JP7488142B2 - 溶接で製造された部品及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザーロウ付け溶接などによって複数のパネルを互いに交差するように溶接する場合に発生する溶接部位の不良を防止することができる溶接で製造された部品及びその製造方法に関する。

スチールまたはアルミニウムまたは互い異なる材質のパネルを溶接する場合、溶接品質の確保及び外観デザインの要求に応じてレーザーロウ付け溶接を行なう。しかし、レーザーロウ付け溶接は、厚さが薄いパネルを使用するため、素材自体の剛性確保が難しい。また、溶接のためのクランピングの際に外力によって変形する可能性がある。例として２つのパネルを互いに加圧した状態で行なうと、溶接後にスプリングバック現象が発生するおそれがある。特に３つ以上のパネルを交差させて溶接する場合には、２つ以上の溶接ラインが互いに交差するので、交差地点で溶接のオーバーラップにより熱応力が過大となってパネルの溶接地点に変形が発生し、激しい場合にはピンホールが発生するという問題がある。

この問題点を解決するためには、溶接部がオーバーラップしないようにしなければならないが、その場合には所望の製品のデザイン実現が難しいという問題がある。そのため、製品のデザインを所望のとおりに確保し、溶接不良を防止することができる技術が求められている。

韓国特許第１０－０８１２４１４号明細書

本発明の目的は、複数のパネルを互いに交差するように溶接する場合に、溶接部位の不良を防止できる、溶接で製造された部品及びその製造方法を提供することにある。

本発明による溶接で製造された部品は、第１接合部が設定された第１パートと、第２接合部及び該第２接合部と交差する交差接合部が設定され、第１接合部の一部と第２接合部とがオーバーラップするように第１パートに結合され、第２接合部と第１接合部とが先行溶接された第２パートと、第３接合部が設定され、第３接合部の一部は第１接合部の他の部分とオーバーラップし、第３接合部の残り部分は交差接合部とオーバーラップし、それぞれのオーバーラップした部分が後行溶接されることにより、第１パート及び第２パートに結合された第３パートと、を含み、先行溶接と後行溶接とが互いに交差する地点に隣接して第１パートまたは第２パートまたは第３パートに剛性補強部が成形されることを特徴とする。

先行溶接と後行溶接はレーザー溶接で行なうことができる。

第１接合部、第２接合部及び交差接合部、並びに第３接合部は、それぞれ第１パート、第２パート及び第３パートの縁に沿って形成された第１フランジ、第２フランジ及び第３フランジに設定できる。

第１パート、第２パート及び第３パートは、同一または互いに異なる金属材質にできる。

第２接合部と交差接合部が第２パートの縁に沿って区域を分けて設定されることにより、第２接合部と交差接合部とが互いに出会う地点で第２接合部と交差接合部とが交差できる。

剛性補強部は、一定の深さに陥没した溝形状にできる。

剛性補強部は、第２パートの、第２接合部と交差接合部とが互いに出会う地点における第２接合部と交差接合部との間の地点に形成できる。

剛性補強部は、第２接合部と交差接合部との間の地点で第２接合部側に偏った地点に形成できる。

剛性補強部は、第２接合部と交差接合部との間の地点で第２接合部側に偏って位置し、第２接合部に連結されるように一定の深さに陥没した溝形状にできる。

第２パートは、第２接合部と交差接合部とが互いに出会う地点を除いた残り地点で第２接合部と交差接合部とが互いに離隔し、離隔した第２接合部と交差接合部との間には、一定の間隔で離隔して複数の剛性補強部が形成できる。

剛性補強部の陥没した地点にはシーラーが充填できる。

シーラーは、先行溶接と後行溶接とが互いに交差する地点に形成されたピンホールまで連結されてピンホールに充填できる。

第１パートは、車両のテールゲートアウターパネルアセンブリのアッパーパネルであり、第３パートは、テールゲートアウターパネルアセンブリのロアパネルであり、第２パートは、テールゲートアウターパネルアセンブリのアッパーパネルとロアパネルとの間に配置されたエクステンションパネルであることができる。

