JP2019122977A - 溶接接合構造体および溶接接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の部品が溶接接合されて疲労強度に優れた溶接接合構造体および溶接接合方法を提供する。【解決手段】本発明に係る溶接接合構造体１は、屈曲部１１を介して連続する面部１３、１５を有する部品１０と、面部１３、１５における屈曲部１１を挟む先端側を当接させて立設された部品１０が溶接接合される部品２０とを備え、部品１０は、屈曲部１１を挟む面部１３、１５の先端側に溶接フランジ部１７、１９を有し、部品２０は、溶接フランジ部１７、１９が当接する当接面部２１における隣り合う溶接フランジ部１７、１９の端部近傍に凸部２３を有し、部品１０と部品２０は、溶接フランジ部１７、１９と当接面部２１とが溶接接合され、溶接ビード３０の溶接止端部３１が凸部２３における溶接フランジ部１７、１９側の傾斜面部２３ａに位置していることを特徴とするものである。【選択図】 図１

Description

本発明は、先端側に溶接フランジ部を有する一方の部品と、前記溶接フランジ部が当接する当接面部を有する他方の部品とが溶接接合された溶接接合構造体および溶接接合方法に関する。

自動車車体のシャシー部品のうちフレーム・足回り部品には、アーク溶接によって組み立てられた溶接接合構造体が多い。シャシー・足回り部品等に求められる性能のうち、路面からの入力荷重等に対する耐久・疲労強度は最も重要な要求性能の一つである。そのため、シャシー・足回り部品等においては従来を超える疲労強度の向上が求められている。

アーク溶接によって組み立てられた溶接接合構造体が破壊する場合、その大半は疲労き裂に起因しており、その疲労き裂のほとんどは、溶接継手部、特に溶接止端部（溶接金属と被溶接母材との境界部）から発生すると言われている（非特許文献１）。

近年、自動車の衝突安全性能の向上と燃費規制の対応とを両立すべく、自動車車体の軽量化が進められている。そのため、最近では、車体骨格部材はもとより、これまで防錆性確保の観点から最低限の肉厚確保が必要とされていたシャシー部品に対しても、高強度鋼板を適用し、これまで以上に薄肉化の検討がなされている。しかしながら、高強度鋼板を適用した場合、ゲージダウンや、溶接金属との強度差が大きくなること、また、成形時の残留応力が大きくなることなどにより、疲労強度がさらに低下することが懸念される。したがって、高強度鋼板の適用による自動車車体の軽量化においては、溶接継手部における疲労強度の向上が大きな課題であり、そのためには、疲労強度に直接影響する溶接継手部における応力集中を低減することが重要である。

そこで、従来から、溶接継手部における応力集中を低減させる方法として、溶接止端部をグラインダーで研削する、溶接ワイヤを変更または溶接時のシールドガスを変更するなどの溶接手法の改善による対策が提案されている。例えば、特許文献１には、ピーニング処理により溶接止端部の形状を滑らかにする技術が開示されている。しかしながら、これらの方法は、後処理や工法の改善のためにコスト・工数が余分に必要となるといった問題がある。

また、特許文献２には、一方の部品の隅肉溶接する部分の一部または全部に溶接方向に沿った溝を形成し、溶接時にその溝を溶着金属で埋めて溶接ビードの脚長が上記溝の幅よりも大きくなるように溶接する方法が開示されている。

さらに、特許文献３には、隅肉溶接継手で接合されている鋼板の曲がり変形を抑制して溶接部近傍の応力集中を低減するために、溶接ビード近傍の鋼板に溶接前に予めプレス成形でリブ状のプレスビードを形成し、このプレスビードの一部が溶接ビードと接するか重なるようにする技術が開示されている。

ＷＯ２０１１／０５５８４８Ａ１ 特開２００８−１８３５６９号公報 ＷＯ２０１６／１２９６９０Ａ１

溶接学会誌、第６２巻（１９９３）第８号、ｐ．５９５−５９８

屈曲部を有する一方の部品の先端側に設けられた溶接フランジ部を他方の部品の表面（当接面部）に当接させて前記溶接フランジ部と前記当接面部とを溶接接合した溶接接合構造体においても、前記溶接接合した部位である溶接継手部に繰り返し荷重が負荷された場合、その疲労き裂のほとんどは溶接継手部、特に溶接止端部から発生する。

