(57)【要約】【解決手段】  溶接材料組立体（１２）は、第１の溶接可能部材（１８）と第２の溶接可能部材（２２）とが結合されるべき箇所における、第１の溶接可能部材（１８）と第２の溶接可能部材（２２）との外面部分の間に、導電関係において溶接材料（１４）を配置するように構成及び配置されている。溶接材料組立体（１２）は、可撓性支持シート（１６）上に所定の配列にて取り付けられている少なくともひとつの溶接材料部材（１４）を含み、溶接材料部材（１４）のそれぞれは、電流を適用して加熱されると溶融することができるような導電性の金属質である溶接材料から構成されている。溶接材料部材（１４）のそれぞれは、溶接されるべき第１の溶接可能部材（１８）と第２の溶接可能部材（２２）との外面間にシート（１６）が配置されたとき、これらの間に溶接材料部材（１４）のそれぞれが導電的に配置されるように、シート（１６）上に取り付けられている。
2005515074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の溶接可能部材と第２の溶接可能部材とが結合されるべき箇所における、第１の溶接可能部材と第２の溶接可能部材との外面部分の間に、導電関係において溶接材料を配置するための溶接材料組立体であって、この溶接材料組立体が、
可撓性支持シート上に所定の配列にて取り付けられている少なくともひとつの溶接材料部材を備え、前記溶接材料部材のそれぞれは、電流を適用して加熱されると溶融することができるような導電性の金属質である溶接材料から構成され、前記支持シートは導電性である材料から構成され、溶接されるべき第１の溶接可能部材と第２の溶接可能部材との外面間に前記シートが配置されたとき、第１の溶接可能部材と第２の溶接可能部材との間に前記溶接材料部材と前記シートとが導電的に配置されるように、前記溶接材料部材のそれぞれが前記シート上に取り付けられている、
ことを特徴とする溶接材料組立体。
【請求項２】
前記溶接材料部材のそれぞれは鋼から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の溶接材料組立体。
【請求項３】
それぞれの支持シートは金属から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の溶接材料組立体。
【請求項４】
前記少なくともひとつの溶接材料部材は、複数の溶接材料部材を所定の配列にて含んでいることを特徴とする請求項１に記載の溶接材料組立体。
【請求項５】
第１の溶接可能部材と第２の溶接可能部材とが結合されるべき箇所における第１の溶接可能部材と第２の溶接可能部材との外面部分の間に、導電関係において溶接材料を配置するための溶接材料組立体であって、この溶接材料組立体が、
可撓性の支持シートと、
前記シート上に所定の配列にて取り付けられている複数の溶接材料部材を備え、前記複数の溶接材料部材のそれぞれは、電流を適用して加熱されると溶融することができるような導電性の金属質である溶接材料から構成され、溶接されるべき第１の溶接可能部材と第２の溶接可能部材との外面間に前記シートが配置されたとき、第１の溶接可能部材と第２の溶接可能部材との間に前記複数の溶接材料部材のそれぞれが導電的に配置されるように、前記複数の溶接材料部材のそれぞれが前記シート上に取り付けられている、
ことを特徴とする溶接材料組立体。
【請求項６】
前記複数の溶接材料部材のそれぞれは鋼から構成されていることを特徴とする請求項５に記載の溶接材料組立体。
【請求項７】
前記シートは導電性の材料から構成されていることを特徴とする請求項５に記載の溶接材料組立体。
【請求項８】
前記シートは鋼から構成されていることを特徴とする請求項７に記載の溶接材料組立体。
【請求項９】
巻物状にされた溶接材料片組立体であって、この溶接材料片組立体が、
複数の溶接材料組立体を備え、第１の溶接可能部材と第２の溶接可能部材とが互いに結合されるべき箇所における第１の溶接可能部材と第２の溶接可能部材との外面部分の間に、導電関係において溶接材料を配置するように、前記複数の溶接材料組立体のそれぞれが構成及び配置され、前記複数の溶接材料組立体のそれぞれが、
