JP3330825B2

JP3330825B2 - 溶接接合フレーム用形材

Info

Publication number: JP3330825B2
Application number: JP23700196A
Authority: JP
Inventors: 美速今村; 和男米澤; 孝人藤井; 徹橋村
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1996-09-06
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 2002-09-30
Anticipated expiration: 2016-09-06
Also published as: JPH1081258A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム又は
アルミニウム合金（以下、総称してアルミニウム材とい
う）からなる角筒状の溶接接合フレーム用形材に関し、
特に、トラック等の自動車の車体フレーム等を構成する
溶接構造体に使用される溶接接合フレーム用形材に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来トラック等の自動車及び輸送機等の
車体は、成形した鋼板端部を折り重ねて、その部分を抵
抗スポット溶接によって接合して補強している。このよ
うにして組み立てられたモノコック構造がトラック等の
一般的な車体構造である。

【０００３】しかし、この方法は、組立の自動化が容易
であるという利点はあるものの、重ね部分が多く、構造
形成上、無駄な部分がかなりあり、スリムでないことに
加え、成形部材の形状が複雑で重量の増加も生じるとい
う欠点がある。

【０００４】これに対し、アーク溶接及びビーム溶接に
より、突き合わせて溶接すれば、構造的にスリムとなる
ものの、溶接前の部材の突合せ精度によって、溶接品質
が大きく影響する。例えば、部材間にギャップが生じる
と溶接品質が著しく低下する。このため、部材を押さえ
て組み立て状態に保持するための治具が必要であり、ま
た部材自体も高精度の機械加工が必要である。従って、
組立の自動化が困難である。

【０００５】また、近時、車体の軽量化のために、車体
をアルミニウム合金材で製作しようとする試みがなされ
ている。この場合に、アルミニウム材はスポット溶接性
が低く、モノコック構造においては、数千点の溶接をす
る必要があるが、その場合に電極の消耗が大きいという
難点がある。また、板材の成形性もアルミニウム材は鋼
材よりも悪いという難点がある。

【０００６】そこで、トラック等の自動車及び輸送機等
の車体を中空のパイプ状フレームにより支持するスペー
スフレーム構造が提案されている。図１０は、一般のト
ラックに適用されるものとして提案されたスペースフレ
ーム構造を示す模式図である。図１０に示すように、角
筒状のアルミニウム材製形材５１を、トラックのキャビ
ンの形状に組み立て、各角筒状形材５１同士を溶接によ
り接合して形材５１同士が固着される。これにより、所
謂スペースフレーム構造が形成され、このスペースフレ
ーム５０を覆うように構造板が取り付けられて自動車ボ
ディが完成する。

【０００７】このアルミニウム材製角筒状形材を使用し
て自動車の車体フレームを組み立てる場合に、鋳鍛造に
より製造した結節部材を介して形材同士を結合する方法
が提案されている（特開昭６０−１３５３７５号公
報）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来技術においては、結節部材の形状が複雑であり、部品
点数が多くなるため、製造コストが高くなるという欠点
がある。

【０００９】そこで、本願出願人は、結節部材を使用せ
ずに、形材同士を直接溶接接合する溶接構造物の製造方
法を提案した（未公開：特願平８−１４３１５２号）。
この技術においては、形材同士を直接溶接接合した状態
で良好な溶接部を得るために、溶接ビードに対して左右
対称形状となるように、形材の端部を結合角度（形材同
士がなす角度）に応じて斜めに切断して突き合わせるも
のである。

【００１０】しかし、この形材端部を斜めに切断して接
合する場合、以下のような作業上の問題点がある。先
ず、枠状のフレーム等を組み立てるとき、所定の角度で
突き合わせてセッティングし、クランプによる固定又は
溶接による仮止めを実施するが、結合角度が所定の角度
に一致しにくく、また突合せ部がずれやすい。このた
め、作業に時間と手間がかかる。

