(57)【要約】【課題】フレーム要素同士を溶接するのに先立って両者を仮付けすることを前提として、別部品を必要とせずに且つ確実に溶接に伴う変形を未然に防止できる方法を提供する。【解決手段】アルミニウム系の押出材からなるサイドシル２とクロスメンバー３をＴ継手の形態で溶接するのに先立って、両者を仮付けする。仮付けは、クロスメンバー３の開口端面に複数の接合用突起部６を予め形成しておき、この接合用突起部６をもってプロジェクション溶接を施す。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム系材料からなる複数のバー状のフレーム要素同士をＴ継手の形態で突き合わせた上で溶接を施すことによりフレーム構造体とする方法であって、
相手側のフレーム要素に対して突き合わされることになる特定のフレーム要素の端面に均等な配置となるように極小の接合用突起部を予め形成しておき、
この接合用突起部をもってプロジェクション溶接を施すことによりフレーム要素同士を仮付けし、
その後にフレーム要素同士の突き合わせ部に本溶接を施すことを特徴とするフレーム構造体の溶接組立方法。
【請求項２】
フレーム要素は閉断面形状の押出材であることを特徴とする請求項１に記載のフレーム構造体の溶接組立方法。
【請求項３】
特定のフレーム要素の端面において均等な配置となるように複数の極小面積の接合用突起部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のフレーム構造体の溶接組立方法。
【請求項４】
上記接合用突起部は、特定のフレーム要素の端面の奧部側からその端面に向かって漸次肉厚が小さくなる環状で且つ断面略ウエッジ状のものとして形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のフレーム構造体の溶接組立方法。
【請求項５】
上記接合用突起部は、特定のフレーム要素の端面の奧部側からその端面に向かって肉厚が一定した環状のものとして形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のフレーム構造体の溶接組立方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フレーム構造体の溶接組立方法に関し、例えば自動車の車体フレームをアルミニウムの押出材からなるフレーム要素同士を溶接接合することにより組み立てるようにしたフレーム構造体の溶接組立方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フレーム要素である閉断面構造のアルミニウム系押出材をもってフレーム構造体を組み立てる方法として例えば特許文献１，２に記載のものが知られている。
【０００３】
すなわち、フレーム要素であるアルミニウム系押出材同士を突き合わせた上でその突き合わせ部の全周をミグ溶接等によりいきなり溶接したのでは熱変形によるフレーム構造体の寸法精度の低下が余儀なくされる点を考慮し、特許文献１に記載の技術では、例えば断面矩形状のアルミニウム系押出材同士の溶接に際してその溶接の向きおよび順番の最適化を図ることで変形を抑制し、また特許文献２に記載の技術では、アルミニウム系押出材同士を突き合わせたならば両者にまたがるような補強材を予めスポット溶接にて仮付けし、その後にアーク溶接等による本溶接を施すことで変形を抑制するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−３２４２６５号公報  （図１）
【０００５】
【特許文献２】
特開２００２−３５６１７７号公報  （図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載の技術では、使用するアルミニウム系押出材の断面形状や板厚さらには溶接条件に応じてその都度溶接の向きおよび順番を検討し直す必要があり、工数増加とともに変形抑制効果の上で限界がある。
【０００７】
また、特許文献２に記載の技術では、スポット溶接による仮付け部位ごとにその都度溶融，凝固が行われるため、仮付けによる変形を回避することは困難であり、フレーム構造体の寸法精度の向上に限界がある。その上、別部品として補強材が必要となることもさることながら、その補強材に曲げ加工等が必要となり、部品点数および加工工数の増加によりコストアップが余儀なくされることとなって好ましくない。
