JP6922687B2

JP6922687B2 - 車両前部構造

Info

Publication number: JP6922687B2
Application number: JP2017223291A
Authority: JP
Inventors: 一真乙黒; 純平西出
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-11-21
Filing date: 2017-11-21
Publication date: 2021-08-18
Anticipated expiration: 2037-11-21
Also published as: US10836434B2; JP2019093819A; US20190152529A1

Description

本発明は、車両上下方向に延びるフロントピラーインナがロッカアウタとロッカインナとの間に挟まれて配置される、車両前部構造に関する。

ロッカアウタとロッカインナとの車両前側端部における結合部は、車両の前面衝突（特に微小ラップ前面衝突）における評価指標の１つであるフロントドア開口形状を保持する性能への寄与度が高く、結合強度を向上できる構造が求められる。従来のロッカアウタとロッカインナとの車両前側端部における結合部は、生産技術要件の制約の中で、スポット溶接とアーク溶接を併用してきたが、近年、更なる車両質量低減をふまえた板金部品のハイテン材化に伴い、弱体部がロッカアウタとロッカインナとの車両前側端部における結合部となり、かかる結合部においても更なるロバスト性の高い構造が求められるようになってきている。

特開２０１１−１３６５９３号公報は、ロッカアウタとロッカインナとの間にフロントピラーインナの下端部が挟み込まれて溶接され、ロッカアウタの車両幅方向外側に意匠部材であるサイメンアウタが配置される、車両前部構造を開示している。

しかし、上記公報開示の車両前部構造には、つぎの問題点がある。
フロントピラーインナがロッカアウタとロッカインナの間から上方に延びて存在しているため、ロッカアウタとロッカインナをスポット溶接する際に、フロントピラーインナが邪魔になりスポット溶接時に用いるスポットガンが届かず、スポット溶接できない場所が発生するおそれがある。

スポットガンが届かずスポット溶接できない場所を、スポット溶接ではなくボルト・ナットを用いて結合することが考えられる。しかし、サイメンアウタがロッカアウタの車両幅方向外側に配置されている状態ではボルトを車両幅方向外側から締め付けることができないため、ウエルドナットをロッカアウタに固定しておきボルトを車両幅方向内側から締め付ける必要があるが、ロッカアウタがハイテン材の場合、ウエルドナットがロッカアウタに溶け込み難くウエルドナットとロッカアウタとの固定が困難である。

特開２０１１−１３６５９３号公報

本発明の目的は、ロッカアウタがハイテン材であっても、ウエルドナットをロッカアウタに固定することができる、車両前部構造を提供することにある。

上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１）車両前後方向に延びるロッカアウタおよびロッカインナがハイテン材で構成されており、
車両上下方向に延びるフロントピラーインナが前記ロッカアウタと前記ロッカインナとの間に挟まれて配置され、サイメンアウタが前記ロッカアウタの車両幅方向外側に配置されており、
前記ロッカアウタの上フランジ部には、ウエルドナットが固定されたブラケットが接合されており、
ボルトが、車両幅方向内側から前記ロッカインナの上フランジ部、前記フロントピラーインナおよび前記ロッカアウタの上フランジ部にそれぞれ設けられる孔に挿入されて前記ウエルドナットに螺合されることで、前記ロッカアウタの上フランジ部と前記ロッカインナの上フランジ部とがボルト結合されている、車両前部構造。
（２）前記ボルト結合される箇所は、車両前後方向に複数設けられている、（１）記載の車両前部構造。
（３）前記ロッカアウタの上フランジ部と前記ブラケットとは、スポット溶接にて接合されている、（１）または（２）記載の車両前部構造。
（４）前記スポット溶接される箇所は、複数設けられている、（３）記載の車両前部構造。
（５）前記ボルト結合される箇所は、車両前後方向に複数設けられており、前記ボルト結合される箇所の間の上方位置に前記ロッカアウタの上フランジ部と前記ブラケットとがスポット溶接される箇所がある、（１）〜（４）のいずれか１つに記載の車両前部構造。
（６）前記ブラケットの溶融温度は、前記ロッカアウタと前記ウエルドナットのそれらの中間とされている、（１）〜（５）のいずれか１つに記載の車両前部構造。

