(57)【要約】【課題】アルミニウム材と鋼材と高い機械的強度で接合でき、他の部材と容易に接続できる異材構造部材を提供する。【解決手段】異材構造部材１００は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム材１１と、鋼材１３と、アルミニウム材と鋼材とを接合する継手部１５と、を備える。継手部１５は、アルミニウム材１１と鋼材１３とがアルミニウム合金溶湯で一体に鋳ぐるんで固定される鋳ぐるみ部１７を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム材と、鋼材と、前記アルミニウム材と前記鋼材とを接合する継手部と、を備える異材構造部材であって、
前記継手部は、前記アルミニウム材と前記鋼材とがアルミニウム合金溶湯で一体に鋳ぐるんで固定される鋳ぐるみ部を有することを特徴とする異材構造部材。
【請求項２】
前記アルミニウム材は、アルミニウム合金展伸材であることを特徴とする請求項１に記載の異材構造部材。
【請求項３】
前記アルミニウム材と前記鋼材の少なくとも一方に前記アルミニウム合金溶湯が流動する貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の異材構造部材。
【請求項４】
前記アルミニウム材と前記鋼材が重ねて配置され、
前記貫通孔が前記アルミニウム材と前記鋼材の双方に形成され、
前記アルミニウム材と前記鋼材の貫通孔の孔位置が重ね方向に一致していることを特徴とする請求項３に記載の異材構造部材。
【請求項５】
前記アルミニウム材と前記鋼材は、前記アルミニウム材と前記鋼材との間に隙間を有して配置されている請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の異材構造部材。
【請求項６】
前記アルミニウム材と前記鋼材との間に前記隙間を形成するスペーサが設けられていることを特徴とする請求項５に記載の異材構造部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異種材料同士が接合された異材構造部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
異種継手構造のような異種材料同士が接合された異材構造部材の製法として、一方の材料である鋼材を、他方の材料であるアルミニウム合金で鋳ぐるむ方法が知られている（特許文献１〜３参照）。この種の異材構造部材においては、鋳ぐるみの鋳造時に、鋼材に形成された孔内にアルミニウム合金溶湯が充填、凝固することでアンカが形成される。このアンカによって、異種材料同士の接合強度が高められる。
【０００３】
特許文献１には、鋼材とアルミニウム材のように相対的に融点が大きく違う異種金属からなる製品同士を接合する異種金属製品の接合方法が記載されている。この接合方法は、予め接合用素材の一部を鋳造金属材で鋳ぐるむことにより、鋳造金属材と接合用素材とを一体化して異種金属からなる接合部材Ａを作製する。そして、接合部材Ａを、接合用素材と略同じ融点を有する金属材料からなる接合部材Ｂに対して接合用素材を介して接合する、という方法である。
【０００４】
特許文献２には、異材継手構造のアンカ孔をバーリング孔に形成し、単純孔の場合と同一の引張り強さになるまでアンカ孔の孔径を小さく設定することが記載される。
【０００５】
特許文献３には、鋼板の鋳込み金具をアルミニウムの鋳ぐるみ材で鋳ぐるみ、鋼板の鋳込み金具を鋼板の接合部材へ溶接する異材継手構造が記載されている。鋼板の鋳込み金具は、引張り強度の高い高張力鋼板で形成され、アルミニウムの鋳ぐるみ材と機械的接合をするアンカ孔が形成される。また、高張力鋼板の表面には、アルミニウムの鋳ぐるみ材と鋼板の鋳込み金具の鋼板面とを非接触にする表面処理を施すことが記載される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３１２１９２号公報
【特許文献２】特開２０１０−２１４４５４号公報
