KR20160113211A - 부재의 접합 구조체 - Google Patents

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겐이치로 오츠카
히로키 후지모토
요시아키 나카자와
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신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
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Abstract

부재끼리를 접합하여 이루어지는 접합부를 구비하는 접합 구조체의 기계적 특성, 특히, 비틀림 강성 및 축 압괴에 있어서의 흡수 에너지 특성을 더욱 향상시킨다. 제1 부재와 제2 부재를 갖고, 상기 제1 부재의 면에 상기 제2 부재의 단부가 부착되어 있고, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재를 접합하는 접합부를 구비하는, 부재의 접합 구조체이며, 상기 접합부는 상기 제2 부재의 단부를 따라 연속해서 형성되고 적어도 일부가 상기 제1 부재의 면에 겹치는 단부 플랜지와, 상기 단부 플랜지와 상기 제1 부재를 접합하는 단위 접합부를 구비하고, 상기 단부 플랜지는 상승 곡면부를 통해 상기 제2 부재의 단부의 적어도 일부에 연속해서 형성되고, 상기 상승 곡면부는 상기 제2 부재의 판 두께보다도 두꺼워진 두께 증가부를 포함하고, 상기 단위 접합부의 적어도 일부는 상기 단부 플랜지와 상기 두께 증가부의 경계로부터 3㎜ 이하의 범위에 설치된다.

Description

부재의 접합 구조체 {STRUCTURE FOR BONDING MEMBERS}
본 발명은 부재끼리를 접합하여 이루어지는 접합 구조체에 관한 것이다.
자동차의 차체는 제1 부재의 면에 대해 제2 부재의 단부를 맞닿도록 하여 접합된 접합부를 갖고 있다. 이러한 접합부로서는, 예를 들어 사이드 실과 플로어 크로스 멤버의 접합부, 터널과 플로어 크로스 멤버의 접합부, 루프 레일과 루프 크로스 멤버의 접합부, 휠 하우스와 리어 플로어 크로스 멤버의 접합부 및 프론트 사이드 멤버와 대시 크로스 멤버의 접합부를 들 수 있다. 여기에 예시한 접합부에서는 제2 부재의 단부에 플랜지가 설치되고, 이 플랜지를 이용하여 제2 부재가 제1 부재에 접합되어 있다.
자동차의 차체에서는 이와 같은 접합부를 갖는 구조체에 대해서도, 높은 기계적인 특성이 요구된다. 예를 들어, 이러한 접합 구조체에 있어서는, 비틀림 강성이나 축 압괴에 있어서의 흡수 에너지 특성을 향상시키는 것이 중요해진다. 이에 대해, 특허문헌 1에는 제2 부재측에 절결이 없는 연속된 플랜지가 설치되고, 당해 플랜지에 스폿 용접부가 형성되어 제1 부재와 접합된 구조가 개시되어 있다. 이러한 특허문헌 1에 기재된 접합 구조에 의하면, 차 폭 부재의 변형의 억제 및 비틀림 강성의 향상을 도모할 수 있다.
국제 공개 제2013/154114호
특허문헌 1에 기재된 접합 구조에 의하면, 차 폭 부재의 변형이 억제되고, 또한 비틀림 강성이 향상되지만, 가일층의 성능 향상이 요망된다. 또한, 이와 같은 성능 향상은 차체만으로 한정되지 않고, 동일한 접합 구조를 갖는 구조체에 대해서도 마찬가지로 요망된다.
따라서, 본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이고, 본 발명의 목적으로 하는 바는, 부재끼리를 접합하여 이루어지는 접합부를 구비하는 접합 구조체의 기계적 특성, 특히, 비틀림 강성 및 축 압괴에 있어서의 흡수 에너지 특성을 더욱 향상시키는 것이 가능한, 신규이고 또한 개량된 접합 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 한 관점에 의하면, 제1 부재와 제2 부재를 갖고, 상기 제1 부재의 면에 상기 제2 부재의 단부가 부착되어 있고, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재를 접합하는 접합부를 구비하는, 부재의 접합 구조체이며, 상기 접합부는 상기 제2 부재의 단부를 따라 연속해서 형성되고 적어도 일부가 상기 제1 부재의 면에 겹치는 단부 플랜지와, 상기 단부 플랜지와 상기 제1 부재를 접합하는 단위 접합부를 구비하고, 상기 단부 플랜지는 상승 곡면부를 통해 상기 제2 부재의 단부의 적어도 일부에 연속해서 형성되고, 상기 상승 곡면부는 상기 제2 부재의 판 두께보다도 두꺼워진 두께 증가부를 포함하고, 상기 단위 접합부의 적어도 일부는 상기 단부 플랜지와 상기 두께 증가부의 경계로부터 3㎜ 이하의 범위에 설치되는, 부재의 접합 구조체가 제공된다.
상기 제2 부재는 대략 햇형 또는 홈형의 단면 형상을 갖고, 상기 단부 플랜지는 상기 대략 햇형 또는 홈형을 형성하는 웨브편과 벽편 사이의 능선부의 단부에 형성되는 능선부 플랜지를 포함하고, 상기 두께 증가부는 상기 능선부와 상기 능선부 플랜지 사이의 상기 상승 곡면부에 형성되어도 된다.
상기 단위 접합부는 상기 능선부의 단부와, 당해 능선부에 연속하는 상기 웨브편 및 상기 벽편의 적어도 일부의 단부에 걸쳐서 연속해서 형성되어도 된다.
상기 단위 접합부는 상기 단부 플랜지 중 상기 제1 부재의 면에 접촉하는 부위의 전체 길이에 걸쳐서 연속해서 형성되어도 된다.
상기 단위 접합부는 상기 단부 플랜지에 단속적으로 형성되고, 그 길이가 상기 단부 플랜지와 상기 제1 부재가 접촉하는 영역의 전체 길이의 50％ 이상이 되는 길이여도 된다.
상기 접합부에 스폿 용접부를 더 가져도 된다.
상기 제1 부재가 자동차의 플로어 터널 또는 사이드 실이고, 상기 제2 부재가 플로어 크로스 멤버여도 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 부재의 접합 구조체에 의하면, 기계적 특성, 특히, 비틀림 강성 및 축 압괴에 있어서의 흡수 에너지 특성을 더욱 향상시키는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 접합 구조체를 도시하는 사시도이다.
도 2는 상기 실시 형태에 따른 접합부를 확대하여 도시하는 설명도이다.
도 3은 플로어 크로스 멤버의 단면도이다.
도 4는 접합부를 도시하는 설명도이다.
도 5는 두께 증가부를 포함하는 접합부를 도시하는 설명도이다.
도 6은 프레스 성형 장치의 일례를 도시하는 설명도이다.
도 7은 프레스 성형의 상태를 도시하는 설명도이다.
도 8은 능선부 플랜지 및 상승 곡면부의 판 두께 분포를 도시하는 설명도이다.
도 9는 상승 곡면부의 판 두께 분포를 도시하는 설명도이다.
도 10은 제1 변형예에 관한 접합부를 도시하는 설명도이다.
도 11은 제2 변형예에 관한 접합부를 도시하는 설명도이다.
도 12는 제3 변형예에 관한 접합부를 도시하는 설명도이다.
도 13은 제4 변형예에 관한 접합부를 도시하는 설명도이다.
도 14는 제5 변형예에 관한 접합부를 도시하는 설명도이다.
