JP2871396B2 - 衝突性能に優れた接合構造部材 - Google Patents

衝突性能に優れた接合構造部材

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JP2871396B2
JP2871396B2 JP15725693A JP15725693A JP2871396B2 JP 2871396 B2 JP2871396 B2 JP 2871396B2 JP 15725693 A JP15725693 A JP 15725693A JP 15725693 A JP15725693 A JP 15725693A JP 2871396 B2 JP2871396 B2 JP 2871396B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、自動車車体のメンバ
に係わるもので、特にフロントサイドメンバ,フウドリ
ッチレインフォース,イクステンションメンバ,リアサ
イドメンバ,サイドシル,クロスメンバ等の部材構造体
の接合構造に関し、さらに詳しくは、閉断面構造を有す
るフランジ面を一種以上の接着剤と、点接合方法とを併
用して接合した接合構造部材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より自動車車体のサイドシル,ピラ
ー等の組み立て時においては、スポット溶接と構造用接
着剤を併用して接着部と溶接部が同一フランジ面に共存
する接合構造を持つ車体が量産されている。このように
上記の部位に接着とスポット溶接を併用することにより
車体剛性の大幅向上や車体制振性の向上効果が得られて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の接
着剤とスポット溶接を併用した接合構造をフロントサイ
ドメンバ,リアサイドメンバ等の車両衝突時に衝撃荷重
が入力する部材に適用した場合、つぶれ後半の平均荷重
値は向上するもののつぶれ前半の最大荷重値もこれにと
もなって増大する。
【0004】このつぶれ前半の最大荷重値の増大によっ
て車体としての反力バランスがくずれて、部材とキャビ
ンの接合部の破壊が部材のつぶれより速く起り車体全体
の反力に著しい悪影響を与える恐れがあった。
【0005】従って本発明の目的は部材つぶれ時の最大
荷重の増大を抑制しながら平均荷重をスポット溶接部材
と比べて大幅に向上させる接合構造部材を提供すること
にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成した本発
明の衝突性能に優れた接合構造部材は、閉断面構造を有
するフランジ面を1種類以上の接着剤と、点接合方法、
例えばスポット溶接接合,機械的接合等とを併用して接
合した接合構造部材において、衝突荷重の入力が始まる
フランジ面の端部からまたは端部から一定距離をおいて
その反対端部に向って長手方向に硬化後の接着剤の弾性
率が順次増大した接着剤が塗布されていることを特徴と
する。
【0007】本発明の接合構造部材で用いられる接着剤
は、衝突荷重の入力が始まるフランジ面の端部から最も
離れた位置に塗布した接着剤の硬化後の弾性率が 150〜
450kg/cm2であるのが好ましく、それ以外の位置に塗布
した接着剤の硬化後の弾性率は5〜150 kg/cm2であるの
が好ましく、2種類以上の接着剤を用いる場合は、反対
側端部に向って接着剤の弾性率が順次増大するようにす
る。
【0008】
【作用】本発明によれば接合構造部材は、衝突時に衝撃
荷重が最初に入力する端部からある一定距離の間接着剤
を使用しないかまたは端部からその反対側端部に向っ
て、低弾性率で接着強度の小さい接着剤を使用し、他の
部分は通常のスポット溶接と接着強度の大きい接着剤の
併用で接合した構造を持つので、入力した荷重による部
材のつぶれが無理なく蛇腹状に進行するため最大荷重の
増大を引き起こすことなく接着接合の硬化で平均荷重の
向上を効果的に行うことができる。
【0009】
【実施例】以下、この発明を図面に基づいて実施例によ
り説明する。 実施例1,比較例1および2 図1に実施例1の接合構造部材を示す。図示する構造部
材は軟鋼板により成形された部材で構成されたハット断
面の真直部材であって、サイドメンバ1とクロージング
プレート2がスポット溶接部3,接着剤Aの存在しない
第一スポット溶接ピッチ部分4及び接着剤Aを用いた接
着部5によって接合されている。接着剤Aは一液熱硬化
型のエポキシ系接着剤であり、表1に接着剤Aの物性値
を示す。
【0010】次に比較のため図2に比較例1の接合構造
部材を示す。図1における接着剤Aの存在しない第一ス
ポット溶接ピッチ部分にも接着剤Aを使用した他は図1
と同じである。また図3に比較例2の構造部材を示す。
実施例1における接着部5を廃止しスポット溶接のみで
接合した他は実施例1と同じである。
