JP3361936B2

JP3361936B2 - 溶接構造体の接合用部材

Info

Publication number: JP3361936B2
Application number: JP23698096A
Authority: JP
Inventors: 美速今村; 和男米澤; 孝人藤井; 徹橋村
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1996-09-06
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 2003-01-07
Anticipated expiration: 2016-09-06
Also published as: JPH1080771A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム又は
アルミニウム合金（以下、総称してアルミニウム材とい
う）からなる角筒状の形材を溶接してトラック等の自動
車の車体フレーム等を構成する溶接構造体の接合に使用
される接合用部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来トラック等の自動車及び輸送機等の
車体は、成形した鋼板端部を折り重ねて、その部分を抵
抗スポット溶接によって接合して補強している。このよ
うにして組み立てられたモノコック構造がトラック等の
一般的な車体構造である。

【０００３】しかし、この方法は、組立の自動化が容易
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、アーク溶接及びビーム溶接に
より、突き合わせて溶接すれば、構造的にスリムとなる
ものの、溶接前の部材の突合せ精度によって、溶接品質
が大きく影響する。例えば、部材間にギャップが生じる
と溶接品質が著しく低下する。このため、部材を押さえ
て組み立て状態に保持するための治具が必要であり、ま
た部材自体も高精度の機械加工が必要である。従って、
組立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
をアルミニウム合金材で製作しようとする試みがなされ
ている。この場合に、アルミニウム材はスポット溶接性
が低く、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材は鋼
材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
の車体を中空のパイプ状フレームにより支持するスペー
スフレーム構造が提案されている。図４は、一般のトラ
ックに適用されるものとして提案されたスペースフレー
ム構造を示す模式図である。図４に示すように、角筒状
のアルミニウム材製形材５１を、トラックのキャビンの
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】このアルミニウム材製角筒状形材を使用し
て自動車の車体フレームを組み立てる場合に、鋳鍛造に
より製造した結節部材を介して形材同士を結合する方法
が提案されている（特開昭６０−１３５３７５号公
報）。

【０００８】また、パイプ状の材料を使用した種々の構
造物のフレーム組立体において、その接合部に、フレー
ムの強度以上の強度特性を持たせる必要がある場合に、
その補強方法としては、フレームの結合角度と要求され
る強度に応じた形状及びサイズを有する補強板をフレー
ム外面に当ててこれをフレームに溶接接合する方法が一
般的である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この結
節部材を使用する従来技術においては、結節部材の形状
が複雑であり、部品点数が多くなるため、製造コストが
高くなるという欠点がある。

【００１０】そこで、本願出願人は、結節部材を使用せ
ずに、形材同士を直接溶接接合する溶接構造物の製造方
法を提案した（特願平８−１４３１５２号（特開平９−
３２３１７０号公報））。この技術においては、形材同
士を直接溶接接合した状態で良好な溶接部を得るため
に、溶接ビードに対して左右対称形状となるように、形
材の端部を結合角度（形材同士がなす角度）に応じて斜
めに切断して突き合わせるものである。

【００１１】しかし、この形材端部を斜めに切断して接
合する場合、以下のような作業上の問題点がある。先
ず、枠状のフレーム等を組み立てるとき、所定の角度で
突き合わせてセッティングし、クランプによる固定又は
溶接による仮止めを実施するが、結合角度が所定の角度
に一致しにくく、また突合せ部がずれやすい。このた
め、作業に時間と手間がかかる。

【００１２】また、接合部を補強する場合に、フレーム
を組み立て、溶接接合した後、補強板を溶接するため、
組立溶接と、補強板溶接との２段階の溶接工程が必要で
あり、工程が複雑である。また、補強板を溶接しようと
するフレーム外面に、溶接ビードが存在する場合は、そ
の余盛りを削除する研削工程が必要であり、このため、
工程が更に増えると共に、手間が余計に必要である。

【００１３】更に、補強板はその要求特性に応じてその
形状とサイズを設計する必要があり、各接合部に応じて
個別にこのような補強板を設計する必要がある。このた
め、その設計コストが増大すると共に、その設計に応じ
て補強板を個別に切断加工し、プレス加工する必要があ
り、製造コストが高いという問題点がある。

