JP3378150B2 - 溶接構造体の接合用部材 - Google Patents

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）からなる角筒状の形材を溶接してトラック等の自動
車の車体フレーム等を構成する溶接構造体の接合に使用
される接合用部材に関する。

【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１３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１３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、一本の形
材から複数の形材を分岐させる必要がある。このような
結合部に、鋳鍛造により製造した結節部材を使用し、こ
の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】また、この結節部材を使用せずに、形材同
士を直接結合する方法も提案されている（特開平６−２
１９３２１号公報）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、結節部
材を使用する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。

【００１０】また、従来の形材同士を直接結合する方法
は、フレームを構成する形材に曲げ部材を使用している
場合に、結合部に寸法上の誤差が生じやすく、また、結
合部に捩れが生じやすいため、溶接接合する際に、結合
部において形材同士を一致させることが容易ではない。
また、形材と形材とを直接溶接接合しているので、形材
の１カ所から複数の他の形材を分岐させる必要があるよ
うな場合には、溶接による熱影響部が１カ所に集中し、
このため熱影響による軟化部も１カ所に集中してしま
い、強度が劣化してしまう。

【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構造
体の接合用部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】本発明に係る溶接構造体
の接合用部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金か
らなる角筒状形材を溶接接合して製造される溶接構造体
の溶接時の位置決めに使用される接合用部材において、
底面とその両側面からなる断面コ字形をなし前記形材を
嵌合する複数個の嵌合部を有し、前記嵌合部のうち少な
くとも２つは、底面及び両側面が相互に平行であること
を特徴とする。この場合に、請求項３のように、両側面
同士は必ずしも平行である必要はないが、各嵌合部の側
面と底面との屈曲線が全ての嵌合部について平行である
ことが必要である。

【００１３】また、本発明に係る他の溶接構造体の接合
用部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる
角筒状形材を溶接接合して製造される溶接構造体の溶接
時の位置決めに使用される接合用部材において、底面と
その両側面からなる断面コ字形をなし前記形材を嵌合す
る複数個の嵌合部を有し、前記嵌合部のうち少なくとも
２つは、一方の側面と他方の側面とが直交し、一方の底
面と他方の側面とが平行であり、各嵌合部の側面と底面
との屈曲線が全ての嵌合部について平行であることを特
徴とする。

【００１４】本発明においては、断面コ字形の嵌合部に
形材を嵌め込み、嵌合部の側面と形材の外面とを溶接接
合する。本発明の接合用部材は複数の嵌合部を有するの
で、そのうちの少なくとも２つの嵌合部に夫々形材を嵌
合して溶接接合することにより、この接合用部材を介し
て形材同士を結合することができる。

【００１５】この場合に、本発明においては、少なくと
も２つの嵌合部において、底面及び両側面が相互に平行
であるか（請求項１）、一方の側面と他方の側面とが直
交し、一方の底面と他方の側面とが平行であってその屈
曲線が平行であるか（請求項２）、又は底面が相互に平
行であってその屈曲線が平行である（請求項３）。この
ため、本発明の接合用部材の断面形状はその底面と側面
とが屈曲する線の長手方向に均一にすることができ、換
言すれば、全ての嵌合部について、その底面と側面とが
屈曲する線が、相互に平行になるように形成されてい
る。このため、本発明の接合用部材は押出成形により製
造することができ、結節部材のように鋳鍛造により製造
する場合に比して、その製造コストが極めて低い。

【００１６】また、２つの嵌合部を、２つの形材の結合
部における結合角度に対応して相対的な配置を設定して
おけば、捩れの位置にある形材同士も結合することがで
き、溶接前の形材のセッティングも容易である。

【００１７】そして、本発明の接合用部材は、両側面で
形材を挟み込むような形を有しているので、形材の結合
部においてその補強材としても機能する。

【００１８】

【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
の第１の実施例を示す正面図、図２は同じくその平面
図、図３は同じくその左側面図、図４は図１のＡーＡ線
による断面図である。形材１、２、３はいずれも角筒状
をなし、特に、形材１はその断面形状が「日」形となる
ように、断面中央部にその側面間を結ぶ中央板１ａを有
する。形材２、３は断面が正方形である。また、形材１
はその上板に矩形の孔１ｂが形成されており、この孔１
ｂ内に形材３が挿入されるようになっている。

【００１９】本実施例の接合用部材９は、２つの嵌合部
１０、１６を有する。底板１１は嵌合部１０の底面と、
嵌合部１６の底面とを兼ねる。そして、この底板１１の
両端部からその表面及び裏面に垂直に夫々側板１２、１
３及び側板１４、１５が延出している。側板１２と側板
１４とは同一面上にあり、側板１３と側板１５とは同一
面上にある。そして、側板１２、１４と、側板１３、１
５とは平行である。このように接合用部材９は断面コ字
形の嵌合部１０、１６が背中合わせに配置された形状を
有し、その断面形状は底板１１と側板１２、１３、１
４、１５との屈曲線の長手方向に均一である。このた
め、この接合用部材９は押出成形により製造することが
できる。

