JP6137404B2 - 部材の接合構造体 - Google Patents

Description

本発明は、部材同士を接合してなる接合構造体に関する。

自動車の車体は、第１の部材の面に対して第２の部材の端部を突き当てるようにして接合された接合部を有している。かかる接合部としては、例えば、サイドシルとフロアクロスメンバーとの接合部、トンネルとフロアクロスメンバーとの接合部、ルーフレールとルーフクロスメンバーとの接合部、ホイールハウスとリアフロアクロスメンバーとの接合部、及びフロントサイドメンバーとダッシュクロスメンバーとの接合部が挙げられる。ここに例示した接合部では、第２の部材の端部にフランジが設けられ、このフランジを利用して第２の部材が第１の部材に接合されている。

自動車の車体では、このような接合部を有する構造体に対しても、高い機械的な特性が求められる。例えば、かかる接合構造体においては、ねじり剛性や軸圧壊における吸収エネルギー特性を向上させることが重要とされる。これに対して、特許文献１には、第２の部材側に切り欠きのない連続したフランジが設けられ、当該フランジにスポット溶接部が形成されて第１の部材と接合された構造が開示されている。かかる特許文献１に記載された接合構造によれば、車幅部材の変形の抑制及びねじり剛性の向上を図ることができる。

国際公開第２０１３／１５４１１４号

特許文献１に記載の接合構造によれば、車幅部材の変形が抑制され、また、ねじり剛性が向上するが、さらなる性能向上が望まれる。また、このような性能向上は、車体のみに限られず、同様の接合構造を有する構造体についても同様に望まれる。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、部材同士を接合してなる接合部を備える接合構造体の機械的特性、特に、ねじり剛性及び軸圧壊における吸収エネルギー特性をさらに向上させることが可能な、新規かつ改良された接合構造体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、第１の部材と第２の部材とを有し、前記第１の部材の面に前記第２の部材の端部が付き当てられており、前記第１の部材と前記第２の部材とを接合する接合部を備える、部材の接合構造体であって、前記接合部は、前記第２の部材の端部に沿って連続して形成されて少なくとも一部が前記第１の部材の面に重なる端部フランジと、前記端部フランジと前記第１の部材とを接合する単位接合部と、を備え、前記端部フランジは、立上り曲面部を介して前記第２の部材の端部の少なくとも一部に連続して形成され、前記立上り曲面部は、前記第２の部材の板厚よりも厚くされた増肉部を含み、前記単位接合部の少なくとも一部は、前記端部フランジと前記増肉部との境界から３ｍｍ以下の範囲に設けられる、部材の接合構造体が提供される。

前記第２の部材は、略ハット形又は溝形の断面形状を有し、前記端部フランジは、前記略ハット形又は溝形を形成するウェブ片と壁片との間の稜線部の端部に形成される稜線部フランジを含み、前記増肉部は、前記稜線部と前記稜線部フランジとの間の前記立上り曲面部に形成されてもよい。

前記単位接合部は、前記稜線部の端部と、当該稜線部に連続する前記ウェブ片及び前記壁片の少なくとも一部の端部とに亘って連続して形成されてもよい。

前記単位接合部は、前記端部フランジのうちの前記第１の部材の面に接触する部位の全長に亘って連続して形成されてもよい。

前記単位接合部は、前記端部フランジに断続的に形成され、その長さが前記端部フランジと前記第１の部材とが接触する領域の全長の５０％以上となる長さであってもよい。

前記接合部に、さらにスポット溶接部を有してもよい。

前記第１の部材が自動車のフロアトンネル又はサイドシルであり、前記第２の部材がフロアクロスメンバーであってもよい。

以上説明したように本発明の部材の接合構造体によれば、機械的特性、特に、ねじり剛性及び軸圧壊における吸収エネルギー特性をさらに向上させることが可能となる。

本発明の一実施形態にかかる接合構造体を示す斜視図である。 同実施形態にかかる接合部を拡大して示す説明図である。 フロアクロスメンバーの断面図である。 接合部を示す説明図である。 増肉部を含む接合部を示す説明図である。 プレス成形装置の一例を示す説明図である。 プレス成形の様子を示す説明図である。 稜線部フランジ及び立上り曲面部の板厚分布を示す説明図である。 立上り曲面部の板厚分布を示す説明図である。 第１の変形例にかかる接合部を示す説明図である。 第２の変形例にかかる接合部を示す説明図である。 第３の変形例にかかる接合部を示す説明図である。 第４の変形例にかかる接合部を示す説明図である。 第５の変形例にかかる接合部を示す説明図である。 第６の変形例にかかる接合部を示す説明図である。 接合構造体の別の例を示す斜視図である。 接合構造体の別の例を示す斜視図である。 実施例１の接合部を示す説明図である。 実施例４の接合部を示す説明図である。 比較例１の接合部を示す説明図である。 比較例２の接合部を示す説明図である。 比較例４の接合部を示す説明図である。 評価方法について説明するために示す図である。 評価１におけるねじり剛性の結果を説明するグラフである。 評価１における軸圧壊特性の結果を説明するグラフである。 評価２における軸圧壊特性の結果を説明するグラフである。 評価２における軸圧壊特性の結果を説明するグラフである。 評価２におけるねじり剛性の結果を説明するグラフである。 評価２におけるねじり剛性の結果を説明するグラフである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．接合構造体の全体構成＞
図１は、本発明の実施の形態にかかる接合構造体１の説明図であり、接合構造体１としての自動車の車体のフロア部２の一部を表した斜視図である。本実施形態にかかる接合構造体１は、トンネル部材３（フロアトンネル）を第１の部材とし、フロアクロスメンバー１０を第２の部材として、トンネル部材３の側面にフロアクロスメンバー１０の端部を突き当てるようにしてＴ字状に接合した接合部１５を有する。

