JP2009204051A

JP2009204051A - 部材接合構造

Info

Publication number: JP2009204051A
Application number: JP2008045816A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Moriyama; 剛森山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-02-27
Filing date: 2008-02-27
Publication date: 2009-09-10

Abstract

【課題】被接合部材間の接合強度を向上させる。
【解決手段】部材接合構造１０では、それぞれＦＲＰにより形成されたロッカ１４及びフロアパネル１８を接合させる際に、ロッカ１４の中立軸Ａ１とフロアパネル１８の中立軸Ａ２とを一致させている。従って、例えば、フロアパネル１８の中央部に対して乗員の荷重Ｆ１が垂直に作用した場合でも、接着剤２０の端部に作用する曲げモーメントＭ１，Ｍ２を小さくすることができる。これにより、接着剤２０の端部に生じる応力を小さくできるので、ロッカ１４及びフロアパネル１８間の接着強度を向上させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、第一被接合部材及び第二被接合部材を接合させる部材接合構造に関する。

従来、この種の部材接合構造としては、次のものが知られている（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）。

例えば、特許文献１に記載の例では、ブラケット本体を構成する第１平板部材と第２平板部材とが重合した状態で接合されており、ブラケット本体の断面２次モーメントの中立軸が第１平板部材と第２平板部材との重合面上に設定されている。

また、特許文献２に記載の例では、フロントピラーにフロントルーフレールブレースが接合されると共に、ピラーアウタにヒンジブレースが接合されたフロントピラー構造において、フロントピラーの断面の中立軸が上下方向になだらかに連続されている。

さらに、特許文献３に記載の例では、一対の金属プレートの互いの突起を接合して構成された中空パネルにおいて、突起同士の接合によって生じる歪の中心が両金属プレートの断面の中立軸に一致されている。
特開平１０−２３６２３６号公報特開平１０−１６７１１３号公報特開２００３−２８３１５１号公報

しかしながら、上記各特許文献に記載の例では、複数の被接合部材により構成された構造体の剛性や強度等を確保できるものの、被接合部材間の接合強度を向上させるためには改善の余地がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、被接合部材間の接合強度を向上させることができる部材接合構造を提供することにある。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の部材接合構造は、第一被接合部材の中立軸と第二被接合部材の中立軸とを一致させた状態で、前記第一被接合部材及び前記第二被接合部材を接合させたことを特徴とする。

請求項１に記載の部材接合構造によれば、第一被接合部材及び第二被接合部材を接合させる際に、第一被接合部材の中立軸と第二被接合部材の中立軸とを一致させている。従って、例えば、第一被接合部材及び第二被接合部材の一方における接合部から離間した位置に接合部の接合方向と平行な方向に荷重が作用した場合でも、接合部の端部に作用する曲げモーメントを小さくすることができる。これにより、接合部の端部に生じる応力を小さくできるので、被接合部材間の接合強度を向上させることができる。

なお、請求項２に記載の部材接合構造のように、第一被接合部材及び第二被接合部材がそれぞれＦＲＰにより形成されたロッカ及びフロアパネルとされ、ロッカの端部とフロアパネルの端部とが互いに重ね合わされた状態で接着剤により接合されていると好適である。

以上詳述したように、本発明によれば、被接合部材間の接合強度を向上させることができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の部材接合構造を車両の車体に適用した例について説明する。

図１には、本発明の一実施形態に係る部材接合構造１０が適用された車両の車体１２が正面断面図にて示されており、図２には、図１に示される車体１２の要部が拡大されて示されている。なお、これらの図において示される矢印ＵＰ、矢印ＯＵＴは、車両上下方向上側、車両幅方向外側をそれぞれ示している。

