JP6137690B2 - 自動車の車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、室外側のアウターパネルと室内側のインナーパネルとを接合フランジにてシーム溶接して車体のドア開口を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、車体のドア開口を構成するアウターパネルとインナーパネルと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、室外側のアウターパネルと室内側のインナーパネルとを接合フランジにてシーム溶接して車体のドア開口を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間にドアロックストライカを支持するブラケットを挟持し、前記アウターパネル、前記ブラケットおよび前記インナーパネルが３枚重ねになった部分の中間部をシーム溶接するとともに、該３枚重ねになった部分における前記シーム溶接した部分の両端部をスポット溶接したことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記ブラケットの下方で前記インナーパネルを、下側の第１インナーパネルと、前記ブラケットを前記アウターパネルとの間に挟持する上側の第２インナーパネルとに分割し、前記第１インナーパネル、前記第２インナーパネルおよび前記アウターパネルが３枚重ねになった部分をスポット溶接するとともに、このスポット溶接に隣接して前記第１インナーパネルおよび前記アウターパネルが２枚重ねになった部分をシーム溶接し、更に、前記アウターパネル、前記ブラケットおよび前記第２インナーパネルが３枚重ねになった部分における上側のスポット溶接に隣接して前記第２インナーパネルおよび前記アウターパネルが２枚重ねになった部分をシーム溶接したことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、前記第１インナーパネル、前記第２インナーパネルおよび前記アウターパネルが３枚重ねになった部分の前記スポット溶接と、前記第１インナーパネルおよび前記アウターパネルが２枚重ねになった部分の前記シーム溶接との間で、前記第１インナーパネルおよび前記アウターパネルが２枚重ねになった部分をスポット溶接するとともに、前記アウターパネル、前記ブラケットおよび前記第２インナーパネルが３枚重ねになった部分の前記上側のスポット溶接と、前記第２インナーパネルおよび前記アウターパネルが２枚重ねになった部分の前記シーム溶接との間で、前記第２インナーパネルおよび前記アウターパネルが２枚重ねになった部分をスポット溶接したことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

尚、実施の形態の第１インナーパネル１４および第２インナーパネル１５は本発明のインナーパネルに対応する。

請求項１の構成によれば、車体のドア開口は、室外側のアウターパネルと室内側のインナーパネルとを接合フランジにてシーム溶接およびスポット溶接して構成される。アウターパネルおよびインナーパネル間にドアロックストライカを支持するブラケットを挟持し、アウターパネル、ブラケットおよびインナーパネルが３枚重ねになった部分の中間部をシーム溶接するとともに、該３枚重ねになった部分におけるシーム溶接した部分の両端部をスポット溶接したので、ドアロックストライカの周辺のドア開口の剛性が高められるだけでなく、大きな荷重が加わるドアロックストライカを支持するブラケットをシーム溶接およびスポット溶接の併用で強固に固定することができる。

また請求項２の構成によれば、前記ブラケットの下方でインナーパネルを、下側の第１インナーパネルと、前記ブラケットをアウターパネルとの間に挟持する上側の第２インナーパネルとに分割し、第１インナーパネル、第２インナーパネルおよびアウターパネルが３枚重ねになった部分をスポット溶接するとともに、このスポット溶接に隣接して第１インナーパネルおよびアウターパネルが２枚重ねになった部分をシーム溶接し、更に、アウターパネル、ブラケットおよび第２インナーパネが３枚重ねになった部分における上側のスポット溶接に隣接して第２インナーパネルおよびアウターパネルが２枚重ねになった部分をシーム溶接したので、第１インナーパネルおよびアウターパネルのシーム溶接の端部の剥離と、第２インナーパネルおよびアウターパネルのシーム溶接の端部の剥離とを、３枚重ねになった部分のスポット溶接で阻止することができる。しかも３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。

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。 自動車の車体側面図。 図３の４方向矢視図。 図４の５−５線断面図。 図４の６−６線断面図。 図４の７−７線断面図。

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、自動車の車体溶接に使用される一般的な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、自動車の車体溶接に使用される一般的な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３に示すように、自動車の車体側面にはフロントドアのドア開口１１と、リヤドアのドア開口１２とが形成される。フロントドアおよびリヤドアのドア開口１１，１２は、それぞれ上辺１１ａ，１２ａ、下辺１１ｂ，１２ｂ、前辺１１ｃ，１２ｃおよび後辺１１ｄ，１２ｄを有している。以下、その代表として、リヤドアのドア開口１２の後辺１２ｄの接合フランジの溶接構造について説明する。

