WO2015182401A1 - 骨格構造体及びその製造方法 - Google Patents
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- B60N—SEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60N2/00—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles
- B60N2/90—Details or parts not otherwise provided for
Definitions
- the present invention relates to a skeletal structure and a method for manufacturing the same, and more particularly to a technique for welding a frame having an open cross-sectional shape to a panel.
- Patent Document 1 discloses a frame structure of a vehicle seat (see FIG. 5 of Patent Document 1). Specifically, a frame structure is manufactured by welding a frame (frame component) having an open cross-sectional shape to a flat panel. A flange projecting inward is formed at the edge of the opening of the frame. Then, the opening of the frame is directed to the panel, the flange of the frame is abutted against the panel, and the contact interface between the flange and the panel is irradiated with a laser beam. The irradiation direction of the laser beam is parallel to the contact interface between the flange and the panel, and the irradiation position of the laser beam is an exposed portion of the contact interface between the flange and the panel.
- a frame structure is manufactured by welding a frame (frame component) having an open cross-sectional shape to a flat panel. A flange projecting inward is formed at the edge of the opening of the frame. Then, the opening of the frame is directed to the panel, the flange
- an end of the frame that borders the opening of the open cross-sectional shape with the opening of the open cross-sectional shape of the frame formed in the open cross-sectional shape facing one surface side of the panel The surface formed on the panel is abutted against a plane on one surface side of the panel, and the abutting portion between the surface formed on the end of the frame and the panel is melted from the other surface side of the panel. To weld the panel and the frame.
- a high-energy medium such as a laser beam, electron beam, arc, or flame with the surface formed at the end of the frame that borders the opening of the open cross-sectional shape of the frame abutting against the plane on one side of the panel Is applied to the abutting portion from the other surface side of the panel, the abutting portion can be melted. That is, even if there is a gap between the surface formed at the end of the frame and the panel, not only the panel but also the surface formed at the end of the frame can be melted. Therefore, even if the shape of the surface formed at the end of the frame and the shape of the panel are not highly accurate, the surface formed at the end of the frame can be welded to the panel.
- the frame can be welded to the panel. Therefore, the certainty of welding of a frame and a panel improves.
- welding can be performed without providing a flange protruding from the edge of the opening of the open cross-sectional shape of the frame. Can reduce the weight of the frame and the skeleton structure.
- the frame and the panel can be welded along the end of the frame that borders the opening having the open cross-sectional shape of the frame.
- the melt-solidified portion is formed so as to penetrate the surface formed at the end portion of the frame from the other surface side of the panel, and the width of the melt-solidified portion on one surface of the panel Is narrower than the width of the melt-solidified portion on the other surface of the panel, so that the frame and the panel are reliably welded.
- the melt-solidified portion is formed so as to penetrate the surface formed at the end portion of the frame from the other surface of the panel, and the projecting end of the melt-solidified portion is formed at the end portion of the frame. Since it is formed on the opposite side of the panel with respect to the opposite surface, the frame and the panel are reliably welded.
- the surface formed at the end is an end surface positioned at the tip of the end of the frame that borders the opening, the frame and the panel can be reliably welded without providing a flange. Become. In addition, it is possible to reduce the weight of the flange.
- the melt-solidified portion is formed near the inner edge of the end face of the frame, the melt-solidified portion is not exposed on the outer surface of the frame, and the heat-affected zone around the melt-solidified portion is the frame. Appearance on the outer surface side of can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress mechanical property change, metallurgical property change, structural change, thinning, and the like of the frame and panel in the vicinity of the outer edge of the end surface of the frame.
- the width of the melt-solidified portion at the end surface of the frame extends from the inner edge to the outer edge of the end surface, the bond strength between the frame and the panel by the melt-solidified portion can be increased.
- the flange is provided at the end of the frame that borders the opening, and the surface formed at the end is a flat surface on the panel side of the flange, a wide joining range by welding is ensured. It is possible to improve the bonding strength.
- the rigidity against the torsion of the frame is improved, and the rigidity of the skeletal structure is improved.
- the panel when the frame is bent, the panel also bends.
- the frame is bent around the fragile portion, and the frame and the panel are not welded in the vicinity of the fragile portion. Flexibility of bending is improved. That is, the bending of the frame and the bending of the panel can be controlled by the fragile portion.
- the panel when the frame is bent, the panel also bends. However, the frame is bent at the center of the notch, and the frame and the panel are not welded at the notch.
- the degree of freedom increases. That is, the bending of the frame and the bending of the panel can be controlled by the notch.
- the deformation in the projections or depressions is small compared to the deformation of the entire panel.
- the melt-solidified part is separated from the edge of the convex part or the concave part toward the center in the width direction, the heat-affected part around the melt-solidified part is at the edge of the convex part or the concave part. Appearance can be suppressed. Therefore, the rigidity of the panel at the edge of the convex portion or the concave portion can be ensured.
- the panel since the concave portion has a depth that can be accommodated so as not to protrude the frame, the panel can be flattened while the concave portion is formed on one surface side of the panel.
- the melt-solidified portion is formed in a dotted line shape or a broken line shape, it is possible to reduce the energy consumption of the heat source for welding. Further, even when peeling occurs due to excessive external force or long-term external force, the peeling range can be reduced.
- FIG. 1 is a perspective view of a skeleton structure 1 of a vehicle seat.
- FIG. 2 is an exploded perspective view of the skeleton structure 1.
- the vehicle seat is a rear seat for a plurality of persons, and the skeleton structure (frame structure) 1 is a backrest frame of the rear seat.
- a foam-molded pad is provided on the skeletal structure 1 so as to wrap the skeletal structure 1 from the front side of the skeletal structure 1, and an outer skin is suspended on the surface of the pad. “Hanging” means that the surface of the pad is stretched along the surface of the pad.
- the skeletal structure 1 includes a panel 10, a reinforcing frame 40, a striker 80, a plurality of supports 99, and the like.
- the panel (pan frame) 10 is a rectangular plate-shaped metal plate.
- a convex portion 11 is formed on the upper edge portion of the front surface, which is one surface of the panel 10, and the convex portion 11 extends right and left along the upper edge of the panel 10.
- a convex portion 12 is formed at the lower edge portion of the front surface of the panel 10, and the convex portion 12 extends right and left along the lower edge of the panel 10.
- a convex portion 13 is formed on the left edge portion of the front surface of the panel 10, and the convex portion 13 extends vertically along the left edge of the panel 10.
- a convex portion 14 is formed on the right edge portion of the front surface of the panel 10, and the convex portion 14 extends vertically along the right edge of the panel 10.
- the left and right ends of the convex portion 11 are connected to the upper ends of the convex portions 13 and 14, respectively, and the left and right ends of the convex portion 12 are connected to the lower ends of the convex portions 13 and 14, respectively.
- the convex portions 11, 12, 13, and 14 are formed in a rectangular frame shape.
- a convex portion 15 is formed on the left side slightly from the left and right center of the front surface of the panel 10, and a convex portion 16 is formed on the right side of the left and right center.
- the convex portions 11 to 16 are formed in a convex shape on the front surface of the panel 10, and the back sides of the convex portions 11 to 16 are formed in a concave shape on the rear surface which is the other surface of the panel 10. Further, the front top surfaces of the convex portions 11 to 16 are planar. Since the area of the front top surface of the convex portions 11 to 16 is smaller than the entire area of the panel 10, the flatness of the front top surface of the convex portions 11 to 16 is improved. That is, the influence of the bending of the panel 10 on the protrusions 11 to 16 is small, and even if the panel 10 is bent, the bending of the protrusions 11 to 16 is locally reduced.
- convex beads 21 to 23 are formed.
- the convex beads 21 and 22 extend from the convex portion 11 to the convex portion 13 so as to be inclined with respect to the vertical direction and the horizontal direction, and the upper ends of the convex beads 21 and 22 are connected to the convex portion 11. Is connected to the convex portion 13.
- the convex bead 23 extends from the convex portion 15 toward the lower left corner of the panel 10 so as to be inclined with respect to the vertical direction and the horizontal direction, the upper end of the convex bead 23 is connected to the convex portion 15, and the lower end of the convex bead 23 is It is separated from the convex parts 12 and 13.
- Convex beads 24 and 25 are formed in the central region 18 on the front surface of the panel 10.
- the convex beads 24, 25 extend in the vertical direction, the upper ends of the convex beads 24, 25 are separated downward from the convex portion 11, and the lower ends of the convex beads 24, 25 are separated upward from the convex portion 12.
- Convex beads 26, 27, and 28 are formed in a region 19 on the right side of the front surface of the panel 10.
- the convex beads 26, 27 extend from the convex portion 11 to the convex portion 14 so as to be inclined with respect to the vertical direction and the horizontal direction, and the upper ends of the convex beads 26, 27 are connected to the convex portion 11. Is connected to the convex portion 14.
- the convex bead 28 extends from the convex portion 16 toward the lower right corner of the panel 10 so as to be inclined with respect to the vertical direction and the horizontal direction, the upper end of the convex bead 28 is connected to the convex portion 16, and the lower end of the convex bead 28 is It is separated from the convex parts 12 and 14.
- the reinforcing frame 40 is made of a metal material.
- the reinforcing frame 40 is welded to the front surface of the panel 10.
- the reinforcing frame 40 reinforces the panel 10, and deformation such as bending of the panel 10 is suppressed by the reinforcing frame 40.
- the reinforcing frame 40 is a framed structure, and the reinforcing frame 40 is configured by joining frames 41 to 46 that are constituent elements of the reinforcing frame 40 by welding or the like.
- the frames 41 to 44 are assembled in a rectangular frame shape. That is, the upper frame (upper member) 41 and the lower frame (lower member) 42 extend left and right, the side frames (side members) 43 and 44 extend vertically, and the left and right ends of the upper frame 41 are respectively The left and right ends of the lower frame 42 are connected to the lower ends of the side frames 43 and 44, respectively.
- Middle frames (middle members) 45 and 46 extend vertically between the side frames 43 and 44, the upper ends of the middle frames 45 and 46 are connected to the upper frame 41, and the lower ends of the middle frames 45 and 46 are lower. It is connected to the frame 42. These middle frames 45 and 46 divide the inside of the frames 41 to 44 into three regions.
- FIG. 3 is a cross-sectional view of the middle frame 45 along a plane orthogonal to the longitudinal direction (extending direction) of the middle frame 45.
- the middle frame 45 has an open cross-sectional shape (for example, a U shape, a C shape, or a U shape) that is open toward the panel 10.
- the middle frame 45 extends in the longitudinal direction of the middle frame 45 and is bent at one edge along the extending direction of the web 45a and a belt-like web 45a facing the panel 10. Is raised with respect to the web 45a and is bent with respect to the web 45a by being bent at the other edge along the extending direction of the web 45a and the standing wall portion 45b extending in the longitudinal direction of the middle frame 45.
- a standing wall portion 45c extending in the longitudinal direction of the middle frame 45, and a hollow 45d surrounded by the web 45a and the standing wall portions 45b and 45c and opened toward the panel 10.
- the open cross-sectional shape of the middle frame 45 is a flange-less open cross-sectional shape.
- the flange-less open cross-sectional shape means that there is no flange (indicated by a two-dot chain line in FIG. 3) extending inward or outward from the ends of the standing wall portions 45b and 45c that border the opening of the hollow 45d. .
- the corner 45e between the web 45a and the standing wall 45b may be chamfered, and the corner 45f between the web 45a and the standing wall 45c may be chamfered.
- the chamfering of the corner portions 45e and 45f may be a chamfering as shown in FIG. 4 or a round chamfering. In this way, the corners 45e and 45f of the middle frame 45 are chamfered, so that twisting of the middle frame 45 (deformation around an axis extending in the longitudinal direction of the middle frame 45) can be suppressed.
- the frames 41 to 44 and 46 also have an open cross-sectional shape opened toward the panel 10, and the open cross-sectional shapes of the frames 41 to 44 and 46 are also flangeless open cross-sectional shapes.
- notches 45g and 45h opened rearward are formed at the ends of the standing wall portions 45b and 45c of the middle frame 45, respectively.
- the positions where the notches 45g and 45h are formed are intermediate between the upper end and the lower end of the middle frame 45.
- the notches 45g and 45h are V-shaped notches.
- the notches 45g and 45h may be changed to arc-shaped notches as shown in FIG. 6 or rectangular notches as shown in FIG.
- the middle frame 46 is also notched. On the other hand, notches are not formed in the frames 41-44.
- the opening having an open cross-sectional shape of the reinforcing frame 40 is directed to the front surface of the panel 10, and the reinforcing frame 40 is abutted against the front surface of the panel 10.
- the abutted portion is joined by a laser welding method.
- the opening of the hollow 45d of the middle frame 45 is directed to the convex portion 15 on the front surface of the panel 10, and the standing wall portions 45b and 45c that border the opening of the hollow 45d.
- the end is abutted against the convex portion 15.
- the ends of the standing wall portions 45b and 45c are joined to the convex portion 15 by a laser welding method.
- FIG. 8 is an enlarged view of a portion VIII shown in FIG.
- the standing wall 45b of the middle frame 45 has a thickness. Therefore, before the middle frame 45 is welded to the panel 10, an end surface 45b1 as a surface formed at the end of the middle frame 45 that borders the opening is formed at the end of the standing wall 45b, and the end surface 45b1 Has a width W1 from the inner edge 45b2 on the inner surface 45b4 side of the standing wall 45b to the outer edge 45b3 on the outer surface 45b5 side of the standing wall 45b. Since the middle frame 45 is flangeless and the thickness of the standing wall 45b is substantially uniform, the thickness of the standing wall 45b is equal to the width W1. The same applies to the standing wall 45c of the middle frame 45.
- the end face 45b1 of the standing wall portion 45b is abutted against the convex portion 15 (a flat surface on one surface side of the panel) of the panel 10, and the standing wall portion 45b is coupled to the convex portion 15 by the melted and solidified portion 45j.
- the melted and solidified portion 45j is formed so as to penetrate the end surface 45b1 from the rear surface of the panel 10.
- the melted and solidified portion 45j is obtained by solidifying the molten pool. That is, a part of the panel 10 and a part of the standing wall part 45b are melted by the laser beam to form a molten pool, and then the molten pool is solidified to form a molten and solidified part 45j.
