JP2013203266A - 車体骨格部材 - Google Patents

Abstract

【課題】衝突の荷重に対して強度を発揮できる車体骨格部材を提供する。
【解決手段】車体骨格部材の一例であるサイドシル１１は、フランジ３１ａ，３１ｂを有する第１のパネル３１と、フランジ３２ａ，３２ｂを有する第２のパネル３２とを備えている。下側のフランジ３１ａ，３２ａ同士がシーム溶接部４０によって結合されている。シーム溶接部４０は、下側のフランジ３１ａ，３２ａに沿ってサイドシル１１の長手方向に延びている。第１のパネル３１と第２のパネル３２との間に閉断面５０が形成されている。閉断面５０内のシーム溶接部４０と対応する領域に、発泡体７０が充填されている。発泡体７０は、シーム溶接部４０の上側にシーム溶接部４０に沿って設けられている。
【選択図】図４

Description

本発明は、自動車の車体の骨格をなす例えばサイドシルやピラー、サイドメンバ、サイドルーフレール等の車体骨格部材に関する。

自動車の車体は、サイドシルやピラー、サイドメンバ、サイドルーフレール等の車体骨格部材を含んでいる。例えば車体の下部を構成するサイドシルは、アウタパネルおよびインナパネルと、必要に応じて設けるリンフォース部材（補強材）などによって構成されている。サイドシルを構成する前記アウタパネルとインナパネルとは、互いのフランジ同士をスポット溶接によって結合することにより、閉断面をなしている。

車体骨格部材は、衝突を想定した場合に入力する荷重に対し所定の衝突性能を有する必要がある。衝突性能を高める手段として、例えば特許文献１，２に記載されているように、ピラー等の車体骨格部材に発泡体を充填することが提案されている。発泡体としては、常温発泡タイプと、加熱発泡タイプとが知られており、生産工程や使用部位などに応じて選択される。常温発泡タイプの発泡体は、発泡前の液状の発泡体原液を車体骨格部材に注入するとともに、常温で発泡させるようにしている。

特開平９−２６７７６８号公報 特開平９−２８６３５３号公報

例えばアウタパネルとインナパネルとからなる閉断面を有する車体骨格部材は、各パネルのフランジ同士がスポット溶接等によって結合されている。スポット溶接部は車体骨格部材の長手方向に間隔を存して形成されている。言い換えると各スポット溶接部間は溶接されることなくフランジ同士が対向している。

このため常温発泡タイプの発泡体のように車体骨格部材の内部に発泡体原液を供給する場合、スポット溶接部が存在しないスポット溶接部間の領域において発泡体原液の一部がフランジ間に入り込み、発泡体原液が漏れることにより、所望量の発泡体が得られず、所望の性能が得られなくなったりすることがある。また、フランジ間に入り込んだ発泡体の発泡圧がフランジ間の隙間を広げる方向に作用する懸念がある。

従って本発明の目的は、車体骨格部材の長手方向の一部に原液から常温発泡する発泡体を有する車体骨格部材を提供することにある。

本発明は、フランジを有する第１のパネルと、フランジを有する第２のパネルとを有し、前記第１および第２のパネルの前記フランジ同士が接合された車体骨格部材であって、前記第１および第２のパネルのフランジ同士が重なる部分に沿って車体骨格部材の長手方向に延びるシーム溶接部と、前記第１および第２のパネルの内側の閉断面内で前記シーム溶接部と対応する領域に前記シーム溶接部に沿って充填された発泡体とを具備している。

本発明の１つの実施形態では、前記シーム溶接部の上側に該シーム溶接部に沿って前記発泡体が充填されている。
他の実施形態では、前記第１のパネルの一方のフランジと前記第２のパネルの一方のフランジとが上下方向に延びる第１のシーム溶接部によって互いに結合され、前記第１のパネルの他方のフランジと前記第２のパネルの他方のフランジとが上下方向に延びる第２のシーム溶接部によって互いに結合され、前記第１のシーム溶接部と前記第２のシーム溶接部との間に前記発泡体が充填されている。この実施形態において、前記発泡体の下方に、発泡体原液を受け止める仕切り部材が配置されていてもよい。また前記シーム溶接部が該車体骨格部材の長手方向に間隔を存して複数個所に形成され、互いに隣り合う前記シーム溶接部間に、前記フランジ同士を結合するスポット溶接部が設けられていてもよい。

