JP6175378B2

JP6175378B2 - 自動車の車体構造

Info

Publication number: JP6175378B2
Application number: JP2014022645A
Authority: JP
Inventors: 孝行山田; 雅昭藤本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2014-02-07
Filing date: 2014-02-07
Publication date: 2017-08-02
Anticipated expiration: 2034-02-07
Also published as: JP2015147548A

Description

本発明は、テールゲートにより開閉される車体後部開口を、少なくとも鋼板製のアウターパネルおよび鋼板製のインナーパネルの接合フランジをシーム溶接により接合して構成する自動車の車体構造に関する。

アウターパネルのフランジおよびインナーパネルのフランジ間にリーンフォースメントを挟んで溶接することで閉断面のフロントピラーを構成するものにおいて、アウターパネルのフランジおよびインナーパネルのフランジをずらして配置し、アウターパネルのフランジおよびリーンフォースメントを２枚重ねでシーム溶接するとともに、インナーパネルのフランジおよびリーンフォースメントを２枚重ねでシーム溶接することで、３枚重ねのシーム溶接を避けて溶接強度を確保するものが、下記特許文献１により公知である。

特開２００９−２５５８００号公報

ところで上記従来のものは、アウターパネルのフランジおよびリーンフォースメントを２枚重ねで接合するシーム溶接と、インナーパネルのフランジおよびリーンフォースメントを２枚重ねで接合するシーム溶接とが所定距離離れて平行に行われるため、アウターパネルおよびインナーパネルのフランジの幅が必然的に大きくなり、溶接部の寸法が大型化するだけでなく、フランジの幅が増加した分だけ重量も増加する問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車体後部開口を構成するアウターパネルおよびインナーパネルの接合フランジの溶接部の寸法や重量を増加させることなく、その溶接強度を高め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に記載された発明によれば、テールゲートにより開閉される車体後部開口を、少なくとも鋼板製のアウターパネルおよび鋼板製のインナーパネルの接合フランジをシーム溶接により接合して構成する自動車の車体構造であって、前記アウターパネルおよび前記インナーパネルの接合フランジを前記シーム溶接により接合した部分の両端部をスポット溶接により接合し、前記シーム溶接のナゲット幅ｗを前記スポット溶接のナゲット径ｄよりも大きく設定し、前記アウターパネルおよび前記インナーパネルはそれぞれリヤパネルアウターおよびリヤパネルインナーであり、ダンパーベースを介してリヤダンパーハウジングを前記リヤパネルインナーに接続し、前記リヤパネルインナーを前記リヤパネルアウターに前記シーム溶接により接合し、リヤサイドアウタパネルの後端を前記リヤパネルアウターに接続し、リヤホイールハウスの後端を前記リヤパネルアウターに接続し、更に前記ダンパーベースの後端と前記リヤホイールハウスとをスチフナで接続したことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

請求項１の構成によれば、テールゲートにより開閉される車体後部開口が、少なくとも鋼板製のアウターパネルおよび鋼板製のインナーパネルの接合フランジをシーム溶接により接合して構成される。アウターパネルおよびインナーパネルの接合フランジをシーム溶接により接合した部分の両端部をスポット溶接により接合し、シーム溶接のナゲット幅ｗをスポット溶接のナゲット径ｄよりも大きく設定したので、アウターパネルおよびインナーパネルの接合フランジの口開き変形に対する強度が高くなり、接合フランジの幅を小さくして軽量化が可能なシーム溶接を用いながら、通常のスポット溶接と同等の剪断強度を得ることができ、しかもシーム溶接は重ね合わせた接合フランジを電極で加圧しながら溶接するため、接合フランジ間の隙間がなくなって溶接強度が安定するだけでなく、特別の溶接治具が不要であるために生産性が向上する。

特に、アウターパネルおよびインナーパネルはそれぞれリヤパネルアウターおよびリヤパネルインナーであり、ダンパーベースを介してリヤダンパーハウジングをリヤパネルインナーに接続し、リヤパネルインナーをリヤパネルアウターにシーム溶接により接合し、リヤサイドアウタパネルの後端をリヤパネルアウターに接続し、リヤホイールハウスの後端をリヤパネルアウターに接続し、更にダンパーベースの後端とリヤホイールハウスとをスチフナで接続したので、リヤダンパーからリヤダンパーハウジングに入力される荷重を、リヤパネルアウターおよびリヤパネルインナーの接合フランジの剪断強度の高いシーム溶接部に伝達して吸収し、車両の走行時における車体剛性の向上および振動・騒音の低減を図ることができる。

