JP6826902B2 - 異種材接合方法及び異種材接合体 - Google Patents

Description

本発明は、異種材接合方法及び異種材接合体に関する。

特許文献１には、セルフピアスリベットを用いて、鋼製のフレームにアルミ製の薄板を接合する方法が開示されている。

特開２００２−１７４２１９号公報

特許文献１に開示されたリベットを用いた異種材接合方法では、高い接合強度が得られない。具体的には、鋼製のフレームとアルミの薄板がリベットのみで接合されているため、薄板に荷重が加えられた際、薄板のリベット周辺に応力集中が生じる。この応力集中は、リベットの破断、リベットの抜け、及び隣接するリベット打ち込み箇所間に生じる薄板の破断の原因となる。また、リベットの破断と抜けの防止のためにリベット打ち込み箇所を増やすと、隣接する打ち込み箇所間の距離が狭まるため、薄板の破断が生じやすくなる。

本発明は、異種材接合方法及び異種材接合体における接合強度向上を課題とする。

本発明の第１の態様は、第１の金属部材と、この第１の金属部材とは異なる材料からなる第２の金属部材とを重ね合わせた部分を接合する方法であって、前記第２の金属部材の前記第１の金属部材に重ね合わされる部分に複数の貫通孔を形成し、補助部材に、それぞれ前記貫通孔に差し込み可能な複数の突起を形成し、前記第１の金属部材の前記第２の金属部材が重ね合わされる部分、又は前記第２の金属部材の前記第１の金属部材に重ね合わされる部分に第１の接着剤を塗布し、前記第１の金属部材に第２の金属部材を重ね合わせて、前記第１の接着剤によって前記第１の金属部材と前記第２の金属部材とを互いに接着し、前記複数の突起が前記貫通孔に差し込まれるように、前記第２の金属部材に前記補助部材を重ね合わせ、個々の前記複数の突起と前記第１の金属部材とを溶接して複数の溶接点を形成し、前記第１の金属部材は、長手方向に直交する断面の形状がコ字型、ハット型、角形、又は円形の長尺部材であり、前記第２の金属部材は、板状部材であり、前記補助部材は、帯板状長尺部材であり、前記第２の金属部材は、前記第１の金属部材に重ね合わせられ、前記複数の貫通孔が形成され、かつ前記補助部材が重ね合わされる第１の部分と、前記第１の部分とは非面一状に設けられ、前記第１部分とは異なる部分で前記第１の金属部材に重ね合わされる第２の部分とを備え、前記第１の接着剤は、前記第１の金属部材の前記第２の部分が重ね合わされる部分、又は前記第２の部分の前記第１の金属部材に重ね合わされる部分に塗布される、異種材接合方法を提供する。

隣接する溶接点間において、補助部材によって第２の金属部材が第１の金属部材に対して連続的ないし広範に押し付けられる。そのため、個々の溶接点周辺への応力集中が緩和される。

隣接する溶接点間において補助部材によって連続的ないし広範に第１の金属部材に対して押し付けられることで、第２の金属部材の面外変形が抑制される。また、第２の金属部材は、第１の接着剤によって第１の金属部材に接着されている。これらによっても、個々の溶接点周辺への応力集中が緩和される。

以上の応力集中緩和により、第２の金属部材に対して負荷が作用した際に第１の金属部材への接合部からの破断が生じにくく、第１の金属部材と第２の金属部材の接合強度を向上できる。

前記第２の金属部材又は前記補助部材に第２の接着剤を塗布し、この第２の接着剤によって前記第２の金属部材と前記補助部材とを互いに接着してもよい。

第２の接着剤で、第２の金属部材に補助部材を接着することで、個々の溶接点周辺への応力集中をより効果的に緩和し、第１の金属部材と第２の金属部材の接合強度をさらに向上できる。

第２の金属部材が、第１の部分と、第１の部分とは非面一状に設けられた第２の部分とを備え、貫通孔が設けられていない第２の金属部材の第２の部分が第１の接着剤によって、第１の金属部材に接着される。そのため、第１の接着剤による接着面を連続化して接着面積を増大させることができるので、個々の溶接点周辺への応力集中をより効果的に緩和し、第１の金属部材と第２の金属部材の接合強度をさらに向上できる。

前記第１の接着剤は、隣接する前記溶接点間において前記第１の金属部材と前記第２の金属部材とが接着される。

例えば、前記第１の部分と前記第２の部分とは、いずれも平坦板状であり、前記第１の部分と前記第２の部分とは曲げ部を介して連接されている。

あるいは、前記第１の金属部材の長手方向に直交する断面の形状は、円形であり、前記第２の金属部材の前記第１の部分は、前記第１の金属部材の外形輪郭に沿う湾曲板状であり、前記第２の金属部材の前記２の部分は、平板状である。

第２の金属部材の第１の部分は湾曲板状であり、円形である第１の金属部材の外形輪郭に沿うので、第２の金属部材の第１の部分と第１の金属部材との隙間への水分の進入を効果的に抑制できる。その結果、第１の金属部材と第２の金属部材との間の電触を抑制できる。

