特開 2024-158486 二部材同士の接合構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024158486

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】二部材同士の接合構造

(51)【国際特許分類】

   B60N 2/68 20060101AFI20241031BHJP

   B60N 2/90 20180101ALI20241031BHJP

   B23K 31/00 20060101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

B60N2/68

B60N2/90

B23K31/00 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023073718

(22)【出願日】2023-04-27

(71)【出願人】

【識別番号】000004640

【氏名又は名称】日本発條株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】安藤 公一

(72)【発明者】

【氏名】安田 雅俊

(72)【発明者】

【氏名】田口 正樹

(72)【発明者】

【氏名】木村 泰典

【テーマコード（参考）】

3B087

【Ｆターム（参考）】

3B087DB04

3B087DE10

(57)【要約】

【課題】第１部材とプレス成形品である第２部材を適切な態様で溶接し易い二部材同士の接合構造を提供する。
【解決手段】軸線１６Ｘに沿って延びる長尺部材であり、外周面が軸線を中心とする周方向に並ぶ複数の平面状の被接合面２０、２２、２４を含む金属製の第１部材１４と、内周面が複数の平面状の接合面３２、３４、３６を含み、各被接合面に対して各接合面をそれぞれ対向させた状態で第１部材の外周面に被せられ、各接合面が対応する被接合面にそれぞれ溶接される金属製のプレス成形品である第２部材３０と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線に沿って延びる長尺部材であり、外周面が前記軸線を中心とする周方向に並ぶ複数の平面状の被接合面を含む金属製の第１部材と、
内周面が複数の平面状の接合面を含み、前記各被接合面に対して前記各接合面をそれぞれ対向させた状態で前記第１部材の外周面に被せられ、前記各接合面が対応する前記被接合面にそれぞれ溶接される金属製のプレス成形品である第２部材と、
を備える二部材同士の接合構造。

【請求項2】

前記複数の被接合面同士が前記周方向に連続し、
前記複数の接合面同士が前記周方向に連続する請求項１に記載の二部材同士の接合構造。

【請求項3】

前記第１部材の外周面が、
前記軸線に対して直交する断面形状が円弧形をなす円弧面と、
前記円弧面の周方向の両端の間に位置する前記複数の被接合面と、
を備える請求項２に記載の二部材同士の接合構造。

【請求項4】

最も前記周方向の一方側に位置する前記接合面が第１接合面であり、
最も前記周方向の他方側に位置する前記接合面が第２接合面であり、
前記第１接合面と、前記第１接合面と対向する前記被接合面とが、連続した線状の溶接部である第１溶接部によって接合され、
前記第２接合面と、前記第２接合面と対向する前記被接合面とが、連続した線状の溶接部である第２溶接部によって接合され、
前記第１溶接部の両端部は、前記第１接合面の前記一方側の端部までの前記周方向の距離より、前記第１接合面の前記他方側の端部までの前記周方向の距離が短く、
前記第２溶接部の両端部は、前記第２接合面の前記他方側の端部までの前記周方向の距離より、前記第２接合面の前記一方側の端部までの前記周方向の距離が短い請求項２又は請求項３に記載の二部材同士の接合構造。

【請求項5】

前記第１部材が、シートバックフレームの上部を構成するアッパフレームであり、
前記第２部材が、前記シートバックフレームの側部を構成するサイドフレームである請求項１又は請求項２に記載の二部材同士の接合構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二部材同士の接合構造に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、軸線に沿って延びる円筒状の長尺部材である第１部材と、第１部材の外周面に被せられる断面円弧形状の第２部材と、を接合するための接合構造が開示されている。第１部材及び第２部材は金属製である。第１部材及び第２部材の断面形状は円弧形状（円形状）であるため、第２部材の内周面が第１部材の外周面に沿う形状になるように、第２部材をプレス成形するのは容易でない。

【0003】

そのため下記特許文献１では、第１部材と第２部材を接合する際に、第１治具によって支持された第１部材の外周面に、第２治具によって支持された第２部材の内周面を被せた状態で、第１治具と第２治具を接近させる。これにより、第２部材の内周面が第１部材の外周面に沿う形状になるように、第２部材が変形させられる。この状態で第２部材の外周側から第２部材の外周面にレーザを照射して、第１部材と第２部材をレーザ溶接する。

