JPWO2019088207A1 - 重ね接合構造 - Google Patents
重ね接合構造 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2019088207A1 JPWO2019088207A1 JP2019550477A JP2019550477A JPWO2019088207A1 JP WO2019088207 A1 JPWO2019088207 A1 JP WO2019088207A1 JP 2019550477 A JP2019550477 A JP 2019550477A JP 2019550477 A JP2019550477 A JP 2019550477A JP WO2019088207 A1 JPWO2019088207 A1 JP WO2019088207A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hole
- notch recess
- lap
- lap joint
- joining means
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims abstract description 104
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 21
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 55
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 55
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 6
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 33
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 33
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 17
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 15
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 15
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 11
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 11
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 9
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 description 8
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005246 galvanizing Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018134 Al-Mg Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018467 Al—Mg Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000712 Boron steel Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910007570 Zn-Al Inorganic materials 0.000 description 1
- RFIJBZKUGCJPOE-UHFFFAOYSA-N [Fe].[Ni].[Zn] Chemical compound [Fe].[Ni].[Zn] RFIJBZKUGCJPOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 239000010960 cold rolled steel Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- KFZAUHNPPZCSCR-UHFFFAOYSA-N iron zinc Chemical compound [Fe].[Zn] KFZAUHNPPZCSCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D27/00—Connections between superstructure or understructure sub-units
- B62D27/02—Connections between superstructure or understructure sub-units rigid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B5/00—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
- F16B5/08—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of welds or the like
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D21/00—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
- B62D21/09—Means for mounting load bearing surfaces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B5/00—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