シーム溶接した部材およびスポット溶接した部材を比較する図。シーム溶接およびスポット溶接を併用した部材の説明図。自動車の車体後部の斜視図。図３の４方向矢視図である模式図。図３および図４の５Ａ−５Ａ線および５Ｂ−５Ｂ線断面図。図３および図４の６−６線断面図。図３の７方向矢視図。

以下、図１〜図７に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１（Ａ）は一対のハット状断面の鋼板を、それらの接合フランジにおいて重ね合わせた状態でシーム溶接して閉断面に構成した部材を示しており、図１（Ｂ）は同じくスポット溶接したものを示している。スポット溶接のピッチは自動車の車体の溶接おいて一般的に使用されている３０ｍｍである。

この部材に曲げモーメントが作用したとき、離散的なスポット溶接の場合には隣接する溶接部と溶接部との間が口開き変形して隙間が発生し易くなるが、連続的なシーム溶接の場合には口開き変形が発生しないために曲げ強度が向上し、鋼板を薄肉化して軽量化を図ることができ、しかもシーム溶接のナゲット幅はスポット溶接のナゲット径よりも小さいため、その差分だけ接合フランジの幅を狭くして更なる軽量化を図ることができる。それに対し、前記部材に剥離荷重が作用したとき、ナゲット幅が小さいシーム溶接の場合は溶接端部から剥離が発生し易くなるが、ナゲット径が大きいスポット溶接の場合には剥離が発生し難くなる。

またシーム溶接で３０ｍｍ間隔のスポット溶接と同等の剪断強度を得るためには、シーム溶接のナゲット幅をｗとし、スポット溶接のナゲット径をｄとしたとき、安全率を含めて、０．２９≦ｗ／ｄ≦０．３６が成立することが必要である。シーム溶接のナゲット幅ｗが小さすぎてｗ／ｄが０．２９未満になると剪断強度が不足してしまい、シーム溶接のナゲット幅ｗが大きすぎてｗ／ｄが０．３６を越えると母材である鋼材自体の破断が発生してしまう。

従って、図２に示すように、二つの鋼材の接合部の長手方向中央部をシーム溶接して曲げ荷重に対する強度を高め、シーム溶接の両端部をスポット溶接して剥離荷重に対する強度を高めることで、シーム溶接の利点およびスポット溶接の利点を両立させ、軽量でありながら曲げ強度および剥離強度の高い部材を得ることができる。しかもシーム溶接のナゲット幅ｗとスポット溶接のナゲット径ｄとの関係を、０．２９≦ｗ／ｄ≦０．３６に設定することで、スポット溶接と同等の剪断強度を確保することができる。

次に、上述したシーム溶接およびスポット溶接の組み合わせを適用した実施の形態を、図３〜図７に基づいて説明する。尚、本明細書において、前後方向、左右方向（車幅方向）および上下方向とは、運転席に着座した乗員を基準として定義される。

図４に模式的に示すように、自動車の車体後部にはテールゲート１１（図３参照）により開閉される車体後部開口１２が形成される。上辺、下辺、左側辺および右側辺を有して矩形状に形成される車体後部開口１２は、車外側に位置する複数のアウターパネルと、車内側に位置する複数のインナーパネルとを、それらの接合フランジどうしを溶接することで構成される。

即ち、車体後部開口１２を構成するインナーパネルは、ルーフに沿って車幅方向に配置される第１インナーパネル１３と、フロアに沿って車幅方向に配置される第２インナーパネル１４と、第１インナーパネル１３の車幅方向外端から下向きに延びる左右一対の第３インナーパネル１５，１５と、左右の第３インナーパネル１５，１５の下端から下向きに延びる左右一対の第４インナーパネル１６，１６と、左右の第４インナーパネル１６，１６の下端から下向きに延びる左右一対の第５インナーパネル１７，１７と、左右の第５インナーパネル１７，１７の下端から下向きに延びて第２インナーパネル１４の車幅方向外端部に接続される左右一対の第６インナーパネル１８，１８とからなる。

