JP2013071478A - Assembly method of frame structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、角筒状のアルミニウム系の押出材等を溶接接合し、車体フレーム等のフレーム構造体を組み立てる方法に関する。 The present invention relates to a method for assembling a frame structure such as a vehicle body frame by welding and joining rectangular tubular aluminum-based extruded materials.
乗用車やトラックの車体フレーム等のフレーム構造体は、アルミニウム系押出材等からなる角筒状のフレーム材を溶接して組み立てることにより形成されている。溶接によりフレーム構造体に変形が生じると、決められた寸法精度を得ることができないため、各フレーム材を溶接する際には、各部材を治具により拘束する等して、溶接により生じるフレーム構造体の変形を抑制している。 A frame structure such as a body frame of a passenger car or a truck is formed by welding and assembling a rectangular tube-shaped frame material made of an aluminum-based extruded material or the like. If the frame structure is deformed by welding, the determined dimensional accuracy cannot be obtained. Therefore, when welding each frame material, the frame structure is generated by welding by restraining each member with a jig. Suppresses body deformation.
また、特許文献1では、左右一対のフレーム材(サイドメンバ)同士の間に複数のフレーム材(クロスメンバ)を突き当てて溶接する際に、変形を抑制するため、サイドメンバに対するクロスメンバの突き当て部での溶接の向きと順序の最適化を図っている。
Further, in
また、特許文献2では、他方のフレーム材(被溶接部材)に突き当てるべき一方のフレーム材の端面を予めテーパ状に形成することで、突き当て部の四辺部のうち一辺部に相当する位置において他方のフレーム材との間にV溝状の開先を形成しておき、開先を形成した一辺部を最初に溶接し、その後に反対側の一辺部の溶接を行うことで、倒れ量(変形量)を相殺している。
Moreover, in
しかしながら、フレーム構造体の変形の抑制と、必要な接合強度の確保との両方を満足することは難しいという問題があった。 However, there is a problem that it is difficult to satisfy both the suppression of the deformation of the frame structure and the securing of the necessary bonding strength.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、角筒状のフレーム材同士を突き合わせて溶接を施すにあたり、溶接に伴う変形を抑制するとともに、溶接部の接合強度を確保することができるフレーム構造体の溶接方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and when performing welding by abutting square tube-shaped frame materials, it is possible to suppress deformation accompanying welding and to secure the joint strength of the welded portion. An object of the present invention is to provide a welding method for a frame structure.
本発明は、角筒状の一方のフレーム材の側面に、角筒状の他方のフレーム材の端面を突き当てた状態で、その突き当て部を溶接することにより、フレーム構造体を組立てるフレーム構造体の組立方法であって、前記他方のフレーム材の端面の周縁を構成する辺のうち、長さの長い長辺を溶接する際には、その長辺の長さを二つ以上に分割して溶接することを特徴とする。 The present invention relates to a frame structure in which a frame structure is assembled by welding the abutting portion in a state where the end surface of the other square tube-shaped frame material is abutted against the side surface of one rectangular tube-shaped frame material. In the method of assembling the body, when welding a long side having a long length among the sides constituting the peripheral edge of the end face of the other frame member, the length of the long side is divided into two or more. And welding.
溶接部の入熱量及び熱溶融領域は、溶接長が長くなるにつれて増えていく。このため、溶接長が長くなるとフレーム材への入熱量が増え、フレーム材の溶接部とそれ以外の部分との温度差が大きくなるとともに、熱溶融領域が広くなり、変形(ゆがみ)が生じ易い。
長辺部分の溶接を二つ以上に分割して行うことにより、フレーム材への入熱量を小さくでき、熱溶融領域を減らすことができるので、溶接に伴う変形を抑制できるとともに、連続で溶接したときと同等以上の接合強度を確保することができる。
The amount of heat input and the heat melting region of the welded portion increase as the weld length increases. For this reason, as the weld length increases, the amount of heat input to the frame material increases, the temperature difference between the welded portion of the frame material and the other portions increases, the thermal melting region widens, and deformation (distortion) is likely to occur. .
By splitting the long side part into two or more parts, the amount of heat input to the frame material can be reduced and the heat melting area can be reduced, so that deformation due to welding can be suppressed and welding is performed continuously. It is possible to secure a bonding strength equivalent to or better than that of the time.
本発明のフレーム構造体の組立方法において、前記長辺の溶接は、該長辺の一方の端部から中央部にかけて溶接した後に、該長辺の他方の端部から中央部にかけて溶接を行うとよい。
このように、溶接部のエンド部を、長辺の中央部に配置して接合することで、さらに溶接に伴う変形を低減することができる。
In the method for assembling the frame structure according to the present invention, the welding of the long side is performed by welding from one end of the long side to the center and then welding from the other end of the long side to the center. Good.
