JPH0736870Y2 - インナチャンネル結合構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、例えば自動車等の車体下部骨格部材を構成
する箱型閉断面のフレーム構造に係わり、特にこのフレ
ームの主要構成部品であるフレームサイドレールのイン
ナチャンネルの結合構造に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、自動車等の車体下部骨格部材を構成するフレーム
は車両前後方向に長いため、このフレームの主要構成部
品である長尺のフレームサイドレール内に組合わされて
箱型閉断面を形成するインナチャンネルがフロント側と
リヤ側に分割されて、車両前後方向の所定部位で直線的
に溶接結合されている。

そして、このように分割された両インナチャンネルの結
合構造を示すものとして、例えば実開昭61-42385号公開
公報（実願昭59-127568号）が提案されており、これを
第６図乃至第８図に示す。

この第６図乃至第８図に示すように、分割された断面コ
字形のフロントインナチャンネル10とリヤインナチャン
ネル20が直線的に溶接結合され、断面コ字形の長尺のフ
レームサイドレール30内に組合わされて、車両前後方向
に延びる箱型閉断面のフレームを構成している。

前記両インナチャンネル10、20の結合構造として、例え
ばリヤインナチャンネル20の端部210がフロントインナ
チャンネル10の端部110より内側に位置して重ね合わせ
結合されるような構造を例に挙げて、これら第６図乃至
第８図により具体的に説明する。

まず、断面コ字形の前記両インナチャンネル10、20の結
合状態において、これら両インナチャンネル10、20が直
線的となる、即ちインナチャンネル10、20のコ字形外面
120、220であるコ字形側面120a、220a及びコ字形基面12
0b、220b（以下、単に外面120、220と称する）が面一と
なるようにするため、リヤインナチャンネル20の端部21
0近傍を、フロントインナチャンネル10の板厚に相当す
る寸法分だけ内方側に落とし込んで段状に形成する（こ
の落とし込み段部を一般に背切部と称しており、以下背
切部40と称する）とともに、フロントインナチャンネル
10はその端部110までストレート状に形成する。

そして、前記リヤインナチャンネル20の端部210近傍に
おける背切部40に、フロントインナチャンネル10の端部
110を近接するようにして、このフロントインナチャン
ネル10の端部110近傍におけるストレート部位と、前記
リヤインナチャンネル20の端部210近傍における背切部4
0による落とし込み段状のストレート部位を重ね合わせ
ることにより、図示するように両インナチャンネル10、
20の各外面120、220は面一な状態で直線的になるととも
に、このように直線的に重ね合わされた両インナチャン
ネル10、20が断面コ字状の長尺のフレームサイドレール
30の内側に位置するようにして、このフレームサイドレ
ール30のコ字状側面310と前記両インナチャンネル10、2
0の各側面120a、220aとを重ね合わせる。

次いで、前記フロントインナチャンネル10の端部110に
おけるフレームサイドレール30の側面310と重ね合わさ
れていない端部（110）部位と、リヤインナチャンネル2
0の背切部40近傍における外面220とを溶接によって結合
するとともに、前記両インナチャンネル10、20の各側面
120a、220aとフレームサイドレール30の側面310とが重
ね合わされた部位におけるこのフレームサイドレール30
の側面端部320と前記両インナチャンネル10、20の各側
面120a、220aとを長手方向に沿って溶接結合する。

ここで、前記フロントインナチャンネル10の側面120aに
おけるフレームサイドレール30の側面310と重ね合わさ
れている端部110部位は、前記フレームサイドレール30
の側面310より内方側に位置しているため、溶接は施さ
れていない。なお、第７図および第８図において、前記
フロントインナチャンネル10の端部110における前記部
位以外の部位であるリヤインナチャンネル20の外面220
との溶接結合部位の溶接ビードを符号50で示している。

そして、このような結合状態により、前記フロントイン
ナチャンネル10の端部110とリヤインナチャンネル20の
外面220との溶接結合による溶接ビード50は、前記リヤ
インナチャンネル20の端部210近傍における背切部40と
重なるか、もしくは極めて近接した位置に施されてい
る。

