JPH0659838B2 - 溶接構造物 - Google Patents

溶接構造物

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JPH0659838B2
JPH0659838B2 JP61007505A JP750586A JPH0659838B2 JP H0659838 B2 JPH0659838 B2 JP H0659838B2 JP 61007505 A JP61007505 A JP 61007505A JP 750586 A JP750586 A JP 750586A JP H0659838 B2 JPH0659838 B2 JP H0659838B2
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幸司 飛田
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、角パイプ等の支持部材と、この支持部材に溶
接された負荷部材からなる溶接構造物に関するもので、
詳しくは、両部材の溶接強度を高めたものである。
［従来の技術および発明が解決しようとする問題点］ 第７図に示すように、肉厚の等しい角パイプからなる支
持部材５１の主壁面部５１ａに、負荷部材５３を溶接し
た溶接構造物がある（列えば、特開昭５９−１０６３７
２号公報参照）。ところで、この溶接構造物の負荷部材
５３の先端に負荷Ｐを加えたとき、溶接部５５の近傍に
おける負荷部材５３の歪（応力）の状態は第８図に示す
ようになる。
第７図および第８図における５３ａは負荷部材５３の中
央部、５３ｂは側部を示す。第８図から明らかなように
歪（応力）が側部５３ｂで大きく、中央部５３ａで小さ
い。そのため、第９図に示すように、中央部５３ａより
側部５３ｂが小さい負荷で降伏してしまい、結果とし
て、強度の低い溶接構造物となってしまうという問題点
がある。
また、支持部材５１全体を厚肉化しても、溶接部の強度
をある程度向上させることができるが、このような場合
非常に多くの材料が必要となる。更に、このように厚肉
化した溶接構造物を、例えば車両のフレームなどに使用
した場合、車両の重量が増加してしまうという問題点が
発生する。
そこで、本発明は溶接部の強度向上を少ない材料によっ
て実現することのできる溶接構造物を提供することを目
的としてなされた。
［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達するためになされた本発明は、主壁面部の
両側より延設され、かつ、互いに略平行な側壁面部を有
してなる支持部材と、 この支持部材の主壁面部より溶接により立設された負荷
部材とを備え、 上記負荷部材に上記側壁面部に沿った方向の曲げモーメ
ントが加わったとき、溶接部近傍の負荷部材における中
央部とこの側方の側壁面部寄りの部分とで応力をほぼ均
一化する厚肉部が上記主壁面部に設けられ、 該厚肉部は、少なくとも上記負荷部材の上記中央部と対
向する部分で上記側壁面部よより厚肉化されてなること
を特徴とする溶接構造物を要旨としている。
［作用］ このように構成した本発明では、支持部材の主壁面部の
少なくとも負荷部材の中央部と対向する部分で側壁面部
より厚肉化している。このため、負荷部材に側壁面部に
沿った方向の曲げモーメントが加わったときに、溶接部
近傍の負荷部材における中央部と側壁面部寄りの部分と
で応力がほぼ均一化される。従って、負荷部材の中央部
と側壁面部寄りの部分とがほぼ均一な荷重を負担するこ
とになるから、溶接部の強度が向上する。
また、側壁面部は主壁面部の厚肉部に対して比較的薄く
構成されているので、主壁面部および側壁面部を同一の
肉厚に構成したものに比べて材料の節約が可能となる。
なお、厚肉部の構成としては、種々の構成が考えられ
る。例えば、主壁面全体を均一に厚肉化してもよく、ま
た主壁面の内側にリブなどの補強部材を設けてもよい。
［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。
第１図において、１は角パイプからなる支持部材で、そ
の主壁面部１ａの両側に互いに平行な側壁面部１ｂ，お
よび背壁面部１ｃが形成されている。上記支持部材１の
主壁面部１ａには、角パイプの負荷部材３が溶接部５で
溶接されている。
上記両部材１，３はアルミニウム合金（Ａ６Ｎ０１−Ｔ
５）で形成され、負荷部材３の寸法は、第２図および第
３図に示すように、９０mm(A)×６０mm(B)×４mm（肉
厚）であり、一方、支持部材１の寸法は１５０mm(D)×
７５mm(E)で、主壁面部１ａの肉厚を、第１表に示すよ
うに、３種類（実施例Ｎｏ．１，２、比較例）に採って
実施した。
そして、支持部材１の主壁面部１ａから４８０mm(K)だ
け離れた負荷部材３の一端部に、静的負荷Ｐを１５０kg
加え、このときの負荷部材３の側部３ｂおよび中央部３
ａの歪を第２表に示し、さらに、２８８kgの動的負荷ｐ
を繰り返して加え、このときの破壊までの繰り返し数を
第３表に示す。
第２表から明らかなように、支持部材１の主壁面部１ａ
の肉厚を側壁面部１ｂの肉厚に対して２倍にしたとき、
負荷部材３の側部３ｂおよび中央部３ａの歪の比が１．
７倍に、肉厚を４倍にしたとき、歪の比が１．２倍にな
り、比較例のような等しい肉厚にしたときの歪の比の
３．５倍と比較して、負荷部材３の歪が均一化される。
したがって、溶接部５の全体でほぼ均一の荷重を負担す