Thus, the deformation | transformation accompanying welding can be further reduced by arrange | positioning and joining the end part of a welding part in the center part of a long side.
本発明によれば、溶接長が長くなるフレーム材の長辺を、二つ以上に分割して溶接を行うことで、フレーム材への入熱量を小さくでき、熱溶融領域を減らすことができる。したがって、溶接に伴う変形を抑制するとともに、連続で溶接したときと同等以上の接合強度を確保することができる。 According to the present invention, by dividing the long side of the frame material having a long weld length into two or more and performing welding, the amount of heat input to the frame material can be reduced, and the heat melting region can be reduced. Therefore, it is possible to suppress the deformation accompanying welding and to secure a joint strength equal to or higher than that of continuous welding.
以下、本発明のフレーム構造体の組立方法の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
本実施形態のフレーム構造体の組立方法は、図1に示すように、断面が口型の角筒状に形成された一方のフレーム材10(以下、サイドフレーム)の側面に、同じく角筒状に形成された他方のフレーム材20(以下、クロスフレーム)の端面を突き当てた状態で、その突き当て部を溶接することにより、サイドフレーム10とクロスフレーム20とを接合し、フレーム構造体100を組み立てる方法である。
Hereinafter, an embodiment of a method for assembling a frame structure according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the method of assembling the frame structure according to the present embodiment has a rectangular tube shape on the side surface of one frame member 10 (hereinafter referred to as a side frame) having a cross section formed into a square tube shape. The
サイドフレーム10及びクロスフレーム20は、アルミニウム合金の押出成形によって角筒状に形成されており、例えば、高さH:100mm、幅W:30mm、厚さt:2.5mmとされている。
フレーム構造体100を組み立てるにあたり、図1及び図2に示すように、サイドフレーム10の側面にクロスフレーム20の端面21を突き当て、クロスフレーム20の端面21の周縁を構成する辺のうち、長さの長い辺(長辺S1)が垂直になるように配置する。そして、所定の位置に配置した状態でクランプ等の治具(図示略)により拘束する。
次に、サイドフレーム10とクロスフレーム20との突き当て部に、例えば、電子ビーム溶接による溶解溶接法により溶接を行う。溶接条件としては、使用するフレーム材の条件によって設定が異なるが、本実施形態では、溶接電流160A、溶接速度100cm/minに設定する。
The
In assembling the
Next, welding is performed on the abutting portion between the
また、図2に示す破線矢印(1)〜(5)は、溶接順序及び溶接の方向を示しており、クロスフレーム20の端面21の周縁を構成する辺のうち溶接長の長い長辺S1から順に溶接する。
この際、垂直に配置された長辺S1を、二つ以上に分割して溶接する。例えば、図2に破線矢印(1),(2)で示すように、長辺S1の下端部から中央部に向かって溶接(上進溶接)した後に、長辺S1の上端部から中央部に向かって溶接(下進溶接)することにより、長辺S1を二分割して溶接する。次に、長辺S1の反対側の長辺S1も同様に、下端部から中央部に向かって溶接し(破線矢印(3))、その後に上端部から中央部に向かって溶接する(破線矢印(4))ことにより、溶接を施す。両長辺S1の溶接終了後、上側の短辺S2を溶接し(破線矢印(5))、フレーム構造体100の組み立てを完了させる。
なお、両長辺S1の溶接により必要な接合強度が得られれば、短辺S2は必ずしも溶接することを必要としない。
Also, broken line arrows (1) to (5) shown in FIG. 2 indicate the welding sequence and the welding direction, and from the long side S1 having a long welding length among the sides constituting the peripheral edge of the
At this time, the long side S1 arranged vertically is divided into two or more and welded. For example, as shown by broken line arrows (1) and (2) in FIG. 2, after welding (upward welding) from the lower end portion of the long side S1 toward the center portion, the upper end portion of the long side S1 is changed to the center portion. By welding toward the bottom (downward welding), the long side S1 is divided into two parts and welded. Next, the long side S1 opposite to the long side S1 is similarly welded from the lower end portion toward the central portion (broken line arrow (3)), and then welded from the upper end portion toward the central portion (broken line arrow). (4)) Thus, welding is performed. After the welding of both long sides S1, the upper short side S2 is welded (broken line arrow (5)), and the assembly of the
Note that the short side S2 does not necessarily need to be welded if the necessary joint strength is obtained by welding the long sides S1.
