CN104144763B - 接头结构 - Google Patents

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Abstract

本发明要解决的课题在于，提供一种能够在提高强度的基础上还能够提高刚性的接头结构。本发明的接头结构是作为金属板的冲压成形部件的帽截面构件(27)的长度方向的端部与其他部件(下边梁(14))的接头结构，所述帽截面构件(27)的长度方向的端部被不连续地分成底壁端部(27a)和2处侧壁端部(27b、27c)这3个部分。所述底壁端部(27a)的宽度(w1)比所述帽截面构件(27)中央部的底壁的宽度(W)宽，所述底壁端部(27a)与所述其他部件(14)焊接在一起。所述2处侧壁端部(27b、27c)被弯曲成形且与所述其他部件(14)焊接在一起。

Description

接头结构
技术领域
本发明涉及金属板的冲压弯曲加工部件的接头结构，特别是涉及长度方向端部沿骨架部件的3个壁面被不连续地分割、且适用于骨架部件的接合的由金属板的弯曲加工部件构成的接头结构。
背景技术
如图13所示，汽车等车辆的地板结构具备面板部件10、和为了加强面板部件10而配置的具有帽型的截面形状的骨架部件(参见非专利文献1)。在骨架部件中，存在以部件的长度方向沿着车辆前后方向的方式配置的骨架部件、和以部件的长度方向沿着车辆左右方向的方式配置的骨架部件。作为以部件的长度方向沿着车辆前后方向的方式配置的骨架部件，存在配置于车辆的左右侧部位置的下边梁14、和从前纵梁延长的延长件(extensionmember)。作为以部件的长度方向沿着车辆左右方向的方式配置的骨架部件，存在连接下边梁14与中央通道20的横梁22。这些骨架部件对于车辆的强度及刚性起到了重要的作用。在图13中，标号11表示地板。
在这些骨架部件中的、横梁22的长度方向的两端部分别接合有下边梁14和中央通道20。由于横梁22成为侧面碰撞时的载荷传递路径，因此，所述横梁22由高强度钢板形成。另外，横梁22的长度方向两端部形成为仅通过弯曲加工就能够成形的形状，使得即使是难以成形的高强度钢板也能够进行加工。
如专利文献1和非专利文献1所述的那样，以往的横梁22的长度方向的两端部具有这样的接头结构：该横梁22的长度方向的两端部沿着3个壁面的长度方向端部被不连续地分割成3个部分，各个分割部分与其他部件相接合。
另外，如专利文献2所述的那样，存在这样的接头结构：部件的长度方向端部通过冲压成形构成连续的接头部分，并与其他部件相接合。
除此之外，还存在将骨架部件的端部通过焊接金属直接与其他部件接合的接头结构、或者将形成于骨架部件端部的盒结构螺钉紧固于其他部件的接头结构。
在这些接头结构中，关于通过焊接金属直接接合的接头结构、或者用螺钉紧固的接头结构，在接合时间或接头结构的制作上需要花费时间，生产效率低下。
另外，关于专利文献2所述的利用冲压成形而形成的连续的接头结构，由于在冲压成形时使接头部分扩展，因此，板厚减小而在冲压成形的过程中产生裂纹，或者接头的刚性变得比骨架部件主体低。
因此，在本发明中，如果是专利文献1和非专利文献1所述的、能够应用高强度钢板且仅通过弯曲加工就能够成形的骨架部件的长度方向端部被分割成3个部分的接头结构，则着眼于存在下述这样的可能性：不降低接头部分的板厚而抑制裂纹的产生，从而能够将刚性保持得较高。
但是，如图14所示，以往的横梁22的具有帽型的截面形状的部件(以下称作帽截面构件)23的3个壁面的端部(底壁端部23a、侧壁端部23b、23c)分别不连续地形成。另外，底壁端部23a的宽度w1处于帽截面构件23的中央部的底壁的宽度W的范围内。并且，这些不连续的端部23a、23b、23c与下边梁14的帽截面构件15的侧壁或中央通道20(参照图13)重合并接合在一起。