可撓性支持シート上に取り付けられている少なくともひとつの溶接材料部材を備え、前記少なくともひとつの溶接材料部材のそれぞれは、電流を適用して加熱されると溶融することができるような導電性の金属質である溶接材料から構成され、溶接されるべき第１の溶接可能部材と第２の溶接可能部材との外面間に前記シートが配置されたとき、第１の溶接可能部材と第２の溶接可能部材との間に前記少なくともひとつの溶接材料部材のそれぞれが導電的に配置されるように、前記少なくともひとつの溶接材料部材のそれぞれが前記シート上に取り付けられていて、
前記複数の溶接材料組立体のそれぞれが互いに取り外し可能に固定されている、
ことを特徴とする溶接材料片組立体。
【請求項１０】
前記複数の溶接材料組立体は、互いに取り外し可能に固定されてなる前記シートの、巻物状にされた連続片を形成していることを特徴とする請求項９に記載の溶接材料片組立体。
【請求項１１】
前記少なくともひとつの溶接材料部材のそれぞれは鋼から構成されていることを特徴とする請求項９に記載の溶接材料片組立体。
【請求項１２】
前記シートのそれぞれは導電性の材料から構成されていることを特徴とする請求項９に記載の溶接材料片組立体。
【請求項１３】
前記シートのそれぞれは金属から構成されていることを特徴とする請求項９に記載の溶接材料片組立体。
【請求項１４】
前記少なくともひとつの溶接材料部材は、複数の溶接材料部材を所定の配列にて含んでいることを特徴とする請求項９に記載の溶接材料片組立体。
【請求項１５】
管状部材を溶接する方法であって、この方法が、
第１の管状部材と第２の管状部材とのそれぞれが外面を有しているような、第１の管状部材と第２の管状部材とを提供する段階と、
可撓性支持シートによって所定の配列にて支持されている少なくともひとつの溶接材料部材を提供する段階であって、少なくともひとつの溶接材料部材のそれぞれは、第１及び第２の管状部材に対して溶接を形成する関係において結合することができるような、導電性の金属質である溶接材料から構成されているような上記段階と、
第１の管状部材と第２の管状部材との間に支持シートを配置する段階であって、少なくともひとつの溶接材料部材のそれぞれが、第１の管状部材と第２の管状部材とのそれぞれの外面間に、電流を伝達する関係に配置されるような上記段階と、
第１の管状部材と第２の管状部材とにわたって電流を適用する段階であって、適用された電流は、第１の管状部材と第２の管状部材とのそれぞれの外面、及び第１の管状部材と第２の管状部材との間に配置されている、少なくともひとつの溶接材料部材のそれぞれを通って、第１の管状部材と第２の管状部材とのそれぞれの外面を互いに溶接するような上記段階と、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項１６】
可撓性支持シートによって支持されてなる少なくともひとつの溶接材料部材を提供する前に、支持シートは、少なくともひとつの溶接材料部材を有している他の可撓性支持シートから分離されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（関連出願）
本願は、２００１年３月３日に出願された米国特許出願第０９／５１８，６４６号の一部継続出願である。同出願は、１９９８年１０月１６日に出願されて現在米国特許第６，０９２，８６５号になっている米国特許出願第０９／１７３，５５４号の一部継続出願であって、同出願は１９９７年１０月１６日に出願された米国仮特許出願第６０／０６２，２０４号を基礎とするものである。これらのすべての出願をここで参照して引用する。
また、本願は譲渡された米国特許出願第１０／０４２，３８４号（出願日は２００２年１月１１日）と、米国特許出願第１０／０４２，３８３号（出願日は２００２年１月１１日）とに関連していて、これらの記載内容をここで参照して引用する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、一般的には溶接に関し、本発明の例示的な実施形態は、管状部材の溶接に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
溶接作業は、自動車組立ラインにおける自動車の構築など、多くの産業上の用途に使用されている。溶接結合部を形成するためには、結合が形成されるべき溶接可能部材の表面間に必要量の溶接材料を配置してから、加熱しなければならない。かかるタイプの結合部を形成することは、溶接可能部材の形状が管状である場合には、溶接される面に直接的にアクセスすることが難しいため、困難になる。
