(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の板材に第２の板材を接合するものであって、第１の板材に段差を形成して第１の板材を段付き板材とし、この板材の段差部分に開口部を設けて接合端面を形成し、第２の板材の端面を前記接合端面に突き合わせて、この突き合わせ部位を溶接することを特徴とする板材の接合方法。
【請求項２】
請求項１において、段差部分の段差寸法は第２の板材の厚さにほぼ相当するように設定してあることを特徴とする板材の接合方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、段差部分の形成によって第１の板材に外表面部と内表面部が設置され、第２の板材の端面は前記内表面部が位置決め用基準とされて第１の板材の接合端面に突き合わされるようにしたことを特徴とする板材の接合方法。
【請求項４】
請求項１、請求項２および請求項３のいずれかにおいて、第１の板材と第２の板材には両板材の突き合わせ部位の横側にフランジが形成され、この両板材のフランジを一体化することを特徴とする板材の接合方法。
【請求項５】
請求項４において、突き合わせ部位によって接合された箇所は製品の外部から見える部分とされ、この部分から折り曲げられた状態で突き合わせ部位の横側のフランジが形成されていることを特徴とする板材の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
自動車の外板接合のような場合においては、両板材を滑らかに接合したり、一方の板材の厚さを他方に対して薄くすることがおこなわれている。この発明は、このような技術の分野に属している。
【０００２】
【従来の技術】
鋼板を接合してその接合部を滑らかに仕上げる方法としては、特開平８−２８１４６５号公報の図１２のようなものが知られている。それを図６にしたがって説明すると、第１の板材１と第２の板材２をＭＩＧ溶接で接合するもので、両板材１、２はジョッグル継手（通称、せぎり継手）構造で接合されている。この継手を実現するために、第１の板材１に段部３を形成し、そこに重ねた第２の板材２によって溶接溝４が構成される。両板材１、２は冷し金４ａ、５、６によってクランプされている。溶接トーチ７は通常の一般的なもので、アルゴンガスの雰囲気下で銅合金製の電極ワイヤ８をアークで溶融させて、溶接溝４の部分が溶着される。電極ワイヤ８の溶融で溶接溝４が満たされて硬化した後、この部分を平滑に仕上げて接合が完了する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述の方法においては、冷し金４ａ、５、６を使用して溶接溝４付近の鋼板歪みを防止しているのであるが、溶接溝４を溶融金属で満たすものであるため、鋼板に付与される熱量は著しく大きくなり、したがって、冷し金の冷却能力では十分に歪み発生を防止することができない。このような歪みは自動車ボディ等の外観品質を低下させるので、検査水準の高い製品部位においては、叩き加工のような手間をかけて歪み修正をおこなっている。さらに、溶接溝４を溶融金属で満たす関係で、凝固すると窪んだ部分ができる。この窪み発生を防止するために十分なフィラー金属の補充が必要となり、平滑な仕上げ面とするのには多くの工数がかかる。
【０００４】
【課題を解決するための手段とその作用】
本発明は、以上のような問題点に注目して発案されたもので、前述の溶接溝のような構造要素を止めて両板材の端面を突き合わせて、その突き合わせられた線状の部分を溶接することが基本的な考え方になっている。
【０００５】
請求項１の発明は、第１の板材に第２の板材を接合するものであって、第１の板材に段差を形成して第１の板材を段付き板材とし、この板材の段差部分に開口部を設けて接合端面を形成し、第２の板材の端面を前記接合端面に突き合わせて、この突き合わせ部位を溶接することを特徴としている。両板材の端面が突き合わされて、その突き合わされた線状の部分が溶接される。このような線状の箇所の溶接であるために、鋼板の溶融量が最小化されて鋼板に投入される熱量も著しく少ないものとなり、鋼板の歪み量が問題にならない程度に減少させられる。同時に、金属溶融量が少ないので、フィラー金属の補充も少なくなり仕上げ工数の点で有利である。突き合わせた線状の部分には、レーザ溶接、ＴＩＧ溶接、プラズマ溶接、アークブレーズ等を適用して、上述のような歪み量の少ない接合がなされる。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１において、段差部分の段差寸法は第２の板材の厚さにほぼ相当するように設定してあることを特徴としている。このような寸法関係を設定することによって、第１の板材と第２の板材の端面を突き合わせたときに、両板材の表面に段差ができたりせず滑らかになった状態で接合される。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２において、段差部分の形成によって第１の板材に外表面部と内表面部が設置され、第２の板材の端面は前記内表面部が位置決め用基準とされて第１の板材の接合端面に突き合わされるようにしたことを特徴としている。こうすることによって、第２の板材は第１の板材の内表面部で位置決めがなされる。ここでの位置決めは板材の厚さ方向における位置決めであり、両板材の表面を平滑に連続させることが可能になり、また、両板材の厚さが異なっている場合であっても、確実な端面突き合わせが可能となる。