(57)【要約】【課題】生産性良くクロスメンバに複数のブラケットを取り付けることができるクロスメンバの製造方法を提供する。【解決手段】少なくとも一つのブラケット２をクロスメンバ１にアーク溶接する単位溶接工程を複数回行い、単位溶接工程のそれぞれにおいて、当該単位溶接工程後のクロスメンバ１の予想湾曲方向の反対側に向ってクロスメンバ１を押圧し、クロスメンバ１を前記反対側に凸となるように撓ませた状態でアーク溶接を行う。また、単位溶接工程のそれぞれにおけるクロスメンバ１の撓み量は、押圧を行うことなく当該単位溶接工程のアーク溶接を行った際にクロスメンバ１に生じる予想歪量を超える値とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車幅方向に延びるクロスメンバの軸方向の離隔した位置に、車載部品を取り付けるためのブラケットをアーク溶接により接合するクロスメンバの製造方法であって、
少なくとも一つの前記ブラケットを前記クロスメンバにアーク溶接する単位溶接工程を複数回行い、
前記単位溶接工程のそれぞれにおいて、当該単位溶接工程後の前記クロスメンバの予想湾曲方向の反対側に向って前記クロスメンバを押圧し、前記クロスメンバを前記反対側に凸となるように撓ませた状態で前記アーク溶接を行い、
前記単位溶接工程のそれぞれにおける前記クロスメンバの撓み量は、押圧を行うことなく当該単位溶接工程のアーク溶接を行った際に前記クロスメンバに生じる予想歪量を超える値とするクロスメンバの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車幅方向に延びるクロスメンバに対するクロスメンバの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピラーツーピラーメンバ（ｐｉｌｌａｒ  ｔｏ  ｐｉｌｌａｒ  ｍｅｍｂｅｒ：ＰＰメンバ）などの車幅方向に延びるクロスメンバには、その軸方向の離隔した位置にステアリングシャフトなどの車載部品を取り付けるための複数のブラケットがアーク溶接される。クロスメンバのような長尺体の軸方向の位置にアーク溶接を行なった場合、溶接箇所が非常に高温になった後、急速に冷却されることで、クロスメンバの周方向における溶接箇所の反対側に凸となるようにクロスメンバが湾曲する。クロスメンバが湾曲すると、クロスメンバに取り付けた車載部品の先端が車両の所定位置からずれるため、その調整に手間がかかるという問題がある。
【０００３】
このような問題点を解決するために、従来は、溶接が終了したクロスメンバを矯正治具で押圧したり、溶接箇所の反対側に歪取りビード（捨てビードともいう）を形成したりして、クロスメンバの湾曲を矯正している。また、特許文献１では、クロスメンバに環状のカラーを介装させて、そのカラーにブラケットをアーク溶接することで、クロスメンバ自体に熱歪を生じさせ難くしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１３７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記いずれの従来技術においても、アーク溶接を行なう溶接工程に加えて追加の工程を必要とするため、コストを含めた車両の生産性が低下してしまう。特に、特許文献１の構成では、クロスメンバにカラーを取り付ける工程が増えるだけでなく、部品点数の増加を招くという問題もある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、生産性良くクロスメンバに複数のブラケットを取り付けることができるクロスメンバの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、クロスメンバにブラケットをアーク溶接したときの歪量を予め求めておき、その求めておいた歪量（予想歪量）を考慮して、クロスメンバの湾曲方向と反対側にクロスメンバを撓ませた状態でアーク溶接を行なうことを検討した。つまり、撓み量と歪量とが相殺され、クロスメンバの湾曲を抑制するという技術思想である。この場合、クロスメンバの撓み量を予想歪量と同じとすれば良いと考えがちであるが、本発明者の検討の結果、クロスメンバの撓み量は予想歪量を超える値とする必要があるとの知見を得た。この知見に基づき、本発明の一形態に係るクロスメンバの製造方法を規定する。
