JP2012162186A

JP2012162186A - 連続接合構造部材

Info

Publication number: JP2012162186A
Application number: JP2011024563A
Authority: JP
Inventors: Takanobu Saito; 孝信斉藤
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2011-02-08
Filing date: 2011-02-08
Publication date: 2012-08-30

Abstract

【課題】連続接合を用いて製造する構造部材（連続接合構造部材）において、その形状・寸法を適切に規定することにより、効果的に曲げ剛性を向上させることができる連続接合構造部材を提供する。
【解決手段】ハット形状の横断面を有するハット形状部品１１と、そのハット形状部品１１の開口部を閉じるための平板部品１２とを連続接合してなる連続接合構造部材１０Ｐであって、横断面積Ｓが２５００ｍｍ^２以上３００００ｍｍ^２以下、長さＬが２００ｍｍ以上６００ｍｍ以下であることを特徴としている。
【選択図】図４

Description

本発明は、連続接合を用いて製造する構造部材（連続接合構造部材）に関するものであり、主に自動車の構造部品に用いられる連続接合構造部材に関するものである。

近年、特に自動車産業においては、環境問題に起因した車体の軽量化が進められている。一方で、乗り心地や操縦安定性を表す剛性については増加が求められているものの、軽量化により部材の板厚を減少させると剛性が低下することが知られている。

この課題に対し、一般的に自動車の構造部材を製造する際に使われているスポット接合（スポット溶接）をレーザー接合等の連続接合（連続溶接）に変えることによって剛性を向上させる技術として、特許文献１に、連続接合を用いた中空構造体が開示されている。

特開２００２−１０２２５３号公報

構造部材を製造する際に、スポット接合（スポット溶接）を連続接合（連続溶接）に変えることによって剛性を向上させる場合、構造部材の形状・寸法や連続接合の方法が支配因子となる。

そこで、特許文献１では、連続接合の接合線を蛇行させたり、二重にしたりして剛性を向上させている。

しかし、本発明者が検討した結果、特許文献１の手法は、構造部材の形状・寸法によっては、剛性（曲げ剛性）が向上しない場合があり、すべての構造部材に使えるわけではない。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、連続接合を用いて製造する構造部材（連続接合構造部材）において、その形状・寸法を適切に規定することにより、効果的に曲げ剛性を向上させることができる連続接合構造部材を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。

［１］ハット形状の横断面を有するハット形状部品と、該ハット形状部品の開口部を閉じるための平板部品とを連続接合してなる構造部材であって、横断面積が２５００ｍｍ^２以上３００００ｍｍ^２以下、長さが２００ｍｍ以上６００ｍｍ以下であることを特徴とする連続接合構造部材。

［２］ハット形状部品の縦壁と平板部品とがなす角度が８５°以下であることを特徴とする前記［１］に記載の連続接合構造部材。

本発明においては、連続接合を用いて製造する構造部材（連続接合構造部材）の形状・寸法を適切に規定したことによって、効果的に曲げ剛性を向上させることができる。

本発明の一実施形態における接合構造部材を示す横断面図である。本発明の一実施形態における接合構造部材を示す斜視図である。本発明の一実施形態において比較するスポット接合構造部材と連続接合構造部材を示す横断面図である。本発明の一実施形態において連続接合構造部材の曲げ剛性向上率に及ぼす部材長さの影響を示す図である。本発明の一実施形態において連続接合構造部材の曲げ剛性向上率に及ぼす縦壁角度の影響を示す図である。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

本発明の一実施形態においては、図１に横断面図、図２に斜視図を示すような、ハット形状の横断面を有するハット形状部品１１と、そのハット形状部品１１の開口部を閉じるための平板部品１２とを接合してなる接合構造部材１０を対象としている。

ちなみに、一般的に、このような接合構造部材１０は、その外郭がなす横断面積Ｓが２５００ｍｍ^２〜３００００ｍｍ^２である。

なお、図１中のＨはハット形状部品１１の高さ、Ｗはハット形状部品１１の幅、θはハット形状部品１１の縦壁と平板部品１２とがなす角度である。また、図２中のＬは接合構造部材１０の長さである。

