(57)【要約】【課題】電位差を有する材料が接合された異材接合体の電食を確実に防止しつつ、安定して溶接面積を確保できる異材接合体の製造方法を提供する。【解決手段】異材接合体１００の製造方法は、少なくとも一方の面に固形樹脂層１５を備える軽合金材１３に、鋼製のリベット１７の軸部１７ａを打ち込み、軽合金材１３上の固形樹脂層１５からリベット１７の軸部先端を突出させる工程と、リベット１７の軸部先端が突出する側の軽合金材１３の面に、固形樹脂層１５を介して鋼材１１を重ね合わせる工程と、リベット１７の軸部と鋼材１１とを溶接する工程と、を有する。また、上記のリベット１７の打ち込みに代えて、固形樹脂層１５を備える軽合金材１３を固形樹脂層１５と共に穿孔し、固形樹脂層１５を介して鋼材を重ね合わせ、穿孔部２７に鋼製のリベット１７の軸部１７ａを挿入してもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方の面に固形樹脂層を備える軽合金材を、頭部と軸部からなる鋼製のリベットの前記軸部で打ち抜き、前記リベットの軸部先端を前記固形樹脂層から突出させる工程と、
前記リベットの前記軸部先端が突出する側の前記軽合金材の面に、前記固形樹脂層を介して鋼材を重ね合わせる工程と、
前記リベットの前記軸部と前記鋼材とを溶接する工程と、
を有する異材接合体の製造方法。
【請求項２】
少なくとも一方の面に固形樹脂層を備える軽合金材を、前記固形樹脂層と共に穿孔する工程と、
前記軽合金材に、前記固形樹脂層を介して鋼材を重ね合わせる工程と、
前記軽合金材に穿孔された穿孔部に、頭部と軸部からなる鋼製のリベットを挿入して前記軸部の先端を突出させる工程と、
前記リベットの前記軸部と前記鋼材とを溶接する工程と、
を有する異材接合体の製造方法。
【請求項３】
前記溶接の前に、前記リベットと前記軽合金材とを相互にかしめる、請求項１又は請求項２に記載の異材接合体の製造方法。
【請求項４】
前記かしめを、前記軽合金材の塑性流動により行う請求項３に記載の異材接合体の製造方法。
【請求項５】
前記かしめを、前記リベットの前記軸部の塑性変形により行う請求項３に記載の異材接合体の製造方法。
【請求項６】
前記軽合金材の端面を前記固形樹脂層により覆う請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の異材接合体の製造方法。
【請求項７】
前記溶接は抵抗スポット溶接である請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の異材接合体の製造方法。
【請求項８】
前記溶接は、レーザ溶接、ＴＩＧ溶接、プラズマアーク溶接、又はＭＩＧ溶接のいずれかである請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の異材接合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異材接合体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、排気ガス等による地球環境問題に対して、自動車等の輸送機における車体の軽量化によって燃費の向上を図る取り組みがなされている。また、この軽量化をできるだけ阻害せず、自動車の車体衝突時の安全性を高めるため、自動車の車体構造に対し、従来から使用されている鋼材の一部を、より軽量でエネルギー吸収性にも優れたアルミニウム合金材及びマグネシウム材等の軽合金材に置換した適用例が増加しつつある。
自動車の車体等に使用されるアルミニウム合金材は、圧延板材、押出材、又は鍛造材等の形態がある。自動車のルーフ、フード、フェンダー、ドア、トランクリッド等、大型のパネル構造体のアウタパネル及びインナパネル等として、ＡＡ（アルミニウム協会）又はＪＩＳ規格の６０００系（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系）、及び５０００系（Ａｌ−Ｍｇ系）等のアルミニウム合金板の使用が検討されている。
これらのアルミニウム合金材は、車体の全ての部分をアルミニウム合金材で構成しない限り、元々汎用されている鋼板等の鋼材（鋼部材）と組み合わせて使用する必要があり、必然的に、アルミニウム合金材と鋼部材とを接合する必要がある。
