JP5863012B2

JP5863012B2 - 長尺部材間の接合方法

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Publication number: JP5863012B2
Application number: JP2011208749A
Authority: JP
Inventors: 太輔妹尾
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2011-09-26
Filing date: 2011-09-26
Publication date: 2016-02-16
Anticipated expiration: 2031-09-26
Also published as: JP2013066923A; WO2013047546A1

Description

本発明は、車両用サスペンションアーム等の形成に用いられる長尺部材間の接合方法に関する。

特開平８−２９５１１１号公報に記載のサスペンションアームは、上板部材と下板部材とによって構成される。上板部材の両端部の内面間の距離は、下板部材の両側部の外側面間の距離におよそ等しく設定されており、上板部材は下板部材に長さＬだけ上下方向に重なっている。下板部材に上板部材が上下に重ね合わされた状態で、上板部材の両端部の端末部にて下板部材の両側部と上板部材の両側部とが溶接されている。

また、特開平９−２０１１５号公報に記載の車両用サスペンションアームは、第１板状部材及び第２板状部材を相互に重ね合わせて溶接されている。溶接の際に、第１板状部材の外周に形成した一方のエッジ部に第２板状部材の外周に形成した一方のエッジ部を突合わせて両板状部材の厚さ方向の位置決めを行う。また、第１板状部材の他方のエッジ部は、第２板状部材の他方のエッジ部の外側に嵌合しているため、厚さ方向の位置決めはできないが、第１の板状部材の他方のエッジ部の周縁部と第２板状部材の他方のエッジ部の周縁部とに設けた当接部において、第１の板状部材の他方の外周に形成したエッジ部及び第２板状部材の外周に形成した他方のエッジ部が相互に当接して厚さ方向に位置決めされている。

特開平８−２９５１１１号公報特開平９−２０１１５号公報

しかし、上記特許文献１に記載のサスペンションアームは、上板部材の２つの両端部の内面間に下板部材の２つの両側部が入り込む接合構造であるため、上板部材と下板部材との接合を確実にするためには上板部材の両端部の内面間と下板部材の両側部の外側面とが接触する基準の距離に対して、上板部材の両端部の内面間の距離を大きめに、下板部材の両側部の外側面間の距離は小さめに形成する必要がある。このため、上板部材の両端部の内面間の距離はプラス側の公差に設定され、下板部材の両側部の外側面間の距離はマイナス側の公差に設定されることが多い。この結果、上板部材の両端部の内面と下板部材の両側部の外側面との間に生じる隙間の最大値が増大し、過大な隙間に起因した溶接不良が発生する可能性がある。この溶接不良は溶接後の外観から判断し難いので溶接不良品が次工程に流出するおそれがある。また、この隙間の増大を防止するために上板部材の両端部の内面間の距離と下板部材の両側部の外側面間の距離とを同様の公差に設定すると、下板部材の両側部の外側面間の距離が上板部材の両端部の内面間の距離よりも大きくなって上板部材と下板部材との重ね合わせが不能となる場合があり、溶接される部品の歩留まりが悪化するおそれがある。

一方、上記特許文献２に記載の車載用サスペンションアームは、エッジ部同士を突合せ第１板状部材と第２板状部材とを厚さ方向に位置決めして溶接を行っているので、第１板状部材と第２板状部材との重ね合わせ不能等の不具合は発生し難くなる。しかし、サスペンションアームの設置スペースに制約があり周辺のクリアランスが厳しい設置場所では、第１板状部材及び第２板状部材の外周に突合せ及び溶接のためのエッジ部を形成することが困難になる場合がある。また、エッジ部を確保するためにサスペンションアームの断面積を小さくした場合には、サスペンションアームの強度が低下するなどの問題が発生するおそれがある。また、溶接後の第１部材と第２部材との厚さ方向の距離は、第１の板状部材及び第２板状部材の厚さ方向の形状に依存するのでサスペンションアームの厚さ方向の距離の精度管理に困難を伴うおそれがある。

