(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャブの側面下部を形成しその中間部に立ち上がり部を有するサイドシルの溶接補強構造であって、前記サイドシルは、フロアパネルの端部に溶着されるフロアサイドパネルと、該フロアサイドパネルに溶着され該フロアサイドパネルと共に閉空間を形成するロッカパネルとからなり、前記閉空間の前記立ち上がり部及びその近傍には充填材が充填され、前記サイドシルの前記充填材の充填されている部位と充填されていない部位との境界部及びその前後において、前記フロアサイドパネルと前記ロッカパネルとがレーザ溶接により溶着されることを特徴とするキャブのサイドシル溶接補強構造。
【請求項２】
前記サイドシルのレーザ溶接による溶着が、前記充填材の充填されている後方側の前記境界部及びその前後において行われるものである請求項１に記載のキャブのサイドシル溶接補強構造。
【請求項３】
前記充填材が、前記キャブの塗装時の温度により発泡する発泡材である請求項１又は２に記載のキャブのサイドシル溶接補強構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のキャブの側面下部を形成するサイドシルの溶接補強構造に係り、特に、車両の衝突時等におけるサイドシルの変形を低減し乗員空間を確保するに好適なキャブのサイドシル溶接補強構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
キャブの側面下部にはサイドシルが形成される。サイドシルはフロアパネルの側面に溶着されるフロアサイドパネルと、これに溶着されるロッカパネルとから構成され、両パネル間に閉空間を形成する中空管体状の部材からなる。図５は、サイドシル５の側面形状を示すものであり、水平部７と、立ち上がり部８と、立ち上がり部８の上端から水平に延伸する水平部９とから構成される。水平部７の前端はサイドフロントピラーパネル１０（図４）の下端に連結され、水平部９の後端はサイドリヤピラーパネル１１（図４）に連結される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術におけるサイドシル５には内部に補強部材等を有するものもあるが、大部分のサイドシル５は補強部材を設けない中空管体状のものからなる。図５（ａ）に示すように中空管体状の構造のサイドシル５に衝突時等に想定以上の大きな衝撃力Ｆが作用すると、サイドシル５は大きく変形する。特に、サイドシル５の中間部の立ち上がり部８を基点として、この部分が折れ曲がる場合も有り、これらの影響によっては図５（ｂ）に示すようにＳ字状に湾曲する。これにより、図５（ａ）に示すように衝撃力が作用しないときに長さＬであったサイドシル５は、図５（ｂ）に示すように長さＬ′（Ｌ′＜Ｌ）となり短くなる恐れがある。そのため乗員空間が低減する恐れがある。
【０００４】
自動車のサイドメンバのように途中に屈曲部を有するフレーム状部材の前記屈曲部内に充填材を充填しこれを補強する公知技術として実開平６−６１６５９号公報が挙げられる。例えば、発泡材のような充填材を用いることにより軽量に拘らずフレーム強度を向上させることが可能になる。図６は充填材６をサイドシル５の立ち上がり部８のまわりに充填したものを示す。
【０００５】
図６（ａ）は、立ち上がり部８に充填材６を充填したサイドシル５を示す。なお、このサイドシル５の溶着部はスポット溶接により固着される。この構造のサイドシル５に図示のように衝撃力Ｆが作用すると、充填材６が充填されている部分は他の部分より高剛性のため、前記の図５に示したサイドシル５のような極端な変形は生じない。しかしながら、充填材６を充填した部位の境界部１４に応力が集中し、この部分が極端に弱くなり、図６（ｂ）に示すように境界部１４が大きく折れ曲がり、鋭角部１５を形成する。そのため、サイドシル５の長さ寸法は短くなり、前記した場合と同様に、乗員空間の確保が不十分となる。
【０００６】
本発明は、以上の事情に鑑みて創案されたものであり、車両の衝突時等における衝撃エネルギーを吸収すると共に、衝撃力による変形を低減し、キャブ内の乗員空間を確保するキャブのサイドシル溶接補強構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上の目的を達成するために、キャブの側面下部を形成しその中間部に立ち上がり部を有するサイドシルの溶接補強構造であって、前記サイドシルは、フロアパネルの端部に溶着されるフロアサイドパネルと、該フロアサイドパネルに溶着され該フロアサイドパネルと共に閉空間を形成するロッカパネルとからなり、前記閉空間の前記立ち上がり部及びその近傍には充填材が充填され、前記サイドシルの前記充填材の充填されている部位と充填されていない部位との境界部及びその前後において、前記フロアサイドパネルと前記ロッカパネルとがレーザ溶接により溶着されるキャブのサイドシル溶接補強構造を構成するものである。更に具体的に、前記サイドシルのレーザ溶接による溶着が、前記充填材の充填されている後方側の前記境界部及びその前後において行われるものであり、前記充填材が、前記キャブの塗装時の温度により発泡する発泡材であることを特徴とするものである。
