CN106573653A

CN106573653A - 接合构造

Info

Publication number: CN106573653A
Application number: CN201580045344.7A
Authority: CN
Inventors: 大塚研郎; 大塚研一郎; 中泽嘉明; 西村隆; 西村隆一; 泰山正则
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2014-08-29
Filing date: 2015-08-28
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2035-08-28
Also published as: KR20170033386A; EP3196105B1; EP3196105A1; BR112017003331A2; RU2660095C1; CN106573653B; US10435081B2; CA2956055C; KR101940934B1; US20170225717A1; MX2017002403A; WO2016031964A1; JPWO2016031964A1; EP3196105A4; CA2956055A1; JP6269843B2

Abstract

本发明的接合构造具备第一金属板和一对第二金属板，在一上述第二金属板的端面和另一上述第二金属板的端面相对的状态下，使上述一对第二金属板分别与上述第一金属板重合，利用单一熔融金属块使相互相对的上述端面与上述第一金属板一体地接合。

Description

接合构造

技术领域

本发明涉及一种接合构造。

本申请基于2014年08月29日在日本申请的特愿2014-175620号和2015年02月04日在日本申请的特愿2015-020332号主张优先权，且将它们的内容在此引用。

背景技术

具有承载式车身结构的汽车车体通过将多个成形板在使各个缘部相互重合的状态下进行焊接而组装。在成形板的焊接中使用电阻点焊接及激光焊接等。汽车车体中，在负载高载荷的部分及搭载发动机等重量物的部分接合下边梁(门槛)、侧梁及各种柱等结构部件。由此，确保汽车车体所要求的刚性及强度。

近年来，要求进一步提高各结构部件的接合强度及各种刚性(扭转刚性或弯曲刚性)。另一方面，为了通过提高燃耗率来减少温暖化气体的排出量，还要求各结构部件的进一步轻量化。

例如，下述专利文献1中公开有一种作为汽车车体的结构部件的下边梁与其它结构部件的接合构造。在下边梁的长边方向的端部设有向下边梁内侧折弯的向内凸缘。下边梁经由上述向内凸缘与其它结构部件(例如A柱底部)接合。

下述专利文献2中公开有一种车辆侧部结构，具备：包含下边梁外部的下边梁外板、使下边梁外部的内侧向车体前后方向延伸并与下边梁外部接合的下边梁加强件、具有与下边梁加强件的后端相对的前壁的后车轮罩构件、与下边梁加强件的后端部连接且具有堵塞下边梁加强件的后端开口的后壁的连结构件，后车轮罩构件的前壁与连结构件的后壁接合。根据该车辆侧部结构，可提高下边梁后端侧的刚性。

另外，下述专利文献3中公开有一种具有前纵梁主体部及位于其后部且下方的上弯部的前纵梁。该前纵梁通过使左右一对内部件和外部件相互对接并进行点焊接而构成。内部件及外部件具有以相互相接的方式成形为凹形状的上下方向中间部。通过使这些上下方向中间部彼此相互对接并进行点焊接，在前纵梁设置结合部。

图22是表示普通的汽车车体200的结构例的图。如图22所示，作为结构部件，汽车车体200具备：下边梁(门槛)202、A柱(前柱)203、B柱(中间柱)204及上边梁205等。

随着汽车的高性能化，要求进一步提高汽车车体200的刚性(扭转刚性或弯曲刚性)且进一步提高操纵稳定性及静音性等舒适性。

图23是表示下边梁202的一例的立体图。此外，为了容易解读附图，图23中，利用双点划线以透明的状态表示下边梁内板206及下边梁外板207。

如图23所示，下边梁202具有由下边梁内板206、下边梁外板207、第一加强件208、及第二加强件209构成的封闭截面。

下边梁内板206在其宽度方向的两端部分别具有两个凸缘206a及206b，并且具有以这两个凸缘206a及206b为要素的帽型横截面形状。

下边梁外板207在其宽度方向的两端部分别具有两个凸缘207a及207b，并且具有以这两个凸缘207a及207b为要素的帽型横截面形状。

第一加强件208在配置于两个凸缘206a及206b和两个凸缘207a及207b之间，且以3片层合与下边梁内板206及下边梁外板207重合的状态下，利用通过电阻点焊接而形成的焊核(熔融金属块)210进行接合。

第二加强件209也与第一加强件208一样，在配置于两个凸缘206a及206b和两个凸缘207a及207b之间，且以3片层合与下边梁内板206及下边梁外板207重合的状态下，利用通过电阻点焊接而形成的焊核210进行接合。

另外，第一加强件208及第二加强件209在下边梁内板206及下边梁外板207各自的长边方向上，相互碰到(抵接)或分开地配置。

此外，通常，焊核210形成于板厚方向中央部，因此，不能从外部观察到焊核210，但为了便于说明，图23中，以可识别焊核210的位置的方式进行图示。

这样，汽车车体所使用的结构部件大多通过焊接组装。因此，为了提高汽车车体的刚性，除了激光焊接、电弧焊接以外，使用等离子焊接之类的线状连接焊接是有效的。与之相对，作为汽车车体的结构部件的焊接方法，为了低成本，使用最多的电阻点焊接为不是连续焊接的点状的不连续焊接，因此，与连续焊接相比，不利于结构部件的刚性方面。因此，开发一种技术，即使使用电阻点焊接，也可提高汽车车体的刚性。

例如下述专利文献4～6中公开有一种通过电阻点焊接而组装的各种结构部件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2012-144185号公报

专利文献2：日本国专利第5411245号公报

专利文献3：日本国专利第3820867号公报

专利文献4：日本国专利第5082249号公报

专利文献5：日本国专利第5599553号公报

专利文献6：日本国专利第5261984号公报

发明所要解决的课题

专利文献1所公开的汽车车体的接合构造中，在相互邻接的向内凸缘之间存在间隙的状态下，下边梁经由向内凸缘与其它结构部件接合。即，在邻接的向内凸缘彼此分离的状态下，下边梁与其它结构部件接合，因此，下边梁的刚性降低，其结果，作为下边梁要求的功能降低。