前記補助板の長手方向に直交する断面の形状は、前記第２の金属部材の前記第１の部分に沿う円弧状であってもよい。

補助部材と第２の金属部材の第１の部分との隙間への水分の進入を効果的に抑制できる。その結果、補助部材と第２の金属部材との間の電触を抑制できる。また、補助部材が第２の金属部材の第２の部分から突出する鋭利なエッジを有さないので、安全性が増す。

例えば、前記第１の金属部材は鋼製であり、前記第２の金属部材はアルミ又はアルミ合金製であり、前記補助部材は鋼製である。

前記第１の金属部材と前記補助部材の前記突起との溶接は、抵抗スポット溶接、レーザ溶接、アーク溶接、又はレーザアーク溶接である。

前記補助部材の前記突起の形成は、深絞り加工、張出し加工、鍛造加工、又は切削加工である。

本発明の第２の態様は、鋼製であり、かつ長手方向に直交する断面の形状がコ字型、ハット型、角形、又は円形の長尺部材である、少なくとも２個の第１の金属部材と、アルミ又はアルミ合金製の薄板であり、前記第１の金属部材に重ね合わされた第２の金属部材と、鋼製であり、前記第２の金属部材のうち前記第１の金属部材に重ね合わせられた部分に重ね合わされた補助部材と、前記第１の金属部材と第２の金属部材とを互いに接着する接着剤層と、前記第２の金属部材に設けられた複数の貫通孔にそれぞれ差し込まれている、前記補助部材に設けられた複数の突起が、前記第１の金属部材に溶接されている複数の溶接点とを備え、前記補助部材は、帯板状長尺部材であり、前記第２の金属部材は、前記第１の金属部材に重ね合わせられ、前記複数の貫通孔が形成され、かつ前記補助部材が重ね合わされる第１の部分と、前記第１の部分とは非面一状に設けられ、前記第１部分とは異なる部分で前記第１の金属部材に重ね合わされる第２の部分とを備え、前記接着剤層は、前記第１の金属部材の前記第２の部分が重ね合わされる部分に設けられている、異種材接合体を提供する。

本発明に係る異種材接合方法及び異種材接合体によれば、互いに異なる材料からなる第１の金属部材と第２の金属部材との接合強度を向上できる。

第１実施形態に係る異種材接合方法によって製造したフレーム構造体の模式的な斜視図。 図１のII-II線に沿った断面図。 図１のIII-III線に沿った断面図。 図１のフレーム構造体の分解斜視図。 補助板の斜視図。 図５のVI-VI線に沿った断面図。 突起の代案を示す図６と同様の断面図。 第１実施形態における抵抗スポット溶接を説明するための断面図。 第１実施形態におけるレーザ溶接を説明するための断面図。 第１実施形態の第１の変形例に係るフレーム構造体を示す図２と同様の断面図。 第１実施形態の第１の変形例に係るフレーム構造体を示す図３と同様の断面図。 第１実施形態の第２の変形例に係るフレーム構造体を示す図２と同様の断面図。 第１実施形態の第２の変形例に係るフレーム構造体を示す図３と同様の断面図。 第１実施形態の第２の変形例における抵抗スポット溶接を説明するための断面図。 第１実施形態の第３の変形例に係るフレーム構造体を示す図２と同様の断面図。 第１実施形態の第３の変形例に係るフレーム構造体を示す図３と同様の断面図。 第１実施形態の第３の変形例における抵抗スポット溶接を説明するための断面図。 第２実施形態に係る異種材接合方法によって製造したフレーム構造体の模式的な斜視図。 図１８のXIX-XIX線に沿った断面図。 図１８のXX-XX線に沿った断面図。 図１８のフレーム構造体の分解斜視図。 第２実施形態における抵抗スポット溶接を説明するための断面図。 第２実施形態におけるレーザ溶接を説明するための断面図。 第２実施形態の第１の変形例に係るフレーム構造体を示す図１９と同様の断面図。 第２実施形態の第１の変形例に係るフレーム構造体を示す図２０と同様の断面図。 第２実施形態の第２の変形例に係るフレーム構造体を示す図１９と同様の断面図。 第２実施形態の第２の変形例に係るフレーム構造体を示す図２０と同様の断面図。 第２実施形態の第３の変形例に係るフレーム構造体を示す分解斜視図。 第２実施形態の第３の変形例に係るフレーム構造体を示す図１９と同様の断面図。 第２実施形態の第３の変形例に係るフレーム構造体を示す図２０と同様の断面図。 第３実施形態に係る異種材接合方法によって製造したフレーム構造体の模式的な斜視図。 図３１のXXXII-XXII線に沿った断面図。 図３１のXXXIII-XXXIII線に沿った断面図。 図３１のフレーム構造体の分解斜視図。 第３実施形態における抵抗スポット溶接を説明するための断面図。 第３実施形態におけるレーザ溶接を説明するための断面図。 第３実施形態の変形例に係るフレーム構造体を示す分解斜視図。 第３実施形態の変形例に係るフレーム構造体を示す図３２と同様の断面図。 第３実施形態の変形例に係るフレーム構造体を示す図３３と同様の断面図。

