JP2012236441A

JP2012236441A - パネル材の溶接接合方法及び接合パネル材

Info

Publication number: JP2012236441A
Application number: JP2011105048A
Authority: JP
Inventors: Takanori Makino; 孝則牧野; Shinpei Watabe; 晋平渡部; Yasushi Morikawa; 靖森川
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2012-12-06
Also published as: WO2012153564A1

Abstract

【課題】パネル材の縁部相互を突き合わせて溶接接合する際のパネル材の変形を抑制する。
【解決手段】中央パネル材１の左右両側の縁部に側部パネル材３，５の縁部を突き合わせて溶接するとともに、これら３枚のパネル材１，３，５の下部の縁部に下部パネル材７の縁部を突き合わせて溶接する。中央パネル材１と左側の側部パネル材３とは、第１の溶接方向Ｓ１として下部パネル材７の下方に向けてレーザ溶接を行う。中央パネル材１と右側の側部パネル材５とは、第２の溶接方向Ｓ２として下部パネル材７から上方に向けてレーザ溶接を行う。３枚のパネル材１，３，５と下部パネル材７とは、第３の溶接方向Ｓ３として側部パネル材３から側部パネル材５に向けてレーザ溶接を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のパネル材の縁部を互いに突き合わせて溶接接合するパネル材の溶接接合方法及び接合パネル材に関する。

パネル材相互の縁部を突き合わせて溶接接合するものとして、例えば下記特許文献１に記載されたものが知られている。これは自動車のバックドアを構成するバックドアインナパネルに適用するもので、相対的に板厚の厚い上側部分の縁部と相対的に板厚の薄い下側部分の縁部とを互いに突き合わせた状態で溶接接合している。

特開２００１−８０３６１号公報

ところで、このように複数のパネル材の縁部を互いに突き合わせて溶接接合する際には、突き合わせ部分の接合縁に沿って溶接していくことになるが、その際発生する熱による変形は、熱が徐々に蓄積されていく接合後半側のほうが接合前半よりも大きくなる傾向にある。このため、接合パネル材の熱による変形を抑えるために溶接方向について考慮する必要がある。

本発明は、パネル材相互の縁部を突き合わせて溶接接合する際のパネル材の変形を抑制することを目的としている。

本発明は、中央部のパネル材と両側部のうちの一方のパネル材との溶接接合時の溶接方向と、中央部のパネル材と両側部のうちの他方のパネル材との溶接接合時の溶接方向とを、互いに逆方向とすることを特徴とする。

本発明によれば、中央部のパネル材と両側部２枚のパネル材のうちの一方との接合縁に沿う溶接接合方向と、中央部のパネル材と両側部２枚のパネル材のうちの他方との接合縁に沿う溶接接合方向とが、互いに逆方向になる。これにより、溶接熱が蓄積されていく接合後半部位が、上記２箇所の接合縁相互間でより離れた位置となり、溶接接合後のパネル材全体の熱による変形を抑えることができる。

（ａ）は本発明の一実施形態に係わるパネル接合方法を示す正面図、（ｂ）は（ａ）に対して溶接方向を逆方向とした変形例を示す正面図である。図１（ａ）に対して中央パネル及び側部パネル材をそれぞれ２つに分割した変形例を示す正面図である。パネル材の接合方法を自動車のバックドアに適用した例を示しており、（ａ）は簡素化した正面図、（ｂ）は実際のバックドアの正面図、（ｃ）は（ｂ）のＧ−Ｇ断面図である。バックドアを構成するバックドアアウタパネルとバックドアインナパネルの斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１（ａ）に示す本発明の一実施形態では、左右方向の中央部に位置する１枚の中央パネル材１の縁部と、この中央パネル材１の左右両側に位置する２枚の側部パネル材３，５の縁部と、これら各パネル材１，３，５の下部に位置する下部パネル材７の縁部とを互いに溶接接合する。なお、溶接接合に際しては、例えばレーザ溶接を行うが、レーザ溶接に限ることはない。

