WO2021210220A1 - 車体側部構造及び車体側部構造の製造方法 - Google Patents

Abstract

車体側部構造は、ドア開口を有する開口フランジを形成するアルミニウム合金製のサイドパネルアウタ（２）と、サイドパネルアウタ（２）より車幅方向の内側に重ねられる鋼製の補強部材（４）と、補強部材（４）より車幅方向の内側に重ねられる鋼製のインナパネル（３）と、接着剤（２０）によりサイドパネルアウタ（２）と補強部材（４）とが接着された状態で、開口フランジの長手方向に沿って４０ｍｍ以上８０ｍｍ以下の間隔（Ｐ１）で複数設けられ、機械的結合によりサイドパネルアウタ（２）と補強部材（４）とを結合する機械的結合部（５）と、長手方向において複数の機械的結合部（５）の間に設けられ、サイドパネルアウタ（２）、補強部材（４）及びインナパネル（３）が３枚重ねられた状態で、補強部材（４）とインナパネル（３）とを接合する抵抗溶接部（６）と、を備える。

Description

車体側部構造及び車体側部構造の製造方法

　本発明は、車体側部構造及び車体側部構造の製造方法に関する。
　本願は、２０２０年４月１７日に出願された日本国特願２０２０－０７３８７４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　車体側部の上部には、車体前後方向に延びるインナパネルが配設され、その外側にサイドパネルアウタが配設され、補強部材を介在させることにより、車体骨格となる閉断面を有するルーフサイド部が設けられる構成が知られている。ルーフサイド部において、閉断面を形成する複数の板部材同士の結合、及び車体側の部材に対する板部材の結合を行うための技術が種々提案されている。

　例えば特許文献１には、軽量化のためアルミニウム製とするサイドパネルアウタと、第一接合部を介してサイドパネルアウタと接合される鋼製のインナパネルと、第二接合部を介してサイドパネルアウタと接合される同じく軽量化のためアルミニウム製とするルーフパネルと、を備えた構成が開示されている。第一接合部と第二接合部とは互いに離間している。特許文献１に記載の技術によれば、アルミニウム製のルーフパネルは、アルミニウム製のサイドパネルアウタを介して間接的に鋼製のインナパネルと繋がっている。これにより、アルミニウムと鋼との線膨張係数の違いによってアルミニウム製のルーフパネルに生じる歪みを、アルミニウム製のサイドアウタパネルによって吸収することができるとされている。

日本国特開２０１８－１４９８２８号公報

　しかしながら、特許文献１に記載の技術にあっては、アルミニウムと鋼という異材接合に使うリベット結合が複数の板部材を一度に重ね合わせて結合する手法であるため、ルーフアーチとインナパネルとを結合する際に、インナパネルに対して車室内側の一方からしか結合することができず、ルーフサイド部の取り付け強度を高めることが難しかった。よって、従来技術にあっては、ルーフサイド部の結合強度を高め、車体側部構造における剛性を向上する点において課題があった。

　本発明の態様は、鋼製のモノコック構造のアルミニウムによる車体軽量化において、従来技術と比較して剛性を向上可能な車体側部構造及び車体側部構造の製造方法を提供する。

　（１）本発明に係る一態様の車体側部構造は、車体のドア開口を有する開口フランジを形成するアルミニウム合金製のサイドパネルアウタと、前記サイドパネルアウタより前記車体の車幅方向の内側に重ねられる鋼製の補強部材と、前記補強部材より前記車幅方向の内側に重ねられる鋼製のインナパネルと、接着剤により前記サイドパネルアウタと前記補強部材とが接着された状態で、前記開口フランジの長手方向に沿って４０ｍｍ以上８０ｍｍ以下の間隔で複数設けられ、機械的結合により前記サイドパネルアウタと前記補強部材とを結合する機械的結合部と、前記長手方向において複数の前記機械的結合部の間に設けられ、前記サイドパネルアウタ、前記補強部材及び前記インナパネルが３枚重ねられた状態で、前記補強部材と前記インナパネルとを接合する溶接部と、を備える。

　（２）上記（１）の態様において、前記長手方向に沿う前記機械的結合部の間隔は、前記長手方向に沿う前記溶接部の間隔より大きくてもよい。

　（３）上記（１）又は（２）の態様において、前記ドア開口の角部と対応する前記開口フランジのコーナ部には、前記溶接部が設けられていてもよい。

　（４）上記（１）から（３）のいずれかの態様において、前記開口フランジの上部は、前記サイドパネルアウタと前記補強部材と前記インナパネルとが重ねられた３層構造となっていてもよく、前記開口フランジの下部は、前記補強部材と前記インナパネルとが重ねられた２層構造となっていてもよい。

　（５）上記（４）の態様において、前記補強部材のうち、前記開口フランジの上部に対応する部分は、前記開口フランジの下部に対応する部分より低い強度を有するように形成されてもよい。

　（６）上記（１）から（５）のいずれかの態様において、前記補強部材は、１５００ＭＰａ以上の引張強度を有する超高張力鋼板により形成されてもよく、前記補強部材のうち前記機械的結合部が設けられる部分は、４９０ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下の引張強度を有する高張力鋼板により形成されてもよい。

　（７）上記（１）から（６）のいずれかの態様において、前記開口フランジは環状に周回してもよく、前記機械的結合部と前記溶接部とは、前記開口フランジの周回方向に沿って連続して設けられてもよい。

　（８）上記（１）から（７）のいずれかの態様において、前記サイドパネルアウタの電気抵抗は、前記補強部材の電気抵抗及び前記インナパネルの電気抵抗より小さくてもよく、前記サイドパネルアウタの板厚は、前記補強部材の板厚及び前記インナパネルの板厚より薄くてもよい。