アルミニウム合金材と鋼部材との間には、両者の電位差による腐食（電食）を防ぎ、更に接合強度を確保するために接着剤層が設けられることがある。この接着剤層を形成する接着剤は、液体又は粘性のある状態でアルミニウム合金材又は鋼部材に塗布され、両者を接合する。アルミニウム合金板と鋼板とを鋼製のリベットで溶接する方法においても接着剤層を介して接合する工程が採用されることがある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５９８３８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アルミニウム合金板と鋼板との接合では、通常、これら被接合材の表面に接着剤が塗布される。上記したスポット溶接であれば、溶接個所で新生面を出すために、スポット溶接電極からの加圧と通電による熱によって接着剤を排除しつつ溶接する方法が採用される。しかしながら、接着剤の塗布量にはバラツキがあり、接着剤が電極と接触する領域では、接着剤層の厚さ分布が生じることを回避できない。すると、電極に接触する接着剤層の厚さに応じて、局所的に電気抵抗の高い部分と低い部分が生じ、電気抵抗の低い部分に電流が集中して流れることがある。その結果、通電状態が不安定となり、安定したサイズのナゲット（溶融凝固部）が得にくいという問題がある。また、一旦塗布した接着剤を溶接領域のみ部分的に取り除いて溶接する方法も考えられるが、固化前の流動性を有する接着剤を部分的に排除して清浄な溶接面（金属表面）を出すことは難しい。そのため、溶接部に接着剤が残存したままで溶接することになるため、溶接強度の確保に必要な溶融凝固部を安定して形成することは困難であるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記事項に鑑みてなされたものであり、その目的は、電位差を有する材料が接合された異材接合体の電食を確実に防止しつつ、安定して溶融凝固部を形成できる異材接合体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は下記構成からなる。
（１）  少なくとも一方の面に固形樹脂層を備える軽合金材を、頭部と軸部からなる鋼製のリベットの前記軸部で打ち抜き、前記リベットの軸部先端を前記固形樹脂層から突出させる工程と、
前記リベットの前記軸部先端が突出する側の前記軽合金材の面に、前記固形樹脂層を介して鋼材を重ね合わせる工程と、
前記リベットの前記軸部と前記鋼材とを溶接する工程と、
を有する異材接合体の製造方法。
（２）  少なくとも一方の面に固形樹脂層を備える軽合金材を、前記固形樹脂層と共に穿孔する工程と、
前記軽合金材に、前記固形樹脂層を介して鋼材を重ね合わせる工程と、
前記軽合金材に穿孔された穿孔部に、頭部と軸部からなる鋼製のリベットを挿入して前記軸部の先端を突出させる工程と、
前記リベットの前記軸部と前記鋼材とを溶接する工程と、
を有する異材接合体の製造方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の異材接合体の製造方法によれば、電食を確実に防止しつつ、安定して溶融凝固部を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る異材接合体の製造方法により作製された異材接合体の模式的な断面図である。
【図２Ａ】異材接合体の第１の製造方法を段階的に示す工程説明図である。
【図２Ｂ】異材接合体の第１の製造方法を段階的に示す工程説明図である。
【図２Ｃ】異材接合体の第１の製造方法を段階的に示す工程説明図である。
【図２Ｄ】異材接合体の第１の製造方法を段階的に示す工程説明図である。
【図３Ａ】軽合金材と鋼材とを抵抗スポット溶接する様子を模式的に示す断面図である。
【図３Ｂ】軽合金材と鋼材とを抵抗スポット溶接する様子を模式的に示す断面図である。
【図４Ａ】異材接合体の第２の製造方法を段階的に示す工程説明図である。
【図４Ｂ】異材接合体の第２の製造方法を段階的に示す工程説明図である。
【図４Ｃ】異材接合体の第２の製造方法を段階的に示す工程説明図である。
【図５】第３の製造方法により作製された異材接合体の模式的な断面図である。
【図６】軽合金材に取り付けるリベットの他の例を示す模式的な断面図である。
【図７】リベットを鋼材にレーザ溶接した場合の異材接合体の模式的な断面図である。
【図８Ａ】リベットを鋼材にＭＩＧ溶接した場合の異材接合体の模式的な断面図である。
【図８Ｂ】リベットを鋼材にプラズマアーク溶接した場合の異材接合体の模式的な断面図である。
【図９】自動車車体の斜視図である。
【図１０】ルーフパネルのルーフサイドレールへの取り付け構造の一態様例を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る異材接合体の製造方法により作製された異材接合体１００の模式的な断面図である。
＜異材接合体の基本構成＞
本構成例の異材接合体１００は、鋼材１１と、少なくとも一方に電気絶縁性を有する固形樹脂層１５を備える軽合金材１３と、鋼製のリベット１７と、を有する。鋼材１１と軽合金材１３とは、リベット１７の軸部１７ａを除いて固形樹脂層１５を介して重ね合わされる。リベット１７は、軽合金材１３を挟んで軸部１７ａの先端と鋼材１１とがスポット溶接され、溶接部位に溶融凝固部（スポット溶接の場合はナゲット）１９が形成される。また、鋼材１１と軽合金材１３との間の固形樹脂層１５は、鋼材１１と軽合金材１３との電位差に起因する電食を防止させる。
