JP2002361429A - 車体フレーム用アルミニウム合金材の接合方法及びアルミニウム合金製車体フレーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車体フレームを構成する部材の溶接時におけ
る変形を低減することができる車体フレーム用アルミニ
ウム合金材の接合方法及びアルミニウム合金製車体フレ
ームを提供する。 【解決手段】 サイドメンバ１及び２並びにクロスメン
バ３及び４を基準面となる定盤１０の所定の位置に配置
してクランプにより拘束する。このとき、クロスメンバ
３及び４の各端面をサイドメンバ１及び２の内側の各側
面１ａ等に当接させる。その後、サイドメンバ１の側面
１ａ及びクロスメンバ３の両側面の当接部に対し、例え
ばアーク溶接法によりすみ肉溶接を立向下進で行う。即
ち、定盤１０に向かう方向を進行方向としてすみ肉溶接
を行う。このとき、例えばクロスメンバ３の２側面のう
ち、クロスメンバ４から離間した側面３ｂにおいて先に
すみ肉溶接を行い、続いて他方の側面３ｃにおいてすみ
肉溶接を行う。いずれの側面においても、溶接の進行方
向は、定盤１０に向かう方向とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、乗用車及びトラッ
ク等の車体フレームの製造に好適なアルミニウム合金材
の接合方法及びアルミニウム合金製車体フレームに関
し、特に、溶接時に発生する部材の変形の低減を図った
車体フレーム用アルミニウム合金材の接合方法及びアル
ミニウム合金製車体フレームに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車等の車体は、成形した鋼板
端部を重ねて、その部位を抵抗スポット溶接によって接
合している。このようにして組み立てられたモノコック
構造が自動車等の一般的な車体構造である。

【０００３】しかし、この方法は、組み立ての自動化が
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、アーク溶接又はビーム溶接等
により、フレームを突き合わせ溶接することにより車体
を組み立てれば、構造的にスリムになるものの、溶接前
のフレームの突き合わせ精度が溶接品質に大きく影響す
る。例えば、フレーム間に予期できないギャップが生じ
ると安定した溶接品質を得ることが難しくなる。このた
め、フレームを拘束して組み立て状態に保持するための
治具が必要であり、またフレーム自体も高精度の機械加
工が必要である。従って、組み立て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、アルミニウムは鋼に比べスポット溶接
性が悪く、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は鋼
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
の車体に中空のパイプ状フレームを適用するスペースフ
レーム構造が提案されている（実開平７−３５２５２号
公報）。図６は実開平７−３５２５２号公報に記載され
たスペースフレーム構造を示す模式図である。図６に示
すように、例えば角筒状のアルミニウム製形材５１を、
乗用車の車体の形状に組み立て、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】このスペースフレームを製造するためのア
ルミニウム製の押出成形によるフレーム同士を接合する
方法としては、接合方法の特性及び継手部に対して要求
される特性等を勘案して、アーク溶接法、抵抗スポット
溶接法又は機械的接合方法等が実施されている。特に、
強度が要求される接合部位には、輸送機分野等で実績の
あるアーク溶接法、例えばＡＣ・ＴＩＧ（以下、ＴＩＧ
という）法又はＤＣＥＰ・ＭＩＧ若しくはＡＣ・ＭＩＧ
（以下、総称してＭＩＧという）法が適用されている。

【０００８】自動車等の車体フレームを溶接により組み
立てる際には、従来、各部材を治具により拘束して変形
の抑制を行おうとしている。図７は車体フレームの基本
構造を示す斜視図である。互いに平行に配置された２本
のサイドメンバ２１及び２２が２本のクロスメンバ２３
及び２４により連結されている。クロスメンバ２３及び
２４の端面がサイドメンバ２１及び２２の側面に、例え
ばアーク溶接法により溶接されている。

【０００９】一方、車体フレームは鋼製とすることもで
きるが、近時、軽量化を図るためアルミニウム合金製と
することが検討され、実用化に向けて開発が進められて
いる。