【０００８】
本発明の一形態に係るクロスメンバの製造方法は、
車幅方向に延びるクロスメンバの軸方向の離隔した位置に、車載部品を取り付けるためのブラケットをアーク溶接により接合するクロスメンバの製造方法であって、
少なくとも一つの前記ブラケットを前記クロスメンバにアーク溶接する単位溶接工程を複数回行い、
前記単位溶接工程のそれぞれにおいて、当該単位溶接工程後の前記クロスメンバの予想湾曲方向の反対側に向って前記クロスメンバを押圧し、前記クロスメンバを前記反対側に凸となるように撓ませた状態で前記アーク溶接を行い、
前記単位溶接工程のそれぞれにおける前記クロスメンバの撓み量は、押圧を行うことなく当該単位溶接工程のアーク溶接を行った際に前記クロスメンバに生じる予想歪量を超える値とする。
【０００９】
ここで、単位溶接工程とは、ほぼ同時期に行われるアーク溶接を一単位とする工程である。例えば、二つのブラケットを同時期にアーク溶接し、所定時間後に三つのブラケットを同時期にアーク溶接する場合、前者と後者は別々の単位溶接工程である。前者のアーク溶接を終えてから、後者のアーク溶接を開始するまでの時間が数秒程度の短さであったとしても、溶接箇所が急激に冷えて、クロスメンバに歪が生じる。そのため、前者のアーク溶接と後者のアーク溶接とに時間差があれば、両者は明確に異なる工程と考えることができる。
【００１０】
また、撓み量は、予想歪量の１．３倍以上４．５倍以下、あるいは１．５倍以上４倍以下とすることが挙げられる。撓み量は、クロスメンバの寸法、材質、形状、剛性やブラケットの形状、大きさ、溶接箇所、数によって好ましい値が変化する。また、各単位溶接工程によって予想歪量に対する撓み量の好ましい値が変化する。後半の単位溶接工程になるほど、撓み量を大きくする必要がある。
【発明の効果】
【００１１】
上記クロスメンバの製造方法では、複数ある単位溶接工程のそれぞれで、クロスメンバを撓ませた状態でクロスメンバにアーク溶接を行なうことで、クロスメンバの湾曲を抑制することができる。そのため、従来技術のように追加の矯正工程や、カラーの装着工程（特許文献１）を行なう必要がない。その結果、ブラケットを取り付けたクロスメンバの生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係るクロスメンバの製造方法の第一の単位溶接工程の概略図である。
【図２】第一の単位溶接工程で利用する予想歪量の測定結果を示すグラフであって、（Ａ）はＸ方向、（Ｂ）はＺ方向の測定結果のグラフである。
【図３】実施形態に係るクロスメンバの製造方法の第二の単位溶接工程の概略図である。
【図４】第二の単位溶接工程で利用する予想歪量の測定結果を示すグラフであって、（Ａ）はＸ方向、（Ｂ）はＺ方向の測定結果のグラフである。
【図５】実施形態に係るクロスメンバの製造方法の第三の単位溶接工程の概略図である。
【図６】第三の単位溶接工程で利用する予想歪量の測定結果を示すグラフであって、（Ａ）はＸ方向、（Ｂ）はＺ方向の測定結果のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のクロスメンバの製造方法の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は、これらの例示に限定されず、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００１４】