そこで本発明は、サスペンションアーム等を形成する２個の長尺部材を重ね合わせて溶接する際に、位置合わせのためエッジ部等の特別の構造を設ける必要がなく、且つ溶接不良の低減及び歩留まりの向上が可能な接合方法の提供を目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明の長尺部材間の接合方法は、第１の長尺部材と、第２の長尺部材とを位置決め用治具を用いて接合する接合方法であって、第１の長尺部材は、第１挿通孔が形成された第１底板部と、この第１底板部の両端縁から曲折し相対向して延びる一方及び他方の第１側板部と、を有するＵ状断面である。第２の長尺部材は、第１挿通孔よりも小さい第２挿通孔が形成された第２底板部と、この第２底板部の両端縁から曲折して相対向して延びる一方及び他方の第２側板部と、を有するＵ状断面である。位置決め用治具は、第１挿通孔よりも大きい基端部と、第２挿通孔よりも小さい先端部との間に、第１挿通孔よりも小さく第２挿通孔よりも大きい中間部を有する棒状体からなる。位置決め用治具の先端部を、第１挿通孔に挿通した後に第２挿通孔に挿入し、基端部を第１底板部の外面に当接し、第２底板部の内面を中間部の先端側の段状端部に当接することによって、第１底板部と第２底板部との間が所定の距離となるように第１の長尺部材と第２の長尺部材との位置決めを行ない、一方の第１側板部の外面と他方の第２側板部の端面とを溶接し、且つ一方の第２側板部の外面と他方の第１側板部の端面とを溶接する。

上記方法では、第１の長尺部材と第２の長尺部材との接合は、以下の順で行なわれる。先ず、第１の長尺部材の１対の第１側板部の一方の第１側板部の外面と、第２の長尺部材の１対の第２の側板部の他方の第２側板部の内面とを近接又は接触させ、他方の第１側板部の内面と一方の第２側板部の外面とを近接又は接触させ、且つ第１底板部の内面と第２底板部の内面とを対向させて、第１の長尺部材と第２の長尺部材とを重ねた重なり状態とする。この重なり状態で、第２の長尺部材の第２底板部の第２挿通孔は、第１の長尺部材の第１底板部に形成された第１挿通孔と第１側板部が延びる所定方向同軸上に形成されている。次に、位置決め用治具の先端部を、第１底板部の外面側から第１挿通孔に挿通し、基端部を第１底板部の外面に当接させ、続けて位置決め用治具の先端部を第２底板部の第２挿通孔に挿入し、第２底板部の内面を位置決め用治具の中間部の先端側の段状端部に当接させて、第１の長尺部材と第２の長尺部材とを組付けた組付状態とする。位置決め用治具の基端部を第１底板部の外面に当接させ、中間部の先端側の段状端部を第２底板部の内面に当接させることによって、第１の長尺部材の第１底板部の外面と第２の長尺部材の第２底板部の内面との距離は、位置決め用治具の基端部と先端部との間の距離に規制される。この組付状態で、一方の第１側板部の外面と他方の第２側板部の端面とを溶接し、且つ一方の第２側板部の外面と他方の第１側板部の端面とを溶接することによって、第１の長尺部材と第２の長尺部材とを接合する。最後に、挿入した位置決め用治具を第１挿通孔から第１底板部の外側に抜去する。

