JP3853112B2 - Vehicle frame components - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、押出成型された中空閉断面をなし、スポット溶接で別部材がその周壁に結合される車両用フレーム構成材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
車体の軽量化をより一層推進しようとする要望に応えるべく、アルミニウム合金材で構成された車体構造を実用に供する機運が高まっている。
【0003】
しかしながら、スポット溶接を多用する鋼板のモノコック構造を踏襲してアルミニウム合金材で高剛性の車体を製造することは、アルミニウム材のスポット溶接が比較的困難なせいもあり、製造コストの高騰が避けられなかった。そこで、押出成型された閉断面の中空材の溶接構造からなるスペースフレーム形式の車体フレームとすることが考えられた(特開平9−86436号公報など参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、薄板材で形成した例えばワイヤーハーネスの結束バンドなどの取付ブラケットを、中空材のフレームの適所に固着したい場合があるが、これに比較的生産性の高いスポット溶接法を適用しようとすると、スポット溶接機の電極チップの圧接力にフレームが耐えられずに、不規則な変形を生じるおそれがあった。
【0005】
本発明は、このような従来技術に課せられた問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、スポット溶接機の加圧力で変形することのない剛性を、軽量化を阻害せずに閉断面形状の押出材に与えることができるように改良された車両用フレーム構成材を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
このような目的を果たすために、本発明においては、押出成型された中空閉断面をなし、スポット溶接で別部材(ブラケット3)がその周壁に結合される車両用フレーム構成材1を、断面形状が、一方の対角A1・A2が鋭角をなし他方の対角A3・A4が鈍角をなす略平行四辺形であり、かつ鋭角の対角同士間がリブ2で結ばれることを特徴とするものとした。
【0007】
これによれば、スポット溶接機の加圧力が作用すると、鋭角側の角度がより小さくなる方向に潰れる傾向となるように変形の態様をコントロールできる。そしてこの鋭角側の対角同士間に設けられたリブに作用する引っ張り応力で変形に対抗することができる。
【0008】
特に、周壁(前壁6F並びに下壁6L)とリブとが交わる部分の外面に長手方向の溝12を形成するものとすれば、リブの付け根の周辺部の肉厚は必然的に大きくなるので、部材の取付方向判別用の溝をその部分に設けても、強度低下への影響が小さくて済む。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面に示された一実施の形態を参照して本発明を詳細に説明する。
【0010】
図1は、本発明に基づき構成された車両用フレーム構成材を示している。このフレーム構成材1は、アルミニウム合金材で押出成型された平行四辺形の中空閉断面をなしており、鋭角の対角A1・A2同士間を結ぶリブ2が設けられている。
【0011】
このフレーム構成材1の周壁の適宜な位置には、例えばワイヤーハーネスを結束するクリップなどを止め付けるための薄板材でプレス成型されたブラケット3が、スポット溶接で結合される。
【0012】
さて、アルミニウム材にスポット溶接を行う場合、比較的大きな加圧力を要する。そのため、スポット溶接で別部材を溶接可能なように中空材を構成すると、その加圧力で変形しないだけの高い剛性を付与する都合上、重量低減効率が低下しがちである。
【0013】
そこで本発明においては、対角に位置する内角同士が互いに異なる角度となる平行四辺形の断面形状とすることにより、互いに対向する壁に対してスポット溶接機の電極4を直角に押し当てた時に、鋭角側の対角A1・A2の内角がより小さくなる方向に潰れるように中空材の変形の態様をコントロールすると共に、鋭角側の対角A1・A2同士間を繋ぐリブ2を設けることにより、リブ2に作用する引っ張り応力でスポット溶接時の加圧力に対抗するものとしている(図2参照)。
【0014】
もしもこの反対に鈍角側の対角A3・A4間にリブを設けるものとすると、座屈応力で変形を阻止しなければならなくなるので、リブの板厚をより大きくしなければならない。
【0015】
図3は、ステアリングシャフト5を支持するためのハンガーパイプ6に本発明によるフレーム構成材を適用した様子を示している。このハンガーパイプ6には、右サイドボディの内面にボルト止めするための右フランジ部材7がその右端に、前記のワイヤーハーネス結束クリップ用ブラケット3がその上壁6U(及び前壁)に、ステアリングシャフト5を支持するための一対のステアリングハンガ8がその後壁6R(車室側)に、ブレーキペダル(図示せず)の上端を支持するためのペダルブラケット9がその前壁(エンジンルーム側)に、図示されていない別のパイプ部材を介してフロア及び左サイドボディに連結するための左フランジ部材10がその左端(車体中央側)に、それぞれ溶接付けされている。またハンガーパイプ6の左端側は、板金構造のステー11を介してダッシュボードアッパ(図示せず)に連結されている。
