JP6365590B2 - 車体の接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、スクリュ部材を用いた車体の接合構造に関し、車体の生産技術分野に属する。

近年、自動車の生産技術分野では、燃費性能の更なる向上等を図るために車体の軽量化がますます要求されており、これに伴って、車体構成部材の材料として、アルミニウム系材料等の軽量材料の需要が高まっている。従来から用いられている鋼材等の鉄系材料と軽量材料とを併用して車体を構成する場合、異種材料からなる車体構成部材間の接合を行う必要がある。

異種金属材料間の接合は、溶接によっては困難であることから、一般には、ＳＰＲ（セルフピアシングリベット）やブラインドリベットなどを用いて行われる。

ＳＰＲによる接合は、重ね合わされた複数の金属板をレシーバとダイによって挟み込んだ状態で、レシーバに装填されたリベットを金属板に打ち込んで、リベットの先端部をダイの形状に合わせて拡開させることで行われる。この接合方法では、金属板に下穴を開ける必要がない利点がある一方、被接合部の両側に上記のレシーバ及びダイがセットされるスペースを確保できる場合にしか適用できない欠点がある。また、高張力鋼板（ハイテン）等、高強度の材料にはリベットを打ち込めないこともある。

ブラインドリベットによる接合は、ツールの先端に装着されたリベットを、金属板に予め形成された下穴に差し込んで、金属板の一方側から他方側へ貫通させた後、ツールを前記一方側に引き込んで、金属板の前記他方側においてリベットを加締めることで行われる。この接合方法では、金属板の片側からの作業で接合を行える利点がある一方、金属板に下穴を開ける手間がかかる欠点がある。

このような事情から、その他の接合技術を用いて、異種材料からなる車体構成部材間の接合を行うことが検討ないし実用化されている。

そのような接合技術の一種として、特許文献１には、下穴を有しない複数の被接合部材に対してねじ穴を形成しながらねじ込むセルフタッピング式のスクリュ部材に関する技術が開示されている。

この特許文献１に開示されたセルフタッピング式のスクリュ部材は、その先端を被接合部材に圧着させて高速回転させることにより、その先端部と被接合部材の接触面との間に摩擦熱を発生させて、この熱により周囲の母材を塑性化させながらねじ込むものである。このスクリュ部材が被接合部材を貫通するとき、塑性化した母材がスクリュ部材に沿って軸方向に伸張されることで、軸方向に長いねじ穴が形成されるため、ねじ代が増大された強固な接合が可能になる。

この種のスクリュ部材を用いた接合技術を車体構成部材間の接合に適用すれば、車体構成部材の被接合部に下穴を開けることなく、該被接合部の片側からの作業によって接合を行うことができると共に、異種材料からなる車体構成部材間を強固に接合することが可能になる。

特表平４−５０６２４３号公報

しかしながら、車体構成部材間の接合に上記のスクリュ部材を用いる場合、該スクリュ部材の鋭利な先端が車体構成部材の被接合部から突出した状態となるため、該被接合部の周囲に配設されるハーネス等の周辺部品が組付け時やメンテナンス時にスクリュ部材の先端に接触して傷つく可能性がある。

そこで、本発明は、スクリュ部材による複数の車体構成部材間の接合部において、周辺部品等の物体の保護を図ることを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る車体の接合構造は次のように構成したことを特徴とする。

まず、本願の請求項１に記載の発明に係る車体の接合構造は、
接合面部を有する複数の車体構成部材と、これらの車体構成部材の接合面部を貫通するスクリュ部材とを有し、該スクリュ部材によって前記複数の車体構成部材が相互に接合される車体の接合構造であって、
前記スクリュ部材は、前記車体構成部材の接合面部に直交させてねじ込まれ、
前記スクリュ部材の先端側の車体構成部材には、前記接合面部との間に鋭角のコーナ部を形成する傾斜方向に前記接合面部から突出して、前記スクリュ部材の先端に対向する対
向壁部が設けられ、
前記スクリュ部材の先端側の車体構成部材は、互いに対向する第１側面部及び第２側面部と、該第１及び第２側面部の一方側の端部同士を繋ぐ連絡面部と、前記第１側面部の他方側の端部から反連絡面部側に延びて、前記接合面部を形成するフランジ部と、前記第１側面部及び前記フランジ部間に跨がって設けられ、前記対向壁部を形成するリブとを有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、
前記リブは、前記第１側面部における前記一方側の端部から前記他方側の端部にかけて設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明において、
前記スクリュ部材の先端側の車体構成部材は、車体前後方向に延びるフレーム部を備え、
前記フレーム部は、車体前後方向に沿って直線状に延びる第１直線部と、該第１直線部の一端に湾曲部を介して連なり、車体前後方向に対する傾斜方向に沿って直線状に延びる第２直線部とを有し、
前記フレーム部における前記湾曲部から前記第２直線部にかけて、前記第１側面部及び前記フランジ部間に跨がる複数のリブが、前記フレーム部の長さ方向に間隔を空けて設けられ、
該複数のリブのうち少なくとも１つのリブは、前記対向壁部を形成していることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、前記請求項３に記載の発明において、
前記複数のリブは、互いに平行に配置されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、前記請求項３又は請求項４に記載の発明において、
前記車体は、
車室内空間の床面を構成するフロアパネルと、
エンジンルームと車室内空間とを車体前後方向に仕切るダッシュパネルと、
車体前方側に向かって車体上方側に傾斜するように、前記フロアパネルと前記ダッシュパネルとに跨がって配設されたトーボードと、
前記ダッシュパネルから車体前方側へ延びるフロントサイドフレームと、
前記フロントサイドフレームの後端部に連結され、前記トーボードの下面及び前記フロアパネルの前端部の下面に沿って車体前後方向に延びる前後フレーム部を有するトルクボックスとを備え、
前記フレーム部は、前記前後フレーム部であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、前記請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の発明において、
前記車体は、
車室内空間の床面を構成するフロアパネルと、
車体幅方向における前記フロアパネルの端部に沿って車体前後方向に延びるサイドシルと、
エンジンルームと車室内空間とを車体前後方向に仕切るダッシュパネルと、
車体前方側に向かって車体上方側に傾斜するように、前記フロアパネルと前記ダッシュパネルとに跨がって配設されたトーボードと、
前記ダッシュパネルから車体前方側へ延びるフロントサイドフレームと、
前記フロントサイドフレームの後端部に連結されたトルクボックスとを備え、
前記トルクボックスは、前記トーボードの下面に沿って車体幅方向に延びて、車体幅方向外側の端部において前記サイドシルに連結された横フレーム部を有し、
前記横フレーム部は、前記トーボードの下面に沿って車体幅方向に延びて、前記接合面部を形成するフランジ部と、該フランジ部の前端部から下方に延びて、前記対向壁部を形成する後面部とを有することを特徴とする。

