(57)【要約】【課題】  車輌のルーフパネルのようなパネル状部材を溶接するにあたり、その熱変形を簡易に抑制し、良好な接合状態を得ること。【解決手段】  ルーフパネルＡの端縁を曲折することで発泡材１０４の充填空間が形成された接合部１０３を形成し、充填空間内で樹脂製の発泡材１０４を発泡させて硬化させることにより、充填空間内に発泡材１０４を充填し、充填空間内に発泡材１０４が充填されたルーフパネルＡの接合部１０３とサイドパネルＢとを連続溶接して接合する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パネル状部材と他の部材とを連続溶接して接合する接合方法において、
前記パネル状部材の端縁を曲折することで発泡材の充填空間が形成された接合部を形成する接合部形成工程と、
前記充填空間内で樹脂製の発泡材を発泡させて硬化させることにより、前記充填空間内に当該発泡材を充填する発泡材充填工程と、
前記充填空間内に前記発泡材が充填された前記パネル状部材の前記接合部と前記他の部材とを連続溶接して接合する接合工程と、
を備えたことを特徴とする接合方法。
【請求項２】
前記接合工程では、前記パネル状部材の前記接合部と前記他の部材とを相互に融接して接合することを特徴とする請求項１に記載の接合方法。
【請求項３】
前記接合工程では、前記パネル状部材の前記接合部と前記他の部材とをろう材によりろう付けして接合することを特徴とする請求項１に記載の接合方法。
【請求項４】
前記発泡材は、常温発泡硬化性を有する発泡材であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の接合方法。
【請求項５】
前記接合工程における連続溶接が、レーザを熱源とする連続溶接であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の接合方法。
【請求項６】
前記パネル状部材が車輌のルーフパネルであり、前記他の部材が車輌のサイドパネルであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輌のルーフパネルのようなパネル状部材の接合技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車輌のルーフパネルとサイドパネルとの溶接による接合方法については種々のものが提案されているが（例えば、特許文献１乃至７）、その一つとしてスポット溶接による接合方法が挙げられる。しかし、スポット溶接による接合ではルーフパネルとサイドパネルとの接合部分において溶接箇所の痕跡が点在するため、必ずしも見栄えがよくない。見栄えを向上するために接合部分をルーフモールで覆うといった措置を施すことも提案されているが、部品点数が増加してコスト高を招くと共に作業工数が増えるため望ましくない。そこで、スポット溶接に代えて連続溶接を採用することにより、接合部分を一様に溶接することが提案されている。この連続溶接は例えばろう付けによる溶接により行われ、ルーフパネルとサイドパネルとの接合部分においてろう材を溶融し両者が接合される。ルーフパネルとサイドパネルとの継ぎ目がろう材で埋められるのでスポット溶接の場合と比べて見栄えがよく、ルーフモールで覆うといった措置が不要となる。
【０００３】
一方、ルールパネルとサイドパネルとの溶接ではないが、特許文献８には溶接部位を補強すべく、溶接部位に発泡材を充填することが記載されている。特許文献８の構造は溶接後に溶接対象の部材内で発泡材を発泡させ、硬化させるもので、溶接対象の部材の強度を向上することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２５１７５７号公報
【特許文献２】特開２０００−２４７２５９号公報
【特許文献３】欧州特許第０３３５２００Ｂ１号明細書
【特許文献４】欧州特許出願公開第１０４３２１５Ａ２号明細書
【特許文献５】独国特許出願公開第１９５２３００５Ａ１号明細書
【特許文献６】独国特許出願公開第１９８５７５６５Ａ１号明細書
【特許文献７】独国特許出願公開第１００２６０８９Ａ１号明細書
【特許文献８】特開平１１−２３５９８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した通り、連続溶接による部材間の接合方法は見栄えを向上できるという利点があるが、溶接対象となる部材がルーフパネルのようなパネル状部材である場合、その熱変形が問題となる。つまり、溶接時には溶接対象となる部材が熱を帯びるため、特にルーフパネルのようなパネル状部材は反り等の熱変形を生じ易い。上述した従来の溶接方法においてはこの点に着目されていない。
