JP2013203391A

JP2013203391A - 車体フレームの製造方法

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Publication number: JP2013203391A
Application number: JP2012078403A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Asari; 知幸浅利; Yoshinobu Matsumura; 吉修松村
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2013-10-07
Anticipated expiration: 2032-03-29
Also published as: JP5962899B2

Abstract

【課題】充填材の使用量を抑制でき且つ車体フレームの腐食を抑制することができる車体フレームの製造方法を提供する。
【解決手段】未発泡の充填材６１０とフレーム部材２４との間隔が、少なくとも一方向で、この間隔の最も狭い近接部１００から充填材６１０の外側に向かって漸大するように、未発泡の充填材が固定された基材６２をフレーム部材２４に固定し、この状態で、フレーム部材２４の電着塗装を行い、その後、充填材６１０を発泡させてフレーム部材２４と基材６２との間の空間に充填部材を充填する。
【選択図】図６

Description

本発明は、車両のフロア下に設けられる車体フレームの製造方法に関する。

自動車等の車両のフロア下に設けられる車体フレームは、車両の骨格をなすものであるため、十分に高い強度が確保されている必要がある。従来は、例えば、補強用の部材を車体フレームの所定位置にスポット溶接等によって接合することで、車体フレームの強度を高めていた。これにより車体フレームの強度を向上することはできるが、車両の重量が増加してしまうという問題がある。

また車体フレームの変形を抑えるために、車体フレームを構成するアウタパネルと、アウタパネルの内側に配置された補強部材との間の閉断面空間に、発泡樹脂材を充填するようにしたものがある（例えば、特許文献１，２等参照）。

このように車体フレームの内部に発泡充填材（発泡樹脂材）を充填することにより、車体フレームの変形を抑制することができる。

特許第３５２５８９０号公報特開２００９−１２０１６１号公報

ところで、充填材を発泡させた発泡充填材（充填部材）の内部には、発泡による多数の孔が存在していることもあり、水分を吸収してしまうことがある。金属材料からなる車体フレーム等は、充填部材に吸収された水分によって徐々に腐食してしまう虞がある。このため、車体フレームの充填部材との接触面には防錆処理、例えば、塗装等を予め施しておくことが好ましい。

車体フレームの各パーツに対して個別に防錆処理を施すのは作業効率が悪く、製造コストを増加させてしまう。このため、例えば、充填材や基材を車体フレーム内に配置した状態で、車体フレームの内面等に防錆処理としての電着塗装が行われることがある。

ここで、車体フレームに対して電着塗装を施す場合、充填材と車体フレームとの間に電着塗膜が付着する為に必要な隙間を形成しておく必要がある。電着塗装後は、充填材を発泡させることでこの隙間を埋める。このため、隙間が広いとその分だけ充填材の使用量が多くなってしまうという問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、充填材の使用量を抑制でき且つ車体フレームの腐食を抑制することができる車体フレームの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、車両のフロア下に配されて複数のフレーム部材で形成され、基材と、該基材と前記フレーム部材との間に充填された発泡した充填材からなる充填部材とで構成される補強部材を、前記フレーム部材内に備える車体フレームの製造方法であって、未発泡の充填材とフレーム部材との間隔が、少なくとも一方向で、当該間隔の最も狭い近接部から前記未発泡の充填材の外側に向かって漸大するように、前記未発泡の充填材が固定された基材を前記フレーム部材に固定し、この状態で、前記フレーム部材の電着塗装を行い、その後、前記充填材を発泡させて前記フレーム部材と前記基材との間の空間に前記充填部材を充填することを特徴とする車体フレームの製造方法にある。

本発明の第２の態様は、第１の態様の車体フレームの製造方法において、前記未発泡の充填材とフレーム部材との間隔が、複数の方向で、前記近接部から当該未発泡の充填材の外側に向かって漸大するように、前記基材を前記フレーム部材に固定することを特徴とする車体フレームの製造方法にある。

本発明の第３の態様は、第１又は２の態様の車体フレームの製造方法において、前記未発泡の充填材の前記フレーム部材に対向する表面が、前記基材側が凸となる曲面に形成されていることを特徴とする車体フレームの製造方法にある。

