JP2005349398A - パネルの接合構造および接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フロアパネルの端部に曲折形成したフランジ部をサイドシルインナパネルと重合させ、そのフランジ部を接合面として双方のパネル同士をレーザ溶接にて接合するにあたり、接合強度に優れ、しかも設備の大がかりな改造を必要としない接合構造を提供する。
【解決手段】フロアパネル２側のフランジ部２ｂとサイドシルインナパネル４との接合部において、サイドシルインナパネル４のうちスポット溶接による打点位置５，５‥よりも下方であって且つフランジ部２ｂの基部近傍に相当する位置に予め穴６，６‥を形成する。サイドシルインナパネル４と穴６，６‥の内周面とのなす内隅部にサイドシルインナパネル４側よりレーザ溶接を施し、溶接ビード７をもって両者を溶接接合する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、レーザ溶接によるパネルの接合構造および接合方法に関し、特に一方のパネルに曲折形成したフランジ部を接合面としてパネル同士を溶接接合するにあたり、双方のパネルの板厚が異なっていてもフランジ部の基部近傍で両者を確実に溶接接合できるようにしたパネルの接合構造および接合方法に関するものである。

比較的板厚の大きなパネル同士のレーザ溶接方法として、例えば特許文献１に記載のように、溶接対象となるパネルのレーザビーム照射位置にレーザビームの照射角度と同等以上の傾きを有するテーパ状の凹部を予め形成しておき、この凹部に対しレーザビームを照射することで溶接を行うようにした方法が提案されている。

また、自動車の車体パネル等の接合に適した溶接法として、例えば特許文献２に記載のように、双方のパネルをフレア継手の形態をもってレーザ溶接を施した上で、そのフレア継手を形成しているフランジ部の先端部同士を突き合わせるようにした方法が提案されている。

その一方、自動車の車体においてそのフロアパネルとサイドシルの結合には、フロアパネル側より曲折形成したフランジ部をもってスポット溶接にて接合する方式が多く採用されている。すなわち、特許文献３に記載のように、フロアパネルの端部に上向きで且つほぼ直角に曲折形成したフランジ部をサイドシルのインナパネル（シルインナ）に重合させて、サイドシルの長手方向に沿って多数打点のスポット溶接を施すことによりフランジ部を接合部として両者を溶接接合してある。
特許第３４１０５９０号公報（図１） 特許第３１１３１０７号公報（図９） 特開平１１−２９１９５３号公報（図１）

特許文献１に記載の方法では、比較的板厚の大きな銅製の端子等の溶接には適用することができたとしても、自動車の車体パネルのように板厚が１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ程度の鋼板もしくはいわゆる高張力鋼板のように凹部を形成しにくい鋼板の溶接には適用することができない。

また、特許文献２に記載のようにフレア継手の形態を基本する溶接方法では、例えば特許文献３に記載のような自動車のフロアパネルとサイドシルインナパネルとの溶接に適用して、スポット溶接に代わる溶接法もしくはスポット溶接と併用する溶接法として車両の下面側から溶接しようとする場合に、フロアパネルを主体とする車体を天地反転させて姿勢変更する必要があることから、設備の大がかりな改造が必要となり、コストアップが余儀なくされることとなって好ましくない。

この場合において、スポット溶接に代わる溶接法もしくはスポット溶接と併用する溶接法として特許文献２に記載のようなレーザ溶接の採用を試みようとしているのは、フロアパネル側のフランジ部とサイドシルインナパネルとのスポット溶接による打点位置は、フロアパネルの一般面と同等高さ位置に設定するのが接合強度向上の上で有利であるにもかかわらず、スポット溶接の特殊性として電極チップがフロアパネル等と干渉するのを回避するために、少なくとも電極チップの半径分だけはフロアパネルの一般面からオフセットした位置に打点位置を設定せざるを得ないからである。

本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、とりわけ一方のパネルの端部に曲折形成したフランジ部を他方のパネルと重合させ、そのフランジ部を接合面として双方のパネル同士をレーザ溶接にて接合するにあたり、接合強度に優れ、しかも設備の大がかりな改造を必要としない接合構造を提供しようとするものである。

請求項１に記載の発明は、一方のパネルの端部に曲折形成したフランジ部を他方のパネルと重合させ、そのフランジ部を接合面として双方のパネル同士を溶接接合した構造として、他方のパネルのうち上記フランジ部の基部近傍と重合する位置に穴を形成し、上記フランジ部と穴の内周面とのなす内隅部にレーザ溶接を施して溶接接合したことを特徴とする。

この場合において、例えば請求項２に記載のように、一方のパネルより他方のパネルの方がその板厚が大きく設定されているとともに、上記フランジ部の高さ方向中央部をスポット溶接にて他方のパネルと溶接接合してあるものとする。

