JP2003175858A

JP2003175858A - アルミニウム合金製車体フレーム

Info

Publication number: JP2003175858A
Application number: JP2001378149A
Authority: JP
Inventors: Yoshihaya Imamura; 美速今村; Kazuo Yonezawa; 和男米澤; Seiki Yabe; 成輝矢部
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2001-12-12
Filing date: 2001-12-12
Publication date: 2003-06-24

Abstract

(57)【要約】【課題】高い寸法精度を確保することができるアルミ
ニウム合金製車体フレームを提供する。【解決手段】フレーム部材１はアルミニウム合金板の
幅方向の両端部１ａを断面形状が「コ」の字型になるよ
うに湾曲された形状を有している。また、フレーム部材
１の内面に位置決め部材４が溶接により接合されてい
る。位置決め部材４は、アルミニウム合金板の一方向の
両端部４ａを断面形状が「コ」の字型になるように湾曲
された形状を有しており、その両端部４ａの外側面の間
隔は、両端部１ａの内側面の間隔Ｗと等しい。そして、
位置決め部材４は、例えばクランプの位置に整合する位
置において、その外面全体がフレーム部材１の内面に倣
うようにしてフレーム部材１内に配置され、溶接により
接合されている。また、端部４ａの先端は端部１ａの先
端よりも低い位置にあり、その高さの差はフレーム部材
２がフレーム部材１内に入り込む量と等しく設計されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車のサスペンシ
ョンサブフレームへの適用に好適なアルミニウム合金製
車体フレームに関し、特に、製造時の変形の抑制を図っ
た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】自動車のサスペンションサブフレーム等
の車体フレームには、鋼製の中空形状の部材が使用され
ている。図６は鋼製のサスペンションサブフレームの構
造を示す模式図である。鋼材は、一般に変形加工が比較
的容易であるため、管状の素材を液圧張り出し変形させ
ることにより所望の中空形状の部材を得ることができ
る。図６では、簡素化のために省略しているが、サスペ
ンションサブフレーム５０の表面には、エンジン等を載
置するためのマウント部が形成され、また、衝突時の衝
撃を吸収するためにサスペンションサブフレーム５０自
体の形状もより複雑なものとなっている。

【０００３】このように、鋼製のサスペンションサブフ
レームが多用されているが、近時、軽量化等の観点から
アルミニウム合金製とすることが検討されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アルミ
ニウム合金材の変形加工は鋼材と比較すると困難である
ため、断面が「コ」の字型の２個の部材を互いに接合す
ることにより、所望の中空形状の部材を得る方法が採用
されているが、この組み立て及び接合の際に部材が変形
してしまうという問題点がある。図７はアルミニウム合
金製のサスペンションサブフレームにおける変形を示す
図であって、（ａ）は配置後で接合前の状態を示す断面
図、（ｂ）は接合の状態を示す断面図である。

【０００５】アルミニウム合金製のサスペンションサブ
フレーム６０を、アルミニウム合金製の２個のフレーム
部材１及び２を互いに接合して構成する場合、フレーム
部材１及び２を、夫々アルミニウム合金板の幅方向の両
端部１ａ、２ａを断面形状が「コ」の字型になるように
湾曲された形状とする。このとき、フレーム部材１の両
端部１ａの内側面の間隔をＷとし、フレーム部材２の両
端部２ａの外側面の間隔をＷとする。次いで、図７
（ａ）に示すように、フレーム部材２の端部２ａの外側
面をフレーム部材１の端部１ａの内側面に倣わせなが
ら、フレーム部材２をフレーム部材１の両端部１ａ間に
配置する。このとき、端部１ａ及び２ａが若干開いてし
まう場合があるが、このような場合には、端部２ａをハ
ンマ等で内側に叩きながらフレーム部材２をフレーム部
材１の両端部１ａ間に配置する。特に、端部２ａが端部
１ａに対して若干開く場合には、叩き込みが必要とされ
る。そして、上下方向及び横方向からクランプ等により
フレーム部材１及び２を拘束しながら、端部１ａの先端
を端部２ａの外側面に溶接する。なお、横方向における
拘束は、主に端部１ａ及び２ａが互いに接触している部
分に対して行われる。この結果、図７（ｂ）に示すよう
に、溶接金属３が形成される。