在图14中，标号16表示下边梁14的平坦构件，标号24表示横梁22的平坦构件。
但是，为了设计高刚性的汽车车体，正在研究下述这样的方法，该方法用于分析在车体的局部施加有载荷的情况等下的、作为结构内部的载荷的传递路径的加载路径(loadpath)。如非专利文献2所述的那样，对于帽截面构件的接头部，已知帽截面构件的棱线成为重要的加载路径。根据非专利文献2的记载，加载路径从一方的帽截面构件的棱线穿过焊接部到达另一方的帽截面构件的棱线。由此，可以看出，棱线与焊接部的相对位置会对加载路径产生影响。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-247795号公报
专利文献2：日本特开2006-240602号公报
非专利文献
非专利文献1：自研センター構造調査シリーズオヨタカローラアクシオ，143页(自研中心结构调查系列丰田卡罗拉AXIO，143页)
非专利文献2：小林ら、「指標U*による薄板構造の評価」、自動車技術会学術講演会前刷集、No.34-11，p.5-10(2011)(小林等，“基于指标U*的对薄板结构的评价”，汽车技术会学术讲演会预印集，No.34-11，p.5-10(2011))
发明内容
发明要解决的课题
但是，以专利文献1及非专利文献1为代表，在以往的接头结构中，如图14所例示的那样，与下边梁14或中央通道20(参照图13)接合的部分的宽度w1较小，难以对接头结构在高强度的基础上进一步要求高刚性。
另外，根据非专利文献2的记载可以看出，帽截面构件的棱线与焊接部的相对位置会影响加载路径。但是，在非专利文献2中，关于为了实现高效的加载路径而应该如何配置棱线与焊接部，没有给出任何揭示和暗示。
本发明是鉴于上述课题而提出的,其目的在于提供一种能够在提高强度的基础上提高刚性的接头结构。
用于解决课题的手段
本发明的接头结构是帽截面构件的长度方向的端部与其他部件的接头结构，所述帽截面构件是金属板的冲压成形部件，所述接头结构的特征在于，所述帽截面构件的长度方向的端部被不连续地分成底壁端部和2处侧壁端部这3个部分，所述底壁端部的宽度比所述帽截面构件中央部的底壁的宽度宽，所述底壁端部与所述其他部件焊接在一起，所述2处侧壁端部被弯曲成形且与所述其他部件焊接在一起。
本发明的接头结构的特征在于，在上述发明中，所述底壁端部至少在所述帽截面构件中央部处的底壁的棱线的延长线上与所述其他部件点焊在一起。
本发明的接头结构的特征在于，在上述发明中，所述2处侧壁端部与所述其他部件点焊在一起。
本发明的接头结构的特征在于，在上述发明中，所述底壁端部成为朝向所述帽截面构件的长度方向的端部变宽的形状。
发明的效果
根据本发明所涉及的接头结构，能够在提高强度的基础上提高刚性。
附图说明
图1A是本发明的第1实施方式的地板结构的情况下的接头结构的一个实施例的立体图。
图1B是本发明的第1实施方式的地板结构的情况下的接头结构的另一个实施例的立体图。
图1C是本发明的第1实施方式的地板结构的情况下的接头结构的另一个实施例的立体图。
图2A是示出用于由一块板制作图1A所示帽截面构件的坯料形状的俯视图。
图2B是示出用于由一块板制作图1B所示帽截面构件的坯料形状的俯视图。
图2C是示出用于由一块板制作图1C所示帽截面构件的坯料形状的俯视图。
图3是示出刚性试验方法的立体图。
图4是示出通过图3所示的刚性试验得到的、负载载荷输入板的位移与负载载荷之间的关系的图。
图5是示出以基于刚性试验得到的以往例子的接头试验体的刚性为基准的、发明例的接头试验体的刚性提高率的图。
图6是本发明的第2实施方式的地板结构的情况下的接头结构的一个实施例的立体图。
图7A是详细示出图6的横梁与下边梁的焊接部的俯视图。
图7B是详细示出图6的横梁与下边梁的焊接部的放大立体图。
图8是示出用于由一块金属板制作图6所示的帽截面构件的坯料形状的俯视图。
