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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2016-124003(P2016-124003A)
(43)【公開日】2016年7月11日
(54)【発明の名称】点摩擦撹拌接合構造
(51)【国際特許分類】
B23K 20/12 20060101AFI20160613BHJP
【ＦＩ】
B23K20/12 362
B23K20/12 364
【審査請求】有
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】15
(21)【出願番号】特願2014-266274(P2014-266274)
(22)【出願日】2014年12月26日
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】000107538
【氏名又は名称】株式会社ＵＡＣＪ
(74)【代理人】
【識別番号】100079049
【弁理士】
【氏名又は名称】中島 淳
(74)【代理人】
【識別番号】100084995
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 和詳
(74)【代理人】
【識別番号】100099025
【弁理士】
【氏名又は名称】福田 浩志
(72)【発明者】
【氏名】千足 浩平
(72)【発明者】
【氏名】山田 豊
【テーマコード（参考）】
4E167
【Ｆターム（参考）】
4E167AA02
4E167AA06
4E167AA22
4E167BG26
4E167BG30
4E167CA17
4E167DA10
(57)【要約】
【課題】本発明は、回転ピンが押し付けられたパネル材に発生する割れ等を抑制することができる点摩擦撹拌接合構造を提供することを目的とする。【解決手段】点摩擦撹拌接合構造１０は、互いに重ね合わされた部位に、厚み方向一方側から回転する回転ピンが押し付けられることにより点摩擦撹拌接合される一対の上側フランジ部１６及び下側フランジ部２２を備える。上側フランジ部１６には、当該上側フランジ部１６から下側フランジ部２２に向けて突起状に突出する一対の突起部３０が形成される。一方、下側フランジ部２２には、一対の突起部３０が挿入される一対の係合孔３２が形成される。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
互いに重ね合わされた部位に、厚み方向一方側から回転する回転ピンが押し付けられることにより点摩擦撹拌接合される一対のパネル材と、
前記回転ピンの回転軸を中心とした前記一対のパネル材の相対回転を規制する回転規制部と、
を備える点摩擦撹拌接合構造。
前記回転ピンの回転軸を中心とした前記一対のパネル材の相対回転を規制する回転規制部と、
を備える点摩擦撹拌接合構造。
【請求項2】
前記回転規制部は、
前記一対のパネル材のうち、一方の前記パネル材に形成され、該パネル材から他方の前記パネル材へ突出する第１係合部と、
前記一対のパネル材のうち、他の前記パネル材に形成され、前記回転ピンの回転方向に前記第１係合部と係合される第２係合部と、
を有する、
請求項１に記載の点摩擦撹拌接合構造。
前記一対のパネル材のうち、一方の前記パネル材に形成され、該パネル材から他方の前記パネル材へ突出する第１係合部と、
前記一対のパネル材のうち、他の前記パネル材に形成され、前記回転ピンの回転方向に前記第１係合部と係合される第２係合部と、
を有する、
請求項１に記載の点摩擦撹拌接合構造。
【請求項3】
前記一対のパネル材のうち、一方の前記パネル材は、パネル本体部と、前記パネル本体部の端部から延出し、他方の前記パネル材に重ね合わされると共に前記回転ピンが押し付けられるフランジ部と、を有し、
前記回転規制部は、前記フランジ部と他方の前記パネル材との接合部の中心よりも該フランジ部の延出方向先端側に配置される、
請求項２に記載の点摩擦撹拌接合構造。
前記回転規制部は、前記フランジ部と他方の前記パネル材との接合部の中心よりも該フランジ部の延出方向先端側に配置される、
請求項２に記載の点摩擦撹拌接合構造。
【請求項4】
前記回転規制部は、前記接合部の中心を通り且つ前記フランジ部の延出方向に延びる仮想基準線に対して両側に配置される、
請求項３に記載の点摩擦撹拌接合構造。
請求項３に記載の点摩擦撹拌接合構造。
【請求項5】