- F16B5/02—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of fastening members using screw-thread
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B5/00—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
- F16B5/04—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of riveting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
- B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/006—Vehicles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Connection Of Plates (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Body Structure For Vehicles (AREA)
- Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)
Abstract
Description
しかし、引張強さが780MPa以上の鋼板を含むようなスポット溶接継手では、ナゲットの靭性が低下し、剥離方向の応力ではナゲット端部に応力が集中するため、鋼板の引張強さが増加しても、十字引張強さ(CTS)が、増加しないか、又は、減少するという問題がある。
この問題を解決する技術の一つとして、母材を溶融させることなくリベットやスクリューなどの機械的接合手段を用いて複数枚の金属板を機械的に接合する技術がある。この技術を用いることにより、従来よりも強度信頼性の高い、自動車部品が製造できる可能性がある。
本発明者の検討では、重ね部を機械的接合手段や摩擦接合手段により接合した重ね接合部材では、重ね接合部材全体が引張変形を受けると、接合部に形成されている穴にひずみが集中して、後述の実施例の引張試験結果である図19の試験No.1に示すように、穴を起点に小さい変形で板部材が破断する問題が生じた。
なお、本発明では、機械的接合手段と摩擦撹拌点接合手段を総称して非溶融接合手段という場合がある。
本発明はそのような知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
前記板部材のうち少なくともいずれかの板部材の重ね部には、隣り合う接合部の間に前記重ね部の端部から接合部方向に切欠き凹部が形成されており、
前記切欠き凹部の内側底部は、前記穴の内径をKとしたとき、前記重ね部の端部からK以上深い位置に形成されていることを特徴とする重ね接合構造。
(3) 前記穴は、前記少なくとも一方の板部材を貫通する貫通穴であることを特徴とする、上記(1)または(2)に記載の重ね接合構造。
(5) 前記切欠き凹部は、少なくとも前記穴が存在する板部材に形成されていることを特徴とする、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の重ね接合構造。
(7) 前記切欠き凹部の内側底部が、前記重ね部の端部に平行である平行部を有することを特徴とする、上記(1)〜(6)のいずれかに記載の重ね接合構造。
(8) 前記平行部の長さが0.5K以上であることを特徴とする、上記(7)に記載の重ね接合構造。
(10) 前記板部材が鋼板部材であり、前記切欠き凹部は、引張強さが590MPa以上の鋼板部材に形成されていることを特徴とする、上記(1)〜(9)のいずれかに記載の重ね接合構造。
(12) 前記機械的接合手段または摩擦撹拌点接合手段による接合に加え、樹脂による接合が併用されていることを特徴とする、上記(1)〜(11)のいずれかに記載の重ね接合構造。
その結果、例えば、衝突時の乗員保護性能に優れた高強度の自動車用部品を製造することができる。
また、切欠き凹部22Uは、図3(A)、(B)に示すように、ハット形部材20のフランジ部から立上壁部21側において、曲げ部22Rに移行するコーナRの曲げ起点(他方のフランジ端部)22Bに引っ掛からない範囲に接続部22Aを形成するように設定されている。
また、一方がアルミニウム材で他方が前記(a)や(b)の鋼板とすること、あるいは両方をアルミニウム材とすることもできる。同様に、一方がCFRP材であったり、両方がCFRP材であってもよい。
しかしながら、重ね接合部材1は、重ね部の非溶融接合手段(接合部)の間に切欠き凹部22Uが形成されているので、該重ね接合部材1に外力が加わって矢印F方向の引張応力が生じたとしても、切欠き凹部が引張荷重による負荷、変形を分散させることができる(すなわち、切欠き凹部が変形を吸収し、破断までの伸びを増やすことができる)ので、穴を起点として接合部材が破断されるのが抑制され、接合部材の性能を充分に発揮できるようになる。
すなわち、図4に示す引張試験前の試験片(A)、(B)、(C)を準備した。
各試験片には、引張強さが980MPaと590MPaの冷延鋼板よりなり、中央部がくびれた形状の鋼板母材を2枚重ねて用いた。
(A)の試験片は、母材を単に2枚重ねたもの、(B)の試験片は、中央部左寄りの位置でブラインドリベットにより母材を接合したもので、機械的接合による穴が形成されているものであり、(C)の試験片は、(B)の試験片のブラインドリベットの右側に切欠き凹部を設けたものである。
図4に、引張試験後の試験片の破断状態を示すとともに、図5に、試験片にそれぞれ引張荷重を与えた場合の荷重−ひずみ曲線図を示す。
