JP6834859B2 - 部材取付構造 - Google Patents

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Description

本発明は、部材取付構造に関する。
特許文献1には、マグネシウム基合金製あるいはアルミニウム基合金製とされたキャブサイドインナー側枠組み部材とキャブサイドアウター側枠組み部材とを接合した自動車用車体が開示されている。
特開2001−287666号公報
第1線膨張係数を有する第1部材に、加熱による変形を拘束する拘束部を有すると共に第1線膨張係数よりも大きい第2線膨張係数を有する第2部材を取付けた部材取付構造がある。拘束部は、第1取付部、第2取付部、第3取付部及び第4取付部で形成される仮想領域の内側に配置されている。この部材取付構造では、塗装後の乾燥処理等において加熱された場合に、線膨張係数の違いによって、第2部材の方が第1部材よりも大きく変形する。
第2部材において、拘束部では熱応力による変形が拘束されるが、拘束部以外の部位では、第1部材に取付けられた取付部位に向けて熱応力が集中するため、取付部位の周囲で第2部材の浮きが大きくなる。特に、拘束部が仮想領域の内側に配置されていることで、各取付部位の周囲の第2部材の浮きは大きくなり易い。
ここで、第2部材の角部が1箇所で取付けられている構造では、取付部位の周辺部に作用する熱応力が大きくなり、第2部材の浮きが大きくなる。このように、第1線膨張係数を有する第1部材に、加熱による変形を拘束する拘束部を有すると共に第1線膨張係数よりも大きい第2線膨張係数を有する第2部材を取付けた構造において、第1部材及び第2部材が加熱された場合の第2部材の浮きを抑制するには、改善の余地がある。
本発明は上記事実を考慮し、第1線膨張係数を有する第1部材に、加熱による変形を拘束する拘束部を有すると共に第1線膨張係数よりも大きい第2線膨張係数を有する第2部材を取付けた構造において、第1部材及び第2部材が加熱された場合の第2部材の浮きを抑制することができる部材取付構造を得ることが目的である。
請求項1に記載の発明に係る部材取付構造は、第1線膨張係数を有する第1部材と、前記第1線膨張係数よりも大きい第2線膨張係数を有し、表面を面外方向から見た場合に四角形状の仮想領域を形成する4つの頂点に配置され前記第1部材に取付けられる第1取付部、第2取付部、第3取付部及び第4取付部のうち、少なくとも前記第1取付部及び前記第2取付部が外縁部に配置される第2部材であって、前記仮想領域の内側に配置され加熱による変形を拘束する拘束部と、前記第1取付部と前記第2取付部との間に設けられ、前記第1取付部と前記第2取付部との間の部位の面内方向の変形を許容する変形許容部と、を有する前記第2部材と、を有し、前記第3取付部は、前記外縁部に沿って前記第2取付部と隣り合い、前記第4取付部は、前記外縁部に沿って前記第1取付部と隣り合う。
請求項1に記載の発明では、塗装工程等により第1部材及び第2部材が加熱された場合に、熱応力によって、第2部材の面内方向の変形量が、第1部材の面内方向の変形量よりも大きくなる。第2部材では、拘束部において熱応力による変形が拘束されるものの、拘束部から各取付部位に向けて面内方向に熱応力が作用するために、変形量が大きくなる。特に、拘束部が第1取付部、第2取付部、第3取付部及び第4取付部で形成される仮想領域の内側に配置されているので、各取付部位に熱応力が作用し易くなる。
ここで、第2部材では、第2部材の外縁部における取付部位が第1取付部と第2取付部の2箇所あるので、取付部位が1箇所の構成に比べて、外縁部の取付部位に作用する面内方向の熱応力が分散される。さらに、第2部材の変形許容部が、外縁部の第1取付部と第2取付部との間の部位の面内方向の変形を許容する。これにより、第1取付部の周辺部、第2取付部の周辺部、第1取付部と第2取付部との間の部位において、第2部材の面外方向の変形量が小さくなるので、第1部材及び第2部材が加熱された場合の第2部材の浮きを抑制することができる。
請求項に記載の発明では、内側に比べて浮き易い外縁部に各取付部が配置されるので、第2部材の浮きをさらに抑制することができる。
請求項に記載の発明に係る部材取付構造の前記変形許容部には、前記面内方向の内側に向けて窪む窪み部が形成されている。
請求項に記載の発明では、窪み部が形成されていることで変形許容部の面積が小さくなっているので、第1取付部と第2取付部との間の部位が熱応力の作用する方向に伸びても、変形許容部が第2部材の他の部位に比べて外側へ突出することが抑制される。これにより、第2部材の意匠性の低下を抑制することができる。
請求項に記載の発明に係る部材取付構造の前記第1部材は、車両の骨格部材であり、前記第2部材は、前記骨格部材に取付けられるパネル部材である。
請求項に記載の発明では、パネル部材に変形許容部が形成されているので、塗装後の乾燥時に変形し易いパネル部材の変形を抑制することができる。
請求項に記載の発明に係る部材取付構造の前記パネル部材は、前記車両の外面の一部を形成するサイドメンバアウタパネルである。
請求項に記載の発明では、車両の外面の一部を形成するサイドメンバアウタパネルの変形が抑制されるので、車両の意匠性の低下を抑制することができる。
請求項に記載の発明に係る部材取付構造の前記骨格部材は、鉄製であり、前記サイドメンバアウタパネルは、アルミニウム製である。鉄製とは、鉄単体だけでなく、鉄合金も含む。アルミニウム製とは、アルミニウム単体だけでなく、アルミニウム合金も含む。
請求項に記載の発明では、サイドメンバアウタパネルの変形が抑制されることで、サイドメンバアウタパネルをアルミニウム製とすることができるので、車両を軽量化することができる。
請求項に記載の発明に係る部材取付構造は、前記骨格部材は、車室及び荷室を形成する鉄製の車体後部部材であり、前記パネル部材は、アルミニウム製で前記車室と前記荷室とを仕切る隔壁パネルである。鉄製とは、鉄単体だけでなく、鉄合金も含む。アルミニウム製とは、アルミニウム単体だけでなく、アルミニウム合金も含む。