【０００６】しかし、このような方法でサスペンション
サブフレーム６０を製造した場合、叩き込み作業によっ
て高い寸法精度を確保するのは非常に手間を要し、ま
た、無理な叩き込みを行ってしまい、フレーム部材を歪
ませる虞があった。また、図７（ｂ）に示すように、上
下方向における拘束及び溶接時の温度上昇等によりフレ
ーム部材２の位置が下がってフレーム部材１内に入り込
んでしまうことがある。また、横方向における拘束及び
溶接時の温度上昇等により端部１ａ及び２ａが内側によ
り湾曲してしまうこともある。

【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、高い寸法精度を確保することができるアル
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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るアルミニウ
ム合金製車体フレームは、アルミニウム合金板の幅方向
の両端部が互いに同じ方向に湾曲されて形成された第１
の部材と、アルミニウム合金板の幅方向の両端部が互い
に同じ方向に湾曲されて形成されその外側の側面が前記
第１の部材の内側の面に倣い前記第１の部材に接合され
た第２の部材と、前記第１の部材の内側の面に固定され
前記第２の部材の前記幅方向の両端部が当接する位置決
め部材と、を有することを特徴とする。

【０００９】本発明においては、第１の部材に固定され
た位置決め部材に第２の部材の幅方向の両端部が当接し
ているため、第２の部材と第１の部材との相対的な位置
関係を設計どおりに維持することが可能となり、寸法精
度が向上する。

【００１０】なお、前記位置決め部材は、前記第１の部
材の内側の面の１又は２以上の位置、例えば第１の部材
と第２の部材とを溶接する際の拘束用に使用するクラン
プの位置に整合する位置に選択的に接合されていてもよ
い。

【００１１】また、前記第２の部材の内側に固定され前
記第２の部材の湾曲した２つの部位を連結してその間隔
を一定に保持する第１の連結部材を設けることにより、
第２の部材の幅方向における変形を防止することが可能
となる。

【００１２】更に、前記位置決め部材の前記第２の部材
の両端部が当接する２つの部位を連結してその間隔を一
定に保持する第２の連結部材を設けることにより、位置
決め部材の第１の部材の幅方向における変形を防止する
ことが可能となり、この結果、第１の部材自体の幅方向
における変形を防止することができる。

【００１３】更にまた、本発明に係るアルミニウム合金
製車体フレームは、例えばサスペンションサブフレーム
として使用することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に係るアル
ミニウム合金製車体フレームについて、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
アルミニウム合金製サスペンションサブフレームの構造
を示す斜視図である。図２はその断面図である。また、
図３は本発明の実施例における第１のフレーム部材１側
の構造を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断
面図であり、図４は本発明の実施例における第２のフレ
ーム部材２側の構造を示す図であって、（ａ）は斜視
図、（ｂ）は断面図である。

【００１５】本実施例に係るサスペンションサブフレー
ム１０には、従来のものと同様のアルミニウム合金製の
２個のフレーム部材１及び２が設けられており、端部１
ａの先端が端部２ａの外側面に溶接されて溶接金属３が
形成されている。

【００１６】図３に示すように、フレーム部材１はアル
ミニウム合金板の幅方向の両端部１ａを断面形状が
「コ」の字型になるように湾曲された形状を有してい
る。また、本実施例においては、フレーム部材１の内面
に位置決め部材４が溶接により接合されている。位置決
め部材４は、アルミニウム合金板の一方向の両端部４ａ
を断面形状が「コ」の字型になるように湾曲された形状
を有しており、その両端部４ａの外側面の間隔は、両端
部１ａの内側面の間隔Ｗと等しい。そして、位置決め部
材４は、例えばクランプの位置に整合する位置におい
て、その外面全体がフレーム部材１の内面に倣うように
してフレーム部材１内に配置され、溶接により接合され
ている。また、端部４ａの先端は端部１ａの先端よりも
低い位置にあり、その高さの差はフレーム部材２がフレ
ーム部材１内に入り込む量と等しく設計されている。

