JP2006528915A - 平行に接触している構成要素と中空断面要素を接続する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、平行に接触している車両構成要素（２）に中空断面要素（１）を半田付けで接続するための方法に関する。本発明の方法によれば、半田（４）が、中空断面要素（１）と構成要素（２）との間に挿入され、次に、エネルギを供給することによって液化され、半田が凝固したときに、中空断面要素（１）と構成要素（２）との間に、堅固な接続が形成される。中空断面要素（１）と、それに対して平面的に存在する任意の設計の構成要素（２）との間に、耐久性のある半田付け接合を形成する簡単な方法を創成するために、凹所（３）は前記構成要素（２）で具体化され、半田（４）は前記凹所（３）内に溶着され、次に、凹所の開口部（６）が中空断面要素（１）に面するように、構成要素（２）は中空断面要素（１）に対して配置され、その結果、構成要素（２）と中空断面要素（１）との接触位置において、構成要素（２）の凹所領域に電気抵抗が作用し、押圧力が、抵抗溶接電極によって凹所の外面（８）に印加される。

Description

本発明は、ハイドロフォーミングされた中空断面要素に平行に当接する構成要素に、当該中空断面要素を接合するための請求項１の前段に記載の方法に関する。

一般的な種類の方法は、特許文献１から知られている。この方法では、中空断面要素からハイドロフォーミングされた自動車のルーフラックは、ルーフ外板に接合される。このため、ルーフ外板の表面部分が当接するほぼ平坦な当接面は、中空断面要素から形成される。２つの構成要素を互いに接合するために、半田が中空断面要素と構成要素との間に挿入され、次に、この半田が、エネルギを導入することによって液化され、その半田が凝固したときに、中空断面要素と構成要素との間に、固定した接合が形成される。

半田付け中に、半田は、一般に、接合すべき構成要素の一方の縁部領域に塗布され、次に、それに応じて、火炎、アーク、トーチ、炉、高温塩浴により加熱され、この後、半田付けした個所のみで、２つの構成要素が互いに確実に接合される。しかし、２つの構成要素が縁部領域で互いに接触する要件が、接合すべき中空断面要素及び構成要素の様々な形態について必ずしも満たされているとは限らず、したがって、半田を互いに当接する表面に自由に塗布することは、不可能であるか、又はこれらの表面へのアクセスを得るのが困難になるため、大きな手間をかけることによってのみ可能である。これに対する別形態は、半田板が中空断面要素と構成要素との間に配置される形態である。この種類の半田板は、点状又は線状のみの接合個所を頻繁に必要とすることに比べて、大量の資源を消耗する。さらに、構成要素が複雑な３次元設計である場合、平坦な半田板を常に適所に置くことは不可能である。

独国特許出願公開第１００５１５１２Ａ１号明細書

本発明は、中空断面要素と、それに平行に当接する任意の所望の形態の構成要素との間の耐久性のある半田付け接合が、簡単な方法で達成されるように、一般的な種類の方法を発展させることを目的とする。

本発明によれば、この目的は請求項１の特徴によって達成される。

ポケット状の凹所が、接合すべき構成要素に形成されるため、また半田が、中空断面要素に平行に当接する構成要素の位置のこの凹所に配置されるため、金属板から形成され、かつ周辺に連続する中空断面要素を除いて任意の所望の形態、すなわち、非常に複雑な形態でもある構成要素は、特にハイドロフォーミングされた中空断面要素に半田付けすることによって確実に接合できる。半田の分配が容易であり、また熱が供給される要件は、この場合、もはや重要な役割を果たさないが、この理由は、一方では、半田が、接合すべき構成要素に既に選択的に位置決めされており、この構成要素を中空断面要素に適切に取付けるだけで済むからであり、他方では、抵抗溶接電極によって、間接的に構成要素を介して、加熱が慎重に行われるからである。したがって、本発明による半田付けに対する唯一の要件は、接合すべき構成要素の壁部が１つのみの側面にアクセス可能であるという要件である。したがって、中空断面要素と構成要素との間に半田を挿入するために、本発明によれば、第１に、凹所の開口部が中空断面要素に面して位置決めされる。第２に、大きな手間をかけることなく電気抵抗加熱によって液化される半田が、凹所の外側側面を押圧する電極によって中空断面要素に向かって押圧され、したがって、中空断面要素と構成要素との間の間隙に向かって押圧され、この後、半田が毛管作用によって間隙に引き込まれる。半田が凝固した後、構成要素は、凹所内だけでなく、凹所の外側の隣接領域においても中空断面要素に固定接合され、したがって、機械的応力に耐えることができる極めて耐久性のある接合が保証される。本発明による方法は、簡単かつ迅速に行えることに加えて、完全に変形された中空断面要素の輪郭も保持する。半田付け及び短時間加熱のために使用される特定の温度範囲により、中空断面要素の最終形状に悪影響を及ぼす可能性がある極めて僅かな歪みが、中空断面要素に生じるに過ぎない。同様に、加工力、すなわち圧縮力は、塑性変形の結果として、望ましくない凹みを中空断面要素に生じさせないレベルにあり、このことは、ハイドロフォーミングによって所望の輪郭が高精度に成形された中空断面要素を使用するときに特に必要である。