図４に示すように、リヤドアのドア開口１２の後辺１２ｄの周辺は、車幅方向外側（室外側）のアウターパネル１３の接合フランジ１３ａと、車幅方向内側（室内側）の第１インナーパネル１４および第２インナーパネル１５の接合フランジ１４ａ，１５ａとが重ね合わせて溶接される。

図４および図５に示すように、リヤドアのドア開口１２の後辺１２ｄの下部では、アウターパネル１３の接合フランジ１３ａおよび第１インナーパネル１４の接合フランジ１４ａが２枚重ねで重ね合わされ、シーム溶接Ｗ１（ａ）により連続的に溶接される。シーム溶接Ｗ１（ａ）の上端は前記接合フランジ１３ａ，１４ａが２枚重ねの状態で１カ所がスポット溶接Ｗ２（ａ）されるとともに、シーム溶接Ｗ１（ａ）の下端は前記接合フランジ１３ａ，１４ａが２枚重ねの状態で３カ所がスポット溶接Ｗ２（ｂ）される。

図４および図６に示すように、リヤドアのドア開口１２の後辺１２ｄの中央部では、アウターパネル１３の接合フランジ１３ａ、第１インナーパネル１４の接合フランジ１４ａおよび第２インナーパネル１５の接合フランジ１５ａが３枚重ねで重ね合わされ、２カ所がスポット溶接Ｗ２（ｃ）される。

図４および図７に示すように、前記２カ所のスポット溶接Ｗ２（ｃ）の上部では、アウターパネル１３の接合フランジ１３ａおよび第２インナーパネル１５の接合フランジ１５ａの間にＬ字状のブラケット１６の第１板状部１６ａが挟まれ、その中央部が３枚重ねでシーム溶接Ｗ１（ｂ）されるとともに、シーム溶接Ｗ１（ｂ）の両端がそれぞれ１カ所ずつ３枚重ねでスポット溶接Ｗ２（ｄ），Ｗ２（ｅ）される。ブラケット１６の第２板状部１６ａの裏面には２個のウエルドナット１７，１７が固定されており、ドアロックストライカ１８を貫通する２本のボルト１９，１９がウエルドナット１７，１７に螺合することで、ドアロックストライカ１８がアウターパネル１３の表面に固定される。ドアロックストライカ１８には、リヤドア２０に設けたラッチ２１が係合し、リヤドア２０を閉位置に固定する。

図４に示すように、前記シーム溶接Ｗ１（ｂ）の上端のスポット溶接Ｗ２（ｅ）の上部では、アウターパネル１３の接合フランジ１３ａおよび第２インナーパネル１５の接合フランジ１５ａが２枚重ねで重ね合わされ、シーム溶接Ｗ１（ｃ）により連続的に溶接される。シーム溶接Ｗ１（ａ）の下端は接合フランジ１３ａ，１５ａが２枚重ねの状態で１カ所がスポット溶接Ｗ２（ｆ）されるとともに、シーム溶接Ｗ１（ｃ）の上端は接合フランジ１３ａ，１５ａが２枚重ねの状態で４カ所がスポット溶接Ｗ２（ｇ）される。

このように、ドア開口１２の後辺１２ｄでは、シーム溶接Ｗ１（ａ）の両端にスポット溶接Ｗ２（ｂ）およびスポット溶接Ｗ２（ａ），Ｗ２（ｃ），Ｗ２（ｄ）が配置され、シーム溶接Ｗ１（ｂ）の両端にはスポット溶接Ｗ２（ａ），Ｗ２（ｃ），Ｗ２（ｄ）およびスポット溶接Ｗ２（ｅ），Ｗ２（ｆ）が配置され、シーム溶接Ｗ１（ｃ）の両端にはスポット溶接Ｗ２（ｅ），Ｗ２（ｆ）およびスポット溶接Ｗ２（ｇ）とが配置される。

本実施の形態では、上記各スポット溶接Ｗ２（ａ）〜Ｗ２（ｇ）のナゲット径ｄは車体の一般的なスポット溶接のナゲット径ｄと同じであり、上記各シーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｃ）のナゲット幅ｗは前記ナゲット径ｄ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。