上記（１）〜（６）の車両前部構造によれば、つぎの効果を得ることができる。
ウエルドナットをロッカアウタに直接固定させずにブラケットを介して固定しているため、ウエルドナットをロッカアウタに直接溶接する必要がなくなる。そのため、ロッカアウタがハイテン材で構成される場合であっても、ブラケットの引っ張り強さおよび溶融温度をロッカアウタとウエルドナットのそれらの中間にしておくことで、ウエルドナットとブラケットとの溶接、ブラケットとロッカアウタとの溶接の両方が可能になり、ウエルドナットをロッカアウタに固定できる。
その結果、サイメンアウタがロッカアウタの車両幅方向外側に配置されている状態において、ロッカアウタに固定されたウエルドナットにボルトを車両幅方向内側から締め付けることが可能になる。
よって、フロントピラーインナが邪魔になりスポットガンが届かずスポット溶接できない場所であっても、ロッカアウタの上フランジ部とロッカインナの上フランジ部とがボルト結合されることが可能になり、ロッカアウタとロッカインナとの結合強度を向上できる。

上記（２）の車両前部構造によれば、つぎの効果を得ることができる。
ボルト結合される箇所が複数設けられているため、ボルト結合される箇所が１か所のみの場合に比べて、数が増えるだけでなく相対回転を抑制できることにより、ロッカアウタの上フランジ部とロッカインナの上フランジ部との結合強度を向上させることができる。また、ボルト結合される箇所が車両前後方向に複数設けられているため、ボルト結合される箇所が上下方向に複数設けられる場合に比べて、車両前後方向に延びるロッカアウタとロッカインナとの結合強度を高める点において有利である。

上記（３）の車両前部構造によれば、つぎの効果を得ることができる。
ロッカアウタの上フランジ部とブラケットとがスポット溶接にて接合されているため、ウエルドナットが取付けられたブラケットが、ロッカアウタとロッカインナとをボルト締結する前にロッカアウタから外れて脱落してしまうことを抑制できる。

また、ロッカアウタの上フランジ部とブラケットとの溶接がスポット溶接であるため、ロッカアウタの上フランジ部とブラケットとを効率よく溶接することができる。

上記（４）の車両前部構造によれば、つぎの効果を得ることができる。
ロッカアウタとブラケットとのスポット溶接される箇所が、複数設けられているため、スポット溶接される箇所が１か所のみの場合に比べて、数が増えるだけでなく相対回転を抑制できることにより、ロッカアウタとブラケットとの接合強度を向上させることができる。

上記（５）の車両前部構造によれば、上記（２）の車両前部構造によって得られる効果を得ることができるだけでなく、つぎの効果をさらに得ることができる。
ボルト結合される箇所の間の上方位置にロッカアウタの上フランジ部とブラケットとがスポット溶接される箇所があるため、ボルト結合箇所およびボルト結合箇所の車両前後方向外側にあるロッカアウタとロッカインナとのスポット溶接個所（フロントピラーインナが設けられていてもスポットガンが届きスポット溶接が可能な場所で行われるスポット溶接）を避けて、ロッカアウタの上フランジ部とブラケットとを溶接できる。

本発明実施例の車両前部構造における、ロッカアウタとその近傍を車両幅方向外側から見たときの斜視図である。本発明実施例の車両前部構造における、ロッカインナとその近傍を車両幅方向内側から見たときの斜視図である。本発明実施例の車両前部構造の、図１のＡ−Ａ線部位における断面図である。なお、図面の明瞭化のために、ボルト・ナットは概略表示されており断面表示は省略されている。

