で形成される第２パネルと、を前記第１パネルと同じ金属材料で形成される異材接合用リベットを介して接合する異材接合方法であって、
    前記第２パネルに対して前記異材接合用リベットの頭部が結合される前、前記頭部の周縁から軸方向に突出し、前記第２パネルに向けて加圧されることで前記頭部の軸直交方向に広がって前記第２パネルに係止される係止片を介して、前記異材接合用リベットの前記頭部を、前記第２パネルのうち前記第１パネルと対向する面に非貫通状態で結合する工程と、
    前記異材接合用リベットの底部を、前記第１パネルのうち前記第２パネルと対向する面に当接させる工程と、
    前記第１パネルと前記第２パネルとの間に前記異材接合用リベットを介在させた状態で抵抗溶接することにより、前記第１パネルと前記底部との間に接合部であるナゲットを形成する工程と、
    を有し、
    前記係止片は、前記第２パネルに対して前記頭部が結合された後、前記頭部と面一となるように形成されることを特徴とする異材接合方法。

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