中央パネル材１は、その図１（ａ）中で左側の一方の側縁に側部パネル材３の側縁を突き合わせ、その突き合わせた接合縁９を溶接接合する。また、中央パネル材１の図１（ａ）中で右側の他方の側縁に側部パネル材５の側縁を突き合わせ、その突き合わせた接合縁１１を溶接接合する。さらに、これら互いに接合した３枚のパネル材１，３，５の図１（ａ）中で下部側の端縁部に下部パネル材７を突き合わせ、その突き合わせた接合縁１３を溶接接合する。すなわち、この下部パネル材７は、３枚のパネル材のそれぞれ一方側の端部に溶接接合する他の１枚のパネル材を構成している。

その際、本実施形態では、中央パネル材１と一方の側部パネル材３との接合縁９での溶接接合作業は、図１（ａ）中で上部から下部の下部パネル材７に向かう第１の溶接方向Ｓ１としている。一方、中央パネル材１と他方の側部パネル材５との接合縁１１での溶接接合作業は、図１（ａ）中で下部から上部の下部パネル材７と反対側に向かう第２の溶接方向Ｓ２として、第１の溶接方向Ｓ１とは逆方向としている。

この場合、接合縁９では、図１（ａ）中で下部側に位置する終端部Ａ付近を含む溶接後半が、上部側に位置する始端部Ｂ付近を含む溶接前半に比較して溶接熱が蓄積されていくことから、熱による変形が始端部Ｂ付近を含む溶接前半より大きくなる。一方、接合縁１１では、図１（ａ）中で終端部Ｃ付近を含む溶接後半が、溶接熱が蓄積されていくことから、熱による変形が図１（ａ）中で下部側に位置する始端部Ｄ付近を含む溶接前半より大きくなる。

このように、接合縁９と接合縁１１とでは、溶接時に発生する熱による変形が大きくなりがちな溶接作業時の終端部Ａと終端部Ｃとが、図１（ａ）中で上下逆となって、接合縁９，１１相互間でより離れた位置となる。これにより、接合縁９と接合縁１１とで溶接方向を同一方向として溶接作業時の各終端部が接合縁９，１１相互間でより近い位置となる場合に比較して、接合後の３枚のパネル材全体の熱による変形を抑えることができる。

また、これら３枚のパネル材１，３，５を接合した後の下部パネル材７との接合縁１３での溶接接合作業は、下部パネル材７側が溶接時の終端部Ａとなっている接合縁９側から開始して、接合縁１１に向かう第３の溶接方向Ｓ３とする。

この場合の溶接時に発生する熱による変形は、接合縁１３では、図１（ａ）中で右側に位置する終端部Ｅ付近を含む溶接後半が、溶接熱が蓄積されていくことから、図１（ａ）中で左側に位置する始端部Ｆ付近を含む溶接前半より大きくなる。この熱による変形が大きくなる終端部Ｅ付近は、接合縁１３に沿ってみた場合、前記した接合縁１１の熱による変形が小さい始端部Ｄに近く、接合縁９の熱による変形が大きい終端部Ａから遠い位置にある。つまり、接合縁１３での溶接作業は、接合縁９，１１における溶接時での熱変形の大きい側から小さい側に向かって行うことになる。

このため、接合縁１３での溶接方向を第３の溶接方向Ｓ３と逆（図１（ａ）中で右から左に向かう方向）として終端部が接合縁９側となる場合のように、接合縁９，１３の終端部同士が近い位置となる場合に比較して、接合後の４枚のパネル材全体の変形を小さく抑えることができる。

図１（ｂ）は図１（ａ）に示した実施形態の変形例で、図１（ａ）の実施形態に対し、３箇所の接合縁９，１１，１３におけるそれぞれの溶接方向を逆方向としている。

すなわち、中央パネル材１と側部パネル材３との接合縁９での溶接接合作業は、図１（ｂ）中で下部パネル材７から上部に向かう第１の溶接方向Ｓ１１としている。一方、中央パネル材１と側部パネル材５との接合縁１１での溶接接合作業は、図１（ｂ）中で上部から下部パネル材７に向かう第２の溶接方向Ｓ２１として、第１の溶接方向Ｓ１１とは逆方向としている。

これにより、図１（ａ）の実施形態と同様に、接合縁９での熱変形が大きくなる終端部Ａ１と、接合縁１１での熱変形が大きくなる終端部Ｃ１とがより離れた位置になり、接合後の３枚のパネル材全体の熱による変形を抑えることができる。