도 15는 제6 변형예에 관한 접합부를 도시하는 설명도이다.
도 16은 접합 구조체의 다른 예를 도시하는 사시도이다.
도 17은 접합 구조체의 다른 예를 도시하는 사시도이다.
도 18은 실시예 1의 접합부를 도시하는 설명도이다.
도 19는 실시예 4의 접합부를 도시하는 설명도이다.
도 20은 비교예 1의 접합부를 도시하는 설명도이다.
도 21은 비교예 2의 접합부를 도시하는 설명도이다.
도 22는 비교예 4의 접합부를 도시하는 설명도이다.
도 23은 평가 방법에 대해 설명하기 위해 도시하는 도면이다.
도 24는 평가 1에 있어서의 비틀림 강성의 결과를 설명하는 그래프이다.
도 25는 평가 1에 있어서의 축 압괴 특성의 결과를 설명하는 그래프이다.
도 26은 평가 2에 있어서의 축 압괴 특성의 결과를 설명하는 그래프이다.
도 27은 평가 2에 있어서의 축 압괴 특성의 결과를 설명하는 그래프이다.
도 28은 평가 2에 있어서의 비틀림 강성의 결과를 설명하는 그래프이다.
도 29는 평가 2에 있어서의 비틀림 강성의 결과를 설명하는 그래프이다.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
<1. 접합 구조체의 전체 구성>
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 접합 구조체(1)의 설명도이고, 접합 구조체(1)로서의 자동차의 차체 플로어부(2)의 일부를 도시한 사시도이다. 본 실시 형태에 따른 접합 구조체(1)는 터널 부재(3)(플로어 터널)를 제1 부재로 하고, 플로어 크로스 멤버(10)를 제2 부재로 하고, 터널 부재(3)의 측면에 플로어 크로스 멤버(10)의 단부를 맞닿도록 하여 T자 형상으로 접합한 접합부(15)를 갖는다.
터널 부재(3) 및 플로어 크로스 멤버(10)에 있어서, 접합부(15) 이외의 재료나 형상은 공지의 구성으로 할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 터널 부재(3)와 플로어 크로스 멤버(10)의 접합부(15)를 갖는 접합 구조체(1)를 예로 채용하여 설명하지만, 접합 구조체(1)는 이러한 예로 한정되지 않는다. 예를 들어, 사이드 실(제1 부재에 상당)과 플로어 크로스 멤버(제2 부재에 상당)의 접합 구조체, 루프 레일(제1 부재에 상당)과 루프 크로스 멤버(제2 부재에 상당)의 접합 구조체, 휠 하우스(제1 부재에 상당)와 리어 플로어 크로스 멤버(제2 부재에 상당)의 접합 구조체 및 프론트 사이드 멤버(제1 부재에 상당)와 대시 크로스 멤버(제2 부재에 상당)의 접합 구조체에도 본 실시 형태를 적용할 수 있다.
<2. 접합부>
도 2는 도 1에 도시하는 접합 구조체(1) 중 접합부(15)의 확대도를 도시한다. 도 3은 도 2에 III-III으로 나타낸 선을 따라 절단한 플로어 크로스 멤버(10)의 단면도를 도시한다. 도 3은 플로어 크로스 멤버(10)의 길이 방향[플로어 크로스 멤버(10)가 연장되는 방향]에 직교하는 단면(이하, 「횡단면」이라고도 함)의 단면을 접합부(15)측을 향하여 본 도면이고, 접합부(15)가 정면에 보인다. 도 4는 도 3에 IV-IV로 나타낸 선을 따라 절단한 접합부(15)의 단면도를 도시한다. 도 5는 도 3에 V-V로 나타낸 선을 따라 절단한 접합부(15)의 단면도를 도시한다.
본 실시 형태에 있어서, 플로어 크로스 멤버(10)는, 상면을 형성하는 웨브편(11)과, 웨브편(11)의 단부로부터 늘어지도록 연장되는 벽편(12)과, 벽편(12) 중 웨브편(11)과는 반대측의 단부로부터 연장되는 길이 방향 플랜지(13)를 갖고 있다. 벽편(12)은 웨브편(11)의 양단부에 연속해서 형성되어 있다. 웨브편(11)과 벽편(12) 사이에는 능선부(19)가 형성되어 있다. 플로어 크로스 멤버(10)는 웨브편(11), 그 양단부에 연속하는 능선부(19) 및 능선부(19)로부터 더욱 연속하는 2개의 벽편(12)에 의해, 대략 햇형의 횡단면을 이루는 부재이다. 플로어 크로스 멤버(10)는, 예를 들어 고장력 강판을 사용하여 프레스 성형에 의해 형성된다.
또한, 플로어 크로스 멤버(10)의 길이 방향에 대해서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 길이 방향 플랜지(13)에 스폿 용접부(13a)가 형성되고, 플로어 부재(4)에 대해 스폿 용접에 의해 접합되어 있다. 플로어 부재(4)에 대한 길이 방향 플랜지(13)의 접합은 스폿 용접에 접착제를 병용한 웰드 본드에 의한 것이어도 되고, 레이저 용접에 의한 것이어도 된다.
한편, 플로어 크로스 멤버(10)를 포함하는 접합 구조체(1)에서는, 당해 플로어 크로스 멤버(10)의 길이 방향 단부에, 터널 부재(3)와의 접합부(15)가 형성되어 있다. 접합부(15)는 플로어 크로스 멤버(10)의 길이 방향 단부에 형성된 단부 플랜지(16)와, 단부 플랜지(16)를 통해 플로어 크로스 멤버(10)와 터널 부재(3)를 접합하는 단위 접합부(17)를 갖고 있다. 단위 접합부(17)는 단부 플랜지(16)와 터널 부재(3)를 실제로 접합하는 부위이다.
본 실시 형태에 있어서, 단부 플랜지(16)는 웨브편(11), 능선부(19) 및 벽편(12)의 길이 방향 단부에 형성된 플랜지이며, 웨브편(11), 능선부(19) 및 벽편(12)을 따라 연속해서 설치되어 있다. 이러한 단부 플랜지(16)는 능선부(19)의 단부에 형성되는 능선부 플랜지(14)를 포함하고 있다. 또한, 단부 플랜지(16)는 상승 곡면부(18)를 통해, 웨브편(11), 능선부(19) 및 벽편(12)에 연속해서 형성되어 있다.
본 실시 형태에서는, 용접에 의한 단위 접합부(17)가, 단부 플랜지(16) 중 터널 부재(3)에 접촉하고 있는 부위의 전체 길이에 걸쳐서 설치되어 있다. 즉, 도 3에 도시하는 단부 플랜지(16) 중, 단위 접합부(17)가 형성되어 있지 않은 부위에서는, 단부 플랜지(16)가 터널 부재(3)로부터 이격되어 있다(도 2를 참조). 이러한 단위 접합부(17)는 단부 플랜지(16)와 상승 곡면부(18)의 경계 부분 S에 인접하는 위치에 설치되어 있다.
용접의 방법은 특별히 한정되지 않지만, 레이저 용접이나 레이저 아크 하이브리드 용접, 레이저 경납땜, 아크 용접 등, 접합 구조체(1)를 상대적으로 이동시키면서 연속해서 용접할 수 있는 용접 방법인 것이 바람직하다. 적합하게는, 간극에 대한 여유도가 높고, 고속의 용접이 가능한 레이저 아크 하이브리드 용접으로 할 수 있다.
