溶接ビードの補強効果を利用した薄板構造体の振動モードの制御方法
【課題】コストや重量をほとんど増加させないで、薄板部品の疲労亀裂発生の防止、または疲労亀裂発生時期の遅延を効果的に達成できる溶接ビードの補強効果を利用した薄板構造体の振動モードの制御方法を提供する。
【解決手段】少なくとも１部品は薄板でなる、少なくとも２部品１１，１５を溶接する溶接ビードの補強効果を利用した薄板構造体の振動モードの制御方法である。薄板部品１１に他の部品１５を数箇所で断続的にアーク溶接した溶接部品における、応力が集中する溶接部位ｅと、応力の方向と大きさとを予め検証する。応力が集中する溶接部位ｅと薄板部品１１とに跨って、薄板部品１１に疲労亀裂が発生しない方向と長さに設定した応力分散用溶接ビードｆを置く。
【解決手段】少なくとも１部品は薄板でなる、少なくとも２部品１１，１５を溶接する溶接ビードの補強効果を利用した薄板構造体の振動モードの制御方法である。薄板部品１１に他の部品１５を数箇所で断続的にアーク溶接した溶接部品における、応力が集中する溶接部位ｅと、応力の方向と大きさとを予め検証する。応力が集中する溶接部位ｅと薄板部品１１とに跨って、薄板部品１１に疲労亀裂が発生しない方向と長さに設定した応力分散用溶接ビードｆを置く。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接ビードの補強効果を利用した薄板構造体の振動モードの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、例えば自動車用シートのシートバック内において、パイプフレーム３０の左右の平面部３０ａに跨ってロアーフレーム３１の端面３１ａをアーク溶接することがある。そして、ロアーフレーム３１の端面３１ａの縁部の上下方向に沿って施す連続的な溶接ビード３２を、パイプフレーム３０の平面部３０ａに延長させている（特許文献１参照）。
【０００３】
この溶接ビード３２に延長部３２ａを設ける理由は、溶接結合部にエンボスやリブと同等の補強機能を付与することで、平面部３０ａやロアーフレーム３１の変形とそれに伴う疲労亀裂を防止するというものである。
【０００４】
特許文献１のパイプフレーム３０の平面部３０ａは、パイプフレーム３０の下端部を偏平に潰すことで形成したものである。このパイプフレーム３０の肉厚は、約１．５ｍｍ程度のものが多く用いられてきたことから、平面部３０ａは、約１．５ｍｍ程度の板厚の２枚重ねということができる。また、ロアーフレーム３１の板厚は、約１．５ｍｍ程度のものが多く用いられてきた。
【０００５】
このような約１．５ｍｍ程度の板厚は、シートバックのフレームとしては、「厚板」に属するものである。
【０００６】
ところで、近年では、図１０（ａ）を流用すれば、フレーム３０パイプ部分は上部のＡの範囲とし、下部のＢの範囲は、プレス成形品であるサイドフレームをパイプ部分の下部に溶接したものが採用されている。
【０００７】
このサイドフレームをより軽量化するために、板厚が約０．５ｍｍ程度の板材を２枚重ねして、凹凸リブ形状で補強したプレス製品が採用されている。同様に、ロアーフレーム３１をより軽量化するために、板厚が約０．５ｍｍ程度の板材を凹凸リブ形状で補強したプレス成形品も採用されている。
【０００８】
このような約０．５ｍｍ程度の板厚は、シートバックのフレームとしては、「薄板」に属するものである。なお、後述する実施形態のように、シートクッションのクッションフレームのサイドフレームを「厚板」とし、クッションパンを「薄板」とするものも存在する。
【０００９】
したがって、特許文献１のような厚板同士を溶接するに際して、溶接ビード３２の延長部３２ａを設けることは、溶接結合部にエンボスやリブと同等の補強機能を付与できさえすれば、溶接ビード３２の延長部の方向や長さは、さほど問題とはならない。このことから、特許文献１では、溶接ビード３２の延長部３２ａの方向は、ロアーフレーム３１の端面３１ａの縁部の上下方向に沿って延長させるものとし、延長寸法は、少しだけ（１５ｍｍ程度）としているに過ぎない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭６２−２５９６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、板厚が約０．５ｍｍ程度の薄板部品（例えばサイドフレーム）に、別の部品〔例えばロアーフレーム（補強部材）〕を溶接する際には、数箇所程度で断続的にスポット溶接をすることが多い。この場合、断続的な溶接部位の全てに応力が集中するものではなく、特定の溶接部位に応力が集中して疲労亀裂が発生しやすいことから、応力が集中する溶接部位を見極め、その溶接部位に疲労亀裂の発生を抑制する対策を施すことが効果的である。
【００１２】
そのために、溶接位置や長さに制約があり、応力分散の設定が困難であるスポット溶接を採用しないで、溶接位置や長さの設定の自由度が高いアーク溶接を採用することが効果的である。
【００１３】
本発明は、前記知見に基づいてなされたもので、コストや重量をほとんど増加させないで、薄板部品の疲労亀裂発生の防止、または疲労亀裂発生時期の遅延を効果的に達成できる溶接ビードの補強効果を利用した薄板構造体の振動モードの制御方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決するために、本発明は、少なくとも１部品は薄板でなる、少なくとも２部品を溶接するに際して、応力が集中する溶接部位と薄板部品とに跨って、応力分散用溶接ビードを置くことを特徴とする溶接ビードの補強効果を利用した薄板構造体の振動モードの制御方法を提供するものである。
【００１５】
前記薄板部品に入力される繰り返し荷重による振動の振幅が大きい溶接部位と薄板部品とに跨って、薄板部品に疲労亀裂が発生しない方向と長さに設定した応力分散用溶接ビードを置く構成とすることができる。
【００１６】
前記薄板部品に入力される繰り返し荷重による振動の振幅が大きい溶接部位の一部に、溶接ビードを置かない構成とすることができる。
【００１７】
前記薄板部品は、自動車用シートのシートバック内のバックフレームにおいて、板材を２枚重ねした左右のサイドフレームであり、前記他の部品は、シートバックの前倒用スプリングのために、左右のサイドフレームのいずれか一方のアッパーブラケットにアーク溶接するばね掛けブラケットであり、このばね掛けブラケットは、アッパーブラケットの外側面側に当てがい、アッパーブラケットの内側面側からアーク溶接するとともに、応力が集中する溶接部位とアッパーブラケットの内側面とに跨って応力分散用溶接ビードを置く構成とすることができる。
【００１８】
前記アッパーブラケットに、外側面から内側面の方向に凹む位置決め用凹部が形成され、前記ばね掛けブラケットに、前記位置決め用凹部に嵌合する位置決め用凸部が形成されて、前記アーク溶接は、アッパーブラケットの位置決め用凹部とばね掛けブラケットの位置決め用凸部とをアーク溶接する構成とすることができる。
【００１９】
前記薄板部品は、自動車用シートのシートバック内のバックフレームにおいて、板材を２枚重ねした左右のサイドフレームであり、前記他の部品は、左右のサイドフレームに跨ってアーク溶接する補強部材であり、この補強部材の左右端部は、左右のサイドフレームの側出部の前面にそれぞれ当てがい、左右のサイドフレームの側出部の裏面側からアーク溶接するとともに、応力が集中する溶接部位とサイドフレームの裏面とに跨って応力分散用溶接ビードを置く構成とすることができる。
【００２０】
前記他の部品は、自動車用シートのシートクッション内のクッションフレームにおいて、左右のサイドフレームであり、前記薄板部品は、左右のサイドフレームに跨ってアーク溶接するクッションパンであり、このクッションパンの左右端部近傍の下面は、左右のサイドフレームの上面にそれぞれ当てがい、クッションパンの左右端部の近傍に形成した穴部の周囲をサイドフレームの上面にアーク溶接するとともに、応力が集中する溶接部位とクッションパンの上面とに跨って応力分散用溶接ビードを置く構成とすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、薄板部品に他の部品を溶接するに際して、応力が集中する溶接部位と薄板部品とに跨って応力分散用溶接ビードを置く。これにより、応力分散用溶接ビードの補強効果で、薄板部品の疲労亀裂発生の防止、または疲労亀裂発生時期の遅延を効果的に達成できるようになる。
【００２２】
また、薄板部品に他の部品を溶接する工程に続いて、応力分散用溶接ビードを置くことができる。したがって、応力分散用溶接ビードを置く施工は、通常の溶接施工の範囲内であり、特殊な技術を必要としないので、コストがほとんど増加しないうえ、応力分散用溶接ビードを置くだけであるので、溶接構造物の重量もほとんど増加しない。
【００２３】
