JP2007125571A - 部材接合方法、部材接合構造体および燃料タンク - Google Patents

Abstract

【課題】プロジェクション溶接に適する突起を容易に形成することができる部材接合方法、部材接合構造体および燃料タンクを提供する。
【解決手段】燃料タンクの開口部を形成する鋼板２ａに接合されるベース７は、鋼板を円環状に打ち抜いた部材をプレス加工することで製作される。このプレス加工時に、燃料ポンプユニットとの嵌合に必要な段部５０を形成するための屈曲部３４，３５と共に、母材３３の周縁部７ａの近傍に湾曲部３６を設けることで、該湾曲部３６によって形成された突起部３６ａは、切削加工等を行うことなく略９０度の鋭利な頂部を有することになる。前記突起部３６ａは、前記鋼板２ａとベース７とを上側電極４５および下側電極４６に挟まれた所定の箇所に配置して通電加圧するプロジェクション溶接のプロジェクションとして作用し、その形状は、大径のリングプロジェクション溶接等に適している。
【選択図】図１４

Description

本発明は、部材接合方法、部材接合構造体および燃料タンクに係り、特に、プロジェクション溶接に適する突起を容易に形成することができる部材接合方法、部材接合構造体および燃料タンクに関する。

従来から、シール性を要する接合箇所に使用される抵抗溶接の一種として、被溶接材に突起（プロジェクション）を設け、その上下に配置した溶接用の電極によって通電加圧することで、前記突起部に熱および圧力を集中させて溶融あるいは塑性流動を生じさせて接合するプロジェクション溶接が知られている。抵抗溶接とは、接合する金属材料を重ね合わせた状態、または突き合わせた状態で、被溶接材料に数千〜数万アンペアの電流を流し、この際に得られる抵抗発熱によって被溶接部材を溶融しながら加圧して接合する方法の総称である。また、特に、円環状に施されるプロジェクション溶接は、リングプロジェクション溶接と呼ばれる。

特許文献１には、リングプロジェクション溶接を施す際に、前記プロジェクションが設けられる被溶接部材の厚さをｔ（ｍｍ）とした場合に、前記プロジェクションの頂部の幅を、ｔ（ｍｍ）以上２ｔ（ｍｍ）以下に形成した接合方法が開示されている。該接合方法によれば、前記プロジェクションの頂部の幅がｔ（ｍｍ）より狭い場合に比して、抵抗発熱による過度の発熱が抑えられてプロジェクションの溶融飛散を防ぐことが可能となるので、例えば、通常の鋼板より電気抵抗の大きなステンレス鋼に適用した場合においても良好なリングプロジェクション溶接を行うことができるようになる。
特開平２００２−２３９７３８号公報

被溶接材にプロジェクションを形成する方法としては、従来から、凸部を有する金型を被溶接材の裏側から押し当てる方法が知られるが、この方法では、プロジェクション先端部における相手方部材との接触面積が大きくなりやすい。このため、大径のリングプロジェクション溶接においては、電流が分散して良好な接合が難しくなるという課題があった。また、上記特許文献１に記載されるプロジェクションのように、その形状を所定の寸法に正確に形成するためには、切削加工等を施す必要が生じるので、製造工程が増大するという課題があった。

本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、プロジェクション溶接に適する突起を容易に形成することができる部材接合方法、部材接合構造体および燃料タンクを提供することにある。

前記した目的を達成するために、本発明は、板状部を有する２つの部材をプロジェクション溶接で接合する部材接合方法において、一方側の部材の板状部の端部を溶接面側に湾曲させて突起を形成する工程と、前記端部を他方の部材の板状部に重ね合わせる工程と、前記２つの部材を溶接用の電極で狭持する工程と、前記２つの部材を前記電極で通電加圧することによってプロジェクション溶接を行う工程とを含むようにした点に第１の特徴がある。