また、これら３枚のパネル材１，３，５を接合した後の下部パネル材７との接合縁１３では、下部パネル材７側が溶接時の終端部Ｃ１となっている接合縁１１側から開始して、接合縁９に向かう第３の溶接方向Ｓ３１として、図１（ａ）における第３の溶接方向Ｓ３とは逆方向としている。

これにより、図１（ａ）の実施形態と同様に、接合縁１３での熱変形が大きくなる終端部Ｅ１付近は、接合縁１３に沿ってみた場合、接合縁１１での熱変形が大きくなる終端部Ｃ１付近からより離れた位置になり、接合後の４枚のパネル材全体の熱による変形を小さく抑えることができる。

なお、図１（ａ），（ｂ）において、接合縁９と接合縁１１の接合順序としては、どちらを先に行ってもよい。また、中央パネル材１を台形状とし、接合後の４枚のパネル材全体の形状も台形状としているが、これらは正方形や長方形としてもよい。

また、上記した４枚のパネル材１，３，５，７は、板厚が互い同じでも異なっていてもよい。さらに、図２に示すように、４枚のパネル材１，３，５，７のうち、例えば中央パネル材１、側部パネル材３，５が、それぞれ２枚の分割パネル材１ａ，１ｂ、３ａ，３ｂ、５ａ，５ｂに予め分割されたものが溶接接合されていてもよい。各分割パネル材１ａ，１ｂ、３ａ，３ｂ、５ａ，５ｂを、接合部１５，１７，１９にてそれぞれ溶接接合して中央パネル材１、側部パネル材３，５を製造した後に、図１のような溶接作業を行う。これにより、溶接時の熱変形を抑えた本接合パネル材を使用したプレス部品は、部位によって剛性と質量を適宜変化させることができ、使用状況に応じた製品を製造することが可能となる。

図３（ａ）、（ｂ）は、上記したようなパネル材の接合方法を自動車のバックドアに適用した例を示している。バックドアは、図４に示すように、車体外側に位置するバックドアアウタパネル２１と、その車体内側に結合されるバックドアインナパネル２３とを備えており、本実施形態ではバックドアインナパネル２３に上記したパネル材の接合方法を適用している。

ここでのバックドアインナパネル２３を構成する複数のパネル材は、図３（ａ）では前記図１や図２のようにして簡略しており、図１や図２の各パネル材と同等部位には同様の符号を付している。

すなわち、バックドアインナパネル２３は、左右方向の中央部に位置する１枚の中央パネル材１の縁部と、この中央パネル材１の左右両側に位置する２枚の側部パネル材３，５の縁部と、これら各パネル材１，３，５の下部に位置する下部パネル材７の縁部とを互いに溶接接合する。

２枚の側部パネル材３，５は、図２に示したものと同様に、２枚の分割パネル材３ａ，３ｂ、５ａ，５ｂに予め分割されたものが溶接接合してある。また、各接合縁９，１１，１３での溶接方向については、図１（ａ）、図２に示したものと同様に、それぞれ第１の溶接方向Ｓ１、第２の溶接方向Ｓ２、第３の溶接方向Ｓ３として接合後のパネル材全体の熱変形を抑える。なお、この各接合縁９，１１，１３での溶接方向は、図１（ｂ）のように図１（ａ）とは逆の第１の溶接方向Ｓ１１、第２の溶接方向Ｓ２１、第３の溶接方向Ｓ３１としてもよい。

ここで、バックドアインナパネル２３に使用している各パネル材は、以下のようにして板厚を互いに変化させている。すなわち、分割パネル材３ａ，５ａを最も厚くして、中央パネル材１及び下部パネル材７を最も薄くし、分割パネル材３ｂ，５ｂは中間の厚さとする。すなわち、板厚の大小関係は、以下のようになる。

分割パネル材３ａ，５ａ＞分割パネル材３ｂ，５ｂ＞中央パネル材１及び下部パネル材７
ここで、図３（ｂ）に示すように、実際のバックドアインナパネル２３では、窓ガラスを嵌め込む開口部２５を上部に形成してあるが、この開口部２５は、側部パネル材３及び５の上下の各分割パネル材３ａ，３ｂ及び５ａ，５ｂにわたって形成している。つまり、上下の各分割パネル材３ａ，３ｂ及び５ａ，５ｂの分割部位（図３（ａ）の接合部１７及び１９に相当）は、開口部２５に対応した位置にある。