しかしながら、特許文献２に開示されている溶接方法は、Ｔ字溶接継手部を対象としたものであり、一方の部材に形成された溝を溶着金属で埋めて溶接ビードの脚長が溝の幅よりも大きくなるように溶接するため、溶着金属を多く必要とすることや、溶接止端部は溝が形成されていない下の部材の表面に位置するものであるため、溶接止端部の形状が滑らかに緩和せず、疲労強度を向上する効果が十分に得られない場合があるなどの課題があった。

さらに、特許文献３に開示されている溶接方法は、突合せ部材の先端に溶接フランジ部を形成して接合する溶接接合構造体を対象するものではなかった。そのため、屈曲部を有する一方の部品の先端側に設けられた溶接フランジ部を他方の部品の当接面部に当接させて前記溶接フランジ部と前記当接面部とを溶接接合した溶接接合構造体においても、疲労強度を向上させる技術が望まれていた。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、溶接のコストと工程数を増やすことなく疲労強度に優れる、先端側に溶接フランジ部を有する一方の部品と、前記溶接フランジ部が当接する当接面部を有する他方の部品とを溶接接合してなる溶接接合構造体および溶接接合方法を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る溶接接合構造体は、屈曲部を介して連続する面部を有する一方の部品と、各前記面部における前記屈曲部を挟む先端側を当接させて立設された前記一方の部品が溶接接合される他方の部品とを備え、前記一方の部品は、前記屈曲部を挟む各前記面部の先端側に溶接フランジ部を有し、前記他方の部品は、前記溶接フランジ部が当接する当接面部における隣り合う前記溶接フランジ部の端部近傍に凸部を有し、前記一方の部品と前記他方の部品は、前記溶接フランジ部と前記当接面部とが溶接接合され、溶接ビードの溶接止端部が前記凸部における前記溶接フランジ部側の傾斜面部に位置していることを特徴とするものである。

（２）本発明に係る溶接接合構造体は、上記（１）に記載のものにおいて、引張荷重が作用する部位は前記凸部が設けられて溶接接合され、圧縮荷重のみが作用する部位は前記凸部を設けることなく溶接接合されていることを特徴とするものである。

（３）上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記凸部は、前記溶接フランジ部に沿って延出する延出部を有し、前記凸部の突起高さをｈ、前記凸部の下端部の高さ方向における曲率半径をＲ、前記延出部と前記溶接フランジ部との重なり長さをＬ、前記溶接フランジ部の板厚をｔとしたとき、Ｒ≧ｔ、ｈ≧ｔ、Ｌ≧0を満たすことを特徴とするものである。

（４）本発明に係る溶接接合方法は、屈曲部を介して連続する面部を有する一方の部品を、各前記面部における前記屈曲部を挟む先端側を他方の部品に当接させて立設して溶接接合するものであって、前記一方の部品は、前記屈曲部を挟む各面部の先端側に溶接フランジ部を有し、前記溶接フランジ部が当接する前記他方の部品の当接面部における隣り合う前記溶接フランジ部の端部近傍に凸部を形成し、該凸部における前記溶接フランジ部側の傾斜面部に溶接ビードの溶接止端部が位置するように、前記溶接フランジ部と前記当接面部とを溶接接合することを特徴とするものである。

（５）本発明に係る溶接接合方法は、上記（４）に記載のものにおいて、前記一方の部品の溶接フランジ部と前記他方の部品の当接面部とが溶接接合した状態で引張荷重が作用する部位と圧縮荷重が作用する部位を特定し、該特定した引張荷重が作用する部位については前記凸部を設けて前記溶接フランジ部と前記当接面部とを溶接接合し、前記特定した圧縮荷重のみが作用する部位については前記凸部を設けることなく前記溶接フランジ部と前記当接面部とを溶接接合することを特徴とするものである。

