CN111918812A

CN111918812A - T形接头构造

Info

Publication number: CN111918812A
Application number: CN201980023430.6A
Authority: CN
Inventors: 木本野树
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2018-04-09
Filing date: 2019-04-08
Publication date: 2020-11-10
Also published as: JP6683293B2; JPWO2019198673A1; WO2019198673A1

Abstract

一种T形接头构造，其具有：第1构件，其是具有第1平面部和与第1平面部相连的第2平面部的中空构件；以及第2构件，其是与第1构件的第1平面部抵接而固定的相对于该第1构件的长度方向垂直地延伸的中空构件，第2构件具有与第1构件的第2平面部相接合的部分即接合部，在以包含第2构件的中空部的方式剖切的与第1构件的长度方向垂直的截面中，第1构件的第2平面部的厚度比第1构件的第1平面部的厚度厚，并且第2构件的接合部的厚度比第2构件的接合部以外的部分的厚度厚。

Description

T形接头构造

技术领域

本发明涉及一种作为构件彼此的接合构造的T形接头构造。

背景技术

作为构成汽车的车身的构件彼此的接合构造，存在例如如图1所示的下边梁与横梁的接合构造那样的T形接头构造。对汽车的车身要求行驶过程中的车身的稳定性、乘坐舒适性相关的弯曲刚度、用于在碰撞时保护乘员的耐冲击性，因此期望在如上所述的成为车身的T形接头构造的部位处也提高弯曲刚度、耐冲击性。鉴于该要求，在专利文献1中公开了一种将下边梁的上表面和横梁的上表面相连地接合的T形接头构造。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2016/076315号

发明内容

发明要解决的问题

图2是表示使横梁20抵接于下边梁10的顶板部12a的以往的T形接头构造50的图，但专利文献1的T形接头构造能够相对于如图2所示的以往的T形接头构造50较大程度地提高刚度、耐冲击性。然而，一方面对汽车的车身要求刚度、耐冲击性的提高，另一方面还要求车身重量的轻量化用于提高燃料消耗率。在该观点方面，相对于以往的T形接头构造50，专利文献1的T形接头构造的重量增加也较大，因此从轻量化的观点出发存在进一步改善的余地。

本发明是鉴于上述情况而完成的发明，其目的在于，在T形接头构造中兼顾充足的弯曲刚度和耐冲击性的确保与轻量化。

用于解决问题的方案

解决上述问题的本发明的一个技术方案是一种T形接头构造，其特征在于，该T形接头构造具有：第1构件，其是具有第1平面部和与所述第1平面部相连的第2平面部的中空构件；以及第2构件，其是与所述第1构件的所述第1平面部抵接而固定的相对于该第1构件的长度方向垂直地延伸的中空构件，所述第2构件具有与所述第1构件的所述第2平面部相接合的部分即接合部，在以包含所述第2构件的中空部的方式剖切的与所述第1构件的长度方向垂直的截面中，所述第1构件的所述第2平面部的厚度比所述第1构件的所述第1平面部的厚度厚，并且所述第2构件的所述接合部的厚度比所述第2构件的所述接合部以外的部分的厚度厚。

