激光接合结构以及激光接合方法
激光接合结构以及激光接合方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种激光接合结构以及激光接合方法。
【背景技术】
[0002]在专利文献I (日本特开平09-030414号公报)中，在对两块以上的外板与加强板进行接合的点焊部位的近前侧处存在板状的框架纵向部件等的情况下，于板状的框架纵向部件等上设置贯穿孔，并通过使电极穿过该贯穿孔内来实施点焊(参照图3)。
[0003]此外，在专利文献2(日本特开2011-162086号公报)中，在通过激光焊接而对外板与第一加强板进行接合的情况下，从被配置于外板以及第一加强板的近前侧的第二加强板的外侧照射激光，从而对存在于第二加强板的内侧的第一加强板和外板进行激光焊接。在该激光焊接的过程中，第二加强板上的锁孔被堵塞从而形成了激光痕。
[0004]专利文献1:日本特开平09-030414号公报
[0005]专利文献2:日本特开2011-162086号公报
[0006]专利文献3:日本特开2012-115876号公报
[0007]专利文献4:日本特开2009-154194号公报
【发明内容】
[0008]发明所要解决的课题
[0009]然而，在依据上述专利文献I的情况下，在板状的框架纵向部件等上，存在有与外板和加强板的点焊处的个数相对应的贯穿孔。因此，具有如下可能性，即，板状的框架纵向部件等的贯穿孔的数量越增加，则作为板的强度或刚性越降低。
[0010]此外，在依据上述专利文献2的情况下，在第二加强板上，将残留有与外板和第一加强板的激光焊接处的个数相对应的激光痕。因此，具有如下可能性，即，第二加强板上激光痕的数量越增加，则作为加强板的强度或刚性越降低。
[0011]本发明考虑到上述事实，其目的在于，获得一种能够抑制以与至少两块金属板隔开间隔而配置的第三板的强度或刚性的降低的激光接合结构以及激光接合方法。
[0012]用于解决课题的方法
[0013]本发明的第一方式的激光接合结构具有:至少两块金属板，其以相互重叠的方式而配置，并且所述重叠部位通过两处以上的激光焊接部而被接合；第三板，其以相对于所述重叠部位隔开间隔的方式而配置；贯穿部，其被形成于所述第三板上，并使激光穿过所述第三板而照射在所述重叠部位上，并且所述贯穿部的数量与所述激光焊接部的数量相比而较少。
[0014]本发明的第二方式的激光接合结构为，在第一方式的激光接合结构中，所述贯穿部的孔径被设定为，点焊用的电极不能插穿、且所述激光能够穿过的尺寸。
[0015]本发明的第三方式的激光接合结构为，在第一方式或第二方式的激光接合结构中，所述第三板为金属板，通过所述至少两块金属板与所述第三金属板而形成了封闭截面。
[0016]本发明的第四方式的激光接合结构为，在第三方式的激光接合结构中，通过所述至少两块金属板与所述第三金属板而构成了车辆框架部件。
[0017]本发明的第五方式的激光接合方法具有:将至少两块金属板以相互重叠的方式而配置，并且穿过贯穿部而从激光照射装置向所述重叠部位照射激光，从而在所述重叠部位上形成激光焊接部的工序，其中，所述贯穿部被形成于，以相对于所述重叠部位隔开间隔的方式而配置的第三板上，通过改变所述激光照射装置的激光的照射角度，并穿过相同的所述贯穿部而向所述重叠部位照射激光，从而在所述重叠部位上形成与所述激光溶接部不同的一个或两个以上的激光焊接部的工序。
[0018]根据本发明的第一方式的激光接合结构，至少两块的金属板以相互重叠的方式而配置，并且以相对于重叠部位隔开间隔的方式而配置有第三板。在第三板上形成有贯穿部，通过使激光穿过贯穿部而照射到重叠部位上，从而使至少两块金属板的重叠部位被激光焊接部接合。此时，第三板的贯穿部被设定为与激光焊接部的数量相比而较少的数量，并且通过改变穿过贯穿部的激光的照射角度，从而利用一个贯穿部而在重叠部位上形成多个(两处以上)激光焊接部。由此，能够使第三板的贯穿部的数量与激光焊接部的数量相比进一步减少、或者无需在第三板上设置多个贯穿部。因此，能够抑制第三板的强度或刚性的降低。
[0019]根据本发明的第二方式的激光接合结构，贯穿部的孔径被设定为，点焊用的电极不能插穿、且激光能够通过的尺寸，从而能够将贯穿部设定为激光能够通过的最小尺寸。因此，与在第三板上形成用于使点焊用的电极穿过的孔的情况相比，能够减小贯穿部的尺寸，从而能够更进一步地抑制第三板的强度或刚性的降低。
[0020]根据本发明的第三方式的激光接合结构，在第三板为金属板且通过至少两块金属板与第三金属板而形成了封闭截面的情况下，能够抑制第三金属板的强度或刚性的降低。
[0021]根据本发明的第四方式的激光接合结构，在通过至少两块金属板与第三金属板而构成了车辆框架部件的情况下，能够抑制第三金属板的强度或刚性的降低。
[0022]根据本发明的第五方式的激光接合方法，穿过以相对于至少两块金属板的重叠部位隔开间隔的方式而配置的第三板的贯穿部，而从激光照射装置向重叠部位照射激光，从而在重叠部位上形成激光焊接部。而且，通过改变激光照射装置的激光的照射角度，并穿过相同的贯穿部而向重叠部位照射激光，从而在重叠部位上形成与上述激光焊接部不同的一个或两个以上的激光焊接部。由此，至少两块金属板的重叠部位通过多个激光焊接部而被接合。因此，能够使第三板的贯穿部的数量与激光焊接部的数量相比而进一步减少、或者无需在第三板上设置多个贯穿部。由此，能够抑制第三板的强度或刚性的降低。
[0023]发明效果
[0024]根据本发明所涉及的激光接合结构以及激光接合方法，能够抑制以与至少两块的金属板隔开间隔的方式而配置的第三板的强度或刚性的降低。
【附图说明】
[0025]图1为表示应用了第一实施方式所涉及的激光接合结构的结构部件的立体图。
[0026]图2为表示应用了第一实施方式所涉及的激光接合结构的结构部件的重叠部位附近的剖视图。
[0027]图3为表示用于形成图2所示的结构部件的激光焊接方法的剖视图。
[0028]图4为表示应用了第二实施方式所涉及的激光接合结构的结构部件的立体图。
[0029]图5为表示应用了第三实施方式所涉及的激光接合结构的车辆的立体图。
[0030]图6为表示沿着图5中的6-6线的车辆框架部件的剖视图。
[0031]图7为表示应用了第一比较例所涉及的由点焊形成的接合结构的结构部件的立体图。
[0032]图8为表示图7所示的结构部件的重叠部位附近的剖视图。
[0033]图9为表示第二比较例所涉及的结构部件的激光接合时的课题的剖视图。
【具体实施方式】
[0034]以下，使用图1至图3来对本发明所涉及的激光接合结构的第一实施方式进行说明。
[0035]在图1中，以立体图图示出应用了本实施方式所涉及的激光接合结构11的结构部件10。在图2中，以剖视图图示出应用了本实施方式所涉及的激光接合结构11的结构部件10的重叠部位20附近。另外，在图1以及图2中，为了使说明易于理解并为了方便，而存在以与附图中的上下方向以及左右方向相一致的方式而表示为纵、横、上方、下方的情况。但是，并没有将实际的结构部件10以与图1、图2中的上下方向以及左右方向相一致的方式而配置于空间中的意图，结构部件10的配置方向能够适当地进行设定。
[0036]如图1以及图2所示，在应用了激光接合结构11的结构部件10中，与长度方向正交的截面被设为大致矩形形状的封闭截面。结构部件10具备被配置于图1中的纵深侧的第一金属板12、和被配置于图1中的纵深侧且与第一金属板12的长度方向右侧的端部接合的第二金属板14。而且，结构部件10还具备 被配置于图1中的近前侧的作为第三板的第三金属板16、和被配置于图1中的近前侧且与第三金属板16的长度方向左侧的端部接合的第四金属板18。
