(57)【要約】【課題】剛性を確保しながら、細くかつ軽くできるフレーム構造体、およびその製造方法を提供すること。【解決手段】フロントピラー１は、断面視で環状の環状部２２、および、この環状部２２から延びるフランジ部２３を一片のみ有するインナ構造体２と、一端側のフランジ部３１が環状部２２の前面部２２４に接合され、他端側のフランジ部３２がフランジ部２３に接合されたアウタパネル３と、を備える。インナ構造体２は、一枚の板材をロール成形又は曲げ成形することにより、板材の一端側をこの板材の中間部に突き当て、さらにこれら一端側と中間部とを線接合することにより製造される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面視で環状の環状部、および、当該環状部から延びるフランジ部を一片のみ有するインナ構造体と、
一端側が前記環状部に接合され、他端側が前記フランジ部に接合されたアウタ部材と、を備えることを特徴とするフレーム構造体。
【請求項２】
略筒状のインナ構造体、および、当該インナ構造体に沿って延びるアウタ部材を備えるフレーム構造体の製造方法であって、
板材をロール成形又は曲げ成形することにより当該板材の一端側を当該板材の中間部に突き当て、さらにこれら一端側と中間部とを線接合することにより、断面視で環状の環状部および当該環状部から延びるフランジ部を一片のみ有するインナ構造体を製造するインナ構造体製造工程と、
アウタ部材の一端側を前記環状部に接合し、当該アウタ部材の他端側を前記フランジ部に接合することにより、当該アウタ部材を前記インナ構造体に接合するアウタ部材接合工程と、を備えることを特徴とするフレーム構造体の製造方法。
【請求項３】
前記アウタ部材接合工程では、前記環状部にアース電極を押し当てながら、前記アウタ部材の一端側から前記環状部へ向けて溶接電極を加圧することにより、当該アウタ部材の一端側を当該環状部に片側溶接することを特徴とする請求項２に記載のフレーム構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレーム構造体およびその製造方法に関する。詳しくは、インナ構造体にアウタ部材を接合して形成される車両のフレーム構造体、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のフロントガラスとフロントドアとの間には、フロントピラーが設けられている。フロントピラーは、フロントガラスの両側の縁部を支持するとともに、車両の剛性を向上するために設けられている。
【０００３】
図９は、従来のフロントピラー８０の概略構成を示す断面図である。
フロントピラー８０は、インナ構造体８１に対し、車両の外側からアウタパネル８４を接合することで形成されるフレーム構造体である。より具体的には、インナ構造体８１の二片のフランジ部８１ａ，８１ｂに対し、アウタパネル８４の両端側のフランジ部８４ａ，８４ｂを接合することにより、フロントピラー８０は形成される。また、このように形成されたフロントピラー８０に対し、フロントガラス８５は、アウタパネル８４のフランジ部８４ａに、車両の外側から接着剤８６により接着される。
【０００４】
図９に示すように、従来では、インナ構造体８１として、インナパネル８２の両端側にスティフナー８３を接合することにより閉断面８１ｃを形成したものが用いられる（特許文献１参照）。このような閉断面構造を備えたインナ構造体８１を用いることにより、車両の剛性を向上することができる。
【特許文献１】特開２００１−１４６１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、フロントピラー８０は、上述のように車両の剛性を向上するために必要であるものの、運転者の斜め前方に位置するため、運転者の視界を広くするためには出来るだけ細くすることが好ましい。しかしながら、図９に示すような従来のインナ構造体８１では、インナパネル８２にスティフナー８３を接合することで、車両の剛性の向上に大きく寄与する閉断面８１ｃに加えて、両端側に二片のフランジ部８１ａ，８１ｂも形成されてしまう。したがって、フロントピラー８０は、これらフランジ部８１ａ，８１ｂの分だけ太くなり、また重量も増加してしまう。
【０００６】