前記回転規制部は、前記接合部の中心を通り且つ前記フランジ部の延出方向に延びる仮想基準線に対し、該中心から前記フランジ部の延出方向先端側の端部に向けて４５度で傾斜する仮想傾斜線上に配置される、
請求項３または請求項４に記載の点摩擦撹拌接合構造。
請求項３または請求項４に記載の点摩擦撹拌接合構造。
【請求項6】
前記第１係合部は、前記一対のパネル材のうち、一方の前記パネル材に形成され、該パネル材から他方の前記パネル材へ向けて突起状に突出する突起部を含み、
前記第２係合部は、前記一対のパネル材のうち、他方の前記パネル材に形成され、前記突起部が挿入される係合孔を含む、
請求項２〜請求項５の何れか１項に記載の点摩擦撹拌接合構造。
前記第２係合部は、前記一対のパネル材のうち、他方の前記パネル材に形成され、前記突起部が挿入される係合孔を含む、
請求項２〜請求項５の何れか１項に記載の点摩擦撹拌接合構造。
【請求項7】
前記第１係合部は、前記一対のパネル材のうち、一方の前記パネル材の端部に沿って形成され、該端部から他方の前記パネル材へ延出するリブ部を含み、
前記第２係合部は、前記一対のパネル材のうち、他方の前記パネル材の端部に形成され、前記リブ部が挿入される切欠き部を含む、
請求項２〜請求項６の何れか１項に記載の点摩擦撹拌接合構造。
前記第２係合部は、前記一対のパネル材のうち、他方の前記パネル材の端部に形成され、前記リブ部が挿入される切欠き部を含む、
請求項２〜請求項６の何れか１項に記載の点摩擦撹拌接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、点摩擦撹拌接合構造に関する。
【背景技術】
【0002】
一対のパネル材を重ね合わされた状態で接合する接合方法としては、摩擦撹拌接合が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、摩擦撹拌接合と同種の接合方法として、点摩擦撹拌接合が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００７−２８９９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ここで、点摩擦撹拌接合（ＳＦＳＷ（Spot Friction Stir Welding））では、先ず、互いに重ね合わされた一対のパネル材がクランプによって把持される。次に、一対のパネル材のうち、一方のパネル材に、ツールの先端から突出する回転ピンが回転しながら押し付けられる。これにより、回転ピンとの摩擦に伴う摩擦熱によって一対のパネル材の接合部が軟化されると共に、軟化された接合部が回転ピンによって撹拌（塑性流動）されて一体化される。
【0005】
この際、回転ピンが押し付けられたパネル材が回転ピンの回転に追従すると、当該パネル材に割れや座屈等が発生する可能性がある。
【0006】
本発明は、上記の事実を考慮し、回転ピンが押し付けられたパネル材に発生する割れ等を抑制することができる点摩擦撹拌接合構造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】
第１態様に係る点摩擦撹拌接合構造は、互いに重ね合わされた部位に、厚み方向一方側から回転する回転ピンが押し付けられることにより点摩擦撹拌接合される一対のパネル材と、前記回転ピンの回転軸を中心とした前記一対のパネル材の相対回転を規制する回転規制部と、を備える。
【0008】
上記第１態様に係る点摩擦撹拌接合構造によれば、一対のパネル材は、互いに重ね合わされた部位に、厚み方向一方側から回転ピンが押し付けられることにより点摩擦撹拌接合される。この際、回転ピンが押し付けられた一方のパネル材が回転ピンの回転に追従し、他方のパネル材に対して回転すると、当該パネル材に割れや座屈等が発生する可能性がある。
【0009】
これに対して上記第１態様では、一方のパネル材が回転ピンの回転に追従し、他方のパネル材に対して回転しようとすると、回転規制部によって一方のパネル材が他方のパネル材に対して回転することが規制される。つまり、回転規制部によって、回転ピンの回転軸を中心した一対のパネル材の相対回転が規制される。これにより、回転ピンが押し付けられたパネル材が回転ピンの回転に追従することが抑制されるため、当該パネル材に発生する割れや座屈等が抑制される。
【0010】
第２態様に係る点摩擦撹拌接合構造は、上記第１態様に記載の点摩擦撹拌接合構造において、前記回転規制部は、前記一対のパネル材のうち、一方の前記パネル材に形成され、該パネル材から他方の前記パネル材へ突出する第１係合部と、前記一対のパネル材のうち、他の前記パネル材に形成され、前記回転ピンの回転方向に前記第１係合部と係合される第２係合部と、を有する。
