JP2016030453A

JP2016030453A - 車両用パネル接合構造

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Publication number: JP2016030453A
Application number: JP2014152115A
Authority: JP
Inventors: 黒川　博幸; Hiroyuki Kurokawa; 博幸黒川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-07-25
Filing date: 2014-07-25
Publication date: 2016-03-07
Anticipated expiration: 2034-07-25
Also published as: DE102015111651A1; US20160023293A1; JP6048458B2

Abstract

【課題】異なる金属材料で形成された２枚の車両用パネルをロウ付けで接合する場合に、接合強度を確保することの可能な車両用パネル接合構造を得る。
【解決手段】サイドアウタパネル１８の第１接合部２４は、ロウ材５０と接触する部分である。第１接合部２４には、第１凸部２４Ａと第１凹部２４Ｂとが形成され、第１凸部２４Ａの頂点部分の稜線Ａと、第１凹部２４Ｂの底部分の谷線Ｂの間に第１棚部２４Ｃが構成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用パネル接合構造に係り、特にロウ付けにより接合を行う車両用パネル接合構造に関する。

従来、車両のルーフパネルと車両のルーフサイドレールとの接合部分に、モヒカン部を設けない車両用ルーフ構造が提案されている。例えば、特許文献１には、ルーフパネルの接合面とボディパネル（ルーフレール）の接合面とを、接着剤材料で接合し、接着剤材料をシーラント材料で覆う構造が開示されている。また、特許文献２には、ルーフパネルとルーフサイドレールとをレーザブレージング（ロウ付け）によって接合している。

特開２００４−１３１０６２号特開２００５−１６１９０９号

しかしながら、特許文献１に開示されている接合は、接着剤による接合であるため、接合強度を確保しにくい。また、特許文献２のようにロウ付け接合の場合、ルーフパネルとルーフサイドレールが異なる金属材料で形成されていると、ルーフパネルとルーフサイドレールの少なくとも一方がロウ材と異種金属材料となる。この場合、溶接界面に金属間化合物が生成されることがあるため、ロウ材と異種金属材料との間の接合強度が弱くなり、ルーフパネルとルーフサイドレールの接合強度を確保することが難しい場合がある。

本発明は上記事実を考慮し、異なる金属材料で形成された２枚の車両用パネルをロウ付けで接合する場合に、接合強度を確保することが可能な車両用パネル接合構造を得ることが目的である。

本発明の請求項１に係る車両用パネル接合構造は、第１接合部が形成された金属製の第１板材と、前記第１板材と異なる金属材料で形成され、前記第１接合部と接合される第２接合部が形成された第２板材と、前記第１接合部及び前記第２接合部の間に介在され、前記第１接合部と前記第２接合部を接合するロウ材と、前記第１接合部及び前記第２接合部のうち前記ロウ材と異種金属となる側の前記ロウ材と接する範囲に凸状及び凹状の少なくとも一方を形成した表面拡大部と、を備えている。

請求項１に係る車両用パネル接合構造では、第１板材の第１接合部と第２板材の第２接合部とが、ロウ材を介して接合されている。第１板材及び第２板材の少なくとも一方は、ロウ材と異なる種類の金属（異種金属）となるが、ロウ材と異種金属となる側（第１板材または第２板材、もしくは、第１板材及び第２板材の両方）のロウ材と接する範囲に凸状及び凹状の少なくとも一方を形成した表面拡大部が設けられている。

請求項１に係る車両用パネル接合構造によれば、第１接合部及び第２接合部のうちロウ材と異種金属となる側のロウ材と接する範囲に表面拡大部が形成されているので、互いに異種金属である板材とロウ材との接合面積が拡大される。

