JPH09323170A

JPH09323170A - 溶接構造物の製造方法

Info

Publication number: JPH09323170A
Application number: JP8143152A
Authority: JP
Inventors: Yoshihaya Imamura; 美速今村; Kazuo Yonezawa; 和男米澤; Toru Hashimura; 徹橋村; Takahito Fujii; 孝人藤井; Tomohiro Kurokawa; 智博黒川
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1996-06-05
Filing date: 1996-06-05
Publication date: 1997-12-16
Anticipated expiration: 2016-06-05
Also published as: EP0811454B1; DE69708508T2; DE69708508D1; JP3378145B2; EP0811454A1; US6076725A

Abstract

(57)【要約】【課題】溶接部の強度が高いと共に、信頼性が高い溶
接構造物の製造方法を提供する。【解決手段】角形パイプ（角筒）状の形材１及び形材
２を用意し、形材１の端面１ａと形材１の軸方向とがな
す角度をβとすると、この角度βが４５°となるよう
に、端面１ａを形成する。形材１と同様に、形材２の端
面２ａを形成する。次に、端面１ａと端面２ａとが密着
するように、形材１と形材２とを突き合わせ、形材１と
形材２との境界面４を対称面として、形材１と形材２と
を互いに対称な位置に配置する。次に、突合せ部を周方
向に溶接して、溶接ビード３を形成する。そうすると、
形材１，２において、突合せ部の端面の内周縁と外周縁
との間の幅を、夫々、Ｔ₁及びＴ₂とすると、形材１と形
材２とは互いに対称な位置に配置されているため、Ｔ₁
とＴ₂とは同一となる。これにより、形材１と形材２と
に対する溶接金属の溶込みが同一となり、溶接ビード３
が均一に形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム又は
アルミニウム合金（以下、総称してアルミニウム材とい
う）からなる角筒状の形材を溶接して自動車等の車体フ
レームを形成する溶接構造物の製造方法に関し、特に溶
接部の信頼性及び強度が高い溶接構造物の製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車及び輸送機等の車体を
中空のパイプ状フレームにより支持するために、スペー
スフレーム構造が一般的に使用されている。図１９は一
般の乗用車に適用されているスペースフレーム構造を示
す模式図である。図１９に示すように、角パイプ（角
筒）状の形材５１を複数本用意し、形材５１の端部を他
の形材５１の端部に溶接することによって、溶接部５２
を形成し、この溶接部５２により形材５１同士が固着さ
れてスペースフレーム構造が形成される。得られたスペ
ースフレーム５３を覆うように、自動車用ボディ５４が
載置される。溶接部５２の具体的な形成方法は種々のも
のが提案されている。

【０００３】図２０及び２１は、溶接部５２を拡大して
示す斜視図である。図２０に示すように、形材５５の側
壁面端部５５ａには、形材５６の端部５６ａが当接して
おり、当接部の周囲に溶接ビード５７を形成することに
よって、形材５６は形材５５に固定されている。形材５
５の側壁面端部５５ａに形材５６の端部５６ａを溶接す
ることは、他の溶接方法に比して容易であるため、スペ
ースフレームの組立には、この溶接方法が一般的に使用
されている。また、図２１に示すように、結節部材５８
を使用する溶接方法もある。この場合の結節部材５８は
中央部が９０°に屈曲した部材であり、形材５５と形材
５６との間に結節部材５８を配置し、形材５５の端部５
５ａを結節部材５８の一端に接触させると共に、形材５
６の端部５６ａを結節部材５８の他端に接触させる。各
接触部に、夫々、溶接ビード５７ａ，５７ｂを形成する
ことにより、形材５５と形材５６とを結節部材５８を介
して接合する。

【０００４】結節部材の形状及び結節部材と形材との接
合方法については、種々のものが提案されている（特開
平７−８０５７０号公報及び特開平７−１３７６５５号
公報）が、結節部材を使用する場合には、車体フレーム
の重量が増加することに加え、製造費が高価となるた
め、可及的に結節部材を使用しないことが要望されてい
る。結節部材を介すことなしに溶接強度を高めつつ、形
材同士を直結させて組み立てられた溶接構造物が提案さ
れている（特公平６−５９８３８号公報）。

【０００５】図２２は、溶接構造物（従来技術）を示す
斜視図である。図２２（ａ）に示すように、形材６１
は、角パイプ（角筒）状である。形材６１の各面のう
ち、形材６２に向かい合う一面は、主壁面部６１ａとな
っており、主壁面部６１ａの肉厚は他の壁面部６１ｂの
ものに比して、数倍厚肉となっている。この主壁面部６
１ａに形材６２の先端部が当接しており、この当接部に
すみ肉溶接が施され、溶接ビード５７が形成されてい
る。

【０００６】このように構成された溶接構造物において
は、主壁面部６１ａが他の壁面部６１ｂに比して厚いた
め、矢印にて示す荷重が負荷された場合に、中央部６２
ａに生じる歪みの大きさと、端部６２ｂに生じる歪みの
大きさとが略同一となる。即ち、主壁面部と側壁面部と
で厚さが同一の場合は、中央部６２ａの歪みに比して端
部６２ｂの歪みが大きくなるため、この歪み集中部を起
点として破断が開始される虞れがあるが、図４（ａ）に
示す溶接構造物では、歪みの大きさが均一であるため、
このような破断が防止され、疲労強度及び剛性が向上す
る。なお、図２２（ｂ）に示すように、主壁面部６１ａ
を厚肉とする替わりに、主壁面部６１ａ内面中央部に、
突出部６１ｃを設けてもよい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術には、以下に示す問題点がある。図２３は、図
２２（ａ）のＡ−Ａ面を拡大して示す断面図であり、図
２４は、図２２（ａ）の溶接構造物を溶接して形成する
様子を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図
である。図２３に示すように、隣接する側壁面部同士が
なす角度は９０°であるため、図２４に示すように、矢
印６５にて示す溶接予定線に沿ってすみ肉溶接を実施す
る場合に、隅部６３ｅにて、トーチ６４の溶接姿勢を急
激に変化させる必要があり、均一な溶接が困難であると
いう問題点がある。

【０００８】また、図２３に示すように、形材６２の各
側壁面部６３ａ〜６３ｄの肉厚ｔ₁が等しい場合であっ
ても、隣接する側壁面部同士がなす角度が９０°である
ため、隅部６３ｅの対角線方向の幅ｔ₂は√２×ｔ₁とな
る。図２５（ａ），（ｂ）は、夫々、図２４（ｂ）のＢ
−Ｂ面及びＣ−Ｃ面を拡大して示す断面図であり、図２
５（ｃ）は、図７（ｂ）に示す溶接金属部が破断する様
子を示す断面図である。図２５（ａ）に示すように、側
壁面部６３ｄにおいて溶接金属部６６の溶込みが良好と
なるように溶接電流を設定した場合は、図２５（ｂ）に
示すように、側壁面部６３ｄの厚さに比して、隅部６３
ｅの厚さが√２倍であるため、隅部６３ｅにおける溶接
金属部６６の溶込みは不十分なものとなり、隅部６３ｅ
の内側に大きな未溶融部が残存する原因となる。このよ
うな未溶融部が存在すると、図２５（ｃ）に示すよう
に、矢印にて示すような方向に荷重が付与された場合
に、未溶融部を起点とした破壊が進行して、溶接金属部
６６が破断してしまうという問題点がある。一般に溶接
構造物の破壊状態としては、溶接熱影響部及び母材にお
ける塑性変形によるものが好ましく、上述のように溶接
金属部が破断するのは好ましくない。更に形材６１と
形材６２との外寸法が同一である場合は、以下のような
問題点がある。

