WO2012153564A1 - パネル材の溶接接合方法及び接合パネル材 - Google Patents

Abstract

　中央部のパネル材（１）と両側部のうちの一方のパネル材（３）との溶接接合時の溶接方向（Ｓ１）と、中央部のパネル材（１）と両側部のうちの他方のパネル材（５）との溶接接合時の溶接方向（Ｓ２）とを、互いに逆方向とするパネル材の溶接接合方法。

Description

パネル材の溶接接合方法及び接合パネル材

　本発明は、複数のパネル材の縁部を互いに突き合わせて溶接接合するパネル材の溶接接合方法及び接合パネル材に関する。

　パネル材相互の縁部を突き合わせて溶接接合するものとして、例えば下記特許文献１に記載されたものが知られている。これは自動車のバックドアを構成するバックドアインナパネルに適用するもので、相対的に板厚の厚い上側部分の縁部と相対的に板厚の薄い下側部分の縁部とを互いに突き合わせた状態で溶接接合している。

特開２００１－８０３６１号公報

　ところで、このように複数のパネル材の縁部を互いに突き合わせて溶接接合する際には、突き合わせ部分の接合縁に沿って溶接していくことになるが、その際発生する熱による変形は、熱が徐々に蓄積されていく接合後半側のほうが接合前半よりも大きくなる傾向にある。このため、接合パネル材の熱による変形を抑えるために溶接方向について考慮する必要がある。

　本発明は、パネル材相互の縁部を突き合わせて溶接接合する際のパネル材の変形を抑制することを目的としている。

　本発明の一態様は、中央部のパネル材と両側部のうちの一方のパネル材との溶接接合時の溶接方向と、中央部のパネル材と両側部のうちの他方のパネル材との溶接接合時の溶接方向とを、互いに逆方向とするパネル材の溶接接合方法である。

　また、本発明の他の態様は、上記パネル材の溶接接合方法によって製造した接合パネル材である。

図１は、本発明の実施形態に係るパネル接合方法を示す図であり、（ａ）は一実施形態に係るパネル接合方法を示す正面図、（ｂ）は（ａ）に対して溶接方向を逆方向とした変形例に係るパネル接合方法を示す正面図である。 図２は、図１（ａ）における中央パネル及び側部パネル材をそれぞれ２つに分割した変形例を示す正面図である。 図３は、パネル材の接合方法を自動車のバックドアに適用した例を示しており、（ａ）は簡素化した正面図、（ｂ）は実際のバックドアの正面図、（ｃ）は（ｂ）のＧ－Ｇ断面図である。 図４は、バックドアを構成するバックドアアウタパネルとバックドアインナパネルの斜視図である。

　以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

　図１（ａ）に示す本発明の一実施形態では、左右方向の中央部に位置する１枚の中央パネル材１（第１パネル材）の縁部と、この中央パネル材１の左右両側に位置する２枚の側部パネル材３，５の縁部と、これら各パネル材１，３，５の下側に位置する下部パネル材７の縁部とを互いに溶接接合する。なお、溶接接合に際しては、例えばレーザ溶接を行うが、レーザ溶接に限ることはない。

　中央パネル材１は、その図１（ａ）中で左側の一方の側縁に側部パネル材３（第２パネル材）の側縁を突き合わせ、その突き合わせた接合縁９を溶接接合する。また、中央パネル材１の図１（ａ）中で右側の他方の側縁に側部パネル材５（第３パネル材）の側縁を突き合わせ、その突き合わせた接合縁１１を溶接接合する。さらに、これら互いに接合した３枚のパネル材１，３，５の図１（ａ）中で下側の端縁部に下部パネル材７（第４パネル材）を突き合わせ、その突き合わせた接合縁１３を溶接接合する。すなわち、この下部パネル材７は、３枚のパネル材のそれぞれ一方側の端部に溶接接合する他の１枚のパネル材を構成している。