まず、請求項１に記載の発明によれば、車体構成部材の接合面部に直交させて貫通されたスクリュ部材の先端に、前記接合面部との間に鋭角のコーナ部を形成するように該接合面部に対して傾斜した対向壁部が対向するため、周辺部品の組付け時やメンテナンス時等において、スクリュ部材にその先端側から接近する周辺部品等の物体とスクリュ部材との間に前記対向壁部が介在されることで、スクリュ部材の先端と前記物体との接触が抑制され、これにより、該物体の損傷を防止することができる。
また、車体構成部材における第１側面部とフランジ部との間に跨がってリブが設けられることで、該車体構成部材の補強を図りつつ、該リブを利用して、スクリュ部材先端からの周辺部品等の物体の保護を図ることができる。

請求項２に記載の発明を請求項１に記載の発明に適用すれば、車体構成部材における第１側面部の一方側の端部から他方側の端部にかけて前記リブが設けられることで、車体構成部材の断面変形をより効果的に抑制することができる。

請求項３に記載の発明を請求項１又は請求項２に記載の発明に適用すれば、車体構成部材のフレーム部において、車体前後方向に沿って直線状に延びる第１直線部と車体前後方向に対する傾斜方向に沿って直線状に延びる第２直線部との間に介在する湾曲部から第２直線部にかけて、第１側面部とフランジ部とに跨がる複数のリブがフレーム部の長さ方向に間隔を空けて設けられることで、車体前後方向からの荷重入力時に断面変形が生じやすい湾曲部及び第２直線部を効果的に補強しつつ、前記複数のリブのうち少なくとも１つのリブを利用して、スクリュ部材の先端に接近する物体の保護を図ることができる。

請求項４に記載の発明を請求項３に記載の発明に適用すれば、フレーム部の湾曲部及び第２直線部に設けられた複数のリブが互いに平行に配置されているため、ダイカスト等の金型鋳造によってフレーム部を成形する場合、金型の面数が少なくても複数のリブを容易に成形することができ、これにより、金型構造の簡素化ひいては生産性の向上を図ることができる。

請求項５に記載の発明を請求項３又は請求項４に記載の発明に適用した場合、車体前方側からフロントサイドフレームを経由してトルクボックスの前後フレーム部に衝撃荷重が入力されたときに、該前後フレーム部には、車体前後方向に対する第２直線部の傾斜角度が増大するような曲げモーメントが発生しやすく、これによって湾曲部及び第２直線部に断面変形が生じたり湾曲部に応力が集中したりしやすいが、湾曲部及び第２直線部に上記複数のリブが設けられていることにより前後フレーム部が補強されているため、湾曲部及び第２直線部での断面変形や、湾曲部で屈曲変形するような前後フレーム部の座屈が抑制され、これにより、該前後フレーム部を経由した車体後方側への荷重伝達を良好に行うことができる。そして、このような補強用のリブを利用して、フロアパネル及びトーボードに対するトルクボックスの前後フレーム部の接合に用いられるスクリュ部材の先端に接近する物体を効果的に保護することができる。

請求項６に記載の発明によれば、トルクボックスの横フレーム部を介してフロントサイドフレームとサイドシルとが連結される場合において、前記横フレーム部のフランジ部とトーボードの下面との接合に用いられるスクリュ部材の先端に、横フレーム部の後面部が対向配置されることで、該後面部を利用して、スクリュ部材の先端に接近する物体の保護を図ることができる。

本発明の実施形態に係る車体の接合構造を有する車両における車室内空間の床面及びその周辺部を車体後上方側から見た斜視図である。 同車両におけるリヤサイドフレーム及びその周辺部を車体後上方側から見た斜視図である。 同車両におけるトルクボックス及びその周辺部を示す底面図である。 同トルクボックスの横フレーム部の断面形状を示す図３のＡ−Ａ線断面図である。 同トルクボックスの前後フレーム部の断面形状を示す図３のＢ−Ｂ線断面図である。 同トルクボックスにおける前後フレーム部の第１フランジ部及びその周辺部を車体幅方向から見た図３のＣ−Ｃ線断面図である。 スクリュ部材をその側方から見た図である。 フロアレインフォースメントとトルクボックスの前後フレーム部との接合部を拡大して示す図６の拡大断面図である。 トルクボックスの横フレーム部とトーボードとの接合部を示す拡大断面図である。 前後フレーム部の第１変形例を示す図７と同様の断面図である。 前後フレーム部の第２変形例を示す図７と同様の断面図である。 前後フレーム部の第３変形例を示す図７と同様の断面図である。 前後フレーム部の第４変形例を示す図７と同様の断面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る車体の接合構造の詳細を説明する。なお、以下の説明において、「前」、「後」、「右」、「左」、「上」、「下」等の方向を示す用語は、特段の説明がある場合を除いて、車両の前進走行時の進行方向を「前」とした場合における車体の各方向を指すものとする。また、添付図面では、車体幅方向に符号「Ｘ」、車体前後方向に符号「Ｙ」、車体上下方向に符号「Ｚ」を付している。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係る車体の接合構造を有する自動車１は、フロアパネル２、左右一対のサイドシル４、左右一対のルーフレール６、左右一対のヒンジピラー１０、左右一対のセンタピラー１２、左右一対のリヤピラー１４、ダッシュパネル２０及びトーボード２２を備えている。