【００２０】このように構成された接合用部材９におい
ては、形材１を嵌合部１０に形材１の長手方向が嵌合部
１０の屈曲線に平行になるように嵌合する。一方、形材
２はその長手方向が嵌合部１６の底板１１に垂直になる
ように嵌合部１６に嵌合する。また、形材３を形材１の
孔１ｂ内にその長手方向を形材１の長手方向に垂直にし
て挿入し、形材３の先端部を形材１の中央板１ａに当接
させる。

【００２１】このようにして、形材１、２を接合用部材
９を利用して位置決めした後、接合用部材９の側板１
２、１３と形材１の側板とを、側板１２、１３の縁部に
沿って溶接して接合する。また、接合用部材９の側板１
４、１５と形材２の側板とを、側板１４、１５の下端縁
に沿って溶接接合する。更に、形材３の側板と形材１の
上板とを溶接接合する。

【００２２】これにより、形材１と形材２とが接合用部
材９を介して結合され、形材３が形材１に結合される。
本実施例においては、前述の如く、接合用部材９が押出
成形により製造できるため、その製造コストが低い。ま
た、この接合用部材９を利用して形材１、２をセッティ
ングするので、セッティング作業が極めて容易である。
更に、本実施例では、形材１、２を直接溶接接合するの
ではなく、接合用部材９の側板と形材１、２の側板とを
溶接接合するので、形材における熱影響を受ける部分が
分散され、軟化による強度劣化が防止される。更にま
た、接合用部材９の側板１２〜１５を形材１、２の側板
に溶接するので、側板による補強効果が得られ、形材
１、２を直接溶接接合する場合に比して、接合部の強度
を高めることができる。

【００２３】図５は本発明の第２の実施例に係る接合用
部材２１を示す正面図、図６は同じくその平面図、図７
は同じくその左側面図、図８は同じくその右側面図であ
る。本実施例の接合用部材２０は底板２２を共通にする
嵌合部２１、２７を有する。この嵌合部２１は底板２２
と、その底板２２の両端部で底板２２から垂直に延出す
る側板２３、２４とにより構成されている。また、嵌合
部２７は底板２２と、底板２２から垂直に延出する側板
２５、２６により構成されている。そして、側板２３、
２５が同一面であり、側板２４、２６は同一面である。
また、側板２３，２５と側板２４、２６とは平行であ
る。更に、嵌合部２１、２７の幅は同一である。

【００２４】一方、側板２４の外面には、側板３１、３
２が側板２４に垂直に、且つ底板２２に平行に延びてい
る。この側板２４を底面として、側板２４と、側板３
１、３２とにより、嵌合部３０が構成されている。

【００２５】このように、嵌合部２１、２７は背中合わ
せに配置され、嵌合部３０は嵌合部２１、２７と、その
底面及び側面をいずれも直交させて配置されている。し
かし、各嵌合部２１、２７、３０の屈曲線はいずれも平
行である。このため、本実施例の接合用部材も押出成形
により製造することができる。

【００２６】而して、本実施例においては、図５乃至８
に示すように、形材１を嵌合部２１に形材１の上面を嵌
合部２１の底面に接触させて嵌合し、形材２を嵌合部２
７に形材２の先端部を嵌合部２７の底面に接触させて嵌
合し、形材４を嵌合部３０に形材４の先端部を嵌合部３
０の底面に接触させて嵌合する。

【００２７】そして、嵌合部２１の側板２３、２４と形
材１の側板とを側板２３、２４の縁部で溶接により接合
する。また、嵌合部２７の側板２５、２６及び嵌合部３
０の側板３１、３２と、形材２及び形材４とを、各側板
の先端縁で溶接により接合する。これにより、形材１に
対し、形材２及び形材４が直交するようにして各形材が
結合される。本実施例においても、形材の側板と、嵌合
部の側板の縁部とを溶接するので、溶接熱影響部が分散
され、溶接熱影響部による軟化が防止される。

【００２８】本実施例においては、嵌合部の側板間の距
離を、形材の横寸法又は縦寸法に合わせて適切に設定す
ることにより、種々の寸法の形材を任意に結合すること
ができる。

【００２９】また、２つの形材がねじれの関係にある場
合も、一方の嵌合部の側板と、他方の嵌合部の側板とを
平行ではなく、所定の角度をなすように形成すればよ
い。但し、この接合用部材の場合も、押し出し成形によ
り製造する場合は、各嵌合部の側板と底板との屈曲線
は、いずれも平行にする必要がある。

