JP2015077870A - 車体部材の接合構造及び車体構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】電着塗装による接着効果が得られる車体部材の接合構造及び車体構造を得る。【解決手段】スポット溶接によるスポット間隔Pを従来よりも広げ、スポット溶接によるスポット間隔Pを管理することで、パネル部材54とパネル部材56、パネル部材56とパネル部材58との間でそれぞれ所定の隙間を設けることができる。この隙間内に電着塗装液が進入可能となる。これにより、パネル部材54とパネル部材56、パネル部材56とパネル部材58との間が電着塗装膜で埋まることになる(電着塗装膜部)。このため、当該電着塗装膜部によって、パネル部材54とパネル部材56、パネル部材56とパネル部材58との間で接着効果を得ることができる。【選択図】図2

Description

本発明は、車体部材の接合構造及び車体構造に関する。
例えば、下記特許文献1には、インナ部材(パネル部材)及びアウタ部材(パネル部材)のフランジ間をスポット溶接することで閉断面の車両骨格を形成する技術が開示されている。ここでは、骨格の剛性を上げるために、スポット溶接のスポット間隔を狭くしている。
特許3223746号公報
しかしながら、一般的に、スポット溶接部周りではインナ部材及びアウタ部材同士の間隙はゼロに近い。このため、この間隙にED塗装液(電着塗装;錆止め用のベースコート)が進入しない可能性があり、この場合、ED塗装による接着効果を得ることはできない。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、電着塗装による接着効果が得られる車体部材の接合構造及び車体構造を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、請求項1に記載の車体部材の接合構造は、車体の一部を構成し、鋼板で形成された少なくとも2枚のパネル部材において、前記パネル部材間で所定の隙間が形成されるようにスポット溶接による所定のスポット間隔で当該パネル部材が互いに接合されたスポット溶接部と、前記スポット溶接部間でレーザ溶接により前記パネル部材が互いに接合されたレーザ溶接部と、前記パネル部材の表面を覆うと共に少なくとも一部が前記隙間を埋める電着塗装膜部と、を有している。
請求項1に記載の車体部材の接合構造では、鋼板で形成された少なくとも2枚のパネル部材において、スポット溶接によるスポット溶接部及びレーザ溶接によるレーザ溶接部によって、当該パネル同士は互いに接合されている。
ここで、スポット溶接部は、パネル部材間で所定の隙間が形成されるように所定のスポット間隔で設けられている。スポット溶接によるスポット間隔を管理することで、パネル部材間に所定の隙間を設けることができる。この隙間内へ電着塗装液が進入してパネルの表面に電着塗装膜を付着させ、当該パネル部材の表面を覆う。
そして、少なくとも一部がパネル部材間で形成された隙間を埋めることで、パネル部材間において、電着塗装による接着効果が得られる。また、レーザ溶接部は、当該スポット溶接部間に設けられている。レーザ溶接の場合、スポット溶接によって形成された隙間が維持された状態で、パネル部材同士を接合させることができる。
請求項2に記載の車体部材の接合構造は、請求項1に記載の車体部材の接合構造において、車体の一部を構成し、鋼板で形成された少なくとも2枚のパネル部材において、前記パネル部材間で所定の隙間が形成された状態でスポット溶接により当該パネル部材が互いに接合されたスポット溶接部と、前記スポット溶接部間でレーザ溶接により前記パネル部材が互いに接合されたレーザ溶接部と、前記パネル部材の表面を覆うと共に少なくとも一部が前記隙間を埋める電着塗装膜部と、を有している。
請求項2に記載の車体部材の接合構造では、鋼板で形成された少なくとも2枚のパネル部材において、スポット溶接によるスポット溶接部及びレーザ溶接によるレーザ溶接部によって、当該パネル同士は互いに接合されている。
ここで、スポット溶接部は、パネル部材間で所定の隙間が形成された状態で設けられている。パネル部材間に所定の隙間を設けることで、この隙間内へ電着塗装液が進入してパネルの表面に電着塗装膜を付着させ、当該パネル部材の表面を覆う。
