WO2016013317A1 - 接合構造 - Google Patents

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WO2016013317A1
WO2016013317A1 PCT/JP2015/066667 JP2015066667W WO2016013317A1 WO 2016013317 A1 WO2016013317 A1 WO 2016013317A1 JP 2015066667 W JP2015066667 W JP 2015066667W WO 2016013317 A1 WO2016013317 A1 WO 2016013317A1
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long
flange
joining
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Inventor
祐大 村瀬
Original Assignee
スズキ株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/20—Floors or bottom sub-units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D29/00—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof
    • B62D29/04—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof predominantly of synthetic material
    • B62D29/046—Combined superstructure and frame, i.e. monocoque constructions

Definitions

  • the present invention relates to a joining structure in which two members made of a fiber reinforced resin material are joined in a T shape.
  • the joint between the side member and the cross member has a T-shaped joint structure.
  • the side member is a member that extends in the vehicle front-rear direction
  • the cross member is a member that extends in the vehicle width direction.
  • Patent Document 1 discloses an example in which a side frame (side member) and a cross member are integrally formed by casting or the like.
  • the side frame and the cross member constitute a T shape.
  • the rigidity of the T-shaped part is improved.
  • the rigidity of the T-shaped portion can be solidified by providing a rib as disclosed in the document.
  • some of these skeleton members are made of a fiber reinforced resin material for the purpose of reducing the weight of the vehicle body. These include welding, etc. (including adhesion, ultrasonic welding, vibration welding, etc. ).
  • Resin material has a lower specific gravity than metal materials such as iron and aluminum, but is inferior in mechanical properties.
  • the fiber reinforced resin material is a material that supplements the mechanical characteristics with carbon fiber or glass fiber. Since the fiber reinforced resin material is more expensive than a general resin material, it is required to satisfy the required performance while suppressing the amount used.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems, and the object thereof is to provide a joint structure capable of improving the rigidity against torsional load in a structure in which a member made of a fiber reinforced resin material is joined in a T shape. Is to provide.
  • the joining structure according to the present invention includes a long first member made of a fiber reinforced resin material and extending in the first direction, and a second structure made of a fiber reinforced resin material and perpendicular to the first direction.
  • a joining structure for joining a long second member extending, the first member having a flat first main surface extending in the first direction, and extending in the first direction and perpendicular to the first main surface.
  • the first member has an L-shaped cross-sectional shape, and the second member is adjacent to the first main surface and extends in the second direction.
  • a main surface is provided, and on both sides of the second main surface in the first direction, there are provided vertical wall surfaces extending in the second direction and perpendicular to the second main surface, and the second member has a U-shape.
  • a flange that abuts against the first main surface is provided at a second direction end of the second main surface, and the first main surface has a transverse cross-sectional shape.
  • the flange is joined at at least one joint, so that the first member and the second member have a T-shaped joint structure, and the back surface of the first main surface has at least one
  • a long rib is provided, and the long rib extends along the first direction in a direction intersecting the second direction, and is disposed so as to overlap the joining portion, and has a length in a direction away from the back surface. Also, the length in the direction along the first direction is increased.
  • an inner rib is provided on the back surface of the second main surface and the vertical wall surface so as to follow the U-shaped cross-sectional shape,
  • the first member is disposed at a position adjacent to the first member.
  • the flange extends along the first direction
  • the long rib extends on a boundary between a longitudinal end of the flange and the first main surface. Beyond that, it extends in the first direction.
  • the bonding structure according to the present invention at least two of the bonding portions are arranged on the back surface at intervals in the first direction, and the long ribs overlap the bonding portions. As described above, the first direction is spaced apart.
  • the inner rib is an X-shaped rib in which two plate members intersect to form an X-shape, and the side wall surface of the first member and the first rib A corner portion is constituted by the vertical wall surfaces of the two members, and the X-shaped ribs are arranged so as to be adjacent to the corner portion.
  • the long rib is provided on the first main surface so that the long rib passes through the joint and along the rotation direction of the first member, thereby suppressing stress concentration around the joint. , Deformation can be suppressed.
  • a predetermined load is input from the second member, a bending moment is generated in the first member.
  • the deformation in the flange can be suppressed by increasing the rigidity in the vicinity of the joint portion of the second member on the input side and suppressing the deformation. Therefore, it is possible to more reliably transmit the load from the second member to the first member, and it is possible to reduce the stress generated in the joint portion.
  • the effect of suppressing deformation around the joint portion is improved by extending the long rib to the outside of the longitudinal end of the flange, and the contact area by the flange is increased. It is possible to reduce stress concentration. Thereby, it becomes possible to disperse the stress over a wide area, and it is possible to suppress a decrease in strength and rigidity.
  • joint structure according to the present invention when there are two joint portions, it is possible to reduce the number of members by arranging the long ribs in a necessary range (part), and the material of the members Use can be suppressed.
  • the rigidity against the torsion of the second member is increased, and the deformation generated in the joining portion is more reliably reduced. can do. Furthermore, it is possible to alleviate locally high stresses and deformations that occur at the joint by making the load distribution to the first member more reliable.
  • the stress generated by the twisting is caused by the long rib of the second member by interlocking the long rib on the first member and the X-shaped rib on the second member. It becomes possible to disperse effectively depending on the direction.
