JP2010110793A

JP2010110793A - 線状溶接部応力緩和構造

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Publication number: JP2010110793A
Application number: JP2008285744A
Authority: JP
Inventors: Shinpei Watabe; 晋平渡部; Yasushi Morikawa; 靖森川; Masayuki Miyake; 昌幸三宅
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2008-11-06
Filing date: 2008-11-06
Publication date: 2010-05-20

Abstract

【課題】板状部材に引張荷重や捻り荷重が加わった場合に、溶接部に応力集中が発生するのを回避することのできる線状溶接部応力緩和構造を提供する。
【解決手段】板状部材１１と板状部材１２が重ね合わされてレーザ溶接され、板状部材１１と板状部材１２に線状の溶接部１３が形成され、少なくとも板状部材１１には、溶接部１３の両端部を各々囲繞する形状でプレスビード１４，１５が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は線状溶接部応力緩和構造に係り、特に線状溶接部両端部に加わる応力を緩和する線状溶接部応力緩和構造に関する。

一般に、重ね継手等においては、２枚の板状部材が重ね合わされ、これら板状部材に対して外側からレーザ溶接が施される。レーザ溶接は、重ね合わされた複数枚の板状部材を容易に、しかも強固に結合することができるので、重ね継手以外にも多くの分野で利用されている。例えば、自動車の分野においては、インストルメントパネル内側に設けられるレインフォースメントにブラケットを取り付ける際に、レーザ溶接を用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、レーザ溶接を施すと、結合された板状部材の表面には、通常、直線状の溶接部が形成される。そして、結合された板状部材に引張荷重が加わり、直線状の溶接部にその長手方向に対して直角方向の力が作用すると、溶接部の両端には応力集中が発生するという問題がある。

上記問題点を解決するために、２枚の板状部材のどちらかに予めエンボス部を設けておき、当該エンボス部に溶接部が形成されるようにして、溶接部両端に応力集中が発生するのを回避する方法が知られているが、この方法では、板状部材に大きな荷重が加わった場合、エンボス部が変形しやすく、当該溶接部における剛性は期待できるものではない。

そこで、２枚の板状部材に対して、レーザ溶接が施される部分に予め複数のプレスビードを形成しておくことが提案されている。これらプレスビードは直線状を成し、通常、溶接部の両端部に、当該溶接部に沿って且つ溶接部を両側から挟み込むように形成される。
特開２００４−９８１２２号公報

しかしながら、上記従来の技術では、板状部材に引張荷重が加わったときに、溶接部の両端に応力集中が発生するということはないが、板状部材に捻り荷重が加わると、溶接部の両端部に応力集中が発生するという問題がある。

本発明の課題は、板状部材に引張荷重が加わった場合や捻り荷重が加わった場合に、溶接部に応力集中が発生するのを回避することのできる線状溶接部応力緩和構造を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、溶接部の両端部付近に形成されるプレスビードの形状に工夫を加えた点に特徴がある。すなわち、本発明は、複数枚の板状部材が重ね合わされて溶接され、当該板状部材に線状溶接部が形成され、前記複数枚の板状部材には、前記線状溶接部の両端部を各々囲繞する形状でプレスビードが形成されていることを特徴としている。

本発明によれば、線状溶接部の両端部を囲繞する形状でプレスビードが形成されているので、板状部材に引張荷重が加わった場合は勿論、捻り荷重が加わった場合でも、溶接部の両端部に応力集中が発生するのを回避することができる。つまり、線状溶接部の両端部がプレスビードで囲繞されていれば、板状部材に加わった引張荷重や捻り荷重がプレスビードで吸収され、引張荷重や捻り荷重が線状溶接部の両端部に直接作用しなくなり、線状溶接部の両端部に応力集中が発生するのを防ぐことが可能となる。

以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。

図１〜図３は本発明に係る線状溶接部応力緩和構造を示しており、図１はレーザ溶接によって互いに接合された板状部材の平面図、図２は図１における溶接部付近の拡大図、図３は図２のＳＡ−ＳＡ線に沿った図である。

図１及び図２において、板状部材１１と板状部材１２とは重ね継手となっている。すなわち、板状部材１１の上半分に板状部材１２の下半分が重ね合わされ、板状部材１２の上方（紙面手前側）からレーザ溶接が施されて、板状部材１１と板状部材１２とは強固に結合されている。

そして、板状部材１２及び板状部材１１には重ね合わされた部分直線状の溶接部１３が形成されている。なお、図１及び図２においては、板状部材１２に形成された溶接部１３のみ示しているが、実際には、板状部材１１にも溶接部１３が形成されている（図３参照）。

