JP7602968B2 - 接合構造、及び、接合方法 - Google Patents

Description

本発明は、接合構造、及び、接合方法に関する。

従来、車体の構造としてモノコック型が使用されているが、近年、車両の軽量化及び高剛性化の点からスペースフレーム構造の採用が広がりつつある。スペースフレーム構造の車体構造を製造する際、略同径のパイプ同士を組み合わせて接合することが行われている。

このパイプ同士の接合方法として、一方のパイプの側面に合わせて、他方のパイプの端部を切断して接合部を形成し、一方のパイプにおける他方のパイプとの接合部を、相互に溶接等により接合することが知られている（特許文献１の背景技術 図１０参照）。

しかし、この接合方法では、溶接長の長さが限られるため要求される接合強度を満たすことが困難な場合がある。その解決方法として、一方のパイプの端部に、他方のパイプの湾曲する側面に合わせてフレア加工を施し、溶接長を増加させて接合強度を増加させることが提案されている（特許文献１参照）。

また、一方のパイプの接合端にブラケットを敷設することで、接合強度を増す（特許文献２参照）ことも提案されている。

特開２００５－１１８７９４号 特開２００２－１２０７５４号

しかし、上記特許文献１記載の接合方法においては、パイプ相互の溶接時の入熱後における熱収縮により溶接部が縮むことで、パイプが溶接した方向に倒れ込み、位置の精度を高くすることが困難となる恐れがある。

また、上記特許文献２記載の接合方法においては、パイプ以外に別途ブラケットを必要とするため、重量の増加や組付け工数が増加するという問題点がある。

そこで、本発明は、上記問題点を解決した接合構造、及び、接合方法を提供することを目的とするものである。

前記の課題を解決するために、本発明は、一方の接合される部材の一端部に、他方の接合される部材の外側面に抱き込んで接合する接合構造であって、
前記一方の接合される部材の一端部に接合部を形成し、該接合部は、その軸方向と直交する方向に貫通するとともに、前記一端部側が開口する取付孔を有し、該取付孔の外側に一対の取付腕部を対向して設け、
前記一対の取付腕部の一端部（２ｂ）の内側部（２ｃ）の形状を円弧状又は前記一端部から本体側に向かう程拡径するテーパー状に形成し、前記取付腕部間を相互に離間させつつ対向させ、
前記接合部における軸方向と直交する方向の最外径は、他方の接合される部材の接合部における軸方向と直交する方向の断面の最外径より大きくし、
前記一対の取付腕部における一端間相互の距離は、他方の接合される部材の接合部における軸方向と直交する方向の断面の最外径より小さくし、
他方の接合される部材における一方の接合される部材の軸芯と直交する方向の最大外径を含まない一部は前記接合部で覆われず、
前記他方の接合される部材に前記接合部を押し当てた際に、前記取付腕部の一端部間が相互に拡がるように弾性変形するとともに、復元力により前記一端部間の距離が縮まって、前記取付孔内に前記他方の管部材が収納された状態となり、
この収納状態において一方の接合される部材の一端部と、他方の接合される部材の側面との当接部を、溶接により接合したことを特徴とする接合構造である。

また、一方の接合される部材の一端部に、他方の接合される部材の外側面に抱き込んで接合する接合方法であって、
前記一方の接合される部材の一端部に接合部を形成し、該接合部は、その軸方向と直交する方向に貫通するとともに、前記一端部側が開口する取付孔を有し、該取付孔の外側に一対の取付腕部を対向して設け、
前記一対の取付腕部の一端部（２ｂ）の内側部（２ｃ）の形状を円弧状又は前記一端部から本体側に向かう程拡径するテーパー状に形成し、前記取付腕部間を相互に離間させつつ対向させ、
前記接合部における軸方向と直交する方向の最外径は、他方の接合される部材の接合部における軸方向と直交する方向の断面の最外径より大きくし、
前記一対の取付腕部における一端間相互の距離は、他方の接合される部材の接合部における軸方向と直交する方向の断面の最外径より小さくし、
他方の接合される部材における一方の接合される部材の軸芯と直交する方向の最大外径を含まない一部は前記接合部で覆われず、
前記他方の接合される部材に前記接合部を押し当てると、弾性変形により、前記取付腕部の一端部間が相互に拡がった後に、復元力により、前記一端部間の距離が縮まって、前記取付孔内に前記他方の管部材を収納し、
その後、一方の接合される部材の一端部と、他方の接合される部材の側面との当接部を、溶接により接合したことを特徴とする接合方法としてもよい。