トンネル部材３及びフロアクロスメンバー１０において、接合部１５以外の材料や形状は公知の構成とすることができる。また、本実施形態では、トンネル部材３とフロアクロスメンバー１０との接合部１５を有する接合構造体１を例に採って説明するが、接合構造体１はかかる例に限られない。例えば、サイドシル（第１の部材に相当）とフロアクロスメンバー（第２の部材に相当）との接合構造体、ルーフレール（第１の部材に相当）とルーフクロスメンバー（第２の部材に相当）との接合構造体、ホイールハウス（第１の部材に相当）とリアフロアクロスメンバー（第２の部材に相当）との接合構造体、及びフロントサイドメンバー（第１の部材に相当）とダッシュクロスメンバー（第２の部材に相当）との接合構造体にも、本実施形態を適用することができる。

＜２．接合部＞
図２は、図１に示す接合構造体１のうちの接合部１５の拡大図を示す。図３は、図２にＩＩＩ−ＩＩＩで示した線に沿って切断したフロアクロスメンバー１０の断面図を示す。図３は、フロアクロスメンバー１０の長手方向（フロアクロスメンバー１０が延びる方向）に直交する断面（以下、「横断面」ともいう。）の断面を接合部１５側に向かって見た図であり、接合部１５が正面に見える。図４は、図３にＩＶ−ＩＶで示した線に沿って切断した接合部１５の断面図を示す。図５は、図３にＶ−Ｖで示した線に沿って切断した接合部１５の断面図を示す。

本実施形態において、フロアクロスメンバー１０は、上面を形成するウェブ片１１と、ウェブ片１１の端部から垂下するように延びる壁片１２と、壁片１２のうちウェブ片１１とは反対側の端部から延びる長手方向フランジ１３とを有している。壁片１２はウェブ片１１の両端部に連続して形成されている。ウェブ片１１と壁片１２との間には稜線部１９が形成されている。フロアクロスメンバー１０は、ウェブ片１１、その両端部に連続する稜線部１９、及び稜線部１９からさらに連続する２つの壁片１２によって、略ハット形の横断面をなす部材である。フロアクロスメンバー１０は、例えば、高張力鋼板を用いてプレス成形により形成される。

なお、フロアクロスメンバー１０の長手方向については、図２に示すように、長手方向フランジ１３にスポット溶接部１３ａが形成され、フロア部材４に対してスポット溶接により接合されている。フロア部材４に対する長手方向フランジ１３の接合は、スポット溶接に接着剤を併用したウェルドボンドによるものでもよく、レーザー溶接によるものでもよい。

一方、フロアクロスメンバー１０を含む接合構造体１では、当該フロアクロスメンバー１０の長手方向端部に、トンネル部材３との接合部１５が形成されている。接合部１５は、フロアクロスメンバー１０の長手方向端部に形成された端部フランジ１６と、端部フランジ１６を介してフロアクロスメンバー１０とトンネル部材３とを接合する単位接合部１７とを有している。単位接合部１７は、端部フランジ１６とトンネル部材３とを実際に接合する部位である。

本実施形態において、端部フランジ１６は、ウェブ片１１、稜線部１９及び壁片１２の長手方向端部に形成されたフランジであって、ウェブ片１１、稜線部１９及び壁片１２に沿って連続して設けられている。かかる端部フランジ１６は、稜線部１９の端部に形成される稜線部フランジ１４を含んでいる。また、端部フランジ１６は、立上り曲面部１８を介して、ウェブ片１１、稜線部１９及び壁片１２に連続して形成されている。

本実施形態では、溶接による単位接合部１７が、端部フランジ１６のうちのトンネル部材３に接触している部位の全長に亘って設けられている。すなわち、図３に示す端部フランジ１６のうち、単位接合部１７が形成されていない部位では、端部フランジ１６がトンネル部材３から離れている（図２を参照）。かかる単位接合部１７は、端部フランジ１６と立上り曲面部１８との境界部分Ｓに隣接する位置に設けられている。

溶接の方法は特に限定されないが、レーザー溶接やレーザーアークハイブリッド溶接、レーザーろう付け、アーク溶接等、接合構造体１を相対的に移動させつつ連続して溶接することができる溶接方法であることが好ましい。好適には、隙間に対する裕度が高く、高速の溶接が可能であるレーザーアークハイブリッド溶接とすることができる。

ここで、フロアクロスメンバー１０は、ブランク材に対して、例えば曲げ加工や絞り加工等のプレス加工を施すことにより成形される。その際に、稜線部１９は、端部フランジ１６となるブランク材の端部を折り曲げた後、あるいは、折り曲げながら、端部フランジ１６の曲げ方向とは反対側の面を内側にしてブランク材を曲げることにより形成される。フロアクロスメンバー１０とトンネル部材３との接合構造体１の機械的特性を高めるには、単位接合部１７が、立上り曲面部１８に近い位置で、すなわち、立上り曲面部１８と端部フランジ１６との境界部分Ｓを含むようにあるいは隣接して形成されるとよい。このためには、端部フランジ１６の根元部分の立上り曲面部１８の曲率半径Ｒｆを小さくすることが望まれる。

ただし、立上り曲面部１８の曲率半径Ｒｆを小さく設計するほど、稜線部１９に沿ってブランク材を曲げたときに、立上り曲面部１８側とは反対側の稜線部フランジ１４の端部に割れが生じたり、稜線部フランジ１４の根元の立上り曲面部１８に大きなしわが生じたりしやすくなる。かかる割れや大きなしわは、ブランク材の板厚が厚いほど、あるいは、ブランク材の張力が大きいほど発生しやすい。そのため、フロアクロスメンバー１０の端部に稜線部フランジ１４を含む端部フランジ１６を形成する場合、立上り曲面部１８の曲率半径Ｒｆを限界まで小さくすることが困難となっている。