【0011】次に実施例1と比較例1,2の作用を対比
して説明する。図4に実施例1と比較例1および2の部
材について台車衝突試験を行った結果を示す。台車衝突
試験は台車荷重=1780KG, 台車速度=30km/hで行った。
以下台車衝突試験はすべてこの条件で行った。比較例2
に比べて比較例1の平均荷重の向上が認められる。しか
しながら最大荷重も同時に増加し車体衝突時の反力バラ
ンス条件を崩す恐れがある。
【0012】衝突試験中のつぶれモードを観察し、その
結果を表1に示す。尚つぶれ状態の判断は良好に蛇腹状
につぶれた場合は○,あまり良好でないときは△で示
す。比較例2はスポット溶接部を節として蛇腹状に無理
なく周期的につぶれているのに対して比較例1ではスポ
ット溶接部ピッチ間でサイドメンバ側とクロージングプ
レート側で相対的に変位させようとする力が働く。しか
し接着剤が存在するため変形に対する抗力が働き、変形
がスムーズに行われなくなり、無理が生じ蛇腹状のつぶ
れが困難な状態になり結果として周期性のない衝突エネ
ルギー吸収に関して不良なつぶれになっている。この結
果、初期の破壊端緒に起こる最大荷重の増加が起こる。
そこで実施例1(図1)では蛇腹状つぶれを無理なく起
こさせるため最初に衝突荷重が入力する第一スポットピ
ッチ部分4(図1)への接着剤の使用を行わない構造に
した。このことにより初期つぶれにおける最大荷重の増
加の原因となる接着接合の効果を減少させることができ
る。
【0013】ここで本発明に用いられる接着剤について
説明する。本発明に用いられる接着剤の種類としては特
に限定するものではなく構造用接着剤であればなんでも
よくエポキシ系,アクリル系,ウレタン系の接着剤等が
使用できる。
【0014】実施例2 図5に実施例2の接合構造部材を示す。図示する構造部
材は軟鋼板により成形された部材で構成されたハット断
面の真直部材であって、サイドメンバ1とクロージング
プレート2がスポット溶接部3,接着剤Aを用いた接着
部5及び接着剤Bを使用した接着部6によって接合され
ている。接着剤A及び接着剤Bは一液の熱硬化型のエポ
キシ系接着剤であり、表1に接着剤Aと接着剤Bの物性
値を示す。弾性率は接着剤Bが接着剤Aに比較して小さ
く、この関係を満たさないときには最大荷重を抑制し平
均荷重を大幅に向上させる効果が得られなくなる。
【0015】次に作用を説明する。衝撃荷重が入力した
場合スポット溶接の第一ピッチ部分にせん断強度の小さ
い接着剤Bを用いるため衝撃荷重が入力したときよりス
ムーズなつぶれを誘発するためより衝撃エネルギーを吸
収し、この結果として最大荷重の増加の抑制と平均荷重
の向上を効率よく行うことが可能となった。
【0016】実施例3 図6に実施例3の接合構造部材を示す。図示する構造部
材は軟鋼板により成形された部材で構成されたハット断
面の真直部材であって、サイドメンバ1とクロージング
プレート2がスポット溶接部3,接着剤を用いない部分
4,接着剤Aを用いた接着部5及び接着剤Bを使用した
接着部6によって接合されている。接着剤A及び接着剤
Bは一液の熱硬化型のエポキシ系接着剤であり、表1に
接着剤Aと接着剤Bの物性値を示す。
【0017】実施例4 図7に実施例4の接合構造部材を示す。図示する構造部
材は軟鋼板により成形された部材で構成されたハット断
面の真直部材であって、サイドメンバ1とクロージング
プレート2がスポット溶接部3,接着剤を用いない部分
4,接着剤Aを用いた接着部5,接着剤Bを使用した接
着部6及び接着剤Cを使用した接着部7によって接合さ
れている。接着剤A,接着剤B及び接着剤Cは一液の熱
硬化型のエポキシ系接着剤であり、表1に接着剤A,接
着剤B及び接着剤Cの物性値を示す。
【0018】実施例5 図8に実施例5の接合構造部材を示す。図示する構造部
材は軟鋼板により成形された部材で構成されたハット断
面の真直部材であって、サイドメンバ1とクロージング
プレート2がスポット溶接部3,接着剤Aを用いた接着
部5,接着剤Bを使用した接着部6及び接着剤Cを使用
した接着部7によって接合されている。接着剤A,接着
剤B及び接着剤Cは一液の熱硬化型のエポキシ系接着剤
であり、表1に接着剤A,接着剤B及び接着剤Cの物性
値を示す。以上の実施例2〜5の部材について実施例1
と同様の台車衝突試験を行い、つぶれモードを観察し、
表1に併記する。
【0019】
【表1】 次に用いる接着剤の弾性率の範囲について実施例と比較
例で説明する。
【0020】実施例6〜9 実施例6〜9は、実施例3の接着剤Aと接着剤Bを表2
に示すように、弾性率を本発明で規定する好適範囲内で
変えた他は実施例2と同様にして接合構造部材を作製し
た。台車衝突試験の結果を表2に示す。
【0021】比較例3〜8 比較例3〜8は実施例2の接着剤Aと接着剤Bを表2に
示すように本発明の規定範囲外に変えた他は実施例3と
同様にして接合構造部材を作製した。台車衝突試験結果