請求項に記載の発明では、鉄製の車体後部部材に対するアルミニウム製の隔壁部材の浮きが抑制されるので、車体後部部材と隔壁部材との間のシール性の低下を抑制することができる。
本発明は、第1線膨張係数を有する第1部材に、加熱による変形を拘束する拘束部を有すると共に第1線膨張係数よりも大きい第2線膨張係数を有する第2部材を取付けた構造において、第1部材及び第2部材が加熱された場合の第2部材の浮きを抑制することができるという効果を有する。
第1実施形態に係る取付構造が適用された車両の一部を示す構成図である。 第1実施形態に係る車体の一部の斜視図である。 第1実施形態に係る車体の一部の分解斜視図である。 第1実施形態に係るサイドメンバアウタパネルのヒンジピラー部の部分拡大図である。 第1実施形態に係るサイドメンバアウタパネルのヒンジピラー部の一部の断面図である。 第1実施形態に係るヒンジピラー部における各締結部及びヒンジ取付部の配置を示す説明図である。 (A)第1実施形態に係るサイドメンバアウタパネルの浮き状態を示す説明図であり、(B)第1実施形態に係るサイドメンバアウタパネルの各締結箇所を示す説明図である。 第2実施形態に係る車室及び荷室が隔壁パネルによって仕切られた状態を示す説明図である。 第2実施形態に係る車室及び荷室を示す説明図である。 第2実施形態に係る隔壁パネルにおける各締結部及び厚肉部の配置を示す説明図である。 (A)第1変形例に係るサイドメンバアウタパネルの説明図であり、(B)第2変形例に係るサイドメンバアウタパネルの説明図である。 第3変形例に係るサイドメンバアウタパネルの説明図である。 比較例に係るヒンジピラー部における各締結部及びヒンジ取付部の配置を示す説明図である。 (A)比較例に係るサイドメンバアウタパネルの浮き状態を示す説明図であり、(B)比較例に係るサイドメンバアウタパネルの各締結箇所を示す説明図である。
[第1実施形態]
第1実施形態に係る部材取付構造の一例について説明する。
〔全体構成〕
図1には、第1実施形態に係る車両10の一部を車幅方向の外側から側面視した状態が示されている。なお、各図に適宜示す矢印FRは車両前方(進行方向)を示しており、矢印UPは車両上方を示しており、矢印OUTは車幅方向外側を示している。以下、単に前後、上下、左右の方向を用いて説明する場合は、特に断りのない限り、車両前後方向の前後、車両上下方向の上下、進行方向を向いた場合の車幅方向の左右を示すものとする。
車両10は、車体12を有する。車体12は、ロッカ14と、フロントピラー18と、センタピラー22と、リアピラー24と、ルーフサイドレール26と、取付構造30とを含んで構成されている。取付構造30は、部材取付構造の一例である。
図2に示すロッカ14は、車両前後方向に長尺とされ、車両上下方向下部の車幅方向外端の骨格部材を構成している。骨格部材とは、車両10の骨組みを構成する部材である。また、ロッカ14は、車両前後方向から見た場合に、車幅方向内側に開口する断面ハット形状のロッカアウタパネル15と、車幅方向外側に開口する断面ハット形状のロッカインナパネル16とが閉断面を形成するように接合された構成とされている。ロッカアウタパネル15における車幅方向内側には、ウェルドナット17(図5参照)が形成されている。そして、ロッカアウタパネル15には、後述するフロントピラーロアリインフォースメント32の下部及びサイドメンバアウタパネル34の下部が、車幅方向外側から重ねられ、ボルト21(図5参照)により締結されている。
図1に示すフロントピラー18は、車体12における車両前後方向の前部でロッカ14に対して車両上下方向上側に延在されている。具体的には、フロントピラー18は、ロッカ14から車両上下方向に沿って直立する直立部分と、該直立部分の上端から後述するルーフサイドレール26の前端まで斜め方向に延びる傾斜部分とを有する。ここで、フロントピラー18のうち、該直立部分(車両上下方向下部)をヒンジピラー20と称する。
図3に示すヒンジピラー20は、フロントピラーロアリインフォースメント32と、図示しないフロントピラーインナパネルと、後述するサイドメンバアウタパネル34のヒンジピラー部42とを含んで構成されている。具体的には、ヒンジピラー20では、フロントピラーロアリテーナ29に対して、車幅方向外側からフロントピラーロアリインフォースメント32が重ねられている。
さらに、フロントピラーロアリインフォースメント32に対して、車幅方向外側からサイドメンバアウタパネル34のヒンジピラー部42が重ねられた構造とされている。フロントピラーロアリインフォースメント32及び図示しないフロントピラーインナパネルは、車幅方向に接合されることで閉断面を形成しており、車両10の骨格部材の一部を構成している。ヒンジピラー20には、後述する取付構造30が適用されている。
図1に示すセンタピラー22は、車体12における車両前後方向の略中央部でロッカ14に対して車両上下方向上側に延設されている。リアピラー24は、車体12における車両前後方向の後部でロッカ14に対して車両上下方向上側に延在されている。ルーフサイドレール26は、フロントピラー18、センタピラー22及びリアピラー24の車両上下方向上部を繋いで車両前後方向に延在されている。ロッカ14、フロントピラー18、センタピラー22及びルーフサイドレール26によって、乗員乗降用のフロントドア開口部28が形成されている。フロントドア開口部28は、図示しないフロントドアにより開放及び閉止される。
〔要部構成〕
次に、取付構造30について説明する。
図3に示す取付構造30は、第1部材の一例としてのフロントピラーロアリインフォースメント32(以下、フロントピラーRF32と記載する)と、第2部材及びパネル部材の一例としてのサイドメンバアウタパネル34とを有する。なお、取付構造30は、車両10の車幅方向における中央に対して左右対称に構成されている。このため、取付構造30については、車両左側部分について説明し、車両右側部分についての説明を省略する。