　（９）上記（１）から（８）のいずれかの態様において、前記機械的結合部は、前記サイドパネルアウタと前記補強部材との間に接着剤を有してもよい。

　（１０）本発明に係る一態様の車体側部構造の製造方法は、上記（１）から（９）のいずれかの態様の車体側部構造を製造するための車体側部構造の製造方法であって、前記サイドパネルアウタと前記補強部材とを機械的結合により結合して車体側部ユニットを形成する側部ユニット形成工程と、前記インナパネルをフロアに結合するフロア結合工程と、を有し、前記フロア結合工程は、フロアを基準として複数の部材を取り付けることにより前記車体を製造するメインラインに設けられ、前記側部ユニット形成工程は、前記メインラインとは異なるサブラインに設けられる。

　（１１）本発明に係る一態様の車体側部構造の製造方法は、上記（１）から（９）のいずれかの態様の車体側部構造を製造するための車体側部構造の製造方法であって、前記サイドパネルアウタ及び前記インナパネルの両側から一対の溶接チップを接触させて通電することにより前記溶接部を形成する溶接工程を有し、前記溶接工程において、前記サイドパネルアウタと一方の前記溶接チップとの接触面積は、前記インナパネルと他方の前記溶接チップとの接触面積よりも大きい。

　上記（１）の態様によれば、接着剤及び機械的結合部によりサイドパネルアウタと補強部材とが結合され、溶接部により補強部材とインナパネルとが結合される。これにより、車体側の部材であるルーフパネルやルーフアーチ等のルーフ部材とインナパネルとを結合した後に、サイドパネルアウタ、補強部材及びインナパネルの３枚が重ねられたルーフサイド部を形成できる。よって、閉断面を有するルーフサイド部を形成した後にインナパネルとルーフ部材とを結合する従来技術と比較して、閉断面を有するルーフサイド部を形成する前にインナパネルとルーフ部材とを結合できる。したがって、インナパネルの外側は開放されているため溶接ガンがアクセスできる範囲が広くなり、インナパネルとルーフ部材とを確実かつ強固に結合できる。よって、ルーフ部材とインナパネルとの取り付け強度を高め、車体側部構造の剛性を向上できる。さらに、アルミニウム合金製のサイドパネルアウタと鋼製の補強部材との間には接着剤が介在するので、異種金属同士が接触することによる電食の発生を抑制できる。よって、サイドパネルアウタ及び補強部材における電食による錆の発生を抑制し、より一層ルーフサイド部の剛性を高めることができる。
　機械的結合部は、開口フランジの長手方向に沿って４０ｍｍ以上８０ｍｍ以下の間隔で設けられている。これにより、機械的結合部の間隔が４０ｍｍ未満に設定された場合と比較して、複数の機械的結合部とその間に設けられる溶接部との干渉を抑制できる。機械的結合部の間隔が８０ｍｍより大きい場合と比較して、加熱によるアルミニウム合金製のサイドパネルアウタの浮き量を小さく抑えることができる。これにより、浮き量の増加による車体の捩り剛性の低下を抑制できる。よって、車体側部構造全体の剛性を高めることができる。
　したがって、鋼製のモノコック構造のアルミニウムによる車体軽量化において、従来技術と比較して剛性を向上可能な車体側部構造を提供できる。

　上記（２）の態様によれば、機械的結合部の間隔は、溶接部の間隔より大きい。これにより、鋼製の補強部材及びインナパネルを結合する溶接部の間隔を相対的に小さくできる。補強部材及びインナパネルはルーフサイド部の骨格を形成するので、補強部材及びインナパネル間を接合する溶接部の間隔を小さくすることで、ルーフサイド部の捩り剛性を高めることができる。よって、車体側部構造全体の剛性を向上することができる。

　上記（３）の態様によれば、開口フランジのコーナ部には、溶接部が設けられている。溶接に用いる治具は、機械的結合部を形成するための治具と比較して先端が小さく、狭い領域でも結合作業を実施できる。このため、コーナ部に溶接部を設けた場合には、コーナ部に機械的結合部を設ける場合と比較して、狭い部分であっても確実に部材同士を結合することができる。よって、コーナ部における結合強度を向上し、車体側部構造の剛性を向上できる。

　上記（４）の態様によれば、開口フランジの上部は、サイドパネルアウタと補強部材とインナパネルとが重ねられた３層構造となっている。このため、例えばルーフパネル及びサイドパネルアウタをアルミニウム合金製の材料で形成することにより、車体側部構造の軽量化を図るとともに熱歪吸収効果を高めることができる。
　一方、開口フランジの下部は、補強部材とインナパネルとが重ねられた２層構造となっている。これにより、開口フランジの下部を軽量化しつつ、鋼製の補強部材及びインナパネルにより下部を形成することで、耐衝撃性能を高めることができる。よって、軽量化と耐衝撃性能の向上とを両立した車体側部構造とすることができる。

　上記（５）の態様によれば、補強部材のうち、開口フランジの上部に対応する部分の強度は、開口フランジの下部に対応する部分の強度より低い。上部に位置する補強部材は、例えば下部に位置する補強部材と比較して板厚が薄く形成されることにより、下部よりも低強度に形成される。このように上部に位置する補強部材の板厚を薄くすることで、開口フランジの上部と対応する部分の軽量化を図ることができる。同様に、上部に位置する補強部材は、例えば下部に位置する補強部材と比較して比重の小さい脆弱な材料により形成されてもよい。このように上部に位置する補強部材の材料を比重の小さい材料とすることで、開口フランジの上部と対応する部分のさらなる軽量化を図ることができる。乗員が乗るために上部と比較して高い耐衝撃性が要求される下部は、上部より高強度に形成されている。よって、下部において高い耐衝撃性能を有するとともに、上部において好適に軽量化した車体側部構造とすることができる。