第１パートと第３パートは、両側端部が互いに溶接し、対向する中央部が離隔し、中央部に第２パートが配置され、第１パート、第２パート及び第３パートがすべて交差する地点における先行溶接と後行溶接は、互いに鋭角を成して交差することができる。

本発明による溶接で部品を製造する方法は、先行溶接と後行溶接とが互いに交差する地点に隣接して第１パートまたは第２パートまたは第３パートに剛性補強部を成形するステップと、第１接合部の一部と第２接合部とをオーバーラップさせて加圧した状態で先行溶接することにより、第１パートと第２パートとを結合するステップと、第３接合部の一部を第１接合部の他の部分とオーバーラップさせ、第３接合部の残り部分は交差接合部とオーバーラップさせた状態で加圧し、後行溶接することにより、第１パート、第２パート及び第３パートを結合するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明の溶接で製造された部品及びその製造方法によれば、レーザーロウ付け溶接によって複数のパネルを互いに交差するように溶接する場合の溶接部位に発生する不良を防止することができる。

本発明の一実施例で、溶接で製造された部品の第１パートを示す図である。 本発明の一実施例で、溶接で製造された部品の第２パートを示す図である。 本発明の一実施例で、溶接で製造された部品の第３パートを示す図である。 本発明の一実施例で、溶接で製造された部品の第１パートと第２パートとが結合された状態を示す図である。 図４に示された部品のＡ－Ａ部分を切開して示す断面図である。 本発明の一実施例で、溶接で製造された部品がすべて結合された状態を示す図である。 図６のＢ－Ｂ部分を切開して示す断面図である。 図６のＣ－Ｃ部分を切開して示す断面図である。 図６のＤ－Ｄ部分を切開して示す断面図である。 図２の第２パートのＡ部分を拡大した図である。

図１～図３は、本発明の一実施例で、溶接で製造された部品の第１パート、第２パート及び第３パートを示す図である。図４は、本発明の一実施例で、溶接で製造された部品の第１パートと第２パートとが結合された状態を示す図である。図５は、図４に示された部品のＡ－Ａ部分を切開して示す断面図である。図６は本発明の一実施例で、溶接で製造された部品がすべて結合された状態を示す図である。図７は図６のＢ－Ｂ部分を切開して示す断面図である。図８は図６のＣ－Ｃ部分を切開して示す断面図である。図９は図６のＤ－Ｄ部分を切開して示す断面図である。図１０は図２に示される第２パートのＡ部分を拡大して示す図である。

本発明は、レーザーロウ付け溶接などの溶接を介して複数のパネルを互いに交差するように溶接することにより製造する場合に発生しうる溶接部位の不良を防止することができる、溶接で製造された部品及びその製造方法に関する。

図１～図３に示すように、本発明に係る溶接で製造された部品は、第１接合部１２０が設定された第１パート１００と、第２接合部３２０及び該第２接合部３２０と交差する交差接合部３４０が設定され、第１接合部の一部１２２と第２接合部３２０とがオーバーラップするように第１パート１００に結合され、第２接合部３２０と第１接合部１２０とが先行溶接（Ｗ１）された第２パート３００と、第３接合部５２０が設定され、第３接合部の一部５２４は第１接合部の他の部分１２４とオーバーラップし、第３接合部の残り部分５２２は交差接合部３４０とオーバーラップし、それぞれのオーバーラップした部分が後行溶接（Ｗ２）されることにより、第１パート１００及び第２パート３００に結合された第３パート５００と、を含み、先行溶接Ｗ１と後行溶接Ｗ２とが互いに交差する地点に隣接して第１パート１００または第２パート３００または第３パート５００に剛性補強部３６０が成形される。

具体的には、本発明は、３つのパートが集まって一つの部品アセンブリをなす場合であり、その例として、パネル同士が溶接によって接合される場合に該当する。本発明が適用できる実施形態は、車両のテールゲートの外面をなすアウターパネルアセンブリであって、第１パート１００は車両のテールゲートアウターパネルアセンブリのアッパーパネルであり、第３パート５００はテールゲートアウターパネルアセンブリのロアパネルであり、第２パート３００はテールゲートアウターパネルアセンブリのアッパーパネルとロアパネルとの間に配置されたエクステンションパネルであり得る。しかし、本発明は、テールゲートにのみ適用されるのではなく、車両のドアパネルや各種の外装パネル、様々な産業用部品などにも活用可能である。