一方、薄板部品に入力される繰り返し荷重による振動の振幅が大きい溶接部位と薄板部品とに跨って、薄板部品に疲労亀裂が発生しない方向と長さに設定した応力分散用溶接ビードを置く構成とする。これによれば、薄板部品に入力される繰り返し荷重による振動の振幅が大きい溶接部位と薄板部品とに跨って、薄板部品に疲労亀裂が発生しない方向と長さに設定した応力分散用溶接ビードを、無駄なく効果的に置くことができる。
【００２４】
また、薄板部品に入力される繰り返し荷重による振動の振幅が大きい溶接部位の一部に、溶接ビードを置かない構成とする。これによれば、繰り返し荷重による振動の振幅が大きい溶接部位は、いわゆる呼吸する所（振動の腹に当たる所）であり、この溶接部位（正確には溶接予定部位）に溶接ビードを置かない、つまり溶接ビートを無くして拘束を外すようにする。これにより、溶接予定部位が「振動の節」になることを避けることができ、全体で弾性変形させることで、薄板部品の疲労亀裂発生をより有効に防止できるようになる。ここで「振動の節」とは、繰り返し荷重による振動の振幅が小さい所（振動の腹の逆）である。
【００２５】
さらに、薄板部品は、自動車用シートのシートバック内のバックフレームにおける左右のサイドフレームとする。また、他の部品は、シートバックの前倒用スプリングのばね掛けブラケットとする。そして、ばね掛けブラケットは、アッパーブラケットの内側面側からアーク溶接し、応力が集中する溶接部位とアッパーブラケットの内側面とに跨って応力分散用溶接ビードを置く構成とすることができる。
【００２６】
これによれば、ばね掛けブラケットに作用する前倒用スプリングのスプリング力による応力が特定の溶接部位に集中しても、応力分散用溶接ビードで応力がサイドフレームのアッパーブラケットに分散される。したがって、サイドフレームのアッパーブラケットの特定の溶接部位の疲労亀裂発生の防止、または疲労亀裂発生時期の遅延を効果的に達成できるようになる。
【００２７】
また、アッパーブラケットの位置決め用凹部とばね掛けブラケットの位置決め用凸部とをアーク溶接する構成とすることができる。
【００２８】
これによれば、アッパーブラケットの位置決め用凹部にばね掛けブラケットの位置決め用凸部が嵌合されることで、この部分を断続的にアーク溶接するだけで、溶接箇所が少なくてもスプリング力で浮き上がらないよう確実に保持されるようになる。
【００２９】
さらに、薄板部品は、自動車用シートのシートバック内のバックフレームにおける左右のサイドフレームとする。また、他の部品は、左右のサイドフレームに跨ってアーク溶接する補強部材とする。そして、補強部材は、サイドフレームの側出部の裏面側からアーク溶接し、応力が集中する溶接部位とサイドフレームの裏面とに跨って応力分散用溶接ビードを置く構成とすることができる。
【００３０】
これによれば、補強部材に作用する着座者の荷重による応力が特定の溶接部位に集中しても、応力分散用溶接ビードで応力がサイドフレームに分散される。したがって、サイドフレームの特定の溶接部位の疲労亀裂発生の防止、または疲労亀裂発生時期の遅延を効果的に達成できるようになる。
【００３１】
また、他の部品は、自動車用シートのシートクッション内のクッションフレームにおける左右のサイドフレームとする。また、薄板部品は、左右のサイドフレームに跨ってアーク溶接するクッションパンとする。そして、クッションパンは、左右端部の近傍の穴部の周囲をサイドフレームの上面にアーク溶接し、応力が集中する溶接部位とクッションパンの上面とに跨って応力分散用溶接ビードを置く構成とすることができる。
【００３２】
これによれば、クッションパンに作用する着座者の荷重による応力が特定の溶接部位に集中しても、応力分散用溶接ビードで応力がクッションパンに分散される。したがって、クッションパンの特定の溶接部位の疲労亀裂発生の防止、または疲労亀裂発生時期の遅延を効果的に達成できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】自動車用シートの内部に配置されるフレーム構造体の背面側斜視図である。
【図２】従前のアッパーブラケットとばね掛けブラケットとの溶接構造の斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るアッパーブラケットとばね掛けブラケットとの溶接構造であり、（ａ）は表面側の斜視図、（ｂ）は裏面側の斜視図である。
【図４】（ａ）は図３（ａ）の要部拡大図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線拡大断面図である。
【図５】従前のアッパーブラケットと補強部材との溶接構造であり、（ａ）は表面側の斜視図、（ｂ）は裏面側の斜視図である。
【図６】本発明の実施形態に係るアッパーブラケットと補強部材との溶接構造であり、（ａ）は裏面側の要部斜視図、（ｂ）は（ａ）のＩＩ−ＩＩ線拡大断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係るアッパーブラケットと補強部材との溶接構造の表面側の要部斜視図である。
【図８】本発明の実施形態に係るサイドフレームとクッションパンとの溶接構造であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図９】（ａ）は、図９（ａ）（ｂ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線拡大断面図、（ｂ）は、本発明の実施形態に係るサイドフレームとクッションパンとの溶接構造の図８（ａ）の要部拡大図、（ｃ）は、従来のサイドフレームとクッションパンとの溶接構造の図８（ａ）の要部拡大図である。
【図１０】特許文献１であり、（ａ）はパイプフレームとロアーフレームの正面図、（ｂ）は平面部とロアーフレームの溶接部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、自動車用シートの内部に配置されるフレーム構造体１の背面側斜視図である。
【００３５】
フレーム構造体１は、シートクッションの内部に配置されるクッションフレーム２と、シートバックの内部に配置されるバックフレーム３とで構成されている。
【００３６】
クッションフレーム２の後部のロアブラケット４の内側に、バックフレーム３の下部のアッパーブラケット５が重ね合わされて、リクライニング軸６（図２参照）で連結されている。これにより、クッションフレーム２に対して、バックフレーム３が前後方向にリクライニングできるようになる。
【００３７】
バックフレーム３は、２本のパイプ１０である上部と、この各パイプ１０の左右の下部に上部がアーク溶接されたサイドフレーム１１である側部と、この左右のサイドフレーム１１の下部側に跨ってアーク溶接された補強部材１２である下部とで構成されている。
【００３８】
サイドフレーム１１と補強部材１２は、凹凸リブ形状で補強したプレス製品である。特に、サイドフレーム１１は、図４（ｂ）のように、板厚が約０．５ｍｍ程度の板材（インナーパネル１１ａとアウターパネル１１ｂ）を２枚重ねしたものである。そして、図６（ｂ）のように、インナーパネル１１ａの端部１１ｃは、アウターパネル１１ｂの端部１１ｄの外面に巻き締めることで、より補強されたフレーム構造となっている。ここで、サイドフレーム１１は、本発明の「薄板部品（金属部品）」に相当する。
【００３９】
図２に示すように、リクライニング軸６と同軸に、バックフレーム３を前倒させるために、前方向Ｆに付勢する渦巻きスプリング１４が設けられている。この渦巻きスプリング１４の内端部１４ａは、ロアブラケット４のばね掛け部４ａに係止されるとともに、外端部１４ｂは、アッパーブラケット５にアーク溶接したばね掛けブラケット１５に係止されている。ここで、ばね掛けブラケット１５は、本発明の「他の部品（金属部品）」に相当する。
【００４０】
アッパーブラケット５には、外側面から内側面の方向に円形状で凹む複数個（本例では４個）の位置決め用凹部５ａ〔図４（ｂ）参照〕が形成されている。また、ばね掛けブラケット１５の基部１５ｂには、アッパーブラケット５の位置決め用凹部５ａにそれぞれ嵌合する円形状の位置決め用凸部１５ａ〔図４（ｂ）参照〕が形成されている。
【００４１】
そして、ばね掛けブラケット１５の位置決め用凸部１５ａを、アッパーブラケット５の位置決め用凹部５ａに嵌合させながら、ばね掛けブラケット１５の基部１５ｂを位置決め用凹部５ａの外側面に当てがう。
【００４２】
この状態で、従前では、図２に示したように、ばね掛けブラケット１５の基部１５ｂの前端１５ｃと後端１５ｄを、アッパーブラケット５の外側面にアーク溶接して溶接ビード（溶接部位）ａ，ｂを置いていた。しかし、作動耐久テストにおいて規定回数の７５％前後で、溶接ビードｂの部分で、アッパーブラケット５の外側面に疲労亀裂ｃが発生しやすいことが明らかになった。これは、ばね掛けブラケット１５に作用する渦巻きスプリング（前倒用スプリング）１４のスプリング力Ｐによる応力が、特定の溶接ビードｂに集中することに起因する。