また、上記接合構造は、例えば請求項３に記載のように、自動車の車体のフロアパネルとサイドシルインナパネルとの接合構造に適用されるものとし、この場合には、請求項４に記載のように、上記サイドシルインナパネルの長手方向に沿って複数の穴が所定のピッチで形成されているものとする。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の技術を実質的に接合方法として捉えたものであって、一方のパネルの端部に曲折形成したフランジ部を他方のパネルと重合させ、そのフランジ部を接合面として双方のパネル同士を溶接接合する方法を前提として、他方のパネルのうち上記フランジ部の基部近傍と重合する位置に予め穴を形成しておき、上記穴が形成されていない位置で且つフランジ部の高さ方向中央部をスポット溶接にて他方のパネルと溶接接合した上で、上記フランジ部と穴の内周面とのなす内隅部に対し他方のパネル側からレーザビームを照射してレーザ溶接を施すことを特徴とする。

この接合方法も、請求項６に記載のように、自動車の車体のフロアパネルとサイドシルインナパネルとの接合方法への適用を想定している。

したがって、請求項１，５に記載の接合構造では、他方のパネルに予め形成した穴を通してレーザ溶接を施すことにより、仮にその他方のパネルの板厚が大きくても、双方のパネル同士を一方のパネルの端部に曲折形成したフランジ部の基部近傍で確実に溶接することが可能となる。

請求項１に記載の発明によれば、一方のパネルの端部に曲折形成したフランジ部の基部近傍をもって双方のパネル同士を溶接することができるため、パネル同士の接合強度が向上する。特に上記のレーザ溶接による継手形態は、フレア継手に近い継手形態となるため、例えば自動車の車体のフロアパネルとサイドシルインナパネルとの接合に適用した場合に、剥離方向の外力に対して十分に対向することができ、その結果として接合強度が向上する。

図１以下の図面は本発明のより具体的な実施の形態を示しており、特に図１は自動車のフロントフロアの概略構成を、図２は図１の要部拡大図を、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図をそれぞれ示している。

図１，２に示すように、自動車のフロントフロア１の主要素としてトンネル部２ａを有するフロアパネル２の両側には上向きにフランジ部２ｂが曲折形成してあり、フロアパネル２はそのフランジ部２ｂを接合部としてそれよりも板厚が大きいサイドシル３のインナパネル（以下、サイドシルインナパネルという）４と溶接接合してある。なお、サイドシルインナパネル４は図２のように例えば略ハット型断面形状をなしていて、周知のように図示外のサイドシルアウタパネルあるいはレインフォースとともに閉断面構造のサイドシル３を形成して、車体下部の左右において車体骨格部材もしくは強度部材として機能することになる。

フロアパネル２とサイドシルインナパネル４は、図２，３に示すように、フランジ部２ｂの高さ方向中央部であって且つその長手方向に所定のピッチで設定された多数の打点位置５，５…でのスポット溶接をもって溶接接合してあるとともに、スポット溶接による打点位置５，５‥よりも下方位置であって且つ打点位置５，５‥相互間のピッチの中間位置に設定された多数の穴６，６‥でのレーザ溶接をもって溶接接合してある。

より詳しくは、図３，４にも示すように、フロアパネル２側のフランジ部２ｂとサイドシルインナパネル４との溶接接合部において、スポット溶接による打点位置５，５‥よりも下方側であって且つフランジ部２ｂの基部近傍（フランジ部２ｂの根元部の直近位置）にはその長手方向に沿って等ピッチで長穴状の多数の穴６，６‥を予め形成してある。そして、各穴６，６‥は板厚方向に貫通しており、各穴６，６‥の位置において、フランジ部２ｂの縦壁面と穴６，６‥の内周面とのなす内隅部にレーザ溶接による溶接ビード７を形成することで、実質的に先に述べたスポット溶接とレーザ溶接とを併用するかたちでの継手形態をもってフロアパネル２とサイドシルインナパネル４とを溶接接合してある。

ここで、このような継手形態をもってフロアパネル２とサイドシルインナパネル４とを溶接接合する際には、図６に示すように、フロアパネル２側のフランジ部２ｂと、予め多数の穴６，６‥を形成してあるサイドシルインナパネル４との相対位置決めを行いながら両者を突き合わせて実質的に重合させ、その状態でスポット溶接ガン８にて公知の方法により各打点位置５，５‥についてスポット溶接を施す。

そして、スポット溶接に続いて、図３〜５に示すように、一対のローラ９，９を有する押し当て治具１０を用いてスポット溶接済みのフランジ部２ｂとサイドシルインナパネル４とを密着させながら、特に穴６，６‥の両側を確実に密着させた状態でフランジ部３の縦壁面と穴６，６‥の内周面とのなす内隅部にレーザ加工ヘッド１１からレーザビームＬｂを照射してレーザ溶接を施して溶接ビード７を形成する。このようなレーザ溶接動作は、サイドシルインナパネル４の長手方向に沿って押し当て治具１０をレーザ加工ヘッド１１とともに移動させながら、各穴６，６‥について連続して行うものとする。このようにスポット溶接とレーザ溶接を併用することにより、図２に示すようなフロアパネル２とサイドシルインナパネル４との溶接継手構造が得られることになる。