【0011】
第２態様に係る点摩擦撹拌接合構造によれば、一対のパネル材のうち、一方のパネル材には、他方のパネル材へ突出する第１係合部が形成される。また、他方のパネル材には、回転ピンの回転方向に第１係合部と係合される第２係合部が形成される。
【0012】
そして、例えば、回転ピンが押し付けられた一方のパネル材が回転ピンの回転に追従し、他方のパネル材に対して回転しようとすると、第１係合部と第２係合部とが回転ピンの回転方向に係合される。これと同様に、回転ピンが押し付けられた他方のパネル材が回転ピンの回転に追従し、一方のパネル材に対して回転しようとすると、第１係合部と第２係合部とが回転ピンの回転方向に係合される。これにより、回転ピンの回転軸を中心とした一対のパネル材の相対回転が規制される。したがって、回転ピンが押し付けられたパネル材が回転ピンの回転に追従することが抑制されるため、当該パネル材に発生する割れや座屈等が抑制される。
【0013】
第３態様に係る点摩擦撹拌接合構造は、上記第２態様に記載の点摩擦撹拌接合構造において、前記一対のパネル材のうち、一方の前記パネル材は、パネル本体部と、前記パネル本体部の端部から延出し、他方の前記パネル材に重ね合わされると共に前記回転ピンが押し付けられるフランジ部と、を有し、前記回転規制部は、前記フランジ部と他方の前記パネル材との接合部の中心よりも該フランジ部の延出方向先端側に配置される。
【0014】
第３態様に係る点摩擦撹拌接合構造によれば、一対のパネル材のうち、一方のパネル材は、パネル本体部と、パネル本体部の端部から延出するフランジ部とを有する。フランジ部は、一対のパネル材のうち、他方のパネル材に重ね合わされる。このフランジ部には、回転する回転ピンが押し付けられる。これにより、一方のパネル材のフランジ部と他方のパネル材とが点摩擦撹拌接合される。
【0015】
ここで、点摩擦撹拌接合に伴ってフランジ部が回転ピンの回転に追従した場合、フランジ部では、他方のパネル材との接合部の中心に対し、パネル本体部側の部位よりもフランジ部の延出方向先端側の部位で大きなひずみが発生し易くなる。
【0016】
これに対して本態様では、フランジ部と他方のパネル材との接合部の中心よりもフランジ部の延出方向先端側に回転規制部が配置される。これにより、フランジ部において、接合部の中心よりもフランジ部の延出方向先端側に発生するひずみが効率的に低減される。したがって、回転ピンが押し付けられたフランジ部に発生する割れや座屈等が抑制される。
【0017】
第４態様に係る点摩擦撹拌接合構造は、第３態様に記載の点摩擦撹拌接合構造において、前記回転規制部は、前記接合部の中心を通り且つ前記フランジ部の延出方向に延びる仮想基準線に対して両側に配置される。
【0018】
第４態様に係る点摩擦撹拌接合構造によれば、回転規制部は、接合部の中心を通り且つフランジ部の延出方向に延びる仮想基準線に対して両側に配置される。このように仮想基準線に対する両側でフランジ部と他方のパネル材との相対回転を規制することにより、フランジ部において、接合部の中心よりもフランジ部の延出方向先端側に発生するひずみが効率的に低減される。したがって、回転ピンが押し付けられたフランジ部に発生する割れや座屈等がさらに抑制される。
【0019】
第５態様に係る点摩擦撹拌接合構造は、上記第３態様または上記第４態様に記載の点摩擦撹拌接合構造において、前記回転規制部は、前記接合部の中心を通り且つ前記フランジ部の延出方向に延びる仮想基準線に対し、該中心から前記フランジ部の延出方向先端側の端部に向けて４５度で傾斜する仮想傾斜線上に配置される。
【0020】
第５態様に係る点摩擦撹拌接合構造によれば、回転規制部は、接合部の中心を通り且つフランジ部の延出方向に延びる仮想基準線に対し、当該接合部の中心からフランジ部の延出方向先端側の端部に向けて４５度で傾斜する仮想傾斜線上に配置される。
【0021】
ここで、点摩擦撹拌接合に伴ってフランジ部が回転ピンの回転に追従した場合、フランジ部の延出方向先端側の端部のうち、仮想傾斜線と交差する部位にひずみが集中し、当該部位に割れや座屈等が発生し易くなる。
【0022】
これに対して本態様では、前述した仮想傾斜線上に回転規制部が配置される。これにより、フランジ部の端部のうち、仮想傾斜線と交差する部位に発生するひずみが効率的に低減される。したがって、回転ピンが押し付けられたフランジ部の端部に発生する割れや座屈等がさらに抑制される。
【0023】