【００４３】
そこで、本発明においては、応力が集中する溶接ビードｂを見極めて、疲労亀裂の発生を抑制する対策を施すこととした。
【００４４】
具体的には、図３および図４に示すように、アッパーブラケット５の内側面から、最前位置と最後位置との２箇所におけるアッパーブラケット５の位置決め用凹部５ａとばね掛けブラケット１５の位置決め用凸部１５ａとを、アーク溶接して溶接ビードｄ，ｅを置いたものである。
【００４５】
そして、耐久試験や構造計算等に基づくシミュレーションによって、応力が集中する溶接ビードｅにおける応力の方向と大きさとを予め検証する。
【００４６】
この検証に基づいて、溶接ビードｅに応力が集中しないで、アッパーブラケット５に応力を分散できるように、溶接ビードｅとアッパーブラケット５の内側面（インナーパネル１１ａ）とに跨って、薄板部品であるアッパーブラケット５に疲労亀裂が発生しない方向と長さに設定した応力分散用溶接ビードｆを置くものである。
【００４７】
この方向と長さの設定は、耐久試験による場合には、応力分散用溶接ビードｆの方向と長さを変えた複数台の試験用フレーム構造体１を作成し、繰り返し耐久試験を行って、最適な結果であったものに決定することができる。
【００４８】
本実施形態のようなばね掛けブラケット１５の場合には、図４（ａ）のように、応力分散用溶接ビードｆは、溶接ビードｅに交差して前後方向に約２０ｍｍずつ延在させ、アッパーブラケット５の垂直な後端部５ｂに直角な線Ｌに対して、約１５°の傾斜角であることが最適であった。
【００４９】
なお、前側の溶接ビードｄは、アッパーブラケット５の内面に複数のかしめピン１７で固定した補強板１８の端部に一部が重なるように溶接ビードｄを置くことが好ましく、応力分散用溶接ビードｆの後側の端部は、補強板１８の端部に重なるようにアーク溶接で溶接ビードｇを置くことが好ましい。
【００５０】
前記のようなサイドフレーム１１のアッパーブラケット５とばね掛けブラケット１５との溶接構造であれば、アッパーブラケット５にばね掛けブラケット１５を数箇所で断続的にアーク溶接して溶接ビードｄ，ｅを置いたものを用いて、耐久試験等に基づくシミュレーションによって、応力が集中する溶接ビードｅにおける応力の方向と大きさとを予め検証する。
【００５１】
その上で、応力が集中する溶接ビードｅとアッパーブラケット５とに跨って、応力を分散させることで、サイドフレーム１１のアッパーブラケット５に疲労亀裂が発生しない方向と長さに設定した応力分散用溶接ビードｆを置く。
【００５２】
これにより、効果の少ない方向や長さの無駄な応力分散用溶接ビードｆを置くことなく、応力分散用溶接ビードｆの補強効果で、サイドフレーム１１のアッパーブラケット５の疲労亀裂発生の防止、または疲労亀裂発生時期の遅延を効果的に達成できるようになる。
【００５３】
また、サイドフレーム１１のアッパーブラケット５にばね掛けブラケット１５を数箇所で断続的にアーク溶接する工程に続いて、応力分散用溶接ビードｆを置くことができる。したがって、応力分散用溶接ビードｆを置く施工は、通常の溶接施工の範囲内であり、特殊な技術を必要としないので、コストがほとんど増加しない。また、応力分散用溶接ビードｆを置くだけであるので、フレーム構造体（溶接構造物）１の重量もほとんど増加しない。
【００５４】
因みに、薄板部品の疲労亀裂発生を防止するために、設計応力を低下させる方法では、板状鋼板が本来備えている強度を活用することができず、応力を低下させるために厚板を使用することになるので、溶接構造物の重量が増加する。また、補強部材を用いて形状を変えることで、溶接部近傍の応力を局部的に低下させる方法では、補強のためにコストが増加し、補強部材による溶接構造物の重量が増加する。さらに、溶接ビード部を仕上げ、溶接ビードによる応力集中を低下させる形状をコントロールする方法では、その施工と形状確認のためにコストが増加する。
【００５５】
さらに、アッパーブラケット５の位置決め用凹部５ａにばね掛けブラケット１５の位置決め用凸部１５ａが嵌合されることで、この部分を断続的にアーク溶接するだけで、溶接箇所が少なくてもスプリング力で浮き上がらないよう確実に保持されるようになる。
【００５６】
また、図２の従前の例では、溶接ビードａの付近は、いわゆる呼吸する所（振動の腹に当たる所）であり、本実施形態では、この溶接ビードａを無くすことで（拘束を外す。）、アッパーブラケット５を応力の伝達経路から外すことができた。
【００５７】
図３、図４の実施形態は、アッパーブラケット５とばね掛けブラケット１５との溶接構造であったが、図６、図７の実施形態のように、アッパーブラケット５と補強部材１２との溶接構造にも適用することができる。
【００５８】
図５に示すように、補強部材１２の左右の端部１２ａは、左右のサイドフレーム１１の側出部１１ｆの前面にそれぞれ当てがう。ここで、補強部材１２は、本発明の「他の部品（金属部品）」に相当する。
【００５９】
この状態で、従前は、前側から見た図５（ａ）のように、補強部材１２の上下のフランジ部１２ｂ，１２ｃを、アッパーブラケット５の側出部１１ｆにアーク溶接して溶接ビード（溶接部位）ｐ，ｑを置いていた。また、後側から見た図５（ｂ）のように、補強部材１２の左右の端部１２ａを、アッパーブラケット５の側出部１１ｆの裏面側からアーク溶接して上下側の溶接ビード（溶接部位）ｒ，ｓを置いていた。しかし、作動耐久テストにおいて規定回数の２５％前後で、溶接ビードｑの部分で、アッパーブラケット５の側出部１１ｆに疲労亀裂ｃが発生しやすいことが明らかになった。これは、補強部材１２に作用する着座者の荷重による応力が、特定の溶接ビードｑに集中することに起因する。
【００６０】
そこで、本発明においては、応力が集中する溶接ビードｑを見極めて、疲労亀裂の発生を抑制する対策を施すこととした。
【００６１】
具体的には、図７のように、上フランジ部１２ｂの溶接ビードｐを残し、応力が集中する下フランジ部１２ｃの溶接ビードｑを無くしたうえで、耐久試験や構造計算等に基づくシミュレーションによって、応力が集中する溶接ビードｓにおける応力の方向と大きさとを予め検証する。
【００６２】
この検証に基づいて、図６のように、溶接ビードｓに応力が集中しないで、アッパーブラケット５に応力を分散できるように、溶接ビードｓとサイドフレーム１１のアッパーブラケット（薄板部品）５の後面とに跨って、薄板部品であるアッパーブラケット５に疲労亀裂が発生しない方向と長さに設定した応力分散用溶接ビードｔ，ｕを置くものである。
【００６３】
この方向と長さの設定は、耐久試験による場合には、応力分散用溶接ビードｔ，ｕの方向と長さを変えた複数台の試験用フレーム構造体１を作成し、繰り返し耐久試験を行って、最適な結果であったものに決定することができる。
【００６４】
応力分散用溶接ビードｔ，ｕを置く場合には、先ず、溶接ビードｓの下端に重ね合わせて、略直角外側方向に応力分散用溶接ビードｔを置く。ついで、応力分散用溶接ビードｔの外端部に重ね合わせて、略直角下側方向で、インナーパネル１１ａとアウターパネル１１ｂの段部に沿って応力分散用溶接ビードｔを置く。なお、応力分散用溶接ビードｔは、応力分散用溶接ビードｓ，ｕに対して、４５°程度で傾斜させていてもよい。
【００６５】
本実施形態のような補強部材１２の場合には、図６（ａ）のように、応力分散用溶接ビードｔは、外方向に約１０ｍｍで延在させ、応力分散用溶接ビードｕは、下方向に約１５ｍｍで延在させることが最適であった。
【００６６】
前記のようなサイドフレーム１１のアッパーブラケット５と補強部材１２との溶接構造であれば、サイドフレーム１１のアッパーブラケット５に補強部材１２を数箇所で断続的にアーク溶接して溶接ビードｐ，ｒ，ｓを置いたものを用いて、耐久試験等に基づくシミュレーションによって、応力が集中する溶接ビードｓにおける応力の方向と大きさとを予め検証する。
【００６７】
その上で、応力が集中する溶接ビードｓとアッパーブラケット５とに跨って、応力を分散させることでアッパーブラケット５に疲労亀裂が発生しない方向と長さに設定した応力分散用溶接ビードｔ，ｕを置く。
【００６８】
これにより、効果の少ない方向や長さの無駄な応力分散用溶接ビードｔ，ｕを置くことなく、応力分散用溶接ビードｔ，ｕの補強効果で、サイドフレーム１１のアッパーブラケット５の疲労亀裂発生の防止、または疲労亀裂発生時期の遅延を効果的に達成できるようになる。
【００６９】
また、サイドフレーム１１のアッパーブラケット５に補強部材１２を数箇所で断続的にアーク溶接する工程に続いて、応力分散用溶接ビードｔ，ｕを置くことができる。したがって、応力分散用溶接ビードｔ，ｕを置く施工は、通常の溶接施工の範囲内であり、特殊な技術を必要としないので、コストがほとんど増加しないうえ、応力分散用溶接ビードｔ，ｕを置くだけであるので、フレーム構造体（溶接構造物）１の重量もほとんど増加しない。
【００７０】
