特許 7569610 車体構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-09

(45)【発行日】2024-10-18

(54)【発明の名称】車体構造

(51)【国際特許分類】

   B62D 25/06 20060101AFI20241010BHJP

   B23K 11/00 20060101ALI20241010BHJP

   B23K 11/20 20060101ALI20241010BHJP

   F16B 5/08 20060101ALI20241010BHJP

   F16B 5/12 20060101ALI20241010BHJP

【ＦＩ】

B62D25/06 A

B23K11/00 570

B23K11/20

F16B5/08 A

F16B5/12 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021062028

(22)【出願日】2021-03-31

(65)【公開番号】P2022157671

(43)【公開日】2022-10-14

【審査請求日】2024-02-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100142550

【弁理士】

【氏名又は名称】重泉 達志

(74)【代理人】

【識別番号】100180758

【弁理士】

【氏名又は名称】荒木 利之

(72)【発明者】

【氏名】中川 修一

(72)【発明者】

【氏名】横田 恵介

(72)【発明者】

【氏名】星野 司

【審査官】塚本 英隆

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－９３９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平５－１６６３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００２３６８４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６２Ｄ ２５／０６

Ｂ２３Ｋ １１／００

Ｂ２３Ｋ １１／２０

Ｆ１６Ｂ ５／０８

Ｆ１６Ｂ ５／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１金属からなる板状の第１車体部材の所定方向の端末部が、前記第１金属と異なる第２金属からなる板状の第２車体部材へ接合される車体構造であって、
前記第１金属からなり、前記第１車体部材と前記第２車体部材の接合部に介在し前記第１車体部材の前記端末部に沿って延びる介在部を有する板状の第３車体部材を備え、
前記第３車体部材の介在部は、前記第３車体部材の前記所定方向の端末をなし、前記所定方向の端末側に、厚さ方向について前記第２車体部材寄りに位置する一般部と、前記第３車体部材の延在方向について前記一般部と隣接し厚さ方向について前記第１車体部材寄りに位置する台部と、を有し、
前記第３車体部材の前記台部は、前記第１車体部材の前記端末部と溶接により接合される溶接接合部を有し、
前記第３車体部材の前記一般部は、前記第２車体部材及び前記第３車体部材を重ねた状態で厚さ方向へ突出させる平面視円形のかしめ結合により、前記第２車体部と結合されるかしめ結合部を有し、
前記第３車体部材の前記一般部は、前記かしめ結合部について前記溶接接合部と反対側に切欠部を有する車体構造。

【請求項2】

前記第３車体部材の前記一般部は、前記介在部の延在方向について前記台部の両端側に隣接して形成され、
前記台部に隣接する前記各一般部は、前記かしめ結合部及び前記切欠部をそれぞれ有する請求項１に記載の車体構造。

【請求項3】

前記第１金属は、アルミニウムであり、
前記第２金属は、スチールである請求項１または２に記載の車体構造。

【請求項4】

前記第１車体部材は、ルーフパネルであり、
前記第２車体部材は、左右方向へ延びる骨格部材である請求項１から３のいずれか１項に記載の車体構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、異種金属からなる車体部材を接合させた車体構造に関する。

【背景技術】

【0002】

車両の運動性能の向上等を目的として、車体の骨格部材をスチール製としたまま、車体の外板部材をアルミニウム製とする場合がある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載には、アルミニウム製のルーフパネルを、スチール製のサイドメンバに接合させる技術が開示されている。特許文献１に記載の車体構造では、ルーフパネルのフランジ部に切欠部を形成し、切欠部から露出するようスチール製の継手部材をルーフパネルに摩擦攪拌接合により接合し、継手部材における切欠部からの露出部分をサイドメンバとスポット溶接により接合している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００８－３０１００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の車体構造では、ルーフパネルと継手部材を摩擦攪拌接合により強固に接合しているため、車体の塗装工程等でルーフパネルが高温に曝された場合、ルーフパネルと継手部材の相対的な移動が許容されず、熱膨張率差に起因して生じるルーフパネルの内部応力が高くなり、ルーフパネルが変形するおそれがある。