【００１１】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、結節部材を使用せずに形材同士を直接溶接
接合する溶接構造物の製造方法の利点を生かしつつ、角
筒状形材のセッティング作業を容易且つ迅速にし、その
セッティング作業性を向上させることができる溶接接合
フレーム用形材を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る溶接接合フ
レーム用形材は、アルミニウム又はアルミニウム合金か
らなり角筒状をなす溶接接合フレーム用形材において、
突出した側の第１側板と、この第１側板に平行の第２側
板と、第１側板と第２側板とを連絡しその先端縁が長手
方向に対して傾斜した第３及び第４側板とから構成され
て、その端面が長手方向に傾斜しており、第２側板の先
端部にはエンドミル加工により切り欠きが形成されてい
ることを特徴とする。

【００１３】本発明においては、形材の端面を傾斜させ
て成形し、その端面を突き合わせてその突き合わせ面を
溶接により接合する。この場合に、突き合わせた形材の
内角側に位置する側板に、切り欠きが形成されているの
で、この切り欠きに所定の角度で傾斜する角度決め部を
有する接合用部材を係合させて両形材を連結する。これ
により、形材が容易にセッティングされると共に、接合
用部材を係合させた状態で接合用部材と形材とを溶接接
合するので、溶接時の形材の変形を防止できると共に、
接合用部材により接合部が補強される。

【００１４】この場合に、前記形材の切り欠きはエンド
ミル加工により形成するので、その切り欠きの形成加工
が容易である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明
の実施例に係る溶接接合フレーム用形材を示す斜視図、
図２は同じくその平面図、図３は接合用部材を示す断面
図、図４はその側面図、図５は本実施例の接合用部材に
より形材を連結した状態を示す正面図である。角筒状の
第１のアルミニウム材製形材１と、第２のアルミニウム
材製形材２とがその端面を長手方向に傾斜させて切断さ
れている。そして、両形材１、２をその端面で突き合わ
せると、形材１、２は所定の角度（図示例は９０°）を
なして交差する。この所定の角度が結合角度である。そ
して、形材１、２の内角側側板に接合用部材１１が取り
付けられる。なお、内角側側板とは形材１、２における
１８０°以下の角度をなして交差する側の側板である。

【００１６】即ち、図１に示すように、形材１（２）は
その端面２５が傾斜しており、突出した側板２２と、こ
の側板２２に平行に対向する側板２１と、側板２１と側
板２２とを連絡する１対の側板２３、２４とにより構成
されている。そして、側板２３、２４の先端縁２５は側
板２１側から側板２２側に向けて直線的に傾斜してい
る。而して、本実施例の形材１（２）には、側板２１の
端部に切り欠き２６が形成されている。この切り欠き２
６はエンドミルを側板２１の端部から側板２１の長手方
向に移動させることにより、形成することができる。こ
のように、切り欠き２６をエンドミルで形成すれば、極
めて容易かつ迅速に切り欠き２６を形成することができ
る。なお、エンドミルで切り欠き２６を形成した場合
は、切り欠き２６の終端縁はエンドミルの半径と同一半
径で湾曲している。

【００１７】本実施例の接合用部材１１は、前記結合角
度で屈曲する角度決め部８を有し、この角度決め部８は
形材１、２の内角側側板の内面に倣う部分８ａ，８ｂを
有する。そして、角度決め部８は、倣い部分８ａ，８ｂ
間を結びその中央部９０°に屈曲する内側板８ｃと、こ
の内側板８ｃと平行で同様に９０°に屈曲する外側板８
ｄと、これらの内側板８ｃと外側板８ｄとをその中央部
の屈曲部で連結する連結板８ｅと、倣い部分８ａ、８ｂ
と外側板８ｄとを連結する連結板８ｆ、８ｇ及び連結板
８ｈ、８ｉとを有する。