【特許文献３】特開２０１１−２３５３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の特許文献１〜３は、アルミニウム合金材と鋼材との異種材料同士を接続する技術であるが、鋼材をインサート部材とし、このインサート部材をアルミニウム合金材で鋳込む方式である。そのため、アルミニウム合金材は、鋳造材(鋳物、ダイカスト材）に限定され、アルミニウム合金展伸材に比べると引張り強さや伸び等が限定される。また、鋳造材は溶接が困難であるという問題もあり、異材構造部材を別の部材と接合する際に、その接合方法が限られる。
【０００８】
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、アルミニウム材と鋼材と高い機械的強度で接合でき、他の部材と容易に接続できる異材構造部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は下記構成からなる。
（１）  アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム材と、鋼材と、前記アルミニウム材と前記鋼材とを接合する継手部と、を備える異材構造部材であって、
前記継手部は、前記アルミニウム材と前記鋼材とがアルミニウム合金溶湯で一体に鋳ぐるんで固定される鋳ぐるみ部を有することを特徴とする異材構造部材。
（２）  前記アルミニウム材は、アルミニウム合金展伸材であることを特徴とする（１）に記載の異材構造部材。
（３）  前記アルミニウム材と前記鋼材の少なくとも一方に前記アルミニウム合金溶湯が流動する貫通孔が形成されていることを特徴とする（１）又は（２）に記載の異材構造部材。
（４）  前記アルミニウム材と前記鋼材が重ねて配置され、
前記貫通孔が前記アルミニウム材と前記鋼材の双方に形成され、
前記アルミニウム材と前記鋼材の貫通孔の孔位置が重ね方向に一致していることを特徴とする（３）に記載の異材構造部材。
（５）  前記アルミニウム材と前記鋼材は、前記アルミニウム材と前記鋼材との間に隙間を有して配置されている（１）〜（４）のいずれか１つに記載の異材構造部材。
（６）  前記アルミニウム材と前記鋼材との間に前記隙間を形成するスペーサが設けられていることを特徴とする（５）に記載の異材構造部材。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、アルミニウム材と鋼材と高い機械的強度で接合でき、他の部材と容易に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態を説明するための図で、第１構成例の異材構造部材の斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】第２構成例の異材構造部材の斜視図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】第３構成例の異材構造部材の斜視図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】第４構成例の異材構造部材の斜視図である。
【図８】図７のＤ−Ｄ線断面図である。
【図９】第５構成例の異材構造部材の斜視図である。
【図１０】図９に示す異材構造部材の平面図である。
【図１１】図１０のＥ−Ｅ線断面図である。
【図１２】第６構成例の異材構造部材の斜視図である。
【図１３】図１２に示す異材構造部材の平面図である。
【図１４】図１３のＦ−Ｆ線断面図である。
【図１５】第６構成例の異材構造部材の斜視図である。
【図１６】図１５に示す異材構造部材の平面図である。
【図１７】図１６のＧ−Ｇ線断面図である。
【図１８】第８構成例の異材構造部材の斜視図である。
【図１９】図１８に示す異材構造部材の平面図である。
【図２０】図１９のＨ−Ｈ線断面図である。
【図２１】アルミニウム材と鋼材との間に高さ方向隙間を形成する他のスペーサを示す断面図である。
【図２２】第９構成例の異材構造部材の斜視図である。
【図２３】異材構造部材の鋳ぐるみ前の骨格部材を示す斜視図である。
【図２４】図２３のＩ−Ｉ線断面図である。
【図２５】図２３に示す異材構造部材の平面図である。
【図２６】図２２のＪ−Ｊ線断面図である。
【図２７】自動車用のフロントサブフレームの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