本発明によれば、車体骨格部材の閉断面内に供給された発泡体原液がフランジ間に入り込むことをシーム溶接部によって阻止することができるため、発泡体原液が漏れることを回避でき、所望量の発泡体を有する車体骨格部材が得られる。また前記シーム溶接部がフランジに沿って線状に連続しているため、発泡圧によってフランジ間が広がる傾向をシーム溶接部によって抑制することができ、所望量の発泡体を得ることができる。

自動車の車体を示す斜視図。 第１の実施形態に係る車体骨格部材（サイドシル）の一部の側面図。 図２に示された車体骨格部材の内部を示す断面図。 図２中のＦ５−Ｆ５線に沿う車体骨格部材の断面図。 シーム溶接機の構成を模式的に示す側面図。 図４に示された車体骨格部材に発泡体原液を供給する様子を模式的に示す断面図。 発泡体原料の一部が発泡した様子を模式的に示す車体骨格部材の断面図。 第２の実施形態に係る車体骨格部材（センタピラー）の一部を切欠いて示す側面図。

以下に第１の実施形態に係る車体骨格部材について図１から図７を参照して説明する。図１は、自動車の車体１０を示している。この車体１０は、車体１０の下部に設けられた左右一対のサイドシル１１と、サイドメンバ１２と、車体１０の上部に設けられたサイドルーフレール１３と、フロントピラー１４と、センタピラー１５と、リヤピラー１６と、ルーフ部１７などを含んでいる。

車体骨格部材の一例であるサイドシル１１と、サイドメンバ１２と、サイドルーフレール１３は、それぞれ車体１０の前後方向に延びている。図１に示す矢印Ｘは車体１０の前後方向、Ｙは車体１０の幅方向、Ｚは上下方向である。ルーフ部１７は、ルーフパネル２０と、ルーフパネル２０の下面に沿って車体１０の幅方向に延びるルーフボウ２１とを含んでいる。ルーフボウ２１も車体骨格部材の一例である。

以下に、車体骨格部材の一例として、サイドシル１１を代表して説明する。
図２は、サイドシル１１の一部を車体外側から見た側面図である。図３は、サイドシル１１の内部を示している。図４はサイドシル１１の断面図である。サイドシル１１は、第１のパネル３１と第２のパネル３２とを備えている。この実施形態の場合、第１のパネル３１は車体外側に位置するアウタパネル、第２のパネル３２は車体内側に位置するインナパネルである。第１のパネル３１と第２のパネル３２は鋼板からなり、それぞれ車体１０の前後方向に延びている。

第１のパネル３１は、下側のフランジ３１ａと上側のフランジ３１ｂとを有している。第２のパネル３２も下側のフランジ３２ａと上側のフランジ３２ｂとを有している。下側のフランジ３１ａ，３２ａ同士が、シーム溶接部４０とスポット溶接部４１とによって互いに結合されている。

シーム溶接部４０は、フランジ３１ａ，３２ａ同士が重なる部分に沿ってサイドシル１１の長手方向（図２に矢印Ｘ１で示す方向）に延びている。このシーム溶接部４０は、後述する発泡体７０の下側に位置するように形成されている。シーム溶接部４０は、サイドシル１１の長手方向に互いに間隔を存して複数個所に設けられている。互いに隣り合うシーム溶接部４０間に、スポット溶接部４１が設けられている。また上側のフランジ３１ｂ，３２ｂ同士がスポット溶接部４２によって結合されている。第１のパネル３１と第２のパネル３２との間に閉断面５０が形成されている。