フロアパネル２は、車室内空間の床面を構成する部材である。フロアパネル２の車体幅方向Ｘ中央部には、車体前後方向Ｙに延びるフロアトンネル２ａが設けられており、該フロアトンネル２ａ内に、排気管やハーネス等が配設されている。フロアパネル２及びトーボード２２の上面には、車体前後方向Ｙに延びる左右一対のフロアレインフォースメント１６が接合されている。

サイドシル４は、フロアパネル２の車体幅方向Ｘの端部に沿って車体前後方向Ｙに延びるように設けられている。ルーフレール６は、サイドシル４の車体上方側において車体前後方向Ｙに延びるように設けられている。

ヒンジピラー１０は、サイドシル４及びルーフレール６の前端部間に跨がって、センタピラー１２は、サイドシル４及びルーフレール６の中間部間に跨がって、リヤピラー１４は、サイドシル４及びルーフレール６の後端部間に跨がって、それぞれ車体上下方向Ｚに延びるように設けられている。

ダッシュパネル２０は、左右のヒンジピラー１０間に亘って車体幅方向Ｘに延びるように配設されており、これにより、車室内空間とエンジンルームを車体前後方向Ｙに仕切っている。

トーボード２２は、フロアパネル２とダッシュパネル２０とに跨がって配設されている。トーボード２２は、車体前方側に向かって車体上方側に傾斜して配置されている。トーボード２２の後端部はフロアパネル２の前端部に例えば溶接により接合され、トーボード２２の前端部はダッシュパネル２０の下端部に例えば溶接により接合されている。

図３は、トーボード２２の車体右側部分及びその周辺部を車体下方側から見た底面図である。

図３に示すように、自動車１は、ダッシュパネル２０（図１参照）から車体前方側へ延びる左右一対のフロントサイドフレーム２４、フロアパネル２の下面に沿って車体前後方向Ｙに延びる左右一対のフロアフレーム２６、及び、フロントサイドフレーム２４の後端部をフロアフレーム２６の前端部とサイドシル４の前端部とに連結させる左右一対のトルクボックス３０を更に備えている。

なお、図３には、車体右側のフロントサイドフレーム２４、フロアフレーム２６及びトルクボックス３０のみが図示されているが、車体左側にも、同様のフロントサイドフレーム２４、フロアフレーム２６及びトルクボックス３０が設けられている。

フロントサイドフレーム２４とフロアフレーム２６は、車体幅方向Ｘにおいて互いに略同じ位置で且つサイドシル４よりも内側に配置されている。また、フロントサイドフレーム２４は、車体上下方向Ｚにおいてサイドシル４及びフロアフレーム２６よりも上側に配置されている。フロアパネル２を挟んでフロアフレーム２６の車体上方側には上記のフロアレインフォースメント１６（図１参照）が配設されている。

トルクボックス３０は、車体前後方向Ｙに延びる前後フレーム部３２と、車体幅方向Ｘに延びる横フレーム部３３とを有する。トルクボックス３０は、例えばアルミニウム合金からなり、例えばダイカストによって一体に成形されている。

前後フレーム部３２は、トーボード２２の下面及びフロアパネル２の前端部の下面に沿って車体前後方向Ｙに延びるように配設されている。前後フレーム部３２は、前端部においてフロントサイドフレーム２４の後端部に連結され、後端部においてフロアフレーム２６の前端部に連結されている。

なお、図２に示すように、フロアフレーム２６の後端部には、車体前後方向Ｙに延びるリヤサイドフレーム２８の前端部が連結されている。車体前方側からフロントサイドフレーム２４に入力された衝撃荷重は、トルクボックス３０の前後フレーム部３２及びフロアフレーム２６を経由してフロアパネル２やリヤサイドフレーム２８、左右のリヤサイドフレーム２８間に架設されたリヤフロアパネル７８等に伝達され、これにより、車体後方側への効果的な荷重分散が実現される。

横フレーム部３３は、前後フレーム部３２から車体幅方向Ｘ外側に延びるように設けられ、その外側の端部においてサイドシル４の前端部に接合されている。このようにして、横フレーム部３３は、前後フレーム部３２とサイドシル４とに跨がって設けられている。

以上のようにしてフロントサイドフレーム２４とサイドシル４とがトルクボックス３０を介して相互に連結されることで、フロントサイドフレーム２４のねじれが抑制され、これにより、自動車１の走行安定性の向上が図られている。また、車体前方側からフロントサイドフレーム２４に入力された衝撃荷重がトルクボックス３０を経由してサイドシル４に伝達されることで、車体後方側へのより効果的な荷重分散が可能となっている。

図４に示すように、横フレーム部３３は、トーボード２２の前端部の車体前下方側に間隔を空けて対向し、車体前方側に向かって車体上方側に傾斜して配置された傾斜面部４１、傾斜面部４１の前端から車体上方側に延びる前面部４２、傾斜面部４１の後端から車体後方側へ略水平に延びる下面部４３、下面部４３の後端から車体上方側に延びて、前面部４２の車体後方側に間隔を空けて対向配置された後面部４４、及び、後面部４４の上端から車体後方側に延びるフランジ部４５を備えている。