[0037]第一金属板12的、与长度方向正交的截面被形成为大致弯曲状。更具体而言，第一金属板12具备:横壁部(底壁部)12A，其沿着图1中的横向而配置；纵壁部12B，其从横壁部12A的端部起向大致正交的方向延伸；折曲部12C，其从纵壁部12B的上端部起向与横壁部12A相反的方向折曲。第二金属板14的、与长度方向正交的截面被形成为大致弯曲状。更具体而言，第二金属板14与第一金属板12相同，均具备横壁部14A、纵壁部14B和折曲部14C。结构部件10具有，第二金属板14的长度方向左侧的端部被重叠于第一金属板12的长度方向右侧的端部的上方侧处的重叠部位20 (参照图1)。
[0038]第三金属板16的、与长度方向正交的截面被形成为大致弯曲状。更具体而言，第三金属板16具备:横壁部(上壁部)16A，其以与横壁部12A、14A隔开间隔的方式而配置；纵壁部16B，其从横壁部16A的端部起向大致正交的方向延伸且以与纵壁部12B、14B隔开间隔的方式而配置；折曲部16C，其从纵壁部16B的下端部起向与横壁部16A相反的方向折曲。第四金属板18的、与长度方向正交的截面大致被形成为弯曲状。更具体而言，第四金属板18与第三金属板16相同，均具备横壁部18A、纵壁部18B和折曲部18C。结构部件10具备，第四金属板18的长度方向右侧的端部被重叠于第三金属板16的长度方向左侧的端部的下方侧处的重叠部位22。重叠部位20与重叠部位22以使结构部件10长度方向上的位置错开的方式而配置(参照图1)。
[0039]第一金属板12的折曲部12C以及第二金属板14的折曲部14C、第四金属板18的横壁部18A的末端部、以及第三金属板16的横壁部16A的末端部在面接触状态下配置，并通过点焊34而被接合。第三金属板16的折曲部16C以及第四金属板18的折曲部18C、第二金属板14的横壁部14A的末端部、以及第一金属板12的横壁部12A的末端部在面接触状态下配置，并通过点焊34而被接合。
[0040]此时，在第一金属板12与第二金属板14的重叠部位20处，第一金属板12的折曲部12C、第二金属板14的折曲部14C和第三金属板16的横壁部16A的末端部在重叠的状态下通过点焊34而被接合(图2参照)。此外，在第一金属板12与第二金属板14的重叠部位20处，第一金属板12的横壁部12A的末端部、第二金属板14的横壁部14A的末端部、和第三金属板16的折曲部16C在重叠的状态下通过点焊34而被接合(图2参照)。如图1所示，在第三金属板16上，形成有以与第二金属板14的长度方向左侧的端部和第一金属板12的高低差相一致的方式而被折曲的高低差部16D。
[0041]此外，如图1所不，在第三金属板16与第四金属板18的重叠部位22处，第一金属板12的折曲部12C、第四金属板18的横壁部18A的末端部、和第三金属板16的横壁部16A的末端部在重叠的状态下通过点焊34而被接合。而且，在第三金属板16与第四金属板18的重叠部位22处，第一金属板12的横壁部12A的末端部、第四金属板18的折曲部18C、和第三金属板16的折曲部16C在重叠的状态下通过点焊34而被接合。在第三金属板16上，形成有以与第四金属板18的长度方向右侧的端部和第一金属板12的高低差相一致的方式而被折曲的高低差部16E。
[0042]如图2所示，在结构部件10中，以相对于第一金属板12与第二金属板14的重叠部位20隔开预定的间隔的方式而配置有第三金属板16的纵壁部16B。在纵壁部16B上，于与第一金属板12和第二金属板14的重叠部位20对置的位置上，形成有贯穿纵壁部16B的作为贯穿部的贯穿孔26 (参照图1)。虽然在本实施方式中贯穿孔26为圆形，但并不限定于此，也可以为椭圆、矩形形状、菱形、多边形等的其他形状。
[0043]在第一金属板12的纵壁部12B的上端部以及折曲部12C上，通过焊接而接合有大致倒U字状的板材40的一端部。在板材40的另一端部上，通过焊接等而接合有向与第一金属板12的纵壁部12B对置的方向延伸的板材42的上端部。由此，即使欲从板材42侧(图2中的右侧)通过焊接而对第一金属板12与第二金属板14的重叠部位20进行接合，焊接用的夹具(点焊用的电极、激光照射装置等)也将与板材42发生干涉，从而无法将焊接用的夹具配置于适当的位置。换言之，无法与第一金属板12和第二金属板14的重叠部位20接触或无法在所对置的位置上配置焊接用的夹具，从而无法从板材42侧对重叠部位20进行焊接。
[0044]在本实施方式的结构部件10中，如图2以及图3所示，在纵壁部16B上形成有贯穿孔26，并且通过从作为激光照射装置的激光照射部28穿过贯穿孔26而向第一金属板12与第二金属板14的重叠部位20照射激光，从而在重叠部位20上形成激光焊接部30。而且，通过改变激光照射部28的激光的照射角度，并穿过相同的贯穿孔26而向重叠部位20照射激光，从而在重叠部位20上形成了不同于上述激光焊接部30的一个或两个以上(本实施方式中为两个)的激光焊接部30。由此，重叠部位20通过多个(本实施方式中为三个)激光焊接部30而被接合。
[0045]因此，第三金属板16的贯穿孔26的数量(本实施方式中为一个)少于激光焊接部30的数量(本实施方式中为三个)。
[0046]贯穿孔26的内径(孔径)被设定为，点焊用的电极不能插穿、且激光照射部28的激光能够穿过的尺寸。由此，能够将贯穿孔26的内径设定为激光所能穿过的最小尺寸。在本实施方式中，贯穿孔26的内径例如被设定为Φ大约10?15_。为了使一般的点焊用的电极在贯穿孔中插穿，贯穿孔的内径例如需要为Φ大约30mm以上。因此，与使点焊用的电极在贯穿孔中插穿的情况相比，能够使贯穿孔26的内径非常小。由此，使得第三金属板16的强度或刚性的降低被抑制。
[0047]在结构部件10中，对于第一金属板12与第二金属板14的重叠部位20以外的结合面(接合部位)而言，焊接用的夹具(点焊用的电极或激光照射部等)是能够接近的，从而能够通过一般的焊接方法来接合。在结构部件10中，通过对第一金属板12、第二金属板14、第三金属板16和第四金属板18的结合面进行接合，从而形成封闭截面。
[0048]在本实施方式中，第一金属板12、第二金属板14、第三金属板16、以及第四金属板18例如通过钢板(以铁为主要成分的合金)、铝合金等而被形成。
[0049]本实施方式的结构部件10，例如能够被用于汽车、铁路车辆、建筑部件等。
[0050]在此，在对本实施方式的结构部件10的作用以及效果进行说明之前，对第一比较例至第三比较例的结构部件进行说明。另外，对与第一实施方式相同的结构部分标记相同编号并省略其说明。
[0051]在图7以及图8中，作为第一比较例的结构部件200而图示了通过点焊来对第一金属板12与第二金属板14的重叠部位206进行接合的示例。如图7以及图8所示，在结构部件200中，由第一金属板12以及第二金属板14和第三金属板202形成封闭截面，并且以与第一金属板12和第二金属板14的重叠部位206隔开间隔的方式而配置有第三金属板202的纵壁部202B。在纵壁部202B上，形成有用于使点焊用的电极210贯穿的贯穿孔204。贯穿孔204的内径Φ被形成为大于电极210的外径，且在本比较例中，例如被设定为Φ大约 30mm。