図４には、ウェブ片１１の端部において、端部フランジ１６が立上り曲面部１８を介してウェブ片１１に連続して形成されている様子が示されている。ウェブ片１１の端部の接合部１５では、端部フランジ１６の一方の面がトンネル部材３の接合対象面に重ねられて配置され、その少なくとも一部がトンネル部材３に接触している。図４に示した例では、立上り曲面部１８を除く端部フランジ１６の一方の面の全部が、トンネル部材３に接触している。そして、立上り曲面部１８と端部フランジ１６との境界部分Ｓに隣接して、単位接合部１７が設けられている。

ブランク材を単に曲げ加工して、端部フランジ１６を形成する際には、立上り曲面部１８に成形される部分でブランク材料の伸びが生じて、板厚がブランク材の板厚よりも薄くなりやすい。すなわち、ウェブ片１１の端部や壁片１２の端部に形成される立上り曲面部１８の板厚は、ブランク材の板厚に対して減少する傾向が見られる。図示しないが、壁片１２の端部においても、図４に示したように、立上り曲面部１８と端部フランジ１６との境界部分Ｓに隣接して、単位接合部１７が設けられている。

図５には、稜線部１９の端部において、立上り曲面部１８を介して稜線部フランジ１４が稜線部１９に連続して形成されている様子が示されている。稜線部１９の端部の接合部１５においても、稜線部フランジ１４の一方の面がトンネル部材３の接合対象面に重ねられて配置され、その少なくとも一部がトンネル部材３に接触している。図５に示した例では、立上り曲面部１８を除く稜線部フランジ１４の一方の面の全部が、トンネル部材３に接触している。このとき、稜線部１９の端部に形成される立上り曲面部１８は、その板厚がフロアクロスメンバー１０を形成するためのブランク材の板厚よりも厚くされた増肉部２０として形成されている。

稜線部フランジ１４の根元に形成される立上り曲面部１８では、ブランク材の材料が流入するか、あるいはしわが生じることで、板厚がブランク材の板厚よりも厚くなる。図５には、元のブランク材の板厚（破線）に対して板厚が増加した様子が示されている。ブランク材の板厚に対する増肉部２０の厚さの割合を示す増肉率が大きいほど、増肉部２０における曲率半径Ｒｆは小さくなる。上述のように、稜線部フランジ１４の端部の割れや、根元部分の大きなしわを防ぐためには、端部フランジ１６の根元の立上り曲面部１８の曲率半径Ｒｆを小さくすることに限界があるものの、稜線部フランジ１４の根元部分では増肉部２０が形成される。そのため、増肉部２０の曲率半径Ｒｆは他の部分に比べて小さくなる。

したがって、かかる増肉部２０と稜線部フランジ１４との境界部分Ｓを含むように、あるいは、境界部分Ｓに隣接して、単位接合部１７を設けることにより、立上り曲面部１８の曲げの中心位置Ｐにより近い位置に単位接合部１７が配置される。これにより、フロアクロスメンバー１０とトンネル部材３との接合構造体１の機械的特性が向上する。特に、ウェブ片１１と壁片１２との間に位置する折れ曲がり部分である稜線部１９は、軸方向に衝突荷重が入力された際に荷重を担う部分である。したがって、立上り曲面部１８のうち、稜線部１９の端部の増肉部２０に隣接して単位接合部１７が設けられることにより、衝突荷重が稜線部１９へと効率的に伝達され、吸収エネルギー効率をさらに向上させることができる。

図６及び図７は、ウェブ片１１、稜線部１９及び壁片１２に亘って連続して形成される端部フランジ１６を有するフロアクロスメンバー１０を成形するプレス成形の一例について説明するための図である。図６は、プレス成形装置のパンチ２１１、ダイ２１２及び稜線押えパッド２１３を示す斜視図であり、図７は、稜線押えパッド２１３により、ブランク材Ｂをパンチ２１１に押し当てている様子を示す斜視図である。

かかる例では、図７に示すように、稜線押えパッド２１３により、ブランク材Ｂがパンチ２１１に押し当てられ、ウェブ片１１に成形される部分と稜線部１９に成形される部分の端部とが拘束された状態で、ダイ２１２によってブランク材Ｂが曲げ加工される。これにより、立上り曲面部１８の曲率半径Ｒｆを小さくしつつ、立上り曲面部１８側とは反対側の稜線部フランジ１４の端部の割れを抑制して、稜線部フランジ１４を含む端部フランジ１６が形成される。

このとき、稜線部１９の端部の立上り曲面部１８では、著しいしわの発生が抑制されるものの、ブランク材Ｂの材料の流入やしわの発生によって板厚が大きくなり、増肉部２０が形成される。かかる増肉部２０では、増肉されていない部分に比べて、立上り曲面部１８の曲率半径Ｒｆが小さくなる。これにより、立上り曲面部１８と稜線部フランジ１４との境界部分Ｓが、曲げの中心位置Ｐにより近づけられる。

図８は、稜線部フランジ１４を含む端部フランジ１６と、立上り曲面部１８との板厚分布を示すコンター図である。図８に示すように、立上り曲面部１８側とは反対側の稜線部フランジ１４の端部の板厚は減少する一方、稜線部フランジ１４の根元部分の立上り曲面部１８の板厚は増加している。

