(57)【要約】【課題】金属部材の表面を隆起させる程度に大きい突起部を金属部材の表面に形成することができるレーザ照射方法を提供する。【解決手段】金属部材１０Ｃにおいてレーザ照射の始端部２４から終端部２６に亘って照射方向から見て略円形状の走査軌跡のレーザ照射を連続的に繰り返すことにより、始端部２４側に金属部材１０Ｃの表面１０Ｃ１から隆起した突起部２０を形成する。【選択図】図２
2020019038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属部材においてレーザ照射の始端部から終端部に亘って照射方向から見て略円形状の走査軌跡の前記レーザ照射を連続的に繰り返すことにより、前記始端部側に前記金属部材の表面から隆起した突起部を形成するレーザ照射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ照射方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、レーザを金属部材に照射し、金属部材を溶融することにより金属部材の表面に突起部を形成するレーザ照射方法が開示されている。金属材料には、レーザが走査の始端部から終端部まで照射されており、当該始端部には突起部が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１４／１２６１７２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば、当接する部材間の滑り止めとして突起部を用いる場合には、突起部は当接する他の部材を係止できる程度に大きく形成される必要がある。ここで、特許文献１に記載されたレーザ照射方法を使用した場合は、このような突起部を形成できない可能性がある。以上のことから、レーザ照射方法により、金属部材の表面を隆起させる程度に大きい突起部を金属部材の表面に形成する上で改善の余地がある。
【０００５】
本発明は、上記事実を考慮し、金属部材の表面を隆起させる程度に大きい突起部を金属部材の表面に形成することができるレーザ照射方法を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載のレーザ照射方法は、金属部材においてレーザ照射の始端部から終端部に亘って照射方向から見て略円形状の走査軌跡の前記レーザ照射を連続的に繰り返すことにより、前記始端部側に前記金属部材の表面から隆起した突起部を形成する。
【０００７】
請求項１に記載のレーザ照射方法によれば、金属部材におけるレーザ照射の始端部から終端部に亘ってレーザが照射される。レーザが照射された金属部材の表面は温度が上昇し、金属が溶融する。溶融した金属には、走査の終端部側が高くなり、始端部側が低くなる温度分布が生じる。このため、溶融した金属は、高温側から低温側へと流れるため、終端部側から始端部側へ流れる。ここで、金属部材には、照射方向から見て略円形状の走査軌跡のレーザ照射が連続的に繰り返されるため、始端部側へ流れる溶融した金属は、始端部側へ向けて跳ね上げられる。これにより、金属部材の始端部側に金属部材の表面から隆起した突起部を形成することができる。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように、本発明に係るレーザ照射方法は、金属部材の表面を隆起させる程度に大きい突起部を金属部材の表面に形成することができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係るレーザ照射方法により突起部が形成されたバンパリインフォースメントを車両前方側から見た斜視図である。
【図２】図１に示される突起部が形成されたバンパリインフォースメントの車幅方向外側部分の断面図である。
【図３】本実施形態における突起部が形成されるメカニズムを説明するための模式図である。
【図４】本実施形態に係るレーザ照射方向により部材表面に形成された突起部の一形態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図１〜図４を用いて、本発明の実施形態に係るレーザ照射方向について説明する。なお、以下の図において、矢印ＦＲは車両前方側を示し、矢印ＩＮは車幅方向内側を示し、矢印ＵＰは車両上方側を示している。
【００１１】
図１には、本実施形態に係るレーザ照射方向により突起部２０が形成された金属部材としてのバンパリインフォースメント１０（以下、バンパＲＦ１０と称す。）を車両前方側から見た斜視図が示されている。バンパＲＦ１０は、車両前部の車両下方側に配置されている。
