JP6083134B2 - 溶接継手構造 - Google Patents

Description

本発明は、溶接継手構造に係り、特に、突合せ接合する中空部材の溶接継手構造に関する。

一般に、自動二輪車等には、骨組みを構成する車体フレームが設けられている。車体フレームには、アルミフレームを採用したものがあり、複数に分割した状態で鋳造した構成部品を溶接接合して一体化している。

従来のこの種の接合部分は、例えば、鋳造成形されたヘッド部の後端接続部をミドルフレーム部の前端部に形成された接合用突部の外側に嵌合し、この嵌合部を溶接して溶接部とした構造が公知である（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−６２６１８号公報

しかしながら、上記のような構成の溶接部においては、後端接続部と接合用突部とを嵌合して溶接する構造であるため、相対位置精度を高められずに、隙間が一定にならないと、溶接条件が変動して、所定の溶接強度や外観を得るために溶接に手間が掛かり製造コストが嵩む要因となっていた。また、鋳放しした状態の鋳造部品は、所要の寸法精度が得られないことがあるため、機械加工を施す必要があり、特に中空四角断面の溶接部は、加工が困難なため、製造コストが嵩む要因となっていた。さらに、鋳造部品が大型化する場合には、機械加工設備も大型の機械が必要になり、加工コストがより嵩むことになる。

本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、相対位置精度を向上させることで、所定の溶接強度や外観を容易に得ることが可能な溶接継手構造を提供することを目的とする。

本発明は、一方の構造部材の端部に、他方の構造部材の開口端部に嵌合可能な小径段部を形成し、該小径段部を前記開口端部に嵌合した状態で突合せ接合する中空部材の溶接継手構造において、前記小径段部の外周面と前記開口端部の内周面との間には、所定の隙間が形成されると共に、前記小径段部の外周面又は前記開口端部の内周面には、前記隙間に対応する突起部を形成したことを特徴とする。

このような構成を採用することにより、突起部をこれに対向する周面に突き当てた状態で構造部材同士の位置決めが行えるため、相対位置精度を向上させることができる。これのより、小径段部の全周に亘ってのど厚を確保できるため、溶接強度を向上させることができる。
また、前記突起部を前記開口端部の開口縁から所定の距離だけ奥側に配置しても良い。

このような構成を採用することにより、溶接金属の溶け込み性が向上するため、小径段部の周方向ののど厚が突起部によって変化し難くなり、全周に亘って均一な溶接が可能となり、溶接強度を向上させることができる。
更に、前記一方および他方の構造部材は、横断面が角形の多角形に形成され、前記突起部を隣り合う二面に設けることが好ましい。

このような構成を採用することにより、周方向に広い範囲で位置決め精度を高めることができる。さらに、小径段部を挟んで突起部とは反対側に確実に隙間を確保できるため、構造部材の寸法精度を高度に管理する必要が無くなり、また正確な位置合わせが必要な溶接治具へのセットを容易に行うことができる。

更に、前記構造部材は、自動二輪車の車体フレームであって、中央部分が外側に向かって膨出する湾曲状に形成されており、前記一方の構造部材は後端側に二股に分岐した左右一対の後方延出部を有するヘッドフレームであり、前記他方の構造部材は前記各後方延出部の後端部に接合される一対のボディーフレームであり、前記突起部は、前記ボディーフレームの外側面および上側面に対応する部分に形成されていることが好ましい。

このような構成を採用することにより、走行中の路面ショック等を受けて応力が集中し易い上側壁や、車体の外観に露出して目立つ位置にある上側壁及び外側壁の溶接品質を高めることでき、耐久性はもとより外観が向上する効果を期待できる。

本発明の溶接継手構造は、溶接品質を安定させて、所定の溶接強度や外観を確保することができる等、種々の優れた効果を得ることができる。

本発明の第１の実施形態に係る溶接継手構造を備えた自動二輪車の全体構成を示す左側面図である。 本発明の第１の実施形態に係る自動二輪車のメインフレームを示す左側面図である。 本発明の第１の実施形態に係る自動二輪車のメインフレームを示す平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る自動二輪車のメインフレームを示す背面図である。 （ａ）は本発明の第１の実施形態に係る溶接継手構造を模式的に示す拡大縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）は本発明の第２の実施形態に係る溶接継手構造を模式的に示す拡大縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＢ−Ｂ線断面図である。 （ａ）は本発明の第３の実施形態に係る溶接継手構造を模式的に示す拡大縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＣ−Ｃ線断面図である。