　その際、本実施形態では、中央パネル材１と一方の側部パネル材３との接合縁９での溶接接合作業は、図１（ａ）中で上部から下部の下部パネル材７に向かう第１の溶接方向Ｓ１に行う。一方、中央パネル材１と他方の側部パネル材５との接合縁１１での溶接接合作業は、図１（ａ）中で下部から上部の下部パネル材７と反対側に向かう第２の溶接方向Ｓ２、すなわち、第１の溶接方向Ｓ１とは逆方向に行う。

　この場合、接合縁９の溶接では、図１（ａ）中で下側に位置する終端Ａ付近を溶接する溶接後半の方が、図１（ａ）中で上側に位置する始端Ｂ付近を溶接する溶接前半に比較して、溶接熱がより多くパネル材に蓄積されていく。このため、溶接時に発生する熱による変形は、終端Ａ付近を含む溶接後半部位の方が始端Ｂ付近を含む溶接前半部位より大きくなる。一方、接合縁１１の溶接では、図１（ａ）中で上側に位置する終端Ｃ付近を溶接する溶接後半の方が、図１（ａ）中で下側に位置する始端Ｄ付近を溶接する溶接前半に比較して、溶接熱がより多くパネル材に蓄積されていく。このため、溶接時に発生する熱による変形は、終端Ｃ付近を含む溶接後半部位の方が始端Ｄ付近を含む溶接前半部位より大きくなる。

　このように、接合縁９と接合縁１１とでは、溶接時に発生する熱による変形が大きくなりがちな溶接作業時の終端Ａと終端Ｃとが、図１（ａ）中で上側と下側とに分かれ、接合縁９，１１相互間でより離れた位置となる。これにより、接合縁９と接合縁１１とで溶接方向を同一方向として溶接の各終端が接合縁９，１１相互間でより近い位置となる場合と比較して、接合後の３枚のパネル材全体の熱による変形を抑えることができる。

　また、これら３枚のパネル材１，３，５を接合した後に行う、３枚のパネル材１，３，５と下部パネル材７との接合縁１３での溶接接合作業は、下部パネル材７側が溶接の終端Ａとなっている接合縁９側から開始する。そして、この溶接接合作業は、接合縁９側から接合縁１１側に向かう第３の溶接方向Ｓ３に行う。

　この場合、接合縁１３の溶接では、図１（ａ）中で右側に位置する終端Ｅ付近を溶接する溶接後半の方が、図１（ａ）中で左側に位置する始端Ｆ付近を溶接する溶接前半に比較して、溶接熱がより多くパネル材に蓄積されていく。このため、溶接時に発生する熱による変形は、終端Ｅ付近を含む溶接後半部位の方が始端Ｆ付近を含む溶接前半部位より大きくなる。本実施形態では、接合縁１３の溶接の終端Ｅは、接合縁１３に沿ってみた場合、接合縁１１の始端Ｄに近く、接合縁９の終端Ａから遠い位置にある。つまり、接合縁１３での溶接作業は、接合縁９，１１のうち溶接時の熱変形の大きい側から小さい側に向かって行うことになる。

　このため、接合縁１３での溶接方向を第３の溶接方向Ｓ３と逆方向（図１（ａ）中で右から左に向かう方向）として溶接の終端を接合縁９側にした場合、すなわち、接合縁９，１３の終端同士が互いに近い位置となる場合と比較して、接合後の４枚のパネル材全体の変形を小さく抑えることができる。

　図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した実施形態の変形例であり、ここでは、図１（ａ）の実施形態に対し、３箇所の接合縁９，１１，１３におけるそれぞれの溶接方向を逆方向としている。

　すなわち、中央パネル材１と側部パネル材３との接合縁９での溶接接合作業は、図１（ｂ）中で下部パネル材７側から上部に向かう第１の溶接方向Ｓ１１に向かって行う。一方、中央パネル材１と側部パネル材５との接合縁１１での溶接接合作業は、図１（ｂ）中で上部から下部パネル材７側に向かう第２の溶接方向Ｓ２１に向かって、つまり第１の溶接方向Ｓ１１とは逆方向に向かって行う。

