JP7124724B2 - Connection structure of closed section members - Google Patents
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Description
本発明は、線膨張率が異なる材料で構成された閉断面部材同士の接続構造に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a structure for connecting closed cross-section members made of materials having different coefficients of linear expansion.
自動車は、燃費改善のために軽量化が求められている。このため、アルミニウム、マグネシウムなどの軽金属やカーボンファイバーで補強された樹脂、例えば、CFRP等で多くの部材が構成されており、軽金属製の部品とCFRP製の部品とを接着剤で接続して一つの部材とする場合がある。 Automobiles are required to be lighter in order to improve fuel efficiency. For this reason, many members are made of light metals such as aluminum and magnesium and resins reinforced with carbon fiber, such as CFRP. may be one member.
接着剤として接着安定性に優れる一液性熱硬化型接着剤を用いる場合、アルミニウムとCFRPとが高温雰囲気中で接着されるため、線膨張率の違いにより硬化後の接着剤に熱応力が残ってしまい、接着力が低下する場合があった。このため、軽金属とCFRPとの接着面に軽金属の熱膨張率とCFRPの熱膨張率との中間の熱膨張率の鋼板のカラーを挟んで接着し、接着剤の熱応力を低減して接着力の低下を抑制する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 When using a one-part thermosetting adhesive with excellent adhesion stability as the adhesive, since aluminum and CFRP are bonded together in a high-temperature atmosphere, thermal stress remains in the adhesive after curing due to the difference in coefficient of linear expansion. There was a case where the adhesive strength was lowered. For this reason, a collar of a steel plate having a coefficient of thermal expansion between that of the light metal and that of CFRP is sandwiched between the bonding surface of the light metal and CFRP, and the thermal stress of the adhesive is reduced. There has been proposed a method for suppressing a decrease in the (see, for example, Patent Literature 1).
ところで、自動車は、さまざまな環境条件で使用されるものである。寒冷地などで外気温度が低下した場合、特許文献1に記載されたようにアルミニウムパイプの外周にアルミニウムよりも線膨張率の小さいCFRPパイプを接着した構造では、内周側のアルミニウムパイプの外径が外周側のCFRPパイプの内径よりも大きく収縮してしまうため、アルミニウムパイプの外周面とCFRPパイプの内周面との間に隙間ができ、接着面が剥離してしまう場合がある。
By the way, automobiles are used under various environmental conditions. When the outside air temperature drops in a cold region, etc., in a structure in which a CFRP pipe having a linear expansion coefficient smaller than that of aluminum is adhered to the outer circumference of an aluminum pipe as described in
そこで、本発明は、温度変化が大きい場合にも接着面が剥離しにくい閉断面部材の接続構造を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a connection structure for closed cross-section members in which the adhesive surface is less likely to peel off even when temperature changes are large.
本発明の閉断面部材の接続構造は、第1材料で構成された第1閉断面部材と、前記第1材料よりも線膨張率が小さい第2材料で構成された第2閉断面部材と、を接続する接続構造であって、前記第1閉断面部材の外周側に前記第2閉断面部材が嵌め込まれ、前記第1閉断面部材の内周側に閉断面形状の内側部材が前記第2閉断面部材と入れ子状に嵌め合わされ、前記第1閉断面部材の外周側と内周側の嵌め合わせ面のいずれか一方又は両方が前記第2閉断面部材又は前記内側部材と接着されており、前記内側部材は、前記第1材料よりも線膨張率が小さい第2材料で構成されていること、を特徴とする。
A connection structure for closed cross-section members of the present invention includes a first closed cross-section member made of a first material, a second closed cross-section member made of a second material having a coefficient of linear expansion smaller than that of the first material , wherein the second closed cross-section member is fitted on the outer peripheral side of the first closed cross-section member, and the inner member having a closed cross-section is provided on the inner peripheral side of the first closed cross-section member. 2. The first closed cross-section member is fitted with the closed cross-section member in a nested manner, and either one or both of the fitting surfaces on the outer peripheral side and the inner peripheral side of the first closed cross-section member are adhered to the second closed cross-section member or the inner member. , wherein the inner member is made of a second material having a coefficient of linear expansion smaller than that of the first material .