本発明は、一方の接合される部材の一端部に接合部を形成し、接合部は、その軸方向と直交する方向に貫通するとともに、一端部側が開口する取付孔を有し、取付孔の外側に一対の取付腕部を対向して設け、一方の接合される部材の一端部を、他方の接合される部材の外側面との当接部を、他方の接合される部材の軸方向の両端部において、溶接により接合するようにしたことにより、上記従来技術のものより、溶接長を長くすることができるとともに、溶接時の倒れ込みを防ぎ、精度の高い接合とすることができる。

本発明の実施例１に係る接合構造の斜視図。 図１の正面図。 図２の側面図。 図２の一端部側から見た図。 本発明の実施例１に係る管部材の接合方法を説明するための図。 本発明の実施例１の他例を示す側面図。 本発明の実施例１の他例を示す一端部側から見た図。 本発明の実施例２に用いる一方の管部材の一例を示す側面図。 本発明の実施例２に用いる一方の管部材の他例を示す側面図。 本発明の実施例３に用いる一方の管部材を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は縦断面図。

本発明の実施の形態を図に示す実施例に基づいて説明する。

［実施例１］
図１は、本発明における実施例１の接合構造１を示す斜視図で、接合構造１は、一方の接合される部材の一端部を、他方の接合される部材の外側面に接合する接合構造である。

一方の接合される部材と他方の接合される部材は、中空の管状や、中実状など任意に形成することができ、本実施例では中空の管状に形成した。以下において、一方の接合される部材として一方の管部材２、他方の接合される部材として他方の管部材３を用いた例に基づいて説明する。

一方の管部材２の両端部以外の本体部２ａを、その横断面形状が円形状の円筒状とし、他方の管部材３における一方の接合される管部材２との接合部分を、その横断面形状が円形状の円筒状とした。

一方の管部材２の一端部２ｂ側には、接合部４が設けられている。接合部４は、中空状でも中実状でも任意に形成することができ、本実施例では中空状に形成した。また、接合部４は、本体部２ａと一体に形成してもよいし、本体部２ａとは別部材で構成した後に相互を一体となるように接合してもよい。

接合部４の本体部２ａ側には、図１～図３に示すように、横断面形状を円形から四角形状に変形させる本体連結部５が形成されている。本体連結部５の一端２ｄ側に設けた管連結部６は、図１～図３に示すように、その横断面形状が四角形状で、かつ、本体部２ａの軸芯Ｘ－Ｘ方向と直交する方向の最外径が、本体部２ａの外径より大きくなるように拡径されている。

管連結部６には、本体部２ａの軸芯Ｘ－Ｘ方向と直交する方向に貫通する取付孔８が形成され、管連結部６の一端２ｄ側には、切り欠き９が形成され、取付孔８の一端２ｄ側は開口している。

取付孔８の径方向の外側には、相互に対向する位置に、一対の取付腕部１０，１０が形成され、この一対の取付腕部１０，１０の一端部２ｂ，２ｂ間には、切り欠き９が形成されて一対の取付腕部１０，１０の一端部２ｂ，２ｂは、相互に離間して対向している。両取付腕部１０，１０は、取付腕部１０，１０間が相互に接離する方向への弾性を有するように形成されている。

取付腕部１０，１０の一端部２ｂは、図３，図４に示すように、その端面が閉塞するように形成されている。取付腕部１０，１０における一端部２ｂ側の内側部２ｃの形状を、円弧形状、又は、一端２ｄ側から本体２ａ側に向かう程拡径するテーパー状に形成することが好ましく、本実施例では円弧状に形成した。