また、図５の従前の例では、溶接ビードｑの付近は、いわゆる呼吸する所（振動の腹に当たる所）であり、本実施形態では、この溶接ビードｑを無くしたことで（拘束を外す。）、アッパーブラケット５を応力の伝達経路から外すことができた。
【００７１】
特に、応力分散用溶接ビードｔ，ｕを不静定ばりにして、締結強度を確保するためと加振振動の節を作ることとによって、締結部が「振動の腹」になることを避けて、全体で弾性変形させることで、サイドフレーム１１のアッパーブラケット５の疲労亀裂発生をより有効に防止できるようになる。
【００７２】
一方、図８、図９の実施形態のように、クッションフレーム２のサイドフレーム２１とクッションパン２２との溶接構造にも適用することができる。
【００７３】
クッションフレーム２は、クッションパン（前部の補強部材）２２である前部と、このクッションパン２２の左右の前下部に上部がアーク溶接されたサイドフレーム２１である側部と、この左右のサイドフレーム２１の後部側に跨ってアーク溶接された補強部材２３である後部とで構成されている。
【００７４】
クッションパン２２と補強部材２３は、凹凸リブ形状で補強したプレス製品である。また、サイドフレーム２１は、１枚物の厚板となっている。ここで、サイドフレーム２１は、本発明の「他の部品（金属部品）」に相当する。
【００７５】
図８に示すように、クッションパン２２の左右端部２２ａの近傍の下面は、左右のサイドフレーム２１の前部２１ａの上面にそれぞれ当てがう。ここで、クッションパン２２は、本発明の「薄板部品（金属部品）」に相当する。
【００７６】
クッションパン２２の左右端部２２ａの近傍の前後位置には、合計４箇所に、前後方向に長穴状の穴部２２ｂがそれぞれ形成されている。
【００７７】
この状態で、従前は、上側から見た図９（ｃ）と、そのＩＩＩ−ＩＩＩ線拡大断面図である図９（ａ）のように、クッションパン２２の各穴部２２ｂの周囲を、サイドフレーム２１の前部２１ａの上面に略Ｃ字状にアーク溶接して溶接ビード（溶接部位）ｗ，ｘを置いていた。しかし、作動耐久テストにおいて規定回数の６０％前後で、後位置の溶接ビードｘの部分で、クッションパン２２の上面に疲労亀裂ｃが発生しやすいことが明らかになった。これは、クッションパン２２に作用する着座者の荷重による応力が、特定の溶接ビードｘに集中することに起因する。
【００７８】
そこで、本発明においては、応力が集中する溶接ビードｘを見極めて、疲労亀裂の発生を抑制する対策を施すこととした。
【００７９】
具体的には、耐久試験や構造計算等に基づくシミュレーションによって、応力が集中する溶接ビードｘにおける応力の方向と大きさとを予め検証する。
【００８０】
この検証に基づいて、図９（ｂ）のように、溶接ビードｘに応力が集中しないで、クッションパン２２に応力を分散できるように、溶接ビードｘとクッションパン（薄板部品）２２の上面とに跨って、薄板部品であるクッションパン２２に疲労亀裂が発生しない方向と長さに設定した応力分散用溶接ビードｙを置くものである。
【００８１】
この方向と長さの設定は、耐久試験による場合には、応力分散用溶接ビードｙの方向と長さを変えた複数台の試験用フレーム構造体１を作成し、繰り返し耐久試験を行って、最適な結果であったものに決定することができる。
【００８２】
応力分散用溶接ビードｙを置く場合には、溶接ビードｘのコーナー部分に先端部分を重ね合わせて、傾斜させながら外向き方向に応力分散用溶接ビードｙを置く。
【００８３】
本実施形態のようなクッションパン２２の場合には、図９（ｂ）のように、応力分散用溶接ビードｙは、外向き方向に約２０ｍｍで延在させ、前後方向に対して、約４５°の傾斜角θであることが最適であった。
【００８４】
前記のようなサイドフレーム２１とクッションパン２２との溶接構造であれば、サイドフレーム２１の前部２１ａに、穴部２２ｂを介してクッションパン２２を数箇所で断続的にアーク溶接して溶接ビードｗ，ｘを置いたものを用いて、耐久試験等に基づくシミュレーションによって、応力が集中する溶接ビードｘにおける応力の方向と大きさとを予め検証する。
【００８５】
その上で、応力が集中する溶接ビードｘとクッションパン２２とに跨って、応力を分散させることでクッションパン２２に疲労亀裂が発生しない方向と長さに設定した応力分散用溶接ビードｙを置く。
【００８６】
これにより、効果の少ない方向や長さの無駄な応力分散用溶接ビードｙを置くことなく、応力分散用溶接ビードｙの補強効果で、クッションパン２２の疲労亀裂発生の防止、または疲労亀裂発生時期の遅延を効果的に達成できるようになる。
【００８７】
また、サイドフレーム２１とクッションパン２２を数箇所で断続的にアーク溶接する工程に続いて、応力分散用溶接ビードｙを置くことができる。したがって、応力分散用溶接ビードｙを置く施工は、通常の溶接施工の範囲内であり、特殊な技術を必要としないので、コストがほとんど増加しないうえ、応力分散用溶接ビードｙを置くだけであるので、フレーム構造体（溶接構造物）１の重量もほとんど増加しない。
【符号の説明】
【００８８】
１ フレーム構造体（溶接構造物）
３ バックフレーム
５ アッパーブラケット（薄板部品）
５ａ 位置決め用凹部
１１ サイドフレーム（薄板部品）
１１ａ インナーパネル
１１ｂ アウターパネル
１１ｆ 側出部
１２ 補強部材（他の部品）
１２ａ 端部
１４ 渦巻きスプリング（前倒用スプリング）
１５ ばね掛けブラケット（他の部品）
１５ａ 位置決め用凸部
２１ サイドフレーム（他の部品）
２２ クッションパン（薄板部品）
２２ｂ 穴部
ｅ，ｓ，ｘ 溶接ビード（応力が集中する溶接部位）
ｆ，ｔ，ｕ，ｙ 応力分散用溶接ビード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接ビードの補強効果を利用した薄板構造体の振動モードの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、例えば自動車用シートのシートバック内において、パイプフレーム３０の左右の平面部３０ａに跨ってロアーフレーム３１の端面３１ａをアーク溶接することがある。そして、ロアーフレーム３１の端面３１ａの縁部の上下方向に沿って施す連続的な溶接ビード３２を、パイプフレーム３０の平面部３０ａに延長させている（特許文献１参照）。
【０００３】
この溶接ビード３２に延長部３２ａを設ける理由は、溶接結合部にエンボスやリブと同等の補強機能を付与することで、平面部３０ａやロアーフレーム３１の変形とそれに伴う疲労亀裂を防止するというものである。
【０００４】
特許文献１のパイプフレーム３０の平面部３０ａは、パイプフレーム３０の下端部を偏平に潰すことで形成したものである。このパイプフレーム３０の肉厚は、約１．５ｍｍ程度のものが多く用いられてきたことから、平面部３０ａは、約１．５ｍｍ程度の板厚の２枚重ねということができる。また、ロアーフレーム３１の板厚は、約１．５ｍｍ程度のものが多く用いられてきた。
【０００５】
このような約１．５ｍｍ程度の板厚は、シートバックのフレームとしては、「厚板」に属するものである。
【０００６】
ところで、近年では、図１０（ａ）を流用すれば、フレーム３０パイプ部分は上部のＡの範囲とし、下部のＢの範囲は、プレス成形品であるサイドフレームをパイプ部分の下部に溶接したものが採用されている。
【０００７】
このサイドフレームをより軽量化するために、板厚が約０．５ｍｍ程度の板材を２枚重ねして、凹凸リブ形状で補強したプレス製品が採用されている。同様に、ロアーフレーム３１をより軽量化するために、板厚が約０．５ｍｍ程度の板材を凹凸リブ形状で補強したプレス成形品も採用されている。
【０００８】
このような約０．５ｍｍ程度の板厚は、シートバックのフレームとしては、「薄板」に属するものである。なお、後述する実施形態のように、シートクッションのクッションフレームのサイドフレームを「厚板」とし、クッションパンを「薄板」とするものも存在する。
【０００９】
したがって、特許文献１のような厚板同士を溶接するに際して、溶接ビード３２の延長部３２ａを設けることは、溶接結合部にエンボスやリブと同等の補強機能を付与できさえすれば、溶接ビード３２の延長部の方向や長さは、さほど問題とはならない。このことから、特許文献１では、溶接ビード３２の延長部３２ａの方向は、ロアーフレーム３１の端面３１ａの縁部の上下方向に沿って延長させるものとし、延長寸法は、少しだけ（１５ｍｍ程度）としているに過ぎない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭６２−２５９６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、板厚が約０．５ｍｍ程度の薄板部品（例えばサイドフレーム）に、別の部品〔例えばロアーフレーム（補強部材）〕を溶接する際には、数箇所程度で断続的にスポット溶接をすることが多い。この場合、断続的な溶接部位の全てに応力が集中するものではなく、特定の溶接部位に応力が集中して疲労亀裂が発生しやすいことから、応力が集中する溶接部位を見極め、その溶接部位に疲労亀裂の発生を抑制する対策を施すことが効果的である。