このように、線膨張率が大きい第1閉断面部材の外周側と内周側とに線膨張率が小さい第2閉断面部材と内側部材を嵌め合わせ、嵌め合わせ面を接着しているので、温度上昇により線膨張率が大きい第1閉断面部材が膨張した場合には外側の第2閉断面部材により第1閉断面部材の膨張を抑制し、温度低下により線膨張率が大きい第1閉断面部材が収縮した場合には内側の内側部材により第1閉断面部材の収縮を抑制するので、温度変化による接着面の剥離を抑制することができる。 In this way, the second closed cross-section member having a small linear expansion coefficient and the inner member are fitted to the outer peripheral side and the inner peripheral side of the first closed cross-section member having a large linear expansion coefficient, and the fitting surfaces are bonded. When the first closed cross-section member having a large coefficient of linear expansion expands due to temperature rise, the expansion of the first closed cross-section member is suppressed by the second closed cross-section member on the outside, and the first closed cross-section member having a large coefficient of linear expansion due to temperature decrease. When the member shrinks, the inner member suppresses the contraction of the first closed cross-section member, so that peeling of the adhesive surface due to temperature change can be suppressed.
本発明は、温度変化が大きい場合にも接着面が剥離しにくい閉断面部材の接続構造を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a connection structure for closed cross-section members in which the adhesive surface is less likely to peel off even when there is a large temperature change.
以下、図面を参照しながら実施形態の閉断面部材の接続構造100について説明する。以下の実施形態では、接続構造100を車両のステアリングコラムを支持するステアリングコラムサポート10に適用した場合について説明する。なお、図1~3において、矢印FR、矢印UP、矢印RHは、車両の前方向(進行方向)、上方向、右方向をそれぞれ示している。また、各矢印FR、UP、RHの反対方向は、車両後方向、下方向、左方向を示す。以下、単に前後、左右、上下の方向を用いて説明する場合は、特に断りのない限り、車両前後方向の前後、車両左右方向(車両幅方向)の左右、車両上下方向の上下を示すものとする。他の図においても同様である。
A
図1に示すように、ステアリングコラムサポート10は、アルミニウム等の軽金属で構成され、ステアリングコラムが取り付けられる本体11と、本体11の車両幅方向両側に取り付けられて本体11と車両側端の構造部材との間を接続する炭素繊維強化プラスチック(以下、CFRPという)で構成された円筒形のパイプ20と、本体11と車両前方の構造部材とを接続するアーム13とで構成されている。ここで、本体11を構成する第1材料である軽金属の線膨張率は、パイプ20を構成する第2材料であるCFRPの線膨張率よりも大きい、逆に言うと、パイプ20を構成する第2材料であるCFRPの線膨張率は、本体11を構成する第1材料である軽金属の線膨張率よりも小さい。
As shown in FIG. 1, the
本体11の車両幅方向両側端には、外周面にパイプ20が取り付けられる円筒形状のパイプ取付座12が本体11と一体に設けられている。また、パイプ取付座12の内周側には、円筒形状の内側部材30が取り付けられている。ここで、パイプ取付座12は、第1閉断面部材を構成し、パイプ20は第2閉断面部材を構成する。
Cylindrical
パイプ20の内径寸法は、パイプ取付座12の外径寸法よりも僅かに大きく、内側部材30の外径寸法は、パイプ取付座12の内径寸法よりも僅かに小さくなっている。そして、図2に示すように、パイプ取付座12の内周側に内側部材30が嵌めこまれ、パイプ取付座12の外周側にパイプ20の端部が嵌め込まれる。そして、パイプ取付座12とパイプ20の嵌め合わせ面12a、及び、パイプ取付座12と内側部材30との嵌め合わせ面12bには、接着剤40(図3参照)が設定される。従って、外周側と内周側の嵌め合わせ面12a,12bはそれぞれ外周側、内周側の接着面となる。
The inner diameter of the