また、前記両インナチャンネル10、20における各端部11
0、210近傍の重ね合わせ部位におけるフロントインナチ
ャンネル10の基面120bの所定部位には横方向に延びる長
孔70を穿設し、この長孔70の周縁部とリヤインナチャン
ネル20の端部210近傍における表面（基面220b）とをプ
ラグ溶接によって結合することにより、前記両インナチ
ャンネル10、20の結合強度を増すように構成されてい
る。

尚、このようにインナチャンネルを分割結合して長尺の
フレームサイドレールに結合する構造において、両イン
ナチャンネルの各端部近傍における重ね合わせ部を長く
するとともに、この重ね合わせ溶接結合部を、ボデーマ
ウントブラケットから受ける捩じり応力の加わらない位
置とするように構成した従来技術を示すものとして、例
えば実開昭59-32574号公開公報（実願昭57-129094号）
がある。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかし、第６図乃至第８図に示すインナチャンネル結合
構造の場合、リヤインナチャンネル20の端部210近傍に
おける背切部40に、フロントインナチャンネル10の端部
110を近接するように重ね合わせて溶接結合する構造と
なっており、一般に前記背切部40である落とし込み段部
における特にリヤインナチャンネル20の基面220bと側面
220aとの折り曲げ部位である絞り成形部410は形状的に
応力が集中するとともに、プレス成形上最も板厚が小さ
くなる部位である。

特に応力の集中については、第９図の応力分布図からも
明らかなように、リヤインナチャンネル20の背切部40で
ある外面220の基面220bと側面220aとの折り曲げ部位の
絞り成形部410の応力が急激に上昇する（即ち応力集中
する）とともに、後述するこの考案の構造における応力
分布図（第４図）に比べ、より大きな応力が集中する。
尚、図中の実線はリヤインナチャンネル20の応力分布、
破線はフロントインナチャンネル10の応力分布を示して
いる。従って、このような背切部40の部位における特に
絞り成形部410に、前記フロントインナチャンネル10の
端部110とリヤインナチャンネル20の外面220とを結合す
るべく、溶接ビード50が重なったり、極めて近接して施
されることになるため、この溶接ビード50端近傍の前記
背切部40及び特に絞り成形部410が最弱部位になるとと
もに、これにより耐久性も低下する。

一方、このような不具合を防止するべく、例えば前記背
切部40である落とし込み段状を徐々に寸法変化するよう
に直線に近い形状に形成することが考えられるが、この
ような構造では前記フロントインナチャンネル10及びリ
ヤインナチャンネル20の側面220aと、フレームサイドレ
ール30の側面端部320との溶接部位における前記背切部4
0近傍部位（以下、重ね合わせ溶接部60と称する）の隙
が大きくなるため、この部位の溶接結合が十分となら
ず、強度が低下する。

また、背切部40の形状は変更せず、単に前記フロントイ
ンナチャンネル10の端部110を背切部40から離して重ね
合わせ結合することが考えられるが、このような構造で
も前述した構造と同様重ね合わせ溶接部60の隙が大きく
なるため、同様の不具合が生じる。

特に、このように重ね合わせ溶接部60に隙が生じると、
隙を埋める等してこの隙をなくした構造に比べ、主応力
値が上昇することになるため、強度が低下して耐久性が
低下するとともに、この耐久性による寿命も3/4程度と
なってしまう。

そこでこの考案は、端部が溶接結合される一方のインナ
チャンネルにおける外面形状を、他方のインナチャンネ
ル側に応力集中しないような形状にして溶接結合するこ
とを課題とする。

〔目的を解決するための手段〕

この考案は、上記の目的を達成するために、互いに長手
方向に直線状に連結される断面コ字形のフロントインナ
チャンネルとリヤインナチャンネルとのいずれか一方の
一端側に、該一端側に連結する他方のインナチャンネル
の板厚相当分内方に落し込んだ背切部を形成してこの背
切部より先の部分を細く形成し、この細く形成した部分
を前記他方のインナチャンネルの内側に嵌め込み、かつ
これら両インナチャンネルの外側に、それらの外面の一
部を覆うようにこれら両インナチャンネルに渡らせて断
面コ字形のフレームサイドレールを沿わせて配置し、さ
らに前記他方のインナチャンネルの端部のうち前記フレ
ームサイドレールで覆われていない部分を、前記細く形
成した部分の外面に溶接するとともに、前記フレームサ
イドレールを両インナチャンネルの外面に溶接したイン
ナチャンネル結合構造であって、前記他方のインナチャ
ンネルの端部のうち前記フレームサイドレールで覆われ
ていない部分が覆われている部分よりも前記背切部から
大きく離間させられ、かつ前記他方のインナチャンネル
の端部のうち前記フレームサイドレールで覆われていな
い部分が、前記細く形成した部分の外面に、溶接ビード
が前記背切部にかからない状態で溶接されていることを
特徴とするものである。