【０００９】図２６は、形材６１と形材６２との外寸法
が同一である場合の溶接構造物を示す模式図であり、図
２７（ａ），（ｂ）は、夫々、図２６のＤ−Ｄ面及びＥ
−Ｅ面を示す断面図である。図２６及び２７において、
図２２と同一物には同一符号を付してその詳細な説明は
省略する。図２６に示すように、形材６１と形材６２と
の外寸法が同一である場合は、溶接ビード５７のうち、
形材６１の先端から下方に向かって形成された溶接ビー
ド５７ｃにおいて、未溶接部の発生が著しくなるという
問題点がある。図２７（ｂ）に示すように、溶接ビード
５７ｃが形成される部位においては、形材６１側の厚さ
がＸであるのに対し、形材６２の肉厚はｔであり、厚さ
Ｘと肉厚ｔとが極めて異なる。このため、形材６２側で
は、溶込みが深くなるものの、形材６１側では、溶込み
が浅くなり、均一な溶接ビード５７が形成されず、未溶
接部が発生するという問題点がある。特に、図２７
（ａ）に示すように、角部６３ｆにおいては対角線方向
の幅が√２倍となるため、形材６２と共に、形材６１側
の未溶接部が更に一層多くなる。

【００１０】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、溶接部の強度が高いと共に、信頼性が高い
溶接構造物の製造方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の溶接
構造物の製造方法は、アルミニウム又はアルミニウム合
金からなる第１角筒状形材の端面とアルミニウム又はア
ルミニウム合金からなる第２角筒状形材の端面とを突き
合わせた後、この突合せ部を周方向に溶接する溶接構造
物の製造方法において、前記第１及び第２角筒状形材は
実質的に同一の肉厚を有し、前記第１角筒状形材の端面
とその軸とがなす角度は、前記第２角筒状形材の端面と
その軸とがなす角度と実質的に同一であることを特徴と
する。

【００１２】前記第１及び第２角筒状形材の各隅部の外
面に丸みを設けて周方向の肉厚を均一化することが好ま
しい。

【００１３】前記突合せ部は面取りされ、前記第１及び
第２角筒状形材の端面に垂直の平面部が形成されている
ことが好ましい。

【００１４】前記平面部に溶加材を塗布した後、前記溶
接を実施することが好ましい。

【００１５】前記第１及び第２角筒状形材の肉厚をｔと
し、前記突合せ部の端面の内周縁と外周縁との間の幅を
Ｔとすると、ｔ及びＴはｔ／２＜Ｔ＜ｔを満たすことが
好ましい。

【００１６】本発明に係る第２の溶接構造物の製造方法
は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる角筒状
形材の側部にアルミニウム又はアルミニウム合金からな
る円筒状形材の端部を突き合わせて溶接する溶接構造物
の製造方法において、前記円筒状形材の端面は内面側が
凸になるように面取りされ、前記角筒状形材には前記円
筒状形材の端面に合う孔面を有する貫通孔が形成されて
おり、前記円筒状形材の端面を角筒状形材の孔面に合わ
せた後、両者を周方向に溶接することを特徴とする。

【００１７】前記貫通孔の孔面は、前記角筒状形材の側
面に対して４５°の角度で傾斜していることが好まし
い。

【００１８】前記角筒状形材の隅部の外面は、丸みを有
していることが好ましい。

【００１９】前記角筒状形材の軸に垂直な断面における
短辺の外寸をＨ₁、肉厚をｔとすると、前記隅部の外面
の曲率半径Ｒはｔ＜Ｒ＜Ｈ₁／３であることが好まし
い。

【００２０】前記角筒状形材の軸に垂直な断面における
前記隅部の内面の曲率半径ｒは、Ｒ−ｔであることが好
ましい。

【００２１】前記側部の幅をＷとすると、前記円筒状形
材の外径ｄはｄ≦Ｗ−２Ｒを満たすことが好ましい。

【００２２】本発明に係る第３の溶接構造物の製造方法
は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる第１角
筒状形材の側部とアルミニウム又はアルミニウム合金か
らなる第２角筒状形材の側部とを、第１及び第２角筒状
形材の軸が同一方向となるように合わせ、前記第１角筒
状形材と前記第２角筒状形材との接触部を前記軸方向に
沿って溶接する溶接構造物の製造方法において、前記第
１角筒状形材の第２角筒状形材に向い合う隅部及び前記
第２角筒状形材の前記第１角筒状形材に向かい合う隅部
は丸みを有していることを特徴とする。

【００２３】前記第１角筒状形材の前記第２角筒状形材
に向い合う側部に第１貫通孔が設けられると共に、前記
第２角筒状形材の前記第１角筒状形材に向い合う側部に
第２貫通孔が設けられ、前記第１貫通孔と前記第２貫通
孔とが同軸となるように前記第１角筒形状部材と前記第
２角筒形状部材とを合わせることが好ましい。

【００２４】前記第１角筒状形材に更に第３貫通孔が設
けられていることが好ましい。

【００２５】請求項１及び１２に係る溶接構造物の製造
方法において、隅部の外面を丸みを有するものとした場
合は、前記第１及び第２角筒状形材の軸に垂直な断面に
おける短辺の外寸をＨ₁、肉厚をｔとすると、前記隅部
の外面の曲率半径Ｒは、ｔ＜Ｒ＜Ｈ₁／３であることが
好ましい。

【００２６】この場合は、前記角筒状形材の軸に垂直な
断面における前記隅部の内面の曲率半径ｒは、Ｒ−ｔで
あることが好ましい。

【００２７】本発明に係る第４の溶接構造物の製造方法
は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる第１筒
状形材とアルミニウム又はアルミニウム合金からなる第
２筒状形材とを合わせた後、前記第１筒状形材と前記第
２筒状形材との接触部を溶接する溶接構造物の製造方法
において、前記第１筒状形材と前記第２筒状形材との接
触面はその内縁から外縁との間の幅が第１筒状形材と第
２筒状形材とで実質的に同一であることを特徴とする。

【００２８】請求項１に係る溶接構造物の製造方法にお
いては、先ず、肉厚が実質的に同一な第１及び第２角筒
状形材を用意する。次に、第１角筒状形材の端面と第２
角筒状形材の端面とを突き合わせた場合に、第１角筒状
形材の端面とその軸がなす角度が、第２角筒状形材の端
面とその軸がなす角度と実質的に同一となるように、第
１及び第２角筒状形材の端部同士を突き合わせて、突合
せ部を周方向に溶接する。そうすると、突合せ部の端面
の内周縁と外周縁との間の幅が第１角筒状形材と第２角
筒状形材との間で同一となるため、溶接時に溶融部の溶
込みが第１角筒状形材と第２角筒状形材との間で略同一
となり、均質な溶接ビードが形成される。これにより、
未溶融部の発生が抑制されて、溶接部の信頼性及び強度
が向上し、溶接金属部の破断が防止される。

【００２９】但し、上述の場合でも、各角筒状形材の隅
部においては、周方向の肉厚が厚いものとなり、この部
分の溶込みが不足しやすい。また、隅部においてトーチ
の姿勢を急変化させる必要があり、溶接を連続して実施
することが困難である。そこで、隅部は丸みを有してい
ることが好ましい。これにより、トーチ進行方向におい
て、周方向の肉厚が均一化され、この方向における溶込
みが更に一層均一となり、溶接部の信頼性及び強度が更
に一層向上する。また、溶接を連続的に実施することが
可能となる。

