JP2017100310A - Joining structure of member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、部材の結合構造に関する。 The present invention relates to a connecting structure for members.
下記特許文献1には、金属製の板状部材が繊維強化樹脂製のドアインナパネルにインサート成形によって取り付けられた構造が開示されている。この構造について簡単に説明すると、板状部材は、その周縁部がドアインナパネルに形成された開口部周りの部位における板厚内に一体的に埋設されている。 Patent Document 1 below discloses a structure in which a metal plate-like member is attached to a door inner panel made of fiber reinforced resin by insert molding. Briefly describing this structure, the plate-like member is integrally embedded in the plate thickness at the site around the opening formed in the door inner panel.
しかしながら、この先行技術では結合強度を向上させる点において改善の余地がある。 However, this prior art has room for improvement in terms of improving the bond strength.
本発明は、上記事実を考慮して、結合強度を向上させることができる部材の結合構造を得ることが目的である。 In view of the above fact, an object of the present invention is to obtain a joint structure of members that can improve the joint strength.
請求項1に記載する本発明の部材の結合構造は、板状とされ、板厚方向に膨出した突起部が形成されている結合用端部を備える金属製の第一部材と、前記結合用端部をその板厚方向の両側から密着した状態で挟持する一対の挟持部を備え、前記一対の挟持部の各々は、前記突起部に沿った突起状部を備えると共に全域に亘って略均等な肉厚に設定され、かつ前記一対の挟持部の双方の肉厚は同等に設定されている、繊維強化樹脂製の第二部材と、を有する。 The member coupling structure of the present invention described in claim 1 is a plate-shaped first member made of metal having a coupling end portion formed with a protruding portion bulging in the thickness direction, and the coupling. A pair of clamping portions that clamp the end portions in close contact from both sides in the plate thickness direction, and each of the pair of clamping portions includes a projecting portion along the projecting portion and substantially the entire area. And a second member made of fiber reinforced resin, which is set to an equal thickness, and the thicknesses of both the pair of sandwiching portions are set to be equal.
上記構成によれば、金属製の第一部材は、板状とされており、その結合用端部には、板厚方向に膨出した突起部が形成されている。これに対して、繊維強化樹脂製の第二部材は、一対の挟持部が第一部材の結合用端部をその板厚方向の両側から密着した状態で挟持している。そして、一対の挟持部の各々は、結合用端部の突起部に沿った突起状部を備えると共に全域に亘って略均等な肉厚に設定され、かつ一対の挟持部の双方の肉厚は同等に設定されている。よって、第一部材の結合用端部と第二部材の挟持部とが機械的に強固に結合されるので、第一部材と第二部材との結合強度が向上する。 According to the said structure, the metal 1st member is made into plate shape, and the protrusion part bulged in the plate | board thickness direction is formed in the edge part for a coupling | bonding. On the other hand, the second member made of fiber reinforced resin has the pair of sandwiching portions sandwiching the coupling end portions of the first member from both sides in the plate thickness direction. And each of a pair of clamping parts is provided with the projection-like part along the projection part of the end part for coupling, and it is set as the substantially equal thickness over the whole region, and both thickness of a pair of clamping parts is It is set equally. Therefore, since the coupling end of the first member and the clamping portion of the second member are mechanically firmly coupled, the coupling strength between the first member and the second member is improved.
以上説明したように、本発明の部材の結合構造によれば、結合強度を向上させることができるという優れた効果を有する。 As described above, according to the member coupling structure of the present invention, there is an excellent effect that the coupling strength can be improved.
