JP5238674B2 - 車体パネルの接合構造 - Google Patents
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例えば、車体のルーフをアルミニウム合金で形成し、このルーフを鋼製の車体ボデーにリベットで接合し、このリベットで接合した部位の近傍に設けた、ルーフと車体ボデーとの隙間にシール材を介在させているものがある(例えば、特許文献1参照)。
また、ルーフにルーフの左右に達する補強部材を取付けることで、鋼板とアルミニウム合金との線膨張係数の違いによって生じる歪みを抑制しているものがある(例えば、特許文献2参照)。
さらに、アルミニウム合金製のルーフの側縁部を樹脂層を介在させてボルト&ナットで接合しているものがある。すなわち、アルミニウム合金製のルーフの側縁部を鋼板製のルーフサイドレール(公報の図1のサイドメンバアウタ6、サイドメンバインナパネル7、ルーフサイドレール8とからなるものとする)の上端部に樹脂層を介在させてボルトで接合することで、樹脂層によって柔らかく接合して、塗装時の加熱で生じる鋼板とアルミニウム合金との延びの違いによる熱歪みを抑制している(例えば、特許文献3参照)。
また、リベットを貫通させる力を大きくする必要があり、リベットを打つ装置が大型になるという問題がある。
仮に、サイドレール1の強度を高める目的で、サイドレール1に中間層をなすルーフサイドスティフナを追加することで3枚の板で構成し、ルーフを含めた4枚を重ねて接合する場合、リベットを貫通させない切り欠きをルーフサイドスティフナに形成する必要があり、切り欠きによってルーフサイドスティフナの強度が低下してしまう。
つまり、高温による伸びの違いが発生してもシール(接着剤)が割れないようにすることが望まれていた。
2つ目は、ボルトのおねじの外径よりもボルトを通す貫通孔が大径であるため、パネルの移動を許容しているので、線膨張係数の差の大きいルーフパネルとルーフサイドレールとの間の相対的な移動(ズレ)を許容していることになる。そうすると、電着乾燥炉による昇温でルーフサイドレールに対し、ルーフパネルが2倍近く伸びた(ズレた)状態で熱硬化した接着剤が、常温に戻されて元の形状に戻ろうとするルーフパネル、ルーフサイドレールのさらなる移動(ズレ)によって、せん断したり、剥離したりすることがある。
そして、熱発泡型樹脂の場合、水を含むことがあり、電食腐食を起こすおそれがある。
なお、前述したように、樹脂層として熱発泡型樹脂を用いることで、樹脂層を柔らかくしたもので、柔らかい樹脂層を介在させたことによって、熱歪みを吸収するが、ルーフの側縁部とルーフサイドレールの上端部との組み合わせによる車体剛性の向上は期待し難い。一般的に、接合にボルトを用いた場合に、接合するもの同士の間に柔らかいものを介在させると、硬いものを介在させた場合に比べ、接合が次第に不安定になっていくことがある。
このため、鋼板(ルーフサイドレール)及びアルミニウム合金(ルーフパネル)が常温まで下がる過程において、接着剤は、割れずに硬化するという利点がある。
従って、接着剤の接合力が損なわれることがなく、且つ、電食防止が損なわれることがないので防錆力を確保することができる。
左のサイドボデー23と右のサイドボデー24とはほぼ対称であり、ルーフ12は左と右とはほぼ対称であり、左を主体に説明する。
なお、左のルーフサイドレール15はルーフ12にも含まれる。
ルーフサイドレール体37は、ルーフパネル14の左のルーフサイド部34と、左のルーフサイドレール15と、からなる。
ルーフサイドレール15は、ルーフサイドアウタ41、ルーフサイドスティフナ42、ルーフサイドインナ本体43とからなる。45はルーフサイドインナである。
車体パネルの接合構造は、ルーフ12の表面を含むルーフパネル14の材質とは異なる材質を用いた左右のルーフサイドレール15、16をルーフ12の左右に設けて、ルーフサイドレール15、16の表面を含むルーフサイドアウタ41にルーフパネル14の左端(左のルーフサイド部)34、右端(右のルーフサイド部)35をそれぞれ重ね、且つ、ルーフサイドアウタ41を介してルーフパネル14の左右端に左右のルーフサイドレール15、16のルーフサイドインナ45を重ねて接合した。