第６態様に係る点摩擦撹拌接合構造は、上記第２態様〜上記第５態様の何れか１つに記載の点摩擦撹拌接合構造において、前記第１係合部は、前記一対のパネル材のうち、一方の前記パネル材に形成され、該パネル材から他方の前記パネル材へ向けて突起状に突出する突起部を含み、前記第２係合部は、前記一対のパネル材のうち、他方の前記パネル材に形成され、前記突起部が挿入される係合孔を含む。
【0024】
第６態様に係る点摩擦撹拌接合構造によれば、一対のパネル材のうち、一方のパネル材には突起部が形成される。この突起部は、一方のパネル材から他方のパネル材に向けて突起状に突出し、他方のパネル材に形成された係合孔に挿入される。
【0025】
この状態で、例えば、回転ピンが押し付けられた一方のパネル材が回転ピンの回転に追従し、他方のパネル材に対して回転しようとすると、突起部が係合孔の周縁部に係合される。これと同様に、回転ピンが押し付けられた他方のパネル材が回転ピンの回転に追従し、一方のパネル材に対して回転しようとすると、突起部が係合孔の周縁部に係合される。これにより、回転ピンの回転軸を中心とした一対のパネル材の相対回転が規制される。したがって、回転ピンが押し付けられたパネル材が回転ピンの回転に追従することが抑制されるため、当該パネル材に発生する割れや座屈等が抑制される。
【0026】
第７態様に係る点摩擦撹拌接合構造は、上記第２態様〜上記第６態様の何れか１つに記載の点摩擦撹拌接合構造において、前記第１係合部は、前記一対のパネル材のうち、一方の前記パネル材の端部に沿って設けられ、該端部から他方の前記パネル材へ延出するリブ部を含み、前記第２係合部は、前記一対のパネル材のうち、他方の前記パネル材の端部に形成され、前記リブ部が挿入される切欠き部を含む。
【0027】
第７態様に係る点摩擦撹拌接合構造によれば、一対のパネル材のうち、一方のパネル材の端部にはリブ部が形成される。このリブ部は、一方のパネル材の端部に沿って形成されると共に当該端部から他方のパネル材へ延出し、他方のパネル材の端部に形成された切欠き部に挿入される。
【0028】
この状態で、例えば、回転ピンが押し付けられた一方のパネル材が回転ピンの回転に追従し、他方のパネル材に対して回転しようとすると、リブ部が切欠き部の周縁部に係合される。これと同様に、回転ピンが押し付けられた他方のパネル材が回転ピンの回転に追従し、一方のパネル材に対して回転しようとすると、リブ部が切欠き部の周縁部に係合される。これにより、回転ピンの回転軸を中心とした一対のパネル材の相対回転が規制される。したがって、回転ピンが押し付けられたパネル材が回転ピンの回転に追従することが抑制されるため、当該パネル材に発生する割れや座屈等が抑制される。
【0029】
また、リブ部は、一方のパネル材の端部に沿って形成される。このリブ部によって、一方のパネル材の端部が補強される。そのため、回転ピンが押し付けられるパネル材の端部にリブ部が形成されることにより、当該パネル材の端部に発生するひずみが低減される。
【発明の効果】
【0030】
以上説明したように、本発明に係る点摩擦撹拌接合構造によれば、回転ピンが押し付けられたパネル材に発生する割れ等を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【発明を実施するための形態】
【0032】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態に係る点摩擦撹拌接合構造について説明する。なお、各図において適宜示される矢印ＦＲは車両前後方向の前側を示している。また、矢印ＵＰは、車両上下方向の上側を示している。さらに、矢印ＯＵＴは、車両幅方向の外側（車体左側）を示している。
【0033】
本実施形態に係る点摩擦撹拌接合構造１０は、図１に示されるように、例えば、ルーフパネル１２及びルーフパネルリインフォースメント２０に適用される。ルーフパネル１２は、車両の屋根の外板を構成するアルミニウム等の金属製のパネル部材である。このルーフパネル１２は、車両前後方向及び車両幅方向に沿って配置され、図示しない左右一対のルーフサイドレールに掛け渡される。
【0034】
ルーフパネル１２は、パネル本体部１４と、左右一対のフランジ部１６とを有している。パネル本体部１４は、下方が開口された扁平の箱状に形成されている。このパネル本体部１４は、上壁部１４Ｕと、上壁部１４Ｕの車両幅方向両側の端部から下方へ延出する一対の側壁部１４Ｓとを有している。一対の側壁部１４Ｓの下側の端部１４Ｓ１には、フランジ部１６がそれぞれ設けられている。なお、側壁部１４Ｓの端部１４Ｓ１は、パネル本体部１４の端部の一例である。
【0035】
