JP5126315B2 - 溶接構造及び溶接方法 - Google Patents

Description

本発明は、溶接構造及び溶接方法に関し、詳しくは、板状部材を溶接する場合における部材同士の位置決め精度を向上させる技術に関する。

従来から、板状部材同士を溶接する際に、溶接を行う一の部品に円孔を設け、溶接を行う他の部品に円形の凸部を設け、前記円孔に凸部を嵌合させた状態で、一の部品に対して他の部品を位置決めして溶接を行う技術が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

特開平４−３５１２７６号公報 特開２００３−１０３３７６号公報

前記特許文献１及び特許文献２に記載の技術において、溶接部品に凸部を形成する場合は、一般的に凸部の高さは板厚の半分程度になる。例えば自動車のボデー部品のように薄板を用いる場合においては、板厚（０．６ｍｍ〜２．５ｍｍ程度）に対して加工可能な凸部の高さは０．３ｍｍ〜１．２ｍｍ程度となる。ボデー部品のように大きな板金プレスにおいては、精度調整等により１ｍｍ程度クリアランスを縮める場合があるため、安定して凸部の高さを確保することが困難であった。

また、前記の如く凸部の高さは０．３ｍｍ〜１．２ｍｍ程度であるため、部品を位置決めした際に部品同士のずれが発生する場合があり、このようなずれを判別することは困難であった。さらに、凸部と円孔との係り代が小さいため、溶接時に想定される部品の弾性変形や磁界の影響により、部品の嵌合状態が外れ、組付けずれを起こす可能性があった。

一方、図４（ａ）に示す如く、溶接を行う一の部品１１１に孔１１２を設け、溶接を行う他の部品１２１に例えばＵ字状の切れ込みを入れて、該切れ込み部分を起こした爪形状の突起部１２２を設ける技術が知られている。この技術によれば、図４（ａ）中に示す矢印の如く、一の部品１１１の孔１１２に他の部品１２１の突起部１２２を挿入し、図４（ｂ）に示す如く、前記孔１１２に突起部１２２を係合させた状態で、一の部品１１１に対して他の部品１２１を位置決めして溶接を行うのである。

前記技術においては、図４（ｃ）に示す如く、突起部１２２における端部Ｐと孔１１２の内周面との間に隙間Ｄ１を設けて係合させている。また、突起部１２２において、孔１１２の内周面に対して接触することができる部分は、突起部１２２における端部Ｐ・Ｐの二点しかない。このため、図４（ｃ）中の矢印Ｒ１又は矢印Ｒ２に示す如く、孔１１２の中での突起部１２２の回転を規制することができない。つまり、突起部１２２が孔１１２の中で回転した場合は、部品１１１・１２１の位置決め精度が低下する可能性があったのである。

また、他の部品１２１に突起部１２２を形成する際に形成される穴の大きさ（図４（ｃ）に示す矢印Ｄ２）が、塗装シーラーによるシールを行う際のシール許容範囲（数ｍｍ程度）よりも大きくなる。このため、部品１１１・１２１を貫通する穴が大きくなることで、部品１１１・１２１のシールを行うことが出来ない場合があった。つまり、高いシール性能が要求される部材、例えばアンダーボデー床上部分などの部材を溶接する場合には、本技術を適用することができなかったのである。

そこで本発明は、上記現状に鑑み、溶接部品の位置決め精度を確保しつつ、シール性を向上させることの可能な、溶接構造及び溶接方法を提供するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、板状の第一の溶接部品に対して板状の第二の溶接部品を位置決めして、第一の溶接部品と第二の溶接部品との溶接を行う溶接構造であって、前記第一の溶接部品に、対向する二辺を有する孔を開口し、前記第二の溶接部品における、前記第一の溶接部品に開口した孔と対応する位置で前記対向する二辺に対応する部分に二本の切れ込みを入れ、該切れ込みの間の部分を塑性変形させて隆起させたブリッジ部を設け、前記第一の溶接部品の孔における前記対向する二辺と、前記第二の溶接部品のブリッジ部における前記二本の切れ込みと、が重なるように、前記第一の溶接部品の孔に前記第二の溶接部品のブリッジ部における隆起した部分を挿入し、前記第一の溶接部品と前記第二の溶接部品とを係合させて、前記第一の溶接部品と前記第二の溶接部品とを貫通する隙間を、溶接後のシール許容範囲よりも小さくした状態で溶接を行うものである。

