JP2015140143A - 自動車の車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 サイドシルを構成するアウターパネルとインナーパネルとの溶接部の寸法や重量を増加させることなく、その溶接強度を高める。
【解決手段】 サイドシル１３のアウターパネル１７およびインナーパネル１８の下部接合フランジ１７ａ，１８ａはシーム溶接Ｗ１（ａ）され、そのシーム溶接Ｗ１（ａ）のナゲット幅ｗと車体の通常のスポット溶接のナゲット径ｄとの関係を、０．２９≦ｗ／ｄ≦０．３６に設定したので、下部接合フランジ１７ａ，１８ａの口開き変形に対する強度が高く、しかも下部接合フランジ１７ａ，１８ａの幅を小さくして軽量化が可能なシーム溶接Ｗ１（ａ）を用いながら、通常のスポット溶接と同等の剪断強度を得ることができる。またシーム溶接Ｗ１（ａ）は重ね合わせた下部接合フランジ１７ａ，１８ａを電極で加圧しながら溶接するため、下部接合フランジ１７ａ，１８ａ間の隙間がなくなって溶接強度が安定するだけでなく、特別の溶接治具が不要であるために生産性が向上する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、車体のドア開口の下方のサイドシルを構成する室外側のアウターパネルと室内側のインナーパネルとを下部接合フランジおよび上部接合フランジにて接合する自動車の車体構造に関する。

アウターパネルのフランジおよびインナーパネルのフランジ間にリーンフォースメントを挟んで溶接することで閉断面のフロントピラーを構成するものにおいて、アウターパネルのフランジおよびインナーパネルのフランジをずらして配置し、アウターパネルのフランジおよびリーンフォースメントを２枚重ねでシーム溶接するとともに、インナーパネルのフランジおよびリーンフォースメントを２枚重ねでシーム溶接することで、３枚重ねのシーム溶接を避けて溶接強度を確保するものが、下記特許文献１により公知である。

特開２００９−２５５８００号公報

ところで上記従来のものは、アウターパネルのフランジおよびリーンフォースメントを２枚重ねで接合するシーム溶接と、インナーパネルのフランジおよびリーンフォースメントを２枚重ねで接合するシーム溶接とが所定距離離れて平行に行われるため、アウターパネルおよびインナーパネルのフランジの幅が必然的に大きくなり、溶接部の寸法が大型化するだけでなく、フランジの幅が増加した分だけ重量も増加する問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、サイドシルを構成するアウターパネルとインナーパネルとの溶接部の寸法や重量を増加させることなく、その溶接強度を高めることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車体のドア開口の下方のサイドシルを構成する室外側のアウターパネルと室内側のインナーパネルとを下部接合フランジおよび上部接合フランジにて接合する自動車の車体構造であって、前記アウターパネルおよび前記インナーパネルの前記下部接合フランジをシーム溶接し、前記シーム溶接のナゲット幅ｗと車体の通常のスポット溶接のナゲット径ｄとの関係を、０．２９≦ｗ／ｄ≦０．３６に設定したことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記アウターパネルおよび前記インナーパネルの前記上部接合フランジをシーム溶接し、前記シーム溶接のナゲット幅ｗと車体の通常のスポット溶接のナゲット径ｄとの関係を、０．２９≦ｗ／ｄ≦０．３６に設定したことを特徴とする車体構造が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記アウターパネルおよび前記インナーパネルの前記下部接合フランジをシーム溶接した部分の両端部をスポット溶接し、前記シーム溶接のナゲット幅ｗと前記スポット溶接のナゲット径ｄとの関係を、０．２９≦ｗ／ｄ≦０．３６に設定したことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項３の構成に加えて、前記アウターパネルおよび前記インナーパネルの前記下部接合フランジおよび前記上部接合フランジ間に挟まれた板状補強部材を備え、前記スポット溶接は前記アウターパネルおよび前記インナーパネルの前記下部接合フランジおよび前記板状補強部材が３枚重ねになった部分を接合することを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜請求項４の何れか１項の構成に加えて、前記アウターパネルおよび前記インナーパネルの前記下部接合フランジのシーム溶接は、フロントピラーの近傍からセンターピラーの近傍までを連続的に接合することを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

