(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体部材としての第１の部材の長手方向の端部と第２の部材の長手方向の端部とを互いに連結する連結構造であって、
前記第１の部材はハット形断面の第１のサイドメンバと、該第１のサイドメンバの内側に接合され該第１のサイドメンバの長手方向に延びる底壁および側壁を有する第１のリンフォースから構成され、
前記第２の部材はハット形断面の第２のサイドメンバと、該第２のサイドメンバの内側に接合され該第２のサイドメンバの長手方向に延びる底壁および側壁を有する第２のリンフォースから構成され、
該第２のリンフォースの底壁の端部には切除部が形成され、
該切除部にそれぞれ対応する前記第１のサイドメンバの底壁の端部と前記第１のリンフォースの底壁の端部と前記第２のサイドメンバの底壁の端部とを互いに重ねてスポット溶接するようにし、かつ、
前記第２のリンフォースの側壁の端部に、前記切除部の幅方向両側に位置しかつ前記スポット溶接する箇所を避けた位置に延在して前記第２のサイドメンバの縦壁に重なりかつ前記第１のリンフォースの側壁の端部に重なり合うオーバラップ壁を設け、さらに、
前記第２のサイドメンバの縦壁と前記オーバラップ壁とを重ねてスポット溶接したことを特徴とする車体部材の連結構造。
【請求項２】
車体部材としての第１の部材の長手方向の端部と第２の部材の長手方向の端部とを互いに連結する連結構造であって、
前記第１の部材はフランジを有するハット形断面の第１のサイドメンバと、該第１のサイドメンバの内側に接合され該第１のサイドメンバの長手方向に延びる底壁および側壁を有する第１のリンフォースから構成され、
前記第２の部材はフランジを有するハット形断面の第２のサイドメンバと、該第２のサイドメンバの内側に接合され該第２のサイドメンバの長手方向に延びる底壁および側壁を有する第２のリンフォースから構成され、
該第２のリンフォースの底壁の端部には切除部が形成され、
該切除部にそれぞれ対応する前記第１のサイドメンバの底壁の端部と前記第１のリンフォースの底壁の端部と前記第２のサイドメンバの底壁の端部とを互いに重ねてスポット溶接するようにし、かつ、
前記第１のサイドメンバのフランジの端部と前記第２のサイドメンバのフランジの端部どうしを重ねてスポット溶接し、
前記第２のリンフォースの側壁の端部に、前記切除部の幅方向両側に位置しかつ前記スポット溶接する箇所を避けた位置に延在して前記第２のサイドメンバの縦壁に重なりかつ前記第１のリンフォースの側壁の端部に重なり合うオーバラップ壁を設けたことを特徴とする車体部材の連結構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は自動車の車体部材の連結構造に係り、特にサイドメンバの連結構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８および図９に一部を示した自動車の車体の一例は、車体部材としての左右一対のフロントサイドメンバ１００を有し、フロントサイドメンバ１００間に、エンジンやトランスミッション等のパワープラント１０１を搭載するスペースを確保している。フロントサイドメンバ１００の後端側にサイドシル１０２が連結されている。サイドシル１０２はフロアパン１０３に沿って車体の側部を通り、車体の後方に延びている。
【０００３】
また、フロントサイドメンバ１００の後端側にサイドメンバリヤ１１１を介してフロアサイドメンバ１１２が連結されている。フロアサイドメンバ１１２はフロアパン１０３の下面側を通って車体の後方に延びている。フロアサイドメンバ１１２は、サイドメンバリヤ１１１に連結される前に予めフロアパン１０３に溶接されている。フロアパン１０３の前方にはダッシュパネル１１５やダッシュクロスメンバ１１６などが設けられている。フロアパン１０３の車幅方向中央部にトンネル部１１８が形成されている。
【０００４】
図１０に示すように、フロントサイドメンバ１００とサイドメンバリヤ１１１にシャシクロスメンバ１２０がボルト１２１などの固定手段によって固定されている。シャシクロスメンバ１２０は車体の幅方向に延び、左右一対のフロントサイドメンバ１００を互いに連結している。
【０００５】