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態に係る部材の結合構造について図1及び図2を用いて説明する。図1には、本実施形態に係る部材の結合構造が斜視図で示され、図2には、図1の2−2線に沿って切断した状態が拡大断面図で示されている。これらの図に示されるように、部材の結合構造が適用された結合構造体10は、二枚の板状の第一部材12と一枚の板状の第二部材20とが結合された構造体とされている。結合構造体10は、例えば車両のフロアパネルやアッパーバックパネル等のような構造体(パネル部品)とされる。
[First Embodiment]
A member coupling structure according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a perspective view showing a coupling structure of members according to the present embodiment, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a state cut along line 2-2 in FIG. As shown in these drawings, a
第一部材12は、結合構造体10の両サイドを構成する金属製の部材とされ、本体部14と結合用端部16とを備えている。第一部材12の結合用端部16には、第一部材12の板厚方向に膨出した突起形状の突起部16Aが形成されている。突起部16Aは、一例として中空の円錐台状に形成され、頂部16Tが平面視で円形状とされている。
The
第二部材20は、繊維強化樹脂製の部材(パネル部品)とされる。繊維強化樹脂(FRP)は、繊維(一例として炭素繊維)を樹脂で固めて成る複合材である。本実施形態では、繊維には一例として長繊維が適用されている。但し、繊維に短繊維等が適用されてもよい。第二部材20は、本体部22と、計二箇所に設定された一対の挟持部24X、24Yと、を備えている。本体部22は、平板状とされると共に、複数のビード22A(図1参照)が形成されている。一対の挟持部24X、24Yは、本実施形態では本体部22の両サイドに形成されている。一対の挟持部24X、24Yは、第一部材12の結合用端部16をその板厚方向の両側から密着した状態で挟持して覆っている。なお、図1では、第一部材12の結合用端部16の側端面(板厚部分)が露出しているが、この部分が第二部材20の一部によって覆われる構成であってもよい。
The
図2に示されるように、一対の挟持部24X、24Yの各々は、第一部材12の突起部16Aに沿った突起状部24A、24Bを備えると共に、全域に亘って略均等な肉厚に設定されている。さらに、一対の挟持部24X、24Yの双方の肉厚は同等に設定されている。補足説明すると、図2では、一対の挟持部24X、24Yのうち上側の挟持部24Xにおいて突起状部24Aよりも先端側の肉厚をt1とし、上側の挟持部24Xにおいて突起状部24Aの頂部24A1での肉厚をt2とし、上側の挟持部24Xにおいて突起状部24Aよりも基端側の肉厚をt3としている。また、一対の挟持部24X、24Yのうち下側の挟持部24Yにおいて突起状部24Bよりも先端側の肉厚をt4とし、下側の挟持部24Yにおいて突起状部24Bの頂部24B1での肉厚をt5とし、下側の挟持部24Yにおいて突起状部24Bよりも基端側の肉厚をt6としている。そして、本実施形態では、t1≒t2≒t3≒t4≒t5≒t6の関係が成り立つように設定されている。
As shown in FIG. 2, each of the pair of
ここで、結合構造体10の製造方法について概説する。結合構造体10は、繊維強化樹脂製の第二部材20に金属製の第一部材12をインサート成形することより製造される。結合構造体10の製造方法においては、まず、インサート部品である第一部材12を図示しない金型のキャビティ内に配置する。次に、前記キャビティ内に第二部材20を成形するための材料である繊維強化樹脂材を射出充填して硬化させる。なお、繊維強化樹脂材を射出充填して硬化させることに代えて、シートモールディングコンパウンド(SMC)や熱可塑性スタンパブルシート等の繊維強化樹脂材をスタンピング成形してもよい。以上により、第一部材12と第二部材20とが一体化され、結合構造体10が製造される。なお、前記金型において一対の挟持部24X、24Yを形成する領域は、一対の挟持部24X、24Yの各々が全域に亘って略均等な肉厚になるような形状でかつ一対の挟持部24X、24Yの双方の肉厚が同等になるような形状に形成されている。
Here, the manufacturing method of the
(作用・効果)
次に、上記実施形態の作用及び効果について説明する。
(Action / Effect)
Next, the operation and effect of the above embodiment will be described.
