JPH10258359A - 溶接接合フレーム及びその接合用部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 結節部材を使用せずに形材同士を直接溶接接
合する溶接構造物の製造法の利点を生かしつつ、角筒状
形材のセッティング作業を容易且つ迅速にし、そのセッ
ティング作業性を向上させることができる溶接接合フレ
ーム及びその接合用部材を提供する。 【解決手段】 溶接接合フレームは角筒状をなし、端部
が、その長手方向に垂直な面において、その長手方向に
対して傾斜した第１端面４７と、第１端面５７に対して
更に後方に傾斜した第２端面４８とを有する。その接合
用部材は溶接接合フレーム４１、４２の端面が所定の角
度で突合されたときにその１８０°以下の角度をなして
交差する内側の側板の外面に倣う角度決め部３２と、角
度決め部３２から分岐して延出し角度決め部３２とによ
り構成されるＵ字形部分で溶接接合フレーム４１、４２
に係合する係止部３３、３４と、溶接接合フレーム４
１、４２の第２端面４８と整合する整合板３６とを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】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トラック等の自動
車の車体フレーム等を構成する溶接構造体として使用さ
れる溶接接合フレーム及びその接合に使用される接合用
部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来トラック等の自動車及び輸送機等の
車体は、成形した鋼板端部を重ねて、その部位を抵抗ス
ポット溶接によって接合している。このようにして組立
てられたモノコック構造がトラック等の一般的な車体構
造である。

【０００３】しかし、この方法は、組立の自動化が容易
であるという利点はあるものの、重ね部分が多く、構造
形成上、無駄な部分がかなりあり、スリムでないことに
加え、成形部材の形状が複雑で重量の増加も生じるとい
う欠点がある。

【０００４】これに対し、アーク溶接又はビーム溶接等
により、フレームを突き合わせ溶接することにより車体
を組み立てれば、構造的にスリムになるものの、溶接前
のフレームの突合せ精度が溶接品質に大きく影響する。
例えば、フレーム間にギャップが生じると溶接品質が著
しく低下する。このため、フレームを押さえて組み立て
状態に保持するための治具が必要であり、またフレーム
自体も高精度の機械加工が必要である。従って、組立の
自動化が困難である。

【０００５】また、近時、車体の軽量化のために、車体
をアルミニウム材で製作しようとする試みがなされてい
る。この場合に、アルミニウム材はスポット溶接性が低
く、モノコック構造においては、数千点の溶接をする必
要があるが、その場合に電極の消耗が大きいという難点
がある。また、板材の成形性もアルミニウム材は鋼材よ
りも悪いという難点がある。

【０００６】そこで、トラック等の自動車及び輸送機等
の車体に中空のパイプ状フレームを適用するスペースフ
レーム構造が提案されている。図１６は一般のトラック
に使用されるものとして提案されたスペースフレーム構
造を示す模式図である。図１６に示すように、角筒状の
アルミニウム材製形材５１を、トラックのキャビンの形
状に組み立て、各角筒状形材５１同士を溶接により接合
して形材５１同士が固着される。これにより、所謂スペ
ースフレーム構造が形成され、このスペースフレーム５
０を覆うように構造板が取り付けられて自動車ボディが
完成する。

【０００７】このアルミニウム材製角筒状形材を使用し
て自動車の車体フレームを組み立てる場合に、鋳鍛造に
より製造した結節部材を介して形材同士を結合する方法
が提案されている（特開昭６０−１３５３７５号公
報）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来技術においては、結節部材の形状が複雑であり、部品
点数が多くなるため、製造コストが高くなるという欠点
がある。

【０００９】そこで、本願出願人は、結節部材を使用せ
ずに、形材同士を直接溶接接合する溶接構造物の製造方
法を提案した（未公開：特願平８-１４３１５２号）。
この技術においては、 形材同士を直接溶接接合した状
態で良好な溶接部を得るために、溶接ビードに対して左
右対称形状となるように、形材の端部を結合角度（形材
同士がなす角度）に応じて斜めに切断して突き合せるも
のである。

【００１０】しかし、このように形材端部を斜めに切断
して接合する場合、以下のような作業上の問題点があ
る。先ず、枠状のフレーム等を組み立てるとき、所定の
角度で突き合せてセッティングし、クランプによる固定
又は溶接による仮止めを実施するが、結合角度が所定の
角度に一致しにくく、また突合わせ部がずれやすい。こ
のため、作業に時間と手間がかかる。