【0016】
上記の左右両フランジ部材7・10、ステアリングハンガ8、並びにペダルブラケット9の各部材は、それぞれ押出成型材を軸線に直交する面で切断したものからなっている。
【0017】
右フランジ部材7とハンガーパイプ6の右端とは、互いに嵌合しているが、嵌合の向きを誤らないようにするために、ハンガーパイプ6の前壁6Fには軸線方向の溝12が凹設されている。そして右フランジ部材7の嵌合孔13の内面に形成された突条14にこの溝12を対応させることにより、右フランジ部材7とハンガーパイプ6との間の取付方向と位置とが規定されるようになっている(図4参照)。なお、この溝12は、ハンガーパイプ6の前壁6F、下壁6L、及びリブ2が互いに交わる部分の近傍に設けられているが、周壁とリブ2とが交わる部分は必然的に肉厚が大きくなるので、この部分の近傍に長手方向の溝12を形成するものとすれば、特別な補強措置を施さずに強度低下を最低限に抑えることができる。
【0018】
一対のステアリングハンガ8は、図5に示すように、軸線に直交する断面の形状が概ね二等辺三角形をなす主部15と、当該二等辺三角形の底辺部15Aの一端末から底辺部15Aと概ね直交する方向へ延出された第1延出片16と、下側の斜辺部15Bから真っ直ぐに延出された第2延出片17とを備えており、下側の斜辺部15Bが延在する面に斜め下向きのスタッドボルト18が2本固着されている。そしてこのスタッドボルト18を介してステアリングシャフト5がステアリングハンガ8に固定されるようになっている。
【0019】
ここでステアリングハンガ8の底辺部15Aと第1延出片16とのなす内角は、鋭角とされている。他方、この部分が対応するハンガーパイプ6の後壁6Rと下壁6Lとのなす内角は鈍角とされている。従って、ステアリングハンガ8の底辺部15Aが延在する面をハンガーパイプ6の後壁6Rに密接させると、第1延出部16の上面とハンガーパイプ6の下壁6Lとの対向面には三角形の隙間Gが開き、第1延出部16はその遊端のみがハンガーパイプ6の下壁6Lに当接することになる。これにより、ステアリングハンガ8に於ける底辺部15Aの延在面をハンガーパイプ6の後壁6Rに密接させた上で、第1延出片16の遊端をハンガーパイプ6の下壁6Lに当接させ、これらを溶接付けできる。
【0020】
これを両者の内角を等しくすると、もしもハンガーパイプ6が変形した場合に、第1延出片16の遊端がハンガーパイプ6の下壁6Lに当接できなくなることがあり、溶接長が十分にとれなくなることがあり得る。それがこのようにすれば、よしんば誤差(製造誤差を含む)があったとしても、それを吸収し、十分な溶接長を確保することが可能となる。
【0021】
なお、本実施の形態においては、ハンガーパイプ6の前壁6Fに斜め上方を向く傾斜を与えるものとしたが、これにより、ハンガーパイプ6の前壁6F側には、上側が広くなる三角形の空隙が形成されるので、この部分にワイヤーハーネス(図示せず)を延設するものとすれば、ワイヤーハーネスの取付スペースの節約になる。
【0022】
【発明の効果】
このように本発明によれば、平行四辺形の対角線上に設けたリブに対し、抗力としては圧縮よりも大きな引っ張りが作用するように、スポット溶接機の加圧力が作用した際の応力分布をコントロールすることができる。従って、周壁並びにリブの厚さを最小限に抑えた上で、スポット溶接時の変形抑制効果を高めることができる。
【0023】
特に、周壁とリブとが交わる部分の外面に長手方向の溝を形成するものとすれば、強度低下に対する特別な防止措置を施さずに取付方向判別用あるいは位置決め用の溝を設けることができる。
【0024】
即ち本発明により、スポット溶接機の加圧力で変形することのない強度を、軽量化を阻害せずに閉断面形状の押出材に与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による車体構成材の一部を示す斜視図
【図2】車体構成材にスポット溶接機を接触させた状態を示す側面図
【図3】本発明による車体構成材が適用されたステアリングシャフトの支持部を示す斜視図
【図4】ハンガーパイプとフランジ部材との結合部の側面図
【図5】パイプパイプとステアリングハンガとの結合部の側面図
【符号の説明】
1 フレーム構成材
2 リブ
3 ブラケット
12 溝[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle frame component in which a hollow closed cross section is formed by extrusion and another member is coupled to a peripheral wall thereof by spot welding.