そして、少なくとも一部がパネル部材間で形成された隙間を埋めることで、パネル部材間において、電着塗装による接着効果が得られる。また、レーザ溶接部は、当該スポット溶接部間に設けられている。レーザ溶接の場合、当該隙間が維持された状態でパネル部材同士を接合させることができる。
請求項3に記載の車体部材の接合構造は、請求項1又は請求項2に記載の車体部材の接合構造において、前記レーザ溶接部が前記スポット溶接部間に複数設けられている。
請求項3に記載の車体部材の接合構造では、レーザ溶接部がスポット溶接部間に複数設けられており、その分、スポット溶接部のスポット間隔を広くすることができる。
請求項4に記載の車体部材の接合構造は、請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の車体部材の接合構造において、前記レーザ溶接部と前記スポット溶接部とが同一直線上に設けられている。
請求項4に記載の車体部材の接合構造では、レーザ溶接部とスポット溶接部とが同一直線上に設けられることで、パネル部材間において形成される隙間寸法を安定させることができる。
請求項5に記載の車体部材の接合構造は、請求項2に記載の車体部材の接合構造において、前記所定の隙間は、前記パネル部材に形成された凸部によって設けられている。
請求項5に記載の車体部材の接合構造では、所定の隙間はパネル部材に形成された凸部によって設けられているため、所定の隙間を設けるためにスペーサを配置する場合と比較して、当該スペーサが不要な分、コストダウンを図ることができる。
請求項6に記載の車体構造は、請求項1〜請求項5の何れか1項に記載の車体部材の接合構造が車体上部を構成するアッパボディの車体部材に適用されている。
本発明の車体部材の接合構造では、車体部材の剛性が確保される。このため、請求項6に記載の車体構造では、本発明の車体部材の接合構造が車体上部を構成するアッパボディの車体部材に適用されることで、操縦安定性を確保することができる。
請求項7に記載の車体構造は、請求項6に記載の車体構造において、前記アッパボディにおけるドア開口部のコーナ部に適用されている。
アッパボディにおけるドア開口部は、車体部材の接合構造の溶接において、最終接合工程となるため、操縦安定性に大きく影響を及ぼす。このため、請求項7に記載の車体構造では、本発明の車体部材の接合構造がアッパボディにおけるドア開口部のコーナ部に適用されている。
以上説明したように、請求項1に記載の車体部材の接合構造は、スポット溶接による所定のスポット間隔でパネル部材間において所定の隙間が形成されるようにすることで、ED塗装膜による接着効果を得ることができる、という優れた効果を有する。
請求項2に記載の車体部材の接合構造は、所定の隙間が形成された状態でパネル部材を互いに接合することで、ED塗装膜による接着効果を得ることができる、という優れた効果を有する。
請求項3に記載の車体部材の接合構造は、スポット溶接部間にレーザ溶接を複数行うことで、スポット間隔を広げることによって生じる車体部材の接合構造における剛性の低下を補うことができる、という優れた効果を有する。
請求項4に記載の車体部材の接合構造は、パネル部材間において、電着塗装による接着効果を安定させることができる、という優れた効果を有する。
請求項5に記載の車体部材の接合構造は、コストダウンを図ることができる、という優れた効果を有する。
請求項6に記載の車体構造は、アッパボディにおける剛性を担保して、車両の操縦安定性を確保することができる、という優れた効果を有する。
請求項7に記載の車体構造は、アッパボディの開口部における剛性を担保して、車両の操縦安定性を確保することができる、という優れた効果を有する。
本実施の形態に係る車体部材の接合構造が適用されたアッパボディの斜視図である。 本実施の形態に係る車体部材の接合構造が適用されたフロントピラーの要部を示す斜視図である。 本実施の形態に係る車体部材の接合構造が適用されたフロントピラーの要部を示す断面図である。 (A)、(B)は、本実施の形態に係る車体部材の接合構造の変形例であり、図3に対応する断面図である。 比較例であり、図3に対応する断面図である。
図面を用いて、本発明の実施形態に係る車体部材の接合構造について説明する。なお、車両前後方向前方側を矢印FRで示し、車両幅方向を矢印Wで示し、車両上下方向上側を矢印UPで示す。また、以下の説明で、特記なく前後、上下の方向を用いる場合は、車両前後方向の前後、車両上下方向の上下を示すものとする。