このように、本実施形態のフレーム構造体の組立方法によれば、溶接長が長くなる長辺S1の溶接を二分割して行うことにより、サイドフレーム10及びクロスフレーム20への入熱量を小さくでき、熱溶融領域を減らすことができる。したがって、溶接に伴うフレーム構造体100の変形の発生を低減することができるとともに、溶接部15の接合強度を確保することができる。
なお、長辺を二分割して溶接する場合には、長辺の端部から中央部へ向けての溶接だけでなく、中央部から端部へ向けての溶接(後述する図6の試料7)、いずれも同一方向へ行う溶接(後述する図6の試料8)のいずれをも採用することができる。
As described above, according to the method for assembling the frame structure of the present embodiment, the amount of heat input to the
In the case of welding by dividing the long side into two parts, not only welding from the end part of the long side toward the central part but also welding from the central part to the end part (
次に、本発明のフレーム構造体の組立方法に係る実施例について説明する。
図5に示すように、高さ(長辺)H:100mm、幅W(短辺):30mm、厚さt:2.5mmの角筒状のフレーム材で形成された長さL1:300mmのサイドフレーム10と、長さL2:270mmのクロスフレーム20とを用意し、図6に示す溶接方法で試料1〜9のフレーム構造体100を組立て、各フレーム構造体100の変形の大きさ及び接合強度(破断強度)を確認した。なお、フレーム材の材料には、JIS規格における6000系合金のアルミニウムを使用した。また、各フレーム構造体100の溶接は、電子ビーム溶接による溶解溶接法を用い、溶接条件としては、溶接電流160A、溶接速度100cm/minとした。
Next, an embodiment according to the method for assembling the frame structure of the present invention will be described.
As shown in FIG. 5, a length L1: 300 mm formed of a rectangular tubular frame material having a height (long side) H: 100 mm, a width W (short side): 30 mm, and a thickness t: 2.5 mm. A
図6の溶接方法に示す矢印(1)〜(4)は、溶接順序及び溶接の方向を示している。
例えば、試料1〜4の溶接条件は、各長辺を一度に連続して溶接したことを表している。また、試料1〜3は、長辺の全長100mmの全域を溶接したことを示し、試料4は、長辺の両端部を残した内側80mmの領域に溶接を施したことを示す。
試料5〜9においては、各長辺を二分割して溶接したことを表している。例えば、試料5は、長辺の上端部から中央部に向かって溶接した後に(矢印(1))、長辺の下端部から中央部に向かって溶接することにより(矢印(2))、長辺を二分割して溶接した。また、試料7は、長辺の中央部から上端部に向かって溶接した後に(矢印(1))、長辺の中央部から下端部に向かって溶接することにより(矢印(2))、長辺を二分割して溶接した。
Arrows (1) to (4) shown in the welding method of FIG. 6 indicate the welding sequence and the welding direction.
For example, the welding conditions of
また、変形の大きさは、クロスフレーム20との接合面12とは反対側のサイドフレーム10の側面(測定面11)において、サイドフレーム10とクロスフレーム20との溶接前後の各測定点M1〜M6の変位量を測定することにより確認した。
各測定点M1〜M6の変位量の測定は、図3に示すように、測定ブロック30の90°で交差する基準面31A,31Bにクロスフレーム20の二面を突き当てることにより、サイドフレーム10を上方に配置するとともに、クロスフレーム20を垂直に立てた状態とし、クロスフレーム20の上面(測定面11)を測定することにより行う。
Further, the magnitude of the deformation is measured at each measurement point M1 before and after welding of the
As shown in FIG. 3, the displacement of each measurement point M1 to M6 is measured by bringing the two surfaces of the
測定面11の測定は、図4に示すように、6点の測定点M1〜M6を測定することにより行う。これら測定点M1〜M6の測定は、測定面11の中央に設定された基準点M0を基準(ゼロ点)として行う。なお、基準点M0は、測定面11の裏面側に配置されたクロスフレーム20の端面21中央位置に重なる点に設定されている。
また、図6に示す「ひずみの総和」は、測定点M1〜M6の溶接前後における変位量の絶対値の総和を算出したものである。
The measurement of the
Further, the “total strain” shown in FIG. 6 is obtained by calculating the total sum of absolute values of displacement amounts before and after welding at the measurement points M1 to M6.
