JP5161214B2 - スポット溶接されるワークピース - Google Patents

Description

本発明は、互いにスポット溶接される複数のワークピースに関するものである。

従来、自動車のボディの骨組みとして、例えば乗用車における前後のドアの間にセンターピラーを設けているものがある。そのようなセンターピラーにおいて、車体内側と車体外側となる各ワークピースを用い、両ワークピース間に略矩形断面の空間が形成されるように重ね合わせ、互いに当接する部分をスポット溶接して両ワークピースを一体化して形成するようにしたものがある。また、そのスポット溶接を容易に行うことができるように、少なくともいずれか一方のワークピースの縁部にフランジを設けて、フランジをスポット溶接するようにしたものがあった（例えば特許文献１参照）。
特開平６−２７８４６６号公報

上記したようなワークピースのフランジを、対応するフランジを有するものであって良い他方のワークピースに対するスポット溶接にあっては、フランジの延在方向に所定の間隔で複数箇所にスポット溶接する場合があり、その場合に、所定の強度を確保するためにはスポット溶接の打点位置に大きなずれが生じないようにする必要がある。そのため、例えばスポット溶接の打点位置の目安として、ワークピースのプレス加工による形成と同時にフランジの所定位置に凹部（ダボ）を形成したものがあった。

上記したような凹部にあっては、その深さを大きくしたり、面積を大きくするとその部分の強度が減じられるため、通常、視認性が悪いという欠点があった。さらに、工場の溶接工程の設備や順序などに応じて、車室側から溶接する場合と、車外側から溶接する場合とがあり、スポット溶接の品質管理がしづらいという問題もあった。

このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の主な目的は、スポット溶接の打点位置の目安として視認性が良く、かつ溶接の品質管理を容易にするようなマーキングを備えたワークピースを提供することにある。

本発明によれば、このような課題は、互いにスポット溶接されるワークピースであって、縁部を有する横方向フランジを備えた第１のワークピースと、前記横方向フランジに重合された部分を有し、前記横方向フランジに複数の位置でスポット溶接された第２のワークピースとを有し、前記横方向フランジの前記縁部が、複数の頂部及び複数の谷部を交互に含む緩やかな円弧形状を用いて波歯形状を有し、前記スポット溶接された位置が、前記横方向フランジの前記頂部に配置され、前記各頂部が、スポット溶接されるべき所定の領域に対応する長さを有する平坦化された真直部分を有し、前記各谷部が、前記真直部分から所定深さの円弧状に切り込んだ外向き凹形の円弧状に形成され、前記各頂部の前記真直部分から隣接する前記谷部に向かう部分が、外向き凸形の円弧状に形成され、前記スポット溶接される位置に、前記スポット溶接の打点位置としての円を前記横方向フランジの前記縁部の延在方向に２つ並べた長円となる打点許容範囲を有し、前記各頂部の前記真直部分が、前記打点許容範囲の長軸方向両端の半円同士を結ぶ接線の長さに等しく形成されていることを特徴とするスポット溶接されるワークピースを提供することにより達成される。

本発明は、更にオープニングトリム部材を含み、前記オープニングトリム部材が、前記第１のワークピースの前記横方向フランジ及び該フランジにスポット溶接された前記第２のワークピースの前記部分を受容するために互いに対向する２つの壁により画定されたスロットと、互いに対向する前記両壁に設けられた互いに対向する１つの挟持リップとを有し、前記スロットの底と前記挟持リップとの間の距離が、前記横方向フランジの前記頂部及び又は前記第２のワークピースのスポット溶接された前記部分の縁部と前記谷部との間の距離よりも大きいものであって良い。

このように本発明によれば、第１のワークピースの横方向フランジの縁部の波歯形状により、高い視認性を有するスポット溶接の打点位置の目安を設けることができる。ワークピースの肉厚の関係から高い視認性を有する程度に深いものとすることができない凹設部（ダボ）とは異なり、波歯形状は、溶接部或いはワークピースの強度を減ずることなく、高い視認性を有するような寸法のものとすることができる。スポット溶接の打点位置の許容範囲を設定するために、前記各頂部が、スポット溶接されるべき所定の領域に対応する長さを有する平坦化された真直部分を有するものとすると良い。

