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金属板层叠体的激光 焊接方法、以及使用了金属板层叠体的激光焊接方法的车辆用 门框的制造方法

阅读：4发布：2021-06-13

专利汇可以提供金属板层叠体的激光焊接方法、以及使用了金属板层叠体的激光焊接方法的车辆用门框的制造方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且在金属板层叠体的激光焊接方法中，在层叠的两个金属板中的一方设置突出部，使该突出部与另一方的金属板抵接，并且一边以该抵接部分被赋予压力的方式对两个金属板之间施加力，一边对突出部照射激光使其熔融。由此，能够使金属板简单并且可靠地结合。，下面是金属板层叠体的激光焊接方法、以及使用了金属板层叠体的激光焊接方法的车辆用门框的制造方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种金属板层叠体的激光焊接方法，该方法是使至少两个金属板层叠并结合的激光焊接方法，
所述金属板层叠体的激光焊接方法的特征在于，具有：
在所述两个金属板中的一方设置突出部的步骤；以及
使所述突出部与另一方的金属板抵接，并且一边以该抵接部分被赋予压力的方式对所述两个金属板之间施加力，一边对所述突出部照射激光使其熔融的步骤。
2.根据权利要求1所述的金属板层叠体的激光焊接方法，其特征在于，所述突出部相对于所述另一方的金属板以平面进行接触。
3.根据权利要求1或2所述的金属板层叠体的激光焊接方法，其特征在于，在照射所述激光的步骤中，对所述一方的金属板中的除所述突出部以外的区域进行加压。
4.根据权利要求1或2所述的金属板层叠体的激光焊接方法，其特征在于，在照射所述激光的步骤中，以漩涡状的轨迹照射所述激光。
5.根据权利要求1或2所述的金属板层叠体的激光焊接方法，其特征在于，使中间金属板与其两侧的一对外侧金属板层叠，在所述一对外侧金属板分别设置所述突出部，并以这一对外侧金属板的突出部隔着所述中间金属板而对置的位置关系进行所述激光的照射。
6.根据权利要求1所述的金属板层叠体的激光焊接方法，其特征在于，所述突出部的末端为弯曲形状。
7.一种车辆用门框的制造方法，其特征在于，
使用了权利要求1或2所述的金属板层叠体的激光焊接方法，所述金属板的层叠体为构成车辆用门框的部件的一部分。
8.根据权利要求7所述的使用了金属板层叠体的激光焊接方法的车辆用门框的制造方法，其特征在于，
所述金属板的层叠体为构成门的窗框的门窗框的一部分、支承门锁的锁定托架的一部分以及沿着门的车身腰线配设的腰线加强件的一部分。
9.根据权利要求8所述的使用了金属板层叠体的激光焊接方法的车辆用门框的制造方法，其特征在于，
所述门窗框具有位于车内侧的筒状部、位于车外侧的外观设计部、以及连接所述筒状部与所述外观设计部的连接部，并在所述筒状部设置有所述突出部。
10.根据权利要求8所述的使用了金属板层叠体的激光焊接方法的车辆用门框的制造方法，其特征在于，
在所述腰线加强件设置有所述突出部。

说明书全文

金属板层叠体的激光 焊接方法、以及使用了金属板层叠体的

激光焊接方法的车辆用门框的制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及金属板层叠体的激光焊接方法。本发明还涉及通过焊接使金属板层叠体结合的车辆用门框的制造方法。

背景技术

[0002] 专利文献1公开了车辆用门。该车辆门具备金属制的门板、固定于门板的金属制的门窗框、以及被支承为相对于门板沿上下方向自由滑动的门玻璃。在这种车辆用门的制造中，大多采用层叠多片金属板并通过焊接进行结合的构造。作为其一个例子，在图7中示出了将门窗框插入于门板内的插入部分的剖面构造(发明的详细说明中的与图1的II－II箭头相同的位置的剖面)。门窗框50具有使保持门玻璃的玻璃导槽GR插入的玻璃导槽保持部51，并具有从玻璃导槽保持部51朝向车内侧突出的筒状部52。在门窗框50的车内侧设置有锁定托架53，并且在车内侧设置有腰线加强件54。锁定托架53支承门锁并且相对于门板被固定。腰线加强件54为沿前后方向延伸地配置于门板内的长条部件，在图7中示出了其端部附近。