【００３０】また、突合せ部に生じた鋭角部では、端面
の内周縁と外周縁との間の幅が厚いものとなり、この部
分の溶込みが不足しやすい。これを防止するために、鋭
角部を面取りして、各形材の端面に垂直の平面部を形成
することが好ましい。これにより、面取りされた鋭角部
における端面の内周縁と外周縁との間の幅が形材の肉厚
と略同一となるため、溶込みが均一となり、溶接部の強
度が更に一層向上する。また、この平面部に溶加材を塗
布してもよい。これにより、更に一層溶接性を向上させ
ることができる。

【００３１】請求項６に係る溶接構造物の製造方法にお
いては、角筒状形材と円筒状形材とを用意し、円筒状形
材の端面は内面側が凸となるように面取する。端面の断
面形状は種々のものとすることができるが、例えば、傾
斜した側部を有するものとする。この端面に合う孔面を
有する貫通孔を角筒状形材に形成する。従って、円筒状
部材の端面の断面形状が、傾斜した側部を有するもので
ある場合は、貫通孔の孔面の断面形状は傾斜したものと
なる。次に、この貫通孔に面取りされた端面を嵌入し、
円筒状形材の端面を角筒状形材の孔面に合わせた後、両
者を周方向に溶接する。そうすると、円筒状形材と角筒
状形材とで、接触面はその内縁と外縁との間の幅が実質
的に等しいものとなる。これにより、請求項１に係る溶
接構造物の製造方法と同様に、溶接部の信頼性が向上す
ると共に、強度が向上する。

【００３２】孔面を有する貫通孔を角筒状形材に形成す
る場合は、孔面の傾斜角は特に制限されないものの、角
筒状形材の側面に対して４５°とすることが好ましい。
この場合は、円筒状形材の端面の側部の傾斜角も４５°
となる。そうすると、溶接トーチの進行方向に垂直な面
内において、円筒状形材と角筒状形材とで、接触面はそ
の内縁と外縁との間の幅が等しいものとなる。これによ
り、円筒状形材に対する溶込みと角筒状形材に対する溶
込みとが略等しくなり、更に一層溶接部の強度が向上す
る。また、円筒状形材を角筒状形材に安定して仮止めす
ることができる。

【００３３】なお、請求項６に係る溶接構造物の製造方
法においても、上述の溶接構造物の製造方法と同様に、
隅部の外面は丸みを有することが好ましい。隅部の外面
に丸みがないと、円筒状形材と角筒状形材との間で、そ
の接触面の内縁と外縁との間の幅を等しい状態に保って
も、角部及び角筒状形材の側部の影響により、円筒状形
材に対する溶け込みと、角筒状形材に対する溶け込みと
を略等しくすることができにくい。逆に、隅部の外面に
丸みを有すると、両溶け込みが略等しくなり、更に一層
溶接部の強度が向上する。

【００３４】この場合に、隅部の外面の曲率半径をＲ、
角筒状形材の側部の幅をＷとして、円筒状形材の外径ｄ
をＷ−２Ｒ以下とすることが好ましい。外径ｄがＷ−２
Ｒを超えると、角筒状形材に貫通孔を設けた際に、貫通
孔の外周部が隅部に達して、角筒状形材の強度が低下し
てしまう。

【００３５】請求項１２に係る溶接構造物の製造方法に
おいては、第１角筒状形材の隅部のうち、少なくとも第
２角筒状形材に向い合う隅部の外面は丸みを有してい
る。同様に、第２角筒状形材の隅部についても、少なく
とも第１角筒状形材に向い合う隅部の外面は丸みを有し
ている。このような形材の側部同士を、各形材の軸が同
一方向となるように合わせる。そうすると、隅部が丸み
を有するものであるため、開先が形成される。この開先
に沿って、溶接を実施する。そうすると、開先形状が第
１及び第２角筒状形材の側部（境界面）を対称面として
対称な形状となっているため、第１角筒状形材の溶込み
と第２角筒状形材の溶込みとが略同一となり、第１角筒
状形材と第２角筒状形材とは強固に接合され、信頼性が
向上する。

【００３６】この場合に、第１角筒状形材に第１貫通孔
を設けると共に、第２角筒状形材に第２貫通孔を設け、
この貫通孔同士が同軸となるように、第１角筒状形材と
第２角筒状形材とを合わせてもよい。そうすると、第１
角筒状形材と第２角筒状形材との位置決めが容易とな
る。また、貫通孔を介して第１及び第２角筒状形材の中
空部が連続空間となっているため、溶接中に中空部内の
空気等の気体が膨張した場合でも、貫通孔を介してこれ
らの気体は移動することが可能であるため、溶接中に溶
接池から膨張気体が吹き出す虞れがない。

【００３７】また、前述の貫通孔以外に、更に第３貫通
孔を第１角筒状形材に形成し、この貫通孔からファイバ
スコープ等を挿入して、形材の溶接状態を内面側から確
認してもよい。第１及び第２貫通孔を介して、第１及び
第２角筒状形材の中空部が接続されているため、第３貫
通孔を通過したファイバスコープは、第１及び第２貫通
孔を通過して、第１角筒状形材から第２角筒状形材の内
部に入ることができる。これにより、第１及び第２角筒
状形材の溶接状態を内面側から確認することができる。
第１及び第２角筒状形材が他の形材に接続されている場
合でも、各形材の中空部が、貫通孔等を介して連結され
ていれば、同様の手法で、各形材の溶接状態を内面側か
ら確認することができる。

【００３８】請求項１７に係る溶接構造物の製造方法に
おいては、溶接ビートに垂直な断面における第１及び第
２筒状形材の端面を基準として、第１筒状形材と第２筒
状形材との接触面はその内縁から外縁との間の幅が、第
１筒状形材と第２筒状形材とで実質的に同一となるよう
に、第１形材と第２形材とを配置して各端面の周囲を溶
接する。なお、溶接ビードが曲線を描いている場合は、
曲線の各点において溶接ビートに垂直な断面を想定す
る。このような形材の配置は、例えば、上述のように角
筒状の形材同士を突合せ、一方の筒状形材とその端面と
がなす角が、他方の筒状形材とその端面とがなす角と同
一となるように、端部を斜面状に形成した後、端部同士
を突き合わせることにより得られる。また、上述のよう
に円筒状形材（第１筒状形材）の一端（端部）に凸部を
形成し、凹部が形成された角筒状形材（第２筒状形材）
にこの端部を嵌入してもよい。このように第１及び第２
筒状形材を配置した後、端面の周囲を溶接する。これに
より、溶接部の信頼性及び強度が向上した溶接構造物が
得られる。

【００３９】請求項１、６及び１２のいずれに係る溶接
構造物の製造方法においても、隅部を丸みを有するもの
とする場合は、隅部の外面の曲率半径Ｒ及び内面の曲率
半径ｒは以下の範囲内であることが好ましい。

【００４０】隅部の外面の曲率半径Ｒ：好ましくは、ｔ
＜Ｒ＜Ｈ₁／３角筒状形材の軸に垂直な断面における短辺の外寸を
Ｈ₁、肉厚ｔとする場合に、隅部の外面の曲率半径Ｒが
ｔ未満では、隅部の内面を丸みを有するものとしない場
合でも、隅部の周方向の肉厚を一定とすることが困難と
なる。一方、曲率半径ＲがＨ₁／３を超えると、角筒状
形材の断面形状が略円状となり、作業性が低下する。従
って、隅部の外面の曲率半径Ｒは、ｔ＜Ｒ＜Ｈ₁／３と
することが好ましい。