このようにして、横フレーム部３３は、全体として、車体上方側に開放すると共に車体幅方向Ｘに延びる溝状に形成されている。横フレーム部３３の下面部４３は、車体前後方向Ｙにおいてトーボード２２の前端とオーバラップして配置されており、傾斜面部４１及び前面部４２は、トーボード２２の前端よりも車体前方側に配置されている。横フレーム部３３の上面開放部において、トーボード２２の前端よりも車体前方側の部分は、蓋部材５０によって塞がれている。

後面部４４は、車体上下方向Ｚに沿って配置されており、フランジ部４５は、トーボード２２の下面に沿って、車体前方側に向かって車体上方側へ傾斜して配置されている。これにより、後面部４４とフランジ部４５との間には、横フレーム部３３の長さ方向（車体幅方向Ｘ）から見て鋭角のコーナ部Ｋ２（図９参照）が形成されている。

フランジ部４５は、後述するセルフタッピング式のスクリュ部材７０によってトーボード２２の下面に接合されている。なお、トーボード２２とフランジ部４５との接合には、スクリュ部材７０に加えて接着剤が併用されてもよい。

蓋部材５０は、例えば鋼板で構成されている。蓋部材５０は、横フレーム部３３の傾斜面部４１の車体上方側に配置された上面部５１、上面部５１の前端から車体下方側に延びる前側フランジ部５２、及び、上面部５１の後端から車体上方側に延びる後側フランジ部５３を備えている。

蓋部材５０の前側フランジ部５２は、横フレーム部３３の前面部４２に例えばＳＰＲ（セルフピアシングリベット）またはスクリュ部材によって接合され、後側フランジ部５３は、例えば溶接によってダッシュパネル２０を介してトーボード２２の前端部に接合されている。これにより、トーボード２２、横フレーム部３３及び蓋部材５０の間に、車体幅方向Ｘに連続する閉断面が形成されている。

図３及び図４に示すように、前後フレーム部３２は、フロアフレーム２６との連結部から車体前方側へ車体前後方向Ｙに沿って略水平な直線状に延びる第１直線部としての後方側水平部３４と、後方側水平部３４の前端に湾曲部３５を介して連なり、車体前方側に向かって車体上方側へ傾斜した方向に沿って直線状に延びる第２直線部としての前方側傾斜部３６とを有する。

前後フレーム部３２は、横フレーム部３３との接続部よりも車体後方側部分において、トーボード２２又はフロアパネル２を挟んで、上記のフロアレインフォースメント１６（図１参照）に接合されている。

図５に示すように、フロアレインフォースメント１６は、車体下方側に開放した断面ハット状の部材であり、例えば高張力鋼板からなる。フロアレインフォースメント１６は、トーボード２２又はフロアパネル２に対向する上面部１７、該上面部１７の車体幅方向Ｘの両端部からそれぞれ下方に延びる一対の側面部１８ａ，１８ｂ、及び、これらの側面部１８ａ，１８ｂの下端からそれぞれ外方へ車体幅方向Ｘに延びる一対のフランジ部１９ａ，１９ｂを有する。

トルクボックス３０の前後フレーム部３２は、車体前後方向Ｙにおいてフロアレインフォースメント１６とオーバラップする部分において、車体上方側に開放したハット状の断面形状を有する。前後フレーム部３２は、互いに対向する第１側面部６１及び第２側面部６２と、該第１及び第２側面部６１，６２の下端同士を繋ぐ連絡面部としての下面部６０と、第１側面部６１の上端から外方（反下面部６０側）へ車体幅方向Ｘに延びる第１フランジ部６３と、第２側面部６２の上端から外方（反下面部６０側）へ車体幅方向Ｘに延びる第２フランジ部６４とを有する。

なお、前後フレーム部３２は、フロアレインフォースメント１６の前端よりも車体前方側部分においては、上記と同様の第１及び第２側面部６１，６２並びに下面部６０からなるコ字状の断面形状を有している。

図４に示すように、前後フレーム部３２は、湾曲部３５において湾曲していると共に、前方側傾斜部３６が車体前後方向Ｙ（水平方向）に対して車体上下方向Ｚに傾斜して配置されている。そのため、車体前方側からフロントサイドフレーム２４を経由してトルクボックス３０の前後フレーム部３２に衝撃荷重が入力されたとき、該前後フレーム部３２には、水平方向に対する前方側傾斜部３６の傾斜角度を増大させるような曲げモーメントが発生しやすく、これにより湾曲部３５に応力が集中しやすい。

そこで、前後フレーム部３２には、次に説明するような第１リブ６５及び第２リブ６６が設けられており、これにより、前後フレーム部３２の剛性の向上が図られている。したがって、上記のような曲げモーメント発生時において、前後フレーム部３２の湾曲部３５及び前方側傾斜部３６における断面変形が抑制されると共に、湾曲部３５への応力集中が抑制されることで、湾曲部３５で屈曲変形するような前後フレーム部の座屈が抑制される。これにより、フロントサイドフレーム２４から前後フレーム部３２を経由した車体後方側への荷重伝達を良好に行うことができる。

図３〜図５に示すように、第１リブ６５は、第１側面部６１及び第１フランジ部６３間に跨がって設けられ、第２リブ６６は、第２側面部６２及び第２フランジ部６４間に跨がって設けられている。

図３及び図４に示すように、第１リブ６５及び第２リブ６６は、それぞれ、前後フレーム部３２における湾曲部３５から前方側傾斜部３６にかけて、前後フレーム部３２の長さ方向に間隔を空けて複数ずつ設けられている。