【００１２】
そのために、溶接位置や長さに制約があり、応力分散の設定が困難であるスポット溶接を採用しないで、溶接位置や長さの設定の自由度が高いアーク溶接を採用することが効果的である。
【００１３】
本発明は、前記知見に基づいてなされたもので、コストや重量をほとんど増加させないで、薄板部品の疲労亀裂発生の防止、または疲労亀裂発生時期の遅延を効果的に達成できる溶接ビードの補強効果を利用した薄板構造体の振動モードの制御方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決するために、本発明は、少なくとも１部品は薄板でなる、少なくとも２部品を溶接するに際して、応力が集中する溶接部位と薄板部品とに跨って、応力分散用溶接ビードを置くことを特徴とする溶接ビードの補強効果を利用した薄板構造体の振動モードの制御方法を提供するものである。
【００１５】
前記薄板部品に入力される繰り返し荷重による振動の振幅が大きい溶接部位と薄板部品とに跨って、薄板部品に疲労亀裂が発生しない方向と長さに設定した応力分散用溶接ビードを置く構成とすることができる。
【００１６】
前記薄板部品に入力される繰り返し荷重による振動の振幅が大きい溶接部位の一部に、溶接ビードを置かない構成とすることができる。
【００１７】
前記薄板部品は、自動車用シートのシートバック内のバックフレームにおいて、板材を２枚重ねした左右のサイドフレームであり、前記他の部品は、シートバックの前倒用スプリングのために、左右のサイドフレームのいずれか一方のアッパーブラケットにアーク溶接するばね掛けブラケットであり、このばね掛けブラケットは、アッパーブラケットの外側面側に当てがい、アッパーブラケットの内側面側からアーク溶接するとともに、応力が集中する溶接部位とアッパーブラケットの内側面とに跨って応力分散用溶接ビードを置く構成とすることができる。
【００１８】
前記アッパーブラケットに、外側面から内側面の方向に凹む位置決め用凹部が形成され、前記ばね掛けブラケットに、前記位置決め用凹部に嵌合する位置決め用凸部が形成されて、前記アーク溶接は、アッパーブラケットの位置決め用凹部とばね掛けブラケットの位置決め用凸部とをアーク溶接する構成とすることができる。
【００１９】
前記薄板部品は、自動車用シートのシートバック内のバックフレームにおいて、板材を２枚重ねした左右のサイドフレームであり、前記他の部品は、左右のサイドフレームに跨ってアーク溶接する補強部材であり、この補強部材の左右端部は、左右のサイドフレームの側出部の前面にそれぞれ当てがい、左右のサイドフレームの側出部の裏面側からアーク溶接するとともに、応力が集中する溶接部位とサイドフレームの裏面とに跨って応力分散用溶接ビードを置く構成とすることができる。
【００２０】
前記他の部品は、自動車用シートのシートクッション内のクッションフレームにおいて、左右のサイドフレームであり、前記薄板部品は、左右のサイドフレームに跨ってアーク溶接するクッションパンであり、このクッションパンの左右端部近傍の下面は、左右のサイドフレームの上面にそれぞれ当てがい、クッションパンの左右端部の近傍に形成した穴部の周囲をサイドフレームの上面にアーク溶接するとともに、応力が集中する溶接部位とクッションパンの上面とに跨って応力分散用溶接ビードを置く構成とすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、薄板部品に他の部品を溶接するに際して、応力が集中する溶接部位と薄板部品とに跨って応力分散用溶接ビードを置く。これにより、応力分散用溶接ビードの補強効果で、薄板部品の疲労亀裂発生の防止、または疲労亀裂発生時期の遅延を効果的に達成できるようになる。
【００２２】
また、薄板部品に他の部品を溶接する工程に続いて、応力分散用溶接ビードを置くことができる。したがって、応力分散用溶接ビードを置く施工は、通常の溶接施工の範囲内であり、特殊な技術を必要としないので、コストがほとんど増加しないうえ、応力分散用溶接ビードを置くだけであるので、溶接構造物の重量もほとんど増加しない。
【００２３】
一方、薄板部品に入力される繰り返し荷重による振動の振幅が大きい溶接部位と薄板部品とに跨って、薄板部品に疲労亀裂が発生しない方向と長さに設定した応力分散用溶接ビードを置く構成とする。これによれば、薄板部品に入力される繰り返し荷重による振動の振幅が大きい溶接部位と薄板部品とに跨って、薄板部品に疲労亀裂が発生しない方向と長さに設定した応力分散用溶接ビードを、無駄なく効果的に置くことができる。
【００２４】
また、薄板部品に入力される繰り返し荷重による振動の振幅が大きい溶接部位の一部に、溶接ビードを置かない構成とする。これによれば、繰り返し荷重による振動の振幅が大きい溶接部位は、いわゆる呼吸する所（振動の腹に当たる所）であり、この溶接部位（正確には溶接予定部位）に溶接ビードを置かない、つまり溶接ビートを無くして拘束を外すようにする。これにより、溶接予定部位が「振動の節」になることを避けることができ、全体で弾性変形させることで、薄板部品の疲労亀裂発生をより有効に防止できるようになる。ここで「振動の節」とは、繰り返し荷重による振動の振幅が小さい所（振動の腹の逆）である。
【００２５】
さらに、薄板部品は、自動車用シートのシートバック内のバックフレームにおける左右のサイドフレームとする。また、他の部品は、シートバックの前倒用スプリングのばね掛けブラケットとする。そして、ばね掛けブラケットは、アッパーブラケットの内側面側からアーク溶接し、応力が集中する溶接部位とアッパーブラケットの内側面とに跨って応力分散用溶接ビードを置く構成とすることができる。
【００２６】
これによれば、ばね掛けブラケットに作用する前倒用スプリングのスプリング力による応力が特定の溶接部位に集中しても、応力分散用溶接ビードで応力がサイドフレームのアッパーブラケットに分散される。したがって、サイドフレームのアッパーブラケットの特定の溶接部位の疲労亀裂発生の防止、または疲労亀裂発生時期の遅延を効果的に達成できるようになる。
【００２７】
また、アッパーブラケットの位置決め用凹部とばね掛けブラケットの位置決め用凸部とをアーク溶接する構成とすることができる。
【００２８】
これによれば、アッパーブラケットの位置決め用凹部にばね掛けブラケットの位置決め用凸部が嵌合されることで、この部分を断続的にアーク溶接するだけで、溶接箇所が少なくてもスプリング力で浮き上がらないよう確実に保持されるようになる。
【００２９】
さらに、薄板部品は、自動車用シートのシートバック内のバックフレームにおける左右のサイドフレームとする。また、他の部品は、左右のサイドフレームに跨ってアーク溶接する補強部材とする。そして、補強部材は、サイドフレームの側出部の裏面側からアーク溶接し、応力が集中する溶接部位とサイドフレームの裏面とに跨って応力分散用溶接ビードを置く構成とすることができる。
【００３０】
これによれば、補強部材に作用する着座者の荷重による応力が特定の溶接部位に集中しても、応力分散用溶接ビードで応力がサイドフレームに分散される。したがって、サイドフレームの特定の溶接部位の疲労亀裂発生の防止、または疲労亀裂発生時期の遅延を効果的に達成できるようになる。
【００３１】
また、他の部品は、自動車用シートのシートクッション内のクッションフレームにおける左右のサイドフレームとする。また、薄板部品は、左右のサイドフレームに跨ってアーク溶接するクッションパンとする。そして、クッションパンは、左右端部の近傍の穴部の周囲をサイドフレームの上面にアーク溶接し、応力が集中する溶接部位とクッションパンの上面とに跨って応力分散用溶接ビードを置く構成とすることができる。
【００３２】
これによれば、クッションパンに作用する着座者の荷重による応力が特定の溶接部位に集中しても、応力分散用溶接ビードで応力がクッションパンに分散される。したがって、クッションパンの特定の溶接部位の疲労亀裂発生の防止、または疲労亀裂発生時期の遅延を効果的に達成できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】自動車用シートの内部に配置されるフレーム構造体の背面側斜視図である。
【図２】従前のアッパーブラケットとばね掛けブラケットとの溶接構造の斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るアッパーブラケットとばね掛けブラケットとの溶接構造であり、（ａ）は表面側の斜視図、（ｂ）は裏面側の斜視図である。
【図４】（ａ）は図３（ａ）の要部拡大図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線拡大断面図である。