(車体部材の接合構造の構成)
図1に示されるように、本実施形態に係る車体部材の接合構造12は、例えば、車体10のアッパボディ14に適用されている。アッパボディ14の車体側部15には、車両前方側からフロントピラー16、センタピラー18及びリヤピラー20がこの順に立設されている。これらのフロントピラー16、センタピラー18及びリヤピラー20は、少なくとも2枚のパネル部材(後述する)で閉断面部を構成し略車両上下方向に沿って立設された柱状の車体骨格部材である。
フロントピラー16及びセンタピラー18の各上端部は、車両ルーフ部22の車両幅方向両側部に車両前後方向に沿って配設されたルーフサイドレール24に結合されている。このルーフサイドレール24の車両幅方向の内側には、ルーフパネル26が設けられている。
また、フロントピラー16及びセンタピラー18の各下端部は、図示しない車両フロア部の車両幅方向両側部に車両前後方向に沿って配設されたロッカ28に結合されている。これらのルーフサイドレール24、ロッカ28は、少なくとも2枚のパネル部材で閉断面部を構成し車両前後方向に沿って延在された車体骨格部材である。
一方、車体側部15の中央部前側には、フロントピラー16、センタピラー18、ルーフサイドレール24及びロッカ28によって囲まれた略矩形状の前側ドア開口部30が形成されている。この前側ドア開口部30は、図示しないフロントサイドドアによって開閉されるようになっている。
また、車体側部15の中央部後ろ側には、センタピラー18、リヤピラー20、ルーフサイドレール24及びロッカ28によって囲まれた略矩形状の後ろ側ドア開口部32が形成されている。この後ろ側ドア開口部32は、図示しないリヤサイドドアによって開閉されるようになっている。なお、リヤピラー20の車両後方側には、リヤホイールハウス部34が設けられている。
さらに、車両ルーフ部22の前端部において車両幅方向に沿って配設されたフロントヘッダ部36、フロントピラー16及びカウル部38に囲まれた略矩形状のフロントウィンド開口部40が形成されている。このフロントウィンド開口部40に図示しないフロントウィンドガラスが嵌め込まれるようになっている。
また、車両ルーフ部22の後端部において車両幅方向に沿って配設されたリヤヘッダ部42、リヤピラー20及びロアバック部25に囲まれた略矩形状のバックドア開口部44が形成されている。このバックドア開口部44に図示しないバックドアが嵌め込まれるようになっている。
ここで、本実施形態におけるパネル部材として、例えば、フロントピラー16を例に挙げて説明する。図2に示されるように、フロントピラー16は、インナリインフォースメント46、アウタリインフォースメント48及びサイドメンバアウタ50を備えている。なお、ここでは、フロントピラー16の上端側が図示されている。
インナリインフォースメント46、アウタリインフォースメント48及びサイドメンバアウタ50は、それぞれ長尺状の鋼板で形成されている。インナリインフォースメント46は、長手方向に対して直交する幅方向に沿った平断面形状が車両幅方向外側へ向かって開口されたハット形状とされている。インナリインフォースメント46の車両幅方向外側には、アウタリインフォースメント48が設けられている。アウタリインフォースメント48は、長手方向に対して直交する幅方向に沿った平断面形状が車両幅方向内側へ向かって開口されたハット形状とされている。アウタリインフォースメント48の車両幅方向外側には、サイドメンバアウタ50が設けられている。サイドメンバアウタ50は、長手方向に対して直交する幅方向に沿った平断面形状が車両幅方向内側へ向かって開口されたハット形状とされている。
インナリインフォースメント46の前端部には、前部フランジ部46Aが設けられており、インナリインフォースメント46の後端部には、後部フランジ部46Bが設けられている。また、アウタリインフォースメント48の前端部には、前部フランジ部48Aが設けられており、アウタリインフォースメント48の後端部には、後部フランジ部48Bが設けられている。さらに、サイドメンバアウタ50の前端部には、前部フランジ部50Aが設けられており、サイドメンバアウタ50の後端部には、後部フランジ部50Bが設けられている。
