(57)【要約】    【課題】  本発明は、異種材からなる第１金属部材と第２金属部材とを重ね合わせて回転子を回転させながら押圧することにより摩擦点接合を行う方法及びその方法で得られる構造体において、凹部を有する第１金属部材と第２金属部材との接合部が回転子の摩擦熱による残留応力の影響で接合後に剥離すること、或いは接合力が低下することを確実に回避し、第１金属部材の凹部内の複数の箇所に摩擦点接合を行っても両金属部材の剥離、或いは接合力の低下の問題が発生しない摩擦点接合方法及びその方法で得られる構造体を提供することを課題とする。    【解決手段】  ヒンジリインフォースメント４の凹部６内に、摩擦点接合の２点の接合領域８，８′を設け、該接合領域８，８′の中間部に孔９を設ける。【選択図】    図２
2006130521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異種材からなる第１金属部材と第２金属部材とを重ね合わせて回転加圧手段を回転させながら押し込み、該回転加圧手段の回転動作により生じる摩擦熱を用いて第１金属部材を軟化させ、塑性流動を生じさせ、両金属部材の重ね合せ部を接合することにより摩擦点接合を行う方法であって、第１金属部材に予め凹部を設け、第１金属部材の該凹部内に複数の接合位置を設け、該複数の接合位置の配列方向に沿う位置に応力緩和部を予め設けた上で、その後に第１金属部材の凹部と第２金属部材とを重ね合せて上記設定した接合位置に上記摩擦点接合を行うことを特徴とする摩擦点接合方法。
【請求項２】
応力緩和部は、第１金属部材の凹部内の隣接する２箇所の接合位置の配列方向の中央部に設けた孔であることを特徴とする請求項１に記載の摩擦点接合方法。
【請求項３】
第１金属部材はアルミニウム合金板であり、第２金属部材は鋼板であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の摩擦点接合方法。
【請求項４】
異種材からなる第１金属部材と第２金属部材とを重ね合わせて回転加圧手段を回転させながら押し込み、該回転加圧手段の回転動作により生じる摩擦熱を用いて第１金属部材を軟化させ、塑性流動を生じさせ、両金属部材の重ね合せ部を接合することにより摩擦点接合を行って得られた構造体であって、凹部を有する第１金属部材の該凹部と第２金属部材とが重ね合わされた状態で上記凹部内に予め設けられた複数の接合位置で接合され、該複数の接合位置の配列方向に沿う位置に応力緩和部が設けられていることを特徴とする摩擦点接合方法によって得られた構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は摩擦点接合、特に、回転子の回転による摩擦熱を利用して金属材料を軟化させ、攪拌し、塑性流動を生じさせることで異種金属材料同士の接合を行う摩擦点接合の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車の車体の後部には、荷物入れであるトランクルームが設けられており、該トランクルームにはヒンジを介してトランクルームを開閉するトランクリッドが備えられる。このトランクリッドは、該トランクリッドの裏面を構成するインナパネルと表面を構成するアウタパネルとが例えば周縁部同士のへミング加工によって一体に組み合わされる場合がある。このトランクリッドのコーナ部において、インナパネルとアウタパネルとの間には、ヒンジを取り付けるための剛性を確保するために、ヒンジレインフォースメントが介在されている。そして、該ヒンジレインフォースメントにはボルトリテーナが接合されて、該ボルトリテーナの側からヒンジレインフォースメントとボルトリテーナとの両方にボルトを貫通させ、該ボルトのヘッドがボルトリテーナに対して溶接等の手段で固定される場合がある。そして、このトランクリッドのコーナ部において、インナパネルからは上記ボルトのネジ部が該インナパネルの外部に突出し、該ネジ部にヒンジの一端のナットで締付固定することが考えられる。
【０００３】