（第１実施形態）
図１から図４は、本発明の第１実施形態に係る異種材接合方法により製造したフレーム構造体（異種材接合体）１を示す。このフレーム構造体１の用途は、特に限定されないが、車両用のシートフレームや、フロア等のパネル構造体として使用できる。

フレーム構造体１は、ハイテンション鋼のような鋼材からなる長尺部材である一対の鋼製フレーム（第１の金属部材）２と、アルミ又はアルミ合金製の薄板（第２の金属部材）４とを備える。薄板４の図１において左右両端部が鋼製フレーム２に重ね合わされて接合されている。薄板４の左右の鋼製フレーム２に重ね合わされた部分には、鋼製の帯状長尺部材である補助板（補助部材）６がそれぞれ重ね合わされている。本実施形態では、補助板６の長手方向に直交する断面の形状は細長い矩形状であり、両面６ａ，６ｂはいずれも平坦面である。図１を除く本実施形態に関する図面、並びに後述する第２及び第３実施形態に関する図面では、図１における薄板４と右側の鋼製フレーム２の接合箇所に相当する部分のみが図示されている。

本実施形態における鋼製フレーム２は、長手方向に直交する断面の形状がコ字状であり、頂壁２ａと、頂壁２ａの両端から図において下方に延びる一対の側壁２ｂ，２ｃとを備える。頂壁２ａの上に薄板４が重ね合わされている。

図２及び図４を参照すると、薄板４の鋼製フレーム２の頂壁２ａに重ね合わされた部分に、それぞれ図において上側の面４ａから下側の面４ｂまで貫通する複数個（本実施形態では５個）の貫通孔４ｃが互いに間隔をあけて形成されている。本実施形態では、複数個の貫通孔４ｃは、鋼製フレーム２の長手方向に沿った直線上に配置されている。本実施形態では、貫通孔４ｃは円形孔であるが、後述する突起６ｃが差し込み可能である限り、貫通孔４ｃの形状特に限定されない。

図５を合わせて参照すると、補助板６には、それぞれ薄板４に重ね合わされた面６ａから突出する複数個（本実施形態では５個）の突起６ｃが長手方向に間隔をあけて形成されている。本実施形態では、貫通孔４ｃと同様に、突起６ｃは鋼製フレーム２の長手方向に沿った直線上に配置されている。図２に示すように、個々の突起６ｃは個々の貫通孔４ｃに差し込まれている。言い換えれば、貫通孔４ｃと突起６ｃの個数と間隔は、個々の貫通孔４ｃに個々の突起６ｃが対応するように設定されている。個々の突起６ｃの先端は、鋼製フレーム２の頂壁２ａの外面に達している。突起６ｃの先端と鋼製フレーム２の頂壁２ａとの間には、溶接点７が形成されている。言い換えれば、補助板６は、鋼製フレーム２の頂壁２ａとの間に薄板４を挟み込んだ状態で、溶接点７によって鋼製フレーム２の頂壁２ａに接合されている。

本実施形態では、鋼製フレーム２の長手方向に沿って配置された５個の貫通孔４ｃに対して共通の１個の補助板６が設けられている。しかし、補助板６を２個以上に分割してもよい。

図３及び図４を参照すると、鋼製フレーム２の頂壁２ａの外面と、薄板４の鋼製フレーム２の頂壁２ａと対向する面４ａとの間に、複数の接着剤層８が形成されている。この接着剤層８（第１の接着剤）によって、薄板４の面４ａと、鋼製フレーム２の頂壁２ａの外面とが互いに接着されている。図４に示すように、本実施形態では、互いに隣接する貫通孔４ｃ間に１個の接着剤層８が配置されている。言い換えれば、本実施形態における接着剤層８は、鋼製フレーム２の長手方向に沿って連続的に設けられている１個の細長い接着剤層８が、貫通孔４ｃに対応する位置で分断された形態を有する。

引き続き図３及び図４を参照すると、薄板４の図において上側の面４ａと、補助板６の突起６ｃが突出している面６ａとの間に、複数の接着剤層９が形成されている。この接着剤層９（第２の接着剤）によって、補助板６の面６ａと、薄板４の面４ａとが互いに接着されている。図４に示すように、本実施形態では、互いに隣接する貫通孔４ｃ間に１個の接着剤層９が配置されている。言い換えれば、本実施形態における接着剤層９は、鋼製フレーム２の長手方向に沿って連続的に設けられている１個の細長い接着剤層９が、貫通孔４ｃに対応する位置で分断された形態を有する。

本実施形態のフレーム構造体１は、以下の特徴を有する。

隣接する溶接点７間において、補助板６によって薄板４が鋼製フレーム２に対して連続的ないし広範に押し付けられる。そのため、個々の溶接点７周辺への応力集中が緩和される。

