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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Rahmenstruktur für ein Fahrzeug mit Fahrsattel, beispielsweise ein Motorrad, und insbesondere auf eine Rahmenstruktur eines Aluminium-Doppelholmrahmens (”twin spar frame”).
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Bei einer bekannten Rahmenstruktur für ein Motorrad ist ein vorderer Endabschnitt jeder Tankstrebe an einem Kopfrahmen mit einem Kopfrohr angeschweißt. Bei dem in der
JP S62-34 879 A offenbarten Kopfrahmen steht ein rechteckiger, rohrförmiger Verbindungsabschnitt von einer Seitenfläche eines Kopfrohrs vor, und ein vorderer Endabschnitt einer rechteckigen, rohrförmigen Tankstrebe ist mit dem Verbindungsabschnitt in überlappender Weise zusammengesetzt. Der Verbindungsabschnitt des Kopfrahmens und der vordere Endabschnitt der Tankstrebe sind über dem gesamten Umfang davon kehlnahtverschweißt (”fillet welding”), um die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Kopfrahmen und der Tankstrebe zu verbessern.
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Bei dem Motorrad wird jedoch eine Biegelast auf den Schweißabschnitt zwischen dem Kopfrahmen und der Tankstrebe aufgrund nach oben gerichteter Kräfte von einer Straßenoberfläche oder einer Bremskraft einer Bremse ausgeübt. In diesem Fall wird häufig eine Belastungskonzentration an einer Seite einer oberen Fläche des Schweißabschnitts zwischen dem Kopfrahmen und der Tankstrebe erzeugt. Außerdem ist es bei der in der
JP S62-34 879 A offenbarten Rahmenstruktur, weil der Verbindungsabschnitt des Kopfrahmens und des vorderen Endabschnitts der Tankstrebe in der rechteckigen, rohrartigen Form ausgebildet sind, nicht möglich, diese über einen Eckabschnitt mit einer starken Krümmung kontinuierlich zu verschweißen. Aus diesem Grund ist ein Endabschnitt einer Schweißnaht oder -raupe an einem Eckabschnitt der Seite der oberen Oberfläche des Schweißabschnitts ausgebildet und eine Belastung wird wahrscheinlich auf den Schweißabschnitt einwirken.
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Aus der
JP 2012-254 734 A ist eine Rahmenstruktur für ein Fahrzeug mit Fahrsattel bekannt, die ein Kopfrohr und ein Paar von Hauptrahmen mit hohlem Querschnitt aufweist, welche sich von dem Kopfrohr zur Fahrzeugrückseite erstrecken. Obere und untere Tragplatten, welche jeweils die obere und untere Wand der der Hauptrahmen bilden, sind mit größerer radialer Stärke ausgeführt als die jeweiligen Außen- und Innenwände. Teile der Rahmenstruktur sind durch Laserschweißen miteinander verbunden.
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Die
JP 2010-264 832 A und die
EP 2 042 418 A1 beschreiben jeweils weitere Rahmenstrukturen für ein Fahrzeug mit Fahrsattel, wobei sich die Dokumente nicht mit dem Verschweißen von Rahmenkomponenten befassen.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rahmenstruktur für ein Fahrzeug mit Fahrsattel vorzuschlagen, die eine Belastung in Schweißabschnitten zwischen einem Kopfrahmen und Tankstreben verringern kann.
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Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine in Anspruch 1 angegebene Rahmenstruktur für ein Fahrzeug mit Fahrsattel vorgeschlagen. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Mit dieser Konfiguration sind die Verbindungsabschnitte zwischen dem Kopfrahmen und den Tankstreben als sanfte gekrümmten Flächen von den oberen Oberflächen zu den Seitenflächen ausgebildet. Aus diesem Grund kann sich die die oberen Oberflächen kreuzende Schweißverbindung zu den Seitenflächen erstrecken, und die Endabschnitte der Schweißnähte sind somit an den Seitenflächen positioniert. Entsprechend sind die Endabschnitte der Schweißnähte nicht an den oberen Oberflächen positioniert, an denen die Belastung sich erwartungsgemäß konzentriert, sondern sind an den Seitenflächen positioniert, an denen die Belastung sich eher nicht konzentriert, so dass die Belastung auf den Schweißabschnitt verringert ist. Außerdem ist es möglich, im Vergleich zu einer Konfiguration, bei der ein Eckabschnitt zwischen der oberen Oberfläche und der Seitenfläche vorliegt, ein Schweißwerkzeug bzw. einen Schweißbrenner marginal zu bewegen, ohne einen Winkel des Schweißwerkzeugs abrupt zu verändern, so dass der Schweißvorgang einfach ausgeführt werden kann.