そして、図３（ａ）に横断面図を示すような、ハット形状部品１１と平板部品１２とをスポット接合してなるスポット接合構造部材１０Ｓの曲げ剛性を基準にて、図３（ｂ）に横断面図を示すような、ハット形状部品１１と平板部品１２とを連続接合してなる連続接合構造部材１０Ｐにおける曲げ剛性の向上効果を検討した。

ここで、ハット形状部品１１の寸法は、高さＨは５０ｍｍ、幅Ｗが７５ｍｍ、コーナーＲが５ｍｍとした。

また、スポット接合構造部材１０Ｓにおけるスポット接合１３の接合位置は、フランジ中央とした。一方、連続接合構造部材１０Ｐにおける連続接合１４の接合位置は、Ａ（Ｒ止まり）、Ｂ（Ｒ止まり＋１メッシュ：Ｒ止まりのフランジ中央側近傍）、Ｃ（フランジ中央）の３種類とした。

そして、接合構造部材１０（スポット接合構造部材１０Ｓ、連続接合構造部材１０Ｐ）の長さＬと縦壁角度θを変化させて各種試験体を製作し、それぞれの試験体の一端を固定し、他端に荷重を加えることで、それぞれの試験体の曲げ剛性を測定した。

その測定結果に基づいて、スポット接合構造部材１０Ｓの曲げ剛性を基準にした連続接合構造部材１０Ｐの曲げ剛性向上率を算出した。

なお、連続接合構造部材１０Ｐの曲げ剛性向上率は下式で算出した。

曲げ剛性向上率（％）＝（連続接合構造部材１０Ｐの曲げ剛性−スポット接合構造部材１０Ｓの曲げ剛性）／スポット接合構造部材１０Ｓの曲げ剛性×１００

算出した連続接合構造部材１０Ｐの曲げ剛性向上率を整理した結果を図４と図５に示す。

まず、図４は、連続接合構造部材１０Ｐの曲げ剛性向上率に及ぼす部材長さＬの影響を示す図である。

図４から、良好な曲げ剛性向上率が得られるのは、連続接合構造部材１０Ｐの長さＬが２００ｍｍ〜６００ｍｍの範囲であることが分かる。

そして、図５は、長さＬが２００ｍｍ〜６００ｍｍの範囲にある連続接合構造部材１０Ｐについて、その曲げ剛性向上率に及ぼす縦壁角度θの影響を示す図である。

図５から、より良好な曲げ剛性向上率が得られるのは、連続接合構造部材１０Ｐの縦壁角度θが８５°以下の場合であることが分かる。

このように、横断面積Ｓが２５００ｍｍ^２〜３００００ｍｍ^２である連続接合構造部材１０Ｐにおいて、その長さＬを２００ｍｍ〜６００ｍｍの範囲に制限することによって曲げ剛性が効果的に向上する理由は以下のように推測される。

すなわち、ハット形状部品１１と平板部品１２とを接合してなる接合構造部材１０が荷重を受ける場合、ハット形状部品１１の横断面が開こうとする挙動が生じるが、これが接合されている平板部品１２により抑制される。この抑制が形状・寸法を制限することにより、効果的に発現する。平板部品１２は拘束位置（固定端）の近くではハット形状部品１１側に反るが、荷重端の近くでは逆に反り、この反りの領域が接合構造部材１０の長さＬと、横断面積Ｓと長さＬの比で変わるため、連続接合による曲げ剛性向上効果に差ができるものと推定される。

このようにして、この実施形態においては、連続接合構造部材１０Ｐの形状・寸法を適切に規定したことによって、効果的に曲げ剛性を向上させることができる。

１０接合構造部材
１０Ｓスポット接合構造部材
１０Ｐ連続接合構造部材
１１ハット形状部品
１２平板部品
１３スポット接合
１４連続接合

Claims

ハット形状の横断面を有するハット形状部品と、該ハット形状部品の開口部を閉じるための平板部品とを連続接合してなる構造部材であって、横断面積が２５００ｍｍ^２以上３００００ｍｍ^２以下、長さが２００ｍｍ以上６００ｍｍ以下であることを特徴とする連続接合構造部材。
ハット形状部品の縦壁と平板部品とがなす角度が８５°以下であることを特徴とする請求項１に記載の連続接合構造部材。