JP2005066668A - Pipe-bracket joining structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、塑性加工にて長尺パイプを成形して得た曲げ部にブラケットを溶接で取り付けたパイプ−ブラケット接合構造に関するものである。 The present invention relates to a pipe-bracket joint structure in which a bracket is attached to a bent portion obtained by forming a long pipe by plastic working.
パイプ−ブラケット接合構造は、金属製の管に金属製の板材を溶接で取り付けたもので、例えば、産業機械や車両に利用されている。具体的には、鋼管を塑性加工にて所望の形状に曲げたり絞ったりした後、曲げ部位又は絞り部位に板状ブラケットを溶接で固定したものである。 The pipe-bracket joint structure is obtained by welding a metal plate to a metal pipe, and is used in, for example, industrial machines and vehicles. Specifically, a steel pipe is bent or squeezed into a desired shape by plastic working, and then a plate bracket is fixed to the bending part or the squeezing part by welding.
従来のパイプ−ブラケット接合構造として、車両のフレームに用いたものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
図11(a),(b)は、特許文献1の図1、図2の再掲図である。
特許文献1のパイプの溶接構造は、ブラケット4の立面5,6にパイプ1を溶接14,15で固定したものである。パイプ1は、凹曲形状のつぶし3を成形したもので、凹曲形状のつぶし3によって強度を向上させる利点がある。
FIGS. 11A and 11B are reprints of FIGS. 1 and 2 of Patent Document 1. FIG.
The pipe welding structure of Patent Document 1 is such that the pipe 1 is fixed to the
しかし、特許文献1のパイプの溶接構造では、凹曲形状のつぶし3を溶接するため、溶接変形や溶接不良が発生しないように注意する必要がある。凹曲形状のつぶし3は、塑性加工した部位であり、塑性加工した部位は、圧縮力と引張り力が残留し、溶接時の熱並びに溶接後の急冷で変形が起きやすく、長尺パイプの先端の精度向上を図り難い。
また、塑性加工した部位は、パイプの厚さが一定ではなく、パイプ(母材)の温度差が大きくなりやすく、溶接し難い。
However, in the pipe welded structure of Patent Document 1, since the concave-
In addition, the plastic-processed part is not constant in the thickness of the pipe, the temperature difference of the pipe (base material) tends to increase, and it is difficult to weld.
本発明は、長尺パイプに塑性加工にて成形した曲げ部にブラケットを溶接で精度よく、且つ、容易に取り付けることを課題とする。 An object of the present invention is to attach a bracket accurately and easily to a bent portion formed by plastic working on a long pipe.
請求項1に係る発明は、パイプ製フレームにベンダー法により、曲げ部を形成し、この曲げ部若しくは曲げ部の近傍にブラケットを溶接法により、接合するパイプ−ブラケット接合構造において、曲げ部の断面を想定してパイプ製フレームを曲げる際に使用した曲率中心点が下になるように断面の姿勢を定めたときに、断面の中心を通る水平線がパイプ製フレームの外周面と交わる左右の外周中央部若しくはその近傍にブラケットを固定する溶接ビードを配置したことを特徴とする。 The invention according to claim 1 is a pipe-bracket joint structure in which a bent portion is formed on a pipe frame by a bender method, and a bracket is joined to the bent portion or the vicinity of the bent portion by a welding method. If the cross-sectional orientation is determined so that the center of curvature used when bending the pipe frame is below, the horizontal line passing through the center of the cross section intersects the outer peripheral surface of the pipe frame. The welding bead which fixes a bracket to the part or its vicinity is arrange | positioned.
請求項1に係る発明では、曲げ部の断面を想定してパイプ製フレームを曲げる際に使用した曲率中心点が下になるように断面の姿勢を定めたときに、断面の中心を通る水平線がパイプ製フレームの外周面と交わる左右の外周中央部若しくはその近傍にブラケットを固定する溶接ビードを配置したので、曲げ部に生じている溶接残留応力に溶接の際の熱が直接作用せず、曲げ部の曲げアールをほぼ維持することができる。従って、パイプ−ブラケット接合構造の精度向上を図れるという利点がある。 In the invention according to claim 1, when the posture of the cross section is determined so that the center of curvature used when the pipe frame is bent assuming the cross section of the bent portion, the horizontal line passing through the center of the cross section is Welding beads that fix the brackets to the left and right outer periphery central parts that intersect the outer peripheral surface of the pipe frame or in the vicinity thereof are arranged, so the heat at the time of welding does not act directly on the welding residual stress that is generated in the bending part. The bending radius of the part can be substantially maintained. Therefore, there is an advantage that the accuracy of the pipe-bracket joint structure can be improved.