＜第１構成例＞
図１は本発明の実施形態を説明するための図で、第１構成例の異材構造部材の斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。
【００１３】
異材構造部材１００は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる板状のアルミニウム材１１と、板状の鋼材１３と、アルミニウム材１１と鋼材１３とを接合する継手部１５とを備える。継手部１５は、アルミニウム材１１と鋼材１３とをアルミニウム合金溶湯で一体に鋳ぐるんで固定される鋳ぐるみ部１７を有する。本構成のアルミニウム材１１と鋼材１３は、一軸に沿って配置され、双方の一端部１１ａ，１３ａの端面同士を軸方向に突き当てた状態で固定される。
【００１４】
本明細書においては、長手材であるアルミニウム材１１と鋼材１３の長手方向を軸方向、長手材の板厚方向を高さ方向、長手方向と板厚方向に直交する方向を幅方向と呼称する。
【００１５】
アルミニウム材１１は、圧延材、押出材、鍛造材、アルミニウムクラッド材等のアルミニウム合金展伸材、又は純アルミニウムが使用でき、板厚は１．２ｍｍ〜３．０ｍｍのものが採用できる。例えば、ＪＩＳ規格の６０００系、５０００系、７０００系、２０００系、３０００系等のアルミニウム合金材が使用可能である。
【００１６】
鋼材１３は、裸材、亜鉛メッキ鋼板、アルミメッキ鋼板等が使用可能であり、引張り強さが２７０〜９８０ＭＰａの高張力鋼で、板厚は０．８ｍｍ〜２．４ｍｍのものが採用できる。
【００１７】
鋳ぐるみ部１７は、アルミニウム合金鋳物ＡＣ４Ｃ、ＡＣ４ＣＨ、ＡＣ２Ｂ（JIS H 5202）もしくはＡＤＣ１２（JIS H 5302）であり、軸方向に直交する断面において、アルミニウム材１１及び鋼材１３の全周を覆って形成される。また、鋳ぐるみ部１７は、アルミニウム材１１と鋼材１３の一端部１１ａ，１３ａを覆い、これら一端部１１ａ，１３ａと反対側の他端部１１ｂ，１３ｂを、鋳ぐるみ部１７の外側に露出させている。
【００１８】
鋳ぐるみ部１７の外側に露出したアルミニウム材１１の他端部１１ｂ、及び鋼材１３の他端部１３ｂは、切削や研削、孔開け等の機械加工が施された接合部、又は溶接される接合部とされて、図示しない他の部材と接合される。
【００１９】
本構成の異材構造部材１００によれば、アルミニウム材１１と鋼材１３とを軸方向に付き合わせて接合するため、アルミニウム材１１と鋼材１３との位置決めが簡単になる。そして、アルミニウム材１１をアルミニウム合金展伸材で構成した場合、アルミニウム鋳造材に比べて引張り強さが高く、伸びが大きくなり、機械強度を向上できる。また、欠陥（ひけや巣など）のない高い材料品質と高い寸法精度とを実現でき、異材構造部材１００を他の部材と高強度且つ高精度で接合できる。
【００２０】
すなわち、アルミニウム材１１は、他端部１１ｂを予め所望の形状に機械加工した状態で鋳ぐるむことができる。その場合、鋳ぐるみ接合後の異材構造部材１００を後加工することなく、別部材にそのまま接合できる。例えば、他端部１１ｂにボルト孔やリベット孔を形成しておけば、相手側の別部材に容易に締結できる。また、アルミニウム材１１の他端部１１ｂを溶接部として予め加工しておけば、鋳ぐるみ接合後に、そのまま他部材と溶接でき、接合工程が煩雑にならない。
【００２１】
なお、図示例では、アルミニウム材１１と鋼材１３の一端部１１ａ，１３ａの端面が、軸方向垂直面を有する形態を示しているが、一端部１１ａ，１３ａの端面形状はこれに限らない。例えば、一端部１１ａ，１３ａの端面は、軸方向から傾斜した斜面、高さ方向から傾斜した斜面、又は互いに係合する凹凸面等の他の形態であってもよい。
【００２２】
＜第２構成例＞
図３は第２構成例の異材構造部材の斜視図、図４は図３のＢ−Ｂ線断面図である。以降の説明においては、同一の部材や対応する部材に対しては、同一の符号を付与することで、その説明を簡略化又は省略する。
【００２３】
本構成の異材構造部材１１０は、アルミニウム材１１と鋼材１３とが、高さ方向に重なり合い、当接した状態で接合される。図４に示すように、アルミニウム材１１と鋼材１３とが重なる領域は、鋳ぐるみ部１７の軸方向中央の領域Ｗであり、それぞれの一端部１１ａ，１３ａが、鋳ぐるみ部１７の内側に配置される。