本実施例においては、板状部材１１，１２に対して、レーザ溶接が施される箇所に予めプレスビード１４，１５が形成されている。これらプレスビード１４，１５は、溶接部１３の両端部を各々囲繞するように配置されている。つまり、プレスビード１４はＵ字型を成し、溶接部１３の右側端部１３Ａを囲繞している。また、プレスビード１５もＵ字型を成し、溶接部１３の左側端部１３Ｂを囲繞している。

プレスビード１４は、直線部１４Ａ，１４Ｂと、これら直線部１４Ａ，１４Ｂを繋ぐ円弧部１４Ｃとを有している。また、プレスビード１５も、直線部１５Ａ，１５Ｂと、これら直線部１５Ａ，１５Ｂを繋ぐ円弧部１５Ｃとを有している。

なお、レーザ溶接されて直線状の溶接部１３が形成されたとき、溶接部１３の右側端部１３Ａとプレスビード１４との間には平坦部（板状部材１２の表面）が存在し、また、溶接部１３の左側端部１３Ｂとプレスビード１５との間にも平坦部（板状部材１２の表面）が存在している。

プレスビード１４は、図３に示すように、レーザ溶接のレーザ光が照射される側と反対側へ突出している。すなわち、図３において、レーザ光は図の左側から照射され、プレスビード１４は、レーザ光が照射される側と反対側つまり図の右側へ凸状に形成されている。このため、板状部材１２の表面には、プレスビード１４（直線部１４Ａ，１４Ｂ及び円弧部１４Ｃ）が凹状に形成されている。

この場合、上記したように、板状部材１２の裏側にはプレスビード１４が凸状に形成されており、板状部材１２を板状部材１１に重ね合わせると、板状部材１２と板状部材１１との間に隙間が生じてしまうので、これを防ぐために、板状部材１１の表面にも凹状の溝部１６が形成されている。このような溝部１６が形成されていれば、板状部材１２を板状部材１１に重ね合わせたとき、板状部材１２裏面の凸状のプレスビード１４が溝部１６に嵌合し、板状部材１２と板状部材１１との間に隙間が生じるのを防ぐことができる。溝部１６もプレスビードであり、溝部１６を形成すると、板状部材１１の裏面には、レーザ光が照射される側と反対側へ突出した突条１７が形成される。

なお、図３において、符号１３Ｃは、レーザ溶接によって板状部材１１，１２に生じた溶融部を示している。また、プレスビード１５の断面も、プレスビード１４の場合と同様な形状である。

次に、本実施例の作用について説明する。

先ず、図４は、プレスビードを一切形成することなく、レーザ溶接で互いに接合した板状部材１１と板状部材１２とを示している。板状部材１２の表面には、レーザ溶接によって、線状の溶接部１３が形成されている。

ここで、図４に示したように、板状部材１１と板状部材１２に対して引張荷重Ｆ１を加えると、図５に示すように、溶接部１３の右側端部１３Ａには力ｆ_A が、左側端部１３Ｂには力ｆ_B がそれぞれ作用する。このため、溶接部１３の右側端部１３Ａ及び左側端部１３Ｂには、応力集中が発生する。

これに対して、本実施例の線状溶接部応力緩和構造においては、溶接部１３の右側端部１３Ａ付近にプレスビード１４が、左側端部１３Ｂ付近にプレスビード１５がそれぞれ形成されているので、図６に示すように、引張荷重Ｆ１を加えると、プレスビード１４の直線部１４Ａ，１４Ｂに力ｆ₁，ｆ₂ が、プレスビード１５の直線部１５Ａ，１５Ｂに力ｆ₃，ｆ₄ が各々作用し、溶接部１３の右側端部１３Ａ及び左側端部１３Ｂに、引張荷重Ｆ１による力が直接作用するのを回避することができる。

また、本実施例の線状溶接部応力緩和構造においては、プレスビード１４及びプレスビード１５がそれぞれ形成されているので、図２に示すように、板状部材１１及び板状部材１２に捻り荷重Ｆ２を加えると、その捻り荷重Ｆ２はプレスビード１４及びプレスビード１５で分散され、溶接部１３の右側端部１３Ａや左側端部１３Ｂに直接作用しなくなる。

すなわち、捻り荷重Ｆ２を加えると、プレスビード１４の円弧部１４Ｃの一側（直線部１４Ａとの接続部）にはｆ₅ の力が、直線部１４Ｂの端部にはｆ₆ の力がそれぞれ作用するとともに、円弧部１４Ｃの一側と直線部１４Ｂの端部との間にはｆ₅ 〜ｆ₆ の間の大きさの力が分散されて作用する。