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Außerdem können bei der Struktur für das Fahrzeug mit Fahrsattel innere Oberflächen des Paars rechter und linker Armabschnitte mit konvexen Abschnitten versehen sein, um abgestufte Abschnitte an Verbindungsabschnitten zwischen den hinteren Endabschnitten des Paars rechter und linker Armabschnitte und den vorderen Endabschnitten des Paars rechter und linker Tankstreben auszubilden, und die konvexen Abschnitte des Paars rechter und linker Armabschnitte und der hinteren Endabschnitte des Paars rechter und linker Armabschnitte können jeweils durch Kehlnahtschweißen (”fillet welding”) miteinander verschweißt werden. Mit dieser Konfiguration kann das Kehlnahtschweißen in einem Fall, bei dem ein Zwischenraum zwischen dem Paar rechter und linker Tankstreben eng bzw. schmal ist und es daher nicht möglich ist, eine Stumpf- oder Stoßverschweißung (”butt welding”) an den Verbindungsabschnitten mit dem vertikal zu den Verbindungsabschnitten ausgerichteten Schweißwerkzeug zu schweißen, durch Neigen des Schweißwerkzeugs unter einem Winkel ausgeführt werden. Außerdem ist es möglich, das Schweißen in einem stabilen Zustand auszuführen, bei dem die vorderen Endabschnitte der Tankstreben gegen die konvexen Abschnitte der Armabschnitte anliegen. Daher ist es möglich, die Präzision des Rahmens zu verbessern und eine Qualität der Schweißverbindung einzuhalten.
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Außerdem können bei der Rahmenstruktur für das Fahrzeug mit Fahrsattel die hinteren Endabschnitte des Paars rechter und linker Armabschnitte und die vorderen Endabschnitte des Paars rechter und linker Tankstreben jeweils miteinander durch Stumpf- oder Stoßverschweißung (”butt welding”) verschweißt werden, so dass die Endabschnitte der Schweißnähte oder -raupen an den Innenflächen positioniert sind und jeweils so verschweißt sind, dass sie kontinuierlich mit den Endabschnitten der Schweißnähte durch das Kehlnahtverschweißen sind. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, die Belastung in den Endabschnitten der Schweißnähte zu verringern, weil die Endabschnitte der Schweißnähte durch das Stoß- oder Stumpfverschweißen und die Endabschnitte der Schweißnähte durch das Kehlverschweißen nahe beieinander liegen und ineinander übergehen.
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Gemäß der Rahmenstruktur für das Fahrzeug mit Fahrsattel ist es möglich, die Last in den Schweißabschnitten zwischen dem Kopfrahmen und den Tankstreben durch kontinuierliches Verschweißen der Verbindungsabschnitte zwischen dem Kopfrahmen und den Tankstreben von den oberen Oberflächen zu den Seitenflächen zu verringern.
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In den beigefügten Zeichnungen zeigen:
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1 eine linke Seitenansicht eines Motorrads gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
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2 eine linke Seitenansicht des Motorrads gemäß der Ausführungsform, wobei ein externes Element von einem Fahrzeugkörperrahmen abgenommen ist,
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3 eine perspektivische Ansicht des Fahrzeugkörperrahmens gemäß der Ausführungsform,
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4 eine Seitenansicht des Fahrzeugkörperrahmens gemäß der Ausführungsform,
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5 eine Draufsicht auf den Fahrzeugkörperrahmen gemäß der Ausführungsform,
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6A bis 6E Ansichten zur Verdeutlichung eines Schweißabschnitts zwischen einem Kopfrahmen und Tankstreben gemäß der Ausführungsform, wobei 6A eine Draufsicht auf einen Abschnitt nahe des Schweißabschnitts ist, 6B eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 6A ist, 6C eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in 6A ist, 6D eine Schnittansicht entlang der Linie C-C in 6A ist, und 6E eine Schnittansicht entlang der Linie D-D in 6D ist, und
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7A bis 7C erläuterte Ansichten eines Verfahrens zum Schweißen des Kopfrahmens und der Tankstreben gemäß der Ausführungsform, wobei 7A eine erläuternde Ansicht des Stumpfschweißens in einer Querschnittansicht ist, 7B eine erläuternde Ansicht des Stumpfschweißens in einer Draufsicht ist, und 7C eine erläuternde Ansicht des Kehlschweißens in einer Draufsicht ist.
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Jetzt wird eine Ausführungsform unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben. Obwohl ein Beispiel beschrieben werden wird, bei dem eine Rahmenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung auf einen Aluminium-Doppelholmrahmen (”aluminium twin spar frame”) angewandt wird, ist die Anmeldung nicht auf diesen Rahmen beschränkt, sondern kann geändert werden. Obwohl außerdem ein Beispiel beschrieben ist, bei dem die Rahmenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung auf ein Motorrad vom Tourer-Typ angewandt ist, kann diese auf Motorräder anderer Arten oder auf ein Vierrad-Geländefahrzeug für Off-Road angewandt werden.
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Die Gesamtkonfiguration eines Motorrads gemäß der Ausführungsform wird anhand der 1 beschrieben. 1 ist eine linke Seitenansicht des Motorrads gemäß der Ausführungsform. Die 2 ist eine linke Seitenansicht des Motorrads gemäß der Ausführungsform, wobei ein externes Element von einem Fahrzeugkörperrahmen abgenommen ist. In den folgenden Zeichnungen gibt ein Pfeil FR eine Richtung zur Vorderseite eines Fahrzeugkörpers an, ein Pfeil RE gibt eine Richtung zur Rückseite des Fahrzeugkörpers an, ein Pfeil L gibt eine linke Seite des Fahrzeugkörpers und ein Pfeil R gibt eine rechte Seite des Fahrzeugkörpers an.