本発明の請求項２に係る車両用パネル接合構造は、前記表面拡大部には、段差形状とされた棚部により凹凸が形成されている。

請求項２に係る車両用パネル接合構造によれば、段差形状とされた棚部により凹凸を形成して、互いに異種金属である板材とロウ材との接合面積を簡易に拡大することができる。

本発明の請求項３に係る車両用パネル接合構造は、前記棚部には、前記ロウ材と接触する面に凹凸が形成されている。

請求項３に係る車両用パネル接合構造によれば、棚部に、さらに凹凸が形成されているので、表面拡大部の表面積をより拡大して、互いに異種金属である板材とロウ材との接合面積を拡大することができる。

本発明の請求項４に係る車両用パネル接合構造は、前記第１板材は鋼板であり、前記第２板材はアルミニウム板であること、を特徴とする。

請求項４に係る車両用パネル接合構造によれば、軽量化のためにアルミニウム板を使用し、強度確保のための鋼板と併用した場合に、ロウ付けによる接合で両者の接合強度を確保することができる。

本発明の請求項５に係る車両用パネル接合構造は、前記第１板材または前記第２板材の一部で構成され、前記ロウ材の外表面に沿って前記第１接合部または前記第２接合部から延出されたシール棚部と、前記第１接合部と前記第２接合部の間で、前記ロウ材及び前記シール棚部の外側に積層されるシール材層と、を備えている。

請求項５に係る車両用パネル接合構造によれば、シール棚部がロウ材の外表面に沿って形成されているので、ロウ材に積層されるシール材層をシール棚部の外側にも形成することができる。ロウ材の外表面には凹凸が生じやすいが、シール棚部を利用することにより、シール材層の厚みをコントロールしやすくなり、適切な厚み、外表面のシール材層を容易に形成することができる。

請求項１に係る車両用パネル接合構造によれば、表面拡大部が形成されているので、ロウ材との接合面積を拡大することにより、第１板材と第２板材との接合強度を確保することができる。

請求項２に係る車両用パネル接合構造によれば、棚部により、簡易に凹凸を形成することができる。

請求項３に係る車両用パネル接合構造によれば、表面拡大部の表面積をより拡大して、互いに異種金属である板材とロウ材との接合面積を拡大することができる。

請求項４に係る車両用パネル接合構造によれば、鋼板とアルミニウム板第２接合部とロウ材との単位面積当たりの接合強度が高くなるので、第１板材と第２板材との接合強度を確保することができる。

請求項５に係る車両用パネル接合構造によれば、シール棚部を利用することにより、適切な厚み、外表面のシール材層を容易に形成することができる。

本発明の第１実施形態に係る車両ルーフの上部を示す斜視図である。図１中のＡ−Ａ線に沿った車両ルーフの縦断面図である。図２の一部拡大図である。第１実施形態の変形例に係る車両ルーフの縦断面の一部拡大図である。第１実施形態の他の変形例に係る車両ルーフの縦断面の一部拡大図である。第２実施形態に係る車両ルーフの縦断面の一部拡大図である。第３実施形態に係る車両ルーフの縦断面の一部拡大図である。

［第１実施形態］
以下、図面を用いて、本発明に係る車両用パネル接合構造の第１実施形態について説明する。本実施形態では、車両用パネル接合構造を車両ルーフ１０に適用した例を用いて説明する。

図１には、第１実施形態に係る車両ルーフ１０の上部が斜視図で示されている。また、図２には、図１のＡ−Ａ線断面図が示されている。なお、図中に示される矢印ＵＰは車両上方側を示しており、矢印ＯＵＴは車両幅方向外側を示し、矢印ＦＲは車両前方側を示している。

図１に示されるように、車両ルーフ１０は、キャビンを覆う第２板材としてのルーフパネル３０及び車両幅方向の両サイドに設けられたルーフサイドレール部１２を有している。ルーフパネル３０により、車両の外板が構成されている。ルーフサイドレール部１２は、左右一対で車両前後方向に沿って配設されている。