また、捻り荷重Ｆ２を加えると、プレスビード１５の円弧部１５Ｃの一側（直線部１５Ａとの接続部）にはｆ₇ の力が、直線部１５Ｂの端部にはｆ₈ の力がそれぞれ作用するとともに、円弧部１５Ｃの一側と直線部１５Ｂの端部との間にはｆ₇ 〜ｆ₈ の間の大きさの力が分散されて作用する。

プレスビード１４及びプレスビード１５に、上記のように力が分散して作用することにより、溶接部１３の右側端部１３Ａ及び左側端部１３Ｂに、捻り荷重Ｆ２による力が直接作用するのを回避することができる。

本実施例によれば、板状部材１１及び板状部材１２に引張荷重Ｆ１が加わった場合は勿論のこと、捻り荷重Ｆ２が加わった場合にも、溶接部１３に応力集中が発生するのを回避することができる。

また、プレスビード１４，１５がＵ字型に形成されているので、引張荷重Ｆ１や捻り荷重Ｆ２が加わったときに、溶接部１３の両端部１３Ａ，１３Ｂに力が直接作用するのを確実に防ぐことができる。

また、板状部材１１，１２をレーザ溶接で接合しているので、接合作業が容易であるとともに、その接合を強固なものとすることができる。

さらに、プレスビード１４，１５が、レーザ溶接のレーザ光が照射される側と反対側へ凸状に突出し、板状部材１２を板状部材１１に重ね合わせると、プレスビード１４，１５の凸状に突出した部分が板状部材１１の溝部１６に嵌合するので、板状部材１１に対する板状部材１２の位置決め作業を素速く行うことができる。

図７は実施例２を示している。本実施例では、プレスビード１４は、図７に示すように、レーザ溶接のレーザ光が照射される側へ突出している。すなわち、図７において、レーザ光は図の左側から照射され、プレスビード１４は、レーザ光が照射される側つまり図の左側へ突出して形成されている。このため、板状部材１２の表面には、プレスビード１４（直線部１４Ａ，１４Ｂ及び円弧部１４Ｃ）が凸状に形成されている。

この場合、板状部材１２の裏側にはプレスビード１４が凹状に形成されており、板状部材１２を板状部材１１に重ね合わせても、板状部材１２と板状部材１１との間に隙間が生じることはない。したがって、板状部材１１にはプレスビードを形成する必要はなく、板状部材１１は平坦のままでよい。

なお、プレスビード１５の断面も、プレスビード１４の場合と同様な形状である。

本実施例によれば、板状部材１１にはプレスビードを形成する必要がなく、板状部材１２に対してだけプレスビード加工を行えばよいので、加工コストを低く抑えることができる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、上記各実施例は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記各実施例の構成にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本発明に含まれることは勿論である。

例えば、溶接部の両端部を囲繞するプレスビードは、Ｕ字型に限らず、Ｃ字型であってもよい。また、板状部材は２枚に限らず、３枚以上あってもよい。

さらに、溶接方法としては、レーザ溶接に限らず、複数枚の板状部材を直線状の溶接部で結合できるものであれば、本発明は他の溶接方法にも適用可能である。

実施例１を示しており、レーザ溶接によって互いに接合された板状部材の平面図である。図１における溶接部付近の拡大図である。図２のＳＡ−ＳＡ線に沿った図である。プレスビードを形成することなく、レーザ溶接で互いに接合された板状部材の平面図である。溶接部の両端部に応力集中が発生することを説明した図である。溶接部の両端部に応力集中が発生するのを回避できることを説明した図である。実施例２を示す図である。

符号の説明

１１，１２板状部材
１３溶接部
１４プレスビード
１４Ａ，１４Ｂ直線部
１４Ｃ円弧部
１５プレスビード
１５Ａ，１５Ｂ直線部
１５Ｃ円弧部

Claims

複数枚の板状部材が重ね合わされて溶接され、当該板状部材に線状溶接部が形成され、
前記複数枚の板状部材には、前記線状溶接部の両端部を各々囲繞する形状でプレスビードが形成されていることを特徴とする線状溶接部応力緩和構造。
前記プレスビードは、前記板状部材の表面に略Ｕ字型に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の線状溶接部応力緩和構造。
前記複数枚の板状部材は、レーザ溶接されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の線状溶接部応力緩和構造。
前記プレスビードは、レーザ光が照射される側と反対側へ突出していることを特徴とする請求項３に記載の線状溶接部応力緩和構造。
前記プレスビードは、レーザ光が照射される側へ突出していることを特徴とする請求項３に記載の線状溶接部応力緩和構造。