本発明は、厚さの薄いパネルに適用されるものなので、素材自体の剛性確保が容易ではなく、よって、溶接のためのクランピングの際に外力によってパネルの変形が発生するおそれがある。また、本発明は、先行溶接Ｗ１と後行溶接Ｗ２は、レーザー溶接、具体的にはレーザーロウ付け溶接にできる。この場合、溶接ラインがＷＣで交差すると、熱応力が過大であって変形が発生し、過度なスプリングバック現象によりピンホールなどが発生するおそれがある。したがって、このような問題を解決するために、本発明では、パネルの形状変更によって剛性をさらに付与して変形を防ぎ、溶接不良を防止するための構造を提案する。

具体的に、図１は第１パート１００を示すものであり、第１パート１００の下端には、図示の如く第１接合部１２０が設定される。図２は第２パート３００を示すものであり、第２パート３００には、上端に第２接合部３２０が設定され、下端には第２接合部３２０と交差する交差接合部３４０が設定される。図４の如く、第２パート３００は、第１接合部の一部１２２と第２接合部３２０とがオーバーラップするように第１パート１００と結合される。そして、第２接合部３２０と第１接合部１２０とが先行溶接（Ｗ１）される。

図３は、第３パート５００を示すものである。第３パート５００は、第３接合部５２０が設定され、図６のように第３接合部の一部５２４は第１接合部の他の部分１２４とオーバーラップし、第３接合部の残り部分５２２は交差接合部３４０とオーバーラップし、それぞれのオーバーラップした部分が後行溶接（Ｗ２）されることにより、第１パート１００及び第２パート３００と結合される。このような過程を介して、第１パート１００、第２パート３００及び第３パート５００は相互溶接によって結合される。

このような場合、相互の溶接ラインが交差しない場合に問題とならないが、本発明のように先行溶接Ｗ１と後行溶接Ｗ２とが互いに交差する地点ＷＣでは、クランピングによる素材の変形及び熱応力が過大であってスプリングバック現象によって材料の破断やピンホールなどが発生するおそれがあるので、先行溶接Ｗ１と後行溶接Ｗ２とが互いに交差する地点に隣接して第１パート１００または第２パート３００または第３パート５００に剛性補強部３６０が成形される。

剛性補強部３６０は、溶接の際に行われる加圧による材料の溶接後のスプリングバック現象を防止するために材料に剛性を付与し、また、溶接後の熱応力によるスプリングバックが作用して品質の不良が発生することを防止し、スプリングバックによって後行溶接Ｗ２の際に発生する段差発生などの問題を克服するためのものである。特に、ピンホールが発生する場合、これをシーラーなどで塞ぐために剛性補強部３６０を活用することができるので、追っての塗装の際に塗装面が滑らかに保たれるようにする。

具体的に、第１接合部１２０、第２接合部３２０及び交差接合部３４０、並びに第３接合部５２０は、それぞれ第１パート１００、第２パート３００及び第３パート５００の縁に沿って形成された第１フランジ、第２フランジ及び第３フランジに設定できる。第１フランジ、第２フランジ及び第３フランジは、パネルの縁部分が折り曲げられて、一定の面積を有する面形状に成形される。これらの第１フランジ、第２フランジ及び第３フランジが追って第１接合部１２０、第２接合部３２０、交差接合部３４０及び第３接合部５２０の役割を果たす。

また、第１パート１００、第２パート３００及び第３パート５００は、同一または互いに異なる金属材質であり得る。特にアルミニウムの場合、レーザー溶接などを介して接合が行われるが、アルミニウムは、伸びが良いものの、破断には脆弱であるため、本発明の適用時に大きな効果を得ることができる。一方、第２接合部３２０と交差接合部３４０が、図２に示すように、第２パート３００の縁に沿って区域を分けて設定されることにより、第２接合部３２０と交差接合部３４０とが互いに出会う地点で第２接合部３２０と交差接合部３４０とが交差することができる。図示された実施例は、第２パート３００の両端部で第２接合部３２０と交差接合部３４０とが互いに出会う地点をなす場合である。