[0052]如图8所示，从纵壁部202B的贯穿孔204中插入电极210，并使电极210的顶端与重叠部位206 (第二金属板14侧)接触，且从电极210的相反侧使点焊用的电极212的顶端与重叠部位206 (第一金属板12侧)接触。而且，通过在用电极210、212对重叠部位2 06加压的同时进行通电，从而使接触部成为局部熔融状态，由此形成点焊部208。S卩，第一金属板12与第二金属板14的重叠部位206通过点焊部208而被接合。
[0053]在这种结构部件200中，为了使电极210贯穿而将第三金属板202的贯穿孔204的内径设定为Φ大约30mm，并且贯穿孔204的内径大于本实施方式的被形成于第三金属板16上的贯穿孔26的内径。此外，需要在第三金属板202上形成与点焊部208的数量为相同数量的贯穿孔204。因此，由于在第三金属板202上设置了贯穿孔204，从而有可能使第三金属板202的强度或刚性降低。
[0054]在图9中，作为第二比较例的结构部件230，而对使通过激光焊接构成封闭截面的部件彼此结合时激光焊接较困难的示例进行说明。如图9所示，在第二比较例的结构部件230中，由第一金属板12以及第二金属板14、和第三金属板232形成封闭截面。以与第一金属板12和第二金属板14的重叠部位20隔开间隔的方式而配置有第三金属板232的纵壁部232B，在纵壁部232B上未形成贯穿孔。此外，在第三金属板232的纵壁部232B的相反侧处，以与第一金属板12和第二金属板14的重叠部位20隔开间隔的方式而配置有板材42 ο
[0055]在该结构部件230中，在对第一金属板12与第二金属板14的重叠部位20进行焊接时，即使欲从板材42侧插入激光照射部28，板材42也会成为阻碍，从而无法将激光照射部28配置于与重叠部位20对置的位置上。因此，从激光照射部28照射激光来对重叠部位20进行焊接较为困难。
[0056]接下来，对本实施方式的结构部件10的激光接合方法、以及作用和效果进行说明。
[0057]在本实施方式的结构部件10中，如图3所示，在第三金属板16的纵壁部16Β上形成有贯穿孔26。因此，在对第一金属板12与第二金属板14的重叠部位20进行焊接时，通过穿过该贯穿孔26而从激光照射部28向重叠部位20照射激光，从而在重叠部位20上形成了激光焊接部30。而且，如图2所示，通过多次改变激光照射部28的激光的照射角度并穿过相同的贯穿孔26而分别向重叠部位22照射激光，从而在重叠部位20上形成不同于上述激光焊接部30的多个激光焊接部30。由此，第一金属板12与第二金属板14的重叠部位20通过多个(本实施方式中为三个)激光焊接部30而被接合。
[0058]在这种结构部件10中，由于通过改变激光照射部28的激光的照射角度并穿过贯穿孔26而向重叠部位20照射激光，从而在重叠部位20上形成了多个激光焊接部30，因此第三金属板16的贯穿孔26的数量少于激光焊接部30的数量。在本实施方式中，通过在第三金属板16上设置一个贯穿孔26，从而在重叠部位20上形成了三个激光焊接部30。因此，在结构部件10中，能够抑制由于形成贯穿孔26而造成的第三金属板16的强度或刚性的降低。
[0059]此外，贯穿孔26的内径(孔径)被设定为，点焊用的电极210(参照图8)不能插穿、且激光照射部28的激光能够穿过的尺寸。因此，能够将贯穿孔26的内径设定为激光能够穿过的最小尺寸。虽然例如在第一比较例中，为了使点焊用的电极210贯穿，而将贯穿孔204的内径设定为Φ大约30mm，但在本实施方式中，贯穿孔26的内径被设定为Φ大约10?15mm。因此，与使点焊用的电极210在贯穿孔204中插穿的情况相比，能够使贯穿孔26的内径非常小。因此，能够可靠地抑制由于形成贯穿孔26而造成的第三金属板16的强度或刚性的降低。
[0060]而且，通过改变激光照射部28的激光的照射角度并穿过贯穿孔26而向重叠部位20照射激光，从而能够在重叠部位20的适当的位置上形成多个激光焊接部30。因此，能够提高构成封闭截面的结构部件10的部件之间的结合力。
[0061]例如，在将结构部件10用于汽车的车辆框架部件中的情况下，能够抑制结合部的耐力降低与刚性降低，并能够提高碰撞安全性与操作稳定性(车身刚性)等的车辆性能。
[0062]另外，代替第一实施方式的结构，也可以在第三金属板16的横壁部16A上设置作为贯穿部的贯穿孔。
[0063]此外，虽然在第一实施方式中，在以相对于第一金属板12与第二金属板14的重叠部位20隔开间隔的方式而配置的第三金属板16上，设置了用于使激光穿过的贯穿孔26，但并不限定于此。例如，也可以在以相对于第一金属板12与第二金属板14的重叠部位20隔开间隔的方式而配置的板材42上，设置用于使激光穿过的贯穿孔26。板材42并不限定于金属制。
[0064]接下来，使用图4来对本发明所涉及的激光接合结构的第二实施方式进行说明。另外，对于与前文所述的第一实施方式相同的结构部分标记相同的符号并省略其说明。
[0065]如图4所示，在使用了本实施方式的激光接合结构51的结构部件50中，以与第一金属板12和第二金属板14的重叠部位52隔开间隔的方式而配置有第三金属板16的纵壁部16B。重叠部位52的左右方向(结构部件50的长度方向)上的宽度大于第一实施方式的结构部件10 (参照图1)的重叠部位20的左右方向上的宽度。在纵壁部16B上，于与重叠部位20对置的位置上形成有贯穿孔26。在该结构部件50中，通过在图4中的上下方向以及左右方向上改变从贯穿孔26照射向重叠部位52的激光的照射角度，从而在重叠部位52上形成多于第一实施方式的结构部件10的数量(在本实施方式中为七个)的激光焊接部30。
[0066]在这种结构部件50中，由于通过从第三金属板16的一个贯穿孔26中照射激光而利用多个(本实施方式中为七个)激光焊接部30来对第一金属板12与第二金属板14的重叠部位52进行接合，因此能够更进一步地提高第一金属板12与第二金属板14的结合力。
[0067]接下来，使用图5以及图6来对本发明所涉及的激光接合结构的第三实施方式进行说明。另外，对于与前文所述的第一以及第二实施方式相同的结构部分标记相同的编号并省略其说明。
[0068]在图5中，以立体图图示出使用了第三实施方式的激光接合结构的车辆70。在图6中，图示了沿着图5中的6-6线的激光接合结构71的剖视图。另外，在这些图中适当图示的箭头标记FR表示车辆前方侧、箭头标记UP表示车辆上方侧、箭头标记OUT表示车辆宽度方向外侧。
[0069]如图5所示，在车辆70的前部70A中，板状的仪表盘72沿着车辆上下方向而被设置于车厢内74与发动机舱76之间。在仪表盘72的车辆前方侧的发动机舱76中，设置有沿车辆前后方向而延伸的左右一对的前纵梁78。
[0070]在仪表盘72的车辆上下方向上的上端部上，设置有沿着车辆宽度方向而延伸的前围板80。在前围板80的车辆宽度方向两端部上，连结有沿着车辆前后方向而配置的左右一对的作为车辆框架部件的上围板件82。在上围板件82与前纵梁78之间设置有悬架塔架84，且在悬架塔架84上设置有弹簧支架86。
[0071]如图5以及图6所示，在弹簧支架86的车辆宽度方向的外侧端部上，设置有上围板件82。上围板件82具备被配置于车辆上方侧且以向车辆下方侧开口的方式而被形成的上围板件外部件100、和以与上围板件外部件100的车辆宽度方向内侧的面相接触的方式而被配置的截面呈大致L字状的上围板件内部件102。而且，上围板件82具备沿着车辆宽度方向而被配置于上围板件外部件100的车辆下方侧的加强件104、和被配置于加强件104的车辆下方侧的上围板件下部件106。
