JP2010132063A

JP2010132063A - 車体構造

Info

Publication number: JP2010132063A
Application number: JP2008308314A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Miyake; 昌幸三宅
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2008-12-03
Filing date: 2008-12-03
Publication date: 2010-06-17

Abstract

【課題】サイドメンバの剛性を向上することができる車体構造を提供すること。
【解決手段】複数のパネル部材１１,１２,２１,２２によって閉断面構造を形成し、車体前後方向に延在されるサイドメンバ２を有する車体構造であって、上記複数のパネル部材の一つである第一パネル（第一アウタパネル）１１の後端部１３から、上記複数のパネル部材の一つであり第一パネル１１の後方に配される第二パネル（第二アウタパネル）１２の閉断面内側に面する内側面（第二アウタパネル内側面）１２ｃへ突出する第一ツメ片部１４を設ける。また、第二パネル１２の前端部１５から第一パネル１１の閉断面内側に面する内側面（第一アウタパネル内側面）１１ｃへ突出する第二ツメ片部１６を設ける。そして、第二パネルの内側面１２ｃと第一ツメ片部１４とを重ねて溶接し、第一パネルの内側面１１ｃと第二ツメ片部１６とを重ねて溶接する接合部１０を設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、車体を構成するサイドメンバの構造に関するものである。

従来、パネル部材を車体の前後方向に並べ、前後隣接するパネル部材同士を突合せ溶接してサイドメンバを形成する車体構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

上記従来の車体構造では、車体前方から荷重入力があった場合に、パネル部材同士の溶接部分が低剛性になることを利用し、この溶接部分を座屈変形させることで荷重エネルギーの吸収を行っている。
特開昭６４−６７４８２号公報

しかしながら、従来の車体構造にあっては、サイドメンバの剛性がパネル部材同士の溶接強度によって決まるので剛性が十分ではなかった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、サイドメンバの剛性を向上することができる車体構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、複数のパネル部材によって閉断面構造を形成し、車体前後方向に延在されるサイドメンバを有する車体構造であって、上記複数のパネル部材の一つである第一パネルの後端部から、上記複数のパネル部材の一つであり第一パネルの後方に配される第二パネルの閉断面内側に面する内側面へ突出する第一ツメ片部を設ける。また、第二パネルの前端部から第一パネルの閉断面内側に面する内側面へ突出する第二ツメ片部を設ける。そして、第二パネルの内側面と第一ツメ片部とを重ねて溶接し、第一パネルの内側面と第二ツメ片部とを重ねて溶接する接合部を設けた。

よって、本発明の車体構造にあっては、サイドメンバの溶接部に溶接強度に加えて、ツメ片部又は該ツメ片部と溶接したパネル部材の曲げ剛性を加えることができるため、サイドメンバの剛性を向上することができる。

以下、本発明の車体構造を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１の車体構造を適用した車体前部を示す斜視図である。図２は実施例１の車体構造を適用したサイドメンバの要部を示す破断斜視図である。図３は実施例１の車体構造を適用したサイドメンバの要部を示す分解斜視図であり、(a)は車体外側から見た状態を示し、(b)は車体内側から見た状態を示す。図４は実施例１の車体構造を適用したサイドメンバの内側面を示す平面図である。図５(a)は図４におけるＡ−Ａ断面図であり、(b)は図４におけるＢ−Ｂ断面図である。

図１に示すように、自動車等の車両１は、車体骨格の一部を形成するサイドメンバ２を有している。このサイドメンバ２は車体前部に位置すると共に車幅方向両側部に設けられ、車体前後方向に延在される。そして、このサイドメンバ２は、図２に示すように、断面ハット型鋼板からなり車体外側に面するアウタパネル２ａと、帯状鋼板からなり車体内側に面するインナパネル２ｂと、を有し、アウタパネル２ａの上下フランジ部２ｃ,２ｄのそれぞれとインナパネル２ｂとがスポット溶接されて閉断面構造をなしている。