図4に示すように、切欠き凹部を設けていない試験片(B)が、接合部の穴を中心にして破断したのに対し、切欠き凹部が設けられた試験片(C)では、切欠き凹部の角部近傍を起点に破断しており、引張荷重に対して破断の発生するひずみ量も、図5に示すように、試験片(B)に対して試験片(C)では格段に増加することが確認された。
これは、試験片(C)では、引張荷重が負荷されたときに、ブラインドリベットを通す穴の縁にひずみが集中することが抑制されたため、重ね接合部材が破断する変形量が増大したものである。このような機構により、機械的接合部に設けられた穴の縁が起点となって少ないひずみで破断が起こることが抑制されると考えられる。
本発明の重ね接合部材は、複数の板部材を重ね合せ、その重ね部で板部材同士を機械的に接合した、あるいは摩擦撹拌点接合手段によって接合した構成になっている。例えば、図1、2に示すように、板状部材(板部材)10のフランジ部(フランジ相当部)11と、ハット形部材(板部材)20のフランジ部(フランジ片22とその接続部22Aよりなる)とを重ね合わせ、フランジ部11と複数のフランジ片22とを重ね合せた重ね部で機械的接合手段による接合部SPにより金属板部材を接合している。
板部材の重ね部は、一般的に、板部材の縁に他の板部材との接合代として形成されるフランジ(重ね部)であるが、フランジに限定されるものではなく、フランジと形状部等(フランジ以外の部分)を重ね合せた部分に非溶融接合手段により接合されたものでもよい。
また、板部材の板厚に制限を設定する必要はないものの、実用的な観点からすると、金属板部材では、下限は0.5mmとすることができ、上限は2.6mmとすることが好適である。CFRPでは、下限は0.3mmとすることができ、上限は4.0mmとすることが好適である。
上記の鋼板部材と重ね合せられる鋼板部材は、引張強さが1200MPa以上の高強度鋼板やホットスタンプ材を用いたものでもよいし、引張強さが270MPa〜980MPaの鋼板を用いたものでもよい。なお、鋼板は、冷延鋼板であっても、熱延鋼板であってもよい。
摩擦撹拌点接合でも、溶接に適合しない材料の接合も可能であり、例えば、アルミ材を複数組み合わせた構造部材やアルミ材と鋼材を組み合わせた構造部材に適用が可能である。
板部材の重ね接合に用いられる非溶融接合には、機械的接合と摩擦撹拌点接合がある。
機械的接合手段としては、ブラインドリベット、セルフピアシングリベット(自己穿孔リベット)、中空リベット、ドリルネジ、ボルト、EJOWELD(登録商標)、FDS(登録商標)などが用いられる。機械的接合では、ブラインドリベットなどのように重ね合わせた金属板部材を全て貫通する場合と、セルフピアシングリベットなどのように重ね合わせた金属板部材の一部は貫通しない場合があるが、いずれの場合でも本発明が適用できる。
また、機械的接合手段として、レジスタンスエレメントウエルディング(Resistance Element Welding;REW)が用いられてもよい。このREWは、図6に示すように、板厚方向に貫通する穴215が形成された上板210(例えば、アルミ合金板)と、下板220(例えば、ボロン鋼等の鋼板)とを重ね合わせて板組200を形成するとともに、上板210の穴215に鋼製のフランジ付きリベット250を挿入し、さらに、上側電極230および下側電極240を用いて、板組200のフランジ付きリベット250に対応する部分を挟持しつつ(図6の(A)を参照)、所定の電流値にて板組200を通電することにより、フランジ付きリベット250の先端部分と下板220との接触部分を溶融してナゲット255を形成する接合手段である(図6の(B)を参照)。
このように、REWは、部分的に溶融接合手段を利用しているものの、本質的にはフランジ付きリベット250という機械的要素を利用した接合手段であるため、このような接合手段も機械的接合手段として、本発明に好適に用いることができる。
また、重ね合わせ面に樹脂を介在させて該樹脂による接合を併用する場合、例えば、重ね合わせ面に接着剤(例えば、エポキシ樹脂系接着剤等)を介在させて接着剤による接合を併用する場合や、重ね合わせ面にシール用樹脂(シーラー)を介在させて合わせ目を防水ないし絶縁する場合などにも、本発明を適用することができる。重ね合わせ面に構造用接着剤や耐衝撃型の接着剤を介在させて接着剤による接合を併用することは、本発明の好適な形態である。特に、アルミ材と鋼材を組み合わせた構造部材の場合は、電気的に絶縁できるシール機能を有する樹脂や接着剤の併用が望ましい。
接合部の位置は、接合部に形成される穴の位置が板部材の端部に近すぎる場合は、穴で破断する危険性が高くなるので、穴30の端部と切欠き凹部22Uを形成した板部材の端部22Cとの間の最短距離を図7の(A)、(B)に示すようにLとして、最短距離Lが穴の内径(円相当直径)Kに対して、L≧0.8Kの条件を満たす位置に穴が設けられることが好ましい。なお、後述の図9、10に示す例のように、複数の重ね合わされる板部材の縁に切欠き凹部が形成される場合には、切欠き凹部が形成される板部材の全てについてL≧0.8Kの条件を満たすようにすることが好ましい。
また、穴30の端部とフランジ片22の端部(切欠き凹部22Uの端部)との最短距離M(図7の(A)を参照)も、0.8K以上であることが好ましく、さらに好ましくは、1.5K以上である。
接合部のピッチ(隣り合う接合部間の間隔)は、通常、20mm〜100mm程度であるが、これに限定されるものではなく、対象とされる構造物やその部位に応じて適宜設定すればよい。
なお、本発明において、接合部に形成される上記穴は、当該穴が形成される板部材を貫通しない非貫通穴でも、少なくとも一方の板部材を貫通する貫通穴であってもよい。
[切欠き凹部の基本態様]
