(57)【要約】【課題】  ルーフパネルおよびルーフアーチの接合フランジ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。【解決手段】  ルーフパネル１１の前端の接合フランジ１１ｂおよびルーフアーチ１５の接合フランジ１６ｄはシーム溶接Ｗ１（ａ）により接合される。シーム溶接Ｗ１（ａ）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、ルーフパネル１１およびルーフアーチ１５の接合フランジ１１ｂ，１６ｄの口開き変形に対する強度が高く、しかも接合フランジ１１ｂ，１６ｄの幅を小さくして軽量化が可能なシーム溶接Ｗ１（ａ）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）は重ね合わせた接合フランジ１１ｂ，１６ｄを電極で加圧しながら溶接するため、接合フランジ１１ｂ，１６ｄ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。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ルーフパネル（１１）の前端あるいは後端の接合フランジ（１１ｂ）およびルーフアーチ（１５）の接合フランジ（１６ｄ）をシーム溶接（Ｗ１（ａ））により接合する自動車の車体構造であって、
前記シーム溶接（Ｗ１（ａ））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に設定したことを特徴とする自動車の車体構造。
【請求項２】
前記ルーフパネル（１１）の前端あるいは後端の接合フランジ（１１ｂ）および前記ルーフアーチ（１５）の接合フランジ（１６ｄ）をシーム溶接（Ｗ１（ａ））した部分の両端部をスポット溶接（Ｗ２（ａ））し、前記シーム溶接（Ｗ１（ａ））のナゲット幅ｗと前記スポット溶接（Ｗ２（ａ））のナゲット径ｄとの関係を、０．２９≦ｗ／ｄ≦０．３６に設定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。
【請求項３】
前記スポット溶接（Ｗ２（ａ））のピッチは、車体の通常のスポット溶接のピッチよりも小さい３０ｍｍ未満であることを特徴とする、請求項２に記載の自動車の車体構造。
【請求項４】
前記シーム溶接Ｗ１（ａ）した部分における前記ルーフアーチ（１５）の前後方向幅は、前記スポット溶接Ｗ２（ａ）した部分における前記ルーフアーチ（１５）の前後方向幅よりも小さいことを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
【請求項５】
前記ルーフパネル（１１）の車幅方向端部の接合フランジ（１１ｄ）はルーフサイドレール（１４）の接合フランジ（１９ａ）にシーム溶接（Ｗ１（ｂ））され、前記シーム溶接（Ｗ１（ｂ））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に設定したことを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ルーフパネルの前端あるいは後端の接合フランジとルーフアーチの接合フランジとをシーム溶接により接合する自動車の車体構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５５８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ルーフパネルおよびルーフアーチの接合フランジ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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、ルーフパネルの前端あるいは後端の接合フランジおよびルーフアーチの接合フランジをシーム溶接により接合する自動車の車体構造であって、前記シーム溶接のナゲット幅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に設定したことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。
【０００７】
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、前記ルーフパネルの前端あるいは後端の接合フランジおよび前記ルーフアーチの接合フランジをシーム溶接した部分の両端部をスポット溶接し、前記シーム溶接のナゲット幅ｗと前記スポット溶接のナゲット径ｄとの関係を、０．２９≦ｗ／ｄ≦０．３６に設定したことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。