このように、閉断面部材であるパイプ取付座12とパイプ20との接続構造100では、軽金属製のパイプ取付座12の外周側と内周側とにCFRP製のパイプ20と内側部材30とが入れ子状に嵌め合わされ、パイプ取付座12の外周側と内周側の嵌め合わせ面12a,12bの両方がそれぞれ接着剤40でパイプ20と内側部材30と接着されている。
As described above, in the
以上説明したように構成された接続構造100の環境温度が低下した場合には、図3に示すように、線膨張率の大きい軽金属製のパイプ取付座12の外径寸法は、外周側に取り付けられた線膨張率の小さいCFRP製のパイプ20の内径寸法よりも小さい寸法に縮もうとする。しかし、パイプ取付座12の内周側に取り付けられているCFRP製の内側部材30は線膨張率が小さく、外径寸法がパイプ取付座12の内径寸法ほど縮まない。このため、図3に示すように、内側部材30は、パイプ取付座12が縮もうとする中心に向かう力F1に対向する外側に向う力F2でパイプ取付座12を外周側に押し返し、パイプ取付座12が縮むことを抑制する。これにより、パイプ取付座12の外径寸法が縮んで接着面であるパイプ20の内周面とパイプ取付座12の外周面とが剥離することを抑制することができる。
When the environmental temperature of the
また、反対に周囲温度が上昇した場合には、外周側のパイプ20がパイプ取付座12の半径方向の膨張を抑制するので、接着面であるパイプ取付座12の内周面と内側部材30の外周面とが剥離することを抑制することができる。
Conversely, when the ambient temperature rises, the
このように、接続構造100は、温度変化が大きい場合にも接着面が剥離しにくいという効果を奏する。
Thus, the
以上、円筒状のパイプ取付座12にパイプ20を接続する場合に接続構造100を適用した場合について説明したが、これに限らず、接続構造100は多角筒形状、ハット型断面部材を組み合わせて構成した閉断面部材等、様々な閉断面形状部材の接続に適用することができる。また、例えば、閉断面形状の長手部材同士を接続する場合にも適用することができる。この場合には、一方の閉断面部材の端部の外周側と内周側とに他方の閉断面部材の端部と内側部材30とを入れ子状に嵌め合わせ、嵌め合わせ面を接着することによって長手部材同士を接続するようにしてもよい。
The case where the
また、上記の実施形態の接続構造100では、パイプ取付座12の外周側と内周側の嵌め合わせ面12a,12bの両方がそれぞれ接着剤40でパイプ20と内側部材30と接着されていることとして説明したが、これに限らず、いずれか一方の面を接着剤40で接着するようにしてもよい。
In addition, in the
10 ステアリングコラムサポート、11 本体、12 パイプ取付座、12a,12b 嵌め合わせ面、13 アーム、20 パイプ、30 内側部材、40 接着剤、100 接続構造。
Claims (1)
前記第1閉断面部材の外周側に前記第2閉断面部材が嵌め込まれ、
前記第1閉断面部材の内周側に閉断面形状の内側部材が前記第2閉断面部材と入れ子状に嵌め合わされ、
前記第1閉断面部材の外周側と内周側の嵌め合わせ面のいずれか一方又は両方が前記第2閉断面部材又は前記内側部材と接着されており、
前記内側部材は、前記第1材料よりも線膨張率が小さい第2材料で構成されていること、
を特徴とする閉断面部材の接続構造。 A connection structure for connecting a first closed cross-section member made of a first material and a second closed cross-section member made of a second material having a coefficient of linear expansion smaller than that of the first material,
The second closed cross-section member is fitted on the outer peripheral side of the first closed cross-section member,
An inner member having a closed cross-section is fitted to the inner peripheral side of the first closed cross- section member in a nested manner with the second closed cross-section member ,
Either one or both of the fitting surfaces on the outer peripheral side and the inner peripheral side of the first closed cross-section member are adhered to the second closed cross-section member or the inner member ,
The inner member is made of a second material having a coefficient of linear expansion smaller than that of the first material ,
A connection structure of closed cross-section members, characterized by:
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