（第１の実施形態）

以下、図面に基づき、本発明の好適な実施形態について説明する。第１の本実施形態では、本発明の構造を、オンロードタイプの自動二輪車１に適用する場合について説明する。なお、上下、左右、前後の方向は、自動二輪車１に乗車する運転者から見た方向を基準とする。
まず、図１を用いて、自動二輪車１の全体の構成について説明する。

自動二輪車１には、骨組を構成する車体フレーム２が設けられている。車体フレーム２は、例えばツインチューブ型であり、車体フレーム２の前部上端に配置されたヘッドパイプ３と、ヘッドパイプ３から下方に向かって延設された左右一対のメインフレーム４と、メインフレーム４の後部から後上方に向かって延設された左右一対のシートレール５と、を主体として構成されている。

ヘッドパイプ３には、左右一対のフロントフォーク６が支持され、フロントフォーク６の下端には前輪７が回転可能に軸支されている。フロントフォーク６の上端には、ハンドルバー８が左右方向に固定されている。

左右一対のメインフレーム４の間には燃料タンク９が設けられ、燃料タンク９の後方には、シートレール５の上方に運転者シート１０とタンデムシート１１とが後方に向かって隣接して設けられ、燃料タンク９の下方にはエンジン１２が搭載されている。左右一対のメインフレーム４の後下部にはピポット軸１３が架設され、ピポット軸１３にはリヤスイングアーム１４の前端部が上下方向に回動可自在に支持されている。リヤスイングアーム１４の後端部には後輪１５が軸支され、後輪１５にはドライブチェーン１６によってエンジン１２の動力が伝達される。後輪１５の上部側方には、エンジン１２に接続された排気マフラ１７が設けられている。

このように概略構成された自動二輪車１における車体フレーム２の前方から下方にかけた前部は、メインフレーム４に固定されて車体前方に配置されたフロントカウリング１８と、フロントカウリング１８に連接してエンジン１２を覆うサイドカウリング１９と、アンダーカウリング２０と、によって覆われている。
次に、主に図２〜５を用いて、第１の実施形態に係るメインフレーム４について説明する。

メインフレーム４は、中央部分が外側に向かって膨出する湾曲状に形成されており、後端側に二股に分岐した左右一対の後方延出部２１を有するヘッドフレーム２２と、各後方延出部２１の後端部に接合される一対のボディーフレーム２３と、の二つに分割された状態で鋳造され、これらを突合せ接合して一体化したアルミフレームである。

ヘッドフレーム２２は、ヘッドパイプ３が挿通される貫通孔２４ａを設けたヘッドフレーム基部２４を有すると共に、ヘッドフレーム基部２４の後上方から後下向きに延在した後方延出部２１と、後方延出部２１よりも後下方から下向きに延在した後に後向きに屈曲した下方延出部２５と、を車体左右に一対ずつ有している。

ボディーフレーム２３は、各後方延出部２１の後端部から後下向きに延設された車体左右一対のタンクレール部２６と、各下方延出部２５の後端部からタンクレール部２６の中途部に跨って接続された左右一対の補強フレーム２７と、各タンクレール部２６の後端部から下向きに屈曲してリヤスイングアーム１４の前端部を回動自在に支持する車体左右一対のスイングアームブラケット部２８と、左右一対のタンクレール部２６の後端部同士を接続する上側接続フレーム２９と、左右一対のスイングアームブラケット部２８の後端部同士を接続する下側接続フレーム３０と、を備えている。

本発明の溶接継手構造は、後方延出部２１の後端部とタンクレール部２６の前端部との接合部分３１と、下方延出部２５の後端部と補強フレーム２７の前端部との接合部分３１と、に設けられており、これらの間に全周に渡って形成される縦断面が略台形状の開先３１を溶接金属で溶接することで、ヘッドフレーム２２とボディーフレーム２３とが接合される。