横方向フランジの波歯形状により発生し得る切欠き感度の問題を回避するために、記各谷部が、外向きに凹形の円弧状部分を含み、前記各頂部の前記真直部分が、外向きに凸形の円弧状部分を介して、隣接する前記谷部に接続されているものとすると良い。

スポット溶接された部分をマーキングする凹設部が、前記第２のワークピースの、前記第１のワークピースに対して離反する側の面に設けられている場合には、スポット溶接される部分を、前記第１のワークピースの側からばかりでなく、前記第２のワークピースの側からも視認可能とすることができる。

本発明は、限定的ではないが、特に、モノコック車体のドア開口を外囲する部分をスポット溶接する場合に好適である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１に示されるように、車体１の側部には、その下部にて車体前後方向に延在するサイドシル２が設けられている。図示例は４ドア車で、その前後の各ドア用開口部の間にセンターピラー３が設けられている。

図２に示されるように、センターピラー３は、２つのワークピースとして、アウタサイドパネル４の一部として形成されたセンターピラーアウタ５と、車室内側からセンターピラーアウタ５に重ね合わせられたセンターピラーインナ６とを含む。また、図３に示されるように、センターピラーアウタ５とセンターピラーインナ６との間にはセンターピラースチフナ７が挟持状態に設けられている。

このようにして構成されたセンターピラー３を含むドア用開口部におけるフレームのインナ部材とアウタ部材とのスポット溶接にあっては、図示例では、前側ドア用開口部にあっては図１の範囲Ｌ１で示された開口部の縁部に対して、後側ドア用開口部にあっては図１の範囲Ｌ２で示された開口部の縁部に対して行う。

センターピラーインナ６は、概ねスチフナ７から離隔しているが、図１に示された溶接範囲Ｌ１・Ｌ２に対応する部分に於いて、他の部分よりも車室外側に向けて曲折されたフランジ８が形成されている。フランジ８は、センターピラースチフナ７に密接して重合され、チフナ７はセンターピラーアウタ５に密接して重合されている。

図２に最も良く示されるように、フランジ８の縁部は波打つような波歯形状に形成され、センターピラーアウタ５の縁部は、完成したセンターピラーの設計形状に応じた概ね真直或いは僅かに湾曲した形状を有する。フランジ８の波歯形状における頂部８ａはセンターピラーアウタ５の縁部と略一致し、谷部８ｂの最深部は、図３に示されるように頂部８ａに対して所定の深さを有する。図示された実施例では、スチフナ７の縁部は、センターピラーインナ６の波歯形状と概ね同形にされている。しかしながら、スチフナ７の縁部は、概ね真直或いは僅かに湾曲した形状を有するものであって良く、フランジ８の波歯形状における頂部８ａの縁部に対応するものとすると良い。