（６）上記（４）又は（５）に記載のものにおいて、前記凸部は、前記溶接フランジ部に沿って延出する延出部を有し、前記凸部の突起高さをｈ、前記凸部の下端部の高さ方向における曲率半径をＲ、前記延出部と前記溶接フランジ部との重なり長さをＬ、前記溶接フランジ部の板厚をｔとしたとき、Ｒ≧ｔ、ｈ≧ｔ、Ｌ≧0を満たすことを特徴とするものである。

本発明においては、屈曲部を介して連続する面部を有する一方の部品と、各前記面部における前記屈曲部を挟む先端側を当接させて立設された前記一方の部品が溶接接合される他方の部品とを備え、前記一方の部品は、前記屈曲部を挟む各前記面部の先端側に溶接フランジ部を有し、前記他方の部品は、前記溶接フランジ部が当接する当接面部における隣り合う前記溶接フランジ部の端部近傍に凸部を有し、前記一方の部品と前記他方の部品は、前記溶接フランジ部と前記当接面部とが溶接接合され、溶接ビードの溶接止端部が前記凸部における前記溶接フランジ部側の傾斜面部に位置していることにより、前記溶接止端部に荷重が作用した時の応力集中が緩和され、溶接のコストと工程数を増やすことなく疲労強度に優れる疲労強度を向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る溶接接合構造体の概略図である。 本実施の形態に係る溶接接合構造体が備える一方の部品の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る溶接接合構造体が備える他方の部品に設けられる凸部の位置を説明する図である。 従来の溶接接合構造体の概略図である。 本発明に係る溶接接合構造体の疲労試験方法を説明する図である。 従来の溶接接合構造体における溶接ビードの溶接止端部の形状を説明する図である。 本実施の形態に係る溶接接合構造体における他方の部品の当接面部に設けられた凸部の形状を説明する図である。 本実施の形態に係る溶接接合構造体の他の態様の例を示す図である。 本実施の形態に係る溶接構造体の他の態様における他方の部品の概略図である。 本実施の形態に係る溶接接合構造体の他の態様における他方の部品に設けられた凸部の位置を説明する図である。 本実施の形態に係る溶接接合構造体における溶接ビードの溶接長さを説明する図である（その１）。 本実施の形態に係る溶接接合構造体における溶接ビードの溶接長さを説明する図である（その２）。 本発明の実施例で用いた溶接接合構造体を示す図である。 本発明の実施例に係る疲労試験において溶接接合構造体に作用する繰り返し荷重を説明する図である。 本発明の実施例に係る疲労試験で得られた疲労寿命の測定結果を示すグラフである。

本発明の実施の形態に係る溶接接合構造体および溶接接合方法について、以下に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜溶接接合構造体＞
本実施の形態に係る溶接接合構造体１は、図１に一例として示すように、屈曲部１１を介して連続する面部１３、１５を有する一方の部品１０と、面部１３、１５における屈曲部１１を挟む先端側を当接させて立設させた部品１０が溶接接合される他方の部品２０とを備えたものである。

部品１０は、面部１３と面部１５における屈曲部１１を挟むそれぞれの先端側に溶接フランジ部１７、１９を有している。なお、本実施の形態において、部品１０は、図２に示すように鋼板からなる断面コ字状の２つの部品１０ａが溶接接合された閉断面形状のものである。

部品２０は、図１および図３に示すように、部品１０の溶接フランジ部１７、１９が当接する当接面部２１と、当接面部２１における隣り合う溶接フランジ部１７、１９の端部近傍に設けられた凸部２３を有するものである。ここで、凸部２３は、溶接フランジ部１７、１９の幅方向（各溶接フランジ部１７、１９における溶接方向）における端部にまたがって、部品１０側に突出するように設けられている。

そして、部品１０と部品２０は、溶接フランジ部１７、１９と当接面部２１が溶接接合され、溶接ビード３０の溶接止端部３１は、凸部２３における溶接フランジ部１７、１９側の傾斜面部２３ａに位置している（図１の点線○内の断面図を参照）。