ることになるから、溶接部５の強度が著しく増大する。
また、第３表から明らなように、疲労寿命についても、
２．５〜５．９倍へ増大している。
また、溶接部５の近傍の負荷部材３で発生する歪がほぼ
均一で、計算上の歪に近い値として求められるので、強
度の予測が容易となり、適切な強度設計が可能になる。
さらに、支持部材１の主壁面部１ａに対して、側壁面部
１ｂの肉厚を薄くできるので、主壁面部１ａの肉厚を基
準とした同一の肉厚の角パイプとしたものより、材料を
合理的に使用できるから、その節約が可能になる。
なお、第１図に示す実施例のように、主壁面部１ａを側
壁面部１ｂより厚肉にする代わりに、第４図のように主
壁面部１ａと背壁面部１ｃとを連結する補強部材として
のリブ１Ａを設けたり、第５図のように、主壁面部１ａ
の内側からリブ１Ｂを突出させることにより負荷部材３
に生じる歪を均一化させるようにしてもよい。
さらに角パイプの他Ｉ型、Ｈ型、型などの支持部材で
も同様に適用できる。
次に、本発明の好適な実施例である車両のフレームに用
いた場合について説明する。
第６図において、１１は車両のフレームを構成し、前後
方向に設けられたサイドシル（支持部材）であり、この
サイドシル１１の主壁面部１１ａは側壁面部１１ｂより
厚肉に形成されている。サイドシル１１には、溶接でヒ
ンジビラー１３（負荷部材）が立設されており、ヒンジ
ビラー１３には、水平方向に連結部材１６が溶接されて
おり、連結部材１６に車輪１７のサスペンション１９が
支持されている。
上記構成において、車輪１７→サスペンション１９→連
結部材１６を介して曲げモーメントがヒンジビラー１３
とサイドシル１１との溶接部１５に作用する。ところ
が、サイドシル１１の主壁面部１１ａの肉厚が側壁面部
１１ｂより厚いので、溶接部１５の疲労強度を向上させ
ることができるとともに、捩り剛性、曲げ剛性も増大さ
せることができる。しかも、サイドシル１１の側壁面部
１１ｂは薄い肉厚であるので、材料の無駄をはぶき、軽
量化への効果もある。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、負荷部材に側壁
面部に沿った方向の曲げモーメントが加わったときに、
溶接部近傍の負荷部材における中央部と側壁面部寄りの
部とで応力をほぼ均一化することができるので、溶接部
の強度を向上させることができる。また、側壁面部は主
壁面部の厚肉部に対して比較的薄く構成されているの
で、材料を節約することができる。
従って、本発明の溶接構造物では、溶接部の強度向上を
少ない材料によって実現することができる。
また、本発明では支持部材の肉厚を変化させることによ
って溶接部の強度を向上させているので、補強用の部材
を新たに溶接することなく強度向上を実現することがで
きる。このため、部品点数が増えたり製造工程が複雑化
したりすることもない。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例による溶接構造物を示す斜視
図、第２図は同溶接構造物を示す側面図、第３図は同溶
接構造物を示す平面図、第４図および第５図は他の実施
例による溶接構造物を示す斜視図、第６図は自動車に適
用した構成を示す斜視図、第７図は従来の溶接構造物を
示す斜視図、第８図および第９図は従来の溶接構造物の
特性を示すグラフである。 １……支持部材 １ａ……主壁面部 １ｂ……側壁面部 ３……負荷部材 ３ａ……中央部 ３ｂ……側部 ５……溶接部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹島 義雄 愛知県名古屋市港区千年３丁目１番12号 住友軽金属工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 飛田 幸司 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 宗藤 厚生 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 原 寿広 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 藤瀬 一基 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (56)参考文献 実公 昭53−7452（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】主壁面部の両側より延設され、かつ、互い
    に略平行な側壁面部を有してなる支持部材と、 この支持部材の主壁面部より溶接により立設された負荷
    部材とを備え、 上記負荷部材に上記側壁面部に沿った方向の曲げモーメ
    ントが加わったとき、溶接部近傍の負荷部材における中
    央部とこの側方の側壁面部寄りの部分とで応力をほぼ均
    一化する厚肉部が上記主壁面部に設けられ、 該厚肉部は、少なくとも上記負荷部材の上記中央部と対
    向する部分で上記側壁面部より厚肉化されてなることを
    特徴とする溶接構造物。
  2. 【請求項２】上記支持部材は、車両の前後方向に架設さ
    れたフレームのサイドシルであり、負荷部材は、 車輪の緩衝用サスペンションを支持する部材である特許
    請求の範囲第１項記載の溶接構造物。
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