【図５】従前のアッパーブラケットと補強部材との溶接構造であり、（ａ）は表面側の斜視図、（ｂ）は裏面側の斜視図である。
【図６】本発明の実施形態に係るアッパーブラケットと補強部材との溶接構造であり、（ａ）は裏面側の要部斜視図、（ｂ）は（ａ）のＩＩ−ＩＩ線拡大断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係るアッパーブラケットと補強部材との溶接構造の表面側の要部斜視図である。
【図８】本発明の実施形態に係るサイドフレームとクッションパンとの溶接構造であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図９】（ａ）は、図９（ａ）（ｂ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線拡大断面図、（ｂ）は、本発明の実施形態に係るサイドフレームとクッションパンとの溶接構造の図８（ａ）の要部拡大図、（ｃ）は、従来のサイドフレームとクッションパンとの溶接構造の図８（ａ）の要部拡大図である。
【図１０】特許文献１であり、（ａ）はパイプフレームとロアーフレームの正面図、（ｂ）は平面部とロアーフレームの溶接部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、自動車用シートの内部に配置されるフレーム構造体１の背面側斜視図である。
【００３５】
フレーム構造体１は、シートクッションの内部に配置されるクッションフレーム２と、シートバックの内部に配置されるバックフレーム３とで構成されている。
【００３６】
クッションフレーム２の後部のロアブラケット４の内側に、バックフレーム３の下部のアッパーブラケット５が重ね合わされて、リクライニング軸６（図２参照）で連結されている。これにより、クッションフレーム２に対して、バックフレーム３が前後方向にリクライニングできるようになる。
【００３７】
バックフレーム３は、２本のパイプ１０である上部と、この各パイプ１０の左右の下部に上部がアーク溶接されたサイドフレーム１１である側部と、この左右のサイドフレーム１１の下部側に跨ってアーク溶接された補強部材１２である下部とで構成されている。
【００３８】
サイドフレーム１１と補強部材１２は、凹凸リブ形状で補強したプレス製品である。特に、サイドフレーム１１は、図４（ｂ）のように、板厚が約０．５ｍｍ程度の板材（インナーパネル１１ａとアウターパネル１１ｂ）を２枚重ねしたものである。そして、図６（ｂ）のように、インナーパネル１１ａの端部１１ｃは、アウターパネル１１ｂの端部１１ｄの外面に巻き締めることで、より補強されたフレーム構造となっている。ここで、サイドフレーム１１は、本発明の「薄板部品（金属部品）」に相当する。
【００３９】
図２に示すように、リクライニング軸６と同軸に、バックフレーム３を前倒させるために、前方向Ｆに付勢する渦巻きスプリング１４が設けられている。この渦巻きスプリング１４の内端部１４ａは、ロアブラケット４のばね掛け部４ａに係止されるとともに、外端部１４ｂは、アッパーブラケット５にアーク溶接したばね掛けブラケット１５に係止されている。ここで、ばね掛けブラケット１５は、本発明の「他の部品（金属部品）」に相当する。
【００４０】
アッパーブラケット５には、外側面から内側面の方向に円形状で凹む複数個（本例では４個）の位置決め用凹部５ａ〔図４（ｂ）参照〕が形成されている。また、ばね掛けブラケット１５の基部１５ｂには、アッパーブラケット５の位置決め用凹部５ａにそれぞれ嵌合する円形状の位置決め用凸部１５ａ〔図４（ｂ）参照〕が形成されている。
【００４１】
そして、ばね掛けブラケット１５の位置決め用凸部１５ａを、アッパーブラケット５の位置決め用凹部５ａに嵌合させながら、ばね掛けブラケット１５の基部１５ｂを位置決め用凹部５ａの外側面に当てがう。
【００４２】
この状態で、従前では、図２に示したように、ばね掛けブラケット１５の基部１５ｂの前端１５ｃと後端１５ｄを、アッパーブラケット５の外側面にアーク溶接して溶接ビード（溶接部位）ａ，ｂを置いていた。しかし、作動耐久テストにおいて規定回数の７５％前後で、溶接ビードｂの部分で、アッパーブラケット５の外側面に疲労亀裂ｃが発生しやすいことが明らかになった。これは、ばね掛けブラケット１５に作用する渦巻きスプリング（前倒用スプリング）１４のスプリング力Ｐによる応力が、特定の溶接ビードｂに集中することに起因する。
【００４３】
そこで、本発明においては、応力が集中する溶接ビードｂを見極めて、疲労亀裂の発生を抑制する対策を施すこととした。
【００４４】
具体的には、図３および図４に示すように、アッパーブラケット５の内側面から、最前位置と最後位置との２箇所におけるアッパーブラケット５の位置決め用凹部５ａとばね掛けブラケット１５の位置決め用凸部１５ａとを、アーク溶接して溶接ビードｄ，ｅを置いたものである。
【００４５】
そして、耐久試験や構造計算等に基づくシミュレーションによって、応力が集中する溶接ビードｅにおける応力の方向と大きさとを予め検証する。
【００４６】
この検証に基づいて、溶接ビードｅに応力が集中しないで、アッパーブラケット５に応力を分散できるように、溶接ビードｅとアッパーブラケット５の内側面（インナーパネル１１ａ）とに跨って、薄板部品であるアッパーブラケット５に疲労亀裂が発生しない方向と長さに設定した応力分散用溶接ビードｆを置くものである。
【００４７】
この方向と長さの設定は、耐久試験による場合には、応力分散用溶接ビードｆの方向と長さを変えた複数台の試験用フレーム構造体１を作成し、繰り返し耐久試験を行って、最適な結果であったものに決定することができる。
【００４８】
本実施形態のようなばね掛けブラケット１５の場合には、図４（ａ）のように、応力分散用溶接ビードｆは、溶接ビードｅに交差して前後方向に約２０ｍｍずつ延在させ、アッパーブラケット５の垂直な後端部５ｂに直角な線Ｌに対して、約１５°の傾斜角であることが最適であった。
【００４９】
なお、前側の溶接ビードｄは、アッパーブラケット５の内面に複数のかしめピン１７で固定した補強板１８の端部に一部が重なるように溶接ビードｄを置くことが好ましく、応力分散用溶接ビードｆの後側の端部は、補強板１８の端部に重なるようにアーク溶接で溶接ビードｇを置くことが好ましい。
【００５０】
前記のようなサイドフレーム１１のアッパーブラケット５とばね掛けブラケット１５との溶接構造であれば、アッパーブラケット５にばね掛けブラケット１５を数箇所で断続的にアーク溶接して溶接ビードｄ，ｅを置いたものを用いて、耐久試験等に基づくシミュレーションによって、応力が集中する溶接ビードｅにおける応力の方向と大きさとを予め検証する。
【００５１】
その上で、応力が集中する溶接ビードｅとアッパーブラケット５とに跨って、応力を分散させることで、サイドフレーム１１のアッパーブラケット５に疲労亀裂が発生しない方向と長さに設定した応力分散用溶接ビードｆを置く。
【００５２】
これにより、効果の少ない方向や長さの無駄な応力分散用溶接ビードｆを置くことなく、応力分散用溶接ビードｆの補強効果で、サイドフレーム１１のアッパーブラケット５の疲労亀裂発生の防止、または疲労亀裂発生時期の遅延を効果的に達成できるようになる。
【００５３】
また、サイドフレーム１１のアッパーブラケット５にばね掛けブラケット１５を数箇所で断続的にアーク溶接する工程に続いて、応力分散用溶接ビードｆを置くことができる。したがって、応力分散用溶接ビードｆを置く施工は、通常の溶接施工の範囲内であり、特殊な技術を必要としないので、コストがほとんど増加しない。また、応力分散用溶接ビードｆを置くだけであるので、フレーム構造体（溶接構造物）１の重量もほとんど増加しない。
【００５４】
因みに、薄板部品の疲労亀裂発生を防止するために、設計応力を低下させる方法では、板状鋼板が本来備えている強度を活用することができず、応力を低下させるために厚板を使用することになるので、溶接構造物の重量が増加する。また、補強部材を用いて形状を変えることで、溶接部近傍の応力を局部的に低下させる方法では、補強のためにコストが増加し、補強部材による溶接構造物の重量が増加する。さらに、溶接ビード部を仕上げ、溶接ビードによる応力集中を低下させる形状をコントロールする方法では、その施工と形状確認のためにコストが増加する。
【００５５】
さらに、アッパーブラケット５の位置決め用凹部５ａにばね掛けブラケット１５の位置決め用凸部１５ａが嵌合されることで、この部分を断続的にアーク溶接するだけで、溶接箇所が少なくてもスプリング力で浮き上がらないよう確実に保持されるようになる。
【００５６】
また、図２の従前の例では、溶接ビードａの付近は、いわゆる呼吸する所（振動の腹に当たる所）であり、本実施形態では、この溶接ビードａを無くすことで（拘束を外す。）、アッパーブラケット５を応力の伝達経路から外すことができた。
【００５７】