[0003] 通过焊接使门窗框50的筒状部52、锁定托架53以及腰线加强件54层叠的位置结合。图7示出了以往的结合手法的一个例子，首先对筒状部52与锁定托架53进行MIG焊接(Metal Inert Gas Welding：熔化极惰性气体保护焊)(在图7中利用附图标记W11表示)，并且在锁定托架53重叠腰线加强件54并进行点焊。在锁定托架53形成有MIG焊接用贯通孔53a。图7示出了在进行了筒状部52与锁定托架53之间的MIG焊接之后，包括腰线加强件54在内进行了点焊的状态。

[0004] 作为使金属板的层叠体接合的手法，除了MIG焊接之类的电弧焊、点焊之外，近年来多采用激光焊接。在例如专利文献1中，通过辊压成型确定出门窗框的形状之后，通过激光焊接对层叠的金属板进行相互固定。

[0005] 专利文献1：日本特开2013-199275号公报

发明内容

[0006] 在图7所示的门窗框插入部分，使用了并用先前叙述的MIG焊接与点焊的制造方法的情况下，需要在通过MIG焊接使门窗框50的筒状部52与锁定托架53结合之后，针对该筒状部52与锁定托架53的结合体点焊腰线加强件54，从而无法将上述三个部件统一焊接。与此相对，若使门窗框50的筒状部52、锁定托架53以及腰线加强件54这三个部件层叠并统一进行激光焊接，则相比并用MIG焊接与点焊的方法，作业性显著提高。

[0007] 在对多片金属板的层叠体进行激光焊接的情况下，需要在使焊接的部分可靠地抵接的基础上进行激光的照射。但是，因部件的精度误差等原因而存在焊接对象位置未适当地抵接的顾虑。若以这样的状态进行激光焊接，则导致焊接不良而存在各个金属板分离的顾虑。例如，与在门窗框单体的制造工序中进行激光焊接的专利文献1不同，在图7的构造中，使分别独立地制造出的三个部件(门窗框50、锁定托架53以及腰线加强件54)结合，因此即便各部件的精度误差收敛于公差范围内，也有可能因精度的偏差累积而在进行激光焊接时产生无法忽略的大小的偏差。换句话说，以往存在难以使用激光焊接的位置。

[0008] 这里将汽车的门作为例子进行了叙述，但在对于多片金属板的层叠体使用激光焊接的情况下，均需要考虑相同的问题，而不局限于汽车的门的领域。

[0009] 本发明是鉴于以上的问题点而产生的，其目的在于提供能够使多片金属板的层叠体简单并且可靠地结合的激光焊接方法以及使用了金属板层叠体的激光焊接方法的车辆用门框的制造方法。

[0010] 本发明为使至少两个金属板层叠并结合的激光焊接方法，其特征在于，具有：在两个金属板中的一方设置突出部的步骤；以及使突出部与另一方的金属板抵接，并且一边以该抵接部分被赋予压力的方式对两个金属板之间施加力，一边对突出部照射激光使其熔融的步骤。

[0011] 突出部也可以相对于另一方的金属板以平面进行接触。

[0012] 虽能够任意设定在照射激光的步骤中的压力赋予时向金属板施加力的位置，但作为一个例子，可以按压具有突出部的一方的金属板中的除突出部以外的区域。

[0013] 在照射激光的步骤中，优选以漩涡状的轨迹照射激光。

[0014] 本发明还能够应用于三片以上的金属板的结合。在应用于由中间金属板与其两侧的一对外侧金属板构成的三片金属板的情况下，可以在一对外侧金属板分别设置突出部，并以这一对外侧金属板的突出部隔着中间金属板对置的位置关系进行激光的照射。

[0015] 形成于金属板的突出部的末端优选为弯曲形状。

[0016] 本发明的金属板层叠体的激光焊接方法能够应用于各种技术领域。例如，能够作为用于使构成车辆用门框的部件结合的方法而使用。具体而言，若应用于用于使构成门的窗框的门窗框的一部分、支承门锁定的锁定托架的一部分、以及沿着门的车身腰线配设的腰线加强件的一部分层叠并结合的方法则有效。

[0017] 例如，突出部能够设置于门窗框或腰线加强件。在门窗框设置突出部的情况下，可以在位于车内侧的筒状部、位于车外侧的外观设计部、以及连接筒状部与外观设计部的连接部这三者中的筒状部设置突出部。

[0018] 根据以上的本发明，利用突出部使作为焊接对象的多片金属板抵接，并一边进行加压一边对突出部进行激光的照射使其熔融，由此能够使多片金属板简单并且可靠地结合。