ここで、上記ヒンジレインフォースメントとボルトリテーナを接合する方法としては、例えば特許文献１に開示されているような摩擦点接合を用いた方法が可能である。この摩擦点接合は、ショルダー部にピンの突起を備える回転子を回転させながら金属材料に接触させて摩擦熱を発生させ、接合部を含む領域をピン及びショルダー部による攪拌で塑性流動を生じさせることで接合を行う。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１７０２８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、ヒンジレインフォースメントとボルトリテーナとの接合を行う際に、該ヒンジレインフォースメントに予め凹部を設け、ヒンジレインフォースメントの該凹部内に摩擦点接合領域を接合強度を向上させる目的で複数設けた上で、ヒンジレインフォースメントの凹部とボルトリテーナの平らな面とを重ね合わせて該複数の接合領域に上記摩擦点接合を行うことがある。ここで該凹部は、例えば、ヒンジレインフォースメントの剛性を向上させるため、或いは、摩擦点接合により生じるバリがヒンジレインフォースメントの表面から突出することを防止するために設けられる。また、ヒンジレインフォースメントの凹部とボルトリテーナの平らな面とを重ね合せてヒンジレインフォースメントの凹部内の上記複数の接合領域に摩擦点接合を行う際に、ヒンジレインフォースメントの凹部内に塑性流動を生じさせヒンジレインフォースメントとボルトリテーナとを接合するために必要とするエネルギーを少なくすると共に、接合に要する時間を短縮する目的で、ヒンジレインフォースメントを構成する金属部材にはボルトリテーナを構成する金属部材よりも融点の低い金属部材を用いる。
【０００６】
ヒンジレインフォースメントの凹部内の該複数の接合領域に回転子のピンを回転させながら押し込んで摩擦点接合を行うと、回転子による回転動作で生じる摩擦熱によりヒンジレインフォースメントの凹部内の各接合領域の周囲の部分が膨張変形し、特に上記複数の接合領域のうちの一対の接合領域の間の中央部の熱膨張が著しい。しかし、剛性の高い凹部の段差部分が該凹部周辺への膨張の拡散を規制するため、凹部内だけが膨張変形し、該膨張変形した部分が冷却された後に収縮して元の形状に戻ろうとすることで凹部内に残留応力が発生し、該残留応力の影響でヒンジレインフォースメントとボルトリテーナとの接合部が後で剥離する、或いは接合力が低下するという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、異種材からなる第１金属部材と第２金属部材とを重ね合わせて回転子を回転させながら押圧することにより摩擦点接合を行う方法及びその方法で得られる構造体において、凹部を有する第１金属部材と第２金属部材との接合部が回転子の摩擦熱による残留応力の影響で接合後に剥離すること、或いは接合力が低下することを確実に回避し、よって、第１金属部材の凹部内の複数の箇所に摩擦点接合を行っても両金属部材の剥離、或いは接合力の低下の問題が発生しない摩擦点接合方法及びその方法で得られる構造体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、次のように構成したことを特徴とする。
【０００９】
まず、本願の請求項１に記載の発明は、異種材からなる第１金属部材と第２金属部材とを重ね合わせて回転加圧手段を回転させながら押し込み、該回転加圧手段の回転動作により生じる摩擦熱を用いて第１金属部材を軟化させ、塑性流動を生じさせ、両金属部材の重ね合せ部を接合することにより摩擦点接合を行う方法であって、第１金属部材に予め凹部を設け、第１金属部材の該凹部内に複数の接合位置を設け、該複数の接合位置の配列方向に沿う位置に応力緩和部を予め設けた上で、その後に第１金属部材の凹部と第２金属部材とを重ね合せて上記設定した接合位置に上記摩擦点接合を行うことを特徴とする。
【００１０】
そして、本願の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、応力緩和部は、第１金属部材の凹部内の隣接する２箇所の接合位置の配列方向の中央部に設けた孔であることを特徴とする。
【００１１】
次に、本願の請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、第１金属部材はアルミニウム合金板であり、第２金属部材は鋼板であることを特徴とする。
【００１２】