  • the joining structure according to the present invention includes two members (a first member and a second member), and a longitudinal end of the second member is joined to a longitudinal side portion of the first member to form a T shape.
  • Structure In the following first and second embodiments, an example of a structure in which the cross member 20 constituting the skeleton of the vehicle body is connected to the side member 10 will be described. That is, an example in which the first member is the side member 10 and the second member is the cross member 20 will be described.
  • the side member 10 of this embodiment is a member which comprises the frame
  • the side member 10 in this example is formed of a fiber reinforced resin material.
  • the cross member 20 is a member constituting the skeleton of the vehicle body, like the side member 10.
  • the cross member 20 is a member that extends in the vehicle width direction, and is joined to a side portion of the side member 10.
  • the resin material has a lower specific gravity than metal materials such as iron and aluminum, but is inferior in mechanical properties.
  • the fiber-reinforced resin material is a material that compensates for inferior mechanical properties with carbon fiber or glass fiber.
  • a glass fiber such as GFRP (Glass fiber reinforced plastics) or a carbon fiber such as CFRP is used.
  • the side member 10, the cross member 20, and the floor panel 35 are joined by bonding with an adhesive, ultrasonic welding, vibration welding, or the like.
  • one side member 10 is a member that is disposed on the outer side in the vehicle width direction and extends in the vehicle front-rear direction.
  • the side member 10 includes a first upper wall portion 11, an inner wall portion 12, and an outer wall portion 13.
  • a first upper surface 11 a extending horizontally is formed on the first upper wall portion 11.
  • the inner wall portion 12 is disposed on the inner side in the vehicle width direction of the first upper wall portion 11, and an inner wall surface 12a perpendicular to the first upper surface 11a is formed.
  • an outer wall portion 13 is provided on the outer side in the vehicle width direction of the first upper wall portion 11.
  • An L-shaped cross-sectional shape is formed by the first upper wall portion 11 and the inner wall portion 12.
  • the first upper wall portion 11, the inner wall portion 12, and the outer wall portion 13 form a U-shaped cross-sectional shape that opens downward in the vehicle.
  • the cross member 20 is a member extending in the vehicle width direction, and the outer end in the vehicle width direction is connected to the first upper wall portion 11 and the inner wall portion 12 of the side member 10. Connection will be described later.
  • the cross member 20 has a second upper wall portion 21 and two vertical wall portions (a front vertical wall portion 22 and a rear vertical wall portion 23).
  • a second upper surface 21 a extending horizontally is formed on the second upper wall portion 21.
  • the front vertical wall portion 22 is disposed on the vehicle front portion of the second upper wall portion 21, and a front vertical wall surface 22a perpendicular to the second upper surface 21a is formed.
  • the rear vertical wall portion 23 is disposed at the rear of the vehicle on the second upper wall portion 21, and a rear vertical wall surface 23a perpendicular to the second upper surface 21a is formed.
  • the second upper wall portion 21, the front vertical wall portion 22, and the rear vertical wall portion 23 form a U-shaped cross-sectional shape that opens downward from the vehicle.
  • a flange 25 protruding outward in the vehicle width direction is provided at the outer end in the vehicle width direction of the second upper surface 21a.
  • the flange 25 extends from the end of the second upper surface 21a in the vehicle width direction so as to be continuous with the second upper surface 21a, and contacts the first upper surface 11a of the side member 10.
  • the flange 25 has a substantially rectangular shape extending in the vehicle front-rear direction.
  • the flange 25 protrudes forward of the vehicle from the front end of the second upper surface 21a and protrudes rearward of the vehicle rear end.
  • the first upper surface 11 a and the flange 25 are joined by two joining portions 30. These joint portions 30 are provided at intervals in the vehicle front-rear direction. The joining is performed by bonding with an adhesive, ultrasonic welding, vibration welding, or the like as described above.
  • a contact portion 24 that contacts the inner wall surface 12a of the side member 10 is provided on the outer side in the vehicle width direction of the front vertical wall portion 22 and the rear vertical wall portion 23 .
  • the contact portion 24 and the inner wall surface 12a are joined.
  • the joining is performed by an adhesive, ultrasonic welding, vibration welding, or the like, similarly to the joining of the flange 25 and the first upper surface 11a.
  • illustration of a junction part is abbreviate
  • a lower flange is provided at the vehicle lower part of the side member 10 and the cross member, and the lower flange is welded to the floor panel 35 as described above (adhesion with an adhesive, ultrasonic welding, vibration welding, etc.). Included.)
  • first long rib 15a and second long rib 15b are provided on the back surface of the first upper surface 11a.
  • the 1st long rib 15a and the 2nd long rib 15b are extended along the longitudinal direction (vehicle front-back direction) of the side member 10, and are arrange
  • the first long rib 15a is disposed so as to overlap the joint portion 30 on the vehicle front side
  • the second long rib 15b is disposed so as to overlap the joint portion 30 on the vehicle rear side.
  • illustration of the floor panel 35 is abbreviate
  • the vehicle longitudinal direction length is configured to be longer than the height of the first long rib 15a and the height of the second long rib 15b.
  • the height is a length in a direction away from the rear surface of the first upper surface 11a of the side member 10 to the vehicle lower side, and is a vehicle vertical direction length.