このアセンブリの縁部には、溶接工程よりも後の工程で、オープニングトリム９が装着され（図３）、オープニングトリム９は、上記アセンブリの縁部を受容するために、互いに対向する２つの壁により画定されたスロット９ｂと、互いに対向する前記両壁に設けられた互いに対向する１つの挟持リップ９ａとを有する。このアセンブリの縁部（センターピラーインナ６のフランジ８の頂部８ａの外縁部或いはセンターピラーアウタ５の外縁部）と谷部８ｂとの間の距離Ｃは、オープニングトリム９のフランジ８への取り付け状態で挟持リップ９ａがセンターピラーインナ６の表面を弾性復元力で押圧し得るように設定されている。すなわち、スロット９ｂの底と挟持リップ９ａとの間の距離Ｄが、このアセンブリの縁部と谷部８ｂとの間の距離Ｃよりも大きい（Ｄ＞Ｃ）。図４では、横方向フランジ８の頂部８ａが、センターピラーアウタ５の縁部よりもやや内側にオフセットしている様子がやや誇張されて示されているが、実際にはオフセットは極めて小さく、互いに略整合するものであって良い。従って、距離Ｃは、谷部８ｂの所定の深さに略対応する。この距離Ｃが過大である場合には、オープニングトリム９のフランジ８への取り付け状態で挟持リップ９ａが谷部８ｂの中に入ってしまう場合が生じ、そのような場合にはセンターピラーアウタ５とセンターピラーインナ６とを厚さ方向に挟持するべく対向する各挟持リップ９ａによる挟持力が低下してオープニングトリム９が外れる虞がある。それに対して、上記したように距離Ｃを設定することにより、オープニングトリム９のフランジ８への取り付け状態で挟持リップ９ａが谷部８ｂの中に入ってしまうことを回避でき、対向する各挟持リップ９ａによりセンターピラーアウタ５とセンターピラーインナ６とを確実に挟持した状態になり、オープニングトリム９が外れてしまうことを回避できる。

このようにしてセンターピラーインナ６のフランジ８に波歯形状が形成されるが、図２に示されるように、頂部８ａをスポット溶接の打点位置１１の目安とすることができる。これにより、従来のダボ形状の小さな穴に比較して、容易かつ明確に打点位置１１を視認することができる。また、フランジ８にあっては、スポット溶接のために用いられるが、スポット溶接部分以外にあっては強度的に同一幅である必要が無く、上記したようにオープニングトリム９の取り付けに必要な厚さを確保する部分以外は無くても良い。本発明によるフランジ８の縁部の波歯形状は、その形態に対応し得るものであり、谷部８ｂを形成するために切り落とされた部分によりセンターピラーインナ６の軽量化が達成される。

その波歯形状の具体例を図４を参照して示す。スポット溶接の設計に応じた打点位置１１を隣り合う谷部８ｂ間の真ん中の位置として、フランジ８の縁部の延在方向に対する設計上許容できるずれＳを考慮して打点許容範囲１２を設定する。図４では、打点位置１１として半径Ｒｓの円を設定した場合、その円（半径Ｒｓ）をフランジ８の縁部の延在方向に２つ並べてできた長円となる範囲を打点許容範囲１２としている。

図２に示すように、その長円形の打点許容範囲１２における長軸方向両端の半円（半径Ｒｓ）同士を結ぶ接線の長さに対応して頂部８ａを平坦化し、その部分の長さを、長円となる範囲の直線区間の長さに等しいものとして良い。各谷部８ｂは、直線区間からある深さに至る部分を円弧状に切り込んだ形状（半径Ｒ）に形成する。このようにして、各直線区間から、隣接する谷部８ｂに向かう部分の弧状の形成を、打点許容範囲１２の両端の半円の半径Ｒｓに余白を加えた半径Ｒｃとなる円弧で形成して良い。例えば、半径Ｒｓを５ｍｍとすると、半径Ｒｃを６（＝５＋１）ｍｍとして良い。即ち、各谷部８ｂが、外向きに凹形の円弧状部分を含み、前記各頂部の前記真直部分が、外向きに凸形の円弧状部分を介して、隣接する前記谷部に接続されている。

このように波歯形状の頂部８ａと谷部８ｂとを円弧形状（半径Ｒｃ及びＲ）の組み合わせで形成することにより、緩やかな円弧形状を用いて波歯形状を形成することができるため、車両衝突時に波歯形状部分に亀裂が発生することがない。そして、フランジ８の波歯形状における頂部８ａに対応する部分に対してスポット溶接すれば良く、その際の溶接打点位置を容易に目視により確認することができるため、手作業によるスポット溶接作業を容易に行うことができる。また、溶接許容範囲に対応した大きさで頂部８ａを形成することから、頂部８ａから外れないようにスポット溶接することにより、設計上の許容間隔で各スポット溶接を行うことができ、スポット溶接位置すなわちスポット溶接の品質管理も容易に行うことができる。