そして、本願の請求項４に記載の発明において、異種材からなる第１金属部材と第２金属部材とを重ね合わせて回転加圧手段を回転させながら押し込み、該回転加圧手段の回転動作により生じる摩擦熱を用いて第１金属部材を軟化させ、塑性流動を生じさせ、両金属部材の重ね合せ部を接合することにより摩擦点接合を行って得られた構造体であって、凹部を有する第１金属部材の該凹部と第２金属部材とが重ね合わされた状態で上記凹部内に予め設けられた複数の接合位置で接合され、該複数の接合位置の配列方向に沿う位置に応力緩和部が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上の様に構成したことにより、まず、請求項１に記載の発明によれば、融点が低い第１金属部材の凹部内の複数の接合位置の配列方向に沿う位置に応力緩和部を設けることで、該凹部内での残留応力の発生が該応力緩和部により回避されるため、接合後に凹部内の残留応力の影響で両金属部材の接合部が剥離すること、或いは接合力が低下することを抑制することが可能となる。
【００１４】
そして、請求項２に記載の発明によれば、孔を第１金属部材の凹部内の各接合位置の配列方向の中央部に設けることで、該凹部内での残留応力の発生が上記孔により回避されるため、接合後に凹部内の残留応力の影響で両金属部材が剥離すること、或いは接合力が低下することを抑制することが可能となる。
【００１５】
次に、請求項３に記載の発明によれば、第１金属部材にアルミニウム合金板を用い、第２金属部材に鋼板を用いることで、第１金属部材の凹部と第２金属部材とを重ね合せて第１金属部材の凹部の側から回転加圧手段を回転させながら押し込む際に、第１金属部材の方が第２金属部材よりも融点が低いため、第１金属部材の凹部内に塑性流動を生じさせ第１金属部材と第２金属部材とを接合するために必要とするエネルギーを少なくすると共に、接合に要する時間を短縮することが可能となる。
【００１６】
そして、請求項４に記載の発明によれば、凹部を有する第１金属部材の該凹部内の複数の接合位置の配列方向に沿う位置に応力緩和部が設けられていることで、該凹部内での残留応力の発生が応力緩和部により回避されるため、接合後に凹部内の残留応力の影響で構造体を形成する第１金属部材と第２金属部材との接合部が剥離すること、或いは接合力が低下することを抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面に基いて説明する。
まず、図１は、本実施形態に係るトランクリッドをインナパネル側から見た図を示しており、トランクリッド１は、インナパネル２とアウタパネル３とが周縁部同士のへミング加工によって一体に組み合わされている。該インナパネル２とアウタパネル３との間には構造体Ｓが介在されている。該構造体Ｓは、アルミニウム合金板で構成されたヒンジレインフォースメント４と鋼板で構成されたボルトリテーナ５とが摩擦点接合方法により接合されて形成されており、該ヒンジレインフォースメント４のインナパネル２側の面には凹部６が設けられ、アウタパネル３側からはボルトリテーナ５がヒンジレインフォースメント４に対して接合されている。
【００１８】
該ヒンジレインフォースメント４とボルトリテーナ５との接合の際にはボルト７，７′をボルトリテーナ５の側から貫通させた状態で接合を行い、該ボルト７，７′のヘッド７ａ，７′ａ（図１中には図示しない）はボルトリテーナ５に対して溶接により固定される。そして、トランクリッド１のコーナ部において、インナパネル２からは上記ボルト７，７′のネジ部７ｂ，７′ｂが該インナパネル２の外部に突出し、該ネジ部７ｂ，７′ｂにヒンジの一端をナットで締付固定する。このため、自動車の車体の後部のトランクルームをヒンジを介して開閉する。なお、本実施形態に係るヒンジは、ダンパを採用したダブルリンク式のヒンジを用いる。
【００１９】
次に、図２は、構造体Ｓをインナパネル２側から見た拡大図を示しており、上記構造体Ｓは、上記凹部６の底面とボルトリテーナ５の平坦な面とを重ね合わせ、凹部６のインナパネル４側から回転子１０を回転させながら押圧させ、塑性流動を生じさせてヒンジレインフォースメント４とボルトリテーナ５との接合を行う。
【００２０】
ヒンジレインフォースメント４にアルミニウム合金板を用い、ボルトリテーナ５に鋼板を用いることで、ヒンジレインフォースメント４の凹部６とボルトリテーナ５とを重ね合せて凹部６の上側から回転子１０を回転させながら押し込む際に、ヒンジレインフォースメント４の方がボルトリテーナ５よりも融点が低いため、凹部６内に塑性流動を生じさせヒンジレインフォースメント４とボルトリテーナ５とを接合するために必要とするエネルギーを少なくすると共に、接合に要する時間を短縮することが可能となる。
