(57)【要約】【課題】リベットの中心軸と電極の中心軸とがずれた場合でも、複数の部材同士を高強度で接合できる接合体の製造方法、及びリベット、並びに接合用構造体を提供する。【解決手段】軸部１５ｂと、頂面が軸部１５ｂの軸方向外側に突出する第１の曲率で形成された頭部１５ａとを有するリベット１５の軸部１５ｂを、第１部材１１に貫通させた接合用構造体２００を準備する。接合用構造体２００のリベット１５の頭部１５ａ側とは反対側に第２部材１３を重ねて配置する。リベット１５の軸部１５ｂと第２部材１３とをスポット溶接する工程では、第１の曲率以下の第２の曲率で形成された先端面を有する一方の電極３１と、他方の電極３３との間に、リベット１５の頭部１５ａと第２部材１３とを挟む。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と第２部材とをリベットを介して接合する接合体の製造方法であって、
軸部と、頂面が前記軸部の軸方向外側に突出する第１の曲率で形成された頭部とを有するリベットの前記軸部を、前記第１部材に貫通させた接合用構造体を準備する工程と、
前記接合用構造体の前記リベットの前記頭部側とは反対側に前記第２部材を重ねて配置する工程と、
前記リベットの前記軸部と前記第２部材とをスポット溶接する工程と、
を有し、
前記スポット溶接する工程は、前記第１の曲率以下の第２の曲率で形成された先端面を有する一方の電極と、他方の電極との間に、前記リベットの前記頭部と前記第２部材とを挟む工程を含む、接合体の製造方法。
【請求項２】
前記スポット溶接する工程は、前記一方の電極と他方の電極に通電する工程を更に有する、請求項１に記載の接合体の製造方法。
【請求項３】
前記リベットと前記第２部材とを挟む工程と、前記通電する工程とを、同期して行う、請求項２に記載の接合体の製造方法。
【請求項４】
前記スポット溶接する工程は、前記一方の電極を前記リベットの前記頭部に押圧して、前記頭部に圧痕を形成する工程を更に有する、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の接合体の製造方法。
【請求項５】
前記一方の電極と他方の電極に通電する工程と、前記圧痕を形成する工程とを同期して行う、請求項４に記載の接合体の製造方法。
【請求項６】
前記接合用構造体を準備する工程は、前記第１部材と前記リベットとをかしめ締結する工程を含む、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の接合体の製造方法。
【請求項７】
前記リベットの軸部外周面の軸部延長線上の前記頭部の軸方向厚さは、前記第１部材の厚さ以上である、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の接合体の製造方法。
【請求項８】
前記リベットの前記頭部の前記第１の曲率に形成されたリベット側曲面領域の面積は、前記一方の電極の前記第２の曲率に形成された電極側曲面領域の面積よりも大きい、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の接合体の製造方法。
【請求項９】
前記リベットを軸方向に平行投影した投影図において、前記リベット側曲面領域の内側に前記軸部の外周面が配置される、請求項８に記載の接合体の製造方法。
【請求項１０】
前記第１部材と前記第２部材とは、互いに異なる材料である、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の接合体の製造方法。
【請求項１１】
前記第２部材は、金属材料である請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の接合体の製造方法。
【請求項１２】
前記第１部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属材料である請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の接合体の製造方法。
【請求項１３】
前記リベットは、前記第２部材と同じ材料である請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載の接合体の製造方法。
【請求項１４】
請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の前記接合体の製造方法に用いられ、
前記軸部と、頂面が軸方向外側に突出する前記第１の曲率を有する前記頭部とを有する前記リベット。
【請求項１５】
請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の前記接合体の製造方法に用いられ、