　上記（６）の態様によれば、補強部材は、１５００ＭＰａ以上の引張強度を有する超高張力鋼板により形成されている。これにより、補強部材の板厚を薄くした場合であっても高い強度を維持できる。よって、補強部材を薄肉化することでさらなる軽量化を図ることができる。補強部材のうち機械的結合部が設けられる部分は、例えば焼きなまし等による軟質化処理が施されることにより、４９０ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下の引張強度を有する高張力鋼板となっている。これにより、機械的結合を行う際の材料の成形性を向上し、容易に機械的結合部を形成することができる。これらの軟質化処理は、補強部材の局所的な領域にのみ施されるため、補強部材全体での強度低下を抑制し、開口フランジの剛性を高い状態に維持できる。よって、開口フランジの剛性を低下させることなく軽量化と製造性の向上を実現できる。

　上記（７）の態様によれば、機械的結合部及び溶接部は、開口フランジの周回方向に沿って連続して設けられる。これにより、開口フランジの縁部における結合強度を向上できる。よって、開口フランジ全体の強度を向上できる。

　上記（８）の態様によれば、サイドパネルアウタは、補強部材及びインナパネルと比較して、電気抵抗が小さく、板厚が薄い。これにより、サイドパネルアウタ、補強部材及びインナパネルが重ねられた状態で溶接を行った場合に、サイドパネルアウタと比較して抵抗の大きい補強部材及びインナパネル間で溶接を行うことができる。よって、サイドパネルアウタに溶接用の切欠きや孔を設けることなく、鋼製の補強部材及びインナパネルを結合できる。

　上記（９）の態様によれば、機械的結合部は、アルミニウム合金製のサイドパネルアウタと鋼製の補強部材との間に接着剤を有する。これにより、アルミニウムと鋼との異種金属材料同士が接触することによる電食の発生を抑制できる。よって、サイドパネルアウタ及び補強部材における錆の発生を抑制し、より一層車体側部構造の剛性を高めることができる。

　上記（１０）の態様によれば、側部ユニット形成工程と、フロア結合工程と、により車体側部構造が製造される。フロア結合工程は、車体の製造ラインにおけるメインラインに設けられ、側部ユニット形成工程は、車体の製造ラインにおけるサブラインに設けられる。これにより、側部ユニット形成工程を追加する際に、既存の製造設備を大幅に変更することなく、サブラインを追加することにより容易に側部ユニット形成工程を製造ラインに組み込むことができる。よって、既存の設備を有効に利用した、汎用性の高い車体側部構造の製造方法とすることができる。
　したがって、鋼製のモノコック構造のアルミニウムによる車体軽量化において、従来技術と比較して剛性を向上可能な車体側部構造を容易に製造可能な、汎用性の高い車体側部構造の製造方法を提供できる。

　上記（１１）の態様によれば、サイドパネルアウタと一方の溶接チップとの接触面積は、インナパネルと他方の溶接チップとの接触面積よりも大きい。これにより、通電時にサイドパネルアウタと溶接チップとの接触部における発熱量を低減できる。よって、鋼製の補強部材及びインナパネル間でのみ抵抗溶接が行われ、補強部材とインナパネルとを効率的に抵抗溶接により結合できる。アルミニウム合金は鋼よりも電気抵抗が低いので、サイドパネルアウタの発熱量を低減することにより、サイドパネルアウタと補強部材とが溶接されることを抑制できる。よって、アルミニウム合金と鋼との異種金属同士の溶接に起因する脆い金属間化合物の発生を抑制できる。

実施形態に係る車体側部構造の正面図。 実施形態に係る車体側部構造の上面図。 実施形態に係るルーフサイド部の断面斜視図。 図１のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図。 実施形態に係るセンターピラーの断面斜視図。 図３のＶＩ－ＶＩ線に沿う断面図。 実施形態に係る機械的結合部が形成される補強部材の斜視図。 実施形態に係るクリンチングの工程を示す説明図。 実施形態に係る溶接工程を示す説明図。 実施形態に係る車体側部構造の製造方法を示す説明図。

　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下の説明において、図中の矢印ＦＲは車体前方を指し、矢印ＵＰは車体上方を指し、矢印ＯＵＴは車体の車幅方向外側を指している。

（車体側部構造）
　図１は、実施形態に係る車体側部構造１の正面図である。図２は、実施形態に係る車体側部構造１の上面図である。
　図１及び図２に示すように、車体側部構造１は、複数のドア開口１１を形成する開口フランジ１０を備える。開口フランジ１０は、車体の両側部に左右一対設けられている。車体側部構造１は、フロントピラー１４と、センターピラー１５と、リアピラー１６と、ルーフサイド部１２と、ロッカ部１３と、を有する。
　フロントピラー１４、センターピラー１５、及びリアピラー１６は、車体の前方から後方に向かって順に配設されている。フロントピラー１４、センターピラー１５、及びリアピラー１６は、それぞれ上下方向に沿って延びている。フロントピラー１４とセンターピラー１５との間に前側ドアのドア開口１１が設けられている。センターピラー１５とリアピラー１６との間に後側ドアのドア開口１１が設けられている。

　ルーフサイド部１２は、開口フランジ１０の上部を形成している。ルーフサイド部１２には、フロントピラー１４、センターピラー１５、及びリアピラー１６の上端部が接続されている。ルーフサイド部１２は、前後方向に沿って延びている。ルーフサイド部１２は、車体の上方を覆うルーフパネル９と接続されている。
　ロッカ部１３は、開口フランジ１０の下部を形成している。ロッカ部１３には、フロントピラー１４、センターピラー１５、及びリアピラー１６の下端部が接続されている。ロッカ部１３は、前後方向に沿って延びている。

　車体側部構造１のうち、各ドア開口１１の縁部に沿って環状に周回する縁部分が開口フランジ１０となっている。車体側部構造１は、サイドパネルアウタ２と、インナパネル３（図３参照）と、補強部材４と、機械的結合部５（図６参照）と、抵抗溶接部６（請求項の溶接部、図６参照）と、を備える。
　図３は、実施形態に係るルーフサイド部１２の断面斜視図である。図４は、図１のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図である。