여기서, 플로어 크로스 멤버(10)는 블랭크재에 대해, 예를 들어 굽힘 가공이나 드로잉 가공 등의 프레스 가공을 실시함으로써 성형된다. 그때에, 능선부(19)는 단부 플랜지(16)가 되는 블랭크재의 단부를 절곡한 후, 또는, 절곡하면서, 단부 플랜지(16)의 굽힘 방향과는 반대측의 면을 내측으로 하여 블랭크재를 굽힘으로써 형성된다. 플로어 크로스 멤버(10)와 터널 부재(3)의 접합 구조체(1)의 기계적 특성을 높이기 위해서는, 단위 접합부(17)가, 상승 곡면부(18)에 가까운 위치에서, 즉, 상승 곡면부(18)와 단부 플랜지(16)의 경계 부분 S를 포함하도록 또는 인접하여 형성되면 된다. 이를 위해서는, 단부 플랜지(16)의 근원 부분의 상승 곡면부(18)의 곡률 반경 Rf를 작게 하는 것이 요망된다.
단, 상승 곡면부(18)의 곡률 반경 Rf를 작게 설계할수록, 능선부(19)를 따라 블랭크재를 구부렸을 때에, 상승 곡면부(18)측과는 반대측의 능선부 플랜지(14)의 단부에 깨짐이 발생하거나, 능선부 플랜지(14)의 근원의 상승 곡면부(18)에 큰 주름이 발생하기 쉬워진다. 이러한 깨짐이나 큰 주름은 블랭크재의 판 두께가 두꺼울수록, 또는 블랭크재의 장력이 클수록 발생하기 쉽다. 그로 인해, 플로어 크로스 멤버(10)의 단부에 능선부 플랜지(14)를 포함하는 단부 플랜지(16)를 형성하는 경우, 상승 곡면부(18)의 곡률 반경 Rf를 한계까지 작게 하는 것이 곤란하게 되어 있다.
도 4에는 웨브편(11)의 단부에 있어서, 단부 플랜지(16)가 상승 곡면부(18)를 통해 웨브편(11)에 연속해서 형성되어 있는 상태가 도시되어 있다. 웨브편(11)의 단부의 접합부(15)에서는 단부 플랜지(16)의 한쪽 면이 터널 부재(3)의 접합 대상면에 겹쳐져 배치되고, 그 적어도 일부가 터널 부재(3)에 접촉하고 있다. 도 4에 도시한 예에서는 상승 곡면부(18)를 제외한 단부 플랜지(16)의 한쪽 면의 전부가, 터널 부재(3)에 접촉하고 있다. 그리고, 상승 곡면부(18)와 단부 플랜지(16)의 경계 부분 S에 인접하여, 단위 접합부(17)가 설치되어 있다.
블랭크재를 단순히 굽힘 가공하고, 단부 플랜지(16)를 형성할 때에는, 상승 곡면부(18)에 성형되는 부분에서 블랭크 재료의 연신이 발생하고, 판 두께가 블랭크재의 판 두께보다도 얇아지기 쉽다. 즉, 웨브편(11)의 단부나 벽편(12)의 단부에 형성되는 상승 곡면부(18)의 판 두께는 블랭크재의 판 두께에 대해 감소하는 경향이 보인다. 도시하지 않지만, 벽편(12)의 단부에 있어서도, 도 4에 도시한 바와 같이, 상승 곡면부(18)와 단부 플랜지(16)의 경계 부분 S에 인접하여, 단위 접합부(17)가 설치되어 있다.
도 5에는 능선부(19)의 단부에 있어서, 상승 곡면부(18)를 통해 능선부 플랜지(14)가 능선부(19)에 연속해서 형성되어 있는 상태가 도시되어 있다. 능선부(19)의 단부의 접합부(15)에 있어서도, 능선부 플랜지(14)의 한쪽 면이 터널 부재(3)의 접합 대상면에 겹쳐져 배치되고, 그 적어도 일부가 터널 부재(3)에 접촉하고 있다. 도 5에 도시한 예에서는, 상승 곡면부(18)를 제외한 능선부 플랜지(14)의 한쪽 면의 전부가, 터널 부재(3)에 접촉하고 있다. 이때, 능선부(19)의 단부에 형성되는 상승 곡면부(18)는 그 판 두께가 플로어 크로스 멤버(10)를 형성하기 위한 블랭크재의 판 두께보다도 두꺼워진 두께 증가부(20)로서 형성되어 있다.
능선부 플랜지(14)의 근원에 형성되는 상승 곡면부(18)에서는, 블랭크재의 재료가 유입되거나, 또는 주름이 발생함으로써, 판 두께가 블랭크재의 판 두께보다도 두꺼워진다. 도 5에는 원래의 블랭크재의 판 두께(파선)에 비해 판 두께가 증가한 상태가 도시되어 있다. 블랭크재의 판 두께에 대한 두께 증가부(20)의 두께 비율을 나타내는 두께 증가율이 클수록, 두께 증가부(20)에 있어서의 곡률 반경 Rf는 작아진다. 상술한 바와 같이, 능선부 플랜지(14)의 단부의 깨짐이나, 근원 부분의 큰 주름을 방지하기 위해서는, 단부 플랜지(16)의 근원의 상승 곡면부(18)의 곡률 반경 Rf를 작게 하는 데 한계가 있지만, 능선부 플랜지(14)의 근원 부분에서는 두께 증가부(20)가 형성된다. 그로 인해, 두께 증가부(20)의 곡률 반경 Rf는 다른 부분에 비해 작아진다.
따라서, 이러한 두께 증가부(20)와 능선부 플랜지(14)의 경계 부분 S를 포함하도록, 또는 경계 부분 S에 인접하여, 단위 접합부(17)를 설치함으로써, 상승 곡면부(18)의 굽힘의 중심 위치 P에 보다 가까운 위치에 단위 접합부(17)가 배치된다. 이에 의해, 플로어 크로스 멤버(10)와 터널 부재(3)의 접합 구조체(1)의 기계적 특성이 향상된다. 특히, 웨브편(11)과 벽편(12) 사이에 위치하는 절곡 부분인 능선부(19)는 축방향으로 충돌 하중이 입력되었을 때에 하중을 담당하는 부분이다. 따라서, 상승 곡면부(18) 중, 능선부(19)의 단부의 두께 증가부(20)에 인접하여 단위 접합부(17)가 설치됨으로써, 충돌 하중이 능선부(19)에 효율적으로 전달되어, 흡수 에너지 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 6 및 도 7은 웨브편(11), 능선부(19) 및 벽편(12)에 걸쳐서 연속해서 형성되는 단부 플랜지(16)를 갖는 플로어 크로스 멤버(10)를 성형하는 프레스 성형의 일례에 대해 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 프레스 성형 장치의 펀치(211), 다이(212) 및 능선 압박 패드(213)를 도시하는 사시도이고, 도 7은 능선 압박 패드(213)에 의해, 블랭크재 B를 펀치(211)에 누르고 있는 상태를 도시하는 사시도이다.
이러한 예에서는, 도 7에 도시한 바와 같이, 능선 압박 패드(213)에 의해, 블랭크재 B가 펀치(211)에 눌리고, 웨브편(11)에 성형되는 부분과 능선부(19)에 성형되는 부분의 단부가 구속된 상태에서, 다이(212)에 의해 블랭크재 B가 굽힘 가공된다. 이에 의해, 상승 곡면부(18)의 곡률 반경 Rf를 작게 하면서, 상승 곡면부(18)측과는 반대측의 능선부 플랜지(14)의 단부의 깨짐을 억제하고, 능선부 플랜지(14)를 포함하는 단부 플랜지(16)가 형성된다.