- the protrusion 45j1 of the melt solidification part 45j corresponds to the bottom of the melt pool.
- the protruding end 45j1 of the melted and solidified portion 45j is formed on the opposite side of the panel 10 with respect to the end surface 45b1 of the standing wall 45b, and the protruding end 45j1 is inside the standing wall 45b between the inner surface 45b4 and the outer surface 45b5 of the standing wall 45b.
- the width of the molten and solidified portion 45j gradually decreases from the rear surface of the panel 10 toward the projecting end 45j1, and the width of the molten and solidified portion 45j at the end surface 45b1 of the standing wall 45b is narrower than the width W2 of the molten and solidified portion 45j at the rear surface of the panel 10.
- the width of the molten and solidified portion 45j at the end face 45b1 of the standing wall 45b extends from the inner edge 45b2 to the outer edge 45b3 of the end face 45b1 of the standing wall 45b.
- the width of the molten and solidified portion 45j at the end surface 45b1 of the standing wall 45b is equal to the width W1 of the end surface 45b1. .
- the molten and solidified portion 45j is closer to the inner surface 45b4 side of the standing wall 45b, and the molten and solidified portion 45j is separated from the outer edge 45b3 of the end surface 45b1 of the standing wall 45b and closer to the inner edge 45b2 of the end surface 45b1. May be formed.
- the width of the molten and solidified portion 45j at the end surface 45b1 of the standing wall portion 45b is narrower than the width W1 of the end surface 45b1.
- the melted and solidified portion 45j is continuously formed along the extending direction (longitudinal direction) of the middle frame 45. That is, the melted and solidified portion 45j is continuously formed along a direction perpendicular to the paper surface of FIGS. However, as will be described later, the melt-solidified portion 45j is interrupted at the notch 45g and in the vicinity thereof. Since the melted and solidified part 45j is continuous along the end of the standing wall part 45b, the exposed part of the melted and solidified part 45j is formed in a strip shape on the rear surface of the panel 10, and the protrusion 45j1 of the melted and solidified part 45j is as if it is a ridgeline. It is formed like this.
- the surface of the melt-solidified portion 45j on the rear surface of the panel 10 is recessed with respect to the rear surface of the panel 10.
- the surface of the melt-solidified portion 45j may be provided in a convex shape with respect to the rear surface of the panel 10, or the surface of the melt-solidified portion 45j and the rear surface of the panel 10 may be flush.
- the standing wall 45c is coupled to the panel 10 by the melted and solidified part 45k in the same manner as the standing wall 45b is coupled to the panel 10 by the melted and solidified part 45j.
- the width of the middle frame 45 is narrower than the width of the convex portion 15.
- the melt-solidified portion 45j is separated from the edge 15a of the convex portion 15 toward the center in the width direction of the convex portion 15, and the melt-solidified portion 45k is separated from the edge 15b of the convex portion 15 toward the center in the width direction of the convex portion 15. Yes.
- the upper frame 41 is welded to the convex portion 11
- the lower frame 42 is welded to the convex portion 12
- the side frame 43 is welded to the convex portion 13
- the side frame 44 is The middle frame 46 is welded to the convex portion 16 and is welded to the convex portion 14.
- the convex portion 11 extends along the longitudinal direction of the upper frame 41
- the convex portion 12 extends along the longitudinal direction of the lower frame 42
- the convex portion 13 Extends along the longitudinal direction of the side frame 43
- the convex portion 14 extends along the longitudinal direction of the side frame 44
- the convex portion 15 extends along the longitudinal direction of the middle frame 45
- the convex portion. 16 extends along the longitudinal direction of the middle frame 46.
- the part where the reinforcing frame 40 is abutted against the front surface of the panel 10 is welded, and the remaining part is not welded. Specifically, the following ranges (a) and (b) are not welded among the places where the reinforcing frame 40 is abutted against the front surface of the panel 10.
- the range in which the middle frame 45 is not welded to the panel 10 (see FIG. 5) and the range in which the middle frame 46 is not welded to the panel 10 are aligned in the vertical direction. Since the reinforcing frame 40 is welded to the panel 10 at the upper and lower ends of the convex beads 21, the rigidity of the panel 10 is improved. The same applies to the convex beads 22, 26, 27.
- FIG. 10 is a front view of a mounting portion between the striker 80 and the upper frame 41
- FIG. 11 is a cross-sectional view showing the surface along the line XI-XI shown in FIG.
- reference numeral 41 a is a web of the upper frame 41
- reference numerals 41 b and 41 c are standing wall portions of the upper frame 41
- reference numeral 41 d is a hollow of the upper frame 41.
- the striker 80 is obtained by bending a single thick wire 81 made of metal.
- a central portion 82 of the wire 81 (hereinafter referred to as a striker main body 82) is bent into a closed curve (frame shape).
- a portion 83 (hereinafter referred to as a connecting portion 83) connecting one end portion 85 (hereinafter referred to as a joining portion 85) of the wire rod 81 and one end of the striker main body portion 82 is lateral to the striker main body portion 82.
- a portion 84 (hereinafter referred to as a connecting portion 84) that is bent into an L shape when projected from the other side and connects the other end portion 86 of the wire 81 and the other end of the striker body portion 82 is referred to as the striker body portion 82. It is bent into an L shape when projected from the side.
- the connecting portions 83 and 84 are provided in parallel to each other.
- the joint portion 85 is bent into an L shape when viewed from the side with respect to the connecting portion 83, and the joint portion 86 is bent into an L shape when viewed from the side with respect to the connecting portion 84.
- the joint portions 85 and 86 are provided in parallel to each other.
- the joint portions 85 and 86 are expanded by press working, and the width of the joint portions 85 and 86 is wider than the diameter of the connecting portions 83 and 84. Further, the rear surfaces of the joint portions 85 and 86 are formed into a flat shape by press working.
- the pressing direction of the joint portions 85 and 86 is a direction perpendicular to the center line direction of the joint portions 85 and 86.
- the joint portions 85 and 86 and the connecting portions 83 and 84 are hooked on the upper frame 41 from above the upper frame 41 so that the rear surfaces of the joint portions 85 and 86 are the front surface of the upper frame 41 (specifically, the upper frame 41 It is abutted against the web 41a).
- the joint portions 85 and 86 are welded to the front surface of the upper frame 41. Specifically, since the edges of the joint portions 85 and 86 are welded to the front surface of the upper frame 41, melt-solidified portions 85a, 85b, 86a and 86b are formed at the edges of the joint portions 85 and 86.
- the joint portions 85 and 86 are crushed by press working, the contact area between the joint portions 85 and 86 and the upper frame 41 is wide. Therefore, when the joint portions 85 and 86 are welded, the joint portions 85 and 86 can be stably abutted against the upper frame 41, and the joint portions 85 and 86 can be favorably welded to the upper frame 41.
- a rectangular notch 90 is formed at the upper end of the panel 10.
- the connecting portions 83 and 84 extend over the upper frame 41 in the front-rear direction, and the connecting portions 83 and 84 are passed through the notch 90 in the front-rear direction.
- the striker main body 82 is disposed behind the panel 10 and the upper frame 41.
- the striker 80 is used for fixing the backrest of the rear seat and the skeleton structure 1 to the vehicle body.
- the lower end portion of the reinforcement frame 40 is rotatably connected to the vehicle body, and the reinforcement frame 40 and the panel 10 fall forward or rise up behind the lower end portion as a fulcrum.
- the striker 80 is locked to a fastener provided on the vehicle body.
- the reinforcing frame 40 and the panel 10 can be rotated back and forth with the lower end portion as a fulcrum.
- the joining portions 85 and 86 are thinned by press working, it is possible to prevent the joining portions 85 and 86 from hitting something when the reinforcing frame 40 and the panel 10 are undulated.
- the support 99 is for supporting the headrest. These are welded to the upper frame 41.
- the vehicle compartment is divided into a passenger compartment and a cargo compartment by the skeleton structure 1. That is, the space in front of the skeletal structure 1 is a passenger compartment, and the space behind the skeleton structure 1 is a luggage compartment.
- the skeleton structure 1 may be bent. Specifically, the frames 43 to 46 are curved so as to be convex forward, and the panel 10 is curved so as to be convex forward.
- the notches 45g and 45h are fragile portions, and the portion of the middle frame 45 where the notches 45g and 45h are formed is more fragile than the remaining portions.
- the middle frame 45 bends around the notches 45g and 45h due to the collision of the luggage or the like. Since the panel 10 is not welded to the middle frame 45 in the notches 45g and 45h and the periphery thereof (see FIG. 5), the panel 10 has a degree of freedom in bending. Therefore, even when the panel 10 is bent so as to protrude forward, the panel 10 can be prevented from extending locally.
- the panel 10 is molded by pressing or the like.
- a reinforcing frame 40 is created. That is, the frames 41 to 46 are molded by pressing or the like, and the frames 41 to 46 are assembled.
- a striker 80 is created. That is, one straight wire 81 is bent and both tip portions of the wire 81 are pressed.
- the open cross-sectional shape of the reinforcing frame 40 is directed toward the front surface of the panel 10, the reinforcing frame 40 is abutted against the front surface of the panel 10, and the reinforcing frame 40 is temporarily fixed to the panel 10 with a jig.
- the opening of the hollow 45 d of the middle frame 45 is directed toward the convex portion 15, and the end surface 45 b 1 of the standing wall portion 45 b and the end surface of the standing wall portion 45 c of the middle frame 45 are abutted against the convex portion 15.
- the end surfaces of the standing wall portions of the frames 41 to 44 and 46 also abut against the convex portions 11 to 14 and 16, respectively.
- the frames 41 to 46 are formed in a flangeless open cross-sectional shape, the end surfaces of the standing wall portions of the frames 41 to 46 can be brought into contact with the convex portions 11 to 16, respectively. Since the standing wall portions of the frames 41 to 46 are thin and the width of the end surfaces of the standing wall portions is narrow, the accuracy of the end surfaces of the standing walls of the frames 41 to 46 and the accuracy (flatness) of the convex portions 11 to 16 are not high. In addition, the contact area between the end surfaces of the standing wall portions of the frames 41 to 46 and the convex portions 11 to 16 can be widened.
- a laser beam is applied to the rear surface of the panel 10 from the rear side of the panel 10, and the portion where the reinforcing frame 40 abuts against the panel 10 by scanning the laser beam is traced from the rear side of the panel 10 with the laser beam.
- the welding of the middle frame 45 will be specifically described below with reference to FIG. 12 having the same cross section as FIG. 3, but the same applies to the frames 41 to 44 and 46.
- the laser beam generator 100 irradiates the laser beam from the rear side of the panel 10 to the portion where the end surfaces of the standing wall portions 45b and 45c abut each other (the arrows A and B shown in FIG. 12 indicate the irradiation direction of the laser beam).
- the tip of arrows A and B indicate the laser beam irradiation location.
- the laser beam is scanned along the edge of the opening of the hollow 45 d of the middle frame 45 in a state where the laser beam is irradiated.
- FIG. 1 A melt-solidified portion 45j as shown in FIG.
- the laser beam is scanned along the center line of the end surface 45b1 of the standing wall 45b while aiming the center of the laser beam spot (irradiation point) closer to the inner edge 45b2 than the center in the width direction of the end surface 45b1 of the standing wall 45b.
- a melt-solidified portion 45j as shown in FIG. 9 is formed.
- the laser beam When scanning the laser beam, when the laser beam irradiation part passes through the welding unnecessary part or jig shown in FIG. 5, the laser beam is turned off so that the part is not welded.
- the connecting portions 83 and 84 of the striker 80 are put into the notch 90 from above the notch 90, and the joint portions 85 and 86 are abutted against the front surface of the upper frame 41.
- the striker main body 82 is positioned behind the upper frame 41 and the panel 10.
- a laser beam is applied to the joints 85 and 86 from the front side of the panel 10 to weld the joints 85 and 86 to the upper frame 41.
- the edges of the joints 85 and 86 are traced by the laser beam by scanning the laser beam.
- the irradiation part of a laser beam is the junction parts 85 and 86, other than the edge of the junction parts 85 and 86 may be sufficient.
- the plurality of supports 99 are welded to the upper frame 41.
- the skeleton structure 1 is completed.
- the order of the step of welding the reinforcing frame 40 to the panel 10, the step of welding the striker 80 to the upper frame 41, and the step of welding the support tool 99 to the upper frame 41 may be any order.
- the following operational effects can be obtained. (1) Since the frames 41 to 46 have a flangeless open cross-sectional shape, the weight of the skeletal structure 1 can be reduced.
- the width of the end surfaces of the standing wall portions 45b and 45c of the frame 45 is narrow, and the contact surface between the end surface of the standing wall portions 45b and 45c and the convex portion 15 of the panel 10
- the width is narrow. Therefore, it is possible to suppress the formation of a gap between the end surfaces of the standing wall portions 45 b and 45 c of the frame 45 and the convex portion 15. Therefore, the welding between the end surfaces of the standing wall portions 45b and 45c of the frame 45 and the convex portion 15 is improved.
- the frames 41 to 44, 46 is used to the frames 41 to 44, 46.
- the laser beam is irradiated from the rear surface side of the panel 10 to the abutting portion. Can be melted. That is, not only the panel 10 but also the standing wall portions 45b and 45c can be melted even if there is a gap between the end surfaces of the standing wall portions 45b and 45c and the convex portion 15. Therefore, even if the end surfaces of the standing wall portions 45 b and 45 c and the shape of the panel 10 are not highly accurate, the standing wall portions 45 b and 45 c can be welded to the convex portion 15 of the panel 10.
- the laser beam spot (irradiation location) can be adjusted along the width direction of the end face 45 b 1 of the standing wall 45 b of the middle frame 45. That is, the position of the melted and solidified part 45j along the width direction of the end surface 45b1 of the standing wall part 45b can be adjusted, or the width of the melted and solidified part 45j can be adjusted (see FIGS. 8 and 9).
- the standing wall portion 45c of the middle frame 45 and its melting and solidifying portion 45k and the same applies to the standing wall portions of the frames 41 to 44, 46.