ここで、アウタパネル２ａ及びインナパネル２ｂは、それぞれ互いに異なる鋼板を溶接によって接合したパネル部材により形成されている。そして、アウタパネル２ａは、第一アウタパネル（パネル部材／第一パネル）１１と第二アウタパネル（パネル部材／第二パネル）１２とを溶接接合したアウタ側接合部（接合部）１０を有している。また、インナパネル２ｂは、第一インナパネル（パネル部材／第一パネル）２１と第二インナパネル（パネル部材／第二パネル）２２とを溶接接合したインナ側接合部（接合部）２０を有している。ここで、第二アウタパネル１２は第一アウタパネル１１の車体後方すなわち後側に位置し、第二インナパネル２２は第一インナパネル２１の車体後方すなわち後側に位置している。

第一アウタパネル１１は、断面ハット型の鋼板からなり、後端部１３から後方に延びる複数の第一ツメ片部１４を有している。この第一ツメ片部１４は、断面ハット型鋼板である第一アウタパネル１１の上面１１ａから下面１１ｂに至るまで一定間隔をおいて形成され、第二アウタパネル１２の閉断面内側に面する第二アウタパネル内側面（第二パネルの内側面）１２ｃへ突出する。

第二アウタパネル１２は、断面ハット型の鋼板からなり、前端部１５から前方に延びる複数の第二ツメ片部１６を有している。この第二ツメ片部１６は、断面ハット型鋼板である第二アウタパネル１２の上面１２ａから下面１２ｂに至るまで一定間隔をおいて形成され、第一アウタパネル１１の閉断面内側に面する第一アウタパネル内側面（第一パネルの内側面）１１ｃへ突出する。

ここで、第一ツメ片部１４の幅は、複数の第二ツメ片部１６の配置間隔と同じ大きさであり、第二ツメ片部１６の幅は、複数の第一ツメ片部１４の配置間隔と同じ大きさである。さらに、第一,第二ツメ片部１４,１６は、第一,第二アウタパネル１１,１２の前後端部１３,１５同士をつき合せた際に対向しないように、互い違いになる位置に形成されている。

そして、図４に示すように、アウタ側接合部１０では、第一ツメ片部１４と第二アウタパネル内側面１２ｃとを重ねて溶接すると共に、第二ツメ片部１６と第一アウタパネル内側面１１ｃとを重ねて溶接する。このとき、第一ツメ片部１４の先端部１４ａが溶接部Ｘにて溶接され、第二ツメ片部１６の先端部１６ａが溶接部Ｙにて溶接される。また、第一アウタパネル内側面１１ｃと第二アウタパネル内側面１２ｃとは略面一になる（図５参照）。

なお、第一ツメ片部１４の全面が第二アウタパネル内側面１２ｃと重なり合い、第二ツメ片部１６の全面が第一アウタパネル内側面１１ｃと重なり合うので、ツメ片部と各パネルとの重ね合せ幅Ｔ₁は、第一,第二ツメ片部１４,１６の突出長さの和になる。さらに、第一ツメ片部１４の幅が複数の第二ツメ片部１６の配置間隔と同じ大きさであり、第二ツメ片部１６の幅が複数の第一ツメ片部１４の配置間隔と同じ大きさであるので、複数の第一,第二ツメ片部１４,１６が配置方向に隙間なく噛み合う。

第一インナパネル２１は、帯状鋼板からなり、後端部２３から後方に延びる複数の第一ツメ片部２４を有している。この第一ツメ片部２４は、帯状鋼板である第一インナパネル２１の上部２１ａから下部２１ｂに至るまで一定間隔をおいて形成され、第二インナパネル２２の閉断面内側に面する第二インナパネル内側面（第二パネルの内側面）２２ｃへ突出する。

第二インナパネル２２は、帯状鋼板からなり、前端部２５から前方に延びる複数の第二ツメ片部２６を有している。この第二ツメ片部２６は、帯状鋼板である第二インナパネル２２の上部２２ａから下部２２ｂに至るまで一定間隔をおいて形成され、第一インナパネル２１の閉断面内側に面する第一インナパネル内側面（第一パネルの内側面）２１ｃへ突出する。