また、板状部を有する２つの部材をプロジェクション溶接で接合する部材接合構造体において、一方側の部材の板状部の端部を溶接面側に湾曲させて形成された突起と、前記突起を他方側の部材の板状部に当接し、通電加圧によって形成されたプロジェクション溶接部とを具備するようにした点に第２の特徴がある。

さらに、燃料タンクの開口部から燃料ポンプユニットを収容するようにした燃料タンクにおいて、プレス加工によって周縁部の端部を溶接面側に湾曲させて突起を形成した略円環状のベース部材を具備し、前記端部をプロジェクションとして、前記燃料タンクの壁面に前記ベース部材をリングプロジェクション溶接によって接合し、前記ベース部材に前記燃料ポンプユニットの端部を嵌合固定するようにした点に第３の特徴がある。

請求項１の発明によれば、プロジェクションとなる突起を、部材を湾曲させる工程によって形成することができるので、製造工程を増大することなく、所定のプロジェクションを容易に形成できる部材接合方法が得られる。また、切削加工等を行うことなく、大径のリングプロジェクション溶接等に適した、頂部が鋭利な形状のプロジェクションを得ることができるようになる。

請求項２の発明によれば、プロジェクションとなる突起を、部材を湾曲させる加工によって形成することができるので、製造工程を増大することなく、所定のプロジェクションを容易に形成できる部材接合構造体が得られる。また、切削加工等を行うことなく、大径のリングプロジェクション溶接等に適した、頂部が鋭利な形状のプロジェクションを得ることができるようになる。

請求項３の発明によれば、切削加工等を行うことなく、プレス加工によってリングプロジェクション溶接に必要な突起を得ることができるので、燃料タンクの製造工程を低減することができるようになる。また、ベース部材のリングプロジェクション溶接に適した、頂部が鋭利な形状のプロジェクションが得られるので、ベース部材と燃料タンク壁面との接合を良好に行うことができるようになる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明を適用した自動二輪車１００の一実施形態の側面図である。メインフレーム８０に固定的に連結されるヘッドパイプ８１には左右一対のフロントフォーク８５が軸着され、その下端部において前輪ＷＦが回転自在に軸支されている。前記フロントフォーク８５は、ハンドル８２によって操舵可能とされており、前輪ＷＦの上方を覆うフロントフェンダ８４は、前記フロントフォーク８５と一体的に操舵される。前記フロントフェンダ８４の上方には、フロントカバー８３が配設され、アッパーカバー８６と共に前記メインフレーム８０を覆っている。また、前記メインフレーム８０の下方には、内燃機関としてのエンジン８７が固定的に吊り下げられている。また、前記メインフレーム８０の後方には、ボディカバー８８や乗員が着座するシート８９等を支持するシートフレーム９０が連結されており、その車両後方でシート８９の下方には燃料タンク１が設置されている。また、前記メインフレーム８０の後方下部に一端軸が取り付けられるスイングアーム９１は、前記シートフレーム９０に接続されたリヤクッション９２によって吊り下げられることで前記一端軸を回転軸として揺動可能とされており、その他端部には、駆動輪としての後輪ＷＲが回転自在に軸支されている。本発明に係る部材接合方法は、前記燃料タンク１に適用されている。

図２は、本発明の一実施形態に係る部材接合方法を適用した燃料タンク１の概要説明図である。燃料タンク１は、鋼板からプレス成形された上側部材２および下側部材３を、それぞれの周縁部４において溶接接合することで一体的な容器として形成したものである。前記上側部材２の上面部には、給油口５と、燃料ポンプユニット１０を取付けるための開口部６とが設けられている。給油の度に開閉される前記給油口５の上部には、燃料タンク１を車両に搭載する際に、着脱自在または開閉可能な蓋が設けられる。一方、前記開口部６は、燃料タンク１の組み立て時に燃料ポンプユニット１０が一度取り付けられると、該燃料ポンプユニット１０の分解整備等が行われる時以外に開口されることはない。