また車体後部開口１２を構成するアウターパネルは、ルーフパネルの一部であって車幅方向に配置される第１アウターパネル１９と、フロアに沿って車幅方向に配置される第２アウターパネル２０と、第１アウターパネル１９の車幅方向外端から下向きに延びる左右一対の第３アウターパネル２１，２１と、左右の第３アウターパネル２１，２１の下端から下向きに延びて第２アウターパネル２０の車幅方向外端部に接続される左右一対の第４アウターパネル２２，２２とからなる。

前記第１〜第６インナーパネル１３〜１８は、それらの後端を後方に折り曲げた接合フランジ１３ａ〜１８ａを備えるとともに、前記第１〜第４アウターパネル１９〜２２は、それらの後端を後方に折り曲げた接合フランジ１９ａ〜２２ａを備えており、第１〜第６インナーパネル１３〜１８の接合フランジ１３ａ〜１８ａと、第１〜第４アウターパネル１９〜２２の接合フランジ１９ａ〜２２ａとは、相互に重ね合わされて基本的にシーム溶接により接合される。

より具体的には、第１インナーパネル１３の接合フランジ１３ａは第１アウターパネル１９の接合フランジ１９ｂに上下方向に２枚重ねに重ね合わされ、シーム溶接Ｗ１（ａ）により接合される。また第２インナーパネル１４の接合フランジ１４ａは第２アウターパネル２０の接合フランジ２０ａに上下方向に２枚重ねに重ね合わされ、シーム溶接Ｗ１（ｂ）により接合される。

車体後部開口１２の上辺と左右の側辺との境界部では、第１インナーパネル１３の車幅方向外端部、第１アウターパネル１９の車幅方向外端部、第３インナーパネル１５の上端部、第３アウターパネル２１の上端部およびスチフナ２３が最大で４枚重ねに重ね合わされ、スポット溶接Ｗ２（ａ）により接合される。

また車体後部開口１２の左右の側辺では、第３インナーパネル１５の下端部、第４インナーパネル１６の上端部および第３アウターパネル２１が最大で３枚重ねに重ね合わされ、スポット溶接Ｗ２（ｂ）により接合され、第４インナーパネル１６の下端部、第５インナーパネル１７の上端部および第３アウターパネル２１が最大で３枚重ねに重ね合わされ、スポット溶接Ｗ２（ｃ）により接合され、第５インナーパネル１７、第３アウターパネル２１の下端部および第４アウターパネル２２の上端部が最大で３枚重ねに重ね合わされ、スポット溶接Ｗ２（ｄ）により接合される。

更に、車体後部開口１２の下辺と左右の側辺との境界部では、第５インナーパネル１７の下端部、第６インナーパネル１８の上端部、第４アウターパネル２２の下端部および第２アウターパネル２０の車幅方向外端部が最大で３枚重ねに重ね合わされ、スポット溶接Ｗ２（ｅ）により接合されるとともに、第２インナーパネル１４の車幅方向外端部、第６インナーパネル１８の下端部および第２アウターパネル２０が最大で３枚重ねに重ね合わされ、スポット溶接Ｗ２（ｆ）により接合される。

このように、車体後部開口１２の上辺、下辺および左右の側辺は少なくとも一部においてシーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｇ）され、各シーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｇ）の両端部は必ずスポット溶接Ｗ２（ａ）〜Ｗ２（ｆ）されることになる。

図３、図４および図５（Ａ）には、２枚重ねのシーム溶接の一例が具体的に示されており、車体後部開口１２の側辺において、サイドインナーパネル２４の後端に接合された第４インナーパネル１６の後端の接合フランジ１６ａと、サイドアウターパネル２５の後端に接合された第３アウターパネル２１の接合フランジ２１ａとが、車幅方向に２枚重ねに重ね合わされてシーム溶接Ｗ１（ｄ）される。