　これにより、図１（ａ）の実施形態と同様に、接合縁９での熱変形が大きくなる終端Ａ１と、接合縁１１での熱変形が大きくなる終端Ｃ１とがより離れた位置になり、接合後の３枚のパネル材全体の熱による変形を抑えることができる。

　また、これら３枚のパネル材１，３，５を接合した後に行う、３枚のパネル材１，３，５と下部パネル材７との接合縁１３での溶接接合作業は、下部パネル材７側が溶接の終端Ｃ１となっている接合縁１１側から開始する。そして、この溶接接合作業は、図１（ａ）における第３の溶接方向Ｓ３とは逆方向の、接合縁１１側から接合縁９側に向かう第３の溶接方向Ｓ３１に行う。

　これにより、図１（ａ）の実施形態と同様に、熱変形が大きくなる接合縁１３の終端Ｅ１は、接合縁１３に沿ってみた場合、熱変形が大きくなる接合縁１１の終端Ｃ１からより離れた位置になり、接合後の４枚のパネル材全体の熱による変形を小さく抑えることができる。

　なお、図１（ａ），（ｂ）において、接合縁９と接合縁１１の接合順序としては、どちらを先に行ってもよい。また、中央パネル材１を台形状とし、接合後の４枚のパネル材全体の形状も台形状としているが、これらは正方形状や長方形状としてもよい。

　また、上記した４枚のパネル材１，３，５，７は、板厚が互い同じであっても、互いに異なっていてもよい。さらに、図２に示すように、４枚のパネル材１，３，５，７のうち、例えば、中央パネル材１、側部パネル材３，５は、それぞれ２枚の分割パネル材１ａ，１ｂ、３ａ，３ｂ、５ａ，５ｂに分割されたものを溶接接合して構成してもよい。この場合、各分割パネル材１ａ，１ｂ、３ａ，３ｂ、５ａ，５ｂを、接合部１５，１７，１９にてそれぞれ溶接接合して中央パネル材１、側部パネル材３，５を製造した後、図１のような溶接作業を行う。これにより、溶接時の熱変形を抑えた本接合パネル材を使用したプレス部品は、部位によって剛性と質量を適宜変化させることができ、使用状況に応じた製品を製造することが可能となる。

　図３は、本実施形態に係るパネル材の溶接接合方法を自動車のバックドアに適用した例を示している。バックドアは、図４に示すように、車体外側に位置するバックドアアウタパネル２１と、その車体内側に結合されるバックドアインナパネル２３とを備えている。本実施形態に係るパネル材の溶接接合方法は、バックドアインナパネル２３に適用している。

　なお、図３（ａ）では、バックドアインナパネル２３を構成する複数のパネル材は、図１や図２と同様に簡略化して図示している。図３では、図１や図２の各パネル材と同等部位には同様の符号を付している。

　すなわち、バックドアインナパネル２３は、左右方向の中央部に位置する１枚の中央パネル材１の縁部と、この中央パネル材１の左右両側に位置する２枚の側部パネル材３，５の縁部と、これら各パネル材１，３，５の下側に位置する下部パネル材７の縁部とを互いに溶接接合して形成する。

　２枚の側部パネル材３，５は、図２に示したものと同様に、２枚の分割パネル材３ａ，３ｂ、５ａ，５ｂに予め分割されたものが溶接接合してある。また、各接合縁９，１１，１３での溶接方向については、図１（ａ）、図２に示したものと同様に、それぞれ第１の溶接方向Ｓ１、第２の溶接方向Ｓ２、第３の溶接方向Ｓ３とし、接合後のパネル材全体の熱変形を抑える。なお、各接合縁９，１１，１３での溶接方向は、図１（ｂ）のように、図１（ａ）とは逆の第１の溶接方向Ｓ１１、第２の溶接方向Ｓ２１、第３の溶接方向Ｓ３１としてもよい。