尚、実施の形態のフロントジャッキアップブラケット２１およびリヤジャッキアップブラケット２２は本発明の板状補強部材に対応する。

請求項１の構成によれば、サイドシルは、室外側のアウターパネルと室内側のインナーパネルとを上部接合フランジおよび下部接合フランジにて接合して構成される。アウターパネルおよびインナーパネルの下部接合フランジはシーム溶接され、そのシーム溶接のナゲット幅ｗと車体の通常のスポット溶接のナゲット径ｄとの関係を、０．２９≦ｗ／ｄ≦０．３６に設定したので、下部接合フランジの口開き変形に対する強度が高く、しかも下部接合フランジの幅を小さくして軽量化が可能なシーム溶接を用いながら、通常のスポット溶接と同等の剪断強度を得ることができる。またシーム溶接は重ね合わせた下部接合フランジを電極で加圧しながら溶接するため、下部接合フランジ間の隙間がなくなって溶接強度が安定するだけでなく、特別の溶接治具が不要であるために生産性が向上する。またシーム溶接によりサイドシルの下部接合フランジ間に隙間が発生しないため、サイドシル内への水や音の侵入を防止することができる。

また請求項２の構成によれば、アウターパネルおよびインナーパネルの上部接合フランジをシーム溶接し、シーム溶接のナゲット幅ｗと車体の通常のスポット溶接のナゲット径ｄとの関係を、０．２９≦ｗ／ｄ≦０．３６に設定したので、上部接合フランジの口開き変形に対する強度が高く、しかも上部接合フランジの幅を小さくして軽量化が可能なシーム溶接を用いながら、通常のスポット溶接と同等の剪断強度を得ることができる。またシーム溶接は重ね合わせた上部接合フランジを電極で加圧しながら溶接するため、上部接合フランジ間の隙間がなくなって溶接強度が安定するだけでなく、特別の溶接治具が不要であるために生産性が向上する。

また請求項３の構成によれば、アウターパネルおよびインナーパネルの下部接合フランジをシーム溶接した部分の両端部をスポット溶接し、シーム溶接のナゲット幅ｗとスポット溶接のナゲット径ｄとの関係を、０．２９≦ｗ／ｄ≦０．３６に設定したので、サイドシルに曲げ荷重が加わったときにシーム溶接によりアウターパネルおよびインナーパネルが口開き変形するのを防止することができ、またシーム溶接した部分の両端部で接合フランジを該シーム溶接よりも剥離強度が高いスポット溶接で接合したので、シーム溶接の両端部の剥離をスポット溶接により防止することができる。

また請求項４の構成によれば、アウターパネルおよびインナーパネルの下部接合フランジおよび上部接合フランジ間に挟まれた板状補強部材を備え、スポット溶接はアウターパネルおよびインナーパネルの下部接合フランジおよび板状補強部材が３枚重ねになった部分を接合するので、アウターパネルおよびインナーパネルのシーム溶接の端部の剥離を３枚重ねになった部分のスポット溶接で阻止することができるだけでなく、３枚重ねになった部分をシーム溶接する必要がないので、シーム溶接の溶接条件を溶接部位に応じて変化させる必要がなくなり、シーム溶接の品質を保証することができる。

また請求項５の構成によれば、アウターパネルおよびインナーパネルの下部接合フランジのシーム溶接は、フロントピラーの近傍からセンターピラーの近傍までを連続的に接合するので、サイドシルの前部の路面から水や音が侵入し易い部分で下部接合フランジ間に隙間が発生するのを防止するとともに、大きな捩じり荷重が入力するサイドシルの前部の剛性を高めることができる。

シーム溶接した部材およびスポット溶接した部材を比較する図。 シーム溶接およびスポット溶接を併用した部材の説明図。 自動車の車体側面図。 図３の４部拡大図。 図４の５−５線断面図。 図４の６−６線断面図。 図４の７−７線断面図。