管体のハイドロフォーミング技術は、産業、特に自動車産業において、ますます使用されている。ハイドロフォーミング技術は、自動車のフレームの構築において多くの利益を提供するが、管状要素の溶接に一般的な溶接方法を使用することは困難であり、時間とコストの非効率につながる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明のひとつの目的は、第１の溶接可能部材と第２の溶接可能部材とが結合されるべき箇所における、第１の溶接可能部材と第２の溶接可能部材との外面部分の間に、導電関係において溶接材料を配置するための溶接材料組立体を提供することであって、この溶接材料組立体は、可撓性支持シート上に所定の配列にて取り付けられている少なくともひとつの溶接材料部材を備え、溶接材料部材のそれぞれは、電流を適用して加熱されると溶融することができるような導電性の金属質である溶接材料から構成され、支持シートは導電性である材料から構成され、溶接されるべき第１の溶接可能部材と第２の溶接可能部材との外面間に前記シートが配置されたとき、第１の溶接可能部材と第２の溶接可能部材との間に溶接材料部材と前記シートとが導電的に配置されるように、溶接材料部材のそれぞれがシート上に取り付けられている、ことを特徴としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の他の目的は、第１の溶接可能部材と第２の溶接可能部材とが結合されるべき箇所における第１の溶接可能部材と第２の溶接可能部材との外面部分の間に、導電関係において溶接材料を配置するための溶接材料組立体を提供することであって、この溶接材料組立体は、可撓性の支持シートと、シート上に所定の配列にて取り付けられている複数の溶接材料部材を備え、複数の溶接材料部材のそれぞれは、電流を適用して加熱されると溶融することができるような導電性の金属質である溶接材料から構成され、溶接されるべき第１の溶接可能部材と第２の溶接可能部材との外面間にシートが配置されたとき、第１の溶接可能部材と第２の溶接可能部材との間に複数の溶接材料部材のそれぞれが導電的に配置されるように、複数の溶接材料部材のそれぞれがシート上に取り付けられている、ことを特徴としている。
【０００６】
本発明の他の目的は、巻物状にされた溶接材料片組立体を提供することであって、この溶接材料片組立体は、複数の溶接材料組立体を備え、第１の溶接可能部材と第２の溶接可能部材とが互いに結合されるべき箇所における第１の溶接可能部材と第２の溶接可能部材との外面部分の間に、導電関係において溶接材料を配置するように、複数の溶接材料組立体のそれぞれが構成及び配置され、複数の溶接材料組立体のそれぞれが、可撓性支持シート上に取り付けられている少なくともひとつの溶接材料部材を備え、少なくともひとつの溶接材料部材のそれぞれは、電流を適用して加熱されると溶融することができるような導電性の金属質である溶接材料から構成され、溶接されるべき第１の溶接可能部材と第２の溶接可能部材との外面間にシートが配置されたとき、第１の溶接可能部材と第２の溶接可能部材との間に少なくともひとつの溶接材料部材のそれぞれが導電的に配置されるように、少なくともひとつの溶接材料部材のそれぞれがシート上に取り付けられていて、複数の溶接材料組立体のそれぞれが互いに取り外し可能に固定されている、ことを特徴としている。
【０００７】
本発明の他の目的は、管状部材を溶接する方法を提供することであって、この方法は、第１の管状部材と第２の管状部材とのそれぞれが外面を有しているような、第１の管状部材と第２の管状部材とを提供する段階と、可撓性支持シートによって所定の配列にて支持されている少なくともひとつの溶接材料部材を提供する段階であって、少なくともひとつの溶接材料部材のそれぞれは、第１及び第２の管状部材に対して溶接を形成する関係において結合することができるような、導電性の金属質である溶接材料から構成されているような上記段階と、第１の管状部材と第２の管状部材との間に支持シートを配置する段階であって、少なくともひとつの溶接材料部材のそれぞれが、第１の管状部材と第２の管状部材とのそれぞれの外面間に、電流を伝達する関係に配置されるような上記段階と、第１の管状部材と第２の管状部材とにわたって電流を適用する段階であって、適用された電流は、第１の管状部材と第２の管状部材とのそれぞれの外面、及び第１の管状部材と第２の管状部材との間に配置されている、少なくともひとつの溶接材料部材のそれぞれを通って、第１の管状部材と第２の管状部材とのそれぞれの外面を互いに溶接するような上記段階と、を備えていることを特徴としている。