【０００８】
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、前記スポット溶接のピッチは、車体の通常のスポット溶接のピッチよりも小さい３０ｍｍ未満であることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。
【０００９】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記シーム溶接Ｗ１した部分における前記ルーフアーチの前後方向幅は、前記スポット溶接Ｗ２した部分における前記ルーフアーチの前後方向幅よりも小さいことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。
【００１０】
また請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜請求項４の何れか１項の構成に加えて、前記ルーフパネルの車幅方向端部の接合フランジはルーフサイドレールの接合フランジにシーム溶接され、前記シーム溶接のナゲット幅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に設定したことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。
【００１１】
尚、実施の形態の前側接合フランジ１１ｂ、外側接合フランジ１１ｄ、前側接合フランジ１６ｄおよび内側接合フランジ１９ａは本発明の接合フランジに対応し、実施の形態のフロントルーフアーチ１５は本発明のルーフアーチに対応する。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の構成によれば、ルーフパネルの前端あるいは後端の接合フランジおよびルーフアーチの接合フランジはシーム溶接により接合される。シーム溶接のナゲット幅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、ルーフパネルおよびルーフアーチの接合フランジの口開き変形に対する強度が高く、しかも接合フランジの幅を小さくして軽量化が可能なシーム溶接を用いながら、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。またシーム溶接は重ね合わせた接合フランジを電極で加圧しながら溶接するため、接合フランジ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。
【００１３】
また請求項２の構成によれば、ルーフパネルの前端あるいは後端の接合フランジおよびルーフアーチの接合フランジをシーム溶接した部分の両端部をスポット溶接し、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に設定したので、曲げ荷重が加わったときにシーム溶接によりルーフパネルおよびルーフアーチの接合フランジが口開き変形するのを防止することができ、またシーム溶接した部分の両端部で接合フランジを該シーム溶接よりも剥離強度が高いスポット溶接で接合したので、シーム溶接の両端部の剥離をスポット溶接により防止することができる。
【００１４】
また請求項３の構成によれば、スポット溶接のピッチは、車体の通常のスポット溶接のピッチよりも小さい３０ｍｍ未満であるので、シーム溶接の両端部の剥離を一層確実に防止することができる。
【００１５】
また請求項４の構成によれば、シーム溶接した部分におけるルーフアーチの前後方向幅は、スポット溶接した部分におけるルーフアーチの前後方向幅よりも小さいので、ルーフアーチの前後方向幅を必要強度に応じて設定することで車体の軽量化を図ることができる。
【００１６】
また請求項５の構成によれば、ルーフパネルの車幅方向端部の接合フランジはルーフサイドレールの接合フランジにシーム溶接され、シーム溶接のナゲット幅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、ルーフパネルおよびルーフサイドレールの接合フランジの口開き変形に対する強度が高く、しかも接合フランジの幅を小さくして軽量化が可能なシーム溶接を用いながら、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。またシーム溶接は重ね合わせた接合フランジを電極で加圧しながら溶接するため、接合フランジ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。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】自動車のルーフ前部の斜視図。
【図４】図３の４方向矢視図。
【図５】図３の５−５線断面図。