隣接する溶接点７間において補助板６によって連続的ないし広範に鋼製フレーム２に対して押し付けられることで、薄板４の面外変形が抑制される。また、薄板４は、接着剤層８によって鋼製フレーム２に接着されている。これらによっても、個々の溶接点７周辺への応力集中が緩和される。

以上の応力集中緩和により、薄板４に対して負荷が作用した際に鋼製フレーム２への接合部からの破断が生じにくく、鋼製フレーム２と薄板４の接合強度を向上できる。つまり、フレーム構造体１は、鋼製フレーム２とアルミ又はアルミ合金製の薄板４とを組み合わせにより軽量化が図られているが、十分な剛性が確保されている。

また、本実施形態では、接着剤層９によって薄板４に補助板６を接着することで、個々の溶接点７周辺への応力集中をより効果的に緩和し、鋼板フレーム２と薄板４の接合強度をさらに向上できる。

次に、本実施形態に係る異種材接合方法を説明する。

薄板４に貫通孔４ｃを形成する。貫通孔４ｃは、プレス加工により形成できる。詳細には、薄板４の両面４ａ，４ｂをダイとブランクホルダで挟み込んだ状態で、薄板４をパンチで打ち抜くことで、貫通孔４ｃを形成できる。

補助板６に突起６ｃを形成する。本実施形態では、深絞り加工、又は張出し加工により突起６ｃを形成している。そのため、図６に示すように、補助板６の突起６ｃが突出する面６ａとは反対側の面６ｂには、突起６ｃと対応する位置に窪みが形成されている。深絞り加工、又は張出し加工は、加工コストを低減できる点で好ましいが、鍛造加工、又は切削加工のような他の手法で突起６ａを形成してもよい。鍛造加工、又は切削加工で突起６ａを形成した場合、図７に示すように補助板６の突起６ｃが突出する面６ａとは反対側の面６ｂに窪みは形成されない。

突起６ｃの外形寸法は、薄板４の貫通孔４ｃに差し込み可能なように設定する必要がある。補助板６の面６ａからの突起６ｃの先端までの寸法（突起６の高さ）は、鋼製フレーム２の頂壁２ａに重ね合わせた薄板４に対して補助板６をさらに重ね合わせて際に、貫通孔４ｃに差し込まれた突起６ｃの先端が頂壁２ａの外面まで達するように設定する必要がある。

薄板４に貫通孔４ｃを形成する工程と、補助板６に突起６ｃを形成する工程は、いずれか一方の工程を他方の工程よりも先に行ってもよい。また、これら２つの工程を同時にないしは並列的に実行してもよい。

次に、鋼製フレーム２の頂壁２ａの外面の薄板４が重ね合わせられる部分に接着剤（第１の接着剤）を塗布し、接着剤層８を設ける。接着剤層８に使用する接着剤としては、例えばエポキシ系、ウレタン系、又はアクリル系の接着剤を使用できる。薄板４の図において下側の面４ｂの鋼製フレーム２の頂壁２ａの外面に重ね合わせられる部分に接着剤を塗布することで、接着剤層８を設けてもよい。

接着剤層８を設けた後、鋼製フレーム２の頂壁２ａの外面に薄板４の図において下側の面４ｂを重ね合わせ、接着剤層８によって鋼製フレーム２と薄板４とを互いに接着する。

次に、補助板６の突起６ｃが突出している面６ａに接着剤（第２の接着剤）を塗布し、接着剤層９を設ける。接着剤層９に使用する接着剤としては、例えばエポキシ系、ウレタン系、又はアクリル系の接着剤を使用できる。薄板４の図において上側の面４ａの補助板６が重ね合わせられる部分に接着剤を塗布することで、接着剤層９を設けてもよい

接着剤層９を設けた後、薄板４の図において上側の面４ａに補助板６の面６ａを重ね合わせ、接着剤層９によって薄板４と補助板６とを互いに接着する。薄板４に補助板６を重ね合わせる際には、補助板６の個々の突起６を薄板４の個々の貫通孔４ｃに差し込む。

次に、補助板６の突起６ａを鋼製フレーム２の頂壁２ａに溶接する。この溶接は、例えば抵抗スポット溶接、レーザ溶接、アーク溶接、又はレーザアーク溶接により実行できる。図８に概念的に示すように、抵抗スポット溶接の場合、突起６ａの部分の補助板６と、鋼製フレーム２の頂壁２ａの突起６ａと対向する部分とを、電極１００，１０１で挟み込む。電極１００，１０１によって加圧下で通電し、接触抵抗による発熱で通電部分を部分的に溶融させ、その後、凝固させることで、溶接点７を形成する。図９に概念的に示すように、レーザ溶接の場合、光源１０２からレーザ光１０３を照射して照射部分を部分的に溶融させ、その後、凝固させることで、溶接点７を形成する。

以上の工程を完了すると、図１のフレーム構造体１が完成する。

図１０から図１７は、第１実施形態の種々の変形例を示す。

図１０及び図１１に示す第１の変形例では、鋼板フレーム２の長手方向に直交する断面の形状がハット型である。つまり、鋼板フレーム２は、頂壁２ａと側壁２ｂ，２ｃに加え、側壁２ｂ，２ｃの図において下端から横方向に延びるフランジ２ｄ，２ｅを備える。