【００１０】このような構造の車体フレームは、サイド
メンバ２１及び２２の間にクロスメンバ２３及び２４を
その端面がサイドメンバ２１及び２２の側面に当接する
ようにゲージプレート又はロケート（位置決め）ピンに
よって精密に位置決めして定盤２５に取り付けられたク
ランプ（図示せず）により拘束し、本溶接を行うことに
より形成されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アルミ
ニウム合金製の車体フレームにおいて、部材の肉厚が４
ｍｍ程度以上であれば特に変形等の問題は生じないもの
の、更なる軽量化のために部材の肉厚を３ｍｍ以下にま
で薄肉化すると、溶接後にクランプを解放したときに、
クロスメンバが湾曲してサイドメンバがクランプを固定
した定盤から浮き上がってしまうという問題点がある。
図８はクロスメンバの変形状態を示す斜視図である。こ
のような変形が生じると、決められた寸法精度を得るこ
とができず、例え強制的に変形を抑え込みながら組み立
てることができたとしても、車体を組み立てにくく、変
形が抑え込まれている部位に比較的大きな残留応力が内
在するため、車体の使用時の応力状態として不利になる
虞がある。

【００１２】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、アルミニウム合金製車体フレームを構成す
る部材の溶接時における変形を低減することができる車
体フレーム用アルミニウム合金材の接合方法及びアルミ
ニウム合金製車体フレームを提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る車体フレー
ム用アルミニウム合金材の接合方法は、互いに対向する
１対の側板部を有するアルミニウム合金製のクロスメン
バを１対のアルミニウム合金製のサイドメンバの間に前
記側板部が前記サイドメンバの長手方向に並ぶようにし
て配置して前記クロスメンバの長手方向における端面を
前記サイドメンバに接合する工程を有する車体フレーム
用アルミニウム合金材の接合方法において、前記クロス
メンバ及び前記１対のサイドメンバを前記１対の側板部
が前記サイドメンバの長手方向に並ぶようにして基準面
上に配置する工程と、前記１対の側板部の両端部と前記
１対のサイドメンバとを前記基準面に向かう方向を進行
方向として溶接する工程と、を有することを特徴とす
る。

【００１４】なお、前記１対の側板部と前記サイドメン
バとを溶接する工程は、少なくとも一方の側板部につい
て、その側板部の両端部と前記１対のサイドメンバとの
溶接を同時に行う工程を有することができる。また、前
記クロスメンバ及び前記１対のサイドメンバを基準面上
に配置する工程は、２本以上のクロスメンバを前記１対
のサイドメンバの少なくとも一方の端部が張り出すよう
にして配置することが好ましい。更に、前記クロスメン
バの断面形状は、実質的に矩形であってもよい。実質的
な矩形には、長方形及び正方形並びにこれらと実質的に
同一な形状も含まれる。

【００１５】本発明に係る他の車体フレーム用アルミニ
ウム合金材の接合方法は、少なくとも互いに対向する１
対の側板部を有する第１の部材の両端面を夫々第２及び
第３の部材の側面に接合する接合方法において、前記１
対の側板部が前記第２及び第３の部材の長手方向に並ぶ
ようにして前記第１の部材の端面を前記第２及び第３の
部材の側面に当接させて前記第１乃至第３の部材を基準
面上に配置する工程と、前記１対の側板部と前記第２及
び第３の部材とを前記基準面に向かう方向を進行方向と
して溶接する工程と、を有することを特徴とする。

【００１６】なお、前記１対の側板部と前記第２及び第
３の部材とを溶接する工程においては、各側板部につい
て、その側板部の両端部と前記第２及び第３の部材との
溶接を個別に行ってもよいが、これらを同時に行うこと
により、第１の部材の湾曲をより一層低減することがで
きる。

【００１７】また、前記第１の部材は、前記１対の側板
部の少なくとも一方の端部同士が連結されていない開口
断面形状を有していることが好ましい。

【００１８】更に、前記第１の部材が前記１対の側板部
の幅方向における一方の端部同士を連結する上板部及び
他方の端部同士を連結する下板部を有している場合に
は、前記上板部及び下板部と前記第２及び第３の部材と
を溶接する工程を有することが好ましい。