另外，为了抑制下边梁刚性的降低，还考虑如下方法，即，在使邻接的向内凸缘彼此重合的状态下，将向内凸缘的重合部及其附近进行焊接，由此，来接合下边梁与其它结构部件。但是，该方法中，由于使邻接的向内凸缘的一部分重合，导致重量增加，其结果，为了减少全球变暖气体，在现有的汽车车体中难以实现要求极其强烈的大幅度的轻量化。

专利文献2所公开的结构中，需要使用连结构件之类的新的零件。即，该结构中，由于增设连结构件，导致重量增加，其结果，如上述难以在汽车车体中难以实现要求强烈的轻量化。

专利文献3所公开的结构中，首先，与相对于接合强度较低的碰撞方向(车辆前后方向)成垂直的面对接并进行点焊接。因此，碰撞时，在点焊接部容易产生断裂，难以得到期望的碰撞特性。另外，仅使不同的部件彼此的边缘对接并进行点焊接时，更容易断裂。

专利文献4～6中均未公开暗示图23所示的结构部件即下边梁202，该下边梁202具有由下边梁内板206、下边梁外板207、第一加强件208及第二加强件209构成的封闭截面，且使第一加强件208及第二加强件209在下边梁内板206及下边梁外板207各自的长边方向上碰到或分开地配置。

因此，即使基于专利文献4～6所公开的发明，也不能提供具有通过电阻点焊接也可以尽可能提高刚性的结构的下边梁202。

如上述，下边梁202那样的汽车车体的结构部件需要低成本、轻量且高刚性。通过扩大下边梁202中的两个凸缘206a及206b和两个凸缘207a及207b的焊接范围(例如增加点焊接数量(焊核数量))，可以提高结构部件的刚性，但不可否认由于扩大焊接范围，焊接成本上升。

另外，如果使两个凸缘206a及206b和两个凸缘207a及207b在下边梁内板206及下边梁外板207各自的长边方向上重合焊接，则可以提高结构部件的刚性，但相应地，不仅材料成本增加，而且结构部件的重量也增加。

因此，需要开发具有不扩大两个凸缘206a及206b和两个凸缘207a及207b的焊接范围，就可以提高每1个点焊接带来的刚性的结构的结构部件。

这样，近年来，需要平衡良好地实现对汽车车体的低成本化、轻量化及高刚性化之类的3个要求。例如，如果通过增加点焊接数量来扩大凸缘的焊接范围，则汽车车体的刚性提高，但随着焊接范围的扩大，焊接成本不可避免地上升。另外，如果增大凸缘，则汽车车体的刚性提高，但随着凸缘的大型化，材料成本增加，并且重量也增加，其结果，难以实现汽车车体的轻量化。

上述说明中，作为要求低成本化、轻量化及高刚性化的构造体，以汽车车体为一例进行举出，但不限于汽车车体，例如即使对于铁道车辆的车体及飞机机体等其它构造体，大多情况下也要求低成本化、轻量化及高刚性化。

因此，近年来，开发一种可以平衡良好地实现对包含汽车车体的构造体要求的低成本化、轻量化及高刚性化的技术是非常重要的。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而创立的，其目的在于，提供一种接合构造，可以平衡良好地实现对构造体的低成本化、轻量化及高刚性化的三个要求。

用于解决课题的方案

本发明为了解决所述课题实现上述的目的，采用以下的方案。

(1)本发明一方式的接合构造具备第一金属板和一对第二金属板，在一所述第二金属板的端面和另一所述第二金属板的端面相对的状态下，使所述一对第二金属板分别与所述第一金属板重合，利用单一熔融金属块使相互相对的所述端面与所述第一金属板一体地接合。

(2)在所述(1)所记载的接合构造中，所述一对第二金属板也可以存在于同一平面上。

(3)在所述(1)或(2)所记载的接合构造中，相互相对的所述端面间的距离也可以为0mm以上且不足1mm。

(4)在所述(1)或(2)所记载的接合构造中，将所述一对第二金属板的板厚定义为t(mm)，且将相互相对的所述端面间的距离定义为G(mm)时，也可以满足下述条件式(a)，即

0mm²≤G×t＜1mm² (a)。

(5)在所述(1)或(2)所记载的接合构造中，相互相对的所述端面间的距离也可以不足所述第二金属板的板厚的40％。

(6)在所述(1)～(5)中任一项所记载的接合构造中，相互相对的所述端面的延伸长度也可以为3mm以上且不足50mm。

(7)在所述(1)～(6)中任一项所记载的接合构造中，所述一对第二金属板也可以是设于金属成形板的材料轴线方向端部的一对向内凸缘，该金属成形板在材料轴线方向上具有一定的截面形状。

(8)在所述(7)所记载的接合构造中，所述金属成形板的所述截面形状也可以为角形状、通道形状或四边形状。

(9)在所述(7)或(8)所记载的接合构造中，所述金属成形板也可以为汽车车体的下边梁(side still)，所述第一金属板为所述汽车车体的A柱底部的一部分。

(10)在所述(1)～(6)中任一项所记载的接合构造也可以还具备第三金属板，在所述第一金属板和所述第三金属板之间夹入有所述一对第二金属板，利用所述熔融金属块使相互相对的所述端面与所述第一金属板及所述第三金属板一体地接合。

(11)在所述(10)所记载的接合构造中，所述第一金属板也可以是设于在材料轴线方向上具有帽形的截面形状的第一金属成形板的凸缘，所述第三金属板是设于在材料轴线方向上具有帽形的截面形状的第二金属成形板的凸缘。

(12)在所述(11)所记载的接合构造中，所述第一金属成形板也可以是汽车车体的下边梁外板，所述第二金属成形板为所述汽车车体的下边梁内板，所述一对第二金属板分别为所述汽车车体的加强件或中间柱内板。