以下に、図面を参照して、本発明実施例の車両前部構造１０を説明する。なお、図中ＵＰは上方を示し、ＦＲは車両前方を示し、ＯＵＴは車両幅方向外側を示す。なお、以下、特に説明する場合を除き、上下、前後の各方向は、それぞれ、車両の上下、前後の各方向を表すものとする。

本発明実施例の車両前部構造１０は、図３に示すように、ロッカアウタ２０と、ロッカインナ３０と、フロントピラーインナ４０と、サイメンアウタ５０と、ブラケット６０と、ウエルドナット７０と、ボルト８０と、を有する。

ロッカアウタ２０とロッカインナ３０は、車両の幅方向各端部の下部で前後方向に延びて設けられる骨格部材であるロッカＲの構成部品である。ロッカアウタ２０とロッカインナ３０は、厚さが１．２ｍｍ程度の板状部品である。ロッカアウタ２０とロッカインナ３０は、いずれもハイテン材（超ハイテン材を含む）で構成されており、たとえば引っ張り強さが１１８０Ｍｐａの超ハイテン材である溶融亜鉛メッキ鋼板製である。なお、ハイテン材とは、高張力鋼板のことであり、超ハイテン材とは、超高張力鋼板のことである。ロッカアウタ２０とロッカインナ３０がハイテン材で構成されているため、車両の軽量化を図ることができるだけでなく、ロッカＲの高強度化を図ることができる。

ロッカアウタ２０は、前後方向と直交する断面形状が、車両幅方向内側に開放するハット形状となっている。ロッカアウタ２０は、上フランジ部２１と、下フランジ部２２と、上フランジ部２１と下フランジ部２２との間で車両幅方向外側に膨出する膨出部２３と、を有する。膨出部２３は、上フランジ部２１の下端部から屈曲して車両幅方向外側に延びる上壁２３ａと、上壁２３ａの車両幅方向外側端部から屈曲して下方に延びる側壁２３ｂと、側壁２３ｂの下端部から屈曲して車両幅方向内側に延びる下壁２３ｃと、を有する。なお、本発明における「屈曲」は、折れ線ができるように急激な角度変化をもって折り曲げられる場合だけでなく、折れ線ができないように折り曲げられる「湾曲」も含む。下壁２３ｃの車両幅方向内側端部は、下フランジ部２２の上端部に接続している。

ロッカアウタ２０には、ロッカアウタ２０の剛性を高めるために、ロッカアウタリインフォースメント２４が設けられていてもよい。ロッカアウタリインフォースメント２４は、膨出部２３の上壁２３ａと側壁２３ｂに跨って設けられており、膨出部２３の上壁２３ａと側壁２３ｂに接合されている。

ロッカインナ３０は、前後方向と直交する断面形状が、車両幅方向外側に開放するハット形状となっている。ロッカインナ３０は、上フランジ部３１と、下フランジ部３２と、上フランジ部３１と下フランジ部３２との間で車両幅方向内側に膨出する膨出部３３と、を有する。膨出部３３は、上フランジ部３１の下端部から屈曲して車両幅方向内側に延びる上壁３３ａと、上壁３３ａの車両幅方向内側端部から屈曲して下方に延びる側壁３３ｂと、側壁３３ｂの下端部から屈曲して車両幅方向外側に延びる下壁３３ｃと、を有する。下壁３３ｃの車両幅方向外側端部は、下フランジ部３２の上端部に接続している。

ロッカインナ３０には、ロッカインナ３０の剛性を高めるために、ロッカインナリインフォースメント３４が設けられていてもよい。ロッカインナリインフォースメント３４は、膨出部３３の上壁３３ａと側壁３３ｂに跨って設けられており、膨出部３３の上壁３３ａと側壁３３ｂに接合されている。

図１、図２に示すように、ロッカインナ３０の上フランジ部３１とロッカアウタ２０の上フランジ部２１とが互いにスポット溶接にて接合されている。また、ロッカインナ３０の下フランジ部３２とロッカアウタ２０の下フランジ部２２とが互いにスポット溶接にて接合されている。よって、ロッカＲに矩形または六角形の横断面形状の閉断面部９０が形成されている。なお、図１、図２における符号１２０は、ロッカアウタ２０とロッカインナ３０の両上フランジ部２１，３１のスポット溶接箇所を示している。

