JP5027518B2 - 車体パネルの結合部の構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体パネルの結合部の構造に関し、特に、アルミニウム系金属と鉄系金属とを抵抗スポット溶接で結合する部分の構造に関するものである。

近時、軽量化のために車体をアルミニウム系金属で構成する要望が高まっている。しかしアルミニウム系金属のみで所望の車体強度を確保することは困難なので、主要骨格部分を鋼板で構成し、ルーフパネルなどの強度の依存度が比較的低く、且つ面積が広い部位にアルミニウム系金属を選択的に用いることが考えられている。

他方、車体のアウタパネルは、耐食性が高く、且つ塗装面が滑らかに仕上がる合金化溶融メッキ鋼板を用いることが好ましいが、これにはアルミニウム系金属との抵抗スポット溶接による結合強度が低いという不都合がある。

こうした異種金属同士の溶接強度を確保する技術として、アルミニウム系金属と鉄系金属とを圧延等によって容易に剥がれないように合わせて一体化したクラッド材を、アルミニウム系金属と鉄系金属との溶接部に介在させる技術が特許文献１に提案されている。
特許第３３５５７９０号公報

しかるに、特許文献１に記載の技術によると、抵抗スポット溶接による溶接強度の確保は可能となるが、クラッド材を要するために部品点数が増加するという不都合がある。

本発明は、このような従来技術の不都合を解消すべく案出されたものであり、その主な目的は、部品点数の増加を招くことなく、合金化溶融メッキ鋼板とアルミニウム系金属板とで車体のアウタパネルを構成することのできる車体パネルの結合部の構造を提供することにある。

このような課題を解決するために本発明の請求項１は、アルミニウム系金属板からなる第１のアウタパネル（ルーフアウタパネル２）と、合金化溶融メッキ鋼板からなる第２のアウタパネル（ルーフサイドレールアウタパネル４）と、非合金系亜鉛メッキ鋼板からなるインナパネル（スティフナ５、ルーフサイドレールインナパネル６）とを重ね合わせて結合する車体パネルの結合部の構造において、第２のアウタパネルとインナパネルとを溶接結合すると共にインナパネルを部分的に露出させる切欠部を第２のアウタパネルに設け、この切欠部から露出した部位に第１のアウタパネルを溶接結合するものとした。
また請求項２の発明においては、インナパネルにおける第２のアウタパネルの切欠部に対応する部位に、第２のアウタパネルの板厚に対応した高さの突出部１２を設けるものとした。

このような本発明の請求項１の構成によれば、非合金系亜鉛メッキ鋼板からなるインナパネルにアルミニウム系金属板からなる第１のアウタパネルを直接スポット溶接することで所期の結合強度を確保することができるので、在来の設備や工程を変更することなく合金化溶融めっき鋼板とアルミニウム系金属板とで車体のアウタパネルを構成することができる。
また請求項２の構成によれば、切欠部と突出部とで第２のアウタパネルとインナパネルとを相互位置決めすることができる上、第１のアウタパネルと第２のアウタパネルとを互いに密接させた状態で第１のアウタパネルをインナパネルに溶接することができるので、板同士の位置合わせが容易となり製造工程を簡略化することができる。しかも第１のアウタパネルと第２のアウタパネルとが形成する凹溝の底面が概ね平坦になるので、雨水が溜まらずに済む。

以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。

図１は、本発明が適用された自動車の車体を示している。この車体１のルーフアウタパネル２は、例えば６０００系アルミニウム合金の板材で形成されており、ルーフアウタパネル２の側端縁に接続するルーフサイドレール３は、メッキ鋼板で形成されている。

ルーフサイドレール３は、図２に示すように、アウタパネル４、スティフナ５、及びインナパネル６からなり、これらの各端縁に形成されたフランジ部４ａ・５ａ・６ａと、ルーフアウタパネル２の側端縁に形成されたフランジ部２ａとを互いに重ね合わせて抵抗スポット溶接することにより、車体のルーフが構成されている。

ここでルーフサイドレール３におけるアウタパネル４は合金化溶融メッキ鋼板にて形成され、スティフナ５並びにインナパネル６は非合金系亜鉛メッキ鋼板にて形成されている。なお、ルーフアウタパネル２のフランジ部２ａと直接的に接触しないインナパネル６は非メッキ鋼板にて形成しても良い。

図３に示すように、ルーフサイドレール３におけるアウタパネル４のフランジ部４ａには、適宜な間隔をおいて複数の矩形をなす切欠部１１が形成されている。そして互いに重なり合った状態のスティフナ５並びにインナパネル６のフランジ部５ａ・６ａには、アウタパネル４の切欠部１１に対応する位置に上向きの突出部１２が形成されている。この突出部１２の高さ寸法は、アウタパネル４の板厚と略等しくされている。

次に抵抗スポット溶接の手順について説明する。
先ず、ルーフサイドレール３におけるスティフナ５並びにインナパネル６の両フランジ部５ａ・６ａを重ね合わせると共に、突出部１２に切欠部１１を整合させた上でアウタパネル４のフランジ部４ａをスティフナ５のフランジ部５ａにさらに重ね合わせる。この状態で、アウタパネル４、スティフナ５並びにインナパネル６の各フランジ部４ａ・５ａ・６ａの互いに重なり合う部位の適所、つまり切欠部１１を避けた部位にスポット溶接機の電極チップ１３を圧接し、これらを溶接結合する（図４−ａ）。これにより、鋼板製のルーフサイドレール３が形成される。