切欠き凹部22Uは、重ね部を構成するフランジ部などの縁部に開口され、例えばハット形部材では、切欠き凹部22Uは、フランジ部を厚さ方向に貫通して形成されていて、フランジ部の端部から隣接配置された機械的接合手段による接合部SP同士の間に位置する領域のフランジ幅方向の一部、もしくはハット形部材の曲げ部の起点(図2などにおいて一点鎖線部で示す曲げ起点22B)近傍(曲げ部22Rに移行するコーナRのかかり)まで伸びた構成とされている。また、切欠き凹部22Uとハット形部材の曲げ部との間には、接続部22Aが形成されている。
フランジ片271は、長手方向の両側に切欠き凹部27Uが形成されていて、一つの接合部SPが形成可能な大きさとされている。フランジ片272は、長手方向の両側に切欠き凹部27Uが形成されていて、二つ(複数)の接合部SPが形成可能な大きさとされている。
また、切欠き凹部は、重ね合わされる板部材の少なくとも1つの板部材に形成する。図9、10の例のように、重ね部のすべての板部材に設けることもできる。
3枚重ねの部材においては、切欠き凹部を1枚の板部材または2枚の板部材について形成してもよいし、3枚の板部材について形成してもよい。セルフピアシングリベットの場合は、貫通穴が形成されていない板部材を含む重ね合わせた全ての板部材に切欠き凹部を形成しても、接合時に貫通穴が形成された板部材のみに切欠き凹部を形成しても、貫通穴が形成された板部材のうち、引張強さ×板厚が高い板部材のみに切欠き凹部を形成してもよい。
なお、本発明の効果がより確実に得られる点から、切欠き凹部は、少なくとも上記穴が存在する板部材に形成されていることが好ましい。
そして、切欠き凹部712Uは、第1ハット形部材710のフランジ部から立上壁部711側において、曲げ部711Rに移行するコーナRの曲げ起点712Bに引っ掛からない範囲において、フランジ部の接続部712Aが形成されるように設定されている。また、切欠き凹部722Uも同様に、第2ハット形部材720のフランジ部から立上壁部721側において、曲げ部722Rに移行するコーナRの曲げ起点722Bに引っ掛からない範囲において、フランジ部の接続部722Aが形成されるように設定されている。
切欠き凹部は、図1では、重ね部における板部材端部の開口側が長く、板部材内部の底部側が短い台形状に形成されているが、本発明においてはこのような形状に限定されず、切欠き凹部は、重ね部における板部材端部の開口側が短く、板部材内部の底部側が長い逆台形状に形成されていてもよく、また、図12に示すような側辺が平行のコの字状(矩形状)に形成されていてもよい。
切欠き凹部の各コーナは、曲線で形成されているのが好ましい。また、切欠き凹部の内側底部には、重ね部の端部22Cに対して平行方向の平行部を持つことが好ましい。平行部の長さは、接合部の穴の内径をKとしたとき、Kの0.5倍以上の長さに設定することができ、好ましくはKの1倍以上であり、より好ましくはKの2倍以上であり、さらに好ましくは3倍以上、より最適には4倍以上である。
切欠き凹部22Uの内側底部の位置(凹部の深さ)については、適用する板部材の構造や想定している負荷応力などに応じて適宜設定できるが、穴の内径Kに対して、少なくとも重ね部の外側の端部22CからK以上端部とは反対側(内側)に形成される必要がある。より好ましくは、1.2K以上であり、さらに好ましくは、底部が穴の端部より内側となる1.5K以上である。
切欠き凹部が、例えば、板部材のフランジ幅に対して1/2以上の範囲まで入り込んで形成されている場合は、接合部同士間の領域は端部側から1/2以上の幅においては引張応力が分散されて、接合部同土間で伝達される引張応力が1/2以下となることが期待され、さらに切欠き凹部が形成されていない接続された領域(接続部22A)が分散された引張応力に対する耐力を提供する。切欠き凹部が、フランジの幅方向のすべてを含んで形成されている場合は、接合部同士間に引張応力が作用することはなくなる。
重ね部がフランジ部分ではない場合や、重ね接合部材全体の幅が狭い場合は、切欠き凹部の形成深さは、切欠き凹部を設けることによる重ね接合部材全体の強度に対する影響を考慮して決める必要がある。
図13の(A)は、切欠き凹部24Uの内側底部が、接合部SPに形成された穴の内側の端部を結ぶ線Xを超えた深さに位置する場合の重ね接合部材1Aを示し、図13の(B)は、前記内側底部が、接合部SPに形成された穴の中心を結ぶ線Yに一致する深さに位置する場合の重ね接合部材1Bを示している。
図13の(C)は、切欠き凹部24Uの内側底部が、前記線Yと接合部SPに形成された穴の外側の端部を結ぶ線Zとの中間に位置する場合の重ね接合部材1Cを示し、図13の(D)は、重ね接合部材全体の幅(引張応力が発生する方向(矢印F)に対して直角方向の部材の幅)が十分でなく、前記内側底部が、前記線Zよりもフランジ端部24C寄りに位置する場合の重ね接合部材1Dを示している。
切欠き凹部の深さが異なる一例を、図14の(A)〜(C)に示す。
以下、図15〜図18を参照して、以上説明した本発明の(複数の金属板部材よりなる)重ね接合構造を、自動車用車体を構成するモノコックボディの、側面衝突が発生した場合にキャビン内の乗員を保護する重要部材(自動車用部品)に適用する例を説明する。
この例は、本発明の重ね接合構造を自動車車体構造のBピラー3に適用した例であり、図15の(A)はBピラーを示す斜視図であり、図15の(B)は、(A)において二点鎖線Bで示した範囲を拡大した図を示している。なお、図15の(B)では、外側に配置されるアウターパネルを省略した形で示している。
アウターリンフォース320は、図15の(B)に示すように、複数のフランジ片322と、隣接するフランジ片322を接続する接続部322Aとを備え、隣接するフランジ片322の間には切欠き凹部322Uが形成されている。切欠き凹部322Uの内側底部は、接合部SPよりも内部の位置まで形成される。
なお、図15における矢印Fは、Bピラー3が衝突等によって外力を受けた場合に発生する引張応力(想定引張応力)の方向を示している。自動車用構造部材(自動車用部品)が衝突により曲げ方向の外力を受ける部材の場合、衝突によって生じる応力は、自動車用構造部材(自動車用部品)に対してキャビンの内側と外側を結ぶ方向に作用し、引張応力は、概ね長手方向に沿った方向に生じる。