【０００８】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、フレーム要素同士を溶接するのに先立ってそれらフレーム要素同士を仮付けすることを前提としつつも、別部品を必要とせずに且つ溶接に伴う変形を未然に防止できるようにした方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、アルミニウム系材料からなる複数のバー状のフレーム要素同士をＴ継手の形態で突き合わせた上で溶接を施すことによりフレーム構造体とする方法であって、相手側のフレーム要素に対して突き合わされることになる特定のフレーム要素の端面に均等な配置となるように極小の接合用突起部を予め形成しておき、この接合用突起部をもってプロジェクション溶接を施すことによりフレーム要素同士を仮付けし、その後にフレーム要素同士の突き合わせ部に本溶接を施すことを特徴とする。
【００１０】
この場合、仮付けとしてのプロジェクション溶接は周知のように双方のフレーム要素に通電しながらそのフレーム要素同士を互いに加圧しながら行う一方、本溶接は例えばミグ（ＭＩＧ）溶接とする。また、フレーム要素は請求項２に記載のように閉断面形状の押出材であるものとし、さらに、請求項３に記載のように特定のフレーム要素の端面において均等な配置となるように複数の極小面積の接合用突起部が形成されていることが変形を確実に防止する上で望ましい。
【００１１】
したがって、請求項１に記載の発明では、本溶接に先立って、フレーム要素同士の突き合わせ面に均等配置された接合用突起部をもってプロジェクション溶接による仮付けが施される。この場合、接合用突起部がその突き合わせ面において均等な配置となっているため、その突き合わせ面近傍での熱伝導が均等なものとなるが故に、熱変形を伴うことなく仮付けすることが可能となる。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、仮付け時の熱変形を未然に防止できることから、フレーム構造体の寸法精度が向上するほか、従来のように別部品を必要としないために溶接継手構造の簡素化とコストダウンを図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１以下の図面は本発明の好ましい実施の形態を示す図であり、図５に示すようにフレーム構造体として自動車の車体フレーム１を組み立てる場合の例を示している。
【００１４】
フレーム構造体である図５の車体フレーム１は、フレーム要素として機能することになる互いにほぼ平行な閉断面構造のサイドシル２，２同士の間に同じくフレーム要素として機能することになる閉断面構造の前後一対のクロスメンバー３，３を架橋的に配置し、それらサイドシル２，２とクロスメンバー３，３とを突き合わせた上でＴ継手の形態で例えばミグ（ＭＩＧ）溶接にて溶接接合することにより組み立てられる。さらに、各サイドシル２，２と一方のクロスメンバー３とのなすコーナー部にその内側から三角形状のメンバーサポート４を配置し、メンバーサポート４の二辺をそれぞれサイドシル２およびクロスメンバー３に溶接接合することにより補強されている。なお、ミグ溶接のすみ肉溶接によりできた溶接ビードを符号５で示す。サイドシル２、クロスメンバー３およびメンバーサポート４はいずれもアルミニウムもしくはアルミニウム合金製のもので、特にサイドシル２およびクロスメンバー３は均一断面の矩形バー状の押出材がそのまま使用されている。
【００１５】
図１はサイドシル２とクロスメンバー３の突き合わせ部の詳細を示しており、サイドシル２の側面に突き合わされることになるクロスメンバー３の開口端面にはその四隅に微小な円柱状の接合用突起部６が予め形成されている。これらの複数の接合用突起部６は、後述するようにサイドシル２とクロスメンバー３の仮止めのためのプロジェクション溶接に際して重要な機能を果たすものであることから、その上下および左右方向で均等もしくは対称な配置となっている。
【００１６】
図２は上記サイドシル２とクロスメンバー３との仮付けのための溶接設備の概略構造を示す。図２に示すように、支持フレーム７には固定側電極８が装着されているとともに、固定側電極８に対向する可動側電極９がリニアガイド１０を介してスライド可能に装着されている。可動側電極９は後述するようにクロスメンバー３を保持するためのグリッパを兼ねており、可動側電極９は加圧シリンダ１１の伸縮作動に応じて固定側電極８に対し進退移動可能となっている。なお、双方の電極８，９は通電ケーブル１２を介して溶接機本体の制御盤１３に接続されている。
【００１７】
図２から明らかなように、サイドシル２は固定側電極８に面接触するように位置決め保持される一方、クロスメンバー３はグリッパを兼ねた可動側電極９に位置決め保持され、この状態をもってサイドシル２とクロスメンバー３は直角となる。
【００１８】
双方の電極８，９への溶接電流の通電と同時に加圧シリンダ１１を伸長動作させると、可動側電極９に支持されたクロスメンバー３はその可動側電極９とともにサイドシル８側に向かって移動し、やがてはクロスメンバー３の端面の各接合用突起部６がサイドシル２の側面に圧接するようになる。
