JP2020175434A - 金属構造部材の製造方法及び金属構造部材 - Google Patents
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Abstract
Description
以下では、図1〜図3に示す金属構造部材の模式図及び図4〜図7に示す金属構造部材の製造方法における工程の一部を示す模式図を参照して当該金属構造部材及びその製造方法の主要な特徴について説明した後、図8〜図15を参照して具体的な実施形態について説明する。
次に、前記金属構造部材100の製造方法について説明する。図4は、前記実施形態に係る金属構造部材100の製造方法における工程の一部を模式的に示す斜視図であり、図5は、その断面図である。図6は、比較例に係る金属構造部材の製造方法における工程の一部を模式的に示す斜視図であり、図7は、その断面図である。
図8は、前記実施形態に係る金属構造部材101,102を備えるサイドドア60を示す側面図である。図9は、図8に示すサイドドア60のインナパネル63における枠線IXで囲まれた領域の裏面を拡大した斜視図であり、図10は、図8に示すサイドドア60のインナパネル63における枠線Xで囲まれた領域の裏面を拡大した斜視図である。
図11は、車体のフレーム200を示す斜視図であり、図12は、図11のXII−XII線における断面図であり、図13は、図11のXIII−XIII線における断面図である。
以上説明したように、前記実施形態に係る金属構造部材の製造方法によれば、前記積層工程において前記第1の金属板M1と前記第2の金属板M2が重ねられたときに前記接着剤30が2枚の金属板から圧力を受けて前記隙間領域Rにおいて前記特定領域RSに向かって広がったとしても、前記第1の金属板M1において当該特定領域RSの周りを囲むように形成された前記溝形成部12は、当該接着剤を収容することができる。このことは、当該接着剤が前記特定領域RSに進入するのを抑制することを可能にする。したがって、従来のように溶接条件の範囲を狭くしなくても、前記特定領域RSにおいて溶接品質の良好なナゲット部40を形成することができる。上記のように前記接着剤の前記特定領域RSへの進入が抑制されると、当該接着剤による金属板同士の接合面積が減少するので、金属構造部材全体の剛性が低下する可能性があるが、前記実施形態に係る金属構造部材の製造方法では、当該金属構造部材の剛性の低下は、前記第1の金属板M1自体の剛性を高めることにより抑制する。すなわち、前記溝形成部12は、前記第1の金属板M1の内面の一部を構成するとともに当該第1の金属板M1の厚み方向Tの一方に凹む凹面SAと前記内面の裏面である前記第1の金属板M1の外面の一部を構成するとともに前記厚み方向Tの一方に突出する凸面SBとを有する。このような溝形成部12の構造は、第1の金属板M1に溝形成部12が設けられていない場合に比べて、前記第1の金属板M1自体の剛性を高めることを可能し、金属構造部材全体の剛性の低下を抑制することを可能にする。よって、前記実施形態では、ウェルドボンド工法のように接着剤と溶接により金属板同士を接合する接合工法を用いて金属板同士を接合する場合において、許容される溶接条件の範囲が狭くなるのを抑制しつつ、金属構造部材の剛性の低下も抑制できる。
次に、本発明の実施形態に係る金属構造部材の特性をCAE解析により評価した結果について説明する。図16は、当該評価に用いた本発明の実施形態に係る金属構造部材(供試材A〜D)を示す概略図である。これらの供試材A〜Dのそれぞれは、第1の金属板M1に溝形成部12が設けられている。なお、図16における数値の単位はmmである(符号12を除く)。
本発明は、以上説明した実施形態に限定されない。本発明は、例えば次のような形態を含む。
前記実施形態では、前記第1の金属板M1と前記第2の金属板M2を接合する溶接は、スポット溶接であったが、スポット溶接以外の他の溶接手段であってもよい。すなわち、本発明の金属構造部材の製造方法は、接着剤とスポット溶接により金属板同士を接合するウェルドボンド工法を用いる実施形態だけでなく、接着剤と他の溶接手段(スポット溶接以外の溶接手段)により金属板同士を接合する接合工法を用いる実施形態も含む。
前記実施形態では、前記溝形成部12は、第1の金属板M1のみに形成されていたが、これに限られない。少なくとも1つの溝形成部12が第2の金属板M2にも形成されていてもよい。また、第1の金属板M1及び第2の金属板M2のそれぞれに少なくとも1つの溝形成部12が形成されていてもよい。かかる場合、第1の金属板M1に形成される溝形成部が第2の金属板に形成される溝形成部に対して金属板の厚み方向Tに対向する位置に設けられていてもよい。
本発明の金属構造部材は、前記接着剤層が前記溝形成部に囲まれる領域に存在するものも含む。具体的には次の通りである。本発明の金属構造部材の製造時において、前記第1の金属板と前記第2の金属板との間の領域に介在する接着剤の量が適量よりも多く、前記溝形成部の容積を超える接着剤が前記溝形成部に到達すると、前記容積を超えた分の接着剤が前記溝形成部に囲まれる領域に進入することは有り得る。かかる場合であっても、本発明の金属構造部材の製造時には、前記接着剤の一部が前記溝形成部に収容されるので、前記特定領域への接着剤の進入量が低減される。したがって、前記金属構造部材において前記接着剤層が前記溝形成部に囲まれる部分に対応する領域、具体的には、前記溝形成部と前記ナゲット部との間の領域に存在する場合であっても、当該金属構造部材は、前記溝形成部を有しない金属構造部材に比べて溶接品質の低下が抑制される。