≪疲労強度が向上する理由≫
部品２０の当接面部２１に凸部２３を設け、凸部２３の傾斜面部２３ａに溶接ビード３０の溶接止端部３１が位置するように部品１０の溶接フランジ部１７、１９と部品２０の当接面部２１とを溶接接合することで、溶接接合構造体１の疲労強度が向上する理由を以下に説明する。

図４に示すような従来の溶接接合構造体３は、先端側に溶接フランジ部１７、１９を有する部品１０を部品４０の当接面部４１に当接させて、溶接フランジ部１７、１９と当接面部４１が溶接接合されたものである。
そして、溶接接合構造体３について、図５に示すように部品１０の上部にx方向に沿って繰り返し荷重を負荷して疲労試験をすると、引張荷重が作用する部位（図５中の破線楕円で囲む部位）における溶接ビード３０の溶接止端部３１に応力集中が生じる。特に、溶接接合構造体３においては部品１０の屈曲部１１により剛性が高くなっているため、屈曲部１１を介して隣り合う溶接フランジ部１７、１９の幅方向端部付近（図４中の破線○で囲む部位）である溶接ビード３０の始終端３３における溶接止端部３１に高い応力が集中し、疲労き裂が発生する。

このように溶接接合構造体３において溶接止端部３１に応力が集中する理由は、上記のように２つの部品１０と部品４０を隅肉溶接してなる溶接継手部は巨視的な構造として不連続であることと、溶接止端部３１は、図６に示すように曲率半径ρが小さく、切欠き形状となっているためである。

図１に示す本実施の形態に係る溶接接合構造体１においては、溶接ビード３０の始終端３３における溶接止端部３１が凸部２３の傾斜面部２３ａに位置しているために溶接止端部３１の曲率半径ρが大きくなり、応力集中が低減される。さらに、部品２０においては、部品１０の溶接フランジ部１７、１９の端部近傍に凸部２３が形成されていることで、溶接ビード３０の始終端３３周辺の剛性が高くなって変形が抑制されるため、応力集中をさらに低減することができる。その結果、溶接のコストと工程数を増やすことなく溶接接合構造体１の疲労強度が向上する。

≪凸部の形状について≫
次に、部品２０の当接面部２１に形成される凸部２３の好適な形状について説明する。
凸部２３は、図７に示すように、溶接フランジ部１７、１９のそれぞれに沿って延出する延出部２３ｂを有し、凸部２３の突起高さをｈ、凸部２３の下端部２３ｃの高さ方向における曲率半径をＲ、延出部２３ｂと溶接フランジ部１７（または溶接フランジ部１９）との重なり長さをＬ、溶接フランジ部１７、１９の板厚をｔとしたとき、Ｒ≧ｔ、ｈ≧ｔ、Ｌ≧0を満たすことが好ましい。凸部２３の形状を上記の範囲で規定することにより、疲労強度の向上に好適であることについては、後述する実施例にて検証する。

重なり長さＬに関しては、Ｌ＝0mmであっても、凸部２３の先端と溶接フランジ部の端部との部分に溶接ビードがあって溶接止端部が凸部の傾斜面部に位置するため、応力集中が緩和されて疲労強度が向上する。

≪他の態様について≫
上記の説明における溶接接合構造体１は、部品２０の当接面部２１に当接する部品１０が、断面コ字状の２つの部品１０ａを溶接接合した閉断面形状のものであったが、本発明に係る溶接接合構造体は、図８（ａ）に示すように、断面コ字状の部品１０ａと部品５０とが溶接接合されたものであってもよい。

部品１０ａは、屈曲部１１を介して連続する面部１３、１５ａと、屈曲部１１を挟む面部１３、１５ａの先端側に溶接フランジ部１７、１９ａを有する（図２参照）。
一方、部品５０は、部品１０ａの屈曲部１１を挟んで隣り合う溶接フランジ部１７、１９ａの端部近傍となる当接面部５１に凸部５３が設けられている（図８（ａ）、図９参照）。

そして、部品１０ａと部品５０は、溶接フランジ部１７、１９ａと当接面部５１とが溶接接合され、溶接ビード３０の溶接止端部３１が凸部５３における溶接フランジ部１７、１９ａ側の傾斜面部５３ａに位置しているものである。