前記軸部と、頂面が軸方向外側に突出する前記第１の曲率に形成された前記頭部とを有する前記リベットの前記軸部が、前記第１部材に貫通された前記接合用構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合体の製造方法、及びリベット、並びに接合用構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの部材を接合する技術として、例えば、抵抗溶接であるスポット溶接、溶融溶接であるＭＩＧ溶接及びレーザ溶接がある。溶融溶接における熱歪みの問題を解消する接合技術として、先行技術文献１には、２つの接合部材を、リベットを介してスポット溶接する方法が開示されている。先行技術文献１では、第１部材と第２部材とを重ね合わせ、頭部と軸部を有するリベットの軸部を第１部材側から挿入して、リベットの軸部先端と第２部材とをスポット溶接している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１７３６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の電極及びリベットでは、図１４に示すように、アルミニウム部材５１と鋼部材５３とを接合する際に、リベット５５を一対の電極５７，５９で挟み込む。そのとき、電極５７がリベット５５の中心位置からずれた端の方に当たった場合、つまり、電極５７が位置Ｐでリベット５５と接触した場合、リベット５５は、アルミニウム部材５１とのかしめ状態によっては姿勢変化（リベットが傾く）を生じることがある。
【０００５】
その場合、リベット５５は、軸部５５ｂの軸先端突起部６１だけでなく、軸部５５ｂの径方向外側の先端外縁部５５ｃも鋼部材５３に接触し、溶接電流が、電極５７とリベット５５とが接触する位置Ｐに近い方へ流れる。このため、リベット５５が軸先端突起部６１を有していても、鋼製のリベット５５と鋼部材５３とが溶融して形成されるナゲット６３が、軸部５５ｂの中心部ではなく、軸部５５ｂの先端外縁部５５ｃ付近に形成される。また、ナゲット６３がアルミニウム部材５１の近くに形成されるため、ナゲット６３からの熱によってアルミニウム部材５１の一部６５が変質（軟化）し、更にリベット５５の頭部５５ａの外側に溶融アルミのはみ出し部６７が形成されることもある。その結果、ナゲット６３の大きさが小さくなり、アルミニウム部材５１に軟化が生じて、アルミニウム部材５１と鋼部材５３との接合強度が低下することになる。
【０００６】
本発明の目的は、リベットの中心軸と電極の中心軸とがずれた場合でも、リベットの傾きが抑制され、ナゲットがリベットの軸部中心付近に形成されることにより、複数の部材同士を高強度で接合できる接合体の製造方法、及びリベット、並びに接合用構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は下記構成からなる。
（１）  第１部材と第２部材とをリベットを介して接合する接合体の製造方法であって、
軸部と、頂面が前記軸部の軸方向外側に突出する第１の曲率で形成された頭部とを有するリベットの前記軸部を、前記第１部材に貫通させた接合用構造体を準備する工程と、
前記接合用構造体の前記リベットの前記頭部側とは反対側に前記第２部材を重ねて配置する工程と、
前記リベットの前記軸部と前記第２部材とをスポット溶接する工程と、
を有し、
前記スポット溶接する工程は、前記第１の曲率以下の第２の曲率で形成された先端面を有する一方の電極と、他方の電極との間に、前記リベットの前記頭部と前記第２部材とを挟む工程を含む、接合体の製造方法。
（２）  （１）に記載の前記接合体の製造方法に用いられ、
前記軸部と、頂面が軸方向外側に突出する前記第１の曲率を有する前記頭部とを有する前記リベット。
（３）  （１）に記載の前記接合体の製造方法に用いられ、
前記軸部と、頂面が軸方向外側に突出する前記第１の曲率に形成された前記頭部とを有する前記リベットの前記軸部が、前記第１部材に貫通された前記接合用構造体。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、リベットの中心軸と電極の中心軸とがずれた場合でも、リベットの傾きが抑制され、ナゲットがリベットの軸部中心付近に形成されることにより、複数の部材同士を高強度で接合できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の接合体の構成を示す断面図である。
【図２Ａ】リベットの外観斜視図である。
【図２Ｂ】リベットの外観斜視図である。
【図３】接合用構造体の断面図である。
【図４】接合用構造体と第２部材とを重ね合わせた状態を示す工程説明図である。
【図５】リベットの中心軸と電極の中心軸が一致する場合のスポット溶接を示す工程説明図である。
【図６】リベットの中心軸と電極の中心軸がずれた場合を示す説明図である。
【図７】図６に示すリベットと電極を軸方向に平行投影した概略的な投影図である。
【図８】図７の直線Ｌに沿ったＤ１−Ｄ１線の概略断面を示す説明図である。
【図９】リベットの中心軸と電極の中心軸がずれた場合のスポット溶接を示す工程説明図である。
【図１０】電極とリベットとの接触点に作用する力を示す説明図である。
【図１１】一対の電極による挟み込みによって、リベットの頭部隆起部に圧痕を形成する様子を示す工程説明図である。
【図１２】リベットの変形例（Ａ）〜（Ｄ）を示す断面図である。
【図１３】電極の変形例（Ａ）〜（Ｃ）の概略的な断面図である。