以上、リヤドアのドア開口１２の後辺１２ｄの溶接について説明したが、フロントドアのドア開口１１の上辺１１ａ、下辺１１ｂ、前辺１１ｃおよび後辺１１ｄと、リヤドアのドア開口１２の上辺１２ａ、下辺１２ｂおよび前辺１２ｃとについても、それぞれ少なくとも１カ所がシーム溶接される（図３参照）。

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。

車体のリヤドアのドア開口１２の後辺１２ｄは、室外側のアウターパネル１３と室内側の第１インナーパネル１４および第２インナーパネル１５とを接合フランジ１３ａ，１４ａ，１５ａにてシーム溶接Ｗ１（ａ），Ｗ１（ｂ），Ｗ１（ｃ）して構成されるが、シーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｃ）のナゲット幅ｗと車体の通常のスポット溶接のナゲット径ｄとの関係を、０．２９≦ｗ／ｄ≦０．３６に設定したので、接合フランジ１３ａ，１４ａ，１５ａ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，１４ａ，１５ａの幅を小さくして軽量化が可能なシーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｃ）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る。またシーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｃ）は重ね合わせた接合フランジ１３ａ，１４ａ，１５ａを電極で加圧しながら溶接するため、接合フランジ１３ａ，１４ａ，１５ａ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。

またシーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｃ）した部分の両端部をスポット溶接Ｗ２（ａ）〜Ｗ２（ｇ）し、そのナゲット幅ｗとナゲット径ｄとの関係を、０．２９≦ｗ／ｄ≦０．３６に設定したので、ドア開口１２に曲げ荷重が加わったときにシーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｃ）によりアウターパネル１３と第１インナーパネル１４あるいは第２インナーパネル１５とが口開き変形するのを防止することができ、またシーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｃ）した部分の両端部で接合フランジ１３ａ，１４ａ，１５ａを該シーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｃ）よりも剥離強度が高いスポット溶接Ｗ２（ａ）〜Ｗ２（ｇ）で接合したので、シーム溶接Ｗ１（ａ）〜Ｗ１（ｃ）の両端部の剥離をスポット溶接Ｗ２（ａ）〜Ｗ２（ｇ）により防止することができる。

またアウターパネル１３および第２インナーパネル１５間にドアロックストライカ１８を支持するブラケット１６を挟持し、アウターパネル１３、ブラケット１６および第２インナーパネル１５が３枚重ねになった部分の中間部をシーム溶接Ｗ１（ｂ）するとともに、該３枚重ねになった部分におけるシーム溶接Ｗ１（ｂ）した部分の両端部をスポット溶接Ｗ２（ｄ），Ｗ２（ｅ）したので（図４および図７参照）、ドアロックストライカ１８の周辺のドア開口１２の剛性が高められるだけでなく、大きな荷重が加わるドアロックストライカ１８を支持するブラケット１６をシーム溶接Ｗ１（ｂ）およびスポット溶接Ｗ２（ｄ），Ｗ２（ｅ）の併用で強固に固定することができる。

またブラケット１６の下方でインナーパネルを、下側の第１インナーパネル１４と、ブラケット１６をアウターパネル１３との間に挟持する上側の第２インナーパネル１５とに分割し、第１インナーパネル１４、第２インナーパネル１５およびアウターパネル１３が３枚重ねになった部分をスポット溶接Ｗ２（ｃ）するとともに、このスポット溶接Ｗ２（ｃ）の下側に隣接して第１インナーパネル１４およびアウターパネル１３が２枚重ねになった部分をシーム溶接Ｗ１（ａ）し、更に、アウターパネル１３、ブラケット１６および第２インナーパネル１５が３枚重ねになった部分における上側のスポット溶接Ｗ２（ｅ）に隣接して第２インナーパネル１５およびアウターパネル１３が２枚重ねになった部分をシーム溶接Ｗ１（ｃ）したので、第１インナーパネル１４およびアウターパネル１３のシーム溶接Ｗ１（ａ）の端部の剥離と、第２インナーパネル１５およびアウターパネル１３のシーム溶接Ｗ１（ｃ）の端部の剥離とを、３枚重ねになった部分のスポット溶接Ｗ２（ｃ），Ｗ２（ｅ）で阻止することができる。しかも第１インナーパネル１４、第２インナーパネル１５およびアウターパネル１３が３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。