发明效果

根据本发明的所述方式，能够提供可平衡良好地实现对构造体的低成本化、轻量化及高刚性化的三个要求的接合构造。

附图说明

图1是示意性地表示本发明第一实施方式的接合构造1(下边梁2和A柱底部3的接合构造)的立体图；

图2是从A柱底部3的侧观察图1所示的接合构造1的图；

图3是图2所示的接合构造1的A-A向视剖面图(焊接部位的板厚方向剖面图)；

图4是将图2所示的接合构造1中形成有焊核17的部位放大的图；

图5是表示接合构造1的解析模型的说明图；

图6是将解析模型中的下边梁的长边方向端部提取表示的侧面图；

图7A是现有例的解析模型(现有形状1)的说明图；

图7B是现有例的解析模型(现有形状1)的说明图；

图7C是现有例的解析模型(现有形状1)的说明图；

图7D是现有例的解析模型(现有形状1)的说明图；

图8A是现有例的解析模型(现有形状2)的说明图；

图8B是现有例的解析模型(现有形状2)的说明图；

图8C是现有例的解析模型(现有形状2)的说明图；

图8D是现有例的解析模型(现有形状2)的说明图；

图9A是本发明例的解析模型(开发形状)的说明图；

图9B是本发明例的解析模型(开发形状)的说明图；

图9C是本发明例的解析模型(开发形状)的说明图；

图9D是本发明例的解析模型(开发形状)的说明图；

图10是对于现有形状1、2及开发形状的解析模型表示8点焊接及12点焊接时的扭转刚性的图表；

图11是对于现有形状1、2及开发形状的解析模型表示8点焊接及12点焊接时的扭转刚性/焊接部数量的图表；

图12是对于现有形状1、2及开发形状的解析模型表示8点焊接及12点焊接时的扭转刚性/(向内凸缘的平面的重量)的图表；

图13是表示使现有形状1、2、及开发形状的解析模型旋转1度时的应变分布的说明图；

图14表示对于图9C所示的开发形状，解析相互邻接的向内凸缘间的间隙(端面间距离)与扭转刚性的关系的结果；

图15是示意性地表示本发明第二实施方式的接合构造111(下边梁内板106、下边梁外板107、第一加强件108及第二加强件109的接合构造)的立体图；

图16是图15的B向视图；

图17是图16所示的焊接部位的C-C向视剖面图(焊接部位的板厚方向剖面图)；

图18是表示下边梁的截面形状的说明图；

图19是表示现有例的下边梁、本发明例的下边梁中的第一加强件及第二加强件各自的配置和焊核的位置的说明图；

图20是表示实施例中的解析结果的图表；

图21是表示实施例中的解析结果的图表；

图22是表示汽车车体的车身壳体的一例的说明图；

图23是表示下边梁的一例的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的一个实施方式。此外，以下，作为要求低成本化、轻量化及高刚性化的构造体，示例说明汽车车体。

[第一实施方式]

首先，说明本发明第一实施方式。如已经叙述，汽车车体具备下边梁及A柱底部作为结构部件。以下的第一实施方式中，说明对下边梁和A柱底部的接合构造应用本发明的接合构造的方式。

图1是示意性地表示本发明第一实施方式的接合构造1(下边梁2和A柱底部3的接合构造)的立体图。图2是从A柱底部3的侧观察图1所示的接合构造1的图。

此外，第一实施方式中，说明下边梁2和A柱底部3的接合构造1，但本发明不仅限定于该方式。图1及图2中，将下边梁2及A柱底部3各自的形状简化表示。另外，图1及图2中，为了容易解读附图，利用双点划线以透明状态表示A柱底部3。

[下边梁2]

下边梁2是在材料轴线方向(图1所示的箭头方向)上具有一定的截面形状(本实施方式中，四边形状)的金属成形板。更具体而言，下边梁2是拉伸强度通常为590MPa级(优选为780MPa级，进一步优选为980MPa级)的高拉力钢板制的长条且中空的筒状的冲压成形体。冲压成形也可以为冷冲压，也可以为热冲压。

下边梁2至少具备第一面4、第一棱线5和第二面6。

第一面4沿材料轴线方向延伸。第一棱线5与第一面4连接，并且沿材料轴线方向延伸。另外，第二面6与第一棱线5连接，并且沿材料轴线方向延伸。

下边梁2具有大致四边形的横截面形状。因此，下边梁2还具备：与第二面6连接的第二棱线7、与第二棱线7连接的第三面8、与第三面8连接的第三棱线9、与第三棱线9连接的第四面10、与第四面10及第一面4连接的第四棱线11。

下边梁2也可以不是大致四边形的横截面形状，例如可以具有角状的横截面形状。在该情况下，下边梁2仅具有第一面4、第一棱线5及第二面6。另外，下边梁2也可以具有通道状的截面形状。在该情况下，下边梁2仅具有第一面4、第二面6、第三面8、第一棱线5及第二棱线7。

在下边梁2的材料轴线方向端部12，也可以以存在于同一平面上的方式设有第一向内凸缘13、第二向内凸缘14、第三向内凸缘15及第四向内凸缘16。

第一向内凸缘13与第一面4连接形成。

第二向内凸缘14与第二面6连接，并且在与第一向内凸缘13之间具有间隙，且不与第一向内凸缘13重合地形成。

如图2所示，第一向内凸缘13的第一端面13a和第二向内凸缘14的第二端面14b在同一平面上相对。第一向内凸缘13和第二向内凸缘14的对与本发明中的一对第二金属板对应。

第三向内凸缘15与第三面8连接，并且在与第二向内凸缘14之间具有间隙，且不与第二向内凸缘14重合地形成。

如图2所示，第二向内凸缘14的第一端面14a和第三向内凸缘15的第二端面15b在同一平面上相对。第二向内凸缘14和第三向内凸缘15的对也与本发明中的一对第二金属板对应。

