JP2019148274A

JP2019148274A - 接合構造

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Publication number: JP2019148274A
Application number: JP2018031971A
Authority: JP
Inventors: 吉宏岩野; Yoshihiro Iwano; 康介櫻井; Kosuke Sakurai
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-02-26
Filing date: 2018-02-26
Publication date: 2019-09-05
Anticipated expiration: 2038-02-26
Also published as: US20190264718A1; JP6973172B2; US11326633B2; CN110195737A; CN110195737B

Abstract

【課題】レーザ溶接部の強度を確保しつつ、２枚の鋼板の板厚方向一方側からの作業でこれらの鋼板の接合を行うことができる接合構造を得る。【解決手段】フランジ部２０の一般面部２０Ｂが、フランジ部２４に対して板厚方向一方側に離間して配置されている。このため、タッピンネジ２８によって発生した余肉部３０がフランジ部２０の一般面部２０Ｂとフランジ部２４との間に収まり、余肉部３０によってフランジ部２０とフランジ部２４との間に隙間が発生することを抑制することができる。その結果、フランジ部２０とフランジ部２４との間の隙間の発生が抑制された状態で、フランジ部２０の接合面部２０Ａとフランジ部２４とをレーザ溶接部２６で接合することができ、当該レーザ溶接部２６の強度を確保することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、接合構造に関する。

下記特許文献１には、スポット・レーザ複合溶接継手に関する発明が開示されている。このスポット・レーザ複合溶接継手では、重ね合わされた２枚の鋼板が複数のスポット溶接部及び隣接するスポット溶接部間に配意されたレーザ溶接部によって接合されている。また、鋼板間の隙間が０．２[ｍｍ]以下に設定されており、レーザ溶接部の強度を確保することができる。

特開２０１５−３３７０６号公報

ところで、レーザ溶接の長所として、鋼板の板厚方向一方側からの接合作業によって複数の鋼板を溶接できることが挙げられる。一方、レーザ溶接の短所としては、鋼板間の隙間が大きいとレーザ溶接部の強度を確保することが困難となることが挙げられる。この点、上記先行技術では、２枚の鋼板をスポット溶接部によって接合して、これらの鋼板間の隙間の発生を抑制した上で、これらの鋼板をレーザ溶接部で接合している。

しかしながら、上記先行技術では、上述したようにスポット溶接を行っており、２枚の鋼板を電極チップで挟む必要があるため、鋼板の板厚方向一方側からの接合作業のみでこれらの鋼板を接合することができない。つまり、上記先行技術は、レーザ溶接部の強度を確保しつつ、２枚の鋼板の板厚方向一方側からの作業でこれらの鋼板の接合を行うという観点においては改善の余地がある。

本発明は上記事実を考慮し、レーザ溶接部の強度を確保しつつ、２枚の鋼板の板厚方向一方側からの作業でこれらの鋼板の接合を行うことができる接合構造を得ることが目的である。

請求項１に記載の本発明に係る接合構造は、第１の鋼板と、前記第１の鋼板に沿って配置された第２の鋼板と、前記第１の鋼板の一部を構成する接合面部と前記第２の鋼板とを当該第１の鋼板及び当該第２の鋼板の板厚方向一方側から接合するレーザ溶接部と、前記第１の鋼板の一部を構成しかつ前記接合面部と隣接して設けられると共に前記第２の鋼板に対して前記板厚方向一方側に離間して配置された一般面部と、当該第２の鋼板とを当該一般面部及び当該第２の鋼板を切削しつつ前記板厚方向一方側から締結する締結部材と、を有している。

請求項１に記載の本発明によれば、第１の鋼板に沿って第２の鋼板が配置されている。第１の鋼板は、当該第１の鋼板の一部を構成する接合面部及び一般面部を備えており、当該接合面部は、第２の鋼板と、レーザ溶接部によって、第１の鋼板及び第２の鋼板の板厚方向一方側から接合されている。一方、第１の鋼板の一般面部は、第２の鋼板と、締結部材によって締結されている。このため、本発明では、第１の鋼板と第２の鋼板とが締結部材によって位置決めされた状態で、レーザ溶接部によって第１の鋼板と第２の鋼板とを接合することができる。

