(57)【要約】【課題】高精度のプラットフォーム骨格構造が得られる車両フレーム構造を提供する。【解決手段】軽合金製の中空押出形材３を折曲げて隅部５とする枠体１からなり、前記折曲げて形成する隅部５を、中空押出形材３を枠体１の外周となる壁３Ａを残して枠体１の内周となる壁３Ｂ側から三角形状に切落し、残っている外周となる壁３Ａを折曲げて三角形状の切落し面同士を接触させ、その接触面同士を溶接により接合して形成する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軽合金製の中空押出形材を折曲げて隅部とする枠体からなる車両用フレーム構造であって、
前記折曲げて形成する隅部は、中空押出形材を枠体の外周となる壁を残して枠体の内周となる壁側から三角形状に切落し、残っている外周となる壁を折曲げて三角形状の切落し面同士を接触させ、その接触面同士を溶接により接合して形成することを特徴とする車両用フレーム構造。
【請求項２】
前記枠体は、軽合金製の中空押出形材を三箇所の位置で、外周となる壁を残して内周となる壁側から直角二等辺三角形状に切落して切落し面同士を接触させて溶接により接合する隅部を備える四角形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用フレーム構造。
【請求項３】
前記枠体の隅部内周に、中空押出形材から切落した直角二等辺三角形状の切落し片による補強部材を溶接により接合して備えることを特徴とする請求項２に記載の車両用フレーム構造。
【請求項４】
軽合金製の中空押出形材を折曲げて隅部とする枠体からなる車両用フレーム構造の製造方法であって、
折曲げて隅部に形成する複数の箇所において中空押出形材を枠体の外周となる壁を残して内周となる壁側から三角形状に切落し、
残っている外周となる壁を折曲げて三角形状の切落し面同士を接触させ、
接触した切落し面同士を溶接により接合して枠体に形成することを特徴とする車両用フレーム構造の製造方法。
【請求項５】
前記枠体の三箇所の隅部に形成する中空押出形材の位置の中空押出形材から直角二等辺三角形状に切落すことで四角形状の枠体を形成することを特徴とする請求項４に記載の車両用フレーム構造の製造方法。
【請求項６】
前記折曲げた枠体は、隅部同士の間の中空押出形材夫々に接触する押え部を備える矯正治具により予め設定した枠形状に矯正して隅部の切落し面同士を溶接することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の車両用フレーム構造の製造方法。
【請求項７】
前記枠体の隅部内周には、補強部材として中空押出形材から切落した直角二等辺三角形状の切落し片を溶接により接合することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の車両用フレーム構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両フレーム構造およびその製造方法に関し、特に、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の軽合金製の中空押出形材により形成するに好適な車両フレーム構造およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からアルミニウムまたはアルミニウム合金（以下では、単に軽合金と称する）の中空押出形材同士を溶接結合して形成する車両フレーム構造が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