図２に示されるように、フランジ部１６は、側壁部１４Ｓの端部１４Ｓ１に沿って車両前後方向に延びると共に当該端部１４Ｓ１から車両幅方向外側へ延出している。このフランジ部１６は、側壁部１４Ｓに対して屈曲されている。これにより、フランジ部１６と側壁部１４Ｓ（パネル本体部１４）との境界部に稜線１８が形成されている。
【0036】
ルーフパネルリインフォースメント（以下、単に「リインフォースメント」という）２０は、ルーフパネル１２に接合され、当該ルーフパネル１２を補強するアルミニウム等の金属製のパネル部材である。このリインフォースメント２０は、例えば、ルーフパネル１２における車両前後方向の前部に車両幅方向を長手方向として配置され、ルーフパネル１２の一対のフランジ部１６に掛け渡される。
【0037】
リインフォースメント２０の長手方向の端部は、ルーフパネル１２のフランジ部１６と接合されるフランジ部２２とされる。具体的には、リインフォースメント２０のフランジ部２２は、ルーフパネル１２のフランジ部１６の下面に重ね合われた状態で当該フランジ部１６に点摩擦撹拌接合によって接合される。
【0038】
以下、ルーフパネル１２のフランジ部１６とリインフォースメント２０のフランジ部２２との接合構造について具体的に説明する。なお、以下の説明では、便宜上、ルーフパネル１２のフランジ部１６を上側フランジ部１６とし、リインフォースメント２０のフランジ部２２を下側フランジ部２２とする。
【0039】
上側フランジ部１６における下側フランジ部２２との接合部Ｊ１の周囲には、第１係合部（回転規制部）の一例としての一対の突起部３０に形成されている。なお、ここでいう上側フランジ部１６の接合部Ｊ１とは、点摩擦撹拌接合によって下側フランジ部２２と接合される上側フランジ部１６の円形状の部位を意味する。そして、図２には、下側フランジ部２２と接合される前の接合部（接合予定部）Ｊ１の外形が二点鎖線で示されている。また、図２には、下側フランジ部２２における上側フランジ部１６との接合部（接合予定部）Ｊ２の外形が二点鎖線で示されている。
【0040】
一対の突起部３０は、上側フランジ部１６から下側フランジ部２２へ向けて突起状に突出している。各突起部３０は、上側フランジ部１６の厚み方向（矢印Ｔ方向）から見て円形状に形成されている。この一対の突起部３０は、例えば、プレス成形（エンボス加工）によって上側フランジ部１６に形成される。
【0041】
図３に示されるように、一対の突起部３０は、接合部Ｊ１の中心Ｃよりも上側フランジ部１６の延出方向先端側（矢印ＯＵＴ側）に配置されている。具体的には、上側フランジ部１６のうち、接合部Ｊ１の中心Ｃよりもパネル本体部１４側の部位（領域）をＬ１とし、接合部Ｊ１の中心Ｃよりも上側フランジ部１６の延出方向先端側の部位（領域）をＬ２とすると、一対の突起部３０は、上側フランジ部１６の部位Ｌ２に形成されている。なお、上側フランジ部１６の延出方向は、上側フランジ部１６の幅方向（矢印Ｗ方向）と一致している。また、図３には、下側フランジ部２２と接合された後の接合部Ｊ１の外形が実線で示されている。
【0042】
さらに、一対の突起部３０は、接合部Ｊ１の中心Ｃを通り且つ上側フランジ部１６の延出方向（幅方向）に延びる仮想基準線Ｋの両側に配置されている。より詳細には、一対の突起部３０は、仮想基準線Ｋに対し、接合部Ｊ１の中心Ｃから上側フランジ部１６の延出方向先端側の端部１６Ｅに向けて傾斜角度θ（θ＝４５度）でそれぞれ傾斜する仮想傾斜線Ｖ１，Ｖ２上に配置されている。なお、本実施形態では、仮想基準線Ｋは、上側フランジ部１６の端部１６Ｅの先端と垂直または略垂直に交差している。
【0043】
図２に示されるように、一対の突起部３０は、下側フランジ部２２に形成された一対の係合孔３２にそれぞれ挿入される。第２係合部（回転規制部）の一例としての一対の係合孔３２は、下側フランジ部２２を厚み方向（矢印Ｔ方向）に貫通する円形状の貫通孔とされている。この一対の係合孔３２は、下側フランジ部２２における一対の突起部３０と対向する部位に形成されている。各係合孔３２の直径は、突起部３０の外形よりも僅かに大きくされている。これにより、図４に示されるように、上側フランジ部１６の表面（下面）１６Ａと下側フランジ部２２の表面（上面）２２Ａとを密着させた状態で、突起部３０が係合孔３２に嵌め込まれる。
【0044】
次に、上側フランジ部１６と下側フランジ部２２との接合方法の一例を説明しながら、本実施形態の効果について説明する。
【0045】