【００１４】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、結節部材を使用せずに形材同士を直接溶接
接合する溶接構造物の製造方法の利点を生かしつつ、角
筒状形材のセッティング作業を容易且つ迅速にし、その
セッティング作業性を向上させることができると共に、
補強が容易で、補強のための格別の工程が不要な溶接構
造体の接合用部材を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本願第１発明に係る溶接
構造体の接合用部材は、アルミニウム又はアルミニウム
合金からなる第１角筒状形材の端面とアルミニウム又は
アルミニウム合金からなる第２角筒状形材の端面とを突
き合わせ、この突合せ部を溶接して製造される溶接構造
体の溶接時の位置決めに使用される接合用部材におい
て、前記第１角筒状形材と第２角筒状形材が所定の角度
で突き合わされたときに、１８０°以下の角度をなして
交差する側板の内面に倣う角度決め部と、この角度決め
部から分岐して延出し角度決め部との間で夫々前記第１
及び第２角筒状形材を挟んで係止する第１及び第２の係
止部と、前記第１及び第２の係止部の端部間を連結する
連結部とを有することを特徴とする。

【００１６】本願第２発明に係る溶接構造体の接合用部
材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる第１
角筒状形材の端面とアルミニウム又はアルミニウム合金
からなる第２角筒状形材の端面とを突き合わせ、この突
合せ部を溶接して製造される溶接構造体の溶接時の位置
決めに使用される接合用部材において、前記第１角筒状
形材と第２角筒状形材が所定の角度で突き合わされたと
きに、１８０°以下の角度をなして交差する側板の外面
に倣う角度決め部と、この角度決め部から分岐して延出
し角度決め部との間で夫々前記第１及び第２角筒状形材
を挟んで係止する第１及び第２の係止部と、前記角度決
め部の端部間を連結する連結部とを有することを特徴と
する。

【００１７】この第１及び第２発明において、前記連結
部と前記角度決め部との間に第２連結部を設けても良
い。

【００１８】本発明においては、第１角筒状形材と第２
角筒状形材とを、夫々第１及び第２の係止部に嵌め込ん
で突き合わせると、第１角筒状形材と第２角筒状形材は
角度決め部によりその結合角度（なす角度）が決められ
て配置される。このように、単に、第１及び第２の角筒
状形材を係止部に嵌め込むだけでそれらのセッティング
が完了するので、セッティング作業が極めて容易であ
る。また、第１及び第２の角筒状形材の溶接接合時に、
溶接熱で両形材が変形しようとするが、本発明の接合用
部材により、両形材を位置決めしているので、その変形
が防止される。

【００１９】そして、本発明においては、角度決め部が
形材の内角側側板の内面に倣う場合には、第１及び第２
の係止部の端部間を連結する連結部を有し、角度決め部
が内角側側板の外面に倣う場合には、その角度決め部の
端部間を連結する連結部を有する。即ち、接合用部材の
内角側部分が連結部材により連結されているので、この
連結部が補強材として作用する。この連結部は要求特性
に応じてその大きさ及び厚さ等を決めることができ、要
求される特性を容易に満足することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明
の実施例に係る接合用部材を示す断面図、図２はその側
面図、図３は本実施例の接合用部材により形材を連結し
た状態を示す正面図である。角筒状の第１のアルミニウ
ム材製形材１と、第２のアルミニウム材製形材２とがそ
の端面を長手方向に傾斜させて切断されている。そし
て、両形材１、２をその端面で突き合わせると、形材
１、２は所定の角度（図示例は９０°）をなして交差す
る。この所定の角度が結合角度である。そして、形材
１、２の内角側側板に本実施例の接合用部材１１が取り
付けられる。なお、内角側側板とは形材１、２における
１８０°以下の角度をなして交差する側の側板である。

【００２１】本実施例の接合用部材１１は、前記結合角
度で屈曲する角度決め部８を有し、この角度決め部８は
形材１、２の内角側側板の内面に倣う部分８ａ，８ｂを
有する。そして、角度決め部８は、倣い部分８ａ，８ｂ
間を結びその中央部９０°に屈曲する内側板８ｃと、こ
の内側板８ｃと平行で同様に９０°に屈曲する外側板８
ｄと、これらの内側板８ｃと外側板８ｄとをその中央部
の屈曲部で連結する連結板８ｅと、倣い部分８ａ、８ｂ
と外側板８ｄとを連結する連結板８ｆ、８ｇ及び連結板
８ｈ、８ｉとを有する。