附图说明

[0019] 图1是从车内侧观察应用本发明的激光焊接方法制造的车辆的前部座椅用门的侧视图。

[0020] 图2是沿着图1的II－II箭头的剖视图。

[0021] 图3是表示对图2的剖面所示的门窗框、锁定托架以及腰线加强件进行激光焊接的工序的剖视图。

[0022] 图4是表示该激光焊接结束的状态的剖视图。

[0023] 图5是表示激光焊接的第1变形例的剖视图。

[0024] 图6是表示激光焊接的第2变形例的剖视图。

[0025] 图7是表示通过以往的方法对与图2相同的剖面位置的门窗框、锁定托架以及腰线加强件进行了焊接的状态的剖视图。

具体实施方式

[0026] 以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。该实施方式是将本发明应用于构成图1所示的汽车的前部座椅用的右侧的门10(以下，称为门10)的门框(Door frame)的金属板的结合的方式。最初对门的主要部分构造进行说明。在以下的说明中，将门10的门窗框(Door sash)14中的面向窗口16的一侧称为“内周侧”，将与其相反的一侧的面向车身开口部的一侧称为“外周侧”。另外，前方、后方、上方、下方、车内侧、车外侧之类的方向性用语均表示以安装有门10的汽车的车身为基准的方向(左右方向为从驾驶员座椅观察前方时的方向)。

[0027] 图1所示的门10具备实线所示的门框组件11、以及利用假想线表示了大体形状的金属制的门板12。门框组件11由以框状形成于门板12的上部的金属制的门窗框14、与门窗框14的下部连接的铰链托架30以及锁定托架31、以及连接铰链托架30与锁定托架31并沿前后方向延伸的长条状的腰线加强件32构成。省略了图示的门玻璃在由门板12的上缘部(腰线加强件32的上缘部)与门窗框14的内缘部围起的窗口16内升降。在门窗框14的面向窗口16的内周部设置有由弹性材料构成的玻璃导槽GR(图2)，并利用玻璃导槽GR保持门玻璃的缘部。另一方面，在门窗框14的外周部设置有由弹性材料构成的压缝条(省略图示)。门窗框
14具备构成其前缘部的前窗框17、形成门上缘部的上窗框18、以及从门板12的后部向上方延伸的立柱窗框27。前窗框17的上端部与上窗框18的前端部进行焊接，并且上窗框18的后端部与立柱窗框27的上端部在门角部被焊接。在相对于省略了图示的车身关闭了门10时，上窗框18位于沿着车身的顶板的门开口部的位置，压缝条一边弹性变形一边相对于该门开口部的内周面接触。

[0028] 门板12具备位于车内侧的内板以及位于车外侧的外板，前窗框17以及立柱窗框27的下方的一部分被插入内板与外板之间。在前窗框17的向门板12插入的插入部分固定有铰链托架30，在立柱窗框27的向门板12插入的插入部分固定有锁定托架31，相对于铰链托架30与锁定托架31固定了腰线加强件32的前后端部。其中，腰线加强件32作为组合多个部件而成的组件构成，相对于锁定托架31固定腰线加强件32中的与前后方向长的主体部分独立形成的子托架。

[0029] 如图2所示，立柱窗框27是组合外部件28与内部件29而构成的。外部件28一边利用省略了图示的输送装置向规定方向输送板状的铁系材料(例如SUS)一边进行辊压成型或者冲压成型，而形成为图示剖面形状的长条材料。内部件29通过对与外部件28相同的材料进行冲压成型而形成为图示剖面形状的长条材料。立柱窗框27具备位于车内侧并形成为封闭剖面形状的筒状部19、从筒状部19向车外侧延伸的连接部20、以及位于车外侧的外观设计部21。此外，虽在图2的剖面位置仅示出了外部件28侧的外观设计部21，但在立柱窗框27的从门板12向上方突出的外观部分，内部件29也形成有朝向外周侧宽度变宽的外观设计部21。如图2所示，向由筒状部19的车外侧部19a、连接部20以及外观设计部21围起的玻璃导槽保持部22插入玻璃导槽GR。

[0030] 立柱窗框27的筒状部19具有与车外侧部19a对置并位于车内侧的车内侧部19b，锁定托架31的结合部31a相对于该车内侧部19b的车内侧的面重叠，并且腰线加强件32的结合部32a相对于被夹持部31a的车外侧的面重叠。如图2所示，车内侧部19b、结合部31a以及结合部32a的层叠部分除了后述的突起(突出部)40、41之外均形成为相互大致平行的平板状，在使车内侧部19b、结合部31a以及结合部32a层叠的状态下进行激光焊接，由此使立柱窗框27、锁定托架31以及腰线加强件32统一结合。对其结合的工序进行说明。