次に、図５を用いて、第１の実施形態に係る溶接継手構造について詳細に説明する。なお、以下に後方延出部２１の後端部とタンクレール部２６の前端部との接合部分の溶接継手構造を代表して説明するが、下方延出部２５の後端部と補強フレーム２７の前端部との接合部分の溶接継手構造については同様の構成となるため、説明を省略する。

後方延出部２１は、後端部に開口３２が形成された中空部材となっており、横断面が上側壁３３ａ、外側壁３３ｂ、下側壁３３ｃ及び内側壁３３ｄに囲まれた概略四角形に形成されている。後方延出部２１の開口端部である後端部の内周面には、内側に向かって突出した板状に形成された当接部３４が形成されており、該当接部３４には、開口３２内に嵌合されたボディーフレーム２３の前端部が当接可能となっている。

タンクレール部２６は、前端部に開口３５が形成された中空部材となっており、横断面が上側壁３６ａ、外側壁３６ｂ、下側壁３６ｃ及び内側壁３６ｄに囲まれた概略四角形に形成されている。上側壁３６ａ及び外側壁３６ｂは、外部に露出して目立つ位置に配置される一方、下側壁３６ｃ及び内側壁３６ｄは、サイドカウリング１９等によって覆われている。

タンクレール部２６の前端部には、外径を縮径させて後方延出部２１の開口３２に嵌入可能な小径段部３８が形成されており、小径段部３８の外周面と後方延出部２１の開口端部（後端部）の内周面との間には、全周に亘って所定の隙間３９が形成されている。

小径段部３８の上側壁３６ａの外周面には、隙間３９に対応する位置に突起部４０が上側壁３６ａと一体に形成されている。突起部４０は、後方延出部２１の開口３２内に小径段部３８が嵌合された状態で、外側壁３６ｂの外周面から後方延出部２１の開口端部の内周面に向かうように突出している。また、突起部４０は、後方延出部２１の開口端部の開口縁３２ａから所定の距離だけ奥側に配置されており、後方延出部２１の開口３２内に小径段部３８が嵌合された状態で、突起部４０の開口縁３２ａ側に隙間３９が形成されるようになっている。

上記の如く構成されたものにおいて、後方延出部２１の開口３２とタンクレール部２６の小径段部３８とを向きを合わせた状態で互いを近付けて、開口３２内に小径段部３８を嵌入すると、小径段部３８の前端部が開口３２内に設けられた当接部３４に当接することで嵌合方向（図５中に符号Ｐで示す）の相対位置が規定される。次に、小径段部３８の上側壁３６ａに設けられた突起部４０を後方延出部２１の開口端部の内周面に突き当てることで嵌合方向Ｐに直交する上方向の相対位置が規定され、これらの相対位置精度を向上させることが可能となる。これにより、小径段部３８の外周面と後方延出部２１の開口端部の内周面との間に全周に亘って一定の隙間３９が形成されるため、小径段部３８の全周に亘って均一なのど厚を確保でき、溶接強度を向上させることができる。

また、隙間３９を形成することにより、溶接金属の溶け込み性が向上するため、小径段部３８の周方向ののど厚が突起部４０によって変化し難くなることで、全周に亘って均一な溶接が可能となり、溶接強度を向上させることができる。

また、上記した実施形態では、小径段部３８の上側壁３６ａの外周面に突起部４０を形成する場合について説明したが、タンクレール部２６の上側壁３６ａ、外側壁３６ｂ、下側壁３６ｃ及び内側壁３６ｄの何れに形成されていても良い。本実施形態のように、上側壁３６ａの外周面に突起部４０を形成する場合は、自動二輪車１の車体の外観に露出して目立つ位置にある上側壁３６ａの溶接品質を高めることができ、耐久性はもとより外観が向上させることができる。
なお、上記した実施形態では、後方延出部２１及びタンクレール部２６の横断面が概略四角形に形成されていたが、横断面は角形に形成されていなくとも良い。

また、上記した実施形態では、ボディーフレーム２３の前端部が当接可能な当接部３４が、後方延出部２１の開口端部の内周面から内側に向かって突出した板状に形成されていたが、当接部３４は、後方延出部２１の後端部の開口縁３２ａの内周面を切り欠くことで形成される段差であっても良い。
（実施形態２）