これは、自動車のサブフレームを対象とし、周壁部に一体に形成されて中空部を仕切る補強用隔壁部を備える軽合金中空押出形材のクロスメンバと、軽合金中空押出形材のサイドメンバとを、クロスメンバの補強用隔壁部と連結する周壁部の外面に、サイドメンバ端部の周壁部の一部を前記連結部分に沿ってＭＩＧ溶接等により略直角に接合して、クロスメンバとサイドメンバとの連結強度を高める構成としている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３３７７２２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例のプラットフォーム骨格構造では、軽合金素材の中空押出形材をＭＩＧ溶接等により接合しているため、溶接時の熱変形により骨格精度が低下する虞があった。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、高精度のプラットフォーム骨格構造が得られる軽合金製の車両フレーム構造およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、軽合金製の中空押出形材を折曲げて隅部とする枠体からなり、前記折曲げて形成する隅部を、中空押出形材を枠体の外周となる壁を残して枠体の内周となる壁側から三角形状に切落し、残っている外周となる壁を折曲げて三角形状の切落し面同士を接触させ、その接触面同士を溶接により接合して形成するようにした。
【０００８】
【発明の効果】
したがって、本発明では、軽合金製の中空押出形材を折曲げて隅部とする枠体からなり、前記折曲げて形成する隅部を、中空押出形材を枠体の外周となる壁を残して枠体の内周となる壁側から三角形状に切落し、残っている外周となる壁を折曲げて三角形状の切落し面同士を接触させ、その接触面同士を溶接により接合して形成するため、隅部の溶接長さを短くでき、溶接時の熱影響を抑えて枠体の骨格精度を向上させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の車両フレーム構造およびその製造方法を一実施形態に基づいて説明する。図１〜図４は、本発明を適用した車両フレーム構造および製造方法の一実施形態であり、図１は車両フレーム構造の全体を示す斜視図、図２は車両フレーム構造を部品単位に分解して示す分解斜視図、図３は構成部品の製造過程を示す工程図、図４は組立および溶接工程を説明する工程図である。ここで、車両フレーム構造と称する部材は、車体のプラットフォームとなる床構造やサブフレーム構造に利用されているものである。
【００１０】
図１および図２において、本実施形態の車両フレーム構造は、軽合金製の中空押出形材を枠状に折曲げて四箇所の隅部５をＭＩＧ溶接６等により溶接して、対向する平行な形材がサイドメンバ若しくはクロスメンバを構成する枠体１と、枠体１の隅部５に組付けてＭＩＧ溶接７等により一体化する軽合金製の補強部材２とにより構成している。
【００１１】
先ず、前記枠体１の構成を、図３に示す製作工程と共に説明する。
【００１２】
図３（Ａ）に示すように、先ず、中空押出形材３を準備する。中空押出形材３の断面形状は、図示のように四角形が望ましいが、三角形や多角形であっても、また、特殊形状の中空体であってもよい。以下、四辺の周壁を備えるボックス状断面の形材３を利用するものについて説明する。
【００１３】
次に、図３（Ｂ）に示すように、形材３の三箇所の部分で、形材３の一方の壁３Ａに向かって他方の壁３Ｂから三角形状に一方の壁３Ａを残して切落し、中空押出形材３の端部においても一方の壁３Ａが他方の壁３Ｂより長くなるよう斜めに切落して、一方の壁３Ａで連結した四個の台形状部分４を形成する。前記三箇所の切落し部分８の位置は、四個の台形状部分４の各長さが隣接する台形状部分４の更に隣の台形状部分４と同じとなるように設定する。前記切落す三角形状は、一方の壁３Ａ側の頂角が９０度となる直角三角形であることが必要であり、また、中空押出形材３の端部３Ｅ同士においても、一方の壁３Ａに対する角度の合計が９０度となるようにする必要がある。図示例の切落し三角形状は、頂角９０度の直角二等辺三角形状としており、切落し部分８の対向する端面の長さが等しくなるようにしている。従って、前記三角形の切落し端面は、一方の壁３Ａに対して４５度の角度をなし他方の壁３Ｂに対して１３５度（９０度＋４５度）の角度となるようにし、中空押出形材３の端部においても同様の角度となるように切落して端面３Ｅとしている。前記三角形状に切落した切落し片９は、頂角９０度の直角三角形若しくは直角二等辺三角形の形状となる。
【００１４】