  • the first long rib 15a starts from the joint 30 on the vehicle front side (upper side in FIG. 3), passes through the boundary between the vehicle front end of the flange 25 and the first upper surface 11a, and extends toward the vehicle front.
  • the second long rib 15b starts from the joint portion on the rear side of the vehicle (the lower side in FIG. 3), passes through the boundary between the rear end of the flange 25 and the first upper surface 11a, and extends toward the rear of the vehicle. .
  • first long rib 15a and the second long rib 15b are slightly inclined outward in the vehicle width direction with respect to the vehicle longitudinal direction.
  • the 1st long rib 15a inclines in the direction (vehicle width direction outer side) which leaves
  • the second long rib 15b is inclined in the direction away from the cross member 20 (outward in the vehicle width direction) as it is away from the joint portion 30 (as it goes toward the rear of the vehicle).
  • the first long ribs 15a and the like may be disposed along the longitudinal direction of the side member 10.
  • the angle formed between the longitudinal direction of the cross member 20 (the vehicle width direction) and the longitudinal direction of the first long rib 15a, and the angle formed forward of the vehicle in the vehicle width direction is from 90 degrees (vertical) to 135 degrees. Good degree.
  • the angle formed between the longitudinal direction of the cross member 20 (the vehicle width direction) and the longitudinal direction of the second long rib 15b and the angle formed on the vehicle rear side in the vehicle width direction is from 90 degrees (vertical) to 135 degrees. Good degree. That is, the angle ⁇ shown in FIG. 4 is preferably about 90 degrees ( ⁇ 1) to about 135 degrees ( ⁇ 2).
  • the angle (alpha) may be about 45 degree
  • An X-shaped rib 26 is provided on the back surface of the second upper surface 21 a of the cross member 20.
  • the X-shaped rib 26 forms an X-shape when viewed from above the vehicle by intersecting two plates.
  • the X-shaped rib 26 is disposed in the vicinity of the joint where the cross member 20 is joined to the side member 10.
  • a front corner portion 22 b is configured by the inner wall surface 12 a of the side member 10 and the front vertical wall surface 22 a of the cross member 20.
  • a front corner portion 22b is configured by the contact portion 24 of the cross member 20 and the front vertical wall surface 22a.
  • a rear corner portion 23b is formed by the inner wall surface 12a (contact portion 24) and the rear vertical wall surface 23a.
  • the X-shaped rib 26 is disposed adjacent to the front corner 22b and the rear corner 23b.
  • a joint 30 is disposed on the extension line when extending in the longitudinal direction (cross direction) of the plate material constituting the X-shaped rib 26 from the end portion of the X-shaped rib 26 closer to the side member 10.
  • the extension line is a line extending in the direction of opening outward in the vehicle width direction (downward in FIG. 5) when the X-shaped rib 26 is viewed from above the vehicle, as indicated by a one-dot chain line X in FIG.
  • the first long rib 15a and the second long rib 15b pass through the joint portion 30 and the first long rib 15a and the like are arranged along the rotation direction of the side member 10.
  • the flat surface on the back side of the upper surface 11a it is possible to suppress the concentration of stress around the joint portion 30 and to suppress deformation.
  • a bending moment is generated in the side member 10.
  • the side member 10 with long ribs substantially perpendicular to the longitudinal direction of the cross member 20 the rigidity with respect to the bending moment of the joint between the side member 10 and the cross member 20 is increased, and the side member 10 and the cross member 20 are perpendicular to each other. It is possible to improve the strength and rigidity against bending in any direction (vehicle up-down direction).
  • the cross member 20 is provided with the X-shaped ribs 26 and the like, so that the rigidity in the vicinity of the joint portion of the cross member 20 on the input side is increased and the deformation is suppressed. Deformation can be suppressed. Thereby, the transmission of the load from the cross member 20 to the side member 10 can be more reliably performed, and the stress generated in the joint portion can be reduced.
  • the deformation around the joint portion 30 can be further suppressed, the contact area by the flange 25 can be increased, and the stress concentration can be increased. Can be relaxed. Thereby, it becomes possible to disperse the stress over a wide area, and it is possible to suppress a decrease in strength and rigidity.
  • the long rib 15a and the second long rib 15b are arranged in the two joint portions 30, respectively, the long rib can be arranged in a necessary range, and the member Reduction is possible, and the use of the material of the member can be suppressed.
  • the rigidity of the cross member 20 against torsion can be increased, and the deformation generated in the joint portion can be more reliably reduced. Furthermore, by making the distribution of the load to the side member 10 more reliable, it becomes possible to relieve locally high stress and deformation generated in the joint portion 30.
  • the stress generated by torsion is effectively controlled in the longitudinal direction (vehicle width direction) of the cross member 20. Can be dispersed.
  • the second embodiment will be described with reference to FIG.
  • the present embodiment is a modification of the first embodiment (FIGS. 1 to 5), and the same or similar parts as in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. .
  • a U-shaped rib 29 is provided inside the cross member 20.
  • the U-shaped rib 29 is composed of a rectangular plate attached to the back surfaces of the second upper surface 21a, the front vertical wall surface 22a, and the rear vertical wall surface 23a.
  • the U-shaped rib 29 may be disposed in the vicinity of the joint portion, similarly to the X-shaped rib 26.
  • the rigidity in the vicinity of the joint portion of the cross member 20 on the input side is increased.
  • the deformation generated in the flange 25 can be suppressed.