【０００８】
本発明のその他の目的、特徴、及び利点については、以下の詳細な説明、添付図面、及び特許請求の範囲から明らかになるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１において、全体を符号１０にて示されている溶接材料片組立体は、複数の溶接材料組立体１２を互いに取り外し可能に結合させて、巻取式の連続片を形成するようにして、構成されている。それぞれの溶接材料組立体１２は、可撓性支持シート１６上に所定の配列にて取り付けられた、少なくともひとつの溶接材料部材１４を含んでいる。支持シート１６は、図１Ａに示す如く、溶接材料片組立体１０から取り外すことができ、図２及び図２Ａに示す如く、溶接可能部材１８及び２２における溶接結合を形成すべき２つの面の間に配置されて、これにより、支持シート１６によって支持されている溶接材料部材１４は、溶接可能部材１８と溶接可能部材２２との表面間に配置される。組立体１０は、例えば自動車のスペースフレーム６０（図５参照）などに用いられるような、溶接可能部材１８と溶接可能部材２２との間に溶接を形成するために使用することができる。
【００１０】
より詳しくは、それぞれの溶接材料組立体１２は、第１の溶接可能部材１８と第２の溶接可能部材２２とが互いに結合されるべき箇所における第１の溶接可能部材１８と第２の溶接可能部材２２との外面部分２０及び２４の間に、導電関係において溶接材料１４を配置するように、構成及び配置されている。それぞれの溶接材料部材１４は好ましくは、電流を適用して加熱されると溶融することができるような導電性の金属質である溶接材料から構成される。それぞれの可撓性支持シート１６は好ましくは、溶接材料部材１４を適切に保持することができるような可撓性の材料から構成される。支持シート１６は、電気的に絶縁性でも導電性でも良くて、それぞれの溶接材料部材１４は支持シート１６に取り付けられ、又は埋設されていて、溶接されるべき第１の溶接可能部材１８と第２の溶接可能部材２２との外面２０及び２４間に支持シート１６が配置されたとき、これらの間にそれぞれの溶接材料部材１４が導電的に配置される。図示の実施形態では、支持シート１６は金属などの導電性の材料から形成されている。特に、支持シート１６は、ステンレス鋼や炭素鋼などの金属の薄いシートから形成することができる。
【００１１】
溶接結合部を形成するためには、結合されるべき外面２０と外面２４との間に、溶接可能部材１８及び２２のそれぞれを構成している金属材料とは異なる、金属質の溶接材料から構成された少なくともひとつの溶接材料部材１４を配置する。図１及び図１Ａに良好に示されているように、それぞれの支持シート１６には（必須であるのは１個だけであるけれども）好ましくは複数の溶接材料部材１４を取り付けて、結合（つまり互いに溶接）されるべき面２０及び２４の間に配置し、また、これらの溶接材料部材１４は、結合部の強度が最大になるように、そして結合部の形成が最適化されるように、溶接材料部材１４を配置すべく、それぞれの支持シート１６上に所定のやり方にて配列される。図１〜図３に例示した実施形態による溶接材料組立体１２では、それぞれの溶接材料部材１４は、薄くて直径の小さい円板形の部材になっているけれども、広範囲の溶接材料部材の形状及びサイズを想定することができることを理解されたい。
【００１２】
それぞれの溶接材料部材１４についてサイズ及び形状の選択は、多数の要因に依存するだろうが、それらには、溶接可能部材１８及び２２を構成するのに使用されている材料や、溶接材料部材１８及び２２を構成するのに使用されている材料、及び２つの溶接可能部材１８及び２２の間にある結合領域のサイズ及び形状（すなわち、２つの溶接可能部材の重なり合う表面領域のサイズ及び形状）が含まれる。図示したそれぞれの溶接材料部材１４は、丸い円板になっているけれども、任意の所望の形状にすることができる。前述の如く、それぞれの支持シート１６に１個の溶接材料部材１４が取り付けられているような溶接材料組立体１２を提供することも想定することができる。それぞれのシート１６に１個だけの溶接材料部材１４を取り付ける場合の例示としては、範囲が大きい薄い形状であるような（例えば大きいＸ字形などの）溶接材料部材１４を想定することができる。それぞれが小さくて薄い円板の形状であるような、複数の溶接材料部材１４を、それぞれの支持シート１６に取り付けることが好ましい。薄くて小さい直径である円板の形状によれば、溶接可能部材１８及び２２間に流れる電流は局所的な領域に閉じ込められて、部材１４の溶融が促進される。また、支持シート１６が導電性であるならば、支持シート１６が溶融する助けにもなる。図４に示すように、支持シート１６が導電性であって、溶接材料部材１４と一緒に溶融する場合には、均一な溶接２００を形成することができる。