〔作用〕

したがってこの考案によれば、一方のインナチャンネル
の背切部より先の細く形成された部分を、他方のインナ
チャンネルの端部の内側に嵌め込む。その場合、他方の
インナチャンネルの端部は、フレームサイドレールに覆
われている部分が背切部に近接し、かつ外部に露出して
いる部分が、背切部から大きく離間するように形成さ
れ、その背切部から大きく離間した部分で、溶接ビード
が背切部にかからないように一方のインナチャンネルの
外面に溶接されているので、溶接時の熱影響による背切
部の強度低下が防止されるとともに、背切部に溶接ビー
トが重なったり接近したりしないことにより、前記背切
部への応力の集中が防止され、さらに溶接されない端部
すなわちフレームサイドレールで覆われている部分が背
切部に接近していることにより、係合部分での隙が小さ
くなって、両インナチャンネルの結合強度の低下が有効
に防止される。

〔実施例〕

以下、添付図面に基づいてこの考案の実施例を説明す
る。

第１図から第５図までの図面はこの考案の一実施例を示
しており、第１図は両インナチャンネル及びフレームサ
イドレールの溶接結合部位周りの斜視図、第２図は第１
図のII視平面図、第３図は第１図のIII視側面図、第４
図は両インナチャンネルの溶接結合部位周りの応力分布
図、第５図は同部位における両インナチャンネルの板厚
比（l/t）に対する応力比を示す実験グラフである。

ここで、例えばリヤインナチャンネル２の端部21近傍を
内側にし、フロントインナチャンネル１の端部11近傍を
外側にして重ね合わせ結合する構造を例に挙げて説明す
ると、第１図乃至第３図に示すように、リヤインナチャ
ンネル２の端部21近傍を内方側に落とし込み段状に形成
し（以下、この落とし込み段状による段部を背切部４と
称する）、この端部21近傍にフロントインナチャンネル
１の端部11近傍を重ね合わせて、両インナチャンネル
１、２を面一な状態で直線的にするとともに、この両イ
ンナチャンネル１、２の各側面12a、22aの幅方向のほぼ
半分を覆うようにフレームサイドレール３の側面31を重
ね合わせる。このとき、フロントインナチャンネル１の
端部のうち、フレームサイドレール３により覆われる部
分を、覆われない部分より長くして、溶接結合用の延設
部がリヤインナチャンネル２の背切部４の方向に突出形
成されている。

そして、前記フロントインナチャンネル１の端部11にお
けるフレームサイドレール３の側面31と重ね合わされて
いない端部11部位と、リヤインナチャネル２の背切部４
近傍における外面22（側面22a及び基面22b）とを溶接に
よって結合するとともに、これら両インナチャンネル
１、２の各側面12a、22aとフレームサイドレール３の側
面端部32とを溶接結合する。このとき、フロントインナ
チャンネル１の端部から突出した延設部が、フレームサ
イドレール３とリヤインナチャンネル２との間の空隙を
埋めるように配設されている。

尚、これら第１図乃至第３図の図中の符号５は両インナ
チャンネル１、２の溶接結合による溶接ビードを示し、
符号６は両インナチャンネル１、２の端部11、12近傍に
おけるこの両インナチャンネル１、２とフレームサイド
レール３との重ね合わせ溶接部を示しているとともに、
符号41はリヤインナチャンネル２の背切部４における基
面22bと側面22aとの折り曲げ部位である絞り成形部を示
している。

また、フロントインナチャンネル１には長孔７が穿設さ
れており、この長孔７の周縁部とリヤインナチャンネル
２の表面とをプラグ溶接によって結合することにより、
結合強度を増すように構成されている。