図３、図４および図５（Ｂ）に示すように、上述したシーム溶接Ｗ１（ｄ）の上端部では、第３インナーパネル１５の下端部と、第４インナーパネル１６の上端部と、第３アウターパネル２１とが、車幅方向に３枚重ねに重ね合わされてスポット溶接Ｗ２（ｂ）される。

図４および図７に示すように、ルーフパネルである第１アウターパネル１９の車幅方向外端部と、左右の第３アウターパネル２１，２１の上端部との接合部に、テールゲート１１の上端部を車体後部開口１２に枢支するためのテールゲートヒンジ２６，２６が設けられる。テールゲートヒンジ２６は、第１アウターパネル１９および第３アウターパネル２１の接合部に固定された固定側ヒンジ２７と、テールゲート１１に固定された可動側ヒンジ２８とで構成され、固定側ヒンジ２７に下方には、第３インナーパネル１５および第３アウターパネル２１の接合フランジ１５ａ，２１ａを接合するシーム溶接Ｗ１（ｃ）の上端部が近接している。

図３および図６には、車体後部開口１２の側辺の下部でリヤパネルインナーである第５インナーパネル１７の接合フランジ１７ａと、リヤパネルアウターである第４アウターパネル２２の接合フランジ２２ａとがシーム溶接Ｗ１（ｆ）される部分の水平断面が示される。後輪を収納する空間は、車幅方向外側のリヤホイールハウス２９と車幅方向内側のリヤダンパーハウジング３０およびダンパーベース３１との間に区画され、リヤホイールハウス２９の車幅方向外側がリヤサイドアウタパネル３２により覆われる。ダンパーベース３１の後端は第５インナーパネル１７に接続され、リヤサイドアウタパネル３２の後端は第４アウターパネル２２に接続され、リヤホイールハウス２９の後端は第４アウターパネル２２に接続され、更にダンパーベース３１の後端とリヤホイールハウス２９とがスチフナ３３で接続される。

本実施の形態では、上記各スポット溶接Ｗ２（ａ）〜Ｗ２（ｆ）のナゲット径ｄは、上記各シーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｇ）のナゲット幅ｗに対して０．２９≦ｗ／ｄ≦０．３６の関係が成立するように設定される。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

テールゲート１１で開閉される車体後部開口１２を区画する第１〜第６インナーパネル１３〜１８および第１〜第４アウターパネル１９〜２２の接合フランジ１３ａ２２ａをシーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｇ）するとともに、それらの両端部をスポット溶接Ｗ２（ａ）〜Ｗ２（ｆ）し、そのシーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｇ）のナゲット幅ｗとスポット溶接Ｗ２（ａ）〜Ｗ２（ｆ）のナゲット径ｄとの関係を、０．２９≦ｗ／ｄ≦０．３６に設定したので、接合フランジ１３ａ〜２２ａの口開き変形に対する強度が高く、しかも接合フランジ１３ａ〜２２ａの幅を小さくして軽量化が可能なシーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｇ）を用いながら、スポット溶接Ｗ２（ａ）〜Ｗ２（ｆ）と同等の剪断強度を得ることができる。

またシーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｇ）は重ね合わせた接合フランジ１３ａ〜２２ａを電極で加圧しながら溶接するため、接合フランジ１３ａ〜２２ａ間の隙間がなくなって溶接強度が安定するだけでなく、特別の溶接治具が不要であるために生産性が向上する。

また車体後部開口１２のシーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｇ）のナゲット幅ｗと、車体後部開口１２のスポット溶接Ｗ２（ａ）〜Ｗ２（ｆ）のナゲット径ｄとの関係を、０．２９≦ｗ／ｄ≦０．３６に設定したので、車体後部開口１２に曲げ荷重が加わったときにシーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｇ）により第１〜第６インナーパネル１３〜１８および第１〜第４アウターパネル１９〜２２が口開き変形するのを防止することができ、しかもシーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｇ）の両端部の剥離を剥離強度が高いスポット溶接Ｗ２（ａ）〜Ｗ２（ｆ）により防止することができる。

