KOSAKA TETSURO (JP)
FUKUDA HIROSHI (JP)
KOSAKA TETSURO (JP)
| JP2005021931A | 2005-01-27 | |||
| JPS6340227U | 1988-03-16 |
| フランジを有する主部材と、縁部が主部材のフランジに被さった平板状の第1の被接合部材と、当該第1の被接合部材の縁部に被さった第2の被接合部材を備え、摩擦熱と塑性流動により主部材のフランジを形作っている部位に由来する材料を、第1、第2の被接合部材に同化させ、第1、第2の被接合部材の表面境界付近をシール材により覆ったことからなる部材接合構造。 |
| フランジを有する主部材と、縁部が主部材のフランジに被さった平板状の第1の被接合部材と、当該第1の被接合部材の縁部に被さった第2の被接合部材を備え、摩擦熱と塑性流動により第2の被接合部材に由来する材料を、第1の被接合部材、並びに主部材のフランジを形作っている部位に同化させ、第1、第2の被接合部材の表面境界付近をシール材により覆ったことからなる部材接合構造。 |
| 直線的に延びるフランジを有する主部材と、縁部が主部材のフランジに被さった平板状の被接合部材を備え、摩擦熱と塑性流動により主部材のフランジにあたる部位に由来する材料を、被接合部材に同化させ、主部材及び被接合部材の表面境界付近をシール材により覆ったことからなる部材接合構造。 |
| 直線的に延びるフランジを有する主部材と、縁部が主部材のフランジに被さった平板状の被接合部材を備え、摩擦熱と塑性流動により被接合部材に由来する材料を、主部材のフランジを形作っている部位に同化させ、主部材及び被接合部材の表面境界付近をシール材により覆ったことからなる部材接合構造。 |
本発明は部材接合構造に関する。
近年、自動車業界においては燃費の向上 排ガス規制への対応、省エネルギー、ライ サイクルコストなどの観点から、車両構体 の軽量素材の適用が進められており、車両 体への軽量材の組み合わせが増えるのに伴 、接合技術の重要性が高まっている。
車両構体のうち箱形荷室の屋根構体では アルミニウム合金を素材としたパネルルー の縁部にトリムルーフを配置し、双方をリ ット締結するという手法が一般的であった
図1~図3は従来の部材接合構造の一例であ 、フレームルーフ1、パネルルーフ2、トリ ルーフ3、及びブチルラバー4をリベット6を いて締結し、屋根構体9とする。
フレームルーフ1は、鉛直部1aの上端から 室外方へ突き出る外側フランジ1bと、同じ 直部1aの下端から荷室内方へ突き出る内側フ ランジ1cとを有する断面が略Z字状の形材であ る。
内側フランジ1cの上面には、フレームル フ1に対して直交する方向へ水平に延びる複 のチャンネル材1dが、間隔をおいて取り付 られている。
鉛直部1aには、側壁構体11を取り付けるた めの固定孔1eが穿設され、また、外側フラン 1bの端縁には、下向きに突き出るリップ1fが 形作られており、屋根構体9と側壁構体11とに よって、図4に示すような車両の箱形荷室を 成する。
パネルルーフ2は平板であり、フレームル ーフ1及びチャンネル材1dを全体的に覆い、縁 部がフレームルーフ1の外側フランジ1bに被さ っている。
トリムルーフ3はアングル材であり、パネ ルルーフ2の縁部に敷いたブチルラバー4に被 って、パネルルーフ2とブチルラバー4の小 、及びフレームルーフ1のリップ1fを覆って る。
これらフレームルーフ1、パネルルーフ2 ブチルラバー4、並びにトリムルーフ3の重ね 合わせ部5には、リベット6の軸部7を通すため の開口8を穿設してあり、リベット6は、頭部6 aがトリムルーフ3に当接し、かしめ部6bが外 フランジ1bに当接している。
