JP5009146B2

JP5009146B2 - 閉断面部材の接合部構造

Info

Publication number: JP5009146B2
Application number: JP2007331609A
Authority: JP
Inventors: 豊也金口
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-12-25
Filing date: 2007-12-25
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2027-12-25
Also published as: JP2009154556A

Description

この発明は、車体フレーム等のように化成工程を経て溶接接合される閉断面部材の接合部構造に関する。

車体フレームの中には、ハイドロフォーミングにより成型されたものがある。このハイドロフォーミングとは、金型にセットされたパイプ材の内部に液体を充填した後、液体圧力を上げながらパイプ材の軸方向にパイプ材を押し込み、パイプ材を金型に倣わせて成型する工法である。この工法によれば連続的な断面形状変化に対応でき、成型による肉厚減少が少なくなるメリットがある。
したがって、このようなハイドロフォーミングにより製造された閉断面部材は断面形状の複雑な自動車の車体骨格部材として使用されることに大きな期待がもたれている。
例えば、自動車の車体前部に設けた骨格部材の一部にこのハイドロフォーミングにより成型された閉断面部材が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３９２１４０９号公報

ハイドロフォーミングにより成型された閉断面部材は、パイプ材から成型される関係でフランジ部が存在しないため、特許文献１に開示されているように、接合される構造部材に対して交差する方向に配置し、ハイドロフォーミングにより成型された閉断面部材の開口部を開放した状態でスポット溶接されることがある。しかしながら、ハイドロフォーミングにより成型された閉断面部材の開口部を閉塞するようにして他の部材と接合される場合には、内部が外部と隔絶されてしまい、化成工程などにおいて下塗り塗装液が内部に回り込み難いという問題がある。
したがって、せっかくハイドロフォーミングにより少ない工程で成型された閉断面部材に別途エア抜き孔を形成するなどの別工程が必要となり、製造工数が増加する問題がある場合がある。また、閉断面部材で構成して車体剛性を向上させていながら、エア抜き孔を形成して車体剛性を損ねる場合もある。

そこで、この発明は、ハイドロフォーミングにより成型された下側部材と、上側部材との接合部をエア抜き孔を兼ねた構造として、別途エア抜き孔を必要としない閉断面部材の接合部構造を提供す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に記載した発明は、ハイドロフォーミングにより成型された下側部材（例えば、実施形態におけるバルクヘッドロアフレーム４）に上向きに開口する開口部（例えば、実施形態における上部開口部１０）を設け、この開口部にこの開口部を閉塞するように上側部材（例えば、実施形態におけるバルクヘッドアッパフレーム３）を結合する閉断面部材の接合部構造において、前記下側部材の前記開口部が互いに対向する前壁（例えば、実施形態における前壁２０）と後壁（例えば、実施形態における後壁２１）と一対の側壁（例えば、実施形態における３１，３１）とで形成され、前記前壁と前記後壁には、前記前壁と前記後壁とにそのままの位置から延出される前延出片（例えば、実施形態における前延出片２２）と後延出片（例えば、実施形態における後延出片２３）とが張出部（例えば、実施形態における張出部２６）として延出形成され、前記前壁と前記後壁の各内側面（例えば、実施形態における内側面２７，２８）間の幅寸法（例えば、実施形態における幅寸法Ｗ）は前記上側部材の前壁（例えば、実施形態における前壁２４）と後壁（例えば、実施形態における後壁２５）の外側面（例えば、実施形態における外側面２９，３０）間の幅寸法（例えば、実施形態における幅寸法ｗ）よりも大きく形成され、前記下側部材の前記前延出片と前記後延出片の各内側面と、前記上側部材の前記前壁と前記後壁の前記各外側面との間に第１の隙間（例えば、実施形態における第１の隙間ＣＬ１）が形成され、前記下側部材の前記開口部の周縁と前記上側部材の下壁（例えば、実施形態における下壁７）との間に第２の隙間（例えば、実施形態における第２の隙間ＣＬ２）が形成され、前記第１の隙間と前記第２の隙間を確保した状態で、前記下側部材の前記各側壁の端面（例えば、実施形態における端面３２）の一部が前記上側部材の前記下壁に溶接され、前記下側部材の前記前延出片と前記後延出片の各コーナー部分（例えば、実施形態におけるコーナー部分３３）が前記上側部材の前記前壁と前記後壁に溶接されることを特徴とする。
このように構成することで、下側部材の張出部と上側部材との間を部分的に接合することにより、下側部材の開口部の張出部と前記上側部材との間の第１の隙間、第２の隙間をエア抜き孔として有効利用することができる。