剛性補強部３６０は、図１０に示すように、一定の深さに陥没した溝形状であり得る。剛性補強部３６０は、第２パート３００の、第２接合部３２０と交差接合部３４０とが互いに出会う地点における第２接合部３２０と交差接合部３４０との間の地点に形成できる。特に図示の如く、剛性補強部３６０は、第２接合部３２０と交差接合部３４０との間の地点における第２接合部３２０側に偏った地点に形成できる。

具体的に、剛性補強部３６０は、第２接合部３２０と交差接合部３４０との間の地点で第２接合部３２０側に偏って位置し、第２接合部３２０に連結されるように一定の深さに陥没した溝形状であり得る。このような剛性補強部３６０の陥没した地点にはシーラーが充填できる。通常、シーラーガンを用いて対象部にシーラーを塗布するが、狭い地点にはシーラーガンが十分到達しないという問題がある。微少量のシーラー塗布制御が現実的に難しいので、ある程度の量のシーラーが塗布されるしかない。このような問題により、ピンホールなどの所望の地点以外にシーラーが塗布される現象が発生し、これにより、追って塗装が不良になるという問題があった。

本発明の場合、剛性補強部３６０の陥没した地点にはシーラーを先に塗布することにより、シーラーが多少過剰に塗布されても溝にシーラーを充填して塗装表面の不良を防止することができ、充填されたシーラーの一部を側方に広げることにより、ピンホールが発生してもピンホールを塞ぐことができる。先行溶接Ｗ１と後行溶接Ｗ２とが互いに交差する地点には、もしピンホールなどが発生するとしても、シーラーを用いて塞ぐことができる。

一方、第２パート３００は、第２接合部３２０と交差接合部３４０とが互いに出会う地点を除いた残り地点で第２接合部３２０と交差接合部３４０とが互いに離隔し、離隔した第２接合部３２０と交差接合部３４０との間には、一定の間隔で離隔して複数の剛性補強部３６０、３６０’が形成できる。具体的に、本発明の部品を製造する方法は、先行溶接Ｗ１と後行溶接Ｗ２とが互いに交差する地点に隣接して第１パート１００または第２パート３００または第３パート５００に剛性補強部３６０を成形するステップと、第１接合部の一部１２２と第２接合部３２０とをオーバーラップさせて加圧した状態で先行溶接（Ｗ１）することにより、第１パート１００と第２パート３００とを結合するステップと、第３接合部の一部５２４を第１接合部の他の部分１２４とオーバーラップさせ、第３接合部の残り部分５２２は交差接合部３４０とオーバーラップさせた状態で加圧し、後行溶接（Ｗ２）することにより、第１パート１００、第２パート３００及び第３パート５００を結合するステップとを含む。

まず、図１０に示すように、先行溶接Ｗ１と後行溶接Ｗ２とが互いに交差する地点に隣接して第１パート１００または第２パート３００または第３パート５００に剛性補強部３６０を成形するステップを経る。そして、図４に示すように、第１接合部の一部１２２と第２接合部３２０をオーバーラップさせて加圧した状態で先行溶接（Ｗ１）することにより、第１パート１００と第２パート３００とを結合するステップを行う。このステップでは、第１接合部の一部１２２と第２接合部３２０をオーバーラップさせ、上下に治具などを介して加圧して２つの接合部を密着させた状態で、図５の断面のようにレーザーロウ付け溶接を行う。これにより、テールゲートアウターアッパーパネルとエクステンションパネルとの接合が行われる。テールゲートアウターアッパーパネルとエクステンションパネルは、図示の如く略９０度の角度で接合されるので、低い成形性にも拘らず、優れた外観デザインを持つ。

そして、図６に示すように、第３接合部の一部５２４を第１接合部の他の部分１２４とオーバーラップさせ、第３接合部の残り部分５２２は交差接合部３４０とオーバーラップさせた状態で加圧し、後行溶接（Ｗ２）することにより、第１パート１００、第２パート３００及び第３パート５００を結合するステップを行うことにより、組立を完成する。図７は図６に示された部品のＢ－Ｂ部分を切開して示す断面図であり、図８は図６に示された部品のＣ－Ｃ部分を切開して示す断面図であり、図９は図６に示された部品のＤ－Ｄ部分を切開して示す断面図である。