リベット6は、フレームルーフ1の外側フ ンジ1bに長手方向に並ぶが、図3に示すよう 、リベット6の間隔を大きくとると、かしめ 工に伴ってリベット6の周囲で重ね合わせ部 5が膨れるので、大量のリベット6が必要にな し、開口8の穿設個所も多い。
更に、トリムルーフ3からパネルルーフ2 かけて屋根構体9の上面をシール材10で覆い 雨水が各部材の開口8の内周面とリベット6の 軸部7の外周面との間隙を通って、荷室内方 漏れることを防いでいる。
すなわち、リベット6を用いた部材接合構 造は、開口8の穿設、リベット6のかしめ、シ ル材10による漏水対策などの数々の工程を なければならず、しかも、リベット6やシー 材10も箱形荷室の重量に加算されることに る。
リベット6などの副資材を用いずに部材を 接続する方法として、摩擦撹拌接合がある( えば、特許文献1参照)。
この技法では、被接合部材を重ね合わせ 被接合物を、裏当て部材である支持ツール 載せたうえ、被接合物に接合ツールを回転 せながら押し付け、摩擦熱と塑性流動によ 軟化した材料を撹拌して同化させる。
次いで、接合ツールを被接合物から離し 材料が同化した部位を硬化させ、被接合部 を相互に接合する。
接合ツールは、円柱状のショルダ部と、 該ショルダ部に同軸に連なり且つツール先 へ向けて突出する短円筒状でショルダ部よ も外径が小さいピン部とを備えている。
また、鉄道車両などの構体となるアルミニ
ム合金を素材とした外板を、摩擦撹拌接合
より相互に接続する手法も既に提案されて
り(例えば、特許文献2参照)、箱形荷室の材
にアルミニウム合金を用いたものもある(例
えば、特許文献3参照)。
しかしながら、特許文献2の継手構造は、 外板の縁部を相互に重ね合わせた継手に摩擦 撹拌接合を適用しただけで、漏水対策は何も 考慮されておらず、箱形荷室などの屋根構体 に適しているとは言えない。
本発明は上述した実情に鑑みてなしたも で、工作が容易で、しかも屋根構体に適し 部材接合構造を提供することを目的として る。
上記目的を達成するため、本発明の第一 局面では、フランジを有する主部材と、縁 が主部材のフランジに被さった平板状の第1 の被接合部材と、当該第1の被接合部材の縁 に被さった第2の被接合部材を備え、摩擦熱 塑性流動により主部材のフランジを形作っ いる部位に由来する材料を、第1、第2の被 合部材に同化させ、第1、第2の被接合部材の 表面境界付近をシール材により覆った構成を 採る。
本発明の第ニの局面では、フランジを有 る主部材と、縁部が主部材のフランジに被 った平板状の第1の被接合部材と、当該第1 被接合部材の縁部に被さった第2の被接合部 を備え、摩擦熱と塑性流動により第2の被接 合部材に由来する材料を、第1の被接合部材 並びに主部材のフランジを形作っている部 に同化させ、第1、第2の被接合部材の表面境 界付近をシール材により覆った構成を採る。
本発明の第三の局面では、直線的に延び フランジを有する主部材と、縁部が主部材 フランジに被さった平板状の被接合部材を え、摩擦熱と塑性流動により主部材のフラ ジにあたる部位に由来する材料を、被接合 材に同化させ、主部材及び被接合部材の表 境界付近をシール材により覆った構成を採 。
本発明の第四の局面では、直線的に延び フランジを有する主部材と、縁部が主部材 フランジに被さった平板状の被接合部材を え、摩擦熱と塑性流動により被接合部材に 来する材料を、主部材のフランジを形作っ いる部位に同化させ、主部材及び被接合部 の表面境界付近をシール材により覆った構 を採る。
本発明の部材接合構造によれば、下記の うな優れた効果を奏し得る。
(1)本発明の第一の局面では第1、第2の被 合部材に対して主部材に由来する材料を同 させるので、穿設加工が不要になり、作業 程を短縮でき、接合部位の漏水を防ぐこと できる。