【0004】

このように２つの治具を用いて第２部材の内周面を第１部材の外周面に沿う形状にすると、第２部材の内周面と第１部材の外周面との隙間が小さくなる。そのため第１部材及び第２部材に施されたレーザ溶接が適切な態様の溶接になり易い。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１７－２０２７１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記特許文献１のように第２部材が変形させられ状態で第１部材と第２部材が溶接されると、第２部材に残留応力が発生し易い。そのため第２部材に、残留応力に起因する遅れ割れが発生し易い。

【0007】

本発明は上記事実を考慮し、第１部材とプレス成形品である第２部材を適切な態様で溶接し易い二部材同士の接合構造を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

第１の態様の二部材同士の接合構造は、軸線に沿って延びる長尺部材であり、外周面が前記軸線を中心とする周方向に並ぶ複数の平面状の被接合面を含む金属製の第１部材と、内周面が複数の平面状の接合面を含み、前記各被接合面に対して前記各接合面をそれぞれ対向させた状態で前記第１部材の外周面に被せられ、前記各接合面が対応する前記被接合面にそれぞれ溶接される金属製のプレス成形品である第２部材と、を備える。

【0009】

第１の態様の二部材同士の接合構造では、金属製の第１部材の外周面が、第１部材の軸線を中心とする周方向に並ぶ複数の平面状の被接合面を含む。金属製の第２部材の内周面が複数の平面状の接合面を含む。さらに各被接合面に対して各接合面をそれぞれ対向させた状態で、第１部材の外周面に第２部材が被せられ、各接合面が対応する被接合面にそれぞれ溶接される。

【0010】

第１部材の被接合面及び第２部材の接合面は平面状である。そのため、第１部材の外周面に第２部材を被せたときに、各接合面と対応する被接合面との隙間が小さくなるように、第２部材をプレス成形するのは、第１部材及び第２部材の断面形状が円弧形状の場合と比べて容易である。そのため第１の態様の二部材同士の接合構造は、第１部材とプレス成形品である第２部材を適切な態様で溶接し易い。

【0011】

第２の態様の二部材同士の接合構造は、第１の態様において、前記複数の被接合面同士が前記周方向に連続し、前記複数の接合面同士が前記周方向に連続する。

【0012】

第２の態様の二部材同士の接合構造では、複数の被接合面同士が周方向に連続し、且つ、複数の接合面同士が周方向に連続する。そのため、隣り合う被接合面の間に円弧面が設けられたり、隣り合う接合面の間に円弧面が設けられたりする場合と比べて、各接合面と対応する被接合面との隙間を小さくし易い。そのため第２の態様の二部材同士の接合構造は、第１部材とプレス成形品である第２部材をより適切な態様で溶接し易い。

【0013】

第３の態様の二部材同士の接合構造は、第１の態様又は第２の態様において、前記第１部材の外周面が、前記軸線に対して直交する断面形状が円弧形をなす円弧面と、前記円弧面の周方向の両端の間に位置する前記複数の被接合面と、を備える。

【0014】

第３の態様の二部材同士の接合構造では、外周面の一部が断面形状が円弧形をなす円弧面によって構成された第１部材とプレス成形品である第２部材を、適切な態様で溶接し易い。

【0015】

第４の態様の二部材同士の接合構造は、第１～第３の態様の何れかにおいて、最も前記周方向の一方側に位置する前記接合面が第１接合面であり、最も前記周方向の他方側に位置する前記接合面が第２接合面であり、前記第１接合面と、前記第１接合面と対向する前記被接合面とが、連続した線状の溶接部である第１溶接部によって接合され、前記第２接合面と、前記第２接合面と対向する前記被接合面とが、連続した線状の溶接部である第２溶接部によって接合され、前記第１溶接部の両端部は、前記第１接合面の前記一方側の端部までの前記周方向の距離より、前記第１接合面の前記他方側の端部までの前記周方向の距離が短く、前記第２溶接部の両端部は、前記第２接合面の前記他方側の端部までの前記周方向の距離より、前記第２接合面の前記一方側の端部までの前記周方向の距離が短い。

【0016】

第４の態様の二部材同士の接合構造では、第１接合面の一方側の端部及び第２接合面の他方側の端部が、溶接部の端部の応力に起因して割れたり、第１接合面の一方側の端部及び第２接合面の他方側の端部が溶接部の端部の熱に起因して溶けたりするおそれが小さい。

