JP6560003B2 - 溶接構造物 - Google Patents

Description

本発明は、溶接構造物に関する。

例えば車両において、パイプと取付部材との接合など、レーザ溶接による部品同士の接合が施されている溶接構造物が知られている。例えば、特許文献１には、Ｃ字状の溶接線を有する溶接施工部が形成された溶接構造物が開示されている。

特開２００３−１４５２８５号公報

ところが、レーザ溶接による溶接線の端部（溶接の始点及び終点）は、ポロシティ（空洞）が発生しやすい等の理由により、安定して良好な溶接強度が得られにくく、応力が溶接線の端部に集中する場合、溶接施工部のはがれが発生する問題があった。

本発明は、溶接施工部のはがれが生じにくい溶接構造物の提供を目的としている。

本発明の一側面は、溶接構造物であって、第１の部材と、第２の部材と、を備える。第２の部材は、第１の部材とレーザ溶接によって接合され、少なくとも１本の溶接線を有する溶接施工部が形成されている。溶接線の各端部は、溶接施工部を最短の長さで囲む１本の外周線から離間して配置される。

このような構成によれば、溶接線の各端部が溶接施工部における最も外側の位置（外周線に隣接する位置）よりも内側に配置され、溶接施工部に荷重が加わった際に各端部よりも先に溶接線における端部以外の部分に応力がかかりやすくなるため、各端部への応力の集中が抑制される。よって、溶接施工部のはがれが生じにくい溶接構造物の提供が可能となる。

上記構成において、溶接線の各端部は、溶接施工部が有する少なくとも１本の溶接線に３６０度囲まれていてもよい。このような構成によれば、溶接施工部にどの方向から荷重が加わった場合にも、各端部よりも先に溶接線における端部以外の部分に応力がかかるため、各端部に応力が集中することを抑制することができる。

上記構成において、溶接線の各端部である第１の端部及び第２の端部は、第１の端部及び第２の端部を有する溶接線に３６０度囲まれていてもよい。このような構成によれば、１本の溶接線によっても、第１の端部及び第２の端部に応力が集中することを抑制することができる。

上記構成において、溶接線は、端部同士の間に開口部が形成されたＣ字状であってもよい。このような構成によれば、溶接線が閉じた形状に形成される場合と比較して、溶接線により囲まれた部分に孔が空いてしまうことを防ぐことができる。

上記構成において、少なくとも一部が外周線に沿って配置された溶接線の開口部が、外周線に面していなくてもよい。このような構成によれば、少なくとも一部が外周線に沿って（溶接施工部における最も外側の位置に）配置された溶接線の各端部が、外周線に隣接する位置に配置されない。よって、溶接施工部に１本のみ形成された場合には端部が外周線に隣接する位置に配置される形状の溶接線であっても、複数本の配置により端部が外周線に隣接しないようにすることができる。

第１実施形態のインパネリインフォースメントの全体図である。 第１実施形態の大径パイプ及びブレースブラケットの拡大図である。 第１実施形態の溶接線を示す図である。 第２実施形態の溶接線を示す図である。 比較例の溶接線を示す図である。 変形例の溶接線を示す図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１に示す第１実施形態のインパネリインフォースメント１０は、車両を構成する溶接構造物であり、インストルメントパネル内において車両幅方向（車両左右方向）に沿って、図示しない運転席側ピラーと助手席側ピラーとの間に配設されている。なお、車両左右方向における左右とは、車両後方から車両前方を見た際の左右のことをいい、図１に示すインパネリインフォースメント１０では、左端部１１（運転席側）が左側となり、右端部１２（助手席側）が右側となる。インパネリインフォースメント１０は、大径パイプ２と、小径パイプ３と、ブレースブラケット４と、を備える。

大径パイプ２は、インパネリインフォースメント１０の左端部１１を含む運転席側部分を構成している。大径パイプ２は、ブラケット等の部材を介して、ステアリングコラム（図示せず）を支持している。

小径パイプ３は、インパネリインフォースメント１０の右端部１２を含む運転席とは反対側（助手席側）の部分を構成している。小径パイプ３の外径は、大径パイプ２の外径よりも小さい。また、小径パイプ３の厚み（板厚）は、大径パイプ２の厚みよりも薄い。小径パイプ３は、大径パイプ２と溶接等により連結されている。

ブレースブラケット４は、インパネリインフォースメント１０の車両下方側に配設されているフロアブレース（図示せず）を大径パイプ２に固定する鋼板状の部材である。図２に示すように、ブレースブラケット４は、Ｕ字状に折り曲げられた形状の本体部４０と、本体部４０から延設されたフランジ部４１と、を備える。本体部４０には、締結孔４２が形成されている。フランジ部４１は、ブレースブラケット４の端部に形成され、大径パイプ２と当接する。フランジ部４１は、大径パイプ２とレーザ溶接によって接合され、接合された箇所が、後述する溶接施工部６となる。本体部４０は、締結孔４２に挿通されたボルト５によりフロアブレースの上端部に締結される。このようにして、大径パイプ２にフロアブレースが固定される。なお、フロアブレースの下端部は車体フロア（図示せず）に固定されている。