图9A是示出发明例11的接头试验体的俯视图和主视图。
图9B是示出发明例12的接头试验体的俯视图和主视图。
图9C是示出发明例13的接头试验体的俯视图和主视图。
图10A是示出用于由一块金属板制作图9A所示的帽截面构件的坯料形状的俯视图。
图10B是示出用于由一块金属板制作图9B所示的帽截面构件的坯料形状的俯视图。
图10C是示出用于由一块金属板制作图9C所示的帽截面构件的坯料形状的俯视图。
图11A是示出比较例14的接头试验体的俯视图。
图11B是示出发明例15的接头试验体的俯视图。
图11C是示出发明例16的接头试验体的俯视图。
图12是示出以基于刚性试验得到的比较例14的接头试验体的刚性为基准的、发明例11至13以及发明例15、16的接头试验体的刚性提高率的图。
图13是示出汽车的地板结构的一个例子的立体图。
图14是示出以往的接头结构的一个例子的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图对作为本发明的第1实施方式及第2实施方式的接头结构详细地进行说明。
(第1实施方式)
图1A至1C分别是本发明的第1实施方式的地板结构中的接头结构的实施例1至3的立体图。如图1A至1C所示，实施例1至3的接头结构具备下边梁14和横梁26。下边梁14具备帽截面构件15和平坦构件16。横梁26具备帽截面构件27和平坦构件28。帽截面构件27的长度方向的端部被分为3个部分(底壁端部27a、侧壁端部27b、27c)，并且，帽截面构件27的长度方向的端部与帽截面构件15的壁面相接合。图1A至1C分别示出了被分为3个部分的帽截面构件27的长度方向端部的形状不同的情况。图中的记号×表示点焊打点位置。
底壁端部27a、侧壁端部27b、27c中的底壁端部27a与下边梁14的上表面相接合，其宽度w1比帽截面构件27的中央部的底壁的宽度W宽。由此，能够使焊接部的范围形成得比帽截面构件27的中央部的底壁的宽度W宽。
图2A至2C是分别示出由一块板制作图1A至1C所示的帽截面构件27的方法的图。图2A至2C是坯料(坯料板)形状，图1A至1C是将图2A至2C的坯料进行弯曲成形而得到的帽截面构件的形状。如图2A至2C所示，在制作帽截面构件27时，预先形成切口27d，以便通过弯曲加工将帽截面构件27的长度方向的端部的凸缘部分为3个部分。在图2A至2C中，切口27d的形状不同。切口27d的形状以随着接近长度方向端部而变宽为宜。由此，在冲裁或切断坯料端部来制作接头结构时，无需去除坯料的下脚料，能够使用整个坯料来有效地制作接头。对该坯料进行弯曲成形来制作图1A至1C所示的帽截面构件27。
在图14所示的以往的接头结构中，帽截面构件23的长度方向的3个端部中的中央的底壁端部23a仅能够在比帽截面构件23的中央部底壁的宽度W窄的范围内与下边梁14相接合。与此相对，在图1A至1C所示的本发明的第1实施方式中，底壁端部27a的宽度w1变得比帽截面构件27的中央部底壁的宽度W宽。其结果是，焊接部的范围变得比帽截面构件27的中央部底壁的宽度W宽，由此能够提高接头的刚性。
帽截面构件27的长度方向的3个端部27a、27b、27c中的底壁端部27a无需与帽截面构件27的中央部处于同一平面，也可以进行弯曲加工而与其他部件接合。
(实施例1)
在本实施例中，使用板厚1.2mm的抗拉强度为980MPa级的冷轧钢板，来制作具有与图1A至1C所示的接头结构相同的结构的发明例1至3的接头试验体。另外，作为成为比较对象的以往例子的接头试验体，制作出了如图14所示那样的、底壁端部23a的宽度w1比横梁22的中央部的底壁的宽度W窄的接头结构。另外，对发明例和以往例子的接头试验体进行了刚性试验。