【００１１】この難点を解決するために、本願出願人
は、更に、形材同士間の所定の結合角度と一致する部分
を有し、この形材に係合される係止部を有する接合用部
材（未公開：特願平８-２３６９８８号）及びこの接合
用部材に補強機能を兼ね備えた接合用部材（未公開：特
願平８-２３６９８０号）を提案した。図１１は特願平
８-２３６９８０号の技術に係る接合用部材を示す断面
図であり、図１２は同じくその側面図である。図１１及
び１２に示すように、この技術においては、接合用部材
１１は、角度決め部８と、形材１及び２の接合端部に係
合される係止部９及び１０とを有する。角度決め部８は
形材１と形材２とが所定の角度で突合わされたときにそ
の１８０°以下の角度をなして交差する内側の側板の内
面に倣う倣い部分８ａ及び８ｂを有し、係止部９及び１
０は角度決め部８から分岐して延出し倣い部分８ａ及び
８ｂとにより構成されるＵ字形部分で夫々形材１及び２
に係合される。また、連結板１２は係止部９及び１０の
端部間を連結し、連結板１３は連結板１２と角度決め部
８の内側板８ｃとを連結する。

【００１２】更に、これらの接合用部材と共に使用さ
れ、端部にエンドミルによる１工程の機械加工により円
形の切欠部を形成された溶接接合フレーム用形材（未公
開：特願平８-２３７００１号）を提案した。図１３は
特願平８-２３７００１号の技術に係る溶接接合フレー
ム用形材を示す斜視図であり、図１４は同じくその平面
図である。図１３及び１４に示すように、この技術にお
いては、角筒状をなす溶接接合フレーム用形材１及び２
において、この形材１及び２は、突出した側の第１側板
２２と、この第１側板２２に平行の第２側板２１と、第
１側板２２と第２側板２１とを連絡しその先端縁２５が
長手方向に対して傾斜した第３及び第４側板２３及び２
４から構成される。従って、この形材１及び２はその端
面が長手方向に傾斜しており、第２側板２１の先端部に
はエンドミル加工により切欠き２６が形成されている。

【００１３】図１５は特願平８-２３６９８０号の技術
に係る接合用部材により特願平８−２３７００１号の技
術に係る形材を連結した状態を示す正面図である。これ
らの技術を組み合わせた溶接構造体の製造方法は、接合
用部材１１の係止部９及び１０に形材１及び２の円形の
切欠き２６を嵌め込み溶接することにより、形材１と形
材２とを所定の結合角度で溶接接合するものである。

【００１４】しかし、形材端部を斜めに切断し、エンド
ミルを用いて切欠部を形成して、形材同士の突合わせ部
に位置決めようと接合用部材を配置して接合する場合、
形材の端部を加工する際に、突合わせのための切断加工
に加えて、接合用部材を嵌め込む切欠部のためのエンド
ミルによる高精度の機械加工を行わなければならず、工
程が複雑になると共に製造コストが高くなるという問題
点がある。

【００１５】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、結節部材を使用せずに形材同士を直接溶接
接合する溶接構造物の製造法の利点を生かしつつ、角筒
状形材のセッティング作業を容易且つ迅速にし、そのセ
ッティング作業性を向上させることができる溶接接合フ
レーム形材及びその接合用部材を提供することを目的と
する。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る溶接接合フ
レームは、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり
角筒状をなす溶接接合フレームにおいて、その端部は、
その長手方向に垂直な面において、その長手方向に対し
て傾斜した第１端面と、この第１端面に対して更に後方
に傾斜した第２端面とを有することを特徴とする。

【００１７】本発明に係る溶接構造体の接合用部材は、
アルミニウム又はアルミニウム合金からなり角筒状をな
し、端部が、その長手方向に垂直な面において、その長
手方向に対して傾斜した第１端面と、この第１端面に対
して更に後方に傾斜した第２端面とを有する１対の溶接
接合フレームを溶接接合する際に使用される接合用部材
において、前記１対の溶接接合フレームの端面が所定の
角度で突合されたときにその１８０°以下の角度をなし
て交差する内側の側板の外面に倣う角度決め部と、この
角度決め部から分岐して延出し前記角度決め部とにより
構成されるＵ字形部分で前記１対の溶接接合フレームに
係合する係止部と、前記１対の溶接接合フレームの第２
端面と整合する整合板とを有することを特徴とする。