シーム溶接部４０は、図５に一例を示すシーム溶接機６０によって形成される。このシーム溶接機６０は、第１のローラ電極６１と、第２のローラ電極６２と、これらローラ電極６１，６２間に電圧を印加する溶接電源６３と、加圧機構６４と、ローラ電極６１，６２を回転させながらフランジ３１ａ，３２ａに沿って移動させる機構（図示せず）などを備えている。加圧機構６４は、ローラ電極６１，６２を近付ける方向に付勢することにより、ローラ電極６１，６２間にフランジ３１ａ，３２ａに挟むことができるようになっている。なお、シーム溶接機６０を固定してフランジ３１ａ，３２ａを動かすことで溶接してもよい。

前記加圧機構６４によってローラ電極６１，６２をフランジ３１ａ，３２ａに押付け、溶接電源６３から供給される電流をローラ電極６１，６２間に流すとともに、ローラ電極６１，６２を移動させることにより、フランジ３１ａ，３２ａに沿って溶接ナゲットが連続的に形成され、冷却されることによりシーム溶接部４０が形成される。なお、スポット溶接部４１，４２は、図示しないスポット溶接ガンによって溶接される。

サイドシル１１の前記閉断面５０内のシーム溶接部４０と対応する領域の上方に、発泡体７０が設けられている。発泡体７０は、例えば常温発泡タイプの硬質ポリウレタンからなる。この発泡体７０は、サイドシル１１の長手方向（車体１０の前後方向）の全長のうち、衝突荷重に対して効果のある領域（図１にＳで示す領域）に沿って、シーム溶接部４０が配置されている。

シーム溶接部４０の上側の閉断面５０に発泡体７０を充填する際には、例えば図６に示すように、パネル３２に形成された孔７１にノズル７２が挿入され、このノズル７２から発泡体原液７０ａを閉断面５０内のシーム溶接部４０と対応する箇所に向けて注入する。シーム溶接部４０はサイドシル１１の長手方向に線状に連続しており、このシーム溶接部４０が発泡体原液７０ａの漏れを防ぐシール部として機能する。このため、発泡体原液７０ａがフランジ３１ａ，３２ａ間から漏れることが回避される。

シーム溶接部４０上の閉断面５０に注入された発泡体原液７０ａは、常温で発泡しつつ、硬化しながら、図７に示すように積み重なって盛り上がってゆく。こうして発泡が完了することにより、図４に示すようにシーム溶接部４０上の閉断面５０内に発泡体７０が充填される。

図４に示すように、車体１０の側方から衝突荷重Ｐが入力した場合を想定すると、この衝突荷重Ｐによって第１のパネル３１が車体内側に向けて変形する。第１のパネル３１が車体内側に変形すると、荷重の一部が発泡体７０を介して第２のパネル３２にも伝わる。このため第２のパネル３２も衝突荷重を受けることになる。このため第１のパネル３１と第２のパネル３２と発泡体７０との相乗効果により、サイドシル１１の衝突性能を向上させることができる。

図８に示す第２の実施形態は、車体骨格部材の他の例としてセンタピラー１５を示している。このセンタピラー１５は、図１に示すように車体１０の上下方向に延びている。図８に示すセンタピラー１５は、車体外側に配置される第１のパネル（下半部のみ示すアウタパネル）８１と、車体内側に配置される第２のパネル（インナパネル）８２とを備えている。第１のパネル８１と第２のパネル８２は車体１０の上下方向に延びている。

第１のパネル８１の一方のフランジ８１ａと、第２のパネル８２の一方のフランジ８２ａ同士が、第１のシーム溶接部４０Ａによって互いに結合されている。第１のパネル８１の他方のフランジ８１ｂと、第２のパネル８２の他方のフランジ８２ｂ同士が、第２のシーム溶接部４０Ｂによって互いに結合されている。

第１のシーム溶接部４０Ａは、センタピラー１５の前側のフランジ８１ａ，８２ａに沿って上下方向に延びている。そしてこのシーム溶接部４０Ａは、センタピラー１５の長手方向に間隔を存して複数個所に設けられている。上下に隣り合う第１のシーム溶接部４０Ａ間にスポット溶接部４１が設けられている。スポット溶接部４１は、第１のシーム溶接部４０Ａを除く領域においてフランジ８１ａ，８２ａ同士を結合している。