发明的效果

根据本发明，在T形接头构造中，能够兼顾充足的弯曲刚度和耐冲击性的确保与轻量化。

附图说明

图1是表示一般的汽车的车身构造的图。

图2是表示以往的下边梁和横梁的T形接头构造的图。

图3是表示本发明的实施方式的下边梁和横梁的T形接头构造的概略结构的立体图。

图4是从下方观察图3的情况下的立体图。

图5是从下方观察到的本发明的实施方式的T形接头构造的下边梁与横梁的接合部附近的图。

图6是表示本发明的实施方式的T形接头构造的以包含横梁的中空部的方式剖切的相对于下边梁长度方向垂直的截面的图。

图7是表示下边梁纵壁部与横梁平板凸缘部的接合手段的一例的图。

图8是表示本发明的另一实施方式的T形接头构造的下边梁纵壁部与横梁平板凸缘部的接合手段的一例的图。

图9是表示本发明的再一实施方式的T形接头构造的以包含横梁的中空部的方式剖切的相对于下边梁长度方向垂直的截面的图。

图10是表示汽车的梯形车架的图。

图11是表示变形模拟的分析模型的图。

图12是表示图11所示的分析模型的平板凸缘部的图。

图13是表示分析模型的加强构件的形状的图。

图14是表示分析模型的加强构件的形状的图。

图15是表示分析模型的加强构件的形状的图。

图16是表示分析模型的加强构件的形状的图。

图17是表示分析模型的加强构件的形状的图。

图18是表示分析模型的加强构件的形状的图。

图19是表示分析模型的加强构件的形状的图。

图20是表示分析模型的加强构件的形状的图。

图21是表示分析模型的加强构件的形状的图。

图22是表示分析模型的加强构件的形状的图。

图23是表示分析模型的加强构件的形状的图。

图24是表示分析模型的加强构件的形状的图。

图25是表示分析模型的加强构件的形状的图。

图26是表示分析模型的加强构件的形状的图。

图27是表示分析模型的加强构件的形状的图。

图28是表示分析模型的加强构件的形状的图。

图29是表示分析模型的加强构件的形状的图。

图30是表示分析模型的加强构件的形状的图。

图31是表示分析模型的弯曲刚度的图。

图32是表示分析模型的面外变形量的图。

图33是表示分析模型的弯曲刚度的图。

图34是表示分析模型的面外变形量的图。

图35是表示分析模型的弯曲刚度的图。

图36是表示分析模型的面外变形量的图。

图37是表示分析模型的弯曲刚度的图。

图38是表示分析模型的面外变形量的图。

图39是表示变形模拟中的弯曲刚度和面外变形量的评价区域的图。

图40是表示碰撞模拟(A)的分析模型的图。

图41是表示由CFRP制成的加强构件的纤维方向不同的各分析模型中的最大载荷的图。

图42是表示由CFRP制成的加强构件的纤维方向不同的各分析模型中的吸收能量的图。

图43是表示加强构件的厚度不同的各分析模型中的最大载荷的图。

图44是表示加强构件的厚度不同的各分析模型中的吸收能量的图。

图45是表示碰撞模拟(B)的分析模型的图。

图46是表示由CFRP制成的加强构件的纤维方向不同的各分析模型中的最大载荷的图。

图47是表示由CFRP制成的加强构件的纤维方向不同的各分析模型中的吸收能量的图。

图48是表示加强构件的厚度不同的各分析模型中的最大载荷的图。

图49是表示加强构件的厚度不同的各分析模型中的吸收能量的图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，在本说明书和附图中，通过对具有实质上相同的功能结构的要素标注相同的标记，而省略重复说明。

在本实施方式中，作为T形接头构造，列举汽车的下边梁与横梁(地板横梁)的接合构造的一例来进行说明。如图3～图6所示，本实施方式的T形接头构造1由作为第1构件的一例的下边梁10、作为第2构件的一例的横梁20以及加强构件30构成。横梁20以与下边梁10抵接的状态与下边梁10相接合，以相对于下边梁长度方向L₁垂直地延伸的方式固定。此外，在本说明书中，将相对于下边梁长度方向L₁和横梁长度方向L₂这两者垂直的方向称为“高度方向H”。在像本实施方式这样的下边梁10与横梁20的接合构造的情况下，下边梁长度方向L₁为车长方向，横梁长度方向L₂为车宽方向，高度方向H为车高方向。

本实施方式的下边梁10使用平板11作为外部构件，使用与下边梁长度方向L₁垂直的截面的形状为帽形的构件(以下称为“帽状构件12”)作为内部构件。帽状构件12具有顶板部12a、从顶板部12a的高度方向H上的两端部相对于顶板部12a垂直地延伸的纵壁部12b、以及从纵壁部12b的顶端部向高度方向H的外侧延伸的凸缘部(以下称为“帽凸缘部12c”)。平板11与帽凸缘部12c例如利用点焊来接合。此外，下边梁10的外部构件和内部构件的结构不限定于在本实施方式中说明的结构。例如外部构件与内部构件同样地也可以是帽状构件。即，下边梁10只要是具有中空部10a的中空构件即可。

本实施方式的横梁20使用平板21作为外部构件，使用与横梁长度方向L₂垂直的截面的形状为帽形的构件(以下称为“帽状构件22”)作为内部构件。帽状构件22具有顶板部22a、从顶板部22a的下边梁长度方向L₁上的两端部相对于顶板部22a垂直地延伸的纵壁部22b、以及从纵壁部22b的顶端部向下边梁长度方向L₁的外侧延伸的凸缘部(以下称为“帽凸缘部22c”)。平板21与帽凸缘部22c例如利用点焊来接合。此外，横梁20的外部构件和内部构件的结构不限定于在本实施方式中说明的结构。例如外部构件与内部构件同样地也可以是帽状构件。另外，平板21也可以是地板底板(未图示)。在该情况下，利用地板底板的局部和帽状构件构成形成有中空部的横梁20。即，横梁20是具有中空部20a的中空构件即可。

在横梁20的长度方向L₂上的两端部中的与下边梁10抵接的一侧的端部(以下称为“抵接侧端部23”)形成有从横梁20的顶板部22a沿高度方向H延伸的凸缘部(以下称为“顶板凸缘部23a”)、从纵壁部22b向下边梁长度方向L₁的外侧延伸的凸缘部(以下称为“纵壁凸缘部23b”)、以及从平板21的板部21a沿横梁长度方向L₂延伸的凸缘部(以下称为“平板凸缘部23c”)。顶板凸缘部23a和纵壁凸缘部23b以与下边梁10的顶板部12a抵接的状态例如利用单面点焊接合于顶板部12a。平板凸缘部23c以与下边梁10的高度方向H的车外侧的纵壁部12b抵接的状态例如利用单面点焊接合于纵壁部12b。通过这样将顶板凸缘部23a、纵壁凸缘部23b和平板凸缘部23c与下边梁10相接合，从而将下边梁10和横梁20固定在一起。

本实施方式的加强构件30在俯视时为矩形，以跨过下边梁10的高度方向H的车外侧的纵壁部12b和横梁20的平板21的方式与下边梁10和横梁20相接合。在本实施方式中，加强构件30的横梁长度方向L₂的两端部中的一个端部位于下边梁10的帽凸缘部12c的附近，另一个端部相对于横梁20的平板21的板部21a与平板凸缘部23c的分界位置位于横梁长度方向L₂的车内侧。

加强构件30的相对于下边梁10和横梁20的接合位置只要是以跨过两个构件10、20的方式接合，则没有特别限定，但在像本实施方式这样横梁20具有平板凸缘部23c的情况优选为，加强构件30的横梁长度方向L₂上的一个端部相对于平板凸缘部23c的顶端位于横梁长度方向L₂的车外侧，并且加强构件30的另一个端部相对于平板21的板部21a与平板凸缘部23c的分界位置位于横梁长度方向L₂的车内侧。即，优选为加强构件30覆盖平板凸缘部23c地跨过下边梁10和横梁20而接合。由此，能够提高T形接头构造1的耐冲击性。此外，加强构件30的横梁长度方向L₂上的长度根据所要求的弯曲刚度或耐冲击性或重量限制等进行适当变更。