本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか一つの態様の車体フレームの製造方法において、前記基材を前記フレーム部材に固定する際、前記近接部で前記未発泡の充填材を前記フレーム部材に接触させることを特徴とする車体フレームの製造方法にある。

本発明の第５の態様は、第４の態様の車体フレームの製造方法において、前記近接部で前記未発泡の充填材を前記フレーム部材に対して線接触又は点接触させることを特徴とする車体フレームの製造方法にある。

かかる本発明によれば、フレーム部材と基材との間隔、すなわちフレーム部材と充填材との間隔を狭めても、フレーム部材に対して良好に電着塗装を行うことができる。またフレーム部材と基材との間隔を狭めることで充填材を充填する空間が狭くなるため、充填材の使用量を抑制することができる。

一実施形態に係る車両の車体構造を示す概略図である。車両を構成するリアサスペンションの一例を示す概略図である。一実施形態に係るフレーム部材を示す側面図である。一実施形態に係るフレーム部材を示す概略斜視図である。一実施形態に係るフレーム部材の構造を示す断面図である。一実施形態に係る車体フレームの製造工程を示す拡大断面図である。従来技術に係る車体フレームの製造工程を示す拡大断面図である。一実施形態に係るフレーム部材の製造工程の変形例を示す断面図である。一実施形態に係るフレーム部材の製造工程の変形例を示す断面図である。一実施形態に係る充填材の形状の変形例を示す概略図である。一実施形態に係るフレーム部材の製造工程の変形例を示す断面図である。

まず、本発明に係る車両の車体フレーム構造について、図面を参照して説明する。

図１に示すように、自動車である車両１０は、車体１１の下部の骨格をなす車体フレーム２０をフロア下（車室の下側）に備えている。この車体フレーム２０は、複数のフレーム部材で構成されている。例えば、本実施形態では、車体フレーム２０は、車両１０の前後方向に延設される一対のサイドメンバ２１と、車両１０の車幅方向に延設される複数本のクロスメンバ２２とを備えている。各サイドメンバ２１は、例えば、複数の部材を連結することによって形成されており、本実施形態では、車両１０の前方側を構成するフロントサイドメンバ２３と車両１０の後方側を構成するリアサイドメンバ２４とで構成されている。各クロスメンバ２２は、このようなサイドメンバ２１の所定位置にスポット溶接等によって固定されている。

このような車体フレーム２０の構造は特に限定されないが、車両１０の骨格をなすものであるため、その剛性は比較的高いことが好ましい。また車体フレーム２０は、全体の剛性が高いことが好ましく、特に、他部材が連結される部分の剛性が高くなっていることが望ましい。

例えば、本実施形態では、車両１０の前輪３０（図１参照）は、図示しないフロントサスペンションによって車体１１（車体フレーム２０）に支持されている。車両１０の後輪３１は、リアサスペンションによって車体１１（車体フレーム２０）に支持されている。図２に示すように、リアサスペンション４０としては、例えば、マルチリンク型のリアサスペンションが挙げられる。このリアサスペンション４０は、車両１０の前後方向に延設されて後輪３１の前後位置を決めると共に上下方向にスイング可能に構成されたトレーリングアーム４１、車幅方向に延設された複数のリンク４２，４３，４４、車両１０の上下方向に延びるショックアブゾーバ４５を内蔵しコイルバネ４６を外装するストラット４７等を備えている。各リンク４２，４３，４４は、リアサスペンション４０の骨格をなすサスペンションクロスメンバ（図２では省略）に取り付けられている。そして、このサスペンションクロスメンバは、車体フレーム２０に取り付けられている。

具体的には、図３に示すように、車体フレーム２０を構成するリアサイドメンバ２４は、車両１０の後輪３１に対向する部分に、後端側が前端側よりも上方に位置するように傾斜するキックアップ部２４ａを有する。このキックアップ部２４ａは、リアサスペンション４０等との干渉を避けるために設けられている。そして、リアサスペンション４０を構成するサスペンションクロスメンバ４８が、このリアサイドメンバ２４のキックアップ部２４ａに、サスペンションブラケット５０を介して連結されている。つまりリアサイドメンバ２４のキックアップ部２４ａには、リアサスペンション４０の一部が連結されている。なお本実施形態では、サスペンションクロスメンバ４８は、井桁状のパイプフレームからなり、ボルト等の締結部材５１によってリアサイドメンバ２４及びサスペンションブラケット５０に固定されている。