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Gemäß der Darstellung in den 1 und 2 umfasst ein Motorrad 1 einen Fahrzeugkörperrahmen 2 eines Doppelholmtyps, hergestellt aus Stahl oder Aluminiumlegierung, an dem jedes Teil eines elektrischen Systems angebracht ist, und verschiedene Abdeckungen als ein externes Element des Fahrzeugkörpers an dem Fahrzeugkörperrahmen angebracht sind. Eine Tankstrebe 3 des Fahrzeugkörperrahmens 2 erstreckt sich von einem Kopfrahmen 4 nach hinten, der an einem vorderen Endabschnitt davon positioniert ist, und verzweigt sich in rechte und linke Richtungen. Ein vorderer Abschnitt eines Motors 5 ist an dem Kopfrahmen 4 und der Tankstrebe 3 aufgehängt. Ein Paar rechter und linker Körperrahmen (Schwenklagerabschnitt) 6 erstrecken sich von einem hinteren Endabschnitt der Tankstrebe 3 nach unten. Ein hinterer Abschnitt des Motors 5 ist an den Körperrahmen 6 aufgehängt.
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Ein Luftfilter 51 zum Filtern von Luft in der Atmosphäre ist in dem Paar rechter und linker Tankstreben 3 angeordnet. Ein Kraftstofftank 52 ist an den Tankstreben 3 angeordnet, um den Luftfilter 51 abzudecken, und Kraftstoff ist im Kraftstofftank 52 gespeichert. Ein Sitz 11 ist hinter dem Kraftstofftank 52 vorgesehen. Der Sitz 11 ist durch eine Sitzstrebe 13 getragen, die sich nach hinten und nach oben von den Körperrahmen 6 erstreckt.
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Eine Lenkwelle 81 ist in ein Kopfrohr 41 des Kopfrahmens 4 eingesetzt, und Lenkbrücken 82 und 83 sind an oberen und unteren Endabschnitten der Lenkwelle 81 befestigt. Ein Paar rechter und linker Vordergabeln (Vorderradaufhängungsabschnitt) 8 sind an den Lenkbrücken 82 und 83 angebracht und sind somit durch den Kopfrohrabschnitt 41 zum Ausführen einer Lenkbetätigung gelagert. Ein vorderer Dämpfer für einen Vorderraddämpfer ist in den vorderen Gabeln 8 eingebaut, und ein Vorderrad 85 ist drehbar durch untere Abschnitte der vorderen Gabeln 8 gelagert. Eine obere Seite des Vorderrads 85 ist durch einen vorderen Kotflügel 86, der an den vorderen Gabeln 8 angebracht ist, abgedeckt. Eine Lenkerstange 87 ist an der oberen Lenkbrücke 82 installiert, und Griffe 88 sind an beiden Enden der Lenkerstange 87 befestigt.
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Schwingarme 7 sind mit den Körperrahmen 6 des Fahrzeugkörperrahmens 2 auf solche Weise verbunden, dass die Schwingarme in einer Richtung von oben nach unten schwingen können, und eine hintere Dämpfereinheit 71 für einen Hinterraddämpfer ist zwischen dem Fahrzeugkörperrahmen 2 und den Schwingarmen 7 angebracht. Ein Hinterrad 75 ist durch hintere Abschnitte der Schwingarme 7 drehbar gelagert. Ein angetriebenes Zahnrad (nicht gezeigt) ist an einer linken Seite des Hinterrads 75 installiert, und eine Antriebskraft wird von dem Motor 5 über eine Antriebskette (nicht gezeigt) auf das Hinterrad 75 übertragen. Eine obere Seite des Hinterrads 75 ist durch einen hinteren Kotflügel 76 abgedeckt, der an einem hinteren Abschnitt des Sitzes 11 angeordnet ist. Gepäckkoffer 15 können an rechten und linken Seiten des Sitzes 11 installiert sein.
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Der Motor 5 besteht beispielsweise aus einem V-Zweizylindermotor und einem Getriebe und ist an den Tankstreben 3 und den Körperrahmen 6 so aufgehängt, dass die Zylinder in einer Richtung von vorne nach hinten angeordnet sind. Abgas nach der Verbrennung in einer Brennkammer wird über ein Abgasrohr 53, das sich von dem Motor 5 nach unten erstreckt, über einen Schalldämpfer 54 ausgestoßen.
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Der Fahrzeugkörperrahmen gemäß dieser Ausführungsform wird unter Bezug auf die 3 bis 5 beschrieben. 3 ist eine perspektivische Ansicht des Fahrzeugkörperrahmens gemäß dieser Ausführungsform. 4 ist eine Seitenansicht des Fahrzeugkörperrahmens gemäß dieser Ausführungsform. 5 ist eine Draufsicht auf den Fahrzeugkörperrahmen gemäß dieser Ausführungsform.