  • the transmission of the load from the cross member 20 to the side member 10 can be more reliably performed, and the stress generated in the joint portion can be reduced.
  • the 1st long rib 15a and the 2nd long rib 15b are each extended from the junction part 30 as a starting point, it is not restricted to this.
  • the first long ribs 15 a and the second long ribs 15 b may extend so as to pass through the bonding regions of the bonding portions 30 and straddle the bonding portions 30.
  • the U-shaped rib 29 described in the second embodiment may be combined with the X-shaped rib 26 described in the first embodiment.
  • the cross member 20 or the like has a U-shaped cross section that opens downward in the vehicle, but may be configured to open upward.
  • the joining of the side member 10 and the cross member 20 which are members constituting the vehicle body has been described, but the present invention is not limited to this.
  • the present invention can be applied to a structure in which a center pillar and a side sill are joined, a structure in which a front pillar and a front side member are joined, and the like.
  • the joining structure according to the present invention is not limited to the members constituting the vehicle body, and can be applied to a structure in which two members are joined in a T shape.
  • Second upper wall portion 21a Second upper surface 22 Front vertical wall portion 22a Front vertical wall surface 22b Front corner portion 23 Back vertical wall portion 23a Back vertical wall surface 23b Rear corner portion 24 Contact portion 25 Flange 26 X-shaped rib 29 Shaped rib 30 joint 35 floor panel

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Abstract

　Ｔ字形の接合部に作用するねじり荷重に対する剛性を向上できるようにする。 接合構造は、第１部材１０の側部に第２部材２０が接合され、Ｔ字形状をなし、第１上面１１ａ及びフランジ２５が、接合部３０で接合される。第１上面１１ａの裏側面には、長リブ１５ａが設けられる。長リブ１５ａは、第２部材２０の長手方向に対して交わる方向で第１部材１０の長手方向に沿って延び、接合部３０に重なるように配置される。長リブ１５ａは、裏面から離れる方向の長さよりも、第１部材１０の長手方向に沿う方向の長さが長い。

Description

接合構造
　本発明は、繊維強化樹脂材からなる２つの部材をＴ字形に接合する接合構造に関する。
　Ｔ字形に接合される構造には、例えば、自動車の骨格を形成する部材を接合する構造がある。例えば、サイドメンバーとクロスメンバーの接合部は、Ｔ字形の接合構造となる。
サイドメンバーは、車両前後方向に延びる部材で、クロスメンバーは、車幅方向に延びる部材である。これらの部材の結合については、例えば特許文献１に開示されている技術が知られている。
　特許文献１には、サイドフレーム（サイドメンバー）及びクロスメンバーが鋳造等により一体に構成されている例が開示されている。サイドフレーム及びクロスメンバーとで、Ｔ字形を構成している。このＴ字形の部分に、リブを設けることによって、当該Ｔ字形の部分の剛性を向上させている。
特開平６－３２１１３８号公報
　サイドメンバー及びクロスメンバーのＴ字形の接合部が一体に形成される場合には、当該文献に開示されているようにリブを設けることでＴ字形状部の剛性を固めることはできる。一方で、これらの骨格部材について、車体の軽量化等を目的として繊維強化樹脂材により構成されるものがある。これらは、溶着等（接着、超音波溶着、振動溶着等を含む。