第四向内凸缘16与第四面10连接，并且在与第三向内凸缘15之间具有间隙，且不与第三向内凸缘15重合地形成。

如图2所示，第三向内凸缘15的第一端面15a和第四向内凸缘16的第二端面16b在同一平面上相对。第三向内凸缘15和第四向内凸缘16的对也与本发明中的一对第二金属板对应。

另外，第四向内凸缘16在与第一向内凸缘13之间具有间隙，且不与第一向内凸缘13重合地形成。

如图2所示，第四向内凸缘16的第一端面16a和第一向内凸缘13的第二端面13b在同一平面上相对。第四向内凸缘16和第一向内凸缘13的对也与本发明中的一对第二金属板对应。

[A柱底部3]

与下边梁2一样，A柱底部3是高拉力钢板的冲压成形品。下边梁2与A柱底部3的平坦的部位(以下，称为平坦部)31接合。A柱底部3的一部分即平坦部31与本发明中的第一金属板对应。相对于A柱底部3的平坦部31，下边梁2经由第一向内凸缘13、第二向内凸缘14、第三向内凸缘15及第四向内凸缘16，通过例如电阻点焊接进行接合。

[下边梁2和A柱底部3的接合]

如图2所示，在第一向内凸缘13的第一端面13a和第二向内凸缘14的第二端面14b相对的状态下，第一向内凸缘13及第二向内凸缘14各自与A柱底部3的平坦部31重合并通过电阻点焊接进行接合。

图3是图2所示的接合构造1的A-A向视剖面图(焊接部位的板厚方向剖面图)。如图3所示，第一向内凸缘13的第一端面13a及第二向内凸缘14的第二端面14b(相互相对的端面)利用以通过电阻点焊接从接合面(板厚方向中心部)椭圆状地扩展的方式形成的单一熔融金属块(以下，称为焊核)17与A柱底部3的平坦部31一体地接合。

此外，熔融金属块是通过由焊接工艺产生的高热熔化的金属冷却凝固的金属块，是承担金属部件彼此的牢固接合的部位。一般而言，通过电阻点焊接形成的熔融金属块称为焊核(或简称为核)。

如图2所示，在第二向内凸缘14的第一端面14a和第三向内凸缘15的第二端面15b相对的状态下，第二向内凸缘14及第三向内凸缘15各自与A柱底部3的平坦部31重合且通过电阻点焊接进行接合。

第二向内凸缘14的第一端面14a及第三向内凸缘15的第二端面15b(相互相对的端面)利用以通过电阻点焊接从接合面椭圆状地扩展的方式形成的单一焊核18与A柱底部3的平坦部31一体地接合。此外，焊核18的截面形状与图3所示的焊核17的截面形状一样，因此，省略焊核18的截面形状的图示。

如图2所示，在第三向内凸缘15的第一端面15a和第四向内凸缘16的第二端面16b相对的状态下，第三向内凸缘15及第四向内凸缘16各自与A柱底部3的平坦部31重合且通过电阻点焊接进行接合。

第三向内凸缘15的第一端面15a及第四向内凸缘16的第二端面16b(相互相对的端面)利用以通过电阻点焊接从接合面椭圆状地扩展的方式形成的单一焊核19与A柱底部3的平坦部31一体地接合。此外，焊核19的截面形状与图3所示的焊核17的截面形状一样，因此，省略焊核19的截面形状的图示。

如图2所示，在第四向内凸缘16的第一端面16a和第一向内凸缘13的第二端面13b相对的状态下，第四向内凸缘16及第一向内凸缘13各自与A柱底部3的平坦部31重合且通过电阻点焊接进行接合。

第四向内凸缘16的第一端面16a及第一向内凸缘13的第二端面13b(相互相对的端面)利用以通过电阻点焊接从接合面椭圆状地扩展的方式形成的单一焊核20与A柱底部3的平坦部31一体接合。此外，焊核20的截面形状与图3所示的焊核17的截面形状一样，因此，省略焊核20的截面形状的图示。

下边梁2和A柱底部3的接合强度依赖于各焊核17、18、19及20的大小(核径)。因此，通过在与要求的接合强度相应的焊接条件(电极的挤压力、电流值、通电时间等)下进行电阻点焊接，需要适当地控制各焊核17、18、19及20的核径。

例如，优选以核径成为2.5√t以上的方式设定焊接条件。在此，t为各向内凸缘13～16的板厚(即，下边梁2的板厚)，其单位为mm。更优选以核径成为3.0√t以上的方式设定焊接条件，进一步优选以核径成为4.0√t以上的方式设定焊接条件。

第一向内凸缘13、第二向内凸缘14、第三向内凸缘15及第四向内凸缘16为了均确保焊接性，特别是电阻点焊接性或激光焊接性，优选存在于大致同一平面上。换而言之，优选向内凸缘13～16不会相互重合，且相对于A柱底部3的平坦部31进行紧贴(面接触)。

图4是将图2所示的接合构造1中的形成有焊核17的部位放大的图。如图4所示，第一向内凸缘13的第一端面13a和第二向内凸缘14的第二端面14b之间的距离(相互相对的端面间的距离：以下，称为端面间距离)G优选为0mm以上且不足1mm。是为了均确保轻量化、与A柱底部3的焊接性、特别是电阻点焊接性或激光焊接性。

详细如后述，但在端面间距离G为1mm以上的情况下，不能稳定地形成焊核17，因此，接合构造1的扭转刚性降低。从提高扭转刚性的观点来看，端面间距离G更优选为0mm以上且不足0.3mm，进一步优选为0mm以上且不足0.1mm。特别推荐在下边梁2变形时，为了第一向内凸缘13的第一端面13a和第二向内凸缘14的第二端面14b相互接触，将端面间距离G设为不足0.1mm。

另外，在向内凸缘13及14的板厚t(单位为mm)较大的情况下，在电阻点焊接时，熔化金属飞散，因此，也可以使端面间距离G以板厚t标准化。将端面间距离G以板厚t标准化时的条件式如以下。

优选为条件式：0mm²≤G×t＜1mm² (a)

更优选为条件式：0mm²≤G×t＜0.3mm² (b)