図１１に示す従来例のように、サイドメンバリヤ１１１は、底壁１２５と縦壁１２６とフランジ１２７とを有するハット形断面であり、その内側に補強部材としてのリンフォース１３０を図中に×で示す溶接部Ｗ１においてスポット溶接することによって強度を高めている。フロアサイドメンバ１１２も底壁１３５と縦壁１３６とフランジ１３７を有するハット形断面であり、その内側に補強部材としてのリンフォース１４０を図中に×で示す溶接部Ｗ２においてスポット溶接することによって強度を高めている。
【０００６】
これらのリンフォースを用いずにサイドメンバのみで構成し、サイドメンバの断面拡大や板厚増加を行なうことも考えられるが、断面を拡大するとサイドメンバの車体の地上高が不足し、板厚を増加するとフロアパンの板厚との板厚比率が大きくなりすぎる（２〜２．５倍程度が上限）ことによる溶接品質の低下やプレス成形性が悪化する等の問題がある。このためサイドメンバの板厚は２．３ｍｍ程度が限界である。
【０００７】
通常のスポット溶接技術で溶接品質を保証するには、溶接部の積層枚数は３枚が限界である。このため現状の連結部Ｑは、図１２に示すようにサイドメンバリヤ１１１の底壁１２５の端部１２５ａとリンフォース１３０の底壁１３１の端部１３１ａとフロアサイドメンバ１１２の底壁１３５の端部１３５ａとを重ね、図中に黒三角で示す溶接部Ｗ３においてスポット溶接するとともに、サイドメンバリヤ１１１の底壁１２５の端部１２５ａとフロアサイドメンバ１１２の底壁１３５の一部１３５ｂとリンフォース１４０の底壁１４１の端部１４１ａとを重ね、図中に白三角で示す溶接部Ｗ４においてスポット溶接を行なうことが考えられていた。さらに、サイドメンバリヤ１１１のフランジ１２７の端部とフロアサイドメンバ１１２のフランジ１３７の端部を重ね、フロアパン１０３（図１２には図示しない）とともに図中に白丸で示す溶接部Ｗ５においてスポット溶接が行なわれる。また、溶接部Ｗ５よりも前側のサイドメンバリヤ１１１のフランジ１２７はフロアパン１０３（図１２には図示しない）とスポット溶接される。ここで、溶接部Ｗ３と溶接部Ｗ４は、例えば図８に示すフロアパン１０３に形成された作業用の開口部１４５を利用して溶接が行なわれる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記連結構造（図１１および図１２）では、サイドメンバリヤ１１１とフロアサイドメンバ１１２との連結部Ｑにおいてリンフォース１３０，１４０が途切れる箇所Ｇが存在するために、この部分の強度が他の部分に対して局部的に低くなる。一方、例えば車体中心線Ｃ（図９に示す）よりも車体左側のみがバリアに衝突するオフセット衝突試験等を行なった場合、主に片側のフロントサイドメンバ１００が圧縮変形し、さらにパワープラント１０１が直接バリアに衝突し、パワープラント１０１がシャシクロスメンバ１２０に接触するようになる。この時のフロントサイドメンバ１００が圧縮変形する荷重と、パワープラント１０１から直接シャシクロスメンバ１２０に伝達される荷重とによって、シャシクロスメンバ１２０の左側の固定部分には、その右側の固定部分を略中心とした円周方向の荷重Ｒ（図１０に示す）が作用することになる。このとき、シャシクロスメンバ１２０は一般に強度が高く、全体形状が大きく変形することは希である。
【０００９】
上記の荷重Ｒはサイドシル１０２にも伝達されるが、荷重Ｒは車体内側向きに作用し、サイドシル１０２には大きな曲げ荷重となるため、サイドシル１０２のみで支えることは困難であり、荷重方向に略一致する方向に延びるサイドメンバリヤ１１１とフロアサイドメンバ１１２で支えることが効果的である。しかし、図１０に示すようにフロントサイドメンバ１００およびシャシクロスメンバ１２０の固定部分はサイドメンバリヤ１１１の後部とフロアサイドメンバ１１２よりも上方に位置するため、荷重Ｒによってサイドメンバリヤ１１１の後部とフロアサイドメンバ１１２には下に凸の変形を生じさせる曲げ荷重が作用することになる。
【００１０】