また、締結部材は、第１の鋼板の一般面部及び第２の鋼板を切削しつつ当該一般面部及び当該第２の鋼板を上記板厚方向一方側から締結することができる。このため、本発明では、上記板厚方向一方側からの作業で第１の鋼板と第２の鋼板とを接合することができる。

ところで、第１の鋼板の一般面部と第２の鋼板とが密着した状態で当該一般面部と第２の鋼板とが締結部材で締結されると、第１の鋼板及び第２の鋼板が締結部材で切削されることで当該一般面部と第２の鋼板との間に余肉部が発生することが考えられる。そして、この余肉部によって、第１の鋼板の一般面部と第２の鋼板との間に隙間が発生し、ひいては第１の鋼板の接合面部と第２の鋼板との間に隙間が発生し、レーザ溶接部の強度を確保することが困難となることが考えられる。

ここで、本発明では、第１の鋼板の一般面部が、第２の鋼板に対して上記板厚方向一方側に離間して配置されている。このため、締結部材によって発生した余肉部が第１の鋼板の一般面部と第２の鋼板との間に収まり、当該余肉部によって第１の鋼板と第２の鋼板との間に隙間が発生することを抑制することができる。その結果、本発明では、第１の鋼板と第２の鋼板との間の隙間の発生が抑制された状態で、第１の鋼板の接合面部と第２の鋼板とをレーザ溶接部で接合することができ、当該レーザ溶接部の強度を確保することができる。

請求項２に記載の本発明に係る接合構造は、請求項１に記載の発明において、前記一般面部には、当該一般面部の一部が前記板厚方向一方側に膨出して前記締結部材が締結される座面部が設けられている。

請求項２に記載の本発明によれば、第１の鋼板の一般面部の一部が第１の鋼板及び第２の鋼板の板厚方向一方側に膨出して設けられた座面部に、締結部材が締結されており、当該締結部材によって発生する余肉部が収まる空間をより広く確保することができる。また、締結部材の軸力を座面部で支持することができ、当該軸力が第１の鋼板に影響を及ぼすことを抑制することができる。

以上説明したように、請求項１に記載の本発明に係る接合構造は、レーザ溶接部の強度を確保しつつ、２枚の鋼板の板厚方向一方側からの作業でこれらの鋼板の接合を行うことができるという優れた効果を有する。

請求項２に記載の本発明に係る接合装置は、レーザ溶接部及び鋼板に対する締結部材の締結による影響を低減することができるという優れた効果を有する。

本実施形態に係る接合構造が適用されたロッカの要部の構成を示す拡大断面図（図２の二点鎖線で囲まれた部分の拡大図）である。本実施形態に係る接合構造が適用されたロッカにおけるロッカアウタとロッカインナとの接合部の構成を示す断面図（図３の２−２線に沿って切断した状態を示す断面図）である。本実施形態に係る接合構造が適用されたロッカの構成を示すロッカの長手方向から見た断面図である。

以下、図１〜図３を用いて、本発明に係る接合構造の実施形態の一例について説明する。まず、図３を用いて本実施形態に係る接合構造が適用されたロッカ１０の基本構成について説明する。

ロッカ１０は、車体１２に設けられた状態において、その車両幅方向外側の部分を構成する鋼製のロッカアウタ１４と、その車両幅方向内側の部分を構成する鋼製のロッカインナ１６とを含んで構成されている。ロッカアウタ１４は、その主な部分を構成しかつその長手方向から見た断面形状が略Ｕ字状とされた本体部１８と、当該本体部１８から延出されて当該本体部１８の長手方向に沿って延びる第１の鋼板としての一対の板状の「フランジ部２０」とを含んで構成されている。