図１２及び図１３に示す第２の変形例では、鋼板フレーム２に代えて、長手方向に直交する断面の形状が角形である鋼管３（角形鋼管）に対して、薄板４が接合されている。鋼管３は、頂壁３ａと、この頂壁３ａの両端から図において下方に延びる側壁３ｂ，３ｃと、側壁３ｂ，３ｃの図において下端をつなぐ底壁３ｄとを備える。補助板６の突起６ｃと鋼管３の頂壁３ａとの間に溶接点７が形成されている。また、薄板４の図において下側の面４ｂと鋼管３の頂壁３ａとが接着剤層８により互い接着されている。図１４に概念的に示すように、スポット抵抗溶接により溶接点７を形成する場合には、一方の電極１００が補強板６の面６ｂの突起６ｃに対応する箇所に配置され、他方の電極１０１は鋼管３の底壁３ｄの突起６ｃと対向する箇所に配置される。

図１５及び図１６に示す第３の変形例では、鋼板フレーム２に代えて、長手方向に直交する断面の形状が円形である鋼管３（円形鋼管）に対して薄板４が接合されている。補助板６の突起６ｃと鋼管３の外周面の一部との間に溶接点７が形成されている。また、薄板４の図において下側の面４ｂと鋼管３の外周面の一部とが接着剤層８により互い接着されている。図１７に概念的に示すように、スポット抵抗溶接により溶接点７を形成する場合には、一方の電極１００が補強板６の面６ｂの突起６ｃに対応する箇所に配置され、他方の電極１０１は鋼管３の外周面の突起６ｃと対向する箇所に配置される。

以下、本発明の第２及び第３実施形態を説明する。これらの実施形態に関する図面において、第１実施形態と同一又は同一の要素には同一の符号を付している。また、これらの実施形態におけるフレーム構造体１及びそれを製造するための異種材接合方法に関し、特に言及しない点は第１実施形態と同様である。

（第２実施形態）
図１８から図２１は、本発明の第２実施形態に係る異種材接合方法により製造したフレーム構造体１を示す。

本実施形態では、長手方向に直交する断面の形状が角形である鋼管３（角形鋼管）に対してアルミ又はアルミ合金製の薄板５が接合されている。鋼管３は、頂壁３ａ、側壁３ｂ，３ｃ、及び底壁３ｄを備える。

第１実施形態における薄板４は、単なる平板状である（例えば図１参照）。これに対して、本実施形態における薄板５は、平板状の薄板の端部を折り曲げた形態を有する。具体的には、薄板５は、平板状の本体５ａ（第２の部分）と、曲げ部５ｃを介して本体５ａに連接された平坦な帯状の端部５ｂとを備える。本体５ａを含む仮想面と、端部５ｂを含む仮想面とは異なっている。つまり、本体５ａと端部５ｂとは異なる仮想面上に拡がっている。言い換えれば、本体５ａと端部５ｂとは互いに非面一に設けられている。

薄板５の本体５ａは、曲げ部５ｃに隣接する部分が鋼管３の頂壁３ａの外面に重ね合わされている。また、薄板５の端部５ｂは鋼管３の側壁３ｂの外面に重ね合わされている。さらに、薄板５の端部５ｂの外側の面５ｆには、補助板６が重ね合わされている。

薄板５の端部５ｂには、一方の面５ｆから他方の面５ｇまで貫通する複数個（本実施形態では５個）の貫通孔５ｈが互いに間隔をあけて形成されている。これらの貫通孔５ｈは鋼管３の長手方向に沿った直線上に配置されている。薄板５の本体５ａには両面５ｄ，５ｅ間を貫通する貫通孔は設けられていない。

補助板６には、それぞれ薄板５の端部５に重ね合わされた面６ａから突出する複数個（本実施形態では５個）の突起６ｃが長手方向に間隔をあけて形成されている。個々の突起６ｃは個々の貫通孔５ｈに差し込まれ、突起６ｃの先端は鋼管３の側壁３ｂの外面に達している。突起６ｃの先端と鋼管３の側壁３ｂとの間には、溶接点７が形成されている。言い換えれば、補助板６は、鋼管３の側壁３ｂとの間に薄板５の端部５ｂを挟み込んだ状態で、溶接点７によって鋼管３の側壁３ｂに接合されている。

図１９から図２１を参照すると、鋼管３の頂壁３ａの外面と、薄板５の本体５ｂの図において下側の面５ｅとの間に、接着剤層８が形成されている。この接着剤層８（第１の接着剤）によって、薄板５の本体５ｂの面５ｅと、鋼管３の頂壁３ａの外面とが互いに接着されている。図２１を参照すると、前述のように薄板５の本体５ａには貫通孔が設けられていないので、接着剤層８は分断されておらず、鋼管３の長手方向に沿って連続的に設けられている。

本実施形態のフレーム構造体１は、以下の特徴を有する。

隣接する溶接点７間において、補助板６によって薄板５の端部５ｂが鋼管３に対して連続的ないし広範に押し付けられる。そのため、個々の溶接点７周辺への応力集中が緩和される。