[0072]上围板件外部件100具备:侧壁部100A，其沿着大致车辆上下方向而被配置于车辆宽度方向内侧；下端部100B，其从侧壁部100A起向车辆下方侧延伸；横壁部100C，其从侧壁部100A的上端部起向车辆宽度方向外侧延伸；侧壁部100D，其从横壁部100C的车辆宽度方向外侧端部起向车辆下方侧延伸；折曲部100E，其从侧 壁部10D的下端部起向车辆宽度方向外侧被折曲。
[0073]上围板件内部件102具备:侧壁部102A，其沿着大致车辆上下方向而配置；下端部102B，其从侧壁部102A起向车辆下方侧延伸；横壁部102C，其从侧壁部102A的上端部起向车辆宽度方向外侧延伸。上围板件内部件102的横壁部102C的上表面、和侧壁部102A以及下端部102B的侧面以如下方式而配置，即，除了局部之外，与上围板件外部件100的横壁部100C的从车辆宽度方向中间部起的车辆宽度方向内侧、和侧壁部100A以及下端部100B接触。弹簧支架86的车辆宽度方向外侧的上端部86A以与上围板件内部件102的下端部102B的车辆宽度方向外侧接触的方式而配置。
[0074]加强件104被架设于上围板件82的车辆上下方向中间部处。在加强件104上，形成有从车辆宽度方向内侧端部起向车辆下方侧折曲的折曲部104A，折曲部104A以与弹簧支架86的上端部86A接触的方式而配置。向加强件104的车辆宽度方向外侧延伸的外侧端部104B，以从车辆下方侧与上围板件外部件100的折曲部100E接触的方式而配置。
[0075]上围板件下部件106的截面被形成为大致弯曲状，车辆宽度方向内侧的折曲部106A通过焊接(点焊)而与弹簧支架86的侧壁部86B接合。在上围板件下部件106上，形成有从车辆宽度方向外侧的上端部向车辆宽度方向外侧折曲的折曲部106B，并且折曲部106B以与加强件104的外侧端部104B接触的方式而配置。上围板件外部件100的折曲部100E、加强件104的外侧端部104B、和上围板件下部件106的折曲部106B通过焊接(点焊)而被接合。
[0076]此外，上围板件外部件100的下端部100B、上围板件内部件102的下端部102B、弹簧支架86的上端部86A、和加强件104的折曲部104A通过焊接(点焊)而被接合。
[0077]在本实施方式中，上围板件外部件100与上围板件内部件102由钢板或铝合金等的金属板形成。
[0078]在该上围板件82中，由上围板件外部件100以及上围板件内部件102、和加强件104形成了封闭截面。即，上围板件82具备，使作为第一金属板的上围板件外部件100的侧壁部100A与作为第二金属板的上围板件内部件102的侧壁部102A重叠的重叠部位110。而且，上围板件82还具备，以与重叠部位110隔开间隔的方式而配置的、作为第三金属板的上围板件外部件100的侧壁部100D。在侧壁部100D上，形成有用于从激光照射部28向重叠部位110照射激光的贯穿孔26。
[0079]在这种上围板件82中，通过穿过侧壁部100D的贯穿孔26而从激光照射部28向上围板件外部件100的侧壁部100A与上围板件内部件102的侧壁部102A的重叠部位110照射激光，从而在重叠部位110形成激光焊接部30。而且，通过改变激光照射部28的激光的照射角度并穿过相同的贯穿孔26而对重叠部位110照射激光，从而在重叠部位110上形成与上述激光焊接部30不同的一个或两个以上(本实施方式中为两个)的激光焊接部30。由此，上围板件外部件100的侧壁部100A与上围板件内部件102的侧壁部102A的重叠部位110通过多个(本实施方式中为三个)激光焊接部30而被接合。
[0080]在这种上围板件82中，侧壁部100D的贯穿孔26的数量(本实施方式中为一个)少于激光焊接部30的数量(本实施方式中为三个)。此外，与使点焊用的电极210(参照图8)在贯穿孔204中插穿的情况相比，能够使贯穿孔26的内径非常小。因此，能够抑制由形成贯穿孔26而造成的上围板件外部件100的强度或刚性的降低。
[0081]此外，通过将激光接合结构71应用于上围板件82中，从而能够抑制上围板件82的结合部的耐力降低或刚性降低，由此能够提高碰撞安全性与操作稳定性(车身刚性)等的车辆性能。
[0082]另外，虽然在第三实施方式中，示出了将激光接合结构71应用于上围板件82中的示例，但并不限定于此，也可以将本实施方式的激光接合结构应用于车辆的其他的车辆结构部件中。而且，并不限定于车辆结构部件，也可以将本实施方式的激光接合结构应用于车辆以外的结构部件中。
[0083]符号说明
[0084]10结构部件
[0085]11激光接合结构
[0086]12第一金属板
[0087]14第二金属板
[0088]16第三金属板(第三板)
[0089]20重叠部位
[0090]26贯穿孔(贯穿部)
[0091]28激光照射部
[0092]30激光焊接部
[0093]50结构部件
[0094]51激光接合结构
[0095]52重叠部位
[0096]70 车辆
[0097]71激光接合结构
[0098]82上围板件
[0099]100上围板件外部件
[0100]100A侧壁部(第一金属板)
[0101]100D侧壁部(第三金属板)
[0102]102上围板件内部件
[0103]102A侧壁部(第二金属板)
[0104]104加强件
[0105]110重叠部位
【主权项】
1.一种激光接合结构，具有: 至少两块金属板，其以相互重叠的方式而配置，并且所述重叠部位通过两处以上的激光焊接部而被接合； 第三板，其以相对于所述重叠部位隔开间隔的方式而配置； 贯穿部，其被形成于所述第三板上，并使激光穿过所述第三板而照射在所述重叠部位上，并且所述贯穿部的数量与所述激光焊接部的数量相比而较少。
2.如权利要求1所述的激光接合结构，其中， 所述贯穿部的孔径被设定为，点焊用的电极不能插穿、且所述激光能够穿过的尺寸。
3.如权利要求1或权利要求2所述的激光接合结构，其中， 所述第三板为金属板， 通过所述至少两块金属板与所述第三金属板而形成了封闭截面。
4.如权利要求3所述的激光接合结构，其中， 通过所述至少两块金属板与所述第三金属板而构成了车辆框架部件。
5.一种激光接合方法，具有: 将至少两块金属板以相互重叠的方式而配置，并且穿过贯穿部而从激光照射装置向所述重叠部位照射激光，从而在所述重叠部位上形成激光焊接部的工序，其中，所述贯穿部被形成于，以相对于所述重叠部位隔开间隔的方式而配置的第三板上； 通过改变所述激光照射装置的激光的照射角度，并穿过相同的所述贯穿部而向所述重叠部位照射激光，从而在所述重叠部位上形成与所述激光焊接部不同的一个或两个以上的激光焊接部的工序。
【专利摘要】本发明取得一种能够抑制以与至少两块金属板(12、14)隔开间隔的方式而配置的第三板(16)的强度或刚性的降低的激光接合结构(10)以及激光接合方法。激光接合结构(10)具备：至少两块金属板(12、14)，其以相互重叠的方式而配置的重叠部位通过两处以上的激光焊接部而被接合；第三板(16)，其以相对于所述重叠部位隔开间隔的方式而配置。在第三板(16)上，形成有使激光贯穿该第三板而照射在所述重叠部位上、且数量少于所述激光焊接部(30)的数量的贯穿部(26)。
【IPC分类】B23K26-22, B61D17-00
【公开号】CN104812522
【申请号】CN201280075240
【发明人】嶋田时宗, 渡边明义, 吉冈秀幸, 中村好男, 是石智正
【申请人】丰田自动车株式会社
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2012年11月27日
【公告号】EP2926938A1, US20150209909, WO2014083617A1...