【００１０】
＜リベット＞
リベット１７は、軸部１７ａと、軸部１７ａよりも大径の頭部１７ｂを有する。リベット１７の表面には、鋼材１１よりも高い電気抵抗率（電気抵抗）の絶縁層が形成される。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他、ニッケルめっき、亜鉛ニッケルめっき、亜鉛等のめっき層であってもよく、その他の絶縁被膜等であってもよい。絶縁層は、リベット１７の頭部１７ｂの外側端面と、軸部１７ａの先端面とを除いた部位にのみ形成されていてもよく、少なくとも、リベット１７が後述する軽合金材１３の穿孔に装填された際に、リベット１７と軽合金材１３とが接触する箇所に形成されていればよい。
【００１１】
リベット１７の頭部１７ｂには、軽合金材１３と接する面と、軸部１７ａの基端側の円周面との間に、環状溝１７ｃが設けられていてもよい。リベット１７に環状溝１７ｃが設けられることにより、環状溝１７ｃ内に軽合金材１３の一部を塑性流動させることができ、リベット１７と軽合金材１３とのかしめ締結力をより向上させることができる。
【００１２】
更に、後述する図２Ｂに示すように、リベット１７の軸部１７ａの先端には、軸方向に突出する突起（プロジェクション）１７ｄがあってもよい。
【００１３】
＜鋼材＞
鋼材１１は、高張力鋼材、亜鉛めっき鋼板、ステンレス鋼等が用いられる。鋼材１１の形態としては、板材、形材、鋳物材、板材のプレス成形品、又はホットスタンプ品等が挙げられる。
【００１４】
＜軽合金材＞
軽合金材１３の材質は、特に限定されないが、具体的には、アルミニウム、アルミニウム合金（ＪＩＳ規格の２０００系、３０００系、４０００系、５０００系、６０００系又は７０００系、８０００系）、マグネシウム、マグネシウム合金等が挙げられる。軽合金材１３の形態としては、板材（アルミクラッド材を含む）、形材、ダイキャスト材、鋳物材、又は板材や押出材のプレス成形品等が挙げられる。
【００１５】
＜固形樹脂層＞  
固形樹脂層１５は、前述したように電気絶縁性を有し、軽合金材１３の少なくとも一方の面１３ａに備わる。本構成の固形樹脂層１５は、軽合金材１３の面上でリベット１７の少なくとも軸部１７ａを取り囲む領域で鋼材１１と相対する面に形成される。また、固形樹脂層１５は、剪断性に優れるものが好ましく、軽合金材１３と共に穿孔できるものであればよい。具体的には、樹脂接着テープや、ポリエステル樹脂フィルムを熱圧着したラミネート被膜が、固形樹脂層１５として好適に用いられる。
【００１６】
また、より好ましくは、固形樹脂層１５は樹脂接着テープ（フィルムテープ）とすることができる。樹脂接着テープの材質は、テープの基材がポリウレタン、ポリエステル、アイオノマー、ＰＥＴ等の各種樹脂材料を用いることができる。耐候性や耐熱性、耐水性、打ち抜き性の観点からアイオノマーが好適に用いられる。固形樹脂層１５は、軽合金材１３の鋼材１１との合わせ面側に配置されるが、リベット１７の軸回りのみに固形樹脂層１５を配置し、固形樹脂層１５以外の部分を接着剤層としてもよい。
【００１７】
固形樹脂層１５は、樹脂接着テープやラミネート皮膜で構成できる。また、ロールコータやバーコータでコーティング樹脂を塗布した後でベーキングした乾燥塗膜であってもよい。樹脂接着テープは、任意の場所に部分的に固形樹脂層１５を配置することができ、ラミネート皮膜や、コーティング樹脂の乾燥皮膜の場合は、広い面積で固形樹脂層１５を形成するのに適している。固形樹脂層１５の好ましい厚さは、０．０１〜０．６ｍｍ程度であり、更に好ましくは０．２〜０．５ｍｍである。この厚さの範囲であれば、軽合金材と鋼材との電気絶縁を確保しつつ、打ち抜き等の剪断によって、軽合金材１３と固形樹脂層１５とを一体的に穿孔できる。
【００１８】
＜異材接合体の製造方法＞
（第１の製造方法）
次に、異材接合体１００の第１の製造方法について説明する。
図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄは、図１に示す異材接合体１００の第１の製造方法（ピアス方式）を段階的に示す工程説明図である。
【００１９】
まず、図２Ａに示すように、軽合金材１３に固形樹脂層１５を設ける。図示例では、固形樹脂層１５を軽合金材１３の図中下方の面１３ａに設けているが、図中上方の面１３ｂにも設けてもよい。
【００２０】
次に、図２Ｂに示すように、円筒状の下型２１の上に、固形樹脂層１５を有する軽合金材１３を載置し、リベット１７を下型２１と上型（ポンチ）２３との間に配置する。この際、軽合金材１３の固形樹脂層１５を有する面１３ａを下型２１に向けて配置する。
【００２１】