このようにして各パネル材の板厚を互いに変化させることで、次のような効果が得られる。

（１）上部の分割パネル材３ａ，５ａに対応する部分は、バックドアを車体に取り付ける際のヒンジ取付部分となるため、分割パネル材３ａ，５ａの板厚を最も厚くすることで剛性が高まり、バックドア開閉時など耐荷重特性が向上する。

（２）下部の分割パネル材３ｂ，５ｂに対応する部分は、開口部２５の一部を構成しているので、剛性の高い上部の分割パネル材３ａ，５ａに対し、板厚を最も薄くして急変させると、図３（ｃ）のような形状とした窓枠骨格下部となる断面剛性が確保できなくなる恐れがある。このため、下部の分割パネル材３ｂ，５ｂの板厚を、剛性の高い上部の分割パネル材３ａ，５ａと、最も薄い板厚の中央パネル材１及び下部パネル材７との間の板厚とすることで、上記した断面剛性を確保する。

（３）中央パネル材１は、両側の側部パネル材３，５の上部の分割パネル材３ａ，５ａで車体に拘束されるため、厚くする必要がなく、下部パネル材７とともに、最も薄くすることでバックドアインナパネル２３を軽量化し、バックドア全体の軽量化を達成する。

１中央パネル材（中央部に位置する１枚のパネル材）
３，５側部パネル材（両側部に位置する２枚のパネル材）
９，１１中央パネル材と側部パネル材との接合縁
１３中央パネル材及び側部パネル材と下部パネル材との接合縁
１７下部パネル材（他の１枚のパネル材）
Ａ，Ａ１，Ｃ，Ｃ１溶接接合方向の終端部
Ｂ，Ｂ１，Ｄ，Ｄ１溶接接合方向の始端部
Ｓ１第１の溶接方向
Ｓ２第２の溶接方向

Claims

中央部に位置する１枚とその両側部に位置する２枚の少なくとも３枚のパネル材の縁部を互いに突き合わせた状態で溶接接合するパネル材の溶接接合方法であって、前記中央部のパネル材の縁部と両側部のうちの一方のパネル材の縁部との溶接接合を、互いの接合縁に沿って一方の端部から他方の端部に向かう第１の溶接方向に向けて行った後、前記中央部のパネル材の縁部と両側部のうちの他方のパネル材の縁部との溶接接合を、互いの接合縁に沿って前記第１の溶接方向とは逆方向となる第２の溶接方向に向けて行うことを特徴とするパネル材の溶接接合方法。
前記３枚のパネル材のそれぞれ一方側の端部の縁部に他の１枚のパネル材の縁部を突き合わせて溶接接合する際に、前記第１の溶接方向と第２の溶接方向とのいずれか一方の溶接接合方向終端となった側の前記両側部のパネル材のうちの一方側から、前記第１の溶接方向と第２の溶接方向とのいずれか他方の接合始端となった側の前記両側部のパネル材のうちの他方側に向けて溶接接合することを特徴とする請求項１に記載のパネル材の溶接接合方法。
前記両側部に位置する２枚のパネル材は、前記中央部に位置する１枚のパネル材と前記他の１枚のパネル材よりも板厚が厚いことを特徴とする請求項２に記載のパネル材の溶接接合方法。
前記両側部に位置する２枚のパネル材は、前記第１、第２の溶接方向に沿ってそれぞれ２分割されたものを互いに突き合わせて接合してあり、前記２枚のパネル材の２分割されたそれぞれ２枚の分割パネル材は、前記中央部に位置する１枚のパネル材を間に挟んで互いに対向しかつ前記他の１枚のパネル材側に位置する一方側の板厚を、前記中央部に位置する１枚のパネル材を間に挟んで互いに対向する他方側の板厚より薄くしたことを特徴とする請求項３に記載のパネル材の溶接接合方法。
請求項１ないし４のいずれか１項に記載のパネル材の溶接接合方法によって製造したことを特徴とする接合パネル材。