【０００６】
このような熱変形が生じると溶接対象となる部材間の継ぎ目において部分的に隙間が生じる等して均一な接合力が得られない場合があると共に、溶接後の見栄えが劣る場合も生じえる。その対策として、溶接対象となる部材を冶具等で強固に固定し、両者の継ぎ目における変形を押さえ込むことが考えられるが、溶接作業の効率化を妨げる要因となる。
【０００７】
従って、本発明の目的は、パネル状部材を溶接するにあたり、その熱変形を簡易に抑制し、良好な接合状態を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、パネル状部材と他の部材とを連続溶接して接合する接合方法において、前記パネル状部材の端縁を曲折することで発泡材の充填空間が形成された接合部を形成する接合部形成工程と、前記充填空間内で樹脂製の発泡材を発泡させて硬化させることにより、前記充填空間内に当該発泡材を充填する発泡材充填工程と、前記充填空間内に前記発泡材が充填された前記パネル状部材の前記接合部と前記他の部材とを連続溶接して接合する接合工程と、を備えたことを特徴とする接合方法が提供される。
【０００９】
本発明の接合方法によれば、前記パネル状部材の前記接合部に前記発泡材が充填されるので、当該接合部の強度が向上する。従って、その熱変形を抑制することができ、良好な接合状態を得られる。加えて、前記パネル状部材の端縁が曲折されるので、平坦な場合よりもその強度が向上し、その熱変形をより一層抑制することができる。
【００１０】
また、前記パネル状部材の端縁を曲折して前記充填空間を形成し、そこに前記発泡材を充填するだけであるので、簡易に実施できる。
【００１１】
更に、前記発泡材が断熱材として作用するので、当該接合部からの放熱が抑制される。従って、より少ない熱量での溶接が可能となり、前記パネル状部材の熱変形をより一層抑制することができる。しかも、前記発泡材は樹脂製であるので、金属製の場合と比べて断熱作用が効果的に発揮されると共に前記パネル状部材の高重量化を最小限に抑えることができる。
【００１２】
また、発泡硬化後の発泡材を前記充填空間に装填するのではなく、前記充填空間内で前記発泡材を発泡させて硬化させるので、前記充填空間内に前記発泡材が密に充填され、前記接合部の強度向上と断熱作用とが十分に発揮される。
【００１３】
更に、前記パネル状部材の前記接合部の強度が高いので、その熱変形を更に抑制すべく、補助的に当該接合部の変形を押さえ込むローラやクランプの採用も可能となる。
【００１４】
なお、本発明においては前記他の部材もパネル状部材であってもよく、この場合、当該他の部材についても前記接合部形成工程及び前記発泡材充填工程を実施することが望ましい。
【００１５】
本発明において、前記接合工程では、前記パネル状部材の前記接合部と前記他の部材とを相互に融接して接合することもできる。また、前記パネル状部材の前記接合部と前記他の部材とをろう材によりろう付けして接合することもできる。つまり、本発明の接合方法は、融接法による溶接も、ろう付け法による溶接もいずれも採用できる。
【００１６】
また、本発明において、前記発泡材は、常温発泡硬化性を有する発泡材であることが望ましい。常温発泡硬化性を有する発泡材であれば、発泡材の加熱処理といった特別な処理を施すことなく前記発泡材充填工程を実施できる。
【００１７】
また、本発明においては、前記接合工程における連続溶接が、レーザを熱源とする連続溶接であることが望ましい。レーザを熱源とすることで、電子ビーム等を熱源とする場合と比べてより簡単に溶接部位の加熱を行うことができる。
【００１８】
また、本発明においては、前記パネル状部材が車輌のルーフパネルであり、前記他の部材が車輌のサイドパネルであってもよい。見栄えが要求され、かつ、熱変形が問題となるこれらの部材間の接合において本発明の接合方法は特に効果的である。
【発明の効果】
【００１９】
以上述べた通り本発明によれば、パネル状部材を溶接するにあたり、その熱変形を簡易に抑制し、良好な接合状態を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る接合方法により接合されるパネル状部材と他の部材とを示す図であり、本実施形態では車輌のルーフパネルＡとサイドパネルＢとを接合する場合を例に挙げて説明する。本実施形態ではサイドパネルＢの上縁とルーフパネルＡの端縁とを連続溶接することで接合する。連続溶接する前処理として本実施形態では、まず、ルーフパネルＡを構成する板金の端縁を曲折することで発泡材の充填空間が形成された接合部を形成し（接合部形成工程）、充填空間内で樹脂製の発泡材を発泡させて硬化させることにより、充填空間内に発泡材を充填する（発泡材充填工程）。以下、これらの工程を図２（ａ）乃至（ｄ）を参照して説明する。図２（ａ）乃至（ｄ）は接合部形成工程と発泡材充填工程との説明図である。