- the width of the melt-solidified portion 45j at the end face 45b1 of the standing wall 45b extends from the inner edge 45b2 to the outer edge 45b3 of the end face 45b1, so Bond strength can be increased.
- Bond strength can be increased.
- the standing wall portion 45c of the middle frame 45 and its melted and solidified portion 45k and the same applies to the standing wall portions of the frames 41 to 44 and 46 and their melted and solidified portions.
- melt-solidified portion 45j Since the melt-solidified portion 45j is formed near the inner edge 45b2 of the end surface 45b1 of the standing wall portion 45b as shown in FIG. 9, the melt-solidified portion 45j is not exposed at the outer surface 45b5 of the standing wall portion 45b. It is possible to suppress the heat affected zone around 45j from appearing on the outer surface 45b5 side of the standing wall 45b. Therefore, changes in mechanical properties, metallurgical properties, changes in structure, thinning, and the like of the standing wall 45b and the panel 10 in the vicinity of the outer edge 45b3 of the end surface 45b1 of the standing wall 45b can be suppressed.
- the deformation of the projections 11 to 16 is small compared to the deformation of the entire panel 10. Therefore, when the reinforcing frame 40 is abutted against the front surface of the panel 10, it is possible to suppress a gap from being generated between the reinforcing frame 40 and the front surface of the panel 10. Therefore, the welding of the reinforcement frame 40 and the panel 10 becomes favorable.
- the reinforcing frame 40 is welded to the convex portions 11 to 16 formed on the front surface of the panel 10.
- the reinforcing frame 40 is welded to the recesses 31 to 36 formed on the front surface of the panel 10 as shown in FIGS. The recesses 31 to 36 will be described.
- a recess 31 is formed at the upper edge of the front surface of the panel 10, and the recess 31 extends right and left along the upper edge of the panel 10.
- a recess 32 is formed at the lower edge of the front surface of the panel 10, and the recess 32 extends right and left along the lower edge of the panel 10.
- a recess 33 is formed at the left edge of the front surface of the panel 10, and the recess 33 extends vertically along the left edge of the panel 10.
- a recess 34 is formed at the right edge of the front surface of the panel 10, and the recess 34 extends vertically along the right edge of the panel 10.
- the left and right ends of the recess 31 are connected to the upper ends of the recesses 33 and 34, respectively, and the left and right ends of the recess 32 are connected to the lower ends of the recesses 33 and 34, respectively.
- the concave portions 31, 32, 33, and 34 are formed in a rectangular frame shape.
- the recessed part 35 is formed in the slightly left side from the left-right center of the front surface of the panel 10, and the recessed part 36 is formed in the right side rather than the left-right center.
- recesses 35, 36 extend vertically, the upper ends of the recesses 35, 36 are connected to the recess 31, the lower ends of the recesses 35, 36 are connected to the recess 32, and the front surface of the panel 10 is divided into three regions 17 by the recesses 35, 36. , 18 and 19.
- the opening of the hollow 45d of the middle frame 45 is directed to the concave portion 35, the end surfaces of the standing wall portions 45b and 45c of the middle frame 45 are directed to the concave portion 35 on the front surface of the panel 10, and the end surfaces of the standing wall portions 45b and 45c are welded to the concave portion 35.
- the width of the middle frame 45 is narrower than the width of the recess 35.
- the melt-solidified portion 45j is separated from the edge 35a of the recess 35 toward the center in the width direction of the recess 35, and the melt-solidified portion 45k is separated from the edge 35b of the recess 35 toward the center in the width direction of the recess 35.
- the upper frame 41 is welded to the recess 31
- the lower frame 42 is welded to the recess 32
- the side frame 43 is welded to the recess 33
- the side frame 44 is welded to the recess 34.
- the middle frame 46 is welded to the recess 36.
- the notches 45g and 45h are formed in the middle frame 45.
- a hole 45m is formed in the standing wall 45b instead of the notch 45g
- a hole 45n is formed in the standing wall 45c instead of the notch 45h.
- the standing wall portions 45b and 45c are not welded to the panel 10 in the vicinity of the holes 45m and 45n, and the melt-solidified portions 45j and 45k are interrupted in the vicinity of the holes 45m and 45n.
- holes are formed in the middle frame 46.
- the holes 45m and 45n are fragile portions, and the portion of the middle frame 45 where the holes 45m and 45n are formed is more fragile than the remaining portions. Therefore, when a load or the like strongly collides with the skeleton structure 1 from the luggage compartment side, the middle frame 45 bends around the holes 45m and 45n. Since the panel 10 is not welded to the middle frame 45 in the vicinity of the holes 45m and 45n, the panel 10 has a degree of freedom in bending. Therefore, even when the panel 10 is bent so as to protrude forward, the panel 10 can be prevented from extending locally.
- the skeleton structure 1 is used for the backrest of the rear seat.
- the skeleton structure 1 is used for the seat portion of the rear seat (the part on which the seated person's buttocks and thighs are placed). In that case, the panel 10 is attached to the vehicle body in a face-down state.
- the rear surface of the panel 10 is irradiated with the laser beam from the rear side of the panel 10.
- the front surface of the panel 10 is irradiated with a laser beam from the front side of the panel 10.
- the middle frame 45 will be specifically described with reference to FIG. 12.
- a laser beam is irradiated from the front of the panel 10 toward the outer edges of the end surfaces of the standing wall portions 45b and 45c (arrows C and D shown in FIG. 12 indicate the laser beam).
- the tip of arrows C and D indicates the laser beam irradiation location.)
- the laser beam is scanned along the outer edges of the end surfaces of the standing wall portions 45b and 45c.
- the irradiation direction of the laser beam is oblique with respect to the front surface of the panel 10 (see FIG. 12). (See arrows C and D).
- the panel 10 and part of the standing wall portions 45b and 45c are melted in the vicinity of the portion where the end surface 45b1 of the panel 10 and the standing wall portion 45b abuts against the panel 10 as shown in FIG.
- the molten metal solidifies, the molten solidified portion 45p is formed so as to penetrate the panel 10, and the panel 10 and the standing wall portion 45b are joined by the molten solidified portion 45p.
- the protrusion 45p1 of the melted and solidified portion 45p is formed inside the panel 10. The same applies to the end face of the standing wall 45c and the butted portion of the panel 10.
- the welding method is the laser welding method.
- the reinforcing frame 40 may be welded to the panel 10 by other welding methods (for example, arc welding method, electron beam welding method, gas welding method).
- arc welding method an arc is generated from the back of the panel 10 toward the rear surface of the panel 10 (see arrows A and B shown in FIG. 12), and the end face and the panel bordering the opening of the open cross-sectional shape of the reinforcing frame 40 The abutting part with 10 is melted.
- an arc is generated from the diagonal direction of the front surface of the panel 10 toward the inner corner of the abutting portion of the panel 10 and the reinforcing frame 40 (see arrows C and D shown in FIG. 12), and the reinforcing frame 40 and the panel 10 Melt the butting part.
- an end surface that irradiates an electron beam from the back of the panel 10 toward the rear surface of the panel 10 (see arrows A and B shown in FIG. 12) and borders the opening of the open cross-sectional shape of the reinforcing frame 40. And the abutting part of the panel 10 are melted.
- the reinforcing frame 40 and the panel 10 are irradiated with an electron beam from the oblique direction of the front surface of the panel 10 toward the inner angle of the abutting portion of the panel 10 and the reinforcing frame 40 (see arrows C and D shown in FIG. 12).
- the butting part is melted.
- a flame is injected from the back of the panel 10 toward the rear surface of the panel 10 (see arrows A and B shown in FIG. 12), and the end face and the panel bordering the opening of the open cross-sectional shape of the reinforcing frame 40 The abutting part with 10 is melted.
- a flame is injected from an oblique direction of the front surface of the panel 10 toward the inner corner of the abutting portion of the panel 10 and the reinforcing frame 40 (see arrows C and D shown in FIG. 12), and the reinforcing frame 40 and the panel 10 Melt the butting part.
- a slit 151 for inserting a panel-side end of the standing wall portion 45b of the middle frame 45 is formed in the panel 10, and welding is performed from the rear surface side of the panel 10 to the outer surface 45b5 of the standing wall portion 45b. That is, the outer surface 45b5 of the standing wall 45b functions as a “surface formed at the end of the frame”, and the slit 151 functions as an “inserted portion”. Further, an inner surface of a side wall 151a of a slit 151 described later functions as a “plane on one surface side of the panel”.
- the slit 151 is concave in the rear and is formed along the vertical direction with substantially the same length as the entire length of the middle frame 45 so that the standing wall 45b of the middle frame 45 can be inserted.
- the inside of the slit 151 includes side wall portions 151a and 151b as opposed surfaces facing the outer surface 45b5 and the inner surface 45b4 of the standing wall portion 45b, and an inner bottom portion 151c facing the end surface 45b1 of the standing wall portion 45b. Further, the slit 151 into which the standing wall 45c is inserted has the same structure.
- the standing wall 45b is inserted into the slit 151, and the outer surface 45b5 and the end surface 45b1 are coupled to the slit 151 by the melted and solidified portion 45q with the side wall 151a and the inner bottom 151c being abutted against each other.
- the melted and solidified portion 45q is formed so as to penetrate the outer surface 45b5 of the standing wall portion 45b from the outer surface of the side wall portion 151a of the slit 151.
- the melted and solidified portion 45q is formed by melting and solidifying a part of the side wall portion 151a and the standing wall portion 45b of the slit 151 with a laser beam.
- the protruding end 45q1 of the melted and solidified portion 45q is formed on the opposite side of the panel 10 (side wall portion 151a of the slit 151) with respect to the outer surface 45b5 of the standing wall portion 45b, and the protruding end 45q1 is between the inner surface 45b4 and the outer surface 45b5 of the standing wall portion 45b. It is inside the standing wall 45b.
- the width of the melt-solidified portion 45q gradually decreases from the outer surface of the side wall portion 151a of the slit 151 toward the protrusion 45q1, and the width of the melt-solidified portion 45q on the outer surface 45b5 of the standing wall portion 45b is the melt-solidified portion on the outer surface of the side wall portion 151a of the slit 151. It is narrower than 45q.
- the standing wall part 45c is also inserted into the slit 151 on the panel 10 side, and is joined by welding inside.
- the left and right sides in FIG. 17 are reversed, and the detailed description will be omitted because they are almost the same.
- the outer surface 45b5 of the upright wall portion 45b is abutted against the side wall portion 151a.
- the inner surface 45b4 of the standing wall 45b may be abutted against the side wall 151b.
- slits may be formed on the panel 10 side in the same manner for the other frames 41 to 44, 46, and the inner surface or outer surface of the standing wall portion of the frame may be abutted and welded. Needless to say.
- welding can be performed by using the inner surface 45b4 or the outer surface 45b5 wider than the end surface 45b1 of the standing wall portion 45b, so that welding can be easily performed as well as welding with suppressed generation of gaps. It becomes possible to perform stronger bonding.
- the frames 41 to 46 are flangeless.
- a flange may be provided at the end of the end portion of each of the frames 41 to 46 on the panel 10 side.
- this skeletal structure will be described with reference to FIG. 18 which is a cross-sectional view in the case where flanges are provided on the standing wall portions 45b and 45c of the middle frame 45.
- flanges 45r and 45s that are bent outwardly perpendicular to the standing wall portions 45b and 45c are provided at the panel-side end portions of the standing wall portions 45b and 45c of the middle frame 45.
- welding is performed from the rear surface side of the panel 10 to the flanges 45r and 45s of the standing wall portions 45b and 45c.
- the flanges 45r and 45s have a plane facing rearward with the opening of the middle frame 45 facing the panel 10 (referred to as rear surfaces 45r1 and 45s1), and these rear surfaces 45r1 and 45s1 project against the front surface of the convex portion 15. In the applied state, it is coupled to the panel 10 by melted and solidified portions 45t and 45u. That is, the rear surfaces 45r1 and 45s1 of the flanges 45r and 45s of the standing wall portions 45b and 45c function as “surfaces formed at the ends of the frame”.
- the melted and solidified portions 45t and 45u are formed so as to penetrate the rear surfaces 45r1 and 45s1 of the flanges 45r and 45s from the rear surface of the projection 15 of the panel 10.
- Each melt-solidified portion 45t, 45u is formed by melting and solidifying a part of the convex portion 15 and the flanges 45r, 45s with a laser beam.
- the protrusions of the melt-solidified portions 45t and 45u are formed on the opposite side of the panel 10 with respect to the rear surfaces 45r1 and 45s1 of the flanges 45r and 45s, and the protrusions are flanges 45r between the front surfaces of the flanges 45r and 45s and the rear surfaces 45r1 and 45s1. , 45s.
- the width of each melt-solidified portion 45t, 45u gradually decreases from the rear surface of the convex portion 15 toward the tip, and the width of the melt-solidified portions 45t, 45u on the rear surfaces 45r1, 45s1 of the flanges 45r, 45s is melt-solidified on the rear surface of the convex portion 15. It is narrower than the width of the portions 45t and 45u.
- a flange is formed at the end of the standing wall portion on the panel 10 side, and the flange is pushed to the front surface of the convex portion 15 in the same manner as in the other frames 41 to 44, 46. Needless to say, it may be welded.
- the flanges 45r and 45s extending toward the outside in the opening width direction of the middle frame 45 are illustrated, but the flanges may be formed to extend toward the inside.
- notches see the notches 45g and 45h in FIG. 5
- FIG. 19 is a transverse cross-sectional view when the middle frame 45 is arranged inside the recess 35. In this case, it is desirable that the depth of the recess 35 be equal to the thickness of the middle frame 45 in the front-rear direction so that the middle frame 45 does not protrude from the front surface of the panel 10.
- the melted and solidified portions 45t and 45u are formed so as to penetrate the rear surfaces 45r1 and 45s1 of the flanges 45r and 45s from the rear surface of the recess 35 of the panel 10 using a laser beam. Further, the protruding ends of the melt-solidified portions 45t and 45u are formed on the opposite side of the panel 10 with respect to the rear surfaces 45r1 and 45s1 of the flanges 45r and 45s, and the protruding ends are between the front surfaces of the flanges 45r and 45s and the rear surfaces 45r1 and 45s1. Inside the flanges 45r and 45s.
