JP4234501B2

JP4234501B2 - 車体のフレーム接合構造

Info

Publication number: JP4234501B2
Application number: JP2003168234A
Authority: JP
Inventors: 速水中川; 哲史柳本; 裕介木村
Original assignee: Mitsubishi Aluminum Co Ltd; Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp; MA Aluminum Corp
Priority date: 2003-06-12
Filing date: 2003-06-12
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2023-06-12
Also published as: JP2005001555A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空断面が長手方向に連続するフレーム部材に開断面のフレーム部材が交差方向から接合して車体の骨格を形成する車体のフレーム接合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車（車両）の車体は、衝突に対する安全性の確保などの理由から、高い剛性強度が求められる。
【０００３】
そのため、例えばサイドシルを含む車体前部から車体後部までのサイドフレームを、剛性強度の確保に優れる中空断面が連続する押出し材から構成し、この押出し材に対し、同じく剛性強度の確保に優れる押出し材で構成されるフレーム部材を交差方向に接合して、車体の骨格を形成する技術が提案されている（例えば特許文献１を参照）。
【０００４】
こうした押出し材と押出し材同士の組み合わせは、高い剛性強度が確保されるが、押出し材は断面形状が長手方向に一定に連続している部材なので、例えばサイドシルから立ち上がるセンタピラーなど断面形状が長手方向で種々異なるフレーム部材との組み合わせには適用できない。しかも、押出し材と押出し材との組み合わせで、断面形状や断面の大きさが異なる部分を形成するには、別途、その断面形状やその大きさを考慮した補充材を艤装するという（例えば特許文献１を参照）、面倒な構造が求められる。
【０００５】
そこで、断面形状が一定でないセンタピラーなどのフレーム部材の接合に際しては、例えば断面形状が所望に変えられる鋳物製、具体的には例えばコ字形の開断面で長手方向に続くダイキャスト製のフレーム部材を採用して、同ダイキャスト製のフレーム部材の端部を押出し部材の側面に接合することが考えられる。こうした接合の場合、ダイキャスト製のフレーム材の端部には、押出し材で形成されるフレーム部材の側面の外面形状にならう接合座を形成し、この接合座を押出し材で形成されたフレーム部材の側面に重ね合わせて接合することになる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１１８４３８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
車体には、できるだけ接合した部分を滑らかに連続させたい部位がある。例えばセンターピラーの下部とサイドシルとが交差する表側の部位などは、乗員の目に触れたり、ドア側のウェザストリップと接触するシール面が形成されたりする部分であるために、その要求が高い。
【０００８】
ところが、接合座を押出し材の側面に重ね合わせて接合する構造は、接合座がそのままフレーム部材の側面に重なるために、接合座が表側の面上で段差となって大きく表れる。このため、見栄え、シール性とも低下しやすい難点がある。
【０００９】
そこで、押出し材の壁部に、接合座を嵌める切欠き部を形成し、該嵌まった接合部を押出し材の壁部に接合する構造を用いて、接合座がもたらす段差の発生を回避することが考えられる。
【００１０】
しかし、同構造によると、切欠き部に接合座を接合した後は、切欠き部の大部分は、フレーム部材の外面形状と同じ形状の接合座によって塞がれるが、接合座はフレーム部材よりも張り出る形状が用いられるために、ダイキャスト製フレーム部材の開断面の内面（フレーム部材の開側）と同部分に向き合う切欠き部の開口縁との間には、切欠き部の一部、すなわち開口が露呈する傾向にある。
【００１１】