　図１及び図３に示すように、開口フランジ１０の上部から後部に亘る第一領域２１（図１の斜線で示す領域参照）には、サイドパネルアウタ２が設けられている。第一領域２１は、車幅方向から見てルーフサイド部１２、リアピラー１６、及びロッカ部１３の後端部を含む領域である。サイドパネルアウタ２は、アルミニウム合金により形成されている。図３に示すように、サイドパネルアウタ２は、開口フランジ１０における車幅方向の最も外側に配置されている。換言すれば、サイドパネルアウタ２は、開口フランジ１０を形成している。図４に示すように、サイドパネルアウタ２は、ルーフサイド部１２において、車幅方向の外側及び上方の間の斜め方向に向けて凸となる断面ハット状に形成されている。断面ハット状に形成されたサイドパネルアウタ２の車幅方向内側の端部は、ルーフパネル９と接続されている。

　具体的に、ルーフサイド部１２を形成するサイドパネルアウタ２は、アウタ外フランジ２ａと、アウタ下壁部２ｂと、アウタ頂壁部２ｃと、アウタ上壁部２ｄと、アウタ内フランジ２ｅと、を有する。アウタ外フランジ２ａは、上下方向に沿って延びている。アウタ下壁部２ｂは、アウタ外フランジ２ａの上端部から屈曲されて車幅方向外側に向かって延びている。アウタ頂壁部２ｃは、アウタ下壁部２ｂの車幅方向外側の端部から屈曲されて上方及び車幅方向の内側へ向かって延びるとともに、車幅方向の外側に凸となるように緩やかに湾曲している。アウタ上壁部２ｄは、アウタ頂壁部２ｃの上端部から屈曲されて車幅方向の内側へ向かって延びている。アウタ上壁部２ｄの車幅方向内側の端部には、ルーフパネル９が接続されている。アウタ内フランジ２ｅは、アウタ上壁部２ｄの車幅方向内側の端部から屈曲されて上方へ延びている。

　インナパネル３は、サイドパネルアウタ２より車幅方向の内側に設けられている。インナパネル３は、鋼製の材料により形成されている。インナパネル３は、鋼板を折り曲げて形成されている。具体的に、インナパネル３は、インナ外フランジ３ａと、インナ横壁部３ｂと、インナ縦壁部３ｃと、インナ内フランジ３ｄと、を有する。インナ外フランジ３ａは、上下方向に沿って延びている。インナ外フランジ３ａは、結合部７においてアウタ外フランジ２ａと結合されている。インナ横壁部３ｂは、インナ外フランジ３ａの上端部から屈曲されて車幅方向内側に向かって延びている。インナ縦壁部３ｃは、インナ横壁部３ｂの車幅方向内側の端部から屈曲されて上方へ向かって延びている。インナ内フランジ３ｄは、インナ縦壁部３ｃの上端部から屈曲されて車幅方向内側に向かって延びている。インナ内フランジ３ｄは、結合部７においてアウタ内フランジ２ｅと結合されている。これによりインナパネル３は、断面ハット状に形成されたサイドパネルアウタ２の開口を覆っている。

　補強部材４は、車幅方向においてサイドパネルアウタ２とインナパネル３との間に設けられている。換言すれば、補強部材４は、サイドパネルアウタ２より車幅方向の内側に重ねられる。インナパネル３は、補強部材４より車幅方向の内側に重ねられる。補強部材４は、鋼製の材料により形成されている。補強部材４は、１５００ＭＰａ以上の引張強度を有する超高張力鋼板により形成されている。ルーフサイド部１２において、補強部材４は、車幅方向の外側及び上方の間の斜め方向に向けて凸となる断面ハット状に形成されている。

　具体的に、ルーフサイド部１２を形成する補強部材４は、第一フランジ４ａと、膨出部４ｂと、第二フランジ４ｃと、を有する。第一フランジ４ａは、上下方向に沿って延びている。第一フランジ４ａは、アウタ外フランジ２ａ及びインナ外フランジ３ａに挟まれた状態で結合部７において結合されている。膨出部４ｂは、第一フランジ４ａの上端部から屈曲されて車幅方向内側に向かって延びるとともに、車幅方向の外側及び上方の間の斜め方向に向かって凸となるように膨出している。第二フランジ４ｃは、膨出部４ｂの車幅方向内側の端部から屈曲されて車幅方向の内側に向かって延びている。第二フランジ４ｃは、アウタ内フランジ２ｅ及びインナ内フランジ３ｄに挟まれた状態で結合部７において結合されている。
　よって、結合部７では、内側から外側に向かって順にインナパネル３、補強部材４及びサイドパネルアウタ２が３枚重ねられている。３枚の部材が重ねられて結合された状態で、補強部材４の開口をインナパネル３が覆うことにより、補強部材４とインナパネル３との間に閉断面８が形成されている。

　図５は、実施形態に係るセンターピラー１５の断面斜視図である。
　図１及び図５に示すように、インナパネル３及び補強部材４は、開口フランジ１０の第一領域２１及び第一領域２１以外の第二領域２２を含む全領域に設けられている。第二領域２２は、フロントピラー１４、センターピラー１５及びロッカ部１３を含む領域である。換言すれば、第二領域２２は、車幅方向から見て、開口フランジ１０全体のうちサイドパネルアウタ２が設けられていない領域である。
　図５に示すように、第一領域２１（すなわち、開口フランジ１０の上部）は、サイドパネルアウタ２と、補強部材４と、インナパネル３と、が重ねられた３層構造となっている。第二領域２２（すなわち、開口フランジ１０の下部）は、補強部材４と、インナパネル３と、が重ねられた２層構造となっている。