前記燃料ポンプユニット１０は、燃料の吐出ノズル１４および駆動モータの駆動信号を受け取るコネクタ１５が設けられた蓋部１３の下部に、燃料タンク１内の燃料を圧送する前記駆動モータが内蔵された略円筒形状の本体部１１と、燃料に混入した不純物等を濾過するフィルタを内蔵したストレーナ１２とが連結された構成とされている。

前記開口部６には、燃料ポンプユニット１０を取付けるためのベース部材としてのベース７およびガイド部材としてのプレート８が接合されている。前記ベース７は、被溶接材に突起（プロジェクション）を設け、その上下に配置した溶接用の電極によって通電加圧することで、前記突起部に熱および圧力を集中させて溶融あるいは塑性流動を生じさせるプロジェクション溶接によって前記上側部材２に接合されている。なお、前記プレート８は、ベース７の上面に４箇所のスポット溶接によって接合されている。

前記ベース７の内壁面と前記蓋部１３との間には、弾性を有した樹脂等で形成される略円形断面の密閉用シールであるＯリング１６が配置される。前記燃料ポンプユニット１０は、前記開口部６からその全体を挿入した後に、保持器としてのリテーナ２０を装着することで、燃料タンク１に密閉固定される。

図３は、前記燃料タンク１の側面図である。前記と同一の符号は、前記と同一または同等部分を示す。前記上側部材２を形成する鋼板２ａは、前記開口部６の周縁部において下側部材３の方向へ略直角に折り曲げられている。前記鋼板２ａとベース７の間のプロジェクション溶接は、前記ベース７の周縁部７ａの全周に渡るリングプロジェクション溶接として施されており、本発明の一実施形態に係る部材接合方法は、このリングプロジェクション溶接部に適用されている。なお、前記プレート８には、ベース７との間に前記リテーナ２０が挿入可能な間隙を設けるための段差が形成されている。

図４は、本発明の一実施形態に係る燃料ポンプユニットの取付部の概要説明図である。前記と同一の符号は、前記と同一または同等部分を示す。前記リテーナ２０が挿入される方向から見た該図を参照して、前記燃料ポンプユニット１０の取付手順を説明する。まず、前記Ｏリング１６を、ベース７の内周部に形成された段部５０に収まるように配置する。次に、燃料ポンプユニット１０を傾けながらストレーナ１２の先端から開口部６に挿入する。そして、本体部１１がすべて開口部６に収まると、前記蓋部１３の外周部とベース７の段部との間で、前記Ｏリング１６がシール作用を発揮するように構成されている。この状態において、前記リテーナ２０をベース７とプレート８との間の間隙１８に挿入すると、該リテーナ２０の先端部は、前記蓋部１３の上面側を通って、挿入方向と反対側の間隙１８に進入することになる。上記したような構成によって、燃料ポンプユニット１０は、前記リテーナ２０を取り外さない限り燃料タンク１に固定された状態を保持することになる。なお、本実施形態では、前記プレート８をベース７に接合するためのスポット溶接は、４箇所のスポット溶接部１７において行われているが、これに限定されるものではない。

図５は、前記燃料ポンプユニット１０の断面図である。前記と同一の符号は、前記と同一または同等部分を示す。該燃料ポンプユニット１０は、円筒状のハウジングである本体部１１の内部に駆動モータ３０を内蔵しており、その回転軸３１には、羽根車としてのインペラ３２が取り付けられている。前記コネクタ１５がＥＣＵ（不図示）からの駆動信号を受け取り、前記駆動モータ３０が回転すると、前記インペラ３２が回転することによって前記ストレーナ１２から燃料が吸い出される。前記インペラ３２の回転力によって吸い出された燃料は、前記駆動モータ３０内部の潤滑を行いながら燃料ポンプユニット１０の上方に圧送され、吐出口１４から前記エンジン８７に燃料を供給する燃料噴射装置に向けて吐出されることになる。本実施形態では、前記プレート７と密閉固定するためのシール部材に略円形断面のＯリング１６を使用するので、該Ｏリング１６と当接する段部４０を、平面部材による円環状の面シールを使用する従来方式に比して大幅に小型化することを可能としている。これに合わせて、燃料ポンプユニット１０の構成も、蓋部１３の上面に吐出ノズル１４およびコネクタ１５を設けた「上出し仕様」とすることで、前記蓋部１３の直径を可能な限り低減させている。