【図１４】従来のスポット溶接の様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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は本実施形態の接合体１００の構成を示す断面図である。
接合体１００は、互いに異なる材料からなる第１部材１１と第２部材１３とが、リベット１５を介して接合されることで形成される。
【００１１】
リベット１５は、直径ｄｈの円盤状の頭部１５ａと、頭部１５ａの下側面の中心部から軸方向に延出した直径ｄｓの略円柱状の軸部１５ｂとを有し、軸部１５ｂの先端に軸先端突起部（プロジェクション）１９が設けられる。リベット１５の軸部１５ｂの先端と第２部材１３との間には、スポット溶接によりナゲット（溶接金属部）３５が形成され、リベット１５と第２部材１３とが互いに接合される。以下の説明においては、軸部１５ｂの軸方向（以降、単に「軸方向」と称する。）に関して、頭部１５ａ側を上方、軸部１５ｂの先端側を下方とするが、リベット１５を設ける場所によって、上下が反転する場合もある。
【００１２】
本構成において、第１部材１１は、アルミニウム又はアルミニウム合金からからなる板材で構成され、第２部材１３及びリベット１５は、鋼材で構成される。第２部材１３は、第１部材１１よりも融点が高い材料からなる。第１部材１１の厚さｔ１と第２部材１３の厚さｔ２は、図示例のように同じ厚さに限らず、互いに異なっていてもよい。
【００１３】
リベット１５は、第２部材１３を構成する金属材料とベース成分が同一の金属材料から構成され、好ましくは、第２部材１３と同一の材料から構成される。よって、本構成では、第２部材１３及びリベット１５の融点（鋼の場合、例えば約１４００〜１６００℃）は、第１部材１１の融点（アルミニウム又はアルミニウム合金の場合、例えば約６６０℃）よりも高い。
【００１４】
図２Ａ，図２Ｂはリベット１５の外観斜視図である。
リベット１５は、例えば、切削、研削等の機械加工、又は、鍛造により形成される。リベットの生産性、リベット強度、頭部１５ａと軸先端突起部１９の寸法精度の観点からは、鍛造成形が好ましい。
【００１５】
リベット１５の頭部１５ａには、軸部１５ｂ側の反対側となる頂面に、軸方向外側へ突出する頭部隆起部１７が形成される。頭部隆起部１７は、第１の曲率（曲率半径ｒ）を有する曲面状に形成される。ここで、第１の曲率は０より大きい。また、軸先端突起部１９は、軸部１５ｂの先端の中心部に設けられ、下面視で直径ｄｐの円形形状に形成される。軸先端突起部１９は、スポット溶接時の加圧によって第２部材１３に食込まされる。図１に示すように、頭部隆起部１７の曲面の中心軸と軸先端突起部１９の中心軸は、いずれも軸部１５ｂの中心軸Ａｘ１と一致している。そして、リベット１５を軸方向に平行投影した投影図においては、頭部隆起部１７の領域内に軸部外周面２３の全体が配置される。
【００１６】
リベット１５の頭部隆起部１７と軸先端突起部１９とを除くリベット表面には、絶縁被膜が形成される。絶縁被膜は、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、亜鉛めっき、アルミめっき、ニッケルめっき等で形成される。
【００１７】
本構成のリベット１５は、軸部１５ｂから径方向外側に延出した頭部１５ａの下面であるフランジ面２１から頭部隆起部１７の最頂面（最上部）までの頭部１５ａの軸方向厚さｔｈは、第１部材１１の板厚ｔ１以上とされている。
【００１８】
次に、接合体１００の製造方法とその作用効果について説明する。
接合体１００を製造するには、まず、上記構成のリベット１５をプレス加工により板状の第１部材１１に穿孔（リベットと図示しないダイスによる穿孔）及びかしめ締結して、接合用構造体を形成する。
【００１９】
図３は接合用構造体２００の断面図である。
接合用構造体２００は、第１部材１１と、第１部材１１を貫通するリベット１５とを有する。リベット１５の頭部１５ａのフランジ面２１は、第１部材１１の表面（図中上側面）１１ａに当接し、軸部１５ｂは、第１部材１１を表面１１ａから裏面（図中下側面）１１ｂに亘って貫通している。このリベット１５は、不図示のポンチ、ダイス等の金型を用いて、軸部１５ｂが第１部材１１に打ち込まれる。このときに、リベット１５が第１部材１１にかしめ締結される。
【００２０】
接合用構造体２００の形成は、上記したリベット１５を第１部材１１に打ち込む他に、第１部材１１にリベット１５を挿通させる下孔を予め設けておき、この下孔にリベット１５の軸部１５ｂを圧入することでもよい。この方法であっても、リベット１５を第１部材１１にかしめ締結できる。
【００２１】
次に、図４に示すように、接合用構造体２００と、第２部材１３とを重ね合わせる。つまり、第１部材１１の裏面（図中上面）１１ｂに対向するように第２部材１３を配置する。これにより、第２部材１３の表面（図中上面）１３ａに、リベット１５の軸先端突起部１９が当接した状態になる。
【００２２】
第２部材１３の第１部材１１との対向面には、シーラー、接着剤、接着テープ等で絶縁被膜を形成してもよい。この絶縁被膜により、第１部材１１と第２部材１３とを重ね合わせた際に、双方の電位差により生じる電食を防止できる。