本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、剛性を確保しながら、細くかつ軽くできるフレーム構造体、およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のフレーム構造体（例えば、後述のフロントピラー１）は、断面視で環状の環状部（例えば、後述の環状部２２）、および、当該環状部から延びるフランジ部（例えば、後述のフランジ部２３）を一片のみ有するインナ構造体（例えば、後述のインナ構造体２）と、一端側が前記環状部に接合され、他端側が前記フランジ部に接合されたアウタ部材（例えば、後述のアウタパネル３）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、インナ構造体は、断面視で環状の環状部と、この環状部から延びる一片のみのフランジ部とを有するこのインナ構造体に対し、アウタ部材の一端側を環状部に接合し、アウタ部材の他端側を一片のフランジ部に接合することにより形成される。したがって、このフレーム構造体によれば、閉断面を有する環状部により剛性を確保しながら、上述の従来の二片のフランジ部を有するフレーム構造体と比較して細くかつ軽くすることができる。
【０００９】
本発明のフレーム構造体（例えば、後述のフロントピラー１）の製造方法は、略筒状のインナ構造体（例えば、後述のインナ構造体２）、および、当該インナ構造体に沿って延びるアウタ部材（例えば、後述のアウタパネル３）を備えるフレーム構造体の製造方法であって、板材をロール成形又は曲げ成形することにより当該板材の一端側を当該板材の中間部に突き当て、さらにこれら一端側と中間部とを線接合することにより、断面視で環状の環状部（例えば、後述の環状部２２）および当該環状部から延びるフランジ部（例えば、後述のフランジ部２３）を一片のみ有するインナ構造体を製造するインナ構造体製造工程と、アウタ部材の一端側を前記環状部に接合し、当該アウタ部材の他端側を前記フランジ部に接合することにより、当該アウタ部材を前記インナ構造体に接合するアウタ部材接合工程と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、板材をロール成形又は曲げ成形することにより、板材の一端側をこの板材の中間部に突き当て、さらにこれら一端側と中間部とを線接合することにより、環状部およびこの環状部から延びるフランジ部を一片のみ有するインナ構造体を製造する。次に、このインナ構造体に対し、アウタ部材の一端側を環状部に接合し、このアウタ部材の他端側をインナ構造体のフランジ部に接合し、フレーム構造体を製造する。したがって、この製造方法によれば、閉断面を有する環状部により剛性を確保しながら、上述の二片のフランジ部を有するフレーム構造体と比較して細くかつ軽いフレーム構造体を製造することができる。
【００１１】
また、インナ構造体製造工程では、板材の一端側と中間部とを線接合してインナ構造体を製造することにより、例えば、スポット溶接により接合した場合と比較して剛性の高いフレーム構造体を製造することができる。また、線接合することにより、上述の二片のフランジ部を有するフレーム構造体と比較して、製造にかかる時間を短縮し、また、製造にかかるコストを少なくすることができる。
【００１２】
この場合、前記アウタ部材接合工程では、前記環状部にアース電極（例えば、後述のアース電極５３）を押し当てながら、前記アウタ部材の一端側から前記環状部へ向けて溶接電極（例えば、後述の溶接電極５４）を加圧することにより、当該アウタ部材の一端側を当該環状部に片側溶接することが好ましい。
【００１３】
この発明によれば、環状部にアース電極を押し当てながら、アウタ部材の一端側から環状部へ向けて溶接電極を加圧し、片側溶接することにより、アウタ部材の一端側を環状部に接合する。ここで、上述のように、環状部は、板材をロール成形又は曲げ成形することにより一体に形成される。したがって、溶接電極とアース電極との間で通電する際に、溶接により接合された部分を跨ぐことが無いので、アウタ部材と環状部とを安定して片側溶接することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のフレーム構造体によれば、閉断面を有する環状部により剛性を確保しながら、上述の従来の二片のフランジ部を有するフレーム構造体と比較して細くかつ軽くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態のフレーム構造体としてのフロントピラー１が適用された車両骨格９の前部の構成を示す斜視図である。