隣接する溶接点７間において補助板６によって端部５ｂが連続的ないし広範に鋼管３に対して押し付けられることで、薄板５の面外変形が抑制される。また、薄板５の本体５ａが、接着剤層８によって鋼管３に接着されている。これらによっても、個々の溶接点７周辺への応力集中が緩和される。

以上の応力集中緩和により、薄板５に対して負荷が作用した際に鋼製フレーム２への接合部からの破断が生じにくく、鋼管３と薄板５の接合強度を向上できる。つまり、フレーム構造体１は、鋼管３とアルミ又はアルミ合金製の薄板５とを組み合わせにより軽量化が図られているが、十分な剛性が確保されている。

薄板５が、端部５ｂと、端部５ｂとは非面一状に設けられた本体５ａとを備え、貫通孔が設けられていない本体５ａが接着剤層８によって、鋼管３に接着されている。そのため、接着剤層８による接着面を連続化して接着面積を増大させることができるので、個々の溶接点７周辺への応力集中をより効果的に緩和し、鋼管３と薄板５の接合強度をさらに向上できる。

第１実施形態と同様に、薄板５の端部５ｂの外側の面５ｆと補強板６の突起６ｃが設けられた面６ａとの間に接着剤層（例えば図３の符号９参照）を設けてもよい。この接着剤層によって薄板５の端部５ｂに補助板６を接着することで、個々の溶接点７周辺への応力集中をより効果的に緩和し、鋼板フレーム２と薄板４の接合強度をさらに向上できる。

次に、本実施形態に係る異種材接合方法を説明する。

曲げ部５ｃを形成する前の全体が平坦な板状の薄板５の端部５ｂに相当する部分に、プレス加工のような手法により貫通孔５ｈを形成する。貫通孔５ｈを形成後、曲げ加工を施すことで、薄板５を、本体５ａ、曲げ部５ｃ、及び端部５ｂを有する形状とする。

補助板６に突起６ｃを形成する。第１実施形態に関して言及したように、突起６ｃの形成は、深絞り加工、又は張出し加工により行ってもよいし、鍛造加工、又は切削加工のような他の手法で行ってもよい。

薄板５を加工する工程と、補助板６に突起６ｃを形成する工程は、いずれか一方の工程を他方の工程よりも先に行ってもよい。また、これら２つの工程を同時にないしは並列的に実行してもよい。

次に、鋼管３の頂壁３ａの外面に接着剤（第１の接着剤）を塗布し、接着剤層８を設ける。薄板５の本体５ａの図において下側の面５ｅの鋼管３の頂壁３ａの外面に重ね合わせられる部分に接着剤を塗布することで、接着剤層８を設けてもよい。

接着剤層８を設けた後、鋼管３に薄板５を重ね合わせる。具体的には、薄板５の本体５ａの曲げ部５ｃに隣接する部分を鋼管３の頂壁３ａの外面に重ね合わせ、接着剤層８によって鋼管３と薄板５の本体５ａとを互いに接着する。また、薄板５の端部５ｂを鋼管３の側壁３ｂに重ね合わせる。

次に、鋼管３の側壁３ａに重ね合わされている薄板５の端部５ｂの外側の面５ｆに、補助板６の面６ａを重ね合わせる。この際、補助板６の個々の突起６を薄板５の端部５ｂの個々の貫通孔５ｈに差し込む。

続いて、補助板６の突起６ａを鋼管３の側壁３ｂに溶接する。この溶接は、例えば抵抗スポット溶接（図２２参照）、レーザ溶接（図２３参照）、アーク溶接、又はレーザアーク溶接により実行できる。図２２を参照すると、抵抗スポット溶接の場合、突起６ａの部分の補助板６と、鋼管３の底壁３ｄの突起６ａと対向する部分とを、電極１００，１０１で挟み込む。

以上の工程を完了すると、図１８のフレーム構造体１が完成する。

図２４から図３０は、第２実施形態の変形例を示す。

図２４及び図２５に示す第１の変形例では、コ字型の鋼板フレーム２に薄板５が接合されている。薄板５の本体５ａは、鋼板フレーム２の頂壁２ａに重ね合わせられ、接着剤層８によって頂壁２ａに接着されている。薄板５の端部５ｂは鋼板フレーム５の側壁２ｂに重ね合わせられている。薄板５の端部５ｂの重ね合わせた補助板６の突起６ａと、鋼板フレーム５の側壁２ｂとの間に溶接点７を形成することで、薄板５の端部５ｂを鋼板フレーム５の側壁２ｂと補助板６との間に挟み込んで保持している。

図２６及び図２７に示す第２の変形例では、ハット型の鋼板フレーム２に薄板５が接合されている。この変形例は、フレーム鋼板２の断面形状を除いて、第１の変形例（図２４及び図２５）と同様である。