【００２３】
そして、図５に示すように、リベット１５の頭部１５ａと第２部材１３とを一対の抵抗スポット溶接電極（以下、電極と称する。）３１，３３で挟み込む。一対の電極３１，３３は、互いに同軸に配置されて、一方が他方に対して軸方向へ可動となっている。このとき、リベット１５側となる一方の電極３１の先端面３１ａは、リベット１５の頭部１５ａに形成された頭部隆起部１７と位置Ｐ１で接触し、他方の電極３３の先端面３３ａは、第２部材１３の裏面（図中下面）１３ｂに接触する。
【００２４】
次に、電極３１，３３を互いの接近方向に加圧しつつ、電極間に溶接電圧を印加して、リベット１５の軸部１５ｂの先端と第２部材１３とをスポット溶接する。このようにして、第２部材１３がリベット１５を介して第１部材１１と接合され、図１に示す接合体１００が完成する。この接合体１００においては、リベット１５の軸部１５ｂと第２部材１３との間の軸先端突起部１９付近にナゲット３５が形成される。そして、第１部材１１は、スポット溶接により一体化されたリベット１５の頭部１５ａと第２部材１３との間に挟まれて、リベット１５を介して第２部材１３と堅固に接合される。
【００２５】
ここで、上記したスポット溶接でリベット１５内を流れる溶接電流の経路について説明する。
図５に示すように、リベット１５の中心軸Ａｘ１と電極３１，３３の中心軸とが一致している場合には、溶接電流はリベット１５を中心軸Ａｘ１に沿って流れる。このとき、ナゲット３５は、リベット１５の軸先端突起部１９の中心付近に形成される。
【００２６】
一方、図６に示すように、電極３１，３３の中心軸Ａｘ２が、リベット１５の中心軸Ａｘ１に対してずれて配置された場合には、頭部隆起部１７が、中心軸Ａｘ１の位置Ｐ１から偏心した位置（接触点）Ｐ２でリベット１５側の電極３１の先端面３１ａに接触する。
【００２７】
図７は図６に示すリベット１５と電極３１を軸方向に平行投影した概略的な投影図である。
リベット１５は、この軸方向に平行投影した投影図において、頭部隆起部１７の内側に軸部外周面２３が配置される。また、リベット１５の頭部隆起部１７と電極３１の先端面３１ａとの接触点Ｐ２は、中心軸Ａｘ１とＡｘ２とを結ぶ直線Ｌ上のＡｘ１とＡｘ２との間に配置される。
【００２８】
図８は図７の直線Ｌに沿ったＤ１−Ｄ１線の概略断面を示す説明図である。
図７に示す接触点Ｐ２の位置は、リベット１５の頭部隆起部１７における曲率（曲率半径ｒ）と、電極３１の先端面３１ａにおける曲率（曲率半径Ｒ）の大小関係によって変化する。
【００２９】
図８に示すように、接触点Ｐ２（Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ２ｃ）の位置は、電極３１の先端面３１ａの曲率に対して、リベット１５の頭部隆起部１７の曲率が大きいほど、中心軸Ａｘ１の位置Ｐ１に近くなる。即ち、先端面３１ａの曲率半径Ｒに対して頭部隆起部１７の曲率半径が小さいほど位置Ｐ１に近くなる。したがって、中心軸Ａｘ１から接触点Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ２ｃまでの各距離Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃは、Ｌａ＞Ｌｂ＞Ｌｃとなる。
【００３０】
よって、電極３１の先端面３１ａの曲率を、リベット１５の頭部隆起部１７の曲率以下（曲率半径ｒ≦Ｒ）にすることで、接触点Ｐ２をリベット１５の中心軸Ａｘ１に近づけることができる。これにより、図９に示すように、リベット１５の中心軸Ａｘ１と電極３１の中心軸Ａｘ２がずれていても、スポット溶接時の溶接電流は、リベット１５の中心軸Ａｘ１に近い接触点Ｐ２から図中矢印Ｉに沿って流れる。このため、リベット１５の軸部１５ｂの先端部に電流が集中し、必要な大きさのナゲット３５が形成される。また、ナゲット３５は、リベット１５の中心位置近くに形成され、第１部材１１から離間して配置される。そのため、ナゲット３５から第１部材１１への入熱量が小さくなり、第１部材１１の軟化を抑制できる。また、溶融アルミが第１部材から飛び出ることもない。これにより、適正なスポット溶接が行え、高い接合強度の接合体１００が得られる。
【００３１】
上記した接触点Ｐ２が中心軸Ａｘ１側に近づく効果は、図６に示すリベット１５の中心軸Ａｘ１と電極３１の中心軸Ａｘ２のずれ量δが大きくなるほど顕著となる。そのため、リベット１５の中心に対する電極３１の位置決め精度が低下しても、スポット溶接の溶接電流の通路をリベット１５の中心軸Ａｘ１に近づけることができ、常に安定して適正なナゲット３５を形成できる。
【００３２】
なお、電極３１の先端面３１ａの曲率は、例えば、リベット１５の頭部１５ａの直径が１０ｍｍの場合、曲率半径Ｒで１０ｍｍ以上が好ましく、２０ｍｍ〜１０００ｍｍであることがより好ましい。
【００３３】
上記構成によれば、リベット１５の頭部１５ａの直径がφ１０ｍｍの場合、中心軸Ａｘ１と中心軸Ａｘ２とのずれ量を３ｍｍ程度まで許容範囲とすることができる。そのため、リベット１５のスポット溶接時に、過剰な精度で位置合わせする必要がなく、製造工程の簡素化と製造コストの低減が図れる。
【００３４】