＜実施形態１＞
ＰＰメンバなどのクロスメンバでは、アーク溶接するブラケットの数が多いため、幾つかのブラケットをまとめてアーク溶接することを順次行うことになる。本例では、少なくとも一つのブラケットをクロスメンバにアーク溶接する単位溶接工程を、順次三回行なう例を説明する。各単位溶接工程は順番に、第一の単位溶接工程、第二の単位溶接工程、第三の単位溶接工程と呼び、それぞれ図１，３，５に基づいて説明する。なお、単位溶接工程は複数回行なうことが前提であって、三回に限定されるわけではなく、クロスメンバにアーク溶接するブラケットの数によって適宜選択すると良い。例えば、単位溶接工程は二回でも良いし、四回以上でも良い。
【００１５】
≪第一の単位溶接工程≫
図１に示す第一の単位溶接工程では、クロスメンバ１の両端部に設けられる一対のサイドブラケット３をクランプし、クロスメンバ１のやや右寄りの離隔した箇所に二つのブラケット２をアーク溶接する。図１の下側にクロスメンバ１の正面図、図1の上側にブラケット２の取付箇所におけるクロスメンバ１の拡大断面図を示す。正面図における紙面左右方向をＹ軸、紙面厚み方向をＸ軸、紙面上下方向をＺ軸とする。Ｙ軸は、クロスメンバ１の軸方向に一致している。Ｘ軸とＺ軸の零点は、クロスメンバ１の中心とし、正面図における紙面手前側をＸ軸のプラス方向、紙面奥側をＸ軸のマイナス方向、紙面上方側をＺ軸のプラス方向、紙面下方側をＺ軸のマイナス方向とする。また、拡大断面図における黒丸は各ブラケット２における溶接箇所４を示す。後述する図３，５の見方も図１と同じである。
【００１６】
図１のクロスメンバ１の断面図に示すように、各ブラケット２が配置されるクロスメンバ１の外周面のうち、＋Ｘ寄りでかつ＋Ｚ寄りの一箇所と、＋Ｘ寄りでかつ−Ｚ寄りの一箇所をアーク溶接している。このような溶接状態では、各ブラケット２の配置箇所で、白抜き矢印に示す方向、即ち−Ｘ方向側に凸となるように湾曲する。二箇所の湾曲方向が揃っているため、第一の単位溶接工程では、クロスメンバ１全体も−Ｘ方向側に凸となるように湾曲すると考えられる。
【００１７】
本例のクロスメンバの製造方法では、単にブラケット２をアーク溶接するのではなく、アーク溶接によって凸状に湾曲すると予想される方向（予想湾曲方向）の反対側に向ってクロスメンバ１を押圧し、撓ませる。しかも、クロスメンバ１を撓ませる量（撓み量）は、押圧を行なわなかったときにアーク溶接によってクロスメンバ１に生じる予想歪量を超える値とする。押圧方向と撓み量を決定するにあたり、クロスメンバ１を押圧せずに二つのブラケット２を溶接した予備試験における湾曲方向と歪量を測定する。その測定結果を図２に示す。
【００１８】
図２（Ａ）は、縦軸をクロスメンバ１のＸ軸方向の変化量、横軸をＹ軸方向のクロスメンバ１の位置としたグラフ、図２（Ｂ）は、縦軸をクロスメンバ１のＺ軸方向の変化量、横軸をＹ軸方向の位置としたグラフである。後述する図４，６の見方も図２と同じである。
【００１９】
押圧することなく、図１に示すようなアーク溶接を行なうと、図２（Ａ）に示すように、クロスメンバ１（図１）は−Ｘ方向に凸となるように湾曲するが、図２（Ｂ）に示すように、クロスメンバ１はＺ方向には殆ど湾曲しない。Ｚ軸方向にクロスメンバ１が殆ど撓まないのは、ブラケット２のＺ軸のプラス側の溶接箇所４と、Ｚ軸のマイナス側の溶接箇所４が、Ｘ軸を挟んでほぼ対称の位置にあるため、Ｚ軸方向の歪が相殺されるからである。図２に示す予備試験の結果から、本例の第一の単位溶接工程におけるクロスメンバ１全体の予想湾曲方向は−Ｘ方向である。
【００２０】
図２（Ａ）に示すように、予想湾曲方向に最も突出した箇所は、Ｙ軸の『９』の位置、予想湾曲方向の反対側に最も突出した箇所は、Ｙ軸の『１３』の位置であり、両者の差（即ち、予想歪量）は約１．４ｍｍであった。
【００２１】