【００２４】
本構成の異材構造部材１１０によれば、アルミニウム材１１と鋼材１３とは、それぞれの対向面同士が当接した状態で重ね合わされる。そのため、双方の部材の平行度が簡単に得られる。よって、鋳ぐるみの鋳造時における位置決めが簡単になる。
【００２５】
なお、図示例では、アルミニウム材１１と鋼材１３の一端部１１ａ，１３ａの対向面が、平坦面同士で当接する形態を示しているが、一端部１１ａ，１３ａの対向面形状はこれに限らない。一端部１１ａ，１３ａの対向面は、平坦面に代えて、例えば軸方向又は幅方向に沿って板厚が変化する傾斜面、互いに係合する凹凸面等、他の形態であってもよい。
【００２６】
＜第３構成例＞
図５は第３構成例の異材構造部材の斜視図、図６は図５のＣ−Ｃ線断面図である。
本構成の異材構造部材１２０は、アルミニウム材１１と鋼材１３とが一軸に沿って配置され、アルミニウム材１１の一端部１１ａと鋼材１３の一端部１３ａとの間に、所定の軸方向隙間Ｃａが設けられる。つまり、図６に示すように、アルミニウム材１１と鋼材１３とは、互いに当接することなく、鋳ぐるみ部１７内部で軸方向隙間Ｃａを有して接合される。
【００２７】
本構成の異材構造部材１２０によれば、双方の一端部１１ａ，１３ａ同士が軸方向に所定の隙間Ｃａを有した状態で鋳ぐるみされる。つまり、鋳ぐるみの鋳造時に、アルミニウム材１１と鋼材１３との間の軸方向隙間Ｃａにアルミニウム合金溶湯が流動し、この軸方向隙間Ｃａにアルミニウム合金鋳造材が確実に充填される。
【００２８】
その結果、アルミニウム材１１と鋼材１３は、鋳ぐるみ部１７内における表面積、すなわち、接合に寄与する面積が増加して、アルミニウム材１１、鋼材１３、鋳ぐるみ部１７の相互間の接合強度が向上する。また、アルミニウム材１１と鋼材１３との間に軸方向隙間Ｃａが存在するため、アルミニウム材１１と鋼材１３とを当接させた場合と比較して、意図しない隙間（欠陥）が生じることがない。その結果、異材構造部材１２０全体の強度を向上できる。
【００２９】
なお、アルミニウム材１１と鋼材１３の一端部１１ａ，１３ａの端面を、平坦面から凹凸面等に変更して、鋳ぐるみ部１７との接触面積を更に増加させてもよい。その場合、アルミニウム材１１と鋼材１３との接合強度を一層向上できる。
【００３０】
＜第４構成例＞
図７は第４構成例の異材構造部材の斜視図、図８は図７のＤ−Ｄ線断面図である。
本構成の異材構造部材１３０は、図７に示すように、アルミニウム材１１と鋼材１３とが、図４に示す状態から高さ方向に離間して配置される。つまり、図８に示すように、アルミニウム材１１と鋼材１３とは、互いに当接することなく、鋳ぐるみ部１７内部で高さ方向隙間Ｃｂを有して接合される。
【００３１】
アルミニウム材１１と鋼材１３とが高さ方向に重なる領域は、鋳ぐるみ部１７の軸方向中央の領域Ｗであり、それぞれの一端部１１ａ，１３ａは、鋳ぐるみ部１７の内側に配置される。
【００３２】
本構成の異材構造部材１３０によれば、双方の一端部１１ａ，１３ａ同士が、高さ方向に所定の高さ方向隙間Ｃｂを有した状態で鋳ぐるみされる。アルミニウム合金溶湯は、アルミニウム材１１と鋼材１３との間に高さ方向隙間Ｃｂが存在することによって、鋳ぐるみの鋳造時に隙間Ｃｂ内に流動し、この隙間Ｃｂにアルミニウム合金鋳造材が確実に充填される。
【００３３】
そのため、アルミニウム材１１と鋼材１３は、鋳ぐるみ部１７内における表面積、すなわち、接合に寄与する面積が増加して、アルミニウム材１１、鋼材１３、鋳ぐるみ部１７の相互間の接合強度が向上する。その結果、異材構造部材１３０全体の強度を向上できる。
【００３４】
なお、アルミニウム材１１と鋼材１３の一端部１１ａ，１３ａ側の対向面１１ｃ，１３ｃは、平坦面から凹凸面等に変更して、鋳ぐるみ部１７との接触面積を更に増加させてもよい。その場合、接合強度を一層向上させることができる。
【００３５】
＜第５構成例＞
図９は第５構成例の異材構造部材の斜視図、図１０は図９に示す異材構造部材の平面図、図１１は図１０のＥ−Ｅ線断面図である。
本構成の異材構造部材１４０は、図５に示す異材構造部材１２０の鋼材１３に、アルミニウム合金溶湯が流動する貫通孔１９を形成したこと以外は、異材構造部材１２０と同様の構成である。