そして図４及び図５に示すように、リアサイドメンバ２４のキックアップ部２４ａ内には、加熱硬化型の発泡充填材で形成された充填部材６１と、この充填部材６１上に設けられて充填部材６１によってリアサイドメンバ２４に固定された基材６２とで構成される補強部材６０が設けられている。本実施形態に係るリアサイドメンバ２４は、断面略コ字状に形成されて溝部２５を画成しており、この溝部２５内に補強部材６０が設けられている。リアサイドメンバ２４上には、車体フレーム２０を構成する他のフレーム部材であるリアサイドメンバアッパー７０がスポット溶接等によって接合されており、溝部２５がこのリアサイドメンバアッパー７０によって塞がれている。

このようにリアサイドメンバ２４のキックアップ部２４ａ内に補強部材６０が設けられていることで、キックアップ部２４ａの衝突性能が向上する。これにより、車両後方からの衝突（後突）が生じた場合にも、衝突のエネルギーが充填部材６１によって効果的に吸収される。したがって、車体フレーム２０の変形が抑制され、車両１０の安全性が向上する。

なお充填部材６１の形状は、特に限定されず、リアサイドメンバ２４の形状等に応じて適宜決定されればよい。本実施形態では、充填部材６１は、リアサイドメンバ２４によって画成された溝部２５の二つの角部にそれぞれ設けられている。溝部２５の各角部は、車両後方からの衝突の際の荷重（エネルギー）負荷が大きい。このため、各角部に充填部材６１を設けることで、衝突の際のエネルギーを充填部材６１によって吸収させて車体フレーム２０の変形を効果的に抑制することができる。

ここで、補強部材６０を構成する充填部材６１の材料としては、例えば、エポキシ系の加熱硬化型の発泡充填材が用いられる。すなわち充填部材６１は、例えば、加熱硬化型の充填材を加熱して発泡させることによって形成されている。

基材６２は、未発泡（加熱発泡前）の充填材の仮保持及び発泡エリアをガイドするためのものであり、例えば、金属材料、或いは樹脂材料等の比較的硬質の板材で形成されている。本実施形態では、基材６２はリアサイドメンバ２４の形状に沿って形成されている。すなわち、基材６２とリアサイドメンバ２４との間隔は、後述する突出部６３を除いて、略一定の間隔となるように設けられている。

また基材６２は、その幅方向中央部にリアサイドメンバ２４側（図中下側）に突出する突出部６３を備えている（図４、図５（ｂ）等参照）。本実施形態では、突出部６３が基材６２の長手方向中央部に設けられている。そして基材６２は、突出部６３がリアサイドメンバ２４に当接した状態で保持されている。なお、突出部６３の形状は特に限定されず、例えば、突出部６３は基材６２の長手方向に亘って連続的に設けられていてもよい。また突出部６３の数も特に限定されず、例えば、一つの基材６２に対して複数の突出部６３が設けられていてもよい。

また、このような基材６２の突出部６３には、基材６２を貫通する第１の貫通孔６４が設けられている。一方、リアサイドメンバ２４の突出部６３が当接する部分には、リアサイドメンバ２４を貫通して第１の貫通孔６４に連通する第２の貫通孔２６が設けられている。そして、これら第１の貫通孔６４及び第２の貫通孔２６にクリップ部材８０が装着されることで、リアサイドメンバ２４に基材６２が保持されている（図５（ｂ）参照）。クリップ部材８０は、例えば、樹脂材料やゴム材料等の弾性材料からなる。

このような車体フレーム２０の製造方法としては、図６に示すように、まず未発泡の充填材６１０が固定された基材６２をリアサイドメンバ２４に対して所定間隔Ｄで配置して固定する。例えば、本実施形態では、上述したクリップ部材８０で基材６２をリアサイドメンバ２４に固定する（図５（ｂ）参照）。これにより、リアサイドメンバ２４と基材６２との間には、発泡した充填材が充填される空間である充填部２７が画成される。