本実施形態では、第二部材20の一対の挟持部24X、24Yが第一部材12の結合用端部16を密着(接着)した状態で挟持するのに加えて、一対の挟持部24X、24Yには結合用端部16の突起部16Aに沿って突起状部24A、24Bが形成されている。このため、第一部材12の結合用端部16と第二部材20の一対の挟持部24X、24Yとが機械的に結合されるので、機械的な結合がない対比構造に比べて、第一部材12と第二部材20とが強固に結合される。
In the present embodiment, in addition to the pair of
ここで、他の対比構造と比較しながら更に説明する。他の対比構造は、金属製のインサート部材の結合用端部に孔が貫通形成されていると共に前記結合用端部がインサート成形により繊維強化樹脂製の部材に埋設されている構造とする。前記対比構造では、インサート成形時に孔の両側から流入した樹脂材が互いにぶつかり合うと、樹脂材が完全に混じり合わずに境界(ウェルドライン)を残したまま硬化されてしまう可能性があるので、接合界面が脆弱になりがちである。これに対して、本実施形態では、金属製の第一部材12に樹脂材を流入させるための孔は形成されていないので、前記対比構造のような境界(ウェルドライン)は形成されない。
Here, it demonstrates further, comparing with another contrast structure. Another contrasting structure is a structure in which a hole is formed through a coupling end of a metal insert member and the coupling end is embedded in a fiber reinforced resin member by insert molding. In the contrast structure, if the resin materials flowing from both sides of the hole collide with each other at the time of insert molding, the resin materials may not be completely mixed and may be cured while leaving the boundary (weld line). The joint interface tends to be fragile. On the other hand, in this embodiment, since the hole for making a resin material flow in into the
また、例えば、シートモールディングコンパウンド(SMC)や熱可塑性スタンパブルシートは、10mm〜20mmの長さの繊維を含んでいるが、前記対比構造の孔の直径が10mm程度より小さい場合には孔の内側において繊維を十分に絡ませることができない。これに対して、本実施形態では、金属製の第一部材12に繊維強化樹脂材を流入させるための孔が形成された構造ではないので、そのような不利益もない。
In addition, for example, a sheet molding compound (SMC) or a thermoplastic stampable sheet includes fibers having a length of 10 mm to 20 mm. If the diameter of the hole of the contrast structure is smaller than about 10 mm, the inside of the hole The fiber cannot be sufficiently entangled. On the other hand, in this embodiment, since it is not the structure in which the hole for making a fiber reinforced resin material flow in into the
また、前記対比構造では、インサート成形時に孔に繊維強化樹脂材が流入することに伴い、インサート部材に対してその板厚方向両側に配置される繊維が蛇行してしまうので、繊維が直線状に配置される場合に比べて強度面で不利になる。これに対して、本実施形態では、一対の挟持部24X、24Yの各々が全域に亘って略均等な肉厚になるようにかつ一対の挟持部24X、24Yの双方の肉厚が同等に設定されているので、製造時に繊維強化樹脂材の流れはスムーズであり、繊維の蛇行等の乱れが誘発されるようなことも基本的にはない。また、前記対比構造では、製造時に樹脂材が孔の両側から流入するため所謂ボイド(気泡)が形成され易いが、本実施形態では、金属製の第一部材12に樹脂材を流入させるための孔は形成されずかつ樹脂材の肉厚が略均等になるように設定されているので、ボイドの形成が抑制される。
Further, in the contrast structure, as the fiber reinforced resin material flows into the hole at the time of insert molding, the fibers arranged on both sides of the thickness direction with respect to the insert member meander, so that the fibers are linear. It is disadvantageous in terms of strength compared to the case where it is arranged. On the other hand, in the present embodiment, the pair of sandwiching
さらに、前記対比構造では、製造時に、金属製のインサート部材の結合用端部に孔を貫通形成する工程が別途必要になる。これに対して、本実施形態では金属製の第一部材12の結合用端部16に孔を形成する工程が不要となるので、コストを低減することが可能となる。