(2)本発明の第二の局面では第1の被接合部 材と主部材に対して第2の被接合部材に由来 る材料を同化させるので、穿設加工が不要 なり、作業工程を短縮でき、接合部位の漏 を防ぐことができる。
(3)本発明の第三の局面では被接合部材に して主部材に由来する材料を同化させるの 、穿設加工が不要になり、作業工程を短縮 き、接合部位の漏水を防ぐことができる。
(4)本発明の第四の局面では主部材に対し 被接合部材に由来する材料を同化させるの 、穿設加工が不要になり、作業工程を短縮 き、接合部位の漏水を防ぐことができる。
1 フレームルーフ(主部材)
1b 外側フランジ
2 パネルルーフ(第1の被接合材)
3 トリムルーフ(第2の被接合材)
16 同化層
19 シール材
以下、本発明の実施例を図面に基づき説 する。
図5は本発明の部材接合構造の第1の例で り、図中、図1、図2と同一の符号を付した部 分は同一物を表している。
この部材接合構造は、断面が略Z字状の形 材であるフレームルーフ1と、当該フレーム ーフ1及びチャンネル材1dを全体的に覆い、 部がフレームルーフ1の外側フランジ1bに被 ったパネルルーフ2と、当該パネルルーフ2の 縁部に被さってその小口、及びフレームルー フ1のリップ1fを覆うトリムルーフ3とを備え いる。
フレームルーフ1、パネルルーフ2、及び リムルーフ3は、アルミニウム合金を素材と ている。
フレームルーフ1の外側フランジ1bを形作 ている部位に由来する材料は、摩擦熱と塑 流動によりパネルルーフ2の縁部、並びにト リムルーフ3のパネルルーフ2に重なる部分に 来する材料に混じり合い、同化層16を形成 ている(図5(d)参照)。
フレームルーフ1、パネルルーフ2、及び リムルーフ3を互いに接合するときには、鋼 素材とする裏当て部材12と、同じく鋼を素 として小外径のピン部14を円柱状のショルダ 部15に同軸に連ねた形の接合ツール13を用い 。
トリムルーフ3のパネルルーフ2に重なっ いる部分の上面に、裏当て部材12を当接させ た状態で、フレームルーフ1の外側フランジ1b の下面に向けて、回転している接合ツール13 ピン部14を押し付けると(図5(a)・図5(b)参照) 摩擦熱と塑性流動により軟化した外側フラ ジ1bを形作っている部位に由来する材料、 ネルルーフ2の縁部、並びにトリムルーフ3の パネルルーフ2に重なる部分に由来する材料 混じり合う(図5(c)参照)。
この後、接合ツール13を外側フランジ1bか ら引き離して塑性流動部位を固化させると、 フレームルーフ1の外側フランジ1b、パネルル ーフ2、及びトリムルーフ3が互いに接合され 。
外側フランジ1bからトリムルーフ3に向け 、接合ツール13のピン部14に応じた凹部18が 成されるが、この凹部18はトリムルーフ3を 通していないため、雨水が屋根構体9下側の 荷室内方へ漏れることがなく、副資材を用い ない分だけ箱形荷室の軽量化を図れ、また、 当然のことながら、穿設加工が不要になり、 作業工程を短縮できる。
更に、トリムルーフ3とパネルルーフ2の 面境界付近をシール材19で覆い、両部材の間 隙に水が入り込まないようにして腐蝕を防止 する。
図6は本発明の部材接合構造の第2の例で り、図中、図1、図2、図5と同一の符号を付 た部分は同一物を表している。
この部材接合構造は、断面が略Z字状の形 材であるフレームルーフ1と、当該フレーム ーフ1及びチャンネル材1dを全体的に覆い、 部がフレームルーフ1の外側フランジ1bに被 ったパネルルーフ2と、当該パネルルーフ2の 縁部に被さってその小口、及びフレームルー フ1のリップ1fを覆うトリムルーフ3とを備え いる。
フレームルーフ1、パネルルーフ2、及び リムルーフ3は、アルミニウム合金を素材と ている。
トリムルーフ3のパネルルーフ2に重なる 分に由来する材料は、摩擦熱と塑性流動に りパネルルーフ2の縁部、並びにフレームル フ1の外側フランジ1bを形作っている部位に 来する材料に混じり合い、同化層16を形成 ている(図6(b)・図6(c)参照)。