これでは、見栄え、シール面が良好に確保されるものの、中空断面（閉断面）が長手方向に続くことで確保される押出し材の剛性強度が、押出し材に残る開口部分によって損なわれてしまう。このため、当初の押出し材による車体剛性の確保が満足に行えなくなる。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、中空断面のフレーム部材に、開断面のフレーム部材の接合座を、段差の発生なく、さらにフレーム部材の剛性強度の低下を防ぎつつ接合することができる車体のフレーム接合構造を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、前記目的を達成するために、長手方向に延びる中空断面の第１フレーム部材の壁部分に、開断面の第２フレーム部材の端部に形成されている接合座を嵌めて接合する切欠き部を形成し、第２フレーム部材の開側の側面に、接合座を切欠き部に嵌めたとき、第２フレーム部材の開側と切欠き部の開口縁との間に残る開口を、第１フレーム部材の欠けた壁部分を補うように塞ぐリブ部を形成する構成とした。
また、前記１フレーム部材は、中空閉断面を有するとともに切欠き口を備えた車体前方側の一方の押出し材と、中空閉断面を有するとともに切欠き口を備えた車体後方側の他方の押出し材とを有し、前記一方の押出し材と前記他方の押出し材が分かれた状態から、前記切欠き口に前記接合座を配して前記押出し材の相互を突き合わせることにより、前記切欠き部に前記第２フレーム部材の前記接合座が位置決めされながら互いに嵌りあう構成とした。
【００１４】
同構成により、第２フレーム部材の接合座がもたらす段差は回避される。また切欠き部の大部分は、第１フレーム部材の外面形状と同じ形状の接合座によって塞がれるうえ、第２フレーム部材の開断面の内面と切欠き部の開口縁との間に残る開口は、第２フレーム部材のリブ部で、切り欠いた壁部を補うように塞がれるから、第１フレーム部材は一方の端から他方の端まで中空断面（閉断面）の形状が保たれ、閉断面が続くフレーム部材をそのまま用いたときと同等の剛性強度が確保される。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、前記目的に加え、さらに接合座が切欠き部に嵌める際、容易に位置決められるよう、第２フレーム部材の接合座は、切欠き部の縁部内面へ差し込まれる差込み部を有した構成を採用した。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、さらに接合座と第１フレーム部材との接合部が良好な見栄えとなるよう、差込み部は、接合座の表側の面を第１フレーム部材の表側の面に対して面一に位置決める形状としたことにある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１ないし図８に示す一実施形態にもとづいて説明する。
【００１８】
図１は、自動車（車両）の車体、例えば両側にフロントドア、リヤドア（いずれも図示しない）を有する４ドア乗用車の車体側部（片側）の一部を示している。
【００１９】
同図中１は例えば車体の下部両側(車幅方向)に配置されるサイドシル（本願の第１フレーム部材に相当）、２は車体の上部両側（車幅方向）に配置されるサイドルーフレール、３は車体の上下方向に沿って配置されるセンタピラー（本願の第２フレーム部材に相当）である。
【００２０】
このうちサイドシル１は、例えば車体前部の端から車体後部の端まで押出し材から構成してある。例えばサイドシル１には、車体前部の端からセンタピラー３が配置されるまでの地点までを一体とした細長の押出し材４ａと、該センタピラー３が配置される地点から車体後部の端までを一体とした中細長の押出し材４ｂとをセンタピラー３が配置される地点で接合した構造が用いてある。さらに述べれば、押出し材４ａ，４ｂは、いずれも例えば車幅方向外側が階段状に折れ曲がった略角形の中空断面５（閉断面）を有し、同中空断面５が連続して長手方向に延びる筒形の部材から構成してある。そして、押出し材４ａの形状を利用して、車体前後方向に渡るサイドシル１の車幅方向外側の側面に、階段状のドアシール面６を形成している。なお、本実施形態においては、リヤドアのドアシール面は押出し材４ｂでなく後述するリヤピラー７に形成されているが、リヤドアのドアシール面を押出し材４ｂに形成するようにしてもよい。
【００２１】