図９は、ウェブ片１１、稜線部１９及び壁片１２の端部の板厚減少率（％）を、ウェブ片１１から、稜線部１９及び壁片１２にかけての道のりの距離に沿って示したグラフである。ウェブ片１１、稜線部１９及び壁片１２の端部は、立上り曲面部１８の立上り開始位置に相当する。板厚減少率（％）が負の値を示す場合、板厚が増加していることを意味する。図９に示すように、ウェブ片１１及び壁片１２の端部では板厚減少率（％）は概ね正の値となっており、板厚が減少している一方、稜線部１９の端部では板厚減少率（％）が負の値となっており、板厚が増加していることが分かる。

すなわち、本実施形態にかかる接合構造体１では、単位接合部１７の少なくとも一部が、立上り曲面部１８の増肉部２０と稜線部フランジ１４との境界部分Ｓに隣接して形成されている。上述のとおり、増肉部２０では、他の部分に比べて立上り曲面部１８の曲率半径Ｒｆが小さくなっており、立上り曲面部１８の曲げの中心位置Ｐに近い位置で稜線部フランジ１４がトンネル部材３に接触する。したがって、稜線部フランジ１４と増肉部２０との境界部分Ｓに隣接して単位接合部１７が設けられることにより、稜線部１９の端部により近い位置で、稜線部フランジ１４とトンネル部材３とが接合される。

稜線部フランジ１４を含む端部フランジ１６とトンネル部材３とを接合する単位接合部１７は、端部フランジ１６と立上り曲面部１８との境界部分Ｓから３ｍｍ以下の範囲を含むように設けられる。すなわち、端部フランジ１６が、トンネル部材３に面接触するように構成される場合、単位接合部１７は、端部フランジ１６が立上り曲面部１８側でトンネル部材３に最初に接触した部位から３ｍｍ以下の範囲に少なくとも一部が含まれるように形成されている。図４及び図５の例において、端部フランジ１６あるいは稜線部フランジ１４と立上り曲面部１８との境界部分Ｓから単位接合部１７までの距離Ｌは０ｍｍとなっている。

これにより、接合構造体１のねじり剛性、及び軸圧壊における吸収エネルギー特性を確実に向上させることができる。なお、後で例示するが、単位接合部１７は、立上り曲面部１８と端部フランジ１６あるいは稜線部フランジ１４との境界部分Ｓよりも、ウェブ片１１、稜線部１９及び壁片１２に近づく側に配置されてもよい。かかる位置に単位接合部１７が配置されることにより、ねじり剛性及び軸圧壊における吸収エネルギー特性を安定的に向上させることができる。特に、立上り曲面部１８のうちの、稜線部１９の端部の増肉部２０に隣接して単位接合部１７が設けられることにより、衝突荷重が稜線部１９へと効率的に伝達され、吸収エネルギー効率をさらに向上させることができる。

フロアクロスメンバー１０とトンネル部材３とを溶接により接合する場合、端部フランジ１６側から溶接をしてもよいし、トンネル部材３側から溶接してもよい。この場合の溶接法としてはレーザーアークハイブリッド溶接が望ましい。

以上説明したように、本実施形態にかかる接合構造体１は、端部フランジ１６あるいは稜線部フランジ１４と立上り曲面部１８との境界部分Ｓから少なくとも３ｍｍ以内の範囲を含むように、単位接合部１７が設けられている。したがって、端部フランジ１６及び稜線部フランジ１４が、立上り曲面部１８側で最初にトンネル部材３に接触する位置の近傍で、フロアクロスメンバー１０とトンネル部材３とが接合され、接合構造体１のねじり剛性及び軸圧壊における吸収エネルギー特性を向上させることができる。

また、本実施形態にかかる接合構造体１では、単位接合部１７が、立上り曲面部１８のうち、稜線部１９の端部に形成された増肉部２０と稜線部フランジ１４との境界部分Ｓから３ｍｍ以内の範囲を含んで設けられている。したがって、軸方向への衝突荷重を担う稜線部１９に対して効率的に荷重が伝達され、軸圧壊における吸収エネルギー特性がさらに向上する。

＜３．変形例＞
以上、一実施形態にかかる接合構造体１について説明したが、接合部１５の構成は、上記実施形態の例に限られない。以下、接合部の変形例の幾つかについて説明する。なお、接合部以外の部分の構成については、上記の実施形態と同様の構成とすることができるために、ここでは接合部についてのみ説明する。

（３−１．第１の変形例）
図１０は、第１の変形例による接合部２５を示す図であり、接合部２５の断面図を示している。図１０は、図５に対応する図であって、稜線部フランジ１４とトンネル部材３との接合部分の断面図を示している。

第１の変形例による接合部２５は、単位接合部２７が、増肉部２０と稜線部フランジ１４との境界部分Ｓに隣接する増肉部２０に形成された例である。図示しないが、ウェブ片１１及び壁片１２の端部においても、立上り曲面部１８と端部フランジ１６との境界部分Ｓに隣接する立上り曲面部１８に単位接合部２７が形成されてもよい。

かかる接合部２５においても、曲率半径Ｒｆが小さくされた増肉部２０と稜線部フランジ１４との境界部分Ｓからの距離Ｌが３ｍｍ以下の範囲に単位接合部２７が設けられる。これにより、接合構造体１のねじり剛性及び軸圧壊の吸収エネルギー特性が向上する。特に、衝突荷重を担う稜線部１９の端部に形成される増肉部２０を利用して単位接合部２７が形成されるため、稜線部１９に対して効率的に衝突荷重が伝達されて、軸圧壊の吸収エネルギー特性を向上させることができる。

また、第１の変形例による接合部２５では、立上り曲面部１８の位置に単位接合部２７が形成されることから、ウェブ片１１や稜線部１９、壁片１２の延長線上でフロアクロスメンバー１０とトンネル部材３とが接合されるようになる。さらに、接合部２５では、稜線部１９の延長線上でフロアクロスメンバー１０とトンネル部材３とが接合されることから、衝突荷重が稜線部１９に効率的に伝達される。したがって、接合構造体１のねじり剛性及び軸圧壊の吸収エネルギー特性がさらに向上する。