パイプを曲げると、曲率中心点に近い部位は厚さが増し、遠い部位は薄くなるが、曲げ部の外周中央部は厚さが変化しない。
曲げ部の外周中央部若しくはその近傍に溶接のビードを配置したので、パイプ製フレームの厚さはほぼ一定であり、例えば、溶接中に溶接条件を変更する必要がなく、溶接は容易である。
When the pipe is bent, the portion near the center of curvature increases in thickness and the portion far away becomes thinner, but the thickness does not change in the central portion of the outer periphery of the bent portion.
Since the welding bead is arranged at or near the center of the outer periphery of the bent portion, the thickness of the pipe frame is substantially constant. For example, it is not necessary to change the welding conditions during welding, and welding is easy.
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図1は、本発明のパイプ−ブラケット接合構造を用いた車両の斜視図であり、車両11は、ボデー12を備え、ボデー12は、前を形成するフロントボデー13と、フロントボデー13の後で乗員室14の床に相当するアンダボデー15と、アンダボデー15に連ねて乗員室14の側部を形成するサイドボデー16と、サイドボデー16に開閉可能に取り付けたドア17,17と、フロントボデー13に開閉可能に取り付けたフード18と、を備える。21はウインドガラス、22はインストルメントパネル、23は前照灯、24はバンパ、25は前輪を示す。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The drawings are viewed in the direction of the reference numerals.
FIG. 1 is a perspective view of a vehicle using a pipe-bracket joint structure of the present invention. A vehicle 11 includes a
フロントボデー13は、サイドフレーム31と、サイドフレーム31に取り付けたホイルハウス32、ダンパハウジング33と、サイドフレーム31並びにホイルハウス32の前に取り付けたバルクヘッド34と、サイドフレーム31をアンダボデー15のダッシュボード42及びサイドボデー16のサイドシル35に一体的に取り付けるサイドアウトリガー36と、からなる。37はフロントフェンダ、38はエンジンルームを示す。
The
アンダボデー15は、フロアパン41と、フロアパン41の前に取り付けて乗員室14の前壁をなすダッシュボード42と、ダッシュボード42の上に配置した車幅方向(矢印aの方向)に伸びるウインドシールドロア43と、を備える。
The
図2は、本発明のパイプ−ブラケット接合構造を用いたバルクヘッドの斜視図である。 バルクヘッド34は、サイドフレーム31,31とホイルハウス32,32に取り付けたもので、パイプ−ブラケット接合構造であるところの上部フレーム46と、下部フレーム47と、これらの上・下部フレーム46,47間に取り付けたサイド固定板51,51と、からなる。
FIG. 2 is a perspective view of a bulkhead using the pipe-bracket joint structure of the present invention. The
ここで、図右上のXは車両の前進・後進方向の軸、YはX軸に直交し且つ車両の車幅方向の軸、ZはX,Yに直交する鉛直軸である。 Here, X in the upper right of the figure is an axis in the forward / reverse direction of the vehicle, Y is an axis perpendicular to the X axis and in the vehicle width direction, and Z is a vertical axis orthogonal to X and Y.
上部フレーム46は、パイプビーム52にロック用ブラケット53、ストッパ用ブラケット54,55、サイドフレーム用ブラケット56,57、ホイルハウス用ブラケット58,59を取り付けたものである。次に上部フレーム46を具体的に説明する。
The
図3は、本発明のパイプ−ブラケット接合構造の正面図である。
パイプ−ブラケット接合構造であるところの上部フレーム46は既に述べたように、パイプビーム52、ロック用ブラケット53、ストッパ用ブラケット54,55、サイドフレーム用ブラケット56,57及びホイルハウス用ブラケット58,59からなる。
FIG. 3 is a front view of the pipe-bracket joint structure of the present invention.