フロントピラーインナ４０は、厚みが０．９ｍｍ程度の板状部品である。フロントピラーインナ４０は、たとえば引っ張り強さが４４０Ｍｐａのハイテン材である溶融亜鉛メッキ鋼板製である。フロントピラーインナ４０は、上下方向に延びて設けられている。フロントピラーインナ４０は、ロッカＲの前端部とその近傍から上方に向かって延びて設けられている。フロントピラーインナ４０の後方でロッカＲの上方には、図示略のフロントドアが配置されるドア開口１３０が存在している。フロントピラーインナ４０の前後方向中間部には、ロッカＲより上方位置でフロントピラーインナ４０を車両幅方向に貫通する貫通孔４３が形成されている。

フロントピラーインナ４０は、図３に示すように、フロンピラーインナ４０の下端部でありロッカアウタ２０とロッカインナ３０の両下フランジ部２２、３２に挟まれる位置にある下側挟持部４１で両下フランジ部２２，３２に接合されており、ロッカアウタ２０とロッカインナ３０の両上フランジ部２１、３１に挟まれる位置にある上側挟持部４２で両上フランジ部２１，３１に接合されている。

ロッカアウタ２０とフロントピラーインナ４０の車両幅方向外側には、フロントピラーアウタ１００が設けられている。フロントピラーアウタ１００はロッカアウタ２０の膨出部２３の側壁２３ｂと下壁２３ｃに沿って延びる下部１０１と、下部１０１より上方の上部１０２と、を有する。フロントピラーアウタ１００は、下部１０１にてロッカアウタ２０の膨出部２３の側壁２３ｂおよび／または下壁２３ｃに接合されている。また、フロントピラーアウタ１００は、上部１０２に、フロントピラーインナ４０およびサイメンアウタ５０に挟まれる挟持部１０２ａを有しており、挟持部１０２ａにてフロントピラーインナ４０とサイメンアウタ５０に接合されている。フロントピラーアウタ１００の上部１０２には、フロントピラーアウタ１００の剛性を高めるためにフロントピラーアウタリインフォースメント１０３が設けられていてもよい。

サイメンアウタ５０は、車両の外板であり、意匠部材である。サイメンアウタ５０は、ロッカアウタ２０およびフロントピラーアウタ１００の車両幅方向外側に配置されている。サイメンアウタ５０は、下端部５１でフロントピラーアウタ１００の下部１０１に接合されており、上下方向中間部５２でフロントピラーアウタ１００の挟持部１０２ａと接合されている。

ブラケット６０は、厚さが１ｍｍ程度の板状部品であり、一部品構成である。ブラケット６０は、ロッカアウタ２０とは別部品である。ブラケット６０は、引っ張り強さおよび溶融温度において、ロッカアウタ２０とウエルドナット７０の中間の性質を有している。ブラケット６０は、たとえば引っ張り強さが２７０Ｍｐａである冷間圧延鋼板製である。ブラケット６０は、ロッカアウタ２０の上フランジ部２１に車両幅方向外側から接合されている。図１に示すように、ブラケット６０は、前後方向で、フロントピラーインナ４０の貫通孔４３とドア開口１３０の間に配置されている。なお、このブラケット６０が配置される場所は、フロントピラーインナ４０が邪魔になりスポットガン（図示略）が届かずロッカアウタ２０とロッカインナ３０の両上フランジ部２１，３１同士のスポット溶接ができない場所である。

ブラケット６０の車両幅方向外側面６１には、ウエルドナット７０が接合されている。ウエルドナット７０は、たとえば、プロジェクション溶接等でウエルドナット７０に形成された突起（図示略）を圧潰して溶接することで、ブラケット６０に接合される。ウエルドナット７０は、複数設けられており、図示例では、前後方向に間隔をおいて２個設けられる場合を示している。