【００１８】本発明においては、所定の角度で傾斜する
角度決め部を有する接合用部材に係合させて溶接するこ
とにより連結される１対の溶接接合フレームの端面が、
互いに突合されるための平面である第１端面と接合用部
材に整合するための平面である第２端面とにより構成さ
れているので、切断加工のみにより溶接接合フレームを
形成することができる。このため、著しくコストを削減
することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明
の実施例に係る溶接接合フレーム用形材を示す正面図、
図２は同じくその上面図、図３は同じくその右側面図、
図４は同じく接合用部材を示す断面図、図５は同じく接
合用部材を用いて本発明の実施例に係る溶接接合フレー
ム用形材を連結した状態を示す斜視図、図６は同じくそ
の断面図である。角筒状の第１のアルミニウム材製形材
４１と、第２のアルミニウム材製形材４２とがその端面
を長手方向に傾斜させて切断されている。そして、両形
材４１及び４２をその端面で突き合せると、形材４１及
び４２は所定の角度（図示例は９０°）をなして交差す
る。この所定の角度が結合角度である。そして、形材４
１及び４２の内角側側板に接合用部材３１が取り付けら
れる。なお、内角側側板とは形材４１及び４２における
１８０°以下の角度をなして交差する内側の側板であ
る。

【００２０】本実施例に係る溶接接合フレーム用形材４
１及び４２は、図１乃至３に示すように、その端面が傾
斜しており、突出した側板４３と、この側板４３に平行
に対向する側板４４と、側板４３を側板４４とを連絡す
る１対の側板４５及び４６とにより構成されている。そ
して、側板４５及び４６の先端縁には側板４３側から側
板４４側に向けて直線的に側板４３と結合角度の半分の
角度（図示例は４５°）をなして傾斜する第１端面４７
が形成されている。更に、この傾斜した先端縁が側板４
４に達する手前で更に後方に傾斜することにより第２端
面４８が形成されている。このようにして、本実施例に
係る形材４１及び４２には、側板４３の端部から側板４
４にかけて２段階に傾斜した先端縁が形成されている。
この第１端面４７及び第２端面４８は通常の切断加工を
行うことにより形成することができる。このように、先
端縁の加工を通常の切断加工のみで行えば、極めて容易
かつ迅速に第１端面４７及び第２端面４８を所望の形状
に形成することができる。

【００２１】本実施例に係る接合用部材３１は、図４に
示すように、前記結合角度で屈曲した帯板状の角度決め
部３２と、この角度決め部３２から両先端部方向に延出
した第１及び第２の係止部３３及び３４とを有する。角
度決め部３２は形材４１及び４２の１８０°以下の角度
をなして交差する内側の側板の外面、即ち、形材の内角
側側板の外面にあてがわれて倣う倣い部分３５ａ及び３
５ｂを有する。このとき、倣い部分３５ａの延出方向と
倣い部分３５ｂの延出方向とが前記結合角度をなしてい
る。一方、各係止部３３及び３４はこの角度決め部３２
からＬ字形に、角度決め部３２の両端部方向に延出し、
角度決め部３２と平行な面を有する。そして、この係止
部３３と倣い部分３５ａとにより、及び係止部３４と倣
い部分３５ｂとにより構成されるＵ字形部分に形材４１
及び４２の内角側側板の端部を嵌合することにより、角
度決め部３２が形材４１及び４２に係合し、形材４１及
び４２のなす角度を決める。更に、形材４１及び４２の
第２端面４８に整合し、角度決め部３２からＬ字形に延
出した係止部３３及び３４の直角に屈曲した部分から突
出する整合板３６が設けられている。

【００２２】このように構成された接合用部材３１を使
用し、図５及び６に示すように、形材４１及び４２の突
合わせ端部における内角側側板を接合用部材３１の係止
部３３及び３４内に嵌入する。即ち、形材４１及び４２
の内角側の側板の接合端部を、この内角側側板の内面に
倣い部分３５ａ及び３５ｂを接触させて、係止部３３と
倣い部分３５ａとにより、及び係止部３４と倣い部分３
５ｂとにより構成されるＵ字形部分に嵌合する。これに
より、形材４１及び４２がその結合角度を所定角度に一
致させて配置される。そこで、形材４１及び４２の両側
面の突合せ線と、外角側の突合せ線とを溶接接合する。
また、形材４１及び４２の内角側においては、接合用部
材３１の第１係止部３３及び第２係止部３４の辺縁部
と、形材４１及び４２の内角側の外面とを溶接接合す
る。これにより、形材４１及び４２が所定の角度をなし
て連結される。

