JP4638215B2 - Metal plate joint structure - Google Patents
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Description
本発明は、2つの金属板が互いのフランジ部にて接着剤及び溶接により接合される金属板接合構造に関する。 The present invention relates to a metal plate joining structure in which two metal plates are joined to each other at a flange portion by an adhesive and welding.
自動車車両、鉄道車両等の大型製品における金属板同士の接合には、スポット溶接が用いられる。スポット溶接は、重ね合わせた2枚の金属板を一対の電極チップで挟み込み、挟圧しながら板厚方向に電流を流すことにより、両金属板に溶接ナゲットと呼ばれる溶融した部分を形成し、このナゲットにより両金属板を点状に溶接するものである。 Spot welding is used for joining metal plates in large products such as automobile vehicles and railway vehicles. In spot welding, two stacked metal plates are sandwiched between a pair of electrode tips, and a current is passed in the thickness direction while sandwiching between the two metal plates to form a melted part called a weld nugget on both metal plates. The two metal plates are welded to each other in a dot shape.
このスポット溶接を施す際に、各金属板の接合部分に予め接着剤を充填しておくウエルドボンド接合と呼ばれる接合工法がある(例えば、特許文献1参照。)。この接合工法によれば、スポット溶接による接合強度に接着剤による接合強度が加わるので、スポット溶接の打点の位置及び数が同一である場合には接着剤が凝固した分だけ接合強度を向上させることができる。 When this spot welding is performed, there is a joining method called weld bond joining in which a bonding portion of each metal plate is filled with an adhesive in advance (see, for example, Patent Document 1). According to this bonding method, since the bonding strength by the adhesive is added to the bonding strength by spot welding, the bonding strength is improved by the amount of solidified adhesive when the spot welding spot positions and number are the same. Can do.
特許文献1に記載の金属板接合構造では、2枚の金属板が連続的に1つの壁部をなし、各金属板の境界部に壁部と略直角なフランジ部が形成される。そして、各フランジ部の間に接着剤が充填された状態で、各フランジ部を重ね合わせてスポット溶接が施される。各金属板とも、壁部とフランジ部は湾曲した曲成部を介して連続的に形成されている。このように、車両のアウタパネルとインナパネルのような2枚の金属板により袋状に形成される部位では、各金属板にフランジ部を形成してスポット溶接を施すものが一般的である。
ところで、各金属板のフランジ部の間のみならず、曲成部側にも接着剤を凝固させることができれば、接合強度が飛躍的に向上する。しかしながら、各金属板が袋状構造をなす場合は、各フランジ部を重ね合わせる前にフランジ部に接着剤を予め塗布しておく必要があり、各曲成部の間に接着剤を充填させることはできない。そして、スポット溶接の挟圧時に接着剤がフランジ部からはみ出しても、一方の金属板の壁部と他方の金属板の壁部が面一であることから接着剤が凝固する前に、接着剤が壁部を伝って流れ落ちてしまう。 By the way, if the adhesive can be solidified not only between the flange portions of the respective metal plates but also on the bent portion side, the bonding strength is greatly improved. However, when each metal plate has a bag-like structure, it is necessary to apply an adhesive to the flange portion in advance before overlapping the flange portions, and the adhesive is filled between the bent portions. I can't. And even if the adhesive protrudes from the flange during spot welding, the wall of one metal plate and the wall of the other metal plate are flush with each other before the adhesive solidifies. Will flow down the wall.
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、金属板の曲成部にも接着剤を充填させて各金属板の接合強度を向上させることのできる金属板接合構造を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a metal plate capable of improving the bonding strength of each metal plate by filling the bent portion of the metal plate with an adhesive. It is to provide a joint structure.
前記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、略上下に延びる上壁部と略水平に延びる上側フランジ部が、湾曲形成された上側曲成部を介して連続して形成される上側金属板と、略上下に延びる下壁部と略水平に延びる下側フランジ部が、湾曲形成された下側曲成部を介して連続して形成される下側金属板と、を備え、前記上側金属板の前記上側フランジ部と前記下側金属板の前記下側フランジ部が、接着剤を介在させて重ね合わせた状態で挟圧して溶接することにより接合され、前記上壁部と前記下壁部が連続的に縦壁を形成する金属板接合構造において、前記下壁部が前記上壁部に対して前記上側フランジ部と反対側にずれているとともに、前記上壁部の直下に前記下側フランジ部が位置し、前記下側金属板における前記上壁部よりも前記下壁部側に、上方に凹の接着剤貯留部を形成したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the upper wall portion that extends substantially vertically and the upper flange portion that extends substantially horizontally are continuously formed via the upper bent portion that is curved. An upper metal plate, a lower wall portion that extends substantially vertically and a lower flange portion that extends substantially horizontally, and a lower metal plate that is continuously formed through a lower bent portion that is curved, The upper flange portion of the upper metal plate and the lower flange portion of the lower metal plate are joined by being clamped and welded in an overlapped state with an adhesive interposed therebetween, and the upper wall portion and the In the metal plate joining structure in which the lower wall portion continuously forms a vertical wall, the lower wall portion is shifted to the opposite side to the upper flange portion with respect to the upper wall portion, and immediately below the upper wall portion. the lower flange portion is positioned, the upper wall portion of the lower metal plate The remote the lower wall portion, characterized in that to form an adhesive reservoir concave upward.