ブラケット６０は、ウエルドナット７０が接合された状態で、ロッカアウタ２０の上フランジ部２１に、スポット溶接にて接合されている。なお、図１における符号１４０は、ブラケット６０とロッカアウタ２０の上フランジ部２１とのスポット溶接箇所を示している。スポット溶接箇所１４０は、複数設けられている。なお、図示例では、スポット溶接箇所１４０は、複数のウエルドナット７０より後方となる位置と、複数のウエルドナット７０の間の上方位置と、の２か所設けられている。

ボルト８０は、図３に示すように、車両幅方向内側からロッカインナ３０の上フランジ部３１、フロントピラーインナ４０およびロッカアウタ２０の上フランジ部２１にそれぞれ設けられる孔３１ａ、４０ａ、２１ａに挿入されてウエルドナット７０に螺合されている。このため、ロッカアウタ２０とロッカインナ３０の両上フランジ部２１、３１がボルト結合される。

ボルト８０を用いた結合は、車両溶接完成状態で行われる。すなわち、ボルト８０を用いた結合は、ロッカアウタ２０、ロッカインナ３０、フロントピラーインナ４０、サイメンアウタ５０、ブラケット６０、ウエルドナット７０およびフロントピラーアウタ１００のすべてが溶接された後に、行われる。

ボルト８０を用いて結合される箇所１５０は、ウエルドナット７０が設けられる位置と同じであり、図１、図２に示すように前後方向に複数（図示例では２個）設けられている。ボルト８０は、頭部８１と軸部８２を有している。頭部８１とロッカインナ３０の上フランジ部３１との間には、ボルト８０と一体または別体のワッシャ８３が配置されている。

つぎに、本発明実施例の作用、効果を説明する。

（Ａ）本発明実施例では、ウエルドナット７０をロッカアウタ２０に直接固定させずにブラケット６０を介して固定しているため、ウエルドナット７０をロッカアウタ２０に直接溶接する必要がなくなる。そのため、ロッカアウタ２０がハイテン材で構成される場合であっても、ブラケット６０の引っ張り強さおよび溶融温度をロッカアウタ２０とウエルドナット７０のそれらの中間にしておくことで、ウエルドナット７０とブラケット６０との溶接、ブラケット６０とロッカアウタ２０との溶接の両方が可能になり、ウエルドナット７０をロッカアウタ２０に固定できる。
その結果、サイメンアウタ５０がロッカアウタ２０の車両幅方向外側に配置されておりボルト８０を車両幅方向外側から締め付けることができない状態において、ロッカアウタ２０に固定されたウエルドナット７０にボルト８０を車両幅方向内側から締め付けることが可能になる。
したがって、フロントピラーインナ４０が邪魔になりスポットガンが届かずスポット溶接できない場所であっても、ロッカアウタ２０とロッカインナ３０の両上フランジ部２１，３１同士がボルト結合されることが可能になり、ロッカアウタ２０とロッカインナ３０との結合強度を向上できる。

（Ｂ）ボルト結合される箇所１５０が複数設けられているため、ボルト結合される箇所１５０が１か所のみの場合に比べて、数が増えるだけでなく相対回転を抑制できることにより、ロッカアウタ２０の上フランジ部２１とロッカインナ３０の上フランジ部３１との結合強度を向上させることができる。また、ボルト結合される箇所１５０が車両前後方向に複数設けられているため、ボルト結合される箇所１５０が上下方向に複数設けられる場合に比べて、車両前後方向に延びるロッカアウタ２０とロッカインナ３０との結合強度を高める点において有利である。

（Ｃ）ロッカアウタ２０の上フランジ部２１とブラケット６０とがスポット溶接にて接合されているため、ウエルドナット７０が取付けられたブラケット６０が、ロッカアウタ２０とロッカインナ３０とをボルト締結する前にロッカアウタ２０から外れて脱落してしまうことを抑制できる。