【００３６】
鋼材１３は、鋳ぐるみ部１７内の一端部１３ａ側に、高さ方向に貫通する少なくとも１つの貫通孔１９（図示例では３箇所）が形成される。アルミニウム合金溶湯は、鋳ぐるみの鋳造時に鋼材１３の貫通孔１９内に流動して、この貫通孔１９内にアルミニウム合金鋳造材が確実に充填される。
【００３７】
これにより、鋼材１３の表裏面に形成される鋳ぐるみ部１７が、貫通孔１９を通じて表裏連結される。貫通孔１９内にアルミニウム合金鋳造材が充填されることで、鋼材１３と鋳ぐるみ部１７との接合強度が向上し、異材構造部材１４０の引張り強度等の機械的強度が高められる。
【００３８】
貫通孔１９の数、配置場所、孔径φｄｓは、異材構造部材１４０の使用用途や適用部位に応じて適宜調整することで、最適な継手強度を得ることができる。
【００３９】
＜第６構成例＞
図１２は第６構成例の異材構造部材の斜視図、図１３は図１２に示す異材構造部材の平面図、図１４は図１３のＦ−Ｆ線断面図である。
本構成の異材構造部材１５０は、図９に示す異材構造部材１４０のアルミニウム材１１に、アルミニウム合金溶湯が流動する貫通孔２１を形成したこと以外は、異材構造部材１４０と同様の構成である。
【００４０】
アルミニウム材１１は、鋳ぐるみ部１７内の一端部１１ａ側に、高さ方向に貫通する少なくとも１つの貫通孔２１（図示例では３箇所）が形成される。アルミニウム合金溶湯は、鋳ぐるみの鋳造時にアルミニウム材１１の貫通孔２１内に流動して、この貫通孔２１内にアルミニウム合金鋳造材が確実に充填される。
【００４１】
アルミニウム合金鋳造材が貫通孔１９，２１内に充填されることで、アルミニウム材１１と鋼材１３のそれぞれの表裏面に形成される鋳ぐるみ部１７が、各貫通孔１９，２１を通じて表裏連結される。これにより、アルミニウム材１１及び鋼材１３と鋳ぐるみ部１７との接合強度が向上し、異材構造部材１５０の引張り強度等の機械的強度がより高められる。
【００４２】
貫通孔１９，２１の数、配置場所、貫通孔１９の孔径φｄｓ、貫通孔２１の孔径φｄａは、異材構造部材１５０の使用用途や適用部位に応じて適宜調整することで、最適な継手強度を得ることができる。上記は、以降の各構成例についても同様である。
【００４３】
＜第７構成例＞
図１５は第６構成例の異材構造部材の斜視図、図１６は図１５に示す異材構造部材の平面図、図１７は図１６のＧ−Ｇ線断面図である。
本構成の異材構造部材１６０は、図７に示す異材構造部材１３０の鋼材１３にアルミニウム合金溶湯が流動する貫通孔１９を形成し、アルミニウム材１１にアルミニウム合金溶湯が流動する貫通孔２１を形成したこと以外は、異材構造部材１３０と同様の構成である。
【００４４】
本構成の異材構造部材１６０によれば、アルミニウム合金鋳造材が貫通孔１９，２１内に充填されることで、アルミニウム材１１と鋼材１３のそれぞれの表裏面に形成される鋳ぐるみ部１７が、各貫通孔１９，２１を通じて表裏連結される。これにより、アルミニウム材１１及び鋼材１３と鋳ぐるみ部１７との接合強度が更に向上し、異材構造部材１５０の引張り強度等の機械的強度がより高められる。
【００４５】
＜第８構成例＞
図１８は第８構成例の異材構造部材の斜視図、図１９は図１８に示す異材構造部材の平面図、図２０は図１９のＨ−Ｈ線断面図である。
【００４６】
本構成の異材構造部材１７０は、図７に示す異材構造部材１３０の鋼材１３にアルミニウム合金溶湯が流動する貫通孔１９が形成される。アルミニウム材１１の貫通孔２１と鋼材１３の貫通孔１９の孔位置は、アルミニウム材１１と鋼材１３との重ね方向に一致している。また、アルミニウム材１１と鋼材１３との間には、高さ方向に隙間が形成される。この高さ方向隙間は、アルミニウム材１１の対向面１１ｃに設けられ、鋼材１３に向けて突出する突起２３によって形成される。その他は、異材構造部材１３０と同様の構成である。
【００４７】
突起２３は、スペーサとして機能し、その突出高さを調節することで、アルミニウム材１１と鋼材１３との間の高さ方向隙間を任意に設定できる。突起２３は、アルミニウム材１１側に設ける以外にも、鋼材１３側に設けてもよい。図１９に示すように、本構成例では突起２３を３箇所に設けているが突起２３の数、配置場所、突起２３の大きさや突出高さは、異材構造部材１７０の使用用途や適用部位に応じて適宜設定することができる。また、突起２３は、アルミニウム材１１や鋼材１３が薄板状である場合、折り曲げや押し出し等の板金加工によって形成すれば、加工が容易となる。