【００１３】
溶接可能部材１８及び２２が軟鋼から構成されている場合には、溶接材料部材１４として好ましい溶接材料はステンレス鋼であるが、軟鋼もまた好ましい。しかしながら、溶接材料組立体１２を広範囲の金属質の溶接材料から構成して、アルミニウムなど他の材料から構成されている溶接可能部材１８及び２２の間に溶接結合を形成するために溶接材料組立体１２を使用することも想定される。
それぞれの溶接材料部材１４を構成するために使用される溶接材料、及び支持シート１６が導電材料から形成される場合における該支持シートの材料は、より高い抵抗である（つまり電流に対して大きな抵抗をもつ）と共に、それぞれの溶接可能部材１８及び２２を構成している金属材料に比べて低い融点をもつべきである。
支持シート１６は、溶接材料部材１４を容易に取り扱うことができると共に、溶接２００が形成される前における、互いに溶接される表面２０及び２４の間に、所定の態様にて保持することができる。それぞれの支持シート１６の中央部分３０のサイズ及び形状は、重なって隣接した結合されるべき外面２０及び２４の間における重なった領域に合致していることが好ましく、溶接材料部材１４は所定のサイズ及び形状であって、所定のパターンに配列されていて、溶接可能部材１８及び２２間の最適な結合を確保することが好ましい。
【００１４】
絶縁性の支持シートを形成する場合には、それぞれの支持シートは絶縁紙やプラスチック材料から構成することができ、かかる支持シートは、溶接中に溶融した溶接材料部材１４の直径が広がることができるように十分な程度、溶接工程中に分解する。例示した好ましい実施形態においては、支持シート１６は導電性の材料から形成されている。支持シート１６は、ステンレス鋼や炭素鋼などの金属材料から形成することができる。支持シート１６が導電性の材料である場合には、支持シート１６は溶接材料部材１４と一緒に溶融して、溶接中に溶接材料部材１４と支持シート１６との双方が広がって、溶接可能部材１８及び２２の間に、溶接材料と支持シートの材料との実質的に連続的な層が作られて、実質的に連続した強固な溶接２００が形成される。
支持シート１６は、溶接材料部材１４に比べて薄いべきであって、後述するように、溶接中に支持シート１６が加えられた力を妨げることがないようにする。溶接材料部材１４は、任意の適当なやり方で、及び／又は、任意の適当なメカニズムによって、支持シート１６に取り付ければ良い。溶接材料部材１４を取り付けるひとつの好ましいやり方は、支持シート１６に予め形成された孔に溶接材料部材１４を押し込んで、溶接材料部材１４が予め形成された孔の中に詰め込まれた状態にすることである。すなわち、溶接材料部材１４は、支持シートに“スナップ嵌め”によって結合される。また、溶接材料部材１４は接着剤によって取り付けても良い。支持シート１６が導電性の材料から形成されているのであれば、支持シート１６と溶接材料部材１４との結合の例として、導電性接着剤や、半田付け、ろう付け、スポット溶接、又はプロジェクション溶接を追加することができる。
【００１５】
好ましくは、支持シート１６は、複数の固定用の溶接可能材料部材３２をさらに含んでいて、例えば金属部材１８における表面２０のような、溶接結合を形成すべき箇所における溶接可能部材のひとつの表面に支持シート１６を固定すべく構成され配置されている。固定用の溶接可能材料部材３２は、第２の溶接可能部材が重なり合った関係に配置される間、支持シート１６を所定位置に保持する。支持シート１６は、固定用の溶接可能材料部材３２の箇所において、金属部材１８の表面２０に、導電性接着剤や、半田付け、ろう付け、スポット溶接、又はプロジェクション溶接によって取り付けることができる。図１〜図２に例示した実施形態による溶接材料組立体１２では、支持シート１６は中央部分３０の両側に一対のテーパ部分３４を有していて、かかるテーパ部分は幅狭の端部部分３６にて終端している。それぞれの端部部分３６には、固定用の溶接可能材料部材３２が提供されていて、抵抗溶接を行う前に、部材１８及び２２の一方の両側面に、組立体１２を溶接しておくことができる。変形例としては、部材３２は、両面テープなどの接着部材や、その他の任意の適当な構造であって、他方の部材１８又は２２が重なり合った関係に配置される間、一方の部材１８又は２２に支持シート１６を保持できるようなものに変更しても良い。