【００１９】更にまた、前記第１の部材が車体フレーム
のクロスメンバであって、前記第２及び第３の部材が車
体フレームのサイドメンバであってもよい。

【００２０】本発明においては、溶接の進行方向を適切
に規定しているので、クロスメンバ及び第１の部材にお
ける溶接による曲がり変形（湾曲）を低減することがで
きる。

【００２１】本発明に係るアルミニウム合金製車体フレ
ームは、上述のいずれかの方法により接合されたアルミ
ニウム合金材を有することを特徴とする。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に係る車体
フレーム用アルミニウム合金材の接合方法について、添
付の図面を参照して具体的に説明する。図１（ａ）は本
発明の実施例に係る車体フレーム用アルミニウム合金材
の接合方法を示す斜視図、（ｂ）は断面図である。な
お、図１中の乃至は溶接の順序を示している。

【００２３】本実施例においては、図１（ａ）に示すよ
うに、断面形状が「口」の字型（閉口断面形状）の２本
のサイドメンバ（第２及び第３の部材）１及び２をクラ
ンプ（図示せず）が取り付けられ水平に設置された定盤
１０上に互いに平行に配置し、これらの間に断面形状が
「口」の字型の２本のクロスメンバ（第１の部材）３及
び４をサイドメンバ１及び２に直交するように接合す
る。即ち、本実施例では、定盤１０の表面を位置決めの
際の基準面とする。サイドメンバ１及び２のサイズは、
例えば肉厚：２乃至３ｍｍ、長さ：１４００ｍｍ、高
さ：１００ｍｍ、幅：７０ｍｍ、クロスメンバ３及び４
のサイズは、例えば肉厚：２乃至３ｍｍ、長さ：１００
０ｍｍ、高さ；１００ｍｍ、幅７０ｍｍであるが、これ
らに限定されるものではない。

【００２４】先ず、サイドメンバ１及び２並びにクロス
メンバ３及び４を定盤１０の所定の位置に配置してクラ
ンプにより拘束する。このとき、クロスメンバ３及び４
の各端面をサイドメンバ１及び２の内側の各側面１ａ等
にサイドメンバの両端が張り出すように当接させる。ク
ロスメンバ３及び４のサイドメンバ１及び２の端部から
の距離は、例えば３５０ｍｍである。次いで、これらの
部材を拘束したまま仮付けを行う。

【００２５】その後、図１（ｂ）に示すように、サイド
メンバ１の上面１ｂ及びクロスメンバ３の上面３ａの当
接部に対し、例えばアーク溶接法により突き合わせ溶接
を行う。

【００２６】次に、サイドメンバ１の側面１ａ及びクロ
スメンバ３の両側面３ｂ及び３ｃの当接部に対し、例え
ばアーク溶接法によりすみ肉溶接を立向下進で行う。即
ち、定盤１０に向かう方向を進行方向としてすみ肉溶接
を行う。このとき、本実施例では、クロスメンバ３の２
側面のうち、クロスメンバ４から離間した側面３ｂにお
いて先にすみ肉溶接を行い、続いて他方の側面３ｃにお
いてすみ肉溶接を行う。なお、いずれの側面において
も、溶接の進行方向は、定盤１０に向かう方向とする。

【００２７】次いで、サイドメンバ２とクロスメンバ３
との当接部、サイドメンバ１とクロスメンバ４の当接
部、並びにサイドメンバ２とクロスメンバ４との当接部
に対して溶接を行う。即ち、上記と同様に、各々の当接
部においてサイドメンバの上面とクロスメンバの上面と
を突き合わせ溶接した後、クロスメンバの両側面とサイ
ドメンバの内側面との溶接を行う。なお、クロスメンバ
の両側面とサイドメンバの内側面との立向下進でのすみ
肉溶接を定盤１０に向かって行う。なお、サイドメンバ
の内側面とは、２本のサイドメンバの互いに対向する側
の側面、即ちクロスメンバが当接する側面をいう。

【００２８】その後、サイドメンバ１及び２並びにクロ
スメンバ３及び４の接合体を裏返し、サイドメンバ１の
下面１ｄ及びクロスメンバ３の下面３ｄの当接部に対
し、例えばアーク溶接法により突き合わせ溶接を行う。
その後、同様に、他の当接部においてもサイドメンバの
下面とクロスメンバの下面との突き合わせ溶接を行う。