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种激光接合结构以及激光接合方法。
【背景技术】
[0002]在专利文献I (日本特开平09-030414号公报)中，在对两块以上的外板与加强板进行接合的点焊部位的近前侧处存在板状的框架纵向部件等的情况下，于板状的框架纵向部件等上设置贯穿孔，并通过使电极穿过该贯穿孔内来实施点焊(参照图3)。
[0003]此外，在专利文献2(日本特开2011-162086号公报)中，在通过激光焊接而对外板与第一加强板进行接合的情况下，从被配置于外板以及第一加强板的近前侧的第二加强板的外侧照射激光，从而对存在于第二加强板的内侧的第一加强板和外板进行激光焊接。在该激光焊接的过程中，第二加强板上的锁孔被堵塞从而形成了激光痕。
[0004]专利文献1:日本特开平09-030414号公报
[0005]专利文献2:日本特开2011-162086号公报
[0006]专利文献3:日本特开2012-115876号公报
[0007]专利文献4:日本特开2009-154194号公报
【发明内容】
[0008]发明所要解决的课题
[0009]然而，在依据上述专利文献I的情况下，在板状的框架纵向部件等上，存在有与外板和加强板的点焊处的个数相对应的贯穿孔。因此，具有如下可能性，即，板状的框架纵向部件等的贯穿孔的数量越增加，则作为板的强度或刚性越降低。
[0010]此外，在依据上述专利文献2的情况下，在第二加强板上，将残留有与外板和第一加强板的激光焊接处的个数相对应的激光痕。因此，具有如下可能性，即，第二加强板上激光痕的数量越增加，则作为加强板的强度或刚性越降低。
[0011]本发明考虑到上述事实，其目的在于，获得一种能够抑制以与至少两块金属板隔开间隔而配置的第三板的强度或刚性的降低的激光接合结构以及激光接合方法。
[0012]用于解决课题的方法
[0013]本发明的第一方式的激光接合结构具有:至少两块金属板，其以相互重叠的方式而配置，并且所述重叠部位通过两处以上的激光焊接部而被接合；第三板，其以相对于所述重叠部位隔开间隔的方式而配置；贯穿部，其被形成于所述第三板上，并使激光穿过所述第三板而照射在所述重叠部位上，并且所述贯穿部的数量与所述激光焊接部的数量相比而较少。
[0014]本发明的第二方式的激光接合结构为，在第一方式的激光接合结构中，所述贯穿部的孔径被设定为，点焊用的电极不能插穿、且所述激光能够穿过的尺寸。
[0015]本发明的第三方式的激光接合结构为，在第一方式或第二方式的激光接合结构中，所述第三板为金属板，通过所述至少两块金属板与所述第三金属板而形成了封闭截面。
[0016]本发明的第四方式的激光接合结构为，在第三方式的激光接合结构中，通过所述至少两块金属板与所述第三金属板而构成了车辆框架部件。
[0017]本发明的第五方式的激光接合方法具有:将至少两块金属板以相互重叠的方式而配置，并且穿过贯穿部而从激光照射装置向所述重叠部位照射激光，从而在所述重叠部位上形成激光焊接部的工序，其中，所述贯穿部被形成于，以相对于所述重叠部位隔开间隔的方式而配置的第三板上，通过改变所述激光照射装置的激光的照射角度，并穿过相同的所述贯穿部而向所述重叠部位照射激光，从而在所述重叠部位上形成与所述激光溶接部不同的一个或两个以上的激光焊接部的工序。
[0018]根据本发明的第一方式的激光接合结构，至少两块的金属板以相互重叠的方式而配置，并且以相对于重叠部位隔开间隔的方式而配置有第三板。在第三板上形成有贯穿部，通过使激光穿过贯穿部而照射到重叠部位上，从而使至少两块金属板的重叠部位被激光焊接部接合。此时，第三板的贯穿部被设定为与激光焊接部的数量相比而较少的数量，并且通过改变穿过贯穿部的激光的照射角度，从而利用一个贯穿部而在重叠部位上形成多个(两处以上)激光焊接部。由此，能够使第三板的贯穿部的数量与激光焊接部的数量相比进一步减少、或者无需在第三板上设置多个贯穿部。因此，能够抑制第三板的强度或刚性的降低。
[0019]根据本发明的第二方式的激光接合结构，贯穿部的孔径被设定为，点焊用的电极不能插穿、且激光能够通过的尺寸，从而能够将贯穿部设定为激光能够通过的最小尺寸。因此，与在第三板上形成用于使点焊用的电极穿过的孔的情况相比，能够减小贯穿部的尺寸，从而能够更进一步地抑制第三板的强度或刚性的降低。
[0020]根据本发明的第三方式的激光接合结构，在第三板为金属板且通过至少两块金属板与第三金属板而形成了封闭截面的情况下，能够抑制第三金属板的强度或刚性的降低。
[0021]根据本发明的第四方式的激光接合结构，在通过至少两块金属板与第三金属板而构成了车辆框架部件的情况下，能够抑制第三金属板的强度或刚性的降低。
[0022]根据本发明的第五方式的激光接合方法，穿过以相对于至少两块金属板的重叠部位隔开间隔的方式而配置的第三板的贯穿部，而从激光照射装置向重叠部位照射激光，从而在重叠部位上形成激光焊接部。而且，通过改变激光照射装置的激光的照射角度，并穿过相同的贯穿部而向重叠部位照射激光，从而在重叠部位上形成与上述激光焊接部不同的一个或两个以上的激光焊接部。由此，至少两块金属板的重叠部位通过多个激光焊接部而被接合。因此，能够使第三板的贯穿部的数量与激光焊接部的数量相比而进一步减少、或者无需在第三板上设置多个贯穿部。由此，能够抑制第三板的强度或刚性的降低。
[0023]发明效果
[0024]根据本发明所涉及的激光接合结构以及激光接合方法，能够抑制以与至少两块的金属板隔开间隔的方式而配置的第三板的强度或刚性的降低。
【附图说明】
[0025]图1为表示应用了第一实施方式所涉及的激光接合结构的结构部件的立体图。
[0026]图2为表示应用了第一实施方式所涉及的激光接合结构的结构部件的重叠部位附近的剖视图。
[0027]图3为表示用于形成图2所示的结构部件的激光焊接方法的剖视图。
[0028]图4为表示应用了第二实施方式所涉及的激光接合结构的结构部件的立体图。
[0029]图5为表示应用了第三实施方式所涉及的激光接合结构的车辆的立体图。
[0030]图6为表示沿着图5中的6-6线的车辆框架部件的剖视图。
[0031]图7为表示应用了第一比较例所涉及的由点焊形成的接合结构的结构部件的立体图。
[0032]图8为表示图7所示的结构部件的重叠部位附近的剖视图。
[0033]图9为表示第二比较例所涉及的结构部件的激光接合时的课题的剖视图。
【具体实施方式】
[0034]以下，使用图1至图3来对本发明所涉及的激光接合结构的第一实施方式进行说明。
[0035]在图1中，以立体图图示出应用了本实施方式所涉及的激光接合结构11的结构部件10。在图2中，以剖视图图示出应用了本实施方式所涉及的激光接合结构11的结构部件10的重叠部位20附近。另外，在图1以及图2中，为了使说明易于理解并为了方便，而存在以与附图中的上下方向以及左右方向相一致的方式而表示为纵、横、上方、下方的情况。但是，并没有将实际的结构部件10以与图1、图2中的上下方向以及左右方向相一致的方式而配置于空间中的意图，结构部件10的配置方向能够适当地进行设定。
[0036]如图1以及图2所示，在应用了激光接合结构11的结构部件10中，与长度方向正交的截面被设为大致矩形形状的封闭截面。结构部件10具备被配置于图1中的纵深侧的第一金属板12、和被配置于图1中的纵深侧且与第一金属板12的长度方向右侧的端部接合的第二金属板14。而且，结构部件10还具备 被配置于图1中的近前侧的作为第三板的第三金属板16、和被配置于图1中的近前侧且与第三金属板16的长度方向左侧的端部接合的第四金属板18。