図３、図４の実施形態は、アッパーブラケット５とばね掛けブラケット１５との溶接構造であったが、図６、図７の実施形態のように、アッパーブラケット５と補強部材１２との溶接構造にも適用することができる。
【００５８】
図５に示すように、補強部材１２の左右の端部１２ａは、左右のサイドフレーム１１の側出部１１ｆの前面にそれぞれ当てがう。ここで、補強部材１２は、本発明の「他の部品（金属部品）」に相当する。
【００５９】
この状態で、従前は、前側から見た図５（ａ）のように、補強部材１２の上下のフランジ部１２ｂ，１２ｃを、アッパーブラケット５の側出部１１ｆにアーク溶接して溶接ビード（溶接部位）ｐ，ｑを置いていた。また、後側から見た図５（ｂ）のように、補強部材１２の左右の端部１２ａを、アッパーブラケット５の側出部１１ｆの裏面側からアーク溶接して上下側の溶接ビード（溶接部位）ｒ，ｓを置いていた。しかし、作動耐久テストにおいて規定回数の２５％前後で、溶接ビードｑの部分で、アッパーブラケット５の側出部１１ｆに疲労亀裂ｃが発生しやすいことが明らかになった。これは、補強部材１２に作用する着座者の荷重による応力が、特定の溶接ビードｑに集中することに起因する。
【００６０】
そこで、本発明においては、応力が集中する溶接ビードｑを見極めて、疲労亀裂の発生を抑制する対策を施すこととした。
【００６１】
具体的には、図７のように、上フランジ部１２ｂの溶接ビードｐを残し、応力が集中する下フランジ部１２ｃの溶接ビードｑを無くしたうえで、耐久試験や構造計算等に基づくシミュレーションによって、応力が集中する溶接ビードｓにおける応力の方向と大きさとを予め検証する。
【００６２】
この検証に基づいて、図６のように、溶接ビードｓに応力が集中しないで、アッパーブラケット５に応力を分散できるように、溶接ビードｓとサイドフレーム１１のアッパーブラケット（薄板部品）５の後面とに跨って、薄板部品であるアッパーブラケット５に疲労亀裂が発生しない方向と長さに設定した応力分散用溶接ビードｔ，ｕを置くものである。
【００６３】
この方向と長さの設定は、耐久試験による場合には、応力分散用溶接ビードｔ，ｕの方向と長さを変えた複数台の試験用フレーム構造体１を作成し、繰り返し耐久試験を行って、最適な結果であったものに決定することができる。
【００６４】
応力分散用溶接ビードｔ，ｕを置く場合には、先ず、溶接ビードｓの下端に重ね合わせて、略直角外側方向に応力分散用溶接ビードｔを置く。ついで、応力分散用溶接ビードｔの外端部に重ね合わせて、略直角下側方向で、インナーパネル１１ａとアウターパネル１１ｂの段部に沿って応力分散用溶接ビードｔを置く。なお、応力分散用溶接ビードｔは、応力分散用溶接ビードｓ，ｕに対して、４５°程度で傾斜させていてもよい。
【００６５】
本実施形態のような補強部材１２の場合には、図６（ａ）のように、応力分散用溶接ビードｔは、外方向に約１０ｍｍで延在させ、応力分散用溶接ビードｕは、下方向に約１５ｍｍで延在させることが最適であった。
【００６６】
前記のようなサイドフレーム１１のアッパーブラケット５と補強部材１２との溶接構造であれば、サイドフレーム１１のアッパーブラケット５に補強部材１２を数箇所で断続的にアーク溶接して溶接ビードｐ，ｒ，ｓを置いたものを用いて、耐久試験等に基づくシミュレーションによって、応力が集中する溶接ビードｓにおける応力の方向と大きさとを予め検証する。
【００６７】
その上で、応力が集中する溶接ビードｓとアッパーブラケット５とに跨って、応力を分散させることでアッパーブラケット５に疲労亀裂が発生しない方向と長さに設定した応力分散用溶接ビードｔ，ｕを置く。
【００６８】
これにより、効果の少ない方向や長さの無駄な応力分散用溶接ビードｔ，ｕを置くことなく、応力分散用溶接ビードｔ，ｕの補強効果で、サイドフレーム１１のアッパーブラケット５の疲労亀裂発生の防止、または疲労亀裂発生時期の遅延を効果的に達成できるようになる。
【００６９】
また、サイドフレーム１１のアッパーブラケット５に補強部材１２を数箇所で断続的にアーク溶接する工程に続いて、応力分散用溶接ビードｔ，ｕを置くことができる。したがって、応力分散用溶接ビードｔ，ｕを置く施工は、通常の溶接施工の範囲内であり、特殊な技術を必要としないので、コストがほとんど増加しないうえ、応力分散用溶接ビードｔ，ｕを置くだけであるので、フレーム構造体（溶接構造物）１の重量もほとんど増加しない。
【００７０】
また、図５の従前の例では、溶接ビードｑの付近は、いわゆる呼吸する所（振動の腹に当たる所）であり、本実施形態では、この溶接ビードｑを無くしたことで（拘束を外す。）、アッパーブラケット５を応力の伝達経路から外すことができた。
【００７１】
特に、応力分散用溶接ビードｔ，ｕを不静定ばりにして、締結強度を確保するためと加振振動の節を作ることとによって、締結部が「振動の腹」になることを避けて、全体で弾性変形させることで、サイドフレーム１１のアッパーブラケット５の疲労亀裂発生をより有効に防止できるようになる。
【００７２】
一方、図８、図９の実施形態のように、クッションフレーム２のサイドフレーム２１とクッションパン２２との溶接構造にも適用することができる。
【００７３】
クッションフレーム２は、クッションパン（前部の補強部材）２２である前部と、このクッションパン２２の左右の前下部に上部がアーク溶接されたサイドフレーム２１である側部と、この左右のサイドフレーム２１の後部側に跨ってアーク溶接された補強部材２３である後部とで構成されている。
【００７４】
クッションパン２２と補強部材２３は、凹凸リブ形状で補強したプレス製品である。また、サイドフレーム２１は、１枚物の厚板となっている。ここで、サイドフレーム２１は、本発明の「他の部品（金属部品）」に相当する。
【００７５】
図８に示すように、クッションパン２２の左右端部２２ａの近傍の下面は、左右のサイドフレーム２１の前部２１ａの上面にそれぞれ当てがう。ここで、クッションパン２２は、本発明の「薄板部品（金属部品）」に相当する。
【００７６】
クッションパン２２の左右端部２２ａの近傍の前後位置には、合計４箇所に、前後方向に長穴状の穴部２２ｂがそれぞれ形成されている。
【００７７】
この状態で、従前は、上側から見た図９（ｃ）と、そのＩＩＩ−ＩＩＩ線拡大断面図である図９（ａ）のように、クッションパン２２の各穴部２２ｂの周囲を、サイドフレーム２１の前部２１ａの上面に略Ｃ字状にアーク溶接して溶接ビード（溶接部位）ｗ，ｘを置いていた。しかし、作動耐久テストにおいて規定回数の６０％前後で、後位置の溶接ビードｘの部分で、クッションパン２２の上面に疲労亀裂ｃが発生しやすいことが明らかになった。これは、クッションパン２２に作用する着座者の荷重による応力が、特定の溶接ビードｘに集中することに起因する。
【００７８】
そこで、本発明においては、応力が集中する溶接ビードｘを見極めて、疲労亀裂の発生を抑制する対策を施すこととした。
【００７９】
具体的には、耐久試験や構造計算等に基づくシミュレーションによって、応力が集中する溶接ビードｘにおける応力の方向と大きさとを予め検証する。
【００８０】
この検証に基づいて、図９（ｂ）のように、溶接ビードｘに応力が集中しないで、クッションパン２２に応力を分散できるように、溶接ビードｘとクッションパン（薄板部品）２２の上面とに跨って、薄板部品であるクッションパン２２に疲労亀裂が発生しない方向と長さに設定した応力分散用溶接ビードｙを置くものである。
【００８１】
この方向と長さの設定は、耐久試験による場合には、応力分散用溶接ビードｙの方向と長さを変えた複数台の試験用フレーム構造体１を作成し、繰り返し耐久試験を行って、最適な結果であったものに決定することができる。
【００８２】
応力分散用溶接ビードｙを置く場合には、溶接ビードｘのコーナー部分に先端部分を重ね合わせて、傾斜させながら外向き方向に応力分散用溶接ビードｙを置く。
【００８３】
本実施形態のようなクッションパン２２の場合には、図９（ｂ）のように、応力分散用溶接ビードｙは、外向き方向に約２０ｍｍで延在させ、前後方向に対して、約４５°の傾斜角θであることが最適であった。
【００８４】
前記のようなサイドフレーム２１とクッションパン２２との溶接構造であれば、サイドフレーム２１の前部２１ａに、穴部２２ｂを介してクッションパン２２を数箇所で断続的にアーク溶接して溶接ビードｗ，ｘを置いたものを用いて、耐久試験等に基づくシミュレーションによって、応力が集中する溶接ビードｘにおける応力の方向と大きさとを予め検証する。
【００８５】
その上で、応力が集中する溶接ビードｘとクッションパン２２とに跨って、応力を分散させることでクッションパン２２に疲労亀裂が発生しない方向と長さに設定した応力分散用溶接ビードｙを置く。
【００８６】
これにより、効果の少ない方向や長さの無駄な応力分散用溶接ビードｙを置くことなく、応力分散用溶接ビードｙの補強効果で、クッションパン２２の疲労亀裂発生の防止、または疲労亀裂発生時期の遅延を効果的に達成できるようになる。
【００８７】