【００１６】
支持シート１６は、個別的な独立した単独のシートとして使用することもできるけれども、図１に示して前述したように、個別の支持シート１６の端と端とを突き合わせて取り外し可能に取り付けて、溶接材料片組立体１０を形成することができる。支持シート１６は薄くて可撓性であるために、溶接材料片組立体１０は、容易にロール４０状に巻き取ることができる。図１に示した例示的な溶接材料片組立体１０は、スピンドル４２のまわりに巻き取られていて、容易に保管し、輸送し、取り扱うことができる。支持シート１６は、連続した材料片であって、一連の整列された小さな切れ目４４によって、隣接する端部部分３６間の境界にミシン目を形成されたものとして製造することが好ましいけれども、シート１６を互いに取り外し可能に固定するためには、広範囲の製造方法及び構成を想定することができる。
溶接材料組立体１２の構造の詳細と使用方法については、図２〜図４から理解できるだろう。図２は、ハイドロフォーミングされた第１の管状部材１８の形態である、第１の溶接可能部材の外面部分２０に取り付けられた、個別の溶接材料組立体１２を示している。図２Ａは、ハイドロフォーミングされた第２の管状部材２２の形態である、第２の溶接可能部材２２が、溶接材料組立体１２を間に介在させて、第１の溶接可能部材１８と重ね合わされた関係に配置された様子を示している。図２〜図４に示した第１の部材１８と第２の部材２２とは、後述するやり方で溶接材料組立体１２を使用して、互いに溶接できる２つの部材を一般的に表現したものである。部材１８及び２２はハイドロフォーミングされた管でも良いが、本願で例示する管状部材１８及び２２は、あらゆる適当な方法によって形成したもので良い。さらに、部材１８及び２２は閉じた横断面をもった管状の部材として例示しているけれども、開いた横断面をもつ管状の構造や、管状以外の構造など、他の形状及び構造の部材１８及び２２でも良い。例示的な第１の部材１８と第２の部材２２とは、溶接工程を説明するために用いられるが、これらはハイドロフォーミングされた独立した部材の一部分であって、互いに結合されることで、図５に示したスペースフレームの一部分を形成する。図３には、改造された抵抗溶接装置を符号２８にて模式的に示していて、かかる装置は溶接可能部材１８及び２２に係合している。図４は、結合部が形成された後における、第１の溶接可能部材１８と第２の溶接可能部材２２とを示している。
図３に示した溶接工程は、別段、独創的ではない抵抗溶接であって、瞬間的な液相結合と抵抗加熱とを利用している。溶接材料組立体１４を使用して、例えば２本の管状部材１８及び２２を互いに結合することができる。溶接材料組立体１４、及びその好ましい使用方法は、一対の部材１８及び２２における独立した中空の部分を隣接した関係にて互いに溶接するための手段を提供するもので、溶接結合部（ジョイント）が形成される間に溶接可能部材１８及び２２のそれぞれの溶接面２０及び２４に直接的にアクセスすることはない。
【００１７】
本発明の方法に従って結合部を形成するためには、ロール４０状に形成されている連続片からひとつの溶接材料組立体１２を分離させるべく、溶接材料片組立体１０から１枚の支持シート１６を取り外す。ひとつの溶接材料組立体１２を、ハイドロフォーミングされた第１の部材１８の外面部分２０における、結合部を形成すべき箇所に配置して（図２参照）、固定用の溶接可能材料部材３２によって該箇所に保持する。ハイドロフォーミングされた第２の部材２２を、シート１６に重ね合わされる関係に配置して（図２Ａ及び図３参照）、外面２４を溶接材料部材１４に接触させる。