- each melt-solidified portion 45t, 45u gradually decreases from the rear surface of the concave portion 35 toward the tip, and the width of the melt-solidified portions 45t, 45u on the rear surfaces 45r1, 45s1 of the flanges 45r, 45s is melt-solidified on the rear surface of the concave portion 35. It is narrower than the width of the portions 45t and 45u.
- the middle frame 45 not only the middle frame 45 but also the other frames 41 to 44 and 46 may be welded with the flange abutting against the front surface of the recess 35.
- the amount of protrusion of the frames 41 to 46 forward can be reduced by the recesses.
- the front side of the panel 10 can be flattened by making the depth of the recess 35 equal to or greater than the front and rear thicknesses of the frames 41 to 46.
- the melt-solidified portion is formed continuously (excluding the notches 45g and 45h) along the longitudinal direction of the standing wall portion that borders the open cross-sectional shape of each of the frames 41 to 46, and the panel 10
- the melt-solidified portion may be formed in a dotted line shape or a broken line shape.
- the melt-solidified portions 45t and 45u may be formed in a broken line shape along the longitudinal direction of the middle frame 45.
- the melted and solidified portions 45t and 45u are formed in a broken line shape by scanning along the longitudinal direction of the middle frame 45 while repeating irradiation and extinction of the laser beam from the rear surface side of the panel 10 at a constant cycle. Can do.
- the cycle of irradiation and extinction may be made shorter.
- FIGS. 5 to 7 when notches such as those shown in FIGS. 5 to 7 are formed in each of the frames 41 to 46, it is desirable not to form a broken or dotted melted and solidified portion in the notch portion.
- . 20 illustrates the case where the middle frame 45 has the flanges 45r and 45s. However, in the case where the flange is not formed and the end surface of the standing wall portion is abutted against the panel 10 and welding is performed. Even if it exists, you may form the broken-solid or dotted-line melt-solidified part.
- each of the melt-solidified portions is a broken-line or dotted-line melt-solidified portion. Since they are separated, the peeling range can be reduced.
Landscapes
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Abstract
フレームとパネルの溶接の確実性を向上させることを課題とする。 この課題の解決のために、開断面形状に形成されたフレーム45の開断面形状の開口をパネル10の前面に向けて、フレーム45の立壁部45b,45cの縁をパネル10の前面に突き当て、パネル10の後面側から立壁部45b,45cとパネル10との突き当て部を溶融することによってパネル10とフレーム45を溶接する。 即ち、パネル10の後面側から立壁部45b,45cとパネル10との突き当て部を溶融するので、パネル10から立壁部45b,45cにかけて溶融が進行し、相互間に隙間が生じないように溶接が行われる。
Description
本発明は、骨格構造体及びその製造方法に関し、特に開断面形状のフレームをパネルに溶接する技術に関する。
特許文献1には、車両用シートのフレーム構造体が開示されている(特許文献1の図5参照)。具体的には、開断面形状を有するフレーム(フレーム構成部品)を平板状のパネルに溶接することによってフレーム構造体が製造される。フレームの開口の縁には内側に向かって突出するフランジが形成されている。そして、フレームの開口をパネルに向けてフレームのフランジをパネルに突き当て、フランジとパネルの接触界面にレーザービームを照射する。レーザービームの照射方向はフランジとパネルの接触界面に対して平行であり、レーザービームの照射箇所はフランジとパネルの接触界面の露出した部分である。
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、レーザービームのスポット径(照射箇所の直径)が短いため、フランジ及びパネルの平面度を高くしなければならない。フランジ及びパネルの平面度が低いと、フランジとパネルの間に隙間が形成されてしまい、レーザービームを隙間に照射してもフランジとパネルを溶接することができないためである。また、フレームにフランジが設けられているため、出来上がったフレーム構造体の重量が増してしまう。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、フレームとパネルの溶接の確実性を向上させることである。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、フレームとパネルの溶接の確実性を向上させることである。
以上の課題を解決するために、開断面形状に形成されたフレームの前記開断面形状の開口をパネルの一方の面側に向けて、前記開断面形状の前記開口を縁取る前記フレームの端部に形成された面を前記パネルの一方の面側の平面に突き当て、前記パネルの他方の面側から前記フレームの前記端部に形成された面と前記パネルとの突き当て部を溶融することによって前記パネルと前記フレームを溶接する。
フレームの開断面形状の開口を縁取るそのフレームの端部に形成された面をパネルの一方の面側の平面に突き当てた状態で、レーザービーム、電子ビーム、アーク又は火炎等の高エネルギー媒体をパネルの他方の面側からその突き当て部に付与すれば、その突き当て部を溶融することができる。つまり、フレームの端部に形成された面とパネルとの間に隙間が存在しても、パネルのみならず、フレームの端部に形成された面も溶融することができる。よって、フレームの端部に形成された面の形状及びパネルの形状が高精度でなくても、フレームの端部に形成された面をパネルに溶接することができる。
請求項1に係る発明によれば、フレームの開断面形状の開口を縁取る端部に形成された面とパネルとの間に隙間が存在しても、パネルのみならずフレームの端部に形成された面も溶融することができるため、フレームをパネルに溶接することができる。よって、フレームとパネルの溶接の確実性が向上する。
また、フレームの開断面形状を縁取る端部に形成された面をパネルに溶接するため、フレームの開断面形状の開口の縁から突出するフランジをフレームに設けなくても溶接でき、その場合には、フレーム及び骨格構造体を軽量化することができる。
また、フレームの開断面形状を縁取る端部に形成された面をパネルに溶接するため、フレームの開断面形状の開口の縁から突出するフランジをフレームに設けなくても溶接でき、その場合には、フレーム及び骨格構造体を軽量化することができる。
請求項2に係る発明によれば、フレームの開断面形状の開口を縁取る前記フレームの端部に沿ってフレームとパネルを溶接することができる。
請求項3に係る発明によれば、溶融凝固部がパネルの他方の面側からフレームの前記端部に形成された面を突き抜けるように形成されて、パネルの一方の面における溶融凝固部の幅がパネルの他方の面における溶融凝固部の幅よりも狭いので、フレームとパネルの溶接が確実になる。
請求項4に係る発明によれば、溶融凝固部がパネルの他方の面からフレームの端部に形成された面を突き抜けるように形成されて、溶融凝固部の突端がフレームの端部に形成された面に関してパネルの反対側に形成されているので、フレームとパネルの溶接が確実になる。
請求項5に係る発明によれば、端部に形成された面は、開口を縁取るフレームの端部の先端に位置する端面であるので、フランジを設けることなくフレームとパネルの溶接が確実になる。また、フランジ分の軽量化を図ることが可能となる。
請求項6に係る発明によれば、溶融凝固部がフレームの端面の内縁寄りに形成されているので、溶融凝固部がフレームの外面において露出せず、溶融凝固部の周囲の熱影響部がフレームの外面側に顕在することを抑制することができる。よって、フレームの端面の外縁近傍におけるフレーム及びパネルの機械的性質変化、冶金的性質変化、組織変化及び薄肉化等を抑えることができる。
請求項7に係る発明によれば、フレームの端面における溶融凝固部の幅がその端面の内縁から外縁まで及んでいるので、溶融凝固部によるフレームとパネルの結合強度を高くすることができる。
請求項8に係る発明によれば、開口を縁取るフレームの端部にフランジを設け、端部に形成された面は、フランジのパネル側の平面としたので、溶接による接合範囲を広く確保することができ、接合強度の向上を図ることができる。
請求項9に係る発明によれば、フレームの捻りに対する剛性が向上し、骨格構造体の剛性が向上する。
請求項10に係る発明によれば、フレームに曲げが生じた場合にパネルも曲がるが、フレームの曲げが脆弱部を中心となり、その脆弱部近傍ではフレームとパネルが溶接されていないためにパネルの曲げの自由度が向上する。つまり、脆弱部によってフレームの曲げとパネルの曲げを制御することができる。
請求項11に係る発明によれば、フレームに曲げが生じた場合にパネルも曲がるが、フレームの曲げが切欠きを中心となり、その切欠きではフレームとパネルが溶接されていないためにパネルの曲げの自由度が向上する。つまり、切欠きによってフレームの曲げとパネルの曲げを制御することができる。
請求項12に係る発明によれば、パネルに凸部又は凹部が形成されているため、パネル全体の変形と比較して凸部又は凹部における変形が小さい。フレームの開断面形状の開口を縁取る前記フレームの端部に形成された面を凸部又は凹部に突き当てた場合に、その面と凸部又は凹部との間に隙間が形成されることを抑制することができる。
請求項13に係る発明によれば、溶融凝固部が凸部又は凹部の縁から幅方向中央部に向けて離れているので、溶融凝固部の周囲の熱影響部が凸部又は凹部の縁に顕在することを抑制することができる。よって、凸部又は凹部の縁におけるパネルの剛性を確保することができる。
請求項14に係る発明によれば、凹部をフレームを突出しないように収容可能な深さとしたので、パネルの一方の面側に凹部を形成しながらもパネルを平坦化することが可能となる。
請求項15に係る発明によれば、パネルに形成した被挿入部の内部の対向面にフレームの外面又は内面を突き当てて結合しているので、溶接による接合範囲を広く確保することができ、接合強度の向上を図ることができる。
請求項16に係る発明によれば、溶融凝固部が点線状又は破線状に形成されているので、溶接の熱源のエネルギー消費を低減することができる。また、過剰な外力或いは長期的な外力を受けて仮に剥離を生じる場合でも、その剥離範囲を低減することができる。
以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。但し、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が以下の実施形態に付されているので、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
図1は、車両用シートの骨格構造体1の斜視図である。図2は、骨格構造体1の分解斜視図である。この車両用シートは複数人掛けの後部座席であり、この骨格構造体(フレーム構造体)1は後部座席の背もたれのフレームである。発泡成形されたパッドが骨格構造体1の前側から骨格構造体1を包み込むように骨格構造体1に設けられ、更に表皮がこのパッドの表面に吊り込まれている。吊り込みとは、パッドの表面に覆い被さった表皮が張った状態でパッドの表面に沿っていることをいう。
骨格構造体1はパネル10、補強フレーム40、ストライカー80及び複数の支持具99等を備える。
パネル(パンフレーム)10は矩形板状の金属板である。パネル10の一方の面である前面の上縁部に凸部11が形成され、その凸部11がパネル10の上縁に沿って左右に延在する。パネル10の前面の下縁部に凸部12が形成され、その凸部12がパネル10の下縁に沿って左右に延在する。パネル10の前面の左縁部に凸部13が形成され、その凸部13がパネル10の左縁に沿って上下に延在する。パネル10の前面の右縁部に凸部14が形成され、その凸部14がパネル10の右縁に沿って上下に延在する。凸部11の左右両端がそれぞれ凸部13,14の上端に繋がり、凸部12の左右両端がそれぞれ凸部13,14の下端に繋がっている。パネル10をその前から投影視すると、これら凸部11,12,13,14が矩形枠状に形作られている。また、パネル10の前面の左右中央よりもやや左側に凸部15が形成され、その左右中央よりもやや右側に凸部16が形成されている。これら凸部15,16が上下に延在し、凸部15,16の上端が凸部11に繋がり、凸部15,16の下端が凸部12に繋がり、凸部15,16によってパネル10の前面が三つの領域17,18,19に区画される。