【００１６】
車両骨格９の前部は、車両前後方向に延びるサイドシル９１と、このサイドシル９１の中央部に接合されたセンターピラー９２と、このセンターピラー９２の上端部に接合されたルーフパネル９３と、サイドシル９１の前端部に接合されたフロントピラーロア９４と、このフロントピラーロア９４の前端部に接合されたダッシュボードアッパ９５と、フロントピラーロア９４の上端部に接合されたフロントピラー１と、を含んで構成される。
【００１７】
センターピラー９２は、サイドシル９１から上方に向かって延びる。ルーフパネル９３は、センターピラー９２の上端部に接合された板であり、車両の屋根を構成する。フロントピラーロア９４は、サイドシル９１から上方に向かって延びており、その略中央からセンターピラー９２側に湾曲して、ルーフパネル９３前端のセンターピラー９２側に接合されている。ダッシュボードアッパ９５は、フロントピラーロア９４の車両前方の端部から車幅方向に延びている。フロントピラー１は、ルーフパネル９３の前端部からフロントピラーロア９４の上端部へ車両前後方向に沿って延びる。また、図示しないフロントガラスは、ルーフパネル９３、フロントピラー１、およびダッシュボードアッパ９５により形成される開口縁に沿って取り付けられる。
【００１８】
図２は、フロントピラー１の構成を示す斜視図である。図２では、フロントピラー１の下端側の一部を破断したものを示す。
フロントピラー１は、車両前後方向に沿って延びる略筒状のインナ構造体２に対し、このインナ構造体２に沿って延びるアウタ部材としてのアウタパネル３を、車両の外側から接合することにより形成される。
【００１９】
図３は、図１中の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図であり、フロントピラー１の構成を示す断面図である。
インナ構造体２は、閉断面２１を有する環状の環状部２２と、この環状部２２から外側へ延びるフランジ部２３と、を備える。図３に示すように、インナ構造体２は、一枚の板材を加工することにより形成されている。したがって、これら環状部２２とフランジ部２３は一の材料により一体に形成される。
【００２０】
環状部２２は、板材の端部を折り曲げて形成された接合部２２１と、接合部２２１から車両幅方向に沿って延びる後面部２２２と、後面部２２２から車両前後方向に沿って延びる側面部２２３と、側面部２２３から車両幅方向に沿って延びる前面部２２４と、前面部２２４から車両前後方向に沿って延びる側面部２２５と、を含んで構成される。
【００２１】
図３に示すように、これら後面部２２２、側面部２２３、前面部２２４、および側面部２２５により形成される閉断面２１は、略矩形状となる。また、接合部２２１は、閉断面２１の内部側に折り曲げられるとともに、側面部２２５の閉断面２１側の面に接合される。ここで、接合部２２１と側面部２２５とは、フロントピラー１が延びる方向に沿って線接合される。
なお、インナ構造体２を一枚の板材から製造する具体的な手順については、後に図４を参照して詳述する。
【００２２】
アウタパネル３は、一枚の板材を加工することにより形成される。このアウタパネル３の両端側には、それぞれ、フランジ部３１，３２が形成されている。このアウタパネル３は、一端側のフランジ部３１を環状部２２の前面部２２４に沿って接合し、他端側のフランジ部３２をフランジ部２３に沿って接合することにより、インナ構造体２に接合される。
なお、アウタパネル３をインナ構造体２に接合する具体的な手順については、後に図５を参照して詳述する。
【００２３】
以上のように構成されたフロントピラー１に対して、フロントガラス７は、接着剤７１によりアウタパネル３のフランジ部３１に接着される。
【００２４】
次に、本実施形態のフロントピラー１の製造方法について説明する。
フロントピラー１の製造方法は、インナ構造体２を製造するインナ構造体製造工程と、製造されたインナ構造体２にアウタパネル３を接合するアウタパネル接合工程との２つの工程を含んで構成される。