なお、第１の長尺部材と第２の長尺部材との接合は、以下の順序でもよい。すなわち、先ず、位置決め用治具の先端部を第１の長尺部材の第１底板部の外側から第１挿通孔に挿通して、位置決め用治具の基端部を第１底板部の外面に当接させる。続いて、第２の長尺部材の第２底板部の内面側から位置決め用治具の先端部を第２挿通孔に挿入し、第１の長尺部材の一方の第１側板部の外面と、第２の長尺部材の他方の第２側板部の内面とを近接又は接触させ、他方の第１側板部の内面と一方の第２側板部の外面とを近接又は接触させ、且つ第１底板部の内面と第２底板部の内面とを対向させ、第２底板部の内面を位置決め用治具の中間部の先端側の段状端部に当接させて、第１の長尺部材と第２の長尺部材とを組付状態とする。この組付状態で、一方の第１側板部の外面と他方の第２側板部の端面とを溶接し、且つ一方の第２側板部の外面と他方の第１側板部の端面とを溶接することによって、第１の長尺部材と第２の長尺部材とを接合する。最後に、挿入した位置決め用治具を第１挿通孔から第１底板部の外側に抜去する。

このように、第１の長尺部材と第２の長尺部材とは、第１の長尺部材の一方の第１側板部の外面から他方の第１側板部の内面までの距離が所定距離に設定され、第２の長尺部材の一方の第２側板部の外面から他方の第２側板部の内面までの距離が所定距離とほぼ等しく設定されている。また、第１の長尺部材と第２の長尺部材とを接合する際は、第１の長尺部材の１対の第１側板部の一方の第１側板部の外面と、第２の長尺部材の１対の第２の側板部の他方の第２側板部の内面とを近接又は接触させ、他方の第１側板部の内面と一方の第２側板部の外面とを近接又は接触させ、且つ第１底板部の内面と第２底板部の内面とを対向させて第１の長尺部材と第２の長尺部材とが重なる重なり状態とする。この重なり状態は、第１の長尺部材の１対の第１側板部の内側に第２の長尺部材の１対の第２側板部の外側が入り込む構造、又は第１の長尺部材の１対の第１側板部の外側が第２の長尺部材の１対の第２側板部の内側に入り込む構造ではないので、第１の長尺部材と第２の長尺部材との重ね合わせが不能となる不具合が発生せず、接合された接合部材の歩留まりを向上させることができる。また、第１の長尺部材の一方の第１側板部の外面から他方の第１側板部の内面までの距離と第２の長尺部材の一方の第２側板部の外面から他方の第２側板部の内面までの距離とには同様の公差が設定できるので、いずれか一方をプラス側公差、他方をマイナス側公差に設定する必要がない。従って、溶接部分の隙間が過大とならず隙間の過大に起因する溶接不良が発生し難くなるので、接合部材の次工程への安定供給及び製造コストの低減が可能となる。

また、第１の長尺部材の第１底板部と第２の長尺部材の第２底板部との距離は、第２挿通孔から挿入された位置決め用治具によって規制される。このため、溶接の位置決め及び溶接をするためにＵ状断面の外側に突出するエッジ部等を形成する必要がないので、設置場所のスペースに制約があり設置場所周辺のクリアランスが厳しい場所に設置される接合部材に対しても適用が可能である。また、エッジ部等の形成を必要としないのでＵ状断面の断面積を大きくすることができ、接合部材の剛性を向上することができる。また、第１底板部と第２底板部との間の距離が第１及び第２の長尺部材の形状に依存しないので接合部材の寸法管理が容易になる。

本発明によれば、サスペンションアーム等を形成する２つの長尺部材を重ね合わせて溶接する際に、位置合わせのためエッジ部等の特別の構造を設ける必要がなく、且つ溶接不良の低減及び歩留まり向上が可能となる。

本発明を適用したサスペンションアームの外観斜視図である。図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。図１のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。位置決め用治具の外観図である。

以下、本発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、図中ＦＲは車両前方を、図中ＵＰは車両上方を、図中ＩＮは車幅方向内側をそれぞれ示している。また、以下の説明における前後方向は、車両の前後方向を意味し、左右方向は、車両前方を向いた状態での左右方向を意味する。