）により接合される。
　上記文献に開示されるリブ構造の例では、別体の部材同士を接合するときに、各部材の接合部分を補強するように構成することは困難である。また、車体の骨格部材に限らず、繊維強化樹脂材により形成される部材同士をＴ字形に接合する場合の接合強度や剛性を向上させることは、上記例を適用することが困難な場合がある。
　樹脂材は、鉄やアルミニウム等の金属材料に比べて比重が小さいが、機械的特性では劣る。これに対して、繊維強化樹脂材は、当該機械的特性を炭素繊維やガラス繊維で補う材料である。繊維強化樹脂材料は一般の樹脂材に比べて高コストなため、使用する量を抑制しつつ、要求性能を満足させること等が求められる。
　本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、繊維強化樹脂材からなる部材がＴ字形に接合される構造について、ねじり荷重に対する剛性を向上できるようにする接合構造を提供することである。
　上記目的を達成するため本発明に係る接合構造は、繊維強化樹脂材からなり第１方向に延びる長尺の第１部材に、繊維強化樹脂材からなり前記第１方向に垂直な第２方向に延びる長尺の第２部材を接合する接合構造であって、前記第１部材には、前記第１方向に延びる平坦な第１主面と、前記第１方向に延び前記第１主面に垂直な側壁面とが設けられ、前記第１部材は、Ｌ字形の横断面形状を有し、前記第２部材には、前記第１主面に隣接し、前記第２方向に延びる平坦な第２主面が設けられ、前記第２主面の前記第１方向両側には、前記意第２方向に延び前記第２主面に垂直な縦壁面が設けられ、前記第２部材は、コの字形の横断面形状を有し、前記第２主面の第２方向端には、前記第１主面に当接するフランジが設けられ、前記第１主面及び前記フランジが、少なくとも１つの接合部で接合することによって、前記第１部材及び前記第２部材でＴ字形状に構成された接合構造において、前記第１主面の裏面には、少なくとも１つの長リブが設けられており、前記長リブは、前記第２方向に交差する方向で前記第１方向に沿うように延び、前記接合部に重なるように配置され、前記裏面から離れる方向の長さよりも、前記第１方向に沿う方向の長さが長くなるように構成されている。
　また、本発明に係る接合構造の一態様では、前記第２主面及び前記縦壁面の裏面には、前記コの字状の横断面形状に沿うように内側リブが設けられ、該内側リブは、前記第１部材に隣接する位置に配置されている。
　また、本発明に係る接合構造の一態様では、前記フランジは、前記第１方向に沿って延びており、前記長リブは、前記フランジの長手方向端と前記第１主面との境界上を超えて、前記第１方向に延びている。
　また、本発明に係る接合構造の一態様では、前記接合部は、前記裏面に前記第１方向に間隔を空けて少なくとも２つ配置されており、前記長リブは、それぞれの前記接合部に重なるように、前記第１方向に間隔を空けて配置されている。
　また、本発明に係る接合構造の一態様では、前記内側リブは、２枚の板材が交差してＸ字状を構成するＸ字状リブであり、前記第１部材の前記側壁面と前記第２部材の前記縦壁面とで角部が構成されており、前記Ｘ字状リブは、前記角部に隣接するように配置されている。
　また、本発明に係る接合構造の一態様では、前記Ｘ字状リブの前記第１部材に近い方の端部から、Ｘ字状に交差する交差方向に沿って、前記第１部材に向かって延長したときの延長線上に、前記接合部が配置されている。
　本発明によれば、長リブが接合部を通るように且つ第１部材の回転方向に沿うように、長リブを第１主面に設けることで、接合部周辺に応力が集中するのを抑え、変形を抑制できる。第２部材から所定の荷重の入力があると、第１部材には曲げモーメントが発生する。第２部材の長手方向に略垂直な長リブを第１部材に設けることで、第１部材及び第２部材の接合部の曲げモーメントに対する剛性を高め、第２部材及び第１部材それぞれに垂直な方向の曲げに対する強度及び剛性を向上させることが可能となる。
　また、本発明に係る接合構造の一態様によれば、入力側となる第２部材の接合部近傍の剛性を高め、変形を抑えることで、フランジに発生する変形を抑えることができる。それによって、第２部材から第１部材への荷重の伝達をより確実に行うことができ、接合部に発生する応力を削減することが可能となる。
　また、本発明に係る接合構造の一態様によれば、フランジの長手方向端よりも外側まで長リブを延長することで、接合部周辺の変形の抑制効果が向上し、フランジによる接触面積の拡大することが可能となり、応力の集中を緩和することができる。これにより、広い面積に応力を分散できるようになり、強度及び剛性の低下を抑制することが可能となる。
　また、本発明に係る接合構造の一態様によれば、２つの接合部があるときに、長リブを必要な範囲（部分）に配置することで、部材削減が可能であり、部材の材料の使用を抑制することができる。
　また、本発明に係る接合構造の一態様によれば、第２部材内にＸ字状リブを設けることで、第２部材のねじれに対する剛性を高め、接合部に発生する変形をより確実に低減することができる。さらに、第１部材への荷重の分散をより確実にすることで、接合部に発生する局所的に高い応力及び変形を緩和することが可能になる。
　また、本発明に係る接合構造の一態様によれば、第１部材上の長リブと第２部材上のＸ字状リブを連動させることで、ねじれによって発生する応力を、第２部材の長手方向によって効果的に分散させることができるようになる。
本発明に係る接合構造の一例を示し、車体の下部構造の一部を示す概略斜視図である。 本発明に係る第１の実施形態の接合構造の斜視図で、図１のＡ部付近を拡大して示す部分斜視図である。 図１の接合構造を、車両下方から見た斜視図である。 図１の第１長リブの傾斜範囲を示す部分下面図である。 図１のＸ字状リブと接合部との関係を示す部分下面図である。 本発明に係る接合構造の第２の実施形態を示す概略斜視図である。
