JP2015145225A

JP2015145225A - 自動車の車体構造

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Publication number: JP2015145225A
Application number: JP2014019590A
Authority: JP
Inventors: 孝行山田; Takayuki Yamada; 雅昭藤本; Masaaki Fujimoto
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2014-02-04
Filing date: 2014-02-04
Publication date: 2015-08-13
Anticipated expiration: 2034-02-04
Also published as: JP6137693B2

Abstract

【課題】リヤホイールハウス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】車体のリヤホイールハウス１２は、サスペンション装置からの荷重が入力するインナーパネル１４と、インナーパネル１４の車幅方向外側を覆うアウターパネル１３とを、それらの接合フランジ１３ａ，１４ａにて接合して構成される。アウターパネル１３およびインナーパネル１４の接合フランジ１３ａ，１４ａをシーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｄ）し、シーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｄ）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、接合フランジ１３ａ，１４ａの口開き変形に対する強度が高く、しかも接合フランジ１３ａ，１４ａの幅を小さくして軽量化が可能なシーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｄ）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。
【選択図】図４

Description

本発明は、車体のリヤホイールハウスを、サスペンション装置からの荷重が入力するインナーパネルと、前記インナーパネルの車幅方向外側を覆うアウターパネルとで構成し、前記アウターパネルおよび前記インナーパネルを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、リヤホイールハウス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、車体のリヤホイールハウスを、サスペンション装置からの荷重が入力するインナーパネルと、前記インナーパネルの車幅方向外側を覆うアウターパネルとで構成し、前記アウターパネルおよび前記インナーパネルを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、車室および後部荷室を区画する正面視で枠状のリヤバルクヘッドを備え、前記リヤバルクヘッドの車幅方向両側部の前側および後側の接合フランジを前記インナーパネルにシーム溶接し、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４に記載された発明によれば、請求項３の構成に加えて、一端が前記インナーパネルに接続されて他端が前記リヤバルクヘッドの前側の接合フランジにシーム溶接された荷重伝達部材を備え、前記荷重伝達部材の車幅方向外側の前記アウターパネルにドアストライカを支持するためのブラケットを固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接合フランジをシーム溶接した後に、前記アウターパネルの車幅方向外側を覆うサイドアウターパネルを該アウターパネルにシーム溶接したことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

請求項１の構成によれば、車体のリヤホイールハウスは、サスペンション装置からの荷重が入力するインナーパネルと、インナーパネルの車幅方向外側を覆うアウターパネルとを、それらの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、接合フランジの口開き変形に対する強度が高く、しかも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接合フランジを電極で加圧しながら溶接するため、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、リヤホイールハウス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３の構成によれば、車室および後部荷室を区画する正面視で枠状のリヤバルクヘッドを備え、リヤバルクヘッドの車幅方向両側部の前側および後側の接合フランジをインナーパネルにシーム溶接し、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、接合フランジの口開き変形に対する強度が高く、しかも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接合フランジおよびインナーパネルを電極で加圧しながら溶接するため、接合フランジおよびインナーパネル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４の構成によれば、一端がインナーパネルに接続されて他端がリヤバルクヘッドの前側の接合フランジにシーム溶接された荷重伝達部材を備え、荷重伝達部材の車幅方向外側のアウターパネルにドアストライカを支持するためのブラケットを固定したので、側面衝突の衝突荷重を荷重伝達部材を介してリヤバルクヘッドに伝達して効率的に吸収できるだけでなく、ドアストライカを車体に強固に固定することができる。

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接合フランジをシーム溶接した後に、アウターパネルの車幅方向外側を覆うサイドアウターパネルを該アウターパネルにシーム溶接したので、アウターパネルに邪魔されずにアウターパネルおよびインナーパネルの接合フランジがシーム溶接可能になって生産性が向上するだけでなく、サイドアウターパネルによりリヤドアを組み付ける開口部を補強して車体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。自動車の車体後部の側面図。図３の４部斜視図。図４の５方向矢視図。図３の６−６線断面図。図６に対応する作用説明図。