接合強度は、図5に示すように、接合後のフレーム構造体100のサイドフレーム10を垂直に立てた状態に治具(図示略)で固定し、水平状態に配置されたクロスフレーム20に荷重Fを加え、サイドフレーム10とクロスフレーム20との溶接部15に破断が生じるまで荷重Fを加え続け、その際に記録された最大荷重の大きさにより評価した。各フレーム構造体の最大荷重の測定結果を図6に示す。
なお、荷重Fは、サイドフレーム10とクロスフレーム20との接合面からの180mm(距離D)の位置で加えた。
As shown in FIG. 5, the bonding strength is obtained by fixing the
The load F was applied at a position of 180 mm (distance D) from the joint surface between the
また、図6の「立ち上がり剛性」は、弾性範囲内で、荷重Fを加えた部位の沈み込み量(mm)に対する荷重(kN)の比率(荷重/沈み込み量)を示しており、値が大きくなる程、剛性が高いことを表す。 Further, “rise rigidity” in FIG. 6 indicates the ratio (load / sink amount) of the load (kN) to the sink amount (mm) of the portion to which the load F is applied within the elastic range. The larger the value, the higher the rigidity.
図6に示すとおり、長辺の全長に連続して溶接を施した試料1〜3では、ひずみの総和が4mmを超え、変形量が大きくなった。一方、同様に長辺の全長に溶接を施したが、長辺の全長を二分割して溶接した試料5〜8では、ひずみの総和が3mm台に抑えられ、全長を連続して溶接した場合と比べて変形量を抑えることができた。さらに、試料5〜8は、接合強度においても、全長を連続して溶接した試料1〜3と同等以上の強度を得られることが確認できた。
また、長辺の全長を二分割して溶接した試料5〜8のうち、長辺の一方の端部から中央部にかけて溶接した後に、長辺の他方の端部から中央部にかけて溶接を行うことにより、溶接部のエンド部を長辺の中央部に配置した試料5及び試料6においては、他の場合と比べてさらに変形量を低減でき、接合強度を高くできることがわかった。
As shown in FIG. 6, in
In addition, among
また、長辺の両端部を残し、内側80mmの領域に溶接を施した試料4と、長辺の両端部及び中央部を残すとともに、二分割して溶接を施した試料9においては、ひずみの総和が2mm台となり、変形量を大幅に抑えることができた。しかし、溶接部の面積が小さくなるため、長辺の全長を溶接した場合と比べて最大荷重が小さくなり、両長辺の接合だけでは必要な接合強度が得られないことがわかった。
さらに、長辺を二分割して溶接した場合には、連続して溶接した場合と比較して、立ち上がり剛性が高くなることがわかった。
Moreover, in the
Furthermore, it has been found that when the long side is divided into two parts and welded, the rising rigidity is higher than in the case of continuous welding.
以上のように、溶接長が長くなる長辺の溶接を二分割して行うことにより、溶接に伴うフレーム構造体の変形を低減できるとともに、連続で溶接したときと同等以上の接合強度を確保することができる。 As described above, by performing the long side welding with a long weld length in two, the deformation of the frame structure accompanying the welding can be reduced and a joint strength equal to or higher than that of continuous welding can be secured. be able to.
なお、本発明は上記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態においては、長辺を二分割して溶接を行ったが、二つ以上に分割して多分割の溶接を行ってもよい。
また、上記実施形態においては、電子ビーム溶接による溶解溶接法により溶接を行ったが、これに限定されるものではない。例えば、レーザー溶接法、アーク溶接等によっても行うことができる。
また、サイドフレーム及びクロスフレームを構成するフレーム材は、断面が口型の角筒状のものに限定されるものではない。
In addition, this invention is not limited to the thing of the structure of the said embodiment, In a detailed structure, a various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, in the above-described embodiment, the long side is divided into two parts and welding is performed. However, it is also possible to divide into two or more parts and perform multi-part welding.
Moreover, in the said embodiment, although welding was performed by the melt | dissolution welding method by electron beam welding, it is not limited to this. For example, it can also be performed by laser welding, arc welding, or the like.
Further, the frame material constituting the side frame and the cross frame is not limited to a rectangular tube having a mouth shape in cross section.
10 サイドフレーム(フレーム材)
11 測定面
12 接合面
15 溶接部
20 クロスフレーム(フレーム材)
21 端面
100 フレーム構造体
10 Side frame (frame material)
21
Claims (2)
2. The frame structure according to claim 1, wherein the long side is welded from one end of the long side to the center and then welded from the other end of the long side to the center. Body assembly method.
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JP2019142349A (en) * | 2018-02-20 | 2019-08-29 | トヨタ自動車株式会社 | Vehicle pillar structure and method of manufacturing vehicle pillar |
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- 2011-09-26 JP JP2011209819A patent/JP2013071478A/en active Pending
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