この例は、本発明の重ね接合構造を、ルーフレール4を含む自動車構造部材(自動車部品)に適用した例であり、図16の(A)はルーフレール4を示す斜視図であり、図16の(B)は、図16の(A)において二点鎖線Bで示した範囲を拡大した図を、アウターパネルを透視して示し、図16の(C)は、図16の(A)において二点鎖線Cで示した範囲を拡大した図を示している。
ルーフレール(重ね接合部材)4は、インナーリンフォース(第1構造部材)410と、略ハット形断面を有するアウターリンフォース(第2構造部材)420と、その外側のアウターパネル(図示しない)とを備え、さらに、インナーリンフォース410のフランジ部411に、アウターリンフォース420とアウターパネルが、例えば、機械的接合手段による接合部SPによって連結されている。また、アウターパネルとアウターリンフォースの重ね面、およびアウターリンフォースとインナーリンフォースの接合においては、接着剤を併用してもよい。特にアウターパネルがアルミの場合は、接着剤の併用が好ましい。
なお、図16の(B)における矢印Fは、ルーフレール4が側面衝突等によって外力を受けた場合に発生する引張応力(想定引張応力)の方向を、図16の(C)における矢印Fは、Bピラーが衝突等によって外力を受けた場合に発生する引張応力(想定引張応力)の方向を示している。
この例は、本発明の重ね接合構造をバンパ(自動車構造部材、自動車部品)5に適用した例であり、図17の(A)はバンパを示す斜視図であり、図17の(B)は、図17の(B)において二点鎖線Bで示した範囲を拡大した図を示している。
なお、図17の(B)における矢印Fは、バンパ5が衝突等によって外力を受けた場合に発生する引張応力(想定引張応力)の方向を示している。
この例は、本発明の重ね接合構造を自動車のBピラーアウターリンフォース6に適用した例を示しており、図18の(A)はBピラーアウターリンフォースを示す斜視図であり、図18の(B)は、図18(A)において矢視XVIB−XVIBで示した縦断面図であり、図18の(C)は、同じく矢視XVIC−XVICで示した縦断面図である。
補強部材620の側壁621には、切欠き凹部622Uが設けられ、複数の側壁片622と、隣接する側壁片622を接続する接続部622Aとを備えており、隣接する側壁片622の間には切欠き凹部622Uが形成されている。
なお、図18の(A)における矢印Fは、Bピラーが衝突等によって外力を受けた場合に発生する引張応力(想定引張応力)の方向を示している。
例えば、上記実施の形態においては、本発明を自動車用部品に適用する場合について説明したが、例えば、建築用の建具、梁、リンク部材や、簡易倉庫、家具、什器等において、重ね部を機械的接合手段により接合する種々の重ね接合部材に適用可能である。
各引張試験片には、引張強さが980MPaの鋼板よりなり且つ中央部がくびれた形状の板Aと、引張強さが590MPaの鋼板よりなり且つ板Aと同形状の板Bを用いた。
試験No.1〜3は、ブラインドリベットを用いて接合した例であり、試験No.1は板Aと板Bに切欠き凹部を設けないで重ねて接合した例であり、試験No.2は、両方の板の同一位置に切欠き凹部を設けて接合した例であり、試験No.3は、高強度の鋼板よりなる板A(上側の鋼板)にのみ切欠き凹部を設けて接合した例である。
試験No.4、5は、セルフピアシングリベット(SPR)を用いて板Aと板Bを接合した形態を模擬し、1枚の鋼板にのみ穴が開いている例であり、試験No.4は切欠き凹部を設けない例、試験No.5は、穴が開いている上側の板Aに切欠き凹部を設けた例である。
各試験片の引張試験前の状態を図19に示し、表1に、試験条件をまとめて示す。なお、リベットによる穴径は4mmであり、穴の端部から試験片の端部までの最短距離は8mmであった。
試験片の破断の状態を図4に示し、表1に試験結果を示す。
試験片に切欠き凹部を設けた本発明例では、切欠き凹部の角部近傍を起点として破断していたのに対し、試験片に切欠き凹部を設けていない比較例では、穴の端縁を起点として破断しており、本発明例の破断ひずみが、比較例に対して大きく向上した結果が得られた。
試験No.6、7は、実施例1と同様にセルフピアシングリベット(SPR)を模擬した形態で接合した例、試験No.8、9は摩擦撹拌点接合により板Cと板Dを接合した例である。
各試験片を実施例1と同様に引張試験した結果を表2に示すが、試験片における切欠き凹部の有無に応じて、実施例1と同様の結果が得られた。
MJ 機械的接合手段
1、7 重ね接合部材
3 Bピラー(重ね接合部材、自動車部品)
4 ルーフレール(重ね接合部材、自動車部品)
5 バンパ(重ね接合部材、自動車部品)
6 Bピラーアウターリンフォース(重ね接合部材、自動車部品)
10 板状部材(板部材)
11 板状部材のフランジ部
20、710、720 ハット形部材、第1ハット形部材、第2ハット形部材
21、711、721 立上壁部
22、24、25、26、271、272、281、282、283、284、712、722 フランジ片(フランジ)
22A、24A、251A、252A、261A、262A、27A、281A、282A、283A、712A、722A 接続部
22U、24U、251U、252U、261U、262U、27U、281U、282U、283U、712U、722U 切欠き凹部
22B、24B、722B 立上壁部側フランジ端部の曲げ起点
22C、24C フランジの外側の端部(重ね部の端部)
30 機械的接合手段が挿通される穴
310 インナーリンフォース(第1構造部材)
320 アウターリンフォース(第2構造部材)
322、422、424、522、622 フランジ片、側壁片
322A、422A、424A、522A、622A 接続部
322U、422U、424U、522U、622U 切欠き凹部
410 インナーリンフォース(第1構造部材)
420 アウターリンフォース(第2構造部材)