また、本発明は、図８（ｂ）に示すような部品１０ａと部品５５とを備えた溶接接合構造体７であってもよい。部品５５は、屈曲部１１を挟んで隣り合う溶接フランジ部１７、１９ａの端部近傍に凸部５３が設けられるとともに、溶接フランジ部１７、１９ａにおける凸部５３と反対側の端部近傍に凸部５７が設けられたものであり、部品１０ａと部品５５は、凸部５７に溶接ビード３０の溶接止端部３１が位置するように溶接接合されている。

このような溶接接合構造体７は、凸部５３が設けられた溶接フランジ部１７、１９ａの端部と反対側の端部に引張荷重が作用して応力集中が生じるような場合、溶接ビード３０の溶接止端部３１が凸部５７の傾斜面部５７ａに位置するため、応力集中が緩和されて疲労強度が向上する。

さらに、上記の説明は、先端側が溶接接合される一方の部品１０のすべての屈曲部１１について、屈曲部１１を挟んで隣り合う溶接フランジ部１７、１９の幅方向端部近傍となる他方の部品２０の当接面部２１に凸部２３が設けられたものであった（図１）。

もっとも、本発明は、例えば図８（ｃ）に示すように部品１０と部品５０とを備えた溶接接合構造体９のように、すべての屈曲部１１について凸部５３が設けられていないものであってもよい。凸部５３が設けられる位置については、例えば、図４に示すように部品１０の上部に対して荷重を負荷したときに、一方の側の溶接フランジ部１７側（図１０中の左側）には引張荷重が作用し、他方の側の溶接フランジ部１７（図１０中の右側）には圧縮荷重のみが作用する場合、引張荷重が作用する側の屈曲部１１を挟む溶接フランジ部１７、１９の幅方向端部の近傍に凸部５３が設けられ、圧縮荷重のみが作用する溶接フランジ部１７側の当接面部５１に凸部が設けられていないものであってもよい。

圧縮荷重のみが作用する部位に凸部が設けられていない理由は、溶接止端部に圧縮荷重が繰り返し作用しても、これを起因とする応力集中と疲労き裂は発生しにくいためである。

≪溶接ビード長さ≫
また、本発明に係る溶接接合構造体は、図１１（ａ）に示すように、溶接ビード３０の溶接長さを溶接フランジ部１７、１９の幅方向長さ（以下、「ベース溶接長さ」と記す）に等しくすればよい。もっとも、溶接ビード３０の溶接長さは、例えば図１１（ｂ）、図１２（ｃ）に示すように、溶接ビード３０の始終端３３を凸部５３の傾斜面部５３ａに沿って延長し、ベース溶接長さ以上としたものであってもよい。始終端３３を延長した溶接ビード３０は、図１１（ａ）に示すベース溶接長さの溶接ビード３０と同様、始終端３３における溶接止端部３１が傾斜面部５３ａに位置するため、応力集中が緩和されて疲労強度が向上する。

さらに本発明は、図１２（ｄ）に示すように、部品１０の全周にわたって溶接ビード６０を連続化した溶接接合構造体９であってもよい。溶接接合構造体９においても、溶接ビード６０の溶接止端部６１は凸部５３の傾斜面部５３ａに位置するため、図１１（ａ）、（ｂ）および図１２（ｃ）に示すように溶接フランジ部１７、１９それぞれに溶接ビード３０を設けた場合と同様に疲労強度は向上する。
なお、溶接ビード長さが疲労強度に及ぼす影響に関しても、後述する実施例にて検証する。

＜溶接接合方法＞
次に、本発明の実施の形態に係る溶接接合方法を説明する。
本実施の形態に係る溶接接合方法は、図１に一例として示すように、屈曲部１１を介して連続する面部１３、１５を有する部品１０を、面部１３、１５それぞれにおける屈曲部１１を挟む先端側を部品２０に当接させて立設して溶接接合するものである。