【００２５】
図４を参照して、インナ構造体製造工程について説明する。
図４は、インナ構造体２の構成を示す断面図である。
先ず、一枚の板材をロール成形又は曲げ成形することにより板材の一端側をこの板材の中間部に突き当てる。すなわち、一枚の板材を一端側からロール成形又は曲げ成形することにより、一端側から中間部側へ向かって順に、接合部２２１、後面部２２２、側面部２２３、前面部２２４、側面部２２５を形成する。さらに、この接合部２２１を側面部２２５に突き当てることにより、略矩形状の閉断面２１を形成する。これにより、閉断面２１を有する環状部２２と、この環状部２２から延びる一片のみのフランジ部２３とが一体に形成される。つまり、板材のうち中間部から一端側は環状部２２となり、またこの板材のうち中間部から他端側はフランジ部２３となる。
【００２６】
次に、閉断面２１の内部側に折り曲げられた接合部２２１と側面部２２５とを、フロントピラー１が延びる方向に沿って線接合する。ここで、これら接合部２２１と側面部２２５とを線接合する溶接方法としては、具体的には、レーザ溶接やアーク溶接が好ましい。
以上のようにして、環状部２２およびフランジ部２３を有するインナ構造体２が製造される。
【００２７】
図５を参照して、アウタパネル接合工程について説明する。
図５は、フロントピラー１の構成を示す断面図である。
先ず、両端側にそれぞれフランジ部３１，３２が形成されたアウタパネル３を準備し、一端側のフランジ部３１を環状部２２の前面部２２４に接合し、他端側のフランジ部３２をフランジ部２３に接合する。具体的には、図２中の「×」印に示すように、フロントピラー１が延びる方向に沿って所定の間隔でスポット溶接を行うことにより、アウタパネル３をインナ構造体２に接合する。
【００２８】
特にここで、フランジ部３１とフランジ部３２とでは、それぞれ、異なった手順でスポット溶接を行う。
アウタパネル３のフランジ部３２とインナ構造体２のフランジ部２３とをスポット溶接により接合する場合、図５に示すように、アース電極５１と、このアース電極５１に対向する溶接電極５２とでフランジ部２３とフランジ部３２とを加圧する。これにより、フランジ部３２とフランジ部２３とが溶接される。
【００２９】
一方、アウタパネル３のフランジ部３１とインナ構造体２の前面部２２４とをスポット溶接により接合する場合、図５に示すように、環状部２２の後面部２２２にアース電極５３を押し当てながら、フランジ部３１側から環状部２２の前面部２２４側へ向けて溶接電極５４を加圧する。これにより、フランジ部３１と前面部２２４とが片側溶接される。
以上のようにして、フロントピラー１が製造される。
【００３０】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）インナ構造体２は、断面視で環状の環状部２２と、この環状部２２から延びる一片のみのフランジ部２３とを有するこのインナ構造体２に対し、アウタパネル３の一端側のフランジ部３１を環状部２２に接合し、アウタパネル３の他端側のフランジ部３２を一片のフランジ部２３に接合することにより形成される。したがって、このフロントピラー１によれば、閉断面を有する環状部２２により剛性を確保しながら、上述の図９に示す従来の二片のフランジ部８１ａ，８１ｂを有するフロントピラー８０と比較して細くかつ軽くすることができる。
【００３１】
（２）上述のように、図９に示す従来のフロントピラー８０では、インナ構造体８１の二片のフランジ部８１ａ，８１ｂと、アウタパネル８４の両端側のフランジ部８４ａ，８４ｂとは、例えば、スポット溶接により接合される。ここで、スポット溶接のみでは接合強度が不十分である場合、従来ではスポット溶接に加えて接着剤が併用される。しかしながら、この場合、接着剤を塗布する手間がかかってしまい、製造にかかる時間が長くなるおそれがある。
これに対して、本実施形態のインナ構造体２は、一枚の板材をロール成形又は曲げ成形することにより、板材の一端側をこの板材の中間部に突き当て、さらにこれら一端側と中間部とを、レーザ溶接やアーク溶接などで線接合することにより製造される。ここで特に、線接合でインナ構造体２を製造することにより、上述のようなスポット溶接で接合した場合と比較して、その剛性を向上することができる。また、接着剤などを併用することなく十分な接合強度を得ることができるので、従来と比較して、製造にかかる時間を短縮することができる。