进一步优选为条件式：0mm²≤G×t＜0.1mm² (c)

另外，在以板厚t的百分率定义端面间距离G优选的范围的情况下，优选端面间距离G为0mm以上且不足板厚t的40％。在端面间距离G为板厚t的40％以上的情况下，不能稳定地形成焊核17，因此，接合构造1的扭转刚性降低。从提高扭转刚性的观点来看，更优选端面间距离G为0mm以上且不足板厚t的10％。

限定端面间距离G的原因在于，端面间距离G过长时，在电阻点焊接时，熔融的焊接金属从端面间漏出，得不到期望的焊接强度。

如图4所示，第一向内凸缘13的第一端面13a及第二向内凸缘14的第二端面14b的延伸长度(相互相对的端面的延伸长度：以下，称为端面长度)D优选为3mm以上且不足50mm。在端面长度D不足3mm的情况下，难以进行电阻点焊接。假定即使可以代替电阻点焊接，而通过激光焊接等进行焊接，在端面长度D不足3mm的情况下，也不能确保作为部件的刚性。在端面长度D为50mm以上的情况下，下边梁2的重量增加，其结果，导致汽车车体的重量增加。考虑到高刚性化和轻量化的平衡时，端面长度D优选为3mm以上且不足20mm。

上述的端面间距离G的条件及端面长度D的条件不仅可适用于第一向内凸缘13和第二向内凸缘14的对，而且也可适用于第二向内凸缘14和第三向内凸缘15的对、第三向内凸缘15和第四向内凸缘16的对及第四向内凸缘16和第一向内凸缘13的对。

图1及图2中，示例了下边梁2的向内凸缘13～16和A柱底部3的平坦部31利用4个焊核17～20接合的方式，但向内凸缘13～16和平坦部31也可以在焊核17～20存在的部位以外的部位进行焊接。由此，可以进一步提高下边梁2和A柱底部3的接合强度。但是，随着焊接部位的增加，焊接成本上升，因此，焊接部位的总数只要考虑要求的接合强度和制造成本适当决定即可。

此外，下边梁2通过将作为原材料的坯料以公知的方法进行冲压成形而制造，但也可以在坯料的长边方向的缘部形成向内凸缘13～16后，进行坯料的冲压加工，由此，制造下边梁2。或者，也可以在通过坯料的冲压加工形成下边梁2的主体部分后，再形成向内凸缘13～16。

上述的说明中，示例了将通过电阻点焊接形成的熔融金属块(焊核)用于结构部件的接合的情况，例如，除了电阻点焊接以外，也可以将通过电弧焊接、激光焊接及激光电弧焊接等的不连续焊接而形成的熔融金属块用于结构部件的接合。作为这些通过不连续焊接形成的熔融金属块的形状，可示例C形状、O形状、椭圆形状、直线形状、曲线形状、波形状及螺旋形状等。

根据上述那样的第一实施方式的接合构造1，不增加电阻点焊接数量(焊核数量)，就可以最小限度地抑制凸缘的扩大量，且实现汽车车体(特别是下边梁2和A柱底部3的接合部分)的高刚性化。即，根据接合构造1，可以平衡良好地实现对于汽车车体的低成本化、轻量化及高刚性化的三个要求。

以下，参照下述实施例说明通过接合构造1得到上述效果的依据。

(实施例)

制作图1所示的接合构造1的解析模型，进行数值解析，并评价接合构造1的性能。图5是表示解析模型21的说明图，图6是将解析模型21中的下边梁22的长边方向端部提取表示的侧面图。

与接合构造1一样，解析模型21在下边梁22(总长500mm，第一棱线的曲率半径5mm)的长边方向的两端21a、21b分别具备4个向内凸缘。分别形成于两端21a、21b的4个向内凸缘以与电阻点焊接的接合强度相当的接合强度，与A柱底部的平坦部即刚体的端板23、24接合。此外，下边梁22、A柱底部的平坦部23、24均由板厚1.4mm、拉伸强度590MPa的高拉力钢板构成。

而且，该解析模型21的解析中，在完全约束端板23的状态下，使端板24绕下边梁22的中心轴旋转1度(1deg.)，由此，评价扭转刚性。

图7A～图7D是现有例的解析模型(现有形状1)的说明图。图7A是表示现有例的解析模型中的下边梁22的立体图。图7B是图7A中的A向视图。图7C及图7D是表示现有例的解析模型的电阻点焊接位置的说明图。图7C表示8点焊接的情况，图7D表示12点焊接的情况。此外，形成正方形的电阻点焊接的一边的长度为4.7mm。该尺寸即使在后述的现有形状2及开发形状下也相同。

如图7A所示，解析模型(现有形状1)中，4个向内凸缘相互不重合地分开。4个向内凸缘各自的宽度wh均为14mm。相互邻接的向内凸缘间的间隙(端面间距离)为4个向内凸缘存在的平面内的最短距离即7mm。图7C及图7D中的四边符号示意性地表示通过电阻点焊接形成的焊核。

图8A～图8D是现有例的解析模型(现有形状2)的说明图。图8A是表示现有例的解析模型中的下边梁25的立体图。图8B是图8A中的A向视图。图8C及图8D是表示现有例的解析模型的电阻点焊接位置的说明图。图8C表示8点焊接的情况，图8D表示12点焊接的情况。图8C及图8D中的四边符号示意性地表示通过电阻点焊接形成的焊核。

如图8A所示，解析模型(现有形状2)中，在相互邻接的两个向内凸缘的一方形成有高度差，在该高度差的部位，使两个向内凸缘以重合的状态接合(焊接)。4个向内凸缘各自的宽度均为14mm。

图9A～图9D是本发明例的解析模型(开发形状)的说明图。图9A是表示现有例的解析模型中的下边梁的立体图。图9B是图9A中的A向视图。图9C及图9D是表示现有例的解析模型的电阻点焊接位置的说明图。图9C表示8点焊接的情况，图9D表示12点焊接的情况。图9C及图9D中的四边符号示意性地表示通过电阻点焊接形成的焊核。