【００２９】このような本実施例によれば、クロスメン
バ３及び４の湾曲によってサイドメンバ１及び２が定盤
１０から浮き上がるような変形を低減することができ
る。

【００３０】なお、クロスメンバの２側面とサイドメン
バの内側面との接合を定盤１０に向かう方向を進行方向
として溶接を行うのであれば、４箇所の当接部に対し
て、サイドメンバ１とクロスメンバ３との当接部の溶接
を最初に行う必要はなく、いずれの当接部を最初に溶接
してもよい。また、クロスメンバ３及び４の夫々の両端
部において同時に溶接を行うことにより、例えばクロス
メンバ３の側面３ｂとサイドメンバ１との溶接及びクロ
スメンバ３の側面３ｂとサイドメンバ２との溶接を同時
進行とすることにより、クロスメンバ３の湾曲をより一
層低減することができる。例えば、上述の実施例のサイ
ドメンバ１及び２並びにクロスメンバ３及び４を実施例
と同様の順序で、ＭＩＧ溶接により接合を行ったとこ
ろ、次のような結果が得られた。なお、各部材の肉厚は
２ｍｍとし、このＭＩＧ溶接においては、溶接ワイヤの
直径を１．２ｍｍとし、溶接速度を７０ｃｍ／分とし、
１００Ａの溶接電流でＭＩＧ溶接を行った。この結果、
クロスメンバの湾曲は約１．５ｍｍまで低減されたが、
クロスメンバ３の側面３ｂとサイドメンバ１との溶接及
びクロスメンバ３の側面３ｂとサイドメンバ２との溶接
を同時進行とした場合には、クロスメンバ３の湾曲は
０．２５乃至０．５ｍｍ程度まで低減された。このよう
な湾曲の低減の効果は、クロスメンバ３の側面３ｃ及び
クロスメンバ４の両側面とサイドメンバ１及び２とを接
合する場合でも、同様に得ることができる。更に、２本
のクロスメンバ３及び４に対し、４箇所の当接部におい
て溶接を同時進行してもよい。

【００３１】また、仮付け後にクランプによる拘束を解
除し、本溶接を拘束がない状態で行ってもよい。

【００３２】更に、本実施例においては、クロスメンバ
の側面における溶接を行う前に上面における溶接を行
い、側面における溶接の後に下面における溶接を行って
いるが、２側面の溶接で十分な接合強度が得られれば、
上面及び下面における溶接は必ずしも必要なものではな
い。但し、変形、特に曲がり変形を抑制するという観点
の上では、その進行方向を他方のクロスメンバに近づく
方向、即ち張り出している端部から離間する方向とする
ことが好ましいが、溶接施工の観点からは、本実施例の
ように、その進行方向を他方のクロスメンバから離間す
る方向、即ち張り出している端部に向かう方向にするこ
とが好ましい。また、クロスメンバの数に拘わらず、上
面又は下面における溶接を行う場合には、下面又は上面
における溶接を行うことが好ましく、上面又は下面のい
ずれか一方のみの溶接は避けることが好ましい。

【００３３】更にまた、側面３ｃにおいて側面３ｂより
も先に溶接を行っても浮き上がり変形を低減することが
できる。但し、側面３ｃにおいて先に溶接を行った場合
には、サイドメンバの端部が湾曲することがあるので、
本実施例のように側面３ｂにおいて先に溶接を行う方が
好ましい。