図２に示されるように、ルーフサイドレール部１２は、レールインナパネル１４、レールアウタリインフォース１６、及び、第１板材としてのサイドアウタパネル１８の三枚のパネルで構成されている。レールインナパネル１４は車室内側に配置され、レールアウタリインフォース１６はレールインナパネル１４よりも車室外側に配置されている。レールインナパネル１４とレールアウタリインフォース１６とで閉断面が形成されている。サイドアウタパネル１８は、レールアウタリインフォース１６の車室外側に配置されている。なお、レールインナパネル１４、レールアウタリインフォース１６及びサイドアウタパネル１８は、いずれも鋼板製とされている。

レールインナパネル１４は、レールアウタリインフォース１６との間で閉断面を形成する本体部１４Ａと、この本体部１４Ａの内端部から車両幅方向内側へ略水平に屈曲された内側フランジ部１４Ｂと、本体部１４Ａの外端部から斜め下方外向きに屈曲された外側フランジ部１４Ｃと、によって構成されている。

レールアウタリインフォース１６は、断面がやや開いたハット状に形成され、本体部１４Ａと対向するように配置された本体部１６Ａと、この本体部１６Ａの内端部から車両幅方向内側へ略水平に屈曲された内側フランジ部１６Ｂと、本体部１６Ａの外端部から斜め下方外向きに屈曲された外側フランジ部１６Ｃと、によって構成されている。

サイドアウタパネル１８は、レールアウタリインフォース１６の本体部１６Ａを車室外側から覆うことが可能な凸形状の本体部１８Ａと、この本体部１８Ａの内端部から車両幅方向内側へ略水平に屈曲された内側フランジ部１８Ｂと、本体部１８Ａの外端部から斜め下方外向きに屈曲された外側フランジ部１８Ｃと、によって構成されている。

図３にも示されるように、本体部１８Ａの車両幅方向内側には、内側フランジ部１８Ｂの外側端部から車両外側斜め上へ屈曲して立上げられた傾斜壁２０が形成されている。傾斜壁２０は、内側部２２、第１接合部２４、及び外側部２６で構成されている。内側部２２は、傾斜壁２０の内側フランジ部１８Ｂ側の端部から、後述するルーフパネル３０の屈曲端部３４と接する接点Ｔまでの部分をいう。第１接合部２４は、後述するロウ材５０とロウ付けされる部分であり、接点Ｔからロウ材５０の上端に対応する部分までをいう。外側部２６は、ロウ材５０の上端に対応する部分から、傾斜壁２０の上端までの部分をいう。

第１接合部２４には、車両外側に凸となるように湾曲した第１凸部２４Ａと車両外側が凹となるように湾曲した第１凹部２４Ｂとが形成され、第１凸部２４Ａの頂点部分の稜線Ａと、第１凹部２４Ｂの底部分の谷線Ｂの間に第１棚部２４Ｃが構成されている。外側部２６は、第１接合部２４から連続して形成されている。

上記のレールインナパネル１４の内側フランジ部１４Ｂと、レールアウタリインフォース１６の内側フランジ部１６Ｂと、サイドアウタパネル１８の内側フランジ部１８Ｂの三枚は、重ね合わされてスポット溶接により結合されている。同様に、レールインナパネル１４の外側フランジ部１４Ｃと、レールアウタリインフォース１６の外側フランジ部１６Ｃと、サイドアウタパネル１８の外側フランジ部１８Ｃの三枚は、重ね合わされてスポット溶接により結合されている。これにより、ルーフサイドレール部１２に、車両前後方向に沿って車両骨格部材が形成されている。

ルーフパネル３０は、車両上方側へ凸となる緩やかな湾曲形状に形成され、キャビンを車両上方側から覆うルーフ本体部３２を備えている。また、ルーフパネル３０の車両幅方向の両端部は、車両下方側へ屈曲され、屈曲端部３４が形成されている。屈曲端部３４は、サイドアウタパネル１８の傾斜壁２０と向き合うように配置されている。ルーフパネル３０は、アルミ製とされている。