　以下、本発明に係る接合構造の実施形態について、図面を用いて説明する。本発明に係る接合構造は、２つの部材（第１部材及び第２部材）を備え、第２部材の長手方向端が、第１部材の長手方向の側部に接合され、Ｔ字形状をなす構造である。以下の第１及び第２の実施形態では、車体の骨格を構成するクロスメンバー２０がサイドメンバー１０に接続される構造の例について説明する。すなわち、第１部材はサイドメンバー１０、第２部材はクロスメンバー２０の例について説明する。
　　［第１の実施形態］　第１の実施形態について、図１～図５を用いて説明する。図１に示すように、本実施形態のサイドメンバー１０は、車体の骨格を構成する部材で、車両前後方向に延び、車幅方向両側に一対に配置される部材である。この例のサイドメンバー１０は、繊維強化樹脂材により形成されている。クロスメンバー２０は、サイドメンバー１０と同様に、車体の骨格を構成する部材である。当該クロスメンバー２０は、車幅方向に延びる部材であり、サイドメンバー１０の側部に接合されている。
　上述したように、樹脂材は鉄やアルミニウム等の金属材料に比べて比重が小さいが機械的特性では劣る。繊維強化樹脂材は、劣っている機械特性について炭素繊維やガラス繊維で補う材料である。この例では、例えば、ＧＦＲＰ(Glass fiber reinforced plastics)のようなガラス繊維を用いたものや、ＣＦＲＰのようなカーボン繊維を用いたものにより形成される。サイドメンバー１０、クロスメンバー２０及びフロアパネル３５は、接着剤による接着や、超音波溶着及び振動溶着等により接合される。
　以下、サイドメンバー１０及びクロスメンバー２０の接合構造について説明する。
　図１に示すように、１つのサイドメンバー１０は、車幅方向外側に配置され、車両前後方向に延びる部材である。また、図２に示すように、サイドメンバー１０は、第１上壁部１１、内側壁部１２及び外側壁部１３を有する。第１上壁部１１には、水平に延びる第１上面１１ａが形成されている。内側壁部１２は、第１上壁部１１の車幅方向内側に配置されており、第１上面１１ａに垂直な内側壁面１２ａが形成されている。詳細な説明は省略するが、第１上壁部１１の車幅方向外側には、外側壁部１３が設けられている。
　第１上壁部１１と内側壁部１２とで、Ｌ字形の横断面形状が形成される。この例では、第１上壁部１１、内側壁部１２及び外側壁部１３で、車両下方に開くコの字形の横断面形状が形成される。
　クロスメンバー２０は、車幅方向に延びる部材であり、車幅方向外側端がサイドメンバー１０の第１上壁部１１及び内側壁部１２に接続される。接続については後で説明する。
　クロスメンバー２０は、第２上壁部２１と、２つの縦壁部（前方縦壁部２２及び後方縦壁部２３）を有する。第２上壁部２１には、水平に延びる第２上面２１ａが形成されている。前方縦壁部２２は、第２上壁部２１の車両前部に配置されており、第２上面２１ａに垂直な前方縦壁面２２ａが形成されている。後方縦壁部２３は、第２上壁部２１の車両後部に配置されており、第２上面２１ａに垂直な後方縦壁面２３ａが形成されている。第２上壁部２１、前方縦壁部２２及び後方縦壁部２３で、車両下方に開くコの字形の横断面形状が形成される。
　第２上面２１ａの車幅方向外側端には、車幅方向外側に突出するフランジ２５が設けられている。フランジ２５は、第２上面２１ａの車幅方向端から第２上面２１ａに連続するように延びており、サイドメンバー１０の第１上面１１ａに当接する。フランジ２５は、車両前後方向に延びる略長方形状である。また、フランジ２５は、第２上面２１ａの車両前端よりも車両前方に突出し、車両後端よりも車両後方に突出している。第１上面１１ａ及びフランジ２５は、２つの接合部３０で接合されている。これらの接合部３０は、車両前後方向に間隔を空けて設けられている。当該接合は、上記のように接着剤による接着や、超音波溶着及び振動溶着等により行われる。
　また、前方縦壁部２２及び後方縦壁部２３の車幅方向外側には、サイドメンバー１０の内側壁面１２ａに当接する当接部２４が設けられている。この当接部２４と内側壁面１２ａとは、接合されている。当該接合は、フランジ２５と第１上面１１ａとの接合と同様に接着剤、超音波溶着及び振動溶着等により行われる。なお、接合部の図示は省略している。また、サイドメンバー１０及びクロスメンバーの車両下部には、下部フランジが設けられており、この下部フランジでフロアパネル３５に上記のように溶着（接着剤による接着や、超音波溶着及び振動溶着等を含む。）されている。
　図２及び図３に示すように、第１上面１１ａの裏面には、長板状の２つの長リブ（第１長リブ１５ａ及び第２長リブ１５ｂ）が設けられている。第１長リブ１５ａ及び第２長リブ１５ｂは、サイドメンバー１０の長手方向（車両前後方向）に沿って延び、互いに車両前後方向に間隔を空けて配置されている。車両前側の接合部３０には第１長リブ１５ａが重なるように配置され、車両後方の接合部３０には第２長リブ１５ｂが重なるように配置される。なお、図３では、フロアパネル３５の図示は省略している。
　当該第１長リブ１５ａの高さ及び第２長リブ１５ｂの高さよりも、車両前後方向長さが長くなるように構成される。ここで、高さとは、サイドメンバー１０の第１上面１１ａの裏面から車両下方に離れる方向の長さで、車両上下方向長さである。
　第１長リブ１５ａは、車両前側（図３における上側）の接合部３０を起点として、フランジ２５の車両前方端と第１上面１１ａとの境界上を通り、車両前方に向かって延びる。
また、第２長リブ１５ｂは、車両後側（図３における下側）の接合部を起点として、フランジ２５の車両後方端と第１上面１１ａとの境界上を通り、車両後方に向かって延びる。