【００１８】また、接合用部材１１の第１及び第２の係
止部９、１０は、角度決め部８の内側板８ｃから倣い部
分８ａ、８ｂに平行にその先端部側に延出する第１及び
第２の係止部９、１０を有する。即ち、各係止部９、１
０はこの角度決め部８の内側板８ｃからその延長上に、
角度決め部８の両端部方向に延出しており、角度決め部
８の倣い部分８ａ、８ｂと平行な面を有する。そして、
この係止部９、１０と角度決め部８の倣い部８ａ、８ｂ
との間の間隙に形材１、２の内角側側板の端部が嵌合さ
れるようになっている。

【００１９】更に、係止部９、１０の先端は相互に連結
板１２により連結されている。従って、連結板１２は形
材１、２と４５°の角度をなして交差する。この連結板
１２の中央部と、内側板８ｃの中央屈曲部との間は第２
連結板１３により連結されており、従って、この第２連
結板１３は連結板８ｅの延長上に位置する。

【００２０】本実施例においては、形材１、２を上述の
ように構成された接合用部材１１を使用してセッティン
グする。即ち、図５に示すように、形材１、２の突合せ
端部の内角側側板２１を接合用部材１１の係止部９、１
０内に嵌入する。この場合に、切り欠き２６の最奥部が
係止部９の基端部近傍になるまで奥深く形材１、２を係
止部９、１０内に嵌入する。即ち、形材１、２の内角側
の側板２１を、この内角側側板２１の内面に倣い部分８
ａ，８ｂを接触させ、内角側側板２１の切り欠き２６を
接合用部材１１における係止部９、１０の分岐部から内
側板８ｃの中央屈曲部までの領域に位置させるようにし
て、係止部９、１０と倣い部分８ａ，８ｂとの間の間隙
に嵌合する。これにより、形材１、２がその結合角度を
所定角度に一致させて配置される。そこで、形材１、２
の両側面の側板２３、２４の突合せ線と、外角側の側板
２２の突合せ線とを相互に溶接接合する。また、形材
１、２の内角側においては、接合用部材１１の第１及び
第２係止部９、１０の辺縁部と、形材１、２の内角側側
板２１の外面とを溶接接合する。これにより、形材１、
２が所定の角度をなして接合される。

【００２１】本実施例においては、形材１、２の端部を
図１、２に示すように加工すると共に、接合用部材１１
を使用することにより、形材１、２の端面がその長手方
向に対して傾斜していても、容易に両者を位置決めする
ことができると共に、両者の結合角度を所定角度に高精
度で一致させることができる。しかも、このセッティン
グ作業が極めて容易である。また、形材１、２はその内
角側側板２１が接合用部材１１に支持されているので、
溶接時に、形材１、２のなす角度が内角側に変化してし
まうことがない。また、形材の内角側部分については、
従来のようなすみ肉溶接が不要となり、この部分は接合
用部材１１の角度決め部８の縁部と形材１、２との間で
溶接接合されるので、局部的に弱い部分が生じることを
防止でき、これにより、接合部の強度を向上させること
ができる。

【００２２】また、角度決め部８が形材１、２の内角側
側板の内面に接触し、これに倣う。この場合に、角度決
め部８の倣い部分８ａ、８ｂの背面に連結板８ｆ、８ｇ
及び連結板８ｈ、８ｉが垂直に固定され、更に各連結板
８ｆ，８ｇ，８ｈ，８ｉは連結板８ｅと共に、外側板８
ｄに固定されているので、本実施例の角度決め部８は剛
性が高い。そして、この角度決め部８は係止部９、１０
と形材１、２との間の溶接接合時に、裏当材として機能
する。このように、剛性が高い角度決め部８が裏当材と
して機能するため、形材１、２は溶接時の熱の影響を受
けた場合に、その変形が防止される。

【００２３】更に、第１及び第２係止部９、１０の端部
間を連結板１２が連結すると共に、この連結板１２と内
側板８ｃとの間を連結板１３が連結している。そして、
この連結板１２の両縁部は形材１、２と溶接接合されて
いるので、これらの連結板１２、１３は形材１、２の接
合部の補強材として機能する。