加强构件30的相对于下边梁10和横梁20的接合方法没有特别限定，但例如通过使用粘接剂粘贴于下边梁10和横梁20来接合。因此，本实施方式的T形接头构造1例如如下制造：在将横梁20接合于下边梁10之后，以覆盖横梁20的平板凸缘部23c地跨过下边梁10的纵壁部12b和横梁20的平板21的方式粘贴加强构件30。此外，在使用粘接剂的情况下，如果观察下边梁10或横梁20与加强构件30的接合部分的截面，则能够确认在下边梁10或横梁20与加强构件30之间存在粘接剂。此外，在加强构件30例如由CFRP(碳纤维增强树脂)制成的情况下，CFRP也可以是热固性材料，但从成形性和粘接性的观点出发，优选为热塑性材料。

本实施方式的T形接头构造1如上所述地构成。在以往的T形接头构造的情况下，在对横梁20施加下边梁长度方向L₁的弯曲(以下称为“横向弯曲”)时，产生横梁20的平板凸缘部23c的向高度方向H的变形(面外变形)，从而容易在下边梁10的车外侧的纵壁部12b发生面外变形。

另一方面，在本实施方式的T形接头构造1中，通过以跨过下边梁10和横梁20的方式接合有加强构件30，从而抑制横梁20的平板凸缘部23c的面外变形，因此抑制该接合部分处的下边梁10的纵壁部12b的面外变形。由此，能够提高针对T形接头构造1的横向弯曲的弯曲刚度。除此之外，在侧面碰撞时，也能够抑制下边梁10的纵壁部12b的面外变形的程度，因此能够提高作为T形接头构造1的耐冲击性。

另外，根据本实施方式的T形接头构造1，相对于针对横向弯曲的弯曲刚度和耐冲击性的提高程度而言的重量增加较小，针对横向弯曲的弯曲刚度和耐冲击性的观点方面的重量效率提高。换言之，即使在为了轻量化而使下边梁10和横梁20的板厚较薄的情况下，也能够确保充足的弯曲刚度和耐冲击性。

在此，将如图5所示的加强构件30的下边梁长度方向L₁的长度称为“加强构件30的宽度W_a”，将下边梁10与平板凸缘部23c的接合区域的下边梁长度方向L₁的长度称为“接合区域的宽度W_b”。加强构件30的宽度W_a根据所要求的弯曲刚度或耐冲击性或重量限制等适当变更，但优选为满足W_b≤2W_a。通过满足该条件，能够进一步抑制下边梁10的纵壁部12b的面外变形，从而能够提高弯曲刚度和耐冲击性。此外，在利用点焊如图5所示地接合下边梁10的纵壁部12b与横梁20的平板凸缘部23c的情况下，接合区域的宽度W_b是指沿着下边梁长度方向L₁排列的点焊点中的位于两端的点焊点间的距离。另外，在利用例如激光焊接、电弧焊等连续焊接或粘接如图7所示地接合纵壁部12b与平板凸缘部23c的情况下，接合区域的宽度W_b是指从焊接区域或粘接区域的下边梁长度方向L₁的一端到另一端的长度。此外，加强构件30的厚度根据所要求的弯曲刚度或耐冲击性或重量限制等适当变更，但优选为例如1mm～5mm。

另外，在加强构件30例如由CFRP制成的情况下，如果是本实施方式这样的T形接头构造1所使用的程度的加强构件30的量，则即使在将接合有加强构件30的部件作为废品而溶解并再利用的情况下，钢的杂质也不会过度地增加。即，本实施方式的T形接头构造1在将部件作为废品再利用时，不需要将下边梁10及横梁20与加强构件30分开，因此回收性优异。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于该例。显然的是，只要是本领域技术人员，就能够在权利要求书所记载的技术思想的范畴内想到各种变更例或修改例，并且可了解到这些变更例或修改例当然也属于本发明的保护范围。

例如，如图8所示，也可以在加强构件30设有狭缝S。狭缝S与加强构件30的横梁长度方向L₂平行，在图8所示的示例中，在加强构件30的下边梁长度方向L₁上的中央部设有狭缝S。即，在图8所示的示例中，两个加强构件30a、30b处于隔开间隔地相对于下边梁10和横梁20接合的状态。在这样的T形接头构造1中，也抑制横梁20的平板凸缘部23c的面外变形，从而抑制其接合部分处的下边梁10的纵壁部12b的面外变形。由此，能够提高T形接头构造1的针对横向弯曲的弯曲刚度。除此之外，在侧面碰撞时也能够抑制下边梁10的纵壁部12b的面外变形的程度，因此能够提高作为T形接头构造1的耐冲击性。而且能够促进作为T形接头构造1的轻量化。

此外，设于加强构件30的狭缝S的下边梁长度方向L₁上的位置不限定于在图8中例示的中央部。另外，狭缝S也可以不是设置一个，而是设有多个。在本说明书中，设有狭缝S的情况下的加强构件30的宽度Wa是指沿着下边梁长度方向L₁排列的各加强构件(在图8的示例中为加强构件30a、30b)中的位于下边梁长度方向L₁上的两端的加强构件的相互距离最远的端部彼此的距离。狭缝S的宽度Wc(下边梁长度方向L₁的长度)根据所要求的弯曲刚度或耐冲击性或重量限制等进行适当变更，但优选为加强构件30的宽度Wa的80％以下。由此，能够进一步有效地提高T形接头构造1的弯曲刚度。此外，设有多个狭缝S的情况下的狭缝S的宽度Wc是各狭缝S的宽度的合计值，在该情况下也优选为加强构件30的宽度Wa的80％以下。