請求項1に記載の発明によれば、下壁部が上壁部に対して上側フランジ部と反対側にずれているため、上壁部の直下に下側金属板の下側フランジ部が位置することとなる。
これにより、合わせ面に接着剤を塗布した状態で上側フランジ部と下側フランジ部を重ね合わせると、溶接時に挟圧されて各フランジ部からはみ出した接着剤が下側金属板の下側フランジ部上に貯留する。そして、上側金属板の上側曲成部と下側金属板の下側フランジ部の間で接着剤が凝固することとなる。
従って、上側曲成部と下側フランジ部の間でも上側金属板と下側金属板とが接着されることとなり、フランジ部同士のみで上側金属板と下側金属板を接着する従来のものに比して飛躍的に接合強度を向上させることができる。また、従来は下壁部を伝って流れ落ちていた接着剤を利用することにより、接合に要する接着剤が増すことはなく、実用に際して極めて有利である。
According to the first aspect of the present invention, since the lower wall portion is shifted to the opposite side to the upper flange portion with respect to the upper wall portion, the lower flange portion of the lower metal plate is positioned directly below the upper wall portion. Will be.
As a result, when the upper flange portion and the lower flange portion are overlapped with the adhesive applied to the mating surfaces, the adhesive that is sandwiched between the flanges and protrudes from the flange portions is removed from the lower flange portion of the lower metal plate. Store on top. Then, the adhesive solidifies between the upper bent portion of the upper metal plate and the lower flange portion of the lower metal plate.
Therefore, the upper metal plate and the lower metal plate are bonded even between the upper bent portion and the lower flange portion, and the conventional metal plate is bonded to the upper metal plate and the lower metal plate only by the flange portions. Compared with this, the bonding strength can be dramatically improved. In addition, by using an adhesive that has flowed down along the lower wall portion in the past, the adhesive required for joining does not increase, which is extremely advantageous in practical use.
また請求項1に記載の発明によれば、上記の作用に加え、溶接時に挟圧された各フランジ部からはみ出した接着剤が、下側金属板に形成された接着剤貯留部に流れ込む。これにより、下側フランジ部に的確に接着剤を貯留させることができ、接着剤の粘度や下側フランジ部の表面粗さ等によらず、接着剤を確実に上側金属板の上側曲成部と下側金属板の下側フランジ部の間で凝固させることができる。 According to the invention described in claim 1, in addition to the function described above, the adhesive protruding from the flange portion which is pinched at the time of welding, flows into the adhesive reservoir formed in the lower metal plate. As a result, the adhesive can be accurately stored in the lower flange portion, and the upper bent portion of the upper metal plate can be surely attached regardless of the viscosity of the adhesive or the surface roughness of the lower flange portion. And the lower flange of the lower metal plate can be solidified.
このように、本発明によれば、上側金属板の上側曲成部と下側金属板の下側フランジ部の間に接着剤を充填させて凝固させることができ、各金属板の接合強度を飛躍的に向上させることができる。 Thus, according to the present invention, the adhesive can be filled between the upper bent portion of the upper metal plate and the lower flange portion of the lower metal plate to be solidified, and the bonding strength of each metal plate can be increased. It can be improved dramatically.
図1及び図2は本発明の第1の実施形態を示すもので、図1は自動車車体のサイドメンバの模式的な斜視図、図2はサイドメンバの模式的な断面図である。 1 and 2 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic perspective view of a side member of an automobile body, and FIG. 2 is a schematic sectional view of the side member.