図２８から図３０に示す第３の変形例では、円形の鋼管３に薄板５が接合されている。薄板５の本体５ａは、鋼管３の一部に重ね合わせられ、接着剤層８によって鋼管３に対して接着されている。薄板５の端部５ｂは接着剤層８が設けられた箇所とは異なる箇所で鋼管３の一部に重ね合わせられている。薄板５の端部５ｂの重ね合わせた補助板６の突起６ａと、鋼管３との間に溶接点７を形成することで、薄板５の端部５ｂを鋼管３と補助板６との間に挟み込んで保持している。

（第３実施形態）
図３１から図３４は、本発明の第２実施形態に係る異種材接合方法により製造したフレーム構造体１を示す。

本実施形態では、長手方向に直交する断面の形状が円形である鋼管３（円形鋼管）に対してアルミ又はアルミ合金製の薄板５が接合されている。

本実施形態における薄板５は、平板状の薄板の端部を湾曲させた形態を有する。具体的には、薄板５は、平板状の本体５ａ（第２の部分）と、本体５ａに連接された湾曲板状の端部５ｂ（第１の部分）とを備える。第２実施形態と同様に、言い換えれば、本体５ａと端部５ｂとは互いに非面一に設けられている。端部５は、少なくとも内側の面５ｇが鋼管３の外形輪郭に沿う曲率を有する曲面となるように形成されている。

薄板５の本体５ａは、湾曲した端部５ｂに隣接する部分が鋼管３の外面の図において上側の部分に重ね合わされている。また、薄板５の端部５ｂは、鋼管３の外面の図において右側の部分に重ね合わされている。さらに、薄板５の端部５ｂの外側の面５ｆには、補助板６が重ね合わされている。

本実施形態における補助板６は、単なる平坦な帯板状ではない。具体的には、補助板６は、少なくとも突起６ａが形成された面６ａの長手方向に直交する断面の形状が、薄板５の端部５ｂに沿う曲率を有する円弧状となるように形成されている。

補助板６の個々の突起６ｃは薄板５の端部５ｂの個々の貫通孔５ｈに差し込まれ、突起６ｃの先端は鋼管３の外面に達している。突起６ｃの先端と鋼管３の外面との間には、溶接点７が形成されている。言い換えれば、補助板６は、鋼管３との間に薄板５の端部５ｂを挟み込んだ状態で、溶接点７によって鋼管３の側壁３ｂに接合されている。また、接着剤層８により、鋼管３の外面と、薄板５の本体５ｂの図において下側の面５ｅとが互いに接着されている。

本実施形態のフレーム構造体１は、第２実施形態と同様の特徴に加え、以下の特徴を有する。

薄板５の端部５ｂは湾曲板状であり、円形である鋼管３の外形輪郭に沿うので、薄板５の端部５ｂと鋼管３との隙間への水分の進入を効果的に抑制できる。その結果、鋼管３と薄板５との間の電触を抑制できる。

補助板６の長手方向に直交する断面の形状が薄板５の端部５ｂに円弧状であるので、補助板６と薄板５の端部５ｂとの隙間への水分の進入を効果的に抑制できる。その結果、補助板６と薄板５との間の電触を抑制できる。また、補助板６は薄板５の端部５ｂから突出する鋭利なエッジを有さないので、安全性が増す。

第１実施形態と同様に、薄板５の端部５ｂの外側の面５ｆと補強板６の突起６ｃが設けられた面６ａとの間に接着剤層（例えば図３の符号９参照）を設けてもよい。この接着剤層によって薄板５の端部５ｂに補助板６を接着することで、個々の溶接点７周辺への応力集中をより効果的に緩和し、鋼板フレーム２と薄板４の接合強度をさらに向上できる。

本実施形態に係る異種材接合方法は、曲げ部５ｃ及び平坦な端部５ｂ（例えば図２１参照）の形成に代えて薄板５に湾曲状の端部５ｂを形成する点と、補助板６を円弧状の断面を有するように加工する点とを除いて、第２実施形態と同様である。例えば、補助板６の突起６ｃの鋼管３への溶接は、第２実施形態と同様、抵抗スポット溶接（図３５参照）、レーザ溶接（図３６参照）、アーク溶接、又はレーザアーク溶接により実行できる。

図３７から図３９は、第３実施形態の変形例では、補助板６の長手方向に直交する断面の形状は円弧状ではない。つまり、例えば第１実施形態と同様に、この変形例における補助板６の長手方向に直交する断面の形状は細長い矩形状である。

鋼製フレーム又は鋼管にアルミ又はアルミ合金製の薄板を接合する場合を例に本発明を接合した。しかし、本発明は鋼とアルミ又はアルミ合金との組み合わせ以外の異種材接合に適用できる。

１ フレーム構造体（異種材接合体）
２ 鋼製フレーム（第１の金属部材）
２ａ 頂壁
２ｂ，２ｃ 側壁
２ｄ，２ｅ フランジ
３ 鋼管（第１の金属部材）
３ａ 頂壁
３ｂ，３ｃ 側壁
３ｄ 底壁
４ 薄板
４ａ，４ｂ 面
４ｃ 貫通孔
５ 薄板
５ａ 本体（第２の部分）
５ｄ，５ｅ 面
５ｂ 端部（第１の部分）
５ｆ，５ｇ 面
５ｈ 貫通孔
５ｃ 曲げ部
６ 補助板（補助部材）
６ａ，６ｂ 面
６ｃ 突起
７ 溶接点
８，９ 接着剤層
１００，１０１ 電極
１０２ 光源
１０３ レーザ光