この波歯形状は、フランジ８のフランジ面を正視した状態で山・谷となるように形成されるものであり、センターピラーインナ６をプレス加工で形成する時に切り落とすようにして同時に形成することができる。これにより、波歯形状を別工程で形成する必要もなく、工程を増やすことなく好適な目安となる形状を形成することができる。

さらに、図示された実施例では、図３に示されるようにセンターピラーアウタ５の車室外方の側面には凹設部からなるダボ１３を設けている。これは、工場の溶接工程の設備や順序などに応じて、車室側から溶接する場合と、車外側から溶接する場合とがあり、車室側からの溶接に対しては上記波歯形状を目安として良く、車外側からの溶接に対してはダボ１３を目安とすることができる。

一般的に車室側からの作業にあっては照明が暗くなりがちであり、車外側からの作業にあっては明るくしたら照明方向を自由にしたりすることが比較的楽であり、車外側からの溶接に対する目安にはダボ１３を用いることは可能である。これにより、車室側と車外側との２方向から溶接する形態に対しても好適に対応でき、溶接品質管理を容易に行うことができる。

なお、図示例ではセンターピラー３に適用した例について示したが、２つのワークピースの一方にフランジを設け、そのフランジにスポット溶接して両ワークピースを接合する部分に適用でき、センターピラー３に限られるものではない。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明は上記実施形態や変形例に限定されることなく幅広く変形実施することができる。

本出願のパリ条約に基づく優先権主張の基礎出願の全内容及び本出願中で引用された従来技術の全内容は、それに言及したことをもって本願明細書の一部とする。

本発明が適用された自動車の車体側部構造の車室側を示すフレーム図である。 図１の矢印II線で示されたセンターピラーの基部を示す要部拡大斜視図である。 図２の矢印III−III線に沿って見た断面図およびオープニングトリムの取り付け要領を示す図である。 図２のさらに要部拡大図である。

符号の説明

５ センターピラーアウタ（ワークピース）
６ センターピラーインナ（ワークピース）
８ フランジ
８ａ 頂部、８ｂ 谷部
９ トリム部材
１１ 打点位置
１３ ダボ

Claims (4)

1. 互いにスポット溶接されるワークピースであって、
   縁部を有する横方向フランジを備えた第１のワークピースと、
   前記横方向フランジに重合された部分を有し、前記横方向フランジに複数の位置でスポット溶接された第２のワークピースとを有し、
   前記横方向フランジの前記縁部が、複数の頂部及び複数の谷部を交互に含む緩やかな円弧形状を用いて波歯形状を有し、前記スポット溶接された位置が、前記横方向フランジの前記頂部に配置され、
   前記各頂部が、スポット溶接されるべき所定の領域に対応する長さを有する平坦化された真直部分を有し、
   前記各谷部が、前記真直部分から所定深さの円弧状に切り込んだ外向き凹形の円弧状に形成され、
   前記各頂部の前記真直部分から隣接する前記谷部に向かう部分が、外向き凸形の円弧状に形成され、
   前記スポット溶接される位置に、前記スポット溶接の打点位置としての円を前記横方向フランジの前記縁部の延在方向に２つ並べた長円となる打点許容範囲を有し、
   前記各頂部の前記真直部分が、前記打点許容範囲の長軸方向両端の半円同士を結ぶ接線の長さに等しく形成されていることを特徴とするスポット溶接されるワークピース。
2. 前記外向き凸形の円弧状に形成される前記部分の半径は、前記スポット溶接の打点位置としての円の半径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接されるワークピース。
3. スポット溶接された部分をマーキングする凹設部が、前記第２のワークピースの、前記第１のワークピースに対して離反する側の面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接されるワークピース。
4. 前記ワークピースが、センターピラーインナ及びセンターピラーアウタを含むことを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接されるワークピース。

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