前述のとおり、部品１０は、面部１３、１５における屈曲部１１を挟む先端側にそれぞれ溶接フランジ部１７、１９を有している。
一方、部品２０においては、溶接フランジ部１７、１９が当接する当接面部２１における溶接フランジ部１７、１９の端部近傍に凸部２３を形成する。そして、凸部２３における溶接フランジ部１７、１９側の傾斜面部２３ａに溶接ビード３０の溶接止端部３１が位置するように、溶接フランジ部１７、１９と当接面部２１とを溶接接合する。
このように、部品１０と部品２０とを溶接接合することで、溶接ビード３０の始終端３３の溶接止端部３１における応力集中を緩和し、溶接のコストと工程数を増やすことなく疲労強度を向上することができる。

また、本発明に係る溶接接合方法は、例えば図４に示すように、部品１０と部品４０とが溶接接合された状態で部品１０に繰り返し荷重を負荷したときに、引張荷重が作用する部位と圧縮荷重のみが作用する部位とを特定し、図１０に示すように、該特定した引張荷重が作用する部位における溶接フランジ部１７の幅方向端部にわたって凸部５３を設け、圧縮荷重のみが作用する部位における溶接フランジ部１７の幅方向端部近傍には凸部を設けないものであってもよい。

なお、引張荷重が作用する部位と圧縮荷重のみが作用する部位は、荷重を作用させる方向に基づいて特定すればよく、若しくは、ＣＡＥ解析や疲労試験などにより特定してもよい。

さらに、本実施の形態に係る溶接接合方法により設ける凸部２３は、溶接フランジ部１７、１９のそれぞれに沿って延出する延出部２３ｂを有し、凸部２３の突起高さをｈ、凸部２３の下端部２３ｃの高さ方向における曲率半径をＲ、延出部２３ｂと溶接フランジ部１７、１９の重なり長さをＬ、溶接フランジ部１７、１９の板厚をｔとしたとき、Ｒ≧ｔ、ｈ≧ｔ、Ｌ≧0を満たす形状とすることが好ましい。

また、溶接ビード３０の溶接長さは、溶接フランジ部１７、１９の幅方向長さ以上とすればよく、図１１（ｂ）、図１２（ｃ）に示すように、溶接ビード３０の始終端３３を延長して形成、若しくは、図１２（ｄ）に示すように、先端側を溶接接合する部品１０の全周にわたって溶接ビード６０を形成してもよい。

本発明の作用効果について確認するための実験を行ったので、これについて以下に説明する。
本実施例では、発明例として、図１３に示す形状の溶接接合構造体９を試験対象として疲労試験を行い、疲労強度を評価した。

＜供試材および部品形状＞
溶接接合構造体９は、図１３に示すように、部品１０および部品５０を溶接接合して作成したものであり、部品１０および部品５０は、板厚ｔ＝2.9mm、780MPa級の熱延鋼板を供試材とした。

部品１０は、図２に示すように、断面コ字状の部品１０ａの開口部同士を溶接接合して作成したものである。そして、面部１３と面部１５における屈曲部１１を挟むそれぞれの先端側に溶接フランジ部１７、１９を有している。

部品５０は、図９に示すように断面コ字状であり、当接面部５１に凸部５３が屈曲形成されたものである。凸部５３の下端部（図７における凸部２３の下端部２３ｃに相当）は高さ方向において湾曲した形状であり、その曲率半径Ｒは4mm（＞板厚ｔ＝2.9mm）とした。

そして、部品１０と部品５０は、直径1.2mmの780MPa級溶接ワイヤを用い、溶接電流205A、電圧23V、速度85cm/min、Ar80%−CO₂20%のシールドガス20L/minの条件で、溶接フランジ部１７、１９と当接面部５１とを溶接接合した。溶接接合に際し、溶接ビード３０の始終端３３においては、溶接止端部３１が凸部５３の傾斜面部５３ａに位置するようにした。

また、本実施例では、部品４０の当接面部４１に凸部を設けずに部品１０の溶接フランジ部１７、１９を溶接接合した溶接接合構造体３（図４参照）を比較例とし、発明例と同様に疲労試験を行った。