[0037]第一金属板12的、与长度方向正交的截面被形成为大致弯曲状。更具体而言，第一金属板12具备:横壁部(底壁部)12A，其沿着图1中的横向而配置；纵壁部12B，其从横壁部12A的端部起向大致正交的方向延伸；折曲部12C，其从纵壁部12B的上端部起向与横壁部12A相反的方向折曲。第二金属板14的、与长度方向正交的截面被形成为大致弯曲状。更具体而言，第二金属板14与第一金属板12相同，均具备横壁部14A、纵壁部14B和折曲部14C。结构部件10具有，第二金属板14的长度方向左侧的端部被重叠于第一金属板12的长度方向右侧的端部的上方侧处的重叠部位20 (参照图1)。
[0038]第三金属板16的、与长度方向正交的截面被形成为大致弯曲状。更具体而言，第三金属板16具备:横壁部(上壁部)16A，其以与横壁部12A、14A隔开间隔的方式而配置；纵壁部16B，其从横壁部16A的端部起向大致正交的方向延伸且以与纵壁部12B、14B隔开间隔的方式而配置；折曲部16C，其从纵壁部16B的下端部起向与横壁部16A相反的方向折曲。第四金属板18的、与长度方向正交的截面大致被形成为弯曲状。更具体而言，第四金属板18与第三金属板16相同，均具备横壁部18A、纵壁部18B和折曲部18C。结构部件10具备，第四金属板18的长度方向右侧的端部被重叠于第三金属板16的长度方向左侧的端部的下方侧处的重叠部位22。重叠部位20与重叠部位22以使结构部件10长度方向上的位置错开的方式而配置(参照图1)。
[0039]第一金属板12的折曲部12C以及第二金属板14的折曲部14C、第四金属板18的横壁部18A的末端部、以及第三金属板16的横壁部16A的末端部在面接触状态下配置，并通过点焊34而被接合。第三金属板16的折曲部16C以及第四金属板18的折曲部18C、第二金属板14的横壁部14A的末端部、以及第一金属板12的横壁部12A的末端部在面接触状态下配置，并通过点焊34而被接合。
[0040]此时，在第一金属板12与第二金属板14的重叠部位20处，第一金属板12的折曲部12C、第二金属板14的折曲部14C和第三金属板16的横壁部16A的末端部在重叠的状态下通过点焊34而被接合(图2参照)。此外，在第一金属板12与第二金属板14的重叠部位20处，第一金属板12的横壁部12A的末端部、第二金属板14的横壁部14A的末端部、和第三金属板16的折曲部16C在重叠的状态下通过点焊34而被接合(图2参照)。如图1所示，在第三金属板16上，形成有以与第二金属板14的长度方向左侧的端部和第一金属板12的高低差相一致的方式而被折曲的高低差部16D。
[0041]此外，如图1所不，在第三金属板16与第四金属板18的重叠部位22处，第一金属板12的折曲部12C、第四金属板18的横壁部18A的末端部、和第三金属板16的横壁部16A的末端部在重叠的状态下通过点焊34而被接合。而且，在第三金属板16与第四金属板18的重叠部位22处，第一金属板12的横壁部12A的末端部、第四金属板18的折曲部18C、和第三金属板16的折曲部16C在重叠的状态下通过点焊34而被接合。在第三金属板16上，形成有以与第四金属板18的长度方向右侧的端部和第一金属板12的高低差相一致的方式而被折曲的高低差部16E。
[0042]如图2所示，在结构部件10中，以相对于第一金属板12与第二金属板14的重叠部位20隔开预定的间隔的方式而配置有第三金属板16的纵壁部16B。在纵壁部16B上，于与第一金属板12和第二金属板14的重叠部位20对置的位置上，形成有贯穿纵壁部16B的作为贯穿部的贯穿孔26 (参照图1)。虽然在本实施方式中贯穿孔26为圆形，但并不限定于此，也可以为椭圆、矩形形状、菱形、多边形等的其他形状。
[0043]在第一金属板12的纵壁部12B的上端部以及折曲部12C上，通过焊接而接合有大致倒U字状的板材40的一端部。在板材40的另一端部上，通过焊接等而接合有向与第一金属板12的纵壁部12B对置的方向延伸的板材42的上端部。由此，即使欲从板材42侧(图2中的右侧)通过焊接而对第一金属板12与第二金属板14的重叠部位20进行接合，焊接用的夹具(点焊用的电极、激光照射装置等)也将与板材42发生干涉，从而无法将焊接用的夹具配置于适当的位置。换言之，无法与第一金属板12和第二金属板14的重叠部位20接触或无法在所对置的位置上配置焊接用的夹具，从而无法从板材42侧对重叠部位20进行焊接。
[0044]在本实施方式的结构部件10中，如图2以及图3所示，在纵壁部16B上形成有贯穿孔26，并且通过从作为激光照射装置的激光照射部28穿过贯穿孔26而向第一金属板12与第二金属板14的重叠部位20照射激光，从而在重叠部位20上形成激光焊接部30。而且，通过改变激光照射部28的激光的照射角度，并穿过相同的贯穿孔26而向重叠部位20照射激光，从而在重叠部位20上形成了不同于上述激光焊接部30的一个或两个以上(本实施方式中为两个)的激光焊接部30。由此，重叠部位20通过多个(本实施方式中为三个)激光焊接部30而被接合。
[0045]因此，第三金属板16的贯穿孔26的数量(本实施方式中为一个)少于激光焊接部30的数量(本实施方式中为三个)。
[0046]贯穿孔26的内径(孔径)被设定为，点焊用的电极不能插穿、且激光照射部28的激光能够穿过的尺寸。由此，能够将贯穿孔26的内径设定为激光所能穿过的最小尺寸。在本实施方式中，贯穿孔26的内径例如被设定为Φ大约10?15_。为了使一般的点焊用的电极在贯穿孔中插穿，贯穿孔的内径例如需要为Φ大约30mm以上。因此，与使点焊用的电极在贯穿孔中插穿的情况相比，能够使贯穿孔26的内径非常小。由此，使得第三金属板16的强度或刚性的降低被抑制。
[0047]在结构部件10中，对于第一金属板12与第二金属板14的重叠部位20以外的结合面(接合部位)而言，焊接用的夹具(点焊用的电极或激光照射部等)是能够接近的，从而能够通过一般的焊接方法来接合。在结构部件10中，通过对第一金属板12、第二金属板14、第三金属板16和第四金属板18的结合面进行接合，从而形成封闭截面。
[0048]在本实施方式中，第一金属板12、第二金属板14、第三金属板16、以及第四金属板18例如通过钢板(以铁为主要成分的合金)、铝合金等而被形成。
[0049]本实施方式的结构部件10，例如能够被用于汽车、铁路车辆、建筑部件等。
[0050]在此，在对本实施方式的结构部件10的作用以及效果进行说明之前，对第一比较例至第三比较例的结构部件进行说明。另外，对与第一实施方式相同的结构部分标记相同编号并省略其说明。
[0051]在图7以及图8中，作为第一比较例的结构部件200而图示了通过点焊来对第一金属板12与第二金属板14的重叠部位206进行接合的示例。如图7以及图8所示，在结构部件200中，由第一金属板12以及第二金属板14和第三金属板202形成封闭截面，并且以与第一金属板12和第二金属板14的重叠部位206隔开间隔的方式而配置有第三金属板202的纵壁部202B。在纵壁部202B上，形成有用于使点焊用的电极210贯穿的贯穿孔204。贯穿孔204的内径Φ被形成为大于电极210的外径，且在本比较例中，例如被设定为Φ大约 30mm。
[0052]如图8所示，从纵壁部202B的贯穿孔204中插入电极210，并使电极210的顶端与重叠部位206 (第二金属板14侧)接触，且从电极210的相反侧使点焊用的电极212的顶端与重叠部位206 (第一金属板12侧)接触。而且，通过在用电极210、212对重叠部位2 06加压的同时进行通电，从而使接触部成为局部熔融状态，由此形成点焊部208。S卩，第一金属板12与第二金属板14的重叠部位206通过点焊部208而被接合。