<フロントピラーRF>
フロントピラーRF32は、ロッカアウタパネル15に対する車幅方向外側に配置されている。フロントピラーRF32に対する車幅方向外側には、後述するサイドメンバアウタパネル34が配置され、重ねられている。フロントピラーRF32は、ロッカ14と共に車両10の骨格部材の一部を構成している。
また、フロントピラーRF32は、一例として、鉄製であり、第1線膨張係数の一例としての線膨張係数K1=12.1×10−6/℃を有する。なお、本実施形態において、線膨張係数の値は、JIS H7404−1993に準じた方法で測定された値である。さらに、フロントピラーRF32は、車幅方向から見た場合に、略L字状に形成されている。具体的には、フロントピラーRF32は、車両前後方向に延在された下壁部36と、下壁部36の車両前後方向前端部から車両上下方向上側に延在された縦壁部38とを有する。
下壁部36は、ロッカアウタパネル15に対して車幅方向外側から重ねられ、ロッカアウタパネル15に接合されている。また、下壁部36は、車両前後方向から見た場合に、車幅方向内側に開口する断面ハット形状に形成されている。下壁部36において、車幅方向を厚さ方向として車両前後方向に延在する板状の部位を基部37と称する。基部37には、車幅方向に貫通する挿通孔37Aが形成されている。挿通孔37Aには、ボルト21(図5参照)が挿通される。
縦壁部38は、車両上下方向から見た場合に、車幅方向内側に開口する断面ハット形状に形成されている。縦壁部38において、車幅方向を厚さ方向として車両上下方向に延在する板状の部位を基部39と称する。基部39には、車幅方向に貫通する挿通孔39A、39Bが形成されている。挿通孔39Bは、挿通孔39Aに対して車両上下方向の上側に配置されている。挿通孔39A、39Bには、ボルト21(図5参照)が挿通される。
基部37及び基部39をまとめて被締結部35と称する。被締結部35には、車幅方向の外側からサイドメンバアウタパネル34のヒンジピラー部42が重ねられ、ボルト21(図5参照)により締結される。
<サイドメンバアウタパネル>
図1に示すサイドメンバアウタパネル34は、ロッカ14、フロントピラー18、センタピラー22、リアピラー24及びルーフサイドレール26のそれぞれ一部を構成する部位が、プレス成型により一体とされた大型の部材である。また、サイドメンバアウタパネル34は、車両10の外面の一部を形成する(車両10の外板でかつ意匠面を構成する)部材であり、車幅方向外側に配置される表面34Aを有する。本実施形態における面内方向、面外方向は、表面34Aに対する方向である。
サイドメンバアウタパネル34は、一例として、アルミニウム製であり、第2線膨張係数の一例としての線膨張係数K2=23.0×10−6/℃を有する。つまり、サイドメンバアウタパネル34は、フロントピラーRF32の既述の線膨張係数K1よりも大きい線膨張係数K2を有している。
サイドメンバアウタパネル34において、フロントピラー18の車両上下方向下部を構成する部位であり、かつフロントピラーRF32に対して車幅方向外側から重ねられている部位をヒンジピラー部42と称する。換言すると、サイドメンバアウタパネル34は、ヒンジピラー部42を有する。ヒンジピラー部42は、フロントピラーRF32の被締結部35(図3参照)に締結されて(取付けられて)いる。
図4に示すように、サイドメンバアウタパネル34には、ヒンジ取付部44、第1締結部46、第2締結部48、第3締結部52、第4締結部54及び非締結部56が形成されている。また、サイドメンバアウタパネル34において、フロントドア開口部28に対する外側の端部を外縁部62と称する。外縁部62は、フロントドア開口部28に対して下側に位置する下縁部62Aと、フロントドア開口部28に対して前側に位置する前縁部62Bと、下縁部62Aと前縁部62Bとを繋ぐ傾斜縁部62Cとを有する。
下縁部62Aは、ほぼ車両前後方向に沿って延びる板状部とされている。前縁部62Bは、ほぼ車両上下方向に沿って延びる板状部とされている。傾斜縁部62Cは、下縁部62Aの前端と前縁部62Bの下端とを繋いでいる。また、傾斜縁部62Cは、前端が後端よりも上側に位置するように斜め方向に沿って延びる板状部とされている。
(ヒンジ取付部)
ヒンジ取付部44は、拘束部の一例である。また、ヒンジ取付部44は、サイドメンバアウタパネル34における傾斜縁部62Cとフロントドア開口部28との間の部位に形成されている。ヒンジ取付部44には、車幅方向に貫通する複数の貫通孔45が形成されている。そして、ヒンジ取付部44には、図示しないボルトを貫通孔に挿通してナットに締結することで、図示しないドアヒンジ部材が取付けられている。このドアヒンジ部材は、フロントドア開口部28を開放及び閉止する図示しないフロントドアを開閉可能に支持するようになっている。
ヒンジ取付部44では、図示しないドアヒンジ部材が取付けられることで、サイドメンバアウタパネル34における他の部位に比べて、加熱時に作用する熱応力に対する剛性が高められている。換言すると、ヒンジ取付部44では、加熱によるサイドメンバアウタパネル34の変形(ヒンジ取付部44自体の変形も含む)が拘束されるようになっている。変形を拘束するとは、変形量を他の部位の変形量よりも小さく抑えることを意味する。
(第1締結部)
第1締結部46は、第1取付部の一例であり、ボルト21(図5参照)を用いて、フロントピラーRF32(図3参照)に車幅方向の外側から締結される(取付けられる)部位である。具体的には、第1締結部46は、下縁部62Aと傾斜縁部62Cとの境となる部位に配置され、フロントピラーRF32に締結されている。また、第1締結部46は、サイドメンバアウタパネル34を車幅方向に貫通する円形の挿通孔64と、挿通孔64を囲む略環状の周縁部65とで構成されている。周縁部65は、下縁部62Aから下側(外側)へ張出されている。
