JP2005349398A - Panel joining structure and joining method - Google Patents
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Abstract
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。
BACKGROUND OF THE
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。
As a laser welding method for panels having a relatively large plate thickness, for example, as described in
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。
Further, as a welding method suitable for joining automobile body panels and the like, for example, as described in
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。
In the method described in
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。
Moreover, in the welding method based on the form of a flare joint as described in
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。
In this case, it is attempted to adopt laser welding as described in
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。 The present invention has been made paying attention to such a problem, and in particular, the flange portion bent at the end portion of one panel is overlapped with the other panel, and both the panels are used as a joint surface. It is an object of the present invention to provide a joining structure that is excellent in joining strength and does not require extensive modification of equipment when joining the two by laser welding.
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。
The invention according to
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。
In this case, for example, as described in
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。
Moreover, the said joining structure shall be applied to the joining structure of the floor panel of a vehicle body and a side sill inner panel, for example as described in
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。
The invention according to
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。
This joining method is also assumed to be applied to a joining method of a floor panel of a vehicle body and a side sill inner panel as described in
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。
Therefore, in the joining structure according to
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。
According to invention of
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。 1 and the following drawings show a more specific embodiment of the present invention. In particular, FIG. 1 is a schematic configuration of a front floor of an automobile, FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG. 1, and FIG. Sectional drawing which follows the AA line of 2 is shown, respectively.
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。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
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。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
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。
More specifically, as shown in FIGS. 3 and 4, in the welded joint portion between the
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。
Here, when the
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。
Then, following spot welding, as shown in FIGS. 3 to 5, the spot-welded
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。
Therefore, according to the above welded joint structure, laser welding is applied to each of the
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。
In particular, in the case of a conventional joining structure in which only spot welding is performed at each
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。
On the other hand, according to the welded joint structure of the present embodiment, in addition to spot welding at the
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。
Here, in the above embodiment, the case where the
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
2… Floor panel (one panel)
2b ...
5 ... Spot
Claims (6)
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。 It is a structure in which the flange part bent at the end of one panel is superposed with the other panel, and both panels are welded together with the flange part as a joining surface,
A hole is formed at a position where it overlaps with the vicinity of the base of the flange portion of the other panel,
A panel joining structure, wherein laser welding is applied to an inner corner portion formed by the flange portion and the inner peripheral surface of the hole to perform welding joining.
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。 The thickness of the other panel is set larger than the other panel,
2. The panel joining structure according to claim 1, wherein a central portion in the height direction of the flange portion is welded to the other panel by spot welding.
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。 It is a method in which the flange portion formed bent at the end portion of one panel is polymerized with the other panel, and both the panels are welded together with the flange portion as a joining surface,
In the other panel, a hole is formed in advance at a position overlapping with the vicinity of the base of the flange portion,
After welding and joining the other panel with spot welding at the center in the height direction of the flange at the position where the hole is not formed,
A method for joining panels, characterized in that laser welding is performed by irradiating a laser beam from the other panel side to an inner corner formed by the flange portion and the inner peripheral surface of the hole.
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