一方、ロッカインナ１６は、その主な部分を構成しかつその長手方向から見た断面形状が略Ｕ字状とされた本体部２２と、当該本体部２２から延出されて当該本体部２２の長手方向に沿って延びる第２の鋼板としての一対の板状の「フランジ部２４」とを含んで構成されている。そして、ロッカアウタ１４のフランジ部２０とロッカインナ１６のフランジ部２４とが接合されることで、ロッカ１０は、その長手方向から見た断面形状が閉断面となる閉断面構造とされている。なお、図１〜図３では、フランジ部２０、２４の板厚方向一方側を矢印Ａ１で示しており、フランジ部２０、２４の板厚方向他方側を矢印Ａ２で示している。また、図３においては、フランジ部２０、２４の板厚方向一方側は、車両幅方向外側と一致しており、フランジ部２０、２４の板厚方向他方側は、車両幅方向内側と一致している。そして、以下では、特に断りのない限り、フランジ部２０、２４の板厚方向を単に板厚方向と称することとする。

ここで、本実施形態では、図１及び図２に示されるように、フランジ部２０、２４に本実施形態に係る接合構造が適用されている。以下、本実施形態の要部であるフランジ部２０とフランジ部２４との接合構造について詳細に説明することとする。

まず、フランジ部２０の構成について、より詳細に説明することとする。このフランジ部２０は、「接合面部２０Ａ」と、当該接合面部２０Ａと隣接して設けられた「一般面部２０Ｂ」とを含んで構成されている。接合面部２０Ａは、フランジ部２０の長手方向において複数箇所に配置されており、ロッカ１０の長手方向に一様に延びるフランジ部２４と近接した状態で当該フランジ部２４に沿って設けられている。そして、接合面部２０Ａは、板厚方向一方側からのレーザ溶接による「レーザ溶接部２６」によってフランジ部２４と接合されている。

一般面部２０Ｂは、フランジ部２４に対して板厚方向一方側に離間した状態でかつ当該フランジ部２４に対してロッカ１０の長手方向に一定の間隔を保った状態で配置されている。この一般面部２０Ｂは、フランジ部２０においてロッカ１０の長手方向と直交する方向に一様に設けられており、一般面部２０Ｂを基準とすると上述した接合面部２０Ａは、フランジ部２４側に凹んだ状態となっている。

そして、本実施形態では、複数の一般面部２０Ｂ、一例として、フランジ部２０の長手方向に配列された一般面部２０Ｂのうち２箇所おきの一般面部２０Ｂに「座面部２０Ｃ」が設けられている。

図１に示されるように、座面部２０Ｃは、一般面部２０Ｂの一部が板厚方向一方側に膨出して設けられており、板厚方向から見て円状に形成されている。また、座面部２０Ｃの板厚方向一方側の面、すなわち座面２０Ｃ１は、接合面部２０Ａの板厚方向一方側の面、すなわち溶接面２０Ａ１と平行となるように形成されており、座面２０Ｃ１と溶接面２０Ａ１との板厚方向の距離Ｈは、０．５[ｍｍ]≦Ｈ≦１．０[ｍｍ]に設定されている。

そして、座面部２０Ｃの座面２０Ｃ１には、その板厚方向一方側から、締結部材としての「タッピンネジ２８」が螺入されており、このタッピンネジ２８は、座面部２０Ｃ及びフランジ部２４を切削しつつ、座面部２０Ｃとフランジ部２４とを板厚方向一方側から締結している。なお、座面２０Ｃ１の板厚方向から見た直径は、タッピンネジ２８の頭部２８Ａの直径よりも大きい寸法に設定されている。

（本実施形態の作用及び効果）
次に、本実施形態の作用及び効果を説明する。

本実施形態では、図１に示されるように、フランジ部２０に沿ってフランジ部２４が配置されている。フランジ部２０は、フランジ部２０の一部を構成する接合面部２０Ａ及び一般面部２０Ｂを備えており、接合面部２０Ａは、フランジ部２４と、レーザ溶接部２６によって、板厚方向一方側から接合されている。一方、フランジ部２０の一般面部２０Ｂは、フランジ部２４と、タッピンネジ２８によって締結されている。このため、本実施形態では、フランジ部２０とフランジ部２４とがタッピンネジ２８によって位置決めされた状態で、レーザ溶接部２６によってフランジ部２０とフランジ部２４とを接合することができる。