　センターピラー１５等が位置する第二領域２２において、インナパネル３は、車幅方向の内側に凸となる断面ハット状に形成されている。第二領域２２において、補強部材４は、車幅方向の外側に凸となる断面ハット状に形成されている。インナパネル３及び補強部材４は、開口同士が向き合って配置されることにより、閉断面８を形成している。

　補強部材４のうち、第一領域２１に対応する部分の強度は、第二領域２２に対応する部分の強度より低くなるように形成されている。本実施形態において、第一領域２１に設けられた補強部材４の板厚は、第二領域２２に設けられた補強部材４の板厚より薄く形成される。これにより、第二領域２２と比較して第一領域２１における補強部材４の強度が低くなっている。
　なお、第二領域２２と比較して第一領域２１の補強部材４を低強度とする手段については、上述の板厚を変更する手段に限定されない。例えば、第二領域２２の補強部材４と比較して比重の小さい脆弱な材料を用いることにより、第一領域２１における補強部材４の強度を低下させてもよい。第一領域２１の補強部材４に切欠き等を形成することで強度を低下させてもよい。これらの手段を併用してもよい。

　図６は、図３のＶＩ－ＶＩ線に沿う断面図である。
　結合部７において、サイドパネルアウタ２、インナパネル３及び補強部材４は、機械的結合部５と抵抗溶接部６とを併用して結合されている。
　機械的結合部５は、クリンチングによりサイドパネルアウタ２及び補強部材４を塑性変形させることにより、サイドパネルアウタ２と補強部材４とを機械的に結合している。図１に示すように、機械的結合部５は、開口フランジ１０におけるドア開口１１の周縁部に沿って複数設けられている。換言すれば、機械的結合部５は、開口フランジ１０の周回方向に沿って設けられている。図２に示すように、機械的結合部５は、ルーフパネル９における窓孔１８の縁部にも同様に設けられている。図６に示すように、サイドパネルアウタ２と補強部材４との間には、接着剤２０が塗布されている。機械的結合部５は、接着剤２０によりサイドパネルアウタ２と補強部材４とが接着された状態で、開口フランジ１０の長手方向（周回方向）に沿って所定の間隔Ｐ１で複数設けられている。すなわち、機械的結合部５は、接着剤２０を含む。機械的結合部５における所定の間隔Ｐ１は、加熱時において鋼製の補強部材４に対するアルミニウム合金製のサイドパネルアウタ２の浮きが生じない値に設定されている。本実施形態において、機械的結合部５における所定の間隔Ｐ１は、４０ｍｍ以上８０ｍｍ以下となっている。

　図７は、実施形態に係る機械的結合部５が形成される補強部材４の斜視図である。
　補強部材４のうち機械的結合部５が形成される部分は、軟質化部３１となっている。軟質化部３１は、４９０ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下の引張強度を有する高張力鋼板により形成されている。軟質化部３１は、例えば母材に焼きなまし等の軟質化処理を施すことにより、補強部材４の一部において局所的に形成されている。軟質化部３１は、補強部材４の板厚方向から見て円形状に形成されている。

　図８は、実施形態に係るクリンチングの工程を示す説明図である。
　図８に示すように、機械的結合部５は、サイドパネルアウタ２と、補強部材４の軟質化部３１と、が重ねられた状態でクリンチングを行うことにより形成される。クリンチングの実施時には、予め加熱された補強部材４が用いられる。加熱により局所的に軟質化部３１が形成された状態で塑性変形することにより、機械的結合部５が形成される。
　なお、機械的結合部５は、クリンチングの代わりにリベット加工により形成されてもよい。

　図６に示すように、抵抗溶接部６は、隣り合う機械的結合部５の間に設けられている。抵抗溶接部６は、サイドパネルアウタ２、補強部材４及びインナパネル３が３枚重ねられた状態で、補強部材４とインナパネル３とを抵抗溶接により接合する。抵抗溶接部６において、サイドパネルアウタ２の電気抵抗は、補強部材４の電気抵抗及びインナパネル３の電気抵抗よりも小さい。抵抗溶接部６において、サイドパネルアウタ２の板厚は、補強部材４の板厚及びインナパネル３の板厚より薄い。本実施形態において、サイドパネルアウタ２の板厚は、ｔ１．０となっている。補強部材４及びインナパネル３の板厚は、ｔ１．６となっている。これにより、アルミニウム合金と比較して電気抵抗が大きい鋼製の補強部材４及びインナパネル３間の発熱量が大きくなる。よって、補強部材４及びインナパネル３間のみに抵抗溶接部６が形成される。

　図１に示すように、抵抗溶接部６は、開口フランジ１０の周回方向に沿って設けられている。機械的結合部５と溶接部とは、開口フランジ１０の周回方向に沿って連続して設けられる。ドア開口１１の角部と対応する開口フランジ１０のコーナ部１７には、抵抗溶接部６が設けられている。
　図６に示すように、抵抗溶接部６は、開口フランジ１０の長手方向（周回方向）に沿って所定の間隔Ｐ２で複数設けられている。抵抗溶接部６同士の間隔Ｐ２は、機械的結合部５同士の間隔Ｐ１より小さい。

（車体側部構造の製造方法）
　次に、上述の車体側部構造１を製造するための車体側部構造１の製造方法について説明する。
　図９は、実施形態に係る溶接工程を示す説明図である。図１０は、実施形態に係る車体側部構造１の製造方法を示す説明図である。
　車体側部構造１の製造方法は、溶接工程と、側部ユニット形成工程と、フロア結合工程と、を有する。
　始めに、溶接工程について説明する。図９に示すように、溶接工程では、サイドパネルアウタ２及びインナパネル３の両側から一対の溶接チップ３５，３６を接触させて通電することにより抵抗溶接部６を形成する。