【００４８】
更に、突起２３は、アルミニウム材１１又は鋼材１３の少なくとも一方に埋め込まれた金具であってもよい。金具は、ねじ機構等の突出高さが任意に調整可能なものであれば、アルミニウム材１１と鋼材１３との間の高さ方向隙間を自在に且つ簡便に変更でき、設計変更する必要がなくなる。
【００４９】
突起２３は、アルミニウム材１１又は鋼材１３に一体に設ける以外にも、アルミニウム材１１や鋼材１３とは別体に設けた構成としてもよい。図２１はアルミニウム材１１と鋼材１３との間に高さ方向隙間を形成する他のスペーサを示す断面図である。
【００５０】
図２１に示すスペーサ２５は、アルミニウム材１１や鋼材１３とは別体の部材で構成され、アルミニウム材１１と鋼材１３との間に介装される。スペーサ２５の具体例としては、例えば、リベットやピン、或いは、アルミニウム材１１と鋼材１３とを貫通するボルトに噛み合うナットやワッシャ等が挙げられる。
【００５１】
また、スペーサ２５は、鋳ぐるみ部１７となるアルミニウム合金鋳物よりも低い融点の材料を使用することが望ましい。その場合、アルミニウム材１１と鋼材１３との間の隙間を設定したスペーサ２５が、鋳ぐるみの鋳造時に、アルミニウム合金溶湯によって融解し、スペーサ２５の位置もアルミニウム合金鋳物が充填されることになる。よって、鋳ぐるみ部１７内がアルミニウム合金鋳物で均一に充填され、余分な空間（欠陥）を発生させることがない。その結果、高い接合強度を維持できる。
【００５２】
また、アルミニウム材１１の貫通孔２１と、鋼材１３の貫通孔１９とが、アルミニウム材１１と鋼材１３との重ね方向に一致した位置に設けることで、鋳ぐるみの鋳造後の検査を簡単化できる。すなわち、各貫通孔１９，２１にアルミニウム合金鋳物が充填されているか否かを検査する際、貫通孔１９と２１の孔内を、重ね方向に超音波探傷試験等の非破壊検査を行うことで、一度に検査できる。よって、検査箇所を少なくでき、異材構造部材の性能の評価が容易に行える。
【００５３】
＜第９構成例＞
次に、上記した異材構造部材を自動車用のフレーム部材に適用した一例を説明する。
図２２は第９構成例の異材構造部材の斜視図、図２３は異材構造部材の鋳ぐるみ前の骨格部材を示す斜視図、図２４は図２３のＩ−Ｉ線断面図、図２５は図２３に示す異材構造部材の平面図である。
【００５４】
図２２に示すように、本構成例の異材構造部材１８０は、材質が異なる２種類の板材であるアルミニウム材１１と、鋼材１３の各一端が、隙間を有して重ね合わされてなる骨格部材３１と、各板材が重ね合わされた領域に鋳造により形成される前述の鋳ぐるみ部１７とを備える。鋳ぐるみ部１７は、アルミニウム材１１と鋼材１３とを接合する継手部１５となる。
【００５５】
図２３に示すように、鋼材１３は断面略逆Ｕ字形のハット形パネル部材であり、幅方向（Ｘ方向）の両脇側に鍔部３３が形成される。アルミニウム材１１は、鋼材１３より一回り大きい断面略逆Ｕ字形のハット形パネル部材であり、幅方向（Ｘ方向）の両脇側に鍔部３５が形成される。アルミニウム材１１は、鍔部３５が鋼材１３の鍔部３３から高さ方向に所定距離だけ離間して、鋼材１３の外側の一部を覆って配置される。
【００５６】
つまり、図２４に示すように、アルミニウム材１１の軸方向（Ｙ方向）の一端部１１ａと、鋼材１３の軸方向（Ｙ方向）の一端部１３ａとは、図２５に示すアルミニウム材１１と鋼材１３との重ね合わせ領域Ｗにおいて、互いに隙間Ｃｃを有して重ね合わされる。
【００５７】
アルミニウム材１１と鋼材１３との間の隙間Ｃｃは、本構成例ではアルミニウム材１１に設けた突起２３Ａにより形成される。突起２３Ａは、アルミニウム材１１と鋼材１３とを貫通する貫通孔（鋼材１３側の貫通孔２１Ａ、及びアルミニウム材１１側の貫通孔１９Ａ）の周囲に設けられ、アルミニウム材１１を逆Ｕ字型に成形するプレス成形と同時に成形できる。
【００５８】