[0053]在这种结构部件200中，为了使电极210贯穿而将第三金属板202的贯穿孔204的内径设定为Φ大约30mm，并且贯穿孔204的内径大于本实施方式的被形成于第三金属板16上的贯穿孔26的内径。此外，需要在第三金属板202上形成与点焊部208的数量为相同数量的贯穿孔204。因此，由于在第三金属板202上设置了贯穿孔204，从而有可能使第三金属板202的强度或刚性降低。
[0054]在图9中，作为第二比较例的结构部件230，而对使通过激光焊接构成封闭截面的部件彼此结合时激光焊接较困难的示例进行说明。如图9所示，在第二比较例的结构部件230中，由第一金属板12以及第二金属板14、和第三金属板232形成封闭截面。以与第一金属板12和第二金属板14的重叠部位20隔开间隔的方式而配置有第三金属板232的纵壁部232B，在纵壁部232B上未形成贯穿孔。此外，在第三金属板232的纵壁部232B的相反侧处，以与第一金属板12和第二金属板14的重叠部位20隔开间隔的方式而配置有板材42 ο
[0055]在该结构部件230中，在对第一金属板12与第二金属板14的重叠部位20进行焊接时，即使欲从板材42侧插入激光照射部28，板材42也会成为阻碍，从而无法将激光照射部28配置于与重叠部位20对置的位置上。因此，从激光照射部28照射激光来对重叠部位20进行焊接较为困难。
[0056]接下来，对本实施方式的结构部件10的激光接合方法、以及作用和效果进行说明。
[0057]在本实施方式的结构部件10中，如图3所示，在第三金属板16的纵壁部16Β上形成有贯穿孔26。因此，在对第一金属板12与第二金属板14的重叠部位20进行焊接时，通过穿过该贯穿孔26而从激光照射部28向重叠部位20照射激光，从而在重叠部位20上形成了激光焊接部30。而且，如图2所示，通过多次改变激光照射部28的激光的照射角度并穿过相同的贯穿孔26而分别向重叠部位22照射激光，从而在重叠部位20上形成不同于上述激光焊接部30的多个激光焊接部30。由此，第一金属板12与第二金属板14的重叠部位20通过多个(本实施方式中为三个)激光焊接部30而被接合。
[0058]在这种结构部件10中，由于通过改变激光照射部28的激光的照射角度并穿过贯穿孔26而向重叠部位20照射激光，从而在重叠部位20上形成了多个激光焊接部30，因此第三金属板16的贯穿孔26的数量少于激光焊接部30的数量。在本实施方式中，通过在第三金属板16上设置一个贯穿孔26，从而在重叠部位20上形成了三个激光焊接部30。因此，在结构部件10中，能够抑制由于形成贯穿孔26而造成的第三金属板16的强度或刚性的降低。
[0059]此外，贯穿孔26的内径(孔径)被设定为，点焊用的电极210(参照图8)不能插穿、且激光照射部28的激光能够穿过的尺寸。因此，能够将贯穿孔26的内径设定为激光能够穿过的最小尺寸。虽然例如在第一比较例中，为了使点焊用的电极210贯穿，而将贯穿孔204的内径设定为Φ大约30mm，但在本实施方式中，贯穿孔26的内径被设定为Φ大约10?15mm。因此，与使点焊用的电极210在贯穿孔204中插穿的情况相比，能够使贯穿孔26的内径非常小。因此，能够可靠地抑制由于形成贯穿孔26而造成的第三金属板16的强度或刚性的降低。
[0060]而且，通过改变激光照射部28的激光的照射角度并穿过贯穿孔26而向重叠部位20照射激光，从而能够在重叠部位20的适当的位置上形成多个激光焊接部30。因此，能够提高构成封闭截面的结构部件10的部件之间的结合力。
[0061]例如，在将结构部件10用于汽车的车辆框架部件中的情况下，能够抑制结合部的耐力降低与刚性降低，并能够提高碰撞安全性与操作稳定性(车身刚性)等的车辆性能。
[0062]另外，代替第一实施方式的结构，也可以在第三金属板16的横壁部16A上设置作为贯穿部的贯穿孔。
[0063]此外，虽然在第一实施方式中，在以相对于第一金属板12与第二金属板14的重叠部位20隔开间隔的方式而配置的第三金属板16上，设置了用于使激光穿过的贯穿孔26，但并不限定于此。例如，也可以在以相对于第一金属板12与第二金属板14的重叠部位20隔开间隔的方式而配置的板材42上，设置用于使激光穿过的贯穿孔26。板材42并不限定于金属制。
[0064]接下来，使用图4来对本发明所涉及的激光接合结构的第二实施方式进行说明。另外，对于与前文所述的第一实施方式相同的结构部分标记相同的符号并省略其说明。
[0065]如图4所示，在使用了本实施方式的激光接合结构51的结构部件50中，以与第一金属板12和第二金属板14的重叠部位52隔开间隔的方式而配置有第三金属板16的纵壁部16B。重叠部位52的左右方向(结构部件50的长度方向)上的宽度大于第一实施方式的结构部件10 (参照图1)的重叠部位20的左右方向上的宽度。在纵壁部16B上，于与重叠部位20对置的位置上形成有贯穿孔26。在该结构部件50中，通过在图4中的上下方向以及左右方向上改变从贯穿孔26照射向重叠部位52的激光的照射角度，从而在重叠部位52上形成多于第一实施方式的结构部件10的数量(在本实施方式中为七个)的激光焊接部30。
[0066]在这种结构部件50中，由于通过从第三金属板16的一个贯穿孔26中照射激光而利用多个(本实施方式中为七个)激光焊接部30来对第一金属板12与第二金属板14的重叠部位52进行接合，因此能够更进一步地提高第一金属板12与第二金属板14的结合力。
[0067]接下来，使用图5以及图6来对本发明所涉及的激光接合结构的第三实施方式进行说明。另外，对于与前文所述的第一以及第二实施方式相同的结构部分标记相同的编号并省略其说明。
[0068]在图5中，以立体图图示出使用了第三实施方式的激光接合结构的车辆70。在图6中，图示了沿着图5中的6-6线的激光接合结构71的剖视图。另外，在这些图中适当图示的箭头标记FR表示车辆前方侧、箭头标记UP表示车辆上方侧、箭头标记OUT表示车辆宽度方向外侧。
[0069]如图5所示，在车辆70的前部70A中，板状的仪表盘72沿着车辆上下方向而被设置于车厢内74与发动机舱76之间。在仪表盘72的车辆前方侧的发动机舱76中，设置有沿车辆前后方向而延伸的左右一对的前纵梁78。
[0070]在仪表盘72的车辆上下方向上的上端部上，设置有沿着车辆宽度方向而延伸的前围板80。在前围板80的车辆宽度方向两端部上，连结有沿着车辆前后方向而配置的左右一对的作为车辆框架部件的上围板件82。在上围板件82与前纵梁78之间设置有悬架塔架84，且在悬架塔架84上设置有弹簧支架86。
[0071]如图5以及图6所示，在弹簧支架86的车辆宽度方向的外侧端部上，设置有上围板件82。上围板件82具备被配置于车辆上方侧且以向车辆下方侧开口的方式而被形成的上围板件外部件100、和以与上围板件外部件100的车辆宽度方向内侧的面相接触的方式而被配置的截面呈大致L字状的上围板件内部件102。而且，上围板件82具备沿着车辆宽度方向而被配置于上围板件外部件100的车辆下方侧的加强件104、和被配置于加强件104的车辆下方侧的上围板件下部件106。
[0072]上围板件外部件100具备:侧壁部100A，其沿着大致车辆上下方向而被配置于车辆宽度方向内侧；下端部100B，其从侧壁部100A起向车辆下方侧延伸；横壁部100C，其从侧壁部100A的上端部起向车辆宽度方向外侧延伸；侧壁部100D，其从横壁部100C的车辆宽度方向外侧端部起向车辆下方侧延伸；折曲部100E，其从侧 壁部10D的下端部起向车辆宽度方向外侧被折曲。