以下、図１〜図７に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１（Ａ）は一対のハット状断面の鋼板を、それらの接合フランジにおいて重ね合わせた状態でシーム溶接して閉断面に構成した部材を示しており、図１（Ｂ）は同じくスポット溶接したものを示している。スポット溶接のピッチは自動車の車体の溶接おいて一般的に使用されている３０ｍｍである。

この部材に曲げモーメントが作用したとき、離散的なスポット溶接の場合には隣接する溶接部と溶接部との間が口開き変形して隙間が発生し易くなるが、連続的なシーム溶接の場合には口開き変形が発生しないために曲げ強度が向上し、鋼板を薄肉化して軽量化を図ることができ、しかもシーム溶接のナゲット幅はスポット溶接のナゲット径よりも小さいため、その差分だけ接合フランジの幅を狭くして更なる軽量化を図ることができる。それに対し、前記部材に剥離荷重が作用したとき、ナゲット幅が小さいシーム溶接の場合は溶接端部から剥離が発生し易くなるが、ナゲット径が大きいスポット溶接の場合には剥離が発生し難くなる。

またシーム溶接で３０ｍｍ間隔のスポット溶接と同等の剪断強度を得るためには、シーム溶接のナゲット幅をｗとし、自動車の車体溶接に使用される一般的なスポット溶接のナゲット径をｄとしたとき、安全率を含めて、０．２９≦ｗ／ｄ≦０．３６が成立することが必要である。シーム溶接のナゲット幅ｗが小さすぎてｗ／ｄが０．２９未満になると剪断強度が不足してしまい、シーム溶接のナゲット幅ｗが大きすぎてｗ／ｄが０．３６を越えると母材である鋼材自体の破断が発生してしまう。

従って、図２に示すように、二つの鋼材の接合部の長手方向中央部をシーム溶接して曲げ荷重に対する強度を高め、シーム溶接の両端部をスポット溶接して剥離荷重に対する強度を高めることで、シーム溶接の利点およびスポット溶接の利点を両立させ、軽量でありながら曲げ強度および剥離強度の高い部材を得ることができる。しかもシーム溶接のナゲット幅ｗとスポット溶接のナゲット径ｄとの関係を、０．２９≦ｗ／ｄ≦０．３６に設定することで、自動車の車体溶接に使用される一般的なスポット溶接と同等の剪断強度を確保することができる。

次に、上述したシーム溶接およびスポット溶接の組み合わせを適用した実施の形態を、図３〜図７に基づいて説明する。尚、本明細書において、前後方向、左右方向（車幅方向）および上下方向とは、運転席に着座した乗員を基準として定義される。

図３および図４に示すように、自動車の車体側面にはフロントドアのドア開口１１と、リヤドアのドア開口１２とが形成される。フロントドアおよびリヤドアのドア開口１１，１２の下方に前後方向に延びるサイドシル１３が配置されており、サイドシル１３の前端、前後方向中央部および後端には、それぞれフロントピラー１４、センターピラー１５およびリヤピラー１６の下端が接続される。

サイドシル１３は、車外側のアウターパネル１７（サイドシルリーンフォース）およびインナーパネル１８（サイドシルインナー）を、それらの下部接合フランジ１７ａ，１８ａどうしおよび上部接合フランジ１７ｂ，１８ｂどうしを接合することで閉断面に構成される（図５〜図７参照）。アウターパネル１７の前端にはフロントピラー１４の補強部材であるフロントピラーリーンフォース１９が一体に形成され、アウターパネル１７の前後方向中間部にはセンターピラー１５の補強部材であるセンターピラーリーンフォース２０が別部材で構成されて接続される。尚、車体の完成状態では、サイドシル１３、フロントピラー１４、センターピラー１５およびリヤピラー１６の車幅方向外面が図示せぬサイドアウタパネルにより覆われる。