そして、図２Ｃに示すように、下型２１と上型２３とを相対移動させて、リベット１７を軽合金材１３に打ち込む。すると、図２Ｄに示すように、軽合金材１３はリベット１７の軸部１７ａで打ち抜かれ、抜きカス（ブランク）２５が下型２１内に落下する。また、リベット１７の軸部１７ａの先端は、軽合金材１３を厚さ方向に貫通して、軽合金材１３の外側に突出する。この状態で、軽合金材１３には、固形樹脂層１５の存在しない穿孔部２７が形成される。
【００２２】
上記のカス２５の打ち抜きと同時に、軽合金材１３の穿孔部２７周囲の材料が、リベット１７の頭部１７ｂと下型２１の間に挟まれて塑性流動し、リベット１７の頭部１７ｂに形成された環状溝１７ｃ内に入り込む。これにより、リベット１７の環状溝１７ｃに、塑性流動した軽合金材１３ｄが密着して、リベット１７が軽合金材１３にかしめられる。
【００２３】
次に、リベット１７がかしめられた軽合金材１３と鋼材１１とを抵抗スポット溶接する。
図３Ａ，図３Ｂは軽合金材１３と鋼材１１とを抵抗スポット溶接する様子を模式的に示す断面図である。
まず、図３Ａに示すように、リベット１７がかしめられた軽合金材１３を、リベット１７の軸部１７ａが突出する側の面１３ａを鋼材１１に対面させて、鋼材１１と重ね合わせる。つまり、軽合金材１３は、一対の対向する面１３ａ，１３ｂのうち、一方の面１３ａに形成された固形樹脂層１５を介して鋼材１１に重ね合わされる。
【００２４】
そして、リベット１７の頭部１７ｂと鋼材１１とを、抵抗スポット溶接装置のスポット溶接電極３１，３３により挟み込み、スポット溶接電極３１，３３間に加圧力を作用させる。その後、図３Ｂに示すように、スポット溶接電極３１，３３間に溶接電流を印加して、リベット１７と鋼材１１とを抵抗スポット溶接する。これにより、リベット１７の軸部１７ａの先端と鋼材１１との間に溶融凝固部１９が形成される。
【００２５】
スポット溶接時においては、リベット１７の鋼材１１と接触する面（溶接面）には、固形樹脂層１５が存在しない。また、溶接時の加圧や熱によって固形樹脂層１５が接合面に流入することはない。更に、リベット１７の軽合金材１３と接する面、即ち、リベット１７の軸部１７ａの外周面と、頭部１７ｂの下側面には、リベット１７の表面に形成された絶縁層が剥がれずに存在する。
【００２６】
そのため、スポット溶接電極３１，３３間の電流の通電が、固形樹脂層１５で阻害されることなく、また、リベット１７から軽合金材１３に分流することもなくリベット１７内を流れて鋼材１１に向かう。これにより、溶接電流がリベット１７の軸部１７ａを中心とした領域に集中して、溶融凝固部１９が、軸部１７ａの中心に所望の大きさで形成される。
【００２７】
また、リベット１７の軸部１７ａの先端が突起１７ｄを有する場合には、軸部１７ａの中心位置の突起１７ｄと鋼材１１とがより確実に接触するため、リベット１７の通電電流は、突起１７ｄを中心とする領域に流れやすくなる。これにより、更に安定して軸部１７ａを中心とした適正な溶融凝固部１９が形成される。
【００２８】
また、図３Ｂに示すように、軽合金材１３は、図２Ｄに示す下型２１との打ち抜きによって、一方の面１３ａ側から他方の面１３ｂ側に向けて変形する。その結果、軽合金材１３の面１３ａには、図中上方に凹んだ凹部３５が形成される。
【００２９】
凹部３５は、リベット１７の軸部１７ａの先端と鋼材１１との間の溶融凝固部１９が形成された部分から、軽合金材１３を離間させる断熱空間となり、溶融凝固部１９からの熱が軽合金材１３に伝達されにくくなる。また、軽合金材１３に形成された固形樹脂層１５にも溶融凝固部１９からの熱が伝達されにくくなり、固形樹脂層１５が熱損傷を受けることを抑制できる。したがって、リベット１７と鋼材１１とのスポット溶接による溶融凝固部１９が適正に形成される。
【００３０】
本構成の異材接合体１００によれば、スポット溶接時に、リベット１７の軸部１７ａの先端面と鋼材１１との間の溶接部（溶接領域）に固形樹脂層１５が配置されないため、溶接電流を安定させることができる。よって、軽合金材１３と鋼材１１との電食を確実に防止しつつ、安定したサイズの溶融凝固部を形成することができる。
【００３１】
一方、従前の液状の接着剤又は粘性を有する接着剤を用いて軽合金材１３と鋼材１１とを溶接前に仮接合する場合には、接着剤の除去が不完全となり、溶接部に接着剤が残存してしまう。また、軽合金材１３に塗布された接着剤の固化前で、接着剤が流動性を有した状態で被接合体を穿孔すると、穿孔直後に溶接部に接着剤が流れ込む。このような場合には、リベット１７の軸部１７ａの先端面、この先端面に対面する鋼材１１の表面は、少なくとも一部が接着剤により覆われてしまうため適正なサイズの溶融凝固部を得ることが難しくなる。
【００３２】
そのため、軽合金材１３に形成する樹脂層は、軽合金材１３と共に穿孔する際に固体状であることが必要となる。樹脂層が固体状であることで、樹脂自体の流動がなくなり、穿孔の際に、リベット１７の軸部１７ａの断面（軸方向直角断面）に相当する接合面（接合領域）が確保される。