As described above, the
パイプビーム52は、パイプ製フレーム61をなす管に、例えばベンダー法により、曲げ部を形成したもので、詳しくは、中央に第1直管部62をほぼ直管状態に成形し、この第1直管部62に連ねて第1曲げ部63,64を曲げアールr1で成形し、第1曲げ部63,64に連ねて第2直管部65,66を成形し、第2直管部65,66に連ねて第2曲げ部67,68を曲げアールr2で成形し、第2曲げ部67,68に連ねて第3直管部71,72を成形したものである。Dはパイプビーム52に用いたパイプ製フレーム61の外径、C1,C1は第1曲げ部63,64の曲率中心点、C2,C2は第2曲げ部67,68の曲率中心点を示す。
The
ロック用ブラケット53は、フード18(図1参照)をロックするフードロック装置(図に示していない。)を取り付けるための部材で、第1直管部62に嵌る本体73を断面コ字形状に成形した。本体73は、フードロック装置を取り付ける取り付け孔74…を有する。
ホイルハウス用ブラケット58は、ホイルハウス32(図2参照)に取り付ける部材である。
ホイルハウス用ブラケット59は、ホイルハウス用ブラケット58と同様である。
The
The
The
図4は、図3の4部詳細図であり、ストッパ用ブラケット54の正面図である。
ストッパ用ブラケット54は、フード18(図1参照)を受け止め保持する部材で、第1曲げ部63に取り付け可能な本体76を成形した部材で、本体76を溶接で固定した。溶接条件は任意であるが、例えば、MIGなどの自動溶接(半自動含む)を用い、溶接長さを15mmとした。77…(…は複数を示す。以下同様。)はビードを示す。
ストッパ用ブラケット55(図3参照)は、ストッパ用ブラケット54と同様であり、説明を省略する。
FIG. 4 is a detailed view of
The
The stopper bracket 55 (see FIG. 3) is the same as the
図5は、図3の5部詳細図であり、サイドフレーム用ブラケット56の正面図である。
サイドフレーム用ブラケット56は、サイドフレーム31(図2参照)に固定する部材で、第2曲げ部67に取り付け可能な本体78を成形した部材で、本体78を溶接で固定した。溶接条件は任意であるが、例えば、MIGなどの自動溶接(半自動含む)を用い、溶接長さを10mmとした。81…はビードを示す。
サイドフレーム用ブラケット57(図3参照)は、サイドフレーム用ブラケット56と同様であり、説明を省略する。
FIG. 5 is a detailed view of
The
The side frame bracket 57 (see FIG. 3) is the same as the
図6は、図4の6−6線断面図であり、ストッパ用ブラケット54と第1曲げ部63の溶接を示す。
第1曲げ部63は、中立面Mを生じ、立面Mは、幅をW、長さをパイプビーム52の長さとする。このような第1曲げ部63にストッパ用ブラケット54を溶接する際には、第1曲げ部63の中立面Mに交わる外面部83,83、若しくは中立面Mに交わる近傍を溶接する。
6 is a cross-sectional view taken along line 6-6 of FIG. 4 and shows welding of the
The first
言い換えると、第1曲げ部63の断面で、パイプ製フレーム61を曲げる際に使用した曲率中心点C1が下(矢印bの方向)になるように第1曲げ部63の断面の姿勢を定めたときに、断面の中心を通る水平線85がパイプ製フレーム61の外周面86と交わる左右(図の左右)の外周中央部87,87若しくはその近傍にストッパ用ブラケット54を固定する溶接ビード77,77を配置する。外周中央部87は、外面部83に相当する部位である。88,88は外周中央部87,87の近傍の範囲、91はパイプ製フレーム61を曲げる際に圧縮を受ける側、92はパイプ製フレーム61を曲げる際に引っ張りを受ける側を示す。
なお、第1曲げ部64(図3参照)に施した溶接は、第1曲げ部63に施した溶接と同様である。
In other words, in the cross section of the first
The welding performed on the first bending portion 64 (see FIG. 3) is the same as the welding performed on the
図7は、図5の7−7線断面図であり、サイドフレーム用ブラケット56と第2曲げ部67の溶接を示す。
第2曲げ部67にサイドフレーム用ブラケット56を溶接する際には、第2曲げ部67の中立面Mに交わる外面部94、若しくは中立面Mに交わる近傍を溶接する。