ここで、第一ツメ片部２４の幅は、複数の第二ツメ片部２６の配置間隔と同じ大きさであり、第二ツメ片部２６の幅は、複数の第一ツメ片部２４の配置間隔と同じ大きさである。さらに、第一,第二ツメ片部２４,２６は、第一,第二インナパネル２１,２２の前後端部２３,２５同士をつき合せた際に対向しないように、互い違いになる位置に形成されている。

そして、図４に示すように、インナ側接合部２０では、第一ツメ片部２４と第二インナパネル内側面２２ｃとを重ねて溶接すると共に、第二ツメ片部２６と第一インナパネル内側面２１ｃとを重ねて溶接する。このとき、第一ツメ片部２４の先端部２４ａが溶接部Ｗにて溶接され、第二ツメ片部２６の先端部２６ａが溶接部Ｚにて溶接される。また、第一インナパネル内側面２１ｃと第二インナパネル内側面２２ｃとは略面一になる（図５参照）。

なお、第一ツメ片部２４の全面が第二インナパネル内側面２２ｃと重なり合い、第二ツメ片部２６の全面が第一インナパネル内側面２１ｃと重なり合うので、ツメ片部と各パネルとの重ね合せ幅Ｔ₁は、第一,第二ツメ片部２４,２６の突出長さの和になる。さらに、第一ツメ片部２４の幅が複数の第二ツメ片部２６の配置間隔と同じ大きさであり、第二ツメ片部２６の幅が複数の第一ツメ片部２４の配置間隔と同じ大きさであるので、複数の第一,第二ツメ片部２４,２６が配置方向に隙間なく噛み合う。

ここで、アウタ側接合部１０の構成とインナ側接合部２０の構成は略同一であるので、インナ側接合部２０の説明ではアウタ側接合部１０を示す図面図４,図５を使用し、この図４,図５ではインナ接合部２０における符号を括弧書きする。

そして、図１に示すように、アウタパネル２ａが有するアウタ側接合部１０と、インナパネル２ｂが有するインナ側接合部２０とは、車体前後方向位置が略同一となり、閉断面内側Ｈを挟んで対向する。

次に、作用を説明する。
まず、「従来のサイドメンバにおける溶接構造とその課題」の説明を行い、続いて、実施例１の車体構造における作用を「鋼板の剛性向上作用」、「サイドメンバの剛性向上作用」に分けて説明する。

［従来のサイドメンバにおける溶接構造とその課題］
図６(a)は従来のパネル材における溶接部を示す平面図であり、(b)は図６(a)におけるＣ−Ｃ断面図である。

荷重が入力することにより、図６(b)に破線で示すように、溶接部１０４を有するパネル部材１００が変形した場合、接合部１０３に曲げモーメントが作用する。このとき、パネル部材１００の曲げ変形強度は溶接部１０４の溶接強度によって決まるため、パネル部材１００では剛性が十分ではなく、容易に変形するおそれがあった。

さらに、従来のパネル部材１００では第一鋼板１０１と第二鋼板１０２とが面一になっていないので、溶接部１０４には大きなせん断力が作用すると共に、第一,第二鋼板１０１,１０２はほとんど座屈変形しなかった。

［鋼板の剛性向上作用］
図７(a)は図５(a)においてパネル内側面方向へ変形した状態を示し、(b)は図５(b)においてパネル内側面方向へ変形した状態を示す。図８(a)は図５(a)においてパネル外側面方向へ変形した状態を示し、(b)は図５(b)においてパネル外側面方向に変形した状態を示す。なお、図中左側が車体前方である。

車体前方から荷重Ｆの入力があり、サイドメンバ２のアウタパネル２ａがパネル内側面方向、すなわち第一,第二アウタパネル内側面１１ｃ,１２ｃ側（図７において矢印αで示す方向）に変形した場合、第一ツメ片部１４は第二アウタパネル１２の変形により圧縮され、第二ツメ片部１６は第一アウタパネル１１の変形により圧縮されそれぞれ曲げ圧縮変形する。このとき、各ツメ片部１４,１６が有する曲げ剛性Ｆ１は、各アウタパネル１１,１２の外側（図７中下方）に向かって作用する。そのため、各ツメ片部１４,１６が有する曲げ剛性Ｆ１を利用してアウタパネル２ａに作用する曲げモーメントに対する剛性を高めることができる。