図1に示すように、この金属板接合構造は、自動車車体における略前後へ延びるサイドメンバに用いられ、断面が略ハット状に形成された上側金属板10と、断面が略逆ハット状に形成された下側金属板20が接合されたものである。上側金属板10と下側金属板20は、合わせ面に接着剤30を塗布した状態でスポット溶接により接合され、上側金属板10の上壁部11と下側金属板20の下壁部21が連続的に縦壁31を形成するものである。上側金属板10は略水平に延びる上側フランジ部12を有し、下側金属板20は略水平に延びる下側フランジ部22を有し、上側フランジ部12の下面と下側フランジ部22の上面が合わせ面をなしている。
As shown in FIG. 1, this metal plate joining structure is used for a side member extending substantially front and rear in an automobile body, and an
図1に示すように、上側金属板10は、略上下に延びる上壁部11と略水平に延びる上側フランジ部12が、湾曲形成された上側曲成部13を介して連続して形成される。また、下側金属板20は、略上下に延びる下壁部21と略水平に延びる下側フランジ部22が、湾曲形成された下側曲成部23を介して連続して形成される。図2に示すように、上側曲成部13と下側曲成部23は、ほぼ同じ曲率で形成され、それぞれ各金属板10,20により形成される閉断面内部へ凸に形成されている。これにより、縦壁31と各フランジ部12,22が滑らかに接続されている。各フランジ部12,22の間には凝固した接着剤30が介在する。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、下壁部21は上壁部11に対して上側フランジ部12と反対側にずれている。これにより、上壁部11の直下に下側金属板20の下側フランジ部22が位置することとなる。下側金属板20の下側フランジ部22における上壁部11よりも下壁部21側に、上方に凹の接着剤貯留部24が形成される。本実施形態においては、図1に示すように、この接着剤貯留部24は断面が略円弧状であり、前後に延びる溝状に形成され、閉断面内側に露出する。
As shown in FIG. 2, the
この金属板接合構造では、上側金属板10の上側フランジ部12と下側金属板20の下側フランジ部22が、接着剤30を介在させて重ね合わせた状態で挟圧して溶接することにより接合される。半流動体状態の接着剤30は上側フランジ部12と下側フランジ部22の少なくとも一方の合わせ面に塗布され、各フランジ部12,22を重ね合わせて挟圧することにより、各フランジ部12,22に接着剤30が行き渡るようになっている。本実施形態においては、この挟圧は、スポット溶接時に一対の電極チップで各フランジ部12,22を挟み込むことにより行われる。スポット溶接は、前後方向に間隔をおいて施され、各フランジ部12,22に前後に並ぶ複数のナゲット32が形成される(図1参照)。
In this metal plate joining structure, the
ここで、上壁部11の直下に下側金属板20の下側フランジ部22が位置しているので、図2に示すようにスポット溶接時に挟圧された各フランジ部12,22からはみ出した接着剤30が下側金属板20の下側フランジ部22上に貯留する。本実施形態においては、各フランジ部12,22から流出した接着剤30は、まず下側金属板20に形成された接着剤貯留部24に流れ込み、接着剤貯留部24から上側フランジ部12に貯留して上側曲成部13と下側フランジ部22の間を塞ぐ。そして、上側金属板10の上側曲成部13と下側金属板20の下側フランジ部22の間で接着剤30が凝固することとなる。
Here, since the
このように、上側曲成部13と下側フランジ部22の間に接着剤30が充填されて、上側曲成部13と下側フランジ部22の間でも上側金属板10と下側金属板20とが接着されることとなり、フランジ部12,22同士のみで上側金属板10と下側金属板20を接着する従来のものに比して飛躍的に接合強度を向上させることができる。また、従来は下壁部21を伝って流れ落ちていた接着剤を利用することにより、接合に要する接着剤が増すことはなく、実用に際して極めて有利である。
As described above, the
また、本実施形態の金属板接合構造によれば、溶接時に挟圧されて各フランジ部12,22からはみ出した接着剤30が、下側金属板20に形成された接着剤貯留部24に流れ込むようにしてので、下側フランジ部22に的確に接着剤30を貯留させることができ、接着剤30の粘度や下側フランジ部22の表面粗さ等によらず、接着剤30を確実に上側金属板10の上側曲成部13と下側金属板20の下側フランジ部22の間で凝固させることができる。
Further, according to the metal plate joining structure of the present embodiment, the adhesive 30 that is pinched during welding and protrudes from the
ここで、図3に、図4及び図5に示すように上側金属板110の上壁部111と下側金属板120の下壁部121が略面一のものを用いて、接着剤30の塗布状態により接合強度がどのように変化するか計測した実験データを示す。実験は、各フランジ部112,122をスポット溶接のみで接合したもの(以下、サンプル1という)と、図4に示すようにスポット溶接に加えて各フランジ部112,122の間で接着剤30を凝固させたもの(以下、サンプル2という)と、図5に示すようにスポット溶接に加えて各フランジ部112,122及び各曲成部113,123の間で接着剤30を凝固させたもの(以下、サンプル3という)とに分けて行った。サンプル1〜3は、それぞれ実際の自動車車体に用いられているサイドメンバと同形状のものとした。
3 and FIG. 5, the
図3に示すように、各フランジ部112,122の接合強度は、サンプル3、サンプル2、サンプル1の順に高い値が得られた。尚、図3においては、各フランジ部112,122の開口変位を横軸とし、この開口変位に必要な荷重を縦軸としている。サンプル2とサンプル3を比較すると、同じ開口変位では、サンプル3の方が約1.5倍以上の荷重を加えなければならないことが実験的に証明されている。このように、実験的にも、各フランジ部112,122のみならず上側曲成部113または下側曲成部123にも接着剤30が充填されて凝固すると、接合強度が飛躍的に向上することが確認されている。
As shown in FIG. 3, the bonding strengths of the