　また、図３（ｂ）に示すように、実際のバックドアインナパネル２３の上部には、窓ガラスを嵌め込む開口部２５が形成されている。開口部２５は、側部パネル材３及び５の上下の各分割パネル材３ａ，３ｂ及び５ａ，５ｂにわたって形成される。つまり、上下の各分割パネル材３ａ，３ｂ及び５ａ，５ｂの分割部位（図３（ａ）の接合部１７及び１９に相当）は、開口部２５に対応した位置にある。

　ここで、バックドアインナパネル２３に使用している各パネル材は、以下のようにして板厚を互いに変化させている。すなわち、分割パネル材３ａ，５ａを最も厚くして、中央パネル材１及び下部パネル材７を最も薄くし、分割パネル材３ｂ，５ｂはそれらの中間の厚さとする。

　すなわち、板厚の大小関係は、以下のようになる。
　「分割パネル材３ａ，５ａの板厚」＞「分割パネル材３ｂ，５ｂの板厚」＞「中央パネル材１及び下部パネル材７の板厚」

　このように各パネル材の板厚を互いに変化させることで、次のような効果が得られる。

（１）上部の分割パネル材３ａ，５ａを、バックドアを車体に取り付けるためのヒンジ取付部分の構成部材として適用した場合、分割パネル材３ａ，５ａの板厚を最も厚くすることでバックドア全体の剛性が高まり、バックドア開閉時など耐荷重特性が向上する。

（２）下部の分割パネル材３ｂ，５ｂを、図３（ｂ）（ｃ）に示したように、開口部２５の窓枠骨格下部の構成部材として適用した場合、バックドアインナパネル２３の板厚を、剛性の高い上部の分割パネル材３ａ，５ａから最も薄い中央パネル材１及び下部パネル材７にかけて緩やかに変化させることができ、窓枠骨格下部に必要な断面剛性を確保することができる。

（３）中央パネル材１は、その両側に位置する側部パネル材３，５の上部の分割パネル材３ａ，５ａを介して車体に支持されるため、下部パネル材７とともに最も薄くすることができる。これにより、バックドアインナパネル２３を軽量化し、バックドア全体の軽量化を達成することができる。

　上記の通り、本発明の実施形態に係るパネル材の溶接接合方法は、中央部に位置する１枚と中央部を間に挟む両側部に位置する２枚の少なくとも３枚のパネル材１，３，５の縁部を互いに突き合わせた状態で溶接接合するパネル材の溶接接合方法である。この方法では、まず、中央部のパネル材１の縁部と両側部のうちの一方のパネル材３（または５）の縁部との溶接接合を、互いの接合縁９（または１１）に沿って一方の端部Ｂ（またはＤ１）から他方の端部Ａ（またはＣ１）に向かう第１の溶接方向Ｓ１（またはＳ２１）に向けて行う。そしてその後、中央部のパネル材１の縁部と両側部のうちの他方のパネル材５（または３）の縁部との溶接接合を、互いの接合縁１１（または９）に沿って第１の溶接方向Ｓ１（またはＳ２１）とは逆方向となる第２の溶接方向Ｓ２（またはＳ１１）に向けて行う。

　従って、図１（ａ）に示した例では、接合縁９における溶接接合の始端Ｂと接合縁１１における溶接接合の始端Ｄとを結ぶ線分と、接合縁９における溶接接合の終端Ａと接合縁１１における溶接接合の始端Ｃとを結ぶ線分とが互いに交差し、かつ、始端Ｄは始端Ｂよりも終端Ａに近くなり、終端Ｃは終端Ａよりも始端Ｂに近くなる。また、図１（ｂ）に示した例では、接合縁１１における溶接接合の始端Ｄ１と接合縁９における溶接接合の始端Ｂ１とを結ぶ線分と、接合縁１１における溶接接合の終端Ｃ１と接合縁９における溶接接合の始端Ｂ１とを結ぶ線分とが互いに交差し、かつ、始端Ｂ１は始端Ｄ１よりも終端Ｃ１に近くなり、終端Ａ１は終端Ｃ１よりも始端Ｄ１に近くなる。