パネル(パンフレーム)10は矩形板状の金属板である。パネル10の一方の面である前面の上縁部に凸部11が形成され、その凸部11がパネル10の上縁に沿って左右に延在する。パネル10の前面の下縁部に凸部12が形成され、その凸部12がパネル10の下縁に沿って左右に延在する。パネル10の前面の左縁部に凸部13が形成され、その凸部13がパネル10の左縁に沿って上下に延在する。パネル10の前面の右縁部に凸部14が形成され、その凸部14がパネル10の右縁に沿って上下に延在する。凸部11の左右両端がそれぞれ凸部13,14の上端に繋がり、凸部12の左右両端がそれぞれ凸部13,14の下端に繋がっている。パネル10をその前から投影視すると、これら凸部11,12,13,14が矩形枠状に形作られている。また、パネル10の前面の左右中央よりもやや左側に凸部15が形成され、その左右中央よりもやや右側に凸部16が形成されている。これら凸部15,16が上下に延在し、凸部15,16の上端が凸部11に繋がり、凸部15,16の下端が凸部12に繋がり、凸部15,16によってパネル10の前面が三つの領域17,18,19に区画される。
パネル10の前面ではこれら凸部11~16が凸状に形成されており、パネル10の他方の面である後面ではこれら凸部11~16の裏側が凹状に形成されている。また、凸部11~16の前側頂面が平面状である。パネル10の全体の面積と比較して、凸部11~16の前側頂面の面積が小さいので、凸部11~16の前側頂面の平面度が向上する。つまり、パネル10の曲げが凸部11~16に及ぼす影響が小さく、パネル10に曲げが生じたものとしても局所的に凸部11~16の曲げが小さくなる。
パネル10の前面の左側の領域17には、凸ビード21~23が形成されている。凸ビード21,22は上下方向及び左右方向に対して斜めになるように凸部11から凸部13にかけて延在し、凸ビード21,22の上端が凸部11に繋がり、凸ビード21,22の下端が凸部13に繋がる。凸ビード23は上下方向及び左右方向に対して斜めになるように凸部15からパネル10の左下角部に向けて延び、凸ビード23の上端が凸部15に繋がり、凸ビード23の下端が凸部12,13から離れている。
パネル10の前面の中央の領域18には、凸ビード24,25が形成されている。凸ビード24,25は上下方向に延び、凸ビード24,25の上端が凸部11から下に離れており、凸ビード24,25の下端が凸部12から上に離れている。
パネル10の前面の右側の領域19には、凸ビード26,27,28が形成されている。凸ビード26,27は上下方向及び左右方向に対して斜めになるように凸部11から凸部14にかけて延在し、凸ビード26,27の上端が凸部11に繋がり、凸ビード26,27の下端が凸部14に繋がる。凸ビード28は上下方向及び左右方向に対して斜めになるように凸部16からパネル10の右下角部に向けて延び、凸ビード28の上端が凸部16に繋がり、凸ビード28の下端は凸部12,14から離れている。
補強フレーム40は金属材料からなる。補強フレーム40はパネル10の前面に溶接されたものである。補強フレーム40はパネル10を補強するものであり、パネル10の曲げ等の変形は補強フレーム40によって抑制される。
補強フレーム40は骨組みされたものであり、補強フレーム40の構成要素となるフレーム41~46が溶接等によって接合されることによって補強フレーム40が構成される。補強フレーム40をその前から投影視すると、これらフレーム41~44が矩形枠状に組まれている。つまり、アッパーフレーム(アッパーメンバー)41及びロアフレーム(ロアメンバー)42が左右に延在し、サイドフレーム(サイドメンバー)43,44が上下に延在し、アッパーフレーム41の左右の端部がそれぞれサイドフレーム43,44の上端に連結され、ロアフレーム42の左右の端部がそれぞれサイドフレーム43,44の下端に連結されている。
ミドルフレーム(ミドルメンバー)45,46がサイドフレーム43とサイドフレーム44の間において上下に延在し、ミドルフレーム45,46の上端がアッパーフレーム41に連結され、ミドルフレーム45,46の下端がロアフレーム42に連結されている。これらミドルフレーム45,46によってフレーム41~44の内側が三つの領域に区画される。
図3は、ミドルフレーム45の長手方向(延在方向)に対して直交する面に沿ったミドルフレーム45の断面図である。図3に示すように、ミドルフレーム45はパネル10に向けて開放した開断面形状(例えば、U字状、C字状又はコ字状)を有する。具体的には、ミドルフレーム45は、ミドルフレーム45の長手方向に延在するとともにパネル10に対して対向する帯状のウエブ45aと、ウエブ45aの延在方向に沿う一方の縁部において曲げられることによってウエブ45aに対して立てられているとともにミドルフレーム45の長手方向に延在する立壁部45bと、ウエブ45aの延在方向に沿う他方の縁部において曲げられることによってウエブ45aに対して立てられているとともにミドルフレーム45の長手方向に延在する立壁部45cと、これらウエブ45a及び立壁部45b,45cによって囲われるとともにパネル10に向けて開放した中空45dと、を有する。
ミドルフレーム45の開断面形状はフランジレスの開断面形状である。フランジレスの開断面形状とは、中空45dの開口を縁取る立壁部45b,45cの端から内側又は外側に延出するフランジ(図3において二点鎖線で示す)が設けられていないことをいう。
図4に示すように、ウエブ45aと立壁部45bとの間の角部45eが面取りされ、ウエブ45aと立壁部45cとの間の角部45fが面取りされていてもよい。角部45e,45fの面取りは図4に示すような角面取りであってもよいし、丸面取りであってもよい。このようにミドルフレーム45の角部45e,45fが面取りされていることによって、ミドルフレーム45の捻れ(ミドルフレーム45の長手方向に延びた軸の回りの変形)を抑制することができる。
ミドルフレーム45と同様に、フレーム41~44,46もパネル10に向けて開放した開断面形状を有し、フレーム41~44,46の開断面形状もフランジレスの開断面形状である。
図5に示すように、ミドルフレーム45の立壁部45b,45cの端には、後方に向けて開いた切欠き45g,45hがそれぞれ形成されている。切欠き45g,45hが形成された位置は、ミドルフレーム45の上端と下端の間の中間である。切欠き45g,45hはV字型ノッチである。なお、切欠き45g,45hを図6に示すような円弧型ノッチ又は図7に示すような矩形型ノッチに変更してもよい。
ミドルフレーム45と同様に、ミドルフレーム46にも切欠きが形成されている。一方、フレーム41~44には切欠きが形成されていない。
補強フレーム40の開断面形状の開口がパネル10の前面に向けられ、その補強フレーム40がパネル10の前面に突き当てられている。その突き当てられた部分がレーザー溶接法により接合されている。
ミドルフレーム45については、図3又は図4に示すように、ミドルフレーム45の中空45dの開口がパネル10の前面の凸部15に向けられ、中空45dの開口を縁取る立壁部45b,45cの端が凸部15に突き当てられている。立壁部45b,45cの端が凸部15にレーザー溶接法によって接合されている。
図8を参照して、ミドルフレーム45とパネル10の結合状態について説明する。ここで、図8は図3に示すVIII部の拡大図である。
図8に示すように、ミドルフレーム45の立壁部45bが厚みを有する。そのため、ミドルフレーム45がパネル10に溶接される前には、開口を縁取るミドルフレーム45の端部に形成された面としての端面45b1が立壁部45bの端に形成されており、その端面45b1は立壁部45bの内面45b4側の内縁45b2から立壁部45bの外面45b5側の外縁45b3までの幅W1を有する。ミドルフレーム45がフランジレスであり、立壁部45bの厚さがほぼ均一であるので、立壁部45bの厚さが幅W1に等しい。ミドルフレーム45の立壁部45cについても同様である。
図8に示すように、ミドルフレーム45の立壁部45bが厚みを有する。そのため、ミドルフレーム45がパネル10に溶接される前には、開口を縁取るミドルフレーム45の端部に形成された面としての端面45b1が立壁部45bの端に形成されており、その端面45b1は立壁部45bの内面45b4側の内縁45b2から立壁部45bの外面45b5側の外縁45b3までの幅W1を有する。ミドルフレーム45がフランジレスであり、立壁部45bの厚さがほぼ均一であるので、立壁部45bの厚さが幅W1に等しい。ミドルフレーム45の立壁部45cについても同様である。
立壁部45bの端面45b1がパネル10の前面の凸部15(パネルの一方の面側の平面)に突き当てられ、立壁部45bが溶融凝固部45jによって凸部15に結合されている。溶融凝固部45jがパネル10の後面から端面45b1を突き抜けるように形成されている。この溶融凝固部45jは溶融プールが凝固したものである。つまり、パネル10の一部と立壁部45bの一部がレーザービームにより溶融することによって溶融プールが形成され、その後溶融プールが凝固することによって溶融凝固部45jが形成される。従って、溶融凝固部45jの突端45j1が溶融プールの底に相当する。溶融凝固部45jの突端45j1は立壁部45bの端面45b1に関してパネル10の反対側に形成されており、その突端45j1が立壁部45bの内面45b4と外面45b5の間の立壁部45bの内部にある。溶融凝固部45jの幅はパネル10の後面から突端45j1に向けて漸減し、立壁部45bの端面45b1における溶融凝固部45jの幅がパネル10の後面における溶融凝固部45jの幅W2よりも狭い。
立壁部45bの端面45b1における溶融凝固部45jの幅は、立壁部45bの端面45b1の内縁45b2から外縁45b3まで及んでいる。溶融凝固部45jが立壁部45bの端面45b1の内縁45b2から外縁45b3まで及んでいる場合(図8参照)、立壁部45bの端面45b1における溶融凝固部45jの幅がその端面45b1の幅W1に等しい。なお、図9に示すように、溶融凝固部45jが立壁部45bの内面45b4側に寄っており、溶融凝固部45jが立壁部45bの端面45b1の外縁45b3から離れてその端面45b1の内縁45b2寄りに形成さていてもよい。この場合、立壁部45bの端面45b1における溶融凝固部45jの幅がその端面45b1の幅W1よりも狭い。
溶融凝固部45jがミドルフレーム45の延在方向(長手方向)に沿って連続して形成されている。つまり、溶融凝固部45jが図8や図9の紙面に対して垂直な方向に沿って連続して形成されている。但し、後述するように、溶融凝固部45jは切欠き45g及びその近傍において途切れている。
溶融凝固部45jが立壁部45bの端に沿って連続しているため、パネル10の後面において溶融凝固部45jの露出した部分が帯状に形成されており、溶融凝固部45jの突端45j1があたかも稜線のように形成されている。
パネル10の後面における溶融凝固部45jの表面がパネル10の後面に対して凹んでいる。但し、溶融凝固部45jの表面がパネル10の後面に対して凸状に設けられてもよいし、溶融凝固部45jの表面とパネル10の後面が面一であってもよい。
図3又は図4に示すように、立壁部45bが溶融凝固部45jによってパネル10に結合されているのと同様に、立壁部45cが溶融凝固部45kによってパネル10に結合されている。
溶融凝固部45jが立壁部45bの端に沿って連続しているため、パネル10の後面において溶融凝固部45jの露出した部分が帯状に形成されており、溶融凝固部45jの突端45j1があたかも稜線のように形成されている。
パネル10の後面における溶融凝固部45jの表面がパネル10の後面に対して凹んでいる。但し、溶融凝固部45jの表面がパネル10の後面に対して凸状に設けられてもよいし、溶融凝固部45jの表面とパネル10の後面が面一であってもよい。
図3又は図4に示すように、立壁部45bが溶融凝固部45jによってパネル10に結合されているのと同様に、立壁部45cが溶融凝固部45kによってパネル10に結合されている。
図3又は図4に示すように、ミドルフレーム45の幅が凸部15の幅よりも狭い。そして、溶融凝固部45jが凸部15の縁15aから凸部15の幅方向中央側へ離れており、溶融凝固部45kが凸部15の縁15bから凸部15の幅方向中央側へ離れている。
ミドルフレーム45と凸部15の溶接と同様に、アッパーフレーム41が凸部11に溶接され、ロアフレーム42が凸部12に溶接され、サイドフレーム43が凸部13に溶接され、サイドフレーム44が凸部14に溶接され、ミドルフレーム46が凸部16に溶接されている。
補強フレーム40がパネル10に溶接された状態では、凸部11がアッパーフレーム41の長手方向に沿って延在し、凸部12がロアフレーム42の長手方向に沿って延在し、凸部13がサイドフレーム43の長手方向に沿って延在し、凸部14がサイドフレーム44の長手方向に沿って延在し、凸部15がミドルフレーム45の長手方向に沿って延在し、凸部16がミドルフレーム46の長手方向に沿って延在する。
補強フレーム40がパネル10の前面に突き当てられた箇所の一部が溶接され、残りの一部が溶接されていない。具体的には、補強フレーム40がパネル10の前面に突き当てられた箇所のうち以下に示す(a)及び(b)の範囲が溶接されていない。
(a) 補強フレーム40とパネル10のレーザー溶接の時に、互いに突き当てられた補強フレーム40とパネル10を治具によって挟み込んで仮止めするので、その治具によって隠れた範囲。
(b) 図5に示すように、ミドルフレーム45の切欠き45g,45hが含まれるとともに切欠き45g,45hの幅よりも広い範囲(ミドルフレーム46の切欠きについても同様である)。
ミドルフレーム45がパネル10に溶接されてない範囲(図5参照)と、ミドルフレーム46がパネル10の溶接されていない範囲は、上下方向の位置が揃っている。
凸ビード21の上端及び下端において補強フレーム40がパネル10に溶接されているので、パネル10の剛性が向上する。凸ビード22,26,27についても同様である。
凸ビード21の上端及び下端において補強フレーム40がパネル10に溶接されているので、パネル10の剛性が向上する。凸ビード22,26,27についても同様である。
図1に示すように、ストライカー80がレーザー溶接によってアッパーフレーム41に取り付けられている。図10はストライカー80とアッパーフレーム41の取付部の正面図であり、図11は図10に示すXI-XIに沿った面を矢印方向に見て示した断面図である。図11において、符号41aはアッパーフレーム41のウエブであり、符号41b,41cはアッパーフレーム41の立壁部であり、符号41dはアッパーフレーム41の中空である。
図10及び図11に示すように、ストライカー80は金属からなる一本の太い線材81を曲げ加工したものである。線材81の中央部位82(以下、ストライカー本体部82という。)が閉曲線状(枠状)に曲げられている。線材81の一方の先端の部位85(以下、接合部85という。)とストライカー本体部82の一端とを連結する部位83(以下、連結部83という。)がストライカー本体部82に対して側方から投影視してL字状に曲げられ、線材81の他方の先端の部位86とストライカー本体部82の他端を連結する部位84(以下、連結部84という。)がストライカー本体部82に対して側方から投影視してL字状に曲げられている。連結部83,84は互いに平行に設けられている。接合部85が連結部83に対して側方から投影視してL字状に曲げられ、接合部86が連結部84に対して側方から投影視してL字状に曲げられている。接合部85,86が互いに平行に設けられている。