これらの図から分かるように、第３接合部の一部５２４を第１接合部の他の部分１２４とオーバーラップさせて加圧した状態で、図７のように後行溶接（Ｗ２）する。第３接合部の残り部分５２２は、交差接合部３４０とオーバーラップさせた状態で加圧し、図９のように後行溶接（Ｗ２）する。このような後行溶接Ｗ２は、一つの工程であって一度に連続して起こるが、この場合、図８のように後行溶接Ｗ２と先行溶接Ｗ１とが互いに交差する地点が発生し、この地点でピンホールなどの品質問題が発生するおそれがある。

これを解決するために、本発明は、図１０のように第２パート３００に剛性補強部３６０を予め成形しておく。剛性補強強部３６０の場合、第２接合部３２０と交差接合部３４０の間の地点で第２接合部３２０側に偏って位置し、具体的には、第２接合部３２０に連結されるように一定の深さに陥没した溝形状であり得る。このような剛性補強部３６０の陥没した地点にはシーラーが充填でき、シーラーは先行溶接（Ｗ１）と後行溶接（Ｗ２）が互いに交差する地点ＷＣにピンホールが形成されても、当該地点まで手作業などで充填されるようにする場合、ピンホールにも充填することができる。もし剛性補強部３６０なしにピンホールにシーラーを充填しようとする場合には、シーラーの残余部分が追っての塗装時にふっくらと突き出るなど、塗装品質に問題が発生するおそれがある。

具体的には、図６は、溶接で製造された部品がすべて結合された状態を示す図であり、図１０は図２に示された第２パート３００のＡ部分を拡大して示す図である。これらの図から分かるように、第１パート１００と第３パート５００は、両側端部が互いに溶接し、対向する中央部が離隔し、中央部に第２パート３００が配置され、第１パート１００、第２パート３００及び第３パート５００が全て交差する地点における先行溶接Ｗ１と後行溶接Ｗ２は互いに鋭角をなして交差することができる。このように鋭角をなす地点の場合、溶接される部分がお互い近く設定されており、交差する地点ＷＣを基準に非常に大きな応力が作用する。したがって、剛性補強部３６０の成形によって予め剛性を確保することにより、溶接及び塗装品質の確保が可能となる。

後行溶接Ｗ２は、先行溶接Ｗ１の終端から一定距離離隔した地点を横切って交差することができる。もし、後行溶接Ｗ２が先行溶接Ｗ１の終端で交差する場合には、先行溶接Ｗ１による溶接ビード凝集部などにより、第３パート５００の結合時に浮き現象などが発生するおそれがある。よって、かかる問題を解決するために、後行溶接Ｗ２は、先行溶接Ｗ１の終端Ｗ１’から一定距離離隔した地点を横切って交差するようにする。

本発明の溶接で製造された部品及びその製造方法によれば、レーザーロウ付け溶接などの溶接を介して複数のパネルを互いに交差するように溶接することにより製造する場合に発生しうる溶接部位の不良を防止することができる。
本発明を実施例で説明したが、これに限定されるものではなく、技術的思想を逸脱しない範囲で、多様な改良及び変化を加えることができる。

１００ 第１パート
１２０ 第１接合部
１２２ 第１接合部の一部
１２４ 第１接合部の他の部分
３００ 第２パート
３２０ 第２接合部
３４０ 交差接合部
３６０、３６０’ 剛性補強部
５００ 第３パート
５２０ 第３接合部
５２２ 第３接合部の残り部分
５２４ 第３接合部の一部
Ｗ１ 先行溶接
Ｗ２ 後行溶接
ＷＣ 交差する地点
Ｗ１’ Ｗ１の終端

Claims (15)