そして、インナリインフォースメント46、アウタリインフォースメント48、サイドメンバアウタ50において、前部フランジ部46A、48A、50A同士、後部フランジ部46B、48B、50B同士を重ね合わせてそれぞれ接合する。これにより、フロントピラー16には閉断面部52が形成される。
以下、説明の便宜上、前部フランジ部46A及び後部フランジ部46Bを含んでパネル部材54、前部フランジ部48A及び後部フランジ部48Bを含んでパネル部材56、前部フランジ部50A及び後部フランジ部50Bを含んでパネル部材58として説明する。
これらのパネル部材54、56、58同士は、スポット溶接及びレーザ溶接によって互いに接合されている。なお、レーザ溶接には、LSW(laser screw welding)や線レーザ等が含まれる。
スポット溶接は、例えば約100〜300mmのスポット間隔P(スポット溶接部60)を有しており、スポット溶接部60間にレーザ溶接が複数施される(レーザ溶接部62)。そして、スポット溶接部60とレーザ溶接部62とが、略同一直線S上に配置されるようにそれぞれ溶接されている(接合部64)。また、当該接合部64は、パネル部材54、56、58におけるフロントピラー16の閉断面部52側に設けられている。
パネル部材54、56、58が互いに接合された後、フロントピラー16を含む車体には、電着塗装(いわゆるED塗装)が施される。図示はしないが、車体は電着塗料が満たされた槽の中に浸され、車体と槽の中の電極間に電圧をかけ、通電させることで塗装の膜を析出させる。その後、車体を槽から引き上げ水洗いして余分な塗料を除去し、塗装の硬化処理を行うこととなる。なお、電着塗装は下塗塗装なので、車体には装飾を目的とした上塗塗装が施されることとなる。
(車体部材の接合構造の作用・効果)
次に、上述の車体部材の接合構造の作用・効果について説明する。
図2に示されるように、フロントピラー16におけるパネル部材54、56、58は、スポット溶接及びレーザ溶接によって互いに接合されている。ここで、スポット溶接部60は、パネル部材54とパネル部材56、パネル部材56とパネル部材58との間で所定の隙間66、68(図3参照)がそれぞれ形成されるように所定のスポット間隔P(ここでは、約100〜300mm)で設けられている。
一般的に、図示はしないが、スポット間隔は約50mmとされている。スポット間隔が狭すぎると発熱せずパネル部材同士を溶接できない可能性があり、スポット間隔が広すぎると、スポット溶接部が少なく、剛性を十分にできない可能があるためである。一方、スポット溶接の場合、一対のスポットガンによって、パネル部材を挟持し押圧しながら一対のスポットガンの間に電流を流してパネル部材同士を溶接する。
このため、図5に示されるように、パネル部材100、パネル部材102及びパネル部材104は、スポットガンによる押圧によって変形して互いに圧接される。したがって、スポット溶接部106周りでは、パネル部材100とパネル部材102、パネル部材102とパネル部材104との間には隙間は設けられない可能性がある。このように、隙間が設けられない場合、スポット溶接部106周りでは、電着塗装液が進入されないことになる。
一方、スポット溶接部106から少し離れると、パネル部材100とパネル部材102との間には、隙間108が設けられ、パネル部材102とパネル部材104との間には、隙間110が設けられる。スポット溶接部106において、パネル部材100、102、104は、スポットガンによる押圧によって変形しているため、パネル部材100、102、104が変形していない場合と比較して、隙間108、110は大きくなってしまう。
したがって、パネル部材100とパネル部材102、パネル部材102とパネル部材104の表面にそれぞれ付着された電着塗装膜が隙間108、110を埋めない可能性が生じる。この場合、パネル部材100、102間及びパネル部材102、104間において、電着塗装膜による接着効果が期待できない。
これに対して、図2に示されるように、本実施形態では、スポット溶接によるスポット間隔Pを従来よりも広げている(約100〜300mm)。そして、スポット溶接によるスポット間隔Pを管理することで、図3に示されるように、パネル部材54とパネル部材56との間で所定の隙間66を設け、パネル部材56とパネル部材58との間で所定の隙間68を設けることができる(後述する)。
この隙間66、68内に電着塗装液が進入可能となる。これにより、パネル部材54、56、58の表面に電着塗装液を付着させることができ、パネル部材54、56、58の表面を電着塗装膜で覆うことができる。これにより、フロントピラー16において錆止め効果が向上する。