　溶接工程では、まず、サイドパネルアウタ２、補強部材４及びインナパネル３が順に３枚重ねられた状態で、板厚方向の両側からサイドパネルアウタ２及びインナパネル３にそれぞれ接触するように一対の溶接チップ３５，３６を配置する。サイドパネルアウタ２又はインナパネル３と接触する各溶接チップ３５，３６の表面は、所定の半径を持つ球面状に形成されている。サイドパネルアウタ２側に位置する溶接チップ３５とサイドパネルアウタ２との接触面積は、インナパネル３側に位置する溶接チップ３６とインナパネル３との接触面積よりも大きい。具体的に、サイドパネルアウタ２側の溶接チップ３５の表面に形成された球面状部３５ｑの半径は、インナパネル３側の溶接チップ３６の表面に形成された球面状部３６ｑの半径より大きい。つまり、サイドパネルアウタ２側の溶接チップ３５の表面は、インナパネル３側の溶接チップ３６の表面よりも緩やかな曲率となっている。

　次に、サイドパネルアウタ２、補強部材４及びインナパネル３を板厚方向に圧接しながら両側の溶接チップ３５，３６間に所定の電圧を印可して通電を行う。通電すると、電気抵抗が小さく発熱量の小さいサイドパネルアウタ２及び補強部材４間では、サイドパネルアウタ２及び補強部材４が溶融しない。したがって、サイドパネルアウタ２及び補強部材４間では抵抗溶接が行われない。一方、サイドパネルアウタ２及び補強部材４間と比較して電気抵抗が大きく発熱量の大きい補強部材４及びインナパネル３間では抵抗溶接が行われる。これにより、３枚の部材を重ねて通電した場合であっても、補強部材４及びインナパネル３間のみが抵抗溶接により結合される。なお、本実施形態の抵抗溶接はスポット溶接であるが、例えば機械的結合部５間にシーム溶接を施してもよい。

　溶接工程は、インナパネル３と、ルーフパネル９やルーフアーチ（不図示）等のルーフ部材と、を結合する工程の後に実施されることが望ましい。つまり、インナパネル３、補強部材４及びサイドパネルアウタ２により閉断面８を形成する前にインナパネル３とルーフ部材とが結合されることが望ましい。この場合、インナパネル３とルーフ部材との結合時に、板厚方向の両側からインナパネル３及びルーフ部材を結合できるので、インナパネル３の固定強度が高められる。

　次に、側部ユニット形成工程及びフロア結合工程について説明する。
　側部ユニット形成工程では、サイドパネルアウタ２と補強部材４とを機械的結合により結合して車体側部ユニット（不図示）を形成する。車体側部ユニットは、例えば上述の車体側部構造１においてインナパネル３を有する前の状態である。
　フロア結合工程では、側部ユニット形成工程の後、インナパネル３をフロアに結合する。
　このように側部ユニット形成工程とフロア結合工程とを経ることにより、車体側部構造１が製造される。

　図１０に示すように、フロア結合工程は、フロアを基準として複数の部材を取り付けることにより車体側部構造１を有する車体を製造するメインライン５１に設けられている。側部ユニット形成工程は、メインライン５１とは異なるサブライン５２に設けられている。

（作用、効果）
　次に、上述の車体側部構造１及び車体側部構造１の製造方法の作用、効果について説明する。
　本実施形態の車体側部構造１によれば、接着剤２０及び機械的結合部５によりサイドパネルアウタ２と補強部材４とが結合され、抵抗溶接部６により補強部材４とインナパネル３とが結合される。これにより、車体側の部材であるルーフパネル９やルーフアーチ等のルーフ部材とインナパネル３とを結合した後に、サイドパネルアウタ２、補強部材４及びインナパネル３の３枚が重ねられたルーフサイド部１２を形成できる。よって、閉断面８を有するルーフサイド部１２を形成した後にインナパネル３とルーフ部材とを結合する従来技術と比較して、閉断面８を有するルーフサイド部１２を形成する前にインナパネル３とルーフ部材とを結合できる。したがって、インナパネル３の外側は開放されているため溶接ガンがアクセスできる範囲が広くなり、インナパネル３とルーフ部材とを確実かつ強固に結合できる。よって、ルーフ部材とインナパネル３との取り付け強度を高め、車体側部構造１の剛性を向上できる。さらに、アルミニウム合金製のサイドパネルアウタ２と鋼製の補強部材４との間には接着剤２０が介在するので、異種金属同士が接触することによる電食の発生を抑制できる。よって、サイドパネルアウタ２及び補強部材４における電食による錆の発生を抑制し、より一層ルーフサイド部１２の剛性を高めることができる。　機械的結合部５は、開口フランジ１０の長手方向に沿って４０ｍｍ以上８０ｍｍ以下の間隔Ｐ１で設けられている。これにより、機械的結合部５の間隔Ｐ１が４０ｍｍ未満に設定された場合と比較して、複数の機械的結合部５とその間に設けられる抵抗溶接部６との干渉を抑制できる。機械的結合部５の間隔Ｐ１が８０ｍｍより大きい場合と比較して、加熱によるアルミニウム合金製のサイドパネルアウタ２の浮き量を小さく抑えることができる。これにより、浮き量の増加による車体の捩り剛性の低下を抑制できる。よって、車体側部構造１全体の剛性を高めることができる。
　したがって、鋼製のモノコック構造のアルミニウムによる車体軽量化において、従来技術と比較して剛性を向上可能な車体側部構造１を提供できる。

　機械的結合部５の間隔Ｐ１は、抵抗溶接部６の間隔Ｐ２より大きい。これにより、鋼製の補強部材４及びインナパネル３を結合する抵抗溶接部６の間隔Ｐ２を相対的に小さくできる。補強部材４及びインナパネル３はルーフサイド部１２の骨格を形成するので、補強部材４及びインナパネル３間を接合する抵抗溶接部６の間隔Ｐ２を小さくすることで、ルーフサイド部１２の捩り剛性を高めることができる。よって、車体側部構造１全体の剛性を向上することができる。