【００３３】
固形樹脂層１５として、樹脂接着テープや、ポリエステル樹脂フィルムを用いる場合には、テープやフィルムの簡単な貼り付け作業により、均一な厚さの固形樹脂層１５を、熟練を要することなく高効率で形成できる。そのため、自動化も容易となり、異材接合体の製造工程の簡単化、効率化が図れる。
【００３４】
なお、スポット溶接の条件は、通常の鋼材−鋼材の同種材同士の接合に汎用されている条件をそのまま適用できる。つまり、本構成によれば、軽合金材１３と鋼材１１との異材接合であるにも拘わらず、通常の鋼板−鋼板の同種材同士のスポット接合に汎用されている条件が適用できる。スポット溶接の好ましい条件としては、一対のスポット溶接電極間の加圧力を１．０〜７．０ｋＮの範囲とすることが好ましい。また、電極間電流を５〜１５ｋＡの範囲、好ましくは７〜８ｋＡの範囲とし、溶接部における軽合金材１３の厚さｔ（ｍｍ）との関係で、２００×ｔ（ｍｓｅｃ）以下の時間、通電することが好ましい。
【００３５】
（第２の製造方法）
次に、異材接合体１００の第２の製造方法について説明する。
図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃは、異材接合体１００の第２の製造方法を段階的に示す工程説明図である。
【００３６】
図４Ａに示すように、少なくとも一方の面に固形樹脂層１５を備えた軽合金材１３を、円筒状の下型３７と円柱状の上型３９との間に配置して、上型３９と下型３７とを相対的に接近移動させる。すると、図４Ｂに示すように、軽合金材１３は固形樹脂層１５と共に打ち抜かれ、抜きカス（ブランク）４１が下型３７内に落下する。これにより、軽合金材１３に下孔となる穿孔部４３が形成される。
【００３７】
次に、図４Ｃに示すように、軽合金材１３に形成された穿孔部４３へ、リベット１７の軸部１７ａを嵌入する。リベット１７は、穿孔部４３より僅かに大径の固形樹脂層１５が形成された面１３ａと反対側の面１３ｂから、下孔である穿孔部４３に嵌入される。これにより、リベット１７は、前述した軽合金材１３の塑性流動を伴って軽合金材１３にかしめられる。また、リベット１７は、単に軸部１７ａが軽合金材１３の穿孔部４３を拡径し、圧入された状態で軽合金材１３に固定されることであってもよいし、単にリベット１７の軸部１７ａが挿入された状態であってもよい。
【００３８】
これ以降の工程は、前述した図３Ａ、図３Ｂに示す抵抗スポット溶接装置による抵抗スポット溶接と同様であるため、説明を省略する。
【００３９】
この製造方法によれば、軽合金材１３に穿孔された穿孔部４３にリベット１７の軸部１７ａを嵌入するだけで、リベット１７の装填が完了する。そのため、リベット１７の打ち込みに際して大きな加圧力が必要なくなり、リベットを取り付けるＣフレームの剛性を低くすることができるため、リベット取り付け装置のサイズをコンパクトにすることができる。
【００４０】
（第３の製造方法）
次に、異材接合体の第３の製造方法について説明する。
図５は第３の製造方法により作製された異材接合体２００の模式的な断面図である。
【００４１】
この場合の異材接合体２００は、固形樹脂層１５が、軽合金材１３の一方の面１３ａと、面１３ａに接続する端面１３ｃと、端面１３ｃに接続する他方の面１３ｂとに連続して形成される。他の構成は前述の図１に示す異材接合体１００と同様である。
【００４２】
本構成の異材接合体２００によれば、軽合金材１３の端面１３ｃを含む端部が固形樹脂層１５によって覆われるため、端面１３ｃからの水分浸入等による電食の進行を確実に阻止できる。なお、図示例のように、端面１３ｃを面１３ａ，１３ｂと共に覆う形態以外にも、面１３ａと端面１３ｃとを覆う形態としてもよい。その場合でも、端面１３ｃからの電食の防止効果を高められる。
【００４３】
（変形例）
次に、異材接合体の製造方法の更に他の例について説明する。
前述したリベット１７と軽合金材１３とのかしめ形態は、軽合金材１３の塑性流動を伴う形態や嵌入する形態であったが、他のかしめ形態であってもよい。
【００４４】
図６は軽合金材１３に取り付けるリベットの他の例を示す模式的な断面図である。
ここでは、図中点線で示すかしめ前のリベット１７Ａの軸部１７ａを、軽合金材１３に形成された穿孔部４３に挿入する。そして、リベット１７Ａの頭部１７ｂを軸方向に加圧することで、軸部１７ａを塑性変形により張り出させて、穿孔部４３の内壁面に密着させる。
【００４５】
このように、軸部１７ａの塑性変形による張り出しによってリベット１７Ａを軽合金材１３にかしめてもよい。上記例は単純なリベット形状であるが、リベット１７Ａの軸部１７ａは、円柱状の他、外周面がテーパ状、樽型であってもよい。
【００４６】