次に、ルーフサイドレール３におけるアウタパネル４のフランジ部４ａにルーフアウタパネル２のフランジ部２ａを重ね合わせ、アウタパネル４の切欠部１１、即ちスティフナ５及びインナパネル６の両フランジ部４ａ・６ａに設けられた突出部１２に対応する部位にスポット溶接機の電極チップ１３を圧接し、これらを溶接結合する（図４−ｂ）。これにより、切欠部１１から露出した突出部１２の上面にルーフアウタパネル２のフランジ部２ａが溶接結合され、ルーフサイドレール３とルーフアウタパネル２とが一体となる。

これによると、ルーフアウタパネル２は、非合金系亜鉛メッキ鋼板からなるスティフナ５に溶接されることとなる。ここで６０００系アルミニウムと非合金系亜鉛メッキとの溶接部の延性比（剥離強度／せん断強度）は、約０．３５（無次元）であり、鋼板同士の溶接部の延性比（０．３０）よりも高い値が得られることが分かっており、６０００系アルミニウムで形成されたルーフアウタパネル２を非合金系亜鉛メッキ鋼板で形成されたスティフナ５（或いはインナパネル６）に直接溶接することにより、十分な結合強度を確保することができる。従って本発明の構造によれば、部品点数の増加を招かずに済む。

また本発明の切欠部１１と突出部１２との対応により、アウタパネル４、スティフナ５、及びインナパネル６の板合わせも容易となり、ルーフサイドレール３の製造が容易となる。特に突出部１２の高さをルーフサイドレールアウタパネル４の板厚と略等しい寸法とすることにより、切欠部１１の内周と突出部の外周１２との隙間をシーリング剤溜まりとして利用することができる上、ルーフアウタパネル２のフランジ部２ａが当接する面を同一平面上に置くことができるので、ルーフアウタパネル２とルーフサイドレールアウタパネル４とが形成する凹溝の底面が概ね平坦になり、ここに雨水が溜まらずに済む。

突出部１２の形状及び面積は、上述の実施形態に示した矩形などの多角形に限らず、要はスポット溶接機の電極チップ１３を十分に圧接することができ、且つ電極チップ１３の位置誤差を許容することができれば良く、例えば、円形、長円形、或いは楕円形などでも良い。また切欠部１１の形状も、要は突出部１２と干渉しなければ良いので、矩形そのものに限らず、角部にアールを付ける等しても良い。

上述の実施形態においては、スティフナ５とインナパネル６との両フランジ部５ａ・６ａの重なり合う部位に突出部１２を設けるものとしたが、要は６０００系アルミニウムと非合金系亜鉛メッキとを直接溶接することができれさえすれば良いので、アウタパネル４に設けたのと同様な切欠部をスティフナ５にも設け、インナパネル６のフランジ部６ａを切欠部から露出させ、これにルーフアウタパネル２のフランジ部２ａを溶接するようにしても良い。或いは、スティフナ５のフランジ部５ａがアウタパネル４のフランジ部４ａと重ならないように構成し、インナパネル６にスティフナ５を別工程で溶接するようにしても良い。この場合は、ルーフアウタパネル２のフランジ部２ａと直接的に接触しなくなるスティフナ５は、非メッキ鋼板にて形成しても良い。また場合によっては、スティフナ５及びインナパネル６側を突出させずに、ルーフアウタパネル２のフランジ部２ａに下向きの突出部を設け、それを切欠部１１内に没入させるようにすることもできる。

本発明が適用される車体の概略斜視図である。 図１中のII−II線に沿う要部断面図である。 本発明の適用部位の拡大斜視図である。 本発明の適用部位の拡大切断端面図であり、（ａ）はルーフサイドレールの溶接の様子を示し、（ｂ）はルーフサイドレールに対するルーフアウタパネルの溶接の様子を示す。

符号の説明

２ ルーフアウタパネル
４ ルーフサイドレールアウタパネル
６ ルーフサイドレールインナパネル
１１ 切欠部
１２ 突出部
１３ 電極チップ

Claims (3)

1. アルミニウム系金属板からなる第１のアウタパネルと、合金化溶融メッキ鋼板からなる第２のアウタパネルと、非合金系亜鉛メッキ鋼板からなるスティフナ及びインナパネルとを順に重ね合わせて結合する車体パネルの結合部の構造であって、
   前記第２のアウタパネルと前記スティフナと前記インナパネルとを溶接結合すると共に、前記スティフナを前記第１のアウタパネルの側に部分的に露出させる切欠部を前記第２のアウタパネルに設け、前記第１のアウタパネルと前記スティフナとが前記切欠部に対応する部位において当該両者を直接当接させ、当該直接当接部位において前記第１のアウタパネルと前記スティフナと前記インナパネルとを溶接結合することを特徴とする車体パネルの結合部の構造。
2. 前記スティフナが前記切欠部に対応する部位あるいは前記スティフナが前記切欠部に対応する部位と前記インナパネルが前記突出部に対応する部位とに、前記第２のアウタパネルの板厚に対応した高さの突出部が前記第１のアウタパネルの側に向けて突出形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車体パネルの結合部の構造。
3. 第１のアウタパネルがルーフアウタパネルであり、前記第２のアウタパネルが前記ルーフアウタパネルの側端縁に接続するルーフサイドレールである請求項１または２に記載の車体パネルの結合部の構造。

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