接合部85,86がプレス加工によって押し広げられており、接合部85,86の幅が連結部83,84の直径よりも広い。また、接合部85,86の後面がプレス加工によって平面状に形成されている。接合部85,86のプレス方向は接合部85,86の中心線方向に対して垂直な方向である。
接合部85,86及び連結部83,84がアッパーフレーム41の上からアッパーフレーム41に引っ掛けられるようにして接合部85,86の後面がアッパーフレーム41の前面(具体的には、アッパーフレーム41のウエブ41a)に突き当てられている。そして、接合部85,86がアッパーフレーム41の前面に溶接されている。具体的には、接合部85,86の縁がアッパーフレーム41の前面に溶接されているので、接合部85,86の縁に溶融凝固部85a,85b,86a,86bが形成されている。
接合部85,86がプレス加工によって潰されているため、接合部85,86とアッパーフレーム41の接触面積が広い。そのため、接合部85,86の溶接の際に、接合部85,86を安定してアッパーフレーム41に突き当てることができ、接合部85,86をアッパーフレーム41に良好に溶接することができる。
パネル10の上端に矩形状のノッチ90が形成されている。連結部83,84がアッパーフレーム41の上を前後に乗り超えており、その連結部83,84がノッチ90を前後に通されている。パネル10の上部において、ストライカー本体部82がパネル10及びアッパーフレーム41の後ろ側に配置されている。
ストライカー80は後部座席の背もたれ及び骨格構造体1を車体に固定するために利用される。補強フレーム40の下端部が車体に回転可能に連結され、補強フレーム40及びパネル10がその下端部を支点にして前に倒れたり、後ろに起き上がったりする。補強フレーム40及びパネル10が立てられた状態では、ストライカー80が車体に設けられた留め具にロックされる。留め具のロックが解除されると、補強フレーム40及びパネル10をその下端部を支点にして前後に回転することができる。
接合部85,86がプレス加工によって薄型化されているので、補強フレーム40及びパネル10の起伏の際に接合部85,86が何かに当たってしまうことを抑えることができる。
支持具99はヘッドレストを支持するためのものである。これらはアッパーフレーム41に溶接されている。
骨格構造体1が立てられて、ストライカー80が留め具にロックされている場合、車室は骨格構造体1によって乗員室と荷室に区分けされている。つまり、骨格構造体1の前方の空間が乗員室となり、骨格構造体1の後方の空間が荷室となる。荷物等が荷室側から骨格構造体1に強く衝突した場合、骨格構造体1に曲げが生じてしまうことがある。具体的には、フレーム43~46が前方に凸となるように湾曲し、パネル10が前方に凸となるように湾曲する。ここで、切欠き45g,45hが脆弱部であり、ミドルフレーム45のうち切欠き45g,45hが形成された部分が残りの部分よりも脆弱である。そのため、荷物等の衝突によって、ミドルフレーム45が切欠き45g,45hを中心にして曲がる。パネル10は切欠き45g,45h及びその周囲においてミドルフレーム45に溶接されていないため(図5参照)、パネル10の曲げに自由度がある。そのため、パネル10が前方に凸となるように曲げられた場合でも、パネル10が局所的に延びるようなことを抑制することができる。
続いて、骨格構造体1の製造方法について説明する。
パネル10をプレス加工等によって成型する。
補強フレーム40を作成する。つまり、フレーム41~46をプレス加工等によって成型して、これらのフレーム41~46を組み立てる。
ストライカー80を作成する。つまり、一本の直線状の線材81を曲げ加工するとともに、線材81の両方の先端部位をプレス加工する。
パネル10をプレス加工等によって成型する。
補強フレーム40を作成する。つまり、フレーム41~46をプレス加工等によって成型して、これらのフレーム41~46を組み立てる。
ストライカー80を作成する。つまり、一本の直線状の線材81を曲げ加工するとともに、線材81の両方の先端部位をプレス加工する。
補強フレーム40の開断面形状をパネル10の前面に向けて、その補強フレーム40をパネル10の前面に突き当て、治具によって補強フレーム40をパネル10に仮止めする。具体的には、ミドルフレーム45の中空45dの開口を凸部15に向けて、ミドルフレーム45の立壁部45bの端面45b1及び立壁部45cの端面を凸部15に突き当てる。同様にフレーム41~44,46の立壁部の端面も凸部11~14,16にそれぞれ突き当てる。フレーム41~46がフランジレスの開断面形状に形成されているため、これらフレーム41~46の立壁部の端面を凸部11~16にそれぞれ接触させることができる。フレーム41~46の立壁部が薄く、これ立壁部の端面の幅が狭いので、フレーム41~46の立壁部の端面の精度や凸部11~16の精度(平面度)が高精度でなくても、フレーム41~46の立壁部の端面と凸部11~16との接触領域を広くすることができる。
次に、レーザービームをパネル10の後ろ側からパネル10の後面に照射し、レーザービームを走査することによって補強フレーム40がパネル10に突き当たった部分をパネル10の後ろ側からレーザービームによってなぞる。
図3と同一断面の図12を参照してミドルフレーム45の溶接について以下に具体的に説明するが、フレーム41~44,46についても同様である。
レーザービーム発生器100によって、立壁部45b,45cの端面とパネル10が突き合った部分にパネル10の後ろ側からレーザービームを照射する(図12に示す矢印A,Bがレーザービームの照射方向を示し、矢印A,Bの先端がレーザービームの照射箇所を示す。)。そして、そのレーザービームを照射した状態で、そのレーザービームをミドルフレーム45の中空45dの開口の縁に沿って走査する。そうすると、レーザービームが照射されている箇所に溶融プールが形成され、その後溶融プールが冷却により凝固することによって、その溶融プールが溶融凝固部45j,45kになる。ここで、レーザービームのスポット(照射箇所)の中心を立壁部45bの端面45b1の幅方向中央部に狙って、立壁部45bの端面45b1の中心線に沿ってレーザービームを走査すれば、図8に示すような溶融凝固部45jが形成される。一方、レーザービームのスポット(照射箇所)の中心を立壁部45bの端面45b1の幅方向中央部よりも内縁45b2寄りに狙って、立壁部45bの端面45b1の中心線に沿ってレーザービームを走査すれば、図9に示すような溶融凝固部45jが形成される。
レーザービーム発生器100によって、立壁部45b,45cの端面とパネル10が突き合った部分にパネル10の後ろ側からレーザービームを照射する(図12に示す矢印A,Bがレーザービームの照射方向を示し、矢印A,Bの先端がレーザービームの照射箇所を示す。)。そして、そのレーザービームを照射した状態で、そのレーザービームをミドルフレーム45の中空45dの開口の縁に沿って走査する。そうすると、レーザービームが照射されている箇所に溶融プールが形成され、その後溶融プールが冷却により凝固することによって、その溶融プールが溶融凝固部45j,45kになる。ここで、レーザービームのスポット(照射箇所)の中心を立壁部45bの端面45b1の幅方向中央部に狙って、立壁部45bの端面45b1の中心線に沿ってレーザービームを走査すれば、図8に示すような溶融凝固部45jが形成される。一方、レーザービームのスポット(照射箇所)の中心を立壁部45bの端面45b1の幅方向中央部よりも内縁45b2寄りに狙って、立壁部45bの端面45b1の中心線に沿ってレーザービームを走査すれば、図9に示すような溶融凝固部45jが形成される。
レーザービームの走査に際しては、レーザービームの照射箇所が図5に示す溶接不要箇所或いは治具を通過する時にレーザービームを消灯することによってそれらの部分が溶接されない。
次に、ストライカー80の連結部83,84をノッチ90の上からノッチ90に入れて、接合部85,86をアッパーフレーム41の前面に突き当てる。この際、ストライカー本体部82をアッパーフレーム41及びパネル10の後ろ側に位置させる。
次に、レーザービームをパネル10の前側から接合部85,86に照射して、接合部85,86をアッパーフレーム41に溶接する。具体的には、レーザービームを走査することによって接合部85,86の縁をレーザービームによってなぞる。なお、レーザービームの照射箇所は、接合部85,86であれば接合部85,86の縁以外であってもよい。
次に、レーザービームをパネル10の前側から接合部85,86に照射して、接合部85,86をアッパーフレーム41に溶接する。具体的には、レーザービームを走査することによって接合部85,86の縁をレーザービームによってなぞる。なお、レーザービームの照射箇所は、接合部85,86であれば接合部85,86の縁以外であってもよい。
次に、複数の支持具99をアッパーフレーム41に溶接する。
以上により、骨格構造体1が完成する。
なお、補強フレーム40をパネル10に溶接する工程と、ストライカー80をアッパーフレーム41に溶接する工程と、支持具99をアッパーフレーム41に溶接する工程の順序はどのような順でもよい。
以上により、骨格構造体1が完成する。
なお、補強フレーム40をパネル10に溶接する工程と、ストライカー80をアッパーフレーム41に溶接する工程と、支持具99をアッパーフレーム41に溶接する工程の順序はどのような順でもよい。
本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を奏する。
(1) フレーム41~46がフランジレスの開断面形状であるため、骨格構造体1の軽量化を図ることができる。
(1) フレーム41~46がフランジレスの開断面形状であるため、骨格構造体1の軽量化を図ることができる。
(2) フレーム45がフランジレスの開断面形状であるため、フレーム45の立壁部45b,45cの端面の幅が狭く、立壁部45b,45cの端面とパネル10の凸部15との接触面の幅が狭い。そのため、フレーム45の立壁部45b,45cの端面と凸部15との間に隙間が形成されることを抑制することができる。よって、フレーム45の立壁部45b,45cの端面と凸部15との溶接が良好になる。フレーム41~44,46についても同様である。
(3) フレーム45の立壁部45b,45cの端面をパネル10の凸部15に突き当てた状態で、レーザービームをパネル10の後面側からその突き当て部に照射するので、その突き当て部を溶融することができる。つまり、立壁部45b,45cの端面と凸部15の間に隙間が存在しても、パネル10のみならず立壁部45b,45cを溶融することができる。よって、立壁部45b,45cの端面及びパネル10の形状が高精度でなくても、立壁部45b,45cをパネル10の凸部15に溶接することができる。
(4) レーザービームをパネル10に照射したので、レーザービームのスポット(照射箇所)をミドルフレーム45の立壁部45bの端面45b1の幅方向に沿って調整することができる。つまり、立壁部45bの端面45b1の幅方向に沿う溶融凝固部45jの位置を調整することができたり、溶融凝固部45jの幅を調整したりすることができる(図8、図9参照)。ミドルフレーム45の立壁部45c及びその溶融凝固部45kについても同様であり、フレーム41~44,46の立壁部についても同様である。
(5) 図8に示すように立壁部45bの端面45b1における溶融凝固部45jの幅がその端面45b1の内縁45b2から外縁45b3まで及んでいるので、溶融凝固部45jによるパネル10と立壁部45bの結合強度を高くすることができる。ミドルフレーム45の立壁部45c及びその溶融凝固部45kについても同様であり、フレーム41~44,46の立壁部及びそれらの溶融凝固部についても同様である。
(6) 図9に示すように溶融凝固部45jが立壁部45bの端面45b1の内縁45b2寄りに形成されているので、溶融凝固部45jが立壁部45bの外面45b5において露出せず、溶融凝固部45jの周囲の熱影響部が立壁部45bの外面45b5側に顕在することを抑制することができる。よって、立壁部45bの端面45b1の外縁45b3近傍における立壁部45b及びパネル10の機械的性質変化、冶金的性質変化、組織変化及び薄肉化等を抑えることができる。
(7) 図3に示すように、溶融凝固部45j,45kが凸部15の縁15a,15bから幅方向中央部に向けて離れているので、溶融凝固部45j,45kの周囲の熱影響部が凸部15の縁15a,15bに顕在することを抑制することができる。よって、凸部15の縁15a,15bにおけるパネル10の剛性を確保することができる。ミドルフレーム45の立壁部45c及びその溶融凝固部45kについても同様であり、フレーム41~44,46の立壁部及びそれらの溶融凝固部についても同様である。
(8) パネル10に凸部11~16が形成されているため、パネル10全体の変形と比較して凸部11~16における変形が小さい。よって、補強フレーム40をパネル10の前面に突き当てた際に、補強フレーム40とパネル10の前面との間に隙間が生じることを抑制することができる。よって、補強フレーム40とパネル10の溶接が良好になる。
(9) ミドルフレーム45に切欠き45g,45hが形成されているため、ミドルフレーム45の曲げが切欠き45g,45hを中心となる。切欠き45g,45h及びその周囲ではミドルフレーム45とパネル10が溶接されていないために、パネル10の曲げの自由度が向上する。つまり、切欠き45g,45hによってミドルフレーム45の曲げとパネル10の曲げを制御することができ、パネル10が局所的に延びるようなことを抑制することができる。
(10) 図4に示すように、ミドルフレーム45の角部45e,45fが面取りされている場合、ミドルフレーム45の捻れ剛性が向上する。フレーム41~44,46についても同様である。これらフレーム41~46の捻れ剛性が高ければ、骨格構造体1の剛性が高くなる。
〔変形例〕
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。以下に変形例について説明する。変形例については、上述の実施の形態から変更した箇所の説明をし、変更しない箇所の説明を省略する。また、変更しない箇所には上述の実施形態で使用した符号と同一の符号を付す。また、以下に説明する各変形例を可能な限り組み合わせて適用してもよい。
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。以下に変形例について説明する。変形例については、上述の実施の形態から変更した箇所の説明をし、変更しない箇所の説明を省略する。また、変更しない箇所には上述の実施形態で使用した符号と同一の符号を付す。また、以下に説明する各変形例を可能な限り組み合わせて適用してもよい。
〔変形例1〕
上述の実施の形態では、パネル10の前面に形成された凸部11~16に補強フレーム40が溶接されている。それに対して変形例1では、図13及び図14に示すようにパネル10の前面に形成された凹部31~36に補強フレーム40が溶接されている。凹部31~36について説明する。
上述の実施の形態では、パネル10の前面に形成された凸部11~16に補強フレーム40が溶接されている。それに対して変形例1では、図13及び図14に示すようにパネル10の前面に形成された凹部31~36に補強フレーム40が溶接されている。凹部31~36について説明する。