이때, 능선부(19)의 단부의 상승 곡면부(18)에서는 현저한 주름의 발생이 억제되지만, 블랭크재 B의 재료의 유입이나 주름의 발생에 의해 판 두께가 커져, 두께 증가부(20)가 형성된다. 이러한 두께 증가부(20)에서는 두께가 증가되어 있지 않은 부분에 비해, 상승 곡면부(18)의 곡률 반경 Rf가 작아진다. 이에 의해, 상승 곡면부(18)와 능선부 플랜지(14)의 경계 부분 S가, 굽힘의 중심 위치 P에 보다 가까워진다.
도 8은 능선부 플랜지(14)를 포함하는 단부 플랜지(16)와, 상승 곡면부(18)의 판 두께 분포를 도시하는 윤곽도이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 상승 곡면부(18)측과는 반대측의 능선부 플랜지(14)의 단부의 판 두께는 감소하는 한편, 능선부 플랜지(14)의 근원 부분의 상승 곡면부(18)의 판 두께는 증가하고 있다.
도 9는 웨브편(11), 능선부(19) 및 벽편(12)의 단부의 판 두께 감소율(％)을, 웨브편(11)으로부터, 능선부(19) 및 벽편(12)에 걸친 도정의 거리를 따라 나타낸 그래프이다. 웨브편(11), 능선부(19) 및 벽편(12)의 단부는 상승 곡면부(18)의 상승 개시 위치에 상당한다. 판 두께 감소율(％)이 음의 값을 나타내는 경우, 판 두께가 증가하고 있는 것을 의미한다. 도 9에 도시한 바와 같이, 웨브편(11) 및 벽편(12)의 단부에서는 판 두께 감소율(％)은 대략 양의 값이 되어 있고, 판 두께가 감소하고 있는 한편, 능선부(19)의 단부에서는 판 두께 감소율(％)이 음의 값이 되어 있고, 판 두께가 증가하고 있는 것을 알 수 있다.
즉, 본 실시 형태에 따른 접합 구조체(1)에서는 단위 접합부(17)의 적어도 일부가, 상승 곡면부(18)의 두께 증가부(20)와 능선부 플랜지(14)의 경계 부분 S에 인접하여 형성되어 있다. 상술한 바와 같이, 두께 증가부(20)에서는 다른 부분에 비해 상승 곡면부(18)의 곡률 반경 Rf가 작게 되어 있고, 상승 곡면부(18)의 굽힘의 중심 위치 P에 가까운 위치에서 능선부 플랜지(14)가 터널 부재(3)에 접촉한다. 따라서, 능선부 플랜지(14)와 두께 증가부(20)의 경계 부분 S에 인접하여 단위 접합부(17)가 설치됨으로써, 능선부(19)의 단부에 보다 가까운 위치에서, 능선부 플랜지(14)와 터널 부재(3)가 접합된다.
능선부 플랜지(14)를 포함하는 단부 플랜지(16)와 터널 부재(3)를 접합하는 단위 접합부(17)는 단부 플랜지(16)와 상승 곡면부(18)의 경계 부분 S로부터 3㎜ 이하의 범위를 포함하도록 설치된다. 즉, 단부 플랜지(16)가, 터널 부재(3)에 면 접촉하도록 구성되는 경우, 단위 접합부(17)는 단부 플랜지(16)가 상승 곡면부(18)측에 터널 부재(3)에 최초로 접촉한 부위로부터 3㎜ 이하의 범위에 적어도 일부가 포함되도록 형성되어 있다. 도 4 및 도 5의 예에 있어서, 단부 플랜지(16) 또는 능선부 플랜지(14)와 상승 곡면부(18)의 경계 부분 S로부터 단위 접합부(17)까지의 거리 L은 0㎜로 되어 있다.
이에 의해, 접합 구조체(1)의 비틀림 강성 및 축 압괴에 있어서의 흡수 에너지 특성을 확실하게 향상시킬 수 있다. 또한, 나중에 예시하지만, 단위 접합부(17)는 상승 곡면부(18)와 단부 플랜지(16) 또는 능선부 플랜지(14)의 경계 부분 S보다도, 웨브편(11), 능선부(19) 및 벽편(12)에 가까운 측에 배치되어도 된다. 이러한 위치에 단위 접합부(17)가 배치됨으로써, 비틀림 강성 및 축 압괴에 있어서의 흡수 에너지 특성을 안정적으로 향상시킬 수 있다. 특히, 상승 곡면부(18) 중, 능선부(19)의 단부의 두께 증가부(20)에 인접하여 단위 접합부(17)가 설치됨으로써, 충돌 하중이 능선부(19)에 효율적으로 전달되어, 흡수 에너지 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
플로어 크로스 멤버(10)와 터널 부재(3)를 용접에 의해 접합하는 경우, 단부 플랜지(16)측으로부터 용접을 해도 되고, 터널 부재(3)측으로부터 용접해도 된다. 이 경우의 용접법으로서는 레이저 아크 하이브리드 용접이 바람직하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 접합 구조체(1)는 단부 플랜지(16) 또는 능선부 플랜지(14)와 상승 곡면부(18)의 경계 부분 S로부터 적어도 3㎜ 이내의 범위를 포함하도록, 단위 접합부(17)가 설치되어 있다. 따라서, 단부 플랜지(16) 및 능선부 플랜지(14)가, 상승 곡면부(18)측에서 최초로 터널 부재(3)에 접촉하는 위치의 근방에서, 플로어 크로스 멤버(10)와 터널 부재(3)가 접합되어, 접합 구조체(1)의 비틀림 강성 및 축 압괴에 있어서의 흡수 에너지 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 접합 구조체(1)에서는 단위 접합부(17)가, 상승 곡면부(18) 중, 능선부(19)의 단부에 형성된 두께 증가부(20)와 능선부 플랜지(14)의 경계 부분 S로부터 3㎜ 이내의 범위를 포함하여 설치되어 있다. 따라서, 축방향으로의 충돌 하중을 담당하는 능선부(19)에 대해 효율적으로 하중이 전달되어, 축 압괴에 있어서의 흡수 에너지 특성이 더욱 향상된다.
<3. 변형예>
이상, 일 실시 형태에 따른 접합 구조체(1)에 대해 설명하였지만, 접합부(15)의 구성은 상기 실시 형태의 예로 한정되지 않는다. 이하, 접합부의 변형예의 몇 가지에 대해 설명한다. 또한, 접합부 이외의 부분의 구성에 대해서는, 상기의 실시 형태와 동일한 구성으로 할 수 있으므로, 여기서는 접합부에 대해서만 설명한다.
(3-1. 제1 변형예)
도 10은 제1 변형예에 의한 접합부(25)를 도시하는 도면이고, 접합부(25)의 단면도를 도시하고 있다. 도 10은 도 5에 대응하는 도면이며, 능선부 플랜지(14)와 터널 부재(3)의 접합 부분의 단면도를 도시하고 있다.