【００１２】
バンパＲＦ１０は、例えばアルミニウム系等の金属材料により構成されている。バンパＲＦ１０は、車幅方向中央部で車幅方向に沿って略直線状に延在されたＲＦ中央部１４と、ＲＦ中央部１４の車幅方向両端部から車幅方向外側かつ車両後方側へ向けて湾曲されたＲＦサイド部１６と、により一体で構成されている。
【００１３】
バンパＲＦ１０は、略同一の車両前後方向位置の車両上方側と車両下方側に車両前後方向に延在する上壁部１０Ａと下壁部１０Ｂを備えている。上壁部１０Ａと下壁部１０Ｂの前端側及び後端側には、前壁部１０Ｃ及び後壁部１０Ｄが備えられている。これにより、バンパＲＦ１０は、車両上下方向かつ車両前後方向に沿って切断された断面が車両側面視で中空状かつ閉断面状に形成されている。
【００１４】
バンパＲＦ１０の前壁部１０Ｃ及び後壁部１０Ｄの上端部は、上壁部１０Ａの上面１０Ａ１よりも車両上方側に位置し、上壁部１０Ａよりも車両上方側へ突出されている。また、バンパＲＦ１０の前壁部１０Ｃ及び後壁部１０Ｄの下端部は、下壁部１０Ｂの下面よりも車両下方側に位置し、下壁部１０Ｂよりも車両下方側へ突出されている。
【００１５】
ＲＦサイド部１６の車両後方側には、車体前部の側部骨格部材の一部を構成する左右一対のクラッシュボックス（図示省略）が車両前後方向に沿って延在されている。ＲＦサイド部１６の車幅方向両外側の後端部は、例えば、ボルト締結等によりクラッシュボックスの前端部に固定されている。
【００１６】
クラッシュボックスの車両後方側には、車体前部の側部骨格部材の一部を構成する左右一対のフロントサイドメンバ（図示省略）が車両前後方向に沿って延在されている。フロントサイドメンバは、車両上下方向かつ車幅方向に沿って切断された断面が車両正面視で略矩形閉断面状に形成された骨格部材とされている。左右一対のクラッシュボックスの後端部は、例えば、ボルト締結等により左右一対のフロントサイドメンバの前端部に固定されている。
【００１７】
クラッシュボックスは、フロントサイドメンバと比べて車両前後方向に沿った圧縮荷重に対する剛性が低くなるように形成されている。このため、クラッシュボックスは、例えば、車両が前面衝突した際には、フロントサイドメンバが変形するよりも先に変形し衝突エネルギを吸収できるように構成されている。
【００１８】
なお、ここでは、左右一対のフロントサイドメンバの前端部に左右一対のクラッシュボックスが固定されているとして説明したが、これに限らず、フロントサイドメンバの前端部に、フロントサイドメンバの車両後方側の部分よりも圧縮荷重に対する剛性が低いエネルギ吸収部がフロントサイドメンバと一体的に形成されてもよい。
【００１９】
車幅方向両側のＲＦサイド部１６の前壁部１０Ｃの表面１０Ｃ１には、先端が車両前方側へ向けて突出された突起部２０が複数形成されている。突起部２０は、略円錐状に形成されている。突起部２０の円錐形状の高さは、前壁部１０Ｃの板厚と同程度に大きく形成されている。また、突起部２０の円錐形状の底面の半径は、バンパＲＦ１０の短手方向の長さ（車両上下方向の長さ）に比べて小さく形成されている。
【００２０】
図２に示されるように、突起部２０は、後述するレーザ照射方法によりＲＦサイド部１６の前壁部１０Ｃを隆起させることにより形成されている。レーザは、前壁部１０Ｃにおいて始端部２４から終端部２６にかけて照射されている。これにより、始端部２４側に、突起部２０が形成されている。また、終端部２６は、始端部２４側が隆起されることにより前壁部１０Ｃの板厚方向内側（車両後方側）へ向けた凹みが形成されている。
【００２１】
図１に示されるように、バンパＲＦ１０の車両前方側には、発泡体により構成された緩衝材としてのアブソーバ１８（図１中の二点鎖線）が取り付けられている。また、アブソーバ１８の車両前方側の形状は、アブソーバ１８の車両前方側で車両の意匠面を形成するバンパカバー（図示省略）の形状に合わせて形成されている。
【００２２】
アブソーバ１８は、その後端面とバンパＲＦ１０の前壁部１０Ｃとが当接するように配置されている。このため、発泡体により構成されたアブソーバ１８の後端面に突起部２０が食い込んでいる。これにより、アブソーバ１８は、バンパＲＦ１０の前壁部１０Ｃに係止されている。
【００２３】
なお、ここでは、緩衝材としてのアブソーバ１８は発泡剤により一体で構成されているとして説明したが、これに限らず、アブソーバは樹脂等の他の材料により一体で構成されてもよい。
【００２４】
（作用並びに効果）
次に、本実施形態に係るレーザ照射方法を用いた突起部の形成方法の説明を通じて本実施形態の作用並びに効果について説明する。