溶接部57の間隔は、締結部51の間隔Pbとほぼ一致し、等間隔(ピッチ)Pw(図1(b)参照)である。
「ほぼ」とは、公差の上限から下限までの範囲があるということである。逆に、「ほぼ」を省いて限定しても、所望の公差を含むものとする。
接着剤61は、既存のもので、接着する部位に塗布した後、接着するものとともに180℃程度まで加熱することで、凝固、接着する。
ルーフパネル14の材質は、既存のアルミニウム合金であり、アルミニウム合金の特性は任意である。
ルーフパネル14の左端(左のルーフサイド部)34には、断面視(図2の視点)、断面L形のサイド接合部64が形成されている。
サイド接合部64には、締結部51に含まれるボルト受圧部65(図7参照)がピッチPbで設定されている。
ルーフサイドアウタ41は、直交断面(図2の視点)、断面略U形で、ルーフパネル14に接合した外層ルーフ接合フランジ部71、車両11の外側へ向け突出させたアウタ本体部72、外層溶接代部73が形成されている。
外層ルーフ接合フランジ部71には、図6に示す通り、締結部51に含まれるめねじ設定部74がピッチPbで設けられ、溶接部57(図1、図2参照)に含まれる外層溶着部75がピッチPwで設けられている。
ルーフサイドスティフナ42は、断面略U形で、中間層ルーフ接合フランジ部81、車両11の外側へ向け突出させたスティフナ本体部82(図2、図3参照)、中間層溶接代部83が形成されている。
中間層ルーフ接合フランジ部81には、逃がし孔53に含まれる中間層逃がし孔84がピッチPbで開けられ、溶接部57に含まれる中間層溶着部85がピッチPwで設けられている。
ルーフサイドインナ本体43は、断面略U形で、内層ルーフ接合フランジ部91、車両11の内側へ向け突出させたインナ本体部92、内層溶接代部93が形成されている。
内層ルーフ接合フランジ部91には、逃がし孔53に含まれる内層逃がし孔94がピッチPbで開けられ、溶接部57に含まれる内層溶着部95(図2参照)がピッチPwで設けられている。
締結部材52は、図4、図7に示す通り、既存のドリル付きねじで、おねじ部101に連続して先端48まで下穴を開けるための切り刃102が形成されている。
図8(a)は締結直後の締結部51、溶接部57の断面を模式的に示した図、図8(b)は180℃まで加熱した状態を模式的に示した図、図8(c)は加熱後、常温に戻した状態を模式的に示した図である。
その次に、左右のルーフサイドレール15、16に接着剤61を塗布する。
塗布した左右のルーフサイドレール15、16にルーフパネル14を重ね、ボルト受圧部65に締結部材52をねじ込む。
最後に、図8に示すように、接着剤61を加熱することで硬化させ、ルーフパネル14を接着する。
なお、逃がし孔53を予め開けているが、要領は任意である。
続けて、スポット溶接を施すことで内層溶着部95、中間層溶着部85、外層溶着部75をナゲット58(図2参照)で接合した溶接部57を得る。
引き続き、接着剤61をルーフパネル14のサイド接合部64で挟む。言い換えると、外層ルーフ接合フランジ部71に接着剤61を介在させてルーフパネル14のサイド接合部64を載せる。
最後に、図1に示す車体小組立体を専用炉(図に示していない)に入れ、所望の昇温速度で180℃まで昇温する。180℃まで達した後、連続して、180℃をほぼ一定に保ちつつ所定の時間(20分程度)が経過したら、徐冷する。これで、実施例1に係る車体パネルの接合構造を得るとともに製造が完了する。
「車体小組立体」とは、製造過程の車体の状態とする。
まず、接着剤の割れを防止する機構を説明する。
前述のように、180℃まで昇温すると、図8(b)に示すように、アルミニウム合金製のルーフパネル14のサイド接合部64が、鋼板製のルーフサイドレール15より大きく膨張し、且つ伸びるので、締結部51間のサイド接合部64に曲がりが発生する。
この伸びた状態のとき、ルーフパネル14のサイド接合部64は、車体前後方向に等間隔に設けた複数の締結部51で固定されているので、ルーフサイドレール15に対してずれない。
従って、アルミニウム合金と鋼板との間の電食を防止することができる。
逃がし孔53Bは、ルーフサイドスティフナ42Bのみに開けた中間層逃がし孔84で形成されている。
