JP6411993B2 - 異材接合構造体 - Google Patents
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Description
特許文献1〜4に開示されている技術は、いずれもリベットとリベット先端で接合される部材とを同種の金属(例えば鋼材同士)で接合している。
(1) 材種の異なる複数枚の板材が積層され、リベットにより固定された異材接合構造体であって、
前記板材は、互いの一端面同士が重ねられた第1部材及び第2部材と、前記第1部材の前記第2部材とは反対側の面に重なって配置された第3部材とを有し、
前記リベットは、前記第1部材及び前記第3部材を貫通して先端が前記第2部材に接合された軸部と、前記第3部材を挿通せずに前記第3部材の表面上に残る頭部とを有し、
前記第1部材と前記第3部材との重なり領域のうち、前記リベットの貫通位置よりも前記第2部材の他端部に向かう側の少なくとも一部に、前記第1部材と前記第3部材とを接合する接合部が形成され、
前記リベットは、前記第1部材と前記第3部材の少なくとも一方にかしめ固定された状態で設けられていることを特徴とする異材接合構造体。
(2) 前記第1部材と前記第3部材の少なくとも一方は、アルミニウム合金材であることを特徴とする(1)に記載の異材接合構造体。
(3) 前記接合部は、前記第1部材と前記第3部材とを接合した接着剤層を含むことを特徴とする(1)又は(2)に記載の異材接合構造体。
(4) 前記第1部材と前記第3部材は、同じ材種の金属材料で構成され、
前記接合部は、前記第1部材と前記第3部材とを接合した溶接部を含むことを特徴とする(1)に記載の異材接合構造体。
(5) 前記3部材は、複数の板材が積層されてなることを特徴とする(1)〜(4)のいずれか一つに記載の異材接合構造体。
(6) 前記第3部材は、前記第1部材の端部を折り返して形成され、
前記接合部は、折り返された前記第1部材の折り曲げ部を含むことを特徴とする(1)〜(4)のいずれか一つに記載の異材接合構造体。
図1は本発明の第1実施形態における異材接合構造体の斜視図である。
本実施形態における異材接合構造体100は、材種の異なる複数枚の板材が積層され、リベットで固定されている。板材は、互いの一端面同士が重ねられた第1部材11及び第2部材13と、第1部材11の第2部材13とは反対側の面に重なって配置された第3部材15とを有する。
第1部材11と第3部材15とは、接合部23により接合される。この接合部23は、詳細を後述するが、第1部材11と第3部材15との重なり領域のうち、リベット17の貫通位置よりも第2部材13の他端部に向かう側(図2の右側)の領域Sに設けられる。
第1部材11と第2部材13とは、軽金属と樹脂とを適宜に組み合わせることで構成できる。例えば、第1部材11と第2部材13とを、軽金属と軽金属、軽金属と樹脂、樹脂と樹脂という組み合わせで構成できる。
リベット17は、頭部21の基端側端面25と軸部19の先端面(突起27の端面を含む)を除いた表面全体に絶縁層(鋼材より高い抵抗の皮膜)が形成されている。絶縁層は、例えば、ディスゴ(登録商標)、ラフレ(登録商標)、ジオメット(登録商標)、ポリエステル系樹脂プレコート、シリコーンエラストマ等の鋼材より高い抵抗率を有する塗料で形成される。なお、絶縁層は、少なくとも第1部材11,第3部材15に打ち込んだときに、リベット17と、軽金属からなる第1部材11,第3部材15とが接する箇所に形成すればよい。これにより、異種金属間のガルバニック腐食を抑制できる。リベット17の本体部分(絶縁層を除く部分)は、素材から鍛造加工により成形される。
異材接合構造体100は、リベット17が、第1部材11と第3部材15の少なくとも一方にかしめ固定された状態で設けられることが好ましい。リベット17は、例えば特開平7−214338号や特開2010−207898号に開示される方法を採用できる。この場合、図5(A),(B)に示すように、第3部材15と第1部材11とをリベット17の軸部19で一度に打ち抜いてかしめを行う。その後、図5(C)に示すように、抵抗溶接等により接合される。