图3示出了刚性试验方法。在该刚性试验中，通过焊接将固定板37、38安装于由部件35和部件36构成的相当于下边梁的构件34的长度方向两端部，对固定板37、38进行固定，并且通过焊接将负载载荷输入板50安装于由部件47和部件48构成的相当于横梁的构件46的端部，对该负载载荷输入板50分别施加了x方向的负载Fx和y方向的负载Fy。
图4示出了通过图3所示的刚性试验得到的、负载载荷输入板50的位移与载荷之间的关系，将接头试验体的刚性设定为载荷除以负载载荷输入板50的位移所得到的值。每相同位移对应的载荷越大，则刚性越高。
图5中示出了根据刚性试验得到的以往例子的接头试验体与发明例1至3的接头试验体的比较结果。各试验体的刚性由以图14所示的以往例子的接头试验体的刚性为基准的、发明例1至3的接头试验体的刚性提高率(％)来表示。对于发明例1至3的接头试验体，其刚性提高率对于任何负载方向都是正值，从而具备比以往例子的接头试验体优异的刚性。
综上，可知，发明例1至3的接头试验体是适于获得比以往例子的接头试验体高的刚性的接头结构。
(第2实施方式)
图6是本发明的第2实施方式的地板结构的情况下的接头结构的实施例1的立体图，示出了横梁62与下边梁64相接合而成的结构。
如图6所示，在本实施方式中，作为帽截面构件的横梁62的长度方向的端部被分为3个部分(底壁端部62a、侧壁端部62b、62c)，且这3个部分分别与下边梁64相接合。
这3个端部中的底壁端部62a与下边梁64的上表面相接合，其宽度w1比横梁62的中央部的底壁的宽度W宽，并且，存在于该底壁端部62a的点焊打点66的位置×达到比横梁62的中央部的底壁的宽度W宽的范围。
图7A、7B分别是示出图6的横梁62与下边梁64的焊接部的俯视图和图7A的局部放大立体图。如图7A所示，最接近横梁62的棱线62d的延长线L的点焊打点68被配置于棱线62d的延长线L上。此时，点焊打点68被配置于棱线62d的延长线L上是指，至少点焊打点68的熔核的端落入图7B所示的横梁62的弯曲R部范围X2内。
在图14所例示的以往的接头结构中，横梁23的长度方向的3个端部23a、23b、23c中的底壁端部23a只能够在比横梁23的中央部底壁的宽度W窄的范围w1内接合。与此相对，在本实施方式中，底壁端部62a的宽度w1比横梁62的中央部底壁的宽度W宽。其结果是，由于能够使焊接部的范围比横梁62的中央部底壁的宽度W宽，因此能够提高接头的刚性。
另外，作为由一块板制作的横梁62等帽截面构件的坯料形状，如图8所示，以预先形成切口62e，以便将帽截面构件的长度方向的端部分为3个部分为宜。即，将切口的形状设定为随着朝向帽截面构件的长度方向的端部而变宽的形状。由此，3个端部中的底壁端部的面积变大，因此能够提高刚性。
(实施例2)
图9A至9C分别是发明例11至13的接头试验体，点焊打点被配置于上述的图7A及图7B所示的横梁的棱线的延长线上。各接头试验体成为了基于本发明的第2实施方式的接头结构。接头试验体由与作为帽截面试验部件的横梁相对应的部件71、作为平坦试验部件的部件72、与图6的下边梁64的帽截面试验部件相对应的部件73、以及与平坦试验部件相对应的部件74这4个部件构成，与横梁相对应的部件71的长度方向的端部被分为3个部分71a、71b、71c并与部件73的壁面接合在一起。图9A至9C示出了部件71的被分为3个部分71a、71b、71c的长度方向的端部的分割形状不同的情况。图中的记号×表示点焊打点66的位置。关于使用的材料，部件71至部件74都采用板厚1.2mm的抗拉强度为980MPa级的冷轧钢板。
图10A至10C分别示出了制作图9A至9C所示的3种形状的部件71时的坯料形状，将坯料长度方向的端部分割为3个部分的切口71e的形状不同。