図３に示されるように、屈曲端部３４には、ルーフ本体部３２側から順に、シール壁部４４、シール棚部４２、第２接合部４０、折返部３８、及び、先端部３６が形成されている。シール壁部４４は、ルーフ本体部３２の車幅方向外側端部から車室内側へ屈曲されており、シール棚部４２は、シール壁部４４の下端から車幅方向外側へ屈曲されている。シール棚部４２は、後述するロウ材５０の外表面と面一に形成されている。ここでの面一は、シール棚部４２の上面とロウ材５０の外表面が完全に同一平面上にあることを必要とせず、実質的に面一と判断できる程度の段差を有する場合を含んでいる。

第２接合部４０は、後述するロウ材５０とロウ付けされる部分であり、接点Ｔからロウ材５０の上端に対応する部分までをいう。折返部３８は、接点Ｔから車幅方向の内側（車室側）へ折り返される屈曲部分であり、先端部３６は、折返部３８から屈曲端部３４の先端までをいう。

第１接合部２４と第２接合部４０の間には、凹部４８が構成されている。凹部４８には、ロウ材５０が充填されている。本実施形態では、ロウ材５０は、アルミを主成分とする、所謂アルミロウである。したがって、ロウ材５０は、ルーフパネル３０と同種の金属であり、サイドアウタパネル１８と異質の金属である。ロウ材５０は、第１接合部２４と第２接合部４０との間にレーザブレージングにより溶融状態で流し込まれ、第１棚部２４Ｃの形成された第１接合部２４及び第２接合部４０と固着される。これにより、ロウ材５０を介して、第１接合部２４と第２接合部４０が接合される。ロウ材５０の外面は、シール棚部４２と略面一に形成されている。

ロウ材５０の外側には、シール材層５２が積層されている。シール材層５２は、ロウ材５０の外表面を覆うと共に、シール棚部４２の上部にも積層されている。シール棚部４２の外面は、ルーフ本体部３２の上面と略面一とされ、ルーフ本体部３２の車幅方向端部から外側部２６まで平坦面を形成している。

次に、本実施形態の作用並びに効果を説明する。

ルーフパネル３０とルーフサイドレール部１２とを接合する際には、ルーフパネル３０をルーフサイドレール部１２を含むボディーの上部へ配置する。このとき、ルーフパネル３０は、上側からボディーへアクセスし、屈曲端部３４を傾斜壁２０と向き合うように配置する。そして、レーザブレージングにより、ロウ材５０を加熱して溶融させ、ロウ材５０を第１接合部２４と第２接合部４０との間に流し込んで凹部４８を埋め、固化させる。このとき、ロウ材５０の外面は、シール棚部４２と略面一になるよう形成する。ロウ材５０は、第１接合部２４及び第２接合部４０と固着される。これにより、ロウ材５０を介して、第１接合部２４と第２接合部４０が接合される。

その後、ロウ材５０及びシール棚部４２の外側にシール材層５２を形成する。シール材層５２は、ルーフ本体部３２の上面と略面一となるように形成され、ルーフ本体部３２の車幅方向端部から外側部２６まで均一に均し、平坦面とする。

本実施形態のサイドアウタパネル１８は、鋼板製であり、アルミロウとの間に金属間化合物が生成されるが、第１接合部２４には第１凸部２４Ａと第１凹部２４Ｂとが形成されると共に、第１凸部２４Ａと第１凹部２４Ｂの間に第１棚部２４Ｃが構成されている。したがって、第１接合部２４とロウ材５０との接触面積が広くなり、アルミロウのロウ材５０でロウ付けを行った場合でも、鋼板との接合強度を確保することができる。