(第2締結部)
第2締結部48は、第2取付部の一例であり、ボルト21(図5参照)を用いて、フロントピラーRF32(図3参照)に車幅方向の外側から締結される(取付けられる)部位である。具体的には、第2締結部48は、前縁部62Bと傾斜縁部62Cとの境となる部位に配置され、フロントピラーRF32に締結されている。また、第2締結部48は、サイドメンバアウタパネル34を車幅方向に貫通する円形の挿通孔66と、挿通孔66を囲む略環状の周縁部67とで構成されている。
(第3締結部)
図4に示す第3締結部52は、第3取付部の一例であり、図示しないボルトを用いて、フロントピラーRF32(図3参照)に車幅方向の外側から締結される(取付けられる)部位である。具体的には、第3締結部52は、前縁部62Bにおける第2締結部48に対する非締結部56側とは反対側(車両上下方向の上側)に間隔をあけて配置され、フロントピラーRF32に締結されている。また、第3締結部52は、サイドメンバアウタパネル34を車幅方向に貫通する円形の挿通孔72と、挿通孔72を囲む略環状の周縁部73とで構成されている。
(第4締結部)
第4締結部54は、第4取付部の一例であり、図示しないボルトを用いて、フロントピラーRF32(図3参照)に車幅方向の外側から締結される(取付けられる)部位である。具体的には、第4締結部54は、下縁部62Aにおける第1締結部46に対する非締結部56側とは反対側(車両前後方向の後側)に間隔をあけて配置され、フロントピラーRF32に締結されている。また、第4締結部54は、サイドメンバアウタパネル34を車幅方向に貫通する円形の挿通孔68と、挿通孔68を囲む略環状の周縁部69とで構成されている。周縁部69は、下縁部62Aから下側(外側)へ張出されている。
図5には、第1締結部46及び第4締結部54の断面が示されている。第1締結部46及び第4締結部54は、フロントピラーRF32に対して車幅方向外側から重ねられている。また、フロントピラーRF32における第1締結部46及び第4締結部54と車幅方向に並ぶ部位は、ロッカアウタパネル15に車幅方向外側から重ねられている。ここで、第1締結部46及び第4締結部54は、ボルト21をウェルドナット17に締結することで、フロントピラーRF32を介してロッカアウタパネル15に取付けられている。なお、第1締結部46及び第4締結部54と、フロントピラーRF32との間には、ボルト21の軸部が挿入されるワッシャ55が設けられている。また、サイドメンバアウタパネル34とフロントピラーRF32との間でかつワッシャ55が設けられていない部位は、図示しない接着剤により接着されている。
(非締結部)
非締結部56は、変形許容部の一例であり、傾斜縁部62Cにおける第1締結部46と第2締結部48との間に設けられた部位である。つまり、非締結部56は、サイドメンバアウタパネル34におけるヒンジ取付部44よりも外側に位置している。さらに、非締結部56は、フロントピラーRF32に車幅方向の外側から接触しているが、フロントピラーRF32には取付けられていない(締結、接合がされていない非取付部とされている)。これにより、非締結部56は、第1締結部46及び第2締結部48に対して、ヒンジ取付部44側とは反対側(外側)に向かう面内方向のサイドメンバアウタパネル34の変形を許容するようになっている。換言すると、非締結部56は、第1締結部46及び第2締結部48に対するヒンジ取付部44側から第1締結部46と第2締結部48との間へ面内方向に作用する熱応力を、ヒンジ取付部44側とは反対側(外側)へ解放させる解放部の一例である。
図6に示すように、サイドメンバアウタパネル34を車幅方向から見て、第1締結部46の中央位置を点A、第2締結部48の中央位置を点B、第3締結部52の中央位置を点C、第4締結部54の中央位置を点Dで示す。点Aと点Dとを結ぶ線分ADは、車両前後方向に沿っている。点Bと点Cとを結ぶ線分BCは、車両上下方向に沿っている。
点A、点B、点C、点Dを結んで形成される四角形ABCDの外形線と、四角形ABCDの内側とを含む領域を、仮想領域S1と称する。仮想領域S1は、車幅方向から見て台形状となっている。また、線分ADを車両前側に延長した半直線Kaと、線分BCを車両下側に延長した半直線Kbとの交点を点Eで示す。そして、点A、点B、点Eを結んで形成される三角形ABEの外形線と、三角形ABEの内側とを含む領域を、外側領域S2と称する。
ここで、ヒンジ取付部44のほぼ中央となる位置を点Fで示す。点Fは、一例として、仮想領域S1の内側に設定されている。換言すると、ヒンジ取付部44は、第1締結部46、第2締結部48、第3締結部52及び第4締結部54を結んで形成される仮想領域S1の内側に配置されている。外側領域S2には、点A及び点Bを除いて締結部(接合部)が無い。
<比較例>
図13には、比較例の取付構造200が示されている。取付構造200は、アルミニウム製(線膨張係数K2)のサイドメンバアウタパネル202と、フロントピラーRF32と、ロッカアウタパネル15とを有している。サイドメンバアウタパネル202は、第1締結部204と、第2締結部206と、第3締結部208と、第4締結部212と、ヒンジ取付部44とを有する。第1締結部204、第2締結部206、第3締結部208、第4締結部212は、いずれも図示しないボルト及びナットにより締結される構成は、本実施形態と同様である。
第1締結部204は、既述の点E(図6参照)に相当する位置(サイドメンバアウタパネル202の角部)に形成されている。第2締結部206は、既述の点Bと点C(図6参照)との間に相当する位置に形成されている。第3締結部208は、点Cよりも車両上側に形成されている。第4締結部212は、既述の点D(図6参照)に相当する位置に形成されている。なお、既述の点A及び点B(図6参照)に相当する位置には、締結部は形成されていない。ヒンジ取付部44は、既述の点Fに相当する位置に形成されている。