另外，例如在上述实施方式中，通过以跨过下边梁10和横梁20的方式接合加强构件30来提高弯曲刚度，但也可以是，例如如图9所示使下边梁10的车外侧的纵壁部12b的厚度比下边梁10的其他平面部(例如顶板部12a)厚，并且使横梁20的长度方向L₂上的两端部中的与下边梁10的纵壁部12b相接合的一侧的平板21的端部21b比横梁20的其他部分(例如顶板部22a)厚。在这样的T形接头构造1中，也有效地抑制横梁20的平板凸缘部23c附近的面外变形，因此也能够提高弯曲刚度。另外，能够提高弯曲刚度并且能够提高耐冲击性。在图9所示的T形接头构造1的情况下，下边梁10的帽状构件12和横梁20的平板21例如利用铸造来制造。此外，关于下边梁10的车外侧的纵壁部12b的厚度，只要横梁长度方向L₂上的至少一部分例如比顶板部12a厚即可。

另外，作为上述实施方式的横梁20的种类，除了与下边梁10相接合的地板横梁、前横梁和后横梁之外，还有例如如图1所示地与上边梁相接合的车顶横梁。因此，T形接头构造1也可以是例如上边梁与车顶横梁的接合构造。在T形接头构造是上边梁与车顶横梁的接合构造的情况下，上边梁的长度方向为车长方向，车顶横梁的长度方向为车宽方向，高度方向H为车高方向。另外，T形接头构造可以是井字形的副车架的接合构造，也可以是汽车的车身构造中包含的其他部分的T形接头构造。例如T形接头构造也能够在如图10所示的梯形车架中采用。而且，T形接头构造不限于汽车领域，也能够作为其他领域中的构件彼此的T形接头构造利用。在该情况下，也能够与上述实施方式同样地兼顾充足的弯曲刚度和耐冲击性的确保与轻量化。

另外，例如当用“第1构件”和“第2构件”替换上述实施方式中说明的下边梁10和横梁20时，可以说例如图9所示的T形接头构造为如下构造：在以包含第2构件的中空部的方式剖切的与第1构件的长度方向L₁垂直的截面中，第1构件的与第1平面部(在图9的示例中为下边梁10的顶板部12a)相连的第2平面部(在图9的示例中为下边梁10的纵壁部12b)的厚度比第1构件的第1平面部厚。另外可以说，图9所示的T形接头构造为如下构造：在与第1构件的长度方向L₁垂直的截面中，第2构件的与第1构件的第2平面部相接合的部分即接合部(在图9的示例中为平板21的端部21b)的厚度比第2构件的接合部以外的部分的厚度厚。此外，在T形接头构造是上边梁与车顶横梁的接合构造的情况下，上边梁成为第1构件，车顶横梁成为第2构件。

本说明书中的第1构件的“第1平面部”和“第2平面部”是指第1构件所具有的平面部中的构成第1构件的中空部(在图6的示例中为下边梁10的中空部10a)的平面部。例如在第1构件是图6那样的下边梁10的情况下，中空部10a由帽状构件12的顶板部12a、纵壁部12b和平板11构成，虽然帽凸缘部12c是平面部，但对中空部10a的结构不起作用。因此，帽凸缘部12c不是本说明书中的第1平面部或第2平面部。

另外，在本说明书中的第1构件的“第2平面部”中，除了包含该平面部由单一的构件构成的情况之外，还包含该平面部例如由加强构件与板状构件接合而成的那样的复合构件构成的情况。例如在图6那样的T形接头构造的情况下，与相当于第1平面部的下边梁10的顶板部12a相连的第2平面部由下边梁10的纵壁部12b和加强构件30接合而成的复合构件构成。因此，图6的示例中的第1构件的“第2平面部的厚度”是指纵壁部12b的板厚与加强构件30的板厚的总和。即，在加强构件以跨过第1构件和第2构件的方式接合的情况下，第1构件的第2平面部的厚度以加强构件的厚度的量变厚。因此，在第1构件中，即使与第1平面部相连的板状构件(在图6的示例中为纵壁部12b)的厚度与第1平面部的厚度(在图6的示例中为顶板部12a)相同，通过在该板状构件接合加强构件，也使第2平面部的厚度(板状构件的板厚与加强构件的板厚的总和)比第1平面部的厚度厚。另一方面，例如在图9那样的T形接头构造的情况下，第1构件的第2平面部仅由下边梁10的纵壁部12b构成，因此图9的示例中的第1构件的“第2平面部的厚度”是指纵壁部12b的板厚。

另外，在本说明书中的第2构件的“接合部”中，除了包含该部分由单一的构件构成的情况之外，还包含该部分由例如加强构件与板状构件接合而成的那样的复合构件构成的情况。例如在图6那样的T形接头构造的情况下，相当于第2构件的横梁20的接合部由平板21的端部21b和加强构件30接合而成的复合构件构成。因此，图6的示例中的第2构件的“接合部的厚度”是指平板21的端部21b的板厚与加强构件30的板厚的总和。即，在加强构件以跨过第1构件和第2构件的方式接合的情况下，第2构件的接合部的厚度以加强构件的厚度的量变厚。因此，在第2构件中，即使与第1构件的第2平面部相接合的板状构件(在图6的示例中为平板21)的厚度是恒定的，通过在该板状构件接合加强构件，也使第2构件的与第1构件的接合部处的厚度(板状构件端部的板厚与加强构件的板厚的总和)比第2构件的接合部以外的部分的厚度厚。另一方面，例如在图9那样的T形接头构造的情况下，第2构件的接合部仅由平板21的端部21b构成，因此图9中的第2构件的“接合部的厚度”是指平板21的端部21b的板厚。

