(57)【要約】【課題】製造工程を簡易化しうるとともに、軽量化、および鉄系材料とアルミニウム系材料との接合強度を向上しうる、接合継手、自動車用シートフレーム、および接合継手の製造方法を提供する。【解決手段】本発明にかかる自動車用シートフレームは、外周にそって各辺と平行に１以上のスリット２ａが形成されたバックパネル２と、バックパネル２のスリット２ａに重ねて配置されるフレーム管３と、を備え、バックパネル２とフレーム管３とは、少なくともスリット２ａの内周側でアルミニウム系ろう材により接合されていることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部が直線をなす外周を有し、前記外周にそって各辺と平行に１以上のスリットが形成されたアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる薄板と、
前記薄板のスリットに重ねて配置される鉄または鉄合金からなる部材と、
を備え、前記薄板と前記部材とは、少なくとも前記スリットの内周側でアルミニウム系ろう材により接合されていることを特徴とする接合継手。
【請求項２】
前記薄板と前記部材は、ＭＩＧブレージングまたはレーザーブレージングにより接合されていることを特徴とする請求項１に記載の接合継手。
【請求項３】
前記薄板と前記部材は、前記スリットの外周側および内周側で接合されていることを特徴とする請求項１または２に記載の接合継手。
【請求項４】
前記部材は、高張力鋼からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の接合継手。
【請求項５】
前記部材は、中空管であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の接合継手。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一つに記載の接合継手を備えることを特徴とする自動車用シートフレーム。
【請求項７】
外周にそって各辺と平行に１以上のスリットが形成されたアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる薄板の下部に、鉄または鉄合金からなる部材を前記スリットに重ねて配置し、前記スリットの内周側の側面にアルミニウム系ろう材を供給するとともに、ＭＩＧブレージングまたはレーザーブレージングにより前記アルミニウム系ろう材を溶融して、前記薄板と前記部材とを接合する接合継手の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合継手、自動車用シートフレーム、および接合継手の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車用途において各種部品の軽量化を目的として、鉄系材料のアルミニウム系材料への置き換えが検討されている。アルミニウム系材料は、軽量化に適する一方、すべてをアルミニウム系材料とすると、十分な製品強度を得ることは難しい。そこで、鉄系材料の一部をアルミニウム系材料への置き換えが検討されている。鉄系材料をアルミニウム系材料に置き換える際、鉄系材料とアルミニウム系材料との接合が必要となる。
【０００３】
鉄系材料とアルミニウム系材料とを溶接する際、強度的に劣る金属間化合物の生成を抑制する技術が種々提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１５９２５３号公報
【特許文献２】特開２００６−１５０４３９号公報
【特許文献３】特開２００８−２２１３２２号公報
【特許文献４】特開２００６−２１２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１〜４では、鉄系材料の穴あけ加工が必要であり、加工に手間を要するという問題を有する。更なる軽量化と強度向上のために鉄系材料を高張力鋼とすることも考えられるが、特に高張力鋼においては加工自体が容易ではない。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、軽量化を可能とし、加工が容易な、接合継手、自動車用シートフレーム、および接合継手の製造方法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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる接合継手は、少なくとも一部が直線をなす外周を有し、前記外周にそって各辺と平行に１以上のスリットが形成されたアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる薄板と、前記薄板のスリットに重ねて配置される鉄または鉄合金からなる部材と、を備え、前記薄板と前記部材とは、少なくとも前記スリットの内周側でアルミニウム系ろう材により接合されていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明にかかる接合継手は、上記発明において、前記薄板と前記部材は、ＭＩＧブレージングまたはレーザーブレージングにより接合されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明にかかる接合継手は、上記発明において、前記薄板と前記部材は、前記スリットの外周側および内周側で接合されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかる接合継手は、上記発明において、前記部材は、高張力鋼からなることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかる接合継手は、上記発明において、前記部材は、中空管であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかる自動車用シートフレームは、上記のいずれか一つに記載の接合継手を使用することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の接合継手の製造方法は、外周にそって各辺と平行に１以上のスリットが形成されたアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる薄板の下部に、鉄または鉄合金からなる部材を前記スリットに重ねて配置し、前記スリットの内周側の側面にアルミニウム系ろう材を供給するとともに、ＭＩＧブレージングまたはレーザーブレージングにより前記アルミニウム系ろう材を溶融して、前記薄板と前記部材とを接合することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、アルミニウム系材料への置き換えにより軽量化を可能とし、鉄系材料とアルミニウム系材料との接合強度を向上するとともに、簡易に接合継手、および自動車用シートフレームを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態にかかる自動車用シートフレームの正面図である。
【図２】図２は、図１の自動車用シートフレームの裏面図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ線の一部拡大断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態の変形例にかかる自動車用シートフレームの一部拡大断面図である。
【図５】図５は、接合試験の際の接合部位を示す図である。
【図６】図６は、接合試験の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解し得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。すなわち、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。
【００１７】
まず、本発明の実施の形態にかかる自動車用シートフレームについて、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態にかかる自動車用シートフレームの正面図である。図２は、図１の自動車用シートフレームの裏面図である。図３は、図２のＡ−Ａ線の一部拡大断面図である。
【００１８】
自動車用シートフレーム１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、外周にそって各辺と平行に複数のスリット２ａが形成されたバックパネル２と、鉄または鉄系合金からなり、バックパネル２のスリット２ａ下部に配置されるフレーム管３と、を備える。バックパネル２とフレーム管３とは、スリット２ａの長辺の内周側および外周側に供給されたアルミニウム系ろう材が溶融されて形成されたビード４により重ねすみ肉溶接されて接合されている。なお、本明細書において、スリット２ａの内周側はバックパネル２の中心側、スリット２ａの外周側はバックパネル２の外周側である。
【００１９】
バックパネル２は、アルミニウムまたはアルミニウム合金の薄板であり、プレス加工等により成形される。アルミニウム合金としては、強度の高いものが好ましいが、プレス加工のしやすさ等の観点から、５０００系（Ａｌ−Ｍｇ系）、６０００系（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ）系、７０００系（Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系）を使用することが好ましい。スリット２ａは、プレス加工の際に同時に形成されることが、製造工程の簡略化の点で好ましい。
【００２０】