複数の第１リブ６５は、それぞれ車体前後方向Ｙに直角な面に沿って、互いに平行に配置されている。複数の第２リブ６６も、それぞれ車体前後方向Ｙに直角な面に沿って、互いに平行に配置されている。このように、全ての第１リブ６５及び第２リブ６６が平行に形成されているため、ダイカストにおける金型の面数の低減を図りつつ、全ての第１リブ６５及び第２リブ６６を容易に成形することができ、これにより、金型構造の簡素化ひいては生産性の向上を図ることができる。

図６に示すように、前後フレーム部３２は、複数のセルフタッピング式のスクリュ部材７０を用いて、トーボード２２又はフロアパネル２を介してフロアレインフォースメント１６に接合されている。なお、前後フレーム部３２とフロアレインフォースメント１６との接合には、スクリュ部材７０に加えて接着剤が併用されてもよい。

複数のスクリュ部材７０は、前後フレーム部３２及びフロアレインフォースメント１６の長さ方向において、これらの接合強度が十分に確保され得るような適当な間隔を空けて打ち込まれている。

図７及び図８を参照しながら、トーボード２２を挟んだフロアレインフォースメント１６のフランジ部１９ａと前後フレーム部３２の第１フランジ部６３との接合部を例に挙げて、スクリュ部材７０による接合について具体的に説明する。

スクリュ部材７０は、上述した特許文献１（特表平４−５０６２４３号公報）に開示されたスクリュ部材と同様、下穴が形成されていない複数の被接合部材（図７に示す例では、フロアレインフォースメント１６のフランジ部１９ａ、トーボード２２、トルクボックス３０の前後フレーム部３２の第１フランジ部６３）に対してねじ穴を形成しながらねじ込まれるタイプのものである。

スクリュ部材７０は、頭部７１と、頭部７１から延びる軸部７４とを有する。頭部７１における軸部７４側の面には、軸部７４の基端部を囲む周溝７２（図８参照）が形成されている。軸部７４は、その基端部から中間部にかけて設けられたねじ部７５と、鋭利な先端７６とを有する。

トーボード２２を介してフロアレインフォースメント１６と前後フレーム部３２とが接合されるとき、スクリュ部材７０は、高速回転されながら、下穴が形成されていないフロアレインフォースメント１６のフランジ部１９ａ、トーボード２２、前後フレーム部３２の第１フランジ部６３に対して、車体上方側（フロアレインフォースメント１６側）から打ち込まれる。

スクリュ部材７０の軸部７４がフロアレインフォースメント１６のフランジ部１９ａ、トーボード２２、前後フレーム部３２の第１フランジ部６３を貫通するとき、これらの接合面部１９ａ，２２，６３における軸部７４に対する接触面と、軸部７４の外周面との間に摩擦熱が発生し、この熱により軸部７４の周囲で塑性化した接合面部１９ａ，２２，６３にねじ穴が形成されながら、該ねじ穴にスクリュ部材７０がねじ込まれる。

このように、スクリュ部材７０は、母材を塑性化させながら打ち込まれるため、高張力鋼板からなる硬いフロアレインフォースメント１６を容易に貫通することができる。

前後フレーム部３２の第１フランジ部６３には、スクリュ部材７０の軸部７４の貫通時に塑性化した母材が軸部７４に沿って軸方向の先端側に伸張されることで、車体下方側に突出した突出部６３ａが形成される。また、フロアレインフォースメント１６のフランジ部１９ａには、スクリュ部材７０の軸部７４の貫通時に塑性化した母材が軸方向に伸張されることで、車体上方側に突出してスクリュ部材７０の周溝７２に収容される突出部１９ｃが形成される。

これにより、スクリュ部材７０がねじ込まれる接合面部１９ａ，２２，６３において、軸方向に長いねじ穴が形成されることで、ねじ代が増大されるため、鋼板からなるフロアレインフォースメント１６及びトーボード２２に対して、アルミニウム合金からなるトルクボックス３０の前後フレーム部３２を強固に接合できる。

また、この種のスクリュ部材７０を用いることで、接合面部１９ａ，２２，６３に下穴を開けることなく、車体上方側からの作業のみによって接合面部１９ａ，２２，６３間を接合できる。

図８に示すように、各スクリュ部材７０の軸部７４の先端側部分は、前後フレーム部３２の第１フランジ部６３から車体下方側に突出している。このようなスクリュ部材７０の突出部分は、車体前後方向Ｙに隣接する一対の第１リブ６５間に挟まれるように配置されている。

各スクリュ部材７０は、上記の接合面部１９ａ，２２，６３に直交させてねじ込まれている。これにより、車体側面視において、各スクリュ部材７０の軸心Ｌ１は、前後フレーム部３２の第１フランジ部６３に対して直角に配置されている。

これに対して、前後フレーム部３２において第１フランジ部６３から車体下方側へ突出した各第１リブ６５は、車体側面視において、車体上下方向Ｚに沿って、すなわち第１フランジ部６３に対して傾斜した方向に沿って配置されている。これにより、各第１リブ６５と、第１フランジ部６３における当該第１リブ６５の上端から車体後下方側に延びる部分との間には、車体側面視において鋭角のコーナ部Ｋ１が形成されている。

第１リブ６５は、スクリュ部材７０の軸心Ｌ１と交差するように設けられている。ただし、第１リブ６５とスクリュ部材７０の軸心Ｌ１は必ずしも交差しなくてもよく、スクリュ部材７０の軸心Ｌ１から僅かに車体上方側にずれた位置に、第１リブ６５の下端が配置されていてもよい。

