(57)【要約】【課題】特定方向の複数の位置で互いに接合された異種金属部材の接合強度を高める。【解決手段】鋼板から補強部材３０と、鋼板よりも熱膨張率の大きいアルミニウム合金板からなるセンタパネル２０とを含み、補強部材３０とセンタパネル２０とは、特定方向に延びる断面Ｌ字状の部分を有し、これら断面Ｌ字状の部分を互いに重ね合わされた状態で、前記特定方向の複数の位置で点接合されることで、互いに接合されている。センタパネル２０には、互いに隣接する点接合部Ｐの間の位置に、補強部材３０から離反する方向に膨出する膨出部２６が形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板からなる第１部材と、前記金属板よりも熱膨張率の大きい金属板からなる第２部材とを含み、
前記第１部材および前記第２部材は、特定方向に延びる断面Ｌ字状の当接部を各々有し、これら当接部が互いに重ね合わされた状態で、前記特定方向の複数の位置で当該当接部同士が点接合されることにより、互いに接合されており、
前記第２部材には、隣接する点接合部の間の位置に、前記第１部材から離反する方向に膨出する膨出部が形成されていることを特徴とする異種金属部材の接合構造。
【請求項２】
請求項１に記載の異種金属部材の接合構造において、
前記膨出部は、前記特定方向における前記第２部材の両端近傍の位置に各々形成されていることを特徴とする異種金属部材の接合構造。
【請求項３】
請求項１又は２の何れか一項に記載の異種金属部材の接合構造において、
前記第２部材は、車両のリアシート後方に配置されるリアパッケージトレイの本体部分であり、前記第１部材は、前記本体部分に接合されて前記リアパッケージトレイを補強する補強部材であることを特徴とする異種金属部材の接合構造。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の異種金属部材の接合構造において、
前記１部材は鋼板からなり、前記第２部材はアルミ合金板からなることを特徴とする異種金属部材の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両における、異種金属部材の接合構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両のサイドドアやバックドアでは、インナパネルを鋼板で構成する一方で、アウタパネルをアルミニウム合金板で構成することにより、ドアの剛性を確保しながらその軽量化を図ることが考えられている。この場合、検討すべき事項として異種金属接合による変形の問題がある。すなわち、鋼板とアルミニウム合金板とは熱膨張率が異なるため、製造時の塗装焼付け工程や炎天下での駐車などにより車体が加熱されると、熱膨張率の差により接合部分に撓みなどの熱歪みが発生することがある。そこで最近では、異種金属部材の接合構造として、特許文献１に開示される技術が提案されている。この文献には、アルミルーフパネルと、鋼板からなるサイドルーフレールとを車両前後方向の複数の位置において非貫通型リベットで接合するとともに、アルミルーフパネルにその接合部に沿って（車両前後方向に沿って）延びるビードを形成することが開示されている。つまり、アルミルーフパネルとサイドルーフレールとの熱膨張率の相違により発生するアルミルーフパネルの車幅方向の歪みを、アルミルーフパネルに形成されたビード部分で吸収させるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１１９５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
鋼板とアルミニウム合金板とを重ねて特定方向の複数の位置で接合する場合には、両者の熱膨張率の違いにより各接合部に剪断応力が生じる。この剪断力は、前記特定方向中央の接合部から両端の接合部に向かうに従って大きくなる。これは、特定方向両端ほどアルミニウム合金板の熱膨張による変化量が大きくなるためである。従って、前記特定方向に並ぶ複数の接合部のうち両端近傍の接合部の破損や残留荷重による疲労耐久性の低下が懸念されるため、この点を改善する必要がある。