Furthermore, in the contrast structure, a process of penetrating a hole in the coupling end of the metal insert member is required at the time of manufacture. On the other hand, in this embodiment, since the process of forming a hole in the
なお、本実施形態では、突起部16Aが中空の円錐台状に形成されているので、平面視における種々の方向の荷重に対して第一部材12と第二部材20との結合強度を確保することができる。
In the present embodiment, since the
以上説明したように、本実施形態によれば、第一部材12と第二部材20との結合強度を向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the bonding strength between the
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態に係る部材の結合構造について、図3を用いて説明する。図3には、本実施形態に係る部材の結合構造が斜視図で示されている。この図に示されるように、部材の結合構造が適用された結合構造体30は、第一部材32と第二部材40とが結合された構造体とされている。そして、本実施形態の結合構造体30では、第一部材32が第二部材40の周囲部でなく、第二部材40の開口部46に設けられる点で第1の実施形態の結合構造体10(図1参照)とは異なる。なお、結合構造体30は、第1の実施形態における結合構造体10と実質的に同様に、繊維強化樹脂製の第二部材40に金属製の第一部材32をインサート成形することより製造される。
[Second Embodiment]
Next, a member coupling structure according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a perspective view of the member coupling structure according to the present embodiment. As shown in this figure, the
第一部材32は、金属製の板状部材とされ、本体部34と、本体部34の外周端部を構成する結合用端部36と、を備えている。第一部材32の本体部34の中央部には、孔34Aが貫通形成されている。この孔34Aは、一例として図示しないボルトの挿通用される。また、第一部材32の結合用端部36には、第一部材32の板厚方向に膨出した突起形状の突起部36Aが形成されている。突起部36Aは、第1の実施形態の突起部16A(図2参照)と同様に中空の円錐台状に形成され、頂部36Tが平面視で円形状とされている。
The
第二部材40は、第1の実施形態の第二部材20(図1参照)と同様の材料で構成(すなわち繊維強化樹脂製)とされ、板状部材(パネル部品)とされる。第二部材40には、平面視における中央領域に矩形状の開口部46が貫通形成されている。第二部材40は、平板状の本体部42と、開口部46の側に設けられた一対の挟持部44と、を備えている。なお、図3では、第一部材32の結合用端部36の下方側に配置されている挟持部の図示を省略している。一対の挟持部44は、平面視で開口部46から所定幅の領域に形成され、第一部材32の結合用端部36をその板厚方向の両側から密着した状態で挟持して覆っている。ここで、図3の3L−3L線に沿った拡大断面は、図示を省略するが、図2に示される断面と概ね同様である。すなわち、図3に示される第一部材32の結合用端部36と第二部材40の一対の挟持部44との配置関係は、図1及び図2に示される第1の実施形態における第一部材12の結合用端部16と第二部材20の一対の挟持部24X、24Yとの配置関係と実質的に同様となっている。
The
図3に示される一対の挟持部44(図中では上側の挟持部のみ図示)の各々は、第一部材32の突起部36Aに沿った突起状部44Aを備える。なお、図3では、突起部36Aの下側(裏側)の突起状部の図示は省略している。また、一対の挟持部44の各々は、第1の実施形態の挟持部24X、24Y(図2参照)と同様に全域に亘って略均等な肉厚に設定されている。さらに、一対の挟持部44の双方の肉厚は同等に設定されている。
Each of the pair of sandwiching
本実施形態の構成によっても、前述した第1の実施形態と概ね同様の作用及び効果が得られる。 Also by the configuration of the present embodiment, substantially the same operations and effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
[変形例]
図1〜図3に示される実施形態では、突起部16A、36A及び突起状部24A、24B、44Aは、その側壁部がテーパ状に形成されているが、突起部及び突起状部の形状は、例えば側壁部が円筒状に形成されたもの等のような他の形状であってもよい。突起部及び突起状部の形状を第一部材(12、32)や第二部材(20、40)に入力が想定される荷重の方向及び大きさに合わせて形成することにより、第一部材(12、32)と第二部材(20、40)との結合強度を最適化することができる。
[Modification]
In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the
図4(A)〜図4(D)には、突起部及び突起状部の変形例が平面図で示されている。なお、図4(A)〜図4(D)では、上記第1、第2の実施形態の第一部材12、32(図1〜図3参照)に相当する第一部材を符号52A、52B、52C、52Dで示す。また、図4(A)〜図4(D)では、上記第1、第2の実施形態の第二部材20、40(図1〜図3参照)に相当する第二部材を符号56A、56B、56C、56Dで示す。さらに、図4(A)〜図4(D)に示される第一部材52A、52B、52C、52D及び第二部材56A、56B、56C、56Dにおいて、突起部及び突起状部の構成を除く構成部については、便宜上、上記第1の実施形態の同様の構成部の符号を付して説明を省略する。