本構成例において、異材接合構造体100は、第1部材11と第3部材15が、同じ材種の金属材料で構成される。第1部材11と第3部材15は、一対の電極35A,35Bに挟まれて、電極35A,35Bからパルス電流が印加される。これにより、第1部材11と第3部材15との界面には、抵抗スポット溶接によるナゲット(溶接部)31が形成される。この溶接部31が上述した接合部23となる。
図7(A)は異材接合構造体の引張り荷重が加わる前の断面図、図7(B)は異材接合構造体の引張り荷重が加えられた後の断面図、図8は図7(B)に示した異材接合構造体の斜視図、図9は第3部材15と第1部材とが接合部で接合されない参考例としての異材接合構造体の斜視図である。
構成にできる。
異材接合構造体100Aは、リベット17の取付方法として、予め第1部材11と第3部材15とに貫通穴34を穿設しておき、この貫通穴34にリベット17を挿通して第2部材13と溶接してもよい。
この変形例の異材接合構造体100Aによれば、第1部材11と第3部材15の双方の合計厚みが、リベット17の圧入限界を超える場合でも、第2部材13との確実な接合が行える。
第2構成例の異材接合構造体200は、リベット37と第2部材13とが摩擦溶接により固定される。すなわち、リベット37は、六角穴39に六角キー41が挿入されて回転される。同時に、リベット37は、第3部材15、第1部材11に押し込まれて、リベット軸先端と第2部材13とが摩擦溶接される。
この異材接合構造体200によれば、リベット軸先端と第2部材13とに生じる摩擦熱の結果として、接触部が融解する程度にまで加熱される。リベット37の回転停止後、融解した接触部が固化して両材料内に留まることで、リベット37と第2部材13とが堅固に接続される。
第3構成例の異材接合構造体300は、接合部23が、第1部材11と第3部材15とを接合した接着剤層43を含む。
この異材接合構造体300によれば、接合部23が第1部材11と第3部材15とを接合した接着剤層43を含むので、抵抗スポット溶接機やレーザ溶接機等の大掛かりな設備を必要とせずに、第1部材11と第3部材15とを容易に固定できる。また、溶接が困難な金属と樹脂とを容易に固定できる。
第4構成例の異材接合構造体400は、前述の第1構成例の異材接合構造体100における第3部材15が、第1部材の端部11aを180°折り返すヘム加工により形成される。そして、この折り返された折り曲げ部11bが上述した接合部として機能する。
この異材接合構造体400によれば、第1部材11が、その端部11aにより第3部材を形成し、折り曲げ部11bが接合部となることで、部品点数を削減し、剛性を更に高めることができる。よって、各部材の接合強度を一層強められる。なお、折り曲げ部11bの他に、折り返された第1部材11の端部11aに、上述した接合部を新たに形成してもよい。その場合、接合強度の更なる向上が図れる。
異材接合構造体100には、同図に示すリベット45が用いられてもよい。このリベット45は、頭部21の上部外周部47が軸部側に傾斜し、頭部21が全体として薄肉化されている。軸部19の先端には拡径部49が形成される。拡径部49の先端面には第2軸部51が突出して形成される。
リベット45によれば、頭部21が薄肉化したことによりリベット45が軽量化する。また、頭部21の上部外周部47が傾斜していることにより、かしめ接合後の軽合金材との段差が小さくなる。
異材接合構造体100には、同図に示すリベット53が用いられてもよい。このリベット53は、軸部55の径が先端部ほど大きくなり、浅いアンダーカットが形成されている点で、リベット17と異なる。その他の点ではリベット17と同様である。
このリベット53によれば、軸部55の表面がわずかであるが傾斜していることにより、リベット53と軽合金材のかしめ接合が強化される。
なお、上記の構成例において、接合部23は、リベット17の中心を通り、引張り方向に沿う直線上に、リベット17と一対一の位置関係で配置される例を説明したが、図16(A)に示すように、一対のリベット17と接合部23とを、引張り方向に直交する方向に、複数対、平行に並べて配置してもよい。
(1) 材種の異なる複数枚の板材が積層され、リベットで固定された異材接合構造体であって、
前記板材は、互いの一端面同士が重ねられた第1部材及び第2部材と、前記第1部材の前記第2部材とは反対側の面に重なって配置された第3部材とを有し、