此外，加强构件的原材料没有特别限定。加强构件例如也可以是由CFRP(碳纤维增强树脂)制成的构件、由GFRP(玻璃纤维增强树脂)制成的构件等由FRP(纤维增强树脂)制成的构件。另外，加强构件也可以是铝合金构件、镁合金构件或钢材等。另外，加强构件也可以是由上述的多种原材料制成的复合构件。

<由FRP制成的加强构件的种类>

由FRP制成的加强构件是指由基质树脂和该基质树脂中所含有的复合化的增强纤维材料制成的纤维增强树脂构件。

作为增强纤维材料，例如能够使用碳纤维、玻璃纤维。除此以外，作为增强纤维材料，还能够使用硼纤维、碳化硅纤维，芳香族聚酰胺纤维等。在FRP中，作为成为增强纤维材料的基材的增强纤维基材例如能够使用：使用短切纤维的无纺布基材、使用连续纤维的织物材料、单向增强纤维基材(UD材料)等。这些增强纤维基材能够根据增强纤维材料的取向性的需要而适当选择。

由CFRP制成的加强构件是由使用碳纤维作为增强纤维材料的FRP制成的加强构件。作为碳纤维，例如能够使用PAN类或沥青类的碳纤维。通过使用碳纤维，能够高效地提高相对于重量而言的强度等。

由GFRP制成的加强构件是由使用玻璃纤维作为增强纤维材料的FRP制成的加强构件。虽然与碳纤维相比机械特性差，但能够抑制金属构件的电蚀。

作为用于由FRP制成的加强构件的基质树脂，能够使用热固性树脂和热塑性树脂中的任一者。作为热固性树脂，能够列举环氧树脂、不饱和聚酯树脂以及乙烯酯树脂等。作为热塑性树脂，能够列举聚烯烃(聚乙烯、聚丙烯等)及其酸改性物、尼龙6以及尼龙66等聚酰胺树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯及聚对苯二甲酸丁二醇酯等热塑性芳香族聚酯、聚碳酸酯、聚醚砜、聚苯醚及其改性物、聚芳酯、聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚氯乙烯、聚苯乙烯等苯乙烯类树脂以及苯氧基树脂等。此外，基质树脂也可以由多种树脂材料形成。

当考虑对金属构件的应用时，从加工性、生产率的观点出发，优选使用热塑性树脂作为基质树脂。而且，通过使用苯氧基树脂作为基质树脂，能够提高增强纤维材料的密度。另外，苯氧基树脂与作为热固性树脂的环氧树脂的分子构造非常相似，因此具有与环氧树脂相同程度的耐热性。另外，通过进一步添加硬化成分，还能够应用于高温环境。在添加硬化成分的情况下，其添加量只要考虑对增强纤维材料的浸渍性、由FRP制成的加强构件的脆性、生产节拍时间以及加工性等而适当确定即可。

<粘接树脂层>

在加强构件由FRP等形成的情况下也可以是，由FRP制成的加强构件与金属构件(在上述实施方式中为下边梁10和横梁20)之间设有粘接树脂层，利用该粘接树脂层将由FRP制成的加强构件和金属构件接合。

形成粘接树脂层的粘接树脂组合物的种类没有特别限定。例如，粘接树脂组合物可以是热固性树脂和热塑性树脂中的任一者。热固性树脂和热塑性树脂的种类没有特别限定。例如，作为热塑性树脂，能够使用从聚烯烃及其酸改性物、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、AS树脂、ABS树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等热塑性芳香族聚酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚苯醚及其改性物、聚苯硫醚、聚甲醛、聚芳酯、聚醚酮、聚醚醚酮以及聚醚酮酮等中选择的一种以上树脂。另外，作为热固性树脂，例如能够使用从环氧树脂、乙烯酯树脂、酚醛树脂以及聚氨酯树脂中选择的一种以上树脂。

粘接树脂组合物能够根据构成由FRP制成的加强构件的基质树脂的特性、加强构件的特性或金属构件的特性而适当选择。例如，通过使用具有有极性的官能团的树脂、实施了酸改性等的树脂作为粘接树脂层，使得粘接性提高。

这样，通过使用上述的粘接树脂层将由FRP制成的加强构件粘接于金属构件，能够提高由FRP制成的加强构件与金属构件的密合性。这样，能够提高向金属构件输入载荷时的由FRP制成的加强构件的变形追随性。在该情况下，能够更可靠地发挥由FRP制成的加强构件对于金属构件的变形体的效果。

此外，为了形成粘接树脂层而使用的粘接树脂组合物的形式能够设为例如粉末、清漆等液体、膜等固体。

另外也可以是，在粘接树脂组合物中混合交联固化性树脂和交联剂，从而形成交联性粘接树脂组合物。由此粘接树脂组合物的耐热性提高，因此能够在高温环境下应用。作为交联固化性树脂，例如能够使用双官能性以上的环氧树脂、结晶性环氧树脂。另外，作为交联剂，能够使用胺、酸酐等。另外，在不损害粘接树脂组合物的粘接性、物理性质的范围内，也可以在粘接树脂组合物中混合各种橡胶、无机填料、溶剂等其他添加物。