【００２１】
図２（ａ）はルーフパネルＡを構成する板金１００を示す図である。本実施形態では、図２（ｂ）に示すように接合部となる板金１００の端縁に、発泡材の注入口となる穴１０１を穿孔する。そして、同図の破線を折目として板金１００の端縁を曲折する。板金１００の端縁を曲折し、発泡材の充填空間１０２が形成された接合部１０３を形成する（図２（ｃ））。板金１００の端縁は溶接方向に沿って曲折され、これにより板金１００に、略閉断面となる接合部１０３が形成され、その内部空間が発泡材の充填空間１０２となる。充填空間１０２は溶接方向に延在して形成される。
【００２２】
次に、充填空間１０２の両端の開口を適当な封止部材（図示せず）で封止し、穴１０１から液状の発泡材を充填空間１０２内に注入する。続いて、注入した発泡材を充填空間１０２内で発泡させ、硬化させることにより、発泡材を充填空間１０２内に充填する。この結果、図２（ｄ）に示すように硬化した発泡材１０４が充填空間１０２内に密に充填された板金１００が得られる。この充填材１０４は樹脂製の充填材であり、例えば、エポキシ系やウレタン系の発泡材が挙げられる。また、この発泡材１０４としては常温で発泡し硬化する性質を有する発泡材であることが望ましい。常温発泡硬化性を有する発泡材であれば、液状の発泡材の注入後にその加熱処理といった特別な処理を施すことなくこれが発泡し、硬化するため作業の簡易化を図れる。
【００２３】
次に、図２（ｄ）に示したように充填空間１０２内に発泡材１０２が充填された板金１００から構成されるルーフパネルＡの接合部１０３とサイドパネルＢとを連続溶接して接合する（接合工程）。図３（ａ）及び（ｂ）はルーフパネルＡの接合部１０３とサイドパネルＢの接合部２０３の周辺を示す断面図である。ルーフパネルＡは図３（ｂ）に示すようにその接合部１０３がサイドパネルＢの接合部２０３に対して位置決めされて図示しないクランプ等により適宜仮固定される。なお、本実施形態の場合、サイドパネルＢの接合部２０３において、ルーフパネルＡの接合部１０３に対向する合わせ面２０３ａの、水平面に対してなす角度αが９０度未満に設定されている。こうすることで、サイドパネルＢの接合部２０３がルーフパネルＡの接合部１０３に僅かに被さった状態で両者が接合され、車輌完成後においてルーフパネルＡに対して上方への荷重が加わった場合においても、ルーフパネルＡとサイドパネルＢとの接合が解除されることを防止することができる。次に、接合工程の例について詳細に説明する。図４（ａ）乃至（ｃ）はルーフパネルＡとサイドパネルＢとの接合例を示す説明図である。
【００２４】
本実施形態では、ルーフパネルＡの接合部１０３とサイドパネルＢの接合部２０３とをろう材によりろう付けして接合する場合、つまり、ろう付け法による溶接の場合を例に挙げて説明する。本実施形態では、より良好な接合状態を得るため、始めにスポット溶接により両者を一旦仮付けし、溶接状態をフィードバックして連続溶接による本付けを行う。図４（ａ）はスポット溶接による仮付けを示す図である。
【００２５】
同図に示すように、仮付けは、レーザ照射装置１から照射されるレーザ１ａを熱源とし、ろう材供給装置２から供給されるろう材２ａを溶融することで行う。レーザ照射装置１とろう材供給装置２とは、ルーフパネルＡとサイドパネルＢとの互いに連続する接合部１０３、２０３に沿って走査され、接合部１０３、２０３上の１箇所以上をろう材により仮付けする。仮付けは溶接部分の状態を検査して、本付けを行う際の条件設定を行うためのものであるため、レーザ出力、レーザ走査速度、ろう材供給量、ろう材の送り角度、溶接距離といった諸条件が予め設定されて行われる。次に、仮付けした溶接部分の状態を検査する。図４（ｂ）は溶接部分の状態の検査を示す図である。
【００２６】