また、電着塗装液は硬化すると、所謂接着剤と同様の効果を奏し、フロントピラー16において、接合部64の結合が強固になる。これに伴い、フロントピラー16の剛性が上がる。本実施形態では、スポット溶接によるスポット間隔Pの管理によって設定された所定の隙間66、68内に電着塗装液が進入すると、パネル部材54とパネル部材56、パネル部材56とパネル部材58との間が電着塗装膜で埋まることになる(電着塗装膜部70)。なお、ここでの、所定の隙間66、68とは、例えば、約0.1〜0.3mmである。
これにより、当該電着塗装膜部70によって、パネル部材54とパネル部材56、パネル部材56とパネル部材58との間で接着効果を得ることができる。これにより、電着塗装膜部70が形成された箇所では構造用接着剤が不要となるため、当該構造用接着剤を用いない分、コストダウンを図ることができる。
さらに、図2に示されるように、スポット溶接部60間にレーザ溶接が複数施される(レーザ溶接部62)。レーザ溶接の場合、スポット溶接によって形成された隙間66、68(図3参照)が維持された状態でパネル部材54、56、58同士を接合させることができる。スポット溶接に代えてレーザ溶接を施すことで、フロントピラー16における剛性は担保された状態で、スポット溶接部60のスポット間隔Pを広くすることができる。
このように、スポット溶接部60の数を減らすことで、電着塗装液が進入しない箇所を低減することでき、フロントピラー16において、錆止め効果がさらに向上する。また、スポット溶接部60間にレーザ溶接を複数行うことで、スポット間隔Pを広げることによって生じるフロントピラー16における剛性の低下を補うことができる。
また、レーザ溶接部62とスポット溶接部60とが略同一直線上(接合部64が直線S上)に配置されるように溶接されている。これにより、パネル部材54とパネル部材56、パネル部材56とパネル部材58との間において、一定の隙間66、68(図3参照)を得ることができる。これにより、パネル部材54とパネル部材56、パネル部材56とパネル部材58との間において、電着塗装による接着効果を安定させることができる。
さらにまた、当該接合部64は、パネル部材54、56、58におけるフロントピラー16の閉断面部52側に設けられている。これにより、図示はしないが、接合部64がパネル部材54、56、58の外縁部側(閉断面部52の反対側)に設けられた場合と比較して、衝撃荷重が入力された際、パネル部材54とパネル部材56、パネル部材56とパネル部材58との間における剥がれを抑制することができる。
(その他の実施形態)
図3に示されるように、本実施形態では、電着塗装膜部70は、パネル部材54とパネル部材56、パネル部材56とパネル部材58との間の隙間66、68全部をそれぞれ埋めるようにして形成されているが、電着塗装膜部70の少なくとも一部が隙間66、68を埋めていれば良い。
また、本実施形態では、スポット溶接部60は、パネル部材54とパネル部材56、パネル部材56とパネル部材58との間で所定の隙間66、68が形成されるように所定のスポット間隔P(図2参照)で設けられているが、これに限るものではない。
例えば、図4(A)に示されるように、パネル部材72及びパネル部材74において、パネル部材76側へそれぞれ円弧状に突出する凸部としてのガイドロケーション78、80を設けることによって所定の隙間66、68が設定されるようにしても良い。具体的には、ガイドロケーション78、80の高さによって、所定の隙間66、68がそれぞれ設定されることになる。この場合、所定の隙間66、68を設けるためにスペーサを配置する場合と比較して、当該スペーサが不要な分、コストダウンを図ることができる。
なお、図4(B)に示されるように、パネル部材54とパネル部材56、パネル部材56とパネル部材58との間にそれぞれ板状の金属製のシム治具82を挿入しても良い。このシム治具82の板厚によって、所定の隙間66、68が設定されることになるが、当該シム治具82は溶接が終わると抜き取られる。
また、本実施形態では、フロントピラー16について説明したが、図1に示すセンタピラー18及びリヤピラー20についても適用可能であることは勿論のことである。また、本実施形態では、3枚のパネル部材の接合について説明したが、2枚のパネル部材の接合であっても良い。