請求項２に記載した発明は、車体前部のラジエータを保護するために設けられた枠状のフロントバルクヘッド（例えば、実施形態におけるフロントバルクヘッド２）を、上部に水平に車幅方向に配置される上辺部（例えば、実施形態における上辺部５）とこの上辺部の両端部から斜め外側に向かって延びる斜辺部（例えば、実施形態における斜辺部６）とで構成されたバルクヘッドアッパフレーム（例えば、実施形態におけるバルクヘッドアッパフレーム３）と、水平部（例えば、実施形態における水平部８）とこの水平部の両端部から立ち上がる側辺部（例えば、実施形態における側辺部９）とで構成されたバルクヘッドロアフレーム（例えば、実施形態におけるバルクヘッドロアフレーム４）とで構成し、前記上側部材が、前記フロントバルクヘッドの前記斜辺部であり、前記下側部材が、前記バルクヘッドロアフレームの前記側辺部であり、前記上側部材がハイドロフォーミングにより成型され、前記バルクヘッドロアフレームの前記水平部の上壁（例えば、実施形態における上壁３６）に孔（例えば、実施形態における取り付け孔３８）が形成され、前記バルクヘッドアッパフレームの上壁（例えば、実施形態における上壁３４）であって前記バルクヘッドロアフレームの取付部の上方部位に孔（例えば、実施形態における取り付け孔３５）が形成されていることを特徴とする。

請求項１、２に記載した発明によれば、下側部材の張出部と上側部材との間を部分的に接合することにより、下側部材の開口部の張出部と前記上側部材との間の第１の隙間、第２の隙間をエア抜き孔として有効利用することができるため、別途エア抜き孔を設ける必要がなくなり、例えば、塗装工程等の化成工程において下側部材内部のエア抜きを容易化し迅速に下塗り塗装液の浸漬を行うことができ、塗装欠陥の発生をなくし生産効率を向上することができる。
また、下側部材の壁部の内面をエアー抜きのためのガイドとして利用しエアーをスムーズに抜くことができる効果がある。

次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は自動車の車体前部の斜視図、図２は図１の要部斜視図である。図１、図２において、車体１の前部には図示しないラジエータを保護する枠状のフロントバルクヘッド２が設けられている。
フロントバルクヘッド２は、その上部を構成し車体に取り付けられた状態で上側に配置される上側部材としてのバルクヘッドアッパフレーム３と、下部を構成し両端部が上方に立ち上がりバルクヘッドアッパフレーム３の下側に位置する下側部材としてのバルクヘッドロアフレーム４で構成されている。

バルクヘッドアッパフレーム３は車幅方向に延びる上辺部５とこの上辺部５の両端が斜め外側に向かって延びる斜辺部６とで構成されている。バルクヘッドロアフレーム４は水平部８とこの水平部８の両端部からなだらかに湾曲しながら立ち上がる側辺部９とで構成されている。図３、図４に示すように、バルクヘッドアッパフレーム３の上辺部５と斜辺部６との間の下壁７にバルクヘッドロアフレーム４の側辺部９の上部開口部１０が下側から突き合わせて溶接されている。

ここで、バルクヘッドアッパフレーム３とバルクヘッドロアフレーム４は共にパイプ材を用いてハイドロフォーミングにより成型された部材である。バルクヘッドアッパフレーム３の上辺部５と二つの斜辺部６は一体成形され、バルクヘッドロアフレーム４の水平部８と二つの側辺部９は一体成形されている。したがって、バルクヘッドアッパフレーム３とバルクヘッドロアフレーム４は共に端末がストレート状に開口しフランジ部が設けられておらず、フランジ部が存在しない分だけ軽量な部材となる。また、両部材はパイプ材を用いて成型加工しているため、ピアス加工などをしない場合には基本的に内部空間は端末の開口部でしか外部と連通していない閉断面部材である。

図１に示すように、バルクヘッドアッパフレーム３の両端に直線状に開放する開口部１１には、ホイルハウスアッパメンバ部１２の前端部が接合されている。
バルクヘッドロアフレーム４には車体骨格部材である閉断面構造のフロントサイドフレーム１３の前端部が接合されている。フロントサイドフレーム１３にはダンパハウジング１４の下部が接合され、ダンパハウジング１４の外側縁はフロントホイルハウス（図示せず）に接合されている。尚、１６はダッシュアッパパネルを示している。