【０００５】
なお、特許文献１に開示される技術は、主に接合部の並び方向と直交する方向における板材（アルミルーフパネル）の歪みを抑制する技術であり、上記のように接合部の並び方向両端における当該接合部の耐久性の低下を抑制し得るものではない。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、特定方向の複数の位置で互いに接合された異種金属部材の接合強度を高める技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための手段として、本発明の異種金属部材の接合構造は、金属板からなる第１部材と、前記金属板よりも熱膨張率の大きい金属板からなる第２部材とを含み、前記第１部材および前記第２部材は、特定方向に延びる断面Ｌ字状の当接部を各々有し、これら当接部が互いに重ね合わされた状態で、前記特定方向の複数の位置で当該当接部同士が点接合されることにより、互いに接合されており、前記第２部材には、隣接する点接合部の間の位置に、前記第１部材から離反する方向に膨出する膨出部が形成されているものである。
【０００８】
この接合構造によれば、点接合部の間の位置に形成された各膨出部が第２部材の熱膨張を吸収することで、第１部材と第２部材との点接合部に作用する剪断荷重が軽減される。
【０００９】
なお、上記剪断荷重は、前記特定方向における中央の点接合部から両端の接合部に向かうに従って大きくなる傾向がある。よって、上記の接合構造において、前記膨出部は、前記特定方向における前記第２部材の両端近傍の位置に各々形成されているのが好適である。
【００１０】
この構成によれば、前記特定方向における両端近傍に位置する点接合部に過大な剪断荷重が作用することを効果的に解消することが可能となる。
【００１１】
より具体的な構成として、前記第２部材は、車両のリアシート後方に配置されるリアパッケージトレイの本体部分であり、前記第１部材は、前記本体部分に接合されて前記リアパッケージトレイを補強する補強部材である。
【００１２】
このような構造によれば、リアパッケージトレイの本体部分（第２部材）と補強部材（第１部材）との熱膨張率の差により、車両の製造過程、例えば塗装焼付け工程などにおいて、前記本体部分と補強部材との点接合部に過大な剪断荷重が作用して接合部が破損する、疲労耐久性が低下する等の不都合を未然に回避することが可能となる。
【００１３】
なお、具体的な材料としては種々考えられるが、例えば前記１部材は鋼板からなり、前記第２部材はアルミ合金板からなるものが考えられる。つまり、アルミ合金板は鋼板よりも熱膨張率が大きいため、上記のような接合構造によれば、第１部材と第２部材との点接合部に熱膨張率の差に起因して剪断荷重が作用することを抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明の異種金属部材の接合構造によれば、隣接する点接合部の間の位置に形成された膨出部が第２部材の熱膨張を吸収することで、当該第１部材と第２部材との点接合部に過大な剪断荷重が作用することが抑制される。従って、第１部材と第２部材との接合強度を長期的にかつ良好に確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明が適用されたリアパッケージトレイを示す斜視図である。
【図２】リアパッケージトレイの設置場所を説明するための車両の模式図である。
【図３】センタパネルとこれに接合される補強部材とを示すリアパッケージトレイの斜視断面図である（第１実施形態）。
【図４】センタパネルとこれに接合された補強部材とを示すリアパッケージトレイの断面図（図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図）である。
【図５】センタパネルとこれに接合される補強部材とを示すリアパッケージトレイの斜視断面図である（第２実施形態）。
【図６】センタパネルと補強部材との点接合部に作用する剪断荷重を解析した結果（塗装乾燥後）を示すグラフである。