比較例の取付構造200において、フロントピラーRF32及びサイドメンバアウタパネル202が、100℃以上の高温で加熱されたものとする。この加熱状態において、サイドメンバアウタパネル202の線膨張係数K2は、フロントピラーRF32の線膨張係数K1よりも大きい。このため、サイドメンバアウタパネル202の熱応力による変形(膨張)量が、フロントピラーRF32の熱応力による変形(膨張)量よりも大きくなる。これにより、サイドメンバアウタパネル202がフロントピラーRF32に対して離れ易くなる。
ここで、図14(A)に示すように、比較例の取付構造200では、車両前後方向(面内方向)の変形と車両上下方向(面内方向)の変形とを、1点の第1締結部204で受けている。このため、第1締結部204の周囲では、熱応力が解放され難い(面内方向の変形が許容され難い)ので、フロントピラーRF32に対するサイドメンバアウタパネル202の浮き量d(面外方向の変形量)が大きくなる。
図14(B)に模式的に示すように、取付構造200において、サイドメンバアウタパネル202に4箇所、測定点PA、PB、PC、PDを設定した。測定点PAは、第1締結部204と第4締結部212との間、測定点PBは、第1締結部204と第2締結部206との間、測定点PCは、第2締結部206と第3締結部208との間、測定点PDは、第3締結部208よりも上側に設定した。なお、図14(B)における×印は、締結点を表している。
フロントピラーRF32及びサイドメンバアウタパネル202が加熱された場合における、フロントピラーRF32に対するサイドメンバアウタパネル202の浮き量について、CAE(Computer Aided Engineering)解析を行った。加熱温度は、塗装後の乾燥処理の温度(100℃以上)で設定した。このCAE解析の結果、比較例の取付構造200では、測定点PAの浮き量が1.83、測定点PBの浮き量が1.75、測定点PCの浮き量が1.02、測定点PDの浮き量が0.92となった。なお、浮き量の単位はmmである。
〔作用及び効果〕
次に、本実施形態の取付構造30の作用及び効果について説明する。
図1に示すフロントピラーRF32及びサイドメンバアウタパネル34が、100℃以上の高温で加熱されたものとする。この加熱状態において、サイドメンバアウタパネル34の線膨張係数K2は、フロントピラーRF32の線膨張係数K1よりも大きい。このため、サイドメンバアウタパネル34の熱応力による変形(膨張)量が、フロントピラーRF32の熱応力による変形(膨張)量よりも大きくなる。サイドメンバアウタパネル34では、ヒンジ取付部44において熱応力による変形が拘束されるものの、各締結部位に向けて熱応力が作用するために、変形量が大きくなる。特に、図6に示すヒンジ取付部44が第1締結部46、第2締結部48、第3締結部52及び第4締結部54で形成される仮想領域S1の内側に配置されているので、ヒンジ取付部44が外側に配置された構成に比べて、各締結部に熱応力が作用し易くなる。これにより、サイドメンバアウタパネル34がフロントピラーRF32に対して浮き(離れ)易くなる。
ここで、図4に示す取付構造30では、ヒンジ取付部44側から熱応力が作用する部位でかつサイドメンバアウタパネル34における取付部位が、外縁部62において少なくとも第1締結部46と第2締結部48の2箇所ある。このため、比較例のように締結部位が1箇所の構成に比べて、締結(取付部位)に作用する面内方向の熱応力が分散される。さらに、非締結部56は、フロントピラーRF32(図3参照)に取付けられていない。つまり、非締結部56は、第1締結部46と第2締結部48との間の部位の面内方向の変形を許容する。換言すると、非締結部56は、第1締結部46と第2締結部48との間へ作用する面内方向の熱応力を、ヒンジ取付部44側とは反対側へ向けて解放させる。このため、第1締結部46の周辺部、第2締結部48の周辺部、第1締結部46と第2締結部48との間の部位において、サイドメンバアウタパネル34の面外方向の変形量が小さくなる。
換言すると、図7(A)に示すように、取付構造30では、第1締結部46と第2締結部48との間の部位が熱応力の作用する面内方向に自由に伸びることができる。さらに、非締結部56において、車両前後方向及び車両上下方向に対して斜め方向に延びる外形を有していることで、第1締結部46、第2締結部48の1点当たりが受け持つ変形の角度が、比較例に比べて浅くなる。これらの理由により、第1締結部46の周辺部、第2締結部48の周辺部、及び第1締結部46と第2締結部48との間の部位において、それぞれサイドメンバアウタパネル34の変形量(熱応力の作用する面内方向に対して交差する面外方向の変形量)が小さくなる。これにより、フロントピラーRF32(図3参照)及びサイドメンバアウタパネル34が加熱された場合のサイドメンバアウタパネル34の浮きを、既述の比較例に比べて抑制することができる。
また、取付構造30では、第3締結部52が外縁部62に沿って第2締結部48と隣り合っており、第4締結部54が外縁部62に沿って第1締結部46と隣り合っている。つまり、内側に比べて浮き易い外縁部62に各締結部が配置されるので、サイドメンバアウタパネル34の浮きをさらに抑制することができる。
さらに、取付構造30では、サイドメンバアウタパネル34に非締結部56が形成されているので、塗装後の乾燥時に変形し易いサイドメンバアウタパネル34の変形を抑制することができる。
加えて、取付構造30では、車両10の外面の一部を形成するサイドメンバアウタパネル34の変形が抑制されるので、車両10の意匠性の低下を抑制することができる。
また、取付構造30では、サイドメンバアウタパネル34の変形が抑制されることで、サイドメンバアウタパネル34をアルミニウム製とすることができる。このため、サイドメンバアウタパネル34を鉄製とする構成に比べて、車両10を軽量化することができる。
(浮き量の測定)