図４および図５に示すように、サイドシル１３は、何れもハット状断面を有するアウターパネル１７およびインナーパネル１８が、下部接合フランジ１７ａ，１８ａどうしがフロントピラー１４の後部からセンターピラー１５の後部に亙って前後方向にシーム溶接Ｗ１（ａ）されるとともに、上部接合フランジ１７ｂ，１８ｂどうしがフロントピラー１４の後部からセンターピラー１５の前部に亙って前後方向にシーム溶接Ｗ１（ｂ）されて閉断面を構成する。

図４および図６に示すように、サイドシル１３の前端部において、アウターパネル１７およびインナーパネル１８の下部接合フランジ１７ａ，１８ａが複数カ所でスポット溶接Ｗ２（ａ）されるとともに、アウターパネル１７およびインナーパネル１８の上部接合フランジ１７ｂ，１８ｂが複数カ所でスポット溶接Ｗ２（ｃ）される。このとき、下部接合フランジ１７ａ，１８ａおよび上部接合フランジ１７ｂ，１８ｂ間に板状のフロントジャッキアップブラケット２１の下端および上端が挟まれ、前記複数カ所のスポット溶接Ｗ２（ａ），Ｗ２（ｃ）の一部で３枚重ねで接合される。

図４および図７に示すように、サイドシル１３の後端部において、アウターパネル１７およびインナーパネル１８の下部接合フランジ１７ａ，１８ａが複数カ所でスポット溶接Ｗ２（ｂ）されるとともに、アウターパネル１７およびインナーパネル１８の上部接合フランジ１７ｂ，１８ｂが複数カ所でスポット溶接Ｗ２（ｄ）される。このとき、下部接合フランジ１７ａ，１８ａおよび上部接合フランジ１７ｂ，１８ｂ間に板状のリヤジャッキアップブラケット２２の下端および上端が挟まれ、前記複数カ所のスポット溶接Ｗ２（ｂ），Ｗ２（ｄ）の一部で３枚重ねで接合される。

図４に示すように、更にセンターピラー１５の後部において、前記複数カ所のスポット溶接Ｗ２（ｄ）の一部で、アウターパネル１７およびインナーパネル１８の上部接合フランジ１７ｂ，１８ｂとセンターピラーリーンフォース２０とが３枚重ねで接合される。またセンターピラー１５の前部において、アウターパネル１７およびインナーパネル１８の上部接合フランジ１７ｂ，１８ｂが複数カ所のスポット溶接Ｗ２（ｅ）により２枚重ねで接合され、前記複数カ所のスポット溶接Ｗ２（ｅ）の一部は上部接合フランジ１７ｂ，１８ｂにセンターピラーリーンフォース２０を加えて３枚重ねで接合する。

従って、下部のフロントピラー１４の後部およびセンターピラー１５の後部間のサイドシル１３の下部接合フランジ１７ａ，１８ａは、シーム溶接Ｗ１（ａ）の前端がスポット溶接Ｗ２（ａ）されて後端がスポット溶接Ｗ２（ｂ）されることになり、またフロントピラー１４の後部およびセンターピラー１５の前部間のサイドシル１３の上部接合フランジ１７ｂ，１８ｂは、シーム溶接Ｗ１（ｂ）の前端がスポット溶接Ｗ２（ｃ）されて後端がスポット溶接Ｗ２（ｅ）されることになる。

本実施の形態では、上記各スポット溶接Ｗ２（ａ）〜Ｗ２（ｅ）のナゲット径ｄは車体の一般的なスポット溶接のナゲット径ｄと同じであり、上記各シーム溶接Ｗ１（ａ），Ｗ１（ｂ）のナゲット幅ｗは前記ナゲット径ｄに対して０．２９≦ｗ／ｄ≦０．３６の関係が成立するように設定される。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