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Gemäß der Darstellung in den 3 bis 5 umfasst der Fahrzeugkörperrahmen 2 den Kopfrahmen 4, das Paar rechter und linker Tankstreben 3, die sich zur Rückseite des Fahrzeugkörpers und nach unten unter einem Winkel von dem Kopfrahmen 4 erstrecken, und das Paar rechter und linker Körperrahmen 6, die sich von dem hinteren Endabschnitt jeder Tankstrebe 3 nach unten erstrecken. Der Kopfrahmen 4 trägt das Paar rechter und linker Vordergabeln 8 an dem Kopfrohrabschnitt 41 durch die Lenkwelle 81, um die Lenkbetätigung auszuführen (siehe 2). Außerdem besitzt der Kopfrahmen 4 einen Mittelabschnitt 42, der in einer Richtung von rechts nach links von dem Kopfrohrabschnitt 41 nach hinten erweitert ist, und ein Paar Armabschnitte 43, die sich von dem Mittelabschnitt 42 nach hinten erstrecken.
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Das Paar Armabschnitte 43 ist aus einem Material auf Aluminiumbasis zum Gießen in einer Hohlform hergestellt. Eine obere Fläche jedes Armabschnitts 43 ist in einer konvexen Fläche mit einem bogenförmigen Querschnitt ausgebildet. Ein unterer Abschnitt jedes Armabschnitts 43 ist mit einem Motor-Haltebügel 44 zum Lagern der Vorderseite des Motors 5 an den unteren Abschnitten der Tankstreben 3 versehen. Die vorderen Endabschnitte des Paars von Tankstreben 3 sind an den hinteren Endabschnitten des Paars von Armabschnitten 43 angeschweißt.
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Das Paar Tankstreben 3 ist aus einem expandierten Material auf Aluminiumbasis oder dergleichen in einer Hohlform hergestellt. Eine obere Fläche jeder Tankstrebe 3 ist ähnlich den Armabschnitten 43 in eine konvexe Fläche mit einem bogenförmigen Querschnitt, ausgebildet. Jede Tankstrebe 3 erstreckt sich von dem Armabschnitt 43 nach hinten an dem Motor 5 vorbei. Der hintere Abschnitt der Tankstrebe 3 ist mit einem Motor-Haltebügel 31 zum Lagern der Vorderseite des Motors 5 versehen. Die hinteren Endabschnitte des Paars von Tankstreben 3 sind an dem Paar Körperrahmen 6 angeschweißt.
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Das Paar Körperrahmen 6 erstreckt sich von den hinteren Endabschnitten der Tankstreben 3 nach unten und ist mit Schwingarmgelenken 61 zum schwenkbaren Lagern der Schwingarme 7 an ihren Mittelabschnitten in einer Erstreckungsrichtung versehen. Das Paar Körperrahmen 6 ist miteinander über eine obere Brücke 62 an ihrer Oberseite verbunden, und sie sind miteinander über eine untere Brücke 63 an ihrer Unterseite verbunden. Ein oberer Endabschnitt der hinteren Dämpfereinheit 71 ist durch die obere Brücke 62 gehalten, und ein unterer Endabschnitt der hinteren Dämpfereinheit 71 ist durch die untere Brücke 63 über einen Gelenkmechanismus 72 gehalten (siehe 2). Jeder Körperrahmen 6 ist mit einem Motor-Haltebügel 64 zum Lagern der Rückseite des Motors versehen.
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Ein Aufnahmeraum für den Motor oder dergleichen ist durch die Komponentenelemente des Fahrzeugkörperrahmens 2 gebildet. Der Motor 5 ist durch den Kopfrahmen 4, die Tankstreben 3 und die Motor-Haltebügel 44, 31 und 64, die an den Körperrahmen 6 vorgesehen sind, gelagert und dient somit als ein Verstärkungselement für den Fahrzeugkörperrahmen 2.
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Bei dem gemäß obiger Beschreibung konfigurierten Fahrzeugkörperrahmen 2 wirkt eine Biegelast auf den Schweißabschnitt zwischen den Armabschnitten 43 des Kopfrahmens 4 und den Tankstreben 3 in einer Nickrichtung. Insbesondere wird eine Belastungskonzentration sehr leicht an einer oberen Oberflächenseite des Schweißabschnitts zwischen den Armabschnitten 43 und den Tankstreben 3 erzeugt. Wenn Basismaterialien allgemein geschweißt werden, ist es nicht möglich, sie über einen Abschnitt einer starken Krümmung wie einen Eckabschnitt hinaus zu verschweißen. Beispielsweise in dem Fall, bei dem die Armabschnitte 43 und die Tankstreben 3 als die Basismaterialien in der rechteckigen Rohrform ausgebildet sind, kann ein Endabschnitt einer Schweißnaht oder -raupe mit einer niedrigen Schweißfestigkeit an seiner oberen Oberfläche positioniert sein, an der die Belastungskonzentration wahrscheinlich erzeugt wird.
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Bei dieser Ausführungsform sind die Armabschnitte 43 und die Tankstreben 3 so gebogen, dass ihre oberen Oberflächen zu den konvexen Flächen mit dem bogenförmigen Querschnitt ausgebildet sind, wodurch sanft gekrümmte Oberflächen von den oberen Oberflächen zu den Seitenflächen gebildet sind. Entsprechend erstreckt sich die Schweißnaht oder -raupe sanft bzw. gleichmäßig von der oberen Oberfläche zu der Seitenfläche, um den Endabschnitt der Schweißnaht an der Seitenfläche zu lokalisieren, an der die Belastung kaum konzentriert ist, so dass eine Belastung in dem Schweißabschnitt verringert ist. Im Folgenden wird der Schweißabschnitt zwischen dem Kopfrahmen 4 und den Tankstreben 3 detailliert beschrieben.
