JPH08225084A - ピラー部接合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 自動車の車体構造に用いて好適の、ピラー部
接合構造に関し、剛性及び強度を向上させる。 【構成】 アウタ部材１１とインナ部材１２とがそれぞ
れの縁部１１Ａ，１２Ａにおいて接合してなる車両用ピ
ラー部１の接合構造において、上記縁部１１Ａ，１３Ａ
を、レーザ溶接により接合して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の車体構造に用
いて好適の、ピラー部接合構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車等の車体構造におい
て、複数の部材を用いてピラー部を構成して、このピラ
ー部を車体のルーフレールとサイドシルとの間に配設す
るような車体構造が広く採用されている。かかるピラー
部は、一般に、アウタ部材とインナ部材とが各縁部にお
いて接合された構造になっている。

【０００３】図１１は、このような従来のピラー部接合
構造を示す図であるが、図１１に示すように、センタピ
ラー１の上端部はルーフレール２に接合され、センタピ
ラー１の下端部はサイドシル３に接合されている。ま
た、図１２は上記センタピラー１の模式的な断面図であ
るが、通常、図１２に示すように、センタピラー１はア
ウタ部材１１とインナ部材１２とリンフォース１３とか
ら構成されており、図１１，図１２に示すように、各部
材１１〜１３の両縁に形成されたフランジ部１１Ａ〜１
３Ａは、点溶接としてのスポット溶接により溶着されて
いる。

【０００４】一方、センタピラー１とルーフレール２と
の接合部や、センタピラー１とサイドシル３との接合部
は連続溶接としてのアーク溶接により接合されている。
なお、これらの接合部にはアーク溶接以外にもレーザ溶
接を用いて溶接している場合もある。なお、このような
箇所に用いるレーザ溶接は、具体的には、図１３（ａ）
に示すような突き合わせ溶接であるが、レーザ溶接に
は、この他にも、図１３（ｂ）に示すようなヘミング溶
接もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のピラー部のフランジ部は、スポット溶接によ
る点溶接のため、アーク溶接等の連続溶接に比べて剛性
や強度が低いという課題がある。また、スポット溶接は
応力が集中し易いため、強度が必要なところはスポット
の打点数を多くする必要がある。

【０００６】一方、通常のアーク溶接等による連続溶接
は、溶接歪が大きく、ピラー部の溶接には適さないとい
う問題もある。ところで、特開平２−１９７３８５号公
報，特開平１−１８４６８５号公報，特開平４−８４６
８５号公報，特開平４−３２２８９０号公報には、レー
ザ光を照射することで、所要の部位を連続溶接するよう
な技術が開示されているが、車両のピラー部材における
アウタ部材とインナ部材との接合に関しては、何ら示唆
されていない。

【０００７】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、レーザ溶接を用いることで剛性及び強度を大
幅に向上させた、ピラー部接合構造を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明のピラー部接合構造は、アウタ部材とインナ部
材とがそれぞれ縁部において接合してなる車両用ピラー
部分の接合構造において、上記縁部が、レーザ溶接によ
り接合されていることを特徴としている。また、請求項
２記載の本発明のピラー部接合構造は、上記請求項１記
載の構成に加えて、該ピラー部分の上端縁部又は下端縁
部が、レーザ溶接により接合されていることを特徴とし
ている。

【０００９】また、請求項３記載の本発明のピラー部接
合構造は、上記請求項１又は２記載の構成に加えて、該
ピラー部分が、車体の略中央に配設されたセンタピラー
であることを特徴としている。

【００１０】

【作用】上述の請求項１記載の本発明のピラー部接合構
造では、ピラー部分のアウタ部材とインナ部材とのそれ
ぞれの縁部がレーザ溶接によって大きな溶接歪みを招く
ことなく連続溶接されるようになり、この接合部分の剛
性や強度が向上する。また、レーザ溶接では溶接幅を小
さくできるため、溶接代であるフランジ部の幅を縮小で
き、ピラー部の外形幅を広げることなくピラー部の断面
形状を拡大することができ、ピラー部の剛性を向上させ
ることができる。また、フランジ幅の縮小は、捩じり剛
性の向上に寄与する。

【００１１】上述の請求項２記載の本発明のピラー部接
合構造では、ピラー部分の上端縁部又は下端縁部がレー
ザ溶接により接合されるので、この部分に最も要求され
る剛性（特に捩じり剛性）や強度が向上する。上述の請
求項３記載の本発明のピラー部接合構造では、車体の略
中央に配設されて、剛性や強度に対する要求の大きいセ
ンタピラーがレーザ溶接により接合されるので、これに
より車体全体の強度が向上する。

【００１２】

【実施例】以下、図面により、本発明の第１実施例とし
てのピラー部接合構造について説明すると、図１はその
全体構成を示す模式図、図２はその要部を示す模式的な
断面図であって図１におけるＡ−Ａ断面図、図３はその
溶接の態様を説明する図であって、（ａ）はレーザ溶接
を示す図，（ｂ）はスポット溶接を示す図、図４はその
断面形状を説明する模式図であって、（ａ）はレーザ溶
接を用いた場合の断面形状を示す図，（ｂ）はスポット
溶接を用いた場合の断面形状を示す図、図５〜図８はい
ずれもその作用を説明するための図、図９はその溶接位
置を示すための模式的断面図である。

【００１３】図１において、符号１は車体構造における
センタピラーであり、このセンタピラー１の上端は、車
体のルーフレール２に接合されるとともに、センタピラ
ー１の下端は、車体のサイドシル３に接合されている。
また、このセンタピラー１は、従来のものと同様に、ア
ウタ部材１１，インナ部材１２及びリンフォース１３と
からなっており（図１２参照）、これら各部材１１〜１
３にはフランジ部（縁部）１１Ａ〜１３Ａが形成されて
いる。

【００１４】そして、これらのアウタ部材１１，インナ
部材１２及びリンフォース１３は各フランジ部１１Ａ〜
１３Ａ（以下、これらのフランジ部１１Ａ〜１３Ａを必
要に応じてセンタピラー１のフランジ部１Ａという）に
おいて、レーザ光を照射して溶着を行なうレーザ溶接が
施されており、これにより、センタピラー１の縁部１Ａ
が連続溶接されている。

【００１５】従来のスポット溶接が、図３（ｂ）に示す
ように、チップ４が溶接部に直接接触するような接触式
の点溶接であって、溶融幅が大きく、チップ４の外径に
限度があるためフランジ部１Ａの基部から溶接部までの
距離も大きく必要であるのに対して、上述したようなレ
ーザ溶接は、図３（ａ）に示すように、溶接ノズル５が
溶接部から離隔した非接触による連続溶接であり、溶接
幅も小さく、またフランジ部１Ａの基部から溶接部まで
の距離も小さくて済み、これによりフランジ部１Ａの溶
接代（溶接幅）を縮小することができる。

【００１６】また、上述のようにセンタピラー１のフラ
ンジ部１Ａを連続的に溶接することにより、点溶接であ
るスポット溶接よりも捩じり剛性や曲げ剛性を向上させ
ることができる。一方、図１や図２に示すように、セン
タピラー１とルーフレール２との接合部及び、センタピ
ラー１とサイドシル３との接合部においてもレーザ溶接
が施されており、これによりセンタピラー１とルーフレ
ール２との接合強度やセンタピラー１とサイドシル３と
の接合強度が向上する。

【００１７】なお、ルーフレール２やサイドシル３もセ
ンタピラー１と同様に、アウタ部材とインナ部材とを各
フランジ部で接合した構造であり、これらのルーフレー
ル２，サイドシル３の各フランジ部はセンタピラー１の
フランジ部と連続して接合している。本発明の第１実施
例としてのピラー部接合構造は上述のように構成されて
いるので、図４（ａ）に示すように、溶接代を縮小でき
ることによりピラー１の縁部（フランジ部）１Ａの幅を
小さくすることができ、限られた外形幅寸法Ｗ内での断
面形状（以下、これを拡大断面形状という）を大きくす
ることができるようになる。なお、図４（ｂ）は、従来
のスポット溶接によるピラー部の断面形状（以下、これ
を基本断面形状という）の模式図であって、やはり幅寸
法Ｗ内で断面が最大となるようにピラー１を構成した場
合の断面図である。

【００１８】このように、本発明のピラー部接合構造に
よれば、同一の幅寸法Ｗ内で断面形状を大きくとること
ができ、センタピラー１の剛性や強度を向上させること
ができる利点がある。また、これにより車体構造全体の
剛性や強度を向上させることができる利点がある。さら
に、図５に示すように、センタピラー１をレーザ溶接に
より連続溶接とすることでスポット溶接の場合に比べて
捩じり剛性が明らかに向上する。なお、この図５におい
て、横軸は捩じり角度，縦軸は捩じりトルクであり、捩
じり角度に応じた必要捩じりトルクを示すものである。

【００１９】図６は、疲労強度を示すグラフであって、
横軸はピラー１に与えるストレスの繰り返し数，縦軸は
捩じりトルクを示すものであるが、やはり、レーザ溶接
を用いた方が捩じりトルクが大きく、捩じり剛性が向上
することを示している。また、図６では、レーザ溶接の
方が、スポット溶接よりもストレスの繰り返し数が増え
ても捩じり剛性の低下率が少ない（即ち、グラフの線の
傾きが緩やかである）ことも示しており、これにより十
分な疲労強度を確保できることを示している。

【００２０】図７は、ピラー１の板厚と捩じり剛性との
相関を示すものであって、レーザ溶接により形成された
ピラーの拡大断面形状〔図４（ａ）参照〕のものと、ス
ポット溶接により形成されたピラーの基本断面形状〔図
４（ｂ）参照〕のものとをそれぞれ示している。この図
７のグラフに示すように、レーザ溶接を用いてセンタピ
ラー１を接合することにより曲げ剛性も大幅に向上する
ので、従来の基本断面形状のものと同様の曲げ剛性を確
保するには、従来よりも板厚を減少させることができる
ことを示している。したがって、センタピラー１の板厚
を減少させることでコストの低減や重量の低減を図るこ
とができる。

【００２１】また、図８は、フランジ部１Ａの溶接位置
と曲げ剛性及び捩じり剛性との関係を示すグラフであ
る。ここで溶接位置とは、図９に示すように、フランジ
部１Ａの基部６から溶接部位までの距離である。図８に
示すように、レーザ溶接では、曲げ剛性については溶接
位置が変わってもほとんど変化しないが、捩じり剛性に
ついては、溶接位置が小さくなるほど向上する。特に、
この捩じり剛性は、レーザ溶接によるとスポット溶接よ
りも大幅に大きい値となっている。なお、図８に示すス
ポット溶接の溶接位置は、現状でほぼ最小位置のもので
ある。

【００２２】上述したように、レーザ溶接は、溶接位置
をフランジ部１Ａの基部６に近づけることができるの
で、スポット溶接に比べて捩じり剛性を大幅に向上させ
ることができるのである。上述したように、本発明の第
１実施例としてのピラー部接合構造によれば、センタピ
ラー１のフランジ部をレーザ溶接により接合することに
より捩じり剛性，曲げ剛性及び疲労強度を向上させるこ
とができる。

【００２３】また、レーザ溶接を用いることによりフラ
ンジ部１Ａの幅（溶接代）を縮小することができ、この
分だけ断面形状を大型化することができる。これによ
り、やはりセンタピラー１の剛性が向上するので、板厚
を低減することができるという利点がある。また、レー
ザ溶接は溶接ノズル５が溶接部材と非接触であるため、
溶融幅も小さく、溶接位置を基部６に近づけることがで
き、これにより従来のセンタピラーよりも曲げ剛性及び
捩じり剛性を向上させることができる。

【００２４】次に、本発明の第２実施例としてのピラー
部接合構造について説明すると、図１０はその全体構成
を示す模式図である。この第２実施例では、センタピラ
ー１の上端部及び下端部のフランジ部１Ａはレーザ溶接
により接合されている。また、センタピラー１とルーフ
レール２との接合部及びセンタピラー１とサイドシル３
との接合部についても、第１実施例と同様にレーザ溶接
により溶接されているが、上述以外のセンタピラー１の
フランジ部１Ａは、スポット溶接により溶接されてい
る。

【００２５】即ち、図１０におけるＡ部及びＢ部のみに
レーザ溶接による連続溶接とし、他の部分はスポット溶
接による点溶接としているのである。これは、センタピ
ラー１の上端部や下端部は捩じりに対する疲労強度が低
下し易いためであり、他の部分は、これらセンタピラー
１の上端部や下端部ほど、応力が集中しないからであ
る。

【００２６】本発明の第２実施例としてのピラー部接合
構造は、上述のように構成されているので、低コストで
高い剛性を確保したピラー部接合構造を実現することが
できる。つまり、このように応力の集中する部位にレー
ザ溶接を用い、そうでない部位に従来のスポット溶接を
用いることで、製造コストを抑制しつつ、十分な剛性を
確保したピラー部接合構造を実現することができるので
ある。

【００２７】また、レーザ溶接を用いる部位をセンタピ
ラー１の上端部や下端部に限定することで、連続溶接に
よる溶接歪を最小限に抑制することができる。また、溶
接歪が少なくなるため、フランジトリムの装着作業性が
向上するとともにシール性も良好なものとなる。なお、
このようなピラー部接合構造は、センタピラー１に限定
されるものではなく、他の部分のピラーに適用してもよ
い。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明のピラー部接合構造によれば、アウタ部材とインナ
部材とがそれぞれ縁部において接合してなる車両用ピラ
ー部分の接合構造において、上記縁部が、レーザ溶接に
より接合されるという構成により、ピラーの捩じり剛
性，曲げ剛性及び疲労強度を向上させることができる。
また、レーザ溶接を用いることにより断面形状を大型化
することができ、これにより、やはりピラーの剛性が向
上するので、この分だけ板厚を低減することができる。

【００２９】また、請求項２記載の本発明のピラー部接
合構造によれば、上記請求項１記載の構成に加えて、該
ピラー部分の上端縁部又は下端縁部が、レーザ溶接によ
り接合されるという構成により、製造コストを抑制しつ
つ、十分な剛性を確保できる。また、連続溶接による溶
接歪を最小限に抑制することができる。さらには、溶接
歪が少なくなるため、装着作業性が向上するとともにシ
ール性も良好なものとなる。

【００３０】また、請求項３記載の本発明のピラー部接
合構造によれば、上記請求項１又は２記載の構成に加え
て、該ピラー部分が、車体の略中央に配設されたセンタ
ピラーであるという構成により、車体全体の剛性が向上
するという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例としてのピラー部接合構造
における全体構成を示す模式図である。

【図２】本発明の第１実施例としてのピラー部接合構造
における要部を示す模式的な断面図であって図１におけ
るＡ−Ａ断面図である。

【図３】本発明の第１実施例としてのピラー部接合構造
に関する溶接の態様を説明する図であって、（ａ）はレ
ーザ溶接を示す図、（ｂ）はスポット溶接を示す図であ
る。

【図４】本発明の第１実施例としてのピラー部接合構造
における断面形状を説明する模式図であって、（ａ）は
レーザ溶接を用いた場合の断面形状を示す図、（ｂ）は
スポット溶接を用いた場合の断面形状を示す図である。

【図５】本発明の第１実施例としてのピラー部接合構造
における作用を説明するための図である。

【図６】本発明の第１実施例としてのピラー部接合構造
における作用を説明するための図である。

【図７】本発明の第１実施例としてのピラー部接合構造
における作用を説明するための図である。

【図８】本発明の第１実施例としてのピラー部接合構造
における作用を説明するための図である。

【図９】本発明の第１実施例としてのピラー部接合構造
における溶接位置を示すための模式的断面図である。

【図１０】本発明の第２実施例としてのピラー部接合構
造における全体構成を示す模式図である。

【図１１】従来のピラー部接合構造を示す模式図であ
る。

【図１２】従来のピラー部接合構造を示す模式的な断面
図である。

【図１３】従来のレーザ溶接の態様を示す模式図であっ
て、（ａ）はレーザ溶接における突き合わせ溶接を示す
図、（ｂ）はレーザ溶接におけるヘミング溶接を示す図
である。

【符号の説明】

１ センタピラー １Ａ，１１Ａ〜１３Ａ フランジ部（縁部） ２ ルーフレール ３ サイドシル ４ チップ ５ 溶接ノズル ６ 基部 １１ アウタ部材 １２ インナ部材 １３ リンフォース

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アウタ部材とインナ部材とがそれぞれ縁
   部において接合してなる車両用ピラー部分の接合構造に
   おいて、上記縁部が、レーザ溶接により接合されている
   ことを特徴とする、ピラー部接合構造。
2. 【請求項２】 該ピラー部分の上端縁部又は下端縁部
   が、レーザ溶接により接合されていることを特徴とす
   る、請求項１記載のピラー部接合構造。
3. 【請求項３】 該ピラー部分が、車体の略中央に配設さ
   れたセンタピラーであることを特徴とする、請求項１又
   は２記載のピラー部接合構造。