以上説明した予備試験の結果から、第一の単位溶接工程では、クロスメンバ１のＹ軸の『９』の近傍を＋Ｘ方向に押圧しながらアーク溶接を行なう。その際のクロスメンバ１の撓み量は、予想歪量を超える２ｍｍとした。アーク溶接後にサイドブラケット３のクランプを開放すると、クロスメンバ１は殆ど湾曲していなかった。
【００２２】
≪第二の単位溶接工程≫
第二の単位溶接工程では、図３に示すように、三つのブラケット２をアーク溶接する。この第二の単位溶接工程においても、予想湾曲方向の反対側にクロスメンバ１を撓ませながらブラケット２をアーク溶接する。紙面左側の二つのブラケット２の溶接箇所４がクロスメンバ１を湾曲させる方向は同じであるが、右側のブラケット２の溶接箇所４がクロスメンバ１を湾曲させる方向は、他の二つと異なる。そのため、クロスメンバ１全体が湾曲する方向を予め求めておく。
【００２３】
第二の単位溶接工程の押圧方向と撓み量も、第一の単位溶接工程と同様に決定することができる。図４は、図２の予備試験の後に、さらに押圧を行なうことなく図３に示す三つのブラケット２をアーク溶接したときの歪量のグラフである。図４（Ａ）に示すように、クロスメンバ１は−Ｘ方向への湾曲が図２のときよりも約０．６ｍｍ大きくなっている。また、図４（Ｂ）に示すように、クロスメンバ１は＋Ｚ方向にも約２．２ｍｍ湾曲している。湾曲の頂点は、Ｘ軸方向とＺ軸方向も共に、Ｙ軸の『９』の位置である。
【００２４】
以上の点を考慮し、第二の単位溶接工程では、クロスメンバ１のＹ軸の『９』の付近を、＋Ｘ方向と−Ｚ方向の間の方向に押圧しながらアーク溶接を行なう。その際のクロスメンバ１の撓み量は、予想歪量を超える値とした。この第二の単位溶接工程においても、アーク溶接後にサイドブラケット３のクランプを開放すると、クロスメンバ１は殆ど湾曲していなかった。
【００２５】
≪第三の単位溶接工程≫
第三の単位溶接工程では、図５に示すように、さらに四つのブラケット２をアーク溶接する。この第三の単位溶接工程における各ブラケット２の溶接箇所４がクロスメンバ１を湾曲させる方向はバラバラである。
【００２６】
第三の単位溶接工程の押圧方向と撓み量も、第二の単位溶接工程と同様に決定することができる。図６は、図４の予備試験の後に、さらに押圧を行なうことなく図５に示す四つのブラケット２をアーク溶接したときの歪量のグラフである。
【００２７】
第三の単位溶接工程でも、図６の結果を考慮し、予想歪量を超える撓み量となるようにクロスメンバ１を撓ませながらブラケット２をアーク溶接する。この第三の単位溶接工程においても、アーク溶接後にサイドブラケット３のクランプを開放すると、クロスメンバ１は殆ど湾曲していなかった。
【００２８】
≪効果≫
以上説明したように、本例のクロスメンバの製造方法の各単位溶接工程で、クロスメンバ１を撓ませた状態でクロスメンバ１にアーク溶接を行なうことで、クロスメンバ１の湾曲を抑制することができる。そのため、従来技術のように追加の矯正工程を行なう必要がなく、ブラケット２を取り付けたクロスメンバ１の生産性を向上させることができる。
【００２９】
また、本例のクロスメンバの製造方法では、単位溶接工程ごとにクロスメンバ１の湾曲を抑制しているため、矯正治具で一気にクロスメンバを矯正する従来技術よりも、クロスメンバ１にかかる負荷を低減できる。
【符号の説明】
【００３０】
１  クロスメンバ
２  ブラケット
３  サイドブラケット
４  溶接箇所
【図１】
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【図２】
2018154269.tif 000004
【図３】
2018154269.tif 000005
【図４】
2018154269.tif 000006
【図５】
2018154269.tif 000007
【図６】
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