【0017】

第５の態様の二部材同士の接合構造は、第１～第４の態様の何れかにおいて、前記第１部材が、シートバックフレームの上部を構成するアッパフレームであり、前記第２部材が、前記シートバックフレームの側部を構成するサイドフレームである。

【0018】

第５の態様の二部材同士の接合構造では、シートバックフレームの上部を構成するアッパフレームと、シートバックフレームの側部を構成するサイドフレームとを、適切な態様で溶接し易い。

【発明の効果】

【0019】

以上説明したように、本発明に係る二部材同士の接合構造は、第１部材とプレス成形品である第２部材を適切な態様で溶接し易い。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】実施形態に係るシートフレームのシートバックフレームのアッパフレーム及びサイドフレームの分解斜視図である。

【図2】アッパフレームのサイド部の下部とサイドフレームの上部が接続されたときの斜視図である。

【図3】図２の３－３線に沿った断面図である。

【図4】アッパフレームのサイド部の下部とサイドフレームの上部が接続されたときの側面図である。

【図5】変形例の図３と同様の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図１～図４を参照して本発明の実施形態に係るシートフレーム１０について説明する。なお、各図に示される矢印ＦＲ、ＬＨ及びＵＰは、シートフレーム１０の前方、左方及び上方をそれぞれ示している。以下、単に前後左右上下の方向を用いて説明する場合、シートフレーム１０を基準とする方向を示すものとする。

【0022】

図１に示されるように、本発明の実施形態に係るシートフレーム１０は、車両用シートのシートバックの骨格を構成するシートバックフレーム１２と、車両用シートのシートクッションの骨格を構成するシートクッションフレーム（図示省略）とを備えている。シートバックフレーム１２は、シートバックフレーム１２の上部を構成するアッパフレーム１４と、シートバックフレーム１２の左右の側部を構成する左右のサイドフレーム（第２部材）３０（右側のサイドフレーム３０は図示省略）とを備えている。アッパフレーム１４と左右のサイドフレーム３０との間に、本発明の実施形態に係る二部材同士の接合構造が適用されている。

【0023】

アッパフレーム１４は、金属製のパイプ材を曲げ加工することにより製造された部材であり、その正面形状は逆Ｕ字状である。アッパフレーム１４の左右のサイド部１６（第１部材）（右側のサイド部１６は図示省略）は上下方向と略平行な長尺状部である。即ち、サイド部１６の軸線１６Ｘ（図１、図２参照）は上下方向と略平行である。サイド部１６は、上部１６Ａと、上部１６Ａ以外の部位である下部１６Ｂと、によって構成される。

【0024】

サイド部１６の軸線１６Ｘに直交する断面形状は上部１６Ａと下部１６Ｂとで異なる。上部１６Ａの軸線１６Ｘに直交する断面形状は円形である。即ち、上部１６Ａの外周面は円筒面によって構成されている。一方、図３に示されたように、下部１６Ｂの軸線１６Ｘに直交する断面の形状は円形ではない。即ち、下部１６Ｂの外周面は、一つの円弧面１８と、３つの互いに連続する被接合面２０、２２、２４とによって構成されている。被接合面２０、２２、２４は、同じ形状であり且つ平面である。より詳細には、被接合面２０、２２、２４は長方形である。

【0025】

左右のサイドフレーム３０は、金属製の板材をプレス成形することにより製造された、上下方向に延びる長尺板状部材である。本実施形態のサイドフレーム３０を構成する材料は高張力鋼である。サイドフレーム３０は、上部３０Ａと、上部３０Ａ以外の部位である本体部３０Ｂと、によって構成される。図２及び図３に示されたように、サイドフレーム３０の長手方向（上下方向）に対して直交する断面の形状は上部３０Ａと本体部３０Ｂとで異なる。

【0026】

左右のサイドフレーム３０の上部３０Ａの断面形状は図３に示されたように、下部１６Ｂの被接合面２０、２２、２４に対応する形状である。即ち、上部３０Ａの内周面は、接合面（第１接合面）３２、接合面３４及び接合面（第２接合面）３６によって構成されている。接合面３２、３４、３６は、同じ形状であり且つ平面である。より詳細には、接合面３２は被接合面２０と略同じ形状の長方形であり、接合面３４は被接合面２２と略同じ形状の長方形であり、接合面３６は被接合面２４と略同じ形状の長方形である。