尚、第1の実施形態においては、接着剤貯留部24を前後に延びる溝状に形成したものを示したが、この接着剤貯留部24は必ずしも連続的に形成されている必要はなく、前後に所定の間隔をおいて複数形成されているものであってもよい。また、接着剤貯留部24の断面が円弧状であるものを示したが、矩形状であってもよい。尚、図6に示すように接着剤貯留部24を形成せずとも、接着剤30を下側フランジ部22上に貯留させることができることは勿論である。
In the first embodiment, the
また、第1の実施形態においては、上側曲成部13と下側曲成部23の曲率がほぼ同じものを示したが、下側曲成部23の曲率を上側曲成部13の曲率よりも大きくしてもよい。
Moreover, in 1st Embodiment, although the curvature of the upper
図7及び図8は本発明の第2の実施形態を示すもので、図7は自動車車体のサイドメンバの模式的な斜視図、図8はサイドメンバの模式的な断面図である。 7 and 8 show a second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a schematic perspective view of a side member of an automobile body, and FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the side member.
この金属板接合構造もまた、第1の実施形態と同様に、断面が略ハット状に形成された上側金属板210と、断面が略逆ハット状に形成された下側金属板220を接合するものである。図7に示すように、この金属板接合構造では、上壁部211と下壁部221とが略面一に形成されている。そして、図8に示すように、上側曲成部213の曲率が下側曲成部223の曲率よりも大きくなっている。この結果、上側曲成部213と下側曲成部223が対向した状態で、下側フランジ部222と下側曲成部223との接続部分は、上側フランジ部212と上側曲成部213との接続部分よりも縦壁231寄りとなる。すなわち、上側曲成部213と下側フランジ部222の縦壁231側の間にスペースが形成されることとなる。
This metal plate joining structure also joins the
また、下側フランジ部222に第1の実施形態のような接着剤貯留部24は形成されておらず、下側フランジ部222は水平方向にわたって平坦となっている。尚、その他の構造は、第1の実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。
Moreover, the
以上のように構成された金属板接合構造では、図8に示すように、合わせ面に接着剤30を塗布した状態で上側フランジ部212と下側フランジ部222を重ね合わせると、溶接時に挟圧されて各フランジ部212,222からはみ出した接着剤30が、上側金属板210の上側曲成部213と下側金属板220の下側フランジ部222の間に貯留し、上側曲成部213と下側フランジ部222の間で接着剤30が凝固することとなる。
In the metal plate joining structure configured as described above, when the
このように、本実施形態の金属板接合構造によれば、フランジ部212,222同士以外でも上側金属板210と下側金属板220とが接着されることとなり、フランジ部212,222同士のみで上側金属板210と下側金属板220を接着する従来のものに比して飛躍的に接合強度を向上させることができる。また、従来は下壁部221を伝って流れ落ちていた接着剤30を利用することにより、接合に要する接着剤30が増すことはなく、実用に際して極めて有利である。
Thus, according to the metal plate joining structure of the present embodiment, the
尚、第2の実施形態においては、上壁部211と下壁部221が略面一であるものを示したが、図9に示すように第1の実施形態と同様に下壁部221を上壁部211に対して上側フランジ部212と反対側にずらしてもよい。この場合、より確実に下側フランジ部212上に接着剤30を貯留させることができる。
In the second embodiment, the
また、図9に示すように、第2の実施形態においても、第1の実施形態のような接着剤貯留部224を形成してもよい。これにより、接着剤30の粘度や下側フランジ部222の表面粗さ等によらず、接着剤30を確実に上側金属板210の上側曲成部213と下側金属板220の下側フランジ部222の間で凝固させることができる。
As shown in FIG. 9, the
さらに、第1及び第2の実施形態においては、本発明の金属板接合構造が自動車車体に用いられるものを示したが、鉄道車体、航空機等に用いることもできる。また、自動車車体のサイドメンバに用いられるものを示したが、クロスメンバやピラーのような他の部分に用いられるものであってもよい。ここで、ピラーのように上下に延び前後または左右に金属板が分割構成されるものであっても、一方の金属板を上側とし他方の金属板を下側として接合を行い、接着剤が凝固した後に他の部分に組み付ければよい。 Further, in the first and second embodiments, the metal plate joining structure of the present invention is used for an automobile body, but it can also be used for a railway body, an aircraft, or the like. Moreover, although what was used for the side member of a motor vehicle body was shown, it may be used for other parts, such as a cross member and a pillar. Here, even if the metal plate is divided vertically and horizontally or extending like a pillar, bonding is performed with one metal plate on the upper side and the other metal plate on the lower side, and the adhesive solidifies. After that, it can be assembled to other parts.