【００３４】なお、サイドメンバ及びクロスメンバの断
面形状は、上述の実施例におけるものに限定されるもの
ではなく、例えば「日」の字型（閉口断面形状）の断面
形状であってもよく、「ハット型」とよばれる「コ」の
字型の両端部から外方に延出する部分が設けられた形状
（開口断面形状）であってもよい。特に、クロスメンバ
の断面形状については、「ハット型」又は単に「コ」の
字型の開口断面形状を、その開口部を側方、例えばサイ
ドメンバの張り出し部がある方向又は下方に位置するよ
うに配置することができる。例えば下方に位置するよう
に各部材を配置することにより、閉口断面形状の場合に
１．５ｍｍ程度となるクロスメンバの湾曲を０．５ｍｍ
程度まで更に低減することができる。更に、各部材の肉
厚は特に限定されるものではないが、強度及び重量の観
点から２乃至３ｍｍ程度であることが好ましい。図２
（ａ）及び（ｂ）は本発明に使用することができる部材
の例を示す断面図である。例えば、クロスメンバの断面
形状を、図２（ａ）に示すような８角形としてもよく、
図２（ｂ）に示すような上側に凸部が設けられたような
形状としてもよい。但し、これらの部材を使用する場合
にも、側面７ａ及び７ｂにおけるサイドメンバとの溶接
の進行方向を定盤８に向かう方向とする必要がある。

【００３５】更に、上述の実施例では、各部材を水平面
上に配置して接合しているが、本発明はこれに限定され
るものではない。例えば、これらの部材を立たせて接合
することもできる。但し、この場合でも、クロスメンバ
の側面における溶接は定盤等の基準面に向かう方向を進
行方向にする。

【００３６】更にまた、上述の実施例においては、各溶
接をアーク溶接法により行っているが、本発明はこれに
限定されるものではなく、例えばＹＡＧレーザ又はＣＯ
_２レーザ等を使用したレーザ溶接法、電子ビーム溶接法
等の連続したビードを形成する溶融溶接法により行うこ
とができる。

【００３７】また、上述の実施例では、クロスメンバを
２本としているが、クロスメンバの数は特に限定される
ものではなく、１本又は３本以上であってもよい。

【００３８】更に、位置決め後で本溶接の前に仮付を行
うこと好ましいが、必ずしも仮付を行う必要はない。仮
付を行った場合には、仮付後に位置決めの際の拘束を解
除しても解除しなくても極めて良好な結果が得られる
が、仮付を行わない場合に拘束を解除して本溶接を行う
と、拘束により位置決めがされていたにも拘わらず、各
部材の位置がずれてしまう。このため、仮付を行わない
場合には、拘束を解除せずに本溶接を行う必要がある。
また、仮付の位置は、本溶接の終点近傍にあることが好
ましいが、これに限定されるものではなく他の位置に仮
付をしてもよい。

【００３９】更にまた、サイドメンバ及びクロスメンバ
等の本発明に使用する部材の形状については、例えば長
さは３００乃至５０００ｍｍ、幅は２０乃至２００ｍ
ｍ、肉厚は０．５乃至５ｍｍであるが、これらに限定さ
れるものではなく、例えば湾曲した部位がある部材を使
用してもよい。

【００４０】更に、上述の実施例により作製された車体
フレームが自動車等に搭載される際には、その向きは特
に限定されるものではない。例えば、サイドメンバが自
動車の進行方向（長手方向）に平行に配置されてもよ
く、サイドメンバが自動車の幅方向に平行に配置されて
もよい。また、これらの車体フレームは、自動車のシャ
ーシとして搭載されるものであってもよく、その上にエ
ンジン等が載置されシャーシの上に載置されるサスペン
ションサブフレームとして搭載されるものであってもよ
い。