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〜図６に示すように、自動車の車体後部側面にはリヤドアのドア開口１１と、リヤホイールハウス１２とが形成される。リヤホイールハウス１２は、車幅方向外側に位置するアウターパネル１３と、車幅方向内側に位置するインナーパネル１４とを、それらの接合フランジ１３ａ，１４ａにて側面視で逆Ｕ字状にシーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｄ）して構成される。シーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｄ）は前側の３本と後側の１本とに分断されており、各シーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｄ）の両端が各々複数カ所ずつスポット溶接Ｗ２（ａ）〜Ｗ２（ｅ）される。尚、リヤホイールハウス１２の上端において、アウターパネル１３およびインナーパネル１４はその上方のリヤピラーアウター１５の下端と３枚重ねでスポット溶接Ｗ２（ｄ）される。

左右のリヤホイールハウス１２，１２間には、正面視で矩形枠状の形成されて車室１６および後部荷室１７を仕切るリヤバルクヘッド１８が配置される。リヤバルクヘッド１８は外向きに開放するハット状断面の部材であり、その前側の接合フランジ１８ａおよび後側の接合フランジ１８ｂが、インナーパネル１４の車幅方向内面およびフロアパネル１９の上面に重ね合わされ、それぞれシーム溶接Ｗ１（ｅ），Ｗ１（ｆ）されて閉断面を構成する。

リヤバルクヘッド１８よりも前方のインナーパネル１４の車幅方向内面に板状の荷重伝達部材２０が重ね合わされ、その前側の接合フランジ２０ａがインナーパネル１４の前側の接合フランジ１４ａに重ね合わされ、アウターパネル１３の前側の接合フランジ１３ａを加えた３枚重ねで前記シーム溶接Ｗ１（ｂ）により接合されるとともに、その後側の接合フランジ２０ｂがリヤバルクヘッド１８の前側の接合フランジ１８ａに重ね合わされ、インナーパネル１４との３枚重ねで前記シーム溶接Ｗ１（ｅ）により接合される。

アウターパネル１３を含む車体の側面全体を覆うサイドアウターパネル２１はリヤドア２２のドア開口１１に臨む接合フランジ２１ａを備えており、その接合フランジ２１ａはアウターパネル１３の前側の接合フランジ１３ａに重ね合わされてシーム溶接Ｗ１（ｇ）により接合され、これにより、リヤドア２２を組み付けるドア開口１１を補強して車体剛性を高めることができる。このとき、断面Ｌ字状のブラケット２３の第１板状部２３ａがサイドアウターパネル２１の接合フランジ２１ａおよびアウターパネル１３の接合フランジ１３ａ間に挟まれて前記シーム溶接Ｗ１（ｇ）により３枚重ねで接合され、ブラケット２３の第２板状部２３ｂに溶接したウエルドナット２４，２４にドアストライカ２５がボルト２６，２６で固定される。ドアストライカ２５は、リヤドア２２に設けたラッチ２７に係合することで、リヤドア２２を閉位置に固定する。

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（ｇ）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。

アウターパネル１３およびインナーパネル１４を接合して構成したリヤホイールハウス１２は、図示しないサスペンション装置のダンパーからインナーパネル１４に荷重が入力するが、アウターパネル１３およびインナーパネル１４の接合フランジ１３ａ，１４ａはシーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｄ）され、そのシーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｄ）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、接合フランジ１３ａ，１４ａの口開き変形に対する強度が高く、しかも接合フランジ１３ａ，１４ａの幅を小さくして軽量化が可能なシーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｄ）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。

同様に、車室１６および後部荷室１７を区画する正面視で枠状のリヤバルクヘッド１８の車幅方向両側部の前側および後側の接合フランジ１８ａ，１８ｂをインナーパネル１４にシーム溶接Ｗ１（ｅ），Ｗ１（ｆ）し、シーム溶接（ｅ），Ｗ１（ｆ）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、接合フランジ１８ａ，１８ｂの幅を小さくして軽量化を図り、かつ接合フランジ１８ａ，１８ｂの口開き変形に対する強度を確保しながら、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（ｄ）は重ね合わせた接合フランジ１３ａ，１４ａ，１８ａ，１８ｂを電極で加圧しながら溶接するため、接合フランジ１３ａ，１４ａ，１８ａ，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。

またアウターパネル１３およびインナーパネル１４の接合フランジ１３ａ，１４ａが４分割したシーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｄ）で接合され、それらのシーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｄ）の両端がスポット溶接Ｗ２（ａ）〜Ｗ（ｅ）で接合されるが、前記シーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｄ）のナゲット幅ｗと前記スポット溶接Ｗ２（ａ）〜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、リヤホイールハウス１２に曲げ荷重が加わったときにシーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｄ）によりアウターパネル１３およびインナーパネル１４が口開き変形するのを防止しながら、シーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｄ）の両端部の剥離を剥離強度の高いスポット溶接Ｗ２（ａ）〜Ｗ２（ｅ）により防止することができる。