（３−２．第２の変形例）
図１１は、第２の変形例による接合部３５を示す図であり、接合部３５の断面図を示している。図１１は、図５に対応する図であって、稜線部フランジ１４とトンネル部材３との接合部分の断面図を示している。

第２の変形例による接合部３５は、単位接合部３７が、増肉部２０と稜線部フランジ１４との境界部分Ｓを跨いで、フロアクロスメンバー１０とトンネル部材３とで挟まれた内側部分に対して設けられた例である。図示しないが、ウェブ片１１及び壁片１２の端部においても、立上り曲面部１８と端部フランジ１６との境界部分Ｓを跨いで、フロアクロスメンバー１０とトンネル部材３とで挟まれた内側部分に対して単位接合部３７が形成されてもよい。

かかる接合部３５では、曲率半径Ｒｆが小さくされた増肉部２０と稜線部フランジ１４との境界部分Ｓを含むように単位接合部３７が設けられる。すなわち、増肉部２０と稜線部フランジ１４との境界部分Ｓから単位接合部３７までの距離Ｌは０ｍｍである。これにより、接合構造体１のねじり剛性及び軸圧壊の吸収エネルギー特性が向上する。特に、衝突荷重を担う稜線部１９の端部に形成される増肉部２０を利用して単位接合部３７が形成されるため、稜線部１９に対して効率的に衝突荷重が伝達されて、軸圧壊の吸収エネルギー特性が向上する。

また、第２の変形例による接合部３５では、立上り曲面部１８の位置に単位接合部３７が形成されることから、ウェブ片１１や稜線部１９、壁片１２の延長線上でフロアクロスメンバー１０とトンネル部材３とが接合されるようになる。さらに、接合部３５では、稜線部１９の延長線上でフロアクロスメンバー１０とトンネル部材３とが接合されることから、衝突荷重が稜線部１９に効率的に伝達される。したがって、接合構造体１のねじり剛性及び軸圧壊の吸収エネルギー特性がさらに向上する。

（３−３．第３の変形例）
図１２は、第３の変形例による接合部４５を示す図であり、接合部４５の断面図を示している。図１２は、図５に対応する図であって、稜線部フランジ１４とトンネル部材３との接合部分の断面図を示している。

第３の変形例による接合部４５は、単位接合部４７がろう付けにより形成された例である。かかるろう付けによる単位接合部４７は、立上り曲面部１８とトンネル部材３とで挟まれた内側部分に形成されており、単位接合部４７は、立上り曲面部１８と稜線部フランジ１４との境界部分Ｓに隣接して設けられている。図示しないが、ウェブ片１１及び壁片１２の端部においても、立上り曲面部１８とトンネル部材３とで挟まれた内側部分に対して、ろう付けによる単位接合部４７が形成されてもよい。

かかる接合部４５では、曲率半径Ｒｆが小さくされた増肉部２０と稜線部フランジ１４との境界部分Ｓからの距離Ｌが３ｍｍ以下の範囲に単位接合部４７が設けられる。図１２では、距離Ｌは０ｍｍとなっている。これにより、接合構造体１のねじり剛性及び軸圧壊の吸収エネルギー特性が向上する。特に、衝突荷重を担う稜線部１９の端部に形成される増肉部２０を利用して単位接合部４７が形成されるため、稜線部１９に対して効率的に衝突荷重が伝達されて、軸圧壊の吸収エネルギー特性が向上する。

また、第３の変形例による接合部４５では、立上り曲面部１８の位置に単位接合部２７が形成されることから、ウェブ片１１や稜線部１９、壁片１２の延長線上でフロアクロスメンバー１０とトンネル部材３とが接合されるようになる。さらに、接合部４５では、稜線部１９の延長線上でフロアクロスメンバー１０とトンネル部材３とが接合されることから、衝突荷重が稜線部１９に効率的に伝達される。したがって、接合構造体１のねじり剛性及び軸圧壊の吸収エネルギー特性がさらに向上する。

（３−４．第４の変形例）
図１３は、第４の変形例による接合部５５を示す図であり、接合部５５の断面図を示している。図１３は、図５に対応する図であって、稜線部フランジ１４とトンネル部材３との接合部分の断面図を示している。

第４の変形例による接合部５５は、単位接合部５７が接着剤による接着により形成された例である。かかる接着剤による単位接合部５７は、立上り曲面部１８及び稜線部フランジ１４とトンネル部材３とが対向する領域に亘って形成され、単位接合部５７は、立上り曲面部１８と稜線部フランジ１４との境界部分Ｓを含んで設けられている。すなわち、増肉部２０と稜線部フランジ１４との境界部分Ｓから単位接合部５７までの距離Ｌは０ｍｍである。図示しないが、ウェブ片１１及び壁片１２の端部においても、立上り曲面部１８及び端部フランジ１６とトンネル部材３とが対向する領域に、接着剤による単位接合部５７が形成されてもよい。

かかる接合部５５では、曲率半径Ｒｆが小さくされた増肉部２０と稜線部フランジ１４との境界部分Ｓを含むように単位接合部５７が設けられる。これにより、接合構造体１のねじり剛性及び軸圧壊の吸収エネルギー特性が向上する。特に、衝突荷重を担う稜線部１９の端部に形成される増肉部２０を利用して単位接合部５７が形成されるため、稜線部１９に対して効率的に衝突荷重が伝達されて、軸圧壊の吸収エネルギー特性が向上する。