しかし、前記の連結部Ｑ、特にリンフォース１３０，１４０の途切れる箇所Ｇが、この曲げ荷重によって図１０中の２点鎖線で示すように変形しやすく、この変形によってダッシュパネル１１５が車室内に向って変形し（図１０の矢印Ｂの方向）、車室内の空間が狭まってしまうことがあるため、このような部材どうしの連結部における強度向上が求められている。なお、このような連結部に別部材を外側からボルトやアーク溶接等によって追加することも考えられるが（例えば実公平６−３０６１２号公報）、この場合、この別部材を接合するための別工程が必要であること、部品点数の増加によるコストアップ等の問題が生じる。
従ってこの発明の目的は、車体を構成するサイドメンバどうしを互いに高い強度で連結することができるような連結構造を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を果たすために開発された請求項１に記載した本発明の車体部材の連結構造においては、第１の部材はハット形断面の第１のサイドメンバと、該第１のサイドメンバの内側に接合され該第１のサイドメンバの長手方向に延びる底壁および側壁を有する第１のリンフォースから構成される。第２の部材はハット形断面の第２のサイドメンバと、該第２のサイドメンバの内側に接合され該第２のサイドメンバの長手方向に延びる底壁および側壁を有する第２のリンフォースから構成される。該第２のリンフォースの底壁の端部には切除部が形成され、該切除部にそれぞれ対応する前記第１のサイドメンバの底壁の端部と前記第１のリンフォースの底壁の端部と前記第２のサイドメンバの底壁の端部とを互いに重ねてスポット溶接するようにし、かつ、前記第２のリンフォースの側壁の端部に、前記切除部の幅方向両側に位置しかつ前記スポット溶接する箇所を避けた位置に延在して前記第２のサイドメンバの縦壁に重なりかつ前記第１のリンフォースの側壁の端部に重なり合うオーバラップ壁を設け、さらに、前記第２のサイドメンバの縦壁と前記オーバラップ壁とを重ねてスポット溶接したことを特徴とする。この場合、第２のリンフォースに設けたオーバラップ壁が第１のリンフォースの端部と重なり合った状態となるため、サイドメンバの長手方向にリンフォースが途切れることなく連続することになり、補強用の別部材を外付けする必要もなく、連結部に加わる曲げ荷重等に対して大きな強度が発揮される。請求項２の発明では、第１のサイドメンバのフランジの端部と前記第２のサイドメンバのフランジの端部どうしを重ねてスポット溶接する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の第１の実施形態について図１から図３を参照して説明する。図１に示す車体の一部は、第１のサイドメンバの一例としてのサイドメンバリヤ１０と、第２のサイドメンバの一例としてのフロアサイドメンバ１１とを有している。
【００１３】
サイドメンバリヤ１０は、底壁１５と、底壁１５の両側から立上がる左右一対の縦壁１６と、縦壁１６の上端に設けたフランジ１７とを有するハット形断面をなしている。このサイドメンバリヤ１０は、図８および図９によって説明した従来のサイドメンバリヤ１１１と同様に、フロントサイドメンバ１００の後端側に連結され、フロアパン１０３に沿って車体の後方に延びている。
【００１４】
サイドメンバリヤ１０の内側に、補強部材としての第１のリンフォース２１が設けられている。第１のリンフォース２１は、底壁２２と、底壁２２の両側から立上がる左右一対の側壁２３とを有している。このリンフォース２１の側壁２３は、図１等に記号×で示す溶接部Ｗ１において、サイドメンバリヤ１０の縦壁１６にスポット溶接されている。このリンフォース２１の先端面２１ａはサイドメンバリヤ１０の先端面１０ａとほぼ同じ位置まで延びている。また、リンフォース２１の底壁２２の端部２２ａは、サイドメンバリヤ１０の底壁１５の端部１５ａと重なり合っている。こうしてサイドメンバリヤ１０にリンフォース２１を接合してなるリヤサイドメンバアセンブリは、この発明でいう第１の部材１Ａを構成する。
【００１５】
フロアサイドメンバ１１は、底壁３０と、底壁３０の両側から立上がる左右一対の縦壁３１と、縦壁３１の上端に設けたフランジ３２とを有するハット形断面をなしている。このフロアサイドメンバ１１は、図８および図９で説明した従来のフロアサイドメンバ１１２と同様に、連結部Ｑを介してサイドメンバリヤ１０の後端側に連結され、フロアパン１０３に沿って車体の後方に延びている。
【００１６】