[0073]上围板件内部件102具备:侧壁部102A，其沿着大致车辆上下方向而配置；下端部102B，其从侧壁部102A起向车辆下方侧延伸；横壁部102C，其从侧壁部102A的上端部起向车辆宽度方向外侧延伸。上围板件内部件102的横壁部102C的上表面、和侧壁部102A以及下端部102B的侧面以如下方式而配置，即，除了局部之外，与上围板件外部件100的横壁部100C的从车辆宽度方向中间部起的车辆宽度方向内侧、和侧壁部100A以及下端部100B接触。弹簧支架86的车辆宽度方向外侧的上端部86A以与上围板件内部件102的下端部102B的车辆宽度方向外侧接触的方式而配置。
[0074]加强件104被架设于上围板件82的车辆上下方向中间部处。在加强件104上，形成有从车辆宽度方向内侧端部起向车辆下方侧折曲的折曲部104A，折曲部104A以与弹簧支架86的上端部86A接触的方式而配置。向加强件104的车辆宽度方向外侧延伸的外侧端部104B，以从车辆下方侧与上围板件外部件100的折曲部100E接触的方式而配置。
[0075]上围板件下部件106的截面被形成为大致弯曲状，车辆宽度方向内侧的折曲部106A通过焊接(点焊)而与弹簧支架86的侧壁部86B接合。在上围板件下部件106上，形成有从车辆宽度方向外侧的上端部向车辆宽度方向外侧折曲的折曲部106B，并且折曲部106B以与加强件104的外侧端部104B接触的方式而配置。上围板件外部件100的折曲部100E、加强件104的外侧端部104B、和上围板件下部件106的折曲部106B通过焊接(点焊)而被接合。
[0076]此外，上围板件外部件100的下端部100B、上围板件内部件102的下端部102B、弹簧支架86的上端部86A、和加强件104的折曲部104A通过焊接(点焊)而被接合。
[0077]在本实施方式中，上围板件外部件100与上围板件内部件102由钢板或铝合金等的金属板形成。
[0078]在该上围板件82中，由上围板件外部件100以及上围板件内部件102、和加强件104形成了封闭截面。即，上围板件82具备，使作为第一金属板的上围板件外部件100的侧壁部100A与作为第二金属板的上围板件内部件102的侧壁部102A重叠的重叠部位110。而且，上围板件82还具备，以与重叠部位110隔开间隔的方式而配置的、作为第三金属板的上围板件外部件100的侧壁部100D。在侧壁部100D上，形成有用于从激光照射部28向重叠部位110照射激光的贯穿孔26。
[0079]在这种上围板件82中，通过穿过侧壁部100D的贯穿孔26而从激光照射部28向上围板件外部件100的侧壁部100A与上围板件内部件102的侧壁部102A的重叠部位110照射激光，从而在重叠部位110形成激光焊接部30。而且，通过改变激光照射部28的激光的照射角度并穿过相同的贯穿孔26而对重叠部位110照射激光，从而在重叠部位110上形成与上述激光焊接部30不同的一个或两个以上(本实施方式中为两个)的激光焊接部30。由此，上围板件外部件100的侧壁部100A与上围板件内部件102的侧壁部102A的重叠部位110通过多个(本实施方式中为三个)激光焊接部30而被接合。
[0080]在这种上围板件82中，侧壁部100D的贯穿孔26的数量(本实施方式中为一个)少于激光焊接部30的数量(本实施方式中为三个)。此外，与使点焊用的电极210(参照图8)在贯穿孔204中插穿的情况相比，能够使贯穿孔26的内径非常小。因此，能够抑制由形成贯穿孔26而造成的上围板件外部件100的强度或刚性的降低。
[0081]此外，通过将激光接合结构71应用于上围板件82中，从而能够抑制上围板件82的结合部的耐力降低或刚性降低，由此能够提高碰撞安全性与操作稳定性(车身刚性)等的车辆性能。
[0082]另外，虽然在第三实施方式中，示出了将激光接合结构71应用于上围板件82中的示例，但并不限定于此，也可以将本实施方式的激光接合结构应用于车辆的其他的车辆结构部件中。而且，并不限定于车辆结构部件，也可以将本实施方式的激光接合结构应用于车辆以外的结构部件中。
[0083]符号说明
[0084]10结构部件
[0085]11激光接合结构
[0086]12第一金属板
[0087]14第二金属板
[0088]16第三金属板(第三板)
[0089]20重叠部位
[0090]26贯穿孔(贯穿部)
[0091]28激光照射部
[0092]30激光焊接部
[0093]50结构部件
[0094]51激光接合结构
[0095]52重叠部位
[0096]70 车辆
[0097]71激光接合结构
[0098]82上围板件
[0099]100上围板件外部件
[0100]100A侧壁部(第一金属板)
[0101]100D侧壁部(第三金属板)
[0102]102上围板件内部件
[0103]102A侧壁部(第二金属板)
[0104]104加强件
[0105]110重叠部位
【主权项】
1.一种激光接合结构，具有: 至少两块金属板，其以相互重叠的方式而配置，并且所述重叠部位通过两处以上的激光焊接部而被接合； 第三板，其以相对于所述重叠部位隔开间隔的方式而配置； 贯穿部，其被形成于所述第三板上，并使激光穿过所述第三板而照射在所述重叠部位上，并且所述贯穿部的数量与所述激光焊接部的数量相比而较少。
2.如权利要求1所述的激光接合结构，其中， 所述贯穿部的孔径被设定为，点焊用的电极不能插穿、且所述激光能够穿过的尺寸。
3.如权利要求1或权利要求2所述的激光接合结构，其中， 所述第三板为金属板， 通过所述至少两块金属板与所述第三金属板而形成了封闭截面。
4.如权利要求3所述的激光接合结构，其中， 通过所述至少两块金属板与所述第三金属板而构成了车辆框架部件。
5.一种激光接合方法，具有: 将至少两块金属板以相互重叠的方式而配置，并且穿过贯穿部而从激光照射装置向所述重叠部位照射激光，从而在所述重叠部位上形成激光焊接部的工序，其中，所述贯穿部被形成于，以相对于所述重叠部位隔开间隔的方式而配置的第三板上； 通过改变所述激光照射装置的激光的照射角度，并穿过相同的所述贯穿部而向所述重叠部位照射激光，从而在所述重叠部位上形成与所述激光焊接部不同的一个或两个以上的激光焊接部的工序。
【专利摘要】本发明取得一种能够抑制以与至少两块金属板(12、14)隔开间隔的方式而配置的第三板(16)的强度或刚性的降低的激光接合结构(10)以及激光接合方法。激光接合结构(10)具备：至少两块金属板(12、14)，其以相互重叠的方式而配置的重叠部位通过两处以上的激光焊接部而被接合；第三板(16)，其以相对于所述重叠部位隔开间隔的方式而配置。在第三板(16)上，形成有使激光贯穿该第三板而照射在所述重叠部位上、且数量少于所述激光焊接部(30)的数量的贯穿部(26)。
【IPC分类】B23K26-22, B61D17-00
【公开号】CN104812522
【申请号】CN201280075240
【发明人】嶋田时宗, 渡边明义, 吉冈秀幸, 中村好男, 是石智正
【申请人】丰田自动车株式会社
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2012年11月27日
【公告号】EP2926938A1, US20150209909, WO2014083617A1...
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