前記リベットは、前記第1部材及び前記第3部材を貫通して先端が前記第2部材に接合された軸部と、前記第3部材を挿通せずに前記第3部材の表面上に残る頭部とを有し、
前記第1部材と前記第3部材との重なり領域のうち、前記リベットの貫通位置よりも前記第2部材の他端部に向かう側の少なくとも一部に、前記第1部材と前記第3部材とを接合する接合部が形成されたことを特徴とする異材接合構造体。
この異材接合構造体によれば、リベットの軸部からの反力が、第3部材によって分担される。このため、第1部材は、リベット貫通穴の引張り方向の拡大が抑制される。また、リベットは、第3部材の変形により傾きが緩和される。また、異材接合構造体は、第3部材を、接合構造の強度増大に寄与させることができる。
この異材接合構造体によれば、リベットによる第3部材、第1部材及び第2部材の挟持構造と、リベットと、第1部材及び第3部材とのかしめ固定との相乗効果により高い接合強度を得ることができる。
この異材接合構造体によれば、各部材を高強度に接合でき、しかも鋼材である場合に比べて軽量化が図れる。
この異材接合構造体によれば、アルミニウム専用の抵抗スポット溶接機やレーザ溶接機等の大掛かりな設備を必要とせずに、第1部材と第3部材とを容易に固定できる。また、溶接が困難な金属と樹脂とを容易に固定できる。
この異材接合構造体によれば、第1部材と第3部材とが同種の金属(例えばアルミ)となるため、溶接部での金属間化合物が発生せず、強固な接合部を得ることができる。
この異材接合構造体によれば、第3部材が、種々な特性、強度の材種を組み合わせて積層される。これにより、表面側となる第3部材に、例えば装飾性、耐食性、絶縁性等の種々の機能を付加できる。
前記接合部は、折り返された前記第1部材の折り曲げ部を含むことを特徴とする(1)乃至(5)のいずれか一つに記載の異材接合構造体。
この異材接合構造体によれば、第3部材として第1部材を折り返して形成し、この折り返し部を接合部とすることで、部品点数を削減し、しかも、第1部材と第3部材とが一体であることにより剛性が更に高くなり、接合強度を一層強められる。
11a 端部
11b 折り曲げ部
13 第2部材
15 第3部材
17 リベット
19 軸部
21 頭部
23 接合部
31 溶接部
43 接着剤層
100,100A,200,300,400 異材接合構造体
Claims (6)
- 材種の異なる複数枚の板材が積層され、リベットにより固定された異材接合構造体であって、
前記板材は、互いの一端面同士が重ねられた第1部材及び第2部材と、前記第1部材の前記第2部材とは反対側の面に重なって配置された第3部材とを有し、
前記リベットは、前記第1部材及び前記第3部材を貫通して先端が前記第2部材に接合された軸部と、前記第3部材を挿通せずに前記第3部材の表面上に残る頭部とを有し、
前記第1部材と前記第3部材との重なり領域のうち、前記リベットの貫通位置よりも前記第2部材の他端部に向かう側の少なくとも一部に、前記第1部材と前記第3部材とを接合する接合部が形成され、
前記リベットは、前記第1部材と前記第3部材の少なくとも一方にかしめ固定された状態で設けられていることを特徴とする異材接合構造体。 - 前記第1部材と前記第3部材の少なくとも一方は、アルミニウム合金材であることを特徴とする請求項1に記載の異材接合構造体。
- 前記接合部は、前記第1部材と前記第3部材とを接合した接着剤層を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の異材接合構造体。
- 前記第1部材と前記第3部材は、同じ材種の金属材料で構成され、
前記接合部は、前記第1部材と前記第3部材とを接合した溶接部を含むことを特徴とする請求項1に記載の異材接合構造体。 - 前記3部材は、複数の板材が積層されてなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の異材接合構造体。
- 前記第3部材は、前記第1部材の端部を折り返して形成され、
前記接合部は、折り返された前記第1部材の折り曲げ部を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の異材接合構造体。
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