また、本実施形態に係る車体部材の接合構造は、アッパボディ14において、ピラー以外にも適用可能とされる。例えば、カウル部38、リヤホイールハウス部34、前側ドア開口部30、後ろ側ドア開口部32、フロントウィンド開口部40、バックドア開口部44等が挙げられる。これらの車体部材において、本実施形態に係る車体部材の接合構造を適用させることにより、アッパボディ14における剛性を向上させ、車両の操縦安定性を確保することができる。
ここで、前側ドア開口部30及び後ろ側ドア開口部32等の開口部は、車体部材の接合構造の溶接において、最終接合工程となるため、車両の操縦安定性に大きく影響を及ぼす。このため、アッパボディ14において、前側ドア開口部30、後ろ側ドア開口部32等のコーナ部に本実施形態に係る車体部材の接合構造を適用することで、アッパボディ14の前側ドア開口部30、後ろ側ドア開口部32等における剛性を向上させ、車両の操縦安定性をさらに確保することができる。なお、本実施形態に係る車体構造において、アンダーボディに適用させても良い。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。
10 車体
12 車体部材の接合構造
14 アッパボディ
16 フロントピラー(車体部材)
18 センタピラー(車体部材)
20 リヤピラー(車体部材)
24 ルーフサイドレール(車体部材)
28 ロッカ(車体部材)
30 前側ドア開口部(ドア開口部、車体部材)
32 後ろ側ドア開口部(ドア開口部、車体部材)
34 リヤホイールハウス部(車体部材)
38 カウル部(車体部材)
40 フロントウィンド開口部(車体部材)
44 バックドア開口部(車体部材)
46 インナリインフォースメント(パネル部材)
46A 前部フランジ部(パネル部材)
46B 後部フランジ部(パネル部材)
48 アウタリインフォースメント(パネル部材)
48A 前部フランジ部(パネル部材)
48B 後部フランジ部(パネル部材)
50 サイドメンバアウタ(パネル部材)
50A 前部フランジ部(パネル部材)
50B 後部フランジ部(パネル部材)
54 パネル部材
56 パネル部材
58 パネル部材
60 スポット溶接部
62 レーザ溶接部
64 接合部
66 隙間
68 隙間
70 電着塗装膜部
72 パネル部材
74 パネル部材
76 パネル部材
P スポット間隔
S 直線

Claims (7)

  1. 車体の一部を構成し、鋼板で形成された少なくとも2枚のパネル部材において、前記パネル部材間で所定の隙間が形成されるようにスポット溶接による所定のスポット間隔で当該パネル部材が互いに接合されたスポット溶接部と、
    前記スポット溶接部間でレーザ溶接により前記パネル部材が互いに接合されたレーザ溶接部と、
    前記パネル部材の表面を覆うと共に少なくとも一部が前記隙間を埋める電着塗装膜部と、
    を有する車体部材の接合構造。
  2. 車体の一部を構成し、鋼板で形成された少なくとも2枚のパネル部材において、前記パネル部材間で所定の隙間が形成された状態でスポット溶接により当該パネル部材が互いに接合されたスポット溶接部と、
    前記スポット溶接部間でレーザ溶接により前記パネル部材が互いに接合されたレーザ溶接部と、
    前記パネル部材の表面を覆うと共に少なくとも一部が前記隙間を埋める電着塗装膜部と、
    を有する車体部材の接合構造。
  3. 前記レーザ溶接部は前記スポット溶接部間に複数設けられている請求項1又は請求項2に記載の車体部材の接合構造。
  4. 前記レーザ溶接部と前記スポット溶接部とは、同一直線上に配置されている請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の車体部材の接合構造。
  5. 前記所定の隙間は、前記パネル部材に形成された凸部によって設けられている請求項2に記載の車体部材の接合構造。
  6. 請求項1〜請求項5の何れか1項に記載の車体部材の接合構造が車体上部を構成するアッパボディの車体部材に適用されている車体構造。
  7. 前記アッパボディにおけるドア開口部のコーナ部に適用されている請求項6に記載の車体構造。
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