これらの図に示されるように、この車両の車体１２では、車両幅方向外側に一対のロッカ１４が配置されている。また、車両幅方向中央部には、センタートンネル部材１６が配置されており、この一対のロッカ１４とセンタートンネル部材１６との間には、フロアパネル１８がそれぞれ配置されている。このロッカ１４、センタートンネル部材１６、フロアパネル１８は、いずれもＣＦＲＰにより形成されている。

ロッカ１４には、車両幅方向内側に向けてフランジ状の端部１４Ａが形成されており、センタートンネル部材１６には、同様に、車両幅方向外側に向けてフランジ状の端部１６Ａが形成されている。

そして、この車体１２では、図２に示されるように、ロッカ１４の中立軸Ａ１とフロアパネル１８の中立軸Ａ２とを一致させた状態で、ロッカ１４の端部１４Ａとフロアパネル１８の車両幅方向外側の端部１８Ａとが互いに重ね合わされた状態で接着剤２０により接着されている。

また、拡大図にて図示していないが、この車体１２では、上記と同様に、センタートンネル部材１６の中立軸とフロアパネル１８の中立軸とを一致させた状態で、センタートンネル部材１６の端部１６Ａとフロアパネル１８の車両幅方向内側の端部１８Ｂとが互いに重ね合わされた状態で接着剤２２により接着されている（図１参照）。

なお、ここでいう中立軸とは、部材断面の図心（中心点）を断面の法線方向に連続的に繋ぎ合わせた軸のことである。

また、中立軸が一致するとは、例えば、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）に示される例を参考に説明すれば、第一被接合部材Ａ及び第二被接合部材Ｂの各断面を法線方向から見たときに第一被接合部材Ａの中立軸ａ１と第一被接合部材Ａの中立軸ａ２とが互いに重なる状態のことである。なお、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）における符合Ｃは、第一被接合部材Ａ及び第二被接合部材Ｂを接着する接着剤である。

そして、本発明の一実施形態に係る部材接合構造１０によれば、以下の特有な効果を奏する。

すなわち、本発明の一実施形態に係る部材接合構造１０が適用された車両の車体１２において、図１に示されるように、フロアパネル１８の中央部に対して乗員の荷重Ｆ１が垂直に作用した場合には、図３に示されるように、例えば、ロッカ１４とフロアパネル１８に変形が生じる。

また、このときには、図２に示されるように、フロアパネル１８の端部１８Ａに対し車両幅方向内側に引っ張り荷重Ｆ２が作用し、ロッカ１４の端部１４Ａには車両幅方向外側に反力として荷重Ｆ３が作用する。そして、これにより、接着剤２０の端部に剥離方向に曲げモーメントＭ１，Ｍ２が発生する。

ここで、仮にロッカ１４とフロアパネル１８が金属により形成された場合には、ロッカ１４とフロアパネル１８が塑性変形するので、接着剤２０の端部に生じる曲げモーメントＭ１，Ｍ２による応力は小さくなる。

一方、ロッカ１４とフロアパネル１８がいずれもＣＦＲＰにより形成された場合には、ＣＦＲＰは曲げ剛性が金属に比して大きいので、ロッカ１４とフロアパネル１８が塑性変形せず、接着剤２０の端部に生じる曲げモーメントＭ１，Ｍ２による応力が大きくなり接着剤２０が破壊しやすくなる。

ところが、本発明の一実施形態に係る部材接合構造１０では、それぞれＣＦＲＰにより形成されたロッカ１４及びフロアパネル１８を接合させる際に、ロッカ１４の中立軸Ａ１とフロアパネル１８の中立軸Ａ２とを一致させている。

従って、例えば、フロアパネル１８の中央部に対して乗員の荷重Ｆ１が垂直に作用した場合でも、接着剤２０の端部に作用する曲げモーメントＭ１，Ｍ２を小さくすることができる。これにより、接着剤２０の端部に生じる応力を小さくできるので、ロッカ１４及びフロアパネル１８間の接着強度を向上させることができる。