また、第４の変形例による接合部５５では、立上り曲面部１８の位置に単位接合部２７が形成されることから、ウェブ片１１や稜線部１９、壁片１２の延長線上でフロアクロスメンバー１０とトンネル部材３とが接合されるようになる。さらに、接合部５５では、稜線部１９の延長線上でフロアクロスメンバー１０とトンネル部材３とが接合されることから、衝突荷重が稜線部１９に効率的に伝達される。したがって、接合構造体１のねじり剛性及び軸圧壊の吸収エネルギー特性がさらに向上する。

（３−５．第５の変形例）
図１４は、第５の変形例による接合部６５を示す図であり、接合部６５を平面視した図を示している。図１４は、図３に対応する図であって、フロアクロスメンバー１０の横断面を、接合部６５側に向かって見た図である。

第５の変形例による接合部６５は、単位接合部６７が断続的に形成されている。単位接合部６７は、稜線部１９の端部の増肉部２０と稜線部フランジ１４との境界部分Ｓからの距離Ｌが３ｍｍ以下の範囲を含むように形成されている。このように、単位接合部６７は、稜線部フランジ１４を含む端部フランジ１６のうちのトンネル部材３と接触している部位の全長に亘って連続して形成されている必要はなく、断続的に形成されてもよい。好ましくは、単位接合部６７は、その合計の長さが、端部フランジ１６のうちのトンネル部材３と接触している部分の全長の５０％以上となるように形成される。単位接合部６７の具体的な構成は、上記の各実施形態並びに変形例にかかる単位接合部の構成を適宜選択することができる。

（３−６．第６の変形例）
図１５は、第６の変形例による接合部７５を示す図である。図１５は、図２に対応する図であって、接合部７５の斜視図を示している。

第６の変形例による接合部７５は、上記実施形態にかかる接合構造体１の接合部１５に対して、さらにスポット溶接部７６を設けたものである。第６の変形例による接合部７５では、まず、端部フランジ１６とトンネル部材３とがスポット溶接部７６で固定されるために、形状が安定する。これにより、立上り曲面部１８と端部フランジ１６との境界部分Ｓに隣接して単位接合部７７を容易に設けることができるとともに、接合部７５に曲げ荷重が付与された場合の変形を小さく抑えることができる。この場合、稜線部フランジ１４にスポット溶接部７６を設けることにより、衝突荷重をさらに効率的に稜線部に伝達することができ、軸圧壊の吸収エネルギー特性を向上させることができる。単位接合部７７の構成は、上記の各実施形態並びに変形例にかかる単位接合部の構成を適宜選択することができる。

以上説明した各変形例による接合部を有する接合構造体によっても、ねじり剛性、及び軸圧壊における吸収エネルギー特性を向上させることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、横断面がハット形である第２の部材を例に採って説明したが、本発明はかかる例に限られず、第２の部材は適宜の横断面で構成することができる。例えば、長手方向フランジ１３を備えない溝形断面を有する第２の部材であっても本発明は適用可能である。

また、上記実施形態では、立上り曲面部１８のうち、稜線部１９の端部に増肉部２０が形成されていたが、本発明はかかる例に限られない。例えば、立上り曲面部１８のうち、ウェブ片１１や壁片１２の端部に増肉部を備える場合には、当該増肉部と端部フランジ１６との境界部分Ｓからの距離Ｌが３ｍｍ以下の範囲を含むように、単位接合部が設けられてもよい。このように単位接合部を設けた場合であっても、ウェブ片１１あるいは壁片１２の端部において、立上り曲面部１８の曲率半径Ｒｆが小さく、立上り曲面部１８と端部フランジ１６との境界部分Ｓが曲げの中心位置Ｐに近い領域を利用して、第１の部材と第２の部材とを接合することができる。

また、上記実施形態では、第２の部材としてのフロアクロスメンバー１０の端部フランジ１６を、第１の部材としてのトンネル部材３の所定の面に対して接合する場合を例に採って説明したが、本発明はかかる例に限られない。例えば、図１６及び図１７に示すような接合構造体１Ａ，１Ｂであってもよい。

図１６に示す接合構造体１Ａでは、第２の部材１０Ａの壁片１２の端部に形成された端部フランジ１６Ａａを第１の部材３Ａのウェブ片７に当接させ、第２の部材１０Ａのウェブ片１１を延長して形成された端部フランジ１６Ａｂを第１の部材３Ａの壁片８に引っ掛けた状態で、第２の部材１０Ａが第１の部材３Ａに対して接合されている。かかる接合構造体１Ａにおいて、第２の部材１０Ａの立上り曲面部１８Ａと端部フランジ１６Ａａとの境界部分に隣接して単位接合部１７Ａａが設けられている。かかる単位接合部１７Ａａは、第１の部材３Ａのウェブ片７に対して第２の部材１０Ａを接合する。

また、接合構造体１Ａにおいて、第１の部材３Ａの稜線部９と壁片８との境界部分に隣接して単位接合部１７Ａｂが設けられている。かかる単位接合部１７Ａｂは、第１の部材３Ａの壁片８に対して第２の部材１０Ａを接合する。かかる接合構造体１Ａにおいて、第２の部材１０Ａは、一旦、図２に示すように端部フランジ１６が形成された後、ウェブ片１１の端部に形成された端部フランジ１６を曲げて製造される。したがって、立上り曲面部１８Ａは増肉部２０Ａを含む。当該増肉部２０Ａと端部フランジ１６Ａａとの境界部分に隣接して単位接合部１７Ａａを設けることにより、接合構造体１Ａのねじり剛性、及び軸圧壊における吸収エネルギー特性を向上させることができる。