凹部31がパネル10の前面の上縁部に形成され、その凹部31がパネル10の上縁に沿って左右に延在する。凹部32がパネル10の前面の下縁部に形成され、その凹部32がパネル10の下縁に沿って左右に延在する。凹部33がパネル10の前面の左縁部に形成され、その凹部33がパネル10の左縁に沿って上下に延在する。凹部34がパネル10の前面の右縁部に形成され、その凹部34がパネル10の右縁に沿って上下に延在する。凹部31の左右両端がそれぞれ凹部33,34の上端に繋がり、凹部32の左右両端がそれぞれ凹部33,34の下端に繋がっている。パネル10をその前から投影視すると、これら凹部31,32,33,34が矩形枠状に形作られている。また、パネル10の前面の左右中央よりもやや左側に凹部35が形成され、その左右中央よりもやや右側に凹部36が形成されている。これら凹部35,36が上下に延在し、凹部35,36の上端が凹部31に繋がり、凹部35,36の下端が凹部32に繋がり、凹部35,36によってパネル10の前面が三つの領域17,18,19に区画される。
ミドルフレーム45の中空45dの開口が凹部35に向けられ、ミドルフレーム45の立壁部45b,45cの端面がパネル10の前面の凹部35に向けられ、立壁部45b,45cの端面が凹部35に溶接されている。
ミドルフレーム45の幅が凹部35の幅よりも狭い。溶融凝固部45jが凹部35の縁35aから凹部35の幅方向中央側へ離れており、溶融凝固部45kが凹部35の縁35bから凹部35の幅方向中央側へ離れている。なお、立壁部45b,45cの端面が凹部35に溶接された状態(特に、溶融凝固部45j,45kの幅及び幅方向の位置)は、立壁部45b,45cの端面が凸部15に溶接された状態と同じである(図8,図9参照)。
ミドルフレーム45の幅が凹部35の幅よりも狭い。溶融凝固部45jが凹部35の縁35aから凹部35の幅方向中央側へ離れており、溶融凝固部45kが凹部35の縁35bから凹部35の幅方向中央側へ離れている。なお、立壁部45b,45cの端面が凹部35に溶接された状態(特に、溶融凝固部45j,45kの幅及び幅方向の位置)は、立壁部45b,45cの端面が凸部15に溶接された状態と同じである(図8,図9参照)。
ミドルフレーム45と凹部35の溶接と同様に、アッパーフレーム41が凹部31に溶接され、ロアフレーム42が凹部32に溶接され、サイドフレーム43が凹部33に溶接され、サイドフレーム44が凹部34に溶接され、ミドルフレーム46が凹部36に溶接されている。
〔変形例2〕
上述の実施の形態では、ミドルフレーム45に切欠き45g,45hが形成されていた。それに対して、図15に示すように、切欠き45gに代えて孔45mが立壁部45bに形成され、切欠き45hに代えて孔45nが立壁部45cに形成されている。そして、立壁部45b,45cは孔45m,45nの近傍においてパネル10に溶接されておらず、溶融凝固部45j,45kが孔45m,45nの近傍において途切れている。ミドルフレーム46についても同様に孔が形成されている。
上述の実施の形態では、ミドルフレーム45に切欠き45g,45hが形成されていた。それに対して、図15に示すように、切欠き45gに代えて孔45mが立壁部45bに形成され、切欠き45hに代えて孔45nが立壁部45cに形成されている。そして、立壁部45b,45cは孔45m,45nの近傍においてパネル10に溶接されておらず、溶融凝固部45j,45kが孔45m,45nの近傍において途切れている。ミドルフレーム46についても同様に孔が形成されている。
孔45m,45nが脆弱部であり、ミドルフレーム45のうち孔45m,45nが形成された部分が残りの部分よりも脆弱である。そのため、荷物等が荷室側から骨格構造体1に強く衝突した場合、ミドルフレーム45が孔45m,45nを中心にして曲がる。パネル10は孔45m,45nの近傍においてミドルフレーム45に溶接されていないため、パネル10の曲げに自由度がある。そのため、パネル10が前方に凸となるように曲げられた場合でも、パネル10が局所的に延びるようなことを抑制することができる。
〔変形例3〕
上述の実施の形態では、骨格構造体1が後部座席の背もたれに利用されている。それに対して変形例3では、骨格構造体1が後部座席の座部(着座者の臀部及び大腿が載る部位)に利用される。その場合、パネル10が伏せられた状態で車体に取り付けられる。
上述の実施の形態では、骨格構造体1が後部座席の背もたれに利用されている。それに対して変形例3では、骨格構造体1が後部座席の座部(着座者の臀部及び大腿が載る部位)に利用される。その場合、パネル10が伏せられた状態で車体に取り付けられる。
〔変形例4〕
上述の実施の形態では、レーザービームをパネル10の後ろ側からパネル10の後面に照射していた。それに対して、変形例4では、レーザービームをパネル10の前側からパネル10の前面に照射する。
図12を参照してミドルフレーム45について具体的に説明すると、レーザービームをパネル10の前から立壁部45b,45cの端面の外縁に向けて照射し(図12に示す矢印C,Dがレーザービームの照射方向を示し、矢印C,Dの先端がレーザービームの照射箇所を示す。)、そのレーザービームを立壁部45b,45cの端面の外縁に沿って走査する。フレーム41~44,46についても同様である。
上述の実施の形態では、レーザービームをパネル10の後ろ側からパネル10の後面に照射していた。それに対して、変形例4では、レーザービームをパネル10の前側からパネル10の前面に照射する。
図12を参照してミドルフレーム45について具体的に説明すると、レーザービームをパネル10の前から立壁部45b,45cの端面の外縁に向けて照射し(図12に示す矢印C,Dがレーザービームの照射方向を示し、矢印C,Dの先端がレーザービームの照射箇所を示す。)、そのレーザービームを立壁部45b,45cの端面の外縁に沿って走査する。フレーム41~44,46についても同様である。
ここで、立壁部45b,45cとパネル10の前面との間に形成される内角にレーザービームを照射するために、レーザービームの照射方向はパネル10の前面に対して斜めとする(図12に示す矢印C,D参照)。
レーザービームの照射方向が矢印Cの場合でも、図16に示すようにパネル10と立壁部45bの端面45b1がパネル10に突き合った部分近傍においてパネル10と立壁部45b,45cの一部が溶融して、その溶融金属が凝固することによって、溶融凝固部45pがパネル10を貫通するように形成されて、その溶融凝固部45pによってパネル10と立壁部45bが結合される。溶融凝固部45pの突端45p1がパネル10の内部に形成されることになる。
立壁部45cの端面とパネル10の突き合わせ部についても同様である。
立壁部45cの端面とパネル10の突き合わせ部についても同様である。
〔変形例5〕
上述の実施の形態では、溶接法がレーザー溶接法であった。それに対して、他の溶接法(例えばアーク溶接法、電子ビーム溶接法、ガス溶接法)によって補強フレーム40をパネル10に溶接してもよい。
アーク溶接法の場合、パネル10の後ろからパネル10の後面に向けてアークを発生させて(図12に示す矢印A,B参照)、補強フレーム40の開断面形状の開口を縁取る端面とパネル10との突き当て部を溶融する。或いは、パネル10の前面の斜めの方向からパネル10と補強フレーム40の突き当て部の内角に向けてアークを発生させて(図12に示す矢印C,D参照)、補強フレーム40とパネル10との突き当て部を溶融する。
電子ビーム溶接法の場合、パネル10の後ろからパネル10の後面に向けて電子ビームを照射して(図12に示す矢印A,B参照)、補強フレーム40の開断面形状の開口を縁取る端面とパネル10との突き当て部を溶融する。或いは、パネル10の前面の斜めの方向からパネル10と補強フレーム40の突き当て部の内角に向けて電子ビームを照射して(図12に示す矢印C,D参照)、補強フレーム40とパネル10との突き当て部を溶融する。
ガス溶接法の場合、パネル10の後ろからパネル10の後面に向けて火炎を噴射して(図12に示す矢印A,B参照)、補強フレーム40の開断面形状の開口を縁取る端面とパネル10との突き当て部を溶融する。或いは、パネル10の前面の斜めの方向からパネル10と補強フレーム40の突き当て部の内角に向けて火炎を噴射して(図12に示す矢印C,D参照)、補強フレーム40とパネル10との突き当て部を溶融する。
上述の実施の形態では、溶接法がレーザー溶接法であった。それに対して、他の溶接法(例えばアーク溶接法、電子ビーム溶接法、ガス溶接法)によって補強フレーム40をパネル10に溶接してもよい。
アーク溶接法の場合、パネル10の後ろからパネル10の後面に向けてアークを発生させて(図12に示す矢印A,B参照)、補強フレーム40の開断面形状の開口を縁取る端面とパネル10との突き当て部を溶融する。或いは、パネル10の前面の斜めの方向からパネル10と補強フレーム40の突き当て部の内角に向けてアークを発生させて(図12に示す矢印C,D参照)、補強フレーム40とパネル10との突き当て部を溶融する。
電子ビーム溶接法の場合、パネル10の後ろからパネル10の後面に向けて電子ビームを照射して(図12に示す矢印A,B参照)、補強フレーム40の開断面形状の開口を縁取る端面とパネル10との突き当て部を溶融する。或いは、パネル10の前面の斜めの方向からパネル10と補強フレーム40の突き当て部の内角に向けて電子ビームを照射して(図12に示す矢印C,D参照)、補強フレーム40とパネル10との突き当て部を溶融する。
ガス溶接法の場合、パネル10の後ろからパネル10の後面に向けて火炎を噴射して(図12に示す矢印A,B参照)、補強フレーム40の開断面形状の開口を縁取る端面とパネル10との突き当て部を溶融する。或いは、パネル10の前面の斜めの方向からパネル10と補強フレーム40の突き当て部の内角に向けて火炎を噴射して(図12に示す矢印C,D参照)、補強フレーム40とパネル10との突き当て部を溶融する。
〔変形例6〕
上述の実施の形態では、各フレーム41~46の開断面形状の開口を縁取る立壁部のパネル10側の端部の先端に位置する端面をパネル10の前面に突き当てて、当該端面を突き抜けるように溶融凝固部を形成し、各フレーム41~46とパネル10との溶接を行っている。
しかしながら、各フレーム41~46における溶接箇所は上記の端面には限られない。
一例として、ミドルフレーム45の立壁部45bとパネル10の結合状態を示す。図17は他の接合状態で溶接を行った場合の図3に示すVIII部の位置における拡大断面図である。
この例では、パネル10にミドルフレーム45の立壁部45bのパネル側の端部を挿入するスリット151を形成し、パネル10の後面側から立壁部45bの外面45b5に対して溶接を行っている。
即ち、立壁部45bの外面45b5は「フレームの端部に形成された面」として機能し、スリット151は「被挿入部」として機能する。また、後述するスリット151の側壁部151aの内面は「パネルの一方の面側の平面」として機能する。
上述の実施の形態では、各フレーム41~46の開断面形状の開口を縁取る立壁部のパネル10側の端部の先端に位置する端面をパネル10の前面に突き当てて、当該端面を突き抜けるように溶融凝固部を形成し、各フレーム41~46とパネル10との溶接を行っている。
しかしながら、各フレーム41~46における溶接箇所は上記の端面には限られない。
一例として、ミドルフレーム45の立壁部45bとパネル10の結合状態を示す。図17は他の接合状態で溶接を行った場合の図3に示すVIII部の位置における拡大断面図である。
この例では、パネル10にミドルフレーム45の立壁部45bのパネル側の端部を挿入するスリット151を形成し、パネル10の後面側から立壁部45bの外面45b5に対して溶接を行っている。
即ち、立壁部45bの外面45b5は「フレームの端部に形成された面」として機能し、スリット151は「被挿入部」として機能する。また、後述するスリット151の側壁部151aの内面は「パネルの一方の面側の平面」として機能する。
上記スリット151は、後方に凹状であってミドルフレーム45の全長と略同一の長さで上下方向に沿って形成され、ミドルフレーム45の立壁部45bを挿入可能としている。
スリット151の内部は、立壁部45bの外面45b5及び内面45b4に対向する対向面としての側壁部151a,151bと、立壁部45bの端面45b1に対向する内底部151cとを備えている。また、立壁部45cが挿入されるスリット151も同一の構造である。
スリット151の内部は、立壁部45bの外面45b5及び内面45b4に対向する対向面としての側壁部151a,151bと、立壁部45bの端面45b1に対向する内底部151cとを備えている。また、立壁部45cが挿入されるスリット151も同一の構造である。
そして、立壁部45bがスリット151に挿入され、外面45b5及び端面45b1が側壁部151a及び内底部151cに突き当てられた状態で、溶融凝固部45qによってスリット151に結合されている。
溶融凝固部45qはスリット151の側壁部151aの外面から立壁部45bの外面45b5を突き抜けるように形成されている。
この溶融凝固部45qはスリット151の側壁部151aと立壁部45bの一部がレーザービームにより溶融凝固して形成される。
溶融凝固部45qの突端45q1は立壁部45bの外面45b5に関してパネル10(スリット151の側壁部151a)の反対側に形成されており、その突端45q1が立壁部45bの内面45b4と外面45b5の間の立壁部45bの内部にある。溶融凝固部45qの幅はスリット151の側壁部151aの外面から突端45q1に向けて漸減し、立壁部45bの外面45b5における溶融凝固部45qの幅がスリット151の側壁部151aの外面における溶融凝固部45qの幅よりも狭い。
溶融凝固部45qはスリット151の側壁部151aの外面から立壁部45bの外面45b5を突き抜けるように形成されている。
この溶融凝固部45qはスリット151の側壁部151aと立壁部45bの一部がレーザービームにより溶融凝固して形成される。
溶融凝固部45qの突端45q1は立壁部45bの外面45b5に関してパネル10(スリット151の側壁部151a)の反対側に形成されており、その突端45q1が立壁部45bの内面45b4と外面45b5の間の立壁部45bの内部にある。溶融凝固部45qの幅はスリット151の側壁部151aの外面から突端45q1に向けて漸減し、立壁部45bの外面45b5における溶融凝固部45qの幅がスリット151の側壁部151aの外面における溶融凝固部45qの幅よりも狭い。
なお、立壁部45bとスリット151との関係を例示したが、立壁部45cについてもパネル10側のスリット151に対して挿入され、内部で溶接により接合される。立壁部45cの場合には図17中の左右を反転した構造となり、ほぼ同一なので詳細な説明は省略する
また、上記図17の例では、立壁部45bの外面45b5を側壁部151aに突き当てる場合を例示したが、立壁部45bの内面45b4を側壁部151bに突き当てても良い。
また、ミドルフレーム45を例示したが、他のフレーム41~44,46の場合も同じように、パネル10側にスリットを形成、フレームの立壁部の内面又は外面を突き当てて溶接しても良いことは言うまでも無い。
また、上記図17の例では、立壁部45bの外面45b5を側壁部151aに突き当てる場合を例示したが、立壁部45bの内面45b4を側壁部151bに突き当てても良い。