また、第一アウタパネル内側面１１ｃと第二アウタパネル内側面１２ｃとが面一になっているので、第一,第二アウタパネル１１,１２が荷重入力方向に沿って並んだ状態になる。そのため、車体前方から荷重Ｆの入力があると、この荷重Ｆにより第一,第二アウタパネル１１,１２は座屈変形する。これにより、溶接部Ｘ,Ｙが有するせん断耐力だけでなく、この第一,第二アウタパネル１１,１２の座屈強度によってもせん断力に抗することができ、この両パネル１１,１２の座屈強度を利用して溶接部Ｘ,Ｙのせん断耐力を向上することができる。

さらに、複数の第一,第二ツメ片部１４,１６が配置方向に隙間なく噛み合うため、さらに荷重入力に伴う両パネル１１,１２の位置ずれを防止して効果的に座屈変形しやすくすることができる。

一方、車体前方から荷重Ｆの入力があり、サイドメンバ２のアウタパネル２ａがパネル外側面方向、すなわち第一,第二アウタパネル外側面１１ｄ,１２ｄ側（図８において矢印βで示す方向）に変形した場合、第一ツメ片部１４は第二アウタパネル１２の変形により引っ張られ、第二ツメ片部１６は第一アウタパネル１１の変形により引っ張られてそれぞれ曲げ引張変形する。このとき、アウタパネル２ａに作用する曲げモーメントに対する剛性は、溶接部Ｘ,Ｙの剥離強度により決まる。ここで、複数の第一,第二ツメ片部１４,１６が配置方向に隙間なく噛み合っているので、溶接部Ｘ,Ｙにおける溶接面積、つまりビード長さは従来の溶接部１０４における溶接面積と同程度になる。そのため、溶接部Ｘ,Ｙの剥離強度は従来の溶接部１０４の剥離強度と同程度になり、従来のパネル部材１００における剛性と同程度の強度を確保できる。

なお、各ツメ片部１４,１６のそれぞれの突出長さが従来の鋼板重ね合せ幅Ｔ₂と同程度であれば、ツメ片部と各パネルとの重ね合せ幅Ｔ₁が従来の鋼板重ね合せ幅Ｔ₂よりも大きくなり、アウタパネル２ａに作用する曲げモーメントに対する剛性を向上することができる。

また、第一アウタパネル内側面１１ｃと第二アウタパネル内側面１２ｃとが面一になっているので、アウタパネル２ａがパネル外側面方向に変形した場合であっても、入力した荷重Ｆにより第一,第二アウタパネル１１,１２が座屈変形し、この両パネルの座屈強度を利用してせん断耐力を向上することができる。

そして、サイドメンバ２のインナパネル２ｂにおいても、アウタパネル２ａと同等の作用を奏することができる。

［サイドメンバの剛性向上作用］
図９はサイドメンバに車体前方からの荷重が入力したときの変形状態を平面視したときの模式断面図であり、(a)はサイドメンバが車幅方向に膨張変形したときを示し、(b)はサイドメンバが車幅方向に圧縮変形したときを示し、(c)はサイドメンバが車体外側に湾曲変形したときを示し、(d)はサイドメンバが車体内側に湾曲変形したときを示す。

車体前方からの入力荷重によりサイドメンバ２が車幅方向に膨張変形すると、サイドメンバ２の閉断面内側Ｈに位置した各ツメ片部１４,１６,２４,２６がそれぞれ曲げ圧縮変形する。そのため、各ツメ片部１４,１６,２４,２６が有する曲げ剛性を利用してアウタパネル２ａ及びインナパネル２ｂの両パネルに作用する曲げモーメントに対する剛性を高めることができ、サイドメンバ２の剛性を向上することができる。また、第一,第二アウタパネル内側面１１ｃ,１２ｃが面一になり、第一,第二インナパネル内側面２１ｃ,２２ｃが面一になることで、アウタパネル２ａ及びインナパネル２ｂの座屈強度を利用してせん断耐力を向上できるので、さらにサイドメンバ２の剛性を高めることができる。