図7(B)に模式的に示すように、サイドメンバアウタパネル34に4箇所、測定点P1、P2、P3、P4を設定した。測定点P1は、第1締結部46と第3締結部52との間、測定点P2は、第1締結部46と第2締結部48との間、測定点P3は、第2締結部48と第4締結部54との間、測定点P4は、第4締結部54よりも上側に設定した。なお、図7(B)における×印は、締結点を表している。
フロントピラーRF32(図3参照)及びサイドメンバアウタパネル34が加熱された場合における、フロントピラーRF32に対するサイドメンバアウタパネル34の浮き量について、既述のCAE解析を行った。加熱温度は、塗装後の乾燥処理の温度(100℃以上)で設定した。このCAE解析の結果、取付構造30では、測定点P1の浮き量が0.75、測定点P2の浮き量が1.17、測定点P3の浮き量が0.66、測定点P4の浮き量が0.60となり、比較例に比べて浮き量が小さくなることが確認された。なお、浮き量の単位はmmである。
[第2実施形態]
次に、第2実施形態に係る部材取付構造の一例としての取付構造80について説明する。なお、前述した第1実施形態と基本的に同一の部材及び部位には、前記第1実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。
図8に示す第2実施形態の取付構造80は、第1部材の一例としての車体後部部材82と、第2部材の一例としての隔壁パネル84とを有する。
<車体後部部材>
図9に示す車体後部部材82は、車体12の一部を構成する部材であり、車両10の車両前後方向の中央よりも後側を構成する部材である。また、車体後部部材82は、一例として、鉄製であり、既述の線膨張係数K1を有する。また、車体後部部材82は、車両10の車室23及び荷室25を形成している。車室23は、乗員が座る図示しないシートが配置される空間部である。荷室25は、物が収容される空間部である。さらに、車体後部部材82には、被接合部の一例としての被締結部83が形成されている。
被締結部83は、車体後部部材82における車室23と荷室25との境となる部位に、車両前後方向から見た場合に環状(枠状)に形成されている。また、被締結部83には、周方向に間隔をあけて複数の貫通孔86が形成されている。複数の貫通孔86の縁部でかつ荷室25側には、図示しないウェルドナットが設けられている。このウェルドナットには、図示しないボルトが締結されるようになっている。
被締結部83の車幅方向両端でかつ車両上下方向下端に位置する角部83Aは、一例として、車両前後方向から見た場合に内側に向けてL字状に窪んでいる。このL字状に窪んだ部位の両端には、2箇所の貫通孔86が形成されている。被締結部83には、この2箇所の貫通孔86に対して、車幅方向及び車両上下方向に間隔をあけて、他の貫通孔86が形成されている。
<隔壁パネル>
図8に示す隔壁パネル84は、一例として、アルミニウム製であり、既述の線膨張係数K2を有する。また、隔壁パネル84は、車両前後方向から見た場合に、車両上下方向を短手方向とし、車幅方向を長手方向とする略矩形の板状に形成されている。隔壁パネル84の周縁となる外縁部85には、一例として、複数の貫通孔86(図7参照)の位置に合わせて、厚肉部92、第1締結部93、第2締結部94、第3締結部95、第4締結部96及び非締結部97が形成されている。さらに、隔壁パネル84は、車両前後方向前側に配置される表面84Aを有する。なお、本実施形態における面内方向、面外方向は、隔壁パネル84の表面84Aに対する方向である。
第1締結部93、第2締結部94、第3締結部95及び第4締結部96は、図示しないボルトを用いて、被締結部83(図7参照)に締結(接合)されるようになっている。隔壁パネル84の中央部には、板厚方向(車両前後方向)に貫通された開口部99が形成されている。なお、隔壁パネル84は、車幅方向の中央に対して左右対称に構成されている。このため、取付構造80については、以後、車両右側部分について説明し、車両左側部分についての説明を省略する。
(厚肉部)
厚肉部92は、隔壁パネル84の他の部位よりも厚肉とされた部位であり、拘束部の一例である。また、厚肉部92は、被締結部83の角部83A(図7参照)の頂部と車両前後方向に重なる位置に形成されている。厚肉部92では、隔壁パネル84における他の部位に比べて、加熱時に作用する熱応力に対する剛性が高められている。換言すると、厚肉部92では、加熱による隔壁パネル84の変形(厚肉部92自体の変形も含む)が拘束されるようになっている。
(第1締結部)
第1締結部93は、第1取付部の一例であり、車体後部部材82に取付けられる。また、第1締結部93は、車体後部部材82の角部83Aに対して車両上下方向の下側(下端)に配置されている。さらに、第1締結部93は、隔壁パネル84を車両前後方向に貫通する貫通孔93Aと、貫通孔93Aの周縁部とで構成されている。
(第2締結部)
第2締結部94は、第2取付部の一例であり、車体後部部材82に取付けられる。また、第2締結部94は、車体後部部材82の角部83Aに対して車幅方向の外側(外端)に配置されている。さらに、第2締結部94は、隔壁パネル84を車両前後方向に貫通する貫通孔94Aと、貫通孔94Aの周縁部とで構成されている。
(第3締結部)
第3締結部95は、第3取付部の一例であり、車体後部部材82に取付けられる。また、第3締結部95は、第2締結部94に対して車両上下方向の上側に配置されている。さらに、第3締結部95は、隔壁パネル84を車両前後方向に貫通する貫通孔95Aと、貫通孔95Aの周縁部とで構成されている。
(第4締結部)
第4締結部96は、第4取付部の一例であり、車体後部部材82に取付けられる。また、第4締結部96は、第1締結部93に対して車幅方向の内側に配置されている。さらに、第4締結部96は、隔壁パネル84を車両前後方向に貫通する貫通孔96Aと、貫通孔96Aの周縁部とで構成されている。
(非締結部)