取付孔８の内周形状は、他方の管部材３の外周形状の一部と同じになるように形成されている。図１～図３に示すように、一方の管部材２と他方の管部材３を接合した状態において、他方の管部材３において、一方の管部材２の軸芯Ｘ－Ｘ方向と直交する方向における最大外径を含まない一端２ｄ側部分は、接合部４により覆われず外側に露出している。

一方の管部材２と他方の管部材３を接合した状態において、他方の管部材３の一端側が、図３に示すように取付腕部１０の一端２ｄと略同じ位置としてもよいし、図６に示すように、取付腕部１０の一端２ｄより外側に突出するようにしてもよいし、図示しない取付腕部１０の一端２ｄより本体部２ａ側に位置するようにしてもよい。

接合部４における軸芯Ｘ－Ｘ方向と直交する方向の最外径Ｌ１は、取付孔８、すなわち、一方の管部材２の接合部における軸芯Ｙ－Ｙと直交する方向の断面の最外径Ｌ２より、一対の取付腕部１０，１０が所定の剛性等を確保できる厚み分大きく設定されている。また、一対の取付腕部１０，１０の一端２ｄ，２ｄの内側間の距離Ｌ３は、一方の管部材２の接合部における軸芯Ｙ－Ｙ方向と直交する方向の断面の最外径Ｌ２より小さく設定されている。

次に、一方の管部材２と他方の管部材３の接合方法について説明する。

先ず、図５（ａ）に示すように、一方の管部材２の一端２ｄ側を、他方の管部材３側に向くように配置する。

次に、一対の取付腕部１０，１０の一端２ｄ，２ｄを、他方の管部材３側の外側面に押し当てると、図５（ｂ）に示すように、取付腕部１０，１０の一端２ｄ，２ｄ側が、その弾性により押し広げられ、取付腕部１０，１０の一端２ｄ，２ｄ間が拡がるように変形する。この際、取付腕部１０，１０の一端２ｄ，２ｄの内側を、円弧形状、又は、一端２ｄ側から本体２ａ側に向かう程拡径するテーパー状に形成することにより、一端２ｄが、他方の管部材３の側面に食い込むことを防止できるとともに、接合時の摩擦抵抗を低減して、組付時の加工性の向上を図ることができる。

更に、一方の管部材２を、他方の管部材３側に移動させると、図５（ｂ）に示すように、取付腕部１０の一端２ｄが、一方の管部材２における軸芯Ｘ－Ｘ方向と直交する方向における最大外径を乗り越えた後は、取付腕部１０，１０の復元力により、取付腕部１０，１０の一端２ｄ，２ｄ間の距離が徐々に縮まる。

その後、図５（ｃ）に示すように、他方の管部材３の外面を、一対の取付腕部１０，１０の取付孔８の内側面が抱き込むようにして、取付孔８内に他方の管部材３が収納される。

次に、他方の管部材３の軸芯Ｙ－Ｙ方向における、一方の管部材２の一端部２ｂと、他方の管部材３の側面との当接部の両端部を、当接部の全周に亘って溶接Ｗ１により溶接を行い、一方の管部材２と、他方の管部材３相互を接合する。溶接は、片側ずつ行ってもよいし、両端部を同時に行ってもよい。溶接を両端部で同時に行うことにより、製品精度を高めることができる。

また、他方の管部材３の軸芯Ｙ－Ｙ方向において、取付腕部１０，１０の他方の管部材３から一端２ｄ側への突出する部分で、かつ、一方の管部材２と他方の管部材３との当接部の内側を溶接Ｗ２により溶接を行い、一方の管部材２と、他方の管部材３相互を接合してもよい。この溶接Ｗ２を行うことにより、より接合強度を高め、より製品精度を高めることができる。