そしてフロントドアおよびリヤドアのドア開口１１，１２の上辺１１ａ，１２ａ、下辺１１ｂ，１２ｂ、前辺１１ｃ，１２ｃおよび後辺１１ｄ，１２ｄを構成するアウターパネルおよびインナーパネルの２枚重ねの接合フランジをそれぞれシーム溶接したので（図３参照）、ドア開口１１，１２の剛性が向上することでドアの支持剛性だけでなく車体全体の剛性が向上する。

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、シーム溶接Ｗ２の両端に配置されるスポット溶接Ｗ２の数は実施の形態に限定されず、任意に設定可能である。

１１ ドア開口
１１ａ 上辺
１１ｂ 下辺
１１ｃ 前辺
１１ｄ 後辺
１２ ドア開口
１２ａ 上辺
１２ｂ 下辺
１２ｃ 前辺
１２ｄ 後辺
１３ アウターパネル
１３ａ 接合フランジ
１４ 第１インナーパネル（インナーパネル）
１４ａ 接合フランジ
１５ 第２インナーパネル（インナーパネル）
１５ａ 接合フランジ
１６ ブラケット
１８ ドアロックストライカ
Ｗ１，Ｗ１ａ〜Ｗ１ｃ シーム溶接
Ｗ２，Ｗ２ａ，Ｗ２ｃ〜Ｗ２ｆ スポット溶接

Claims (3)

1. 室外側のアウターパネル（１３）と室内側のインナーパネル（１４，１５）とを接合フランジ（１３ａ，１４ａ，１５ａ）にてシーム溶接（Ｗ１）およびスポット溶接（Ｗ２）して車体のドア開口（１１，１２）を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（１３）および前記インナーパネル（１５）間にドアロックストライカ（１８）を支持するブラケット（１６）を挟持し、前記アウターパネル（１３）、前記ブラケット（１６）および前記インナーパネル（１５）が３枚重ねになった部分の中間部をシーム溶接（Ｗ１ｂ）するとともに、該３枚重ねになった部分における前記シーム溶接（Ｗ１ｂ）した部分の両端部をスポット溶接（Ｗ２ｄ，Ｗ２ｅ）したことを特徴とする自動車の車体構造。
2. 前記ブラケット（１６）の下方で前記インナーパネル（１４，１５）を、下側の第１インナーパネル（１４）と、前記ブラケット（１６）を前記アウターパネル（１３）との間に挟持する上側の第２インナーパネル（１５）とに分割し、前記第１インナーパネル（１４）、前記第２インナーパネル（１５）および前記アウターパネル（１３）が３枚重ねになった部分をスポット溶接（Ｗ２ｃ）するとともに、このスポット溶接（Ｗ２ｃ）に隣接して前記第１インナーパネル（１４）および前記アウターパネル（１３）が２枚重ねになった部分をシーム溶接（Ｗ１ａ）し、更に、前記アウターパネル（１３）、前記ブラケット（１６）および前記第２インナーパネル（１５）が３枚重ねになった部分における上側のスポット溶接（Ｗ２ｅ）に隣接して前記第２インナーパネル（１５）および前記アウターパネル（１３）が２枚重ねになった部分をシーム溶接（Ｗ１ｃ）したことを特徴とする、請求項１に記載の自動車の車体構造。
3. 前記第１インナーパネル（１４）、前記第２インナーパネル（１５）および前記アウターパネル（１３）が３枚重ねになった部分の前記スポット溶接（Ｗ２ｃ）と、前記第１インナーパネル（１４）および前記アウターパネル（１３）が２枚重ねになった部分の前記シーム溶接（Ｗ１ａ）との間で、前記第１インナーパネル（１４）および前記アウターパネル（１３）が２枚重ねになった部分をスポット溶接（Ｗ２ａ）するとともに、前記アウターパネル（１３）、前記ブラケット（１６）および第２前記インナーパネル（１５）が３枚重ねになった部分の前記上側のスポット溶接（Ｗ２ｅ）と、前記第２インナーパネル（１５）および前記アウターパネル（１３）が２枚重ねになった部分の前記シーム溶接（Ｗ１ｃ）との間で、前記第２インナーパネル（１５）および前記アウターパネル（１３）が２枚重ねになった部分をスポット溶接（Ｗ２ｆ）したことを特徴とする、請求項２に記載の自動車の車体構造。

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