本構成の場合、軽合金材１３に塑性流動を生じさせることなくリベット１７Ａが穿孔部２７にかしめられる。よって、軽合金材１３の大きな変形(例えば反り等)を抑えつつ、強固にリベット１７Ａを軽合金材１３に固定できる。
【００４７】
また、上記した各構成例では、リベット１７，１７Ａを鋼材１１に抵抗スポット溶接する態様を説明しているが、溶接方法はこれに限らない。例えば、レーザ溶接やＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接、プラズマアーク溶接であってもよい。
【００４８】
図７はリベット１７Ｂを鋼材１１にレーザ溶接した場合の異材接合体３００の模式的な断面図である。
レーザ溶接の場合、レーザ発振器４５から出力されるレーザビームＬＢにより、リベット１７Ｂを貫通し、リベット１７Ｂと鋼材１１を接合する溶融凝固部４７が形成される。
【００４９】
図８Ａはリベット１７Ｃを鋼材１１にＭＩＧ溶接した場合の異材接合体４００の断面図である。
ＭＩＧ溶接の場合、シールドガス雰囲気で、溶接トーチ４８からのアークによって母材と溶加材とが溶融されることで、リベット１７Ｃに形成された開口部１７ｅに溶融凝固部４７が堆積される。
【００５０】
図８Ｂはリベット１７Ｄを鋼材１１にプラズマアーク溶接した場合の異材接合体５００の断面図である。
プラズマアーク溶接では、溶接トーチ４９において、プラズマガスと拘束ノズルによる熱的ピンチ効果を利用して細く絞ったプラズマアークを発生させる。プラズマアークによりリベット１７Ｄを貫通し、リベット１７Ｄと鋼材１１を接合する溶融凝固部４７が形成される。なお、図示はしないがＴＩＧ溶接を用いてもプラズマアーク溶接同様の効果が得られる。
【００５１】
レーザ溶接、ＴＩＧ溶接、プラズマアーク溶接、ＭＩＧ溶接によれば、スポット溶接のように電極で被接合材を挟み込む必要がなく片面からの施工で可能なため、スポット溶接の電極が配置しにくい場所の接合も可能となる。更に、スポット溶接のような分流がないため、溶接点の間隔を狭くすることができる。
【００５２】
＜異材接合体の適用例＞
次に、上記した異材接合体の各構成を、自動車ルーフ取り付け構造に適用した一例を説明する。
【００５３】
図９は自動車車体の斜視図である。
図示例のように、前提となる自動車車体５１の基本的な構造自体は、従来構造と同様である。即ち、フロントピラー５３、センターピラー５５、及びリアピラー５７の上方側における車両上部の両サイドには、車両前後方向に沿って延在する一対のルーフサイドレール５９が設けられる。また、車両上部には、一対のルーフサイドレール５９間に架け渡されるルーフパネル６１が設けられる。
【００５４】
本構成のルーフパネル６１はアルミニウム合金（板）製であり、ルーフサイドレール５９は鋼製である。
【００５５】
図１０はルーフパネル６１のルーフサイドレール５９への取り付け構造の一態様例を概略的に示す断面図である。
図示例の断面図は、図９の自動車車体５１の斜視図における、ルーフパネル６１の車両幅方向の両脇側であって、フロントピラー５３とセンターピラー５５との間のＡ−Ａ部や、センターピラー５５とリアピラー５７との間のＢ−Ｂ部の断面図に相当する。ここでは、ルーフサイドレール５９として、サイドパネルアウタ６３とルーフレールインナ６５とを有する構成を例示しているが、これに限らず、ルーフレールインナ６５に、更に他の部材が接合された複合部材であってもよい。
【００５６】
リベット１７は、サイドパネルアウタ６３とルーフレールインナ６５を構成する材料と同じ鋼製とされ、軸部１７ａと頭部１７ｂとを有する。
【００５７】
ルーフパネル６１の周縁には、ルーフサイドレール５９側と接続するためのフランジ部６１ａが形成される。このフランジ部６１ａのサイドパネルアウタ６３との対面側には、固形樹脂層１５が形成される。また、フランジ部６１ａには、リベット１７の軸部１７ａが挿通される穿孔部６７が形成される。穿孔部６７は、リベット１７の軸部１７ａを打ち込んで形成してもよく、予め穿孔された下孔であってもよい。
【００５８】
サイドパネルアウタ６３の周縁にもフランジ部６３ａが形成される。サイドパネルアウタ６３のフランジ部６３ａと、ルーフレールインナ６５と、ルーフパネル６１のフランジ部６１ａとは、それぞれ重なって配置される。
【００５９】
リベット１７の頭部１７ｂはルーフパネル６１の上面に接触し、軸部１７ａの先端は穿孔部６７を通じてサイドパネルアウタ６３に接触している。リベット１７は、前述したように、軸部１７ａ又は頭部１７ｂがルーフパネル６１にかしめられる。そして、リベット１７の頭部１７ｂとルーフサイドレール５９のルーフレールインナ６５との間が、抵抗スポット溶接装置の一対のスポット溶接電極により挟まれて通電される。これにより、リベット１７の軸部１７ａと、サイドパネルアウタ６３及びルーフレールインナ６５との間に溶融凝固部１９が形成される。