【図６】図３の６−６線断面図。
【図７】図３の７−７線断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
図３に示すように、自動車のルーフパネル１１の外周部は、各々がフロントピラー１２、センターピラー１３およびリヤピラー（不図示）の上端を接続する左右一対のルーフサイドレール１４，１４と、左右のルーフサイドレール１４，１４の前端間を車幅方向に接続するフロントルーフアーチ１５と、左右のルーフサイドレール１４，１４の後端間を車幅方向に接続するリヤルーフアーチ（不図示）とにより支持される。
【００２５】
図４は、右側のルーフサイドレール１４の前端にフロントルーフアーチ１５の右端が接続する部分を車室内側から見上げた図であって、フロントルーフアーチ１５は車幅方向中央のルーフアーチ本体部１６と、ルーフアーチ本体部１６の車幅方向両端部をルーフサイドレール１４，１４に接続する左右一対のルーフアーチ接続部１７，１７とで構成される。ルーフアーチ本体部１６およびルーフアーチ接続部１７は共に上方に向けて開口するハット状断面の部材であり、底壁１６ａ，１７ａと、前壁１６ｂ，１７ｂと、後壁１６ｃ，１７ｃと、前側接合フランジ１６ｄ，１７ｄと、後側接合フランジ１６ｅ，１７ｅとを備える。更に、ルーフアーチ接続部１７の車幅方向外端には、前側接合フランジ１７ｄおよび後側接合フランジ１７ｅに連続する外側接合フランジ１７ｆが形成される。
【００２６】
図４〜図６に示すように、ルーフパネル１１の前端には下向きに折り曲げられた縦壁１１ａが形成され、縦壁１１ａの下端には前向きに折り曲げられた前側接合フランジ１１ｂが形成される。ルーフパネル１１の車幅方向中央部では、その前側接合フランジ１１ｂと、ルーフアーチ本体部１６の前側接合フランジ１６ｄとが上下方向に２枚重ねで重ね合わされてシーム溶接Ｗ１（ａ）により接合され、ルーフパネル１１の下面と、ルーフアーチ本体部１６の後側接合フランジ１６ｅとが上下方向に２枚重ねで重ね合わされ、接着Ｇ（ａ）により接合される（図５参照）。
【００２７】
一方、ルーフパネル１１の車幅方向両端部では、その前側接合フランジ１１ｂと、ルーフアーチ接続部１７の前側接合フランジ１７ｄとが上下方向に２枚重ねで重ね合わされて複数カ所のスポット溶接Ｗ２（ａ）により接合され、ルーフパネル１１の下面と、ルーフアーチ接続部１７の後側接合フランジ１７ｅとが上下方向に２枚重ねで重ね合わされて接着Ｇ（ａ）により接合される。ただし、ルーフアーチ本体部１６車幅方向外端とルーフアーチ接続部１７の車幅方向内端部とは相互に重なり合うため、その部分ではルーフパネル１１の前側接合フランジ１１ｂと、ルーフアーチ本体部１６の前側接合フランジ１６ｄと、ルーフアーチ接続部１７の前側接合フランジ１７ｄとが上下方向に３枚重ねで重ね合わされて前記スポット溶接Ｗ２（ａ）により接合される（図６参照）。
【００２８】
更に、ルーフアーチ接続部１７の車幅方向外端の外側接合フランジ１７ｆがルーフサイドレール１４の前端の車幅方向内面にスポット溶接Ｗ２（ｂ）により接合される（図４参照）。そしてルーフパネル１１の前側接合フランジ１１ｂの上面にフロントガラス１８の上縁が接着Ｇ（ｂ）により接合される（図５および図６参照）。
【００２９】
フロントルーフアーチ１５の前後方向の幅は車幅方向に変化しており、車幅方向中央のルーフアーチ本体部１６における幅Ａは、車幅方向外側のルーフアーチ接続部１７，１７における幅Ｂよりも小さくなっている（図４参照）。
【００３０】
図４および図７に示すように、ルーフサイドレール１４は、アウターパネル１９の内側接合フランジ１９ａおよび下側接合フランジ１９ｂを、インナーパネル２０の内側接合フランジ２０ａおよび下側接合フランジ２０ｂにそれぞれスポット溶接Ｗ２（ｃ）により接合されて閉断面を構成する。ルーフパネル１１の車幅方向外端には下向きに折り曲げられた縦壁１１ｃが形成され、縦壁１１ｃの下端には車幅方向外向きに折り曲げられた外側接合フランジ１１ｄが形成される。インナーパネル２０の内側接合フランジ２０ａはアウターパネル１９の内側接合フランジ１９ａよりも車幅方向内側に延長されており、その部分にルーフパネル１１の外側接合フランジ１１ｄが上下方向に２枚重ねで重ね合わされてシーム溶接Ｗ１（ｂ）により接合される。
【００３１】
そしてシーム溶接Ｗ１（ｂ）の前後両端部において、インナーパネル２０の内側接合フランジ２０ａおよびルーフパネル１１の外側接合フランジ１１ｄが上下方向に２枚重ねで重ねでスポット溶接Ｗ２（ｄ）される。
【００３２】