[0031] 图3以及图4是表示对车内侧部19b、结合部31a以及结合部32a进行激光焊接的工序的图。在以下的说明中，为了便于说明，将车内侧部19b称为外侧金属板M1，将结合部31a称为中间金属板M2，将结合部32a称为外侧金属板M3。此外，这里的“外侧”意味着位于隔着中间金属板M2的两侧，与门10的车外侧意思不同。各金属板M1、M2以及M3以使相互的对置面大致平行的方式形成，如图3所示，在外侧金属板M1设置有向接近中间金属板M2的一侧(车内侧)突出的突起部40，在外侧金属板M3设置有向接近中间金属板M2的一侧(车外侧)突出的突起部41。突起部40与突起部41分别通过从与对置于中间金属板M2的面相反的背面侧推起而使之突出的突起状形状加工而形成的，在突起部40与突起部41的背面侧存在突起状形状加工时的打痕40a、41a。突起部40与突起部41的末端形成为如图3那样弯曲的剖面形状。

[0032] 如图3所示，以突起部40与突起部41隔着中间金属板M2而对置(突起部40与中间金属板M2的触点、与突起部41与中间金属板M2的触点位于一条直线上)的关系放置外侧金属板M1、中间金属板M2以及外侧金属板M3。接着，利用省略了图示的加压装置，一边对外侧金属板M1朝向中间金属板M2侧进行加压(图3的箭头F1)、并对外侧金属板M3朝向中间金属板M2侧进行加压(图3的箭头F2)(换句话说，施加使突起40、41的突出高度变小的方向的压力)，一边从配设于突起部40的背后的激光射出部LW(焊枪)射出激光，将该激光照射于突起40与突起41的位置进行激光焊接。对外侧金属板M1与外侧金属板M3的加压，是对除突起40与突起41之外的周围的区域进行的。而且，通过一边加压一边激光焊接，如图4所示突起40与突起41因熔融而变得不再为突出形状，而是成为外侧金属板M1与外侧金属板M3分别相对于中间金属板M2进行面接触或者接近其的状态。图3与图4所示的区域W1、W2表示被激光熔融了的部分。激光射出部LW能够通过摆头动作来调整激光的射出方向，如图3的初始熔融部W1那样使突起40与突起41的中央部分熔融，进而进行通过激光射出部LW的摆头动作而使熔融区域漩涡状地扩大的螺旋焊接，由此形成图4的最终熔融部W2而能够实现稳固的固定。

[0033] 这样，在外侧金属板M1与外侧金属板M3分别设置决定相对于中间金属板M2的抵接位置的突起40、41，一边加压一边将突起40、41作为目标进行激光焊接，由此即便在外侧金属板M1、中间金属板M2以及外侧金属板M3之间存在少许的尺寸误差，也能够可靠地焊接相互的抵接位置而防止焊接不良。而且，由于通过一次的激光焊接使三片外侧金属板M1、中间金属板M2以及外侧金属板M3统一结合，所以能够在短时间内结束作业而生产率优异。

[0034] 此外，虽在图3中在突起部40的背后(打痕40a侧)配置了激光射出部LW，但也可以在突起部41的背后(打痕41a侧)配置激光射出部LW。无论在哪种情况下，都能够通过适当地设定激光的输出，而使三片外侧金属板M1、中间金属板M2以及外侧金属板M3可靠地贯通并焊接。

[0035] 另外，虽在本实施方式中对外侧金属板M1与外侧金属板M3这双方分别赋予相反方向的加压力F1、F2，但即便在使外侧金属板M1与外侧金属板M3中的任一方支承于固定物的基础上，仅进行对外侧金属板M1与外侧金属板M3的另一方的加压(向中间金属板M2接近的方向的加压)来进行激光焊接，也能够获得相同的效果。

[0036] 图5所示的第1变形例使设置于外侧金属板M1的突起140与设置于外侧金属板M3的突起141的抵接面(末端面)的形状不同。先前说明的实施方式的突起40与突起41为相对于中间金属板M2进行点接触(在线状的区域进行焊接的情况下为线接触)的形状，与此相对，突起140与突起141分别具有相对于中间金属板M2进行面接触的平面状的抵接面。伴随该抵接面形状的变更，形成于突起140、141的背面侧的打痕140a、141a的形状也与先前的实施方式不同(由于在图5中示出了特定的剖面位置，因而无法观察打痕140a、141a的平面形状)。该第1变形例中的激光焊接的手法与先前说明的实施方式相同，通过一边对突起140与突起
141的周围赋予加压力一边进行激光焊接，而形成为与图4相同的结合状态。