図６（ａ），（ｂ）は、それぞれ前記蓋部１３の上面図および側面図である。前記と同一の符号は、前記と同一または同等部分を示す。本実施形態では、挿入したリテーナ２０が一度所定の位置で固定されると、意図的に所定の動作を実行しない限り抜けない（ロックされる）ように構成されている。該ロック機能は、主に蓋部１３およびリテーナ２０の形状によって発揮される。該図の蓋部１３においては、前記リテーナ２０を挿入した際に、略Ｕ字型のリテーナ２０の任意の部分に当接する３箇所に、凸部としてのスロープ１３ａ，１３ｂが設けられている。該スロープ１３ａ，１３ｂは、前記リテーナ２０が挿入される方向から傾斜がなだらかに立ち上がる形状とされている。

図７（ａ），（ｂ）は、それぞれ前記リテーナ２０の上面図および側面図である。前記と同一の符号は、前記と同一または同等部分を示す。該リテーナ２０は、外部から応力が加えられると弾性変形し、前記応力から開放されると元の形状に戻る薄い鋼板等で形成されている。取っ手としての折り曲げ部２５を除いて平板状とされるリテーナ２０は、係合部材としてのメインプレート２１と、連結部２２によって前記メインプレート２１の内側に連結される押圧部材としてのサブプレート２３，２４とによって構成されている。また、前記サブプレート２３の係止部としての先端部２３ａは、メインプレート２１の先端部２１ａよりその突出長が短くされている。また、略Ｕ字形状の前記サブプレート２４の中央部には、前記リテーナの挿入方向側に突起部２４ｃが設けられると共に、２つの屈曲部２４ａのそれぞれの外周側において略直線状の係止部２４ｂが形成されている。

図８は、前記燃料ポンプユニット１０を燃料タンク１に取付けた状態における上面図である。前記と同一の符号は、前記と同一または同等部分を示す。以下、この図８および図８のＡ−Ａ線断面図である図９を参照して、前記リテーナ２０のロック機能について詳細に説明する。

まず、前記燃料ポンプユニット１０を開口部６（図４参照）に挿入し、前記ベース７の段部５０に蓋部１３の底面が当接するまで押し込むと、Ｏリング１６が変形して所定のシール作用を発揮するようになる。ここで、前記リテーナ２０を、図示左方向からベース７とプレート８との間に形成されている間隙１８（図４参照）に挿入すると、リテーナ２０のメインプレート２１の先端部２１ａは、前記蓋部１３の上面を通ってガイド部材であるプレート８に係合し、図示右側の間隙１８にまで届く。この時、前記サブプレート２３の先端部２３ａは、前記スロープ１３ｂに沿ってせり上げられていき、サブプレート２３を弾性変形させる。これによって、前記サブプレート２３が蓋部１３を押圧すると共に、その先端部２３ａがプレート８の内周の側面部に当接またはほぼ当接した状態となる。

一方、前記サブプレート２４の突起部２４ｃは、前記蓋部１３のスロープ１３ａに沿ってせり上げられることでサブプレート２４を弾性変性させる。これによって、前記サブプレート２４が蓋部１３を押圧すると共に、その係止部２４ｂがプレート８の内周の側面部に当接またはほぼ当接した状態となる。上記した動作から、前記リテーナ２０には、スロープ１３ａ，１３ｂによってせり上げられたサブプレート２３，２４によって、挿入する方向にも引き抜く方向にも移動できないロック機能が発揮されることになる。なお、前記燃料ポンプユニット１０を燃料タンク１から取り外す時は、前記サブプレート２４の係止部２４ａの近傍を下方に押圧するという所定の動作を実行することによって、前記サブプレート２４を弾性変形させて前記係止部２４ａの係止状態を解除しながら、前記リテーナ２０を挿入した方向から引き抜けばよい。