また、サイドフレーム２１とクッションパン２２を数箇所で断続的にアーク溶接する工程に続いて、応力分散用溶接ビードｙを置くことができる。したがって、応力分散用溶接ビードｙを置く施工は、通常の溶接施工の範囲内であり、特殊な技術を必要としないので、コストがほとんど増加しないうえ、応力分散用溶接ビードｙを置くだけであるので、フレーム構造体（溶接構造物）１の重量もほとんど増加しない。
【符号の説明】
【００８８】
１ フレーム構造体（溶接構造物）
３ バックフレーム
５ アッパーブラケット（薄板部品）
５ａ 位置決め用凹部
１１ サイドフレーム（薄板部品）
１１ａ インナーパネル
１１ｂ アウターパネル
１１ｆ 側出部
１２ 補強部材（他の部品）
１２ａ 端部
１４ 渦巻きスプリング（前倒用スプリング）
１５ ばね掛けブラケット（他の部品）
１５ａ 位置決め用凸部
２１ サイドフレーム（他の部品）
２２ クッションパン（薄板部品）
２２ｂ 穴部
ｅ，ｓ，ｘ 溶接ビード（応力が集中する溶接部位）
ｆ，ｔ，ｕ，ｙ 応力分散用溶接ビード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１部品は薄板でなる、少なくとも２部品を溶接するに際して、応力が集中する溶接部位と薄板部品とに跨って、応力分散用溶接ビードを置くことを特徴とする溶接ビードの補強効果を利用した薄板構造体の振動モードの制御方法。
【請求項２】
前記薄板部品に入力される繰り返し荷重による振動の振幅が大きい溶接部位と薄板部品とに跨って、薄板部品に疲労亀裂が発生しない方向と長さに設定した応力分散用溶接ビードを置くことを特徴とする請求項１に記載の溶接ビードの補強効果を利用した薄板構造体の振動モードの制御方法。
【請求項３】
前記薄板部品に入力される繰り返し荷重による振動の振幅が大きい溶接部位の一部に、溶接ビードを置かないことを特徴とする請求項１または２に記載の溶接ビードの補強効果を利用した薄板構造体の振動モードの制御方法。
【請求項４】
前記薄板部品は、自動車用シートのシートバック内のバックフレームにおいて、板材を２枚重ねした左右のサイドフレームであり、前記他の部品は、シートバックの前倒用スプリングのために、左右のサイドフレームのいずれか一方のアッパーブラケットにアーク溶接するばね掛けブラケットであり、このばね掛けブラケットは、アッパーブラケットの外側面側に当てがい、アッパーブラケットの内側面側からアーク溶接するとともに、応力が集中する溶接部位とアッパーブラケットの内側面とに跨って応力分散用溶接ビードを置くことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶接ビードの補強効果を利用した薄板構造体の振動モードの制御方法。
【請求項５】
前記アッパーブラケットに、外側面から内側面の方向に凹む位置決め用凹部が形成され、前記ばね掛けブラケットに、前記位置決め用凹部に嵌合する位置決め用凸部が形成されて、前記アーク溶接は、アッパーブラケットの位置決め用凹部とばね掛けブラケットの位置決め用凸部とをアーク溶接するものであることを特徴とする請求項４に記載の溶接ビードの補強効果を利用した薄板構造体の振動モードの制御方法。
【請求項６】
前記薄板部品は、自動車用シートのシートバック内のバックフレームにおいて、板材を２枚重ねした左右のサイドフレームであり、前記他の部品は、左右のサイドフレームに跨ってアーク溶接する補強部材であり、この補強部材の左右端部は、左右のサイドフレームの側出部の前面にそれぞれ当てがい、左右のサイドフレームの側出部の裏面側からアーク溶接するとともに、応力が集中する溶接部位とサイドフレームの裏面とに跨って応力分散用溶接ビードを置くことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶接ビードの補強効果を利用した薄板構造体の振動モードの制御方法。
【請求項７】
前記他の部品は、自動車用シートのシートクッション内のクッションフレームにおいて、左右のサイドフレームであり、前記薄板部品は、左右のサイドフレームに跨ってアーク溶接するクッションパンであり、このクッションパンの左右端部近傍の下面は、左右のサイドフレームの上面にそれぞれ当てがい、クッションパンの左右端部の近傍に形成した穴部の周囲をサイドフレームの上面にアーク溶接するとともに、応力が集中する溶接部位とクッションパンの上面とに跨って応力分散用溶接ビードを置くことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶接ビードの補強効果を利用した薄板構造体の振動モードの制御方法。
【請求項１】
少なくとも１部品は薄板でなる、少なくとも２部品を溶接するに際して、応力が集中する溶接部位と薄板部品とに跨って、応力分散用溶接ビードを置くことを特徴とする溶接ビードの補強効果を利用した薄板構造体の振動モードの制御方法。
【請求項２】
前記薄板部品に入力される繰り返し荷重による振動の振幅が大きい溶接部位と薄板部品とに跨って、薄板部品に疲労亀裂が発生しない方向と長さに設定した応力分散用溶接ビードを置くことを特徴とする請求項１に記載の溶接ビードの補強効果を利用した薄板構造体の振動モードの制御方法。
【請求項３】
前記薄板部品に入力される繰り返し荷重による振動の振幅が大きい溶接部位の一部に、溶接ビードを置かないことを特徴とする請求項１または２に記載の溶接ビードの補強効果を利用した薄板構造体の振動モードの制御方法。
【請求項４】
前記薄板部品は、自動車用シートのシートバック内のバックフレームにおいて、板材を２枚重ねした左右のサイドフレームであり、前記他の部品は、シートバックの前倒用スプリングのために、左右のサイドフレームのいずれか一方のアッパーブラケットにアーク溶接するばね掛けブラケットであり、このばね掛けブラケットは、アッパーブラケットの外側面側に当てがい、アッパーブラケットの内側面側からアーク溶接するとともに、応力が集中する溶接部位とアッパーブラケットの内側面とに跨って応力分散用溶接ビードを置くことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶接ビードの補強効果を利用した薄板構造体の振動モードの制御方法。
【請求項５】
前記アッパーブラケットに、外側面から内側面の方向に凹む位置決め用凹部が形成され、前記ばね掛けブラケットに、前記位置決め用凹部に嵌合する位置決め用凸部が形成されて、前記アーク溶接は、アッパーブラケットの位置決め用凹部とばね掛けブラケットの位置決め用凸部とをアーク溶接するものであることを特徴とする請求項４に記載の溶接ビードの補強効果を利用した薄板構造体の振動モードの制御方法。
【請求項６】
前記薄板部品は、自動車用シートのシートバック内のバックフレームにおいて、板材を２枚重ねした左右のサイドフレームであり、前記他の部品は、左右のサイドフレームに跨ってアーク溶接する補強部材であり、この補強部材の左右端部は、左右のサイドフレームの側出部の前面にそれぞれ当てがい、左右のサイドフレームの側出部の裏面側からアーク溶接するとともに、応力が集中する溶接部位とサイドフレームの裏面とに跨って応力分散用溶接ビードを置くことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶接ビードの補強効果を利用した薄板構造体の振動モードの制御方法。
【請求項７】
前記他の部品は、自動車用シートのシートクッション内のクッションフレームにおいて、左右のサイドフレームであり、前記薄板部品は、左右のサイドフレームに跨ってアーク溶接するクッションパンであり、このクッションパンの左右端部近傍の下面は、左右のサイドフレームの上面にそれぞれ当てがい、クッションパンの左右端部の近傍に形成した穴部の周囲をサイドフレームの上面にアーク溶接するとともに、応力が集中する溶接部位とクッションパンの上面とに跨って応力分散用溶接ビードを置くことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶接ビードの補強効果を利用した薄板構造体の振動モードの制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−２７９２２（Ｐ２０１３−２７９２２Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−４３３２５（Ｐ２０１２−４３３２５）
【出願日】平成２４年２月２９日（２０１２．２．２９）
【出願人】（０００１０９７３８）デルタ工業株式会社 (150)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年２月２９日（２０１２．２．２９）
【出願人】（０００１０９７３８）デルタ工業株式会社 (150)
【Ｆターム（参考）】
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