　すなわち、接合縁９と接合縁１１とでは、溶接時に発生する熱による変形が大きくなりがちな溶接の終端Ａ（またはＡ１）と終端Ｃ（またはＣ１）とが、接合縁９，１１相互間でより離れた位置となる。そのため、接合縁９と接合縁１１とで溶接方向を同一方向として溶接の各終端が接合縁９，１１相互間でより近い位置となる場合に比較して、接合後の３枚のパネル材全体の熱による変形を抑えることができる。

　　また、本実施形態の溶接接合方法は、図１（ａ）に示した例では、３枚のパネル材１，３，５のそれぞれ一方側の端部の縁部に他の１枚のパネル材７の縁部を突き合わせて溶接接合する際、両側部のパネル材３，５のうち、第１の溶接方向Ｓ１および第２の溶接方向Ｓ２のいずれか一方で行われた溶接の終端Ａ側にあるパネル材３側から、第１の溶接方向Ｓ１および第２の溶接方向Ｓ２のいずれか他方で行われた溶接の始端Ｄ側にあるパネル材５側に向けて溶接接合する。また、図１（ｂ）に示した例では、３枚のパネル材１，３，５のそれぞれ一方側の端部の縁部に他の１枚のパネル材７の縁部を突き合わせて溶接接合する際、両側部のパネル材３，５のうち、第１の溶接方向Ｓ１および第２の溶接方向Ｓ２のいずれか一方で行われた溶接の終端Ｃ１側にあるパネル材５側から、第１の溶接方向Ｓ１および第２の溶接方向Ｓ２のいずれか他方で行われた溶接の始端Ｂ１側にあるパネル材３側に向けて溶接接合する。

　すなわち、３枚のパネル材１，３，５と他の１枚のパネル材７との間の溶接の終端Ｅ（またはＥ１）は、当該接合縁１３に沿ってみた場合、熱による変形が小さい接合縁１１の始端Ｄ（または接合縁９の始端Ｂ１）に近く、熱による変形が大きい接合縁９の終端Ａ（または接合縁１１の終端Ｃ１）から遠い位置にある。つまり、接合縁１３での溶接作業は、接合縁９，１１における溶接時での熱変形の大きい側から小さい側に向かって行うことになる。このため、接合縁１３での溶接方向を逆方向として終端Ｅ（またはＥ１）が接合縁９側（または接合縁１１側）となる場合、すなわち、接合縁９の終端Ａ（または接合縁１１の終端Ｃ１）と接合縁１３の終端Ｅ（またはＥ１）とが互いに近い位置となる場合と比較して、接合後の４枚のパネル材全体の変形を小さく抑えることができる。

　さらに、本実施形態の溶接接合方法では、両側部に位置する２枚のパネル材３，５は、中央部に位置する１枚のパネル材１と他の１枚のパネル材７よりも板厚を厚くしてよい。これにより、例えば、両側部に位置する２枚のパネル材３，５をドア部材の回動軸支持部の構成部材として適用した場合などでも、当該ドア部材の剛性を確保しつつ軽量化を達成することができる。

　また、この溶接接合方法では、両側部に位置する２枚のパネル材３，５を、第１、第２の溶接方向Ｓ１，Ｓ２，Ｓ１１，Ｓ２１に沿ってそれぞれ２分割された分割パネル材３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂを互いに突き合わせて接合したものとしてもよい。この場合、分割パネル材３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂは、中央部に位置する１枚のパネル材１を間に挟んで互いに対向しかつ他の１枚のパネル材７側に位置する一方側３ｂ，５ｂの板厚を、中央部に位置する１枚のパネル材１を間に挟んで互いに対向する他方側３ａ，５ａの板厚より薄くしてもよい。これにより、例えば、３枚のパネル材１，３，５に窓ガラスをはめ込む開口部を設けて、分割パネル材３ｂ，５ｂで窓枠骨格を構成した場合などでも、当該窓枠骨格の断面剛性を確保することができる。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、この実施形態は本発明の理解を容易にするために記載された単なる例示に過ぎず、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的範囲は、上記実施形態で開示した具体的な技術事項に限らず、そこから容易に導きうる様々な変形、変更、代替技術なども含むものである。