　開口フランジ１０のコーナ部１７には、抵抗溶接部６が設けられている。抵抗溶接に用いる治具は、機械的結合部５を形成するための治具と比較して先端が小さく、狭い領域でも結合作業を実施できる。このため、コーナ部１７に抵抗溶接部６を設けた場合には、コーナ部１７に機械的結合部５を設ける場合と比較して、狭い部分であっても確実に部材同士を結合することができる。よって、コーナ部１７における結合強度を向上し、車体側部構造１の剛性を向上できる。

　開口フランジ１０の上部は、サイドパネルアウタ２と補強部材４とインナパネル３とが重ねられた３層構造となっている。このため、例えばルーフパネル及びサイドパネルアウタ２をアルミニウム合金製の材料で形成することにより、車体側部構造１の軽量化を図るとともに熱歪吸収効果を高めることができる。
　一方、開口フランジ１０の下部は、補強部材４とインナパネル３とが重ねられた２層構造となっている。これにより、開口フランジ１０の下部を軽量化しつつ、鋼製の補強部材４及びインナパネル３により下部を形成することで、耐衝撃性能を高めることができる。よって、軽量化と耐衝撃性能の向上とを両立した車体側部構造１とすることができる。

　補強部材４のうち、開口フランジ１０の上部に対応する部分の強度は、開口フランジ１０の下部に対応する部分の強度より低い。上部に位置する補強部材４は、例えば下部に位置する補強部材４と比較して板厚が薄く形成されることにより、下部よりも低強度に形成される。このように上部に位置する補強部材４の板厚を薄くすることで、開口フランジ１０の上部と対応する部分の軽量化を図ることができる。同様に、上部に位置する補強部材４は、例えば下部に位置する補強部材４と比較して比重の小さい脆弱な材料により形成されてもよい。このように上部に位置する補強部材４の材料を比重の小さい材料とすることで、開口フランジ１０の上部と対応する部分のさらなる軽量化を図ることができる。乗員が乗るために上部と比較して高い耐衝撃性が要求される下部は、上部より高強度に形成されている。よって、下部において高い耐衝撃性能を有するとともに、上部において好適に軽量化した車体側部構造１とすることができる。

　補強部材４は、１５００ＭＰａ以上の引張強度を有する超高張力鋼板により形成されている。これにより、補強部材４の板厚を薄くした場合であっても高い強度を維持できる。よって、補強部材４を薄肉化することでさらなる軽量化を図ることができる。補強部材４のうち機械的結合部５が設けられる部分（軟質化部３１）は、例えば焼きなまし等による軟質化処理が施されることにより、４９０ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下の引張強度を有する高張力鋼板となっている。これにより、機械的結合を行う際の材料の成形性を向上し、容易に機械的結合部５を形成することができる。これらの軟質化処理は、補強部材４の局所的な領域にのみ施されるため、補強部材４全体での強度低下を抑制し、開口フランジ１０の剛性を高い状態に維持できる。よって、開口フランジ１０の剛性を低下させることなく軽量化と製造性の向上を実現できる。

　機械的結合部５及び抵抗溶接部６は、開口フランジ１０の周回方向に沿って連続して設けられる。これにより、開口フランジ１０の縁部における結合強度を向上できる。よって、開口フランジ１０全体の強度を向上できる。

　サイドパネルアウタ２は、補強部材４及びインナパネル３と比較して、電気抵抗が小さく、板厚が薄い。これにより、サイドパネルアウタ２、補強部材４及びインナパネル３が重ねられた状態で溶接を行った場合に、サイドパネルアウタ２と比較して抵抗の大きい補強部材４及びインナパネル３間で溶接を行うことができる。よって、サイドパネルアウタ２に溶接用の切欠きや孔を設けることなく、鋼製の補強部材４及びインナパネル３を結合できる。

　機械的結合部５は、アルミニウム合金製のサイドパネルアウタ２と鋼製の補強部材４との間に接着剤２０を有する。これにより、アルミニウムと鋼との異種金属材料同士が接触することによる電食の発生を抑制できる。よって、サイドパネルアウタ２及び補強部材４における錆の発生を抑制し、より一層車体側部構造１の剛性を高めることができる。

　本実施形態の車体側部構造１の製造方法によれば、側部ユニット形成工程と、フロア結合工程と、により車体側部構造１が製造される。フロア結合工程は、車体の製造ラインにおけるメインライン５１に設けられ、側部ユニット形成工程は、車体の製造ラインにおけるサブライン５２に設けられる。これにより、側部ユニット形成工程を追加する際に、既存の製造設備を大幅に変更することなく、サブライン５２を追加することにより容易に側部ユニット形成工程を製造ラインに組み込むことができる。よって、既存の設備を有効に利用した、汎用性の高い車体側部構造１の製造方法とすることができる。
　したがって、鋼製のモノコック構造のアルミニウムによる車体軽量化において、従来技術と比較して剛性を向上可能な車体側部構造１を容易に製造可能な、汎用性の高い車体側部構造１の製造方法を提供できる。

　溶接工程において、サイドパネルアウタ２と一方の溶接チップ３５との接触面積は、インナパネル３と他方の溶接チップ３６との接触面積よりも大きい。これにより、通電時にサイドパネルアウタ２と溶接チップ３５との接触部における発熱量を低減できる。よって、鋼製の補強部材４及びインナパネル３間でのみ抵抗溶接が行われ、補強部材４とインナパネル３とを効率的に抵抗溶接により結合できる。アルミニウム合金は鋼よりも電気抵抗が低いので、サイドパネルアウタ２の発熱量を低減することにより、サイドパネルアウタ２と補強部材４とが溶接されることを抑制できる。よって、アルミニウム合金と鋼との異種金属同士の溶接に起因する脆い金属間化合物の発生を抑制できる。

　なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
　上述の実施形態及び図１に図示する例では、開口フランジ１０のドア開口１１周縁部のうち第一領域２１と対応する部分に機械的結合部５及び抵抗溶接部６が形成される構成について説明したが、これに限られない。開口フランジ１０のドア開口１１周縁部のうち第二領域２２と対応する部分にも機械的結合部５や抵抗溶接部６等を形成してもよい。これらの結合部７と併せて接着剤２０による接着結合部を設けてもよい。

　上述の実施形態では、抵抗溶接部６が設けられるサイドパネルアウタ２は、補強部材４及びインナパネル３と比較して電気抵抗が小さい材料により形成され、かつ板厚が薄い構成について説明したが、これに限られない。サイドパネルアウタ２は、抵抗溶接時におけるサイドパネル及び補強部材４間の電気抵抗が、補強部材４及びインナパネル３間の電気抵抗よりも全体として小さくなっていればよい。すなわち、例えば板厚が同等とされた場合であっても、補強部材４及びインナパネル３と比較して電気抵抗の小さい材料によりサイドパネルアウタ２を形成することにより、サイドパネルアウタ２の電気抵抗を低減してもよい。但し、サイドパネルアウタ２の発熱量を抑えて効率良く補強部材４及びインナパネル３間を溶接できる点で、電気抵抗が小さい材料により形成され、かつ板厚が薄いサイドパネルアウタ２を用いた本実施形態の構成は優位性がある。

　ルーフサイド部１２におけるサイドパネルアウタ２、インナパネル３及び補強部材４の断面形状は、閉断面８が形成可能であれば上述した実施形態の形状に限定されない。

　その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した実施形態を適宜組み合わせてもよい。

１　車体側部構造
２　サイドパネルアウタ
３　インナパネル
４　補強部材
５　機械的結合部
６　抵抗溶接部（溶接部）
１０　開口フランジ
１１　ドア開口
１７　コーナ部
２０　接着剤
３５，３６　溶接チップ
５１　メインライン
５２　サブライン
Ｐ１　機械的結合部の間隔
Ｐ２　抵抗溶接部の間隔

Claims (11)

1. 　車体のドア開口を有する開口フランジを形成するアルミニウム合金製のサイドパネルアウタと、
   　前記サイドパネルアウタより前記車体の車幅方向の内側に重ねられる鋼製の補強部材と、
   　前記補強部材より前記車幅方向の内側に重ねられる鋼製のインナパネルと、
   　接着剤により前記サイドパネルアウタと前記補強部材とが接着された状態で、前記開口フランジの長手方向に沿って４０ｍｍ以上８０ｍｍ以下の間隔で複数設けられ、機械的結合により前記サイドパネルアウタと前記補強部材とを結合する機械的結合部と、
   　前記長手方向において複数の前記機械的結合部の間に設けられ、前記サイドパネルアウタ、前記補強部材及び前記インナパネルが３枚重ねられた状態で、前記補強部材と前記インナパネルとを接合する溶接部と、
   　を備える、車体側部構造。
2. 　前記長手方向に沿う前記機械的結合部の間隔は、前記長手方向に沿う前記溶接部の間隔より大きい、請求項１に記載の車体側部構造。
3. 　前記ドア開口の角部と対応する前記開口フランジのコーナ部には、前記溶接部が設けられている、請求項１又は請求項２に記載の車体側部構造。
4. 　前記開口フランジの上部は、前記サイドパネルアウタと前記補強部材と前記インナパネルとが重ねられた３層構造となっており、
   　前記開口フランジの下部は、前記補強部材と前記インナパネルとが重ねられた２層構造となっている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車体側部構造。
5. 　前記補強部材のうち、前記開口フランジの上部に対応する部分は、前記開口フランジの下部に対応する部分より低い強度を有するように形成されている、請求項４に記載の車体側部構造。
6. 　前記補強部材は、１５００ＭＰａ以上の引張強度を有する超高張力鋼板により形成され、
   　前記補強部材のうち前記機械的結合部が設けられる部分は、４９０ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下の引張強度を有する高張力鋼板により形成されている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の車体側部構造。
7. 　前記開口フランジは環状に周回し、
   　前記機械的結合部と前記溶接部とは、前記開口フランジの周回方向に沿って連続して設けられる、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の車体側部構造。
8. 　前記サイドパネルアウタの電気抵抗は、前記補強部材の電気抵抗及び前記インナパネルの電気抵抗より小さく、
   　前記サイドパネルアウタの板厚は、前記補強部材の板厚及び前記インナパネルの板厚より薄い、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の車体側部構造。
9. 　前記機械的結合部は、前記サイドパネルアウタと前記補強部材との間に接着剤を有する、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の車体側部構造。
10. 　請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の車体側部構造を製造するための車体側部構造の製造方法であって、
    　前記サイドパネルアウタと前記補強部材とを機械的結合により結合して車体側部ユニットを形成する側部ユニット形成工程と、
    　前記インナパネルをフロアに結合するフロア結合工程と、
    　を有し、
    　前記フロア結合工程は、フロアを基準として複数の部材を取り付けることにより前記車体を製造するメインラインに設けられ、
    　前記側部ユニット形成工程は、前記メインラインとは異なるサブラインに設けられる、車体側部構造の製造方法。
11. 　請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の車体側部構造を製造するための車体側部構造の製造方法であって、
    　前記サイドパネルアウタ及び前記インナパネルの両側から一対の溶接チップを接触させて通電することにより前記溶接部を形成する溶接工程を有し、
    　前記溶接工程において、前記サイドパネルアウタと一方の前記溶接チップとの接触面積は、前記インナパネルと他方の前記溶接チップとの接触面積よりも大きい、車体側部構造の製造方法。

Images