特許 7271111 多材料自動車構造のためのＵＡＭ抵抗スポット溶接継手トランジション

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-04-28

(45)【発行日】2023-05-11

(54)【発明の名称】多材料自動車構造のためのＵＡＭ抵抗スポット溶接継手トランジション

(51)【国際特許分類】

   B23K 20/10 20060101AFI20230501BHJP

   B23K 11/00 20060101ALI20230501BHJP

   B23K 11/20 20060101ALI20230501BHJP

   B62D 25/06 20060101ALI20230501BHJP

   B62D 29/00 20060101ALI20230501BHJP

   B62D 27/00 20060101ALI20230501BHJP

   B23K 11/11 20060101ALI20230501BHJP

【ＦＩ】

B23K20/10

B23K11/00 570

B23K11/20

B62D25/06 A

B62D29/00

B62D27/00

B23K11/11 540

【請求項の数】 11

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2018157084

(22)【出願日】2018-08-24

(65)【公開番号】P2019048336

(43)【公開日】2019-03-28

【審査請求日】2021-07-02

(31)【優先権主張番号】15/689,095

(32)【優先日】2017-08-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】516133799

【氏名又は名称】オハイオ・ステート・イノヴェーション・ファウンデーション

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(74)【代理人】

【識別番号】100154852

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 太一

(74)【代理人】

【識別番号】100194087

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 伸一

(72)【発明者】

【氏名】ライアン・エム・ハーンレン

(72)【発明者】

【氏名】マルセロ・ジェイ・ダピノ

(72)【発明者】

【氏名】レオン・エム・ヘディングス

(72)【発明者】

【氏名】マーク・ブライアント・ギンガリッチ

【審査官】後藤 泰輔

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２３９０７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０９６１８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１１７６６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００３－５０９２４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２４０２１２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００８－０３０１００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ２０／１０

Ｂ２３Ｋ １１／００

Ｂ２３Ｋ １１／２０

Ｂ６２Ｄ ２５／０６

Ｂ６２Ｄ ２９／００

Ｂ６２Ｄ ２７／００

Ｂ２３Ｋ １１／１１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の材料を備える第１の構成要素と、
前記第１の材料とは異なる第２の材料を備える第２の構成要素と、
前記第１の構成要素と前記第２の構成要素との間に位置決めされており、前記第１の構成要素に超音波積層造形（ＵＡＭ）によって溶接されており、これにより前記第１の構成要素と前記インサートとの間にＵＡＭインターフェースが形成されているインサートであって、前記第２の構成要素が前記インサートに固定されている、前記インサートと、
を備えている、多材料構成要素において、
前記インサートが、ＵＡＭブロックビルド構成を作るための、重なった又は積み重ねられたホイルテープによって形成されている複数のＵＡＭ層を備えており、
前記第２の構成要素が、前記インサートに融接されている、多材料構成要素。

【請求項2】

前記第２の構成要素が、前記インサートにＲＳＷ継手を介して抵抗スポット溶接（ＲＳＷ）されている、請求項１に記載の多材料構成要素。

【請求項3】

前記ＵＡＭインターフェースが、前記第１の構成要素及び前記インサートの長さに沿って連続的に延伸している、請求項１に記載の多材料構成要素。

【請求項4】

前記インサートが、前記第１の構成要素の周縁部において前記第１の構成要素に固定されており、前記インサートが、前記第２の構成要素が固定される取り付けフランジを形成している、請求項１に記載の多材料構成要素。

【請求項5】

第１の材料を備える第１の構成要素を準備するステップと、
前記第１の材料とは異なる第２の材料を備えるインサートを準備するステップと、
前記第１の構成要素と前記インサートとの間にＵＡＭインターフェースを形成するために、前記インサートを前記第１の構成要素に超音波積層造形（ＵＡＭ）によって溶接するステップであって、前記ＵＡＭインターフェースが、前記第１の構成要素及び前記インサートの長さに沿って連続的に延伸している、前記ステップと、
前記第２の材料を備える第２の構成要素を準備するステップと、
前記第２の構成要素を前記インサートに接合するステップと、
を備える、多材料構成要素を製造するための方法において、
前記第２の構成要素を前記インサートに接合する前記ステップが、前記第２の構成要素を前記インサートにＲＳＷ継手を介して、抵抗スポット溶接（ＲＳＷ）することを含んでいる、多材料構成要素を製造するための方法。