したがって、上記溶接接合構造によれば、各打点位置５，５‥でのスポット溶接と併用するかたちで、フランジ部２ｂの基部近傍での各穴６，６‥においてレーザ溶接を施しているため、フロアパネル２とサイドシルインナパネル４の溶接接合強度が飛躍的に向上することになる。

特に、各打点位置５，５‥でのスポット溶接のみでレーザ溶接を併用しない従来の接合構造の場合、各打点位置５，５‥はフロアパネル２の一般面よりも高い位置にあって、両者の間にいわゆるオフセットを生じている。そのため、例えば車両走行時にねじり等が発生した場合には、フロアパネル２側のフランジ部２ｂとサイドシルインナパネル４との接合部に剥離方向の力が加わり、フランジ部２ｂの基部がサイドシルインナパネル４から離間してしまうような局部変形が発生する可能性がある。また、車両の前面衝突時には、フロアパネル２とサイドシル３（図１参照）とが互いに前後方向でずれるような力が働くことになるが、先に述べたオフセットのために、上記と同様にフランジ部２ｂとサイドシルインナパネル４との接合部に剥離方向の力が加わり、フランジ部２ｂの基部がサイドシルインナパネル４から離間してしまうような局部変形が発生する可能性がある。

これに対して本実施の形態の溶接接合構造によれば、各打点位置５，５‥でのスポット溶接に加えて、フランジ部２ｂの基部近傍でのレーザ溶接による溶接ビード７をもってフロアパネル２とサイドシルインナパネル４とが溶接接合されているため、実質的にフランジ部２ｂの基部近傍がオフセットのない状態でサイドシルインナパネル４と直接接合されていることになる。したがって、その接合強度および剥離強度が飛躍的に高いものとなり、先に述べたような溶接接合部での剥離方向の力が加わったとしてもフロアパネル２の局変形を未然に防止できることになる。

ここで、上記の実施の形態ではフロアパネル２から上向きにフランジ部２ｂを曲折形成した場合について例示しているが、フランジ部２ｂを下向きに曲折形成した場合でも同様の効果が得られる。

自動車のフロントフロアの概略構成を示す要部斜視図。 本発明のより具体的な実施の形態を示す図で、図１の要部拡大図に相当する斜視図。 図２のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図。 図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図。 図３の斜視図。 図３〜５のレーザ溶接に先立って行われるスポット溶接時の説明図。

符号の説明

２…フロアパネル（一方のパネル）
２ｂ…フランジ部
３…サイドシル
４…サイドシルインナパネル（他方のパネル）
５…スポット溶接の打点位置
６…穴
７…溶接ビード
１０…押し当て治具
１１…レーザ加工ヘッド
Ｌｂ…レーザビーム

Claims (6)

1. 一方のパネルの端部に曲折形成したフランジ部を他方のパネルと重合させ、そのフランジ部を接合面として双方のパネル同士を溶接接合した構造であって、
   他方のパネルのうち上記フランジ部の基部近傍と重合する位置に穴を形成し、
   上記フランジ部と穴の内周面とのなす内隅部にレーザ溶接を施して溶接接合したことを特徴とするパネルの接合構造。
2. 一方のパネルより他方のパネルの方がその板厚が大きく設定されているとともに、
   上記フランジ部の高さ方向中央部をスポット溶接にて他方のパネルと溶接接合してあることを特徴とする請求項１に記載のパネルの接合構造。
3. 一方のパネルが自動車の車体のフロアパネルであるととともに、他方のパネルがサイドシルインナパネルであることを特徴とする請求項２に記載のパネルの接合構造。
4. 上記サイドシルインナパネルの長手方向に沿って複数の穴が所定のピッチで形成されていることを特徴とする請求項３に記載のパネルの接合構造。
5. 一方のパネルの端部に曲折形成したフランジ部を他方のパネルと重合させ、そのフランジ部を接合面として双方のパネル同士を溶接接合する方法であって、
   他方のパネルのうち上記フランジ部の基部近傍と重合する位置に予め穴を形成しておき、
   上記穴が形成されていない位置で且つフランジ部の高さ方向中央部をスポット溶接にて他方のパネルと溶接接合した上で、
   上記フランジ部と穴の内周面とのなす内隅部に対し他方のパネル側からレーザビームを照射してレーザ溶接を施すことを特徴とするパネルの接合方法。
6. 一方のパネルが自動車の車体のフロアパネルであるととともに、他方のパネルがフロアパネルよりも板厚の大きなサイドシルインナパネルであることを特徴とする請求項５に記載のパネルの接合方法。

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