(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、シートフレームを構成するパイプフレームと板状フレームとをレーザー溶接する場合においては、従来技術では溶接箇所となる板状フレームの端部付近を押圧治具により押圧できないため、板状フレームの端部とパイプフレームとの間に隙間が生じ、板状フレームとパイプフレームとの溶接不良が生じることがある。
【0005】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、パイプフレームと板状フレームをレーザー溶接する際の溶接不良を抑制できるシートフレームの溶接方法及びシートフレームを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の課題は、パイプフレームと、湾曲部を有する板状フレームを備えるシートフレームの溶接方法であって、押圧治具を用いて前記板状フレームの前記湾曲部を前記パイプフレームに対して押圧し、前記パイプフレームの外周面と、前記湾曲部の内周面とを当接させる工程と、前記パイプフレームの外周面と前記湾曲部の内周面とを当接させた状態で、前記パイプフレームと前記板状フレームをレーザー溶接する工程と、を含み、前記湾曲部の内周面の曲率半径が、前記パイプフレームの外周面の曲率半径よりも小さいことを特徴とするシートフレームの溶接方法により解決される。
上記のシートフレームの溶接方法によれば、板状フレームをパイプフレームに押圧させた際に、パイプフレームと板状フレームの端部とのギャップを抑制できる。そのため、パイプフレームと板状フレームの端部が近接した状態で、両者をレーザー溶接することができる。これにより、パイプフレームと板状フレームをレーザー溶接により接合する際の溶接不良の発生を抑制できる。
【0007】
また、上記のシートフレームの溶接方法において、前記板状フレームの端部は、前記押圧治具の押圧面と当接しない領域であり、前記レーザー溶接する工程では、前記端部にレーザーを照射して、前記パイプフレームと前記板状フレームをレーザー溶接することとしてよい。
こうすることで、板状フレームの端部を押圧治具により押圧しなくとも、板状フレームの端部をパイプフレームに近接させることができる。これにより、押圧治具から露出した板状フレームの端部にレーザー溶接を施すことができる。また、端部にレーザー溶接を施すことにより板状フレームとパイプフレームを強固に接合できる。
【0008】
また、上記の課題は、パイプフレームと、湾曲部を有する板状フレームを備えるシートフレームの溶接方法であって、一部に被押圧体を露出させる空間が設けられた押圧治具を用いて前記板状フレームの前記湾曲部を前記パイプフレームに対して押圧し、前記パイプフレームの外周面と前記湾曲部の内周面とを当接させる工程と、前記パイプフレームの外周面と前記湾曲部の内周面とを当接させた状態で、前記押圧治具に設けられた前記空間から前記板状フレームにレーザーを照射して、前記パイプフレームと前記板状フレームをレーザー溶接する工程と、を含み、前記板状フレームの端部は、前記押圧治具の押圧面と当接する領域であることを特徴とするシートフレームの溶接方法により解決される。
上記のシートフレームの溶接方法によれば、板状フレームをパイプフレームに押圧させた際に、パイプフレームと板状フレームの端部とのギャップを抑制できる。そのため、パイプフレームと板状フレームの端部が近接した状態で、両者をレーザー溶接することができる。これにより、パイプフレームと板状フレームをレーザー溶接により接合する際の溶接不良の発生を抑制できる。
【0009】
また、上記のシートフレームの溶接方法において、前記押圧面の曲率半径は、前記パイプフレームの外周面の曲率半径と前記湾曲部の肉厚の和に略等しいこととしてよい。
こうすることで、板状フレームの湾曲部の内周面をパイプフレームの外周面に沿わせた状態で両者を接合できる。これにより、板状フレームとパイプフレームとの接合面に隙間が発生することを抑制し、両者の接合が強固となる。
【0010】
また、上記のシートフレームの溶接方法において、前記空間は、前記押圧治具に形成される穴又はスリットにより構成されることとしてよい。
こうすることで、押圧治具が板状フレームを押圧する面を確保できるため、板状フレームをパイプフレームに対して安定して押圧できる。
【0011】
また、上記のシートフレームの溶接方法では、前記レーザー溶接する工程において、前記板状フレームに形成されるレーザー溶接痕は、連続した線形状であることとしてよい。
こうすることで、レーザー溶接の施工が容易となる。
【0012】