【００３２】
ところで、図９に示すような従来のインナ構造体８１であっても、インナパネル８２とスティフナー８３とを、レーザ溶接やアーク溶接により線接合することは可能である。しかしながらこの場合、フランジ部８１ａ側とフランジ部８１ｂ側との２箇所を線接合する必要がある。
これに対して本実施形態のインナ構造体２は、フランジ部２３側の１箇所のみを線接合するだけでよい。したがって、従来のインナ構造体８１と比較して、製造にかかる時間やコストを少なくすることができる。
【００３３】
（３）図１０に示すように、従来のフロントピラー８０において、インナ構造体８１のフランジ部８１ａに、アウタパネル８４のフランジ部８４ａをスポット溶接する際、アース電極５５と、このアース電極５５に対向する溶接電極５６とでフランジ部８１ａとフランジ部８４ａとを加圧する。これにより、フランジ部８１ａとフランジ部８４ａとを溶接する。しかしながら、溶接電極とアース電極との間で通電する際に、インナ構造体８１のインナパネル８２とスティフナー８３との間の溶接により形成された接合部８７を跨ぐこととなる。このため、アウタパネル８４とインナ構造体８１との接合強度は、接合部８７の状態に応じてばらつきが生じてしまう。
【００３４】
これに対して、本実施形態のフロントピラー１では、上述の図５に示すように、環状部２２の後面部２２２にアース電極５３を押し当てながら、フランジ部３１側から環状部２２の前面部２２４側へ向けて溶接電極５４を加圧する。したがって、溶接電極５４とアース電極５３との間で通電する際に、上述のような溶接により形成された接合部を跨ぐことが無いので、アウタパネル３と環状部２２とを安定して片側溶接することができる。
【００３５】
以下では、上記実施形態のフロントピラー１の複数の変形例について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の変形例の説明にあたって、上記実施形態と同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
【００３６】
＜変形例１＞
図６は、変形例１のフロントピラー１Ａの構成を示す断面図である。
変形例１のフロントピラー１Ａは、以下の手順により製造される。
先ず、一枚の板材をロール成形又は曲げ成形することにより板材の一端側をこの板材の中間部に突き当てる。すなわち、一枚の板材を一端側からロール成形又は曲げ成形することにより、一端側から中間部側へ向かって順に、側面部２２５Ａ、前面部２２４Ａ、側面部２２３Ａ、後面部２２２Ａを形成する。さらに、この側面部２２５Ａを後面部２２２Ａに突き当てることにより、略矩形状の閉断面２１Ａを形成する。これにより、閉断面２１Ａを有する環状部２２Ａと、この環状部２２Ａから延びる一片のみのフランジ部２３Ａとが一体に形成される。
【００３７】
次に、側面部２２５Ａの端部と後面部２２２Ａとを、フロントピラー１Ａが延びる方向に沿って線接合する。これにより、環状部２２Ａおよびフランジ部２３Ａを有するインナ構造体２Ａが製造される。
【００３８】
次に、アウタパネル３の一端側のフランジ部３１を環状部２２Ａの前面部２２４Ａに接合し、アウタパネル３の他端側のフランジ部３２をフランジ部２３Ａに接合する。これにより、フロントピラー１Ａが製造される。
【００３９】
＜変形例２＞
図７は、変形例２のフロントピラー１Ｂの構成を示す断面図である。
変形例２のフロントピラー１Ｂは、以下の手順により製造される。
先ず、一枚の板材をロール成形又は曲げ成形することにより板材の一端側をこの板材の中間部に突き当てる。すなわち、一枚の板材を一端側からロール成形又は曲げ成形することにより、一端側から中間部側へ向かって順に、接合部２２１Ｂ、側面部２２５Ｂ、前面部２２４Ｂ、側面部２２３Ｂ、後面部２２２Ｂを形成する。さらに、この接合部２２１Ｂを後面部２２２Ｂに突き当てることにより、略矩形状の閉断面２１Ｂを形成する。これにより、閉断面２１Ｂを有する環状部２２Ｂと、この環状部２２Ｂから延びる一片のみのフランジ部２３Ｂとが一体に形成される。
【００４０】