次いで、図３（Ｃ）に示すように、三箇所の三角形の切落し部分８において、残った一方の壁３Ａを折曲げ、対向する切落し面同士を接触させて直角（角度９０度）に折曲げ、枠状とする。また、図示するように、中空押出形材３の端部同士も、互いの斜めの端面３Ｅが対向して一箇所の隅部分５を形成する。切落し面同士を四隅５において接触させると、図２に示すように、枠状となり、切落し面同士をＭＩＧ溶接６等により接合して三箇所の隅部５と、中空押出形材３の端面３Ｅ同士をＭＩＧ溶接６等により接合して一箇所の隅部５とを備える枠体１を形成することができる。四箇所の隅部５により隣接する各壁３Ａ〜３Ｄは、一方の壁３Ａは隣接する壁３Ａと一体若しくは溶接６により繋がって枠体１の外周壁となり、他方の壁３Ｂは切落し面同士の溶接により隣接する他方の壁３Ｂと繋がって枠体１の内周壁となり、残余の上下の壁３Ｃおよび３Ｄは切落し面同士の溶接により隣接する上下の壁３Ｃおよび３Ｄと繋がって枠体１の上下壁となる。
【００１５】
なお、三箇所の隅部５を形成するために中空押出形材３から切落す三角形状の大きさ・形状は、隅部５の頂点となる一方の壁３Ａを残して頂角９０度の直角三角形の形状に切落せば、切落し面同士の長さが異なっても、一方の壁３Ａを折曲げて切落し面同士を合わせて溶接すると、直角の隅部に形成することができると説明した。しかしながら、切落し面同士の長さが異なる場合には、長い側の切落し面が枠体１の内側に露出し、枠体１の隣接する内周壁が繋がらなくなる。従って、枠体１自体の強度不足が懸念される場合には、頂角９０度の直角二等辺三角形の形状に切落すようにすれば、隣接する切落し面同士が全周で溶接により接合でき、枠体１の内周壁３Ｂおよび上下壁３Ｃおよび３Ｄでも隣接する壁面の切落し面の全周を溶接により繋ぐことができる。
【００１６】
前記枠体１の隅部５内側に組付けて溶接により一体化する補強部材２は、図２に示すように、底辺２Ａが正方形若しくは長方形であり、底辺２Ａの対向する縁から起立した両側辺２Ｂは、頂角が９０度となった直角三角形もしくは直角二等辺三角形に形成されている。そして、図１に示すように、底辺２Ａの側辺２Ｂが存在しない縁と両側辺２Ｂの直角となった頂角を形成する縁とを枠体１の内周壁３Ｂに接触させて、これらの接触部分を枠体１の内周壁３Ｂに溶接して一体化させることで、枠体１を補強する。この補強部材２は、枠体１を製作する工程における図３（Ｂ）の切落し片９を利用することにより構成することができる。即ち、切落し片９の他方の壁３Ｂを底辺２Ａとし、上下壁３Ｃおよび３Ｄを両側辺２Ｂとすることで流用することができる。
【００１７】
図４は、矯正治具兼溶接治具の構成および矯正治具兼溶接治具を用いる車両フレーム構造の組立方法を示す。
【００１８】
前記矯正治具兼溶接治具１０は、枠状に折曲げられた枠体１の長手方向に位置する台形状部分４の外周壁３Ａに接触して予め設定した長手方向寸法まで互いを接近させて枠体１を矯正する長手方向押え部１１と、枠体１の幅方向に位置する台形状部分４の外周壁３Ａに接触して予め設定した幅方向寸法まで互いを接近させて枠体１を矯正する幅方向押え部１２とにより構成している。前記一対の長手方向押え部１１および一対の幅方向押え部１２は、図示しないエアシリンダ等により互いの間隔を接近させ且つ離反させる方向に移動可能に構成され、内部に枠状に折曲げられた枠体１をセットした状態で、枠体１を予め設定した長手方向寸法および幅方向寸法に矯正し、その状態を保持することで枠体１の隅部５の溶接時の溶接治具として機能する。
【００１９】
前記矯正治具兼溶接治具１０を利用する枠体１の組立方法においては、先ず、長手方向押え部１１および幅方向押え部１２を互いに離反させて開かせ、曲げ加工した後の枠体１を、矯正治具兼溶接治具１０にセットする（図４（Ａ）参照）。
【００２０】
次いで、長手方向押え板１１同士の間隔および幅方向押え板１２同士の間隔を、設定した寸法（設計寸法）までエアシリンダ等で狭めて、枠体１の長手方向寸法および幅方向寸法を矯正する。この矯正された状態の枠体１は、各四辺の台形状部分４が隣接する台形状部分４と互いに直角に位置して両者の両端切落し面同士が隙間無く接触した状態となる。
【００２１】