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１、請求項２および請求項３のいずれかにおいて、第１の板材と第２の板材には両板材の突き合わせ部位の横側にフランジが形成され、この両板材のフランジを一体化することを特徴としている。フランジ部分における一体化としては、ボルト結合、リベット結合等いろいろな方法があるが、スポット溶接で一体化させるのが適当である。両板材の結合剛性はこの一体化部分で維持され、外観品質が重んじられる突き合わせ部位は、前述の手法で滑らかに接合される。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項４において、突き合わせ部位によって接合された箇所は製品の外部から見える部分とされ、この部分から折り曲げられた状態で突き合わせ部位の横側のフランジが形成されていることを特徴としている。すなわち、自動車のルーフレールやサイドシルのような箇所では、外部に露出している部分とそこから折り曲げられた屈曲した部分がプレス成形で連続的に構成されている。したがって、前記フランジは少なくとも１回の折り曲げによって形成されているものであり、さらにこの折り曲げが２回、３回と繰り返されて階段状の形態とされてもよい。このような折り曲げ形状とすることによって、第１の板材と第２の板材は、コ字型断面やハット型断面の部材とされ、外観部分と結合部分が形成されることになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施形態にしたがって、本発明をくわしく説明する。この実施形態は図５に示した自動車のサイドドアフレームの場合である。サイドドアフレーム９は、フロントピラー１０、センターピラー１１、リヤーピラー１２およびルーフレール１３、サイドシル１４によって構成されている。符号１５、１６は、それぞれルーフレール１３の接合部とサイドシル１４の接合部を示している。サイドドアフレーム９を軽量化するために、接合部１５、１６よりも前方側（図５の左側）の鋼板は厚さ１．０mmを使用し、後方側の鋼板は厚さ０．６５mmを使用している。
【００１１】
サイドドアフレーム９は、アウタパネルとインナパネルによって構成された閉断面構造とされている。図示の板材はアウタパネルであり、また、理解しやすくするためにその断面形状も単純化して図示してある。第１の板材１７は上記寸法の厚い方の鋼板であり、外部から見える部分である露出部分１８の両側にフランジ１９が形成されている。フランジ１９は、露出部分１８の両側を折り曲げた状態で構成されており、露出部分１８をほぼ直角に折り曲げた縦壁部１９ａ、この縦壁部１９ａを水平方向に折り曲げた横壁部１９ｂ、同様の繰り返しで縦壁部１９ｃ、横壁部１９ｄのように階段状の形になっている。
【００１２】
第２の板材２０は上記寸法の薄い方の鋼板で、第１の板材１７と同様な断面形状であり、これにも露出部分２１、フランジ２２が形成され、フランジ２２は縦壁部２２ａ、２２ｃ、横壁部２２ｂ、２２ｄから構成されている。
【００１３】
第１の板材１７には露出部分１８、フランジ１９に段差部分２３が形成され、これによって露出部分１８が外表面部とされ、また外表面部１８から一段低い部分が内表面部２４とされている。この段差形成によって、第１の板材の内表面部２４の外側に第２の板材２０が外箱のようにしてぴったりと密接する。図３の二点鎖線図示の部分２５は、プレス成型時に打ち抜かれて開口部とされる領域を示しており、このようにして作られた開口部は符号２６で図１に示してある。なお、上述のように露出部分、外部から見える部分、外表面部は同じ部分であり、符号１８で示されている。
【００１４】
段差部分２３の段差寸法Ｌは、第２の板材２０の厚さ寸法Ｔと同じである。開口部２６は、図３の二点鎖線図示のように露出部分１８の幅全体にわたって細長い溝孔のような形状で段差部分２３に開口させてあり、それによって図１（Ｂ）に示されている接合端面２７が形成される。この接合端面２７にぴったりと突き合わされる端面２８が第２の板材２０に形成されている。この端面２８は、図４からも明らかなように露出部分２１の端部に形成されている。開口部は図３の二点鎖線図示の形状に打ち抜かれるので、第２の板材２０の端部は図４の庇のような突出部３２を設置することによって、両板材が隙間なく突き合わされるのである。
【００１５】
第１の板材１７に第２の板材２０を合致させると、図１（Ｃ）のような状態となり、接合端面２７に端面２８がぴったりと突き合わされて「突き合わせ部位」２９が形成される。第１の板材１７に第２の板材２０が合致させるときには、図１（Ｂ）の第２の板材２０を左方に移動させる。このときに第２の板材２０の内面３０が、第１の板材１７の内表面部２４上を滑るようにして移動させられるので、第２の板材２０は内表面部２４にガイドされて、図１（Ｃ）のように突き合わせ部位２９が形成される。すなわち、第１の板材の接合端面２７に第２の板材の端面２８を確実に突き合わせるために、内表面部２４が位置決め用基準になっている。このように両板材１７、２０が組み合わされると、フランジ１９、２２もぴったりと重ね合わされ、ここをスポット溶接であらかじめ結合する。図３の符号Ｓ１、Ｓ２はスポット溶接の打点を仮想的に示している。
【００１６】
上記のスポット溶接をした状態では、突き合わせ部位２９は線状になっており、ここをレーザ溶接で結合する。レーザ溶接以外の方法としては、ＴＩＧ溶接、プラズマ溶接等が採用できる。突き合わせ部位２９を溶接するときに、溶接部に窪みが発生するときには、一般的に行われているように、フィラー金属を溶融させて溶接部を隆起した状態にする。この隆起した部分をグラインダーで仕上げると、図１（Ｄ）のような仕上げ形状となり、溶融部分３１が同図の垂直方向に細長く伸びた状態になる。