上記凹部６内には、摩擦点接合の２箇所の接合領域８，８′が設けられ、該接合領域８，８′の中間部には孔９（図例ではスリット）が設けられている。
【００２１】
上記ヒンジレインフォースメント４とボルトリテーナ５との接合の強度を向上させるために、凹部６内の２点の接合領域８，８′に回転子１０をインナパネル２側から回転させながら押し込み、摩擦点接合を行う。
【００２２】
ヒンジレインフォースメント４に凹部６を設ける理由は２つあり、１つ目の理由は、凹部６を設けることでヒンジレインフォースメント４に剛性を持たせるためであり、２つ目の理由は、摩擦点接合で回転子１０の回転加圧動作によりヒンジレインフォースメント４に生じるバリを回避するためである。
【００２３】
２つ目の理由について具体的に説明する。上記ヒンジレインフォースメント４とボルトリテーナ５とを接合するための接合方法として、もともとは凹部６がないヒンジレインフォースメント４とボルトリテーナ５とを重ね合わせた状態で、予め両金属部材に設けてある接合用の穴部に加熱したリベットを挿入し、該リベットを両側から押さえ付けて穴部に密着させることで接合を行っていたが、この接合方法では、接合後にリベットのヘッドが外部に飛び出てしまい後でブラケットをかぶせるときに干渉するという問題があった。このため、ヒンジレインフォースメント４に凹部６を設け、該凹部６内でリベットによる接合を行うことで、上記リベットのヘッドの飛び出しを防止することが可能になった。
【００２４】
本実施形態のように摩擦点接合方法で接合を行う場合でも、ヒンジレインフォースメント４に凹部６を設け、該凹部６内の２点の接合領域８，８′に対して回転子１０を回転させながら押し込んで接合を行うことで、該回転子１０の回転動作及び加圧動作によりもり上がって生じるバリが凹部６内に隠れるために、バリを取り除くための特別な加工を施さずに該バリの成形を回避することが可能となる。
【００２５】
図３は、上記図２における上記摩擦点接合によってヒンジレインフォースメント４とボルトリテーナ５とを接合して得られる構造体ＳのＡ−Ａ線による断面図を示しており、凹部６はヒンジレインフォースメント４の剛性を確保するために設けられるが、摩擦点接合によってヒンジレインフォースメント４の表面に生じるバリ１２ａ，１２ｂが凹部６によって隠れるため、該ヒンジレインフォースメント４の表面からバリ１２ａ，１２ｂが突出することが防止される。また、ボルト７，７′をボルトリテーナ５の側から貫通させた状態で接合を行う際に、該ボルト７，７′のヘッド７ａ，７′ａはボルトリテーナ５に対して溶接１２，１２により固定されており、ネジ部７ｂ,７′ｂはヒンジレインフォースメント４側に突出している。
【００２６】
そして、図４は、上記図３の構造体Ｓの平面図を示しており、２箇所の接合領域８，８′の中央部に設けられた孔９の中間部付近に回転子１０の回転加圧動作により該接合領域８，８′の中央部に生じる熱膨張の影響で歪みが発生している。
次に、ヒンジレインフォースメント４とボルトリテーナ５との接合動作について説明する。
【００２７】
以下に説明する図５から図１０は、上記図２のＡ−Ａ線による断面図を用いており、ヒンジレインフォースメント４の凹部６とボルトリテーナ５とを重ね合わせ、ボルト７，７′をボルトリテーナ５側から貫通させ、凹部６の外周部をクランプＣ，Ｃで拘束した状態で、ヒンジレインフォースメント４の上側から回転子１０を回転させながら凹部６内の接合領域８に押し込み１点目の接合を行った後に、回転子１０を該ヒンジレインフォースメント４から退避させ、次に接合領域８′に押し込み２点目の接合を行う。
【００２８】
まず、図５は、接合前にヒンジレインフォースメント４の上側から回転子１０を回転させながら１点目の接合領域８に近付けている状態を示している。ボルト７，７′は、ボルトヘッド７ａ，７′ａとネジ部７ｂ，７′ｂとで構成されており、ボルトヘッド７ａ，７′ａが溶接部１１，１１によりボルトリテーナ５に対して固定され、ネジ部７ｂ，７′ｂがヒンジレインフォースメント４の表面から突出している。また、ヒンジレインフォースメント４上で凹部６の外周部にはクランプＣが設けられており、ボルトリテーナ５の下側には受け具Ｂが設けられている。
【００２９】
次に、図６は、回転子１０がヒンジレインフォースメント４に接近し、ピン１０ｃが１点目の接合領域８に接触し、その先端が押し込まれた接合開始時の状態を示しており、ピン１０ｃの回転動作により生じる摩擦熱により接合領域８において塑性流動が生じ始める。