【００３０】図９は本発明の第３の実施例に係る車体の
フロントフレーム構造体を示す正面図、図１０はその平
面図、図１１はその背面図、図１２は左側面図である。
本実施例の接合用部材４０は、図１０に示すように、平
面視でコ字形をなす嵌合部４１と嵌合部４２とが垂直板
状の１対のビーム４３ａ，４３ｂにより連結されてい
る。ビーム４３ａはビーム４３ｂよりも短く、従って、
嵌合部４１と嵌合部４２とはその奥行き方向が平行では
なく、若干相違している。また、図９に示すように、嵌
合部４１、４２及びビーム４３ａ、４３ｂは嵌合部４１
から嵌合部４２に向けて上昇するように傾斜しており、
嵌合部４２の方が嵌合部４１よりも高い位置にある。ま
た、クロスビーム４４はビーム４３ａの一方の端部と、
ビーム４３ｂの他方の端部とを対角線方向に連結するも
のである。このクロスビーム４４によりビーム４３ａ、
４３ｂの強度が向上し、形材の結合強度を高めることが
できる。

【００３１】このように構成された接合用部材４０にお
いては、垂直方向に若干湾曲して延びる形材４７を形材
４７の側面を嵌合部４２の底面に接触させて接合用部材
４０の嵌合部４２に側方から嵌合する。また、水平方向
に延びる形材４６を嵌合部４１にその先端面を嵌合部４
１の底面に当接させて嵌合する。そして、嵌合部４１、
４２の側板と、形材４６、４７の側板とを溶接により固
定する。また、水平に延びる形材４８をその上面を形材
４６の先端部下面に接触させ、形材４８の一側面を嵌合
部４１の底面に接触させて配置し、形材４８と形材４６
及び嵌合部４１の底板とを溶接接合する。

【００３２】これにより、形材４６、４７、４８を相互
に固定することができる。本実施例においても、嵌合部
の底板と側板との屈曲線はいずれも平行である。従っ
て、この接合用部材４０も押出成形により製造すること
ができる。

【００３３】本実施例においては、形材４７と形材４６
とはほぼ垂直でねじれの関係にあり、このように、嵌合
部の方向をその屈曲線が平行の条件の下で種々調整する
ことにより、任意の態様で形材を結合することができ
る。

【００３４】なお、上記各実施例の接合用部材は、図
３、５、１０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。

【００３５】

【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、
ねじれの関係にある形材同士も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、嵌合部の側板と形材の側板とを溶接接合
するので、形材同士を直接溶接する場合に比して、溶接
熱影響部が集中することを防止できると共に、この嵌合
部の側板により接合部が補強され、接合部の信頼性が向
上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す正面図である。

【図２】同じくその平面図である。

【図３】同じくその左側面図である。

【図４】同じく図１のＡ−Ａ線による断面図である。

【図５】本発明の第２実施例を示す正面図である。

【図６】同じくその平面図である。

【図７】同じくその左側面図である。

【図８】同じくその右側面図である。

【図９】本発明の第３の実施例を示す正面図である。

【図１０】同じくその平面図である。

【図１１】同じくその背面図である。

【図１２】同じくその左側面図である。

【図１３】トラックのスペースフレーム構造を示す図で
ある。

【符号の説明】

１、２、３、４、４６、４７、４８：形材 ９、２０、４０：接合用部材 １０、１６、２１、２７、３０、４１、４２：嵌合部 １１、２２：底板 １２、１３、１４、１５、２３、２４、２５、２６、３
１、３２：側板 ４３ａ、４３ｂ、４４：ビーム

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ // Ｂ２３Ｋ 103:10 Ｂ２３Ｋ 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 (56)参考文献 特開 昭51−151637（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−233806（ＪＰ，Ａ) 実開 昭51−126011（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 37/04

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム又はアルミニウム合金から
   なる角筒状形材を溶接接合して製造される溶接構造体の
   溶接時の位置決めに使用される接合用部材において、底
   面とその両側面からなる断面コ字形をなし前記形材を嵌
   合する複数個の嵌合部を有し、前記嵌合部のうち少なく
   とも２つは、底面及び両側面が相互に平行であることを
   特徴とする溶接構造体の接合用部材。
2. 【請求項２】 アルミニウム又はアルミニウム合金から
   なる角筒状形材を溶接接合して製造される溶接構造体の
   溶接時の位置決めに使用される接合用部材において、底
   面とその両側面からなる断面コ字形をなし前記形材を嵌
   合する複数個の嵌合部を有し、前記嵌合部のうち少なく
   とも２つは、一方の側面と他方の側面とが直交し、一方
   の底面と他方の側面とが平行であり、各嵌合部の側面と
   底面との屈曲線が全ての嵌合部について平行であること
   を特徴とする溶接構造体の接合用部材。
3. 【請求項３】 アルミニウム又はアルミニウム合金から
   なる角筒状形材を溶接接合して製造される溶接構造体の
   溶接時の位置決めに使用される接合用部材において、底
   面とその両側面からなる断面コ字形をなし前記形材を嵌
   合する複数個の嵌合部を有し、前記嵌合部のうち少なく
   とも２つは、底面が相互に平行であり、各嵌合部の側面
   と底面との屈曲線が全ての嵌合部について平行であるこ
   とを特徴とする溶接構造体の接合用部材。