また、上記のシートフレームの溶接方法において、前記レーザー溶接痕は、略U字形状に形成されることとしてよい。
こうすることで、板状フレームとパイプフレームの接合を強固にできる。
【0013】
また、上記のシートフレームの溶接方法において、前記パイプフレームの肉厚よりも前記湾曲部の肉厚が薄いこととしてよい。
こうすることで、板状フレームがレーザーにより溶融しやすくなるため、レーザー溶接に要する作業時間を短縮できる。
【0014】
また、上記のシートフレームの溶接方法において、前記パイプフレームと前記板状フレームの少なくとも一方が高張力鋼板からなることとしてよい。
こうすることで、レーザー溶接するフレームの肉厚を薄くすることができ、シートフレームを軽量化できる。また、シートフレームの剛性を向上させることができる。
【0015】
また、上記のシートフレームの溶接方法において、前記パイプフレームにおける前記レーザー溶接による溶融部は、前記パイプフレームの内周面には達しないこととしてよい。
こうすることで、レーザー溶接による溶接割れを抑制できる。
【0016】
また、上記の課題は、パイプフレームと、湾曲部を有する板状フレームとを接合して構成されるシートフレームであって、前記パイプフレームの外周面と前記板状フレームの前記湾曲部の内周面とが当接した状態で、前記パイプフレームと前記板状フレームがレーザー溶接により接合され、非接合状態における前記湾曲部の内周面の曲率半径が、前記パイプフレームの外周面の曲率半径よりも小さいことを特徴とするシートフレームにより解決される。
上記のシートフレームによれば、パイプフレームと板状フレームの端部が近接した状態で、両者をレーザー溶接することができる。これにより、パイプフレームと板状フレームをレーザー溶接により接合する際の溶接不良の発生を抑制できる。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、パイプフレームと板状フレームをレーザー溶接により接合する際の溶接不良の発生を抑制できる。
【0018】
本発明によれば、板状フレームの端部を押圧治具により押圧しなくとも、板状フレームの端部をパイプフレームに近接させることができる。
【0019】
本発明によれば、パイプフレームと板状フレームをレーザー溶接により接合する際の溶接不良の発生を抑制できる。
【0020】
本発明によれば、板状フレームの湾曲部の内周面をパイプフレームの外周面に沿わせた状態で両者を接合できる。
【0021】
本発明によれば、押圧治具が板状フレームを押圧する面を確保できるため、板状フレームをパイプフレームに対して安定して押圧できる。
【0022】
本発明によれば、レーザー溶接の施工が容易となる。
【0023】
本発明によれば、板状フレームとパイプフレームの接合を強固にできる。
【0024】
本発明によれば、板状フレームがレーザーにより溶融しやすくなるため、レーザー溶接に要する作業時間を短縮できる。
【0025】
本発明によれば、レーザー溶接するフレームの肉厚を薄くすることができ、シートフレームを軽量化できる。また、シートフレームの剛性を向上させることができる。
【0026】
本発明によれば、レーザー溶接による溶接割れを抑制できる。
【0027】
本発明によれば、パイプフレームと板状フレームをレーザー溶接により接合する際の溶接不良の発生を抑制できる。
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、
図1乃至
図8を参照しながら、本発明の実施の形態(以下、本実施形態)に係るシートフレームF、及びシートフレームFを構成するフレームのレーザー溶接方法について説明する。
【0030】
図1に示すように、本実施形態のシートフレームFは、車両用シートの骨格であり、車両用シートの背もたれ部の骨格をなすシートバックフレーム10と、車両用シートの着座部の骨格をなすシートクッションフレーム20とを備える。なお、以下の説明中における、上下、前後、左右の各方向は、車両用シートに着座する乗員から見たときの各方向と一致することとする。
【0031】
シートバックフレーム10は、
図1に示すように、上側に略逆U字形状に形成された中空円筒体の上部フレーム11(パイプフレーム)と、上部フレーム11の左右端部とそれぞれと連結して配設される左右のサイドフレーム12(板状フレーム)と、左右のサイドフレーム12の下端部に架設される下部フレーム13と、上部フレーム11の内側面に架設されるクロスメンバーフレーム14と、から主に構成されている。
【0032】
サイドフレーム12は、板金部材を左右内側に折り曲げた略コ字形状からなり、上下方向に延出し、互いに略平行な状態で左右方向に離間している。例えば、サイドフレーム12は、高張力鋼板をプレス加工により成形した板状フレームであり、サイドフレーム12の上方端部には弧状に湾曲した湾曲部12cが形成されている。