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6A bis 6E sind Ansichten zur Verdeutlichung des Schweißabschnitts zwischen dem Kopfrahmen und den Tankstreben gemäß dieser Ausführungsform. Die 6A ist eine Draufsicht auf einen Abschnitt nahe dem Schweißabschnitt. Die 6B ist eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A in 6A. 6C ist eine Querschnittansicht entlang der Linie B-B in 6A. 6D ist eine Querschnittansicht entlang der Linie C-C in 6A. 6E ist Querschnittansicht entlang der Linie D-D in 6D. Zum Zwecke der Veranschaulichung ist der Schweißabschnitt durch eine unterbrochene Linie dargestellt.
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Gemäß der Darstellung in den 6A und 6B sind die vorderen Endabschnitte 35 der Tankstreben 3 an den hinteren Endabschnitten 45 der Armabschnitte 43 angeschweißt. Der Armabschnitt 43 besitzt einen hohlen Querschnitt, der sich in einer Vertikalrichtung erstreckt. Der hintere Endabschnitt des Armabschnitts 43 ist an seinem Ende spitz ausgebildet, so dass er zu seiner Endfläche hin schmaler wird. Die obere Oberfläche 46 des Armabschnitts 43 ist in einer Querschnittansicht betrachtet in der Bogenform konvex in der Richtung nach oben ausgebildet. Die äußere Oberfläche 47 des Armabschnitts 43 ist in einer Querschnittansicht betrachtet in der Richtung nach außen so konvex gekrümmt, dass sie sanft kontinuierlich mit der oberen Oberfläche 46 ist. Eine innere Oberfläche 48 des Armabschnitts 43 erstreckt sich in einer senkrechten Richtung, betrachtet in einer Querschnittansicht, so dass sie sanft kontinuierlich mit der oberen Oberfläche 46 ist. Das heißt, der Armabschnitt 43 ist in einer Querschnittansicht betrachtet in einer im Wesentlichen invertierten U-Form ausgebildet.
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Die Tankstrebe 3 besitzt den hohlen Querschnitt, der sich in der Vertikalrichtung erstreckt. Der vordere Endabschnitt 35 der Tankstrebe 3 ist offen, um den hinteren Endabschnitt 45 des Armabschnitts 43 aufzunehmen. Eine obere Oberfläche 36 der Tankstrebe 3 ist in der Bogenform konvex in der Richtung nach oben, betrachtet in einer Querschnittansicht, ausgebildet, so dass sie sanft kontinuierlich mit der oberen Oberfläche 36 ist. Eine innere Oberfläche 38 der Tankstrebe 3 erstreckt sich in einer senkrechten Richtung, betrachtet in einer Querschnittansicht, so dass sie sanft kontinuierlich mit der oberen Oberfläche 36 ist. Das heißt, die Tankstrebe 3 ist in einer Querschnittansicht betrachtet in einer im Wesentlichen invertierten U-Form ähnlich dem Armabschnitt 43 ausgebildet.
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Der hintere Endabschnitt 45 des Armabschnitts 43 ist in die Öffnung des vorderen Endabschnitts 35 der Tankstrebe 3 eingesetzt, so dass der Armabschnitt 43 in die Tankstrebe 3 eingesetzt ist. In diesem Fall ist ein Zwischenraum zwischen dem vorderen Endabschnitt 35 der Tankstrebe 3 und dem hinteren Endabschnitt 45 des Armabschnitts 43 ausgebildet, und eine Nutform zum Stoß- oder Stumpfschweißen ist gebildet (siehe 6D). Die Nutform zum Stoß- oder Stumpfschweißen kreuzt über die oberen Oberflächen 46 und 36 von den äußeren Oberflächen 47 und 37 an dem Verbindungsabschnitt zwischen den Tankstreben 3 und dem Armabschnitt 43, und erstreckt sich zu einem Abschnitt der oberen Seiten der inneren Oberflächen 48 und 38. Gemäß der Darstellung in dem Bereich R1 von 6B sind die Tankstreben 3 und die Armabschnitte 43 miteinander von den äußeren Oberflächen 47 und 37 zu einem Abschnitt der oberen Seite der inneren Oberflächen 48 und 38 entlang der Nutform durch das Stoß- oder Stumpfschweißen verbunden.
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Gemäß der Darstellung in den 6A und 6C ist die innere Oberfläche 48 des Armabschnitts 43 mit einem konvexen Abschnitt 49 versehen, der von dem Fahrzeugkörper nach innen vorsteht. Der konvexe Abschnitt 49 bildet einen gestuften Abschnitt zwischen der inneren Oberfläche 48 des Armabschnitts 43 und der inneren Oberfläche 38 der Tankstrebe 3, mit Ausnahme eines Abschnitts der oberen Seite der inneren Oberfläche 48. Ferner besitzt gemäß der Darstellung in 6E der konvexe Abschnitt 49 eine Anlage- oder Stoßfläche 92, die gegen den vorderen Endabschnitt 35 der Tankstrebe 3 anliegt. Da der vordere Endabschnitt 35 der Tankstrebe 3 gegen die Anlagefläche 92 des Armabschnitts 43 anliegt, sind die Tankstreben 3 und die Armabschnitte 43 einfach positioniert, wenn sie geschweißt werden. Die Nutform zum Kehlschweißen ist durch die Anlagefläche 92 des Armabschnitts 43 und die innere Oberfläche 38 der Tankstrebe 3 gebildet.