（Ｄ）ロッカアウタ２０の上フランジ部２１とブラケット６０との溶接がスポット溶接であるため、ロッカアウタ２０の上フランジ部２１とブラケット６０とを効率よく溶接することができる。

（Ｅ）ロッカアウタ２０とブラケット６０とのスポット溶接される箇所１４０が、複数設けられているため、スポット溶接される箇所１４０が１か所のみの場合に比べて、数が増えるだけでなく相対回転を抑制できることにより、ロッカアウタ２０とブラケット６０との接合強度を向上させることができる。

（Ｆ）前後方向に隣り合うボルト結合箇所１５０の間の上方位置にロッカアウタ２０の上フランジ部２１とブラケット６０とのスポット溶接箇所１４０があるため、ボルト結合箇所１５０およびボルト結合箇所１５０の車両前後方向外側にあるロッカアウタ２０とロッカインナ３０とのスポット溶接個所１２０（フロントピラーインナ４０が設けられていてもスポットガンがドア開口１３０または貫通孔４３を通して届きスポット溶接が可能な場所で行われるスポット溶接）を避けて、ロッカアウタ２０の上フランジ部２１とブラケット６０とを溶接できる。

（Ｇ）本発明では、スポットガンが届かずスポット溶接できない場所を、ボルト・ナットを用いて結合しているため、ロッカアウタ２０とロッカインナ３０の両上フランジ２１，３１同士をレーザ溶接（いわゆるＬＳＷ（レーザースクリューウェルディング））する場合に比べて、設備費を著しく安価にすることができる。

１０車両前部構造
２０ロッカアウタ
２１ロッカアウタの上フランジ部
２１ａロッカアウタの上フランジ部に設けられる孔
２２ロッカアウタの下フランジ部
２３ロッカアウタの膨出部
３０ロッカインナ
３１ロッカインナの上フランジ部
３１ａロッカインナの上フランジ部に設けられる孔
３２ロッカインナの下フランジ部
３３ロッカインナの膨出部
４０フロントピラーインナ
４０ａフロントピラーインナに設けられる孔
４３貫通孔
５０サイメンアウタ
６０ブラケット
７０ウエルドナット
８０ボルト
９０閉断面部
１００フロントピラーアウタ
１２０ロッカアウタとロッカインナの両上フランジ部のスポット溶接箇所
１３０ドア開口
１４０ブラケットとロッカアウタの上フランジ部とのスポット溶接箇所
１５０ボルト結合箇所
Ｒロッカ

Claims

車両前後方向に延びるロッカアウタおよびロッカインナがハイテン材で構成されており、
車両上下方向に延びるフロントピラーインナが前記ロッカアウタと前記ロッカインナとの間に挟まれて配置され、サイメンアウタが前記ロッカアウタの車両幅方向外側に配置されており、
前記ロッカアウタの上フランジ部には、ウエルドナットが固定されたブラケットが接合されており、
ボルトが、車両幅方向内側から前記ロッカインナの上フランジ部、前記フロントピラーインナおよび前記ロッカアウタの上フランジ部にそれぞれ設けられる孔に挿入されて前記ウエルドナットに螺合されることで、前記ロッカアウタの上フランジ部と前記ロッカインナの上フランジ部とがボルト結合されている、車両前部構造。
前記ボルト結合される箇所は、車両前後方向に複数設けられている、請求項１記載の車両前部構造。
前記ロッカアウタの上フランジ部と前記ブラケットとは、スポット溶接にて接合されている、請求項１または請求項２記載の車両前部構造。
前記スポット溶接される箇所は、複数設けられている、請求項３記載の車両前部構造。
前記ボルト結合される箇所は、車両前後方向に複数設けられており、前記ボルト結合される箇所の間の上方位置に前記ロッカアウタのフランジ部と前記ブラケットとがスポット溶接される箇所がある、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の車両前部構造。
前記ブラケットの溶融温度は、前記ロッカアウタと前記ウエルドナットのそれらの中間とされている、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の車両前部構造。