(57)【要約】【課題】接接合後に、平坦な面を有する閉断面構造が得られ、設計仕様に応じた高精度のフレームを容易に得ることができるアルミニウム合金製フレーム及びその製造方法を提供する。【解決手段】アルミニウム合金板をプレス成形して、幅方向の断面がコ字状のフレーム部材を得る。このフレーム部材１０，１１は、幅方向の中央部１０ａ、１１ａと、この中央部に対して直交するようにプレス成形により曲げ加工された両側部１０ｂ、１１ｂとを有し、両側部１０ｂ、１１ｂは、開放端部間の間隔が中央部側の端部間の間隔と等しいか、それより小さく、前記中央部が外側に湾曲している。フレーム部材１１を係止部材１４により係止して溶接治具１２ａ、１２ｂ及び押圧部材１３あ、１３ｂによりフレーム部材１０，１１を押圧し、側部同士を溶接接合すると、面が平坦なフレームが得られる。【選択図】図２
2007268594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス成形により断面がコ字状になるように成形された１対のアルミニム合金製フレーム部材と、これらの１対のフレーム部材の幅方向の開放端部同士を溶接した溶接部と、を有し、前記フレーム部材は、幅方向の中央部と、この中央部に対して直交するようにプレス成形により曲げ加工された両側部とを有し、前記両側部は、開放端部間の間隔が前記中央部側の端部間の間隔と等しいか、それより小さくなり、前記中央部が外側に湾曲するように、加工されたものであることを特徴とするアルミニウム合金製フレーム。
【請求項２】
アルミニウム合金板をプレス成形して、幅方向の断面がコ字状のフレーム部材であって、幅方向の中央部と、この中央部に対して直交するようにプレス成形により曲げ加工された両側部とを有し、前記両側部が、開放端部間の間隔が前記中央部側の端部間の間隔と等しいか、それより小さく、前記中央部が外側に湾曲したフレーム部材を得る工程と、１対の溶接治具間に１対のフレーム部材をその開放端部同士を重ねあわせて配置し、前記開放端部が内側に重ねられたフレーム部材についてその１対の開放端縁を係止する係止部材を配置する工程と、外側に重ねられたフレーム部材についてその１対の側部を押圧治具により相互に近づく方向に押圧し、前記溶接治具及び押圧治具により前記１対のフレーム部材を拘束する工程と、前記１対のフレーム部材の重ねられた側部同士を溶接により接合する工程とを有することを特徴とするアルミニム合金製フレームの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トラックのフレーム等に使用されるアルミニウム合金製フレーム及びその製造方法に関し、特に、板厚が４ｍｍ以上の中厚板のアルミニウム合金板を使用したトラックフレーム構造において製造時の位置決め精度を高めたアルミニウム合金製フレーム部材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トラックのフレームには、断面が「コ」字形状の部材が使用されている。しかし、近時の車体の軽量化の要求から、鋼板に代わってアルミニウム合金板の使用が進められ、剛性及び衝突安全性の観点から、断面が「ロ」字形状の閉断面形状のアルミニウム合金製フレームの使用が検討されている。例えば、特許文献１はフレームに押出形材を使用した例であるが、押出形材はその製法上、断面形状が長手方向にわたって略同一のものであり、断面が変化するフレームは製造が困難である。
【０００３】
このため、この断面「ロ」字形状の閉断面のアルミニウム合金製フレームは、先ず、断面「コ」形状のフレーム部材をプレス成形により製造し、その同一方向に折り曲げられた幅方向両端部を、他の断面「コ」字状フレーム部材の同様に同一方向に折り曲げられた幅方向両端部に夫々溶接により接合することにより製造される。
【０００４】
即ち、先ず、図６に示すように、アルミニム合金板をプレス成形により、断面が「コ」字形状になるように成形してフレーム部材１を得る。このとき、アルミニウム合金製フレーム部材１には、幅方向の中央部１ａと、この中央部１ａに対し、垂直に屈曲されるように、プレス成形により曲げ加工された両側部１ｂとが形成される。そして、図７に示すように、アルミニウム合金製フレーム部材１の幅方向端部（開放端部）同士を溶接接合する。即ち、このアルミニウム合金製フレーム部材１の断面「コ」字状成形体に対し、その中央部１ａの中央に孔５を形成し、孔６が形成された１対の溶接治具２ａ、２ｂ間にアルミニウム合金製フレーム部材１をその孔５，６の位置を一致させて挟み、頭部を有するピン４ａ、４ｂをその頭部と治具２ａ、２ｂとの間でアルミニウム製フレーム部材１を挟むようにして、孔５，６に挿通させることにより、このピン４ａ、４ｂによりアルミニウム合金製フレーム部材１を溶接治具２ａ、２ｂに固定する。これにより、アルミニウム合金製フレーム部材１は溶接治具２ａ、２ｂにより水平方向について拘束される。