本発明の好都合な形態については従属請求項から理解でき、その他の点においては、図示した２つの例示的な実施形態に基づき、本発明について以下により詳細に説明する。

図１は、周辺に連続する中空断面要素１を示しており、これは、ハイドロフォーミングによって形成されており、例えば、自動車の車体に使用できる。中空断面要素１が形成された後、中空断面要素１は、箱型断面の形態であるか、又は平坦な接合面を少なくとも有することができ、これにより、１つ以上の接合位置に利用可能な面積が増大するため、特に接合耐久性の向上を達成できる。車両の構成要素２は、同様に平坦な部分によって中空断面要素１に平行に当接し、ここで、構成要素２は、例として車体パネルであることが可能である。構成要素２はまた、中空断面要素１との接触部で丸くするか、又は幅狭の平坦な部分、例えばフランジのみで設計することが可能であり、これにより、接合面積が縮小されるが、このことは、本発明の範囲内ではなお可能であり、実際には、実施において遭遇するよく起こる事態である。自動車産業で使用される場合、中空断面要素１及び構成要素２は、鋼板から又は軽金属から形成される。これに関して、中空断面要素１及び構成要素２を異なる材料から形成することも可能である。

ここで、構成要素２は、この場合断面が台形である凹所３を接合位置に有する。深絞り又はプレス加工の部分としての単一の作業において、構成要素２の製造中にできるだけ早く、凹所３を形成し終えることが可能である。構成要素の壁部の壁厚の１〜３倍の深さであり得る凹所３は、構成要素２が、凹所３は別として完全に成型された後に、打ち抜きラムによって構成要素２から打ち抜くことも可能であり、これにより、構成要素２と凹部３との形成が分割されるため、先行する深絞り又はプレス作業のために使用される装置が簡略化される。半田４が凹所３に挟み込まれ、すなわち、半田４の当初自由な表面は、その使用位置において、凹所の縁部５に面一に終端するか又はこの縁部から凹所３に戻される。装置に対する経費を低減する加工技術に関する経済的な方法では、１つの作業ステップ又は連続する複数の加工ステップにおいて、共通のラムにより、凹所３の生成及びその中における半田４の溶着を行うことができ、この場合、上述の打ち抜きラムは、適切な形態に、例えば、内側ラムが外側ラム内に入れ子式に案内される二重のラムとして設計しなければならない。

構成要素２を中空断面要素１に接合するために、凹所の開口部６が中空断面要素１に面する状態で、構成要素２が中空断面要素１に対して位置決めされ、この結果、中空断面要素１と構成要素２との間の所望の位置における平行な当接接触がもたらされる。この当接接触は、接合する相手材同士が必ずしも平坦であることを必要としない。しかし、接合する相手材同士が互いに平行に当接し、またそれらが、接合すべき部分にわたって同一の輪郭を有することが重要である。次に、この位置において、構成要素２と中空断面要素１とが、異なる電極に接続されつつ、凹所領域の構成要素２にまた中空断面要素１に、電圧が印加される。この過程において、凹所３の位置では、抵抗溶接電極からの力が構成要素２に作用する。半田４は、電流を流すことによって、すなわち電気エネルギを導入することによって液化され、また矢印の方向（同様に図２参照）に示したように、抵抗溶接電極によって凹所の外側側面８に印加される圧縮力により、構成要素２と中空断面要素１との間の間隙７を排除する。ここで、半田４は、接合個所７の薄層の毛管作用によって、接合する２つの相手材の間を引っ張り合わせて、接合する２つの相手材の各々で合金を形成する。半田４が凝固した後、中空断面要素１と構成要素２との間に、固定した接合が形成されることになる。この作業中、凹所３はほぼ平らにされる。例示的な本実施形態では、平らにする際に、構成要素２は、少なくとも凹所３の位置において薄壁であることが有利であり、この結果、電極の圧縮力によって、構成要素２をより容易に変形できる。