510 バンパーインナーリインフォース
520 バンパーアウターリインフォース
610 Bピラーアウターリンフォース
620 補強部材
Claims (12)
- 複数の板部材の重ね部が、複数の接合部において機械的接合手段または摩擦撹拌点接合手段により点状に接合されており、前記接合部には、少なくとも一方の板部材に、機械的接合手段が挿通される穴、あるいは、摩擦撹拌点接合手段による点接合時に形成された穴が存在している重ね接合構造において、
前記板部材のうち少なくともいずれかの板部材の重ね部には、隣り合う接合部の間に前記重ね部の端部から接合部方向に切欠き凹部が形成されており、
前記切欠き凹部の内側底部は、前記穴の内径をKとしたとき、前記重ね部の端部からK以上深い位置に形成されていることを特徴とする重ね接合構造。 - 前記穴の端部と前記切欠き凹部が形成された板部材の端部との間の距離Lが、前記穴の内径Kに対して、L≧0.8Kの関係を満たすように前記穴が位置していることを特徴とする、請求項1に記載の重ね接合構造。
- 前記穴は、前記少なくとも一方の板部材を貫通する貫通穴であることを特徴とする、請求項1または2に記載の重ね接合構造。
- 前記穴の端部と前記切欠き凹部の端部との最短距離が0.8K以上であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の重ね接合構造。
- 前記切欠き凹部は、少なくとも前記穴が存在する板部材に形成されていることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の重ね接合構造。
- 前記切欠き凹部の内側底部は、前記重ね部の端部から1.5K以上の範囲まで入り込んで形成されていることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の重ね接合構造。
- 前記切欠き凹部の内側底部が、前記重ね部の端部に平行である平行部を有することを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の重ね接合構造。
- 前記平行部の長さが0.5K以上であることを特徴とする、請求項7に記載の重ね接合構造。
- 前記切欠き凹部が形成される板部材が、前記接合部を挟んで前記重ね部の端部の反対側に曲げ部が形成され、断面がハット形状のハット形部材であり、前記切欠き凹部は、前記ハット形部材の前記曲げ部より前記端部側の範囲に形成されていることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の重ね接合構造。
- 前記板部材が鋼板部材であり、前記切欠き凹部は、引張強さが590MPa以上の鋼板部材に形成されていることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の重ね接合構造。
- 前記機械的接合手段は、ブラインドリベット、セルフピアシングリベット、ドリルネジ、ボルト、レジスタンスエレメントウエルディングのいずれかであることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1項に記載の重ね接合構造。
- 前記機械的接合手段または摩擦撹拌点接合手段による接合に加え、樹脂による接合が併用されていることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項に記載の重ね接合構造。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017211731 | 2017-11-01 | ||
JP2017211731 | 2017-11-01 | ||
PCT/JP2018/040600 WO2019088207A1 (ja) | 2017-11-01 | 2018-10-31 | 重ね接合構造 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2019088207A1 true JPWO2019088207A1 (ja) | 2020-09-24 |
JP6973499B2 JP6973499B2 (ja) | 2021-12-01 |
Family
ID=66332664
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019550477A Active JP6973499B2 (ja) | 2017-11-01 | 2018-10-31 | 重ね接合構造 |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11344969B2 (ja) |
EP (1) | EP3705735A4 (ja) |
JP (1) | JP6973499B2 (ja) |
KR (1) | KR102441894B1 (ja) |
CN (1) | CN111148907B (ja) |
BR (1) | BR112020005115A2 (ja) |
CA (1) | CA3078907A1 (ja) |
MX (1) | MX2020004612A (ja) |
WO (1) | WO2019088207A1 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3705224A4 (en) * | 2017-10-31 | 2020-12-16 | Nippon Steel Corporation | BUILDING MATERIAL |
EP3936414B1 (en) * | 2019-03-06 | 2024-02-28 | Nippon Steel Corporation | Vehicle frame member |
JP2021094956A (ja) * | 2019-12-16 | 2021-06-24 | シロキ工業株式会社 | 車両用ドアフレームの製造方法及び車両用ドアフレーム |