【図７】センタパネルと補強部材との点接合部に作用する剪断荷重を解析した結果（塗装乾燥中）を示すグラフである。
【図８】センタパネルと補強部材との接合部分における熱変形を解析した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。
【００１７】
図１は、本発明が適用された車両のリアパッケージトレイを示す斜視図である。リアパッケージトレイ３は、図２に示すように、車体１における後部座席２の後方において、トランクルームと車室との隔壁を構成するパネル部材である。なお、以下の説明において、「前後」は車体１の前後方向を基準とし、また、単に幅方向というときには車体１の幅方向を基準とする。
【００１８】
リアパッケージトレイ３は、図１に示すように、車体１の後方に位置する第１水平部３ａと、その前端から下方に延びる第１垂下部３ｂと、この第１垂下部３ｂの前端から前側に水平に伸びる第２水平部３ｃと、この第２水平部３ｃの前端から下方に延びる第２垂下部３ｄとを含む。
【００１９】
このリアパッケージトレイ３は、トレイ本体部分とこれを補強する補強部材３０とを含む。トレイ本体部分は、主にその外縁部を構成するサイド／リアパネル１０と、このサイド／リアパネル１０の内側の部分を構成するセンタパネル２０（本発明の第２部材に相当する）とを含み、これら両パネル１０、２０が接合一体化された構成を有する。詳しくは、サイド／リアパネル１０は、車体１の幅方向両端部に位置して前後方向に延びる一対のサイド部１２と、これらサイド部１２の後端同士を繋ぐリア部１４とを備えた、平面視コ字形に形成されている。一方、センタパネル２０は、前後方向に延びるフランジ部２２を幅方向両端に備えた平面視略矩形に形成されている。そして、同図に示すように、センタパネル２０の各フランジ部２２をサイド／リアパネル１０の各サイド部１２の上面に重ね合わせるとともに、当該センタパネル２０の後端部２４をサイド／リアパネル１０の前記リア部１４の下側に潜り込ませた状態で当該リア部１４に下側から重ね合わせ、この状態でこれらの重ね合わせ部分が互いに接合されることにより、サイド／リアパネル１０とセンタパネル２０とが一体化された上記リアパッケージトレイ３が構成されている。なお、一対のサイド部１２やリア部１４はそれぞれ分割して成形された後に溶接等で接合されて平面視コ字形に一体的にされているものでもよい。
【００２０】
前記補強部材３０は、上記トレイ本体部分のうちセンタパネル２０を補強するものである。詳しく説明すると、センタパネル２０は、リアパッケージトレイ３の第１垂下部３ｂおよび第２水平部３ｃをそれぞれ構成する垂下部２０ａおよび水平部２０ｂ（図３参照）からなる断面Ｌ字型の部分（本発明の第２部材の当接部に相当する）を有する。一方、補強部材３０は、センタパネル２０の前記断面Ｌ字型の部分に対応する断面Ｌ字型をなし（本発明の補強部材の当接部に相当する）、かつ幅方向に延びるアングル材からなり、センタパネル２０の前記断面Ｌ字型の部分に対して当該センタパネル２０の後側から重ね合わされた状態で、当該センタパネル２０に接合されている。当例では、センタパネル２０のうち、幅方向中央を境としてその両側にそれぞれ補強部材３０が接合されている。
【００２１】
トレイ本体部のうち、サイド／リアパネル１０は、鋼板から構成されており、センタパネル２０は、アルミニウム合金板から構成されている。また、補強部材は、鋼材（アングル材）から構成されている。これにより、リアパッケージトレイ３は、全体としての剛性を確保しつつ軽量化が図られた構造となっている。
【００２２】
なお、このようなリアパッケージトレイ３の構造では、特に、補強部材３０（鋼材）に比べてセンタパネル２０（アルミニウム合金）の熱膨張率が大きい（線膨張係数が大きい）ため、塗装焼付け工程などにおいてリアパッケージトレイ３が加熱されると、センタパネル２０と補強部材３０との接合部分に歪みが生じ、接合部分に過大な剪断応力が作用して接合部が破損することが考えられる。また、冷却後に接合部に残留する剪断荷重により疲労耐久性が低下することが懸念される。そこで、このリアパッケージトレイ３では、センタパネル２０と補強部材３０との接合構造として、以下のような接合構造が採用されている。