【００２４】このため、接続用部材１１は、形材１、２
のセッティングを容易にするだけではなく、接合部の補
強部材となっており、角度決め部８の剛性が高いことと
相まって、形材１、２の接合強度を著しく高めている。

【００２５】また、接合用部材１１は、図１に示すよう
に、断面形状が均一であり、このため、押出加工と切断
加工により製造することができるので、この接合用部材
を使用することによる溶接構造体の製造コストの上昇は
極めて少ない。

【００２６】なお、接合用部材１１は、角度決め部８が
形材１、２の内角側側板の内面に倣い、第１及び第２係
止部９、１０が外面に接触するという構造を有する。従
って、形材１、２の外側に露出しているのは、係止部
９、１０であって、角度決め部８は形材１、２の内部に
ある。

【００２７】しかし、本発明は上記実施例に限らず、形
材のセッティングに使用する接合用部材の形状及び構造
は任意である。例えば、角度決め部８の倣い部分８ａ、
８ｂが形材１、２の内角側側板の外面に倣い、係止部が
内面に接触するような形状であってもよい。しかし、こ
の場合は、補強部材として機能する連結板９、１０は係
止部９、１０の端部間を連結するのではなく、形材１、
２の外部に露出している角度決め部の端部同士を連結す
るような形状にする。これにより、角度決め部の端部
と、形材外面とを溶接接合した場合に、補強部材として
機能させるべき連結板は、形材の内角側側板の外面に直
接溶接接合されたことになり、補強部材として充分に機
能する。いずれにしても、補強部材としての連結板は形
材の内角側に配置される。

【００２８】なお、補強部材（連結板９、１０）の形状
及び寸法は、その要求される補強の程度に応じて決める
ことができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
所定の設計結合角度で形材同士を接合することができる
と共に、そのセッティング作業が容易である。また、本
発明においては、接合用部材と形材の内角側側板とを溶
接接合するので、従来すみ肉溶接により行っていた形材
の内角側の部分の溶接を回避することができるため、溶
接時に形材同士の結合角度が変化することを防止でき
る。また、このすみ肉溶接を回避することにより、構造
体として局部的に弱い部分が生じることを回避でき、結
果として接合部全体の強度を向上させることができる。

【００３０】そして、このような優れた効果を得ること
できる形材の形状として、端部を傾斜させて成形すると
共に、内角側側板の端部をエンドミルにて成形して切り
欠きを形成するだけでよいので、その加工が極めて簡単
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る形材を示す斜視図であ
る。

【図２】同じくその平面図である。

【図３】本実施例の形材を結合する際に使用する接合用
部材を示す断面図である。

【図４】同じくその側面図である。

【図５】同じくその形材を接合した状態を示す正面図で
ある。

【図６】トラックとして提案されたスペースフレーム構
造を示す図である。

【符号の説明】

１、２：形材８：角度決め部８ａ、８ｂ：倣い部分８ｃ：内側板８ｄ：外側板８ｅ〜８ｉ：連結板９、１０：係止部１１：接合用部材２１、２２、２３、２４：側板２５：先端縁２６：切り欠き

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩ // Ｂ２３Ｋ 101:04 Ｂ２３Ｋ 101:04 103:10 103:10 (72)発明者橋村徹兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内審査官加藤昌人 (56)参考文献特開平５−319304（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−114792（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 9/00 B23K 9/23 B23K 33/00 B62D 25/00 B62D 29/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウム又はアルミニウム合金から
なり角筒状をなす溶接接合フレーム用形材において、突
出した側の第１側板と、この第１側板に平行の第２側板
と、第１側板と第２側板とを連絡しその先端縁が長手方
向に対して傾斜した第３及び第４側板とから構成され
て、その端面が長手方向に傾斜しており、第２側板の先
端部にはエンドミル加工により切り欠きが形成されてい
ることを特徴とする溶接接合フレーム用形材。