請求項２においては、板状の第一の溶接部品に対して板状の第二の溶接部品を位置決めして、第一の溶接部品と第二の溶接部品との溶接を行う溶接方法であって、前記第一の溶接部品に、対向する二辺を有する孔を開口し、前記第二の溶接部品における、前記第一の溶接部品に開口した孔と対応する位置で前記対向する二辺に対応する部分に二本の切れ込みを入れ、該切れ込みの間の部分を塑性変形させて隆起させたブリッジ部を設け、前記第一の溶接部品の孔における前記対向する二辺と、前記第二の溶接部品のブリッジ部における前記二本の切れ込みと、が重なるように、前記第一の溶接部品の孔に前記第二の溶接部品のブリッジ部における隆起した部分を挿入し、前記第一の溶接部品と前記第二の溶接部品とを係合させて、前記第一の溶接部品と前記第二の溶接部品とを貫通する隙間を、溶接後のシール許容範囲よりも小さくした状態で溶接を行うものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

本発明により、溶接部品の位置決め精度を確保しつつ、シール性を向上させることができる。

（ａ）は本発明の一実施形態に係る溶接構造に用いる溶接部品を示した図、（ｂ）は同じく溶接構造の構成を示した図。 （ａ）は第二の溶接部品の製造工程を示した図、（ｂ）は第二の溶接部品の製造工程での図２（ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図。 （ａ−１）は図１（ｂ）におけるＡ−Ａ線断面図、（ａ−２）は同じくＢ−Ｂ線断面図、（ｂ−１）は第一シール状態での図１（ｂ）におけるＡ−Ａ線断面図、（ｂ−２）は同じくＢ−Ｂ線断面図、（ｃ−１）は第二シール状態での図１（ｂ）におけるＡ−Ａ線断面図、（ｃ−２）は同じくＢ−Ｂ線断面図。 （ａ）は従来技術に係る溶接構造に用いる溶接部品を示した図、（ｂ）は同じく溶接構造の構成を示した図、（ｃ）は同じく溶接構造における係合部分の平面図。

次に、発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。

まず始めに、本発明の一実施形態に係る溶接構造について、図１を用いて説明する。なお、本明細書においては説明の便宜上、図１（ａ）中の矢印に示す如く、図１（ａ）における上側を溶接構造における上方とし、同じく右側を溶接構造における右側方、紙面奥側を溶接構造における前方として説明する。

図１（ａ）及び（ｂ）に示す如く、本実施形態に係る溶接構造は、板状の第一の溶接部品１１に対して板状の第二の溶接部品２１を位置決めして、第一の溶接部品１１と第二の溶接部品２１との溶接を行うためのものである。

第一の溶接部品１１には、対向する二辺１２ａ・１２ａを有する長方形状の孔１２が開口されている。なお、孔１２は、対向する二辺１２ａ・１２ａを有するものであれば長円形状等、他の形状でも差し支えない。
一方、第二の溶接部品２１には、第一の溶接部品１１に開口した孔１２と対応する位置で前記対向する二辺１２ａ・１２ａに対応する部分に二本の切れ込み２２ａ・２２ａが形成されている。そして、この切れ込み２２ａ・２２ａの間の部分が塑性変形により数ｍｍ程度に隆起されて、ブリッジ部２２が設けられている。つまり、ブリッジ部２２は左右方向に斜面が形成されて上方に突出する山状に形成されている。そして、ブリッジ部２２と第二の溶接部品２１の上面と間には、前後方向に貫通するように隙間が形成されている。

第二の溶接部品２１は、ポンチＰとダイスＤとを備える図示しないプレス機によって形成する。即ち、図２（ａ）に示す如く、ブリッジ部２２の形状が形成されたポンチＰと、ポンチＰの先端部が挿入できるようにブリッジ部２２の大きさに孔が形成されたダイスＤと、の間に、第二の溶接部品２１の材料である板状部材Ｂを配置した状態で、ポンチＰをダイスＤに近接させる。そして、図２（ｂ）に示す如く、板状部材ＢのうちポンチＰが当接した部分が塑性変形され、第二の溶接部品２１に二本の切れ込み２２ａ・２２ａが形成されると同時に、ブリッジ部２２が形成されるのである。

上記の如く形成した第一の溶接部品１１及び第二の溶接部品２１を、図１（ａ）中の矢印αの如く近接させる。即ち、第一の溶接部品１１の孔１２における二辺１２ａ・１２ａと、第二の溶接部品２１のブリッジ部２２における二本の切れ込み２２ａ・２２ａと、が重なるように、第一の溶接部品１１の孔１２に第二の溶接部品２１のブリッジ部２２における隆起した部分を挿入するのである。そして、図１（ｂ）、図３（ａ−１）及び（ａ−２）に示す如く、第一の溶接部品１１と第二の溶接部品２１とを係合させた状態で、第一の溶接部品１１と第二の溶接部品２１との溶接を行うのである。