次に、レーザ溶接によって形成される溶接施工部６について具体的に説明する。
図３に示すように、溶接施工部６は、レーザ溶接によって、フランジ部４１に溶接の軌跡である溶接線６１が施されることにより形成される。本実施形態では、溶接施工部６は、複数（この例では４本）の溶接線６１を有する。各溶接線６１は、溶接の始点及び終点である２つの溶接端部６２同士の間に開口部６１０が形成されたＣ字状の形状である。各溶接線６１は、２つの円弧６１１を有する。

外周線６３は、溶接施工部６を最短の長さで囲む１本の仮想線である。外周線６３は、溶接施工部６が有するすべて（この例では４本）の溶接線６１を包含するようにして描かれる。本実施形態では、各溶接線６１の一部が外周線６３に沿って（溶接施工部６における最も外側の位置に）配置されており、各溶接線６１の開口部６１０が、外周線６３に面しないよう配置されている。その結果、各溶接端部６２は、外周線６３から離間して配置されている。なお、ここでいう「離間して配置」とは、溶接端部６２が溶接施工部６における最も外側の位置（外周線６３に隣接する位置）よりも内側に配置されることを意味する。

［１−２．効果］
以上詳述した第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１ａ）ブレースブラケット４は、大径パイプ２とレーザ溶接によって接合される。ブレースブラケット４には、４本の溶接線６１を有する溶接施工部６が形成されている。溶接線６１の各溶接端部６２は、溶接施工部６を最短の長さで囲む１本の外周線６３から離間して配置される。

このような構成によれば、溶接線６１の各溶接端部６２が溶接施工部６における最も外側の位置（外周線６３に隣接する位置）よりも内側に配置される。したがって、例えば車両の衝突などの衝撃により溶接施工部６に荷重が加わった際に、溶接端部６２よりも先に溶接線６１における溶接端部６２以外の部分に応力がかかりやすくなるため、溶接端部６２への応力の集中が抑制される。よって、溶接施工部６のはがれが生じにくいインパネリインフォースメント１０の提供が可能となる。

すなわち、例えば、図５に示すように、溶接端部８２が外周線８３と隣接する位置に配置された溶接施工部８では、開口部８１０の方向（方向ａ）に荷重が加わると、溶接端部８２に応力が集中しやすくなる。溶接端部８２は、溶接線８１における溶接端部８２以外の部分と比較して、溶接加工の性能上溶接強度（許容応力）が劣るため、荷重の大きさによっては、溶接施工部６のはがれが発生する場合がある。

これに対し、第１実施形態の溶接施工部６では、４つの溶接線６１のそれぞれの開口部６１０が外周線６３に面しておらず、各溶接端部６２が、外周線６３に隣接する位置よりも内側に配置されている。その結果、溶接端部６２への応力の集中を抑制することができる。

（１ｂ）溶接線６１は、溶接端部６２同士の間に開口部６１０が形成されたＣ字状の形状を有する。このような構成によれば、溶接線が閉じた形状に形成される場合と比較して、溶接線６１により囲まれた部分に孔が空いてしまうことを防ぐことができる。

（１ｃ）溶接線６１の開口部６１０が、外周線６３に面していない。このような構成によれば、溶接線６１の各溶接端部６２が、外周線６３に隣接する位置に配置されない。よって、溶接施工部に１本のみ形成された場合には溶接端部が外周線に隣接する位置に配置される形状（単純なＣ字状）の溶接線であっても、複数本の配置により溶接端部が外周線に隣接しないようにすることができる。

［２．第２実施形態］
図４に示す第２実施形態の溶接施工部７は、第１実施形態の溶接線６１とは形状が異なる１本の溶接線７１を有する。つまり、第２実施形態は、４本の溶接線６１を有する溶接施工部６に代えて、１本の溶接線７１を有する溶接施工部７が形成されている点で、第１実施形態と異なる。その他、基本的な構成は第１実施形態と同様であり、第１実施形態と共通する構成については、同一符号を用いて説明を省略する。

溶接線７１は、第１実施形態の溶接線６１と同様、レーザ溶接によって形成され、円弧７１１を含むＣ字状の形状を有しているが、溶接の始点及び終点付近における形状が異なる。すなわち、溶接線６１の各溶接端部６２は、円弧６１１から延長された直線部分の末端であるのに対し、溶接線７１の各溶接端部７２は、開口部７１０から更に円弧７１１の内部側に回り込むように描かれる円弧７１２の末端である。このため、各溶接端部７２は、溶接施工部７を最短の長さで囲む１本の仮想線である外周線７３から離間して配置される。特に、本実施形態では、各溶接端部７２が、溶接線７１における溶接端部７２以外の部分に３６０度囲まれるように配置されている。ここでいう「３６０度囲まれる」とは、溶接端部７２と外周線７３上の任意の点とを結ぶ直線が必ず溶接線７１と交わることを意味する。