如图9A所示，解析模型(开发形状)中，相互邻接的两个向内凸缘的一端面和另一端面在同一平面上相对且紧贴。即，端面间距离为0mm。一端面和另一端面通过单一焊核与未图示的端板(相当于A柱底部的平坦部)一体地接合。

图10是对于现有形状1、2及开发形状的解析模型表示8点焊接及12点焊接时的扭转刚性的图表。图11是对于现有形状1、2及开发形状的解析模型表示8点焊接及12点焊接时的扭转刚性/焊接部数量(焊核数量)的图表。图12是对于现有形状1、2及开发形状的解析模型表示8点焊接及12点焊接时的扭转刚性/(向内凸缘的平面的重量)的图表。

如图10及图11所示可知，以焊接部数量相同的形状彼此比较时，开发形状中的扭转刚性及每1个焊接部数量的扭转刚性最高。另外，如图10所示可知，开发形状的8点焊接的刚性比现有形状1的12点焊接高。另外，与现有形状2相比可知，开发形状没有向内凸缘的重合，因此，为轻量。

图13是表示使现有形状1、2及开发形状的解析模型旋转1度时的应变分布的说明图。图13中的数字表示在由线指示的部位解析的板厚中心中的剪断应力的值。

参照图13说明开发形状相对于现有形状1、2的优越性。

[现有形状1相对于开发形状的优越性]

开发形状中，即使是单纯地与现有形状1相同的焊接数量(相同的焊核数量)，在现有形状1中，如图7B所示，8点焊接的1个凸缘的约束数量为2点，与之相对，开发形状中，如图7B所示，8点焊接的1个凸缘中的约束数量成为3点，约束凸缘的点增加，因此，与现有形状1相比成为高刚性。

[与现有形状2相比的开发形状的优越性]

为了与邻接的向内凸缘重合，需要在现有形状2的向内凸缘的端部设置板厚的高度差部，该高度差部成为应力集中部位，与之相对，开发形状中，邻接的向内凸缘均可以设为完全平坦。因此，现有形状2中的向内凸缘的角部分以焊接部的点约束，与之相对，开发形状中，不仅以点约束，而且向内凸缘的边缘彼此(端面彼此)接触，因此，可以利用线约束。因此，通过这两个影响，开发形状中，如图13的图表所示，与现有形状2相比，向内凸缘的剪断应力不易集中而变得均匀，由此，通过剪断应力变得均匀，从而提高刚性。

图14表示对于图9C所示的开发形状，解析相互邻接的向内凸缘间的间隙(端面间距离)与扭转刚性的关系的结果。如图14所示可知，端面间距离成为1mm以上时，扭转刚性大幅降低，因此，端面间距离优选为0mm以上且不足1mm。另外，根据图14可知，端面间距离更优选为0mm以上且不足0.3mm，最优选为0mm以上且不足0.1mm。特别是通过将端面间距离设为0mm，即使相互相对的端面彼此紧贴，可大幅地提高扭转刚性。

通过以上那样的解析结果证明，根据本发明例(接合构造1)，可以平衡良好地实现对于汽车车体的低成本化、轻量化及高刚性化的三个要求。

另外，根据本发明例(接合构造1)，如现有形状2那样，不需要使凸缘彼此重合，因此，与现有形状2相比，可以减少下边梁和A柱底部的焊接作业工序。

[第二实施方式]

接着，说明本发明第二实施方式。如使用图23进行的说明，作为结构部件，汽车车体具备下边梁内板、下边梁外板、第一加强件及第二加强件。第二实施方式中，说明对这些结构部件的接合构造应用本发明的接合构造的方式。另外，上述第一加强件及第二加强件的至少一方也可以为中间柱内板。

图15是示意性地表示本发明第二实施方式的接合构造111(下边梁内板106、下边梁外板107、第一加强件108及第二加强件109的接合构造)的立体图。图16是图15的B向视图。此外，为了容易解读附图，图15及图16中均利用双点划线以透明的状态表示下边梁内板106及下边梁外板107。另外，以后的说明中，举例接合构造111其本身为下边梁的情况，但本发明不限定于下边梁，也可适用于上边梁(roof rail)及A柱等。

如图15所示，接合构造(即下边梁)111具有由下边梁内板106、下边梁外板107、第一加强件108及第二加强件109构成的封闭截面。

下边梁内板106为在材料轴线方向上具有一定的截面形状的金属成形板，更具体而言，为由高拉力钢板构成的冲压成形板。下边梁内板106在其宽度方向的两端部分别具有两个凸缘106a及106b。

下边梁内板106具有以两个凸缘106a及106b为要素的帽型的横截面形状。

下边梁外板107为在材料轴线方向上具有一定的截面形状的金属成形板，更具体而言，为由高拉力钢板构成的冲压成形板。下边梁外板107在其宽度方向的两端部分别具有两个凸缘107a及107b。

下边梁外板107具有以两个凸缘107a及107b为要素的帽型的横截面形状。

第一加强件108是由高拉力钢板构成的平板。第一加强件108在配置于两个凸缘106a及106b和两个凸缘107a及107b之间，且以3片层合与下边梁内板106及下边梁外板107重合的状态下，利用通过电阻点焊接形成的焊核112与下边梁内板106及下边梁外板107接合。此外，图15中，以可视化的状态表示焊核112。

第二加强件109也与第一加强件108一样，是由高拉力钢板构成的平板。第二加强件109在配置于两个凸缘106a及106b和两个凸缘107a及107b之间，且以3片层合与下边梁内板106及下边梁外板107重合的状态下，利用通过电阻点焊接形成的焊核112与下边梁内板106及下边梁外板107接合。

第一加强件108及第二加强件109在下边梁内板106及下边梁外板107各自的长边方向上相互对接，或隔开规定距离地配置。

如图15及图16所示，在使第一加强件108的端面108a和第二加强件109的端面109a在同一平面上相对的状态下，将第一加强件108及第二加强件109夹入下边梁内板106和下边梁外板107之间。