ここで、本発明の一実施形態に係る部材接合構造１０と、比較例に係る部材接合構造１１０とを比較し、本発明の一実施形態に係る部材接合構造１０が奏する効果をより明確にする。

図５には、比較例に係る部材接合構造１１０が適用された車両の車体１１２が拡大されて示されている。この比較例に係る車両の車体１１２では、ロッカ１１４及びフロアパネル１１８の接着部の曲げ剛性を大きくするために、ロッカ１１４及びフロアパネル１１８における接着剤１２０の近傍に当板１２４，１２６が配置されている。

しかしながら、この比較例に係る車両の車体１１２では、ロッカ１１４及びフロアパネル１１８における接着剤１２０の近傍に当板１２４，１２６が配置されたことにより、当板１２４を含むロッカ１１４の中立軸Ａ１’と当板１２６を含むフロアパネル１１８の中立軸Ａ２’とが互いに離間される（一致しなくなる）。

従って、例えば、フロアパネル１１８の中央部に対して乗員の荷重が垂直に作用した場合には、接着剤１２０の端部に生じる曲げモーメントＭ１，Ｍ２による応力が大きくなるので、ロッカ１１４及びフロアパネル１１８間の接着強度が低下する虞がある。

これに対し、本発明の一実施形態に係る部材接合構造１０によれば、ロッカ１４の中立軸Ａ１とフロアパネル１８の中立軸Ａ２とを一致させているので、例えば、フロアパネル１８の中央部に対して乗員の荷重Ｆ１が垂直に作用した場合でも、接着剤２０の端部に作用する曲げモーメントＭ１，Ｍ２を小さくすることができ、ロッカ１４及びフロアパネル１８間の接着強度を向上させることができる。

なお、本発明の一実施形態に係る部材接合構造１０によれば、センタートンネル部材１６の中立軸とフロアパネル１８の中立軸とについても互いに一致させているので、例えば、フロアパネル１８の中央部に対して乗員の荷重Ｆ１が垂直に作用した場合でも、接着剤２２の端部に作用する曲げモーメントを小さくすることができ、センタートンネル部材１６及びフロアパネル１８間の接着強度を向上させることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

例えば、上記実施形態では、ロッカ１４の端部１４Ａとフロアパネル１８の端部１８Ａとが接着剤２０により接着されていたが、その他にも、これらが例えば溶着等により接着されていても良い。

同様に、センタートンネル部材１６の端部１６Ａとフロアパネル１８の端部１８Ｂとについても例えば溶着等により接着されていても良い。

また、上記実施形態では、本発明の一実施形態に係る部材接合構造１０が、ロッカ１４の端部１４Ａとフロアパネル１８の端部１８Ａとの接着、及び、センタートンネル部材１６の端部１６Ａとフロアパネル１８の端部１８Ｂとの接着に適用されていたが、その他の構造部材の接合に適用されていても良い。

本発明の一実施形態に係る部材接合構造が適用された車両の車体を示す正面断面図である。図１に示される車体の要部拡大図である。図２に示されるフロアパネルに荷重が作用したときのロッカとフロアパネルの変形状態を示す説明図である。本発明における中立軸を説明する図である。比較例に係る部材接合構造が適用された車両の車体を示す要部拡大断面図である。

符号の説明

１０部材接合構造
１４ロッカ（第一被接合部材）
１８フロアパネル（第二被接合部材）
Ａ１，Ａ２中立軸

Claims

第一被接合部材の中立軸と第二被接合部材の中立軸とを一致させた状態で、前記第一被接合部材及び前記第二被接合部材を接合させたことを特徴とする部材接合構造。
前記第一被接合部材及び前記第二被接合部材は、それぞれＦＲＰにより形成されたロッカ及びフロアパネルとされ、
前記ロッカの端部と前記フロアパネルの端部とを互いに重ね合わせた状態で接着剤により接合させた、
ことを特徴とする請求項１に記載の部材接合構造。