【００３０】
そして、図７は、引き続き回転子１０を回転させながら押圧させ、接合領域８に押し込み、回転子１０がヒンジレインフォースメント４に最も深く沈み込んだ状態を示しており、回転子１０のショルダー部１０ｂによる加圧動作で塑性流動が促進され安定した接合面を得ることが可能となる。このとき、回転子１０の回転動作によって凹部６内に生じる摩擦熱の熱膨張は、該凹部６の外周部がクランプＣによって拘束されているため、凹部６の外側には伝わらない。
【００３１】
次に、図８は、回転子１０が１点目の接合領域８から完全に退避した状態を示しており、このとき、接合領域８におけるヒンジレインフォースメント４とボルトリテーナ５との接合面は固相接合し、アルミニウムと鉄とが原子レベルで一体となっているため、接合強度が大きい。
【００３２】
そして、図９は、回転子１０が２点目の接合領域８′の上側に移動した後、回転子１０を回転させながら押圧させ、接合領域８′に押し込み、回転子１０がヒンジレインフォースメント４に最も深く沈み込んだ状態を示しており、回転子１０のショルダー部１０ｂによる加圧動作で塑性流動が促進され安定した接合面を得ることが可能となる。
次に、図１０は、回転子１０が２点目の接合領域８′から完全に退避し、接合が終了した状態を示しており、このとき、接合領域８におけるヒンジレインフォースメント４とボルトリテーナ５との接合面は固相接合し、アルミニウムと鉄とが原子レベルで一体となっているため、接合強度が大きい。
【００３３】
上記クランプＣが凹部６の外周部を拘束しているため、回転子１０の回転動作による摩擦熱の熱膨張は凹部６の内側に閉じ込められ凹部６内に集中する。このため、２点目の接合が終了した時点で熱膨張により凹部６内の中央部が上側に浮き上がる。冷却されて膨張部分が収縮する際に、凹部６内に残留応力に基く歪みが発生するが、該残留応力はヒンジレインフォースメント４上に凹部６が存在しない場合における残留応力と比較して狭い領域内における膨張、収縮であるため、残留応力の密度が大きくなり上記歪みの影響でヒンジレインフォースメント４とボルトリテーナ５との接合部において剥離の発生や接合力の低下が起こり得る。
【００３４】
ここで本実施形態のように接合領域８，８′の中間に孔９を設けることで、該孔９の大きさが小さくなり該孔９が回転子１０の摩擦熱による凹部６内の熱膨張を吸収することで凹部６の中央部の浮き上がりが抑制される。孔９が凹部６内の熱膨張を抑制するために、該凹部６が冷却され収縮するときに生じる残留応力に基く歪みは孔９がない場合と比較して小さくなる。この結果、残留応力に基く歪みは孔９により吸収されるため、接合後に凹部６内の残留応力の影響でヒンジレインフォースメント４とボルトリテーナ５とが剥離すること、或いは接合力が低下することを抑制することが可能となる。
【００３５】
上記図５から図１０の動作により、２点の接合領域８，８′においてヒンジレインフォースメント４とボルトリテーナ５とが接合されて、該接合領域８，８′においてアルミと鉄とが原子レベルで一体となるため、１点のみの接合を行う場合と比較して接合強度が向上するようになる。
【００３６】
次に、ヒンジレインフォースメント４とボルトリテーナ５とを接合して得られた構造体Ｓにおいて、接合部の表面に発生する残留応力の測定を実際に行った。
【００３７】
まず、図１１は、上記接合部の表面における残留応力の測定結果をグラフにしたものであり、測定方向は、図３の断面図の２本のボルト７，７′同士を結ぶ直線方向でボルト７からボルト７′に向かう向きである。ボルト７を応力測定における原点とし、測定対象である歪の歪方向は、ボルト７，７′を結ぶ直線と平行な方向であるＸ-Ｘ方向である。なお、図中のＡからＩは、それぞれ測定方向におけるボルト７，７′と摩擦点接合による２点の接合領域８，８′と孔９の位置を示している。また、図におけるＲ部は凹部６の曲げ加工部分を示しており、接合部分は摩擦点接合による接合部を示している。
【００３８】
孔９がある場合と、孔９がない場合との残留応力の測定結果を比較すると、ほぼ全ての測定位置において、孔９がある場合の方が残留応力の値が小さくなっており、特に図中アの領域に示すボルト７，７′間の中央部付近、すなわち孔９付近の位置とイの領域に示す接合領域８′付近の位置とウの領域に示す接合領域８付近の位置とにおける残留応力の値が孔９がない場合と比較して小さくなっていることが確認される。