上記した第１の実施形態では、小径段部３８の外周面に突起部４０を形成したが、この第２の実施形態では、図６に示すように、後方延出部２１の上側壁３３ａの内周面の隙間３９に対応する位置に、突起部４０を形成している。この突起部４０は、後方延出部２１の開口３２内に小径段部３８が嵌合された状態で、上側壁３３ａの内周面から小径段部３８の上側壁３６ａの外周面に向かうように突出している。
（実施形態３）

上記した第１及び第２の実施形態では、一つの突起部４０を形成したが、この第３の実施形態では、横断面が四角形に形成された開口の隣り合う二面に突起部４０ａ，４０ｂをそれぞれ形成したものである。

すなわち、図７に示すように、後方延出部２１の上側壁３３ａの内周面の隙間３９に対応する位置に、突起部４０ａを所定の距離を空けて左右一対に形成させると共に、外側壁３３ｂの内周面の隙間３９に対応する位置に、突起部４０ｂを所定の距離を空けて左右一対に形成させている。この突起部４０ａは、後方延出部２１の開口３２内に小径段部３８が嵌合された状態で、上側壁３３ａの内周面から小径段部３８の上側壁３６ａの外周面に向かうように突出し、突起部４０ｂは、後方延出部２１の開口３２内に小径段部３８が嵌合された状態で、上側壁３３ａの内周面から小径段部３８の外側壁３６ａの外周面に向かうように突出している。

上記の如く構成されたものにおいて、突起部４０ａ，４０ａを小径段部３８における外周壁３６ａの外周面に突き当てることで小径段部３８と開口３２との上方向の位置が規定されると共に、突起部４０ｂ，４０ｂを小径段部３８における外周壁３４ｂの外周面に突き当てることで小径段部３８と開口３２との外側方向の位置が規定される。これにより、周方向に広い範囲で位置決め精度を高めることができる。さらに、小径段部３８を挟んで突起部４０ａ，４０ｂとは反対側に確実に所定の隙間３９を確保できるため、開口３２や小径段部３８の寸法精度を高度に管理する必要が無くなり、また、正確な位置合わせが必要な溶接治具へのセットを容易に行うことができる。さらに、走行中の路面ショック等を受けて応力が集中し易い外側壁３３ｂや、車体の外観に露出して目立つ位置にある上側壁３３ａ及び外側壁３３ｂの溶接品質を向上させ、耐久性はもとより外観が向上する効果を期待できる。

なお、上記した第１〜第３の実施形態では、本発明の構成をオンロードタイプの自動二輪に適用する場合について説明したが、本発明はこの場合に限定されるものではなく、他のオフロードタイプ、スクータ等の自動二輪車に適用することも可能である。

２１ 後方延出部
２２ ヘッドフレーム
２３ ボディーフレーム
２６ タンクレール部
３２ 開口
３３ａ 上側壁
３３ｂ 外側壁
３８ 小径段部
３９ 隙間
４０ 突起部

Claims (4)

1. 一方の構造部材の端部に、他方の構造部材の開口端部に嵌合可能な小径段部を形成し、該小径段部を前記開口端部に嵌合した状態で突合せ接合する中空部材の溶接継手構造において、
   前記小径段部の外周面と前記開口端部の内周面との間には、全周に亘って所定の隙間が形成されると共に、前記小径段部の外周面又は前記開口端部の内周面には、前記隙間の一部分に対応する位置に突起部が形成され、該突起部を前記開口端部の内周面又は前記小径段部の外周面に突き当てることで前記開口端部に対する前記小径段部の嵌合方向に直交する一部の方向への相対位置が規定されるように構成されていることを特徴とする溶接継手構造。
2. 前記突起部を前記開口端部の開口縁から所定の距離だけ奥側に配置し、前記隙間は開先に連通していることを特徴とする請求項１に記載の溶接継手構造。
3. 前記一方および他方の構造部材は、横断面が多角形に形成され、前記突起部を隣り合う二面に設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の溶接継手構造。
4. 前記構造部材は、自動二輪車の車体フレームであって、中央部分が外側に向かって膨出する湾曲状に形成されており、前記一方の構造部材は後端側に二股に分岐した左右一対の後方延出部を有するヘッドフレームであり、前記他方の構造部材は前記各後方延出部の後端部に接合される一対のボディーフレームであり、前記突起部は、前記ボディーフレームの外側面および上側面に対応する部分に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の溶接継手構造。