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Die Nutform zum Kehlschweißen ist an dem Verbindungsabschnitt zwischen der Tankstrebe 3 und dem Armabschnitt 43 kontinuierlich mit der Nutform zum Stoß- oder Stumpfschweißen ausgebildet. Gemäß der Darstellung in dem Bereich R2 von 6B sind der Armabschnitt 43 und die Tankstrebe 3 miteinander von einem Abschnitt der oberen Seiten der inneren Oberflächen 48 und 38 entlang der Nutform nach unten durch das Kehlschweißen verbunden. Auf diese Weise sind die Nutform für das Stoß- oder Stumpfschweißen und die Nutform für das Kehlschweißen kontinuierlich miteinander ausgebildet. Da der Endabschnitt der Schweißnaht 94 für das Stoß- oder Stumpfschweißen und der Endabschnitt der Schweißnaht 95 für das Kehlschweißen nahe beieinander liegen können, ist es entsprechend möglich, die auf die Endabschnitte der Schweißnähte oder -raupen 94 und 95 einwirkende Last zu verringern.
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Der Armabschnitt 43 ist in der im Wesentlichen invertierten U-Form ausgebildet und ist in die sanft gekrümmte Oberfläche zu der äußeren Oberfläche 47 und der inneren Oberfläche 48 von der oberen Oberfläche 46 ausgebildet. Aus diesem Grund kann, im Gegensatz zu dem Fall, bei dem der Armabschnitt 43 in der rechteckigen Rohrform ausgebildet ist, das Stoß- oder Stumpfschweißen sich quer über die obere Oberfläche 46 von der äußeren Oberfläche 47 zu einem Abschnitt der oberen Seite der inneren Oberfläche 48 erstrecken. Der Endabschnitt der Schweißnaht 94 für das Stoß- oder Stumpfschweißen ist nicht an der oberen Oberfläche 46 positioniert, an welcher die Belastung sich wahrscheinlich konzentriert, sondern ist an der inneren Oberfläche 48 positioniert, an welcher die Belastung sich kaum konzentriert, so dass die Belastung in dem Schweißabschnitt verringert ist.
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Das Verfahren des Schweißens der Armabschnitte des Kopfrahmens und der Tankstreben wird nun unter Bezug auf die 7A bis 7C beschrieben. Die 7A bis 7C sind erläuternde Ansichten des Verfahrens zum Schweißen des Kopfrahmens und der Tankstreben gemäß dieser Ausführungsform. 7A ist eine erläuternde Ansicht des Stoß- oder Stumpfschweißens, betrachtet in einer Querschnittansicht, und, zum Zwecke der Verdeutlichung, ist die Tankstrebe durch eine gedachte Linie angegeben. Die 7B ist eine erläuternde Ansicht des Stumpfschweißens, betrachtet in einer Draufsicht. 7C ist eine erläuternde Ansicht des Kehlschweißens, betrachtet in einer Draufsicht. In diesem Fall zeigen die 7A bis 7C ein Beispiel des Verfahrens des Schweißens des Armabschnitts und der Tankstrebe, und die vorliegende Erfindung ist darauf nicht beschränkt. Beispielsweise können eine Schweißrichtung und eine Schweißreihenfolge des Stoß- oder Stumpfschweißens und des Kehlschweißens geändert werden.
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Gemäß der Darstellung in 7A wird das Stumpfschweißen in dem Zustand ausgeführt, bei dem der Armabschnitt 43 in die Tankstreben 3 eingesetzt ist. Für das Stumpfschweißen bewegt sich ein Schweißwerkzeug bzw. ein Schweißbrenner 98 entlang der sanft gekrümmten Oberfläche, die sich von der äußeren Oberfläche 47 des Armabschnitts 43 zu der oberen Oberfläche 46 erstreckt, und das Schweißwerkzeug 98 bewegt sich entlang der sanft gekrümmten Oberfläche, die sich von der oberen Oberfläche 46 zu der inneren Oberfläche 48 erstreckt. In diesem Fall kann, weil die äußere Oberfläche des Armabschnitts 43 keinen Abschnitt wie beispielsweise einen Eckabschnitt besitzt, dessen Krümmung sich abrupt ändert, das Schweißwerkzeug 98 ohne Unterbrechung kontinuierlich bewegt werden. Die obere Oberfläche 46 des Armabschnitts 43 ist vorzugsweise mit dem im Wesentlichen gleichen Krümmungsradius ausgebildet, so dass das Schweißwerkzeug 98 sich marginal bewegt.