【００２２】また、接合用部材１１の第１及び第２の係
止部９、１０は、角度決め部８の内側板８ｃから倣い部
分８ａ、８ｂに平行にその先端部側に延出する第１及び
第２の係止部９、１０を有する。即ち、各係止部９、１
０はこの角度決め部８の内側板８ｃからその延長上に、
角度決め部８の両端部方向に延出しており、角度決め部
８の倣い部分８ａ、８ｂと平行な面を有する。そして、
この係止部９、１０と角度決め部８の倣い部８ａ、８ｂ
との間の間隙に形材１、２の内角側側板の端部が嵌合さ
れるようになっている。

【００２３】更に、係止部９、１０の先端は相互に連結
板１２により連結されている。従って、連結板１２は形
材１、２と４５°の角度をなして交差する。この連結板
１２の中央部と、内側板８ｃの中央屈曲部との間は第２
連結板１３により連結されており、従って、この第２連
結板１３は連結板８ｅの延長上に位置する。

【００２４】このように構成された接合用部材１１を使
用し、図３に示すように、形材１、２の突合せ端部にお
ける内角側側板を接合用部材１１の係止部９、１０内に
嵌入する。即ち、形材１、２の内角側の側板の接合端部
を、この内角側側板の内面に倣い部分８ａ，８ｂを接触
させて、係止部９、１０と倣い部分８ａ，８ｂとの間の
間隙に嵌合する。これにより、形材１、２がその結合角
度を所定角度に一致させて配置される。そこで、形材
１、２の両側面の突合せ線と、外角側の突合せ線とを溶
接接合する。また、形材１、２の内角側においては、接
合用部材１１の第１及び第２係止部９、１０の辺縁部
と、形材１、２の内角側側板の外面とを溶接接合する。
これにより、形材１、２が所定の角度をなして接合され
る。

【００２５】本実施例においては、接合用部材１１を使
用することにより、形材１、２の端面がその長手方向に
対して傾斜していても、容易に両者を位置決めすること
ができると共に、両者の結合角度を所定角度に高精度で
一致させることができる。しかも、このセッティング作
業が極めて容易である。また、形材１、２はその内角側
側板が接合用部材１１に支持されているので、溶接時
に、形材１、２のなす角度が内角側に変化してしまうこ
とがない。また、形材の内角側部分については、従来の
ようなすみ肉溶接が不要となり、この部分は接合用部材
１１の角度決め部８の縁部と形材１、２との間で溶接接
合されるので、局部的に弱い部分が生じることを防止で
き、これにより、接合部の強度を向上させることができ
る。

【００２６】また、本実施例においては、角度決め部８
が形材１、２の内角側側板の内面に接触し、これに倣
う。この場合に、角度決め部８の倣い部分８ａ、８ｂの
背面に連結板８ｆ、８ｇ及び連結板８ｈ、８ｉが垂直に
固定され、更に各連結板８ｆ，８ｇ，８ｈ，８ｉは連結
板８ｅと共に、外側板８ｄに固定されているので、本実
施例の角度決め部８は剛性が高い。そして、この角度決
め部８は係止部９、１０と形材１、２との間の溶接接合
時に、裏当材として機能する。このように、剛性が高い
角度決め部８が裏当材として機能するため、形材１、２
は溶接時の熱の影響を受けた場合に、その変形が防止さ
れる。

【００２７】更に、本実施例においては、第１及び第２
係止部９、１０の端部間を連結板１２が連結すると共
に、この連結板１２と内側板８ｃとの間を連結板１３が
連結している。そして、この連結板１２の両縁部は形材
１、２と溶接接合されているので、これらの連結板１
２、１３は形材１、２の接合部の補強材として機能す
る。

【００２８】このため、本実施例の接続用部材１１は、
形材１、２のセッティングを容易にするだけではなく、
接合部の補強部材となっており、角度決め部８の剛性が
高いことと相まって、形材１、２の接合強度を著しく高
めている。

【００２９】また、上記実施例の接合用部材１１は、図
１に示すように、断面形状が均一であり、このため、押
出加工と切断加工により製造することができるので、こ
の接合用部材を使用することによる溶接構造体の製造コ
ストの上昇は極めて少ない。

【００３０】なお、上記実施例においては、接合用部材
１１は、角度決め部８が形材１、２の内角側側板の内面
に倣い、第１及び第２係止部９、１０が外面に接触する
という構造を有する。従って、形材１、２の外側に露出
しているのは、係止部９、１０であって、角度決め部８
は形材１、２の内部にある。