また、車体前方からの入力荷重によりサイドメンバ２が車幅方向に圧縮変形した場合であっても、アウタパネル２ａ及びインナパネル２ｂの両パネルに作用する曲げモーメントに対する剛性は従来のパネル部材１００と同程度確保することができ、サイドメンバ２の剛性を従来と同程度にすることができる。なお、各ツメ片部と各パネルとの重ね合せ幅Ｔ₁を従来の鋼板重ね合せ幅Ｔ₂よりも大きくすることで、アウタパネル２ａ及びインナパネル２ｂの両パネルに作用する曲げモーメントに対する剛性を高めることができ、サイドメンバ２の剛性を向上することができる。さらに、第一,第二アウタパネル１１,１２が座屈変形し、この両パネルの座屈強度を利用してせん断耐力を向上することができる。さらに、上述の実施例１では、アウタパネル２ａが有するアウタ側接合部１０と、インナパネル２ｂが有するインナ側接合部２０とが車体前後方向位置が略同一であり、閉断面内側Ｈを挟んで対向する。これにより、サイドメンバ２が車幅方向に大きく圧縮変形した際に、第一,第二ツメ片部１４,１６が第一,第二アウタパネル１１,１２からそれぞれ剥離し、第一,第二ツメ片部２４,２６が第一,第二インナパネル２１,２２からそれぞれ剥離しても、剥離したツメ片部同士が噛み合ってそれ以上の圧縮変形を抑制することもできる。

また、車体前方からの入力荷重によりサイドメンバ２が車体外側に湾曲変形した場合では、アウタパネル２ａの各ツメ片部１４,１６が圧縮変形するため、各ツメ片部１４,１６が有する曲げ剛性を利用してアウタパネル２ａに作用する曲げモーメントに対する剛性を高めることができ、サイドメンバ２の剛性を高めることができる。

また、車体前方からの入力荷重によりサイドメンバ２が車体内側に湾曲変形した場合では、インナパネル２ｂの各ツメ片部２４,２６が圧縮変形するため、各ツメ片部２４,２６が有する曲げ剛性を利用してインナパネル２ｂに作用する曲げモーメントに対する剛性を高めることができ、サイドメンバ２の剛性を高めることができる。

このように、どのような変形モードであっても車体前方からの入力荷重に対してもサイドメンバ２の剛性を向上することができる。

次に、効果を説明する。
実施例１の車体構造にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) 複数のパネル部材（第一,第二アウタパネル１１,１２、第一,第二インナパネル２１,２２）によって閉断面構造を形成し、車体前後方向に延在されるサイドメンバ２を有する車体構造であって、前記パネル部材１１,１２,２１,２２の一つである第一パネル（第一アウタパネル１１）と、該第一パネル１１の後方に配される第二パネル（第二アウタパネル１２）とを有し、前記第一パネル１１の後端部１３から前記第二パネル１２の閉断面内側に面する内側面（第二アウタパネル内側面１２ｃ）へ突出する第一ツメ片部１４を設けると共に、前記第二パネル１２の前端部１５から前記第一パネル１１の閉断面内側に面する内側面（第一アウタパネル内側面１１ｃ）へ突出する第二ツメ片部１６を設け、前記第二パネル１２の内側面１２ｃと前記第一ツメ片部１４とを重ねて溶接すると共に、前記第一パネル１１の内側面１１ｃと前記第二ツメ片部１６とを重ねて溶接する接合部（アウタ側接合部１０）を設ける構成とした。これにより、サイドメンバ２の剛性を向上することができる。

(2) 前記第一パネル１１の内側面１１ｃと前記第二パネル１２の内側面１２ｃとを略面一にする構成とした。このため、第一、第二パネル１１,１２座屈強度を利用して溶接部Ｘ,Ｙのせん断耐力を向上することができる。

(3) 前記サイドメンバ２は、前記接合部１０を有し車体外側に面するアウタパネル２ａと、前記接合部（インナ側接合部）２０を有し車体内側に面するインナパネル２ａとを有し、前記アウタパネル２ａの接合部１０と前記インナパネル２ｂの接合部２０との車体前後位置を略同一にする構成とした。これにより、サイドメンバ２が車幅方向に大きく圧縮変形した際に、対向したツメ片部１４,１６,２４,２６同士が噛み合ってそれ以上の圧縮変形を抑制することができる。