【0033】
ここで、右のサイドフレーム12の湾曲部12cの内周面と、上部フレーム11の右側端部とが当接するように配置され、右のサイドフレーム12の湾曲部12cと、上部フレーム11の右側端部とがレーザー溶接される。そして、レーザー溶接の痕である溶接痕30は、サイドフレーム12の上方端部において略U字形の線状に形成される。
【0034】
また、同様に、左のサイドフレーム12の湾曲部12cの内周面と、上部フレーム11の左側端部とが当接するように配置され、左のサイドフレーム12の湾曲部12cと、上部フレーム11の左側端部とがレーザー溶接される。
【0035】
また、左右のサイドフレーム12の下端は、下部フレーム13と連結されており、左右のサイドフレーム12と下部フレーム13とはそれぞれ溶接により固定されている。サイドフレーム12と下部フレーム13の溶接はレーザー溶接であってもよいし、アーク溶接であってもよい。以下においては、上部フレーム11とサイドフレーム12とのレーザー溶接方法及びレーザー溶接を容易とする構造について説明する。
【0036】
図2には、
図1におけるII-II断面図を示す。
図2に示されるように、上部フレーム11の外周面11aに沿って、サイドフレーム12が配設されており、上部フレーム11とサイドフレーム12とはレーザー溶接の痕である溶接痕30の箇所で固定されている。なお、溶接痕30は、レーザー溶接によりサイドフレーム12と上部フレーム11の溶融金属が固化した部分である。
【0037】
溶接痕30は、サイドフレーム12の断面における端部12eに形成される。また、
図2に示されるように、溶接痕30は、上部フレーム11の肉厚方向においては、内周面11bには達しないようにレーザー溶接を制御(レーザーの出力と速度を制御)することとしてよい。このように、溶接痕30が上部フレーム11の内周面11bに達しないようにすることで、溶接割れ(液状化割れ)を抑制することができる。
【0038】
また、
図2に示されるように、上部フレーム11の肉厚よりも、サイドフレーム12の肉厚が薄いようにすることで、レーザー溶接による溶融部がサイドフレーム12から上部フレーム11に達しやすくなるため、溶接の作業時間を短縮することができる。なお、このようにサイドフレーム12の肉厚を上部フレーム11よりも薄くした場合には、サイドフレーム12に上部フレーム11よりも高い張力の鋼板を用いることにより、サイドフレーム12の強度を確保することしてよい。一例としては、サイドフレーム12に引張強さ980Mpa程度、肉厚0.8〜1.0mmの高張力鋼板、上部フレーム11に引張強さ590MPa程度、肉厚1.0〜1.2mmの高張力鋼板を用いることとしてよい。
【0039】
以下、
図3乃至
図8に基づいて、上部フレーム11とサイドフレーム12のレーザー溶接の工程について説明する。
【0040】
[第1の実施形態に係るレーザー溶接方法]
まず、
図3乃至
図5に基づいて、第1の実施形態に係るレーザー溶接方法について説明する。
図3には、レーザー溶接に用いる溶接治具Cの一部を示している。
【0041】
図3に示される溶接治具Cは、上部フレーム11と、サイドフレーム12とを保持し、上部フレーム11をサイドフレーム12側に押圧する押圧治具42と、サイドフレーム12を上部フレーム11側に押圧する押圧治具40とを備える。
【0042】
押圧治具40は、保持機構41により保持され、操作レバー41aを操作することにより、押圧治具40を進退可能に移動させることができる。また、押圧治具42は、保持機構43により保持され、操作レバー43aを操作することにより、押圧治具42を進退可能に移動させることができる。
【0043】
また、押圧治具40の側面には、略U字形状のスリット40aが形成されており、押圧治具40による被押圧体(ここではサイドフレーム12)の一部がスリット40aから露出している。このスリット40aを通じてレーザーがサイドフレーム12に照射され、サイドフレーム12と上部フレーム11とのレーザー溶接が行われる。これにより、溶接痕30の形状が、スリット40aの形状と略同一となる。
【0044】
以下、第1の実施形態にかかるレーザー溶接方法の工程について
図4及び
図5を参照しながら説明する。なお、
図4及び
図5に示す断面は、
図2の断面に相当する。
【0045】
まず、
図4に示されるように、溶接治具Cにより、上部フレーム11の外周面11aと、サイドフレーム12の内周面12bとが対向するように、上部フレーム11とサイドフレーム12を配置する。なお、
図4及び