言い換えると、第2曲げ部67の断面で、パイプ製フレーム61を曲げる際に使用した曲率中心点C2が下(矢印cの方向)になるように第2曲げ部67の断面の姿勢を定めたときに、断面の中心を通る水平線95がパイプ製フレーム61の外周面86と交わる左右(図の左右)の外周中央部96,96若しくはその近傍にサイドフレーム用ブラケット56を固定する溶接ビード81を配置する。外周中央部96は、外面部94に相当する部位である。97,97は外周中央部96,96の近傍の範囲、101はパイプ製フレーム61を曲げる際に圧縮を受ける側、102はパイプ製フレーム61を曲げる際に引っ張りを受ける側を示す。ここでは、曲率中心点C2が下という説明をしたが、曲率中心点C2を上にしてもよい。
なお、第2曲げ部68(図3参照)に施した溶接は、第2曲げ部67に施した溶接と同様である。
7 is a cross-sectional view taken along the line 7-7 in FIG. 5 and shows welding of the
When the
In other words, in the cross section of the second
The welding performed on the second bending portion 68 (see FIG. 3) is the same as the welding performed on the
図8は、本発明のパイプ−ブラケット接合構造のストッパ用ブラケットの斜視図である。
ストッパ用ブラケット54の本体76は、第1曲げ部63に唯一接触する前後の溶接端部103,104と、前面105に開け、取り付け孔を兼ねる基準孔106と、フード18(図1参照)が当たる部材を取り付ける取り付け部107と、を備える。
ここで、ストッパ用ブラケット54の基準孔106の基準座標をX1,Y1,Z1とする。
FIG. 8 is a perspective view of a stopper bracket having a pipe-bracket joint structure according to the present invention.
The
Here, the reference coordinates of the reference hole 106 of the
図9は、本発明のパイプ−ブラケット接合構造のサイドフレーム用ブラケットの斜視図である。
サイドフレーム用ブラケット56の本体78は、第2曲げ部68に接触する溶接端部108と、前面109に開け、取り付け孔を兼ねる基準孔111と、サイドフレーム31(図2参照)に取り付ける取り付け部112と、を備える。
ここで、サイドフレーム用ブラケット56の基準孔111の基準座標をX2,Y2,Z2とする。
FIG. 9 is a perspective view of the side frame bracket of the pipe-bracket joint structure of the present invention.
The
Here, the reference coordinates of the reference hole 111 of the
次にパイプ−ブラケット接合構造であるところの上部フレーム46の製造要領を簡単に説明する。
図10は、本発明のパイプ−ブラケット接合構造の製造要領説明図である。
まず、パイプ製フレーム61となる外径Dの鋼管を用意する。その際、鋼管の厚さtを基準に選択する。その次に、鋼管を塑性加工する。塑性加工で曲げる場合には、切断した管に中子を入れ、ベンダー装置にセットし、第1曲げ部63、第2曲げ部67など曲げ部を完成させることで、パイプビーム52を得る。引き続き、ブラケットを次のように溶接する。パイプビーム52を図に示していない位置決め装置にセットするとともに、ストッパ用ブラケット54、サイドフレーム用ブラケット56などブラケットもセットする。続けて、位置決め装置は、予め設定した条件に基づいて、ストッパ用ブラケット54を基準座標X1,Y1,Z1に送ることで、第1曲げ部63に対して溶接可能な位置に配置でき、サイドフレーム用ブラケット56を基準座標X2,Y2,Z2に送ることで、第2曲げ部67に対して溶接可能な位置に配置できる。最後に、図6、図7のようにMIG溶接を行い、位置決め装置から取り外す。
Next, a manufacturing procedure of the
FIG. 10 is an explanatory diagram of the manufacturing procedure of the pipe-bracket joint structure of the present invention.