比較例に係る溶接接合構造体３は、図１３に示す溶接接合構造体９と同一寸法とし、前述の発明例に係る溶接接合構造体９と同じ溶接条件で、溶接フランジ部１７、１９と当接面部４１とを溶接接合した。ただし、溶接接合構造体３は、溶接ビード３０の始終端３３における溶接止端部３１は、当接面部４１の平坦部に位置するものとした。

＜疲労試験方法および試験条件＞
発明例に係る溶接接合構造体９の疲労試験方法においては、図５に示す疲労試験と同様、部品５０を固定するとともに部品１０の上部に繰り返し荷重を与え、溶接接合構造体９にき裂が発生するまでの繰り返し荷重のサイクル数を計測することにより、疲労寿命を評価した。
ここで、溶接接合構造体９に負荷する繰り返し荷重の負荷方向は図５に示すx方向と同一方向とし、図１４（ａ）に示すように、凸部５３側に0kNから6kNの間の引張荷重が荷重比（最小荷重／最大荷重）0である片振りとした。

比較例に係る溶接接合構造体３の疲労試験においても、図１４（ｂ）に示すように、溶接フランジ部１７と当接面部５１とが溶接接合された平坦部に0kN〜6kNの引張荷重を荷重比0（片振り）で作用させ、き裂が発生するまでの繰り返し荷重のサイクル数を計測した。
表１に、試験条件を示す。ここで、重なり長さＬ＝0mmは図９に示す凸部５３を有し、その先端と溶接フランジ部１７、１９の端部との部分に溶接ビードがあって溶接止端部が凸部の傾斜面部に位置する場合である。また、重なり長さＬ「−」は凸部５３がないため、溶接フランジ部１７、１９のみの場合である。

表１においてＮｏ．１〜Ｎｏ．７は本発明例であり、部品５０に設ける凸部５３の突起高さｈを3mm又は5mm、凸部５３と溶接フランジ部１７、１９との重なり長さＬを0mm〜20mmの範囲で変更したものである。なお、突起高さｈは、溶接フランジ部１７、１９の板厚ｔ（＝2.9mm）以上である。
一方、Ｎｏ．８は比較例であり、図４に示す部品４０の当接面部４１に凸部を設けずに部品１０の溶接フランジ部１７、１９を溶接接合したものである。

表１に示すように、比較例に係るＮｏ．８において、溶接ビード３０の溶接止端部３１の曲率半径は0.2mmであった。これに対し、本発明例に係るＮｏ．１〜Ｎｏ．７において、溶接ビード３０の溶接止端部３１の曲率半径ρは、突起高さｈおよび重なり長さＬの値によらず1.5〜1.6mmとほぼ一定であり、比較例に比べて増加した。

＜疲労試験結果＞
図１５に、疲労試験結果を示す。
本発明例であるＮｏ．１〜Ｎｏ．７はいずれも、比較例であるＮｏ．８と比べて疲労寿命が向上する結果であった。この結果は、前掲の表１に示すように、比較例（Ｎｏ．８）に比べて本発明例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７）における溶接止端部３１の曲率半径ρ）が増加していることから、溶接止端部３１における応力集中が緩和されたために疲労強度が向上したことを示す。

次に、図１３に示す本発明例に係る溶接接合構造体９における凸部５３の形状と疲労寿命との関係について検討する。
まず、凸部５３の突起高さをｈ＝3mmとしたＮｏ．１、３とｈ＝5mmとしたＮｏ．２、４を比較すると、ｈ＝5mmとしたＮｏ．２、４の方が疲労寿命は向上している。これは、凸部５３の突起高さｈを増すことで溶接止端部３１付近の剛性が向上し、応力集中が低減するためであると考えられる。

次に、凸部５３の突起高さｈ＝3mm一定として重なり長さＬを0mm〜20mmの範囲で変更したＮｏ．２、４、５、６、７を比較すると、重なり長さＬを増すことで疲労寿命は向上する結果となった。これは、重なり長さＬを増すことで凸部５３は長くなり、溶接止端部３１付近の剛性が向上し、応力集中が低減するためであると考えられる。