図5に示す例においては、サイドフレーム12の内周面12bの曲率半径が、上部フレーム11の外周面11aの曲率半径よりも大きくなっており、サイドフレーム12を押圧治具40により押圧しない状態では、サイドフレーム12の端部12eと上部フレーム11との間には隙間が生じる。
【0046】
ここで、押圧治具42により、上部フレーム11の外周面11aのうち、サイドフレーム12と対向していない側を支持する。また、押圧治具40の押圧面40bの少なくとも一部を、サイドフレーム12の外周面12aに当接させる。
【0047】
次に、上記の状態から押圧治具40を押圧治具42側に押し込むことにより、
図5に示すように、押圧治具40がサイドフレーム12を押圧し、押圧治具40の押圧面40bに沿った形状にサイドフレーム12が変形するようになる。ここで、押圧治具40の押圧面40bの曲率半径は、上部フレーム11の外周面11aの曲率半径と、サイドフレーム12の肉厚との和に略等しくなっており、これにより、上部フレーム11の外周面11aに、サイドフレーム12の内周面12bが沿った状態で、サイドフレーム12が上部フレーム11に対して押し当てられる。
【0048】
そして、上記の状態を維持したまま、スリット40aを通じて露出するサイドフレーム12の外周面12aの部分に対して、レーザーLを照射して上部フレーム11とサイドフレーム12とをレーザー溶接する。また、スリット40aの形状に沿ってレーザーLの照射部分を移動させることで略U字形状の溶接痕30が形成される。
【0049】
上述した第1の実施形態に係るレーザー溶接方法では、押圧治具40の押圧面40bが、サイドフレーム12の端部12eの部分も上部フレーム11側に押圧し、上部フレーム11とサイドフレーム12の端部12eとに隙間が生じない状態にしたまま、スリット40aを通じてレーザー溶接することで、溶接不良が生じることを抑制できる。
【0050】
[第2の実施形態に係るレーザー溶接方法]
次に、
図6及び
図7に基づいて、第2の実施形態に係るレーザー溶接方法について説明する。第2の実施形態においては、サイドフレーム12の構成及びサイドフレーム12を押圧する押圧治具45の構成において第1の実施形態と相違する。以下では、第1の実施形態からの相違点を中心に説明する。
【0051】
図6に示されるように、第2の実施形態においては、サイドフレーム12の内周面12bの曲率が、上部フレーム11の外周面11aの曲率よりも大きくなっている、すなわち、内周面12bの曲率半径が、外周面11aの曲率半径よりも小さくなっている点で、第1の実施形態に係るサイドフレーム12と相違している。
【0052】
また、押圧治具45に関しては、押圧面45aが端部から中央に向けて傾斜した面により形成されている。そして、押圧面45aの端部は、サイドフレーム12の端部12eには当接せず、端部12eが露出するようになっている点で、第1の実施形態に係る押圧治具40と相違している。
【0053】
まず、
図6に示されるように、溶接治具Cにより、上部フレーム11の外周面11aと、サイドフレーム12の内周面12bとが対向するように、上部フレーム11とサイドフレーム12を配置する。
【0054】
ここで、押圧治具42により、上部フレーム11の外周面11aのうち、サイドフレーム12と対向していない側を支持する。また、押圧治具45の押圧面45aの少なくとも一部を、サイドフレーム12の外周面12aに当接させる。
【0055】
次に、上記の状態から押圧治具45を押圧治具42側に押し込むことにより、
図7に示すように、サイドフレーム12の内周面12bが押し広げられて、サイドフレーム12の内周面12bと、上部フレーム11の外周面11aとが当接するようになる。ここで、上部フレーム11よりも小さい曲率半径に成形されたサイドフレーム12の復元力により、サイドフレーム12の端部12eは、上部フレーム11の外周面11aに押し当てられている。
【0056】
そして、
図7に示すように、上記の状態を維持したまま、サイドフレーム12の外周面12aにおいて、押圧面45aで覆われていない部分(すなわち、サイドフレーム12の端部12e)に対して、レーザーLを照射して上部フレーム11とサイドフレーム12とをレーザー溶接する。ここでは、レーザーLの照射部分を略U字形状に移動させることで、略U字形状の溶接痕30が形成される。
【0057】
第2の実施形態に係るレーザー溶接方法では、上部フレーム11よりも曲率半径が小さいサイドフレーム12(湾曲部12c)を上部フレーム11に押圧するようにしたことで、上部フレーム11とサイドフレーム12の端部12eとに隙間が生じない状態にできる。そして、上記の状態のまま、押圧治具45により覆われていないサイドフレーム12の外周面12aをレーザー溶接することで、上部フレーム11とサイドフレーム12とを接合することができる。これにより、上部フレーム11とサイドフレーム12とのレーザー溶接において溶接不良が生じることを抑制できる。