上記したような燃料ポンプ取付構造によれば、シール部材に略円形断面のＯリングを使用すると共に、取付ボルトを不要とする構造としたので、燃料ポンプユニットの取付に係る部品の小径化が可能となり、取付に要するスペースを大幅に低減できるようになる。また、取付ボルトを不要とし、リテーナを挿入するのみで燃料ポンプユニットを密閉固定できるので、組み立て時の作業工程を低減することができるようになる。さらに、前記蓋部およびリテーナの形状によって、所定の動作を実行しなければリテーナが取り外せないロック機能を有するように構成したので、燃料ポンプユニットの着脱を確実かつ容易に行うことができるようになる。

図１０（ａ），（ｂ）は、それぞれ前記ベース７の上面図と、そのＢ−Ｂ線断面図である。前記と同一の符号は、前記と同一または同等部分を示す。前記ベース７は、鋼板を円環状に打ち抜いた部材に、プレス加工を施すことによって製作されている。本発明に係る部材接合方法においては、このプレス加工時に、前記Ｏリング１６および蓋部１３を収めるための段部５０が形成されるように母材３３に屈曲部３４，３５が設けられると共に、周縁部７ａの近傍に湾曲部３６が設けられている点に特徴がある。

図１１は、本実施形態に係るプロジェクション溶接工程の手順を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１０の突起形成工程にてプロジェクションの形成が行われる。該突起形成工程には、前記したように、前記ベース７の製作と同時にベース７の周縁部にプロジェクションが形成されることに相当し、図１２のサブフローチャートに示されるように、ステップＳ２０の部材打ち抜き工程と、ステップＳ２１のプレス工程とが含まれる。ステップＳ１１以降は後述する。

図１３は、図１０（ｂ）の一部拡大図である。前記と同一の符号は、前記と同一または同等部分を示す。前記したように、本実施形態におけるベース７は、平滑な鋼板から円環状の部材を打ち抜いて形成されている（前記ステップＳ２０）ので、その周縁部７ａの端面（切断面）は、母材３３の平面部に対して略９０度の角度をなしている。このため、前記プレス加工（前記ステップＳ２１）によって、前記ベース７の周縁部７ａおよびその近傍が湾曲部３６によって略円弧状または所定の角度に曲げられることで形成される突起部３６ａは、略９０度の鋭利な頂部を有することになる。本発明に係る部材接合方法においては、この突起部３６ａをプロジェクション溶接用のプロジェクションとして使用するので、切削加工等によって製造工程を増加させることなく、鋭利な形状のプロジェクションを得ることができるようになる。

図１４は、前記ベース７と鋼板２ａとのプロジェクション溶接の状態を示す説明図である。プロジェクション溶接は、前記鋼板２ａとベース７とを、プロジェクション溶接用の上側電極４５および下側電極４６とに挟まれた所定の箇所に配置し、前記上側電極４５と下側電極４６との間で通電加圧することによって実行される。上記した工程の流れは、図１１のフローチャートに示されるように、ステップＳ１１において部材重ね合わせ工程が実行され、続くステップＳ１２において電極狭持工程が実行され、そして、ステップＳ１３において通電加圧工程が実行されることに相当する。この時、前記突起部３６ａがプロジェクションとして作用し、ベース７と鋼板２ａとの接合が良好に行われることになる。また、本実施形態に係る部材接合方法では、突起部３６ａの頂部が鋭利で、鋼板２ａとの接触面積が小さいため、上側電極４５および下側電極４６の間に生じる大きな電気抵抗によって、電流および発熱を集中させることができる。上記したように、本発明に係る部材接合方法によれば、製造工程を増大することなく、所定のプロジェクションを容易に形成することができるようになる。また、切削加工等を行うことなく、大径のリングプロジェクション溶接等に適した、頂部が鋭利な形状のプロジェクションを得ることができるようになる。さらに、プレスの金型の変更等によって、任意の形状のプロジェクションが容易に得られるようになる。