JP7160864B2 (ja) * | 2020-07-15 | 2022-10-25 | フタバ産業株式会社 | 抵抗スポット溶接方法及び抵抗スポット溶接装置 |
JP7460498B2 (ja) | 2020-10-01 | 2024-04-02 | 株式会社Subaru | 車体骨格材の補強構造 |
JP7460497B2 (ja) | 2020-10-01 | 2024-04-02 | 株式会社Subaru | 車体骨格材の補強構造 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5551909U (ja) * | 1978-09-30 | 1980-04-05 | ||
JPS6036376U (ja) * | 1983-08-22 | 1985-03-13 | 三菱自動車工業株式会社 | 車体の複合構造 |
JPS60125405A (ja) * | 1983-12-08 | 1985-07-04 | 日産自動車株式会社 | 多孔質焼結材の取付構造 |
JP2006258205A (ja) * | 2005-03-17 | 2006-09-28 | Nissan Motor Co Ltd | 部材接合構造 |
WO2009001498A1 (ja) * | 2007-06-26 | 2008-12-31 | Honda Motor Co., Ltd. | スポット溶接されるワークピース |
JP2015078722A (ja) * | 2013-10-15 | 2015-04-23 | スズキ株式会社 | 異種金属板の接合方法および同方法による自動車用部品 |
JP2017006975A (ja) * | 2015-06-25 | 2017-01-12 | スズキ株式会社 | 接合体、及びそれを有する車両用フロントピラー組立体 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07100677A (ja) * | 1993-10-01 | 1995-04-18 | Mazda Motor Corp | 塗装パネル部材の溶接方法 |
JP3196477B2 (ja) * | 1993-11-04 | 2001-08-06 | トヨタ自動車株式会社 | 自動車のドア用開口の構造 |
JP4093514B2 (ja) | 1999-03-24 | 2008-06-04 | 富士重工業株式会社 | 車体部材の接合構造 |
JP2000289650A (ja) * | 1999-04-06 | 2000-10-17 | Fuji Heavy Ind Ltd | 室内衝撃吸収構造 |
JP4273922B2 (ja) | 2003-10-20 | 2009-06-03 | 三菱自動車工業株式会社 | 車体部材の接合構造 |
JP5044162B2 (ja) | 2006-07-31 | 2012-10-10 | トヨタ自動車株式会社 | 異種金属継手構造及び異種金属接合方法 |
DE102007019700A1 (de) * | 2007-04-26 | 2008-10-30 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Energieabsorbierendes Deformationselement für ein Fahrzeug |
DE102007054053A1 (de) * | 2007-11-13 | 2009-05-20 | Airbus Deutschland Gmbh | Kupplungselement zur Verbindung von zwei Längsversteifungselementen |
JP5141847B2 (ja) * | 2011-01-26 | 2013-02-13 | トヨタ自動車株式会社 | センターピラー上部結合構造 |
MX352297B (es) * | 2012-04-10 | 2017-11-17 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | Carrocería de vehículo. |
JP5878419B2 (ja) | 2012-04-19 | 2016-03-08 | ユニプレス株式会社 | 自動車車体のドアー開口部構造 |
JP5706021B1 (ja) | 2013-11-26 | 2015-04-22 | 株式会社神戸製鋼所 | 構造部材及び該構造部材の製造方法 |
JP6009004B2 (ja) * | 2015-01-20 | 2016-10-19 | 株式会社神戸製鋼所 | 異材接合用鍛造リベット及び異材接合方法 |
-
2018
- 2018-10-31 JP JP2019550477A patent/JP6973499B2/ja active Active
- 2018-10-31 EP EP18872894.3A patent/EP3705735A4/en active Pending
- 2018-10-31 WO PCT/JP2018/040600 patent/WO2019088207A1/ja unknown
- 2018-10-31 CN CN201880060751.9A patent/CN111148907B/zh active Active
- 2018-10-31 BR BR112020005115-2A patent/BR112020005115A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2018-10-31 CA CA3078907A patent/CA3078907A1/en not_active Abandoned
- 2018-10-31 MX MX2020004612A patent/MX2020004612A/es unknown