제1 변형예에 의한 접합부(25)는 단위 접합부(27)가, 두께 증가부(20)와 능선부 플랜지(14)의 경계 부분 S에 인접하는 두께 증가부(20)에 형성된 예이다. 도시하지 않지만, 웨브편(11) 및 벽편(12)의 단부에 있어서도, 상승 곡면부(18)와 단부 플랜지(16)의 경계 부분 S에 인접하는 상승 곡면부(18)에 단위 접합부(27)가 형성되어도 된다.
이러한 접합부(25)에 있어서도, 곡률 반경 Rf가 작아진 두께 증가부(20)와 능선부 플랜지(14)의 경계 부분 S로부터의 거리 L이 3㎜ 이하인 범위에 단위 접합부(27)가 설치된다. 이에 의해, 접합 구조체(1)의 비틀림 강성 및 축 압괴의 흡수 에너지 특성이 향상된다. 특히, 충돌 하중을 담당하는 능선부(19)의 단부에 형성되는 두께 증가부(20)를 이용하여 단위 접합부(27)가 형성되므로, 능선부(19)에 대해 효율적으로 충돌 하중이 전달되어, 축 압괴의 흡수 에너지 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 제1 변형예에 의한 접합부(25)에서는 상승 곡면부(18)의 위치에 단위 접합부(27)가 형성되므로, 웨브편(11)이나 능선부(19), 벽편(12)의 연장선상에서 플로어 크로스 멤버(10)와 터널 부재(3)가 접합되게 된다. 또한, 접합부(25)에서는, 능선부(19)의 연장선상에서 플로어 크로스 멤버(10)와 터널 부재(3)가 접합되므로, 충돌 하중이 능선부(19)에 효율적으로 전달된다. 따라서, 접합 구조체(1)의 비틀림 강성 및 축 압괴의 흡수 에너지 특성이 더욱 향상된다.
(3-2. 제2 변형예)
도 11은 제2 변형예에 의한 접합부(35)를 도시하는 도면이고, 접합부(35)의 단면도를 도시하고 있다. 도 11은 도 5에 대응하는 도면이며, 능선부 플랜지(14)와 터널 부재(3)의 접합 부분의 단면도를 도시하고 있다.
제2 변형예에 의한 접합부(35)는 단위 접합부(37)가, 두께 증가부(20)와 능선부 플랜지(14)의 경계 부분 S를 걸치고, 플로어 크로스 멤버(10)와 터널 부재(3)로 끼인 내측 부분에 대해 설치된 예이다. 도시하지 않지만, 웨브편(11) 및 벽편(12)의 단부에 있어서도, 상승 곡면부(18)와 단부 플랜지(16)의 경계 부분 S를 걸치고, 플로어 크로스 멤버(10)와 터널 부재(3)로 끼인 내측 부분에 대해 단위 접합부(37)가 형성되어도 된다.
이러한 접합부(35)에서는 곡률 반경 Rf가 작아진 두께 증가부(20)와 능선부 플랜지(14)의 경계 부분 S를 포함하도록 단위 접합부(37)가 설치된다. 즉, 두께 증가부(20)와 능선부 플랜지(14)의 경계 부분 S로부터 단위 접합부(37)까지의 거리 L은 0㎜이다. 이에 의해, 접합 구조체(1)의 비틀림 강성 및 축 압괴의 흡수 에너지 특성이 향상된다. 특히, 충돌 하중을 담당하는 능선부(19)의 단부에 형성되는 두께 증가부(20)를 이용하여 단위 접합부(37)가 형성되므로, 능선부(19)에 대해 효율적으로 충돌 하중이 전달되어, 축 압괴의 흡수 에너지 특성이 향상된다.
또한, 제2 변형예에 의한 접합부(35)에서는 상승 곡면부(18)의 위치에 단위 접합부(37)가 형성되므로, 웨브편(11)이나 능선부(19), 벽편(12)의 연장선상에서 플로어 크로스 멤버(10)와 터널 부재(3)가 접합되게 된다. 또한, 접합부(35)에서는 능선부(19)의 연장선상에서 플로어 크로스 멤버(10)와 터널 부재(3)가 접합되므로, 충돌 하중이 능선부(19)에 효율적으로 전달된다. 따라서, 접합 구조체(1)의 비틀림 강성 및 축 압괴의 흡수 에너지 특성이 더욱 향상된다.
(3-3. 제3 변형예)
도 12는 제3 변형예에 의한 접합부(45)를 도시하는 도면이고, 접합부(45)의 단면도를 도시하고 있다. 도 12는 도 5에 대응하는 도면이며, 능선부 플랜지(14)와 터널 부재(3)의 접합 부분의 단면도를 도시하고 있다.
제3 변형예에 의한 접합부(45)는 단위 접합부(47)가 경납땜에 의해 형성된 예이다. 이러한 경납땜에 의한 단위 접합부(47)는 상승 곡면부(18)와 터널 부재(3)로 끼인 내측 부분에 형성되어 있고, 단위 접합부(47)는 상승 곡면부(18)와 능선부 플랜지(14)의 경계 부분 S에 인접하여 설치되어 있다. 도시하지 않지만, 웨브편(11) 및 벽편(12)의 단부에 있어서도, 상승 곡면부(18)와 터널 부재(3)로 끼인 내측 부분에 대해, 경납땜에 의한 단위 접합부(47)가 형성되어도 된다.
이러한 접합부(45)에서는, 곡률 반경 Rf가 작아진 두께 증가부(20)와 능선부 플랜지(14)의 경계 부분 S로부터의 거리 L가 3㎜ 이하인 범위에 단위 접합부(47)가 설치된다. 도 12에서는, 거리 L은 0㎜가 되어 있다. 이에 의해, 접합 구조체(1)의 비틀림 강성 및 축 압괴의 흡수 에너지 특성이 향상된다. 특히, 충돌 하중을 담당하는 능선부(19)의 단부에 형성되는 두께 증가부(20)를 이용하여 단위 접합부(47)가 형성되므로, 능선부(19)에 대해 효율적으로 충돌 하중이 전달되어, 축 압괴의 흡수 에너지 특성이 향상된다.
또한, 제3 변형예에 의한 접합부(45)에서는 상승 곡면부(18)의 위치에 단위 접합부(27)가 형성되므로, 웨브편(11)이나 능선부(19), 벽편(12)의 연장선상에서 플로어 크로스 멤버(10)와 터널 부재(3)가 접합되게 된다. 또한, 접합부(45)에서는 능선부(19)의 연장선상에서 플로어 크로스 멤버(10)와 터널 부재(3)가 접합되므로, 충돌 하중이 능선부(19)에 효율적으로 전달된다. 따라서, 접합 구조체(1)의 비틀림 강성 및 축 압괴의 흡수 에너지 특성이 더욱 향상된다.
(3-4. 제4 변형예)
도 13은 제4 변형예에 의한 접합부(55)를 도시하는 도면이고, 접합부(55)의 단면도를 도시하고 있다. 도 13은 도 5에 대응하는 도면이며, 능선부 플랜지(14)와 터널 부재(3)의 접합 부분의 단면도를 도시하고 있다.
제4 변형예에 의한 접합부(55)는 단위 접합부(57)가 접착제에 의한 접착에 의해 형성된 예이다. 이러한 접착제에 의한 단위 접합부(57)는 상승 곡면부(18) 및 능선부 플랜지(14)와 터널 부재(3)가 대향하는 영역에 걸쳐서 형성되고, 단위 접합부(57)는 상승 곡면부(18)와 능선부 플랜지(14)의 경계 부분 S를 포함하여 설치되어 있다. 즉, 두께 증가부(20)와 능선부 플랜지(14)의 경계 부분 S로부터 단위 접합부(57)까지의 거리 L은 0㎜이다. 도시하지 않지만, 웨브편(11) 및 벽편(12)의 단부에 있어서도, 상승 곡면부(18) 및 단부 플랜지(16)와 터널 부재(3)가 대향하는 영역에, 접착제에 의한 단위 접합부(57)가 형성되어도 된다.