【0058】
[第3の実施形態に係るレーザー溶接方法]
次に、
図8に基づいて、第3の実施形態に係るレーザー溶接方法について説明する。第3の実施形態においては、上部フレーム11と接合させるサイドフレーム12に、上部フレーム11よりも曲率半径の小さいサイドフレーム12(第2の実施形態と同様)を用いた点で第1の実施形態と相違するが、他の点では共通する。
【0059】
図8に示す状態から、押圧治具40を押圧治具42側に押し込むことにより、
図5に示す状態に移行する。そして、第1の実施形態と同様に、スリット40aを通じてレーザーLを照射することで上部フレーム11とサイドフレーム12とをレーザー溶接することができる。
【0060】
ここで、第3の実施形態においては、サイドフレーム12の端部12eは、スリット40aにより上部フレーム11側に押し当てられるとともに、サイドフレーム12の復元力により、上部フレーム11の外周面11aに押し当てられている。そのため、サイドフレーム12の端部12eと、上部フレーム11の外周面11aとの間には隙間が生じることなく両者をレーザー溶接することができるため、上部フレーム11とサイドフレーム12との溶接不良の発生を抑制できる。
【0061】
以上説明したシートフレームFの溶接方法によれば、サイドフレーム12を上部フレーム11に押圧させた際に、上部フレーム11とサイドフレーム12の端部12eとのギャップを抑制できる。そのため、上部フレーム11とサイドフレーム12の端部12eが近接した状態で、両者をレーザー溶接することができる。これにより、上部フレーム11とサイドフレーム12をレーザー溶接により接合する際の溶接不良の発生を抑制できる。
【0062】
また、上記の第2の実施形態に係るシートフレームFの溶接方法によれば、サイドフレーム12の端部12eを押圧治具45により押圧しなくとも、サイドフレーム12の端部12eを上部フレーム11に近接させることができる。これにより、押圧治具45から露出したサイドフレーム12の端部12eにレーザー溶接を施すことができる。また、端部12eにレーザー溶接を施すことによりサイドフレーム12と上部フレーム11を強固に接合できる。
【0063】
また、上記の第1の実施形態に係るシートフレームFの溶接方法によれば、サイドフレーム12を上部フレーム11に押圧させた際に、上部フレーム11とサイドフレーム12の端部12eとのギャップを抑制できる。そのため、上部フレーム11とサイドフレーム12の端部12eが近接した状態で、両者をレーザー溶接することができる。これにより、上部フレーム11とサイドフレーム12をレーザー溶接により接合する際の溶接不良の発生を抑制できる。
【0064】
また、上記のシートフレームFの溶接方法によれば、サイドフレーム12の湾曲部12cの内周面12bを上部フレーム11の外周面11aに沿わせた状態で両者を接合できる。これにより、サイドフレーム12と上部フレーム11との接合面に隙間が発生することを抑制し、両者の接合が強固となる。
【0065】
また、上記の第1及び第3の実施形態に係るシートフレームFの溶接方法によれば、押圧治具40がサイドフレーム12を押圧する面の大きさを確保できるため、サイドフレーム12を上部フレーム11に対して安定して押圧できる。
【0066】
また、上記のシートフレームFの溶接方法において、サイドフレーム12に形成される溶接痕30を、連続した線形状とすることで、レーザー溶接の施工が容易となる。
また、溶接痕30を、略U字形状に形成することで、サイドフレーム12と上部フレーム11の接合を強固にできる。
【0067】
また、上記のシートフレームFの溶接方法において、上部フレーム11の肉厚よりもサイドフレーム12の湾曲部12cの肉厚を薄くしたことで、サイドフレーム12がレーザーにより溶融しやすくなるため、レーザー溶接に要する作業時間を短縮できる。
【0068】
また、上記のシートフレームFの溶接方法において、上部フレーム11とサイドフレーム12の少なくとも一方が高張力鋼板からなることで、レーザー溶接するフレームの肉厚を薄くすることができ、シートフレームFを軽量化できる。また、こうすることで、シートフレームFの剛性を向上させることができる。
【0069】
また、上記のシートフレームFの溶接方法において、上部フレーム11におけるレーザー溶接による溶融部が、上部フレーム11の内周面11bに達しないようにすることで、レーザー溶接による溶接割れを抑制できる。