次いで、図４（Ｂ）に示すように、正確な寸法まで矯正した状態で枠体１を各押え部１１および１２にクランプ１３し、枠体１の切落し面同士をＭＩＧ溶接等により接合する。ＭＩＧ溶接により入熱される熱量は枠体１の温度を上昇させようとするが、枠体１の外周壁３Ａは長手方向および幅方向の各押え部１１および１２に接触しているため、溶接による入熱量の押え部１１および１２への放散が促進され、枠体１の温度上昇が抑制される。枠体１の温度上昇が著しい場合には、図示しないが、各押え部１１および１２の内部に冷却水路を形成して、冷却水を循環させて流すようにすることで押え部１１、１２およびそれに接触している枠体１の温度上昇を抑制できる。枠体１の溶接による熱歪は、枠体１の台形状部分４が互いに外周壁３Ａで連結されているため、互いの変形を抑制すること、および、各押え部１１および１２にクランプ１３により拘束されていることにより、最小に抑制される。
【００２２】
次いで、補強部材２を枠体１の隅部５に溶接する。補強部材２の溶接においても、枠体１の各台形状部分４同士が溶接されていること、各押え部１１、１２にクランプ１３により拘束していること、および、枠体１の温度上昇が押え部１１、１２に接触することにより抑制されることにより、枠体１の熱歪は最小に抑制することができる。
【００２３】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００２４】
（ア）軽合金製の中空押出形材３を折曲げて隅部５とする枠体１からなり、前記折曲げて形成する隅部５を、中空押出形材３を枠体１の外周となる壁３Ａを残して枠体１の内周となる壁３Ｂ側から三角形状に切落し、残っている外周となる壁３Ａを折曲げて三角形状の切落し面同士を接触させ、その接触面同士を溶接により接合して形成するため、隅部５の溶接長さを短くでき、溶接時の熱影響を抑えて枠体１の骨格精度を向上させることができる。
【００２５】
（イ）軽合金製の中空押出形材３を三箇所の位置で、外周となる壁３Ａを残して内周となる壁３Ｂ側から直角二等辺三角形状に切落して切落し面同士を接触させて溶接により接合する隅部５とすることで、一本の中空押出形材３から四角形状の枠体１を形成することができ、外周となる壁３Ａにより繋がれているため、精度の高い枠体１を形成することができる。
【００２６】
（ウ）折曲げた枠体１を、隅部５同士の間の中空押出形材（台形状部分３）夫々に接触する押え部１１、１２を備える矯正治具１０により予め設定した枠形状に矯正して隅部５の切落し面同士を溶接する場合には、枠体１の骨格精度をさらに一層向上させることができる。
【００２７】
（エ）枠体１を補強する場合において、補強部材２として中空押出形材３から切落した直角二等辺三角形状の切落し片９を枠体１の隅部５内周に溶接により接合することで、中空押出形材３の端材を補強部材２として使うことができ、材料の歩留まりがよくなり、原価を低減することができる。
【００２８】
なお、上記実施形態において、一本の軽合金製の中空押出形材３から四角形状の枠体１を形成するものについて説明したが、図示はしないが、二本の中空押出形材からなり、例えば、一本の中空押出形材と、二箇所切落して折曲げて溶接したコ字状の中空押出形材とで形成した枠体であってもよく、また、三角形状や多角形状に形成した枠体であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す車両用フレーム構造の斜視図。
【図２】同じく車両フレーム構造を部品単位に分解して示す分解斜視図。
【図３】枠体の製造過程を（Ａ）〜（Ｃ）に分割して示す工程図。
【図４】矯正治具兼溶接治具を用いる車両フレーム構造の組立方法を（Ａ）、（Ｂ）の工程に分割して示す組立工程図。
【符号の説明】
１  枠体
２  補強部材
３  中空押出形材
４  台形状部分
５  隅部
６、７  溶接
８  切落し部分
９  切落し片
１０  矯正治具兼溶接治具
１１、１２  押え部
１３  クランプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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