センタピラー３は、求む剛性強度が各部で異なるために（例えばドアヒンジが装着されたり、外部から加わる衝撃に耐える剛性を確保したりするなどのため）、平面方向の断面形状を上下方向の各部で異ならせている部品である。このため、センタピラー３は、押出し材でなく、断面形状が大きく変えられる開断面の鋳物部材、例えば車室内側を開放させたコ字形の開断面で、上下方向（長手方向）に延びるダイキャスト製の部品で成形してある。具体的には、センタピラー３は、上方へ向かうにしたがって細く、下方へ向かうにしたがって太くなるように成形してある。なお、本実施形態のセンタピラー３の下部には、例えば図１〜図４に示されるように室内側が開放したコ字形の開断面の部材で形成されるダイキャスト製のリヤピラー７（本願の第２フレーム部材に相当）が一体に成形してある。
【００２２】
このセンタピラー３の上部側の端部がサイドルーフレール２の車体前後方向の中間に接合され、下部側の端部が押出し材４ａ，４ｂの接合部分および同押出し材４ａ，４ｂの端部に接合してある。このセンタピラー３にて、サイドルーフレール２とサイドシル１との間を車体前後で区画して、フロント側にフロントドア（図示しない）で開閉される乗降口１２を形成し、リヤ側にリヤドア（図示しない）で開閉される乗降口１３を形成している。
【００２３】
このセンタピラー３の下部とサイドシル１との接合には、本発明の要部となる接合構造が適用されている。図２にはその分解した図が示され、図３には図１中の矢視Ａ（車内側）から見た接合構造が示され、図４には同接合構造を分解した図が示してある。
【００２４】
同接合構造を説明すると、図１、図２および図４中８は、センタピラー３の下端部に形成された接合座である。接合座８は、図２および図４に示されるように例えば大きな円弧を描いて車体下方ならびに車体前側へ張り出す部分１１ａと、リヤピラー７の下端部と一緒になって車体下方ならびに車体後側へ張り出す部分１１ｂとを一体に連ねた壁構造で形成してある。この接合座８は、例えばサイドシル１のドアシール面６を挟んだ上壁９の一部からその反対側の車外側の側壁１０の一部までの外面形状にならう形状、ここでは接合座８の両端部がドアシール面６の形状に合う階段状に形成され、中間部が側壁１０の外面にならう平板形状に形成してある。
【００２５】
図２および図４中１４は、サイドシル１の一部を切り欠いた切欠き部である。切欠き部１４は、サイドシル１のうち、ダイキャスト製のセンタピラー３の接合座８が重なり合う部分を切欠してなる。具体的には切欠き部１４は、例えば両押出し部材４ａ，４ｂの端部のうち、接合座８と重なり合う「上壁９〜側壁１０」の壁部分を角形に切り欠いて形成してある。なお、図２中の二点鎖線は、切欠される前の元の形状を示してある。これにより、図１および図３に示されるように切欠き部１４に接合座８が嵌まる構造にしてある。また図２および図４に示されるように接合座８の各部、例えば前側へ張り出す部分１１ａのうち階段状に曲がる端部と、後側へ張り出す部分１１ｂのうち階段状に曲がる端部とからは、それぞれ切欠き部１４の縁部内面に差込み可能な階段状の差込み部１５ａが突き出ている。また下方に張り出る車外側の端部１１ｃからも切欠き部１４の縁部内面に差込み可能なリブ状の差込み部１５ｂが突き出ている。なお、例えば両差込み部１５ａ，１５ｂは双方を一体にした構造が用いてある。この差込み部１５ａ，１５ｂにより、図２および図４に示されるように、押出し材４ａ，４ｂが分かれた状態から、一方の押出し材４ａの切欠き口１４ａの開口縁内側に、前側の差込み部１５ａと下側の差込み部１５ｂを差込み、他方の押出し材４ｂの切欠き口１４ｂの開口縁内側に、後側の差込み部１５ａ（図４に一部だけ図示）を差し込んで、押出し材４ａ，４ｂの相互を突き合わせることにより、図１および図３に示されるように押出し材４ａ，４ｂに形成される細長の切欠き部１４に、接合座８が位置決めされながら互いに嵌まり合うようにしている。また差込み部１５ａ，１５ｂは、接合座８の表側の面、ここでは、接合座８の前側へ張り出る部分１１ａの上部分（階段状に曲がる部分）が、押出し材４ａの上部分に形成されるドアシール面６に対して面一となり、接合座８の下方へ張り出る部分１１ｃが、ドアシール面６と連なる押出し材４ａの車外側の側面に対して面一となるように位置決める形状をなしている。この差込み部１５ａ，１５ｂの形状により、接合座８を切欠き部１４に嵌め込みさえすれば、サイドシル１のドアシール面６と、センタピラー３の車体前後方向の側部に形成される階段状のドアシール面３ａ（ここでは、車体前後方向前側に有るドアシール面３ａ）とが面一に連なるようにしてある。なお、センタピラー３にリヤドアのドアシール面を形成し、押出し材４ｂにもリヤドアのドアシール面を形成し、これらのドアシール面もフロントドア側と同様に面一に連なるように構成してもよい。