なお、一対の取付腕部１０，１０の一端２ｄ，２ｄを、他方の管部材３側の外面に押し当てる際に、相互の接合部と干渉しない位置の他方の管部材３を弾性変形できる範囲内で押しつぶした状態で行うことにより、取付腕部１０，１０の一端の変形量を減らし、一方の管部材２と、他方の管部材３の組付けを容易にするようにしてもよい。

本発明は、上記構造、構成を有することにより、次のような作用、効果を奏する。

他方の管部材３の外面を、一対の取付腕部１０，１０で構成する取付孔８の内面が抱き込むように、取付孔８内に他方の管部材３を収納したことにより、一方の管部材２と他方の管部材３の相互の当接部分の周方向の長さを上記従来技術より長くすることができることで、溶接長を長くでき、接合強度を高くすることができる。

また、本発明は、上記特許文献２記載の接合方法のようなブラケット等の補助部材が不要のため、上記特許文献２記載のものより軽量化、組付け工数の低減等によるコスト削減を図ることができる。

また、他方の管部材３の外面を、一対の取付腕部１０，１０の取付孔８の内面が抱き込む構造であるとともに、他方の管部材３の軸芯Ｙ－Ｙ方向における、一方の管部材２の一端部２ｂと、他方の管部材３の側面との当接部の両端部を溶接することにより、溶接時の倒れ込みを防ぎ、精度の高い接合とすることができる。

また、一方の管部材２と他方の管部材３を組付けた状態において、他方の管部材３の外面を、一対の取付腕部１０，１０の取付孔８の内面が抱き込む構造であるため、管部材２，３相互を溶接による接合前においても仮固定を行うことができ、仮固定用の治具が不要となる。また、溶接による接合前において、一方の管部材２と他方の管部材３同士の位置の微調整が容易に行えるため、精度の高い接合とすることができる。

なお、上記実施例１では、一方の管部材２の両端部以外の本体部２ａの横断面形状は円形状とし、他方の管部材３の一方の管部材２との接合部分における横断面形状を円形状としたが、夫々の、断面形状は、円、楕円、四角形や六角形等の多角形形状等任意の形状に形成することができ、一方の管部材２と他方の管部材３の断面形状を同じか、若しくは相似形状としてもよいし、異なる形状としてもよい。なお、取付孔８の内周形状は、他方の管部材３の接合部分における外周形状の一部と同じになるように形成する。

また、一方の管部材２の本体部２ａと他方の管部材３の長さ、形状、構造は、図に示すもの以外にも任意の長さ、形状、構造に設定することができる。

また、上記実施例１では、管連結部６の横断面形状を四角形状としたが、円、楕円、四角形や六角形等の多角形形状等任意の形状に形成することができ、本体連結部５の横断面形状は、本体部２ａと管連結部６の横断面形状に応じて形成する。また、一端２ｄの形状を、上記実施例１では、四角形状としたが、図７に示すように、円の一部や、必要な強度の方向に応じて楕円の一部、多角形の一部、その他の形状等に形成してもよい。

［実施例２］
上記実施例１においては、接合部４に本体連結部５を形成し、横断面形状を円形から四角形状に変形させる軸芯Ｘ－Ｘ方向と直交する方向の最外径を、本体部２ａ側から一端２ｄ側に向かう程徐々に大きくなるようにし、管連結部６の横断面形状を四角形状としたが、本体連結部５と管連結部６の形状は、一方の管部材２の本体部２ａと他方の管部材３の形状等に応じて任意に形成することができる。

本体部２ａの横断面形状と、管連結部６の横断面形状を同一又は相似の形状としてもよいし、異なる形状としてもよい。

例えば、図８に示すように、一方の管部材２の本体部２ａ、本体連結部５、管連結部６を、全て同じ径の円管で構成し、その一端部２ｂに取付孔８を軸芯Ｘ－Ｘ方向と直交する方向に貫通形成させ、取付腕部１０，１０を形成してもよい。

また、一方の管部材２の本体部２ａ、本体連結部５、管連結部６を、全て円管で構成し、図９に示すように、本体連結部５で徐々に縮径するようにしてもよいし、図示しないが拡径するようにしてもよい。