また、タッピンネジ２８は、フランジ部２０の一般面部２０Ｂ及びフランジ部２４を切削しつつ一般面部２０Ｂ及びフランジ部２４を板厚方向一方側から締結することができる。このため、本実施形態では、板厚方向一方側からの作業でフランジ部２０とフランジ部２４とを接合することができる。

ところで、フランジ部２０の一般面部２０Ｂとフランジ部２４とが密着した状態で一般面部２０Ｂとフランジ部２４とがタッピンネジ２８で締結されると、フランジ部２０及びフランジ部２４がタッピンネジ２８で切削されることで一般面部２０Ｂとフランジ部２４との間に余肉部が発生することが考えられる。そして、この余肉部によって、フランジ部２０の一般面部２０Ｂとフランジ部２４との間に隙間が発生し、ひいてはフランジ部２０の接合面部２０Ａとフランジ部２４との間に隙間が発生し、レーザ溶接部２６の強度を確保することが困難となることが考えられる。

ここで、本実施形態では、フランジ部２０の一般面部２０Ｂが、フランジ部２４に対して板厚方向一方側に離間して配置されている。このため、タッピンネジ２８によって発生した余肉部３０がフランジ部２０の一般面部２０Ｂとフランジ部２４との間に収まり、余肉部３０によってフランジ部２０とフランジ部２４との間に隙間が発生することを抑制することができる。その結果、本実施形態では、フランジ部２０とフランジ部２４との間の隙間の発生が抑制された状態で、フランジ部２０の接合面部２０Ａとフランジ部２４とをレーザ溶接部２６で接合することができ、当該レーザ溶接部２６の強度を確保することができる。したがって、本実施形態では、レーザ溶接部２６の強度を確保しつつ、２枚の鋼板、すなわちフランジ部２０、２４の板厚方向一方側からの作業でこれらの鋼板の接合を行うことができる。

また、本実施形態では、フランジ部２０の一般面部２０Ｂの一部が板厚方向一方側に膨出して設けられた座面部２０Ｃに、タッピンネジ２８が締結されており、タッピンネジ２８によって発生する余肉部３０が収まる空間をより広く確保することができる。また、タッピンネジ２８の軸力を座面部２０Ｃで支持することができ、当該軸力がフランジ部２０に影響を及ぼすことを抑制することができる。したがって、本実施形態では、レーザ溶接部２６及びフランジ部２０、２４に対するタッピンネジ２８の締結による影響を低減することができる。

＜上記実施形態の補足説明＞
（１）上述した実施形態では、座面部２０Ｃが設けられた一般面部２０Ｂにタッピンネジ２８を締結したが、フランジ部２０の加工精度等に応じて、座面部２０Ｃが設けられていない一般面部２０Ｂにタッピンネジ２８が締結されていてもよい。

（２）また、上述した実施形態では、フランジ部２０に座面部２０Ｃを設けたが、タッピンネジ２８の仕様等に応じて、フランジ部２０に座面部２０Ｃを設けない構成としてもよい。さらに、フランジ部２０及びフランジ部２４の切削が可能であれば、フランジ部２０とフランジ部２４との締結にタッピンネジ２８以外の締結部材を用いてもよい。

２０フランジ部（第１の鋼板）
２０Ａ接合面部
２０Ｂ一般面部
２０Ｃ座面部
２４フランジ部（第２の鋼板）
２６レーザ溶接部
２８タッピンネジ（締結部材）

Claims

第１の鋼板と、
前記第１の鋼板に沿って配置された第２の鋼板と、
前記第１の鋼板の一部を構成する接合面部と前記第２の鋼板とを当該第１の鋼板及び当該第２の鋼板の板厚方向一方側から接合するレーザ溶接部と、
前記第１の鋼板の一部を構成しかつ前記接合面部と隣接して設けられると共に前記第２の鋼板に対して前記板厚方向一方側に離間して配置された一般面部と、当該第２の鋼板とを当該一般面部及び当該第２の鋼板を切削しつつ前記板厚方向一方側から締結する締結部材と、
を有する接合構造。
前記一般面部には、当該一般面部の一部が前記板厚方向一方側に膨出して前記締結部材が締結される座面部が設けられている、
請求項１に記載の接合構造。