サイドシル１３のアウターパネル１７およびインナーパネル１８の下部接合フランジ１７ａ，１８ａおよび上部フランジ１７ｂ，１８ｂはそれぞれシーム溶接Ｗ１（ａ），Ｗ１（ｂ）され、そのシーム溶接Ｗ１（ａ），Ｗ１（ｂ）のナゲット幅ｗと車体の通常のスポット溶接のナゲット径ｄとの関係を、０．２９≦ｗ／ｄ≦０．３６に設定したので、下部接合フランジ１７ａ，１８ａおよび上部接合フランジ１７ｂ，１８ｂの口開き変形に対する強度が高く、しかも下部接合フランジ１７ａ，１８ａおよび上部接合フランジ１７ｂ，１８ｂの幅を小さくして軽量化が可能なシーム溶接Ｗ１（ａ），Ｗ１（ｂ）を用いながら、通常のスポット溶接と同等の剪断強度を得ることができる。

またシーム溶接Ｗ１（ａ），Ｗ１（ｂ）は重ね合わせた下部接合フランジ１７ａ，１８ａおよび上部フランジ１７ｂ，１８ｂを電極で加圧しながら溶接するため、下部接合フランジ１７ａ，１８および上部接合フランジ１７ｂ，１８ｂ間の隙間がなくなって溶接強度が安定するだけでなく、特別の溶接治具が不要であるために生産性が向上する。

特に、シーム溶接Ｗ１（ａ）により路面に対向するサイドシル１３の下部接合フランジ１７ａ，１８ａ間に隙間が発生しないため、サイドシル１３内への水や音の侵入を防止することができる。

また下部接合フランジ１７ａ，１８ａのシーム溶接Ｗ１（ａ）の前端をスポット溶接Ｗ２（ａ）して後端をスポット溶接Ｗ２（ｂ）し、また上部接合フランジ１７ｂ，１８ｂのシーム溶接Ｗ１（ｂ）の前端をスポット溶接Ｗ２（ｃ）して後端をスポット溶接Ｗ２（ｅ）し、かつシーム溶接Ｗ１（ａ），Ｗ１（ｂ）のナゲット幅ｗとスポット溶接Ｗ２（ａ），Ｗ２（ｂ），Ｗ２（ｃ），Ｗ２（ｅ）のナゲット径ｄとの関係を、０．２９≦ｗ／ｄ≦０．３６に設定したので、サイドシル１３に曲げ荷重が加わったときにシーム溶接Ｗ１（ａ），Ｗ１（ｂ）によりアウターパネル１７およびインナーパネル１８が口開き変形するのを防止することができ、またシーム溶接Ｗ１（ａ），Ｗ１（ｂ）した部分の両端部で下部接合フランジ１７ａ，１８ａおよび上部接合フランジ１７ｂ，１８ｂを該シーム溶接Ｗ１（ａ），Ｗ１（ｂ）よりも剥離強度が高いスポット溶接Ｗ２（ａ），Ｗ２（ｂ），Ｗ２（ｃ），Ｗ２（ｅ）で接合したので、シーム溶接Ｗ１（ａ），Ｗ１（ｂ）の両端部の剥離をスポット溶接Ｗ２（ａ），Ｗ２（ｂ），Ｗ２（ｃ），Ｗ２（ｅ）により防止することができる。

またアウターパネル１７およびインナーパネル１８の下部接合フランジ１７ａ，１８ａおよび上部接合フランジ１７ｂ，１８ｂ間に挟まれたフロントジャッキアップブラケット２１およびリヤジャッキアップブラケット２２を備え、スポット溶接Ｗ２（ａ），Ｗ２（ｂ）はアウターパネル１７およびインナーパネル１８の下部接合フランジ１７ａ，１８ａとフロントジャッキアップブラケット２１およびリヤジャッキアップブラケット２２とが３枚重ねになった部分を接合するので、シーム溶接Ｗ１（ａ）の両端部の剥離を３枚重ねになった部分のスポット溶接Ｗ２（ａ），Ｗ２（ｂ）により阻止することができるだけでなく、３枚重ねになった部分をシーム溶接する必要がないので、シーム溶接の溶接条件を溶接部位に応じて変化させる必要がなくなり、シーム溶接の品質を保証することができる。