图17是图16所示的焊接部位的C-C向视剖面图(焊接部位的板厚方向剖面图)。如图16及图17所示，第一加强件108的端面108a及第二加强件109的端面109a(相互相对的端面)利用以通过电阻点焊接从接合面(板厚方向中心部)椭圆状地扩展的方式形成的单一焊核113a与下边梁内板106的凸缘106a及下边梁外板107的凸缘107a一体地接合。

这样，第二实施方式中，着眼于图16所示的焊接部位(焊核113a)时，第一加强件108及第二加强件109与本发明中的一对第二金属板对应，下边梁内板106的凸缘106a与本发明中的第一金属板对应，下边梁外板107的凸缘107a与本发明中的第三金属板对应。

如图15所示，第一加强件108的端面108a及第二加强件109的端面109a(相互相对的端面)利用以通过电阻点焊接从接合面(板厚方向中心部)椭圆状地扩展的方式形成的单一焊核113b与下边梁内板106的凸缘106b及下边梁外板107的凸缘107b一体接合。

此外，焊核113b的板厚方向的截面形状与图17所示的焊核113a的截面形状相同，因此，省略焊核113b的截面形状的图示。

这样，第二实施方式中，着眼于焊核113b时，第一加强件108及第二加强件109与本发明中的一对第二金属板对应，下边梁内板106的凸缘106b与本发明中的第一金属板对应，下边梁外板107的凸缘107b与本发明中的第三金属板对应。

下边梁内板106、下边梁外板107、第一加强件108及第二加强件109的接合强度依赖于各焊核112、113a及113b的大小(核径)。因此，需要通过在与要求的接合强度相对应的焊接条件(电极的挤压力、电流值、通电时间等)下进行电阻点焊接，而适当地控制各焊核112、113a及113b的核径。

例如，优选以核径成为2.5√t以上的方式设定焊接条件。在此，t为各加强件108及109的板厚，其单位为mm。更优选以核径成为3.0√t以上的方式设定焊接条件，进一步优选以核径成为4.0√t以上的方式设定焊接条件。

第一加强件108及第二加强件109为了均确保焊接性、特别是电阻点焊接性或激光焊接性，优选存在于大致同一平面上。换而言之，优选第一加强件108及第二加强件109不会相互重合，且相对于下边梁内板106的凸缘106a及106b和下边梁外板107的凸缘107a及107b进行紧贴(面接触)。

与第一实施方式一样，第二实施方式中，也优选第一加强件108的端面108a和第二加强件109的端面109a之间的距离(端面间距离)G为0mm以上且不足1mm(参照图15及图16)。另外，与第一实施方式一样，第二实施方式中，也从提高扭转刚性的观点来看，端面间距离G更优选为0mm以上且不足0.3mm，进一步优选为0mm以上且不足0.1mm。

另外，与第一实施方式一样，第二实施方式中，在第一加强件108及第二加强件109的板厚t(单位为mm)较大的情况下，在电阻点焊接时，熔化金属飞散，因此，也可以使端面间距离G以板厚t标准化。将端面间距离G以板厚t标准化时的条件式与第一实施方式中说明的条件式(a)～(c)相同。

另外，与第一实施方式一样，第二实施方式中，在以板厚t的百分率定义端面间距离G优选的范围的情况下，优选端面间距离G为0mm以上且不足板厚t的40％。在端面间距离G为板厚t的40％以上的情况下，不能稳定地形成焊核113a及113b，因此，接合构造111的扭转刚性降低。从提高扭转刚性的观点来看，更优选端面间距离G为0mm以上且不足板厚t的10％。

与第一实施方式一样，第二实施方式中，也优选第一加强件108的端面108a及第二加强件109的端面109a的延伸长度(端面长度)D为3mm以上且不足50mm(参照图16)。在此，如图16所示，第二实施方式中的端面长度D是相互相对的端面108a及109a的总长中、与凸缘106a及107a重合的部分的长度。另一方面，图16所示的焊接部位的相反侧的焊接部位，即焊核113b的形成部位中的端面长度D是相互相对的端面108a及109a的总长中、与凸缘106b及107b重合的部分的长度。

在端面长度D不足3mm的情况下，难以进行电阻点焊接。假定即使可以代替电阻点焊接，而通过激光焊接等进行焊接，在端面长度D不足3mm的情况下，也不能确保作为部件的刚性。在端面长度D为50mm以上的情况下，部件重量增加，其结果，导致汽车车体的重量增加。考虑到高刚性化和轻量化的平衡时，端面长度D优选为3mm以上且不足20mm。

上述说明中，示例了将通过电阻点焊接形成的熔融金属块(焊核)用于结构部件的接合的情况，例如，除了电阻点焊接以外，也可以将通过电弧焊接、激光焊接及激光电弧焊接等的不连续焊接而形成的熔融金属块用于结构部件的接合。作为这些通过不连续焊接形成的熔融金属块的形状，可示例C形状、O形状、椭圆形状、直线形状、曲线形状、波形状及螺旋形状等。

因此，接合构造111中，通过使用电阻点焊接之类的点状的不连续焊接，抑制重量增加且低成本，且可得到绕轴心较高的扭转刚性。

以上说明中，示例了接合构造111为下边梁，因此，将第一加强件108及第二加强件109夹入下边梁内板106和下边梁外板107之间的情况。但是，本发明不限定于该情况，也可以适用于将一对加强件(一对第二金属板)夹入上板(第一金属板)和下板(第三金属板)之间的方式。

根据上述那样的第二实施方式的接合构造111，不增加电阻点焊接数量(焊核数量)，就可以最小限度地抑制与板重合的加强件的面积，且实现汽车车体的高刚性化(特别是下边梁其本身的扭转刚性的提高)。即，根据接合构造111，可以平衡良好地实现对于汽车车体的低成本化、轻量化及高刚性化的三个要求。