先ず、図４に示されるように、上側フランジ部１６と下側フランジ部２２とが重ね合わされる。この際、上側フランジ部１６の一対の突起部３０が下側フランジ部２２の一対の係合孔３２にそれぞれ嵌め込まれる。これにより、上側フランジ部１６と下側フランジ部２２とが位置決められる。また、一対の突起部３０が一対の係合孔３２にそれぞれ嵌め込まれることにより、後述する回転ピン４６の回転軸Ｏを中心とした上側フランジ部１６と下側フランジ部２２との相対回転が規制される。なお、図４には、一対の突起部３０のうち、一方の突起部３０のみが図示されている。
【0046】
次に、図５に示されるように、上側フランジ部１６と下側フランジ部２２との接合部Ｊ１，Ｊ２（図２参照）が裏当て材（裏当て金）４０の上に載置される。次に、上側フランジ部１６の接合部Ｊ１の両側（上側フランジ部１６の長手方向の両側）に、一対のクランプ４２が押し当てられる。これにより、一対のクランプ４２と裏当て材４０との間で上側フランジ部１６及び下側フランジ部２２が把持されて固定される。
【0047】
なお、図５には、上側フランジ部１６における一対のクランプ４２との接触部が二点鎖線で示されている。また、図５には、一対のクランプ４２の押圧力（プランプ荷重）が矢印Ｆ１で示され、一対のクランプ４２の押圧力に対する裏当て材４０の反力が矢印Ｆ２で示されている。
【0048】
この状態で、上側フランジ部１６の接合部Ｊ１に、円柱状のツール４４の先端から突出すると共に回転する回転ピン（プローブ）４６が略垂直に押し付けられる。これにより、回転ピン４６との摩擦に伴う摩擦熱によって上側フランジ部１６及び下側フランジ部２２の接合部Ｊ１，Ｊ２（図２参照）が軟化されると共に、軟化された接合部Ｊ１，Ｊ２が回転ピン４６によって撹拌（塑性流動）されて一体化される。この状態で、接合部Ｊ１，Ｊ２が硬化することにより、上側フランジ部１６と下側フランジ部２２とが接合される。
【0049】
ここで、回転ピン４６は、接合部Ｊ１，Ｊ２に略垂直な回転軸Ｏを中心として矢印Ｒ方向に回転する。この回転ピン４６が上側フランジ部１６の接合部Ｊ１に押し付けられると、回転ピン４６の回転力（矢印Ｒ方向の力）が上側フランジ部１６に伝達される。この回転力が、一対のクランプ４２の押圧力（矢印Ｆ１，Ｆ２）に起因して上側フランジ部１６及び下側フランジ部２２の表面１６Ａ，２２Ａ（図４参照）間に発生する摩擦力を越えると、上側フランジ部１６が下側フランジ部２２に対して回転ピン４６の回転方向にずれ（滑り）、上側フランジ部１６が回転ピン４６の回転に追従しようとする。そして、上側フランジ部１６が回転ピン４６の回転に追従すると、上側フランジ部１６の端部１６Ｅに発生するひずみが大きくなり、当該端部１６Ｅに割れや座屈等が発生する可能性がある。
【0050】
これに対して本実施形態では、上側フランジ部１６の一対の突起部３０が、下側フランジ部２２の一対の係合孔３２にそれぞれ嵌め込まれている。これにより、上側フランジ部１６が回転ピン４６の回転に追従し、下側フランジ部２２に対して回転ピン４６の回転方向に回転しようとすると、一対の突起部３０が一対の係合孔３２の周縁部にそれぞれ係合される。これにより、回転ピン４６の回転軸Ｏを中心とした一対の上側フランジ部１６と下側フランジ部２２との相対回転が規制される。したがって、上側フランジ部１６が回転ピン４６の回転に追従することが抑制されるため、上側フランジ部１６の端部１６Ｅに発生する割れや座屈等が抑制される。
【0051】
また、上側フランジ部１６が回転ピン４６の回転に追従した場合、上側フランジ部１６では、図３に示されるように、接合部Ｊ１の中心Ｃに対し、パネル本体部１４側の部位Ｌ１よりも上側フランジ部１６の延出方向先端側の部位Ｌ２に大きなひずみが発生し易くなる。
【0052】
これに対して実施形態では、上一対の突起部３０が、接合部Ｊ１の中心Ｃよりも上側フランジ部１６の延出方向先端側に配置されている。より具体的には、一対の突起部３０は、上側フランジ部１６の部位Ｌ２に形成されている。さらに、一対の突起部３０は、仮想基準線Ｋの両側に配置されている。これにより、上側フランジ部１６の部位Ｌ２に発生するひずみが効率的に低減される。したがって、上側フランジ部１６の端部１６Ｅに発生する割れや座屈等がさらに抑制される。
【0053】
さらに、上側フランジ部１６が回転ピン４６の回転（矢印Ｒ方向）に追従した場合、上側フランジ部１６の端部１６Ｅのうち、仮想傾斜線Ｖ１と交差する部位Ｅ１には引張力Ｓに起因する引張ひずみが発生する。一方、上側フランジ部１６の端部１６Ｅのうち、仮想傾斜線Ｖ２と交差する部位Ｅ２には圧縮力Ｐに起因する圧縮ひずみが発生する。これらの引張ひずみ及び圧縮ひずみは、仮想基準線Ｋに対する一対の仮想傾斜線Ｖ１，Ｖ２の傾斜角度θがそれぞれ４５度の場合に大きくなり易い。そのため、本実施形態では、上側フランジ部１６が回転ピン４６の回転に追従すると、上側フランジ部１６の端部１６Ｅにおける部位Ｅ１，Ｅ２に割れや座屈等が発生し易くなる。