隙間Ｃｃは、上記の突起２３Ａ以外にも、アルミニウム材１１と鋼材１３との間に複数のリベットを配置して、これらのリベットによって形成してもよい。リベットによる固定方法としては、例えば特開平７−２１４３３８号や特開２０１０−２０７８９８号に開示される方法を適宜利用できる。
【００５９】
図２３〜図２５に示すように、アルミニウム材１１及び鋼材１３は、それぞれの鍔部３５，３３と、頂面部３７，３９と、これらを接続する側面部４１，４３とに、上記の突起２３Ａと共に貫通孔２１Ａ，１９Ａが形成される。また、突起２３Ａの位置以外にも、他の貫通孔２１Ｂ，１９Ｂが複数形成される。これらの貫通孔１９Ａ，１９Ｂ，２１Ａ，２１Ｂは、鋳ぐるみの鋳造時にアルミニウム合金溶湯の流路となる。
【００６０】
鋳ぐるみの鋳造時においては、アルミニウム材１１と鋼材１３とが接合された骨格部材３１が、不図示の成形金型内にセットされ、アルミニウム材１１と鋼材１３との重ね合わせ領域Ｗに画成されるキャビティにアルミニウム合金溶湯が供給される。
【００６１】
成形金型は、図示はしないが、外枠体と、外枠体の内部に挿入される中子を有する。骨格部材３１は、外枠体の内周面と中子との間にセットされ、キャビティ内にアルミニウム合金溶湯が流動して充填されることで、図２２に示す鋳ぐるみ部１７が形成される。
【００６２】
図２６は図２２のＪ−Ｊ線断面図である。図２６に示すように、成形金型のキャビティは、アルミニウム材１１と鋼材１３の周囲に画成される複数の隙間空間からなる。すなわち、成形金型の外枠体の内周面とアルミニウム材１１との間の隙間空間ＣＢ１、アルミニウム材１１と鋼材１３との間の隙間空間ＣＢ２、鋼材１３の内部における、軸方向（Ｙ方向）に沿って挿入される中子の外周面と鋼材１３との間に形成される隙間ＣＢ３、及び成形金型の外枠体の内周面と中子の外周面との間の隙間空間ＣＢ４とを含む。これら各隙間空間ＣＢ１〜ＣＢ４にアルミニウム合金溶湯が流動して充填され、鋳ぐるみ部１７が形成される。
【００６３】
鋳ぐるみの鋳造後の異材構造部材１８０は、図２２に示すように、アルミニウム材１１の一端部１１ａの端面、及び鋼材１３の一端部１３ａの端面を覆って鋳ぐるみ部１７が形成される。
【００６４】
図２６に示すように、アルミニウム合金溶湯は、貫通孔１９Ａ（１９Ｂ），２１Ａ（２１Ｂ）にも充填される。これら貫通孔１９Ａ，１９Ｂ，２１Ａ，２１Ｂに充填されたアルミニウム合金鋳造材は、アルミニウム材１１と鋼材１３との係合部として機能し、孔内から抜けにくくなる。また、上記の各隙間空間ＣＢ１〜ＣＢ４に充填されたアルミニウム合金鋳造材は、上記係合部によって鋳ぐるみ部１７材と接続される。このため、鋳ぐるみ部１７とアルミニウム材１１及び鋼材１３との全体が一体化される。これらの作用により、重量を増加させることなく異材構造部材１８０の剛性や、耐荷重性を向上できる。
【００６５】
また、アルミニウム材１１と鋼材１３の一端部１１ａ，１３ａにおける端面は、鋳ぐるみ部１７により覆われる。そのため、鋳ぐるみ部１７は、水分の浸入から保護され、錆、腐食、電食が生じにくくなる。なお、少なくとも鋼材１３と鋳ぐるみ部１７との境界部分に、接着剤の塗布、樹脂テープの貼り付け等により樹脂皮膜を形成してもよい。これにより鋳ぐるみ部１７と鋼材１３との電位差により生じる電食を確実に防止することができる。
【００６６】
アルミニウム材１１及び鋼材１３の少なくとも重ね合わせ領域Ｗの表面は、平滑面、粗面化された面のいずれであってもよい。表面が粗面化されている場合、アルミニウム合金との接合強度をより高めることができる。粗面化の方法としてはブラスト処理、エッチング処理、ブラシ研磨処理、切削処理などがある。この粗面化処理によって、鋳造欠陥の起因となる酸化物や有機物等が除去されるため、鋳造欠陥を防止することができる。また、重ね合わせ領域Ｗは、エンボス加工された面で形成してもよい。エンボス状の隙間にアルミニウム合金鋳造材が充填されることで、アルミニウム材１１と鋼材１３とを、長手方向の耐荷重性を向上させた接合形態にできる。
【００６７】
アルミニウム材１１と鋼材１３との間に充填されるアルミニウム合金鋳造材の厚みは、鋳ぐるみの鋳造時におけるアルミニウム合金溶湯の流動性と、複合部材の強度の観点から、最も厚みの薄い箇所で、１．８〜３ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００６８】