【００４１】なお、隅部の外面の曲率半径Ｒを上述の範
囲とした場合に、角筒状形材の軸に垂直な断面における
隅部の内面の曲率半径ｒをＲ−ｔとすれば、隅部の周方
向の肉厚を肉厚ｔと同一にすることができる。これによ
り均質な溶接ビードが得られ、溶接部の強度が向上す
る。

【００４２】また、請求項１に係る溶接構造物の製造方
法において、突合せ部を面取りして端面に垂直の平面部
を形成した場合は、突合せ部の端面の内周縁と外周縁と
の間の幅Ｔは以下の範囲内であることが好ましい。

【００４３】端面の内周部と外周部との間の幅Ｔ：好ま
しくは、ｔ／２≦Ｔ≦ｔ端面の内周部と外周部との間の幅Ｔがｔ／２未満では、
幅Ｔが薄すぎるため、均質な溶接ビードを得ることが困
難となる。幅Ｔと角筒状形材の肉厚を可及的に一定にす
るために、Ｔ＝ｔとすることが好ましいが、この場合
は、平面部の幅が小さくなる。更に、幅Ｔが肉厚ｔを超
えると、平面部の幅が小さくなりすぎて、溶加材を平面
部に盛ることが困難となる。従って、平面部を形成した
場合は、端面の内周部と外周部との間の幅Ｔをｔ／２≦
Ｔ≦ｔとすることが好ましい。

【００４４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例（第１乃至
３実施例）について、添付の図面を参照して具体的に説
明する。

【００４５】第１実施例図１は本発明の第１実施例に係る溶接構造物の製造方法
を工程順に示す断面図であり、（ａ）は接合前の断面
図、（ｂ）は接合後の断面図、（ｃ）は（ｂ）の溶接ビ
ード部を拡大して示す断面図である。第１実施例は、形
材の切断面同士を突き合わせて周溶接することにより、
溶接構造物を製造する方法である。図１（ａ）に示すよ
うに、先ず、角形パイプ（角筒）状の形材１及び形材２
を用意する。形材１，２は断面形状が正方形であり、形
材１の内周及び外周の寸法は、夫々、形材２のものと同
一となっている。形材１の端部に形材２の端部を、形材
１と形材２とが垂直となるように溶接する場合は、形材
１の端面１ａと形材１の軸方向とがなす角度をβとする
と、この角度βが４５°となるように、端面１ａを形成
する。即ち、端面１ａは形材１の軸に対して斜面となっ
ている。形材１と同様に、形材２の端面２ａと形材２の
軸方向とがなす角度が４５°となるように、端面２ａを
形成する。

【００４６】次に、図１（ｂ）に示すように、端面１ａ
と端面２ａとが密着するように、形材１と形材２とを突
き合わせる。これにより、結合角度αは９０°となり、
形材１は形材２に垂直となると共に、形材１及び形材２
の端面を対称面として（以下、突き合わされる端面を総
称して境界面という）、形材１と形材２とは互いに対称
な位置に配置される。次に、端面１ａ，２ａの外周を周
溶接して、溶接ビード３を形成する。そうすると、図１
（ｃ）に示すように、形材１，２において、突合せ部の
端面の内周縁と外周縁との間の幅を、夫々、Ｔ₁及びＴ₂
とすると、形材１と形材２とは互いに対称な位置に配置
されているため、Ｔ₁とＴ₂とは同一となる。これによ
り、形材１と形材２とに対する溶接金属の溶込みが同一
となり、溶接ビード３が均一に形成される。従って、溶
接部の強度が向上すると共に、溶接部の信頼性が高いも
のとなる。

【００４７】図２は、第１実施例の変形例を示す断面図
であり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は図１のＦ−Ｆ面
を示す断面図である。図２において、図１と同一物には
同一符号を付してその詳細な説明は省略する。図２に示
す実施例においては、図１に示す実施例と同様に、各形
材は一辺の長さ（短辺外寸法）がＨの角形パイプであ
る。但し、角度βは図１のものに比して大きくなってお
り、例えば、角度βを６０°とし、結合角度αを１２０
°とし、境界面４を対称面として形材１と形材２とが互
いに対称な位置となるように配置されている。これによ
り、端面の内周縁と外周縁との間の幅が、形材１と形材
２とで同一となっている。境界面４上の鋭角部５ａは面
取られて、平面部５が境界面４と垂直となるように形成
されている。また、図２（ｂ）に示すように、形材２の
隅部の外面６及び内面７には、夫々、曲率半径がＲ及び
ｒとなるように、アール（曲面、丸み）が設けられてい
る。形材１についても同様である。

【００４８】このように端部が突き合わされた形材１，
２において、図３に示すようにトーチ６４を境界面４に
沿って移動させ、溶接ビード３を形成する。そうする
と、図２（ｂ）に示すように隅部の外面６のアールに沿
って、トーチ６４が円滑に移動する。これにより円滑な
溶接ビードを形成することができ、溶接部の強度が更に
一層向上する。

【００４９】また、平面部５が形成されていない場合
は、形材１，２の肉厚ｔに比して鋭角部５ａにおける端
面の内周縁と外周縁との間の幅Ｔ₃が厚くなるが、平面
部５が形成されているため、鋭角部５ａにおける端面の
内周縁と外周縁との間の幅Ｔを形材１，２の肉厚ｔと同
等以下とすることができる。これにより、この平面部に
溶加材を盛ることができる。また、平面部５が形成され
たことにより、新たな鋭角５ｂが形材１，２の外面に形
成されるが、この鋭角部５ｂは、鋭角部５ａに比して鈍
角である。このため、溶接ビードが更に一層良好に形成
される。

【００５０】なお、図２（ｂ）に示す隅部の外面６のア
ールの曲率半径Ｒは、ｔ＜Ｒ＜Ｈ／３であることが好ま
しい。形材の外寸法をＨとし、形材の肉厚をｔとして、
図２（ｂ）に示す隅部の外面６のアールの曲率半径Ｒ
を、ｔ＜Ｒ＜Ｈ／３の範囲内で設定すると共に、隅部の
内面７の曲率半径ｒをＲ−ｔと設定する。これにより、
隅部の周方向における肉厚が一定となり、溶接時の溶接
電流等の条件を変化させることなしに、境界面４に沿っ
て円滑にトーチ６４を移動し、形材１と形材２とを良好
に溶接することができる。前述のように隅部における肉
厚を一定とする場合は、隅部の内面７の曲率半径ｒをＲ
−ｔとする必要があるため、隅部の外面６のアールの曲
率半径Ｒは、少なくとも肉厚ｔ以上であることが必要で
ある。但し、ｔ＝Ｒでは、隅部の内面７の曲率半径が０
となり、隅部の内面７が屈曲部となってしまう。形材
１，２の内面にこのような屈曲部が存在すると、溶接し
て得られた構造物の強度が低下してしまう。従って、隅
部の外面６のアールの曲率半径Ｒはｔより大きいことが
好ましい。