【0054】
この対策として本実施形態では、一対の突起部３０が、一対の仮想傾斜線Ｖ１，Ｖ２上に配置されている。これにより、上側フランジ部１６の端部１６Ｅの部位Ｅ１，Ｅ２に発生する引張ひずみ及び圧縮ひずみが効率的に低減される。したがって、上側フランジ部１６の端部１６Ｅに発生する割れや座屈等がさらに抑制される。
【0055】
しかも、本実施形態では、上側フランジ部１６と下側フランジ部２２とが重ね合わされる際に、一対の突起部３０が一対の係合孔３２にそれぞれ嵌め込まれる。これにより、上側フランジ部１６と下側フランジ部２２とが位置決められる。したがって、上側フランジ部１６と下側フランジ部２２とを点摩擦撹拌接合する際に、上側フランジ部１６と下側フランジ部２２との位置決めが容易となる。
【0056】
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
【0057】
上記実施形態では、回転規制部が一対の突起部３０及び一対の係合孔３２とされるが、回転規制部はこれに限らない。
【0058】
例えば、図６に示される変形例では、上側フランジ部１６の端部１６Ｅに、一対の突起部５０が形成されている。一対の突起部５０は、例えば、プレス成形によって上側フランジ部１６に形成されており、上側フランジ部１６から下側フランジ部２２へ向けて突起状に突出している。各突起部５０は、上側フランジ部１６の厚み方向（矢印Ｔ方向）から見て矩形状に形成されている。また、各突起部５０は、上側フランジ部１６の端部１６Ｅの先端に達している。この一対の突起部５０は、下側フランジ部２２に形成された一対の切欠き部５２にそれぞれ挿入される。
【0059】
一対の切欠き部５２は、下側フランジ部２２における一対の突起部５０と対向する部位に形成されている。各切欠き部５２は、下側フランジ部２２の端部２２Ｅを矩形状に切り欠いて形成されている。この切欠き部５２には、図７に示されるように、上側フランジ部１６の表面１６Ａと下側フランジ部２２の表面２２Ａとを密着させた状態で、突起部５０が嵌め込まれる。この状態で、上側フランジ部１６と下側フランジ部２２とが点摩擦撹拌接合によって接合される。なお、一対の突起部５０は第１係合部（回転規制部）の一例であり、一対の切欠き部５２は第２係合部（回転規制部）の一例である。
【0060】
ここで、点摩擦撹拌接合に伴って上側フランジ部１６が回転ピン４６（図５参照）の回転に追従し、下側フランジ部２２に対して回転ピン４６の回転方向に回転しようとすると、突起部５０が切欠き部５２の周縁部に係合される。これにより、回転ピン４６の回転軸Ｏを中心とした上側フランジ部１６と下側フランジ部２２との相対回転が規制される。したがって、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0061】
次に、図８に示される変形例では、上側フランジ部１６の端部１６Ｅにリブ部（補強リブ部）６０が形成されている。リブ部６０は、上側フランジ部１６の端部１６Ｅに沿って形成されている。また、リブ部６０は、上側フランジ部１６の端部１６Ｅを下側フランジ部２２側へ切り起こす（切り起こし加工）ことにより形成されている。さらに、リブ部６０は、一対の仮想傾斜線Ｖ１，Ｖ２の両方を横切っている。このリブ部６０によって、上側フランジ部１６の端部１６Ｅのうち、一対の仮想傾斜線Ｖ１，Ｖ２と交差する部位１６Ｅ１，１６Ｅ２が補強されている。このリブ部６０は、下側フランジ部２２の端部２２Ｅに形成された切欠き部６２に挿入されている。
【0062】
切欠き部６２は、下側フランジ部２２におけるリブ部６０と対向する部位に形成されている。この切欠き部６２は、下側フランジ部２２の端部２２Ｅに沿って形成されている。また、切欠き部６２は、下側フランジ部２２の端部２２Ｅを矩形状に切り欠いて形成されている。この切欠き部６２には、図９に示されるように、上側フランジ部１６の表面１６Ａと下側フランジ部２２の表面２２Ａとを密着させた状態で、リブ部６０が嵌め込まれる。この状態で、上側フランジ部１６と下側フランジ部２２とが点摩擦撹拌接合によって接合される。なお、リブ部６０は第１係合部（回転規制部）の一例であり、切欠き部６２は第２係合部（回転規制部）の一例である。
【0063】
ここで、点摩擦撹拌接合に伴って上側フランジ部１６が下側フランジ部２２に対して回転ピン４６（図５参照）の回転方向に回転しようとすると、リブ部６０が切欠き部６２の周縁部に係合される。これにより、回転ピン４６の回転軸Ｏを中心とした上側フランジ部１６と下側フランジ部２２との相対回転が規制される。したがって、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0064】
また、リブ部６０は、上側フランジ部１６の端部１６Ｅに沿って設けられる。このリブ部６０によって上側フランジ部１６の端部１６Ｅを補強することにより、当該端部１６Ｅに発生する割れや座屈等がさらに抑制される。
【0065】
しかも、本変形例のリブ部６０は、一対の仮想傾斜線Ｖ１，Ｖ２の両方を横切っている。このリブ部６０によって、上側フランジ部１６の端部１６Ｅの部位１６Ｅ１，１６Ｅ２を補強することにより、当該部位１６Ｅ１，１６Ｅ２に発生する割れや座屈等が抑制される。
【0066】
なお、本変形例では、リブ部６０が一対の仮想傾斜線Ｖ１，Ｖ２の両方を横切っているが、リブ部６０は一対の仮想傾斜線Ｖ１，Ｖ２の一方のみを横切っても良い。また、リブ部６０は、一対の仮想傾斜線Ｖ１，Ｖ２を横切らずに、一対の仮想傾斜線Ｖ１，Ｖ２の間に配置されても良い。
【0067】
次に、上記実施形態では、接合部Ｊ１の中心Ｃよりも上側フランジ部１６の端部１６Ｅ側（部位Ｌ２）に一対の突起部３０が配置されるが、一対の突起部３０の配置はこれに限らない。突起部は、例えば、接合部Ｊ１の中心Ｃよりもパネル本体部１４側（部位Ｌ１）に配置されても良い。また、突起部は、接合部Ｊ１の中心Ｃに対し、上側フランジ部１６の延出方向先端側（部位Ｌ２）及びパネル本体部１４側（部位Ｌ１）の両側に配置されていても良い。
【0068】
また、上記実施形態では、上側フランジ部１６に一対の突起部３０が形成され、下側フランジ部２２に一対の係合孔３２が形成されるが、上記実施形態はこれに限らない。例えば、上側フランジ部１６に一対の係合孔が形成され、下側フランジ部２２に一対の突起部が形成されても良い。また、例えば、上側フランジ部１６に突起部及び係合孔が形成され、下側フランジ部２２に上側フランジ部１６の突起部及び係合孔に対応する係合孔及び突起部が形成されても良い。
【0069】
また、一対の突起部３０のうち、一方の突起部３０と他方の突起部３０の大きさが異なっていても良い。さらに、上側フランジ部１６には、一対の突起部３０に限らず、少なくとも１つの突起部を形成することができる。
【0070】
また、上記実施形態では、上側フランジ部１６の接合部Ｊ１に回転ピン４６が押し付けられるが、回転ピン４６は下側フランジ部２２の接合部Ｊ２に押し付けられても良い。つまり、回転ピン４６は、互いに重ね合わされた上側フランジ部１６と下側フランジ部２２との部位に、上側フランジ部１６及び下側フランジ部２２の厚み方向一方側から押し付けることができる。なお、下側フランジ部２２に回転ピン４６が押し付けられる場合には、一対の突起部３０及び一対の係合孔３２によって下側フランジ部２２が回転ピン４６の回転に追従することが抑制される。
【0071】
また、上記実施形態に係る点摩擦撹拌接合構造は、ルーフパネル１２及びルーフパネルリインフォースメント２０に限らず、例えば、フード及び当該フードに接合される部材（例えば、フードリインフォースメント）に適用されても良い。また、上記実施形態に係る点摩擦撹拌接合構造は、フェンダ及び当該フェンダに接合される部材や、ドアパネル（ドアアウタパネル）及び当該ドアパネルに接合される部材にも適宜適用可能である。
【0072】
さらに、上記実施形態に係る点摩擦撹拌接合構造は、アルミニウムや鉄、鋼等の金属製の部材や樹脂製の部材に適宜適用可能である。
【0073】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【0074】
１０ 点摩擦撹拌接合構造１２ ルーフパネル（パネル材）
１４ パネル本体部
１４Ｓ１ 端部（パネル本体部の端部）
１６ 上側フランジ部（フランジ部）
１６Ｅ 端部（フランジ部の延出方向先端側の端部）
２０ ルーフパネルリインフォースメント（パネル材）
３０ 突起部（回転規制部、第１係合部）
３２ 係合孔（回転規制部、第２係合部）
４６ 回転ピン
５０ 突起部（回転規制部、第１係合部）
５２ 切欠き部（回転規制部、第２係合部）
６０ リブ部（回転規制部、第１係合部）
６２ 切欠き部（回転規制部、第２係合部）
Ｊ１ 接合部
Ｊ２ 接合部
Ｃ 中心（接合部の中心）
Ｋ 仮想基準線
Ｏ 回転軸（回転ピンの回転軸）
Ｖ１ 仮想傾斜線
Ｖ２ 仮想傾斜線