- 2018-10-31 US US16/648,651 patent/US11344969B2/en active Active
- 2018-10-31 KR KR1020207008212A patent/KR102441894B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5551909U (ja) * | 1978-09-30 | 1980-04-05 | ||
JPS6036376U (ja) * | 1983-08-22 | 1985-03-13 | 三菱自動車工業株式会社 | 車体の複合構造 |
JPS60125405A (ja) * | 1983-12-08 | 1985-07-04 | 日産自動車株式会社 | 多孔質焼結材の取付構造 |
JP2006258205A (ja) * | 2005-03-17 | 2006-09-28 | Nissan Motor Co Ltd | 部材接合構造 |
WO2009001498A1 (ja) * | 2007-06-26 | 2008-12-31 | Honda Motor Co., Ltd. | スポット溶接されるワークピース |
JP2015078722A (ja) * | 2013-10-15 | 2015-04-23 | スズキ株式会社 | 異種金属板の接合方法および同方法による自動車用部品 |
JP2017006975A (ja) * | 2015-06-25 | 2017-01-12 | スズキ株式会社 | 接合体、及びそれを有する車両用フロントピラー組立体 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3705735A1 (en) | 2020-09-09 |
MX2020004612A (es) | 2020-08-06 |
KR102441894B1 (ko) | 2022-09-08 |
US20200290149A1 (en) | 2020-09-17 |
JP6973499B2 (ja) | 2021-12-01 |
US11344969B2 (en) | 2022-05-31 |
CA3078907A1 (en) | 2019-05-09 |
KR20200039786A (ko) | 2020-04-16 |
CN111148907B (zh) | 2022-06-24 |
EP3705735A4 (en) | 2021-08-18 |
BR112020005115A2 (pt) | 2020-09-24 |
WO2019088207A1 (ja) | 2019-05-09 |
CN111148907A (zh) | 2020-05-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6973499B2 (ja) | 重ね接合構造 | |
EP2128004B1 (en) | Structural member made of different materials | |
JP5967266B2 (ja) | 重ね合せ部の溶接方法、重ね溶接部材の製造方法、重ね溶接部材及び自動車用部品 | |
JP5704798B2 (ja) | 異材接合方法 | |
JP5749858B2 (ja) | 車体パネルの溶接構造 | |
US10532421B2 (en) | UAM resistance spot weld joint transition for multimaterial automotive structures | |
JP6079466B2 (ja) | 高強度鋼板の重ね溶接部材およびその製造方法 | |
JP4709174B2 (ja) | アルミニウム合金製自動車車体構造部材および自動車車体異材構造部材 | |
KR20210002735A (ko) | 자동차 골격 부재 | |
EP3797913A1 (en) | Joining structure and method for manufacturing same | |
JP7370150B2 (ja) | 重ね接合構造、及び自動車骨格部品 | |
JP2020159489A (ja) | 重ね接合構造、及び自動車骨格部品 | |
JP2007283313A (ja) | 異材接合体 | |
JP2020159488A (ja) | 重ね接合構造、及び自動車骨格部品 | |
WO2020196566A1 (ja) | 継手構造、自動車部品及び継手構造の製造方法 | |
JP6687178B1 (ja) | 自動車骨格部材 | |
WO2007063646A1 (ja) | 異材接合体 | |
JP7147655B2 (ja) | 継手構造、及び自動車部品 | |
JP2023111173A (ja) | 接合構造、構造体、bピラー、及び接合構造の製造方法 | |
JP2015140143A (ja) | 自動車の車体構造 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200219 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210302 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210608 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210727 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20211005 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211018 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6973499 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |