JP4923137B2

JP4923137B2 - 車両バルクヘッド構造

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Publication number: JP4923137B2
Application number: JP2010213151A
Authority: JP
Inventors: 克也島田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-09-24
Filing date: 2010-09-24
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2023-08-26
Also published as: JP2011037439A

Description

本発明は、塑性加工にて長尺パイプを成形して得た曲げ部にブラケットを溶接で取り付けた車両バルクヘッド構造に関するものである。

車両バルクヘッド構造には、金属製の管に金属製の板材を溶接で取り付けたものがある。例えば、鋼管を塑性加工にて所望の形状に曲げたり絞ったりした後、曲げ部位又は絞り部位に板状ブラケットを溶接で固定したものである（例えば、特許文献１参照）。

図１１（ａ），（ｂ）は、特許文献１の図１、図２の再掲図である。
特許文献１のパイプの溶接構造は、ブラケット４の立面５，６にパイプ１を溶接１４，１５で固定したものである。パイプ１は、凹曲形状のつぶし３を成形したもので、凹曲形状のつぶし３によって強度を向上させる利点がある。

しかし、特許文献１のパイプの溶接構造では、凹曲形状のつぶし３を溶接するため、溶接変形や溶接不良が発生しないように注意する必要がある。凹曲形状のつぶし３は、塑性加工した部位であり、塑性加工した部位は、圧縮力と引張り力が残留し、溶接時の熱並びに溶接後の急冷で変形が起きやすく、長尺パイプの先端の精度向上を図り難い。
また、塑性加工した部位は、パイプの厚さが一定ではなく、パイプ（母材）の温度差が大きくなりやすく、溶接し難い。

特開２００２−２６３８３７号公報

本発明は、長尺パイプに塑性加工にて成形した曲げ部にブラケットを溶接で精度よく、且つ、容易に取り付ける車両バルクヘッド構造を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、サイドフレームとホイルハウスに取り付けた車両バルクヘッド構造において、車両バルクヘッド構造のバルクヘッドは、上部フレームと、下部フレームと、を備え、上部フレームは、車幅方向に延びるパイプビームと、パイプビームの中央に取り付けるロック用ブラケットと、ロック用ブラケットの両端から乖離させてパイプビームに取り付けるストッパ用ブラケットと、ストッパ用ブラケットに近接してパイプビームに取り付けるサイドフレーム用ブラケットと、サイドフレーム用ブラケットに近接してパイプビームに取り付けるホイルハウス用ブラケットと、からなり、パイプビームは、管にベンダー法により、中央に第１直管部をほぼ直管状態に成形し、第１直管部に連ねて第１曲げ部を曲げ成形し、第１曲げ部に連ねて第２直管部を成形し、第２直管部に連ねて第２曲げ部を曲げ成形し、第２曲げ部に連ねて第３直管部を成形したもので、車両側面視で、第１曲げ部の断面を想定してパイプビームを曲げる際に使用した曲率中心点が下になるように断面の姿勢を定めたときに、断面の中心を通る水平線が第１曲げ部の外周面と交わり車両前後へ向く外周中央部に少なくともストッパ用ブラケットを固定する溶接ビードを配置する、ことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、第２曲げ部の断面を想定してパイプビームを曲げる際に使用した曲率中心点が下になるように断面の姿勢を定めたときに、断面の中心を通る水平線が第２曲げ部の外周面と交わり車両前後へ向く外周中央部にサイドフレーム用ブラケットを固定する溶接ビードを配置する、ことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、バルクヘッドは、上部フレームと、下部フレームと、を備え、上部フレームは、車幅方向に延びるパイプビームと、パイプビームの中央に取り付けるロック用ブラケットと、ストッパ用ブラケットと、サイドフレーム用ブラケットと、ホイルハウス用ブラケットと、からなり、パイプビームは、中央に第１直管部をほぼ直管状態に成形し、第１直管部に連ねて第１曲げ部を曲げ成形し、第１曲げ部に連ねて第２直管部を成形し、第２直管部に連ねて第２曲げ部を曲げ成形し、第２曲げ部に連ねて第３直管部を成形したもので、第１曲げ部の断面を想定してパイプビームを曲げる際に使用した曲率中心点が下になるように断面の姿勢を定めたときに、断面の中心を通る水平線が第１曲げ部の外周面と交わり車両前後へ向く外周中央部に少なくともストッパ用ブラケットを固定する溶接ビードを配置するので、第１曲げ部に生じている溶接残留応力に溶接の際の熱が直接作用せず、第１曲げ部の曲げアールをほぼ維持することができる。従って、車両バルクヘッド構造の精度向上を図れるという利点がある。

パイプを曲げると、曲率中心点に近い部位は厚さが増し、遠い部位は薄くなるが、第１曲げ部の外周中央部は厚さが変化しない。
第１曲げ部の外周中央部に溶接のビードを配置したので、パイプビームの厚さはほぼ一定であり、例えば、溶接中に溶接条件を変更する必要がなく、溶接は容易である。

請求項２に係る発明では、第２曲げ部の断面を想定してパイプビームを曲げる際に使用した曲率中心点が下になるように断面の姿勢を定めたときに、断面の中心を通る水平線が第２曲げ部の外周面と交わり車両前後へ向く外周中央部にサイドフレーム用ブラケットを固定する溶接ビードを配置するので、第２曲げ部に生じている溶接残留応力に溶接の際の熱が直接作用せず、第２曲げ部の曲げアールをほぼ維持することができる。従って、車両バルクヘッド構造の精度向上を図れるという利点がある。

本発明の車両バルクヘッド構造を用いた車両の斜視図である。本発明の車両バルクヘッド構造の斜視図である。本発明の車両バルクヘッド構造に採用した上部フレームの正面図である。図３の４部詳細図である。図３の５部詳細図である。図４の６−６線断面図である。図５の７−７線断面図である。本発明の車両バルクヘッド構造のストッパ用ブラケットの斜視図である。本発明の車両バルクヘッド構造のサイドフレーム用ブラケットの斜視図である。本発明の車両バルクヘッド構造の製造要領説明図である。特許文献１の図１、図２の再掲図である。

以下、本発明の実施の形態について、実施例で詳細に説明する。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は、本発明の車両バルクヘッド構造を用いた車両の斜視図であり、車両１１は、ボデー１２を備え、ボデー１２は、前を形成するフロントボデー１３と、フロントボデー１３の後で乗員室１４の床に相当するアンダボデー１５と、アンダボデー１５に連ねて乗員室１４の側部を形成するサイドボデー１６と、サイドボデー１６に開閉可能に取り付けたドア１７，１７と、フロントボデー１３に開閉可能に取り付けたフード１８と、を備える。２１はウインドガラス、２２はインストルメントパネル、２３は前照灯、２４はバンパ、２５は前輪を示す。

フロントボデー１３は、サイドフレーム３１と、サイドフレーム３１に取り付けたホイルハウス３２、ダンパハウジング３３と、サイドフレーム３１並びにホイルハウス３２の前に取り付けたバルクヘッド３４と、サイドフレーム３１をアンダボデー１５のダッシュボード４２及びサイドボデー１６のサイドシル３５に一体的に取り付けるサイドアウトリガー３６と、からなる。３７はフロントフェンダ、３８はエンジンルームを示す。

アンダボデー１５は、フロアパン４１と、フロアパン４１の前に取り付けて乗員室１４の前壁をなすダッシュボード４２と、ダッシュボード４２の上に配置した車幅方向（矢印ａの方向）に伸びるウインドシールドロア４３と、を備える。

図２は、本発明の車両バルクヘッド構造の斜視図である。
バルクヘッド３４は、サイドフレーム３１，３１とホイルハウス３２，３２に取り付けたもので、上部フレーム４６と、下部フレーム４７と、これらの上・下部フレーム４６，４７間に取り付けたサイド固定板５１，５１と、からなる。

ここで、図右上のＸは車両の前進・後進方向の軸、ＹはＸ軸に直交し且つ車両の車幅方向の軸、ＺはＸ，Ｙに直交する鉛直軸である。

上部フレーム４６は、パイプビーム５２にロック用ブラケット５３、ストッパ用ブラケット５４，５５、サイドフレーム用ブラケット５６，５７、ホイルハウス用ブラケット５８，５９を取り付けたものである。次に上部フレーム４６を具体的に説明する。

図３は、本発明の車両バルクヘッド構造に採用した上部フレームの正面図である。
上部フレーム４６は既に述べたように、パイプビーム５２、ロック用ブラケット５３、ストッパ用ブラケット５４，５５、サイドフレーム用ブラケット５６，５７及びホイルハウス用ブラケット５８，５９からなる。

パイプビーム５２は、パイプ製フレーム６１をなす管に、例えばベンダー法により、曲げ部を形成したもので、詳しくは、中央に第１直管部６２をほぼ直管状態に成形し、この第１直管部６２に連ねて第１曲げ部６３，６４を曲げアールｒ１で成形し、第１曲げ部６３，６４に連ねて第２直管部６５，６６を成形し、第２直管部６５，６６に連ねて第２曲げ部６７，６８を曲げアールｒ２で成形し、第２曲げ部６７，６８に連ねて第３直管部７１，７２を成形したものである。Ｄはパイプビーム５２に用いたパイプ製フレーム６１の外径、Ｃ１，Ｃ１は第１曲げ部６３，６４の曲率中心点、Ｃ２，Ｃ２は第２曲げ部６７，６８の曲率中心点を示す。

ロック用ブラケット５３は、フード１８（図１参照）をロックするフードロック装置（図に示していない。）を取り付けるための部材で、第１直管部６２に嵌る本体７３を断面コ字形状に成形した。本体７３は、フードロック装置を取り付ける取り付け孔７４…を有する。
ホイルハウス用ブラケット５８は、ホイルハウス３２（図２参照）に取り付ける部材である。
ホイルハウス用ブラケット５９は、ホイルハウス用ブラケット５８と同様である。

図４は、図３の４部詳細図であり、ストッパ用ブラケット５４の正面図である。
ストッパ用ブラケット５４は、フード１８（図１参照）を受け止め保持する部材で、第１曲げ部６３に取り付け可能な本体７６を成形した部材で、本体７６を溶接で固定した。溶接条件は任意であるが、例えば、ＭＩＧなどの自動溶接（半自動含む）を用い、溶接長さを１５ｍｍとした。７７…（…は複数を示す。以下同様。）はビードを示す。
ストッパ用ブラケット５５（図３参照）は、ストッパ用ブラケット５４と同様であり、説明を省略する。

図５は、図３の５部詳細図であり、サイドフレーム用ブラケット５６の正面図である。
サイドフレーム用ブラケット５６は、サイドフレーム３１（図２参照）に固定する部材で、第２曲げ部６７に取り付け可能な本体７８を成形した部材で、本体７８を溶接で固定した。溶接条件は任意であるが、例えば、ＭＩＧなどの自動溶接（半自動含む）を用い、溶接長さを１０ｍｍとした。８１…はビードを示す。
サイドフレーム用ブラケット５７（図３参照）は、サイドフレーム用ブラケット５６と同様であり、説明を省略する。

図６は、図４の６−６線断面図であり、ストッパ用ブラケット５４と第１曲げ部６３の溶接を示す。
第１曲げ部６３は、中立面Ｍを生じ、中立面Ｍは、幅をＷ、長さをパイプビーム５２の長さとする。このような第１曲げ部６３にストッパ用ブラケット５４を溶接する際には、第１曲げ部６３の中立面Ｍに交わる外面部８３，８３、若しくは中立面Ｍに交わる近傍を溶接する。

言い換えると、車両側面視（図６の視点）で、第１曲げ部６３の断面で、パイプ製フレーム６１を曲げる際に使用した曲率中心点Ｃ１が下（矢印ｂの方向）になるように第１曲げ部６３の断面の姿勢を定めたときに、断面の中心を通る水平線８５がパイプ製フレーム６１の外周面８６と交わる左右（図の左右）の外周中央部８７，８７若しくはその近傍にストッパ用ブラケット５４を固定する溶接ビード７７，７７を配置する。外周中央部８７は、外面部８３に相当する部位である。８８，８８は外周中央部８７，８７の近傍の範囲、９１はパイプ製フレーム６１を曲げる際に圧縮を受ける側、９２はパイプ製フレーム６１を曲げる際に引っ張りを受ける側を示す。
なお、第１曲げ部６４（図３参照）に施した溶接は、第１曲げ部６３に施した溶接と同様である。

図７は、図５の７−７線断面図であり、サイドフレーム用ブラケット５６と第２曲げ部６７の溶接を示す。
第２曲げ部６７にサイドフレーム用ブラケット５６を溶接する際には、第２曲げ部６７の中立面Ｍに交わる外面部９４、若しくは中立面Ｍに交わる近傍を溶接する。
言い換えると、第２曲げ部６７の断面で、パイプ製フレーム６１を曲げる際に使用した曲率中心点Ｃ２が上（矢印ｃの方向）になるように第２曲げ部６７の断面の姿勢を定めたときに、断面の中心を通る水平線９５がパイプ製フレーム６１の外周面８６と交わる左右（図の左右）の外周中央部９６，９６若しくはその近傍にサイドフレーム用ブラケット５６を固定する溶接ビード８１を配置する。外周中央部９６は、外面部９４に相当する部位である。９７，９７は外周中央部９６，９６の近傍の範囲、１０１はパイプ製フレーム６１を曲げる際に圧縮を受ける側、１０２はパイプ製フレーム６１を曲げる際に引っ張りを受ける側を示す。ここでは、曲率中心点Ｃ２が下という説明をしたが、曲率中心点Ｃ２を上にしてもよい。
なお、第２曲げ部６８（図３参照）に施した溶接は、第２曲げ部６７に施した溶接と同様である。

図８は、本発明の車両バルクヘッド構造のストッパ用ブラケットの斜視図である。
ストッパ用ブラケット５４の本体７６は、第１曲げ部６３に唯一接触する前後の溶接端部１０３，１０４と、前面１０５に開け、取り付け孔を兼ねる基準孔１０６と、フード１８（図１参照）が当たる部材を取り付ける取り付け部１０７と、を備える。
ここで、ストッパ用ブラケット５４の基準孔１０６の基準座標をＸ１，Ｙ１，Ｚ１とする。

図９は、本発明の車両バルクヘッド構造のサイドフレーム用ブラケットの斜視図である。
サイドフレーム用ブラケット５６の本体７８は、第２曲げ部６８に接触する溶接端部１０８と、前面１０９に開け、取り付け孔を兼ねる基準孔１１１と、サイドフレーム３１（図２参照）に取り付ける取り付け部１１２と、を備える。
ここで、サイドフレーム用ブラケット５６の基準孔１１１の基準座標をＸ２，Ｙ２，Ｚ２とする。

次に車両バルクヘッド構造の製造要領を簡単に説明する。
図１０は、本発明の車両バルクヘッド構造の製造要領説明図である。
まず、パイプ製フレーム６１となる外径Ｄの鋼管を用意する。その際、鋼管の厚さｔを基準に選択する。その次に、鋼管を塑性加工する。塑性加工で曲げる場合には、切断した管に中子を入れ、ベンダー装置にセットし、第１曲げ部６３、第２曲げ部６７など曲げ部を完成させることで、パイプビーム５２を得る。引き続き、ブラケットを次のように溶接する。パイプビーム５２を図に示していない位置決め装置にセットするとともに、ストッパ用ブラケット５４、サイドフレーム用ブラケット５６などブラケットもセットする。続けて、位置決め装置は、予め設定した条件に基づいて、ストッパ用ブラケット５４を基準座標Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１に送ることで、第１曲げ部６３に対して溶接可能な位置に配置でき、サイドフレーム用ブラケット５６を基準座標Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２に送ることで、第２曲げ部６７に対して溶接可能な位置に配置できる。最後に、図６、図７のようにＭＩＧ溶接を行い、位置決め装置から取り外す。

次に本発明の車両バルクヘッド構造の作用を説明する。
図６のように、水平線８５がパイプ製フレーム６１の外周面８６と交わる左右（図の左右）の外周中央部８７，８７若しくはその近傍にストッパ用ブラケット５４，５５（図３参照）を固定する溶接ビード７７，７７を配置することで、溶接後の変形を抑制する。詳しくは、第１曲げ部６３，６４（図３参照）の中立面Ｍに交わる外面部８３，８３、若しくは中立面Ｍに交わる近傍とストッパ用ブラケット５４，５５（図３参照）とを溶接するので、曲げ応力（圧縮応力、引張り応力）がほとんど発生していない外面部８３，８３は溶接時の熱による挙動を生じ難く、精度の向上を図ることができる。

また、第１曲げ部６３，６４（図３参照）の中立面Ｍに交わる外面部８３，８３、若しくは中立面Ｍに交わる近傍とストッパ用ブラケット５４，５５（図３参照）とを溶接するので、パイプビーム５２の厚さはほぼ一定であり、例えば、溶接中に溶接条件を変更する必要がなく、溶接は容易である。

図７のように、水平線９５がパイプ製フレーム６１の外周面８６と交わる左右（図の左右）の外周中央部９６，９６若しくはその近傍にサイドフレーム用ブラケット５６，５７（図３参照）を固定する溶接ビード８１を配置することで、溶接後の変形を抑制する。詳しくは、第２曲げ部６７，６８（図３参照）の中立面Ｍに交わる外面部９４、若しくは中立面Ｍに交わる近傍とサイドフレーム用ブラケット５６，５７（図３参照）とを溶接するので、曲げ応力（圧縮応力、引張り応力）がほとんど発生していない外面部９４は溶接時の熱による挙動を生じ難く、精度の向上を図ることができる。