図５に示すように、本実施形態において、第１リブ６５は、前後フレーム部３２の長さ方向から見て三角形状とされており、第１リブ６５の車体幅方向Ｘ寸法は、車体下方側に向かうに従って小さくなっている。前後フレーム部３２の長さ方向から見て、スクリュ部材７０における第１フランジ部６３からの突出部分全体は、第１リブ６５とオーバラップするように配置されている。

以上のようなスクリュ部材７０と第１リブ６５との位置関係により、図８に示すように、スクリュ部材７０の車体前方側に隣接する第１リブ６５は、スクリュ部材７０の先端に対向する対向壁部を構成している。

前後フレーム部３２の第２フランジ部６４も、第１フランジ部６３と同様に、複数のスクリュ部材７０によって、トーボード２２又はフロアパネル２を介して、フロアレインフォースメント１６のフランジ部１９ｂに接合されている。また、この接合に用いられるスクリュ部材７０は、車体前後方向Ｙに隣接する一対の第２リブ６６間に挟まれており、第２リブ６６の構成及びスクリュ部材７０との位置関係は、第１リブ６５と同様である。したがって、スクリュ部材７０の車体前方側に隣接する第２リブ６６も、スクリュ部材７０の先端に対向する対向壁部を構成している。

以上のように、前後フレーム部３２の第１フランジ部６３及び第２フランジ部６４を貫通するスクリュ部材７０の先端には第１リブ６５又は第２リブ６６が対向するため、ハーネス等の周辺部品の組付け時やメンテナンス時等において、スクリュ部材７０にその先端側、すなわち車体前下方側から接近する周辺部品等の物体とスクリュ部材７０との間に第１リブ６５又は第２リブ６６が介在されることで、スクリュ部材７０の先端と前記物体との接触が抑制される。

また、車体後方側からスクリュ部材７０の先端に接近する物体に対しては、該スクリュ部材７０の車体後方側に隣接する第１リブ６５又は第２リブ６６によって、スクリュ部材７０の先端との接触を抑制できる。

さらに、車体前後方向Ｙに隣接する第１リブ６５間ないし第２リブ６６間の間隔よりも大きな物体については、車体上下方向Ｚの真下からスクリュ部材７０の先端に接近する場合や、車体幅方向Ｘからスクリュ部材７０の先端に接近する場合にも、第１リブ６５又は第２リブ６６に干渉することで、スクリュ部材７０の先端との接触を抑制できる。

以上のようにしてスクリュ部材７０の先端との物体の接触が第１リブ６５及び第２リブ６６によって阻止されることで、当該物体の損傷を効果的に防止することができる。

また、上記のように前後フレーム部３２の補強のために設けられた第１リブ６５と第２リブ６６を利用して、スクリュ部材７０の先端からの物体の保護を図ることができるため、この保護のための専用の壁部をトルクボックス３０に設ける必要がなく、これにより、トルクボックス３０の構造の簡素化を図ることができる。

なお、図５の二点鎖線で示されるように、前後フレーム部３２には、第１フランジ部６３及び第２フランジ部６４の端部から車体下方側に延びる折返し部６７，６８が更に設けられてもよい。この場合、スクリュ部材７０の先端に対する車体幅方向Ｘからの物体の接近が、折返し部６７，６８によってより効果的に阻止されるため、スクリュ部材７０の先端との接触による物体の損傷をより効果的に抑制できる。

図９は、トルクボックス３０の横フレーム部３３とトーボード２２との接合部を示す拡大断面図である。この接合においては、上記と同様の複数のスクリュ部材７０によって、横フレーム部３３のフランジ部４５がトーボード２２に接合されている。

この接合において、複数のスクリュ部材７０は、横フレーム部３３の長さ方向において、これらの接合強度が十分に確保され得るような適当な間隔を空けて打ち込まれている。各スクリュ部材７０は、トーボード２２及びフランジ部４５に対して、車体上方側（トーボード２２側）から打ち込まれている。

フランジ部４５には、スクリュ部材７０の軸部７４の貫通時に塑性化した母材が軸部７４に沿って軸方向の先端側に伸張されることで、車体下方側に突出した突出部４５ａが形成されている。また、トーボード２２には、スクリュ部材７０の軸部７４の貫通時に塑性化した母材が軸方向に伸張されることで、車体上方側に突出してスクリュ部材７０の周溝７２に収容される突出部２２ａが形成されている。

これにより、スクリュ部材７０がねじ込まれる接合面部２２，４５において、軸方向に長いねじ穴が形成されることで、ねじ代が増大されるため、鋼板からなるトーボード２２に対して、アルミニウム合金からなるトルクボックス３０の横フレーム部３３を強固に接合できる。

各スクリュ部材７０の軸部７４の先端側部分は、フランジ部４５から車体下方側に突出している。このようなスクリュ部材７０の突出部分は、横フレーム部３３の後面部４４の車体後方側に隣接して配置されている。

各スクリュ部材７０は、上記の接合面部２２，４５に直交させてねじ込まれている。これにより、車体側面視において、各スクリュ部材７０の軸心Ｌ２は、前後フレーム部３２の第１フランジ部６３に対して直角に配置されている。

これに対して、フランジ部４５の前端から車体下方側へ延びる後面部４４は、車体側面視において、車体上下方向Ｚに沿って、すなわちフランジ部４５に対して傾斜した方向に沿って配置されている。これにより、フランジ部４５と後面部４４との間には、車体側面視において鋭角のコーナ部Ｋ２が形成されている。

後面部４４は、スクリュ部材７０の軸心Ｌ２と交差している。これにより、後面部４４は、トーボード２２及びフランジ部４５を貫通するスクリュ部材７０の先端に対向する対向壁部を構成している。

そのため、スクリュ部材７０にその先端側、すなわち車体前下方側から接近する周辺部品等の物体とスクリュ部材７０との間に後面部４４が介在されることで、スクリュ部材７０の先端と前記物体との接触が抑制され、これにより、該物体の保護を図ることができる。