図１７に示す接合構造体１Ｂでは、第２の部材１０Ｂのウェブ片１１及び壁片１２の端部に形成された端部フランジ１６Ｂを第１の部材３Ｂのウェブ片７に当接させた状態で、第２の部材１０Ｂが第１の部材３Ｂに対して接合されている。第２の部材１０Ｂのウェブ片１１の端部に形成された端部フランジ１６Ｂは、第１の部材３Ｂの稜線部９の形状に対応するように折れ曲がっている。かかる接合構造体１Ｂにおいても、第２の部材１０Ｂの立上り曲面部１８Ｂと端部フランジ１６Ｂとの境界部分に隣接して単位接合部１７Ｂが設けられている。

単位接合部１７Ｂは、第１の部材３Ｂのウェブ片７に対して第２の部材１０Ｂを接合する。単位接合部１７Ｂは、第１の部材３Ｂの稜線部９に隣接する位置にも設けられている。かかる接合構造体１Ｂにおいても、立上り曲面部１８Ｂが増肉部２０Ｂを含むように構成され、当該増肉部２０Ｂと端部フランジ１６Ｂとの境界部分に隣接して単位接合部１７Ｂを設けることにより、接合構造体１Ｂのねじり剛性、及び軸圧壊における吸収エネルギー特性を向上させることができる。

以下、本発明の実施例について説明する。

＜評価１＞
まず、評価１では、横断面形状が８０ｍｍ×８０ｍｍの矩形中空断面を有する、長さ５００ｍｍの部材を第２の部材として想定し、これに各種の接合部を形成する接合構造体の特性を、数値計算により評価した。稜線部に相当する矩形中空断面のコーナー部の曲率半径Ｒｐは１０ｍｍとした。また、第２の部材の物性値として、板厚１．４ｍｍ、引張強度５９０ＭＰａ級の高張力鋼板の機械的特性の値を用いた。

（実施例１）
実施例１の接合構造体の接合部８５では、図１８に示したように、部材８１の端部の外周の全長に亘って端部フランジ８６が設けられ、この端部フランジ８６の全長に亘って連続した単位接合部８７が形成されている。ここで、端部フランジ８６の幅Ｗは２０ｍｍ、部材８１と端部フランジ８６との間の立上り曲面部の曲率半径Ｒｆは５ｍｍであり、部材８１と稜線部フランジ８４との間の立ち上がり曲面部の曲率半径Ｒｆは４ｍｍである。そして、単位接合部８７は図４あるいは図５に示した構成であり、立上り曲面部と端部フランジ８６との境界部分Ｓから単位接合部８７までの距離Ｌが３ｍｍである。
なお、図１８は、部材８１を、端部フランジ８６側に向かって見た図である。

（実施例２）
実施例２では、上記距離Ｌを１ｍｍとした点以外については、実施例１と同様の構成とした。

（実施例３）
実施例３では、単位接合部を図１０に示した構成とし、かつ、上記距離Ｌを２ｍｍとした点以外については、実施例１と同様の構成とした。

（実施例４）
実施例４の接合構造体の接合部１０５は、実施例２の構成に類似する構成となっているが、図１９に示したように、４つの単位接合部１０７が稜線部フランジ８４の位置に対応するように断続的に設けられている。４つの単位接合部１０７は、端部フランジ８６のうち４つのコーナー部に、それぞれ長さ４０ｍｍで配置されている。すなわち、実施例４では、端部フランジ８６の全長の５０％の長さの範囲が溶接されている。

（比較例１）
比較例１の接合構造体の接合部９５は、実施例２の構成に類似する構成となっているが、図２０に示したように、４つの単位接合部９７が端部フランジ８６に沿って断続的に設けられ、稜線部フランジ８４に対応する位置には単位接合部が設けられていない。４つの単位接合部９７は、端部フランジ８６のうちの直線の４辺に、それぞれ長さ４０ｍｍで配置されている。すなわち、比較例１では、端部フランジ８６の全長の５０％の長さの範囲が溶接されている。

（比較例２）
比較例２の接合構造体の接合部１１５は、実施例１の構成に類似する構成となっているが、図２１に示したように、端部フランジ１１６が角部において切り欠かれ、稜線部フランジが存在しない。端部フランジ１１６には、その全長に亘って単位接合部１１７が設けられている。立上り曲面部と端部フランジ１１６との境界部分Ｓから単位接合部１１７までの距離Ｌは３ｍｍとした。

（比較例３）
比較例３の接合構造体の接合部は、上記距離Ｌを１ｍｍとした点以外については、比較例２と同様の構成とした。

（比較例４）
比較例４の接合構造体の接合部１２５は、図２２に示したように、全周に亘る端部フランジ１２６が設けられており、当該端部フランジ１２６に８か所のスポット溶接部１２７が設けられている。立上り曲面部と端部フランジ１２６との境界部分Ｓからスポット溶接部１２７までの距離Ｌは７．５ｍｍである。

（比較例５）
比較例５の接合構造体の接合部は、比較例４の構成に類似する構成となっているが、８か所のスポット溶接部１２７のうちの稜線部フランジ１２４に設けられた４か所のスポット溶接部１２７についての上記距離Ｌは４．０ｍｍとした。

（評価方法）
図２３は、実施例及び比較例の接合構造体の特性の評価方法を示す説明図である。ここでは、部材の両端それぞれを、上記実施例及び比較例で説明した接合部により剛体プレートに接合した状態で、図２３に矢印Ｎで示したように一方の剛体プレートを回転したときのねじり剛性を評価した。また、同様に部材の両端を剛体プレートに接合した状態で、図２３に矢印Ａで示したように一方の剛体プレートを軸線方向に圧縮するように押圧したときの軸圧壊特性を評価した。