また、一対の電極３１，３３によりリベット１５と第２部材１３とを挟み込んで加圧する際に、図１４に示す場合と比較して、接触点Ｐ２を中心軸Ａｘ１に近づけることができ、リベット１５の姿勢変化を抑制できる。
【００３５】
図１０は電極３１とリベット１５との接触点Ｐ２に作用する力を示す説明図である。
接触点Ｐ２では、電極３１からの加圧力Ｆが、接触点Ｐ２における法線力Ｆｎと、接触点Ｐ２における接線力Ｆｓに分解できる。法線力Ｆｎは電極３１がリベット１５を押し付ける力となり、接線力Ｆｓは電極３１とリベット１５との滑りを生じさせる力となる。接触点Ｐ２が中心軸Ａｘ１に近づくほど、加圧力Ｆの作用方向と法線力Ｆｎの作用方向とのなす角θは小さくなり、接線力Ｆｓも小さくなる。このため、電極３１とリベット１５との間に滑りが生じにくくなり、図１４に示すようなリベット５５の傾斜を抑制できる。その結果、適正なナゲットの形成が可能となる。
【００３６】
以上に述べたように、本構成の接合体１００の製造方法によれば、スポット溶接を行う際に、リベット１５側に配置される電極３１の先端面３１ａの曲率を、リベット１５の頭部１５ａに形成された頭部隆起部１７の曲率以下にしている。そのため、電極３１の中心軸Ａｘ２とリベット１５の中心軸Ａｘ１とがずれていても、双方の接触位置をリベット１５の中心軸Ａｘ１に近づけられる。
したがって、リベット１５と電極３１，３３との中心軸がずれた場合でも、必要な大きさのナゲット３５を安定して形成できる。また、ナゲット３５が第１部材１１の近傍に形成され難くなり、ナゲット３５形成時の熱による第１部材１１の軟化を抑制できる。
【００３７】
また、リベット１５の頭部１５ａに形成された頭部隆起部１７のリベット側曲面領域の面積は、電極３１の先端面３１ａにおける電極側曲面領域の面積よりも大きい。そのため、リベット１５の中心軸Ａｘ１に対して電極３１の中心軸Ａｘ２がずれた場合でも、電極３１の先端面３１ａがリベット１５の頭部１５ａの中心寄りに当たりやすくなる。よって、ナゲット３５が第１部材１１の近傍に形成され難くなり、ナゲット形成時の熱によって第１部材１１が軟化するのをより確実に抑制できる。また、狭いスポット溶接位置であっても電極３１を容易に配置でき、スポット溶接の溶接施工性を向上できる。
【００３８】
そして、リベット１５を軸方向に平行投影した透視図において、リベット側曲面領域の内側に軸部外周面２３が配置される。これにより、リベット１５を一対の電極３１，３３で挟み込む際に、電極３１からの加圧力をリベット１５と電極３１との接触点から軸方向に沿って軸部１５ｂに伝達できる。よって、リベット１５を正しい姿勢に維持したまま、安定したスポット溶接が行える。
【００３９】
さらに、リベット１５の頭部１５ａは、軸部外周面２３を軸部１５ｂの軸方向に平行投影した位置、すなわち、軸部外周面２３の軸部延長線上に対応する位置における軸方向厚さｔｓ（図１参照）を、第１部材１１の板厚ｔ１以上にしている（ｔｓ≧ｔ１）。このため、第１部材１１と第２部材１３とに外力が負荷された場合でも、頭部１５ａが十分な厚さｔｓを有するため、頭部１５ａに引張荷重が働いても頭部１５ａの大きな塑性変形や剪断破壊が生じることなく、第１部材１１と第２部材１３とを高強度に接合し続けることができる。
【００４０】
また、第２部材１３を構成する金属材料とベース成分が同一の金属材料から構成されたリベット１５が、第１部材１１にかしめ締結されると共に、リベット１５の軸部１５ｂの先端が第２部材１３にスポット溶接される。これにより、金属間化合物の生成を抑制して、高強度な第１部材１１と第２部材１３との異材接合が行える。
【００４１】
さらに、本構成のリベット１５では、頭部隆起部１７と軸先端突起部１９とを除く部分に絶縁被膜が形成される。接合体に複数のリベット１５を設ける場合、リベット１５を第２部材１３にスポット溶接した後、そのリベット１５に隣接して配置された他のリベットを第２部材１３にスポット溶接する際、溶接電流が既に溶接されたリベット１５に向かって流れやすくなる。そのため、スポット溶接が適切に行われず、他のリベットの第２部材１３に対する接合強度が低下することが生じ得る。これに対し、本構成のリベット１５では、絶縁被膜の存在により、溶接電流が既に溶接されたリベット１５に向かって流れるのが防止される。よって、他のリベットと第2部材１３との接合強度の低下を低減でき、さらにリベット１５と第１部材１１との間で生じる電食を防止できる。
【００４２】
次に、本構成の接合体１００における他の構成例を説明する。
一対の電極３１，３３により、接合用構造体２００のリベット１５と第２部材１３をスポット溶接する際に、一対の電極３１，３３による加圧によって、リベット１５の頭部１５ａの頭部隆起部１７に圧痕を形成する工程を設けてもよい。
【００４３】
図１１は一対の電極による挟み込みによって、リベットの頭部隆起部に圧痕を形成する様子を示す工程説明図である。
この場合、形成された頭部隆起部１７の圧痕３７と電極３１との係合によって、電極３１とリベット１５との動摩擦係数が小さくなり、滑り抑止効果を生じる。このため、スポット溶接時において、リベット１５の頭部１５ａが最初に電極３１と接触した位置から、電極３１が更に大きくずれるのを防止できる。また、圧痕３７の形成と電極３１，３３間の通電を同期して行うことで、圧痕３７により電極３１とリベット１５との接触面積が増えた状態で通電でき、溶接電流を効率よく流すことができる。