이러한 접합부(55)에서는 곡률 반경 Rf가 작아진 두께 증가부(20)와 능선부 플랜지(14)의 경계 부분 S를 포함하도록 단위 접합부(57)가 설치된다. 이에 의해, 접합 구조체(1)의 비틀림 강성 및 축 압괴의 흡수 에너지 특성이 향상된다. 특히, 충돌 하중을 담당하는 능선부(19)의 단부에 형성되는 두께 증가부(20)를 이용하여 단위 접합부(57)가 형성되므로, 능선부(19)에 대해 효율적으로 충돌 하중이 전달되어, 축 압괴의 흡수 에너지 특성이 향상된다.
또한, 제4 변형예에 의한 접합부(55)에서는 상승 곡면부(18)의 위치에 단위 접합부(27)가 형성되므로, 웨브편(11)이나 능선부(19), 벽편(12)의 연장선상에서 플로어 크로스 멤버(10)와 터널 부재(3)가 접합되게 된다. 또한, 접합부(55)에서는 능선부(19)의 연장선상에서 플로어 크로스 멤버(10)와 터널 부재(3)가 접합되므로, 충돌 하중이 능선부(19)에 효율적으로 전달된다. 따라서, 접합 구조체(1)의 비틀림 강성 및 축 압괴의 흡수 에너지 특성이 더욱 향상된다.
(3-5. 제5 변형예)
도 14는 제5 변형예에 의한 접합부(65)를 도시하는 도면이고, 접합부(65)를 평면에서 본 도면을 도시하고 있다. 도 14는 도 3에 대응하는 도면이며, 플로어 크로스 멤버(10)의 횡단면을, 접합부(65)측을 향하여 본 도면이다.
제5 변형예에 의한 접합부(65)는 단위 접합부(67)가 단속적으로 형성되어 있다. 단위 접합부(67)는 능선부(19)의 단부의 두께 증가부(20)와 능선부 플랜지(14)의 경계 부분 S로부터의 거리 L이 3㎜ 이하인 범위를 포함하도록 형성되어 있다. 이와 같이, 단위 접합부(67)는 능선부 플랜지(14)를 포함하는 단부 플랜지(16) 중 터널 부재(3)와 접촉하고 있는 부위의 전체 길이에 걸쳐서 연속해서 형성되어 있을 필요는 없고, 단속적으로 형성되어도 된다. 바람직하게는, 단위 접합부(67)는 그 합계의 길이가, 단부 플랜지(16) 중 터널 부재(3)와 접촉하고 있는 부분의 전체 길이의 50％ 이상이 되도록 형성된다. 단위 접합부(67)의 구체적인 구성은 상기의 각 실시 형태 및 변형예에 관한 단위 접합부의 구성을 적절히 선택할 수 있다.
(3-6. 제6 변형예)
도 15는 제6 변형예에 의한 접합부(75)를 도시하는 도면이다. 도 15는 도 2에 대응하는 도면이며, 접합부(75)의 사시도를 도시하고 있다.
제6 변형예에 의한 접합부(75)는 상기 실시 형태에 따른 접합 구조체(1)의 접합부(15)에 대해, 스폿 용접부(76)를 더 설치한 것이다. 제6 변형예에 의한 접합부(75)에서는, 먼저, 단부 플랜지(16)와 터널 부재(3)가 스폿 용접부(76)로 고정되므로, 형상이 안정된다. 이에 의해, 상승 곡면부(18)와 단부 플랜지(16)의 경계 부분 S에 인접하여 단위 접합부(77)를 용이하게 설치할 수 있음과 함께, 접합부(75)에 굽힘 하중이 부여된 경우의 변형을 작게 억제할 수 있다. 이 경우, 능선부 플랜지(14)에 스폿 용접부(76)를 설치함으로써, 충돌 하중을 더욱 효율적으로 능선부에 전달할 수 있고, 축 압괴의 흡수 에너지 특성을 향상시킬 수 있다. 단위 접합부(77)의 구성은 상기의 각 실시 형태 및 변형예에 관한 단위 접합부의 구성을 적절히 선택할 수 있다.
이상 설명한 각 변형예에 의한 접합부를 갖는 접합 구조체에 의해서도, 비틀림 강성 및 축 압괴에 있어서의 흡수 에너지 특성을 향상시킬 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술의 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 사람이라면, 특허 청구 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명확하고, 이들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다.
예를 들어, 상기 실시 형태에서는 횡단면이 햇형인 제2 부재를 예로 채용하여 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않고, 제2 부재는 적당한 횡단면으로 구성할 수 있다. 예를 들어, 길이 방향 플랜지(13)를 구비하지 않는 홈형 단면을 갖는 제2 부재라도 본 발명은 적용 가능하다.
또한, 상기 실시 형태에서는 상승 곡면부(18) 중, 능선부(19)의 단부에 두께 증가부(20)가 형성되어 있었지만, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않는다. 예를 들어, 상승 곡면부(18) 중, 웨브편(11)이나 벽편(12)의 단부에 두께 증가부를 구비하는 경우에는, 당해 두께 증가부와 단부 플랜지(16)의 경계 부분 S로부터의 거리 L이 3㎜ 이하인 범위를 포함하도록, 단위 접합부가 설치되어도 된다. 이와 같이 단위 접합부를 설치한 경우라도, 웨브편(11) 또는 벽편(12)의 단부에 있어서, 상승 곡면부(18)의 곡률 반경 Rf가 작고, 상승 곡면부(18)와 단부 플랜지(16)의 경계 부분 S가 굽힘의 중심 위치 P에 가까운 영역을 이용하여, 제1 부재와 제2 부재를 접합할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는 제2 부재로서의 플로어 크로스 멤버(10)의 단부 플랜지(16)를, 제1 부재로서의 터널 부재(3)의 소정의 면에 대해 접합하는 경우를 예로 채용하여 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 16 및 도 17에 도시한 바와 같은 접합 구조체(1A, 1B)여도 된다.
도 16에 도시하는 접합 구조체(1A)에서는 제2 부재(10A)의 벽편(12)의 단부에 형성된 단부 플랜지(16Aa)를 제1 부재(3A)의 웨브편(7)에 맞닿게 하고, 제2 부재(10A)의 웨브편(11)을 연장하여 형성된 단부 플랜지(16Ab)를 제1 부재(3A)의 벽편(8)에 걸리게 한 상태에서, 제2 부재(10A)가 제1 부재(3A)에 대해 접합되어 있다. 이러한 접합 구조체(1A)에 있어서, 제2 부재(10A)의 상승 곡면부(18A)와 단부 플랜지(16Aa)의 경계 부분에 인접하여 단위 접합부(17Aa)가 설치되어 있다. 이러한 단위 접합부(17Aa)는 제1 부재(3A)의 웨브편(7)에 대해 제2 부재(10A)를 접합한다.