【0005】

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、異種金属からなる車体部材同士を接合する際に、接合対象となる車体部材において熱膨張率差に起因して生じる内部応力の低減を図ることのできる車体構造を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明によれば、第１金属からなる板状の第１車体部材の所定方向の端末部が、前記第１金属と異なる第２金属からなる板状の第２車体部材へ接合される車体構造であって、前記第１金属からなり、前記第１車体部材と前記第２車体部材の接合部に介在し前記第１車体部材の前記端末部に沿って延びる介在部を有する板状の第３車体部材を備え、前記第３車体部材の介在部は、前記第３車体部材の前記所定方向の端末をなし、前記所定方向の端末側に、厚さ方向について前記第２車体部材寄りに位置する一般部と、前記第３車体部材の延在方向について前記一般部と隣接し厚さ方向について前記第１車体部材寄りに位置する台部と、を有し、前記第３車体部材の前記台部は、前記第１車体部材の前記端末部と溶接により接合される溶接接合部を有し、前記第３車体部材の前記一般部は、前記第２車体部材及び前記第３車体部材を重ねた状態で厚さ方向へ突出させる平面視円形のかしめ結合により、前記第２車体部と結合されるかしめ結合部を有し、前記第３車体部材の前記一般部は、前記かしめ結合部について前記溶接接合部と反対側に切欠部を有する車体構造が提供される。

【0007】

この車体構造によれば、第１車体部材の端末部は、第３車体部材の介在部の台部に溶接接合され、第３車体部材の介在部の一般部が第２車体部材とかしめ結合により結合される。これにより、第１車体部材は、第３車体部材を介して第２車体部材に固定される。
車体の温度が変化した際、第１金属からなる第２車体部材と、第２金属からなる第３車体部材とは熱膨張率が異なることから、第２車体部材及び第３車体部材に比較的大きな内部応力が発生する。このとき、第２車体部材と第３車体部材とは、平面視円形のかしめ結合により結合されているので、かしめ結合部の中心軸について相対的な回転方向の移動が許容される。また、車体の温度の変化時にかしめ結合が緩まっていることから、第３車体部材は第２車体部材に対して移動しやすく、第３車体部材の第２車体部材に対して伸長または収縮する動きが、第３車体部材に形成された切欠部により吸収される。このとき、第３車体部材の介在部の一般部は延在方向に伸長または収縮し、台部は一般部の延在方向の移動に追従して厚さ方向に移動する。
このように、車体の温度が変化した際、主として第２車体部材が変形することから、接合対象である第１車体部材及び第３車体部材に比較的大きな内部応力が生じることはない。

【0008】

また、上記車体構造において、前記第３車体部材の前記一般部は、前記介在部の延在方向について前記台部の両端側に隣接して形成され、前記台部に隣接する前記各一般部は、前記かしめ結合部及び前記切欠部をそれぞれ有してもよい。

【0009】

この車体構造によれば、第２車体部材と第３車体部材の溶接接合部が、第３車体部材の介在部の延在方向について、第２車体部材と第３車体部材のかしめ結合部及び第３車体部材の切欠部の間に配置されるので、第３車体部材をバランスよく変形させることができる。

【0010】

また、上記車体構造において、前記第１金属は、アルミニウムであり、前記第２金属は、スチールであってもよい。

【0011】

この車体構造によれば、アルミニウムからなる第１車体部材が、スチールからなる第３車体部材へ、アルミニウムからなる第２車体部材を介して固定される。

【0012】

また、上記車体構造において、前記第１車体部材は、ルーフパネルであり、前記第２車体部材は、左右方向へ延びる骨格部材であってもよい。

【0013】

この車体構造によれば、アルミニウムからなる第１車体部材が、スチールからなる第３車体部材へ、アルミニウムからなる第２車体部材を介して固定される。

【0014】

この車体構造によれば、ルーフパネルが骨格部材へ第２車体部材を介して固定され、車体の温度が変化した際、第２車体部材が変形することから、車両の外板をなすルーフパネルに比較的大きな内部応力が生じることはない。

【発明の効果】

【0015】

本発明の車体構造によれば、異種金属からなる車体部材同士を接合する際に、接合対象となる車体部材において熱膨張率差に起因して生じる内部応力の低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態を示す車両の外観斜視図である。