【００２３】
図３は、リアパッケージトレイ３のうち、センタパネル２０と補強部材３０との接合部分（第１実施形態）を斜視図で示しており、図４は、当該接合部分を断面図で示している。
【００２４】
センタパネル２０のうち各補強部材３０が接合される部分には、補強部材３０の寸法（長手方向の寸法）よりも若干狭い間隔で幅方向に並ぶ一対の膨出部２６が形成されている。従って、センタパネル２０には、合計４つの膨出部２６が形成されている。各膨出部２６は、センタパネル２０の垂下部２０ａから水平部２０ｂに亘って連続的に形成されている。すなわち、各膨出部２６は、垂下部２０ａから前向きに膨出して上下方向に延びる部分と、水平部２０ｂから上向きに膨出して前後方向に延びる部分とが繋がった側面視Ｌ字状に形成されている。
【００２５】
前記補強部材３０は、センタパネル２０の後側から前記垂下部２０ａと前記水平部２０ｂとに亘って重ね合わされている。そして、これらセンタパネル２０と補強部材３０とが、図３中に丸印で示すように、幅方向の複数の位置で互いに点接合されている。詳しくは、補強部材３０の長手方向両端が一対の膨出部２６よりも外側に位置するように、センタパネル２０に対して補強部材３０が重ね合わされた上で、前記一対の膨出部２６の外側の位置で補強部材３０の両端とセンタパネル２０の垂下部２０ａおよび水平部２０ｂとがそれぞれスポット溶接されるとともに、前記一対の膨出部２６の内側であって幅方向の複数の位置（３箇所）で補強部材３０とセンタパネル２０の垂下部２０ａおよび水平部２０ｂとがそれぞれスポット溶接されている（以下、各スポット溶接の位置を点接合部Ｐと称す）。なお、当例では、センタパネル２０と補強部材３０とは、スポット溶接で接合されているが、その他の点接合手段、例えば、リベット接合などのカシメ手段や摩擦撹拌接合などの手段により接合されていてもよい。
【００２６】
このような、センタパネル２０と補強部材３０との接合構造によれば、補強部材３０に比して熱膨張率が大きいセンタパネル２０に上記のような膨出部２６が形成され、当該膨出部２６の両側の位置でセンタパネル２０と補強部材３０とが互いに点接合されている。そのため、塗装焼付け工程などにおいてリアパッケージトレイ３が加熱された場合でも、この膨出部２６により幅方向の熱膨張が吸収される。従って、センタパネル２０と補強部材３０との熱膨張率の差に起因して、各点接合部Ｐに過大な剪断荷重が作用することが抑制される。特に、上記のように補強部材３０とセンタパネル２０とが幅方向の複数の位置で点接合される上記の接合構造では、センタパネル２０の熱変形がその幅方向両端ほど大きくなるため、上記膨出部２６が無い場合には、両端の点接合部Ｐに作用する剪断加重が過大になることが考えられるが、上記の接合構造によれば、両端の点接合部Ｐとそれらの内側に隣接する点接合部Ｐとの間に上記膨出部２６が存在するため、両端の点接合部Ｐに作用する剪断荷重が過大になることが効果的に抑制される。
【００２７】
従って、上記のようなセンタパネル２０と補強部材３０との接合構造によれば、これらの点接合部Ｐに過大な剪断荷重が作用して当該点接合部Ｐが損壊する、或いは点接合部Ｐに残留する荷重によって疲労耐久性が低下するといった不具合を未然に防止することができ、その結果、センタパネル２０と補強部材３０との接合強度を長期的に良好に確保することが可能となる。
【００２８】
図５は、センタパネル２０と補強部材３０との接合構造の他の実施形態（第２実施形態）を斜視図で示している。
【００２９】
同図に示すように、第２実施形態では、センタパネル２０のうち各補強部材３０が接合される部分には、４つの前記膨出部２６が一定間隔で形成されている。そして、補強部材３０の長手方向両端が両端の膨出部２６よりも外側に位置するようにセンタパネル２０に対して補強部材３０が重ね合わされ、この状態で、両端の膨出部２６の外側の位置と隣接する膨出部２６の間の位置とにおいて、補強部材３０とセンタパネル２０の垂下部２０ａおよび水平部２０ｂとがそれぞれスポット溶接されている。
【００３０】