フロアサイドメンバ１１の内側に、補強部材としての第２のリンフォース４０が設けられている。このリンフォース４０は、底壁４１と、底壁４１の両側から立上がる左右一対の側壁４２とを有している。第２のリンフォース４０の側壁４２は、図１等に記号×で示す溶接部Ｗ２において、フロアサイドメンバ１１の縦壁３１にスポット溶接されている。第２のリンフォース４０の先端面４０ａはフロアサイドメンバ１１の先端面１１ａとほぼ同じ位置まで延びている。こうしてフロアサイドメンバ１１にリンフォース４０を接合してなるフロアサイドメンバアセンブリは、この発明でいう第２の部材１Ｂを構成する。
【００１７】
第２のリンフォース４０の底壁４１の端部に、切除部の一例として、前方が開放した切欠き４５が形成されている。この切欠き４５の両側、すなわち下記スポット溶接部Ｗ３を避ける位置に、この発明でいうオーバラップ壁の一部として機能する左右一対の延出部４６が形成されているとともに、このリンフォース４０の側壁４２に、フロアサイドメンバ１１の縦壁３１に沿って先端面１１ａの方向に延びる左右一対のオーバラップ壁５０が形成されている。
【００１８】
図２あるいは図３に示すように、サイドメンバリヤ１０とフロアサイドメンバ１１の双方の端部を重ねた状態において、オーバラップ壁５０が第１のリンフォース２１の側壁２３の端部２３ａと重なり合うようになっている。切欠き４５の両側に位置する延出部４６は、第１のリンフォース２１の底壁２２の端部２２ａと重なり合うようになっている。ここで、オーバラップ壁５０は直接第１のリンフォース２１の側壁２３の端部２３ａと接合されていないが、オーバラップ壁５０の上下に位置する溶接部Ｗ５およびＷ３によって、サイドメンバリヤ１０とフロアサイドメンバ１１を介して連結されている。
【００１９】
なお、サイドメンバリヤ１０のフランジ１７の端部１７ａは、フロアサイドメンバ１１のフランジ３２の板厚相当分だけ一段低くし、サイドメンバリヤ１０のフランジ１７の端部１７ａの上にフロアサイドメンバ１１のフランジ３２の端部３２ａを重ねたときに、両者の上面高さがほぼ面一に揃うようにしている。
【００２０】
サイドメンバリヤ１０とフロアサイドメンバ１１とを連結するには、図３に示すようにサイドメンバリヤ１０の上方からフロアサイドメンバ１１を重ねる。こうすることにより、サイドメンバリヤ１０の底壁１５の端部１５ａと、第１のリンフォース２１の底壁２２の端部２２ａと、フロアサイドメンバ１１の底壁３０の端部３０ａが重なり合う。この３枚重ねの部分を、図中に黒三角で示す溶接部Ｗ３においてスポット溶接する。
【００２１】
この実施形態の場合、第１のリンフォース２１の側壁２３の端部２３ａと、第２のリンフォース４０の側壁４２のオーバラップ壁５０とが互いに重なり合い、リンフォース２１，４０が長手方向に途切れることがないので、例えばオフセット衝突試験時において連結部Ｑに加わる曲げ荷重に対して、第１のリンフォース２１の側壁２３の端部２３ａと第２のリンフォース４０のオーバラップ壁５０とが、曲げ荷重によっておこる第１のサイドメンバ（サイドメンバリヤ１０）と第２のサイドメンバ（フロアサイドメンバ１１）の側壁の変形を抑えることで連結部Ｑが変形しにくくなり、また、変形開始後も第１のサイドメンバと第２のサイドメンバの断面が上下方向に潰れにくくなるため、急激に強度が低下することはない（このような塑性変形によって断面が上下に潰れると断面係数が上下高さの二乗に比例して小さくなる）。特に、車両の衝突試験の場合は荷重と変位の積が一定になるまで変形が進むため、変形開始後も急激な強度の低下がないことにより、上記のような形態の変形量を低減することができる。
【００２２】
さらには、第２のリンフォース４０の底壁４１に形成した切欠き４５の両側の延出部４６によってフロアサイドメンバ１１の底壁３０の端部３０ａの面変形も抑制されることになり、連結部Ｑの強度をさらに高めることができる。そして溶接部Ｗ３は３枚重ねでスポット溶接されるため溶接品質を充分保証できる。
【００２３】
なお、図４に示すフロアサイドメンバ１１の変形例のように、第２のリンフォース４０の端部に形成した切除部の一形態としての穴４５ａの両側に位置する左右一対の延出部４６の先端部分を互いに連結壁６０によってつないでもよい。
【００２４】