【0027】

アッパフレーム１４の左右のサイド部１６と左右のサイドフレーム３０をそれぞれ接合する際は、まず図３に示されたように第一治具６０によって支持された各サイド部１６の下部１６Ｂを、第二治具６５によって支持された各サイドフレーム３０の上部３０Ａの内部空間に挿入する。さらに第一治具６０と第二治具６５を互いに接近させる。これにより、下部１６Ｂの外周面との間の隙間を小さくするように上部３０Ａが変形させられながら、各サイドフレーム３０の上部３０Ａが対応する下部１６Ｂの外周面に被せられる。このとき各上部３０Ａの接合面３２が下部１６Ｂの被接合面２０と対向し、接合面３４が被接合面２２と対向し、接合面３６が被接合面２４と対向する。

【0028】

続いて、図２及び図３に示されたように、上部３０Ａの外周側に配設されたレーザ溶接機（図示省略）から出力されたレーザを、第二治具６５に設けられた６つの貫通孔６６（図３に３つのみ図示）を利用して上部３０Ａの外周面の接合面３２、３４、３６に対応する各部位に照射する。これにより接合面３２、３４、３６及び被接合面２０、２２、２４に、溶接部（第１溶接部）４６、溶接部４８及び溶接部（第２溶接部）５０がそれぞれ２つずつ形成される。即ち、２つの溶接部４６によって接合面３２と被接合面２０が接合され、２つの溶接部４８によって接合面３４と被接合面２２が接合され、２つの溶接部５０によって接合面３６と被接合面２４が接合される。各溶接部４６、４８、５０はいずれも、連続した線状形状であり、略Ｃ字形状である。溶接作業が完了したら、第一治具６０を下部１６Ｂから分離させ、第二治具６５を上部３０Ａから分離させる。

【0029】

ここで図４に示されたように、溶接部４６、４８、５０の一対の端部をそれぞれ、端部４６ＥＤ、４８ＥＤ、端部５０ＥＤと定義する。ここで軸線１６Ｘを中心とする周方向を定義する。最も周方向の一方側に位置する接合面である接合面３２の周方向の一方側の端部を側縁部（一方側の端部）３２Ｓ１と定義し、接合面３２の周方向の他方側の端部を側縁部（他方側の端部）３２Ｓ２と定義する。さらに最も周方向の他方側に位置する接合面である接合面３６の周方向の一方側の端部を側縁部（一方側の端部）３６Ｓ１と定義し、接合面３６の周方向の他方側の端部を側縁部（他方側の端部）３６Ｓ２と定義する。この場合、図４に示されたように、溶接部４６の各端部４６ＥＤから側縁部３２Ｓ１までの距離３２Ｌ１より、各端部４６ＥＤから側縁部３２Ｓ２までの距離３２Ｌ２が短い。さらに溶接部５０の各端部５０ＥＤから側縁部３６Ｓ２までの距離３２Ｌ２より、各端部５０ＥＤから側縁部３６Ｓ１までの距離３６Ｌ１が短い。

【0030】

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

【0031】

以上説明した本実施形態のサイドフレーム３０は高張力鋼板をプレス成形することにより製造される。一般的に高張力鋼板のプレス成形品はスプリングバック等の影響により、設計形状となるように製造するのが容易ではない。しかし上部３０Ａの内周面は平面からなる接合面３２、３４、３６によって構成されている。そのため上部３０Ａは、その断面形状が円弧状の場合と比べて、設計形状となるようにプレス成形するのが容易である。換言すると、下部１６Ｂの外周面に上部３０Ａを被せたときに、接合面３２、３４、３６と対応する被接合面２０、２２、２４との隙間が小さくなるようにサイドフレーム３０をプレス成形することは、上部３０Ａの断面形状が円弧形状の場合と比べて容易である。そのため、各サイド部１６の下部１６Ｂを各サイドフレーム３０の上部３０Ａの内部空間に挿入したときに、接合面３２と被接合面２０との間に形成される隙間、接合面３４と被接合面２２との間に形成される隙間、及び接合面３６と被接合面２４との間に形成される隙間は、いずれも極めて小さくなる。さらに接合面３２と被接合面２０との間に形成される隙間、接合面３４と被接合面２２との間に形成される隙間、及び接合面３６と被接合面２４との間に形成される隙間を小さくするために、上部３０Ａと下部１６Ｂを接近させるための第一治具６０及び第二治具６５が利用される。しかし、このときのサイドフレーム３０（上部３０Ａ）の変形量は、上部３０Ａ及び下部１６Ｂが円筒形状の場合と比べて小さいため、サイドフレーム３０（上部３０Ａ）に残留応力が発生し難い。そのためサイドフレーム３０（上部３０Ａ）に、残留応力に起因する遅れ割れが発生し難い。そのため本実施形態の二部材同士の接合構造は、サイド部１６の下部１６Ｂとプレス成形品であるサイドフレーム３０の上部３０Ａとを適切な態様で溶接し易い。そのため、上部３０Ａと下部１６Ｂは、溶接部４６、４８、５０によって強固に固定される。