图11A示出了比较例14的接头试验体，图11B及图11C示出了对本发明的点焊位置进行比较的发明例15及发明例16的接头试验体。在图11A所示的比较例14的接头试验体中，部件71的长度方向的3个端部中的底壁端部71a的宽度w1处于部件71的中央部的底壁的宽度W以内。在图11B所示的发明例15的接头试验体及图11C所示的发明例16的接头试验体中，底壁端部71a的宽度w1分别比部件71的中央部的底壁的宽度W宽。在图11B所示的发明例15的接头试验体中，部件71的点焊打点66(直径约5mm)中的、最接近部件71的棱线71d的点焊打点68从部件71的棱线71d的延长线上的位置(图7B所示的弯曲R部范围X2的外侧端)向左右的外侧偏移10mm。另外，在图11C所示的发明例16的接头试验体中，部件71的点焊打点66(直径约5mm)中的、最接近部件71的棱线71d的点焊打点68从部件71的棱线71d的延长线上的位置(图7B所示的弯曲R部范围X2的内侧端)向左右的内侧偏移10mm。
图12中示出了对发明例11至13和发明例15、16的接头试验体、以及比较例14的接头试验体的刚性试验结果。以与图3所示的方法相同的方法进行了刚性试验。各接头试验体的刚性以将图11A所示的比较例14的接头试验体的刚性作为为基准的刚性提高率(％)来表示。发明例11至13和发明例15、16的接头试验体都具备比比较例14的接头试验体优异的刚性，在横梁棱线的延长线上配置有点焊打点的发明例11至13的接头试验体具备了显著优异的刚性。
根据以上内容可知，发明例11至13和发明例15、16的接头试验体是适于获得比比较例14的接头试验体高的刚性的接头结构，特别是，发明例11至13的接头试验体是更为适合的接头结构。
在所述实施例中，本发明被应用于汽车的地板结构中的下边梁与横梁的接合，但本发明的应用对象并不限于此，也能够应用于汽车用的其他部件或汽车用以外的部件的接合。
产业上的可利用性
根据本发明，能够提供一种在提高了强度的基础上还提高了刚性的接头结构。
标号说明
14：下边梁；
15：帽截面构件；
16：平坦构件；
26：横梁；
27：帽截面构件；
27a：底壁端部；
27b、27c：侧壁端部；
27d：切口；
28：平坦构件；
34：试验部件；
35：帽截面试验部件；
36：平坦试验部件；
37、38：固定板；
46：试验构件；
47：截面试验部件；
48：平坦试验部件；
50：负载载荷输入板；
62：横梁；
62a：底壁端部；
62b、62c：侧壁端部；
62d：棱线；
62e、71e：切口；
64：下边梁；
66：点焊打点。

Claims (5)

1.一种接头结构，其是帽截面构件的长度方向的端部与其他部件的接头结构，所述帽截面构件为金属板的冲压成形部件，所述接头结构的特征在于，
所述帽截面构件的长度方向的端部被不连续地分成底壁端部和2处侧壁端部这3个部分，所述底壁端部的宽度比所述帽截面构件的中央部的底壁的宽度宽，所述底壁端部与所述其他部件焊接在一起，所述2处侧壁端部被弯曲成形且与所述其他部件焊接在一起，
在制作所述帽截面构件时，预先形成用于将该帽截面构件的长度方向的端部分为3个部分的切口，所述切口的形状随着接近所述长度方向的端部而变宽。
2.根据权利要求1所述的接头结构，其特征在于，
所述底壁端部至少在所述帽截面构件的中央部处的底壁的棱线的延长线上与所述其他部件点焊在一起。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的接头结构，其特征在于，
所述2处侧壁端部与所述其他部件点焊在一起。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的接头结构，其特征在于，
所述底壁端部成为朝向所述帽截面构件的长度方向的端部变宽的形状。
5.根据权利要求3所述的接头结构，其特征在于，
所述底壁端部成为朝向所述帽截面构件的长度方向的端部变宽的形状。
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