【００３９】
次に、ヒンジレインフォースメント４の凹部６内に孔９がある場合と、孔９がない場合とにおいてヒンジレインフォースメント４とボルトリテーナ５との接合部における剥離強度を測定した結果について説明する。
【００４０】
該剥離強度は、構造体Ｓのヒンジレインフォースメント４の側から該構造体Ｓに対して負荷荷重を加え、接合部に剥離が発生するときの荷重を表すもので、剥離強度の値が大きいほど接合部には剥離が発生しにくい。
【００４１】
構造体Ｓを作製するときの摩擦点接合は、接合条件Ａ，Ｂの２通りの接合条件で接合を行った。また、該接合条件Ａ，Ｂいずれの場合もヒンジレインフォースメント４の凹部６内に孔９がある場合と、孔９がない場合との２通りの場合について剥離強度を調べた。
【００４２】
上記接合条件Ａ，Ｂは、ピン１０ｃがヒンジレインフォースメント４内に入り込んでショルダー部１０ｂが該ヒンジレインフォースメント４に入り始める１段階目の加圧と、ショルダー部１０ｂが入り始めてから回転子１０が最も深く沈み込むまでの２段階目の加圧との２段階の加圧で接合を行った。
【００４３】
接合条件Ａは、１段階目の加圧が、回転子１０の加圧力１．４７〔ｋＮ〕、回転子１０の１分間の回転数３５００〔ｒｐｍ〕、そして回転子１０の回転時間１．０〔ｓ〕で行われ、２段階目の加圧が、回転子１０の加圧力３．４３〔ｋＮ〕、回転子１０の１分間の回転数２５００〔ｒｐｍ〕、そして回転子１０の回転時間１．５４〔ｓ〕で行われた。
【００４４】
そして、接合条件Ｂは、１段階目の加圧が、接合条件Ａと同じく回転子１０の加圧力１．４７〔ｋＮ〕、回転子１０の１分間の回転数３５００〔ｒｐｍ〕、そして回転子１０の回転時間１．０〔ｓ〕で行われ、２段階目の加圧が、回転子１０の加圧力３．９２〔ｋＮ〕、回転子１０の１分間の回転数２５００〔ｒｐｍ〕、そして回転子１０の回転時間１．５４〔ｓ〕で行われた。
【００４５】
接合条件Ｂの２段階目の加圧における回転子１０の加圧力を接合条件Ａにおける２段階目の加圧における回転子１０の加圧力よりも大きい値に設定し、その他の値は接合条件Ａ，Ｂで同じ値に設定して接合を行った。
【００４６】
図１２は、２通りの接合条件Ａ，Ｂの接合で得られた構造体Ｓの、孔９がある場合と孔９ない場合とにおける剥離強度の測定結果を示しており、該測定結果からは、回転子１０の加圧力の値が大きい接合条件Ｂで、かつ孔９がある場合に接合部の剥離強度が最も大きい値となることが確認された。
【００４７】
以上の図１１及び図１２の残留応力値の測定結果及び剥離強度の測定結果から、孔９をヒンジレインフォースメント４の凹部６内に加工したことによる残留応力の低減効果が確認されるため、ヒンジレインフォースメント４の凹部６内の２点の接合領域８，８′の中央部に孔９を設けたことで、該凹部６内に発生する残留応力が上記孔９により吸収されて低減し、ヒンジレインフォースメント４とボルトリテーナ５との接合後に凹部６内の残留応力の影響で両金属部材が剥離すること、或いは接合力が低下することを抑制することが可能であると言える。
【００４８】
次に、図１３は、凹部６内に３箇所の接合領域を設けたときの孔の配置を平面図で示したものであり、接合領域８−８′間に孔９を設け、接合領域８′−８″間に孔９′を設け、接合領域８″−８間に孔９″を設けている。接合時に回転子１０の回転加圧動作によって生じる摩擦熱による熱膨張を上記各孔が吸収するため、凹部６が冷却され収縮するときに生じる残留応力に基く歪みは各孔がない場合と比較して小さくなる。この結果、残留応力に基く歪みは各孔により吸収されるため、接合後に凹部６内の残留応力の影響でヒンジレインフォースメント４とボルトリテーナ５とが剥離すること、或いは接合力が低下することを抑制することが可能となる。
【００４９】
なお、本実施形態では接合領域の間に孔を設けたが、これは応力緩和部の一例に過ぎず、例えば孔の代わりにビードを設けてもよい。