【００４１】また、２本のサイドメンバの間に２本のク
ロスメンバを接合する場合には、４つの接合箇所が存在
するが、これらの接合箇所間の接合順序は次のようにす
ることが好ましい。例えば図１に示すサイドメンバ１及
び２とクロスメンバ３及び４とを接合する場合で、４本
の溶接トーチを使用するときには、サイドメンバ１及び
２とクロスメンバ３との各接合箇所、並びにサイドメン
バ１及び２とクロスメンバ４との各接合箇所の総計で４
つの接合箇所において同時に接合を行うことが好まし
い。また、２本の溶接トーチを使用するときには、サイ
ドメンバ１及び２とクロスメンバ３との各接合箇所にお
いて同時に接合を行い、サイドメンバ１及び２とクロス
メンバ４との各接合箇所において同時に接合を行うこと
が好ましい。また、１本の溶接トーチを使用するときに
は、例えばクロスメンバ３とサイドメンバ１との接合箇
所、クロスメンバ３とサイドメンバ２との接合箇所、ク
ロスメンバ４とサイドメンバ１との接合箇所、クロスメ
ンバ４とサイドメンバ２との接合箇所の順というよう
に、先ず１つのクロスメンバの両端をサイドメンバに接
合した後、次のクロスメンバの接合に取りかかることが
好ましい。特に、４本の溶接トーチを使用するときに
は、各接合箇所においてサイドメンバの張り出し側に位
置する側面（外側面）の溶接を同時に行い、その後反対
側の側面（内側面）の溶接を同時に行うことが好まし
い。例えば図１において、側面３ｂと側面１ａとの接合
箇所、側面３ｂと側面２ａとの接合箇所、クロスメンバ
４の外側の側面４ｂと側面１ａとの接合箇所及び側面４
ｂと側面２ａとの接合箇所において溶接を同時に行い、
その後側面３ｃと側面１ａとの接合箇所、側面３ｃと側
面２ａとの接合箇所、クロスメンバ４の内側の側面４ｃ
と側面１ａとの接合箇所及び側面４ｃと側面２ａとの接
合箇所において溶接を同時に行うことが好ましい。ま
た、２本の溶接トーチを使用するときには、同時に接合
を行う２つの接合箇所においてサイドメンバの張り出し
側に位置する側面（外側面）の溶接を同時に行い、その
後反対側の側面（内側面）の溶接を同時に行うことが好
ましい。例えば図１において、側面３ｂと側面１ａとの
接合箇所及び側面３ｂと側面２ａとの接合箇所において
同時に溶接を行い、次いで側面４ｂと側面１ａとの接合
箇所及び側面４ｂと側面２ａとの接合箇所において溶接
を同時に行い、続いて側面４ｃと側面１ａとの接合箇所
及び側面４ｃと側面２ａとの接合箇所において溶接を同
時に行い、そして、側面３ｃと側面１ａとの接合箇所及
び側面３ｃと側面２ａとの接合箇所において溶接を同時
に行うことが好ましい。

【００４２】

【実施例】以下、本発明の実施例について、その特許請
求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明す
る。

【００４３】以下に示す種々の順序で、実施例Ｎｏ．１
及びＮｏ．２並びに比較例Ｎｏ．３乃至Ｎｏ．８におい
て、実施例と同様の形状及び配置で２本のサイドメンバ
及び２本のクロスメンバをサイドメンバの両端が張り出
すようにして定盤上に載置した後ＭＩＧ溶接により接合
した。なお、各部材の肉厚は２ｍｍとし、これらのＭＩ
Ｇ溶接では、溶接ワイヤの直径を１．２ｍｍ、溶接速度
を７０ｃｍ／分、溶接電流を１００Ａとした。また、以
下の説明において、クロスメンバの「外側面」とは、ク
ロスメンバのそのクロスメンバからサイドメンバが張り
出している側の側面をいう。図３はサイドメンバとクロ
スメンバとの関係を示す図であって、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ線に沿った断面図である。ま
た、図４は各実施例又は比較例における溶接順序及びサ
イドメンバの浮き上がり量を示す模式図である。なお、
図４中の及びは溶接の順序を示している。なお、図
４には各クロスメンバの外側面における溶接の進行方向
を示しているが、各実施例及び比較例では、クロスメン
バの反対側の側面（内側面）における溶接も行ってお
り、その溶接の進行方向及び順序は、図４に示すものと
同様である。

【００４４】実施例Ｎｏ．１では、定盤１４上におい
て、クロスメンバ１１の外側面１３におけるサイドメン
バ１２ａ及び１２ｂの各側面との立向下進溶接を同時に
行った。

【００４５】実施例Ｎｏ．２では、定盤１４上におい
て、クロスメンバ１１の外側面１３におけるサイドメン
バ１２ａの側面との立向下進溶接を行った後、外側面１
３におけるサイドメンバ１２ｂの側面との立向下進溶接
を行った。

【００４６】比較例Ｎｏ．３では、定盤１４上におい
て、クロスメンバ１１の外側面１３におけるサイドメン
バ１２ａの側面との立向下進溶接及び外側面１３におけ
るサイドメンバ１２ｂの側面との立向上進溶接を同時に
行った。