以上、本発明に係る溶接接合構造体においては、溶接ビードの溶接止端部における応力集中が緩和されて疲労強度が向上し、疲労寿命が増加することが示された。

１ 溶接接合構造体（本発明）
３ 溶接接合構造体（従来例）
５ 溶接接合構造体（本発明）
７ 溶接接合構造体（本発明）
９ 溶接接合構造体（本発明）
１０ 部品
１０ａ 部品
１１ 屈曲部
１３、１５ 面部
１７ 溶接フランジ部
１９、１９ａ 溶接フランジ部
２０ 部品
２１ 当接面部
２３ 凸部
２３ａ 傾斜面部
２３ｂ 延出部
２３ｃ 下端部
３０ 溶接ビード
３１ 溶接止端部
３３ 始終端
４０ 部品
４１ 当接面部
５０ 部品
５１ 当接面部
５３ 凸部
５３ａ 傾斜面部
５５ 部品
５７ 凸部
５７ａ 傾斜面部
６０ 溶接ビード
６１ 溶接止端部

Claims (6)

1. 屈曲部を介して連続する面部を有する一方の部品と、各前記面部における前記屈曲部を挟む先端側を当接させて立設された前記一方の部品が溶接接合される他方の部品とを備え、
   前記一方の部品は、前記屈曲部を挟む各前記面部の先端側に溶接フランジ部を有し、
   前記他方の部品は、前記溶接フランジ部が当接する当接面部における隣り合う前記溶接フランジ部の端部近傍に凸部を有し、
   前記一方の部品と前記他方の部品は、前記溶接フランジ部と前記当接面部とが溶接接合され、溶接ビードの溶接止端部が前記凸部における前記溶接フランジ部側の傾斜面部に位置していることを特徴とする溶接接合構造体。
2. 請求項１に記載の溶接接合構造体において、
   引張荷重が作用する部位は前記凸部が設けられて溶接接合され、圧縮荷重のみが作用する部位は前記凸部を設けることなく溶接接合されていることを特徴とする溶接接合構造体。
3. 前記凸部は、前記溶接フランジ部に沿って延出する延出部を有し、前記凸部の突起高さをｈ、前記凸部の下端部の高さ方向における曲率半径をＲ、前記延出部と前記溶接フランジ部との重なり長さをＬ、前記溶接フランジ部の板厚をｔとしたとき、Ｒ≧ｔ、ｈ≧ｔ、Ｌ≧0を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接接合構造体。
4. 屈曲部を介して連続する面部を有する一方の部品を、各前記面部における前記屈曲部を挟む先端側を他方の部品に当接させて立設して溶接接合する溶接接合方法であって、
   前記一方の部品は、前記屈曲部を挟む各面部の先端側に溶接フランジ部を有し、
   前記溶接フランジ部が当接する前記他方の部品の当接面部における隣り合う前記溶接フランジ部の端部近傍に凸部を形成し、
   該凸部における前記溶接フランジ部側の傾斜面部に溶接ビードの溶接止端部が位置するように、前記溶接フランジ部と前記当接面部とを溶接接合することを特徴とする溶接接合方法。
5. 請求項４に記載の溶接接合方法において、
   前記一方の部品の溶接フランジ部と前記他方の部品の当接面部とが溶接接合した状態で引張荷重が作用する部位と圧縮荷重が作用する部位を特定し、
   該特定した引張荷重が作用する部位については前記凸部を設けて前記溶接フランジ部と前記当接面部とを溶接接合し、前記特定した圧縮荷重のみが作用する部位については前記凸部を設けることなく前記溶接フランジ部と前記当接面部とを溶接接合することを特徴とする溶接接合方法。
6. 前記凸部は、前記溶接フランジ部に沿って延出する延出部を有し、前記凸部の突起高さをｈ、前記凸部の下端部の高さ方向における曲率半径をＲ、前記延出部と前記溶接フランジ部との重なり長さをＬ、前記溶接フランジ部の板厚をｔとしたとき、Ｒ≧ｔ、ｈ≧ｔ、Ｌ≧0を満たすことを特徴とする請求項４又は５に記載の溶接接合方法。