また、横フレーム部３３の後面部４４を利用して、スクリュ部材７０の先端からの物体の保護を図ることができるため、この保護のための専用の壁部を横フレーム部３３に追加する必要がなく、これにより、トルクボックス３０の構造の簡素化を図ることができる。

なお、図９の二点鎖線で示されるように、横フレーム部３３には、フランジ部４５の後端から車体下方側に延びる折返し部４６が更に設けられてもよい。この場合、スクリュ部材７０の先端に対する車体後方側からの物体の接近が、折返し部４６によってより効果的に阻止されるため、スクリュ部材７０の先端との接触による物体の損傷をより効果的に抑制できる。

以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態では、図５に示すように、トルクボックス３０の前後フレーム部３２において、第１リブ６５及び第２リブ６６が、第１側面部６１及び第２側面部６２の上端から中間部に亘る部分と第１フランジ部６３及び第２フランジ部６４とに跨がって、三角形状に形成されているが、本発明において、第１リブ及び第２リブの構成はこれに限定されるものでなく、例えば図１０〜図１３に示される第１〜第４変形例のような構成であってもよい。

図１０に示す第１変形例において、第１リブ１６５は、第１側面部６１における上端から下端に亘る部分と第１フランジ部６３とに跨がって三角形状に形成されており、第２リブ１６６は、第２側面部６２における上端から下端に亘る部分と第２フランジ部６４とに跨がって三角形状に形成されている。

第１変形例によれば、第１側面部６１及び第２側面部６２における上端から下端にかけて第１リブ１６５及び第２リブ１６６が設けられていることで、前後フレーム部３２の断面変形をより効果的に抑制可能となっている。また、第１変形例の第１リブ１６５及び第２リブ１６６によれば、上述の実施形態に係る第１リブ６５及び第２リブ６６に比べて、スクリュ部材７０の突出部を車体前方側から覆い隠しやすくなっており、これにより、スクリュ部材７０の先端への物体の接触を抑制しやすくなっている。

図１１に示す第２変形例において、第１リブ２６５は、第１側面部６１における上端から下端に亘る部分と第１フランジ部６３とに跨がって設けられ、第２リブ２６６は、第２側面部６２における上端から下端に亘る部分と第２フランジ部６４とに跨がって設けられている。そのため、第１変形例と同様、前後フレーム部３２の断面変形をより効果的に抑制可能であると共に、スクリュ部材７０の先端への物体の接触を抑制しやすくなっている。

また、第２変形例において、第１リブ２６５の外側縁部は、車体前後方向Ｙから見て、第１側面部６１と第１フランジ部６３とのコーナ部に向かって凹むように湾曲しており、第２リブ２６６の外側縁部も、同様に湾曲している。かかる形状の第１リブ２６５及び第２リブ２６６は、第１変形例における第１リブ１６５及び第２リブ１６６に比べて小さな面積を有し、これにより、トルクボックス３０の軽量化が図られている。

図１２に示す第３変形例において、第１リブ３６５は、第１側面部６１における上端から下端に亘る部分と第１フランジ部６３とに跨がって設けられ、第２リブ３６６は、第２側面部６２における上端から下端に亘る部分と第２フランジ部６４とに跨がって設けられている。そのため、第１及び第２変形例と同様、前後フレーム部３２の断面変形をより効果的に抑制可能となっている。

また、第３変形例において、第１リブ３６５及び第２リブ３６６は、車体前後方向Ｙから見て四角形状に形成されている。そのため、スクリュ部材７０の突出部を第１リブ３６５及び第２リブ３６６によって車体前方側から更に覆い隠しやすくなっており、これにより、スクリュ部材７０の先端への物体の接触をより効果的に抑制できる。

図１３に示す第４変形例において、第１リブ４６５及び第２リブ４６６は、第３変形例と同様、車体前後方向Ｙから見て四角形状に形成されている。そのため、三角形状に形成される場合に比べて、スクリュ部材７０の突出部を第１リブ３６５及び第２リブ３６６によって車体前方側から覆い隠しやすくなっており、これにより、スクリュ部材７０の先端への物体の接触をより効果的に抑制できる。

また、第４変形例において、第１リブ４６５及び第２リブ４６６は、第１側面部６１及び第２側面部６２における上端から中間部にかけて設けられており、第３変形例に比べて、第１リブ４６５及び第２リブ４６６の面積が小さくなっている。これにより、トルクボックス３０の軽量化が図られている。

さらに、本発明では、第１リブ及び第２リブ以外の構成についても種々の変更が可能である。

例えば、上述の実施形態では、前後フレーム部３２と横フレーム部３３を有するトルクボックス３０を例に挙げて本発明を説明したが、トルクボックス３０の具体的構成は特に限定されるものでなく、例えば、前後フレーム部３２のみを有するトルクボックス、又は、横フレーム部３３のみを有するトルクボックスに本発明を適用することも可能である。

また、本発明は、トーボード２２又はフロアパネル２を介したトルクボックス３０の前後フレーム部３２とフロアレインフォースメント１６との接合部、並びに、トルクボックス３０の横フレーム部３３とトーボード２２との接合部の他にも、あらゆる車体構成部材間の接合部に適用可能である。

例えば、湾曲部及び傾斜部を有するリヤサイドフレーム２８と、リヤフロアパネル７８との接合部に本発明を適用することも可能であり、この場合、リヤサイドフレーム２８における湾曲部や傾斜部に、車体前後方向Ｙに間隔を空けて複数のリブが設けられることで、リヤサイドフレーム２８の剛性及び強度の向上を図りつつ、これらのリブ間にスクリュ部材の突出部が配置されることで、スクリュ部材の突出部への物体の接触を効果的に抑制できる。