また、本実施形態では、シール棚部４２がロウ材５０の外表面に沿って形成されているので、ロウ材５０に積層されるシール材層５２をシール棚部４２の外側にも形成することができる。ロウ材５０の外表面には凹凸が生じやすいが、シール材層５２で覆うことにより、ロウ材５０の凹凸をカバーすることができる。その際、シール棚部４２を利用することにより、シール材層５２の厚みをコントロールしやすくなり、適切な厚み、外表面のシール材層５２を容易に形成することができる。

なお、本実施形態では、第１接合部２４に凹凸形状（第１凸部２４と第１凹部２４Ｂ）を１組と、当該凹凸形状の間に棚部（第１棚部２４Ｃ）を１つ形成したが、図４に示すように、第１接合部２４に凹凸形状を２組（第１凸部２４と第１凹部２４Ｂの組を２組）形成し、第１棚部２４Ｃを２つ形成してもよい。

また、本実施形態では、第１接合部２４に第１棚部２４Ｃを形成したが、第１棚部２４Ｃに代えて、図５に示すように、凹凸の高度差を大きくして谷部２４Ｄ、山部２４Ｅを形成してもよい。

[第２実施形態]
次に、本発明に係る車両用パネル接合構造の第２実施形態について説明する。本実施形態では、本発明に係る車両用パネル接合構造を車両ルーフ６０に適用した例を用いて説明する。なお、第１実施形態と同様の部分については、同一の符号を付して図示し、その詳細な説明は省略する。

本実施形態の車両ルーフ６０は、第１接合部２４の形状が第１実施形態と異なり、その他の構成については、第１実施形態と同様である。第１接合部２４の第１棚部２４Ｃには、図６に示すように、微細な凹凸２５が形成されている。凹凸２５は、第１棚部２４Ｃの表面を粗面化する処理やエッジングにより形成することができる。

本実施形態でも、第１実施形態と同様の手順で、凹部４８に、ロウ材５０及びシール材層５２を形成することができる。

本実施形態では、第１接合部２４の第１棚部２４Ｃに凹凸２５が形成されているので、ロウ材５０と第１接合部２４との接触面積をより拡大して、両者の接合強度を確保することができる。

なお、本実施形態では、第１棚部２４Ｃに凹凸２５を形成したが、第１接合部２４の他の位置に凹凸２５を形成してもよい。例えば、第１棚部２４Ｃよりも内側部２２側に形成してもよいし、第１棚部２４Ｃよりも外側部２６側に形成してもよい。また、第１接合部２４の全体に接合強度を確保することができる凹凸２５を形成してもよい。

また、図４、図５に示される第１実施形態の変形例の第１接合部２４に、本実施形態の凹凸２５を形成してもよい。

[第３実施形態]
次に、本発明に係る車両用パネル接合構造の第３実施形態について説明する。本実施形態では、本発明に係る車両用パネル接合構造を車両ルーフ６２に適用した例を用いて説明する。なお、第１、第２実施形態と同様の部分については、同一の符号を付して図示し、その詳細な説明は省略する。

本実施形態の車両ルーフ６２は、第２接合部４０の形状が第１実施形態と異なる。また、ルーフパネル３０及びサイドアウタパネル１８とロウ材とが、異種の金属である点が第１実施形態と異なっている。その他の構成については、第１実施形態と同様である。

第２接合部４０には、車両外側に凸となるように湾曲した第２凸部４０Ａと車両外側に凹となるように湾曲した第２凹部４０Ｂとが形成され、第２凸部４０Ａの頂点部分の稜線Ｃと、第２凹部４０Ｂの底部分の稜線Ｄの間に第２棚部４０Ｃが構成されている。

第１接合部２４と第２接合部４０の間には、凹部４９が構成され、凹部４９は、ロウ材７０で埋められている。本実施形態のロウ材７０は、亜鉛を主成分とする、亜鉛ロウである。ロウ材７０は、第１接合部２４と第２接合部４０との間にレーザブレージングにより溶融状態で流し込まれ、第１棚部２４Ｃが形成された第１接合部２４、及び第２棚部４０Ｃが形成された第２接合部４０と固着される。これにより、ロウ材７０を介して、第１接合部２４と第２接合部４０が接合される。ロウ材７０の外面は、シール棚部４２と略面一に形成されている。