このような図５に示す第２実施形態の接合構造によれば、互いに隣接する全ての点接合部Ｐの間の位置に膨出部２６が存在するため、各膨出部２６がセンタパンル２０の熱膨張をそれぞれ吸収することで、各点接合部Ｐに作用する剪断加重を効果的に低減させることが可能となる。従って、センタパネル２０と補強部材３０との接合強度を長期的に確保するという作用効果を、より確実に達成することが可能となる。
【００３１】
図６および図７は、上述したセンタパネル２０と補強部材３０との接合部分における剪断荷重ＣＡＥ解析の結果を示しており、図８は、同接合部分の熱変形解析結果をそれぞれ示している。すなわち、図７は、第１、第２実施形態の各接合構造が適用されたリアパッケージトレイ３と、後述する比較例に係る接合構造が適用されたリアパッケージトレイとについて、当該リアパッケージトレイを、塗装焼付け温度（１７０°Ｃ）まで加熱した後に常温（２０°Ｃ）まで自然冷却したときの各点接合部Ｐにおける残留剪断荷重を解析した値を示し、図８は、上記と同様の試験体（リアパッケージトレイ）を、塗装焼付け温度（１７０°Ｃ）まで加熱した状態での各点接合部Ｐにおける剪断荷重を解析した値を示している。また、図８は、上記と同様の試験体（リアパッケージトレイ）を塗装焼付け温度（１７０°Ｃ）まで加熱した後に常温（２０°Ｃ）まで自然冷却したときの接合部分における上下方向の最大変位量（ｍｍ）を解析した結果である。変位量は、センタパネル２０の水平部２０ｂ（又は垂下部２０ａ）と補強部材３０との各点接合部Ｐの中央部を通る直線に沿った位置で解析を行った。なお、同図中の「比較例」の接合構造は、図３に示す接合構造において、センタパネル２０の膨出部２６を省略した構造である。
【００３２】
図６および図７に示すように、点接合部Ｐの剪断荷重は、上記複数の点接合部Ｐのうち、中央に位置する点接合部Ｐが最も小さく、両端に向かうほど大きくなる傾向があるが、センタパネル２０に膨出部２６が形成されている実施形態１、２の接合構造によれば、膨出部２６が形成されていない比較例の接合構造に比べて、両端の点接合部Ｐにおける剪断荷重の値が小さく、また、図８に示すように、上下方向の変位量（歪み）も小さい。従って、センタパネル２０の熱膨張が膨出部２６によって効果的に吸収されていることが考察できる。
【００３３】
なお、上述したセンタパネル２０と補強部材３０との接合構造は、本発明にかかる異種金属部材の接合構造の好ましい実施形態の例示であって、その具体的な構造は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００３４】
例えば、上述した各実施形態では、各膨出部２６の形状は、図３及び図５に示すように断面コ字形であるが、これらの形状は、断面円弧状や三角形状であってもよい。
【００３５】
また、上述した各実施形態では、本発明の異種金属部材の接合構造がリアパッケージトレイ３に適用された例について説明したが、本発明の接合構造の適用は、リアパッケージトレイ３に限定されるものではなく、サイドドア、バックドア、ボンネット、トランクリッド等についても適用可能である。
【００３６】
また、上記各実施形態１、２の接合構造では、補強部材３０が鋼板から構成され、センタパネル２０がアルミニウム合金板から構成されているが、補強部材３０とセンタパネル２０との金属材料の組み合わせはこれに限定されるものではない。例えば補強部材３０が鋼板から構成される一方で、センタパネル２０が鋼板よりも熱膨張率の大きいマグネシウム合金板等であってもよい。この場合も、上記各実施形態１、２と同等の作用効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００３７】
３  リアパッケージトレイ
１０  サイド／リアパネル
１２  サイド部
１４  リア部
２０  センタパネル
２０ａ  垂下部
２０ｂ  水平部
２６  膨出部
３０  補強部材
Ｐ  点接合部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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