【００６０】
つまり、鋼材からなるルーフサイドレール５９と、鋼製のリベット１７とが溶接されることで、ルーフサイドレール５９と軽合金材であるルーフパネル６１とが接合される。
【００６１】
ルーフサイドレール５９とルーフパネル６１との間には、固形樹脂層１５が配置されるため、電食の発生が確実に防止される。また、リベット１７の軸部１７ａの先端がルーフサイドレール５９に直接接触するため、接着剤の流動の問題もなく、安定したサイズの溶融凝固部を形成することができる。
【００６２】
上記した異材接合体の適用例は一例であって、本発明はこれに限らない。例えば、フード、フェンダー、ドア、トランクリッド等、他の接合部に適用することもできる。更に、鉄道車両、航空機、船舶等の各種輸送機の接合部にも、本発明の異材接合体の構成を適用できる。
【００６３】
このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【００６４】
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１）  少なくとも一方の面に固形樹脂層を備える軽合金材を、頭部と軸部からなる鋼製のリベットの前記軸部で打ち抜き、前記リベットの軸部先端を前記固形樹脂層から突出させる工程と、
前記リベットの前記軸部先端が突出する側の前記軽合金材の面に、前記固形樹脂層を介して鋼材を重ね合わせる工程と、
前記リベットの前記軸部と前記鋼材とを溶接する工程と、
を有する異材接合体の製造方法。
この異材接合体の製造方法によれば、軽合金材と鋼材とが固形樹脂層を介して接合されるため、軽合金材と鋼材との界面が固形樹脂層で覆われ、電食を確実に防止できる。また、液状の樹脂層や粘性を有する樹脂層で生じる樹脂の溶接部への移動がないため、溶接部の溶接面積が安定して確保され安定したサイズの溶融凝固部を形成することができる。そのため、リベットの軸部先端と鋼材とが、リベットの軸線を中心として良好に溶接される。更に、リベットの軸部で軽合金材を穿孔するため、リベットの軽合金材への配置と固定が一度に行え、工程を簡素化できる。
【００６５】
（２）  少なくとも一方の面に固形樹脂層を備える軽合金材を、前記固形樹脂層と共に穿孔する工程と、
前記軽合金材に、前記固形樹脂層を介して鋼材を重ね合わせる工程と、
前記軽合金材に穿孔された穿孔部に、頭部と軸部からなる鋼製のリベットを挿入して前記軸部の先端を突出させる工程と、
前記リベットの前記軸部と前記鋼材とを溶接する工程と、
を有する異材接合体の製造方法。
この異材接合体の製造方法によれば、軽合金材と鋼材とが固形樹脂層を介して接合されるため、軽合金材と鋼材との界面が固形樹脂層で覆われ、電食を確実に防止できる。また、液状の樹脂層や粘性を有する樹脂層で生じる樹脂の移動がないため、溶接部の溶接面積が安定して確保され、安定したサイズの溶融凝固部を形成することができる。そのため、リベットの軸部先端と鋼材とが、リベットの軸線を中心として良好に溶接される。更に、軽合金材を穿孔した後の穿孔部にリベットを配置するため、リベット配置時に軽合金材を大きく変形させることなく、高精度にリベットを軽合金材に固定できる。
【００６６】
（３）  前記溶接の前に、前記リベットと前記軽合金材とを相互にかしめる、（１）又は（２）に記載の異材接合体の製造方法。
この異材接合体の製造方法によれば、リベットと軽合金材とがかしめられることで、リベットを取り付けた軽合金材のハンドリング性が向上し、溶接工程前のリベット脱落が回避される。
【００６７】
（４）  前記かしめを、前記軽合金材の塑性流動により行う（３）に記載の異材接合体の製造方法。
この異材接合体の製造方法によれば、軽合金材が塑性流動することで、リベットを堅固に軽合金材に固定できる。
【００６８】
（５）  前記かしめを、前記リベットの前記軸部の塑性変形により行う（３）に記載の異材接合体の製造方法。
この異材接合体の製造方法によれば、塑性変形によって軽合金材の穿孔部にリベットを堅固に固定できる。
【００６９】
（６）  前記軽合金材の端面を前記固形樹脂層により覆う（１）〜（５）のいずれか一つに記載の異材接合体の製造方法。
この異材接合体の製造方法によれば、軽合金材の端面が固形樹脂層により覆われることで、端面からの水分の浸入が阻止され、より確実に電食を防止できる。
【００７０】
（７）  前記溶接は抵抗スポット溶接である（１）〜（６）のいずれか一つに記載の異材接合体の製造方法。
この異材接合体の製造方法によれば、抵抗スポット溶接により、熱歪みを抑制でき、薄板の鋼材であっても容易に接合できる。
【００７１】
（８）  前記溶接は、レーザ溶接、ＴＩＧ溶接、プラズマアーク溶接、又はＭＩＧ溶接のいずれかである（１）〜（６）のいずれか一つに記載の異材接合体の製造方法。