由FRP制成的加强构件向金属构件的复合化利用各种方法来实现。例如，通过利用上述的粘接树脂组合物将成为由FRP制成的加强构件的FRP或作为其前体的FRP成形用预浸料与金属构件粘接，并且使该粘接树脂组合物固化(或硬化)而得到。在该情况下，例如通过进行加热压接，能够使由FRP制成的加强构件与金属构件复合化。

另外，加强构件也可以作为加厚部通过加厚来形成。在该情况下，用于加厚的金属的种类鉴于与金属构件的母材的特性而适当确定。另外，与金属构件的接合方法不限于焊接，而能够使用各种合适的接合方法。

<金属构件及其表面处理>

可以对本发明的金属构件进行镀敷。由此耐腐蚀性提高。特别在金属构件是钢材的情况下更适宜。镀敷的种类没有特别限定，能够使用公知的镀敷。例如，作为镀敷钢板(钢材)，能够使用热浸镀锌钢板、合金化热浸镀锌钢板、镀Zn-Al-Mg类合金钢板、镀铝钢板、电镀锌钢板、电镀Zn-Ni类合金钢板等。

另外，也可以在金属构件的表面覆盖被称为化学转化处理的皮膜。由此，耐腐蚀性进一步提高。作为化学转化处理，能够使用一般公知的化学转化处理。例如，作为化学转化处理，能够使用磷酸锌处理、铬酸盐处理、无铬酸盐处理等。另外，上述皮膜可以是公知的树脂皮膜。

另外，金属构件也可以是实施了一般公知的涂装的构件。由此耐腐蚀性进一步提高。作为涂装，能够使用公知的树脂。例如作为涂装，能够使用环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂或氟类树脂等作为主树脂的材料。另外在涂装中，也可以根据需要添加一般公知的颜料。另外，涂装也可以是未添加颜料的透明涂装。该涂装可以在将由FRP制成的加强构件复合化之前预先对金属构件实施，也可以在将由FRP制成的加强构件复合化之后对金属构件实施。另外，也可以在预先对金属构件实施了涂装后，将由FRP制成的加强构件复合化，之后进一步实施涂装。用于涂装的涂料可以是溶剂类涂料、水类涂料或粉末涂料等。作为涂装的施工方法，可应用一般公知的方法。例如，作为涂装的施工方法，可使用电沉积涂装、喷涂涂装、静电涂装或浸渍涂装等。电沉积涂装适合覆盖金属构件的端面、间隙部，因此涂装后的耐腐蚀性优异。另外，通过在涂装前对金属构件的表面实施磷酸锌处理、氧化锆处理等一般公知的化学转化处理，使得涂膜密合性提高。

实施例

<变形模拟>

为了评价本发明的T形接头构造的弯曲刚度，而制作了图11所示的分析模型来实施变形模拟。分析模型由下边梁10、与下边梁10的顶板部12a相接合的横梁20以及由CFRP制成的加强构件30构成。下边梁10的纵壁部12b与横梁20的平板凸缘部23c利用点焊来接合。沿着下边梁长度方向L₁排列的点焊点中的两端的点间的距离即前述的接合区域W_b的宽度是60mm。此外，在包含本模拟在内的以下各模拟中，下边梁10和横梁20的原材料是1.5GPa级的钢板，下边梁10的板厚是0.8mm，横梁20的板厚是1.4mm。另外，如图12所示，平板凸缘部23c的横梁20的长度方向L₂上的长度是29mm。

在本模拟中，如下述表1～4所示，制作加强构件的形状、尺寸不同的多个分析模型。此外，表1～4的CFRP取向的0°方向是指与横梁20的长度方向L₂平行的方向。另外，所使用的加强构件的纤维方向的弹性模量是131.5GPa，与纤维正交的方向的弹性模量是8.5GPa。另外，将纤维方向的断裂应力设为2490MPa，将与纤维正交的方向的断裂应力设为76Mpa。

[表1]

[表2]

[表3]

[表4]

上述表1所示的实施例1～5和比较例6的分析模型是将下边梁10的纵壁部12b与凸缘部12c的连接部的圆角节点(日文：R止まり)作为起点且变更了加强构件30的长度的模型(参照图13～图18)。上述表2所示的实施例7～10和比较例11的分析模型是基于实施例5的分析模型并将加强构件30的横梁20侧端部的位置作为起点且变更了加强构件30的长度的模型(参照图19～图23)。上述表3所示的实施例12～14的分析模型是基于实施例1的分析模型且变更了加强构件30的宽度的模型(参照图24～图26)。此外，在比较例6的分析模型中，加强构件30仅与下边梁10的纵壁部12b相接合，未与横梁20的平板凸缘部23c相接合。另外，在比较例11的分析模型中，加强构件30仅与横梁20的平板凸缘部23c相接合，未与下边梁10的纵壁部12b相接合。另外，在实施例14的分析模型中，加强构件30以跨过下边梁10的纵壁部12b和横梁20的平板凸缘部23c的方式接合，但在加强构件30的宽度W_a与接合区域的宽度W_b的关系方面，不满足W_b≤2W_a。在实施例1～5、实施例7～10以及实施例12～13的分析模型中，加强构件30以跨过下边梁10的纵壁部12b和横梁20的平板凸缘部23c的方式接合，且满足W_b≤2W_a。