フレームルーフ1、パネルルーフ2、及び リムルーフ3を互いに接合するときには、鋼 素材とする裏当て部材12と、同じく鋼を素 として小外径のピン部14を円柱状のショルダ 部15に同軸に連ねた形の接合ツール13を用い 。
フレームルーフ1の外側フランジ1bの下面 、裏当て部材12を当接させた状態で、トリ ルーフ3のパネルルーフ2に重なっている部分 の上面に向けて、回転している接合ツール13 ピン部14(図6(a)参照)を第1の例と同様に押し けると、摩擦熱と塑性流動により軟化した リムルーフ3に由来する材料、パネルルーフ 2の縁部、並びに外側フランジ1bを形作ってい る部位に由来する材料が混じり合う。
この後、接合ツール13をトリムルーフ3か 引き離して塑性流動部位を固化させると、 リムルーフ3、パネルルーフ2、及びフレー ルーフ1の外側フランジ1bが互いに接合され 。
更に、トリムルーフ3とパネルルーフ2の 面境界付近をシール材19で覆い、両部材の間 隙に水が入り込まないようにして腐蝕を防止 する(図6(b)参照)。
トリムルーフ3から外側フランジ1bに向け 、接合ツール13のピン部14に応じた凹部18が 成されるが、この凹部18は外側フランジ1bを 貫通していないため、雨水が屋根構体9下側 荷室内方へ漏れることがなく、副資材を用 ない分だけ箱形荷室の軽量化を図れ、また 当然のことながら、穿設加工が不要になり 作業工程を短縮できる。
あるいは、凹部18にシール材19が充填され るまで被覆範囲を拡げれば(図6(c)参照)、当該 凹部18に水が溜まることを防げる。
図7は本発明の部材接合構造の第3の例で り、図中、図1、図2、図5、図6と同一の符号 付した部分は同一物を表している。
この部材接合構造は、断面が略Z字状の形 材であるフレームルーフ1と、当該フレーム ーフ1及びチャンネル材1dを全体的に覆い、 部がフレームルーフ1の外側フランジ1bに被 ったパネルルーフ2とを備えている。
フレームルーフ1、及びパネルルーフ2は アルミニウム合金を素材としている。
フレームルーフ1の外側フランジ1bを形作 ている部位に由来する材料は、摩擦熱と塑 流動によりパネルルーフ2の縁部に由来する 材料に混じり合い、同化層16を形成している( 図7(d)参照)。
フレームルーフ1、及びパネルルーフ2を いに接合するときには、鋼を素材とする裏 て部材12と、同じく鋼を素材として小外径の ピン部14を円柱状のショルダ部15に同軸に連 た形の接合ツール13を用いる。
パネルルーフ2の外側フランジ1bに重なっ いる部分の上面に、裏当て部材12を当接さ た状態で、フレームルーフ1の外側フランジ1 bの下面に向けて、回転している接合ツール13 のピン部14を押し付けると(図7(a)・図7(b)参照) 、摩擦熱と塑性流動により軟化した外側フラ ンジ1bを形作っている部位に由来する材料、 びにパネルルーフ2の縁部に由来する材料が 混じり合う(図7(c)参照)。
この後、接合ツール13を外側フランジ1bか ら引き離して塑性流動部位を固化させると、 フレームルーフ1の外側フランジ1b、及びパネ ルルーフ2が互いに接合される。
更に、パネルルーフ2と外側フランジ1bの 面境界付近をシール材19で覆い、両部材の 隙に水が入り込まないようにして腐蝕を防 する(図7(d)参照)。
外側フランジ1bからパネルルーフ2に向け 、接合ツール13のピン部14に応じた凹部18が 成されるが、この凹部18はパネルルーフ2を 通していないため、雨水が屋根構体9下側の 荷室内方へ漏れることがなく、副資材を用い ない分だけ箱形荷室の軽量化を図れ、また、 当然のことながら、穿設加工が不要になり、 作業工程を短縮できる。