本実施形態の場合、溶接部分の状態の検査は、レーザ測位計３を接合部１０３、２０３に沿って走査し、レーザにより溶接部分のへこみを計測して行う。図５（ａ）は溶接部分の適切なろう材の態様を示す断面図、図５（ｂ）は溶接部分の不適切なろう材の態様を示す断面図である。図５（ｂ）の例ではろう材の表面が図５（ａ）よりも窪んでいることが分かる。そして、レーザ測位計３による検査ではこの窪みの程度（落ち込み量ｄ１）を計測する。しかして、上述した通り、仮付け時のレーザ出力、レーザ走査速度、ろう材供給量、ろう材の送り角度、溶接距離といった諸条件における、落ち込み量ｄ１と接合対象である部材間の隙間（ギャップ量ｄ２）との関係（図５（ｃ））を予め実験等により求めておいてデータベース化しておき、レーザ測位計３の検査結果をフィードバックすることで本付け時のレーザ出力、レーザ走査速度、ろう材供給量、ろう材の送り角度、溶接距離といった諸条件を設定する。こうすることで、最初から本付けするよりも、より良好な接合状態を得ることができ、特に、個々の接合対象に応じて良好な接合状態を得ることができる。
【００２７】
次に、ルーフパネルＡの接合部１０３とサイドパネルＢの接合部２０３とを連続溶接により本付けする。図４（ｃ）は連続溶接による本付けを示す図である。同図に示すように、本付けは仮付けと同様にレーザ照射装置１から照射されるレーザ１ａを熱源とし、ろう材供給装置２から供給されるろう材２ａを溶融することで行う。レーザを熱源とすることで、電子ビーム等を熱源とする場合と比べてより簡単に溶接部位の加熱を行うことができる。レーザ照射装置１とろう材供給装置２とは、ルーフパネルＡとサイドパネルＢとの互いに連続する接合部１０３、２０３に沿って走査され、接合部１０３、２０３上を連続してろう材により溶接する。なお、仮付け時に溶接された溶接部分のろう材は本付け時のレーザの熱により再溶融されるので、外観上、溶接部分の不連続性を生じることはなく、良好な外観が得られる。
【００２８】
さて、本実施形態の接合方法によれば、ルーフパネルＡの接合部１０３に発泡材１０４が充填されるので、接合部１０４の強度が向上する。従って、レーザ照射装置１からのレーザにより加熱されても、その熱変形を抑制することができ、良好な接合状態を得られる。加えて、ルーフパネルＡの端縁が曲折されて略閉断面となる接合部１０３が形成されているので、平坦な場合よりもその強度が向上し、その熱変形をより一層抑制することができる。また、ルーフパネルＡの端縁を曲折して充填空間１０２を形成し、そこに発泡材１０４を充填するだけであるので、簡易に実施できる。
【００２９】
更に、発泡材１０４が断熱材として作用するので、接合部１０３からの放熱が抑制される。従って、より少ない熱量での溶接が可能となり、ルーフパネルＡの熱変形をより一層抑制することができる。しかも、発泡材１０４は樹脂製であるので、金属製の場合と比べて断熱作用が効果的に発揮されると共にルーフパネルＡの高重量化、つまり、完成後の車重の増加を最小限に抑えることができる。また、発泡硬化後の発泡材を充填空間１０２に装填するのではなく、充填空間１０２内で発泡材１０４を発泡させて硬化させるので、充填空間１０２内に発泡材１０４が密に充填され、接合部１０３の強度向上と断熱作用とが十分に発揮される。更に、発泡材１０４が存在することによりルーフパネルＡの接合部１０３の強度が高いので、その熱変形を更に抑制すべく、図４（ｃ）に示すように補助的に接合部１０３の変形を押さえ込むローラ４の採用や、或いは、クランプ（図示しない）等の採用も可能となる。なお、本実施形態ではろう付け法によりルーフパネルＡとサイドパネルＢとを溶接したが、ルーフパネルＡの接合部１０３とサイドパネル１０４の接合部２０３とを相互に融接して接合する、融接法による溶接も採用可能であり、上記効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る接合方法により接合されるパネル状部材と他の部材とを示す図である。
【図２】接合部形成工程と発泡材充填工程との説明図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）はルーフパネルＡの接合部とサイドパネルＢの接合部の周辺を示す断面図である。
【図４】（ａ）乃至（ｃ）はルーフパネルＡとサイドパネルＢとの接合例を示す説明図である。
【図５】（ａ）は溶接部分の適切なろう材の態様を示す断面図、（ｂ）は溶接部分の不適切なろう材の態様を示す断面図、（ｃ）はろう材の落ち込み量と接合部材間のギャップ量との関係の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
Ａ  ルーフパネル
Ｂ  サイドパネル
１００  板金
１０２  充填空間
１０３  接合部
１０４  充填材
【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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