另外，上述表4所示的实施例15～18的分析模型是基于实施例1的分析模型并在加强构件30的中央部设有狭缝S且变更了该狭缝S的宽度的模型(参照图27～图30)。

在变形模拟中，下边梁10的长度方向L₁上的两端部的截面被完全约束。另外，横梁20的长度方向L₂上的两端部中的未与下边梁10抵接的一侧的端部(以下称为“非抵接侧端部”)以允许沿高度方向H的位移同时不产生截面的面内变形的方式被约束。在这样的约束条件下，通过对横梁20的非抵接侧端部输入下边梁长度方向L₁的载荷F(200N)，实施假定横梁20的横向弯曲的变形模拟。

作为模拟结果，在图31～图38中示出了各分析模型的弯曲刚度和面外变形量。此外，弯曲刚度和面外变形量的评价区域是如图39所示从横梁20的平板凸缘部23c的点焊的打点位置到向下边梁10的凸缘部12c侧距离为8.8mm的区域。“弯曲刚度”是在各分析模型中产生的每单位位移(mm)的载荷(kN)，表示将无加强的分析模型的结果设为1的情况下的值。

如图31～图38所示，在本发明的实施例中，通过以跨过下边梁10和横梁20的方式设置加强构件，使弯曲刚度提高，抑制面外变形量。即，在本发明的T形接头构造中，针对横向弯曲的弯曲刚度的重量效率较大程度地提高。由此，即使在例如为了轻量化而使下边梁、横梁的板厚较薄的情况下，利用本发明的T形接头构造，也能够确保充足的弯曲刚度。因此，利用本发明的T形接头构造，能够兼顾充足的弯曲刚度的确保与轻量化。

此外，如图35和图36所示，在实施例14的分析模型中，相对于未设置加强构件的分析模型，也获得弯曲刚度提高且抑制面外变形的效果。在实施例14那样的构造的情况下，例如通过根据需要加厚加强构件的厚度，能够有效地提高弯曲刚度。

另外，如图37和图38所示，即使像实施例15～18的分析模型那样在加强构件设有狭缝，也发挥与实施例1相同的弯曲刚度。如果设有狭缝，则具有与实施例1相同或比实施例1更大的弯曲刚度，同时能够进一步促进轻量化。根据本实施例的结果，为了在设有狭缝的情况下更有效地提高T形接头构造的弯曲刚度，狭缝的宽度优选为加强构件的宽度的80％以下。

接下来，为了评价本发明的T形接头构造的耐冲击性，而使用实施例1的分析模型实施了碰撞模拟。在碰撞模拟中，下边梁10的长度方向L₁上的两端部被完全约束。

<碰撞模拟(A)>

碰撞模拟(A)是模拟侧面柱碰的模拟。如图40所示，碰撞模拟(A)通过使冲击器与横梁20所抵接的平板11的下边梁长度方向L₁的中央部撞击来实施。详细进行说明，通过使直径为254mm的冲击器从下边梁10的外侧以500mm/s碰撞横梁20的中心线上的位置并且是下边梁10的整个高度的范围，来实施模拟。然后，通过评价冲击器的冲程为30mm时的最大载荷(反作用力)和吸收能量，来评价分析模型的耐冲击性。

此外，作为分析模型，制作了下述表5所示的分析模型来实施模拟。

[表5]

※0°方向是平行于横梁20的长度方向L₂的方向。

作为模拟结果，在图41中示出了CFRP的取向彼此不同的实施例19～21的分析模型中的最大载荷，在图42中示出了实施例19～21的分析模型中的吸收能量。如图41和图42所示，相对于未设置加强构件的以往的T形接头构造，本发明的T形接头构造的最大载荷和吸收能量增加。

作为模拟结果，在图43中示出了加强构件的板厚彼此不同的实施例22～23的分析模型中的最大载荷，在图44中示出了实施例22～23的分析模型中的吸收能量。如图43和图44所示，相对于未设置加强构件的以往的T形接头构造，本发明的T形接头构造的最大载荷和吸收能量增加。

<碰撞模拟(B)>

碰撞模拟(B)是模拟侧面柱碰的模拟，但与前述的碰撞模拟(A)相比冲击器的位置不同。如图45所示，在碰撞模拟(B)中，使冲击器撞击横梁20所抵接的下边梁10的平板11的自中央部沿下边梁长度方向L₁偏移的位置。详细进行说明，通过使直径为254mm的冲击器从下边梁10的外侧以500mm/s碰撞自横梁20的中心线沿下边梁长度方向L₁偏移100mm的位置并且是下边梁10的整个高度的范围，来实施模拟。此外，分析模型是如下述表6所示的模型。

[表6]

※0°方向是平行于横梁20的长度方向L₂的方向。

作为模拟结果，在图46中示出了CFRP的取向彼此不同的实施例19～21的分析模型中的最大载荷，在图47中示出了实施例19～21的分析模型中的吸收能量。如图46和图47所示，相对于未设置加强构件的以往的T形接头构造，本发明的T形接头构造的最大载荷和吸收能量增加。

作为模拟结果，在图48中示出了加强构件的板厚彼此不同的实施例22～23的分析模型中的最大载荷，在图49中示出了实施例22～23的分析模型中的吸收能量。如图48和图49所示，相对于未设置加强构件的以往的T形接头构造，本发明的T形接头构造的最大载荷和吸收能量增加。

评价本模拟中的冲击器的位移与冲击器所受到的反作用力的关系的结果为，在冲击器的位移较小的阶段，即在T形接头构造的变形初期阶段，反作用力较大。因此认为通过在变形初期阶段抑制下边梁的纵壁部的面外变形，使得与以往的T形接头构造相比反作用力变大，有助于提高吸收能量。因此，利用本发明的T形接头构造，能够确保充足的耐冲击性。