このように構成されたインナチャンネル結合構造であっ
て、第１図乃至第３図に示すように、フロントインナチ
ャンネル１の端部11におけるリヤインナチャンネル２の
外面22と溶接結合されていない端部11部位、即ちフレー
ムサイドレール３の側面31と重ね合わされる側面（12
a）部位を、リヤインナチャンネル２の背切部４方向に
突出形成してあるので、この溶接結合用の延設部がリヤ
インナチャンネル２とフレームサイドレール３との間の
空隙に延在して、この空隙が埋められて、この延設部の
側縁部とフレームサイドレール３の側縁部とが溶接さ
れ、またこの延設部とリヤインナチャネル２の側面とが
溶接されることによって、フロントインナチャンネル１
の端部を背切部４から充分離間させても、非溶接状態の
部分が少なくなるようにしている。

また、この実施例では前記延設部を、フロントインナチ
ャンネル１の端部から、リヤインナチャンネル２の背切
部４の方向に延長して形成したが、前記フロントインナ
チャンネル１の端部を、フレームサイドレール３に覆わ
れる部分を残して、他の部分を背切部４から離隔する方
向に切欠いて前記延設部が背切部４方向に突出して残る
ようにしても同じである。

また、このような切欠き形成方法としては、例えばプレ
ス成形される以前の展開時における平坦状のフロントイ
ンナチャンネル１の端部11における前述した所定部位
を、予め切断等でＵ字状に切欠き形成する方法、もしく
は断面コ字形とするプレス成形時に同時に切欠く方法等
がある。

そして、このように切欠き形成されたフロントインナチ
ャンネル１の端部11とリヤインナチャンネル２の外面22
とを溶接接合することにより、この溶接結合による溶接
ビード５がリヤインナチャンネル２の背切部４から離間
して施される。

而して、リヤインナチャンネル２の背切部４、及び特に
この背切部４における形状的に応力が集中し、かつプレ
ス成形上最も板厚が小さくなる絞り成形部41は、リヤイ
ンナチャンネル２の外面22とフロントインナチャンネル
１の切欠き形成された端部11との溶接結合による溶接ビ
ード５から離間することができ、この溶接ビード５が重
なったり近接したりすることはないため、前記背切部４
及び絞り成形部41の溶接等の熱影響による強度低下を防
止することができ、これら各部４、41に加わる応力を平
均化することができる。

したがって、前記背切部４及び絞り成形部41への応力集
中を防止することができるため、両インナチャンネル
１、２及びフレームサイドレール３の結合によって構成
された車体下部骨格部材であるフレームの耐久性を向上
することができる。

また、このような構造とすることにより、リヤインナチ
ャンネル２の背切部４を直線に近い形状としたり、単に
フロントインナチャンネル１の端部11を背切部４から離
したりする構造とすることはないため、重ね合わせ溶接
部６の隙が大きくなることは全くなく、この部位の溶接
結合を十分とすることができ、強度の低下を防止するこ
とができる。

また、第４図および第５図はこの実施例の結合構造にお
ける応力分布および応力比の実験結果のデータをグラフ
にしたもので、以下、その実験結果についてこのグラフ
に基づいて説明する。

まず、両インナチャンネル１、２の端部11、21近傍にお
ける応力の分布を示す第４図から明きらかなように、リ
ヤインナチャンネル２の背切部４及び特に絞り成形部41
に集中する応力を小さく平均化することができる。

また、第５図に示す実験グラフは、第２図における両イ
ンナチャンネル１、２の板厚ｔと、リヤインナチャンネ
ル２の背切部４の絞り成形部41における折り曲げ点から
フロントインナチャンネル１の切欠き形成した結合端部
11までの寸法（即ち背切部４から溶接ビード５までの距
離）ｌが同一寸法の場合における前記絞り成形部41の特
に折り曲げ点の応力を100とした場合の板厚比（l/t）に
対する応力比の変化を示しており、図中の実線は板厚ｔ
が1.2mmの場合、破線は板厚ｔが1.6mmに設定した場合の
変化を示している。