ロウ材５０の外側には、シール材層５２が積層されている。シール材層５２は、ロウ材５０の外表面を覆うと共に、シール棚部４２の上部にも積層されている。シール棚部４２の外面は、ルーフ本体部３２の上面と面一とされて、ルーフ本体部３２の車幅方向端部から外側部２６までの平坦面を形成している。

本実施形態でも、第１実施形態と同様の手順で、凹部４９に、ロウ材７０及びシール材層５２を形成することができる。

本実施形態では、第１接合部２４及び第２接合部４０には、第１棚部２４Ｃと第２棚部４０Ｃが各々形成されていて、ロウ材７０と第１接合部２４及び第２接合部４０との接触面積が広くなっている。したがって、ルーフパネル３０とサイドアウタパネル１８の接合を、両者と異種のロウ材７０で行っても、ロウ材７０と第１接合部２４及び第２接合部４０との接合強度を確保することができる。

なお、本実施形態の第２接合部４０に、図４、図５に示される第１実施形態の変形例の第１接合部２４を組み合わせることもできる。また、本実施形態の第１接合部２４、第２接合部４０に、第２実施形態の凹凸２５を形成することもできる。

また、本実施形態では、亜鉛ロウを用いた例について説明したが、他の材料を主成分とするロウ材、例えば、銅を主成分とする銅ロウを用いることもできる。

また、上記の第１〜第３実施形態では、車両ルーフに、本発明に係る車両用パネル接合構造を適用したが、本発明に係る車両用パネル接合構造は、他の部分に適用してもよい。例えば、車両のサイドパネル、トランクリッド、フードにおいて、異種金属パネル同士を接合する部分に適用することもできる。

１０車両ルーフ（車両パネル接合構造）
１８サイドアウタパネル（第１板材）
２４第１接合部
２４Ｃ第１棚部（表面拡大部）
２４Ｄ谷部（表面拡大部）
２４Ｅ山部（表面拡大部）
２４Ａ第１凸部（表面拡大部）
２４Ｂ第１凹部（表面拡大部）
２５凹凸（表面拡大部）
３０ルーフパネル（第２板材）
４０第２接合部
４０Ａ第２凸部（表面拡大部）
４０Ｂ第２凹部（表面拡大部）
４０Ｃ第２棚部（表面拡大部）
４２シール棚部
５０ロウ材
５２シール材層
６０車両ルーフ（車両パネル接合構造）
６２車両ルーフ（車両パネル接合構造）
７０ロウ材

Claims

第１接合部が形成された金属製の第１板材と、
前記第１板材と異なる金属材料で形成され、前記第１接合部と接合される第２接合部が形成された第２板材と、
前記第１接合部及び前記第２接合部の間に介在され、前記第１接合部と前記第２接合部を接合するロウ材と、
前記第１接合部及び前記第２接合部のうち前記ロウ材と異種金属となる側の前記ロウ材と接する範囲に凸状及び凹状の少なくとも一方を形成した表面拡大部と、
を備えた車両用パネル接合構造。
前記表面拡大部には、段差形状とされた棚部により凹凸が形成されている、請求項１に記載の車両用パネル接合構造。
前記棚部には、前記ロウ材と接触する面に凹凸が形成されている、請求項２に記載の車両用パネル接合構造。
前記第１板材は鋼板であり、前記第２板材はアルミニウム板であること、を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用パネル接合構造。
前記第１板材または前記第２板材の一部で構成され、前記ロウ材の外表面に沿って前記第１接合部または前記第２接合部から延出されたシール棚部と、
前記第１接合部と前記第２接合部の間で、前記ロウ材及び前記シール棚部の外側に積層されるシール材層と、
を備えた、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の車両用パネル接合構造。