总结以上的变形模拟和碰撞模拟的结果，表现出利用本发明的T形接头构造，能够兼顾充足的弯曲刚度和耐冲击性的确保与轻量化。

此外，实施例21的分析模型的加强构件是由纤维方向为45°方向的CFRP层、-45°方向的CFRP层、90°方向的CFRP层和0°方向的CFRP层层叠而成的四层CFRP构成的构件。在前述的碰撞模拟中，在下边梁的冲击器所碰撞的部分，变形局部地向各个方向发展，但在实施例21的分析模型中，通过存在多个纤维方向彼此不同的CFRP层，使得不仅能够相对于一个方向的载荷产生反作用力，而且能够相对于多个方向的载荷产生反作用力。即，在实施例21的分析模型中，能够抑制向各种方向发展的变形，因此在碰撞模拟(A)～(B)中的任一个模拟中都获得了良好的结果。这样的效果不限于加强构件的原材料是CFRP的情况，只要是FRP就能够获得。另外，在加强构件由FRP构成的情况下，FRP的纤维方向优选为如实施例21那样的被称为所谓的准各向同性的取向，但只要至少有两个纤维方向，与由仅一个纤维方向的FRP制成的加强构件的情况相比，就能够提高耐冲击性。因此，在加强构件是由FRP制成的构件的情况下，优选为加强构件具有两个以上纤维方向。此外，具有两个以上纤维方向的加强构件既可以例如通过由一个纤维方向构成的FRP层以彼此不同的朝向重叠而构成，也可以像所谓的织物材料那样通过在一个FRP层内交叉地编织直线状的纤维而构成。

产业上的可利用性

本发明例如能够用于汽车的下边梁与横梁的接合构造。

附图标记说明

1、T形接头构造；10、下边梁；10a、下边梁的中空部；11、下边梁的平板；12、下边梁的帽状构件；12a、顶板部；12b、纵壁部；12c、帽凸缘部；20、横梁；20a、横梁的中空部；21、横梁的平板；21a、平板的板部；21b、平板的端部；22、横梁的帽状构件；22a、顶板部；22b、纵壁部；22c、帽状凸缘部；23、横梁的抵接侧端部；23a、顶板凸缘部；23b、纵壁凸缘部；23c、平板凸缘部；30、加强构件；50、以往的T形接头构造；F、载荷；H、高度方向；L₁、下边梁长度方向；L₂、横梁长度方向；S、加强构件的狭缝；W_a、加强构件的宽度；W_b、横梁的顶板凸缘部的宽度；W_c、狭缝的宽度。

Claims

1.一种T形接头构造，其中，

该T形接头构造具有：

第1构件，其是具有第1平面部和与所述第1平面部相连的第2平面部的中空构件；以及

第2构件，其是与所述第1构件的所述第1平面部抵接而固定的相对于该第1构件的长度方向垂直地延伸的中空构件，

所述第2构件具有与所述第1构件的所述第2平面部相接合的部分即接合部，

在以包含所述第2构件的中空部的方式剖切的与所述第1构件的长度方向垂直的截面中，所述第1构件的所述第2平面部的厚度比所述第1构件的所述第1平面部的厚度厚，并且所述第2构件的所述接合部的厚度比所述第2构件的所述接合部以外的部分的厚度厚。

2.根据权利要求1所述的T形接头构造，其中，

该T形接头构造具备以跨过所述第1构件和所述第2构件的方式与所述第1构件和所述第2构件相接合的加强构件，

通过接合所述加强构件，使所述第1构件的所述第2平面部的厚度比所述第1构件的所述第1平面部的厚度厚，并且所述第2构件的所述接合部的厚度比所述第2构件的所述接合部以外的部分的厚度厚。

3.根据权利要求2所述的T形接头构造，其中，

所述第1构件具有帽状构件，

所述第1平面部是所述帽状构件的顶板部，

所述第2平面部是所述帽状构件的纵壁部。

4.根据权利要求3所述的T形接头构造，其中，

所述第2构件的所述接合部具有沿所述第2构件的长度方向延伸的凸缘部，

所述第2构件的所述凸缘部与所述第1构件的所述纵壁部相接合，

所述加强构件以覆盖所述第2构件的所述凸缘部的方式接合。

5.根据权利要求4所述的T形接头构造，其中，

所述第2构件的所述中空部由帽状构件和与该帽状构件相接合的平板形成，

所述第2构件的所述凸缘部形成于所述第2构件的平板。

6.根据权利要求4或5所述的T形接头构造，其中，

所述加强构件的宽度W_a和所述第1构件的所述纵壁部与所述第2构件的所述凸缘部的接合区域的宽度W_b满足W_b≤2W_a。

7.根据权利要求2～6中的任一项所述的T形接头构造，其中，

所述加强构件是由FRP、铝合金、镁合金和钢材中的至少任一者制成的构件。

8.根据权利要求2～7中的任一项所述的T形接头构造，其中，

所述加强构件是由具有两个以上纤维方向的FRP制成的构件。

9.根据权利要求7或8所述的T形接头构造，其中，

所述FRP是CFRP或GFRP中的至少任一者。

10.根据权利要求1～9中的任一项所述的T形接头构造，其中，

所述第1构件是汽车的下边梁，所述第2构件是汽车的地板横梁。

11.根据权利要求1～9中的任一项所述的T形接头构造，其中，

所述第1构件是汽车的上边梁，所述第2构件是汽车的车顶横梁。