【００４４】
また、本構成のリベット１５は種々の態様のものが使用可能である。
図１２の（Ａ）〜（Ｄ）は各種リベットの断面形状を示す断面図である。
図１２の（Ａ）は、上記したリベット１５であるが、本発明はこれ以外にも、例えば図１２の（Ｂ）に示すリベット１５Ａのように、頭部１５ａのフランジ面２１に環状の凹溝４１が形成されていてもよい。この構成によれば、リベット１５Ａの打ち込み時、又は一対の電極により挟み込んで加圧した際に、第１部材が凹溝４１内に塑性流動して入り込み、かしめ締結が行われる。そのため、リベット１５Ａと第１部材との接合強度をより向上させることができる。
【００４５】
また、図１２の（Ｃ）に示すリベット１５Ｂのように、（Ｂ）に示すリベット１５Ａの軸部１５ｂに、更に他の軸先端突起部１９Ａが形成されていてもよい。図示例では、環状の軸先端突起部１９Ａを示しているが、離散配置された複数の軸先端突起部としてもよい。この場合、リベット１５Ｂの傾斜が抑制され、正しい姿勢により安定して保つことができる。
【００４６】
さらに、図１２の（Ｄ）に示すリベット１５Ｃのように、（Ａ）に示すリベット１５の頭部隆起部１７を、頭部１５ａの直径より小さな領域の頭部隆起部１７Ａとし、頭部１５ａの外周部に環状の平坦部４３が形成されていてもよい。この場合、頭部隆起部１７Ａの領域がリベット１５の場合よりも小さくなり、電極との接触をより中心軸Ａｘ１に近い位置で行える。
【００４７】
また、本構成の電極３１は種々の態様のものが使用可能である。
図１３の（Ａ）〜（Ｃ）は各種電極の断面形状を示す断面図である。
図１３の（Ａ）は、上記したＲ型の電極３１であるが、本発明はこれ以外にも、例えば図１３の（Ｂ）に示すＤＲ型の電極３１Ａのように、電極３１の先端の一部分に前述の先端面３１ａが形成されていてもよい。また、電極３１の先端面３１ａとその他の部分で異なる曲率を有していてもよい。さらに、例えば図１３の（Ｃ）に示すＣＲ型の電極３１Ｂのように、円すい台の上面における球面形状の部分に先端面３１ａが形成されていてもよい。
【実施例】
【００４８】
次に、本発明を実施例により具体的に説明する。
本発明の実施例及び比較例では、アルミニウム合金材ＡＡ６０２２（厚み１．２ｍｍ）から構成された幅３０ｍｍの板状の第１部材、鋼製のリベット、及び、冷間圧延鋼板ＳＰＣＣ（厚み１．０ｍｍ）から構成された幅３０ｍｍの板状の第２部材を用いた。そして、リベットを第１部材に穿孔し、かしめ締結することで接合用構造体を製造した後、接合用構造体と第２部材との長手方向端部同士を３０ｍｍ×３０ｍｍでラップさせて重ね継手を形成した。この重ね継手におけるリベットと第２部材とを一対の電極で挟持しつつリベットを第２部材にスポット溶接して、全長１００ｍｍの試験片を製造した。溶接条件は、電極加圧力１．９６ｋＮ、溶接電流７ｋＡ、通電時間１０ｃｙｃｌｅとした。使用する電極は、クロム銅合金製であり、直径１６ｍｍ、先端の曲率半径Ｒ３００ｍｍのＤＲ型である。
【００４９】
実施例と比較例のリベットは、軸部の先端に軸先端突起部が形成されている。リベットのサイズは、頭部径１０ｍｍ、頭部端部の厚さ１．４ｍｍ、頭部の軸部延長部における頭部厚さ（図１に示すｔｈ）が１．７ｍｍ、軸部径６ｍｍ、軸部長さ１．７ｍｍ、軸先端突起部径２ｍｍ、軸先端突起部高さ０．３ｍｍである。実施例のリベットは、頭部に頭部隆起部が形成され、頭部隆起部径１０ｍｍとされている。一方、比較例のリベットは、頭部がフラットに形成されている。
【００５０】
スポット溶接を行う際のリベットの中心軸に対する電極の中心軸のずれ量が変化するように、リベットの中心軸と電極の中心軸との距離を、０ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍに変化させて、実施例１〜４及び比較例１〜４の試験片を製造した。
【００５１】
第２部材の厚さをｔ２として、ナゲット径が４．５√ｔ２以上の場合は“Ａ”、４．５√ｔ２未満且つ４√ｔ２以上の場合は“Ｂ”、４√ｔ２未満の場合は“Ｃ”と評価した。
【００５２】
表１から、実施例１〜４においては、リベットの中心軸と電極の中心軸との距離が大きくなり電極がリベット中心から大きくずれた場合でも、軸先端突起部と第２部材との間に形成されるナゲットの中心が、リベットの中心から大きくずれず、いずれの場合でも継手強度が高いことが分かる。一方、比較例１〜４においては、リベットの中心軸と電極の中心軸とのずれ量が２ｍｍとなる比較例３では継手強度がやや低下し、ずれ量が３ｍｍとなる比較例４では継手強度が著しく低下した。これは、形成されるナゲットの中心が、リベットの中心からずれたことにより、第１部材におけるリベット軸部の周囲の部分が軟化しているためであると推察される。
【００５３】
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。
【００５４】