図１５は、本発明の第２実施形態に係る部材接合方法を適用したベースの一部拡大断面図である。本実施形態においては、前記ベース７の外周部にプレス加工によって湾曲部３６を形成した後に、その周方向外側の部材６０をカットすることで、周縁部７ｂおよび突起部３６ｂを形成する点に特徴がある。本実施形態に係る部材接合方法によれば、この突起部３６ｂをプロジェクション溶接用のプロジェクションとして使用するので、前記カットの方向によって先端の角度を任意に形成することができ、大径のリングプロジェクション溶接等に適したプロジェクションを容易に得ることができるようになる。

なお、ベースやプロジェクションの形状などは、上記した実施形態に限定されずに種々の変形が可能である。また、本発明に係る部材接合方法および部材接合構造体が、燃料タンク以外の構造物にも適用可能であることは勿論である。

本発明の一実施形態に係る部材接合方法を適用した自動二輪車の側面図である。 本発明の一実施形態に係る部材接合方法を適用した燃料タンクの斜視図である。 本発明の一実施形態に係る部材接合方法を適用した燃料タンクの側面図である。 本発明の一実施形態に係る燃料ポンプユニットの取付部の概要説明図である。 燃料ポンプユニットの断面図である。 燃料ポンプユニットの蓋部の上面図（ａ）および側面図（ｂ）である。 リテーナの上面図（ａ）および側面図（ｂ）である。 燃料ポンプユニットを燃料タンクに取付けた状態における上面図である。 図７のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の一実施形態に係るベースの上面図（ａ）と、そのＢ−Ｂ線断面図（ｂ）である。 本発明の一実施形態に係るプロジェクション溶接工程の手順を示すフローチャートである。 突起形成工程の手順を示すサブフローチャートである。 図９（ｂ）の一部拡大図である。 本発明の一実施形態に係る部材接合方法を適用したプロジェクション溶接の概要説明図である。 本発明の第２実施形態に係る部材接合方法を適用したベースの一部拡大断面図である。

符号の説明

２ａ…鋼板、７…ベース、７ａ…周縁部、３３…母材、３４，３５…屈曲部、３６…湾曲部、３６ａ…突起部、４５…上側電極、４６…下側電極、５０…段部

Claims (3)

1. 板状部を有する２つの部材をプロジェクション溶接で接合する部材接合方法において、
   一方側の部材の板状部の端部を溶接面側に湾曲させて突起を形成する工程と、
   前記端部を他方の部材の板状部に重ね合わせる工程と、
   前記２つの部材を溶接用の電極で狭持する工程と、
   前記２つの部材を前記電極で通電加圧することによってプロジェクション溶接を行う工程とを含むことを特徴とする部材接合方法。
2. 板状部を有する２つの部材をプロジェクション溶接で接合する部材接合構造体において、
   一方側の部材の板状部の端部を溶接面側に湾曲させて形成された突起と、
   前記突起を他方側の部材の板状部に当接し、通電加圧によって形成されたプロジェクション溶接部とを具備したことを特徴とする部材接合構造体。
3. 燃料タンクの開口部から燃料ポンプユニットを収容するようにした燃料タンクにおいて、
   プレス加工によって周縁部の端部を溶接面側に湾曲させて突起を形成した略円環状のベース部材を具備し、
   前記端部をプロジェクションとして、前記燃料タンクの壁面に前記ベース部材をリングプロジェクション溶接によって接合し、
   前記ベース部材に前記燃料ポンプユニットの端部を嵌合固定することを特徴とする燃料タンク。

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