4 (A) to 4 (D) are plan views showing modified examples of the protruding portion and the protruding portion. 4A to 4D, the first members corresponding to the
図4(A)に示される第1の変形例のように、突起部54A及び突起状部58a、58Aは、平面視で長円状に形成されてもよい。この変形例では、突起部54A及び突起状部58a、58Aは、平面視で第一部材52Aと第二部材56Aとが並ぶ方向に直交する方向に長手となる長円状とされている。この変形例は、平面視で第一部材52Aと第二部材56Aとが並ぶ方向の荷重f1、f2の入力が想定される場合に適用するのが好ましい。
As in the first modification shown in FIG. 4A, the protrusion 54A and the
また、図4(B)に示される第2の変形例のように、突起部54B及び突起状部58b、58Bは、平面視で四角形状に形成されてもよい。この変形例では、突起部54B及び突起状部58b、58Bは、平面視で第一部材52Bと第二部材56Bとが並ぶ方向に延びる二辺を備えた正方形状とされている。
Further, as in the second modified example shown in FIG. 4B, the
また、図4(C)に示される第3の変形例のように、突起部54C及び突起状部58c、58Cは、平面視で半円形状(広義には概ね半円形状といえる形状も含む略半円状)に形成されてもよい。平面視での半円形状の向きは荷重の入力が想定される方向に応じて設定される。図4(C)では、一例として、突起部54C及び突起状部58c、58Cは、平面視で第一部材52Cと第二部材56Cとが並ぶ方向に直交する方向に直線状の縦壁部が延びると共に前記縦壁部に対して第一部材52Cが露出される側とは反対側に半円弧部が配置される向きに設定されている。
In addition, as in the third modification shown in FIG. 4C, the
さらに、図4(D)に示される第4の変形例のように、突起部54D及び突起状部58d、58Dは、平面視で第一部材52Dと第二部材56Dとが並ぶ方向及びその直交方向に対して斜めの方向を長手にする長円状に形成されてもよい。この変形例は、平面視で第一部材52Dと第二部材56Dとが並ぶ方向に直交する方向のせん断方向の荷重f3、f4の入力が想定される場合に適用するのが好ましい。
Further, as in the fourth modified example shown in FIG. 4D, the protrusion 54D and the
なお、図4(A)〜図4(D)に示される突起部54A、54B、54C、54D及び突起状部58a、58A、58b、58B、58c、58C、58d、58Dの各側壁部は、筒状に設定されているが、テーパ状に設定されてもよい。
In addition, each side wall part of
なお、上記実施形態及び上述の複数の変形例は、適宜組み合わされて実施可能である。 In addition, the said embodiment and the above-mentioned some modification can be implemented combining suitably.
以上、本発明の一例について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。 Although an example of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. .
12 第一部材
16 結合用端部
16A 突起部
20 第二部材
24X 挟持部
24Y 挟持部
24A 突起状部
24B 突起状部
32 第一部材
36 結合用端部
36A 突起部
40 第二部材
44 挟持部
44A 突起状部
52A、52B、52C、52D 第一部材
54A、54B、54C、54D 突起部
56A、56B、56C、56D 第二部材
58a、58A、58b、58B、58c、58C、58d、58D 突起状部
12
Claims (1)
前記結合用端部をその板厚方向の両側から密着した状態で挟持する一対の挟持部を備え、前記一対の挟持部の各々は、前記突起部に沿った突起状部を備えると共に全域に亘って略均等な肉厚に設定され、かつ前記一対の挟持部の双方の肉厚は同等に設定されている、繊維強化樹脂製の第二部材と、
を有する部材の結合構造。 A metal first member including a coupling end portion that is plate-shaped and has a protruding portion that bulges in the plate thickness direction;
A pair of sandwiching portions are provided for sandwiching the coupling end portions in close contact from both sides in the plate thickness direction, and each of the pair of sandwiching portions includes a projecting portion along the projecting portion and covers the entire area. A second member made of fiber-reinforced resin, which is set to a substantially uniform thickness, and the thicknesses of both of the pair of sandwiching portions are set to be equal,
A connecting structure of members having
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