【００１７】更に、本実施例においては、アルミニウム
合金板からなる連結部材（第２の連結部材）５が、位置
決め部材４の内面に対して垂直に溶接により接合されて
いる。連結部材５の平面形状は位置決め部材４の断面形
状における内面の輪郭と一致している。従って、連結部
材５により両端部４ａが連結されている。また、本実施
例では、連結部材５の上端の高さは、位置決め部材４の
端部４ａの先端の高さと一致しているが、これに限定さ
れるものではなく、端部４ａの高さよりも高くても低く
てもよい。但し、フレーム部材２等のフレーム部材１内
への挿入を阻害することがないよう、端部１ａの先端と
同じ高さにあるか、又はその先端よりも低い位置にある
ことが好ましい。

【００１８】また、図４に示すように、フレーム部材２
はアルミニウム合金板の幅方向の両端部２ａを断面形状
が「コ」の字型になるように湾曲された形状を有してお
り、フレーム部材２の両端部２ａの外側面の間隔は、フ
レーム部材１の両端部１ａの内側面の間隔Ｗに一致して
いる。更に、本実施例においては、アルミニウム合金板
からなる連結部材（第１の連結部材）６が、フレーム部
材２の内面に対して垂直に溶接により接合されている。
連結部材６の平面形状はフレーム部材２の断面形状にお
ける内面の輪郭と一致している。従って、連結部材６に
より両端部２ａが連結されている。また、連結部材６の
上端の高さは、例えばフレーム部材２の端部２ａの先端
の高さよりも低くなっている。但し、本発明はこれに限
定されるものではない。但し、フレーム部材２等のフレ
ーム部材１への挿入を阻害することがないよう、端部２
ａの先端と同じ高さにあるか、又はその先端よりも低い
位置にあることが好ましい。

【００１９】そして、本実施例においては、フレーム部
材２の端部２ａの外側面をフレーム部材１の端部１ａの
内側面に倣わせながら、端部２ａの先端が端部４ａの先
端に当接するまでフレーム部材２をフレーム部材１内に
嵌挿して配置された後、端部１ａの先端が端部２ａの外
側面に溶接されている。

【００２０】このように構成された本実施例において
は、位置決め部材４がフレーム部材１に固定され、端部
４ａの先端によりフレーム部材２の挿入方向における位
置決めが行われるので、叩き込み等の手間を減らすこと
ができ、容易に位置決めを行うことができる。また、フ
レーム部材１及び２を互いに溶接する際に、クランプに
より挿入方向において力が加えられたとしても、また、
溶接による熱の影響を受けたとしても、フレーム部材２
がフレーム部材１内に必要以上に入り込むことはない。
従って、アルミニウム合金製サスペンションサブフレー
ム１０における高さ方向における寸法精度を極めて高く
確保することが可能である。また、位置決め部材４がフ
レーム部材１に固定されているため、これらからなる溶
接構造物の剛性はフレーム部材１の剛性よりも高くなっ
ていると共に、位置決め部材４は横方向における力の影
響を最も受けやすいクランプに整合する位置に配置され
ている。従って、フレーム部材１は横方向の力に対して
も変形しにくく、横方向における寸法精度も向上する。
更に、本実施例においては、位置決め部材４内に連結部
材５が固定されているので、フレーム部材１を内側に湾
曲させるためには連結部材５を圧縮する必要があり、フ
レーム部材１を内側に湾曲させることはほとんど不可能
である。従って、フレーム部材１の横方向における寸法
精度も極めて高く確保することが可能である。

【００２１】また、フレーム部材２については、その内
側に連結部材６が固定されているので、フレーム部材２
を内側に湾曲させるためには連結部材６を圧縮する必要
があり、フレーム部材２を内側に湾曲させることはほと
んど不可能である。従って、フレーム部材２の横方向に
おける寸法精度も極めて高く確保することが可能であ
る。更に、フレーム部材２のフレーム部材１への挿入前
においても、両端部２ａが連結部材６により拘束される
ため、両端部２ａは開かなくなる。このため、作業上、
端部２ａをハンマ等で叩いてその位置を修正する必要が
なくなるので、作業性が向上する。

【００２２】なお、第１及び第２の連結部材は必ずしも
設けられている必要はないが、上述のように、これらを
設けることにより横方向の変形をより一層抑制すること
が可能であるため、適宜設けることが好ましい。