図8は本発明の部材接合構造の第4の例で り、図中、図1、図2、図5、図6、図7と同一の 符号を付した部分は同一物を表している。
この部材接合構造は、断面が略Z字状の形 材であるフレームルーフ1と、当該フレーム ーフ1及びチャンネル材1dを全体的に覆い、 部がフレームルーフ1の外側フランジ1bに被 ったパネルルーフ2とを備えている。
フレームルーフ1、及びパネルルーフ2は アルミニウム合金を素材としている。
パネルルーフ2の縁部に由来する材料は、 摩擦熱と塑性流動によりフレームルーフ1の 側フランジ1bを形作っている部分に由来する 材料に混じり合い、同化層16を形成している( 図8(d)参照)。
フレームルーフ1、及びパネルルーフ2を いに接合するときには、鋼を素材とする裏 て部材12と、同じく鋼を素材として小外径の ピン部14を円柱状のショルダ部15に同軸に連 た形の接合ツール13を用いる。
フレームルーフ1の外側フランジ1bの下面 、裏当て部材12を当接させた状態で、パネ ルーフ2の外側フランジ1bに重なっている部 の上面に向けて、回転している接合ツール13 のピン部14を押し付けると(図8(a)・図8(b)参照) 、摩擦熱と塑性流動により軟化したパネルル ーフ2の縁部に由来する材料、並びに外側フ ンジ1bを形作っている部位に由来する材料が 混じり合う(図8(c)参照)。
この後、接合ツール13をパネルルーフ2か 引き離して塑性流動部位を固化させると、 ネルルーフ2、及びフレームルーフ1の外側 ランジ1bが互いに接合される。
更に、パネルルーフ2と外側フランジ1bの 面境界付近をシール材19で覆い、両部材の 隙に水が入り込まないようにして腐蝕を防 する(図8(d)参照)。
パネルルーフ2から外側フランジ1bに向け 、接合ツール13のピン部14に応じた凹部18が 成されるが、この凹部18は外側フランジ1bを 貫通していないため、雨水が屋根構体9下側 荷室内方へ漏れることがなく、副資材を用 ない分だけ箱形荷室の軽量化を図れ、また 当然のことながら、穿設加工が不要になり 作業工程を短縮できる。
図9は本発明の部材接合構造の第5の例で り、図中、図1、図2、図5と同一の符号を付 た部分は同一物を表している。
この部材接合構造に使うフレームルーフ1 は、縦部1gの上端から荷室外方へ突き出る外 フランジ1bと、同じ縦部1gの下端から荷室内 方へ突き出る内側フランジ1cと、外側フラン 1bの端縁に連なって下方へ延びる張出し部1h とを有し、略Z字に円弧を付け加えた断面を する形材である。
内側フランジ1cの上面には、フレームル フ1に対して直交する方向へ水平に延びる複 のチャンネル材1dが、間隔をおいて取り付 られている。
フレームルーフ1の外側フランジ1bには、 ネルルーフ2の縁部とトリムルーフ3が順に さり、チャンネル材1dは、パネルルーフ2に って全面的に覆われている。
フレームルーフ1、パネルルーフ2、及び リムルーフ3は、アルミニウム合金を素材と ている。
フレームルーフ1の外側フランジ1bを形作 ている部位に由来する材料は、摩擦熱と塑 流動によりパネルルーフ2の縁部、並びにト リムルーフ3に由来する材料に混じり合い、 化層16を形成している(図9(d)参照)。
フレームルーフ1、パネルルーフ2、及び リムルーフ3を互いに接合するときには、鋼 素材とする裏当て部材12と、同じく鋼を素 として小外径のピン部14を円柱状のショルダ 部15に同軸に連ねた形の接合ツール13を用い 。
トリムルーフ3の上面に裏当て部材12を当 させた状態で、フレームルーフ1の外側フラ ンジ1bの下面に向けて、回転している接合ツ ル13のピン部14を押し付けると(図9(a)・図9(b) 参照)、摩擦熱と塑性流動により軟化した外 フランジ1bを形作っている部位に由来する材 料、パネルルーフ2の縁部、並びにトリムル フ3に由来する材料が混じり合う(図9(c)参照)