図１４は、２箇所の接合領域の中央部に応力緩和部としてビードを設けた場合の構造体ＳのＡ−Ａ線による断面図を示しており、接合領域８，８′の中央部のヒンジレインフォースメント４を予め折り曲げて山状の部分を形成しておくことで設定したビード１３の山の部分が折り重なって密着している。摩擦点接合を行うときには該山状の部分が外向きに広がることで熱膨張の影響を緩和し、該凹部６が冷却され収縮するときには該山状の部分が折り重なることで残留応力に基く歪みは上記ビード１３がない場合と比較して小さくなる。この結果、残留応力に基く歪みはビード１３により吸収されるため、接合後に凹部内の残留応力の影響でヒンジレインフォースメント４とボルトリテーナ５とが剥離すること、或いは接合力が低下することを抑制することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明によれば、異種材からなる第１金属部材と第２金属部材とを重ね合わせて回転子を回転させながら押圧することにより摩擦点接合を行う方法及びその方法で得られる構造体において、凹部を有する第１金属部材と第２金属部材との接合部が回転子の摩擦熱による残留応力の影響で接合後に剥離すること、或いは接合力が低下することを確実に回避し、よって、第１金属部材の凹部内の複数の箇所に摩擦点接合を行っても両金属部材の剥離、或いは接合力の低下の問題が発生しない摩擦点接合方法及びその方法で得られる構造体を提供することが可能となり、摩擦点接合、特に、回転子の回転による摩擦熱を利用して金属材料を軟化させ、攪拌し、塑性流動を生じさせることで異種金属材料同士の接合を行う摩擦点接合の技術分野に広く好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態に係るトランクリッドをインナパネル側から見た図である。
【図２】トランクリッドを形成するインナパネルとアウタパネルとの間に介在する構造体をインナパネル側から見た拡大図である。
【図３】図２の構造体のＡ−Ａ線による断面図である。
【図４】図３における構造体の平面図である。
【図５】ヒンジレインフォースメントボルトリテーナとの接合動作において、１点目の接合を開始する前の図２のＡ−Ａ線による断面図である。
【図６】ヒンジレインフォースメントボルトリテーナとの接合動作において、１点目の接合を開始する瞬間の図２のＡ−Ａ線による断面図である。
【図７】ヒンジレインフォースメントボルトリテーナとの接合動作において、回転子が１点目の接合領域に最も深く沈みこんだ瞬間の図２のＡ−Ａ線による断面図である。
【図８】ヒンジレインフォースメントボルトリテーナとの接合動作において、回転子が１点目の接合領域から完全に退避した瞬間の図２のＡ−Ａ線による断面図である。
【図９】ヒンジレインフォースメントボルトリテーナとの接合動作において、回転子が２点目の接合領域に最も深く沈みこんだ瞬間の図２のＡ−Ａ線による断面図である。
【図１０】ヒンジレインフォースメントボルトリテーナとの接合動作において、接合動作終了後の時点の図２のＡ−Ａ線による断面図である。
【図１１】ヒンジレインフォースメントとボルトリテーナとの接合部の表面の各接合位置における残留応力値の測定結果のグラフである。
【図１２】２通りの接合条件の下でヒンジレインフォースメントとボルトリテーナとの接合を行い、該接合条件で得られた構造体において、孔がある場合と孔がない場合とにおける剥離強度の測定結果の表である。
【図１３】凹部内に３箇所の接合領域を設け、該各一対の接合領域の中央部に孔を設ける場合の図３における構造体の平面図である。
【図１４】凹部内の２箇所の接合領域の中央部に応力緩和部としてのビードを設けるときの構造体の図２のＡ−Ａ線による断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１            トランクリッド
２            インナパネル
３            アウタパネル
４            ヒンジレインフォースメント（第１金属部材）
５            ボルトリテーナ（第２金属部材）
６            凹部
８，８′            接合領域      
９            孔（応力緩和部）
１０            回転子（回転加圧手段）
【図１】
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【図２】
2006130521.tif 000004
【図３】
2006130521.tif 000005
【図４】
2006130521.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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