　また、第１長リブ１５ａ及び第２長リブ１５ｂは、車両前後方向に対して車幅方向外側にやや傾斜している。第１長リブ１５ａは、接合部３０から離れるにしたがって（車両前方に向かうにしたがって）クロスメンバー２０から遠ざかる方向（車幅方向外側）に傾斜している。第２長リブ１５ｂは、第１長リブ１５ａと同様に、接合部３０から離れるにしたがって（車両後方に向かうにしたがって）クロスメンバー２０から遠ざかる方向（車幅方向外側）に傾斜している。
　第１長リブ１５ａ等を傾斜させる場合には、第１長リブ１５ａ等は、サイドメンバー１０の長手方向に沿うように配置されればよい。好ましくは、クロスメンバー２０の長手方向（車幅方向）と、第１長リブ１５ａの長手方向のなす角度で、車幅方向内側で車両前方に形成される角度は、９０度（垂直）から１３５度程度であるとよい。同様に、クロスメンバー２０の長手方向（車幅方向）と、第２長リブ１５ｂの長手方向のなす角度で、車幅方向内側で車両後方に形成される角度は、９０度（垂直）から１３５度程度であるとよい。すなわち、図４に示す角度αが、９０度（α１）から１３５度（α２）程度であるとよい。なお、図示は省略するが、角度αが、クロスメンバー２０に近づくように、例えば４５度程度であってもよい。
　クロスメンバー２０の第２上面２１ａに裏面には、Ｘ字状リブ２６が設けられている。
このＸ字状リブ２６は、２枚の板材が交差して、車両上方視でＸ字形状を構成する。Ｘ字状リブ２６は、クロスメンバー２０がサイドメンバー１０に接合される接合部付近に配置される。
　図２に示すように、サイドメンバー１０の内側壁面１２ａと、クロスメンバー２０の前方縦壁面２２ａとで、前方角部２２ｂが構成される。ここでは、クロスメンバー２０の当接部２４と前方縦壁面２２ａとで前方角部２２ｂが構成されている。同様に、内側壁面１２ａ（当接部２４）と後方縦壁面２３ａとで後方角部２３ｂが形成される。Ｘ字状リブ２６は、これら前方角部２２ｂ及び後方角部２３ｂに隣接するように配置されている。
　図５に示すように、Ｘ字状リブ２６のサイドメンバー１０に近い方の端部から、Ｘ字状リブ２６を構成する板材の長手方向（交差方向）に延長したときの延長線上には、接合部３０が配置される。延長線は、図５の一点鎖線Ｘで示すように、Ｘ字状リブ２６の車両上方視で、車幅方向外側（図５における下方）に開く方向に延長する線である。Ｘ字状リブ２６の交差角度を変化させることにより、サイドメンバー１０の接合部周辺に負荷される荷重方向が変化する。当該交差角度が変わることによる荷重方向の変化に対応して、長リブ１５ａ、１５ｂについて接合部３０から延ばす方向を変えることが好ましい。さらに、クロスメンバー２０とサイドメンバー１０の接合部周辺に負荷される荷重方向を見極めた後に、長リブ１５ａ、１５ｂを延ばす方向（α）を決定することが好ましい。
　以上説明したように接合構造を構成することによって、第１長リブ１５ａ及び第２長リブ１５ｂが接合部３０を通り、サイドメンバー１０の回転方向に沿うように第１長リブ１５ａ等を第１上面１１ａの裏側の平面に設けることで、接合部３０の周辺の応力が集中するのを抑え、変形を抑えることができる。クロスメンバー２０から所定のねじり荷重の入力があると、サイドメンバー１０には曲げモーメントが発生する。クロスメンバー２０の長手方向に略垂直な長リブをサイドメンバー１０に設けることで、サイドメンバー１０及びクロスメンバー２０の接合部の曲げモーメントに対する剛性を高め、サイドメンバー１０及びクロスメンバー２０のそれぞれに垂直な方向（車両上下方向）の曲げに対する強度及び剛性を向上させることが可能となる。
　また、本実施形態によれば、クロスメンバー２０にＸ字状リブ２６等を設けることで、入力側となるクロスメンバー２０の接合部近傍の剛性を高め、変形を抑えることで、フランジ２５に発生する変形を抑えることができる。それによって、クロスメンバー２０からサイドメンバー１０への荷重の伝達をより確実に行うことができ、接合部に発生する応力を削減することが可能となる。
　また、フランジ２５の長手方向端よりも外側まで長リブを延長することで、より接合部３０周辺の変形を抑えることができ、フランジ２５による接触面積の拡大することが可能となり、応力の集中を緩和することができる。これにより、広い面積に応力を分散できるようになり、強度及び剛性の低下を抑制することが可能となる。
　本実施形態によれば、２つの接合部３０にそれぞれ第１長リブ１５ａ及び第２長リブ１５ｂを配置するように構成されているため、必要な範囲に長リブを配置することができ、部材削減が可能で、部材の材料の使用を抑制することができる。
　また、クロスメンバー２０内にＸ字状リブ２６を設けることで、クロスメンバー２０のねじれに対する剛性を高め、接合部に発生する変形をより確実に低減することができる。
さらに、サイドメンバー１０への荷重の分散をより確実にすることで、接合部３０に発生する局所的に高い応力及び変形を緩和することが可能になる。
　さらに、サイドメンバー１０上の長リブ１５ａ、１５ｂとクロスメンバー２０上のＸ字状リブ２６を連動させることで、ねじれによって発生する応力を、クロスメンバー２０の長手方向（車幅方向）によって効果的に分散させることができるようになる。
　　［第２の実施形態］　第２の実施形態について、図６を用いて説明する。本実施形態は、第１の実施形態（図１～図５）の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
　本実施形態では、図６に示すように、クロスメンバー２０の内側に、コの字状リブ２９が設けられている。当該コの字状リブ２９は、第２上面２１ａ、前方縦壁面２２ａ、後方縦壁面２３ａそれぞれの裏面に取り付けられた長方形状の板材によって構成されている。