を表2に示して説明する。尚つぶれ状態の判断で不良な
ときを×とした。
【0022】本発明によれば2種類以上の接着剤を用い
る時衝撃荷重の入力が始まる端部から反対側の端部にか
けて接着剤の弾性率が増大するように配置されるが、好
ましくは下記に示す弾性率の範囲を持つ接着剤が望まれ
る。すなわち衝撃荷重が入力する端部にたいして反対側
の端部を含む領域に用いられる接着剤(以下もっとも弾
性率の高い接着剤)の弾性率が 150〜450kg/cm2 である
こと望ましく、さらに好ましくは 250〜380kg/cm2 であ
る。また最も弾性率の高い接着剤以外の接着剤の弾性率
の範囲が5〜150kg/cm2 であることが望ましく、さらに
好ましくは20〜80kg/cm2である。本発明に用いる最も弾
性率の高い接着剤の弾性率が 150kg/cm2未満だとこの部
位に必要なせん断強度が不足し平均荷重向上効果が得ら
れない。またこの部位に使用する接着剤の弾性率が 450
kg/cm2を超えると接着層の脆性破壊がより一層促進しせ
ん断強度の著しい低下を招き所望の効果が得られない。
また最も高い弾性率の接着剤以外の接着剤の弾性率が5
kg/cm2未満だとせん断強度が著しく低下し最大荷重を低
減できる一方で平均荷重を効果的に向上させることがで
きなくなる。またこの部位に使用する接着剤の弾性率が
150kg/cm2を超えると衝撃荷重が入力する端部付近のせ
ん断強度が大きすぎるため平均荷重が向上するものの最
大荷重の増加も引き起こしてしまう。
【0023】比較例9,10 実施例5に於ける接着剤(接着剤A:5,接着剤B:
6,接着剤C:7)の配置を図9,10のように変えた他
は実施例5と同様にして接合構造部材を作製した。これ
らの部材の台車衝突試験を行い、つぶれ状態を観察し、
結果を表2に示す。接着剤の配置が本発明で規定するよ
うでないと蛇腹つぶれが良好に起こらないため最大荷重
を抑制することと平均荷重を向上させることが両立しな
い。
【0024】
【表2】
【0025】また本発明のフランジ面を接着とスポット
溶接を併用して接合する閉断面構造を有する部材におい
て接合面に用いるスポット溶接の変わりにリベット,ボ
ルト,メカニカルクリンチやプロジェクション溶接を用
いることも可能である。
【0026】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれば
接着接合の効果を最大限活かす接合構造により最大荷重
の増大を抑制しながら平均荷重値を向上させることので
きる接合構造が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1のハット断面を有する接合構造部材の
斜視図である。
【図2】比較例1のハット断面を有する接合構造部材の
斜視図である。
【図3】比較例2のハット断面を有する接合構造部材の
斜視図である。
【図4】実施例1と比較例1,2の接合構造部材の台車
衝突試験の荷重と変位の関係を示すグラフである。
【図5】実施例2のハット断面を有する接合構造部材の
斜視図である。
【図6】実施例3のハット断面を有する接合構造部材の
斜視図である。
【図7】実施例4のハット断面を有する接合構造部材の
斜視図である。
【図8】実施例5のハット断面を有する接合構造部材の
斜視図である。
【図9】比較例9のハット断面を有する接合構造部材の
斜視図である。
【図10】比較例10のハット断面を有する接合構造部材
の斜視図である。
【符号の説明】
1 サンドメンバ 2 クロージングプレート 3 スポット溶接部 4 第一スポット溶接ピッチ部分または接着剤を用いな
い部分 5 接着剤Aを用いた接着部 6 接着剤Bを用いた接着部 7 接着剤Cを用いた接着部

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 閉断面構造を有するフランジ面を1種類
    以上の接着剤と、点接合方法とを併用して接合した接合
    構造部材において、衝突荷重の入力が始まるフランジ面
    の端部からまたは端部から一定距離をおいてその反対側
    端部に向かって長手方向に硬化後の接着剤の弾性率が順
    次増大した接着剤が塗布されていることを特徴とする衝
    突性能に優れた接合構造部材。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の接合構造部材において、
    衝突荷重の入力が始まるフランジ面の端部から最も離れ
    た位置に塗布した接着剤の硬化後の弾性率が150〜450 k
    g/cm2であり、それ以外の位置に塗布した接着剤の硬化
    後の弾性率は5〜150 kg/cm2であることを特徴とする接
    合構造部材。
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