この異材接合体の製造方法によれば、スポット溶接のように電極で被接合材を挟み込む必要がなく片面からの施工で可能なため、スポット溶接の電極が配置しにくい場所の接合も可能となる。更に、スポット溶接で生じるような分流がないため、溶接点の間隔を狭くすることができる。
【符号の説明】
【００７２】
１１  鋼材
１３  軽合金材
１３ａ  面（リベット打ち込み側）
１５  固形樹脂層
１７  リベット
１７ａ  軸部
２７  穿孔部
１００，２００，３００，４００  異材接合体
【図１】
2019000891.tif 000003
【図２Ａ】
2019000891.tif 000004
【図２Ｂ】
2019000891.tif 000005
【図２Ｃ】
2019000891.tif 000006
【図２Ｄ】
2019000891.tif 000007
【図３Ａ】
2019000891.tif 000008
【図３Ｂ】
2019000891.tif 000009
【図４Ａ】
2019000891.tif 000010
【図４Ｂ】
2019000891.tif 000011
【図４Ｃ】
2019000891.tif 000012
【図５】
2019000891.tif 000013
【図６】
2019000891.tif 000014
【図７】
2019000891.tif 000015
【図８Ａ】
2019000891.tif 000016
【図８Ｂ】
2019000891.tif 000017
【図９】
2019000891.tif 000018
【図１０】
2019000891.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月31日(2018.8.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方の面に固形樹脂層を備える軽合金材を、頭部と軸部からなる鋼製のリベットの前記軸部により、前記軽合金材と前記固形樹脂層を一体的に打ち抜き、前記リベットの軸部先端を前記固形樹脂層から突出させる工程と、
前記リベットの前記軸部先端が突出する側の前記軽合金材の面に、前記固形樹脂層を介して鋼材を重ね合わせる工程と、
前記リベットの前記軸部と前記鋼材とを溶接する工程と、
を有する異材接合体の製造方法。
【請求項２】
少なくとも一方の面に固形樹脂層を備える軽合金材を、前記固形樹脂層と共に前記軽合金材と前記固形樹脂層を一体的に穿孔する工程と、
前記軽合金材に、前記固形樹脂層を介して鋼材を重ね合わせる工程と、
前記軽合金材に穿孔された穿孔部に、頭部と軸部からなる鋼製のリベットを挿入して前記軸部の先端を突出させる工程と、
前記リベットの前記軸部と前記鋼材とを溶接する工程と、
を有する異材接合体の製造方法。
【請求項３】
前記溶接の前に、前記リベットと前記軽合金材とを相互にかしめる、請求項１又は請求項２に記載の異材接合体の製造方法。
【請求項４】
前記かしめを、前記軽合金材の塑性流動により行う請求項３に記載の異材接合体の製造方法。
【請求項５】
前記かしめを、前記リベットの前記軸部の塑性変形により行う請求項３に記載の異材接合体の製造方法。
【請求項６】
前記軽合金材の端面を前記固形樹脂層により覆う請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の異材接合体の製造方法。
【請求項７】
前記溶接は抵抗スポット溶接である請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の異材接合体の製造方法。
【請求項８】
前記溶接は、レーザ溶接、ＴＩＧ溶接、プラズマアーク溶接、又はＭＩＧ溶接のいずれかである請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の異材接合体の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明は下記構成からなる。
（１）  少なくとも一方の面に固形樹脂層を備える軽合金材を、頭部と軸部からなる鋼製のリベットの前記軸部により、前記軽合金材と前記固形樹脂層を一体的に打ち抜き、前記リベットの軸部先端を前記固形樹脂層から突出させる工程と、
前記リベットの前記軸部先端が突出する側の前記軽合金材の面に、前記固形樹脂層を介して鋼材を重ね合わせる工程と、
前記リベットの前記軸部と前記鋼材とを溶接する工程と、
を有する異材接合体の製造方法。
（２）  少なくとも一方の面に固形樹脂層を備える軽合金材を、前記固形樹脂層と共に前記軽合金材と前記固形樹脂層を一体的に穿孔する工程と、
前記軽合金材に、前記固形樹脂層を介して鋼材を重ね合わせる工程と、
前記軽合金材に穿孔された穿孔部に、頭部と軸部からなる鋼製のリベットを挿入して前記軸部の先端を突出させる工程と、
前記リベットの前記軸部と前記鋼材とを溶接する工程と、
を有する異材接合体の製造方法。