【０００８】
サイドシルの立ち上がり部及びその近傍に充填材を充填することにより、立ち上がり部及びその近傍の剛性を高めることができると共に、充填材の充填されている部位と充填されていない部位との境界部及びその前後におけるサイドシルの溶着をレーザ溶接により行うことにより境界部及びその前後の強度を向上させることができる。それにより、境界部及びその前後の異常変形がなくなり、サイドシル全体の変形を低減させることができる。なお、境界部及びその前後における異常変形は立ち上がり部の後方側で生じ易いため、この部分のみをレーザ溶接により溶着してもよい。また、充填材として、キャブの塗装時の温度により発泡する発泡材を用いることにより、特別の発泡用の設備を用意しなくてもよい。また、発泡材を用いることにより充填が確実に行われる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のキャブのサイドシル溶接補強構造の実施の形態を図面を参照して詳述する。図１は図４に示すキャブ１３のＡ矢視の丸枠で囲まれた部分のサイドシル５の本例における詳細構造を示すものであり、図２は図１のＢ−Ｂ線拡大断面図である。図４に示すように、キャブ１３の側面には図略のドアの装着される開口部１６が形成される。この開口部１６は上部のサイドカントレールパネル１２，前部のサイドフロントピラーパネル１０，後部のサイドリヤピラーパネル１１及び下部のサイドシル５（正式にはサイドシルパネル５という）の４個のパネルにより囲まれる。サイドシル５は前記のようにキャブ１３の側面下部を形成するものであるが、乗員のキャブ１３内の着座姿勢の都合や図略のエンジンの配置空間の確保等の都合から前方側に較べて後方側が上方に配置され、その中間部には曲線状に傾斜した立ち上がり部８が形成される。なお、立ち上がり部８の前方側のサイドシル５の部分を水平部７，後方側のサイドシル５の部分を水平部９とする。
【００１０】
図１及び図２に示すように、サイドシル５はフロアサイドパネル１７とロッカパネル１８とからなる。フロアサイドパネル１７は横断面がＬ字形状に折り曲げられた板状部材からなり、その一端の上方平坦部２１はフロアパネル１９のフランジ部２０に溶着される。また、下方の他端にはフランジ面２２が形成される。一方、ロッカパネル１８は、フロアサイドパネル１７と逆方向にＬ字形状に折り曲げられた板状部材からなり、その一端のフランジ面２３はフロアサイドパネル１７の上方平坦部２１に溶着され、他端の下方平坦部２４はフロアサイドパネル１７のフランジ面２２に溶着される。
【００１１】
以上の構造のフロアサイドパネル１７とロッカパネル１８とにより、両パネル間には閉空間２５が形成される。図１は、サイドシル５の立ち上がり部８及びその前後の水平部７，９の一部を示すものであり、立ち上がり部８及びその近傍の閉空間２５内には充填材６が充填される。従って、サイドシル５は充填材６の充填されている部位と充填されていない部位とからなり、その間に境界部が形成される。説明の都合上、充填材６の充填されている部位の後端の境界部及びその前後の適宜範囲を後方境界範囲とし、その前端の境界部及びその前後の適宜範囲を前方境界範囲とする。
【００１２】
図１及び図２に示すように、サイドシル５は、その上方側においてフロアパネル１９のフランジ部２０とフロアサイドパネル１７の上方平坦部２１及びロッカパネル１８のフランジ面２３等を相互に当接せしめた上方フランジ部が形成され、その下方側には、フロアサイドパネル１７のフランジ面２２とロッカパネル１８の下方平坦部２４とを当接せしめた下方フランジ部が形成される。前記上方フランジ部及び下方フランジ部はそれぞれ溶着される。この溶着手段としては、従来技術では主にスポット溶接手段が採用されていたが、本発明ではレーザ溶接が部分的に適用される。
【００１３】
後方境界範囲における前記上方フランジ部及び下方フランジ部を説明の都合上、後方上部溶接部及び後方下部溶接部とし、図１に示すようにそれぞれ、符号１及び２で表示する。また、同様に前記前方境界範囲における前記上方フランジ部及び下方フランジ部を説明の都合上、前方上部溶接部及び前方下部溶接部とし、図１に示すようにそれぞれ符号３及び４で表示する。本発明におけるサイドシル５は前記の後方上部溶接部１，後方下部溶接部２，前方上部溶接部３，前方下部溶接部４のすべての溶接部がレーザ溶接により行われる。レーザ溶接されないサイドシル５の残りの前記上方フランジ部及び下方フランジ部の溶接は、従来と同様にスポット溶接により行われる。また、サイドシル５において最も強度的に弱い部分は後方境界範囲のため、後方上部溶接部１及び後方下部溶接部２のみレーザ溶接により溶着するものでもよい。
【００１４】
次に、図３により強度的に最も弱い後方境界範囲の上方フランジ部と下方フランジ部とをレーザ溶接した場合について説明する。このサイドシル５は、図３に示すように、立ち上がり部８及びその近傍にのみ充填材６を充填し、上方フランジ部及び下方フランジ部のうち、後方上部溶接部１及び後方下部溶接部２のみをレーザ溶接し、それ以外の部分をスポット溶接したものからなる。従って、水平部７と水平部９の部分が低剛性に形成され、立ち上がり部８及びその近傍は充填材６の充填により比較的高剛性に形成され、特に、立ち上がり部８の後方側と水平部９との境界部周辺が極めて高剛性に形成されている。