この後、接合ツール13を外側フランジ1bか ら引き離して塑性流動部位を固化させると、 フレームルーフ1の外側フランジ1b、パネルル ーフ2、及びトリムルーフ3が互いに接合され 。
外側フランジ1bからトリムルーフ3に向け 、接合ツール13のピン部14に応じた凹部18が 成されるが、この凹部18はトリムルーフ3を 通していないため、雨水が屋根構体9下側の 荷室内方へ漏れることがなく、副資材を用い ない分だけ箱形荷室の軽量化を図れ、また、 当然のことながら、穿設加工が不要になり、 作業工程を短縮できる。
更に、トリムルーフ3とパネルルーフ2と レームルーフ1の外側フランジ1bの上面境界 近をシール材19で覆い、両部材の間隙に水が 入り込まないようにして腐蝕を防止する。
図10は本発明の部材接合構造の第6の例で り、図中、図1、図2、図5、図9と同一の符号 を付した部分は同一物を表している。
この部材接合構造に使うフレームルーフ1 は、縦部1gの上端から荷室外方へ突き出る外 フランジ1bと、同じ縦部1gの下端から荷室内 方へ突き出る内側フランジ1cと、外側フラン 1bの端縁に連なって下方へ延びる張出し部1h とを有し、略Z字に円弧と略コ字を付け加え 断面を呈する形材である。
内側フランジ1cの上面には、フレームル フ1に対して直交する方向へ水平に延びる複 のチャンネル材1dが、間隔をおいて取り付 られている。
フレームルーフ1の外側フランジ1bには、 ネルルーフ2の縁部が被さり、チャンネル材 1dは、パネルルーフ2によって全面的に覆われ ている。
フレームルーフ1、及びパネルルーフ2は アルミニウム合金を素材としている。
フレームルーフ1の外側フランジ1bを形作 ている部位に由来する材料は、摩擦熱と塑 流動によりパネルルーフ2の縁部に由来する 材料に混じり合い、同化層16を形成している( 図10(d)参照)。
フレームルーフ1、及びパネルルーフ2を いに接合するときには、鋼を素材とする裏 て部材12と、同じく鋼を素材として小外径の ピン部14を円柱状のショルダ部15に同軸に連 た形の接合ツール13を用いる。
パネルルーフ2の外側フランジ1bに重なっ いる部分の上面に、裏当て部材12を当接さ た状態で、フレームルーフ1の外側フランジ1 bの下面に向けて、回転している接合ツール13 のピン部14を押し付けると(図10(a)・図10(b)参 )、摩擦熱と塑性流動により軟化した外側フ ンジ1bを形作っている部位に由来する材料 並びにパネルルーフ2の縁部に由来する材料 混じり合う(図10(c)参照)。
この後、接合ツール13を外側フランジ1bか ら引き離して塑性流動部位を固化させると、 フレームルーフ1の外側フランジ1b、及びパネ ルルーフ2が互いに接合される。
更に、パネルルーフ2と外側フランジ1bの 面境界付近をシール材19で覆い、両部材の 隙に水が入り込まないようにして腐蝕を防 する(図10(d)参照)。
外側フランジ1bからパネルルーフ2に向け 、接合ツール13のピン部14に応じた凹部18が 成されるが、この凹部18はパネルルーフ2を 通していないため、雨水が屋根構体9下側の 荷室内方へ漏れることがなく、副資材を用い ない分だけ箱形荷室の軽量化を図れ、また、 当然のことながら、穿設加工が不要になり、 作業工程を短縮できる。
なお、本発明の部材接合構造は、上述し 実施の形態のみに限定されるものではなく 本発明の要旨を逸脱しない範囲において変 を加え得ることは勿論である。
本発明の部材接合構造は、様々な構体の 立工程に適用できる。
Next Patent: SHEET PLASMA DEPOSITION DEVICE AND DEPOSITION METHOD USING THE SAME