第１部材、第２部材、及びリベットを構成する金属材料は、アルミニウム合金や鋼に限定されず、リベットを構成する金属材料が第１部材を構成する金属よりも融点が高く且つ第２部材を構成する金属材料がリベットを構成する金属材料とベース成分が同一である限りは、任意の金属材料であってよい。つまり、リベット及び第２部材を構成する金属材料は、同種又は同一組成であることに限定されない。ベース成分が同一の金属材料としては、鉄系では、例えば、鉄基合金である普通鋼、特殊鋼、めっき鋼、高張力鋼、ステンレス、軟鋼等が挙げられる。また、アルミ系では、アルミニウム合金であるＡＡ２０００〜７０００系合金等が挙げられる。また、第１部材は、金属材料に限らず、樹脂材料や、樹脂材料中に強化繊維が含まれる繊維強化複合材料等の他の材料であってもよい。
【００５５】
第１部材及び第２部材の形態は、板状部材であることに限定されず、例えば、パイプ（丸パイプ、角パイプ、異形パイプ）等の中空状部材であってもよい。また、その製法に関しても任意であり、押出材、ダイキャスト材、鋳物材等であってもよい。
【００５６】
リベットの頭部隆起部の形状、及び頭部自体の形状は、電極との接触面が前述した所定の曲率を有していれば任意の形状であってよい。すなわち、これら頭部隆起部、頭部の形状は、平面視形状で円形に限定されず、例えば楕円、多角形等であってもよい。また、軸部先端の軸先端突起部の形状も任意の形状であってよい。
【００５７】
また、接合体又は接合用構造体において、リベットの数は１以上の任意の数であってよく、リベットの配置態様も任意である。リベットに形成される絶縁被膜は、少なくとも第１部材と接触する部分に形成されればよい。
【００５８】
リベットに形成される絶縁被膜は、電気を完全に通さない膜に限定されない。リベットにおける絶縁被膜が形成されていない部分に比べて、電気抵抗が大きく絶縁性の高いものであればよい。
【００５９】
第２部材における接合用構造体の第１部材と重なり合う面に形成される絶縁被膜は、第１部材と第２部材との間で形成される電池を防止できる程度の絶縁性があればよい。この絶縁被膜は、第１部材における第２部材と重なり合う面のいずれか一方に形成されていてもよいし、第１部材及び第２部材の両方に形成されていてもよい。さらに、腐食環境下になければ、この絶縁被膜は形成されていなくてもよい。
【００６０】
また、リベットの頭部隆起部、軸先端突起部、及び軸部は、必ずしも中心が同軸上になくてもよい。
【００６１】
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１）  第１部材と第２部材とをリベットを介して接合する接合体の製造方法であって、
軸部と、頂面が前記軸部の軸方向外側に突出する第１の曲率で形成された頭部とを有するリベットの前記軸部を、前記第１部材に貫通させた接合用構造体を準備する工程と、
前記接合用構造体の前記リベットの前記頭部側とは反対側に前記第２部材を重ねて配置する工程と、
前記リベットの前記軸部と前記第２部材とをスポット溶接する工程と、
を有し、
前記スポット溶接する工程は、前記第１の曲率以下の第２の曲率で形成された先端面を有する一方の電極と、他方の電極との間に、前記リベットの前記頭部と前記第２部材とを挟む工程を含む、接合体の製造方法。
この接合体の製造方法によれば、リベット側に配置される一方の電極の先端面における曲率を、リベットの頭部の頂面における曲率以下にしている。そのため、電極の中心軸とリベットの中心軸とがずれていても、電極とリベットとの接触位置をリベットの中心軸に近づけることができる。これにより、スポット溶接の溶接電流の通路をリベットの中心軸に近づけられ、常に安定して適正なナゲットを形成できる。また、ナゲットが第１部材から離間して配置されるため、高温のナゲットから第１部材への入熱量が小さくなり、第１部材の軟化を抑制できる。
【００６２】
（２）  前記スポット溶接する工程は、前記一方の電極と他方の電極に通電する工程を更に有する、（１）に記載の接合体の製造方法。
この接合体の製造方法によれば、電極間に流れる溶接電流によって、良好なナゲットが形成される。
【００６３】
（３）  前記リベットと前記第２部材とを挟む工程と、前記通電する工程とを、同期して行う、（２）に記載の接合体の製造方法。
この接合体の製造方法によれば、電極間にリベットと第２部材とを挟むタイミングと、電極間に通電するタイミングを同期させることで、リベット、第１部材、第２部材の隙間による外乱を生じさせることなく、安定して所望のナゲット径を確保できる。
【００６４】
（４）  前記スポット溶接する工程は、前記一方の電極を前記リベットの前記頭部に押圧して、前記頭部に圧痕を形成する工程を更に有する、（１）〜（３）のいずれか一つに記載の接合体の製造方法。
この接合体の製造方法によれば、リベットの頭部に形成された圧痕と電極との係合により、電極とリベットとの動摩擦係数を小さくし、滑り抑止効果が生じる。このため、スポット溶接時の電極とリベット頭部との最初の接触位置から、電極が更に大きくずれるのを防止できる。
【００６５】
（５）  前記一方の電極と他方の電極に通電する工程と、前記圧痕を形成する工程とを同期して行う、（４）に記載の接合体の製造方法。