また、第２曲げ部６７，６８（図３参照）の中立面Ｍに交わる外面部９４、若しくは中立面Ｍに交わる近傍とサイドフレーム用ブラケット５６，５７（図３参照）とを溶接するので、パイプビーム５２の厚さはほぼ一定であり、例えば、溶接中に溶接条件を変更する必要がなく、溶接は容易である。

上部フレーム４６のパイプビーム５２とストッパ用ブラケット５４，５５との接合構造、パイプビーム５２とサイドフレーム用ブラケット５６，５７との接合構造の精度向上が図られる。その結果、フード１８のストッパとしての取付け箇所の精度やサイドフレーム３１との取付け箇所の精度が向上し、且つ、パイプビーム５２を曲げ成形した上部フレーム４６の精度が向上する。

また、ストッパ用ブラケット５４，５５はフード１８から荷重が加わり、サイドフレーム用ブラケット５６，５７はサイドフレームから荷重が加わるが、強度の高い第１曲げ部６３，６４、第２曲げ部６７，６８で荷重を受けることができる。

尚、本発明の車両バルクヘッド構造は、実施の形態では四輪車に適用したが、三輪車にも適用可能であり、一般の車両に適用することは差し支えない。

本発明の車両バルクヘッド構造は、四輪車に好適である。

３１…サイドフレーム、３２…ホイルハウス、３４…バルクヘッド、４６…上部フレーム、４７…下部フレーム、５２…パイプビーム、５３…ロック用ブラケット、５４，５５…ストッパ用ブラケット、５６，５７…サイドフレーム用ブラケット、５８，５９…ホイルハウス用ブラケット、６１…パイプ製フレーム、６２…第１直管部、６３，６４…第１曲げ部、６７，６８…第２曲げ部、７１，７２…第３直管部、７７，８１…ビード、８５，９５…水平線、８６…外周面、８７，９６…外周中央部、Ｃ１，Ｃ２…曲率中心点。

Claims

サイドフレーム（３１，３１）とホイルハウス（３２，３２）に取り付けた車両バルクヘッド構造において、
前記車両バルクヘッド構造のバルクヘッド（３４）は、上部フレーム（４６）と、下部フレーム（４７）と、を備え、
前記上部フレーム（４６）は、車幅方向に延びるパイプビーム（５２）と、該パイプビーム（５２）の中央に取り付けるロック用ブラケット（５３）と、該ロック用ブラケット（５３）の両端から乖離させて前記パイプビーム（５２）に取り付けるストッパ用ブラケット（５４，５５）と、該ストッパ用ブラケット（５４，５５）に近接して前記パイプビーム（５２）に取り付けるサイドフレーム用ブラケット（５６，５７）と、該サイドフレーム用ブラケット（５６，５７）に近接して前記パイプビーム（５２）に取り付けるホイルハウス用ブラケット（５８，５９）と、からなり、
パイプビーム（５２）は、管にベンダー法により、中央に第１直管部（６２）をほぼ直管状態に成形し、該第１直管部（６２）に連ねて第１曲げ部（６３，６４）を曲げ成形し、該第１曲げ部（６３，６４）に連ねて第２直管部（６５，６６）を成形し、該第２直管部（６５，６６）に連ねて第２曲げ部（６７，６８）を曲げ成形し、該第２曲げ部（６７，６８）に連ねて第３直管部（７１，７２）を成形したもので、
前記車両側面視で、前記第１曲げ部（６３，６４）の断面を想定して前記パイプビーム（５２）を曲げる際に使用した曲率中心点（Ｃ１）が下になるように前記断面の姿勢を定めたときに、前記断面の中心を通る水平線（８５）が前記第１曲げ部（６３，６４）の外周面（８６）と交わり車両前後へ向く外周中央部（８７，８７）に少なくとも前記ストッパ用ブラケット（５４，５５）を固定する溶接ビード（７７，７７）を配置する、ことを特徴とする車両バルクヘッド構造。
前記第２曲げ部（６７，６８）の断面を想定して前記パイプビーム（５２）を曲げる際に使用した曲率中心点（Ｃ２）が下になるように前記断面の姿勢を定めたときに、前記断面の中心を通る水平線（９５）が前記第２曲げ部（６７，６８）の外周面（８６）と交わり車両前後へ向く外周中央部（９６，９６）に前記サイドフレーム用ブラケット（５６，５７）を固定する溶接ビード（８１）を配置する、ことを特徴とする請求項１記載の車両バルクヘッド構造。