図５から図７に本発明の第２の実施形態を示している。この実施形態では、サイドメンバリヤ１０に設ける第１のリンフォース２１の先端面２１ａの位置を、サイドメンバリヤ１０の先端面１０ａの手前で止めるようにし、かつ、フロアサイドメンバ１１の底壁３０の端部に第１のリンフォース２１の板厚相当分の段差部７０を形成し、この段差部７０から先端１１ａ側の領域の下面側に第１のリンフォース２１の底壁２２の端部２２ａを重ねるようにしている。また第２のリンフォース４０の端部に形成した切欠き４５の両側に前記実施形態と同様の左右一対の延出部４６とオーバラップ壁５０を形成している。
【００２５】
この実施形態の場合、図６および図７に示すようにサイドメンバリヤ１０の上方からフロアサイドメンバ１１の端部を重ね合わせると、サイドメンバリヤ１０の底壁１５の一部１５ｂと第１のリンフォース２１の底壁２２の端部２２ａとフロアサイドメンバ１１の底壁３０の端部３０ａとが重なる。そしてこの３枚重ねの部位を、図中に黒三角で示す溶接部Ｗ３においてスポット溶接を行なう。またこれと同時に、サイドメンバリヤ１０の底壁１５の端部１５ａと、フロアサイドメンバ１１の底壁３０の一部３０ｂと、第２のリンフォース４０の底壁４１の一部４１ｂとが重なり合う部位を、図中に白三角で示す溶接部Ｗ４においてスポット溶接を行なう。
【００２６】
この実施形態の場合も、オーバラップ壁５０と第１のリンフォース２１の側壁２３の端部２３ａとが重なっており、これらの上下に位置する溶接部Ｗ３とＷ５によってサイドメンバリヤ１０とフロアサイドメンバ１１とを介して連結されているので、前記第１の実施形態と同様に連結部Ｑの変形量を低減することができる。
なお、第１および第２の実施形態を示す図１，図２，図３，図４では，従来技術の説明で用いた図１１，図１２と同様にフロアパンを省略している。
【００２７】
なお前記各実施例では、サイドメンバリヤ１０とリンフォース２１がこの発明でいう第１の部材１Ａを構成し、フロアサイドメンバ１１とリンフォース４０がこの発明でいう第２の部材１Ｂを構成しているが、第１の部材１Ａはサイドメンバリヤ１０以外の車体部材によって構成されてもよいし、第２の部材１Ｂはフロアサイドメンバ１１以外の車体部材によって構成されてもよい。
【００２８】
さらに、前記実施形態では延出部４６があるものを示したが、この延出部４６がなくてもよい。また、第１のサイドメンバと第２のサイドメンバに相当する前記部材は連結部がハット形になっていればよく、連結部以外の部分の形状がハット形でなくてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の車体部材の連結構造によれば、スポット溶接部は３枚重ねまでとして高い溶接品質を確保しながらも、サイドメンバどうしの連結部において第１のリンフォースと第２のリンフォースがオーバラップすることによりリンフォースが途切れる箇所を解消でき、強度の高い連結部を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す第１および第２のサイドメンバの連結部の分解斜視図。
【図２】図１に示された第１および第２のサイドメンバを連結した状態の斜視図。
【図３】図２に示されたサイドメンバ連結部の断面図。
【図４】リンフォースの変形例を示す斜視図。
【図５】本発明の第２の実施形態を示す第１および第２のサイドメンバの連結部の分解斜視図。
【図６】図５に示された第１および第２のサイドメンバを連結した状態の斜視図。
【図７】図６に示されたサイドメンバ連結部の断面図。
【図８】サイドメンバを備えた車体の一部の斜視図。
【図９】図８に示された車体の一部の平面図。
【図１０】図８に示された車体の一部の側面図。
【図１１】従来のサイドメンバの連結部の分解斜視図。
【図１２】図１１に示された従来のサイドメンバの連結部の断面図。
【符号の説明】
１Ａ…第１の部材
１Ｂ…第２の部材
１０…サイドメンバリヤ（第１のサイドメンバ）
１１…フロアサイドメンバ（第２のサイドメンバ）
２１…第１のリンフォース
４０…第２のリンフォース
５０…オーバラップ壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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