【0032】

さらに下部１６Ｂの被接合面２０、２２、２４が周方向に連続し、且つ、上部３０Ａの接合面３２、３４、３６が周方向に連続する。換言すると、上部３０Ａは、接合面３２と接合面３４の間に位置する断面円弧状部、及び、接合面３４と接合面３６の間に位置する断面円弧状部を具備しない。そのため、設計形状となるようにプレス成形するのが難しい断面円弧状部が、隣り合う接合面３２、３４、３６の間に設けられる場合と比べて、被接合面２０、２２、２４と接合面３２、３４、３６との隙間を小さくし易い。そのためサイド部１６の下部１６Ｂとサイドフレーム３０の上部３０Ａを適切な態様で溶接し易い。

【0033】

また、通常、溶接部４６、４８、５０の端部において応力集中が発生し易く且つ端部が他の部位と比べて高温になり易い。そのため仮に溶接部４６の各端部４６ＥＤから接合面３２の側縁部３２Ｓ２までの距離３２Ｌ２より各端部４６ＥＤから側縁部３２Ｓ１までの距離３２Ｌ１が短い場合は、側縁部３２Ｓ１及びその周辺部に割れが発生し易く、且つ、側縁部３２Ｓ１及びその周辺部が溶けやすい。これに対して本実施形態では上述のように距離３２Ｌ１より距離３２Ｌ２が短い。そのため側縁部３２Ｓ１及びその周辺部に割れが発生したり、側縁部３２Ｓ１及びその周辺部が溶けたりし難い。同様に、溶接部５０の各端部５０ＥＤから側縁部３６Ｓ２までの距離３２Ｌ２より、各端部５０ＥＤから側縁部３６Ｓ１までの距離３６Ｌ１が短い。そのため側縁部３６Ｓ２及びその周辺部に割れが発生したり、側縁部３６Ｓ２及びその周辺部が溶けたりし難い。

【0034】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。

【0035】

実施形態では接合面３２、３４、３６と被接合面２０、２２、２４の接合方法は、レーザ溶接とされているが、これに限るものではない。例えば、接合面３２、３４、３６と被接合面２０、２２、２４とが、アーク溶接又はスポット溶接により固定されてもよい。

【0036】

図５に示されたように、サイド部１６に設けられた被接合面２０、２２、２４の間に断面円弧状部２５が設けられ、サイドフレーム３０に設けられた接合面３２、３４、３６の間に断面円弧状部３７が設けられてもよい。なお図５では、サイド部１６の下部１６Ｂを支持する治具、及び、サイドフレーム３０の上部３０Ａを支持する治具の図示が省略されている。

【0037】

実施形態及び図５の変形例におけるサイド部１６に設けられた被接合面の数、及び、サイドフレームに設けられた接合面の数は３個には限定されず、３個以外の複数であってもよい。

【0038】

サイドフレーム３０を構成する材料が、高張力鋼とは異なる金属であってもよい。

【0039】

シートバックフレームのアッパフレーム及びサイドフレームとは異なる２部材に本発明が適用されてもよい。

【符号の説明】

【0040】

１２ シートバックフレーム
１４ アッパフレーム
１６ サイド部（第１部材）
１６Ｘ 軸線
１８ 円弧面
２０ ２２ ２４ 被接合面
３０ サイドフレーム（第２部材）
３２ 接合面（第１接合面）
３２Ｓ１ 側縁部（一方側の端部）
３２Ｓ２ 側縁部（他方側の端部）
３４ 接合面
３６ 接合面（第２接合面）
３６Ｓ１ 側縁部（一方側の端部）
３６Ｓ２ 側縁部（他方側の端部）
４６ 溶接部（第１溶接部）
４６ＥＤ 端部
５０ 溶接部（第２溶接部）
５０ＥＤ 端部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】