以下，参照下述实施例说明通过接合构造111得到上述效果的依据。

(实施例)

对于图15所示的接合构造(下边梁)111和具有图23所示那样的结构的现有例的下边梁2-1～2-3，在将一端部完全约束的状态下对另一端部赋予绕轴心的扭转，由此，通过数值解析求得以中心角赋予0.1deg扭转时的扭转刚性。

图18是表示下边梁111、下边梁2-1～2-3的横截面形状的说明图。此外，图18中，表示下边梁内板106、下边梁外板107、第一加强件108及第二加强件109各自的板厚中心位置。

该解析中，第一加强件108及第二加强件109各自的长度L1、L2均设为239.975mm，端面间距离G设为0.05mm。另外，下边梁内板106、下边梁外板107、第一加强件108及第二加强件109各自的强度及板厚如以下。

·下边梁内板106：980MPa，1.0mm

·下边梁外板107：980MPa，1.0mm

·第一加强件108：980MPa，1.0mm

·第二加强件109：980MPa，1.0mm

图19(a)～(d)是分别表示现有例的下边梁2-1～2-3、本发明例的下边梁111中的第一加强件108及第二加强件109各自的配置和焊核110、112、113a及113b的位置的说明图。

将解析结果在图20及21的图表中表示。图20是对于下边梁2-1、2-2及111，表示以中心角赋予0.1deg扭转时的扭转刚性的图表。图21是对于下边梁2-3及111，表示每一个焊核的、以中心角赋予0.1deg扭转时的扭转刚性的图表。

通过图20及21的图表可知，根据本发明，与以往相比，通过以电阻点焊接之类的点状的不连续焊接进行焊接，也抑制重量增加且低成本，且可得到绕轴心较高的扭转刚性。

以上，说明了本发明第一实施方式及第二实施方式，但本发明不限定于此，可以在不脱离本发明宗旨的范围内变更成各种方式。

上述第一实施方式中，示例了对下边梁2和A柱底部3的接合构造应用本发明的接合构造的情况，但即使对于例如图22所示的下边梁202和C柱底部220的接合构造或下边梁202和横梁230的接合构造，也可以应用本发明的接合构造(第一实施方式中说明的接合构造)。

上述第二实施方式中，示例了对下边梁内板106、下边梁外板107、第一加强件108及第二加强件109的接合构造应用本发明的接合构造的情况，但在例如图22所示的B柱204或上边梁205中，需要采用利用两个板夹入一对加强件的结构的情况下，对于该结构，也可以应用本发明的接合构造(第二实施方式中说明的接合构造)。

上述第一实施方式及第二实施方式中，作为要求低成本化、轻量化及高刚性化的构造体，以汽车车体为一例进行举出，但不限于汽车车体，例如对于铁路车辆的车体及飞机的机体等其它构造体也可以应用本发明的接合构造。

符号说明

1 接合构造

2 下边梁(金属成形板)

3 A柱底部

13 第一向内凸缘(第二金属板)

14 第二向内凸缘(第二金属板)

15 第三向内凸缘(第二金属板)

16 第四向内凸缘(第二金属板)

31 A柱底部的平坦部(第一金属板)

17～20 焊核(熔融金属块)

111 接合构造

106 下边梁内板(第一金属成形板)

107 下边梁外板(第二金属成形板)

106a、106b 凸缘(第一金属板)

107a、107b 凸缘(第三金属板)

108 第一加强件(第二金属板)

109 第二加强件(第二金属板)

113a、113b 焊核(熔融金属块)

Claims

1.一种接合构造，其特征在于，具备：

第一金属板；

一对第二金属板，

在一所述第二金属板的端面和另一所述第二金属板的端面相对的状态下，使所述一对第二金属板分别与所述第一金属板重合，

利用单一熔融金属块使相互相对的所述端面与所述第一金属板一体地接合。

2.如权利要求1所述的接合构造，其特征在于，

所述一对第二金属板存在于同一平面上。

3.如权利要求1或2所述的接合构造，其特征在于，

相互相对的所述端面间的距离为0mm以上且不足1mm。

4.如权利要求1或2所述的接合构造，其特征在于，

将所述一对第二金属板的板厚定义为t(mm)，且将相互相对的所述端面间的距离定义为G(mm)时，满足下述式(a)，即

0mm²≤G×t＜1mm² (a)。

5.如权利要求1或2所述的接合构造，其特征在于，

相互相对的所述端面间的距离不足所述第二金属板的板厚的40％。

6.如权利要求1～5中任一项所述的接合构造，其特征在于，

相互相对的所述端面的延伸长度为3mm以上且不足50mm。

7.如权利要求1～6中任一项所述的接合构造，其特征在于，

所述一对第二金属板是设于金属成形板的材料轴线方向端部的一对向内凸缘，该金属成形板在材料轴线方向上具有一定的截面形状。

8.如权利要求7所述的接合构造，其特征在于，

所述金属成形板的所述截面形状为角形状、通道形状或四边形状。

9.如权利要求7或8所述的接合构造，其特征在于，

所述金属成形板为汽车车体的下边梁，

所述第一金属板为所述汽车车体的A柱底部的一部分。

10.如权利要求1～6中任一项所述的接合构造，其特征在于，

还具备第三金属板，

在所述第一金属板与所述第三金属板之间夹入有所述一对第二金属板的状态下，利用所述熔融金属块使相互相对的所述端面与所述第一金属板及所述第三金属板一体地接合。

11.如权利要求10所述的接合构造，其特征在于，

所述第一金属板是设于在材料轴线方向上具有帽形的截面形状的第一金属成形板的凸缘，

所述第三金属板是设于在材料轴线方向上具有帽形的截面形状的第二金属成形板的凸缘。

12.如权利要求11所述的接合构造，其特征在于，

所述第一金属成形板为汽车车体的下边梁外板，

所述第二金属成形板为所述汽车车体的下边梁内板，

所述一对第二金属板分别为所述汽车车体的加强件或中间柱内板。