このとき、本発明では、未発泡の充填材６１０とリアサイドメンバ２４との間隔が、少なくとも一方向でこの間隔の最も狭い近接部１００から未発泡の充填材６１０の外側に向かって漸大するように、未発泡の充填材６１０が固定された基材６２をリアサイドメンバ２４に固定する。

本実施形態では、基材６２に固定されている充填材６１０は、リアサイドメンバ２４の角部に向かって先端側が細くなるように形成されている。すなわち充填材６１０は、その幅方向において中央部が最も厚く両端部に向かうほど厚さが徐々に薄くなっており、リアサイドメンバ２４に対向する面が充填材６１０の幅方向の中央部から外側に向かって傾斜する傾斜面６１０ａ，６１０ｂで構成されている。結果として、充填材６１０の中央部（リアサイドメンバ２４の角部）が、充填材６１０とリアサイドメンバ２４との間隔が最も狭い近接部１００となっており、充填材６１０とリアサイドメンバ２４との間には、この近接部１００から充填材６１０の幅方向両端部に向かうほど徐々に広がる隙間Ａが形成される。

なお充填材６１０とリアサイドメンバ２４とは、近接部１００において離れていてもよいが、接触していてもよい。またその場合、充填材６１０とリアサイドメンバ２４との接触は面接触であってもよいが、線接触又は点接触として接触面積を極力小さくすることが好ましい。

このように充填材６１０とリアサイドメンバ２４との間に隙間Ａが形成された状態で、リアサイドメンバ２４の電着塗装を行うことで、充填材６１０とリアサイドメンバ２４との間隔を比較的狭くしても、リアサイドメンバ２４の充填材６１０に対向する面に電着塗膜を良好に付着させることができる。

その後は、例えば、乾燥炉等によって加熱することで電着塗膜を乾燥させるのと同時に、充填材６１０を加熱して発泡させる。これにより、充填部２７内に充填材６１０が充填されて充填部材６１が形成され、この充填部材６１を介してリアサイドメンバ２４と基材６２とがより強固に固定される。すなわちリアサイドメンバ２４と基材６２とが充填部材６１によって一体化されて補強部材６０が形成される（図５参照）。

上述のように充填材６１０とリアサイドメンバ２４との間隔を比較的狭くした結果、充填部材６１が充填される充填部２７も比較的小さくなっている。したがって、充填材６１０の使用量を減らすことができる。充填材６１０は比較的高価であるため、その使用量を減らすことで、コストを効果的に削減することができる。

なお従来のように充填材６１０とリアサイドメンバ２４との間隔を略一定とする場合、図７に示すように、充填材６１０とリアサイドメンバ２４との間隔を所定間隔Ｄとする必要がある。したがって、リアサイドメンバ２４と基材６２との間隔は、所定間隔Ｄと充填材７１０の厚さｔとを足したものとなる。このため、充填部２７が比較的広くなり、充填材７１０の使用量もかなり多くなってしまう。

以上本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。

例えば、充填材６１０の形状は、特に限定されず、充填材６１０の発泡倍率等の各種条件を考慮して適宜決定されればよい。本実施形態では、充填材６１０が、リアサイドメンバ２４の角部に向かって先細となるように設けられた構成を例示したが、図８（ａ）に示すように、リアサイドメンバ２４の平坦な内面に向かって先細となるように設けられていてもよい。さらに、本実施形態では、充填材６１０の傾斜面６１０ａ，６１０ｂは平坦面となっていたが、図８（ｂ）に示すように、充填材６１０の傾斜面６１０ａ，６１０ｂが、基材６２側が凸となる曲面となっていてもよい。

また充填材６１０の断面形状は、略三角形である必要はなく、図９（ａ）に示すように、略五角形等であってもよい。さらに上述の充填材６１０の断面形状は、近接部１００を挟んで左右対称となっているが、近接部１００の両側が必ずしも対称でなくてもよい。例えば、図９（ｂ）に示すように、充填材６１０の幅方向一端部分が近接部１００となっていてもよい。