또한, 접합 구조체(1A)에 있어서, 제1 부재(3A)의 능선부(9)와 벽편(8)의 경계 부분에 인접하여 단위 접합부(17Ab)가 설치되어 있다. 이러한 단위 접합부(17Ab)는 제1 부재(3A)의 벽편(8)에 대해 제2 부재(10A)를 접합한다. 이러한 접합 구조체(1A)에 있어서, 제2 부재(10A)는 일단, 도 2에 도시한 바와 같이 단부 플랜지(16)가 형성된 후, 웨브편(11)의 단부에 형성된 단부 플랜지(16)를 구부려 제조된다. 따라서, 상승 곡면부(18A)는 두께 증가부(20A)를 포함한다. 당해 두께 증가부(20A)와 단부 플랜지(16Aa)의 경계 부분에 인접하여 단위 접합부(17Aa)를 설치함으로써, 접합 구조체(1A)의 비틀림 강성 및 축 압괴에 있어서의 흡수 에너지 특성을 향상시킬 수 있다.
도 17에 도시하는 접합 구조체(1B)에서는 제2 부재(10B)의 웨브편(11) 및 벽편(12)의 단부에 형성된 단부 플랜지(16B)를 제1 부재(3B)의 웨브편(7)에 맞닿게 한 상태에서, 제2 부재(10B)가 제1 부재(3B)에 대해 접합되어 있다. 제2 부재(10B)의 웨브편(11)의 단부에 형성된 단부 플랜지(16B)는 제1 부재(3B)의 능선부(9)의 형상에 대응하도록 절곡되어 있다. 이러한 접합 구조체(1B)에 있어서도, 제2 부재(10B)의 상승 곡면부(18B)와 단부 플랜지(16B)의 경계 부분에 인접하여 단위 접합부(17B)가 설치되어 있다.
단위 접합부(17B)는 제1 부재(3B)의 웨브편(7)에 대해 제2 부재(10B)를 접합한다. 단위 접합부(17B)는 제1 부재(3B)의 능선부(9)에 인접하는 위치에도 설치되어 있다. 이러한 접합 구조체(1B)에 있어서도, 상승 곡면부(18B)가 두께 증가부(20B)를 포함하도록 구성되어, 당해 두께 증가부(20B)와 단부 플랜지(16B)의 경계 부분에 인접하여 단위 접합부(17B)를 설치함으로써, 접합 구조체(1B)의 비틀림 강성 및 축 압괴에 있어서의 흡수 에너지 특성을 향상시킬 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.
<평가 1>
먼저, 평가 1에서는 횡단면 형상이 80㎜×80㎜인 직사각형 중공 단면을 갖는 길이 500㎜의 부재를 제2 부재로 하여 상정하고, 이것에 각종 접합부를 형성하는 접합 구조체의 특성을, 수치 계산에 의해 평가하였다. 능선부에 상당하는 직사각형 중공 단면의 코너부의 곡률 반경 Rp는 10㎜로 하였다. 또한, 제2 부재의 물성값으로서, 판 두께 1.4㎜, 인장 강도 590㎫급의 고장력 강판의 기계적 특성의 값을 사용하였다.
(실시예 1)
실시예 1의 접합 구조체의 접합부(85)에서는, 도 18에 도시한 바와 같이, 부재(81)의 단부의 외주의 전체 길이에 걸쳐서 단부 플랜지(86)가 설치되고, 이 단부 플랜지(86)의 전체 길이에 걸쳐서 연속한 단위 접합부(87)가 형성되어 있다. 여기서, 단부 플랜지(86)의 폭 W는 20㎜, 부재(81)와 단부 플랜지(86) 사이의 상승 곡면부의 곡률 반경 Rf는 5㎜이고, 부재(81)와 능선부 플랜지(84) 사이의 상승 곡면부의 곡률 반경 Rf는 4㎜이다. 그리고, 단위 접합부(87)는 도 4 또는 도 5에 도시한 구성이고, 상승 곡면부와 단부 플랜지(86)의 경계 부분 S로부터 단위 접합부(87)까지의 거리 L이 3㎜이다.
또한, 도 18은 부재(81)를, 단부 플랜지(86)측을 향하여 본 도면이다.
(실시예 2)
실시예 2에서는 상기 거리 L을 1㎜로 한 점 이외에 대해서는, 실시예 1과 동일한 구성으로 하였다.
(실시예 3)
실시예 3에서는 단위 접합부를 도 10에 도시한 구성으로 하고, 또한 상기 거리 L을 2㎜로 한 점 이외에 대해서는, 실시예 1과 동일한 구성으로 하였다.
(실시예 4)
실시예 4의 접합 구조체의 접합부(105)는 실시예 2의 구성에 유사한 구성이 되어 있지만, 도 19에 도시한 바와 같이, 4개의 단위 접합부(107)가 능선부 플랜지(84)의 위치에 대응하도록 단속적으로 설치되어 있다. 4개의 단위 접합부(107)는 단부 플랜지(86) 중 4개의 코너부에, 각각 길이 40㎜로 배치되어 있다. 즉, 실시예 4에서는 단부 플랜지(86)의 전체 길이의 50％의 길이의 범위가 용접되어 있다.
(비교예 1)
비교예 1의 접합 구조체의 접합부(95)는 실시예 2의 구성에 유사한 구성이 되어 있지만, 도 20에 도시한 바와 같이, 4개의 단위 접합부(97)가 단부 플랜지(86)를 따라 단속적으로 설치되고, 능선부 플랜지(84)에 대응하는 위치에는 단위 접합부가 설치되어 있지 않다. 4개의 단위 접합부(97)는 단부 플랜지(86) 중 직선의 4변에, 각각 길이 40㎜로 배치되어 있다. 즉, 비교예 1에서는, 단부 플랜지(86)의 전체 길이의 50％의 길이의 범위가 용접되어 있다.
(비교예 2)
비교예 2의 접합 구조체의 접합부(115)는 실시예 1의 구성에 유사한 구성이 되어 있지만, 도 21에 도시한 바와 같이, 단부 플랜지(116)가 코너부에 있어서 절결되고, 능선부 플랜지가 존재하지 않는다. 단부 플랜지(116)에는 그 전체 길이에 걸쳐서 단위 접합부(117)가 설치되어 있다. 상승 곡면부와 단부 플랜지(116)의 경계 부분 S로부터 단위 접합부(117)까지의 거리 L은 3㎜로 하였다.
(비교예 3)
비교예 3의 접합 구조체의 접합부는 상기 거리 L을 1㎜로 한 점 이외에 대해서는, 비교예 2와 동일한 구성으로 하였다.
(비교예 4)
비교예 4의 접합 구조체의 접합부(125)는 도 22에 도시한 바와 같이, 전체 둘레에 걸치는 단부 플랜지(126)가 설치되어 있고, 당해 단부 플랜지(126)에 8개소의 스폿 용접부(127)가 설치되어 있다. 상승 곡면부와 단부 플랜지(126)의 경계 부분 S로부터 스폿 용접부(127)까지의 거리 L은 7.5㎜이다.
(비교예 5)
비교예 5의 접합 구조체의 접합부는 비교예 4의 구성에 유사한 구성이 되어 있지만, 8개소의 스폿 용접부(127) 중 능선부 플랜지(124)에 설치된 4개소의 스폿 용접부(127)에 대한 상기 거리 L은 4.0㎜로 하였다.