さらにまた、第1及び第2の実施形態においては、略ハット状の金属板と略逆ハット状の金属板とを接合するものを示したが、上側金属板が上壁部、上側湾曲部及び上側フランジ部を有し、下側金属板が下壁部、下側湾曲部及び下側フランジ部を有するものであれば、上側金属板及び下側金属板の形状は問わない。 Furthermore, in the first and second embodiments, the substantially hat-shaped metal plate and the substantially inverted hat-shaped metal plate are joined, but the upper metal plate is the upper wall portion, the upper curved portion, and If it has an upper flange part and a lower metal plate has a lower wall part, a lower curved part, and a lower flange part, the shape of an upper metal plate and a lower metal plate will not be ask | required.
また、第1及び第2の実施形態においては、スポット溶接により上側フランジ部12,212と下側フランジ部22,222を溶着するものを示したが、例えばシーム溶接により溶着するものであってもよい。すなわち、溶接とともに各フランジ部12,22,212,222の挟圧が行われれば、どのような溶接方式であっても前記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
Moreover, in 1st and 2nd embodiment, although what welded the
また、第1及び第2の実施形態においては、上側金属板10と下側金属板20が鉄からなるものを示したが、例えばアルミニウムなど他の金属からなるものであってもよい。また、接着剤30が貯留しやすいように、下側フランジ部22,222の表面粗さを上側フランジ部12,212等よりも粗くしてもよいし、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
In the first and second embodiments, the
10 上側金属板
11 上壁部
12 上側フランジ部
13 上側曲成部
20 下側金属板
21 下壁部
22 下側フランジ部
23 下側曲成部
24 接着剤貯留部
30 接着剤
31 縦壁
210 上側金属板
211 上壁部
212 上側フランジ部
213 上側曲成部
220 下側金属板
221 下壁部
222 下側フランジ部
223 下側曲成部
224 接着剤貯留部
231 縦壁
DESCRIPTION OF
Claims (1)
略上下に延びる下壁部と略水平に延びる下側フランジ部が、湾曲形成された下側曲成部を介して連続して形成される下側金属板と、を備え、
前記上側金属板の前記上側フランジ部と前記下側金属板の前記下側フランジ部が、接着剤を介在させて重ね合わせた状態で挟圧して溶接することにより接合され、
前記上壁部と前記下壁部が連続的に縦壁を形成する金属板接合構造において、
前記下壁部が前記上壁部に対して前記上側フランジ部と反対側にずれているとともに、前記上壁部の直下に前記下側フランジ部が位置し、
前記下側金属板における前記上壁部よりも前記下壁部側に、上方に凹の接着剤貯留部を形成したことを特徴とする金属板接合構造。 An upper metal plate formed by an upper wall portion extending substantially vertically and an upper flange portion extending substantially horizontally continuously through a curved upper bent portion;
A lower metal plate formed such that a lower wall portion extending substantially vertically and a lower flange portion extending substantially horizontally are continuously formed via a lower bent portion formed to be curved,
The upper flange portion of the upper metal plate and the lower flange portion of the lower metal plate are joined by being sandwiched and welded in an overlapped state with an adhesive interposed therebetween,
In the metal plate joining structure in which the upper wall portion and the lower wall portion continuously form a vertical wall,
The lower wall portion is shifted to the opposite side to the upper flange portion with respect to the upper wall portion, and the lower flange portion is located directly below the upper wall portion ,
A metal plate joining structure, wherein a concave adhesive reservoir is formed on the lower wall portion side of the lower metal plate on the lower wall portion side .
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