第２のシーム溶接部４０Ｂは、センタピラー１５の後側のフランジ８１ｂ，８２ｂに沿って上下方向に延びている。このシーム溶接部４０Ｂも、センタピラー１５の長手方向に間隔を存して複数個所に設けられている。上下に隣り合う第２のシーム溶接部４０Ｂ間にスポット溶接部４２が設けられている。スポット溶接部４２は、第２のシーム溶接部４０Ｂを除く領域においてフランジ８１ｂ，８２ｂ同士を結合している
第１のパネル８１と第２のパネル８２との間に閉断面５０が形成されている。センタピラー１５の上下方向の全長のうち、衝突荷重に対して効果のある部分（図１にＳで示す領域）に発泡体７０が充填されている。発泡体７０は、第１のシーム溶接部４０Ａと第２のシーム溶接部４０Ｂとの間に設けられている。

センタピラー１５のように上下方向に延びる車体骨格部材の場合、発泡体７０の下方には、発泡体７０を充填する際に発泡体原液を受け止めるための仕切り部材９０が配置されている。前記ノズル７２（図６に示す）をセンタピラー１５の孔７１に挿入し、発泡体原液を閉断面５０に注入する。注入された発泡体原液は仕切り部材９０上に落ち、常温で発泡しながら仕切り部材９０上に積み重なることにより、第１のシーム溶接部４０Ａと第２のシーム溶接部４０Ｂとの間に発泡体７０が充填される。それ以外の構成は前記第１の実施形態と共通であるため、第１の実施形態と共通の部分に共通の符号を付して説明を省略する。

なお本発明は、サイドシルやピラー以外の車体骨格部材、例えばサイドメンバやサイドルーフレール、クロスメンバ、ルーフボウなど、要するに衝突の荷重に対して有効な領域（図１にＳで示す）を有する車体骨格部材に適用することができる。また本発明を実施するに当たり、シーム溶接部の具体的な形状や配置、車体骨格部材および発泡体の具体的な態様等を種々に変更して実施できることは言うまでもない。

１０…車体、１１…サイドシル、１２…サイドメンバ、１３…サイドルーフレール、１４…フロントピラー、１５…センタピラー、１６…リヤピラー、２０…ルーフパネル、２１…ルーフボウ、３１…第１のパネル、３１ａ，３１ｂ…フランジ、３２…第２のパネル、３２ａ，３２ｂ…フランジ、４０，４０Ａ，４０Ｂ…シーム溶接部、４１，４２…スポット溶接部、５０…閉断面、７０…発泡体、９０…仕切り部材。

Claims (5)

1. フランジを有する第１のパネルと、
   フランジを有する第２のパネルとを有し、
   前記第１および第２のパネルの前記フランジ同士が接合された車体骨格部材であって、
   前記第１および第２のパネルのフランジ同士が重なる部分に沿って該車体骨格部材の長手方向に延びるシーム溶接部と、
   前記第１および第２のパネルの内側の閉断面内で前記シーム溶接部と対応する領域に前記シーム溶接部に沿って充填された発泡体と、
   を具備したことを特徴とする車体骨格部材。
2. 前記シーム溶接部の上側に該シーム溶接部に沿って前記発泡体が充填されたことを特徴とする請求項１に記載の車体骨格部材。
3. 前記第１および第２のパネルが車体の上下方向に延び、
   前記第１のパネルの一方のフランジと前記第２のパネルの一方のフランジとが上下方向に延びる第１のシーム溶接部によって互いに結合され、
   前記第１のパネルの他方のフランジと前記第２のパネルの他方のフランジとが上下方向に延びる第２のシーム溶接部によって互いに結合され、
   前記第１のシーム溶接部と前記第２のシーム溶接部との間に前記発泡体が充填されたことを特徴とする請求項１に記載の車体骨格部材。
4. 前記発泡体の下方に発泡体原液を受け止める仕切り部材が配置されたことを特徴とする請求項３に記載の車体骨格部材。
5. 前記シーム溶接部が該車体骨格部材の長手方向に間隔を存して複数個所に形成され、
   互いに隣り合う前記シーム溶接部間に、前記フランジ同士を結合するスポット溶接部が設けられたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の車体骨格部材。

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