　本出願は、２０１１年５月１０日に出願された日本国特許願第２０１１－１０５０４８号に基づく優先権を主張しており、この出願の全内容が参照により本明細書に組み込まれる。

　本発明によれば、中央部のパネル材と両側部２枚のパネル材のうちの一方との接合縁に沿う溶接方向と、中央部のパネル材と両側部２枚のパネル材のうちの他方との接合縁に沿う溶接方向とが、互いに逆方向になる。これにより、溶接熱が蓄積されていく接合後半部位が、上記２箇所の接合縁相互間でより離れた位置となり、溶接接合後のパネル材全体の熱による変形を抑えることができる。

　　１　中央パネル材（第１パネル材）
　　３　側部パネル材（第２パネル材）
　　３ａ　分割パネル材（第６パネル材）
　　３ｂ　分割パネル材（第５パネル材）
　　５　側部パネル材（第３パネル材）
　　５ａ　分割パネル材（第８パネル材）
　　５ｂ　分割パネル材（第７パネル材）
　　７　下部パネル材（第４パネル材）
　　９，１１　中央パネル材と側部パネル材との接合縁
　　１３　中央パネル材及び側部パネル材と下部パネル材との接合縁
　　Ａ，Ａ１，Ｃ，Ｃ１　溶接方向の終端
　　Ｂ，Ｂ１，Ｄ，Ｄ１　溶接方向の始端
　　Ｓ１　第１の溶接方向
　　Ｓ２　第２の溶接方向

Claims (5)

1. 　中央部に位置する第１パネル材と、前記第１パネル材の両側部のうち一方側に位置する第２パネル材とを、互いの縁部を突き合わせた状態で溶接接合する第１工程と、
   　前記第１パネル材と、前記第１パネル材の両側部のうち他方側に位置する第３パネル材とを、互いの縁部を突き合わせた状態で溶接接合する第２工程と、を備え、
   　前記第１工程の溶接接合を、前記第１および第２パネル材の互いの接合縁に沿って、第１の溶接方向に向けて行い、
   　前記第２工程の溶接接合を、前記第１および第３パネル材の互いの接合縁に沿って、前記第１の溶接方向とは逆方向となる第２の溶接方向に向けて行うことを特徴とするパネル材の溶接接合方法。
2. 　前記第１、第２および第３パネル材の各々の一方側の端部と第４パネル材とを、互いの縁部を突き合わせた状態で溶接接合する第３工程を更に備え、
   　前記第３工程の溶接接合を、前記第１工程の溶接接合の終端が始端よりも前記第４パネル材側に位置している場合は、前記第２パネル材側から前記第３パネル材側に向けて行い、前記第１工程の溶接接合の始端が終端よりも前記第４パネル材側に位置している場合は、前記第３パネル材側から前記第１パネル材側に向けて行うことを特徴とする請求項１に記載のパネル材の溶接接合方法。
3. 　前記第２および第３パネル材の板厚を、前記第１および第４パネル材の板厚より大きくしたことを特徴とする請求項２に記載のパネル材の溶接接合方法。
4. 　前記第４パネル材側に位置する第５パネル材と、前記第４パネル材側とは反対側に位置する第６パネル材と、を互いに突き合わせ接合して前記第２パネル材を構成し、
   　前記第４パネル材側に位置する第７パネル材と、前記第４パネル材側とは反対側に位置する第８パネル材と、を互いに突き合わせ接合して前記第３パネル材を構成し、
   　前記第５および第７パネル材の板厚を、前記第６および第８パネル材の板厚より小さくしたことを特徴とする請求項３に記載のパネル材の溶接接合方法。
5. 　請求項１ないし４のいずれか１項に記載のパネル材の溶接接合方法によって製造したことを特徴とする接合パネル材。

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