非締結部97は、変形許容部の一例であり、外縁部85における第1締結部93と第2締結部94との間の部位である。また、非締結部97は、厚肉部92よりも外側に位置している。さらに、非締結部97は、被締結部83に車両前後方向の前側から接触しているが、被締結部83には取付けられていない(締結、接合がされていない非取付部とされている)。これにより、非締結部97は、第1締結部93及び第2締結部94に対して、厚肉部92側とは反対側(外側)に向かう面内方向の隔壁パネル84の変形を許容する変形許容するようになっている。換言すると、非締結部97は、第1締結部93及び第2締結部94に対する厚肉部92側から第1締結部93と第2締結部94との間へ面内方向に作用する熱応力を、厚肉部92側とは反対側(外側)へ向けて解放させる解放部の一例である。
また、非締結部97には、窪み部98が形成されている。窪み部98は、車両前後方向から見た場合に、厚肉部92に向けてV字状に窪んだ部位である。換言すると、窪み部98は、隔壁パネル84が略三角形状に切欠かれた部位である。
ここで、被締結部83(図7参照)に対して、車両前後方向の前側から隔壁パネル84の外縁部85が重ねられ、図示しないボルトにより締結されることで、車体後部部材82に隔壁パネル84が固定される。車体後部部材82に固定された隔壁パネル84は、車室23と荷室25とを仕切る。
図10に示すように、隔壁パネル84を車両前後方向から見て、第1締結部93の中央位置を点A、第2締結部94の中央位置を点B、第3締結部95の中央位置を点C、第4締結部96の中央位置を点Dで示す。点Aと点Dとを結ぶ線分ADは、ほぼ車幅方向に沿っている。点Bと点Cとを結ぶ線分BCは、ほぼ車両上下方向に沿っている。
点A、点B、点C、点Dを結んで形成される四角形ABCDの外形線と、四角形ABCDの内側とを含む領域を、仮想領域S3と称する。仮想領域S3は、車両前後方向から見て台形状となっている。また、線分ADを車両左側に延長した半直線Kcと、線分BCを車両下側に延長した半直線Kdとの交点を点Eで示す。そして、点A、点B、点Eを結んで形成される三角形ABEの外形線と、三角形ABEの内側とを含む領域を、外側領域S4と称する。
ここで、厚肉部92のほぼ中央となる位置を点Fで示す。点Fは、一例として、仮想領域S3の内側に設定されている。換言すると、厚肉部92は、第1締結部93、第2締結部94、第3締結部95及び第4締結部96を結んで形成される仮想領域S3の内側に配置されている。外側領域S4には、点A及び点Bを除いて締結部(接合部)が無い。
また、窪み部98の底頂部に相当する位置を点Gで示す。点Gは、点Aと点Bとを結ぶ仮想線KLに対して点F側に位置している。換言すると、点Gは、三角形ABFの領域の内側に配置されている。隔壁パネル84において、四角形AEBFの領域の内側には、隔壁パネル84を車体後部部材82に取付ける部位は無い。
〔作用及び効果〕
次に、第2実施形態の取付構造80の作用及び効果について説明する。
図8に示す車体後部部材82及び隔壁パネル84が、100℃以上の高温で加熱されたものとする。この加熱状態において、隔壁パネル84の線膨張係数K2は、車体後部部材82の線膨張係数K1よりも大きい。このため、隔壁パネル84の熱応力による変形(膨張)量が、車体後部部材82の熱応力による変形(膨張)量よりも大きくなる。隔壁パネル84では、厚肉部92において熱応力による変形が拘束されるものの、各締結部位に向けて熱応力が作用するために、変形量が大きくなる。特に、厚肉部92が第1締結部93、第2締結部94、第3締結部95及び第4締結部96で形成される仮想領域S3の内側に配置されているので、厚肉部92が外側に配置された構成に比べて、各締結部に熱応力が作用し易くなる。これにより、隔壁パネル84が車体後部部材82に対して浮き(離れ)易くなる。
ここで、図10に示す取付構造80では、厚肉部92側から熱応力が作用する部位でかつ隔壁パネル84における取付部位が、外縁部85において少なくとも第1締結部93と第2締結部94の2箇所ある。このため、既述の比較例のように締結部位が1箇所の構成に比べて、締結(取付部位)に作用する面内方向の熱応力が分散される。さらに、非締結部97が車体後部部材82(図9参照)に取付けられていない。これにより、非締結部97は、第1締結部93と第2締結部94との間の部位の面内方向の変形を許容する。換言すると、非締結部97は、厚肉部92側から第1締結部93と第2締結部94との間へ作用する面内方向の熱応力を、厚肉部92側とは反対側へ向けて解放させる。このため、取付構造80では、第1締結部93と第2締結部94との間の部位が熱応力の作用する面内方向に自由に伸びることができる。
このように、取付構造80では、第1締結部93の周辺部、第2締結部94の周辺部、及び第1締結部94と第2締結部94との間の部位において、それぞれ隔壁パネル84の変形量(熱応力の作用する面内方向に対して交差する面外方向の変形量)が小さくなる。これにより、車体後部部材82及び隔壁パネル84が加熱された場合の隔壁パネル84の浮きを、比較例に比べて抑制することができる。
また、取付構造80では、第3締結部95が外縁部85に沿って第2締結部94と隣り合っており、第4締結部96が外縁部85に沿って第1締結部93と隣り合っている。つまり、内側の部位に比べて浮き易い外縁部85に各締結部が配置されるので、隔壁パネル84の浮きをさらに抑制することができる。
また、取付構造80では、鉄製の車体後部部材82に対するアルミニウム製の隔壁パネル84の浮きが抑制されるので、車体後部部材82と隔壁パネル84との間のシール性の低下を抑制することができる。
<変形例>
なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。
(第1変形例)
図6に示すサイドメンバアウタパネル34に換えて、図11(A)に示す第2部材及びパネル部材の一例としてのサイドメンバアウタパネル102を用いてもよい。サイドメンバアウタパネル102は、サイドメンバアウタパネル34(図6参照)において、点A及び点Bに対して、非締結部56が外側(線分ABに対する点F側とは反対側)に向けて凸となる円弧状に形成されている。