本実施の形態では、上記各スポット溶接Ｗ２（ａ）〜Ｗ２（ｄ）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（ｂ）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。また一般的なスポット溶接のピッチは３０ｍｍであるが、ルーフパネル１１の前端のシーム溶接Ｗ１（ａ）の両端部におけるスポット溶接Ｗ２（ａ）のピッチは３０ｍｍ未満であり、一般的なスポット溶接のピッチよりも小さく設定される。
【００３３】
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。
【００３４】
ルーフパネル１１の前側接合フランジ１１ｂおよびフロントルーフアーチ１５のルーフアーチ本体部１６の前側接合フランジ１６ｄはシーム溶接Ｗ１（ａ）され、そのシーム溶接Ｗ１（ａ）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、前側接合フランジ１１ｂ，１６ｄの口開き変形に対する強度が高く、しかも前側接合フランジ１１ｂ，１６ｄの幅を小さくして軽量化が可能なシーム溶接Ｗ１（ａ）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。
【００３５】
またシーム溶接Ｗ１（ａ）は重ね合わせた前側接合フランジ１１ｂ，１６ｄを電極で加圧しながら溶接するため、前側接合フランジ１１ｂ，１６ｄ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。
【００３６】
またフロントルーフアーチ１５の車幅方向中央部の前側接合フランジ１１ｂ，１６ｄのシーム溶接Ｗ１（ａ）の車幅方向両端部をスポット溶接Ｗ２（ａ）し、かつシーム溶接Ｗ１（ａ）のナゲット幅ｗとスポット溶接Ｗ２（ａ）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、フロントガラス１８との接着Ｇ（ｂ）によりフロントルーフアーチ１５に曲げ荷重が加わったときにシーム溶接Ｗ１（ａ）によりルーフアーチ本体部１６およびルーフパネル１１が口開き変形するのを防止することができ、しかもシーム溶接Ｗ１（ａ）の両端部の剥離を剥離強度が高いスポット溶接Ｗ２（ａ）により防止することができる。
【００３７】
またルーフアーチ本体部１６およびルーフアーチ接続部１７の境界では、ルーフパネル１１の前側接合フランジ１１ｂ、ルーフアーチ本体部１６の前側接合フランジ１６ｄおよびルーフアーチ接続部１７の前側接合フランジ１７ｄが３枚重ねになるが、その部分をスポット溶接Ｗ２（ａ）することで、シーム溶接Ｗ１（ａ）の両端部の剥離を防止できるだけでなく、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。
【００３８】
特に、前記スポット溶接Ｗ２（ａ）のピッチを、車体の通常のスポット溶接のピッチよりも小さい３０ｍｍ未満に設定したので、シーム溶接Ｗ１（ａ）の両端部の剥離を一層確実に防止することができる。またシーム溶接Ｗ１（ａ）したフロントルーフアーチ１５の車幅方向中央部におけるルーフアーチの前後方向幅Ａは、スポット溶接Ｗ２（ａ）したフロントルーフアーチ１５の車幅方向両端部における前後方向幅Ｂよりも小さいので（図４参照）、フロントルーフアーチ１５の前後方向幅を必要強度に応じて設定することで車体の軽量化を図ることができる。
【００３９】
以上、ルーフパネル１１の前端のシーム溶接Ｗ１（ａ）について説明したが、ルーフパネル１１の車幅方向外端部をルーフサイドレール１４に接合するシーム溶接Ｗ１（ｂ）も、その両端部にスポット溶接Ｗ２（ｄ）を配置したことにより、シーム溶接Ｗ１（ｂ）の利点である口開き変形に対する強度と、スポット溶接Ｗ２（ｄ）の利点である剥離に対する強度とを両立させることができる。
【００４０】
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。
【００４１】
例えば、実施の形態ではフロントルーフアーチ１５とルーフパネル１１との溶接部について説明したが、本発明はリヤルーフアーチとルーフパネル１１との溶接部に対しても適用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１１        ルーフパネル
１１ｂ      前側接合フランジ（接合フランジ）
１１ｄ      外側接合フランジ（接合フランジ）
１４        ルーフサイドレール
１５        フロントルーフアーチ（ルーフアーチ）
１６ｄ      前側接合フランジ（接合フランジ）
１９ａ      内側接合フランジ（接合フランジ）
Ｗ１（ａ）  シーム溶接
Ｗ１（ｂ）  シーム溶接
Ｗ２（ａ）  スポット溶接
【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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