図３〜図５に示すように、バルクヘッドロアフレーム４の上部開口部１０の周縁は互いに対向する前壁２０と後壁２１とに連なり方形状の前延出片２２、後延出片２３が上側にそのままの位置から延出形成されている。ここで、バルクヘッドロアフレーム４の前壁２０と後壁２１の各内側面２７，２８間の幅寸法Ｗ（図５参照）はこのバルクヘッドロアフレーム４が部分的に溶接されるバルクヘッドアッパフレーム３の斜辺部６の前壁２４と後壁２５の各外側面２９，３０間の幅寸法ｗよりも大きくなるように張出部２６として形成されていて、バルクヘッドアッパフレーム３の斜辺部６を包み込むように余裕を持って受け入れるようになっている。

具体的には、バルクヘッドロアフレーム４の上部開口部１０の前延出片２２と後延出片２３の各内側面２７，２８と、バルクヘッドアッパフレーム３の斜辺部６の前壁２４と後壁２５と各外側面２９，３０との間に第１の隙間ＣＬ１が形成され、バルクヘッドロアフレーム４の上部開口部１０の周縁とバルクヘッドアッパフレーム３の斜辺部６の下壁７との間にも第２の隙間ＣＬ２が形成されている。この状態で、バルクヘッドロアフレーム４の上部開口部１０の側壁３１，３１の端面３２の一部がバルクヘッドアッパフレーム３の斜辺部６の下壁７にミグ溶接部Ｍでミグ溶接され、バルクヘッドロアフレーム４の上部開口部１０の前延出片２２、後延出片２３のコーナー部分３３が各々、バルクヘッドアッパフレーム３の斜辺部６の前壁２４と後壁２５にミグ溶接部Ｍでミグ溶接されている。
したがって、ミグ溶接部Ｍ以外の部分は第１の隙間ＣＬ１及び第２の隙間ＣＬ２がそのまま開放されることとなり、この部分がエア抜き孔Ｈとなる。

ここで、バルクヘッドアッパフレーム３の上壁３４には、図２に示すように、バルクヘッドロアフレーム４の取付部の上方部位を含み複数の部分に、周辺部品の取り付け孔３５，３５…が形成されている。また、バルクヘッドロアフレーム４にも水平部８の上壁３６の複数の部分及びバルクヘッドアッパフレーム３の取付部の下部であって側辺部９の内壁３７に取り付け孔３８，３８が形成されている。

上記実施形態によれば、図６に示すように、車体１は化成工程である塗装の下塗り工程において図示しないオーバーヘッドコンベアにより吊下された状態で電着槽内の電着液Ｄ中に浸漬される。車体１は後部を斜め下側に約３０〜４５度の角度で入槽され電着液Ｄ内に水没され、水平状態で液内を移動し、この間に車体１の各部に設けた閉断面構造部分に電着液Ｄが入り込み、電着液Ｄにより部材の内外面に電着液が付着して塗装が施される。その後、車体１の後部を斜め上に向けて約３０〜４５度の角度で出槽され、塗装工程の次工程であるシャワー工程に搬送される。

図７は図６において車体１が電着液内に浸漬した当初のバルクヘッドアッパフレーム３とバルクヘッドロアフレーム４との接合部分の様子を示すものである。
車体１が電着液内に浸漬されると、図２に示すようにバルクヘッドアッパフレーム３の取り付け孔３５とバルクヘッドロアフレーム４の取り付け孔３８から電着液Ｄが内部に浸入する。この場合、取り付け孔３８から電着液Ｄが入り込んだ際には、この取り付け孔３８からもエアーが抜ける。

バルクヘッドロアフレーム４内に浸入する電着液Ｄは、バルクヘッドロアフレーム４を水平部８から順番に満たし、押出された内部のエアーは水平部８から側辺部９に向かい、側辺部９の前壁２０と後壁２１の内側面２７，２８に沿ってスムーズに案内され、最終的にバルクヘッドアッパフレーム３の下壁７に至り、ミグ溶接部Ｍ間に形成されたエア抜き孔Ｈから外部に泡となって抜ける。この間、バルクヘッドアッパフレーム３内の内部空気は上壁３４の取り付け孔３５から外部に泡となって抜ける。これにより、工程の終りには、図８に示すように、バルクヘッドアッパフレーム３とバルクヘッドロアフレーム４の内部に確実に電着液Ｄが満たされる。よって、バルクヘッドアッパフレーム３とバルクヘッドロアフレーム４の内部には確実に電着液Ｄが満たされるため、電着液により下塗り塗装面を確実に形成することができる。

