JP3361937B2 - 溶接構造体の接合用部材 - Google Patents

溶接構造体の接合用部材

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【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10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10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】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
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。 【0009】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。 【0010】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という難点がある。 【0011】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溶接構造
体の接合用部材を提供することを目的とする。 【0012】 【課題を解決するための手段】本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
側板の外面又は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
止部とを有することを特徴とする。 【0013】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。 【0014】 【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
の第1の実施例を示す図であり、(a)は斜視図、
(b)は断面図である。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
所定の角度をなして交差する。この所定の角度が結合角
度である。 【0015】本実施例の接合用部材3は、前記結合角度
で屈曲した帯板状の角度決め部4と、この角度決め部4
から両端部方向に延出した第1及び第2の係止部5、6
とを有する。角度決め部4は形材1、2の180°以下
の角度をなして交差する側板の外面、即ち、形材の内角
側側板の外面にあてがわれて倣う面を有する。一方、各
係止部5、6はこの角度決め部4からL字形に、角度決
め部4の両端部方向に延出し、角度決め部4と平行な面
を有する。そして、この係止部5、6と角度決め部4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。 【0016】このように構成された接合用部材3を使用
し、図1に示すように、形材1、2の突合せ端部を接合
用部材3の係止部5、6内に嵌入する。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3の角度決め部4の4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。 【0017】本実施例においては、接合用部材3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3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3の角
度決め部4の縁部と形材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。 【0018】次に、図2の断面図及び図3の平面図を参
照して本発明の第2の実施例について説明する。本実施
例の接合用部材7は、形材1、2の内角側側板の内面に
倣う部分8a,8bを有する角度決め部8と、倣い部分
8a、8bから接合用部材7の長手方向に延出する第1
及び第2の係止部9、10とを有する。本実施例の接合
用部材7は、倣い部分8a,8b間を結ぶ内側板8c
と、この内側板8cと平行の外側板8dと、これらの内
側板8cと外側板8dとをその中央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。 【0019】本実施例においては、形材1、2の内角側
の側板の接合端部を、内角側側板の内面に倣い部分8
a,8bを接触させて、係止部9、10と倣い部分8
a,8bとの間の間隙に嵌合する。図3はこの形材1、
2を接合用部材3を利用して連結した状態を示す図であ
る。これにより、形材1、2が所定の結合角度をなして
配置される。その後、係止部9、10の縁部と形材1、
2の内角側側板とを溶接により接合し、形材1、2の両
側板及び外角側側板の接合線を溶接接合する。 【0020】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の剛性が高い。このため、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。 【0021】図6は、図1に示す実施例の場合の溶接部
を示す。この溶接部11において、形材の側板が熱影響
を受けて軟化し、軟化部12が生じやすい。しかし、図
2乃至4に示す本実施例のように、角度決め部8が高剛
性の構造を有していると、接合用部材7自体が補強され
て変形しにくいものになると共に、図5に示すように、
溶接部11の熱は連結板8f乃至8iを介して逃げ、形
材1、2に対する熱影響部は小さいものとなり、その軟
化が防止される。なお、本実施例も、図1に示す実施例
と同様の効果を奏することはいうまでもない。 【0022】次に、図7乃至9を参照して本発明の第3
の実施例について説明する。図7は断面図、図8は側面
図、図9は形材を接合した状態を示す図であり、図7乃
至9において、図2乃至4と同一機能を有するものには
同一符号を付してその詳細な説明は省略する。本実施例
は形材1、2が90°で交差する場合のものである。本
実施例の接合用部材11は角度決め部8の内側板8c
と、外側板8dとが垂直に屈曲している。 【0023】このように、構成された本実施例の接合用
部材11も、第2実施例と同様に形材1、2を容易に位
置決めし、溶接時の変形を確実に防止し、形材の熱影響
を回避することができる。 【0024】上記各実施例の接合用部材は、図1、2、
5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。 【0025】 【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。 【0026】また、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】本発明の第1実施例を示す図である。 【図2】本発明の第2実施例を示す断面図である。 【図3】同じくその平面図である。 【図4】同じくその形材を接合した状態を示す正面図で
ある。 【図5】同じく本実施例の効果を説明する図である。 【図6】同じく本実施例の効果を説明する図である。 【図7】本発明の第3実施例を示す断面図である。 【図8】同じくその側面図である。 【図9】同じくその形材を接合した状態を示す正面図で
ある。 【図10】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 3、7、13:接合用部材 4、8:角度決め部 5、6、9、10:係止部 11:溶接部 12:軟化部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B62D 29/00 B62D 29/00 // B23K 103:10 B23K 103:10 (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 (1)

  1. (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
    側板の外面又は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
    止部とを有することを特徴とする溶接構造体の接合用部
    材。
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