また隣接する第１〜第６インナーパネル１３〜１８どうしや、隣接する第１〜第４アウターパネル１９〜２２どうしが重なり合ったり、更にスチフナ２３が重なったりして３枚あるいは４枚重ねになる部分をスポット溶接Ｗ２（ａ）〜Ｗ２（ｆ）することで、シーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｇ）の両端部の剥離を防止できるだけでなく、３枚重ねや４枚重ねになった部分をシーム溶接する必要がないので、シーム溶接の溶接条件を溶接部位に応じて変化させる必要がなくなり、シーム溶接の品質を保証することができる。

またリヤパネルアウターである第４アウターパネル２２と、リヤパネルインナーである第５インナーパネル１７とをシーム溶接Ｗ１（ｆ）した部分の近傍で第５インナーパネル１７をダンパーベース３１を介してリヤダンパーハウジング３０に接続したので（図６参照）、リヤダンパーからダンパーベース３１およびリヤダンパーハウジング３０に入力される荷重を、第４アウターパネル２２および第５インナーパネル１７の接合フランジ２２ａ，１７ａの剪断強度の高いシーム溶接Ｗ１（ｆ）部に伝達して吸収し、車両の走行時の車体剛性の向上および振動・騒音の低減を図ることができる。

また車体後部開口１２の左右の側辺の上端にテールゲート１１を枢支するテールゲートヒンジ２６，２６を備え、テールゲートヒンジ２６，２６の下方に隣接する左右の側辺において第３インナーパネル１５および第３アウターパネル２１の接合フランジ１５ａ，２１ａをシーム溶接Ｗ１（ｃ）により接合したので（図４参照）、車両の走行時にテールゲート１１が動揺する荷重がテールゲートヒンジ２６，２６を介して車体後部開口１２に伝達されても、テールゲートヒンジ２６，２６の近傍の第３インナーパネル１５および第３アウターパネル２１の接合フランジ１５ａ，２１ａが剪断強度の高いシーム溶接Ｗ１（ｃ）により接合されるため、重量の増加なしにテールゲート１１の支持剛性を確保することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、車体後部開口１２を構成するアウターパネル１９〜２２およびインナーパネル１３〜１８の分割の仕方は実施の形態に限定されるものではない。

１１テールゲート
１２車体後部開口
１３〜１８インナーパネル
１３ａ〜２２ａ接合フランジ
１７第５インナーパネル（リヤパネルインナー）
１９〜２２アウターパネル
２２第４アウターパネル（リヤパネルアウター）
２９リヤホイールハウス
３０リヤダンパーハウジング
３１ダンパーベース
３２リヤサイドアウタパネル
３３スチフナ
Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｇ）シーム溶接
Ｗ２（ａ）〜Ｗ２（ｆ）スポット溶接

Claims

テールゲート（１１）により開閉される車体後部開口（１２）を、少なくとも鋼板製のアウターパネル（１９〜２２）および鋼板製のインナーパネル（１３〜１８）の接合フランジ（１３ａ〜２２ａ）をシーム溶接（Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｇ））により接合して構成する自動車の車体構造であって、
前記アウターパネル（１９〜２２）および前記インナーパネル（１３〜１８）の接合フランジ（１３ａ〜２２ａ）を前記シーム溶接（Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｇ））により接合した部分の両端部をスポット溶接（Ｗ２（ａ）〜Ｗ２（ｆ））により接合し、前記シーム溶接（Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｇ））のナゲット幅ｗを前記スポット溶接（Ｗ２（ａ）〜Ｗ２（ｆ））のナゲット径ｄよりも大きく設定し、
前記アウターパネル（１９〜２２）および前記インナーパネル（１３〜１８）はそれぞれリヤパネルアウター（２２）およびリヤパネルインナー（１７）であり、ダンパーベース（３１）を介してリヤダンパーハウジング（３０）を前記リヤパネルインナー（１７）に接続し、前記リヤパネルインナー（１７）を前記リヤパネルアウター（２２）に前記シーム溶接（Ｗ１（ｆ））により接合し、リヤサイドアウタパネル（３２）の後端を前記リヤパネルアウター（２２）に接続し、リヤホイールハウス（２９）の後端を前記リヤパネルアウター（２２）に接続し、更に前記ダンパーベース（３１）の後端と前記リヤホイールハウス（２９）とをスチフナ（３３）で接続したことを特徴とする自動車の車体構造。