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Gemäß der Darstellung in 7B ist es für das Stumpfschweißen notwendig, das Schweißwerkzeug 98 in einem Zustand zu bewegen, bei dem es bezüglich der inneren Oberfläche 48 vertikal gehalten ist. In einem Fall, bei dem ein Zwischenraum zwischen dem Paar rechter und linker Tankstreben 3 eng bzw. schmal ist, beispielsweise bei einem Einzylindermotor oder einem V-2-Zylindermotor, kann das Schweißwerkzeug 98 kaum zwischen die Tankstreben 3 eintreten. Aus diesem Grund wird für das Stoß- oder Stumpfschweißen, wenn das Schweißen von der oberen Oberfläche 46 ausgeführt wird, die Schweißoperation des Schweißwerkzeugs 98 unterbrochen. Die Schweißnaht 94 wird von der äußeren Oberfläche 47 des Armabschnitts 43 zu einem Abschnitt der oberen Seite der inneren Oberfläche 48 quer über die obere Oberfläche 46 durch das Stoß- oder Stumpfschweißen ausgebildet, so dass der Endabschnitt der Schweißnaht 94 an der inneren Oberfläche 48 positioniert ist, an welcher sich die Belastung kaum konzentriert.
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Als nächstes folgt gemäß der Darstellung in 7C das Stumpfschweißen dem Kehlnahtschweißen. Während des Kehlnahtschweißens wird der abgestufte Abschnitt zwischen der Anlagefläche 92 (siehe 6E) des konvexen Abschnitts 49, der von der inneren Oberfläche 48 des Armabschnitts 43 vorsteht, und die innere Oberfläche 38 der Tankstrebe 3 verschweißt. Da eine Düse des Schweißwerkzeugs bzw. Schweißbrenners 98 dem abgestuften Abschnitt zugewandt ist, kann das Schweißen in einer Haltung ausgeführt werden, bei der das Schweißwerkzeug 98 schräg geneigt ist. Entsprechend kann, in dem Fall, bei dem der Zwischenraum zwischen dem Paar rechter und linker Tankstreben 3 eng bzw. schmal ist, das Schweißwerkzeug 98 einfach zwischen die Tankstreben 3 eintreten, wodurch ein Maß der Freiheit des Schweißens verbessert ist. Für das Kehlnahtschweißen bewegt sich das Schweißwerkzeug 98 nach unten entlang der inneren Oberfläche 48 des Armabschnitt 43, um kontinuierlich mit dem Endabschnitt der Schweißnaht 94 des Stumpfschweißens zu sein.
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Gemäß den Tankstreben 3 und den Armabschnitten 43, die miteinander auf die zuvor beschriebene Weise verschweißt werden, ist der Endabschnitt (nachlaufender Endabschnitt) der Schweißnaht 94 des Stumpfschweißens an der inneren Oberfläche 48 positioniert. Außerdem ist der Endabschnitt (vorlaufender Endabschnitt) der Schweißnaht 95 der Kehlnahtschweißung angrenzend an den Endabschnitt (nachlaufender Endabschnitt) der Schweißnaht 94 der Stumpfschweißung. Der Endabschnitt der Schweißnaht 94 mit der niedrigeren Schweißfestigkeit ist so angeordnet, dass er die obere Oberfläche 46 vermeidet, an welcher sich die Belastung vermutlich konzentriert, und die Endabschnitte der Schweißnähte 94 und 95 der Stumpfschweißung und der Kehlnahtschweißung liegen nahe beieinander, so dass eine Konzentration der Belastung an den Schweißendabschnitten vermieden wird.
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Mit der Rahmenstruktur gemäß dieser Ausführungsform ist der Verbindungsabschnitt zwischen dem Kopfrahmen 4 und den Tankstreben 4 in der sanft gekrümmten Oberfläche von der oberen Oberfläche 46 des Armabschnitts 43 zu der inneren Oberfläche 48 ausgebildet. Aus diesem Grund kann sich die Verschweißung, die die obere Oberfläche 46 des Armabschnitts 43 kreuzt, zu der inneren Oberfläche 48 erstrecken, so dass der Endabschnitt der Schweißnaht 94 an der inneren Oberfläche 48 positioniert ist. Entsprechend ist der Endabschnitt der Schweißnaht 94 nicht an der oberen Oberfläche 46 positioniert, an der sich die Belastung wahrscheinlich konzentriert, sondern ist an der inneren Oberfläche 48 positioniert, an welcher sich die Belastung kaum konzentriert, so dass die Belastung in dem Schweißabschnitt verringert ist. Außerdem bewegt sich im Vergleich zu der Konfiguration, bei der der Eckabschnitt zwischen der oberen Oberfläche 46 und der inneren Oberfläche 48 existiert, das Schweißwerkzeug 98 marginal, ohne den Winkel des Schweißwerkzeugs abrupt zu verändern, so dass die Schweißoperation einfach ausgeführt werden kann.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann in unterschiedlich modifizierten Formen ausgeführt sein. Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen sollen die Größen und Formen, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind, den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht beschränken sondern können in geeigneter Weise modifiziert werden, sofern die Wirkung der vorliegenden Erfindung erreicht ist.