図１に示すように、本実施形態に係わるサスペンションアーム１は、本体部２と第１アーム部３と第２アーム部４等を有し、第１アーム部３の先端部３ａと第２アーム部４の先端部４ａとが車両の車体側（図示省略）に支持され、本体部２の車幅方向外側部２ａが車体の車輪側（図示省略）に支持されて、車体側と車輪側とを連結する。サスペンションアーム１の第１アーム部３及び第２アーム部４は、図２〜図４に示すように、下部板部材（第１の長尺部材）５及び上部板部材（第２の長尺部材）１０とから形成され、下部板部材５と上部板部材１０と上下方向に重ね合わせ、前後方向の両側部を接合した断面箱形構造とすることによりサスペンションアーム１の軽量化を図るとともに十分な剛性を得ている。

下部板部材５は、矩形長尺の平板状の金属板からプレス成形等によって形成され、下部底板部（第１底板部）６と下部底板部６の両端縁から曲折し所定方向（下部底板部６に略垂直な方向）に沿って相対向して延びる１対の下部側板部（１対の第１側板部）７，８を有する断面Ｕ字状であり、１対の下部側板部７，８のうち一方の下部側板部７の外面７ａから他方の下部側板部８の内面８ａまでの距離が所定距離に設定されている。

上部板部材１０も下部板部材５と同様に、矩形長尺の平板状の金属板からプレス成形等によって形成され、上部底板部（第２底板部）１１と上部底板部１１の両端縁から曲折し所定方向（上部底板部１１に略垂直な方向）に沿って相対向して延びる１対の上部側板部（１対の第２側板部）１２，１３とを有する断面Ｕ字状であり、１対の上部側板部１２，１３のうち一方の上部側板部１２の外面１２ａから他方の上部側板部１３の内面１３ａまでの距離は上記所定距離とほぼ等しい距離に設定されている。

下部板部材５の下部底板部６には、一方の下部側板部７の外面７ａから他方の下部側板部８に向かって上記所定距離の約１／２の距離に中心を有する円形の第１挿通孔９が形成されている。上部板部材１０の上部底板部１１には、第１挿通孔９よりも小さな内径を有する円形の第２挿通孔１４が形成されている。第２挿通孔１４の位置は、後述の下部板部材５と上部板部材１０との重なり状態において、第１挿通孔９と上記所定方向同軸上となるように設定されている。すなわち本実施形態では、第２挿通孔１４は、一方の上部側板部１２の外面１２ａから他方の上部側板部１３に向かって、第１挿通孔９の中心から他方の下部側板部８の内面８ａまでの距離とほぼ等しい距離に中心を有している。

位置決め用治具１５は、図５に示すように第１挿通孔９の内径よりも大きな外径を有する円盤状の基端部１６と、基端部１６の中心から鉛直方向に延び第１挿通孔９の内径よりも小さく第２挿通孔１４の内径よりも大きな外径を有する円柱状の中間部１７と、中間部１７から中間部１７の軸線上に延びて第２挿通孔１４の内径よりも小さな外径を有する円柱状の先端部１８とからなる棒体状である。

次に、下部板部材５と上部板部材１０との接合について説明する。図２及び図３に示すように、下部板部材５と上部板部材１０とを接合する場合には、先ず、下部板部材５の一方の下部側板部７の外面７ａと、上部板部材１０の他方の上部側板部１３の内面１３ａとを近接又は接触させ、他方の下部側板部８の内面８ａと一方の上部側板部１２の外面１２ａとを近接又は接触させ、且つ下部底板部６の内面６ａと上部底板部１１の内面１１ａとを対向させて、下部板部材５と上部板部材１０とを重ねた重なり状態とする。上記のように、この重なり状態で、第２挿通孔１４と第１挿通孔９とは上記所定方向同軸上に配置されるように形成されている。次に、位置決め用治具１５の先端部１８を、下部底板部６の外面６ｂ側から第１挿通孔９に挿通し、位置決め用治具１５の基端部１６を下部底板部６の外面６ｂに当接させる。続いて、位置決め用治具１５の先端部１８を上部底板部１１の第２挿通孔１４に挿入し、上部底板部１１の内面１１ａを位置決め用治具１５の中間部１７の先端側の段状端部１７ａに当接させて、下部板部材５と上部板部材１０とを組付けた組付状態とする。位置決め用治具１５の基端部１６を下部底板部６の外面６ｂに当接させ、中間部１７の段状端部１７ａを上部底板部１１の内面１１ａに当接させることによって、下部板部材５の下部底板部６の外面６ｂと上部板部材１０の上部底板部１１の内面１１ａとの距離は、位置決め用治具１５の中間部１７の軸方向の長さに規制される。また、位置決め用治具１５の先端部１８が第２挿通孔１４に挿入されることによって、下部板部材５及び上部板部材１０のそれぞれのＵ状断面と直交する長さ方向における下部板部材５と上部板部材１０との相互の位置も規制される。