【図2】車体上部構造の概略斜視図である。

【図3】車体上部構造のルーフパネル及び端末プレートを外した状態を示す概略斜視図である。

【図4】車体上部構造のルーフパネルを外した状態を示す概略斜視図である。

【図5】車体上部構造のルーフパネルを外した状態を示す概略平面図である。

【図6】車体上部構造の概略側面断面図である。

【図7】車体上部構造の概略正面断面図である。

【図8】高温に曝された際の挙動を示す車体上部構造の概略正面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１から図８は本発明の一実施形態を示すものであり、図１は本発明の一実施形態を示す車両の外観斜視図、図２は車体上部構造の概略斜視図、図３は車体上部構造のルーフパネル及び端末プレートを外した状態を示す概略斜視図、図４は車体上部構造のルーフパネルを外した状態を示す概略斜視図、図５は車体上部構造のルーフパネルを外した状態を示す概略平面図、図６は車体上部構造の概略側面断面図、図７は車体上部構造の概略正面断面図、図８は高温に曝された際の挙動を示す車体上部構造の概略正面断面図である。

【0018】

図１に示すように、この車両１は、室内空間の上部を仕切るルーフパネル２を備えている。図２に示すように、ルーフパネル２は、車両１の外板をなし、前端側でウインドシールドガラス１００の後端側を上方から覆っている。本実施形態においては、ルーフパネル２は、第１金属としての板状のアルミニウムからなる。ルーフパネル２は、意匠面をなすパネル本体部２１と、本体部２１の前端から前方へ向かって下側に傾斜する傾斜部２２と、傾斜部２２の前端から略前方へ延びるフランジ２３と、を有する。本実施形態においては、フランジ２３がルーフパネル２の前側の端末部をなしている。

【0019】

図３に示すように、この車両１の車体構造は、左右一対のフロントピラー３の上端を連結し左右方向へ延びるレールフロント４を有し、ルーフパネル２の前端側の端末部がレールフロント４の前端側の端末部に固定される。本実施形態においては、骨格部材としての各フロントピラー３及びレールフロント４は、第２金属としての板状のスチールからなる。レールフロント４は、側面断面にて、略前後へ延びる底壁４１と、底壁４１の前端から略上方へ延びる前壁４２と、前壁４２の上端から略前方へ延びる前側フランジ４３と、底壁４１の後端から略上方へ延びる後壁４４と、後壁４４の上端から略後方へ延びる後側フランジ４５と、を有する。本実施形態においては、前側フランジ４３が、レールフロント４の前側の端末部をなしている。

【0020】

図４に示すように、この車体１の車体構造は、ルーフパネル２とレールフロント４の間に配置され、アルミニウムからなる板状の端末プレート５を有する。また、この車両１の車体構造は、レールフロント４の後端に接続され後方へ延びるブレース６と、レールフロント４におけるブレース６との接続部分を補強する補強部材７と、を有する。端末プレート５は、ルーフパネル２とレールフロント４の接合部に介在し各フランジ２３，４３に沿って延びる介在部５１と、介在部５１の後端から略下方へ延びる後壁５２と、を有する。介在部５１は、端末プレート５の前側の端末をなし、ルーフパネル２の前側の端末をなすフランジ２３及びレールフロント４の前側の端末をなす前側フランジ４３と平面視で重なるよう配置される。図５に示すように、後壁５２は、レールフロント４の前壁４２に沿って形成される。また、図６に示すように、レールフロント４の後端側には、ブレース６及び補強部材７が接合される。

【0021】

図４に示すように、端末プレート５の介在部５１は、前端側に、厚さ方向についてルーフパネル２のフランジ２３寄りに位置する一般部５３と、各フランジ２３，４３の延びる方向、すなわち左右方向について一般部５３と隣接し厚さ方向についてレールフロント４の前側フランジ４３寄りに位置する台部５４と、を有する。図５に示すように、台部５４は、ルーフパネル２のフランジ２３と溶接により接合される溶接接合部５４ａを有する。図５中、溶接接合部５４ａを〇印に×印を記入して示している。また、一般部５３は、レールフロント４及び端末プレート５を重ねた状態で厚さ方向へ突出させる平面視円形のかしめ結合により、レールフロント４の前側フランジ４３と結合されるかしめ結合部５３ａを有する。さらに、一般部５３は、かしめ結合部５３ａについて溶接接合部５４ａと反対側に形成される切欠部５３ｂを有する。