改造された抵抗溶接ガン装置２８（または改造されたスポット溶接ガン）などの適切な溶接装置を使用して、２つの部材１８及び２２にわたって、そして溶接材料部材１４及び支持シート１６にわたって、結合部の形成中に、電流と、軸線力（すなわち、溶接可能部材１８及び２２における２つの外面２０及び２４に対して垂直である力）とを適用する。より詳しくは、装置２８は、一対の導通部材４６及び４８を含んでいて、（これらは電流源からの電流を供給して溶接を形成する）、これらは結合されるべき２つのハイドロフォーミングされた部材１８及び２２における外面５０及び５２のそれぞれにおいて、溶接結合部ないしジョイントが形成されるべき領域に適用される。溶接ガン装置２８は、手動で又は自動的に制御される。部材１８及び２２を溶接するために適当な装置及び方法については、発明の名称を「入子式の導電端部を備えた溶接組立体("Welding Assembly with Nestable Conductive Ends")」とする、譲渡された米国特許出願第０９／７５４，１１４号（出願日は２００１年１月５日）に開示されているので、同文献の内容をここで参照して引用する。
【００１８】
導電部材４６及び４８は、結合すべき（接合すべき）表面２０及び２４を経由させて、また溶接材料部材１４を経由させて電流を流れさせる。支持シート１６の材料が導電性である場合には、支持シート１６は、対応する溶接材料部材１４と一緒に溶融して、それぞれの溶接結合部に組み入れられる（これは、装置２８によって電流が供給されている間に生じる。）。溶接材料部材１４と支持シート１６とは、部材１８及び２２を構成しているベース結合金属材料に比べて、抵抗が高くて融点が低い。隣接する部材１４，１６，１８，２２の材料特性の組み合わせは、部材１８及び２２の中空部分の材料が溶融する前に、選択的な加熱を生じさせ、これに続いて溶接材料部材１４と支持シート１６とは局所的に溶融される。溶接工程中には、溶接材料部材１４と支持シート１６とが液化する。
【００１９】
溶接材料部材１４と支持シート１６とを液化させるのに必要なエネルギーは、電流の供給によって発生する。溶接材料部材１４と支持シート１６とは選択的に高温に加熱されて、溶接材料部材１４と支持シート１６とは溶融し、次に、ハイドロフォーミングされた部材１８及び２２における隣接する金属材料が局所的に溶融する。導電部材４６及び４８によって加えられる軸線押圧力の下で、溶接材料部材１４と支持シート１６との溶融した材料は、部材１８及び２２の基礎をなす金属材料に結合する。前述した溶融が生じた後に、表面２０及び２４を通って流れる電流は切られる。軸線力は、その後、所定時間が経過した後に取り除くことが好ましい。
【００２０】
図４には、結果として得られた溶接結合部２００を示している。図４においては、支持シート１６は、溶接材料部材１４と一緒に溶融している。図４の横断面には、金属部材１４，１６，１８，２２の金属材料が結合された様子が示されている。図面における溶接領域２００の表現は、溶接結合部を明瞭に示すために、また溶接が形成された領域における金属材料の混合を示すために、拡大され誇張されていることを理解されたい。
好ましくは、第１の溶接可能部材１８と第２の溶接可能部材とを経由させ、溶接材料部材１４と支持シート１６とにわたって電流を適用することで、溶接材料部材１４と支持シート１６とを溶融させ、その後に、第１の溶接可能部材１８と第２の溶接可能部材２２との一部分、つまり溶接材料部材１４及び支持シート１６に隣接した領域を溶融させて、力を加えることによって、第１の外面部分２０と第２の外面部分２４とを互いに近づけるように動かすことが好ましい。
【００２１】
それぞれの外面２０及び２４は平坦であることが好ましいけれども、結合部の形成に適合できるようなあらゆる形態で良い。例えば、かかる面は、相補的な凸面状／凹面状などでも良い。
溶接材料組立体１２及びその使用方法は、個別の部材１８と２２との間に結合部を形成するために特に適していることが理解されるだろう。溶接材料片組立体１２は、ハイドロフォーミングされた管状である溶接可能部材１８及び２２を溶接する上で特別な利点を提供するけれども、溶接すべき表面へのアクセスが禁止されている場合、ハイドロフォーミングされたもの以外の溶接可能部材についての溶接にも用途を有している。
【００２２】