本構成例の異材構造部材１８０によれば、アルミニウム材１１と鋼材１３とが高さ方向隙間を有して配置され、この隙間にアルミニウム合金鋳造材が充填される。また、複数の貫通孔１９Ａ，１９Ｂ，２１Ａ，２１Ｂにもアルミニウム合金鋳造材が充填される。これにより、アルミニウム材１１と鋼材１３とが、鋳ぐるみ部１７を介して高強度に接合される。そして、１回の鋳ぐるみの鋳造によってアルミニウム材１１と鋼材１３とが一体に接合されるため、製造工程を簡略化できる。
【００６９】
貫通孔１９，１９Ａ，１９Ｂ，２１，２１Ａ，２１Ｂは、図示例の丸孔に限らず、角孔、長孔等、任意の形状であってもよい。また、孔断面は、円筒状の他に、テーパ状や厚み方向中間部が内側に突出した形状等、孔内面積を増加させることや傾斜面を持たせた形状にしてもよい。その場合、孔内壁面とアルミニウム合金鋳造材との接合強度が更に増加して、異材構造部材１８０の剛性を一層向上できる。
【００７０】
次に、上記構成の異材構造部材１８０を自動車用のフロントサブフレームに適用した構成を説明する。図２７は自動車用のフロントサブフレームの斜視図である。
【００７１】
フロントサブフレーム２００は、車両のフレーム構造の一つであり、車両前方に配置される鋼製のフロントメンバ５１と、エンジン等を搭載するアルミニウム製のリヤメンバ５３とが、一対の異材構造部材１８０により一体に接合された形状を有する。
【００７２】
フロントメンバ５１は、車幅方向（Ｘ方向）に延びるフロントクロスメンバ５５と、一対の支柱５７とを備える。これらフロントクロスメンバ５５、及び一対の支柱５７は鋼製である。一対の支柱５７は、フロントクロスメンバ５５の車幅方向（Ｘ方向）両端に接続され、それぞれ上方に向かって延設される。また、リヤメンバ５３は、車幅方向（Ｘ方向）に延びるアルミニウム合金製のリヤクロスメンバ５９を備える。
【００７３】
一対の異材構造部材１８０は、フロントクロスメンバ５５と、リヤクロスメンバ５９との間に接合される。つまり、一対の異材構造部材１８０は、一方の端部がフロントクロスメンバ５５の車幅方向（Ｘ方向）両端部の車両後方側に溶接され、他方の端部がリヤクロスメンバ５９の車幅方向（Ｘ方向）両端部の車両前方側に溶接される。
【００７４】
これにより、一対の異材構造部材１８０は、フロントクロスメンバ４５とリヤクロスメンバ４９と一体に接続され、フロントサブフレーム２００の一部品として構成される。
【００７５】
フロントクロスメンバ５５と異材構造部材１８０の一方の端部は、共に鋼製であり、リヤクロスメンバ５９と異材構造部材１８０の他方の端部は、共にアルミニウム製である。そのため、フロントクロスメンバ５５は、同じ材料の鋼材１３と溶接され、リヤクロスメンバ５９は、同じ材料のアルミニウム材１１と溶接される。しがって、異材構造部材１８０は、同じ材料同士で溶接することになるので、溶接工程が簡単に済み、溶接強度も高められる。
【００７６】
上記構成のフロントサブフレーム２００によれば、リヤクロスメンバ５９、及びリヤクロスメンバ５９側の異材構造部材１８０の部材をアルミニウム製とすることで、軽量化が図られ、車両の燃費向上等に寄与できる。
【００７７】
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。
【符号の説明】
【００７８】
１１  アルミニウム材
１１ａ  一端部
１３  鋼材
１３ａ  一端部
１５  継手部
１７  鋳ぐるみ部
１９，１９Ａ，１９Ｂ  貫通孔
２１，２１Ａ，２１Ｂ  貫通孔
２３  突起
２５  スペーサ
１００，１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０，１８０  異材構造部材
【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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【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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