特に、アウターパネル１７およびインナーパネル１８の下部接合フランジ１７ａ，１８ａのシーム溶接Ｗ１（ａ）は、フロントピラー１４の近傍からセンターピラー１５の近傍までを連続的に接合するので、サイドシル１３の前部の路面から水や音が侵入し易い部分で下部接合フランジ１７ａ，１８ａ間に隙間が発生するのを防止するとともに、大きな捩じり荷重が入力するサイドシル１３の前部の剛性を高めることができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、スポット溶接Ｗ２（ａ）〜Ｗ２（ｅ）の数は実施の形態に限定されるものではなく、任意に設定可能である。

１１ ドア開口
１２ ドア開口
１３ サイドシル
１４ フロントピラー
１５ センターピラー
１７ アウターパネル
１７ａ 下部接合フランジ
１７ｂ 上部接合フランジ
１８ インナーパネル
１８ａ 下部接合フランジ
１８ｂ 上部接合フランジ
２１ フロントジャッキアップブラケット（板状補強部材）
２２ リヤジャッキアップブラケット（板状補強部材）
Ｗ１（ａ） シーム溶接
Ｗ１（ｂ） シーム溶接
Ｗ２（ａ） スポット溶接
Ｗ２（ｂ） スポット溶接

Claims (5)

1. 車体のドア開口（１１，１２）の下方のサイドシル（１３）を構成する室外側のアウターパネル（１７）と室内側のインナーパネル（１８）とを下部接合フランジ（１７ａ，１８ａ）および上部接合フランジ（１７ｂ，１８ｂ）にて接合する自動車の車体構造であって、
   前記アウターパネル（１７）および前記インナーパネル（１８）の前記下部接合フランジ（１７ａ，１８ａ）をシーム溶接（Ｗ１（ａ））し、前記シーム溶接（Ｗ１（ａ））のナゲット幅ｗと車体の通常のスポット溶接のナゲット径ｄとの関係を、０．２９≦ｗ／ｄ≦０．３６に設定したことを特徴とする自動車の車体構造。
2. 前記アウターパネル（１７）および前記インナーパネル（１８）の前記上部接合フランジ（１７ｂ，１８ｂ）をシーム溶接（Ｗ１（ｂ））し、前記シーム溶接（Ｗ１（ｂ））のナゲット幅ｗと車体の通常のスポット溶接のナゲット径ｄとの関係を、０．２９≦ｗ／ｄ≦０．３６に設定したことを特徴とする、請求項１に記載の自動車の車体構造。
3. 前記アウターパネル（１７）および前記インナーパネル（１８）の前記下部接合フランジ（１７ａ，１８ａ）をシーム溶接（Ｗ１（ａ））した部分の両端部をスポット溶接（Ｗ２（ａ），Ｗ２（ｂ））し、前記シーム溶接（Ｗ１（ａ））のナゲット幅ｗと前記スポット溶接（Ｗ２（ａ），Ｗ２（ｂ））のナゲット径ｄとの関係を、０．２９≦ｗ／ｄ≦０．３６に設定したことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の自動車の車体構造。
4. 前記アウターパネル（１７）および前記インナーパネル（１８）の前記下部接合フランジ（１７ａ，１８ａ）および前記上部接合フランジ（１７ｂ，１８ｂ）間に挟まれた板状補強部材（２１，２２）を備え、前記スポット溶接（Ｗ２（ａ），Ｗ２（ｂ））は前記アウターパネル（１７）および前記インナーパネル（１８）の前記下部接合フランジ（１７ａ，１８ａ）および前記板状補強部材（２１，２２）が３枚重ねになった部分を接合することを特徴とする、請求項３に記載の自動車の車体構造。
5. 前記アウターパネル（１７）および前記インナーパネル（１８）の前記下部接合フランジ（１７ａ）のシーム溶接（Ｗ１（ａ））は、フロントピラー（１４）の近傍からセンターピラー（１５）の近傍までを連続的に接合することを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の自動車の車体構造。

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