【００２６】
センタピラー３の下部および同下部と連なるリヤピラー７の下部の内面からは、図２および図４に示されるように車体前後方向に渡り、例えば帯板状のリブ部１６が突き出ている。このリブ部１６は、接合座８を切欠き部１４に嵌めると、センタピラー３およびリヤピラー７のコ字形断面の内面と、それに向き合う切欠き部１４の車室内側の開口縁１４ｃとの間に残る開口部分、具体的には図４に示されるようにセンタピラー３の内面と、センタピラー３の前側の側壁３ｂと、リヤピラー７の後側の側壁７ｂと、切欠き部１４の開口縁１４ｃとの間に残る開口部分αを塞げる地点に形成してある。このリブ部１６は、サイドシル１（押出し材４ａ，４ｂ）の欠けた上壁９を補う幅寸法、同じく長さ寸法、上壁９と同等厚み寸法を有して、センタピラー３の側壁３ｂの内面からリヤピラー７の側壁７ｂまで連続して形成されている。これにより、接合座８を切欠き部１４に嵌めると、図１および図３に示されるように、リブ部１６で、欠けた上壁部分を補いながら、サイドシル１に残る開口部分αを塞ぐ構造にしてある。
【００２７】
そして、このサイドシル１とセンタピラー３およびリヤピラー７とが交わる各部、例えば突き合わせた押出し材４ａ，４ｂの間、接合座８と押出し材４ａ，４ｂとの間、リブ部１６と押出し材４ａ，４ｂとの間が接合、例えば全周溶接で接合され、サイドシル１にセンタピラー３およびリヤピラー７の下部を固定させている。図６および図８中の符号Ｘは、その溶接部分を示している。
【００２８】
このように接合したサイドシル１およびセンタピラー３は、サイドシル１の切欠き部１６に接合座８を嵌める構造により、サイドシル１の表面から接合座８が突き出るのが抑えられるので、サイドシル１とセンタピラー３との間における段差の発生が防げる。しかも、図５および図６に示されるように切欠き部１４の大部分は接合座８によって塞がれ、残るセンタピラー３の内面と切欠き部１４の開口縁１４ｃとの間の開口部分αも図７および図８に示されるようにリブ部１６で、切り欠いた上壁９を補うように塞がれる。ここで、開口部分αを明らかにするために、図７において二点鎖線で、リブ部１６の無い接合座８がサイドシル１に組込まれる状態を示した。それ故、切欠き部１４が存在しても、サイドシル１を構成している閉断面の押出し材は、一方の端から他方の端まで、本実施形態によると車体前部から車体後部まで一定の閉断面形状（略中空断面の形状）が保たれる。つまり、サイドシル１は、切り欠いた部分が存在しても、閉断面がそのまま続く無垢の押出し材を使用したときと同等の剛性強度が確保される。
【００２９】
したがって、段差の発生の回避と、サイドシル１の剛性強度の向上とを両立させて、中空断面のサイドシル１と開断面のセンタピラー３（リヤピラー７）とを接合することができる。特に中空断面をもつ押出し材を用いると、押出し材がもたらす特有の高い剛性強度を引き出すことができ、車体の剛性強度を確保するうえで有効である。しかも、見栄え、シール性の確保を考慮すると、サイドシル１とセンタピラー３との接合、サイドシル１とリヤピラー７との接合には有効である。
【００３０】
そのうえ、接合座８に差込み部１５ａ，１５ｂを形成することにより、容易に接合座８を切欠き部１４に位置決めることができ、接合座８を組付ける作業をスムーズに進めることができる。そのうえ、差込み部１５ａ，１５ｂにより、接合座８の表側の面と、サイドシル１の表側の面とが面一になるように位置決めてあるので、接合部の外観性は良好である。
【００３１】