【００５１】一方、曲率半径Ｒの最大値は、数学的には
Ｈ／２まで取り得るが、曲率半径ＲがＨ／２の場合は、
形材１，２は角形パイプ状ではなく、円筒形パイプ状と
なってしまう。通常、形材１，２は角形パイプ状である
ため、水平面上に面接触させることにより、形材１，２
を安定させ、枠状構造物等を溶接により製造することが
できるが、円筒形となると、この安定性が損なわれ、枠
状構造物の組立時に位置決めが困難となる。従って、曲
率半径Ｒは、少なくともＨ／２未満であることが好まし
く、実質的に角形パイプ状を維持し、安定させるために
は、図２（ｂ）に示す平面部６ａの幅がＨ／３程度であ
ることが好ましい。従って、曲率半径ＲはＨ／３未満で
あることが好ましい。

【００５２】以上より、隅部の外面６のアールの曲率半
径Ｒは、ｔ＜Ｒ＜Ｈ／３の範囲内で設定する。例えば、
外寸法Ｈ＝５０ｍｍであり、肉厚ｔ＝３ｍｍである場合
は、隅部の外面６のアールの曲率半径Ｒは、３ｍｍ＜Ｒ
＜１６．７ｍｍの範囲で設定することが好ましい。従っ
て、曲率半径Ｒを、例えば、５ｍｍとした場合は、隅部
の内面７の曲率半径ｒを２ｍｍに設定する。

【００５３】なお、図５に示すように形材１，２の断面
形状が長方形であり、外寸法Ｈ₁とＨ₂との長さが異なる
場合は、短辺外寸法Ｈ₁をＨとして、隅部の外面６のア
ールの曲率半径Ｒを設定する。

【００５４】また、図４に示す平面部５の端面の内周縁
と外周縁との間の幅Ｔは、ｔ／２≦Ｔ≦ｔの範囲内で設
定することが好ましい。形材１，２の境界面４における
端面の内周縁と外周縁との間の幅Ｔを、ｔ／２乃至ｔの
範囲内で設定して減肉すると、平面部５の幅Ｆは２ｃｏ
ｓβ（ｔ−Ｔｓｉｎβ）であるため、この平面部５は溶
加材を盛るのに十分な幅を有するようになる。従って、
この減肉により、溶接性が向上して、均一な溶接ビード
を得ることが可能となることに加え、平面部５に溶加材
を盛ることにより、溶接部からの破壊を防止してその信
頼性を向上できると共に、溶接強度を向上させることが
できる。例えば、図２に示す肉厚ｔを３ｍｍとし、角度
βを６０°とした場合に、平面部５を設けないとする
と、境界面４における幅Ｔ₃は、約３．５ｍｍとなる。
肉厚Ｔ₃がこのように厚肉となると、均一な溶接ビード
が得られないことに加え、鋭角部５ａをねらって溶接を
実施する必要があるため、アークが不安定となる。従っ
て、境界面４における肉厚Ｔ₃を減肉することが好まし
い。但し、例えば、肉厚ｔ及び角度βが前述の値の場合
に、幅Ｔと肉厚ｔとを同一にすると、平面部５の幅Ｆは
約０．２ｍｍとなり、かなり狭いものとなる。平面部５
の幅Ｆがこのように狭い場合は、溶加材が盛りにくいと
いう欠点がある。そこで、形材１，２の境界面４におけ
る幅Ｔを、ｔ／２≦Ｔ≦ｔの範囲内で設定する。

【００５５】なお、上述の実施例では、角度βを４５°
又は６０°としたが、角度βが他の値であってもよいこ
とはいうまでもない。

【００５６】第２実施例図６乃至８は本発明の第２実施例に係る溶接構造物の製
造方法を示す図であり、図６（ａ）は正面断面図、
（ｂ）は（ａ）のＧ₁−Ｇ₁面を示す断面図、（ｃ）は
（ｂ）のＧ₂−Ｇ₂面を示す断面図であり、図７は溶接の
様子を示す模式図であり、図８は図７の溶接ビードを拡
大して示す断面図である。第２実施例は、形材の側部に
他の形材の端部を溶接することにより、溶接構造物を製
造する方法である。図６（ａ），（ｂ）に示すように、
形材１１は角形パイプ（角筒）状であり、この角形パイ
プ１１の側部に、孔面を有する貫通孔（皿ザグリ部）１
１ａを設ける。貫通孔１１ａはザグリ状の開先形状のも
のであり、外側に向かって径が大きくなっている。形材
１２は、円筒状であり、その端部１２ａは面取りされて
内面側が凸となっている。これにより、円筒状形材１２
の端部１２ａは形材１１の貫通孔１１ａに整合して密着
的に嵌入するようになっている。なお、貫通孔１１ａの
傾斜角γは任意であるが、例えば４５°とし、この貫通
孔１１ａに整合するように、形材１２の端部１２ａを予
め面取りしておく。

【００５７】円筒状形材１２の端部１２ａを形材１１の
貫通孔１１ａに嵌入した後、図７に示すように、トーチ
６４を形材１２の周囲に周回させることによって、溶接
ビード３を形成し、形材１２を形材１１に接合する。そ
うすると、図８に示すように形材１１と形材１２との境
界面（接触面）を基準として、開先形状が対称となる、
即ち、円筒状形材と角筒状形材とで、境界面はその内縁
と外縁との間の幅が実質的に等しいものとなる。このた
め、形材１１及び形材１２に対する溶接ビード３の溶込
みが均等となる。これにより、未溶融部を起点とした破
断が防止され、形材１１と形材１２とは強固に接合され
る。

【００５８】図９は、第２実施例の変形例を示す断面図
である。図９において、図６（ｂ）と同一物には同一符
号を付してその詳細な説明は省略する。図９に示すよう
に、本変形例においても、形材１１は角形パイプ（角
筒）状であるが、短辺Ｈ₁と長辺Ｈ₂との長さが異なって
おり、形材１１の隅部の内面７は曲率半径ｒのアールと
なっている。また、長辺に貫通孔１１ａが形成されてい
ることに加え、短辺に貫通孔１１ｂが形成されている。
この貫通孔１１ｂに形材１３が嵌入される。形材１３
は、形材１２と同様に円筒状であり、その端部１３ａは
内面が凸となるように面取りされているため、端部１３
ａは貫通孔１１ｂに密着的に嵌入するようになってい
る。円筒状形材１２，１３の外径は、夫々、ｄ₂及びｄ₁
であり、ｄ₂はｄ₁に比して大きくなっている。このよう
に形材１１の横断面が長方形状である場合であっても、
図７に示すように、周溶接することにより、形材１１に
形材１２，１３を強固に接合することができる。これに
より、形材１１に形材１２，１３を接合し、３次元方向
に延びる梁等を形成した場合に、得られた梁等は、その
強度が高いものとなる。

【００５９】なお、隅部の外面を曲率半径Ｒ、角筒状形
材の側部の幅をＷとすると、外径ｄをｄ≦Ｗ−２Ｒとな
るように設定することが好ましい。但し、本変形例のよ
うに形材１１の断面形状が長方形であり、長辺及び短辺
に、夫々、形材１２，１３が嵌入している場合は、形材
１２，１３の外径ｄ₁及びｄ₂は、夫々について、ｄ₁≦
Ｈ₁−２Ｒ及びｄ₂≦Ｈ₂−２Ｒを満たすように設定する
ことが好ましい。形材１１に貫通孔１１ａを形成し、こ
の貫通孔１１ａに形材１２，１３を嵌入させる場合に、
形材１２，１３を円筒状とすると、貫通孔１１ａの断面
形状を円状とすることができるため、ドリル等により貫
通孔１１ａを容易に形成することができるが、ｄ₁がＨ₁
−２Ｒを超えると、貫通孔１１ａの外周が形材１１の隅
部に達して、形材１１の強度が低下してしまう。ｄ₂が
Ｈ₁−２Ｒを超えた場合も同様である。従って、ｄ₁及び
ｄ₂は、夫々、ｄ₁≦Ｈ₁−２Ｒ及びｄ₂≦Ｈ₂−２Ｒとな
るように設定することが好ましい。