【００２３】本実施例においては、形材４１及び４２の
端部を図１乃至３に示すように切断加工すると共に、接
合用部材３１を使用することにより、形材４１及び４２
の端面がその長手方向に対して傾斜していても、容易に
両者を位置決めすることができると共に、両者の結合角
度を所定の角度に高精度で一致させることができる。し
かも、形材４１及び４２の端部の切断加工は従来の切断
加工で行うことができるので、端部を加工するためのコ
ストを低減することができる。更に、セッティング作業
が極めて容易である。また、形材の内角側部分の溶接に
ついては、従来のようなすみ肉溶接が不要となり、この
部分は接合用部材３１の角度決め部３２の縁部と形材４
１及び４２との間で溶接接合されるので、局部的に弱い
部分が生ずることを防止でき、これにより、接合部の強
度を向上させることができる。更に、接合用部材３１に
は角度決め部３２からＬ字形に延出した係止部３３及び
３４の直角に屈曲した部分から突出する整合板３６が設
けられている。これにより、形材４１及び４２の第２端
面４８に形成される隙間を埋め、連結部における強度の
低下を防止することができる。

【００２４】図７（ａ）乃至（ｃ）は接合用部材用の蓋
を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、
（ｃ）は正面図である。図８は本発明の実施例に係る接
合用部材を用い本発明の実施例に係る溶接接合フレーム
用形材を連結し、この接合用部材に蓋を閉めた状態を示
す斜視図である。図７（ａ）乃至（ｃ）に示すように、
接合用部材３１用の蓋４９は接合用部材３１の連結板３
６と角度決め部３２の中央部分とにより構成される二等
辺三角形状と実質的に同寸法の二等辺三角形状の蓋部分
４９ａと底辺部の中央部から延出し接合用部材３１の側
面を覆う側面部分４９ｂとを有し、蓋部分の厚さｔは
（内角側側板の幅−接合用部材３１の高さ）／２で表さ
れる。なお、接合用部材３１の高さとは、係止部３３及
び３４の延出方向と直交する方向の長さである。そし
て、この蓋４９を形材１及び１２を嵌入した接合用部材
３１の高さ方向の両端部に配置する。

【００２５】このように構成された蓋４９を接合用部材
３１の高さ方向の両端部に配置して、その周囲と形材４
１及び４２との突合わせ線を溶接接合する。これによ
り、図８に示すように、段差がなく、外観が優れた接合
部を形材４１と４２との連結部に形成することができ
る。

【００２６】次に、本発明に係る第２の実施例について
説明する。図９は本発明の実施例に係る結合用部材を示
す断面図、図１０は同じくその側面図である。本実施例
の接合用部材６１は第１の実施例と同様に、前記結合角
度で屈曲した帯板状の角度決め部６２と、この角度決め
部６２から両先端部方向に延出した第１及び第２の係止
部６３及び６４とを有する。角度決め部６２は形材４１
及び４２の１８０°以下の角度をなして交差する内側の
側板の外面、即ち、形材の内角側側板の外面にあてがわ
れて倣う倣い部分６５ａ及び６５ｂを有する。このと
き、倣い部分６５ａの進出方向と倣い部分６５ｂの進出
方向とが前記結合角度をなしている。一方、各係止部６
３及び６４はこの角度決め部６２からＬ字形に、角度決
め部６２の両先端部方向に倣い部分６５ａ及び６５ｂよ
り長く延出し、角度決め部６２と平行な面を有する。そ
して、この係止部６３と倣い部分６５ａとにより、及び
係止部６４と倣い部分６５ｂとにより構成されるＵ字形
部分に形材４１及び４２の内角側側板の端部を嵌合する
ことにより、角度決め部６２が形材４１及び４２に係合
し、形材４１及び４２のなす角度を決める。

【００２７】また、形材４１及び４２の第２端面４８に
整合し、角度決め部６２からＬ字形に延出した係止部６
３及び６４の直角に屈曲した部分から突出する整合板６
６が設けられている。更に、係止部６３と平行に延びる
補強板６７ａ及び係止部６４と平行に延びる補強板６７
ｂにより構成されるＬ字形の補強板６７が係止部６３及
び係止部６４の外角側に設けられている。更に、係止部
６３と補強板６７ａとを連結する連結板６８ａ及び６８
ｂ、係止部６４と補強板６７ｂとを連結する連結板６８
ｃ及び６８ｄ並びに連結板６６の屈曲部と補強板６７の
屈曲部とを連結する連結板６９が設けられている。