なお、本発明は一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わない。すなわち、一実施形態では、分割した押出し材を直列に接合する構造のサイドシルを用い、このサイドシルにセンタピラーやリヤピラーを接合する構造を挙げたが、これに限らず、例えば車体前後に延びるサイドシルを一本の押出し材で形成し、このサイドシルにセンタピラーやリヤピラーを接合する構造に本発明を適用してもよい。さらに一実施形態では、リヤピラーが一体になったセンタピラーを用いたが、これに限らず、例えば別体となったセンタピラーあるいはリヤピラーをサイドシルに接合する構造に本発明を適用してもよい。また一実施形態では、サイドシルとセンタピラー（リヤピラー）との接合に本発明を適用したが、これに限らず、他の車体の骨格をなす構造うち、中空断面のフレーム部材と開断面のフレーム部材とを接合するような接合部分に本発明を適用してもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明によれば、接合座による段差発生の防止と、接合座の嵌め込んだときに残る開口部分によるフレーム部材の剛性強度の低下防止との両立を図りつつ、中空断面のフレーム部材と開断面のフレーム部材とを接合することができる。
【００３３】
請求項２に記載の発明によれば、さらに接合座を切欠き部に嵌める際、容易に接合座を切欠き部に位置決めることができるといった効果を奏する。
【００３４】
請求項３に記載の発明によれば、さらに見栄えよく接合座と第１フレーム部材とを接合できるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るフレーム接合構造を採用した車体側部を示す斜視図。
【図２】車体側部のうちのサイドシルおよびセンタピラーが接合する構造を示す分解斜視図。
【図３】図１中のＡ矢視方向から見たサイドシルおよびセンタピラーが接合する部分を示す斜視図。
【図４】同接合構造の分解斜視図。
【図５】センタピラーの下部の接合部が、サイドシルの切欠き部に組合うときを示す断面図。
【図６】同接合部が、サイドシルの切欠き部に嵌まった状態を示す断面図。
【図７】センタピラーの下部のリブ部が、サイドシルに残る開口部分に組合うときを示す断面図。
【図８】同リブ部が、サイドシルに残る開口部分を、欠けた壁部を補うように塞いだ状態を示す断面図。
【符号の説明】
１…サイドシル（第１フレーム部材）、３，７…センタピラー、リヤピラー（第２フレーム部材）、８…接合座、１４…切欠き部、１５ａ，１５ｂ…差込み部、１６…リブ部、α…開口部分。

Claims

中空断面が長手方向に沿って延びる第１フレーム部材と、
開断面が長手方向に沿って延び、かつ長手方向の端部には前記第１フレーム部材の外面形状にならう接合座を有し、当該接合座が前記第１フレーム部材と接合可能な第２フレーム部材とを備え、
前記第１フレーム部材の壁部分には、前記第２フレーム部材の接合座を嵌めて接合する切欠き部を形成し、
前記第２フレーム部材の開側の側面には、前記接合座を前記切欠き部に嵌めたとき、前記第２フレーム部材の開側と前記切欠き部の開口縁との間に残る開口を、前記第１フレーム部材の欠けた壁部分を補うように塞ぐリブ部を形成し、
前記１フレーム部材は、中空閉断面を有するとともに切欠き口を備えた車体前方側の一方の押出し材と、中空閉断面を有するとともに切欠き口を備えた車体後方側の他方の押出し材とを有し、前記一方の押出し材と前記他方の押出し材が分かれた状態から、前記一方及び他方の押出し材の切欠き口に前記接合座を配して前記押出し材の相互を車体の前後方向に突き合わせることにより、前記切欠き部に前記第２フレーム部材の前記接合座が位置決めされながら互いに嵌りあうことを特徴とする車体のフレーム接合構造。
前記第２フレーム部材の接合座は、前記切欠き部の縁部内面へ差し込まれる差込み部が形成してあることを特徴とする請求項１に記載の車体のフレーム接合構造。
前記差込み部は、前記接合座の表側の面が前記第１フレーム部材の表側の面と面一に位置決められる形状をなしていることを特徴とする請求項２に記載の車体のフレーム接合構造。
前記一方の押出し材の切欠き口の開口縁内側に前側の前記差込み部が差込まれ、前記他方の押出し材の切欠き口の開口縁内側に後側の前記差込み部が差し込まれることを特徴とする請求項２記載の車体のフレーム接合構造。
第１フレーム部材は、前記一方及び他方の押出し部材の上壁の一部から車外側の側壁の一部の壁部分を切り欠いて前記切欠き部が形成され、
前記接合座は、前記第１フレーム部材の上壁の一部から車外側の側壁の一部までの外面形状にならう形状に形成されたことを特徴とする請求項１記載の車体のフレーム接合構造。
前記第１フレーム部材は、車体の下部の車幅方向両側に配置されるサイドシルであり、
前記第２フレーム部材は、車体の上下方向に沿って配置されるセンタピラーであることを特徴とする請求項１記載の車体のフレーム接合構造。