そして、この第５図に示すように応力比は、背切部４か
ら溶接ビード５までの距離ｌが両インナチャンネル１、
２の板厚ｔの５倍程度で略飽和する傾向にあるため、フ
ロントインナチャンネル１の端部11におけるリヤインナ
チャンネル２の外面22との溶接結合外面12の端部11部位
は、背切部４から板厚ｔの５倍程度の距離だけ離間する
ように切欠き形成することが望ましいが、この離間距離
ｌは各部材の大きさ、形状等により適宜最適寸法に設定
される。

さらに、一般にフレームの耐久寿命は応力比の５乗に比
例し、第４図の応力分布に示す構造の場合、応力比は第
６図乃至第９図に示す従来の構造の約８割であって、こ
の考案の構造では耐久寿命が約３倍ほど向上する。

尚、以上の実施例ではフロントインナチャンネル１の端
部11におけるリヤインナチャンネル２の外面22との溶接
結合部位を、背切部４から離れるように切欠き形成した
構成を示したが、前記フロントインナチャンネル１の端
部11におけるフレームサイドレール３の側面31との重ね
合わせ部位を、部分的にリヤインナチャンネル２の背切
部４方向に延長形成した構成であっても、第１図に示す
構成と同一と成り得る。

また、リヤインナチャンネル２の端部21近傍を背切部４
によって内側にし、所定部位を切欠き形成したフロント
インナチャンネル１の端部11を外側にして、重ね合わせ
て溶接結合した構成を示したが、例えば逆の構成である
リヤインナチャンネル２の端部21を外側に重ね合わせて
溶接結合する構成であってもよい。

〔考案の効果〕

この考案は上述のように、一方のインナチャンネルの背
切部より先端側に嵌め合わせた他方のインナチャンネル
の端部が、フレームサイドレールで覆われている部分で
背切部に接近し、かつ覆われていない部分が背切部から
大きく離間し、さらにその背切部から大きく離間した部
分で、溶接ビードが背切部にかからないように一方のイ
ンナチャンネルの外面に溶接されているから、背切部で
の応力集中を防止でき、しかもフレームサイドレールに
覆われている部分での空隙を少なくして結合強度の低下
を防止でき、その結果、この考案によれば、フレームの
耐久性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第５図までの図面はこの考案の一実施例を示
しており、第１図は各部材の結合部位周りの斜視図、第
２図は第１図のII視平面図、第３図は第１図のIII視側
面図、第４図はインナチャンネル結合部位周りの応力分
布図、第５図は同部位における板厚比に対する応力比を
示す実験グラフ、第６図から第９図までの図面は従来例
を示しており、第６図は第１図相当斜視図、第７図は第
２図相当平面図、第８図は第３図相当側面図、第９図は
第４図相当応力分布図である。 １……フロントインナチャンネル（一方のインナチャン
ネル） ２……リヤインナチャンネル（他方のインナチャンネ
ル） ４……背切部 11、21……端部 12、22……外面 12a、22a……側面 ３……フレームサイドレール 31……側面 32……端部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに長手方向に直線状に連結される断面
   コ字形のフロントインナチャンネルとリヤインナチャン
   ネルとのいずれか一方の一端側に、該一端側に連結する
   他方のインナチャンネルの板厚相当分内方に落し込んだ
   背切部を形成してこの背切部より先の部分を細く形成
   し、この細く形成した部分を前記他方のインナチャンネ
   ルの内側に嵌め込み、かつこれら両インナチャンネルの
   外側に、それらの外面の一部を覆うようにこれら両イン
   ナチャンネルに渡らせて断面コ字形のフレームサイドレ
   ールを沿わせて配置し、さらに前記他方のインナチャン
   ネルの端部のうち前記フレームサイドレールで覆われて
   いない部分を、前記細く形成した部分の外面に溶接する
   とともに、前記フレームサイドレールを両インナチャン
   ネルの外面に溶接したインナチャンネル結合構造におい
   て、 前記他方のインナチャンネルの端部のうち前記フレーム
   サイドレールで覆われていない部分が覆われている部分
   よりも大きく前記背切部から離間させられ、かつ前記他
   方のインナチャンネルの端部のうち前記フレームサイド
   レールで覆われていない部分が、前記細く形成した部分
   の外面に、溶接ビードが前記背切部にかからない状態で
   溶接されていることを特徴とするインナチャンネル結合
   構造。