【００１７】
図２の実施形態は、第１の板材１７を湾曲させて接合端面２７の箇所を上方に隆起させたもので、この隆起部３３を溶融させることによって、前述のようなフィラー金属が不要となっている。
【００１８】
以上の実施形態においては、第１の板材１７と第２の板材２０を支持する治具が図示されていないが、これは通常の治具を採用することによって容易に実施することができるので、ここでは説明を省略した。さらに、図示の実施形態では段差寸法Ｌと第２の板材の厚さ寸法Ｔが同じ値になっている。これは、外部から見える箇所なので平滑な接合品質が要求されるからである。しかし、外観品質が問題にならないような箇所では、上記寸法が異なっていても本発明を適用することができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、第１の板材に第２の板材を接合するものであって、第１の板材に段差を形成して第１の板材を段付き板材とし、この板材の段差部分に開口部を設けて接合端面を形成し、第２の板材の端面を前記接合端面に突き合わせて、この突き合わせ部位を溶接するものであるから、両板材の端面が突き合わされて、その突き合わされた線状の部分が溶接される。このような線状の箇所の溶接であるために、鋼板の溶融量が最小化されて鋼板に投入される熱量も著しく少ないものとなり、鋼板の歪み量が問題にならない程度に減少させられる。同時に、金属溶融量が少ないので、フィラー金属の補充も少なくなり仕上げ工数の点で有利である。突き合わせた線状の部分には、レーザ溶接、ＴＩＧ溶接、プラズマ溶接、アークブレーズ等を適用して、上述のような歪み量の少ない接合がなされる。したがって、溶接歪みの除去作業が不要となって、接合部の仕上げ工数が大幅に低減できる。
【００２０】
段差部分の段差寸法は第２の板材の厚さにほぼ相当するように設定してある。このような寸法関係を設定することによって、第１の板材と第２の板材の端面を突き合わせたときに、両板材の表面に段差ができたりせず滑らかになった状態で接合される。
【００２１】
段差部分の形成によって第１の板材に外表面部と内表面部が設置され、第２の板材の端面は前記内表面部が位置決め用基準とされて第１の板材の接合端面に突き合わされるようにしたものであるから、第２の板材は第１の板材の内表面部で位置決めがなされる。ここでの位置決めは板材の厚さ方向における位置決めであり、両板材の表面を平滑に連続させることが可能になり、また、両板材の厚さが異なっている場合であっても、確実な端面の突き合わせが可能となる。
【００２２】
第１の板材と第２の板材には両板材の突き合わせ部位の横側にフランジが形成され、この両板材のフランジを一体化するものであるから、両板材の結合剛性はこの一体化部分で維持され、外観品質が重んじられる突き合わせ部位は、前述の手法で滑らかに接合される。したがって、結合剛性と外観品質の確保が合理的な手法で実現する。また、実施形態のような自動車の車体であれば、フランジにル−フパネルやフロアパネルが溶接される場合があり、このようなときにはフランジが他のパネルとの継ぎ手部材になって、フランジの多能化が図られる。
【００２３】
突き合わせ部位によって接合された箇所は製品の外部から見える部分とされ、この部分から折り曲げられた状態で突き合わせ部位の横側のフランジが形成されている。自動車のルーフレールやサイドシルのような箇所では、外部に露出している部分とそこから折り曲げられた屈曲した部分がプレス成形で連続的に構成されている。したがって、前記フランジは少なくとも１回の折り曲げによって形成されているものであり、さらにこの折り曲げが２回、３回と繰り返されて階段状の形態とされてもよい。このような折り曲げ形状とすることによって、第１の板材と第２の板材は、コ字型断面やハット型断面の部材とされ、外観部分と結合部分が形成されることになる。折り曲げられたフランジは、ルーフレールやサイドシルのような細長いメンバーの剛性を高める点で有効であり、そのような構造部位において、良好な板材接合が得られるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】接合順序を示す工程図で、（Ａ）から（Ｄ）に分けて図示してある。
【図２】他の接合形態を示す縦断側面図である。
【図３】第１の板材と第２の板材の接合箇所を示す立体図である。
【図４】第２の板材の端部を示す立体図である。
【図５】サイドドアフレームの側面図である。
【図６】従来技術を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１７          第１の板材
２０          第２の板材
２３          段差部分
２６          開口部
２７          接合端面
２８          第２の板材の端面
Ｌ            段差寸法
Ｔ            第２の板材の厚さ
１８          外表面部
２４          内表面部
２９          突き合わせ部位
１９、２２    フランジ
１８、２１    外部から見える部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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