また前端がアウターパネル１３およびインナーパネル１４の接合フランジ１３ａ，１４ａにシーム溶接Ｗ１（ｂ）されて後端がリヤバルクヘッド１８の前側の接合フランジ１８ａにシーム溶接Ｗ１（ｅ）された荷重伝達部材２０を備え、荷重伝達部材２０の車幅方向外側に隣接するアウターパネル１３にドアストライカ２５を支持するためのブラケット２３を固定したので、側面衝突の衝突荷重を荷重伝達部材２０を介してリヤバルクヘッド１８に伝達して効率的に吸収できるだけでなく、ドアストライカ２５を車体に強固に固定することができる。

リヤホイールハウス１２の周辺部分を組み立てるには、先ず図７（Ａ）に示すように、アウターパネル１３、インナーパネル１４、リヤバルクヘッド１８および荷重伝達部材２０を組み立てた後に、図７（Ｂ）に示すように、サイドアウターパネル２１の接合フランジ２１ａをアウターパネル１３の接合フランジ１３ａに重ね合わせてシーム溶接Ｗ１（ｇ）する。この手順により、アウターパネル１３およびインナーパネル１４をシーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｄ）するときに、溶接装置がサイドアウターパネル２１と干渉することがなくなって生産性が向上する。

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、実施の形態ではアウターパネル１３およびインナーパネル１４を接合するシーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｄ）を４分割しているが、その分割の仕方は任意である。

またシーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｄ）の両端のスポット溶接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。

１２リヤホイールハウス
１３アウターパネル
１３ａ接合フランジ
１４インナーパネル
１４ａ接合フランジ
１６車室
１７後部荷室
１８リヤバルクヘッド
１８ａ接合フランジ
１８ｂ接合フランジ
２０荷重伝達部材
２１サイドアウターパネル
２３ブラケット
２５ドアストライカ
Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｇ）シーム溶接
Ｗ２（ａ）〜Ｗ２（ｅ）スポット溶接

Claims

車体のリヤホイールハウス（１２）を、サスペンション装置からの荷重が入力するインナーパネル（１４）と、前記インナーパネル（１４）の車幅方向外側を覆うアウターパネル（１３）とで構成し、前記アウターパネル（１３）および前記インナーパネル（１４）を接合フランジ（１３ａ，１４ａ）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（１３）および前記インナーパネル（１４）の前記接合フランジ（１３ａ，１４ａ）をシーム溶接（Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｄ））し、前記シーム溶接（Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｄ））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。
前記アウターパネル（１３）および前記インナーパネル（１４）の前記接合フランジ（１３ａ，１４ａ）をシーム溶接（Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｄ））した部分の両端部をスポット溶接（Ｗ２（ａ）〜Ｗ２（ｅ））し、前記シーム溶接（Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｄ））のナゲット幅ｗと前記スポット溶接（Ｗ２（ａ）〜Ｗ２（ｅ））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。
車室（１６）および後部荷室（１７）を区画する正面視で枠状のリヤバルクヘッド（１８）を備え、前記リヤバルクヘッド（１８）の車幅方向両側部の前側および後側の接合フランジ（１８ａ，１８ｂ）を前記インナーパネル（１４）にシーム溶接（Ｗ２（ｅ），Ｗ２（ｆ））し、前記シーム溶接（Ｗ１（ｅ），Ｗ１（ｆ））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または請求項２に記載の自動車の車体構造。
一端が前記インナーパネル（１４）に接続されて他端が前記リヤバルクヘッド（１８）の前側の接合フランジ（１８ａ）にシーム溶接（Ｗ１（ｅ））された荷重伝達部材（２０）を備え、前記荷重伝達部材（２０）の車幅方向外側の前記アウターパネル（１３）にドアストライカ（２５）を支持するためのブラケット（２３）を固定したことを特徴とする、請求項３に記載の自動車の車体構造。
前記アウターパネル（１３）および前記インナーパネル（１４）の前記接合フランジ（１３ａ，１４ａ）をシーム溶接（Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｄ））した後に、前記アウターパネル（１３）の車幅方向外側を覆うサイドアウターパネル（２１）を該アウターパネル（１３）にシーム溶接（Ｗ１（ｇ））したことを特徴とする、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。