まず、ルーフサイドアウタ41の外層ルーフ接合フランジ部71にルーフサイドスティフナ42Bの中間層ルーフ接合フランジ部81Bを重ねて溶接を施し、溶接部57Bを得る。
外層ルーフ接合フランジ部71に、接着剤61を介在させてルーフパネル14のサイド接合部64を載せ、サイド接合部64のボルト受圧部65、詳しくは、例えば凹部65a(図7参照)に締結部材52をねじ込む。
孔65cは、ルーフ12のルーフパネル14に設けた左端(左のルーフサイド部)34のサイド接合部64に締結部材52と同心に開けられている。
切り込み65dは、ルーフ12のルーフパネル14に設けた左端(左のルーフサイド部)34のサイド接合部64に締結部材52と同心に開けられている。
凹部74e、65eはともに、周囲に比べて凹んだ部位である。なお、裏面は凸にならないように塑性加工したものである。
凹部65eは、ルーフ12のルーフパネル14に設けた左端(左のルーフサイド部)34のサイド接合部64に締結部材52と同心に開けられている。
また、自動車以外にも採用可能である。例えば、鉄道車両のパネルや土木に用いる車両にも採用可能である。
Claims (7)
- ルーフの表面を含むルーフパネルの材質とは異なる材質を用いたルーフサイドレールを前記ルーフの左右に設けて、前記ルーフサイドレールの表面を含むルーフサイドアウタに前記ルーフパネルの左右端をそれぞれ重ね、且つ、前記ルーフサイドアウタを介して前記ルーフパネルの左右端に前記ルーフサイドレールのルーフサイドインナを重ねて接合した車体パネルの接合構造であって、
前記ルーフパネルなどの板材に対して穴あけ可能な切り刃を先端に有し、前記ルーフパネルの左右端及び前記ルーフサイドアウタを前記表面側から穴あけ貫通して前記ルーフサイドアウタの裏面側に先端を突出させることで、少なくとも前記ルーフパネルと前記ルーフサイドアウタとに備えた複数の締結部をそれぞれ締結している締結部材と、
前記締結部材の先端との干渉を避けるために前記ルーフサイドインナに開けた逃がし孔と、を備えていることを特徴とする車体パネルの接合構造。 - 前記複数の締結部に、前記締結部材の外径より小径の孔、切り込み、周囲に比べて凹んだ凹部のうち少なくとも何れか一つを備えていることを特徴とする請求項1記載の車体パネルの接合構造。
- 前記ルーフサイドインナは、前記ルーフサイドアウタに重ねることで第1の閉断面形状を形成しているルーフサイドスティフナと、該ルーフサイドスティフナに重ねることで第2の閉断面形状を形成しているルーフサイドインナ本体と、からなることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の車体パネルの接合構造。
- 前記ルーフサイドアウタに重なる前記ルーフサイドインナのルーフサイドスティフナとルーフサイドインナ本体とで第2の閉断面形状を形成して、これらの端同士を2枚重ねて接合した内側接合部が、前記締結部より前記ルーフの車幅中央側へ向かって延ばした部位に設けられ、
前記逃がし孔が、前記ルーフサイドスティフナのみに開けられて、前記締結部材の先端を前記第2の閉断面形状の中空内に突出させていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の車体パネルの接合構造。 - 前記ルーフサイドレールに前記ルーフパネルの左右端をそれぞれ接合したルーフサイドレール体は、前記締結部を車体前後方向に等間隔で設け、前記各締結部間の中央に、ルーフサイドアウタに前記ルーフサイドインナを重ねて溶接を施すことで接合した溶接部を有していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の車体パネルの接合構造。
- 前記ルーフパネルの左右端と前記ルーフサイドアウタとの間に介在させた接着剤を有していることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の車体パネルの接合構造。
- 前記接着剤は、エポキシ系あるいはウレタン系熱硬化型樹脂であることを特徴とする請求項6に記載の車体パネルの接合構造。
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