【００６０】例えば、Ｈ₁＝Ｈ₂＝５０ｍｍ、隅部の外面
７のアールＲ＝５ｍｍ、形材１１〜１３の肉厚ｔ＝３ｍ
ｍとした場合は、ｄ₁及びｄ₂は４０ｍｍ以下に設定する
ことが好ましい。

【００６１】上述の実施例では、貫通孔１１ａ，１１ｂ
の傾斜角γを４５°としたが、傾斜角γはこの値に限定
されるものではない。但し、形材１１と形材１２，１３
との境界面を基準として、開先を可及的に対称なものと
し、円筒状形材１２，１３に対する溶込みと角形パイプ
状形材１１に対する溶込みとを略同一として、均質な溶
接ビード３を形成するために、傾斜角γは４５°である
ことが好ましい。傾斜角γを４５°とした場合は、形材
１２，１３を形材１１に安定して仮止めすることができ
る。傾斜角γが４５°未満の場合は、円筒状の形材１
２，１３の先端１２ａ，１３ａの傾斜角γが４５°を超
えるものとなり、開先が左右非対称となる。このため、
形材１２，１３に対する溶込みが不足して、溶接ビード
が不良となりやすい。一方、傾斜角γが４５°を超える
と、形材１に対する溶込みが不足して、溶接ビードが不
良となりやすい。従って、貫通孔１１の傾斜角γは、４
５°に設定することが好ましい。

【００６２】第３実施例図１０及び１１は本発明の第３実施例に係る溶接構造物
の製造方法を示す図であり、図１０（ａ）は形材の正面
断面図、（ｂ）は（ａ）のＬ−Ｌ面を示す断面図、図１
１は溶接の様子を示す模式図である。図１０及び１１に
おいて、図２（ａ）と同一物には、同一符号を付してそ
の詳細な説明は省略する。第３実施例は、形材の側面同
士を合わせて溶接することにより、溶接構造物を製造す
る方法である。図１０に示すように、第１従来技術の形
材１及び形材２と同一形状の形材を用意する。形材１，
２の隅部の外面６にはアールが形成されている。隅部の
外面６の曲率半径に特に制限はないものの、第１実施例
に規定されるものと同一であることが好ましい。次に、
形材１の一面に貫通孔２１を形成すると共に、形材２の
一面に貫通孔２１と同一径の貫通孔２２を形成する。次
に、貫通孔２１と貫通孔２２とが同軸となるように、形
材１の一面と形材２の一面とを合わせる。これにより、
形材１の隅部のうち形材２に向い合う隅部６ａと、形材
２の隅部のうち形材１に向い合う隅部６ｂとにより、凹
部（開先）６ｃが形成される。この凹部６ｃに沿って、
図１１に示すようにトーチ６４を移動させ、凹部６ｃ内
に溶接ビード３を形成する。

【００６３】そうすると、形材１と形材２との境界面４
を境界として、凹部（開先）６ｃは対称となってため、
溶接部にとって形材１と形材２とで、内縁から外縁との
間の幅が同一となる。このため、形材１と形材２とに対
する溶込みが略同一となり、均質な溶接ビード３が形成
される。これにより、形材１と形材２とは強固に接合さ
れる。

【００６４】また、貫通孔２１，２２を介して、形材１
の中空部と形材２の中空部とは連結されているため、形
材１，２内の空気は貫通孔２１，２２を通過して移動可
能であり、形材１，２の端部等から外部へ流出すること
ができる。このため、形材１，２の中空部内で、溶接熱
により空気が加熱されて体積膨張した場合でも、空気が
貫通孔２１，２２を通過して移動するため、溶接中に溶
接池から吹き出すことが防止される。これにより、溶接
作業を安全に実施することが可能となると共に、溶接ビ
ード３の品質が更に一層向上する。

【００６５】更に、貫通孔２１，２２からファイバスコ
ープ等を挿入することにより、形材１，２の中空部側か
ら、溶接状態を確認することができる。この場合は、フ
ァイバスコープが貫通孔２１，２２内を通過するために
は、貫通孔２１，２２の内径を１５ｍｍ程度とすること
が好ましい。これにより、直径が１１ｍ、長さが３ｍ等
のファイバスコープを形材１，２の中空部内に挿入する
ことができる。なお、ファイバスコープを形材１，２内
に挿入するために、例えば形材１の側面のうち、形材２
に向かい合わない面に貫通孔を予め設けておく。この貫
通孔からファイバスコープを形材１の中空部に挿入し、
更に貫通孔２１，２２から形材２の中空部に挿入する。

【００６６】次に、上述の第１乃至３実施例を適用し
て、乗用車用スペースフレーム構造物の製造方法につい
て説明する。図１２は、乗用車用スペースフレーム構造
物の製造方法を示す模式図である。乗用車用スペースフ
レーム構造物の製造方法は、種々のものがあり、例え
ば、図１２（ａ）に示すように、形材７１ａ乃至７１ｄ
の各端部同士を溶接して接合し、フロア部７１を形成
し、次に、このフロア部７１を主要な枠状構造物とし
て、仮想線にて示す柱材等をフロア部７１に溶接して、
乗用車用スペースフレーム構造物を製造する方法があ
る。また、形材７２ａ乃至７２ｆの各端部同士を溶接し
て接合し、一対のボデーサイド部７２を形成し、このボ
デーサイド部７２を主要な枠状構造物として、仮想線に
て示す梁材等を介してボデーサイド部７２同士を結合
し、乗用車用スペースフレーム構造物を製造する方法が
ある。いずれの乗用車用スペースフレーム構造物の製造
方法においても、形材同士の接合に、第１実施例にて示
す溶接構造物の製造方法を適用することができる。

【００６７】また、工程数を減少させて、コストを削減
するために、図１２（ｃ）に示すように、図１２（ｂ）
に示す形材７２ａ〜７２ｃを一体的に成形して曲げ部材
７３ｂを得ると共に、図１２（ｂ）に示す形材７２ｄ〜
７２ｆを一体的に成形して曲げ部材７３ａを得、次に曲
げ部材７３ａ，７３ｂの端部同士を接合して、ボデーサ
イド部７３を形成した後、各ボデーサイド部７３の下部
に円筒状形材７４を溶接すると共に仮想線にて示す梁等
を溶接して、乗用車用スペースフレーム構造物を製造す
る方法がある。

【００６８】図１２（ｃ）に示す乗用車用スペースフレ
ーム構造物の製造方法について、上述の各実施例の適用
方法を示す。図１３は、乗用車用スペースフレーム構造
物の製造方法を工程順に示す図であり、（ａ）は、ボデ
ーサイド部を示す断面図、（ｂ）は、ボデーサイド及び
梁を示す模式的断面図、（ｃ）は乗用車用スペースフレ
ーム構造物を示す斜視図である。図１３（ａ）に示すよ
うに、先ず、第１実施例方法により、曲げ部材７３ａと
曲げ部材７３ｂとを溶接する。即ち、曲げ部材７３ａの
端部と曲げ部材７３の端部とを合わせた場合に、境界面
７３ｄを基準として各開先形状が対称となるように、曲
げ部材７３ａ，７３ｂの端部を形成した後、端部同士を
溶接する。これにより、曲げ部材７３ａ，７３ｂ同士が
強固に接合される。