Claims (10)

1. 第１の金属部材と、この第１の金属部材とは異なる材料からなる第２の金属部材とを重ね合わせた部分を接合する方法であって、
   前記第２の金属部材の前記第１の金属部材に重ね合わされる部分に複数の貫通孔を形成し、
   補助部材に、それぞれ前記貫通孔に差し込み可能な複数の突起を形成し、
   前記第１の金属部材の前記第２の金属部材が重ね合わされる部分、又は前記第２の金属部材の前記第１の金属部材に重ね合わされる部分に第１の接着剤を塗布し、
   前記第１の金属部材に第２の金属部材を重ね合わせて、前記第１の接着剤によって前記第１の金属部材と前記第２の金属部材とを互いに接着し、
   前記複数の突起が前記貫通孔に差し込まれるように、前記第２の金属部材に前記補助部材を重ね合わせ、
   個々の前記複数の突起と前記第１の金属部材とを溶接して複数の溶接点を形成し、
   前記第１の金属部材は、長手方向に直交する断面の形状がコ字型、ハット型、角形、又は円形の長尺部材であり、
   前記第２の金属部材は、板状部材であり、
   前記補助部材は、帯板状長尺部材であり、
   前記第２の金属部材は、
   前記第１の金属部材に重ね合わせられ、前記複数の貫通孔が形成され、かつ前記補助部材が重ね合わされる第１の部分と、
   前記第１の部分とは非面一状に設けられ、前記第１部分とは異なる部分で前記第１の金属部材に重ね合わされる第２の部分と
   を備え、
   前記第１の接着剤は、前記第１の金属部材の前記第２の部分が重ね合わされる部分、又は前記第２の部分の前記第１の金属部材に重ね合わされる部分に塗布される、異種材接合方法。
2. 前記第２の金属部材又は前記補助部材に第２の接着剤を塗布し、この第２の接着剤によって前記第２の金属部材と前記補助部材とを互いに接着する、請求項１に記載の異種材接合方法。
3. 前記第１の接着剤は、隣接する前記溶接点間において前記第１の金属部材と前記第２の金属部材とが接着されるように塗布される、請求項１に記載の異種材接合方法。
4. 前記第１の部分と前記第２の部分とは、いずれも平坦板状であり、
   前記第１の部分と前記第２の部分とは曲げ部を介して連接されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の異種材接合方法。
5. 前記第１の金属部材の長手方向に直交する断面の形状は、円形であり、
   前記第２の金属部材の前記第１の部分は、前記第１の金属部材の外形輪郭に沿う湾曲板状であり、
   前記第２の金属部材の前記２の部分は、平板状である、請求項１から３のいずれか１項に記載の異種材接合方法。
6. 前記補助板の長手方向に直交する断面の形状は、前記第２の金属部材の前記第１の部分に沿う円弧状である、請求項５に記載の異種材接合方法。
7. 前記第１の金属部材は鋼製であり、
   前記第２の金属部材はアルミ又はアルミ合金製であり、
   前記補助部材は鋼製である、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の異種材接合方法。
8. 前記第１の金属部材と前記補助部材の前記突起との溶接は、抵抗スポット溶接、レーザ溶接、アーク溶接、又はレーザアーク溶接である、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の異種材接合方法。
9. 前記補助部材の前記突起の形成は、深絞り加工、張出し加工、鍛造加工、又は切削加工である、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の異種材接合方法。
10. 鋼製であり、かつ長手方向に直交する断面の形状がコ字型、ハット型、角形、又は円形の長尺部材である、少なくとも２個の第１の金属部材と、
    アルミ又はアルミ合金製の薄板であり、前記第１の金属部材に重ね合わされた第２の金属部材と、
    鋼製であり、前記第２の金属部材のうち前記第１の金属部材に重ね合わせられた部分に重ね合わされた補助部材と、
    前記第１の金属部材と第２の金属部材とを互いに接着する接着剤層と、
    前記第２の金属部材に設けられた複数の貫通孔にそれぞれ差し込まれている、前記補助部材に設けられた複数の突起が、前記第１の金属部材に溶接されている複数の溶接点と
    を備え、
    前記補助部材は、帯板状長尺部材であり、
    前記第２の金属部材は、
    前記第１の金属部材に重ね合わせられ、前記複数の貫通孔が形成され、かつ前記補助部材が重ね合わされる第１の部分と、
    前記第１の部分とは非面一状に設けられ、前記第１部分とは異なる部分で前記第１の金属部材に重ね合わされる第２の部分と
    を備え、
    前記接着剤層は、前記第１の金属部材の前記第２の部分が重ね合わされる部分に設けられている、異種材接合体。

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