それ以外の構造は、前記実施例１と同様であるのでその説明を省略する。

実施例２においても前記実施例１と同様の効果を奏する。

［実施例３］
本実施例３においては、図１０に示すように、本体連結部５、管連結部６を、全て円管で構成し、取付孔８を軸芯Ｘ－Ｘ方向と直交する方向に貫通形成させ、取付腕部１０の外側面にリブ１１を形成して剛性を増すようにしたものである。

それ以外の構造は、前記実施例１，２と同様であるのでその説明を省略する。

実施例３においても前記実施例１，２と同様の効果を奏する。

本実施例３においては、取付腕部１０の外側面にリブ１１を形成したことにより、一方の管部材２と他方の管部材３を組付ける際に、取付腕部１０の一端２ｄ付近の塑性変形を抑制し、取付腕部１０と他方の管部材３の当接をより確実に行い、接合の精度をより高めることができる。

１ 管部材の接合構造
２ 一方の管部材（一方の接合される部材）
２ｂ 一端部
３ 他方の管部材（他方の接合される部材）
４ 接合部
８ 取付孔
９ 切り欠き
１０ 取付腕部

Claims (2)

1. 一方の接合される部材の一端部に、他方の接合される部材の外側面に抱き込んで接合する接合構造であって、
   前記一方の接合される部材の一端部に接合部を形成し、該接合部は、その軸方向と直交する方向に貫通するとともに、前記一端部側が開口する取付孔を有し、該取付孔の外側に一対の取付腕部を対向して設け、
   前記一対の取付腕部の一端部（２ｂ）の内側部（２ｃ）の形状を円弧状又は前記一端部から本体側に向かう程拡径するテーパー状に形成し、前記取付腕部間を相互に離間させつつ対向させ、
   前記接合部における軸方向と直交する方向の最外径は、他方の接合される部材の接合部における軸方向と直交する方向の断面の最外径より大きくし、
   前記一対の取付腕部における一端間相互の距離は、他方の接合される部材の接合部における軸方向と直交する方向の断面の最外径より小さくし、
   他方の接合される部材における一方の接合される部材の軸芯と直交する方向の最大外径を含まない一部は前記接合部で覆われず、
   前記他方の接合される部材に前記接合部を押し当てた際に、前記取付腕部の一端部間が相互に拡がるように弾性変形するとともに、復元力により前記一端部間の距離が縮まって、前記取付孔内に前記他方の管部材が収納された状態となり、
   この収納状態において一方の接合される部材の一端部と、他方の接合される部材の側面との当接部を、溶接により接合したことを特徴とする接合構造。
2. 一方の接合される部材の一端部に、他方の接合される部材の外側面に抱き込んで接合する接合方法であって、
   前記一方の接合される部材の一端部に接合部を形成し、該接合部は、その軸方向と直交する方向に貫通するとともに、前記一端部側が開口する取付孔を有し、該取付孔の外側に一対の取付腕部を対向して設け、
   前記一対の取付腕部の一端部（２ｂ）の内側部（２ｃ）の形状を円弧状又は前記一端部から本体側に向かう程拡径するテーパー状に形成し、前記取付腕部間を相互に離間させつつ対向させ、
   前記接合部における軸方向と直交する方向の最外径は、他方の接合される部材の接合部における軸方向と直交する方向の断面の最外径より大きくし、
   前記一対の取付腕部における一端間相互の距離は、他方の接合される部材の接合部における軸方向と直交する方向の断面の最外径より小さくし、
   他方の接合される部材における一方の接合される部材の軸芯と直交する方向の最大外径を含まない一部は前記接合部で覆われず、
   前記他方の接合される部材に前記接合部を押し当てると、弾性変形により、前記取付腕部の一端部間が相互に拡がった後に、復元力により、前記一端部間の距離が縮まって、前記取付孔内に前記他方の管部材を収納し、
   その後、一方の接合される部材の一端部と、他方の接合される部材の側面との当接部を、溶接により接合したことを特徴とする接合方法。

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