図５に示すように、本発明による溶接材料組立体１２及び方法は、自動車のスペースフレーム６０を構築するために用いられる個別の部材間に結合部を形成するために使用することが想定される。スペースフレーム６０と、その結合部を形成するために、溶接材料組立体１２を使用する方法の例を以下に説明する。図５に示すような、スポーツ用の自動車におけるスペースフレーム６０の例示的な実施形態を参照して説明する。本発明の溶接材料組立体及びその使用方法を用いることが特に適している、その他のスペースフレームの結合部の例については、発明の名称を「ハイドロフォーミングされたスペースフレーム及びその製造方法("HYDROFORMED SPACE FRAME AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME")」とする、譲渡された米国特許第６，０９２，８６５号に開示されているので、同文献をここで参照してその全文を引用する。
【００２３】
図５は、自動車のスペースフレーム６０を示した斜視図である。スペースフレーム６０は、一対の長手方向に延在してなる、横方向に間隔を隔てた側部レール構造６２と、一対のハイドロフォーミングされた上部長手部材６４及び６６と、一対のハイドロフォーミングされたＵ字形の横断部材６８及び７０と、後部環状組立体７２とを含んでいる。側部レール構造６２は好ましくは、鏡像関係の構成である、一対のハイドロフォーミングされた部材７８及び８０によって提供される。符号８２は、複数の横方向に延在している横断構造であって、側部レール構造６２の間に結合されていて、一対の横方向に延在している上部横断構造８４は、上部長手部材６４及び６６の間に結合されている。
ハイドロフォーミングされた上部長手部材６４及び６６のそれぞれは、部分８６を形成している柱と、長手方向に延在した部分８８とを含んでいる。上部長手部材６４及び６６のそれぞれは、関連する側部レール構造６２に結合されて、かかる結合部分から上方へ延在して、スペースフレーム６０のＡ柱を形成している。ハイドロフォーミングされた横断部材６８及び７０のそれぞれは、横断部分９０及び９２と、関連する横断部分の両端にある接続部から延びている、一対の脚部分９４及び９６とを含んでいる。横断部材の脚部分のそれぞれは、側部レール構造６２にそれぞれ結合されて、かかる結合部から上方に延在して、中間柱（すなわちＢ柱とＣ柱）を提供している。上部長手部材６４及び６６のそれぞれにおける長手延在部分８８は、関連する横断部材６８及び７０の接続部９８及び１００に結合されて、それぞれ結合部１０２及び１０４を形成している。部材１８及び２２は、図５に示すようなスペースフレーム６０においては単一の結合部１０２を形成しているけれども、部材１８及び２２を結合するための方法及び装置は、図５に示したようなスペースフレーム６０において、あらゆる多数の結合部に使用することができることを理解されたい。
【００２４】
本発明について、限られた数の実施形態を参照して開示して説明したけれども、発明の範囲から逸脱せずに、変更及び応用が可能であることは明らかである。従って、特許請求の範囲は、本願記載の原理及び利点に従った、変更、応用、及びそれらの均等物を包含することを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明による例示的な実施形態の原理に従って構成されてなる、溶接材料片組立体を示した斜視図である。
【図１Ａ】図１Ａは、図１の組立体から取り外された、１個の溶接材料片を示している。
【図２】図２は、本発明の原理に従って構成されてなる溶接材料組立体を、第１の溶接可能部材に取り付けた様子を示した斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図２と同様な斜視図であるが、第１の溶接可能部材の上に第２の溶接可能部材を配置して示している。
【図３】図３は、図２Ａの線３−３に沿った断面図であって、結合部の形成に先だち、第１の溶接可能部材と第２の溶接可能部材との間に溶接材料組立体が配置されていて、溶接可能部材に係合している抵抗溶接装置を模式的に示している。
【図４】図４は、第１の溶接可能部材と第２の溶接可能部材との間に結合部が形成された後の様子について、図３と同様に示した図である。
【図５】図５は、本発明の方法に従って形成されてなる結合部を含んでいる、自動車のスペースフレームを示した斜視図である。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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