【００６９】次に、第２実施例方法により、ボデーサイ
ド部７３と円筒状形材７４とを溶接する。即ち、各ボデ
ーサイド部７３の下部に貫通孔７３ｅを形成すると共
に、円筒状形材７４の両端部７４ａを凸形状とした後、
貫通孔７３ｅに形材７４の両端部７４ａを嵌入して、両
者を溶接により固定する。これにより、図１２（ｃ）に
示す乗用車用スペースフレーム構造物が得られる。

【００７０】なお、第３実施例方法により、得られた乗
用車用スペースフレーム構造物７５をフロアーメーン７
６に固定することができる。この場合は、枠状のフロア
ーメーン７６の一面に貫通孔７６ａを予め形成しておく
と共に、図１０及び１１に示す貫通孔を予め、スペース
フレーム構造物７５及びフロアーメーン７６に形成して
おく。次に、スペースフレーム構造物７５の貫通孔（図
１０の貫通孔２１）とフロアーメーン７６の貫通孔（図
１０の貫通孔２２）とが同軸となるように、フロアーメ
ーン７６上にスペースフレーム構造物７５を載置した
後、フロアーメーン７６とスペースフレーム構造物７５
との接触部を第３実施例方法により溶接する。これによ
り、フロアーメーン７６とスペースフレーム構造物７５
とは強固に接合される。

【００７１】なお、貫通孔７６ａ、図１０の貫通孔２１
及び図１１の貫通孔２１を通過させて、ファイバスコー
プをスペースフレーム構造物７５等内に挿入することに
より、溶接状態を確認することができる。

【００７２】上述のようにスペースフレーム構造物を形
成することにより、乗用車のシャーシ部分、トラックの
キャビン部分等を形成することができる。

【００７３】

【実施例】以下、本発明の実施例（実施例１〜３）につ
いて、その比較例と比較して説明する。図１４〜１８は
使用した試験材を示す図であり、図１４は荷重の印加方
法を示す正面図、図１５は実施例１，２を示す正面図、
図１６は実施例１，２を示す断面図、図１７は実施例３
を示す正面図、図１８は比較例を示す正面図である。図
１４〜１７において、図１と同一物には同一符号を付し
てその詳細な説明は省略する。

【００７４】実施例１〜３においては、図１４に示すよ
うに、形材１と形材２との結合角が９０゜となるように
形材１の端面１ａと形材２の端面２ａとを溶接して、試
験材を形成した。得られた試験材を地面に対して垂直な
壁８３に固定し、形材１の内面に矢印９１及び９２にて
示す荷重を印加して、試験材の最大荷重及び破断状況を
調査した。更に、形材１の外面に記号９３にて示す方向
（紙面の裏面から表面への方向）に同様の荷重を印加し
て、同様の試験を実施した。

【００７５】実施例１〜３の試験材はいずれも第１実施
例にて示した製造方法により、得られたものである。実
施例１，２においては、図１５に示すように開先形状
（形材１と形材２との間の境界）が対称であることに加
え、幅１．７ｍｍの平面部５が設けられている。また、
実施例１では、図１６（ａ）に示すように隅部の外面６
に半径が５ｍｍのアールが設けられていると共に、隅部
の内面７に半径が２ｍｍのアールが設けられている。実
施例２では、図１６（ｂ）に示すように隅部の外面６に
半径が３ｍｍのアールが設けられているが、隅部の内面
７に特にアールは設けられていない。実施例３では、実
施例２と同様に隅部の外面６にアールが設けられている
が、平面部は形成されていない。

【００７６】一方、比較例では、図１８に示すように形
材８２の側面に形材８１の端部を接合し、形材８２を壁
に固定して同様の試験を実施した。なお、実施例及び比
較例のいずれにおいても、形材としてＪＩＳＡ６ＮＯ
１−Ｔ５に規定される角形パイプ（角筒）状のものを使
用した。

【００７７】得られた結果を下記表１に示す。

【００７８】

【表１】

【００７９】上記表１に示すように、実施例１〜３にお
いては、いずれの印加方向においても、比較例に比し
て、最大荷重が大きかった。特に実施例１においては、
破断形態が、母材隅部破断及び溶接金属部破断のいずれ
でもなく、溶接ＨＡＺ（Heat Affcted Zone。溶接熱影
響部）部変形から生じたものであり、破断状況が良好で
あった。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る溶
接構造物の製造方法によれば、第１角筒状形材の端面と
その軸とがなす角度が、第２角筒状形材の端面とその軸
とがなす角度と同一であるので、溶接部の信頼性が向上
すると共に強度が高くなる。

【００８１】請求項６に係る溶接構造物の製造方法によ
れば、円筒状形材の端面を内面側が凸となるように面取
すると共に、角筒状形材に孔面を有する貫通孔を形成し
た後、角筒状形材の貫通孔に、円筒状形材の端部を突き
合わせて、両者を周方向に溶接するので、溶接部の信頼
性が向上すると共に強度が高くなる。

【００８２】請求項１２に係る溶接構造物の製造方法に
よれば、隅部の外面に丸みが形成された第１及び第２角
筒状形材を用意し、各形材の側部同士を各形材の軸が同
一方向となるように合わせて開先を形成し、この開先に
沿って、溶接を実施するので、溶接部の信頼性が向上す
ると共に強度が高くなる。

【００８３】請求項１７に係る溶接構造物の製造方法に
よれば、接触面がその内縁から外縁との間の幅が実質的
に同一となるように、第１及び第２筒状形材を配置した
後、端面の周囲を溶接するので、溶接部の信頼性及び強
度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る溶接構造物の製造方
法を工程順に示す断面図である。

【図２】第１実施例の変形例を示す断面図である。

【図３】溶接トーチされる様子を示す斜視図である。

【図４】図２を拡大して示す断面図である。

【図５】断面形状が長方形である形材を示す断面図であ
る。

【図６】本発明の第２実施例に係る溶接構造物の製造方
法を示す断面図であり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は
（ａ）のＧ₁−Ｇ₁面を示す断面図、（ｃ）はＧ₂−Ｇ₂面
を示す断面図である。

【図７】溶接の様子を示す模式図である。

【図８】図７の溶接ビードを拡大して示す断面図であ
る。

【図９】第２実施例の変形例を示す断面図である。

【図１０】本発明の第３実施例に係る溶接構造物の製造
方法を示す図であり、（ａ）は形材の正面断面図、
（ｂ）は（ａ）のＬ−Ｌ面を示す断面図である。

【図１１】溶接の様子を示す模式図である。

【図１２】乗用車用スペースフレーム構造物の製造方法
を示す模式図である。

【図１３】乗用車用スペースフレーム構造物の製造方法
を工程順に示す図である。

【図１４】荷重の印加方法を示す正面図である。

【図１５】実施例１，２を示す正面図である。

【図１６】実施例１，２を示す断面図である。

【図１７】実施例３を示す正面図である。

【図１８】比較例を示す正面図である。

【図１９】一般の乗用車に適用されているスペースフレ
ーム構造を示す模式図である。

【図２０】溶接部を拡大して示す斜視図である。

【図２１】溶接部を拡大して示す斜視図である。

【図２２】溶接構造物を示す斜視図である。

【図２３】図２２（ａ）のＡ−Ａ面を拡大して示す断面
図である。

【図２４】図２２（ａ）の溶接構造物を溶接して形成す
る様子を示す図である。

【図２５】（ａ），（ｂ）は、夫々、図２４（ｂ）のＢ
−Ｂ面及びＣ−Ｃ面を拡大して示す断面図であり、
（ｃ）は、（ｂ）に示す溶接金属部が破断する様子を示
す断面図である。