続いて、この組付状態で、一方の下部側板部７の外面７ａと他方の上部側板部１３の端面１３ｂとを溶接するとともに、一方の上部側板部１２の外面１２ａと他方の下部側板部８の端面８ｂとを溶接する。この溶接によって、下部板部材５と上部板部材１０とが接合される。最後に、挿入した位置決め用治具１５を第１挿通孔９から下部底板部６の外側に抜去する。

なお、下部板部材５と上部板部材１０との接合は、以下の手順で行なってもよい。すなわち、先ず、位置決め用治具１５の先端部１８を、下部板部材５の下部底板部６の外面６ｂ側から第１挿通孔９に挿通し、位置決め用治具１５の基端部１６を下部底板部６の外面６ｂに当接させる。続いて、上部板部材１０の上部底板部１１の内面１１ａ側から位置決め用治具１５の先端部１８を第２挿通孔１４に挿入し、下部板部材５の一方の下部側板部７の外面７ａと、上部板部材１０の他方の上部側板部１３の内面１３ａとを近接又は接触させ、他方の下部側板部８の内面８ａと一方の上部側板部１２の外面１２ａとを近接又は接触させ、上部底板部１１の内面１１ａを位置決め用治具１５の中間部１７の段状端部１７ａに当接させて、下部板部材５と上部板部材１０とを組付状態とする。この組付状態で、一方の下部側板部７の外面７ａと他方の上部側板部１３の端面１３ｂとを溶接するとともに、一方の上部側板部１２の外面１２ａと他方の下部側板部８の端面８ｂとを溶接する。この溶接によって、下部板部材５と上部板部材１０とが接合される。最後に、挿入した位置決め用治具１５を第１挿通孔９から下部底板部６の外側に抜去する。

このように、本実施形態では、下部板部材５と上部板部材１０とは、下部板部材５の一方の下部側板部７の外面７ａから他方の下部側板部８の内面８ａまでの距離と、上部板部材１０の一方の上部側板部１２の外面１２ａから他方の上部側板部１３の内面１３ａまでの距離とがほぼ等しく所定距離に設定されている。また、下部板部材５と上部板部材１０とを接合する際は、下部板部材５の一方の下部側板部７の外面７ａと、上部板部材１０の他方の上部側板部１３の内面１３ａとを近接又は接触させ、他方の下部側板部８の内面８ａと一方の上部側板部１２の外面１２ａとを近接又は接触させ、且つ下部底板部６の内面６ａと上部底板部１１の内面１１ａとを対向させて下部板部材５と上部板部材１０とを重なり状態とする。この重なり状態は、下部板部材５の１対の下部側板部７，８の内側に上部板部材１０の１対の上部側板部１２，１３の外側が入り込む構造、又は下部板部材５の１対の下部側板部７，８の外側が上部板部材１０の１対の上部側板部１２，１３の内側に入り込む構造ではないので、下部板部材５と上部板部材１０との重ね合わせが不能となる不具合が発生せず、接合されたサスペンションアーム１の歩留まりを向上させることができる。また、下部板部材５の一方の下部側板部７の外面７ａから他方の下部側板部８の内面８ａまでの距離と、上部板部材１０の一方の上部側板部１２の外面１２ａから他方の上部側板部１３の内面１３ａまでの距離とには同様の公差が設定できるので、いずれか一方をプラス側公差、他方をマイナス側公差に設定する必要がない。従って、溶接部分の隙間が過大とならず隙間の過大に起因する溶接不良が発生し難くなるので、サスペンションアーム１の次工程への安定供給及び製造コストの低減が可能となる。