この接合体の製造方法によれば、圧痕の形成と電極間の通電とを同期して行うことで、電極とリベットとの接触面積が増えるため、溶接電流を効率よく流すことができる。
【００６６】
（６）  前記接合用構造体を準備する工程は、前記第１部材と前記リベットとをかしめ締結する工程を含む、（１）〜（５）のいずれか一つに記載の接合体の製造方法。
この接合体の製造方法によれば、リベットが第１部材に堅固に固定され、第１部材と第２部材の接合強度を向上でき、接合用構造体のハンドリング性も向上できる。
【００６７】
（７）  前記リベットの軸部外周面の軸部延長線上の前記頭部の軸方向厚さは、前記第１部材の厚さ以上である、（１）〜（６）のいずれか一つに記載の接合体の製造方法。
この接合体の製造方法によれば、第１部材と第２部材とに外力が負荷された場合でも、頭部が十分な厚さを有するため、頭部に引張荷重が働いても頭部の大きな塑性変形や剪断破壊が生じることなく、第１部材と第２部材とを高強度に接合し続けることができる。
【００６８】
（８）  前記リベットの前記頭部の前記第１の曲率に形成されたリベット側曲面領域の面積は、前記一方の電極の前記第２の曲率に形成された電極側曲面領域の面積よりも大きい、（１）〜（７）のいずれか一つに記載の接合体の製造方法。
この接合体の製造方法によれば、リベットの中心軸に対して電極の中心軸がずれた場合でも、ナゲットが第１部材の近傍に形成され難くなり、ナゲット形成時の熱によって第１部材が軟化するのを抑制できる。
【００６９】
（９）  前記リベットを軸方向に平行投影した投影図において、前記リベット側曲面領域の内側に前記軸部の外周面が配置される、（８）に記載の接合体の製造方法。
この接合体の製造方法によれば、リベットを一対の電極で挟み込む際に、電極からの加圧力をリベットと電極との接触点から軸方向に沿ってリベットの軸部に伝達できる。よって、リベットを正しい姿勢に維持したまま、安定したスポット溶接が行える。
【００７０】
（１０）  前記第１部材と前記第２部材とは、互いに異なる材料である、（１）〜（９）のいずれか一つに記載の接合体の製造方法。
この接合体の製造方法によれば、直接溶接ができない材料同士であっても、高強度に接合できる。
【００７１】
（１１）  前記第２部材は、金属材料である（１）〜（１０）のいずれか一つに記載の接合体の製造方法。
この接合体の製造方法によれば、高強度な接合体が得られる。
【００７２】
（１２）  前記第１部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属材料である（１）〜（１１）のいずれか一つに記載の接合体の製造方法。
この接合体の製造方法によれば、鋼と比較して軽量な材料を用いることで、接合体を、軽量化が求められる部位に好適に適用できる。
【００７３】
（１３）  前記リベットは、前記第２部材と同じ材料である（１）〜（１２）のいずれか一つに記載の接合体の製造方法。
この接合体の製造方法によれば、リベットと第２部材とをスポット溶接した際に、接合界面での金属間化合物の生成を抑制でき、接合強度を向上できる。
【００７４】
（１４）  （１）〜（１３）のいずれか一つに記載の前記接合体の製造方法に用いられ、
前記軸部と、頂面が軸方向外側に突出する前記第１の曲率を有する前記頭部とを有する前記リベット。
このリベットによれば、スポット溶接の電極に当接した際に、リベットの中心軸に近い位置に電極との接触点が配置される。これにより、スポット溶接によるナゲットが、リベットの中心軸側に適正に形成されやすくなる。
【００７５】
（１５）  （１）〜（１３）のいずれか一つに記載の前記接合体の製造方法に用いられ、
前記軸部と、頂面が軸方向外側に突出する前記第１の曲率に形成された前記頭部とを有する前記リベットの前記軸部が、前記第１部材に貫通された前記接合用構造体。
この接合用構造体によれば、リベットを有する第１部材と、第２部材と、を重ね合わせてスポット溶接するだけで接合体を形成でき、接合体の製造工程を簡素にできる。
【符号の説明】
【００７６】
１１  第１部材
１３  第２部材
１５  リベット
１５ａ  頭部
１５ｂ  軸部
１７  頭部隆起部
２３  軸部外周面
３１，３３  電極
３５  ナゲット
３７  圧痕
１００  接合体
２００  接合用構造体
【図１】
2019130565.tif 000003
【図２Ａ】
2019130565.tif 000004
【図２Ｂ】
2019130565.tif 000005
【図３】
2019130565.tif 000006
【図４】
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【図５】
2019130565.tif 000008
【図６】
2019130565.tif 000009
【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】
2019130565.tif 000015
【図１３】
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【図１４】
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