【図２６】形材同士の外寸法が同一である場合の溶接構
造物を示す模式図である。

【図２７】（ａ），（ｂ）は、夫々、図２６のＤ−Ｄ面
及びＥ−Ｅ面を示す断面図である。

【符号の説明】

１，２，１１，１２，１３，５１，５５，５６，６１，
６２，７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ，７２ａ，７２
ｂ，７２ｃ，７２ｄ，７２ｄ，７２ｅ，７２ｆ，７４，
８１，８２；形材１ａ，２ａ；端面３；溶接ビード４，７３ｄ；境界面５；平面部５ａ；鋭角部５ｂ，６，６３ｅ，６３ｆ；隅部の外面６ａ，６ａ；隅部６ｃ；凹部７；隅部の内面１１ａ，１１ｂ，２１，２２，７３ｅ，７６ａ；貫通孔１２ａ，１３ａ；端部５２；溶接部５３；スペースフレーム５４；自動車ボディ５５ａ，５６ａ，７４ａ；端部５７，５７ｃ；溶接ビード５８；結節部材６１ａ；主壁面部６１ｂ；壁面部６１ｃ；突出部６２ａ；中央部６２ｂ；端部６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ；側壁面部６４；トーチ６６；溶接金属部７１；フロア部７２，７３；ボデーサイド部７３ａ，７３ｂ；曲げ部材７５；乗用車用スペースフレーム構造物７６；フロアーメーン８３；形材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｂ２３Ｋ 101:24 103:10 (72)発明者藤井孝人山口県下関市長府港町14番１号株式会社神戸製鋼所長府製造所内 (72)発明者黒川智博山口県下関市長府港町14番１号株式会社神戸製鋼所長府製造所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウム又はアルミニウム合金から
なる第１角筒状形材の端面とアルミニウム又はアルミニ
ウム合金からなる第２角筒状形材の端面とを突き合わせ
た後、この突合せ部を周方向に溶接する溶接構造物の製
造方法において、前記第１及び第２角筒状形材は実質的
に同一の肉厚を有し、前記第１角筒状形材の端面とその
軸とがなす角度は、前記第２角筒状形材の端面とその軸
とがなす角度と実質的に同一であることを特徴とする溶
接構造物の製造方法。
【請求項２】前記第１及び第２角筒状形材の各隅部の
外面に丸みを設けて周方向の肉厚を均一化したことを特
徴とする請求項１に記載の溶接構造物の製造方法。
【請求項３】前記突合せ部の鋭角部が面取りされて、
前記第１及び第２角筒状形材の端面に垂直の平面部が形
成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の
溶接構造物の製造方法。
【請求項４】前記平面部に溶加材を塗布した後、前記
溶接を実施することを特徴とする請求項３に記載の溶接
構造物の製造方法。
【請求項５】前記第１及び第２角筒状形材の肉厚をｔ
とし、前記突合せ部の端面の内周縁と外周縁との間の幅
をＴとすると、ｔ及びＴはｔ／２＜Ｔ＜ｔを満たすこと
を特徴とする請求項３又は４に記載の溶接構造物の製造
方法。
【請求項６】アルミニウム又はアルミニウム合金から
なる角筒状形材の側部にアルミニウム又はアルミニウム
合金からなる円筒状形材の端部を突き合わせて溶接する
溶接構造物の製造方法において、前記円筒状形材の端面
は内面側が凸になるように面取りされ、前記角筒状形材
には前記円筒状形材の端面に合う孔面を有する貫通孔が
形成されており、前記円筒状形材の端面を角筒状形材の
孔面に合わせた後、両者を周方向に溶接することを特徴
とする溶接構造物の製造方法。
【請求項７】前記貫通孔の孔面は、前記角筒状形材の
側面に対して４５°の角度で傾斜していることを特徴と
する請求項６に記載の溶接構造物の製造方法。
【請求項８】前記角筒状形材の隅部の外面は、丸みを
有していることを特徴とする請求項６又は７に記載の溶
接構造物の製造方法。
【請求項９】前記角筒状形材の軸に垂直な断面におけ
る短辺の外寸をＨ₁、肉厚をｔとすると、前記隅部の外
面の曲率半径Ｒはｔ＜Ｒ＜Ｈ₁／３であることを特徴と
する請求項８に記載の溶接構造物の製造方法。
【請求項１０】前記角筒状形材の軸に垂直な断面にお
ける前記隅部の内面の曲率半径ｒは、Ｒ−ｔであること
を特徴とする請求項９に記載の溶接構造物の製造方法。
【請求項１１】前記側部の幅をＷとすると、前記円筒
状形材の外径ｄはｄ≦Ｗ−２Ｒを満たすことを特徴とす
る請求項９又は１０に記載の溶接構造物の製造方法。
【請求項１２】アルミニウム又はアルミニウム合金か
らなる第１角筒状形材の側部とアルミニウム又はアルミ
ニウム合金からなる第２角筒状形材の側部とを、第１及
び第２角筒状形材の軸が同一方向となるように合わせ、
前記第１角筒状形材と前記第２角筒状形材との接触部を
前記軸方向に沿って溶接する溶接構造物の製造方法にお
いて、前記第１角筒状形材の第２角筒状形材に向い合う
隅部の外面及び前記第２角筒状形材の前記第１角筒状形
材に向かい合う隅部の外面は丸みを有していることを特
徴とする溶接構造物の製造方法。
【請求項１３】前記第１角筒状形材の前記第２角筒状
形材に向い合う側部に第１貫通孔が設けられると共に、
前記第２角筒状形材の前記第１角筒状形材に向い合う側
部に第２貫通孔が設けられ、前記第１貫通孔と前記第２
貫通孔とが同軸となるように前記第１角筒形状部材と前
記第２角筒形状部材とを合わせることを特徴とする請求
項１２に記載の溶接構造物の製造方法。
【請求項１４】前記第１角筒状形材に更に第３貫通孔
が設けられていることを特徴とする請求項１３に記載の
溶接構造物の製造方法。
【請求項１５】前記第１及び第２角筒状形材の軸に垂
直な断面における短辺の外寸をＨ₁、肉厚をｔとする
と、前記隅部の外面の曲率半径Ｒはｔ＜Ｒ＜Ｈ₁／３で
あることを特徴とする請求項２乃至５又は１０乃至１２
のいずれか１項に記載の記載の溶接構造物の製造方法。
【請求項１６】前記第１及び第２角筒状形材の軸に垂
直な断面における前記隅部の内面の曲率半径ｒは、Ｒ−
ｔであることを特徴とする請求項１５に記載の記載の溶
接構造物の製造方法。
【請求項１７】アルミニウム又はアルミニウム合金か
らなる第１筒状形材とアルミニウム又はアルミニウム合
金からなる第２筒状形材とを合わせた後、前記第１筒状
形材と前記第２筒状形材との接触部を溶接する溶接構造
物の製造方法において、前記第１筒状形材と前記第２筒
状形材との接触面はその内縁から外縁との間の幅が第１
筒状形材と第２筒状形材とで実質的に同一であることを
特徴とする溶接構造物の製造方法。