【００４７】比較例Ｎｏ．４では、定盤１４上におい
て、クロスメンバ１１の外側面１３におけるサイドメン
バ１２ａの側面との立向上進溶接及び外側面１３におけ
るサイドメンバ１２ｂの側面との立向下進溶接を同時に
行った。

【００４８】比較例Ｎｏ．５では、定盤１４上におい
て、クロスメンバ１１の外側面１３におけるサイドメン
バ１２ａ及び１２ｂの各側面との立向上進溶接を同時に
行った。

【００４９】比較例Ｎｏ．６では、定盤１４上におい
て、クロスメンバ１１の外側面１３におけるサイドメン
バ１２ａの側面との立向下進溶接を行った後、外側面１
３におけるサイドメンバ１２ｂの側面との立向上進溶接
を行った。

【００５０】比較例Ｎｏ．７では、定盤１４上におい
て、クロスメンバ１１の外側面１３におけるサイドメン
バ１２ａの側面との立向上進溶接を行った後、外側面１
３におけるサイドメンバ１２ｂの側面との立向下進溶接
を行った。

【００５１】比較例Ｎｏ．８では、定盤１４上におい
て、クロスメンバ１１の外側面１３におけるサイドメン
バ１２ａの側面との立向上進溶接を行った後、外側面１
３におけるサイドメンバ１２ｂの側面との立向上進溶接
を行った。

【００５２】そして、クロスメンバの各端部における変
位を浮き上がり量として測定した。なお、この浮き上が
り量は、各実施例及び比較例において、夫々仮付を行っ
た後にＭＩＧ溶接を行ったもの（仮付あり）、及び仮付
を行わずにＭＩＧ溶接を行ったもの（仮付なし）につい
て測定した。図５は浮き上がり量の測定方法を示す断面
図である。この浮き上がり量の測定では、図５に示すよ
うに、本溶接（ＭＩＧ溶接）後に車体フレームを拘束治
具から取り外した後、一方のサイドメンバを定盤の表面
等の基準面に固定したときの他方のサイドメンバの端部
と基準面との間の距離を０．５ｍｍ単位で計測した。そ
して、このような測定を各実施例及び比較例について１
０回行い、その平均値を求め、浮き上がり量が３．０ｍ
ｍ未満のものを合格、３．０ｍｍ以上のものを不合格と
判定した。これらの結果を図４中の括弧内に示す。

【００５３】図４に示すように、実施例Ｎｏ．１及びＮ
ｏ．２においては、いずれの溶接においても、その進行
方向を下進、即ち定盤に向かう方向としているので、浮
き上がり量は２．５ｍｍ以下と極めて小さく、合格であ
った。

【００５４】これに対し、比較例Ｎｏ．３乃至Ｎｏ．８
においては、少なくともいずれかの溶接において、その
進行方向を上進、即ち定盤から離間する方向としている
ので、浮き上がり量は３．０ｍｍ以上と大きく、不合格
であった。特に、比較例Ｎｏ．８において仮付を行わな
い場合には、溶接自体を行うことができなかった。

【００５５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
溶接の進行方向を適切に規定しているので、クロスメン
バ及び第１の部材における溶接による曲がり変形（湾
曲）を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の実施例に係る車体フレーム用
アルミニウム合金材の接合方法を示す斜視図、（ｂ）は
断面図である。

【図２】（ａ）及び（ｂ）は本発明に使用することがで
きる部材の例を示す断面図である。

【図３】サイドメンバとクロスメンバとの関係を示す図
であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ
線に沿った断面図である。

【図４】各実施例又は比較例における溶接順序及び浮き
上がり量を示す模式図である。

【図５】浮き上がり量の測定方法を示す断面図である。

【図６】スペースフレーム構造を示す模式図である。

【図７】車体フレームの基本構造を示す斜視図である。

【図８】クロスメンバの変形状態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１、２、２１、２２；サイドメンバ １ａ；側面 １ｂ；上面 １ｃ；端部 １ｄ；下面 ３、４、２３、２４；クロスメンバ ３ａ；上面 ３ｂ、３ｃ；側面 ３ｄ；下面 １０；定盤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉持 剛生 神奈川県藤沢市宮前字裏河内100番１ 株 式会社神戸製鋼所藤沢事業所内 Ｆターム(参考） 3D003 AA12 BB02 BB09 CA09 CA14 CA18 CA48 4E001 AA03 CB01 4E081 YC01 YC08 YC09 YX03 YY13