前記実施形態では、前記配置工程において前記金属板の前記内面に前記接着剤が配置される領域は、前記溝形成部及び当該溝形成部に囲まれる部分に対応する領域以外の外側領域のみであるが、本発明の金属構造部材の製造方法は前記実施形態に限られない。本発明の金属構造部材の製造方法は、前記配置工程において、前記金属板の前記内面のうち、前記溝形成部及び当該溝形成部に囲まれる部分に対応する領域に前記接着剤が配置されることを排除するものではない。本発明の金属構造部材の製造方法では、前記配置工程において、前記溝形成部に対応する領域や当該溝形成部に囲まれる部分に対応する領域(具体的には、例えば図3に示す内側領域R2に対応する領域)に多少の接着剤が配置される場合であっても、前記金属板が前記溝形成部を備えているので、前記積層工程において前記溝形成部よりも外側の領域から前記特定領域に進入する接着剤の進入量は、溝形成部を備えていない金属板が用いられる従来の製造方法に比べて減少する。したがって、かかる場合であっても、本発明の金属構造部材の製造方法は、従来の製造方法に比べて、許容される溶接条件の範囲が狭くなるのを抑制しつつ、金属構造部材の剛性の低下を抑制するという効果を奏する。ただし、当該効果をより高めるという観点では、前記配置工程において前記金属板の前記内面に前記接着剤が配置される領域は、好ましくは、前記金属板の前記内面のうち、前記特定領域に対応する領域以外の領域のみであり、より好ましくは、前記金属板の前記内面のうち、前記溝形成部及び当該溝形成部に囲まれる部分に対応する領域以外の外側領域のみである。
M2 第2の金属板
R 第1の金属板の内面と第2の金属板の内面との間の隙間領域
R4 前記隙間領域のうちの外側領域
RS 特定領域
S11 第1の金属板の内面
S12 第1の金属板の外面
S21 第2の金属板の内面
SA 第1の金属板の溝形成部における凹面
SB 第1の金属板の溝形成部における凸面
12 溝形成部
30 接着剤層
30A 接着剤
40 ナゲット部
100〜104 金属構造部材
Claims (5)
- 金属構造部材の製造方法であって、
第1の金属板を準備する第1の準備工程と、
第2の金属板を準備する第2の準備工程と、
前記第1の金属板の内面及び前記第2の金属板の内面の少なくとも一方の金属板の内面に接着剤を配置する配置工程と、
前記第1の金属板と前記第2の金属板とを重ねる積層工程と、
重ねられた前記第1の金属板と前記第2の金属板を、予め設定された少なくとも一つの特定領域において溶接する溶接工程と、を含み、
前記第1の準備工程において準備される前記第1の金属板は、前記第1の金属板の内面の一部を構成するとともに当該第1の金属板の厚み方向の一方に凹む凹面と前記内面の裏面である前記第1の金属板の外面の一部を構成するとともに前記凹面に対応する領域において前記厚み方向の一方に突出する凸面とを有する溝形成部であって前記少なくとも1つの特定領域の周りを囲むように形成された溝形成部を備え、
前記配置工程において前記金属板の前記内面に前記接着剤が配置される領域は、前記溝形成部及び当該溝形成部に囲まれる部分に対応する領域以外の外側領域である、金属構造部材の製造方法。 - 請求項1に記載の金属構造部材の製造方法であって、
前記第1の準備工程において、前記溝形成部は、前記少なくとも1つの特定領域の周りを全周にわたって連続して囲むように前記第1の金属板に形成される、金属構造部材の製造方法。 - 金属構造部材であって、
第1の金属板と、
当該第1の金属板に重なる第2の金属板と、
前記第1の金属板の内面と前記第2の金属板の内面との間に配置された接着剤層と、
前記第1の金属板と前記第2の金属板との溶接部分である少なくとも一つのナゲット部と、を備え、
前記第1の金属板は、前記少なくとも一つのナゲット部の周りを囲むように形成された溝形成部を有し、
前記溝形成部は、前記第1の金属板の前記内面の一部を構成するとともに当該第1の金属板の厚み方向の一方に凹む凹面と、前記内面の裏面である前記第1の金属板の外面の一部を構成するとともに前記凹面に対応する領域において前記厚み方向の一方に突出する凸面と、を有する、金属構造部材。 - 請求項3に記載の金属構造部材であって、
前記接着剤層は、前記第1の金属板の前記内面と前記第2の金属板の前記内面との間の隙間領域において前記ナゲット部と間隔をおいて配置され、かつ、前記接着剤層の一部が前記溝形成部の前記凹面により画定される溝内に配置されている、金属構造部材。 - 請求項3又は4に記載の金属構造部材であって、
前記溝形成部は、前記ナゲット部の周りを全周にわたって連続して囲む、金属構造部材。
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