また、上述の実施形態では、セルフタッピング式のスクリュ部材７０による接合部を例に挙げて本発明を説明したが、本発明は、セルフタッピング式でないスクリュ部材による接合部にも適用可能である。

さらに、上述の実施形態では、異種金属材料からなる車体構成部材間の接合部に本発明を適用する例を説明したが、本発明は、同種材料からなる車体構成部材間の接合部にも同様に適用できる。

以上のように、本発明によれば、スクリュ部材による複数の車体構成部材間の接合部において、周辺部品等の物体の保護を図ることが可能となるから、スクリュ部材を用いて複数の車体構成部材間が接合される自動車の製造産業分野において好適に利用される可能性がある。

１ 自動車
２ フロアパネル
４ サイドシル
６ ルーフレール
１０ ヒンジピラー
１２ センタピラー
１４ リヤピラー
１６ フロアレインフォースメント
１９ａ，１９ｂ フランジ部（接合面部）
２０ ダッシュパネル
２２ トーボード（接合面部）
２４ フロントサイドフレーム
２６ フロアフレーム
２８ リヤサイドフレーム
３０ トルクボックス
３２ 前後フレーム部
３３ 横フレーム部
３４ 後方側水平部（第１直線部）
３５ 湾曲部
３６ 前方側傾斜部（第２直線部）
４１ 傾斜面部
４２ 前面部
４３ 下面部
４４ 後面部
４５ フランジ部（接合面部）
４６ 折返し部
５０ 蓋部材
６０ 下面部（連絡面部）
６１ 第１側面部
６２ 第２側面部
６３ 第１フランジ部（接合面部）
６４ 第２フランジ部（接合面部）
６５ 第１リブ
６６ 第２リブ
６７，６８ 折返し部
６９ 対向面部（対向部）（受け部）
７０ スクリュ部材
７１ 頭部
７４ 軸部
７６ 先端
７８ リヤフロアパネル
１６５ 第１リブ
１６６ 第２リブ
２６５ 第１リブ
２６６ 第２リブ
３６５ 第１リブ
３６６ 第２リブ
４６５ 第１リブ
４６６ 第２リブ

Claims (6)

1. 接合面部を有する複数の車体構成部材と、これらの車体構成部材の接合面部を貫通するスクリュ部材とを有し、該スクリュ部材によって前記複数の車体構成部材が相互に接合される車体の接合構造であって、
   前記スクリュ部材は、前記車体構成部材の接合面部に直交させてねじ込まれ、
   前記スクリュ部材の先端側の車体構成部材には、前記接合面部との間に鋭角のコーナ部を形成する傾斜方向に前記接合面部から突出して、前記スクリュ部材の先端に対向する対向壁部が設けられ、
   前記スクリュ部材の先端側の車体構成部材は、互いに対向する第１側面部及び第２側面部と、該第１及び第２側面部の一方側の端部同士を繋ぐ連絡面部と、前記第１側面部の他方側の端部から反連絡面部側に延びて、前記接合面部を形成するフランジ部と、前記第１側面部及び前記フランジ部間に跨がって設けられ、前記対向壁部を形成するリブとを有することを特徴とする車体の接合構造。
2. 前記リブは、前記第１側面部における前記一方側の端部から前記他方側の端部にかけて設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車体の接合構造。
3. 前記スクリュ部材の先端側の車体構成部材は、車体前後方向に延びるフレーム部を備え、
   前記フレーム部は、車体前後方向に沿って直線状に延びる第１直線部と、該第１直線部の一端に湾曲部を介して連なり、車体前後方向に対する傾斜方向に沿って直線状に延びる第２直線部とを有し、
   前記フレーム部における前記湾曲部から前記第２直線部にかけて、前記第１側面部及び前記フランジ部間に跨がる複数のリブが、前記フレーム部の長さ方向に間隔を空けて設けられ、
   該複数のリブのうち少なくとも１つのリブは、前記対向壁部を形成していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車体の接合構造。
4. 前記複数のリブは、互いに平行に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の車体の接合構造。
5. 前記車体は、
   車室内空間の床面を構成するフロアパネルと、
   エンジンルームと車室内空間とを車体前後方向に仕切るダッシュパネルと、
   車体前方側に向かって車体上方側に傾斜するように、前記フロアパネルと前記ダッシュパネルとに跨がって配設されたトーボードと、
   前記ダッシュパネルから車体前方側へ延びるフロントサイドフレームと、
   前記フロントサイドフレームの後端部に連結され、前記トーボードの下面及び前記フロアパネルの前端部の下面に沿って車体前後方向に延びる前後フレーム部を有するトルクボックスとを備え、
   前記フレーム部は、前記前後フレーム部であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の車体の接合構造。
6. 前記車体は、
   車室内空間の床面を構成するフロアパネルと、
   車体幅方向における前記フロアパネルの端部に沿って車体前後方向に延びるサイドシルと、
   エンジンルームと車室内空間とを車体前後方向に仕切るダッシュパネルと、
   車体前方側に向かって車体上方側に傾斜するように、前記フロアパネルと前記ダッシュパネルとに跨がって配設されたトーボードと、
   前記ダッシュパネルから車体前方側へ延びるフロントサイドフレームと、
   前記フロントサイドフレームの後端部に連結されたトルクボックスとを備え、
   前記トルクボックスは、前記トーボードの下面に沿って車体幅方向に延びて、車体幅方向外側の端部において前記サイドシルに連結された横フレーム部を有し、
   前記横フレーム部は、前記トーボードの下面に沿って車体幅方向に延びて、前記接合面部を形成するフランジ部と、該フランジ部の前端部から下方に延びて、前記対向壁部を形成する後面部とを有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の車体の接合構造。

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