スリット２ａの幅ｒ１は、使用するアルミニウム系ろう材のワイヤ径により適宜選択すればよいが、スリット２ａの両端（内周側および外周側）で接合する場合には、ワイヤ径の２．５倍〜５．０倍とすることが好ましい。スリット２ａの片側のみを接合する場合には、スリット２ａの幅ｒ１はワイヤ径の１．６倍〜５．０倍とすることが好ましい。また、図３に示すように、フレーム管３として断面形状が円形のパイプを使用する場合、接合強度を保持する観点から、スリット２ａの幅ｒ１は、フレーム管３の外径ｒ３の２８％以下とすることが好ましい。なお、スリット２ａの片側のみを接合する場合、自動車用シートフレーム１の強度向上の観点から、スリット２ａの内周側を接合することが好ましい。自動車用シートフレーム１は、中心方向、すなわちスリット２ａの内周側に応力が加わるため、内周側を接合した方が高い接合強度が得られる。
【００２１】
フレーム管３は、図３に示すように、断面形状が円形の鉄または鉄系合金からなるパイプである。鉄系合金としては、軟鋼、炭素鋼、高張力鋼、超高張力鋼、ステンレス鋼等を使用することができる。また、各種メッキ処理が施されたものも好適に使用できる。自動車用シートフレーム１の強度向上の点から、フレーム管３は高張力鋼から形成されることが好ましい。フレーム管３は、図４に示すように、断面形状が矩形状をなしていてもよいし、多角形であってもよい。また、フレーム管３の代わりに板状の部材を使用してもよい。
【００２２】
アルミニウム系ろう材は、ワイヤ径が１．２ｍｍ〜１．６ｍｍのものを好適に使用することができる。アルミニウム系ろう材は、フラックスを含有するＡｌ−Ｓｉ系ろう材を工程に使用することができる。
【００２３】
アルミニウム系ろう材のワイヤ供給量を変化させることにより、ビード形状を調整し、接合強度を向上させることができる。ワイヤ供給量が少ない場合、高いレーザ出力が必要なく、FeとAlの界面に生じる金属間化合物層の成長が抑制できる。また、ワイヤ供給量が少ない場合はビード形状が小さくなるが、ビード形状が小さな接合体に剥離荷重を加えた場合、接合部の剛性が低く、接合部が良く変形する。その結果、接合界面に生じる最大主応力が低くなり、耐荷重に優れる接合体を形成することができる。一方で、ワイヤ供給量が多い場合、溶融させるために多くのエネルギーが必要となり、レーザ出力を高くする必要がある。そのため金属間化合物層が成長しやすく、脆性的な破壊が生じやすい。また、ワイヤ供給量が多い場合はビード形状が大きくなるが、ビード形状が大きな接合体に剥離荷重を加えると、接合部の剛性が高いため、界面に生じる最大種応力が高くなる。よって低い荷重で脆性的な破断に至る可能性がある。
【００２４】
バックパネル２とフレーム管３とのアルミニウム系ろう材による接合は、ＭＩＧ（Metal  Inert  Gas）ブレージングまたはレーザーブレージングで行うことができる。特にレーザーブレージングは、照射するエネルギー量を低く制御でき、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるバックパネル２への影響を低減できるため好ましい。なお、ＭＩＧブレージングにおいても、ＣＭＴ（Cold  Metal  Transfer  Mode）等を採用することにより、バックパネル２への影響を低減することができる。
【実施例】
【００２５】
スリット２ａ（幅６×長さ２０ｍｍ）を有するアルミニウム薄板２’（Ａ５１８２−Ｏ、３８×６３．７×ｔ０．６ｍｍ）と、高張力鋼の角型フレーム管３（外径３１×３８×ｔ１．４ｍｍ）とを、ＣｓＦを添加したＫＡｌＦ系フラックス成分を含むアルミニウム系ろう材（Ａｌ−２Ｓｉ−０．３Ｆｅ−０．２Ｔｉ、径１．２ｍｍ）を使用して、レーザーブレージングにより接合試験を行った。レーザ出力は１．４Ｋｗ、焦点距離１２ｍｍ、送り速度１０００ｍｍ/ｍｉｍ、アルミニウム系ろう材供給速度２２００ｍｍ/ｍｉｍで接合した。
【００２６】
図５は、接合試験の際の接合部位を示す図である。（ａ）はスリット２ａの外周側にアルミニウム系ろう材を供給し、ビード４を外周側に形成したもの、（ｂ）はスリット２ａの内周側にアルミニウム系ろう材を供給し、ビード４を内周側に形成したもの、（ｃ）はスリット２ａの内周側および外周側にアルミニウム系ろう材を供給し、ビード４をｂ内周側および外周側に形成したものである。（ａ）〜（ｃ）のサンプルについて、アルミニウム薄板２’に内周側へ応力を加えた際のせん断剥離強度について測定した。結果を図６に示す。
【００２７】
図６では、外周側を基準として内周側、および両側を接合した場合のせん断剥離強度比として示している。図６に示すように、外周側を接合した場合に比べて内周側を接合した場合の強度は、約１．７倍となった。また、両側を接合した場合の強度は、約２．９倍であった。
【符号の説明】
【００２８】
１  自動車用シートフレーム
２  バックパネル
２ａ  スリット
３  フレーム管
４  ビード
【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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