コの字状リブ２９についても、Ｘ字状リブ２６と同様に、接合部付近に配置すればよい。
　本実施形態によれば、Ｘ字状リブ２６を設けるのと同様に、クロスメンバー２０にコの字状リブ２９等を設けることで、入力側となるクロスメンバー２０の接合部近傍の剛性を高め、変形を抑えることで、フランジ２５に発生する変形を抑えることができる。それによって、クロスメンバー２０からサイドメンバー１０への荷重の伝達をより確実に行うことができ、接合部に発生する応力を削減することが可能となる。
　　［その他の実施形態］　上記実施形態の説明は、本発明を説明するための例示であって、特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
　第１及び第２の実施形態では、２つの接合部３０それぞれに別の長リブを配置しているがこれに限らない。１つの長リブが、２つの接合部３０に重なるように構成してもよい。
この場合、１つの長リブの車両前後方向長さは、フランジ２５の車両前後方向長さよりも長くなるように構成される。また、１つの長リブは、フランジ２５の車両前後方向端から前方及び後方に突出するように配置すればよい。また、第１長リブ１５ａ及び第２長リブ１５ｂは、それぞれ接合部３０を起点として延びているが、これに限らない。第１長リブ１５ａ及び第２長リブ１５ｂが各接合部３０の接合領域を通り越して、各接合部３０を跨ぐように延びてもよい。
　また、第２の実施形態で説明したコの字状リブ２９を、第１の実施形態で説明したＸ字状リブ２６に組み合わせるように構成してもよい。また、上記のクロスメンバー２０等は、断面が車両下方に開くコの字形状であるが、上方に開くように構成してもよい。
　上記実施形態では、車体を構成する部材であるサイドメンバー１０とクロスメンバー２０の接合について説明したが、これに限らない。例えば、センターピラーとサイドシルを接合する構造や、フロントピラーとフロントサイドメンバーを接合する構造等にも適用することができる。さらに、本発明に係る接合構造は、車体を構成する部材に限られるものではなく、２つの部材をＴ字形に接合する構造に適用可能である。
１０　　サイドメンバー（第１部材）
１１　　第１上壁部
１１ａ　第１上面
１２　　内側壁部
１２ａ　内側壁面
１３　　外側壁部
１５ａ　第１長リブ
１５ｂ　第２長リブ
２０　　クロスメンバー（第２部材）
２１　　第２上壁部
２１ａ　第２上面
２２　　前方縦壁部
２２ａ　前方縦壁面
２２ｂ　前方角部
２３　　後方縦壁部
２３ａ　後方縦壁面
２３ｂ　後方角部
２４　　当接部
２５　　フランジ
２６　　Ｘ字状リブ
２９　　コの字状リブ
３０　　接合部
３５　　フロアパネル

Claims (6)

  1. 　繊維強化樹脂材からなり第１方向に延びる長尺の第１部材に、繊維強化樹脂材からなり前記第１方向に垂直な第２方向に延びる長尺の第２部材を接合する接合構造であって、　前記第１部材には、前記第１方向に延びる平坦な第１主面と、前記第１方向に延び前記第１主面に垂直な側壁面とが設けられ、前記第１部材は、Ｌ字形の横断面形状を有し、　前記第２部材には、前記第１主面に隣接し、前記第２方向に延びる平坦な第２主面が設けられ、前記第２主面の前記第１方向両側には、前記意第２方向に延び前記第２主面に垂直な縦壁面が設けられ、前記第２部材は、コの字形の横断面形状を有し、　前記第２主面の第２方向端には、前記第１主面に当接するフランジが設けられ、　前記第１主面及び前記フランジが、少なくとも１つの接合部で接合することによって、前記第１部材及び前記第２部材でＴ字形状に構成された接合構造において、　前記第１主面の裏面には、少なくとも１つの長リブが設けられており、　前記長リブは、　前記第２方向に交差する方向で前記第１方向に沿うように延び、　前記接合部に重なるように配置され、　前記裏面から離れる方向の長さよりも、前記第１方向に沿う方向の長さが長くなるように構成されていることを特徴とする接合構造。
  2. 　前記第２主面及び前記縦壁面の裏面には、前記コの字状の横断面形状に沿うように内側リブが設けられ、　該内側リブは、前記第１部材に隣接する位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の接合構造。
  3. 　前記フランジは、前記第１方向に沿って延びており、　前記長リブは、前記フランジの長手方向端と前記第１主面との境界上を超えて、前記第１方向に沿って延びていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の接合構造。
  4. 　前記接合部は、前記裏面に前記第１方向に間隔を空けて少なくとも２つ配置されており、
    　前記長リブは、それぞれの前記接合部に重なるように、前記第１方向に間隔を空けて配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の接合構造。
  5. 　前記内側リブは、２枚の板材が交差してＸ字状を構成するＸ字状リブであり、　前記第１部材の前記側壁面と前記第２部材の前記縦壁面とで角部が構成されており、　前記Ｘ字状リブは、前記角部に隣接するように配置されていることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか一項に記載の接合構造。
  6. 　前記Ｘ字状リブの前記第１部材に近い方の端部から、Ｘ字状に交差する交差方向に沿って、前記第１部材に向かって延長したときの延長線上に、前記接合部が配置されていることを特徴とする請求項５に記載の接合構造。
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