【００２５】
本実施形態に係るレーザ照射方法は、図３に示されるように、金属部材４８におけるレーザ照射の始端部２４から終端部２６に亘って照射方向から見て略円形状の走査軌跡のレーザ照射を連続的に繰り返す方法である。このようにレーザ照射を行うことにより、始端部２４側に突起部５０が形成される。このため、レーザ照射方法は、金属部材４８における始端部２４と終端部２６を略線状に繋ぐ直進軌跡３２（図４参照）に沿ってレーザを照射する直進走査工程と、略円形状の回転軌跡３４（図４参照）に沿ってレーザを照射する回転走査工程と、を備えている。
【００２６】
レーザ照射装置４０は、金属部材４８の面方向に沿って車両水平方向に駆動可能とされると共に、金属部材４８の面方向に沿った水平面内で円軌道、楕円軌道又は閉ループで駆動可能とされている。また、レーザ照射装置４０は、所定の角速度で高速に円軌道や楕円軌道を描くことができる。
【００２７】
レーザ照射装置４０は、制御装置４２と接続されている。制御装置４２は、レーザ照射装置４０が直進軌跡３２に沿った直進軌道Ｓで直進し、回転軌跡３４に沿った回転軌道Ｒで回転するための制御を行う。また、制御装置４２は、レーザ照射装置４０が照射するレーザの出力・スポット径の制御等の制御を行う。
【００２８】
（突起部の形成方法）
本実施形態に係るレーザ照射方法によれば、図４に示されるように、略四角錘台状の突起部５２を金属部材４８の表面に形成することができる。表面を上方側へ向けて配置された金属部材４８の上方側に、レーザ照射装置４０（図示省略）が配置される。レーザ照射装置４０は、直進走査工程を実行し、始端部２４の第１開始位置Ｐ１から直進軌跡３２に沿ってレーザを金属部材４８に照射する。これにより、直進軌跡３２に沿って金属部材４８を構成する金属が溶融される。
【００２９】
また、レーザ照射装置４０は、直進走査工程と共に回転走査工程を実行し、所定の回転半径を有する円形状の回転軌跡３４を連続的に描くようにレーザを照射する。ここで、レーザ照射装置４０は、所定の角速度以上の角速度で回転軌跡３４を描くようにレーザを照射する。これにより、回転軌跡３４に沿って金属部材４８を構成する金属が溶融される。このとき、同じ回転軌跡３４に沿って複数回レーザが照射されてもよい。また、回転軌跡３４に加えて、回転軌跡３４の同心円の走査軌跡を描くようにレーザが照射されてもよい。
【００３０】
レーザ照射装置４０は、直進走査工程を実行して始端部２４から終端部２６まで移動すると共に回転走査工程を連続的に繰り返し実行しながら金属部材４８にレーザを照射する。終端部２６までレーザを照射したレーザ照射装置４０は、レーザの照射を停止して始端部２４の第１開始位置Ｐ１まで移動する。第１開始位置Ｐ１まで移動したレーザ照射装置４０は、始端部２４の中心を回転中心として第１開始位置Ｐ１から略直角に回転移動した第２開始位置Ｐ２まで移動する。
【００３１】
第２開始位置Ｐ２まで移動されたレーザ照射装置４０は、直進走査工程を実行して第２開始位置Ｐ２から終端部２６まで移動すると共に回転走査工程を連続的に繰り返し実行しながら金属部材４８にレーザを照射する。これにより、第２開始位置Ｐ２から直進軌跡３２に沿って金属部材４８を構成する金属が溶融され、始端部２４の第２開始位置Ｐ２側に金属部材４８の表面が隆起した突起部２０が形成される。
【００３２】
終端部２６までレーザを照射したレーザ照射装置４０は、レーザの照射を停止し、始端部２４の中心を回転中心として第２開始位置Ｐ２から略直角に回転移動した第３開始位置Ｐ３まで移動する。第３開始位置Ｐ３まで移動したレーザ照射装置４０は、直進走査工程を実行すると共に回転走査工程を連続的に繰り返し実行しながら終端部２６までレーザを照射する。
【００３３】
第３開始位置Ｐ３から終端部２６までレーザを照射したレーザ照射装置４０は、始端部２４の中心を回転中心として第３開始位置Ｐ３から略直角に回転移動した第４開始位置Ｐ４まで移動する。第４開始位置Ｐ４まで移動したレーザ照射装置４０は、直進走査工程を実行すると共に回転走査工程を連続的に繰り返し実行しながら終端部２６までレーザを照射する。このように、始端部２４を起点としてレーザ照射を略直角の間隔で十字状に行うことにより、金属部材４８の表面から隆起した略四角錘台状の突起部５２を始端部２４側に形成することができる。なお、始端部２４を起点として、レーザ照射を放射状に実行すると図２に示されるように尖形状の突起部２０が形成される。
【００３４】