(평가 방법)
도 23은 실시예 및 비교예의 접합 구조체의 특성의 평가 방법을 도시하는 설명도이다. 여기서는 부재의 양단부 각각을, 상기 실시예 및 비교예에서 설명한 접합부에 의해 강체 플레이트에 접합한 상태에서, 도 23에 화살표 N으로 나타낸 바와 같이 한쪽의 강체 플레이트를 회전했을 때의 비틀림 강성을 평가하였다. 또한, 마찬가지로 부재의 양단부를 강체 플레이트에 접합한 상태에서, 도 23에 화살표 A로 나타낸 바와 같이 한쪽의 강체 플레이트를 축선 방향으로 압축하도록 가압했을 때의 축 압괴 특성을 평가하였다.
(평가 1의 결과)
표 1은 평가 결과를 나타내고 있다. 비틀림 강성은 비틀림 각도가 1도당의 모멘트(Nㆍm/deg)로 나타내고, 축 압괴 특성은 압괴 스트로크양이 5㎜까지인 흡수 에너지(kJ)로 나타내고 있다. 또한, 도 24 및 도 25는 표 1에 기초하는 비틀림 강성 및 축 압괴 특성의 그래프를 나타내고 있다. 도 24는 각 실시예 및 비교예에 있어서의 비틀림 강성을 나타내고, 도 25는 각 실시예 및 비교예에 있어서의 축 압괴 특성을 나타내고 있다.
Figure pct00001
표 1, 도 24 및 도 25로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예에 의한 접합부를 갖는 접합 구조체에서는, 비틀림 강성 및 축 압괴 특성 모두 비교예의 접합 구조체에 비해 높은 성능을 갖고 있다.
또한, 계산을 용이하게 하기 위해, 각 실시예 및 각 비교예에서는 제2 부재가 직사각형 중공 단면을 갖는 부재로 하였지만, 제2 부재가 햇형 또는 홈형의 단면에서도 동일한 경향을 나타낸다.
<평가 2>
이어서, 평가 2에서는 상기 실시예 2의 접합 구조체의 구성에 유사한 구성의 접합 구조체를 사용하여, 단부 플랜지 상승 곡면부의 곡률 반경 Rf를 다르게 하고, 각 접합 구조체의 특성 차이를, 수치 계산에 의해 평가하였다. 상정한 제2 부재의 형태나 물성값, 또는 비틀림 강성 및 축 압괴 특성의 평가 방법은 평가 1과 동일한 조건으로 하였다.
여기서는, 부재의 단부의 외주의 전체 길이에 걸쳐서 형성된 상승 곡면부의 곡률 반경 Rf를, 1㎜, 3㎜, 5㎜, 8㎜, 12㎜의 5종류로 설정하였다. 또한, 각각의 상승 곡면부와 단부 플랜지의 경계 부분 S로부터 단부 플랜지 방향으로 1㎜의 범위 내를 단위 접합부로 하였다.
(평가 2의 결과)
도 26 및 도 27은 축 압괴 특성을 도시하고 있다. 도 26은 압괴 스트로크양(㎜)과 흡수 에너지(kJ)의 관계를 곡률 반경 Rf마다 도시하고, 도 27은 압괴 스트로크양이 5㎜까지인 흡수 에너지(kJ)를 곡률 반경 Rf마다 도시하고 있다. 또한, 도 28 및 도 29는 비틀림 강성을 나타내고 있다. 도 28은 비틀림 각도(deg)와 모멘트(Nㆍm)의 관계를 곡률 반경 Rf마다 도시하고, 도 29는 비틀림 각도가 1도당의 모멘트(Nㆍm/deg)를 곡률 반경 Rf마다 도시하고 있다.
도 26 및 도 27로부터 알 수 있는 바와 같이, 상승 곡면부의 곡률 반경 Rf를 작게 함과 함께, 상승 곡면부와 단부 플랜지의 경계 부분 S에 인접하여 단위 접합부를 형성함으로써, 축 압괴 특성이 향상된다. 한편, 도 28 및 도 29로부터 알 수 있는 바와 같이, 비틀림 강성은 상승 곡면부의 곡률 반경 Rf가 5㎜일 때에 극솟값을 나타내고, 곡률 반경 Rf를 작게 또는 크게 함으로써 비틀림 강성이 향상된다. 따라서, 축 압괴 특성 및 비틀림 강성을 모두 향상시키기 위해서는, 상승 곡면부의 곡률 반경 Rf를 작게 함과 함께, 상승 곡면부와 단부 플랜지의 경계 부분 S에 인접하여 단위 접합부를 형성하면 되는 것을 알 수 있다.
1 : 차체(접합 구조체)
2 : 플로어부
3 : 터널 부재(제1 부재)
4 : 플로어 부재
10 : 플로어 크로스 멤버(제2 부재)
11 : 웨브편
12 : 벽편
13 : 길이 방향 플랜지
14 : 능선부 플랜지
15 : 접합부
16 : 단부 플랜지
17 : 단위 접합부
18 : 상승 곡면부
19 : 능선부
20 : 두께 증가부
Rf : 상승 곡면부의 곡률 반경
S : 상승 곡면부와 단부 플랜지(능선부 플랜지)의 경계 부분

Claims (7)

  1. 제1 부재와 제2 부재를 갖고, 상기 제1 부재의 면에 상기 제2 부재의 단부가 부착되어 있고, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재를 접합하는 접합부를 구비하는, 부재의 접합 구조체이며,
    상기 접합부는 상기 제2 부재의 단부를 따라 연속해서 형성되고 적어도 일부가 상기 제1 부재의 면에 겹치는 단부 플랜지와, 상기 단부 플랜지와 상기 제1 부재를 접합하는 단위 접합부를 구비하고,
    상기 단부 플랜지는 상승 곡면부를 통해 상기 제2 부재의 단부의 적어도 일부에 연속해서 형성되고, 상기 상승 곡면부는 상기 제2 부재의 판 두께보다도 두꺼워진 두께 증가부를 포함하고,
    상기 단위 접합부의 적어도 일부는 상기 단부 플랜지와 상기 두께 증가부의 경계로부터 3㎜ 이하의 범위에 설치되는, 부재의 접합 구조체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 부재는 대략 햇형 또는 홈형의 단면 형상을 갖고,
    상기 단부 플랜지는 상기 대략 햇형 또는 홈형을 형성하는 웨브편과 벽편 사이의 능선부 단부에 형성되는 능선부 플랜지를 포함하고,
    상기 능선부와 상기 능선부 플랜지 사이의 상기 상승 곡면부가, 상기 두께 증가부로서 형성되는, 부재의 접합 구조체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 단위 접합부는 상기 능선부의 단부와, 당해 능선부에 연속하는 상기 웨브편 및 상기 벽편의 적어도 일부의 단부에 걸쳐서 연속해서 형성되는, 접합 구조체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단위 접합부는 상기 단부 플랜지 중 상기 제1 부재의 면에 접촉하는 부위의 전체 길이에 걸쳐서 연속해서 형성되는, 부재의 접합 구조체.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단위 접합부는 상기 단부 플랜지에 단속적으로 형성되고, 그 길이가 상기 단부 플랜지와 상기 제1 부재가 접촉하는 영역의 전체 길이의 50％ 이상이 되는 길이인, 부재의 접합 구조체.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접합부에 스폿 용접부를 더 갖는, 부재의 접합 구조체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 부재가 자동차의 플로어 터널 또는 사이드 실이고, 상기 제2 부재가 플로어 크로스 멤버인, 부재의 접합 구조체.
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