【請求項6】

前記第１の材料が、アルミニウム又はアルミニウム基合金とされ、
前記第２の材料が、鋼又は鋼基合金とされる、請求項５に記載の多材料構成要素を製造するための方法。

【請求項7】

前記第１の構成要素が、ルーフ構成要素又はサイドパネルである、請求項５に記載の多材料構成要素を製造するための方法。

【請求項8】

前記第２の構成要素が、車体構成要素である、請求項５に記載の多材料構成要素を製造するための方法。

【請求項9】

第１の材料の材料を備える第１の部分と、前記第１の材料とは異なる第２の材料を備える第２の部分と、を含んでいる第１の構造構成要素であって、前記第２の部分が、前記第１の部分の周縁部に形成されており、前記第１の構造構成要素のための取り付けフランジを形成しており、前記第２の部分が、前記第１の部分に超音波積層造形（ＵＡＭ）によって溶接されており、これにより前記第１の部分と前記第２の部分との間にＵＡＭインターフェースが形成されている、前記第１の構造構成要素と、
前記第２の材料を備える第２の構造構成要素であって、抵抗スポット溶接（ＲＳＷ）継手を介して、前記取り付けフランジにおいて前記第２の部分に接合されている前記第２の構造構成要素と、
を備えている、車体アセンブリにおいて、
前記第１の構造構成要素が、ルーフ構成要素又はサイドパネルであり、前記第１の部分が、パネルであり、前記第２の部分が、前記パネルに固定されているサポートブラケットである、車体アセンブリ。

【請求項10】

前記第１の材料が、アルミニウム又はアルミニウム基合金とされ、
前記第２の材料が、鋼又は鋼基合金とされる、請求項９に記載の車体アセンブリ。

【請求項11】

前記ＵＡＭインターフェースが、前記第１の部分及び前記第２の部分の長さに沿って連続的に延伸している、請求項９に記載の車体アセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

自動車業界における異なる金属の接合は、通常、接着剤又は機械的締付具の使用を通して達成される。しかしながら、機械的締付具は、追加の重さ、コスト、部品、及び組み立て時間を必要とする。接着剤は、専用設備、タクトタイムの増加、及び接着剤を完全な強度に硬化させる別の熱サイクルを必要とする。異なる接合プロセスに変更することは、しばしば、工場の組み立てラインに新しいインフラストラクチャを必要とし、追加の設備投資、ラインの再設計、及び人員のトレーニングに費用がかかる。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0002】

１つ又は複数の態様によると、多材料構成要素は、第１の材料を含む第１の構成要素、第１の材料とは異なる第２の材料を含む第２の構成要素、及び第１の構成要素と第２の構成要素との間に置かれたインサートを含む。インサートは、第１の構成要素に、超音波積層造形（ＵＡＭ）インターフェースを介して接合され、第２の構成要素は、インサートに固定されている。

【0003】

インサートは、複数のＵＡＭ層を含むことができる。第２の構成要素は、インサートに、ＲＳＷ継手を介して、抵抗スポット溶接（ＲＳＷ）され得る。インサートの厚さは、ＲＳＷ継手がＵＡＭインターフェースの任意の部分を除くように形成されていること、又はＲＳＷ継手がＵＡＭインターフェースの一部を熱影響部（ＨＡＺ）内に含むように形成されていることに基づくことができる。ＵＡＭインターフェースは、第１の構成要素及びインサートの長さに沿って、車体の前後方向又は横方向に伸びることができる。インサートは、第１の構成要素に、第１の構成要素の周辺端において固定され、第２の構成要素を固定する取り付けフランジを形成することができる。

【0004】

１つ又は複数の態様によると、多材料構成要素を製造するための方法は、第１の材料を備える第１の構成要素を提供することと、第１の材料とは異なる第２の材料を備えるインサートを提供することと、インサートを第１の構成要素に超音波積層造形（ＵＡＭ）インターフェースを介して接合することと、第２の材料を備える第２の構成要素を提供することと、第２の構成要素をインサートに接合することとを含むことができる。第２の構成要素をインサートに接合することは、第２の構成要素をインサートにＲＳＷ継手を介して抵抗スポット溶接（ＲＳＷ）することを含むことができる。第２の構成要素をインサートに接合することは、ＵＡＭインターフェースの一部を熱影響部（ＨＡＺ）内に含むようにＲＳＷ継手を形成することを含むことができる。第２の構成要素をインサートに接合することは、ＵＡＭインターフェースの任意の部分を除くようにＲＳＷ継手を形成することを含むことができる。インサートの厚さは、ＲＳＷ継手がＵＡＭインターフェースの一部を含む又は除くように形成されていることに基づくことができる。第１の材料は、アルミニウム又はアルミニウム基合金であってよく、第２の材料は、鋼又は鋼基合金であってよい。第１の構成要素は、ルーフ構成要素又はサイドパネルであってよく、第２の構成要素は、車体構成要素であってよい。

【0005】

１つ又は複数の態様によると、車体アセンブリは、第１の構造構成要素及び第２の構造構成要素を含むことができる。第１の構造構成要素は、第１の材料を含む第１の部分、及び第１の材料とは異なる第２の材料を含む第２の部分を含むことができる。第２の部分は、第１の部分の周縁部上に形成することができ、第１の構造構成要素のための取り付けフランジを形成することができる。第２の部分は、第１の部分に、超音波積層造形（ＵＡＭ）インターフェースを介して接合することができる。第２の構造構成要素は、第２の材料を含むことができる。第２の構造構成要素は、取り付けフランジにおいて、抵抗スポット溶接（ＲＳＷ）継手を介して第２の部分に接合され得る。

【0006】

第１の材料は、アルミニウム又はアルミニウム基合金であってよく、第２の材料は、鋼又は鋼基合金であってよい。第１の構造構成要素は、ルーフ構成要素又はサイドパネルであってよい。第２の部分の厚さは、ＲＳＷ継手又は関連する熱影響部（ＨＡＺ）がＵＡＭインターフェースの一部を含むこと又は除くことに基づくことができる。ＵＡＭインターフェースは、第１の部分及び第２の部分の長さに沿って、車体アセンブリの前後方向又は横方向に伸びることができる。ＵＡＭインターフェースは、抵抗スポット溶接によって溶接される領域に対応する位置に置くことができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第２の構造構成要素に取り付けられた超音波積層造形（ＵＡＭ）インターフェースを有する第１の構造構成要素を含む車体アセンブリの例示的概略図である。

【図2】車体構成要素（つまり、第２の構造構成要素に固定されたルーフ構成要素（つまり、第１の構造構成要素）を含む車体アセンブリの斜視図である。

【図3】図２の線Ａ－Ａに沿って見た断面図である。

【図4】図２の線Ｂ－Ｂに沿って見た断面図である。

【図5A】図２の線Ｃ－Ｃに沿って見た断面図である。

【図5B】図２の線Ｃ－Ｃに沿って見た断面図である。

【図6】車体アセンブリの例示的概略図である。

【図7】車体アセンブリの例示的概略図である。

【図8】車体アセンブリの例示的概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本明細書の説明及び図面が単に例示であり、さまざまな修正及び変更を、本開示から逸脱することなく開示される構造物に行うことができることを理解されるべきである。本明細書で使用される時、横方向は、車体を横断する、つまり、左右方向である。同様に、縦方向は、車体の前後方向を差し、垂直方向は、高さ、つまり、上下方向を指す。

【0009】

図１は、第２の構造構成要素１０４に取り付けられた第１の構造構成要素１０２を含む、車体アセンブリ１００の例示的概略図である。車体アセンブリ１００の一態様によると、第１の構造構成要素１０２は、（たとえば、図２～５で説明する）ルーフ構成要素１１０である。第１の構造構成要素１０２をルーフ構成要素１１０として本明細書では説明するが、たとえば、第１の構造構成要素１０２がサイドパネル構成要素であり、第２の構造構成要素１０４が構造的ピラーである他の実施形態が考えられることを理解すべきである。

【0010】

本開示によると、ルーフ構成要素１１０は、第１の金属又は材料を備える第１の部分１１２（たとえば、第１の構成要素）と、第１の金属とは異なる第２の金属又は材料を備える第２の部分１１４（たとえば、インサート）とを含む。第１の部分１１２は、たとえば、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成されたルーフパネル又はスキンであってよい。第２の部分１１４は、鋼又は鋼合金を備えるシートメタルブランクであってよい。１つ又は複数の態様では、図６に示す通り、第２の部分１１４又はインサートは、複数のＵＡＭ層を含むことができ、それらは、第２の部分１１４又はインサートのためのＵＡＭブロックビルド構成を作るための、重なった又は積み重ねられたホイルテープ１１４’によって形成されている。ホイルテープ１１４’は、一般に、たとえば、１５０ミクロンなどの予め決められた厚さを有する。これに関して、複数の層のホイルテープ１１４’を互いに積み重ねて、所望の厚さを有するインサート又は第２の部分１１４を形成することができる。

【0011】

第１の部分１１２は、第２の部分１１４に、超音波積層造形（ＵＡＭ）溶接プロセスを使用して接合され、それにより、ＵＡＭインターフェース１１６を、第１の部分１１２と第２の部分１１４との間に作成する。第２の部分１１４が鋼又は鋼合金を備える例では、第２の部分１１４は、基板を、ＵＡＭ溶接プロセス中に形成し、第１の部分１１２が、基板とＵＡＭ溶接互換性がある金属から形成されるようにする。そのような金属の例は、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、Ａｌベース合金（たとえば、５０００、６０００、及び７０００シリーズアルミニウム合金）、Ｍｇ合金、鋼（たとえば、軟鋼、二相鋼、冷間成形鋼）などを含む。いずれにしても、第１の部分１１２及び第２の部分１１４は、互いにＵＡＭ溶接互換である第１及び第２の材料、金属、又は金属合金から形成される。

【0012】

このようにして、ルーフ構成要素１１０は、２つの異なる材料がＵＡＭインターフェース１１６を用いて接合される領域を含む多材料構成要素である。ＵＡＭインターフェース１１６は、熱的に敏感な材料及び／又はそうでない場合は異なる材料が、しっかりとした金属－金属接触と金属結合とを通して互いに接合されている、固体金属溶接インターフェースである。そのようにして、ルーフ構成要素１１０は、第１の金属を備える第１の部分１１２を、第２の金属を備える第２の部分１１４に、第１の部分１１２の周縁部において、ＵＡＭ溶接プロセスを介して接合することによって、形成することができる。しかしながら、第２の部分１１４を、（周縁部だけでなく）第１の部分１１２の任意の部分に、ＵＡＭ溶接プロセスを介して固定し、ＵＡＭインターフェース１１６を用いて接合することができ、それによって、第２の部分１１４が、多材料構成要素の形成を可能にする溶接パッド又はインサートの機能を果たすことを可能にすることに留意すべきである。このようにして、ＵＡＭインターフェース１１６は、力及びモーメントを、第１の部分１１２から第２の部分１１４と、第２の部分１１４から第１の部分１１２と、に伝える荷重経路の一部である。

【0013】

車体アセンブリ１００の一態様によると、第２の構造構成要素１０４は、（図２～５で説明する）車体構成要素１２０である。第２の部分１１４は、ルーフ構成要素１１０のための取り付けフランジ１５０を形成し、以下で説明する通り、最終的には車体構成要素１２０（たとえば、第２の構成要素）に接合され、それによって、アルミニウム構造構成要素が、鋼構造構成要素に、鋼トランジション（鋼製移行部；たとえば、第２の部分１１４）を介して、車体アセンブリ１００の組み立て中に取り付けられることを可能にする。別の言い方をすれば、ルーフ構成要素１１０の取り付けフランジ１５０は、ルーフ構成要素１１０の鋼Ａｌ継手によって形成される。ＵＡＭが固体プロセスであるため、第１の部分１１２又は第２の部分１１４の材料のうちの任意のものの劣化は発生しない。さらに、（しばしば脆く、継手として望ましくない）金属間化合物は、第１の部分１１２と第２の部分１１４との異なる金属の間では形成されず、（たとえば、取り付けフランジ１５０を介した）ルーフ構成要素１１０と車体構成要素１２０との接合を可能にする。このようにして、車体アセンブリ１００は、（第１の材料又は金属を含む第１の構成要素としての）第１の部分１１２、（第２の材料又は金属を含む第２の構成要素としての）第２の構造構成要素１０４、及び（第２の材料又は金属を含むインサートとしての）第２の部分１１４を含む多材料構成要素であってよい。

【0014】

車体構成要素１２０は、（たとえば、鋼基板のための、車体構成要素１２０は、鋼又は鋼基合金で形成されたモノリシックなものである）第２の金属を含む。車体構成要素１２０及びルーフ構成要素１１０の第２の部分１１４が、（たとえば、互いに溶解性の）共通又は類似の金属から形成されているため、抵抗スポット溶接（ＲＳＷ）を使用して、ルーフ構成要素１１０の取り付けフランジと車体構成要素１２０とを接合することができる。言い換えると、合わせ側のルーフ構成要素１１０は、鋼を備える第２の部分１１４を含み、それにより、ＲＳＷを使用して、ルーフ構成要素１１０の合わせ側を、車体構成要素１２０などの他の構成要素に接合することを可能にする。別の言い方をすれば、ルーフスキンのアルミニウムと第２の部分１１４（たとえば、取り付けフランジ１５０）の鋼との間のＵＡＭインターフェース１１６が、しっかりとした金属と金属との接触を２つの互換性のある金属間に提供するために、ＲＳＷを活用することができ、それは、第１の部分１１２を第２の部分１１４に固体接合させ、比較的小さな電気抵抗を提供する。

【0015】

ルーフ構成要素１１０（たとえば、第１の構成要素）を、車体構成要素１２０（たとえば、第２の構成要素）にＲＳＷを使用して固定されていると説明したが、リベット、構造的接着剤、他の融接及び固体溶接プロセス、ナット及びボルト、ねじなどの他の種類の固定も考えられる。

【0016】

ＵＡＭインターフェース１１６に比べ、ルーフ構成要素１１０と車体構成要素１２０との間の鋼鋼インターフェースは、（ＲＳＷの前に）結合されず、比較的大きな電気抵抗を有する。このように、電流をＲＳＷプロセス中に流すと、鋼鋼溶接又はＲＳＷ継手１６０インターフェースが作られ、それは、鋼鋼インターフェースが、抵抗加熱及び掛けられる圧力を通して加熱されるからである。従って、組み立てラインは、ルーフ構成要素１１０を車体構成要素１２０に、組み立てライン内の溶接工場で提供されている既存の一般的な溶接機を使用して、組み立てる又は取り付けるように構成することができる。

【0017】

第２の部分１１４は、いくつかの実施形態では、熱影響部（ＨＡＺ）１６２内でＲＳＷから作られる熱が、第１の部分１１２と第２の部分１１４との間のＵＡＭインターフェース１１６に大きな影響を与えないような厚さを有する。たとえば、第２の部分１１４の厚さは、ＵＡＭインターフェース１１６の余剰な加熱を軽減するために、０．１５ｍｍから２－３ｍｍの範囲であってよい。別の例として、第２の部分１１４の厚さは、金属間化合物を第１の金属と第２の金属との間に作り得るＵＡＭインターフェース１１６の余剰加熱に関連する閾値厚さよりも大きくてよい。言い換えると、第２の部分１１４の厚さは、ＵＡＭインターフェース１１６の加熱を軽減する、又は大きな熱が第１の部分１１２に到達することを軽減するのに十分な厚さを有する。別の実施形態では、第２の部分１１４は、閾値厚さ未満の厚さを有し、（図１に示さない）ＵＡＭインターフェース１１６の部分を、ＵＡＭインターフェース１１６及び／又は第１の部分１１２の微細構造を熱機械的に変更する目的のために含む、ＲＳＷ継手又はＨＡＺ１６２をもたらす。別の実施形態では、ＲＳＷ継手は、ＵＡＭインターフェース１１６の一部を含む１６２のエリアを占める。

【0018】

１つ又は複数の実施形態では、第２の部分１１４は、第１の部分１１２及び第２の部分１１４の両方の長さ（たとえば、車体の前後方向又は縦方向）に沿って伸びる継続的なＵＡＭインターフェース１１６に沿って、第１の部分１１２に接合される。さらに、別の実施形態では、ルーフ構成要素１１０は、第１の部分１１２に（ＵＡＭインターフェース１１６を使用して）ＲＳＷによって溶接される領域のみにおいて接合される第２の部分１１４を含むように構成され得、それによって、余分な材料をなくし、ルーフ構成要素１１０の重量を減らす。

【0019】

従って、ルーフ構成要素１１０が（車体構成要素１２０の金属で共通の）第２の金属から形成される第２の部分１１４を接合するＵＡＭインターフェース１１６を含む時、既存のＲＳＷ設備を使用して、ルーフ構成要素１１０を車体構成要素１２０に接合することができる。このようにして、ＵＡＭ、その後ＲＳＷを使用して、多材料構造構成要素を、反対側の同種の材料構造に作る又は接合することができる。このように、（ルーフ構成要素１１０及び車体構成要素１２０を含む）車体アセンブリ１００は、知られている車両組み立てラインを通して、再ツーリング又は追加の設備投資の必要なしに、組み立てることができる。車体アセンブリ１００を、電着塗装し、車体アセンブリ１００に適用される硬化又は焼き付け塗装を含む（図示しない）塗装処理をすることができる。

【0020】

図２は、車体構成要素１２０（つまり、第２の構造構成要素１０４）に固定されたルーフ構成要素１１０（つまり、第１の構造構成要素１０２を含む車体アセンブリ１００の斜視図である。ルーフ構成要素１１０及び車体構成要素１２０を、ここでより詳細に説明する。車体構成要素１２０は、横方向に間隔を開けたボディメンバ又はサイドパネル２０２、２０４のペア、及びフロアパネル２０６から形成することがきで、それらは一緒に、客室２０８を形成する。サイドパネル２０２、２０４は、同じように作ることができるが、それらは車体アセンブリ１００の両側に配置され、各サイドパネル２０２、２０４は、それぞれ長手方向に伸びるサイドルーフレール２１０、２１２を形成することができる。フロントルーフレール２１３及びリアルーフレール２１４は、サイドパネル２０２、２０４の間に横方向に伸びる。少なくとも１つのクロスメンバ又はルーフボーを、フロント及びリアルーフレール２１３、２１４の間に置くことができ、サイドパネル２０２、２０４の間に伸ばすことができる。サイドパネル２０２、２０４は、フロント及びリアルーフレール２１３、２１４と一緒に、客室２０８の上のルーフ構成要素１１０をサポートする。

【0021】

先に説明した通り、ルーフ構成要素１１０は、第１の金属から形成された第１の部分１１２、及び第１の金属とは異なる第２の金属から形成された第２の部分１１４を含む。一態様によると、第１の部分１１２は、客室２０８の上にのる、アルミニウム又はアルミニウム基合金のルーフパネル２１６である。先に説明した通り、第２の部分１１４は、第１の部分１１２（つまり、本実施例では、図３～５で説明するルーフパネル２１６）にＵＡＭ溶接された鋼鋼トランジションであってよい。ルーフパネル２１６は、一般的に、平面図では長方形であるが、個々の車両ルーフ構成要素は車両スタイリングに従う必要があるため、ルーフパネル２１６は、代替的な形状を有することができる。ルーフパネル２１６は、前方端部２１８、後方端部２２０、前方端部と後方端部との間に長手方向に伸びる両側部２２２、２２４を含む。ルーフ構成要素１１０は、さらに、少なくとも１つのルーフ補強材２２６を含む。例示の態様では、ルーフ補強材２２６は、ルーフパネル２１６を横断して、横側部分２２２、２２４の間に伸びることができる。

【0022】

フロント及びリアサポートブラケット２２８、２３０及びサイドブラケット２３２、２３４は、ルーフ構成要素１１０に固定することができる。フロント及びリアサポートブラケット２２８、２３０は、また、ルーフパネル２１６を横切って横方向に、横側部分２２２、２２４の間に伸びる。サイドブラケット２３２、２３４は、ルーフパネル２１６を長手方向に、フロントサポートブラケット２２８とルーフ補強材２２６とリアサポートブラケット２３０との間に伸びる。図示した通り、各サポートブラケットは、ルーフ構成要素１１０の第２の部分１１４とは別であり、ルーフ構成要素１１０と車体構成要素１２０との取り付けを容易にするためにそこに溶接付けされている。ルーフ構成要素１１０のサポートブラケットは、また、アルミニウム又はアルミニウム基合金から形成されてよい。

【0023】

図３は、図２の線Ａ－Ａに沿って見た断面図である。ルーフ構成要素１１０は、鋼インターフェースである第２の部分１１４にＵＡＭインターフェース１１６を介して接合されたルーフパネル２１６を（第１の部分１１２として）含み、フロントルーフレール２１３は、ルーフ構成要素１１０の前方端部２１８に、ＲＳＷ継手１６０を介して接続されている。フロントルーフレール２１３は、アウターパネル２４０と、見た通り２４４においてアウターパネル２４０に固定的に付けられた（たとえば、溶接された）インナーパネル２４２を含む。フロントガラス２４６は、フロントルーフレール２１３のフランジ構造に接着又は結合されている。（図示しない）補強を、アウター及びインナーパネル２４０、２４２の間に置くことができる。

【0024】

図４は、図２の線Ｂ－Ｂに沿って見た断面図である。図４では、サイドパネル２０２のサイドルーフレール２１０は、ルーフ構成要素１１０の横部２２２にＲＳＷ継手１６０を介して接続されている。本開示の説明を簡単にするために、サイドパネル２０２の構造及びそのルーフ構成要素１１０への接続のみを説明するが、他のサイドパネル２０４が、同じ構造を、ルーフ構成要素１１０への類似の接続と共に有することができる、ということを理解すべきである。

【0025】

サイドルーフレール２１０は、アウターパネル２５０、及びアウターパネルに固定的に付けられた（たとえば、溶接された）インナーパネル２５２を含む。補強２５４は、いくつかの実施形態では、アウター及びインナーパネル２５０、２５２の間に置くことができる。サイドルーフレール２１０は、アウターパネル２５０によって形成された取り付けフランジ２５５を含む。図示の態様では、サイドルーフレール２１０の取り付けフランジ２５５は、横部２５６を形成する。ルーフパネル２１６の横部２２２は、取り付けフランジ１５０を有する部分２６４に接合された壁２６２を含む。ルーフパネル２１６の取り付けフランジ１５０は、サイドルーフレール２１０の取り付けフランジ２５５の上にのり、従って、互いに抵抗スポット溶接され得る。図４で図示した通り、ＲＳＷ継手１６０は、取り付けフランジ１５０の一部、アウターパネル２５０、インナーパネル２５２、及び補強２５４を１つの溶接内に含むことができる。しかしながら、任意の数（たとえば、２以上）の構成要素を１つの溶接で接合できる、ということが理解される。言い換えると、多シート溶接を行って、構成要素を含むようにＲＳＷ継手１６０を形成することができ、それには、ルーフパネル２１６、ＵＡＭインターフェース１１６、取り付けフランジ１５０、アウターパネル２５０、補強部２５４、インナーパネル２５２などを含むが、これらに限定されない。

【0026】

別の言い方をすれば、図示の実施形態では、ルーフ構成要素１１０は、第２の部分１１４を部分２６４として含むことができ、それは、車体構成要素１２０のサイドパネル２０２のアウターパネル２５０に接合されている。部分２６４は、ルーフ構成要素１１０のルーフパネル２１６の水平方向の壁２６２の、少なくとも部分的に下に伸びる。ルーフ構成要素１１０の取り付けフランジ１５０は、サイドパネル２０２の取り付けフランジ２５５に揃っており、そこに、ＲＳＷ継手１６０を介して、車体の組み立て中に接合又は溶接される。先に説明した通り、ルーフ構成要素１１０は、たとえば、アルミニウムのルーフパネル２１６及び部分２６４の鋼である２つの異なる金属を接合するＵＡＭインターフェース１１６を含み、それによって、抵抗スポット溶接を活用してＲＳＷ継手１６０を形成することを可能にし、それによって、鋼アウターパネル２５０と鋼部分２６４とを接合する。

【0027】

図５Ａ～５Ｂは、図２の線Ｃ－Ｃに沿って見た断面図であり、リアサポートブラケット２３０の態様を図示している。ルーフ構成要素１１０は、車体構成要素１２０のリアルーフレール２１４に、ＲＳＷ継手１６０を介して接合されている。リアルーフレール２１４は、アウターパネル３０２、及びそれに固定的に付けられた（たとえば、溶接された）インナーパネル３０４を含む。アウターパネル３０２のランディング３０６は、ＲＳＷ継手１６０によって接合されるエリアを形成する。アウターパネル３０２は、ステップ部３０８を含む。ルーフパネル２１６は、垂直方向の壁３１０及び水平方向の壁３１２を含む。ルーフパネル２１６は、さらに、高くなった部分３１４を含む。本実施例では、ルーフパネル２１６は、ルーフ構成要素１１０の第１の部分１１２であり、リアサポートブラケット２３０の鋼トランジションは、第２の部分１１４であり、それにＵＡＭ溶接を介してＵＡＭインターフェース１１６において固定的に取り付けられている。

【0028】

リアサポートブラケット２３０の後方端部３１６は、ルーフ構成要素１１０の後部に一致するような形状であり、ルーフパネル２１６の垂直方向壁３１０に固定的に付けられている。後方端部３１６は、水平方向壁３１２の下にあり、接しており、アウターパネル３０２にＲＳＷ継手１６０を介して溶接されている。図５は、さらに、リアルーフレール２１４とテールゲート構造３２０とによって形成されたリアガター３１８を図示している。

【0029】

結果的に、本開示は、アルミニウム又はアルミニウム基合金の第１の部分１１２から形成されたルーフ構成要素１１０と、鋼又は鋼基合金から形成された車体構成要素１２０への鋼トランジションの第２の部分１１４と、を固定する方法を提供する。例示的な方法は、一般的に、第１の部分１１２を、第２の部分１１４に、第１の部分の周縁部において、超音波積層造形（ＵＡＭ）インターフェース１１６を介して接合することと、第２の部分１１４を取り付けフランジ１５０として含むルーフ構成要素１１０を提供することと、車体構成要素１２０を提供することと、ルーフ構成要素１１０と車体構成要素１２０とを電着塗装することと、ルーフ構成要素１１０と車体構成要素１２０とを塗装することと、ルーフ構成要素１１０と車体構成要素１２０とを抵抗スポット溶接すること、又は第２の部分１１４を第２の金属から形成された車体構成要素１２０にＲＳＷを介して接合することと、を備える。

【0030】

図６は、別の態様による、車体アセンブリの例示的概略図である。たとえば、図６では、第２の部分１１４又はインサートは、ＵＡＭプロセス中に適用される複数層のＵＡＭホイルテープ１１４’を含むＵＡＭブロックビルド構成を有する。たとえば、図６では、第１のＵＡＭ層１１４Ａ、第２のＵＡＭ層１１４Ｂ、及び第３のＵＡＭ層１１４Ｃは、第２の部分１１４又はインサート内に含まれる。しかしながら、より多く又はより少ないＵＡＭ層を活用して、インサートを所望の厚さに作ることができる。加えて、ＵＡＭインターフェース１１６は、第１の位置に置かれており、ＲＳＷ継手１６０は、第１の位置から前後方向又は横方向にずれた第２の位置に置かれている。このずれのために、ＲＳＷ継手１６０の作成及びＨＡＺ１６２からの熱は、図１とは異なり、ＵＡＭインターフェース１１６に影響を与えず、ＲＳＷ継手１６０からの熱が、１６２のエリアをカバーするために拡大された場合、ＵＡＭインターフェース１１６の部分を含むことができる。言い換えると、いくつかの態様によると、１６２のエリアは、１６０のエリアではなく、ＲＳＷ継手であってよい。

【0031】

図７は、一態様による、多材料構成要素４００の例示的概略図である。多材料構成要素４００は、ＵＡＭインターフェース４１６において接合された第１の部分４１２及び第２の部分４１４を含む、２材料構造４１０を含むことができる。たとえば、第１の部分４１２は、第１の材料を含み、第２の部分４１４は、第１の材料とＵＡＭ溶接互換のある第２の材料を含む。２材料構造４１０は、第１の材料を含む第１の構造４２２に、ＲＳＷ継手４２６を介して接合されている。２材料構造４１０は、また、第２の材料を含む第２の構造４３２に、ＲＳＷ継手４３６を介して接合されている。先に説明した通り、第１の材料及び第２の材料は、鋼、鋼合金、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金などを含むことができる。これに関して、１つの材料が、別の材料よりも、溶接するためにより多くの電力を必要とする時、対応するＲＳＷを、まず、そのインターフェースのために行うことができる。たとえば、４１２及び４２２が鋼であり、４１４及び４３２がＡｌである場合、ＲＳＷ４２６を、ＲＳＷ４３６の前に形成することができる。

【0032】

多材料構成要素５００の別の実施例では、（第１の材料を含む）第１の構造５２２、（ＵＡＭインターフェース５１６において接合された、第１の材料を含む第１の部分５１２及び第２の材料を含む第２の部分５１４を含む）２材料構造５１０、及び（第２の材料を含む）第２の構造５３２は、１つの溶接動作で接合することができ、図８に図示した通り、ＲＳＷ継手５２６及び５３６が、共通の垂直軸５５０上に配置されることになる。

【0033】

上記で開示した特徴及び機能、ならびに他の特徴及び機能のさまざまなもの、又はそれらの代替物もしくは変形物を、多くの他の異なるシステム又はアプリケーションに望ましく組み合わせることができることが理解される。また、さまざまな現在予見できないもしくは予測できない代替物、変更物、変形物、又は改良物が、当業者によって後から作られ得、それらは、また、以下の特許請求の範囲において包含されることが意図されている。

【符号の説明】

【0034】

１００ 車体アセンブリ
１０２ 第１の構造構成要素
１０４ 第２の構造構成要素
１１０ ルーフ構成要素
１１２ 第１の部分
１１４ 第２の部分
１１６ ＵＡＭインターフェース
１２０ 車体構成要素
１５０ 取り付けフランジ
１６０ ＲＳＷ継手
１６２ 熱影響部（ＨＡＺ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】