本実施形態に係るレーザ照射方法によれば、レーザが照射された金属部材４８の表面は温度が上昇し、金属部材４８を構成する金属が溶融する。溶融した金属には、終端部２６側が高くなり、始端部２４側が低くなる温度分布が生じる。このため、溶融した金属は、高温側から低温側へと流れるため、終端部２６側から始端部２４側へ向けて流れる。
【００３５】
さらに、本実施形態に係るレーザ照射方法によれば、金属部材４８には、所定の角速度以上の角速度で走査するレーザが照射されるため、溶融して走査方向の後方側（始端部２４側）へ流れる金属は、レーザの回転移動により生じる遠心力の影響を受けて更に後方側へ押し出される。このため、溶融した金属は始端部２４側へ向けて跳ね上げられる。これにより、始端部２４側に金属部材４８の表面が隆起した突起部５２が形成される。
【００３６】
（バンパＲＦ１０の表面への突起部の形成方法）
さらに、本実施形態に係るレーザ照射方法によれば、図２に示されるように、バンパＲＦ１０の前壁部１０Ｃの表面１０Ｃ１に突起部２０を形成することができる。具体的には、前壁部１０Ｃにおいて突起部２０を形成する側を始端部２４側とし、始端部２４を起点とするレーザ照射を放射状に行うことにより、突起部２０を形成することができる。このとき、レーザ照射の開始位置は、突起部２０の底面の外周が略円形状に形成できる程度の間隔で当該外周に沿って設定されている。これにより、前壁部１０Ｃの表面１０Ｃ１から隆起した略円錐状の突起部２０を始端部２４側に形成することができる。
【００３７】
なお、ここでは、突起部２０、５２は、略円錐状又は略四角錘台状に形成されるとして説明したが、これに限らず、金属部材の表面処理の目的に応じた形状の突起部が形成されてもよい。
【００３８】
また、ここでは、直進軌跡３２は、直線状の走査軌跡として説明したが、これに限らず、直進軌跡は、折線状、波線状、点線状等の走査軌跡として始端部２４と終端部２６が繋がれてもよい。
【００３９】
さらに、ここでは、回転軌跡３４は、円形状の走査軌跡として説明したが、これに限らず、走査軌跡は、楕円状、半円状、渦巻き状、螺旋状等の走査軌跡とされてもよい。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態に係るレーザ照射方法は、金属部材４８の表面及びバンパＲＦ１０の前壁部１０Ｃの表面１０Ｃ１を隆起させる程度に大きい突起部２０、５２を金属部材４８の表面及び前壁部１０Ｃの表面１０Ｃ１に形成することができる。
【００４１】
さらに、本実施形態のレーザ照射方法によれば、突起部２０によりアブソーバ１８の後面を係止することができる。このため、前面衝突時に衝突荷重が作用した際に、アブソーバ１８は、バンパＲＦ１０の前壁部１０Ｃに沿って車幅方向に滑ることが防止又は抑制される。これにより、前突荷重を分散させることなく、クラッシュボックスとフロントサイドメンバとに伝達させることができるため、衝突エネルギの吸収を適切に行うことができる。
【００４２】
また、本実施形態のレーザ照射方法によれば、バンパＲＦ１０の前壁部１０Ｃに突起部２０を直接形成することができる。このため、前壁部側に切り起こし形状又は突起形状が形成された車幅方向両端部分を中央部分とは別個に構成する必要が無い。また、別個に構成された車幅方向両端部分と中央部分とを接合する作業が生じない。これにより、車幅方向両端部分を別個に構成する作業や車幅方向両端部分と中央部分とを接合する作業による作業工数及び製造コストの増加を抑制することができる。さらに、切り起こし形状又は突起形状を備えた別個の部品を前壁部１０Ｃに取り付ける必要も生じないため、バンパＲＦ１０の重量増加を抑制することができる。
【００４３】
なお、ここでは、レーザ照射方法は、バンパＲＦ１０の前壁部１０Ｃに突起部２０を形成するために適用されているとして説明したが、これに限らず、リアバンパリインフォースメントや車両側部の骨格部材であるロッカ等のバンパＲＦ以外の金属部材の表面処理に適用されてもよい。
【００４４】
さらに、ここでは、バンパＲＦ１０は、アルミニウム系等の金属材料により構成されているとして説明したが、これに限らず、バンパＲＦは、鉄等の他の金属材料により構成されてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１０   バンパリインフォースメント（金属部材）
１０Ｃ１表面
２０   突起部
２４   始端部
２６   終端部
４８   金属部材
５０   突起部
５２   突起部
【図１】
2020019038.tif 000003
【図２】
2020019038.tif 000004
【図３】
2020019038.tif 000005
【図４】
2020019038.tif 000006