また、ミドルフレーム45を例示したが、他のフレーム41~44,46の場合も同じように、パネル10側にスリットを形成、フレームの立壁部の内面又は外面を突き当てて溶接しても良いことは言うまでも無い。
上記構造とすることにより、立壁部45bの端面45b1よりも広い内面45b4又は外面45b5を利用して溶接を行うことができるので、隙間の発生を抑えた溶接は勿論のこと、溶接作業がしやすく、より強固な接合を行うことが可能となる。
〔変形例7〕
上述の実施の形態では、各フレーム41~46をフランジレスとしていたが、各フレーム41~46の立壁部のパネル10側の端部の先端にフランジを設けてもよい。
一例として、ミドルフレーム45の立壁部45b,45cにフランジを設けた場合の横断面図である図18に基づいてこの骨格構造体について説明する。
上述の実施の形態では、各フレーム41~46をフランジレスとしていたが、各フレーム41~46の立壁部のパネル10側の端部の先端にフランジを設けてもよい。
一例として、ミドルフレーム45の立壁部45b,45cにフランジを設けた場合の横断面図である図18に基づいてこの骨格構造体について説明する。
この例のミドルフレーム45には、ミドルフレーム45の立壁部45b,45cのパネル側の端部に、当該立壁部45b,45cに対して垂直に外側に屈曲形成されたフランジ45r,45sが設けられており、パネル10の後面側から立壁部45b,45cのフランジ45r,45sに対して溶接を行っている。
上記フランジ45r,45sはミドルフレーム45の開口をパネル10に向けた状態で後方を向いた平面を有し(後面45r1,45s1とする)、これらの後面45r1,45s1が凸部15の前面に突き当てられた状態で、溶融凝固部45t,45uによってパネル10に結合されている。
即ち、立壁部45b,45cのフランジ45r,45sの後面45r1,45s1は「フレームの端部に形成された面」として機能する。
溶融凝固部45t,45uはパネル10の凸部15の後面からフランジ45r,45sの後面45r1,45s1を突き抜けるように形成されている。
各溶融凝固部45t,45uは凸部15とフランジ45r,45sの一部がレーザービームにより溶融凝固して形成される。
即ち、立壁部45b,45cのフランジ45r,45sの後面45r1,45s1は「フレームの端部に形成された面」として機能する。
溶融凝固部45t,45uはパネル10の凸部15の後面からフランジ45r,45sの後面45r1,45s1を突き抜けるように形成されている。
各溶融凝固部45t,45uは凸部15とフランジ45r,45sの一部がレーザービームにより溶融凝固して形成される。
各溶融凝固部45t,45uの突端はフランジ45r,45sの後面45r1,45s1に関してパネル10の反対側に形成されており、その突端がフランジ45r,45sの前面と後面45r1,45s1の間のフランジ45r,45sの内部にある。
各溶融凝固部45t,45uの幅は凸部15の後面から突端に向けて漸減し、フランジ45r,45sの後面45r1,45s1における溶融凝固部45t,45uの幅が凸部15の後面における溶融凝固部45t,45uの幅よりも狭い。
各溶融凝固部45t,45uの幅は凸部15の後面から突端に向けて漸減し、フランジ45r,45sの後面45r1,45s1における溶融凝固部45t,45uの幅が凸部15の後面における溶融凝固部45t,45uの幅よりも狭い。
なお、ミドルフレーム45を例示したが、他のフレーム41~44,46の場合も同じように、立壁部のパネル10側の端部にフランジを形成し、当該フランジを凸部15の前面に突き当てて溶接しても良いことは言うまでも無い。
また、図18では、ミドルフレーム45の開口幅方向の外側に向かって延出されたフランジ45r,45sを例示したが、フランジは内側に向かって延出するように形成しても良い。
また、フレームに切り欠き(図5の切り欠き45g,45hを参照)を設ける場合には当該切り欠きの形成箇所にはフランジを設けないことが望ましい。
また、図18では、ミドルフレーム45の開口幅方向の外側に向かって延出されたフランジ45r,45sを例示したが、フランジは内側に向かって延出するように形成しても良い。
また、フレームに切り欠き(図5の切り欠き45g,45hを参照)を設ける場合には当該切り欠きの形成箇所にはフランジを設けないことが望ましい。
上記構造とすることにより、立壁部45b,45cの端面よりも広いフランジ45r,45sの後面45r1,45s1を利用して溶接を行うことができるので、隙間の発生を抑えた溶接は勿論のこと、溶接作業がしやすく、より強固な接合を行うことが可能となる。
〔変形例8〕
変形例7として図18に示したフランジを備える各フレーム41~46は、パネル10の凹部35に接合しても良い。
図19は凹部35の内部にミドルフレーム45を配置した場合の横断面図である。
この場合、凹部35の深さをミドルフレーム45の前後方向の厚さと等しくしてミドルフレーム45がパネル10の前面から突出しないように取り付けることが望ましい。
変形例7として図18に示したフランジを備える各フレーム41~46は、パネル10の凹部35に接合しても良い。
図19は凹部35の内部にミドルフレーム45を配置した場合の横断面図である。
この場合、凹部35の深さをミドルフレーム45の前後方向の厚さと等しくしてミドルフレーム45がパネル10の前面から突出しないように取り付けることが望ましい。
また、いずれか一方のフランジ(図19では45s)の先端部を凹部35の内側面に突き当てた状態とすると、位置が安定し、また、大きな荷重を受けても剥離の発生をより抑制することができる。
この場合も、溶融凝固部45t,45uは、レーザービームを用いてパネル10の凹部35の後面からフランジ45r,45sの後面45r1,45s1を突き抜けるように形成されている。
また、各溶融凝固部45t,45uの突端はフランジ45r,45sの後面45r1,45s1に関してパネル10の反対側に形成されており、その突端がフランジ45r,45sの前面と後面45r1,45s1の間のフランジ45r,45sの内部にある。
さらに、各溶融凝固部45t,45uの幅は凹部35の後面から突端に向けて漸減し、フランジ45r,45sの後面45r1,45s1における溶融凝固部45t,45uの幅が凹部35の後面における溶融凝固部45t,45uの幅よりも狭い。
また、各溶融凝固部45t,45uの突端はフランジ45r,45sの後面45r1,45s1に関してパネル10の反対側に形成されており、その突端がフランジ45r,45sの前面と後面45r1,45s1の間のフランジ45r,45sの内部にある。
さらに、各溶融凝固部45t,45uの幅は凹部35の後面から突端に向けて漸減し、フランジ45r,45sの後面45r1,45s1における溶融凝固部45t,45uの幅が凹部35の後面における溶融凝固部45t,45uの幅よりも狭い。
なお、ミドルフレーム45に限らず他のフレーム41~44,46の場合も同じように、フランジを凹部35の前面に突き当てて溶接しても良いことは言うまでも無い。
この場合、各フレーム41~46にフランジを設ける効果に加えて、凹部により各フレーム41~46の前方への突出量を低減することができる。特に、凹部35の深さを各フレーム41~46の前後厚と等しいかそれ以上とすることにより、パネル10における前面側の平坦化を図ることが可能となる。
この場合、各フレーム41~46にフランジを設ける効果に加えて、凹部により各フレーム41~46の前方への突出量を低減することができる。特に、凹部35の深さを各フレーム41~46の前後厚と等しいかそれ以上とすることにより、パネル10における前面側の平坦化を図ることが可能となる。
〔変形例9〕
上述の実施の形態では、各フレーム41~46の開断面形状の開口を縁取る立壁部の長手方向に沿って連続的(切欠き45g,45hを除く)に溶融凝固部を形成し、パネル10との接合を行う場合を例示したが、溶融凝固部は点線状又は破線状に形成しても良い。
例えば、図20に示すように、ミドルフレーム45の長手方向に沿って溶融凝固部45t,45uを破線状に形成しても良い。この場合、例えば、レーザービームをパネル10の後面側から照射と消灯を一定の周期で繰り返しながらミドルフレーム45の長手方向に沿って走査することで破線状に溶融凝固部45t,45uを形成することができる。また、溶融凝固部45t,45uを点線状に形成する場合には、照射と消灯の周期をより短くすればよい。
上述の実施の形態では、各フレーム41~46の開断面形状の開口を縁取る立壁部の長手方向に沿って連続的(切欠き45g,45hを除く)に溶融凝固部を形成し、パネル10との接合を行う場合を例示したが、溶融凝固部は点線状又は破線状に形成しても良い。
例えば、図20に示すように、ミドルフレーム45の長手方向に沿って溶融凝固部45t,45uを破線状に形成しても良い。この場合、例えば、レーザービームをパネル10の後面側から照射と消灯を一定の周期で繰り返しながらミドルフレーム45の長手方向に沿って走査することで破線状に溶融凝固部45t,45uを形成することができる。また、溶融凝固部45t,45uを点線状に形成する場合には、照射と消灯の周期をより短くすればよい。
また、各フレーム41~46に図5~図7に示すような切り欠きを形成する場合には、切り欠きの部分には破線状又は点線状の溶融凝固部も形成しないようにすることが望ましい。
また、図20ではミドルフレーム45がフランジ45r,45sを有する場合を例示しているが、フランジが形成されていないフレームであってその立壁部の端面をパネル10に突き当てて溶接を行う場合であっても、破線状又は点線状の溶融凝固部も形成しても良い。
また、図20ではミドルフレーム45がフランジ45r,45sを有する場合を例示しているが、フランジが形成されていないフレームであってその立壁部の端面をパネル10に突き当てて溶接を行う場合であっても、破線状又は点線状の溶融凝固部も形成しても良い。
上記構造とすることにより、溶接の熱源のエネルギー消費を低減することが可能となる。また、過剰な外力或いは長期的な外力を受けて各フレーム41~46とパネル10とが剥離を生じる場合でも、破線状又は点線状の溶融凝固部であれば、溶融凝固部の一つ一つが分離しているので、剥離範囲を低減することが可能となる。
フレームとパネルの溶接を行う分野において利用可能性がある。
1 骨格構造体
10 パネル
11~16 凸部
31~36 凹部
35a,35b 縁
40 補強フレーム
41~45 フレーム
41a,45a ウエブ
41b,41c,45b,45c 立壁部
45b1 端面
41d,45d 中空
45e,45f 角部
45g,45h 切欠き(脆弱部)
45j,45k 溶融凝固部
45j1 突端
45m,45n 孔(脆弱部)
10 パネル
11~16 凸部
31~36 凹部
35a,35b 縁
40 補強フレーム
41~45 フレーム
41a,45a ウエブ
41b,41c,45b,45c 立壁部
45b1 端面
41d,45d 中空
45e,45f 角部
45g,45h 切欠き(脆弱部)
45j,45k 溶融凝固部
45j1 突端
45m,45n 孔(脆弱部)
Claims (16)
- 開断面形状に形成されたフレームの前記開断面形状の開口をパネルの一方の面側に向けて、前記開断面形状の前記開口を縁取る前記フレームの端部に形成された面を前記パネルの一方の面側の平面に突き当て、前記パネルの他方の面側から前記フレームの前記端部に形成された面と前記パネルとの突き当て部を溶融することによって前記パネルと前記フレームを溶接する、
骨格構造体の製造方法。 - レーザービームを前記開断面形状の前記開口を縁取る前記フレームの端部に沿って走査する、
請求項1に記載の骨格構造体の製造方法。 - パネルと、
フレームと、
前記フレームと前記パネルを結合する溶融凝固部と、を備え、
前記フレームが開断面形状に形成され、
前記開断面形状の開口が前記パネルの一方の面側に向けられて、前記開断面形状の前記開口を縁取る前記フレームの端部に形成された面が前記パネルの一方の面側の平面に突き当てられて、前記溶融凝固部が前記パネルの他方の面側から前記フレームの前記端部に形成された面を突き抜けるように形成されて、前記パネルの一方の面側における前記溶融凝固部の幅が前記パネルの他方の面側における前記溶融凝固部の幅よりも狭い、
骨格構造体。 - パネルと、
フレームと、
前記フレームと前記パネルを結合する溶融凝固部と、を備え、
前記フレームが開断面形状に形成され、
前記開断面形状の開口が前記パネルの一方の面側に向けられて、前記開口を縁取る前記フレームの端部に形成された面が前記パネルの一方の面側の平面に突き当てられて、前記溶融凝固部が前記パネルの他方の面側から前記フレームの前記端部に形成された面を突き抜けるように形成されて、前記溶融凝固部の突端が前記フレームの前記端部に形成された面に関して前記パネルの反対側に形成されている、
骨格構造体。 - 前記端部に形成された面は、前記開口を縁取る前記フレームの端部の先端に位置する端面である、
請求項3又は4記載の骨格構造体。 - 前記溶融凝固部が、前記フレームの外面側となる前記端面の外縁から離れて前記フレームの内面側となる前記端面の内縁寄りに形成されている、
請求項5に記載の骨格構造体。 - 前記フレームの前記端面における前記溶融凝固部の幅が前記フレームの内面側となる前記端面の内縁から前記フレームの外面側となる前記端面の外縁まで及んでいる、
請求項5に記載の骨格構造体。 - 前記開口を縁取る前記フレームの端部にフランジを設け、
前記端部に形成された面は、前記フランジの前記パネル側の平面である、
請求項3又は4記載の骨格構造体。 - 前記開断面形状の角部が面取りされている、
請求項3から8の何れか一項に記載の骨格構造体。 - 前記フレームに脆弱部が形成され、
前記溶融凝固部が前記開断面形状の前記開口を縁取る前記フレームの端部に沿って連続して設けられているとともに前記脆弱部近傍において途切れている、
請求項3から9の何れか一項に記載の骨格構造体。 - 前記フレームには、前記開断面形状の前記開口を縁取る前記フレームの端部を切り欠いた切欠きが形成され、
前記溶融凝固部が前記開断面形状の前記開口を縁取る前記フレームの端部に沿って連続して設けられているとともに前記切欠きにおいて途切れている、
請求項3から9の何れか一項に記載の骨格構造体。 - 前記パネルの一方の面側に凸部又は凹部が形成され、
前記フレームの端部に形成された面が前記凸部又は前記凹部に突き当てられて結合されている、
請求項3から11の何れか一項に記載の骨格構造体。 - 前記フレームの幅が前記凸部又は前記凹部の幅よりも狭く、
前記溶融凝固部が前記凸部又は前記凹部の縁から幅方向中央部に向けて離れている、
請求項12に記載の骨格構造体。 - 前記フレームの幅が前記凹部の幅よりも狭く、
前記凹部を、前記フレームを突出しないように収容可能な深さとした、
請求項12又は13記載の骨格構造体。 - 前記フレームの前記端部に形成された面は、前記フレームの外面又は内面であり、
前記パネルに、前記フレームを挿入可能な被挿入部が形成され、
前記被挿入部の内部に、前記パネルの一方の面側の平面として、前記フレームの外面又は内面に対向する対向面を設け、
前記フレームの前記外面又は内面が前記対向面に突き当てられて結合されている、
請求項3又は4記載の骨格構造体。 - 前記溶融凝固部が前記開断面形状の前記開口を縁取る前記フレームの端部に沿って点線状又は破線状に形成されている、
請求項3から15の何れか一項に記載の骨格構造体。
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