また、下部板部材５の下部底板部６と上部板部材１０の上部底板部１１との距離は、位置決め用治具１５によって規制される。このため、溶接の位置決め及び溶接をするためにサスペンションアーム１の断面箱形形状の外側に突出するエッジ部等を形成する必要がないので、設置場所のスペースに制約があり設置場所周辺のクリアランスが厳しい場所にもサスペンションアーム１の設置が可能となる。また、外側に突出するエッジ部がないのでサスペンションアーム１の断面積を大きくとれ、サスペンションアーム１の剛性を向上させることができる。また、接合後の下部底板部６と上部底板部１１との間の距離が下部板部材５及び上部板部材１０の形状に依存しないので、サスペンションアーム１の上下方向の寸法管理が容易になる。

なお、位置決め用治具１５の形状は、円柱状に限定されることはなく、角柱等であってもよい。また、第１挿通孔９及び第２挿通孔１４の形状は円形に限定されず、位置決め用治具１５の軸と直交方向の断面形状に合わせて例えば角形等であってもよい。また、位置決め用治具１５の使用は１個に限定されず、複数個使用されてもよい。

また、第１挿通孔９及び第２挿通孔１４の位置は本実施形態に限定されず、重なり状態において第２挿通孔１４の位置が第１挿通孔９と上記所定方向同軸上に設定されていればよい。すなわち第２挿通孔１４が、一方の上部側板部１２の外面１２ａから他方の上部側板部１３に向かって、第１挿通孔９の中心から他方の下部側板部８の内面８ａまでの距離とほぼ等しい距離に中心を有していればよい。

また、本発明は車両のサスペンションアームへの実施に限定されず、例えば各種メンバ等の複数の長尺部材から構成される接合部材及び長尺部材間の接合方法として適用可能である。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。

１サスペンションアーム
５下部板部材（第１の長尺部材）
６下部底板部（第１底板部）
７一方の下部側板部（一方の第１側板部）
８他方の下部側板部（他方の第１側板部）
９第１挿通孔
１０上部板部材（第２の長尺部材）
１１上部底板部（第２底板部）
１２一方の上部側板部（一方の第２側板部）
１３他方の上部側板部（他方の第２側板部）
１４第２挿通孔
１５位置決め用治具
１６基端部
１７中間部
１８先端部

Claims

第１挿通孔が形成された第１底板部の両端縁から一方及び他方の第１側板部が曲折し相対向して延びるＵ状断面の第１の長尺部材と、前記第１挿通孔よりも小さい第２挿通孔が形成された第２底板部の両端縁から一方及び他方の第２側板部が曲折し相対向して延びるＵ状断面の第２の長尺部材とを、
前記第１挿通孔よりも大きい基端部と、前記第２挿通孔よりも小さい先端部との間に、前記第１挿通孔よりも小さく前記第２挿通孔よりも大きい中間部を有する棒状体からなる位置決め用治具を用いて接合する接合方法であって、
前記位置決め用治具の前記先端部を前記第１挿通孔に挿通した後に前記第２挿通孔に挿入し、前記基端部を前記第１底板部の外面に当接し、前記第２底板部の内面を前記中間部の先端側の段状端部に当接することによって、前記第１底板部と前記第２底板部との間が所定の距離となるように前記第１の長尺部材と前記第２の長尺部材との位置決めを行ない、前記一方の第１側板部の外面と前記他方の第２側板部の端面とを溶接し、且つ前記一方の第２側板部の外面と前記他方の第１側板部の端面とを溶接する長尺部材間の接合方法。