1. 第１接合部が設定された第１パートと、
   第２接合部及び該第２接合部と交差する交差接合部が設定され、第１接合部の一部と第２接合部とがオーバーラップするように第１パートに結合され、第２接合部と第１接合部とが先行溶接された第２パートと、
   第３接合部が設定され、第３接合部の一部は第１接合部の他の部分とオーバーラップし、第３接合部の残り部分は交差接合部とオーバーラップし、それぞれのオーバーラップした部分が後行溶接されることにより、第１パート及び第２パートに結合された第３パートと、を含み、
   先行溶接と後行溶接とが互いに交差する地点に隣接して第１パートまたは第２パートまたは第３パートに剛性補強部が成形されたことを特徴とする溶接で製造された部品。
2. 先行溶接と後行溶接はレーザー溶接であることを特徴とする請求項１に記載の溶接で製造された部品。
3. 第１接合部、第２接合部及び交差接合部、並びに第３接合部は、それぞれ第１パート、第２パート及び第３パートの縁に沿って形成された第１フランジ、第２フランジ及び第３フランジに設定されたことを特徴とする請求項１に記載の溶接で製造された部品。
4. 第１パート、第２パート及び第３パートは、同一または互いに異なる金属材質であることを特徴とする請求項１に記載の溶接で製造された部品。
5. 第２接合部と交差接合部が第２パートの縁に沿って区域を分けて設定されることにより、第２接合部と交差接合部とが互いに出会う地点で第２接合部と交差接合部とが交差することを特徴とする請求項１に記載の溶接で製造された部品。
6. 剛性補強部は、一定の深さに陥没した溝形状であることを特徴とする請求項１に記載の溶接で製造された部品。
7. 剛性補強部は、第２パートの、第２接合部と交差接合部とが互いに出会う地点における第２接合部と交差接合部との間の地点に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の溶接で製造された部品。
8. 剛性補強部は、第２接合部と交差接合部との間の地点で第２接合部側に偏った地点に形成されたことを特徴とする請求項７に記載の溶接で製造された部品。
9. 剛性補強部は、第２接合部と交差接合部との間の地点で第２接合部側に偏って位置し、第２接合部に連結されるように一定の深さに陥没した溝形状であることを特徴とする請求項７に記載の溶接で製造された部品。
10. 第２パートは、第２接合部と交差接合部とが互いに出会う地点を除いた残り地点で第２接合部と交差接合部が互いに離隔し、離隔した第２接合部と交差接合部との間には、一定の間隔で離隔して複数の剛性補強部が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の溶接で製造された部品。
11. 剛性補強部の陥没した地点にはシーラーが充填されたことを特徴とする請求項６に記載の溶接で製造された部品。
12. シーラーは、先行溶接と後行溶接とが互いに交差する地点に形成されたピンホールまで連結されてピンホールに充填されたことを特徴とする請求項１１に記載の溶接で製造された部品。
13. 第１パートは、車両のテールゲートアウターパネルアセンブリのアッパーパネルであり、第３パートは、テールゲートアウターパネルアセンブリのロアパネルであり、第２パートは、テールゲートアウターパネルアセンブリのアッパーパネルとロアパネルとの間に配置されたエクステンションパネルであることを特徴とする請求項１に記載の溶接で製造された部品。
14. 第１パートと第３パートは、両側端部が互いに溶接し、対向する中央部が離隔し、中央部に第２パートが配置され、第１パート、第２パート及び第３パートがすべて交差する地点における先行溶接と後行溶接は、互いに鋭角を成して交差することを特徴とする請求項１３に記載の溶接で製造された部品。
15. 請求項１に記載の溶接で製造された部品を製造する方法であって、
    先行溶接と後行溶接とが互いに交差する地点に隣接して第１パートまたは第２パートまたは第３パートに剛性補強部を成形するステップと、
    第１接合部の一部と第２接合部をオーバーラップさせて加圧した状態で先行溶接することにより、第１パートと第２パートとを結合するステップと、
    第３接合部の一部を第１接合部の他の部分とオーバーラップさせ、第３接合部の残り部分は交差接合部とオーバーラップさせた状態で加圧し、後行溶接することにより、第１パート、第２パート及び第３パートを結合するステップと、を含むことを特徴とする溶接で部品を製造する方法。
    

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