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Beispielsweise sind bei der oben beschriebenen Ausführungsform die oberen Oberflächen 46 und 36 der Armabschnitte 43 und der Tankstreben 3 in der konvexen Oberfläche mit dem bogenförmigen Querschnitt ausgebildet, aber die Erfindung ist hierauf nicht beschränkt. Zumindest eine der oberen Oberflächen 46 der Armabschnitte 43 und der oberen Oberflächen 36 der Tankstreben 3 kann in der konvexen Fläche mit dem bogenförmigen Querschnitt ausgebildet sein.
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Außerdem ist bei der oben beschriebenen Ausführungsform der hintere Endabschnitt 45 des Armabschnitts 43 so konfiguriert, dass er in den vorderen Endabschnitte 35 der Tankstreben 3 einzusetzen und mit diesen zu verschweißen ist, die Erfindung ist hierauf aber nicht beschränkt. Die vorderen Endabschnitte 35 der Tankstreben 3 können so konfiguriert sein, dass sie in die hinteren Endabschnitte 45 des Armabschnitts 43 eingesetzt und mit diesem verschweißt werden können.
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Außerdem wurde bei der oben beschriebenen Ausführungsform der Fall gezeigt und beschrieben, dass der Zwischenraum zwischen dem Paar rechter und linker Tankstreben 3 eng bzw. schmal ist, beispielsweise bei einem Einzylindermotor oder einem V-Zweizylindermotor, die Erfindung ist aber hierauf nicht beschränkt. Die Rahmenstruktur der vorliegenden Erfindung kann auf den Fahrzeugkörperrahmen 2 angewandt werden, bei dem der Zwischenraum zwischen dem Paar rechter und linker Tankstreben 3 weit ist.
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Ferner sind bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Verbindungsabschnitte zwischen den Armabschnitten 43 und den Tankstreben 3 miteinander durch Kombination des Stoß- oder Stumpfschweißens und des Kehlnahtschweißens verbunden, aber die Erfindung ist hierauf nicht beschränkt. In einem Fall, bei dem der Zwischenraum zwischen einem Paar rechter und linker Tankstreben 3 ausreichend weit bzw. groß ist, können die Armabschnitte 43 und die Tankstreben 3 miteinander ausschließlich durch das Stumpfschweißen verbunden sein. Wenn das Kehlnahtschweißen nicht ausgeführt wird, kann der Armabschnitt 43 mit dem konvexen Abschnitt 49 nicht vorgesehen sein.
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Außerdem wird bei der oben beschriebenen Ausführungsform das Schweißen so ausgeführt, dass der Endabschnitt der Schweißnaht 94 für das Stoß- oder Stumpfschweißen kontinuierlich mit dem Endabschnitt der Schweißnaht 95 für das Kehlnahtschweißen ist, aber die Erfindung ist hierauf nicht beschränkt. Der Endabschnitt (nachlaufender Endabschnitt) der Schweißnaht 94 für das Stumpfschweißen kann von dem Endabschnitt (vorlaufender Endabschnitt) der Schweißnaht 95 für das Kehlnahtschweißen innerhalb eines Bereichs, der die Verbindungsfestigkeit sicherstellt, entfernt angeordnet sein.
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Ferner umfasst bei der oben beschriebenen Ausführungsform der Kopfrahmen 4 den Kopfrohrabschnitt 41, den Mittelabschnitt 42 und das Paar Armabschnitte 43, aber die Erfindung ist hierauf nicht beschränkt. Der Kopfrahmen 4 kann so konfiguriert sein, dass das Paar Armabschnitte 43 sich nach hinten erstreckt, während es sich in den Richtungen nach rechts und links von dem Kopfrohrabschnitt 41 aufweitet, ohne den Mittelabschnitt 42 vorzusehen.
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Bei der oben beschriebenen Ausführungsform sind die Armabschnitte 43 und die Tankstreben 3 schließlich so ausgebildet, dass die äußeren Oberflächen 47 und 37 in der gekrümmten Form ausgebildet sind und die inneren Oberflächen 48 und 38 in der geraden Form ausgebildet sind, aber die Erfindung ist hierauf nicht beschränkt. Die Querschnittform der äußeren Oberflächen 47 und 37 und der inneren Oberflächen 48 und 38 sind nicht besonders beschränkt. Beispielsweise können die äußeren Oberflächen 47 und 37 in gerader Form ausgebildet sein, und die inneren Oberflächen 48 und 38 können in der gekrümmten Form ausgebildet sein.
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Bei der oben beschriebenen Ausführungsform sind die Armabschnitte 43 und die Tankstreben 3 miteinander durch das Stumpfschweißen und das Kehlnahtschweißen verschweißt, aber die Erfindung ist hierauf nicht beschränkt. Die Armabschnitte 43 und die Tankstreben 3 sind miteinander vorzugsweise durch das Schweißen verbunden. Beispielsweise ist irgendeiner von Armabschnitten 43 und Tankstreben 3 vorzugsweise mit einer Schlitznut versehen, und dann miteinander durch Schlitzschweißen verbunden.
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Gemäß obiger Beschreibung besitzt die vorliegende Erfindung eine Wirkung, dass die Belastung in den Schweißabschnitten zwischen dem Kopfrahmen und den Tankstreben verringert ist, und sie ist insbesondere bei einer Rahmenstruktur eines Aluminium-Doppelholmrahmens nützlich.