本実施形態に係る溶接構造によれば、上記の如く構成することにより、第一の溶接部品１１と第二の溶接部品２１との係合状態を安定させることができる。つまり、第二の溶接部品２１に、塑性変形により第一の溶接部品１１の板厚（０．６ｍｍ〜２．５ｍｍ程度）と同程度もしくはそれ以上の高さである、数ｍｍ程度に隆起したブリッジ部２２を形成している。これにより、第一の溶接部品１１と第二の溶接部品２１とを係合させた際に、第一の溶接部品１１の板厚に対する位置決め精度を充分に確保することができる。換言すれば、ブリッジ部２２と孔１２との係り代を充分確保できるため、溶接時における弾性変形や磁界の影響で第一の溶接部品１１と第二の溶接部品２１との係合状態が外れたり、組付けずれを起こしたりすることを防止できるのである。

また、本実施形態に係る溶接構造によれば、図１（ｂ）中の点Ｐに示す如く、ブリッジ部２２において、孔１２の内周面である二辺１２ａ・１２ａに対して四箇所で接触することができる。すなわち、ブリッジ部２２は、孔１２の内周面に対して、左右方向に複数箇所で接触するとともに、前後方向に複数箇所で接触している。
このため、例えばブリッジ部２２と孔１２の内周面との間に隙間があったとしても、ブリッジ部２２が孔１２の中で回転しようとすると、ブリッジ部２２が孔１２の二辺１２ａ・１２ａに当接するのである。つまり、孔１２の中でのブリッジ部２２の回転を規制することができるため、ブリッジ部２２が孔１２の中で回転することによって第一の溶接部品１１と第二の溶接部品２１との位置決め精度が低下することを防止できるのである。

さらに、第一の溶接部品１１と第二の溶接部品２１とを係合した際に、第一の溶接部品１１と第二の溶接部品２１とを貫通する穴を小さくすることができる。具体的には、図３（ｂ−１）及び（ｂ−２）に示す如く、第一の溶接部品１１と第二の溶接部品２１とを貫通する隙間ｄを、塗装シーラーＳを塗布することによりシールする際のシール許容範囲（数ｍｍ程度）よりも小さくすることができるのである。これにより、第一の溶接部品１１と第二の溶接部品２１とのシール性能を向上させることができる。即ち、高いシール性能が要求される部材、例えばアンダーボデー床上部分などの部材を溶接する場合であっても、本実施形態に係る溶接構造を適用することが可能となるのである。

また、上記シール性能は、シールを行う側によって影響されることがない。即ち、第一の溶接部品１１と第二の溶接部品２１とを貫通する隙間ｄの大きさは不変であるため、図３（ｂ−１）及び（ｂ−２）に示す如く、第二の溶接部品２１の側からシールを行った場合であっても、図３（ｃ−１）及び（ｃ−２）に示す如く、第一の溶接部品１１の側からシールを行った場合であっても、同様に高いシール性能を確保することができるのである。

１１ 第一の溶接部品
１２ 孔
２１ 第二の溶接部品
２２ ブリッジ部

Claims (2)

1. 板状の第一の溶接部品に対して板状の第二の溶接部品を位置決めして、第一の溶接部品と第二の溶接部品との溶接を行う溶接構造であって、
   前記第一の溶接部品に、対向する二辺を有する孔を開口し、
   前記第二の溶接部品における、前記第一の溶接部品に開口した孔と対応する位置で前記対向する二辺に対応する部分に二本の切れ込みを入れ、該切れ込みの間の部分を塑性変形させて隆起させたブリッジ部を設け、
   前記第一の溶接部品の孔における前記対向する二辺と、前記第二の溶接部品のブリッジ部における前記二本の切れ込みと、が重なるように、前記第一の溶接部品の孔に前記第二の溶接部品のブリッジ部における隆起した部分を挿入し、前記第一の溶接部品と前記第二の溶接部品とを係合させて、前記第一の溶接部品と前記第二の溶接部品とを貫通する隙間を、溶接後のシール許容範囲よりも小さくした状態で溶接を行う、
   ことを特徴とする、溶接構造。
2. 板状の第一の溶接部品に対して板状の第二の溶接部品を位置決めして、第一の溶接部品と第二の溶接部品との溶接を行う溶接方法であって、
   前記第一の溶接部品に、対向する二辺を有する孔を開口し、
   前記第二の溶接部品における、前記第一の溶接部品に開口した孔と対応する位置で前記対向する二辺に対応する部分に二本の切れ込みを入れ、該切れ込みの間の部分を塑性変形させて隆起させたブリッジ部を設け、
   前記第一の溶接部品の孔における前記対向する二辺と、前記第二の溶接部品のブリッジ部における前記二本の切れ込みと、が重なるように、前記第一の溶接部品の孔に前記第二の溶接部品のブリッジ部における隆起した部分を挿入し、前記第一の溶接部品と前記第二の溶接部品とを係合させて、前記第一の溶接部品と前記第二の溶接部品とを貫通する隙間を、溶接後のシール許容範囲よりも小さくした状態で溶接を行う、
   ことを特徴とする、溶接方法。

Images