【００１５】
図３（ａ）は以上の構造のサイドシル５に衝撃力Ｆが作用した状態を示し、図３（ｂ）はこのサイドシル５の衝撃力作用時における変形状態を示す。図示のように、サイドシル５の水平部７及び水平部９の部分は衝撃力Ｆを受けて変形し、衝撃エネルギーを吸収するが、充填材６の充填されている立ち上がり部８及びその近傍は余り変形しない。特に、レーザ溶接されている後方上部溶接部１や後方下部溶接部２は高強度のためほとんど変形せず従来技術のようにＳ字状や鋭角に変形することはない。以上により、サイドシル５全体としての変形量が低減し、キャブ１３の乗員空間を確保することができる。
【００１６】
レーザ溶接されている部分がスポット溶接されている部分に較べて高強度になるのは次の理由による。すなわち、スポット溶接は点溶接であり、もともと溶着強度が低い。また、隣りの溶接点との間に未溶接の間隔がある。そのため、衝撃力作用時には、スポット剥がれが生じ易く、かつ前記間隔の部分が口開きし、場合により亀裂が発生する恐れがある。それに対し、レーザ溶接は連続溶接であり、かつ溶着強度はスポット溶接に較べて大である。そのため、衝撃力作用時にも、剥離や口開き等は生じ難く、溶着部が元の形状を保持しようと踏ん張るからである。
なお、サイドシル５のすべての前記上方フランジ部及び下方フランジ部をレーザ溶接により溶着してもよい。しかし、その場合には水平部７，水平部９の部分の剛性が高くなり、衝撃エネルギーの吸収度は弱くなる。
【００１７】
充填材６としては各種のものが使用し得るが、本例では、エポキシ系やウレタン系の発泡性の合成樹脂が使用される。また、発泡材としては、キャブ１３が焼付け塗装される際の塗装時の温度により発泡するものが最も望ましい。すなわち、充填材として発泡材を使用すると充填が確実に行われる利点があり、発泡温度を塗装時の温度にすることにより、発泡のために特別な設備や工程が不必要となり、経済性の向上が図れるためである。また、レーザ溶接は公知技術であり、特別な技術を必要としないが、スポット溶接と異なり片面側からの溶接が可能であり、ビードの滲透性も優れるため、本例のサイドシル５の前記上方フランジ部の溶接に適している。
【００１８】
【発明の効果】
１）本発明の請求項１に記載のキャブのサイドシル溶接補強構造によれば、サイドシルの立ち上がり部及びその近傍に充填材を充填すると共に、充填材の充填されている部位と充填されていない部位との境界部及びその前後をレーザ溶接により溶着するため、衝突時等における大きな衝撃力に対し境界部及びその前後の極端な変形が防止され、サイドシル全体の変形量を低減せしめてキャブ全体の剛性を高めると共にキャブ内の乗員空間を確保することができる。また、充填材を充填しない部分で衝撃エネルギーを吸収しキャブに大きな衝撃力が付加されることを防止することができる。
また、レーザ溶接はスポット溶接と異なり、一方側から溶接ができるためスポット溶接が不可能な部分の溶接ができると共に、溶接作業効率を向上させることができる。
２）本発明の請求項２に記載のキャブのサイドシル溶接補強構造によれば、レーザ溶接は、最も低剛性のサイドシルの後方側の境界部及びその前後の場所にのみ行われるため効果的な変形防止が行われると共に、溶接コストの低減が図れる。  ３）本発明の請求項３に記載のキャブのサイドシル溶接補強構造によれば、充填材として発泡材を用い、かつキャブの塗装時の温度により発泡するものを用いることにより、充填の確実化と、設備コストの低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のキャブのサイドシル溶接補強構造の詳細を示す部分斜視図。
【図２】図１のＢ−Ｂ線拡大断面図。
【図３】本発明のキャブのサイドシル溶接補強構造の衝突時等における変形状態を説明するための模式図。
【図４】車両のキャブの概要構造を示す斜視図。
【図５】従来のサイドシルの衝突時等における変形状態を示す模式図。
【図６】内部に充填材を充填した従来のサイドシルの衝突時等における変形状態を示す模式図。
【符号の説明】
１    後方上部溶接部
２    後方下部溶接部
３    前方上部溶接部
４    前方下部溶接部
５    サイドシル（サイドシルパネル）
６    充填材
７    水平部
８    立ち上がり部
９    水平部
１０  サイドフロントピラーパネル
１１  サイドリヤピラーパネル
１２  サイドカントレールパネル
１３  キャブ
１６  開口部
１７  フロアサイドパネル
１８  ロッカパネル
１９  フロアパネル
２０  フランジ部
２１  上方平坦部
２２  フランジ面
２３  フランジ面
２４  下方平坦部
２５  閉空間
【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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