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに対向する１対の側板部を有するア
   ルミニウム合金製のクロスメンバを１対のアルミニウム
   合金製のサイドメンバの間に前記側板部が前記サイドメ
   ンバの長手方向に並ぶようにして配置して前記クロスメ
   ンバの長手方向における端面を前記サイドメンバに接合
   する工程を有する車体フレーム用アルミニウム合金材の
   接合方法において、前記クロスメンバ及び前記１対のサ
   イドメンバを前記１対の側板部が前記サイドメンバの長
   手方向に並ぶようにして基準面上に配置する工程と、前
   記１対の側板部の両端部と前記１対のサイドメンバとを
   前記基準面に向かう方向を進行方向として溶接する工程
   と、を有することを特徴とする車体フレーム用アルミニ
   ウム合金材の接合方法。
2. 【請求項２】 前記１対の側板部と前記サイドメンバと
   を溶接する工程は、少なくとも一方の側板部について、
   その側板部の両端部と前記１対のサイドメンバとの溶接
   を同時に行う工程を有することを特徴とする請求項１に
   記載の車体フレーム用アルミニウム合金材の接合方法。
3. 【請求項３】 前記クロスメンバ及び前記１対のサイド
   メンバを基準面上に配置する工程は、２本以上のクロス
   メンバを前記１対のサイドメンバの少なくとも一方の端
   部が張り出すようにして配置する工程を有することを特
   徴とする請求項１又は２に記載の車体フレーム用アルミ
   ニウム合金材の接合方法。
4. 【請求項４】 前記クロスメンバの断面形状は、実質的
   に矩形であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
   か１項に記載の車体フレーム用アルミニウム合金材の接
   合方法。
5. 【請求項５】 互いに対向する１対の側板部を有する第
   １の部材の両端面を夫々第２及び第３の部材の側面に接
   合する接合方法において、前記１対の側板部が前記第２
   及び第３の部材の長手方向に並ぶようにして前記第１の
   部材の端面を前記第２及び第３の部材の側面に当接させ
   て前記第１乃至第３の部材を基準面上に配置する工程
   と、前記１対の側板部と前記第２及び第３の部材とを前
   記基準面に向かう方向を進行方向として溶接する工程
   と、を有することを特徴とする車体フレーム用アルミニ
   ウム合金材の接合方法。
6. 【請求項６】 前記１対の側板部と前記第２及び第３の
   部材とを溶接する工程は、各側板部について、その側板
   部の両端部と前記第２及び第３の部材との溶接を同時に
   行う工程を有することを特徴とする請求項５に記載の車
   体フレーム用アルミニウム合金材の接合方法。
7. 【請求項７】 前記第１の部材は、前記１対の側板部の
   少なくとも一方の端部同士が連結されていない開口断面
   形状を有していることを特徴とする請求項５又は６に記
   載の車体フレーム用アルミニウム合金材の接合方法。
8. 【請求項８】 前記第１の部材は、前記１対の側板部の
   幅方向における一方の端部同士を連結する上板部及び他
   方の端部同士を連結する下板部を有し、前記上板部及び
   下板部と前記第２及び第３の部材とを溶接する工程を有
   することを特徴とする請求項５又は６に記載の車体フレ
   ーム用アルミニウム合金材の接合方法。
9. 【請求項９】 前記第１の部材は、車体フレームのクロ
   スメンバであり、前記第２及び第３の部材は、車体フレ
   ームのサイドメンバであることを特徴とする請求項５乃
   至８のいずれか１項に記載の車体フレーム用アルミニウ
   ム合金材の接合方法。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至９のいずれか１項に記載
    の方法により接合された車体フレーム用アルミニウム合
    金材を有することを特徴とするアルミニウム合金製車体
    フレーム。