とりわけ、バルクヘッドロアフレーム４においては側辺部９であって、前壁２０と後壁２１とに連なり方形状の前延出片２２、後延出片２３が上側にそのままの位置から延出形成されているため、上昇するエアーが前延出片２２、後延出片２３のミグ溶接されたコーナー部分３３以外の最も高い位置にあるエア抜き孔Ｈからスムーズに排出され点で有利となる。また、このエアー抜き孔Ｈは特別に設けたものではなく、部分的形成されたミグ溶接部Ｍ以外の部分に形成されるため、別途エアー抜き孔を設けた場合に比較して製造工数を増加させることがない。
また、矩形断面のバルクヘッドアッパフレーム３の角部と同じく矩形断面のバルクヘッドロアフレーム４の角部との間にはエアー抜き孔Ｈよりも大きな開口面積のエアー抜き孔Ｈ’を容易に形成でき、エアー抜き速度を増大でき、かつ別途エアー抜き孔を形成する必要もなく、車体剛性を向上できる。
このようにして、ハイドロフォーミングによりパイプ材により成型された関係で内部に電着液Ｄが浸入し難くいため電着塗装膜が乗り難くい点を、このような結合構造を採用することで解決して生産効率を向上させている。

そして、バルクヘッドロアフレーム４の前壁２０と後壁２１各内側面２７，２８間の幅寸法Ｗはこのバルクヘッドロアフレーム４が部分的に溶接されるバルクヘッドアッパフレーム３の斜辺部６の前壁２４と後壁２５の各外側面２９，３０間の幅寸法ｗよりも大きくなるように張出部２６として形成され、バルクヘッドアッパフレーム３の斜辺部６を包み込むように余裕を持って受け入れるようになっているため、単に付き合わせた場合に比較して両者の結合強度が高くなる。

尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、下側部材はハイドロフォーミングにより成型された部材である、上側部材はハイドロフォーミングにより成型された部材でなくてもよく閉断面部材でなくてもよい。また、バルクヘッドアッパフレーム３とバルクヘッドロアフレーム４の取り付け部位を例にして説明したが、これに限られるものではない。

この発明の実施形態の車体前部の斜視図である。図１の要部斜視図である。図２の要部拡大分解斜視図である。図２の接合部の拡大斜視図である。図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。塗装工程の説明図である。図５に対応して電着液が満たされてゆく様子を示す断面図である。図５に対応して電着液が満たされた状態を示す断面図である。

符号の説明

３バルクヘッドアッパフレーム（上側部材）
４バルクヘッドロアフレーム（下側部材、閉断面部材）
１０上部開口部（開口部）
２６張出部
ＣＬ１第１の隙間
ＣＬ２第２の隙間

Claims

ハイドロフォーミングにより成型された下側部材に上向きに開口する開口部を設け、この開口部にこの開口部を閉塞するように上側部材を結合する閉断面部材の接合部構造において、前記下側部材の前記開口部が互いに対向する前壁と後壁と一対の側壁とで形成され、前記前壁と前記後壁には、前記前壁と前記後壁とにそのままの位置から延出される前延出片と後延出片とが張出部として延出形成され、前記前壁と前記後壁の各内側面間の幅寸法は前記上側部材の前壁と後壁の外側面間の幅寸法よりも大きく形成され、前記下側部材の前記前延出片と前記後延出片の各内側面と、前記上側部材の前記前壁と前記後壁の前記各外側面との間に第１の隙間が形成され、前記下側部材の前記開口部の周縁と前記上側部材の下壁との間に第２の隙間が形成され、前記第１の隙間と前記第２の隙間を確保した状態で、前記下側部材の前記各側壁の端面の一部が前記上側部材の前記下壁に溶接され、前記下側部材の前記前延出片と前記後延出片の各コーナー部分が前記上側部材の前記前壁と前記後壁に溶接されることを特徴とする閉断面部材の接合部構造。
車体前部のラジエータを保護するために設けられた枠状のフロントバルクヘッドを、上部に水平に車幅方向に配置される上辺部とこの上辺部の両端部から斜め外側に向かって延びる斜辺部とで構成されたバルクヘッドアッパフレームと、水平部とこの水平部の両端部から立ち上がる側辺部とで構成されたバルクヘッドロアフレームとで構成し、前記上側部材が、前記フロントバルクヘッドの前記斜辺部であり、前記下側部材が、前記バルクヘッドロアフレームの前記側辺部であり、前記上側部材がハイドロフォーミングにより成型され、前記バルクヘッドロアフレームの前記水平部の上壁に孔が形成され、前記バルクヘッドアッパフレームの上壁であって前記バルクヘッドロアフレームの取付部の上方部位に孔が形成されていることを特徴とする請求項１記載の閉断面部材の接合部構造。