次に、閉断面２１Ｂの内部側に折り曲げられた接合部２２１Ｂと後面部２２２Ｂとを、フロントピラー１Ｂが延びる方向に沿って線接合する。これにより、環状部２２Ｂおよびフランジ部２３Ｂを有するインナ構造体２Ｂが製造される。
【００４１】
次に、アウタパネル３の一端側のフランジ部３１を環状部２２Ｂの前面部２２４Ｂに接合し、アウタパネル３の他端側のフランジ部３２をフランジ部２３Ｂに接合する。これにより、フロントピラー１Ｂが製造される。
【００４２】
＜変形例３＞
図８は、変形例３のフロントピラー１Ｃの構成を示す断面図である。
変形例２のフロントピラー１Ｃは、以下の手順により製造される。
先ず、一枚の板材をロール成形又は曲げ成形することにより板材の一端側をこの板材の中間部に突き当てる。すなわち、一枚の板材を一端側からロール成形又は曲げ成形することにより、一端側から中間部側へ向かって順に、接合部２２１Ｃ、側面部２２５Ｃ、前面部２２４Ｃ、側面部２２３Ｃ、後面部２２２Ｃを形成する。さらに、この接合部２２１Ｃを後面部２２２Ｃに突き当てることにより、略矩形状の閉断面２１Ｃを形成する。これにより、閉断面２１Ｃを有する環状部２２Ｃと、この環状部２２Ｃから延びる一片のみのフランジ部２３Ｃとが一体に形成される。
【００４３】
次に、閉断面２１Ｃの外部側に折り曲げられた接合部２２１Ｃとフランジ部２３Ｃとを、フロントピラー１Ｃが延びる方向に沿って線接合する。これにより、環状部２２Ｃおよびフランジ部２３Ｃを有するインナ構造体２Ｃが製造される。
【００４４】
次に、アウタパネル３の一端側のフランジ部３１を環状部２２Ｃの前面部２２４Ｃに接合し、アウタパネル３の他端側のフランジ部３２をフランジ部２３Ｃに接合する。これにより、フロントピラー１Ｃが製造される。
【００４５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
上記実施形態では、環状部２２の閉断面２１の形状を略矩形状にしたが、これに限るものではない。フロントピラーの剛性を確保でき、かつ、アウタパネルを接合できる形状であれば、どのような形状であってもよい。
【００４６】
また、上記実施形態では、板材をロール成形又は曲げ成形することにより、インナ構造体２を製造したが、これに限るものではない。例えば、プレス成形によりインナ構造体を製造してもよく、また、ロール成形や曲げ成形にプレス成形を併用して製造してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態に係るフロントピラーが適用された車両骨格の前部の構成を示す斜視図である。
【図２】上記実施形態に係るフロントピラーの構成を示す斜視図である。
【図３】図１中の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図である。
【図４】上記実施形態に係るインナ構造体の構成を示す断面図である。
【図５】上記実施形態に係るフロントピラーの構成を示す断面図である。
【図６】変形例１に係るフロントピラーの構成を示す断面図である。
【図７】変形例２に係るフロントピラーの構成を示す断面図である。
【図８】変形例３に係るフロントピラーの構成を示す断面図である。
【図９】従来のフロントピラーの概略構成を示す断面図である。
【図１０】従来のフロントピラーの概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…フロントピラー（フレーム構造体）
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…インナ構造体
２１…閉断面
２２…環状部
２３…フランジ部
３…アウタパネル（アウタ部材）
３１…フランジ部
３２…フランジ部
５３…アース電極
５４…溶接電極
【図１】
2010058530.tif 000003
【図２】
2010058530.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2010058530.tif 000007
【図６】
2010058530.tif 000008
【図７】
2010058530.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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