(第2変形例)
図6に示すサイドメンバアウタパネル34に換えて、図11(B)に示す第2部材及びパネル部材の一例としてのサイドメンバアウタパネル104を用いてもよい。サイドメンバアウタパネル104は、サイドメンバアウタパネル34(図6参照)において、点A及び点Bに対して、非締結部56が内側(線分ABに対する点F側)に向けて凸となる円弧状に形成されている。換言すると、非締結部56に円弧状の窪み部105を形成してもよい。なお、交点Eは、サイドメンバアウタパネル104の外形線に沿って設定してもよい。
(第3変形例)
図6に示すサイドメンバアウタパネル34に換えて、図12に示す第2部材及びパネル部材の一例としてのサイドメンバアウタパネル106を用いてもよい。サイドメンバアウタパネル106は、サイドメンバアウタパネル34(図6参照)において、点A及び点Bに対して、非締結部56が内側(線分ABに対する点F側)に向けて凸となる台形状に形成されている。換言すると、非締結部56に台形状の窪み部107を形成してもよい。なお、交点Eは、サイドメンバアウタパネル106の外形線に沿って設定してもよい。
<他の変形例>
取付構造30において、非締結部56に窪み部98を形成してもよい。また、取付構造30において、ヒンジ取付部44が仮想領域S1の外側に配置されていてもよい。
取付部は、各締結部のように締結によって取付けられる部位に限らず、溶接等の接合によって取付けられる部位であってもよい。取付部は、例えば、SPR(セルフピアスリベット)やFDS(フロードリルスクリュー)を用いた接合によって取付けられる部位であってもよい。
第1部材は、フロントピラーRF32に限らず、サイドメンバアウタパネル34に対して車幅方向の内側に配置される他のインナパネルであってもよい。また、本発明は、線膨張率の異なる2つの部材が複数箇所で拘束されていて、且つ熱がかかるものであれば同様の効果が得られるものであり、第1部材及び第2部材は、車両用部材に限らず、例えば電子基板上の金属板(樹脂層及び金属層を有するもの)等に用いられてもよい。
線膨張係数が異なる材料の組合せとしては、鉄とアルミニウムに限らず、鉄とアルミニウム合金や、他の金属の組合せ、あるいは、金属と樹脂との組合せであってもよい。
拘束部は、ヒンジ取付部44のように他の部材の取付けによって変形が拘束され易くなる部位や、厚肉部92のように板厚を厚くすることによって変形が拘束され易くなる部位に限らない。例えば、稜線を形成して熱応力に対する剛性を高めた部位であってもよい。
以上、本発明の実施形態及び変形例に係る車両側部構造の一例について説明したが、これらの実施形態及び変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
10 車両
23 車室
25 荷室
30 取付構造(部材取付構造の一例)
32 フロントピラーロアリインフォースメント(第1部材の一例)
34 サイドメンバアウタパネル(第2部材及びパネル部材の一例)
34A 表面
44 ヒンジ取付部(拘束部の一例)
46 第1締結部(第1取付部の一例)
48 第2締結部(第2取付部の一例)
52 第3締結部(第3取付部の一例)
54 第4締結部(第4取付部の一例)
62 外縁部
56 非締結部(変形許容部の一例)
80 取付構造(部材取付構造の一例)
82 車体後部部材(第1部材の一例)
84 隔壁パネル(第2部材の一例)
84A 表面
85 外縁部
92 厚肉部(拘束部の一例)
93 第1締結部(第1取付部の一例)
94 第2締結部(第2取付部の一例)
95 第3締結部(第3取付部の一例)
96 第4締結部(第4取付部の一例)
97 非締結部(変形許容部の一例)
98 窪み部
102 サイドメンバアウタパネル(第2部材及びパネル部材の一例)
104 サイドメンバアウタパネル(第2部材及びパネル部材の一例)
106 サイドメンバアウタパネル(第2部材及びパネル部材の一例)
S1 仮想領域
S3 仮想領域

Claims (6)

  1. 第1線膨張係数を有する第1部材と、
    前記第1線膨張係数よりも大きい第2線膨張係数を有し、表面を面外方向から見た場合に四角形状の仮想領域を形成する4つの頂点に配置され前記第1部材に取付けられる第1取付部、第2取付部、第3取付部及び第4取付部のうち、少なくとも前記第1取付部及び前記第2取付部が外縁部に配置される第2部材であって、前記仮想領域の内側に配置され加熱による変形を拘束する拘束部と、前記第1取付部と前記第2取付部との間に設けられ、前記第1取付部と前記第2取付部との間の部位の面内方向の変形を許容する変形許容部と、を有する前記第2部材と、を有し、
    前記第3取付部は、前記外縁部に沿って前記第2取付部と隣り合い、
    前記第4取付部は、前記外縁部に沿って前記第1取付部と隣り合う部材取付構造。
  2. 前記変形許容部には、前記面内方向の内側に向けて窪む窪み部が形成されている請求項1に記載の部材取付構造。
  3. 前記第1部材は、車両の骨格部材であり、
    前記第2部材は、前記骨格部材に取付けられるパネル部材である請求項1又は請求項に記載の部材取付構造。
  4. 前記パネル部材は、前記車両の外面の一部を形成するサイドメンバアウタパネルである請求項に記載の部材取付構造。
  5. 前記骨格部材は、鉄製であり、
    前記サイドメンバアウタパネルは、アルミニウム製である請求項に記載の部材取付構造。
  6. 前記骨格部材は、車室及び荷室を形成する鉄製の車体後部部材であり、
    前記パネル部材は、アルミニウム製で前記車室と前記荷室とを仕切る隔壁パネルである請求項に記載の部材取付構造。
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