First, a steel pipe having an outer diameter D to be a
次に本発明のパイプ−ブラケット接合構造の作用を説明する。
図6のように、水平線85がパイプ製フレーム61の外周面86と交わる左右(図の左右)の外周中央部87,87若しくはその近傍にストッパ用ブラケット54,55(図3参照)を固定する溶接ビード77,77を配置することで、溶接後の変形を抑制する。詳しくは、第1曲げ部63,64(図3参照)の中立面Mに交わる外面部83,83、若しくは中立面Mに交わる近傍とストッパ用ブラケット54,55(図3参照)とを溶接するので、曲げ応力(圧縮応力、引張り応力)がほとんど発生していない外面部83,83は溶接時の熱による挙動を生じ難く、精度の向上を図ることができる。
Next, the operation of the pipe-bracket joint structure of the present invention will be described.
As shown in FIG. 6,
また、第1曲げ部63,64(図3参照)の中立面Mに交わる外面部83,83、若しくは中立面Mに交わる近傍とストッパ用ブラケット54,55(図3参照)とを溶接するので、パイプビーム52の厚さはほぼ一定であり、例えば、溶接中に溶接条件を変更する必要がなく、溶接は容易である。
Further, the
図7のように、水平線95がパイプ製フレーム61の外周面86と交わる左右(図の左右)の外周中央部96,96若しくはその近傍にサイドフレーム用ブラケット56,57(図3参照)を固定する溶接ビード81を配置することで、溶接後の変形を抑制する。詳しくは、第2曲げ部67,68(図3参照)の中立面Mに交わる外面部94、若しくは中立面Mに交わる近傍とサイドフレーム用ブラケット56,57(図3参照)とを溶接するので、曲げ応力(圧縮応力、引張り応力)がほとんど発生していない外面部94は溶接時の熱による挙動を生じ難く、精度の向上を図ることができる。
As shown in FIG. 7, the
また、第2曲げ部67,68(図3参照)の中立面Mに交わる外面部94、若しくは中立面Mに交わる近傍とサイドフレーム用ブラケット56,57(図3参照)とを溶接するので、パイプビーム52の厚さはほぼ一定であり、例えば、溶接中に溶接条件を変更する必要がなく、溶接は容易である。
Further, the
尚、本発明のパイプ−ブラケット接合構造は、実施の形態では四輪車に適用したが、三輪車にも適用可能であり、一般の車両に適用することは差し支えない。 Although the pipe-bracket joint structure of the present invention is applied to a four-wheeled vehicle in the embodiment, it can also be applied to a three-wheeled vehicle and can be applied to a general vehicle.
本発明のパイプ−ブラケット接合構造は、四輪車に好適である。 The pipe-bracket joint structure of the present invention is suitable for a four-wheeled vehicle.
46…パイプ−ブラケット接合構造(上部フレーム)、54,55…ストッパ用ブラケット、56,57…サイドフレーム用ブラケット、61…パイプ製フレーム、63,64…第1曲げ部、67,68…第2曲げ部、77,81…ビード、85,95…水平線、86…外周面、87,96…外周中央部、C1,C2…曲率中心点。 46 ... Pipe-bracket joint structure (upper frame), 54, 55 ... Stopper bracket, 56, 57 ... Side frame bracket, 61 ... Pipe frame, 63, 64 ... First bending portion, 67, 68 ... Second Bending part, 77, 81 ... bead, 85, 95 ... horizontal line, 86 ... outer peripheral surface, 87, 96 ... outer peripheral central part, C1, C2 ... curvature center point.
Claims (1)
前記曲げ部の断面を想定して前記パイプ製フレームを曲げる際に使用した曲率中心点が下になるように前記断面の姿勢を定めたときに、
前記断面の中心を通る水平線がパイプ製フレームの外周面と交わる左右の外周中央部若しくはその近傍にブラケットを固定する溶接ビードを配置したことを特徴とするパイプ−ブラケット接合構造。
In a pipe-bracket joint structure in which a bent part is formed in a pipe frame by a bender method, and a bracket is joined by a welding method in the vicinity of the bent part or the bent part,
When the posture of the cross section is determined so that the center of curvature used when bending the pipe frame assuming the cross section of the bent portion is below,
A pipe-bracket joint structure characterized in that a weld bead for fixing a bracket is disposed at or near the left and right outer periphery central portions where a horizontal line passing through the center of the cross section intersects the outer peripheral surface of the pipe frame.
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