以上、本発明の車体構造を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、各ツメ片部１４,１６,２４,２６が平面視矩形状を呈しているが（図４参照）、先端部１４ａ,１６ａ,２４ａ,２６ａが円弧形状を呈しても良い。この場合、溶接部Ｘ,Ｙ,Ｗ,Ｚを長く確保することができ、溶接強度を向上させサイドメンバ２の剛性をさらに高めることができる。

実施例１では、車体構造を車両１の前部に配置されたサイドメンバ２に適用する例を示したが、車両１の後部に配置されたリアサイドメンバであってもよいし、車室下方に配置されるエクステンションサイドメンバに対しても適用することができる。

実施例１の車体構造を適用した車体前部を示す斜視図である。実施例１の車体構造を適用したサイドメンバの要部を示す破断斜視図である。実施例１の車体構造を適用したサイドメンバの要部を示す分解斜視図であり、(a)は車体外側から見た状態を示し、(b)は車体内側から見た状態を示す。実施例１の車体構造を適用したサイドメンバの内側面を示す平面図である。 (a)は図４におけるＡ−Ａ断面図であり、(b)は図４におけるＢ−Ｂ断面図である。 (a)は従来のパネル材における溶接部を示す平面図であり、(b)は図６(a)におけるＣ−Ｃ断面図である。 (a)は図５(a)においてパネルの内側面方向へ変形した状態を示し、(b)は図５(b)においてパネル内側面方向へ変形した状態を示す。 (a)は図５(a)においてパネルの外側面方向へ変形した状態を示し、(b)は図５(b)においてパネルの外側面方向に変形した状態を示す。サイドメンバに車体前方からの荷重が入力したときの変形状態を平面視したときの模式断面図であり、(a)はサイドメンバが車幅方向に膨張変形したときを示し、(b)はサイドメンバが車幅方向に圧縮変形したときを示し、(c)はサイドメンバが車体外側に湾曲変形したときを示し、(d)はサイドメンバが車体内側に湾曲変形したときを示す。

符号の説明

２サイドメンバ
１０アウタ側接合部（接合部）
１１第一アウタパネル（パネル部材／第一パネル）
１１ｃ第一アウタパネル内側面（第一パネルの内側面）
１２第二アウタパネル（パネル部材／第二パネル）
１２ｃ第二アウタパネル内側面（第二パネルの内側面）
１３後端部
１４第一ツメ片部
１５前端部
１６第二ツメ片部
Ｘ,Ｙ溶接部
２０インナ側接合部（接合部）
２１第一インナパネル（パネル部材／第一パネル）
２１ｃ第一インナパネル内側面（第一パネルの内側面）
２２第二インナパネル（パネル部材／第二パネル）
２２ｃ第二インナパネル内側面（第二パネルの内側面）
２３後端部
２４第一ツメ片部
２５前端部
２６第二ツメ片部
Ｗ,Ｚ溶接部

Claims

複数のパネル部材によって閉断面構造を形成し、車体前後方向に延在されるサイドメンバを有する車体構造であって、
前記パネル部材の一つである第一パネルと、該第一パネルの後方に配される第二パネルとを有し、
前記第一パネルの後端部から前記第二パネルの閉断面内側に面する内側面へ突出する第一ツメ片部を設けると共に、
前記第二パネルの前端部から前記第一パネルの閉断面内側に面する内側面へ突出する第二ツメ片部を設け、
前記第二パネルの内側面と前記第一ツメ片部とを重ねて溶接すると共に、前記第一パネルの内側面と前記第二ツメ片部とを重ねて溶接する接合部を設けたことを特徴とする車体構造。
請求項１に記載された車体構造において、
前記第一パネルの内側面と前記第二パネルの内側面とを略面一としたことを特徴とする車体構造。
請求項１又は２に記載された車体構造において、
前記サイドメンバは、前記接合部を有し車体外側に面するアウタパネルと、前記接合部を有し車体内側に面するインナパネルとを有し、
前記アウタパネルの接合部と前記インナパネルの接合部との車体前後位置を略同一としたことを特徴とする車体構造。