以上詳述した第２実施形態によれば、前述した第１実施形態の（１ａ）の効果に加え、以下の効果が得られる。
（２ａ）溶接線７１の溶接端部７２は、溶接線７１に３６０度囲まれている。このような構成によれば、溶接施工部７にどの方向から荷重が加わった場合にも、各溶接端部７２よりも先に、例えば円弧７１１など、溶接線７１における溶接端部７２以外の部分に応力がかかるため、各溶接端部７２に応力が集中することを抑制することができる。

なお、上記第１及び第２実施形態では、インパネリインフォースメント１０が溶接構造物の一例に相当し、大径パイプ２が第１の部材の一例に相当し、ブレースブラケット４が第２の部材の一例に相当する。

［３．他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を取り得ることは言うまでもない。

（３ａ）上記各実施形態では、Ｃ字状の溶接線６１，７１を例示したが、溶接線の形状はこれに限定されるものではない。例えば、溶接線６１，７１とは形状の異なるＣ字状であってもよく、Ｃ字状以外の形状であってもよい。なお、ここでいう「Ｃ字状」とは、全体としてある部分を取り囲む形状であって、閉じた形状（Ｏ字状）ではなく、開口部が形成された形状を意味する。すなわち、厳密なＣの形状が要求されるものではなく、例えば第１実施形態のように、円弧６１１の間や開口部６１０の近辺など、少なくとも一部に直線部分が含まれてもよい。また例えば、円弧６１１は、開口部６１０の中心を軸として対称に配置されていなくてもよく、各円弧６１１の大きさが異なっていてもよい。

（３ｂ）上記第１実施形態では、溶接施工部６が４本の溶接線６１を有する構成を例示し、上記第２実施形態では、溶接施工部７が１本の溶接線７１を有する構成を例示したが、溶接線の本数はこれに限定されるものではなく、何本であってもよい。

（３ｃ）上記第２実施形態では、溶接線７１の溶接端部７２が溶接線７１に３６０度囲まれている形状としてＣ字状の形状を例示したが、これに限定されるものではなく、例えばＳ字状の形状でもよい。また例えば、溶接施工部が複数本の溶接線を有し、各溶接端部がいずれかの溶接線に３６０度囲まれるようにしてもよい。例えば、図６に示す変形例の溶接施工部９は、２本の溶接線９１１の各溶接端部が、溶接線９１１の内部側に若干回り込むように配置される。その結果、各溶接線９１１の各溶接端部が、いずれかの溶接線９１１に３６０度囲まれる。このような変形例によっても、第２実施形態と同様の効果が得られる。

（３ｄ）上記各実施形態では、大径パイプ２とブレースブラケット４との溶接部に本発明が適用された構成を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、本発明は、インパネリインフォースメント１０における他の溶接部に適用されてもよい。また例えば、本発明は、車両を構成する他の溶接構造物に適用されてもよい。また例えば、本発明は、車両以外で用いられる溶接構造物に適用されてもよい。

（３ｅ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。

２…大径パイプ、３…小径パイプ、４…ブレースブラケット、５…ボルト、６，７，８，９…溶接施工部、１０…インパネリインフォースメント、１１…左端部、１２…右端部、４０…本体部、４１…フランジ部、４２…締結孔、６１，７１，８１，９１１…溶接線、６２，７２，８２…溶接端部、６３，７３，８３…外周線、６１０，７１０，８１０…開口部、６１１，７１１，７１２…円弧。

Claims (3)

1. 第１の部材と、
   前記第１の部材とレーザ溶接によって接合され、少なくとも１本の溶接線を有する溶接施工部が形成された第２の部材と、
   を備え、
   前記溶接線の各端部は、前記溶接施工部を最短の長さで囲む１本の外周線から離間して配置され、
   前記溶接線の各端部は、前記溶接施工部が有する前記少なくとも１本の溶接線に３６０度囲まれており、
   前記溶接線は、前記端部同士の間に開口部が形成されたＣ字状である、溶接構造物。
2. 請求項１に記載の溶接構造物であって、
   前記溶接線の各端部である第１の端部及び第２の端部は、前記第１の端部及び前記第２の端部を有する前記溶接線に３６０度囲まれている、溶接構造物。
3. 請求項１又は請求項２に記載の溶接構造物であって、
   少なくとも一部が前記外周線に沿って配置された前記溶接線の前記開口部が、前記外周線に面していない、溶接構造物。