【００１９】
各接合用突起部６がサイドシル２に圧接すると、それらの微小な接合用突起部６に溶接電流が集中して流れることから、その時の抵抗熱によって各接合用突起部６が溶融し、加圧シリンダ１１の加圧力をもって徐々に押し潰される。この接合用突起部６の潰れ変形に伴いクロスメンバー３はその開口端面全面がサイドシル２の側面に密着するようになることから、接触面積の増大により接合用突起部６が溶融しなくなり、最終的にはその接合用突起部６の凝固をもって、すなわちプロジェクション溶接をもってサイドシル２とクロスメンバー３が仮付けされる。
【００２０】
この場合、個々の接合突起部６の溶融，凝固に伴ってサイドシル２およびクロスメンバー３のうち仮付け部位としてそれぞれの接合用突起部６に相当する部分では何らかの熱変形を生じようとするものの、上下および左右方向で均等もしくは対称に配置した四つの接合用突起部６が同時に溶融，凝固するため、サイドシル２およびクロスメンバー３側での熱伝導が均等となり、溶接による熱変形を伴うことなく均一且つ同時に仮付けすることができる。
【００２１】
その上、接合用突起部６のみが溶融するのに伴ってクロスメンバー３がサイドシル２に突き当たるまで押し込まれることになるため、クロスメンバー３の長手方向での収縮がなく、これによってもまた高精度な車体フレーム１を組み立てることができるようになる。
【００２２】
こうして、プロジェクション溶接をもってサイドシル２とクロスメンバー３が順次仮付けされて図５の形態の車体フレーム１が仮組みされたならば、仮付け部位であるサイドシル２とクロスメンバー３の突き合わせ部の全周に例えばミグ溶接によるすみ肉溶接をもって本溶接が施されることになる。
【００２３】
図３は本発明の第２の実施の形態を示し、この実施の形態では、先の独立突起状の複数の接合用突起部６に代えて、クロスメンバー３の開口端面にその奧部側から開口端面に向かって漸次肉厚が小さくなる環状且つ断面略ウエッジ状のテーパ壁部１６を微小面積の接合用突起部として形成したものである。なお、テーパ壁部１６が接合用突起部として機能する以上はその一部がプロジェクション溶接により溶融することになるので、その溶融代を見込んでクロスメンバー３の全長寸法を設定するものとする。
【００２４】
また、図４は本発明の第３の実施の形態を示し、この実施の形態では、先の独立突起状の複数の接合用突起部６に代えて、クロスメンバー３の開口端面に肉厚が一定で且つ薄肉状の環状の接合用突起部２６を形成したものである。
【００２５】
これら第２，３の実施の形態では、サイドシル２に対するテーパ壁部１６もしくは接合用突起部２６の接触面積が第１の実施の形態の独立突起状の接合用突起部６のものとほぼ同等であるにもかかわらず、そのテーパ壁部１６もしくは接合用突起部２６がクロスメンバー３の開口端面の全周において均等に接触することになるので、その開口端面全面での仮付けが可能となり、仮付け強度が向上することになるとともに、熱変形を一段と抑制できることになる。
【００２６】
特に第２の実施の形態では、プロジェクション溶接（仮付け）時にテーパ壁部１６の溶融代（溶融面積）が漸増することになるため、クロスメンバー３の反対側を溶接した際に生じることになる長手方向での収縮に基づく長さ誤差を吸収できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい第１の実施の形態を示す図で、（Ａ）はサイドシルとクロスメンバーの突き合わせ部の分解斜視図、（Ｂ）は同図（Ａ）のａ−ａ線に沿う断面図。
【図２】図１に示したサイドシルとクロスメンバーの仮付け（プロジェクション溶接）を司る溶接設備の概略説明図。
【図３】本発明の好ましい第２の実施の形態を示す図で、（Ａ）はクロスメンバーの要部斜視図、（Ｂ）は同図（Ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図。
【図４】本発明の好ましい第３の実施の形態を示す図で、（Ａ）はクロスメンバーの要部斜視図、（Ｂ）は同図（Ａ）のｃ−ｃ線に沿う断面図。
【図５】フレーム構造体の一例として車体フレームの概略構造を示す斜視図。
【符号の説明】
１…車体フレーム（フレーム構造体）
２…サイドシル（フレーム要素）
３…クロスメンバー（フレーム要素）
４…メンバーサポート
６…接合用突起部
８…固定側電極
９…可動側電極
１１…加圧シリンダ
１６…テーパ壁部（接合用突起部）
２６…接合用突起部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004344942.tif 000006
【図５】
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