[0002]
[Prior art]
In order to meet the demand for further weight reduction of the vehicle body, there is an increasing momentum for practical use of the vehicle body structure made of aluminum alloy material.
[0003]
However, manufacturing a high-rigidity car body made of aluminum alloy material following the monocoque structure of a steel plate that frequently uses spot welding makes it possible to avoid a rise in manufacturing cost because spot welding of aluminum material is relatively difficult. There wasn't. In view of this, it has been considered to use a space frame type vehicle body frame made of a welded structure of an extruded hollow material having a closed cross section (see JP-A-9-86436, etc.).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, there is a case where it is desired to fix a mounting bracket such as a binding band of a wire harness formed in a thin plate material at an appropriate position of a frame of a hollow material, but when trying to apply a spot welding method with relatively high productivity to this, There was a risk that the frame could not withstand the pressure contact force of the electrode tip of the spot welder, resulting in irregular deformation.
[0005]
The present invention has been devised to solve such problems imposed on the prior art, and its main purpose is to reduce the rigidity of the spot welder without deformation by the applied pressure. An object of the present invention is to provide an improved vehicle frame component that can be applied to an extruded material having a closed cross-sectional shape without hindering the above.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, in the present invention, an extruded hollow closed cross section is formed, and the vehicle frame constituent material 1 in which another member (bracket 3) is coupled to the peripheral wall by spot welding is used as a cross sectional shape. However , one of the diagonals A1 and A2 is an acute angle and the other diagonal A3 and A4 is an obtuse parallelogram, and the acute diagonals are connected by
[0007]
According to this, when the pressurizing force of the spot welder is applied, the deformation mode can be controlled so that the sharp angle tends to be crushed in a smaller direction. The deformation can be counteracted by the tensile stress acting on the ribs provided between the diagonals on the acute angle side.
[0008]
In particular, if the
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to an embodiment shown in the accompanying drawings.
[0010]
FIG. 1 shows a vehicle frame component constructed according to the present invention. This frame constituent material 1 has a parallelogram-shaped hollow closed cross-section extruded by an aluminum alloy material, and is provided with
[0011]
For example, a
[0012]
Now, when spot welding is performed on an aluminum material, a relatively large pressing force is required. For this reason, if the hollow material is configured so that another member can be welded by spot welding, the weight reduction efficiency tends to be lowered for the purpose of imparting high rigidity that does not cause deformation by the applied pressure.
[0013]
Therefore, in the present invention, by forming a parallelogram cross-sectional shape in which the diagonally located inner angles are different from each other, when the
[0014]
On the other hand, if ribs are provided between the diagonals A3 and A4 on the obtuse angle side, deformation must be prevented by buckling stress, and therefore the plate thickness of the ribs must be increased.
[0015]
FIG. 3 shows a state in which the frame constituent material according to the present invention is applied to the
[0016]
The left and
[0017]
The
[0018]
As shown in FIG. 5, the pair of
[0019]
Here, the internal angle formed by the
[0020]
If the inner angles of the two are equal, if the
[0021]
In the present embodiment, the
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the stress distribution when the pressure force of the spot welder is applied to the ribs provided on the diagonal lines of the parallelogram so that the tensile force is greater than the compression as the drag force. Can be controlled. Accordingly, it is possible to enhance the deformation suppressing effect during spot welding while minimizing the thickness of the peripheral wall and the rib.
[0023]
In particular, if a groove in the longitudinal direction is formed on the outer surface of the portion where the peripheral wall and the rib intersect, the groove for determining the mounting direction or positioning can be provided without taking any special preventive measures against strength reduction.
[0024]
That is, according to the present invention, it is possible to provide the extruded material having a closed cross-sectional shape with a strength that does not deform due to the applied pressure of the spot welder without hindering weight reduction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a part of a vehicle body component according to the present invention. FIG. 2 is a side view showing a state in which a spot welder is brought into contact with the vehicle body component. FIG. 4 is a side view of the coupling portion between the hanger pipe and the flange member. FIG. 5 is a side view of the coupling portion between the pipe pipe and the steering hanger.
1
Claims (2)
断面形状が、一方の対角が鋭角をなし他方の対角が鈍角をなす略平行四辺形であり、かつ鋭角の対角同士間がリブで結ばれることを特徴とする車両用フレーム構成材。A vehicle frame component in which a hollow closed cross section formed by extrusion is formed, and another member is coupled to the peripheral wall by spot welding,
A vehicle frame constituent material characterized in that the cross-sectional shape is a substantially parallelogram in which one diagonal forms an acute angle and the other diagonal forms an obtuse angle , and the acute diagonals are connected by ribs.
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