凹所３の対抗する２つの周辺領域と、構成要素２に配置される周辺領域のそれぞれとが、凹所３の周辺方向に離間されるように、凹所３の対抗する２つの周辺領域が完全に切断されることによって、半田４への圧力の印加におけるさらなる向上が達成される。この措置により、凹所の壁部がより可撓性になるので、半田４を押し付けるために電極が印加しなければならない圧力は非常に小さくて済む。しかし、この場合、半田４の小さな部分が、切断中に形成されるスロットを通って外側に侵入する可能性がある。

この侵入は、凹所の形成及び周辺領域の切断が、互いに作用する２つのラムによって曲げにより行われ、また凹所３の壁部の縁部が広げられて、その後切断され、その切断された縁部が、凹所３の外側の中空断面要素１から離れた構成要素２の後側９に当接するように、凹所壁が圧縮される場合に防ぐことができる。この加工において、凹所壁の可撓性が実質的に保持される。

上述の例示的な実施形態の別形態では、図２に示したように、凹所を形成するために、タブ１０が構成要素２から切り出されて、タブ１０の一方の端部が構成要素２にくっ付いたままの状態で、構成要素の壁部から少しだけ押し出される。タブ１０が突出した位置と、タブ１０が押し出される前の位置との間を形成する空間により、凹所３が形成される。半田付け作業用の電極によって接触接続されるタブ１０を形成することは、タブ１０の特に高い弾性及び移動性の故に、半田４を押し付けるためにそれに印加する圧力が非常に少なくて済むことを意味する。折り曲げの形態で凹所３を生成することに関する上述の例示的な実施形態のように、電極によって半田４に加えなければならない圧力を低減することは、中空断面要素１の表面輪郭が実質的に影響を受けないままであることを意味する。

本発明に従って半田付けすべき中空断面要素のアセンブリの部分、及びそれに打ち抜かれる凹所を有する構成要素の部分の斜視縦断面図である。 本発明に従って半田付けすべき中空断面要素のアセンブリの部分、及びそこから切り出されたタブを有する構成要素の部分の斜視縦断面図である。

Claims (5)

1. 中空断面要素に平行に当接する車両の構成要素に、前記中空断面要素を半田付けで接合するための方法であって、半田が、前記中空断面要素と前記構成要素との間に挿入され、エネルギを導入することによって液化され、前記半田が凝固したときに、前記中空断面要素と前記構成要素との間に、固定した接合が形成される方法において、
   凹所（３）が前記構成要素（２）に形成され、前記半田（４）が前記凹所（３）内に溶着され、前記凹所の開口部（６）が前記中空断面要素（１）に面する状態で、前記構成要素（２）が前記中空断面要素（１）に対して位置決めされ、前記構成要素と前記中空断面要素との接触位置において、前記構成要素（２）に前記凹所の領域で抵抗電力が作用し、圧縮力が、抵抗溶接電極によって前記凹所の外側側面（８）に加えられることを特徴とする方法。
2. 前記凹所（３）が前記構成要素（２）から打ち抜かれることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記凹所（３）の対抗する２つの周辺領域と、前記構成要素（２）に配置される周辺領域のそれぞれとが、周辺方向に離間されるように、前記凹所（３）の対抗するの２つの周辺領域が完全に切断されることを特徴とする、請求項１あるいは２に記載の方法。
4. 前記凹所を形成するために、タブ（１０）が切断され、また該タブ（１０）の一方の端部が前記構成要素（２）にくっ付いたままの状態で、前記構成要素（２）から押し出されることを特徴とする、請求項１あるいは２に記載の方法。
5. 前記凹所（３）の生成と、前記凹所（３）内における前記半田（４）の溶着とが、単一の作業ステップ又は連続する複数の加工ステップにおいて、共通のラムによって行われることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。

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