[0037] 与在进行激光焊接时对突起40(140)、41(141)的周围进行加压的已叙述的结构不同，图6所示的第2变形例一边对外侧金属板M1的与中间金属板M2抵接的突出部、以及外侧金属板M3的与中间金属板M2抵接的突出部进行加压一边进行激光焊接。在该第2变形例中，外侧金属板M1的突出部为立柱窗框27的筒状部19的整个车内侧部219b(虽为与图2所示的车内侧部19b对应的部位，但为了便于说明而使附图标记不同)，能够利用构成加压装置的按压部P1对车内侧部219b向接近中间金属板M2的一侧进行加压。外侧金属板M3的突出部为腰线加强件32的整个结合部232a(虽为与图2所示的结合部32a对应的部位，但为了便于说明而使附图标记不同)，能够利用构成加压装置的按压部P2对结合部232a向接近中间金属板M2的一侧进行加压。一边利用加压装置的按压部P1、P2对外侧金属板M1(车内侧部219b)与外侧金属板M3(结合部232a)分别向中间金属板M2侧进行按压、一边利用从激光射出部LW射出的激光进行焊接。虽焊接后的状态与图4几乎相同，但在图4的方式中稍微残留了打痕40a、41a的痕迹，与此相对，在图6的变形例中未形成有突起40(140)、41(141)，因此在焊接后并不残留有打痕40a、41a之类的痕迹。

[0038] 以上，基于图示实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限定于图示的实施方式，只要不脱离发明的主旨便能够进行改进、改变。例如，虽在图示实施方式中使三片金属板的层叠体结合，但本发明只要结合两片以上的金属板便能够进行应用。在应用于两片金属板的结合的情况下，也可以在省略了图示实施方式的外侧金属板M1或者外侧金属板M3的结构中进行激光焊接。换句话说，在两片金属板中的一方形成突出部并使之与另一方的金属板抵接的状态下，一边对该抵接部分赋予压力，一边对突出部照射激光来进行激光焊接即可。

[0039] 在将两片金属板形成为构成单位的情况下，对抵接部分的压力的赋予，不管是对具有突出部的一侧的金属板进行加压的方式、对与突出部抵接的一侧的金属板进行加压的方式、还是对两块金属板双方进行加压的方式均能够实现。例如，在将两片金属板设为图示实施方式的外侧金属板M1与中间金属板M2的情况下，可以对外侧金属板M1赋予图3、图5以及图6所示的加压力F1，可以对中间金属板M2赋予图3、图5以及图6所示的加压力F2，也可以进行其双方的加压。在仅按压外侧金属板M1的情况下固定支承中间金属板M2，在仅按压中间金属板M2的情况下固定支承外侧金属板M1。另外，在对具有突出部的一侧的金属板进行加压的情况下，可以如图3以及图5那样对金属板中的除突出部(突起40、41)以外的区域进行按压，也可以如图6那样对突出部(车内侧部219b)进行按压。

[0040] 另外，虽图示实施方式应用于构成汽车的门框组件的金属板的结合，但本发明的应用领域并不限定于汽车的门框的制造，能够对通过焊接使所层叠的金属板结合的结构广泛地进行应用。

[0041] 工业上的利用可行性

[0042] 如以上详述那样，本发明的激光焊接方法，使设置于层叠的两片金属板的一方的突出部与另一方的金属板抵接，并以向抵接部分赋予压力的方式向两块金属板之间施加力，并且对突出部照射激光使之熔融。由此能够使金属板简单并且可靠地结合。通过将该激光焊接方法应用于车辆用门框的制造，能够实现门框的生产率、品质的提高。

[0043] 附图标记说明：

[0044] 10…门；11…门框组件；12…门板；14…门窗框；16…窗口；17…前窗框；18…上窗框；19…筒状部；19a…车外侧部；19b…车内侧部；20…连接部；21…外观设计部；22…玻璃导槽保持部；27…立柱窗框；28…外部件；29…内部件；30…铰链托架；31…锁定托架；31a…结合部；32…腰线加强件；32a…结合部；40、41、140、141…突起(突出部)；40a、41a、140a、141a…打痕；219b…车内侧部(突出部)；232a…结合部(突出部)；F1、F2…加压力；GR…玻璃导槽；LW…激光射出部；M1、M3…外侧金属板；M2…中间金属板；P1、P2…按压部；W1…初始熔融部；W2…最终熔融部。

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