【００２８】本実施例においても第１の実施例と同様
に、形材４１及び４２の内角側の接合端部を、内角側側
板の外面に倣い部分６５ａ及び６５ｂを接触させて、倣
い部分６５ａと係止部６３とにより、及び倣い部分６５
ｂと係止部６４とにより構成されるＵ字形部分に嵌入す
る。これにより、形材４１及び４２がその結合角度を所
定の角度に一致させ形材４１と４２とを結合して配置さ
れる。そこで、接合用部材６１の第１係止部６３及び第
２係止部６４の辺縁部と、形材４１及び４２の内角側の
外面とを溶接接合する。

【００２９】このように構成された本実施例の接合用部
材６１も、第１の実施例と同様に形材４１及び４２を容
易に位置決めすることができる。更に、角度決め部６２
の倣い部分６５ａ及び６５ｂの背面に連結板６８ａ、６
８ｂ、６８ｃ及び６８ｄが垂直に固定され、連結板６６
の頂角部分に連結板６９が固定され、各連結板６８ａ、
６８ｂ、６８ｃ、６８ｄ及び６９が補強板６７に固定さ
れているので、本実施例の角度決め部６２の剛性が高
い。このため、溶接時の熱の影響を受けた場合に、その
変形が防止される。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
接合用部材に嵌入されて溶接接合される１対の溶接接合
フレームの端面が、互いに突合されるための平面である
第１端面と接合用部材に整合するための平面である第２
端面とにより構成されているので、切断加工のみにより
溶接接合フレームを形成することができる。このため、
著しくコストを削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施例に係る溶接接合フレーム
用形材を示す正面図である。

【図２】図２は同じくその上面図である。

【図３】図３は同じくその右側面図である。

【図４】図４は同じく接合用部材を示す断面図である。

【図５】図５は同じく接合用部材を用いて本発明の実施
例に係る溶接接合フレーム用形材を連結した状態を示す
斜視図である。

【図６】図６は同じくその断面図である。

【図７】接合用部材用の蓋を示す図であり、（ａ）は上
面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。

【図８】本発明の実施例に係る接合用部材を用い本発明
の実施例に係る溶接接合フレーム用形材を連結し、この
接合用部材に蓋を閉めた状態を示す斜視図である。

【図９】本発明の実施例に係る結合用部材を示す断面図
である。

【図１０】同じくその側面図である。

【図１１】特願平８-２３６９８０号の技術に係る接合
用部材を示す断面図である。

【図１２】同じくその側面図である

【図１３】特願平８-２３７００１号の技術に係る溶接
接合フレーム用形材を示す斜視図である。

【図１４】同じくその平面図である。

【図１５】特願平８-２３６９８０号の技術に係る接合
用部材により形材を連結した状態を示す正面図である。

【図１６】一般のトラックに使用されるものとして提案
されたスペースフレーム構造を示す模式図である。

【符合の説明】

３１、６１；接合用部材 ３２、６２；角度決め部 ３３、３４、６３、６４；係止部 ３５ａ、３５ｂ、６５ａ、６５ｂ；倣い部分 ３６、６６；整合板 ６７、６７ａ、６７ｂ；補強板 ６８ａ、６８ｂ、６８ｃ、６８ｄ、６９；連結板 ４１、４２；形材 ４３、４４、４５、４６；側板 ４７；第１端面 ４８；第２端面 ４９；蓋 ４９ａ；蓋部分 ４９ｂ；側面部分

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ６２Ｄ 33/06 Ｂ６２Ｄ 33/06 Ｂ (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 忠行 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 中村 藤雄 神奈川県藤沢市宮前字裏河内100番１ 株 式会社神戸製鋼所藤沢事業所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム又はアルミニウム合金から
   なり角筒状をなす溶接接合フレームにおいて、その端部
   は、その長手方向に垂直な面において、その長手方向に
   対して傾斜した第１端面と、この第１端面に対して更に
   後方に傾斜した第２端面とを有することを特徴とする溶
   接接合フレーム。
2. 【請求項２】 アルミニウム又はアルミニウム合金から
   なり角筒状をなし、端部が、その長手方向に垂直な面に
   おいて、その長手方向に対して傾斜した第１端面と、こ
   の第１端面に対して更に後方に傾斜した第２端面とを有
   する１対の溶接接合フレームを溶接接合する際に使用さ
   れる接合用部材において、前記１対の溶接接合フレーム
   の端面が所定の角度で突合されたときにその１８０°以
   下の角度をなして交差する内側の側板の外面に倣う角度
   決め部と、この角度決め部から分岐して延出し前記角度
   決め部とにより構成されるＵ字形部分で前記１対の溶接
   接合フレームに係合する係止部と、前記１対の溶接接合
   フレームの第２端面と整合する整合板とを有することを
   特徴とする溶接接合フレームの接合用部材。