（評価１の結果）
表１は、評価結果を示している。ねじり剛性は、ねじり角度が１度当たりのモーメント（Ｎ・ｍ／ｄｅｇ）で表し、軸圧壊特性は、圧壊ストローク量が５ｍｍまでの吸収エネルギー（ｋＪ）で表している。また、図２４及び図２５は、表１に基づくねじり剛性及び軸圧壊特性のグラフを示している。図２４は、各実施例及び比較例におけるねじり剛性を示し、図２５は、各実施例及び比較例における軸圧壊特性を示している。

表１、図２４及び図２５から分かるように、実施例による接合部を有する接合構造体では、ねじり剛性及び軸圧壊特性ともに比較例の接合構造体に比べて高い性能を有している。
なお、計算を容易にするために、各実施例及び各比較例では、第２の部材が矩形中空断面を有する部材としたが、第２の部材がハット形又は溝形の断面でも同様の傾向を示す。

＜評価２＞
次に、評価２では、上記実施例２の接合構造体の構成に類似する構成の接合構造体を用いて、端部フランジ立上り曲面部の曲率半径Ｒｆを異ならせ、各接合構造体の特性の違いを、数値計算により評価した。想定した第２の部材の形態や物性値、あるいは、ねじり剛性及び軸圧壊特性の評価方法は、評価１と同じ条件とした。

ここでは、部材の端部の外周の全長に亘って形成された立上り曲面部の曲率半径Ｒｆを、１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ、８ｍｍ、１２ｍｍの５種類に設定した。また、それぞれの立上り曲面部と端部フランジとの境界部分Ｓから端部フランジ方向に１ｍｍの範囲内を単位接合部とした。

（評価２の結果）
図２６及び図２７は、軸圧壊特性を示している。図２６は、圧壊ストローク量（ｍｍ）と吸収エネルギー（ｋＪ）との関係を曲率半径Ｒｆごとに示し、図２７は、圧壊ストローク量が５ｍｍまでの吸収エネルギー（ｋＪ）を曲率半径Ｒｆごとに示している。また、図２８及び図２９は、ねじり剛性を示している。図２８は、ねじり角度（ｄｅｇ）とモーメント（Ｎ・ｍ）との関係を曲率半径Ｒｆごとに示し、図２９は、ねじり角度が１度当たりのモーメント（Ｎ・ｍ／ｄｅｇ）を曲率半径Ｒｆごとに示している。

図２６及び図２７から分かるように、立上り曲面部の曲率半径Ｒｆを小さくするとともに、立上り曲面部と端部フランジとの境界部分Ｓに隣接して単位接合部を形成することにより、軸圧壊特性が向上する。一方、図２８及び図２９から分かるように、ねじり剛性は、立上り曲面部の曲率半径Ｒｆが５ｍｍのときに極小値を示し、曲率半径Ｒｆを小さくあるいは大きくすることによりねじり剛性が向上する。したがって、軸圧壊特性及びねじり剛性をともに向上させるには、立上り曲面部の曲率半径Ｒｆを小さくするとともに、立上り曲面部と端部フランジとの境界部分Ｓに隣接して単位接合部を形成するとよいことが分かる。

１ 車体（接合構造体）
２ フロア部
３ トンネル部材（第１の部材）
４ フロア部材
１０ フロアクロスメンバー（第２の部材）
１１ ウェブ片
１２ 壁片
１３ 長手方向フランジ
１４ 稜線部フランジ
１５ 接合部
１６ 端部フランジ
１７ 単位接合部
１８ 立上り曲面部
１９ 稜線部
２０ 増肉部
Ｒｆ 立上り曲面部の曲率半径
Ｓ 立上り曲面部と端部フランジ（稜線部フランジ）との境界部分

Claims (7)

1. 第１の部材と第２の部材とを有し、前記第１の部材の面に前記第２の部材の端部が付き当てられており、前記第１の部材と前記第２の部材とを接合する接合部を備える、部材の接合構造体であって、
   前記接合部は、前記第２の部材の端部に沿って連続して形成されて少なくとも一部が前記第１の部材の面に重なる端部フランジと、前記端部フランジと前記第１の部材とを接合する単位接合部と、を備え、
   前記端部フランジは、立上り曲面部を介して前記第２の部材の端部の少なくとも一部に連続して形成され、前記立上り曲面部は、前記第２の部材の板厚よりも厚くされた増肉部を含み、
   前記単位接合部の少なくとも一部は、前記端部フランジと前記増肉部との境界から３ｍｍ以下の範囲に設けられる、部材の接合構造体。
2. 前記第２の部材は、略ハット形又は溝形の断面形状を有し、
   前記端部フランジは、前記略ハット形又は溝形を形成するウェブ片と壁片との間の稜線部の端部に形成される稜線部フランジを含み、
   前記稜線部と前記稜線部フランジとの間の前記立上り曲面部が、前記増肉部として形成される、請求項１に記載の部材の接合構造体。
3. 前記単位接合部は、前記稜線部の端部と、当該稜線部に連続する前記ウェブ片及び前記壁片の少なくとも一部の端部とに亘って連続して形成される、請求項２に記載の部材の接合構造体。
4. 前記単位接合部は、前記端部フランジのうちの前記第１の部材の面に接触する部位の全長に亘って連続して形成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の部材の接合構造体。
5. 前記単位接合部は、前記端部フランジに断続的に形成され、その長さが前記端部フランジと前記第１の部材とが接触する領域の全長の５０％以上となる長さである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の部材の接合構造体。
6. 前記接合部に、さらにスポット溶接部を有する、請求項１〜５のいずれかに記載の部材の接合構造体。
7. 前記第１の部材が自動車のフロアトンネル又はサイドシルであり、前記第２の部材がフロアクロスメンバーである、請求項１〜６のいずれかに記載の部材の接合構造体。

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