【0022】

本実施形態においては、図４に示すように、台部５４が左右方向について間隔をおいて複数形成され、各台部５４の左右両側にかしめ結合部５３ａ及び切欠部５３を有する一般部５３が配置される。介在部５１の後端側は、左右方向にわたって各台部５４と一体的に同じ高さに形成される。本実施形態においては、図７に示すように、ルーフパネル２のフランジ２３と端末プレート５の台部５４との接合は、スポット溶接により行われる。図７中、スポット溶接による溶接接合部５４ａを〇印に×印を記入して示している。また、図７に示すように、レールフロント４の前側フランジ４３と端末プレート５の一般部５３との結合は、レールフロント４と端末プレート５を重ねた状態で、所定の治具を端末プレート５側からレールフロント４側へ押しつけ、レールフロント４及び端末プレート５をともに変形させることにより行われる。

【0023】

以上のように構成された車体構造によれば、ルーフパネル２のフランジ２３は、端末プレート５の介在部５１の台部５４に溶接接合され、端末プレート５の介在部５１の一般部５３がレールフロント４の前側フランジ４３とかしめ結合により結合される。これにより、ルーフパネル２は、端末プレート５を介してレールフロント４に固定される。

【0024】

車体の温度が変化した際、アルミニウムからなる端末プレート５と、スチールからなるレールフロント４とは熱膨張率が異なることから、端末プレート５及びレールフロント４に比較的大きな内部応力が発生する。このとき、端末プレート５とレールフロント４とは、平面視円形のかしめ結合により結合されているので、かしめ結合部５３ａの中心軸について相対的な回転方向の移動が許容される。また、車体の温度の変化時にかしめ結合が緩まっていることから、端末プレート５はレールフロント４に対して移動しやすく、端末プレート５のレールフロント４に対して伸長または収縮する動きが、端末プレート５に形成された切欠部５３ｂにより吸収される。このとき、端末プレート５の介在部５１の一般部５３は延在方向に伸長または収縮し、台部５４は一般部５３の延在方向の移動に追従して厚さ方向に移動する。本実施形態においては、端末プレート５の溶接接合部５４ａが、左右方向について、かしめ結合部５３ａ及び切欠部５３ｂの間に配置されるので、端末プレート５をバランスよく変形させることができる。

【0025】

例えば、車体の塗装工程等で高温に曝された場合、熱膨張率の比較的大きなアルミニウムからなるルーフパネル２及び端末プレート５が、熱膨張率の比較的小さなスチールからなるレールフロント４よりも延在方向へ伸長する挙動を示す。このとき、図８に示すように、端末プレート５は、各一般部５３が左右方向について各切欠部５３ｂ側へ移動するとともに、台部５４が各一般部５３に対する高さが低くなるよう変形する。

【0026】

以上詳述したように、本実施形態の車体構造によれば、ルーフパネル２を異種金属であるレールフロント４へ接合する際に、ルーフパネル２において熱膨張率差に起因して生じる内部応力の低減を図ることができる。これにより、同種金属のスポット溶接を行う設備で、車体の骨格部材と異なる金属を外板に使用することができ、車両の設計自由度が飛躍的に向上する。

【0027】

尚、前記実施形態においては、ルーフパネル及びレールフロントの接合部分に本発明を適用したものを示したが、例えば、ピラー等のアウタパネル及びインナパネルの接合部分に本発明を適用することもでき、異種金属が接合される箇所ならばどのような箇所でも適用可能である。

【0028】

また、前記実施形態においては、溶接接合部５４ａを有する台部５４の左右両側にかしめ結合部５３ａ及び切欠部５３ｂを配置したものを示したが、かしめ結合部５３ａ及び切欠部５３ｂは少なくとも一方に配置されていればよい。

【0029】

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

【符号の説明】

【0030】

２ ルーフパネル
４ レールフロント
５ 端末プレート
２３ フランジ
４３ 前側フランジ
５１ 介在部
５３ 一般部
５３ａ 溶接接合部
５４ 台部
５４ａ かしめ結合部
５４ｂ 切欠部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】