【００２３】また、位置決め部材は、上述の実施例のよ
うに選択的に配置されている必要はなく、第１の部材に
一様に形成されていてもよく、また、例えば押出加工に
より、第１の部材と一体的に形成されていてもよい。更
に、１個の位置決め部材に第２の部材の両方の端部に当
接する部位が設けられている必要はなく、１個の位置決
め部材に第２の部材の一方の端部に当接する部位のみが
設けられていてもよい。即ち、第２の部材の端部に対し
て、夫々別個独立に位置決め部材が設けられていてもよ
い。図５は位置決め部材が第１の部材と一体的に形成さ
れた例を示す図であって、（ａ）は図３に示す位置決め
部材４と同様の形状を有する位置決め部材が一様に形成
された実施例を示す斜視図、（ｂ）は線状の位置決め部
材が形成された実施例を示す斜視図である。

【００２４】図５（ａ）に示す実施例では、第１のフレ
ーム部材１に位置決め部材１４が一体的に成形されてい
る。位置決め部材１４は、図３に示す位置決め部材４が
連続した形状を有している。また、位置決め部材１４内
には、選択的に、例えばクランプの位置に整合する位置
に連結部材５が溶接により接合されている。

【００２５】また、図５（ｂ）に示す実施例では、第１
のフレーム部材１に線状に延びる位置決め部材２４が一
体的に成形されている。この実施例では、連結部材が設
けられていないが、位置決め部材２４の対向する面同士
を連結する連結部材を設けてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
第１の部材に固定された位置決め部材に第２の部材の幅
方向の両端部を当接させているため、第２の部材と第１
の部材との相対的な位置関係を設計どおりに維持するこ
とができ、高い寸法精度を確保することができる。ま
た、第１の連結部材を設けることにより、第２の部材の
幅方向における変形を防止することができ、第２の連結
部材を設けることにより、位置決め部材の第１の部材の
幅方向における変形を防止することができる。この結
果、第１の部材自体の幅方向における変形を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るアルミニウム合金製サス
ペンションサブフレームの構造を示す斜視図である。

【図２】本発明の実施例に係るアルミニウム合金製サス
ペンションサブフレームの構造を示す断面図である。

【図３】本発明の実施例における第１のフレーム部材１
側の構造を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は
断面図である。

【図４】本発明の実施例における第２のフレーム部材２
側の構造を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は
断面図である。

【図５】位置決め部材が第１の部材と一体的に形成され
た例を示す図であって、（ａ）は図３に示す位置決め部
材４と同様の形状を有する位置決め部材が一様に形成さ
れた実施例を示す斜視図、（ｂ）は線状の位置決め部材
が形成された実施例を示す斜視図である。

【図６】鋼製のサスペンションサブフレームの構造を示
す模式図である。

【図７】アルミニウム合金製のサスペンションサブフレ
ームにおける変形を示す図であって、（ａ）は配置後で
接合前の状態を示す断面図、（ｂ）は接合の状態を示す
断面図である。

【符号の説明】

１、２；部材１ａ、２ａ；端部３；溶接金属４、１４、２４；位置決め部材４ａ；端部５、６：連結部材１０、６０；アルミニウム合金製サスペンションサブフ
レーム５０；鋼製サスペンションサブフレーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者矢部成輝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 AA04 AA11 AA12 CA18 DA29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウム合金板の幅方向の両端部が
互いに同じ方向に湾曲されて形成された第１の部材と、
アルミニウム合金板の幅方向の両端部が互いに同じ方向
に湾曲されて形成されその外側の側面が前記第１の部材
の内側の面に倣い前記第１の部材に接合された第２の部
材と、前記第１の部材の内側の面に固定され前記第２の
部材の前記幅方向の両端部が当接する位置決め部材と、
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。
【請求項２】前記位置決め部材は、前記第１の部材の
内側の面の１又は２以上の位置に選択的に接合されてい
ることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム合金
製車体フレーム。
【請求項３】前記第２の部材の内側に固定され前記第
２の部材の湾曲した２つの部位を連結してその間隔を一
定に保持する第１の連結部材を有することを特徴とする
請求項１又は２に記載のアルミニウム合金製車体フレー
ム。
【請求項４】前記位置決め部材の前記第２の部材の両
端部が当接する２つの部位を連結してその間隔を一定に
保持する第２の連結部材を有することを特徴とする請求
項１乃至３のいずれか１項に記載のアルミニウム合金製
車体フレーム。
【請求項５】サスペンションサブフレームとして使用
されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項
に記載のアルミニウム合金製車体フレーム。