何れの構成としても、充填材６１０とリアサイドメンバ２４との間隔は、充填材６１０の中央部（近接部１００）から外側に向かって漸大する形状となる。したがって、リアサイドメンバ２４に対して良好に電着塗装を施すことができる。

また本実施形態では、充填材６１０のリアサイドメンバ２４に対向する面が、充填材６１０の幅方向中央部から外側に向かって傾斜する傾斜面６１０ａ，６１０ｂで構成されている構成を例示したが、例えば、図１０（ａ）に示すように、充填材６１０は、リアサイドメンバに対向する面が充填材６１０の長手方向中央部から外側に向かって傾斜する傾斜面６１０ｃ，６１０ｄで構成されていてもよい。また図１０（ｂ）に示すように、充填材６１０は、リアサイドメンバに対向する面が充填材６１０の幅方向中央部から外側に向かって傾斜する傾斜面６１０ａ，６１０ｂと、長手方向中央部から外側に向かって傾斜する傾斜面６１０ｃ，６１０ｄとで構成されていてもよい。つまり充填材６１０は、略四角錐形状であってもよい。

また上述の実施形態では、充填材６１０の厚さを変化させることで、充填材６１０とリアサイドメンバ２４との間隔が近接部１００から充填材６１０の端部に向かって徐々に広くなるようにしたが、例えば、図１１に示すように、充填材６１０の厚さを一定として、基材６２の形状を変更することで、両者の間隔が近接部１００から徐々に広がるようにしてもよい。

さらに上述の実施形態では、補強部材が設けられるフレーム部材として、リアサイドメンバを例示したが、補強部材は、車体フレームを構成する何れのフレーム部材に設けられていてもよい。

また上述の実施形態では、キックアップ部に連結されるリアサスペンションの一例としてマルチリンク型のリアサスペンションを例示したが、勿論、リアサスペンションの型式は、特に限定されるものではない。

１０車両
１１車体
２０車体フレーム
２１サイドメンバ
２２クロスメンバ
２３フロントサイドメンバ
２４リアサイドメンバ
２４ａキックアップ部
２５溝部
２６第２の貫通孔
２７充填部
３０前輪
３１後輪
４０リアサスペンション
４１トレーリングアーム
４２リンク
４５ショックアブゾーバ
４６コイルバネ
４７ストラット
４８サスペンションクロスメンバ
５０サスペンションブラケット
５１締結部材
６０補強部材
６１充填部材
６２基材
６３突出部
６４第１の貫通孔
７０リアサイドメンバアッパー
８０クリップ部材
６１０充填材
７１０充填材

Claims

車両のフロア下に配されて複数のフレーム部材で形成され、
基材と、該基材と前記フレーム部材との間に充填された発泡した充填材からなる充填部材とで構成される補強部材を、前記フレーム部材内に備える車体フレームの製造方法であって、
未発泡の充填材とフレーム部材との間隔が、少なくとも一方向で、当該間隔の最も狭い近接部から前記未発泡の充填材の外側に向かって漸大するように、前記未発泡の充填材が固定された基材を前記フレーム部材に固定し、
この状態で、前記フレーム部材の電着塗装を行い、
その後、前記充填材を発泡させて前記フレーム部材と前記基材との間の空間に前記充填部材を充填する
ことを特徴とする車体フレームの製造方法。
請求項１に記載の車体フレームの製造方法において、
前記未発泡の充填材とフレーム部材との間隔が、複数の方向で、前記近接部から当該未発泡の充填材の外側に向かって漸大するように、前記基材を前記フレーム部材に固定することを特徴とする車体フレームの製造方法。
請求項１又は２に記載の車体フレームの製造方法において、
前記未発泡の充填材の前記フレーム部材に対向する表面が、前記基材側が凸となる曲面に形成されていることを特徴とする車体フレームの製造方法。
請求項１〜３の何れか一項に記載の車体フレームの製造方法において、
前記基材を前記フレーム部材に固定する際、前記近接部で前記未発泡の充填材を前記フレーム部材に接触させることを特徴とする車体フレームの製造方法。
請求項４に記載の車体フレームの製造方法において、
前記近接部で前記未発泡の充填材を前記フレーム部材に対して線接触又は点接触させることを特徴とする車体フレームの製造方法。