【００３１】しかし、本発明は上記実施例に限らず、角
度決め部８の倣い部分８ａ、８ｂが形材１、２の内角側
側板の外面に倣い、係止部が内面に接触するような形状
であってもよい。しかし、この場合は、補強部材として
機能する連結板９、１０は係止部９、１０の端部間を連
結するのではなく、形材１、２の外部に露出している角
度決め部の端部同士を連結するような形状にする。これ
により、角度決め部の端部と、形材外面とを溶接接合し
た場合に、補強部材として機能させるべき連結板は、形
材の内角側側板の外面に直接溶接接合されたことにな
り、補強部材として充分に機能する。いずれにしても、
補強部材としての連結板は形材の内角側に配置される。

【００３２】なお、補強部材（連結板９、１０）の形状
及び寸法は、その要求される補強の程度に応じて決める
ことができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
所定の設計結合角度で形材同士を接合することができる
と共に、そのセッティング作業が容易である。また、本
発明においては、接合用部材と形材の内角側側板とを溶
接接合するので、従来すみ肉溶接により行っていた形材
の内角側の部分の溶接を回避することができるため、溶
接時に形材同士の結合角度が変化することを防止でき
る。また、このすみ肉溶接を回避することにより、構造
体として局部的に弱い部分が生じることを回避でき、結
果として接合部全体の強度を向上させることができる。

【００３４】また、本発明においては、形材の内角側に
補強部材として連結部を設けたので、この連結部が形材
の接合部を補強する作用を有する。このため、本発明に
よれば、形材接合部の強度を高めることができ、その補
強の程度も連結部の長さ等の形状を調節することによ
り、任意に設計することができ、フレーム設計の自由度
が向上する。

【００３５】更に、角度決め部の構造として、連結板等
を設けた高剛性の構造にし、接合用部材を補強すること
により、溶接熱影響による形材の軟化を防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す断面図である。

【図２】同じくその側面図である。

【図３】同じくその形材を接合した状態を示す正面図で
ある。

【図４】トラックについて提案されたスペースフレーム
構造を示す図である。

【符号の説明】

１、２：形材８：角度決め部８ａ、８ｂ：倣い部分８ｃ：内側板８ｄ：外側板８ｅ〜８ｉ：連結板９、１０：係止部１１：接合用部材１２、１３：連結板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩ // Ｂ２３Ｋ 103:10 Ｂ６２Ｄ 33/06 Ｂ (72)発明者橋村徹兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (56)参考文献特開平８−28520（ＪＰ，Ａ) 実開昭61−66543（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 33/00 B23K 37/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウム又はアルミニウム合金から
なる第１角筒状形材の端面とアルミニウム又はアルミニ
ウム合金からなる第２角筒状形材の端面とを突き合わ
せ、この突合せ部を溶接して製造される溶接構造体の溶
接時の位置決めに使用される接合用部材において、前記
第１角筒状形材と第２角筒状形材が所定の角度で突き合
わされたときに、１８０°以下の角度をなして交差する
側板の内面に倣う角度決め部と、この角度決め部から分
岐して延出し角度決め部との間で夫々前記第１及び第２
角筒状形材を挟んで係止する第１及び第２の係止部と、
前記第１及び第２の係止部の端部間を連結する連結部と
を有することを特徴とする溶接構造体の接合用部材。
【請求項２】アルミニウム又はアルミニウム合金から
なる第１角筒状形材の端面とアルミニウム又はアルミニ
ウム合金からなる第２角筒状形材の端面とを突き合わ
せ、この突合せ部を溶接して製造される溶接構造体の溶
接時の位置決めに使用される接合用部材において、前記
第１角筒状形材と第２角筒状形材が所定の角度で突き合
わされたときに、１８０°以下の角度をなして交差する
側板の外面に倣う角度決め部と、この角度決め部から分
岐して延出し角度決め部との間で夫々前記第１及び第２
角筒状形材を挟んで係止する第１及び第２の係止部と、
前記角度決め部の端部間を連結する連結部とを有するこ
とを特徴とする溶接構造体の接合用部材。
【請求項３】前記連結部と前記角度決め部との間を連
結する第２連結部を有することを特徴とする請求項１又
は２に記載の溶接構造体の接合用部材。