そして、アルミニウム合金製フレーム部材１の１対の側部１ｂを、上方及び下方から、押圧治具３ａ、３ｂにより押圧し、アルミニウム合金製フレーム部材１を押圧治具３ａ、３ｂにより垂直方向に拘束する。この状態で、アルミニウム合金製フレーム部材１の側部１ｂの開放端部同士を溶接により接合する。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３１４８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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６に示すように、先ず、アルミニム合金板をプレス成形により、断面が「コ」字形状になるように成形するが、このとき、プレス成形においては、中央部１ａと側部１ｂとが９０°の角度をなすように加工させるものの、実際には、スプリングバックという現象により、側部１ｂが中央部１ａに対し、開いた状態に成形される。
【０００７】
このため、図７に示すように、溶接治具２ａ、２ｂ間及び押圧治具３ａ、３ｂ間にアルミニウム合金製フレーム部材１を拘束すると、アルミニウム合金製フレーム部材１の中央部１ａが弓状に湾曲する。このため、１対のアルミニウム合金製フレーム部材１の側部１ｂ同士を溶接接合すると、得られた閉断面フレームは、本来、平坦であるべき中央部１ａが弓状に湾曲したものとなる。これは、設計仕様に応じた形状が得られていないために、フレームとしての剛性及び強度を低下させることになり、実際の用途での信頼性を損ねる結果となる。
【０００８】
更に、図８に示すように、使用するアルミニウム合金板が、スプリングバックが大きい材質の場合、フレーム部材１は、その中央部１ａが内側に凸となるように反り返る。こうなると、図９に示すように、ピン４ａ、４ｂにより、中央部１ａを外側に引張り、図９に実線にて示すように、中央部１ａを溶接治具２ａ、２ｂに接触させて平板状にしようとしても、平板状に矯正することは極めて困難になる。このため、スプリングバックが大きな材質の場合は、図９に破線にて示すように、中央部１ａは内側に突出するように変形したままとなり、平板状の閉断面構造のフレームは得られない。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、溶接接合後に、平坦な面を有する閉断面構造が得られ、設計仕様に応じた高精度のフレームを容易に得ることができるアルミニウム合金製フレーム及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るアルミニウム合金製フレームは、プレス成形により断面がコ字状になるように成形された１対のアルミニム合金製フレーム部材と、これらの１対のフレーム部材の幅方向の開放端部同士を溶接した溶接部と、を有し、前記フレーム部材は、幅方向の中央部と、この中央部に対して直交するようにプレス成形により曲げ加工された両側部とを有し、前記両側部は、開放端部間の間隔が前記中央部側の端部間の間隔と等しいか、それより小さくなり、前記中央部が外側に湾曲するように、加工されたものであることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るアルミニウム合金製フレームの製造方法は、アルミニウム合金板をプレス成形して、幅方向の断面がコ字状のフレーム部材であって、幅方向の中央部と、この中央部に対して直交するようにプレス成形により曲げ加工された両側部とを有し、前記両側部が、開放端部間の間隔が前記中央部側の端部間の間隔と等しいか、それより小さく、前記中央部が外側に湾曲したフレーム部材を得る工程と、１対の溶接治具間に１対のフレーム部材をその開放端部同士を重ねあわせて配置し、前記開放端部が内側に重ねられたフレーム部材についてその１対の開放端縁を係止する係止部材を配置する工程と、外側に重ねられたフレーム部材についてその１対の側部を押圧治具により相互に近づく方向に押圧し、前記溶接治具及び押圧治具により前記１対のフレーム部材を拘束する工程と、前記１対のフレーム部材の重ねられた側部同士を溶接により接合する工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、アルミニウム合金板をプレス成形して、フレーム部材の１対の側部が、その開放端部の間隔が中央部側の端部の間隔と等しいか、又は小さくなるフレーム部材を成形し、このフレーム部材の中央部を１対の溶接治具により拘束し、各１対の側部の外面を押圧治具により押圧することにより、フレーム部材は、プレス成形時に外側に湾曲していた中央部が平坦となり、各フレーム部材の１対の側部は相互に平行になる。従って、この拘束状態で１対のフレーム部材の開放端部同士を溶接により接合すれば、断面が矩形であり、その全ての面が平坦がフレームを得ることができる。従って、本発明により、設計仕様に応じて高精度の形状を有するフレーム部材を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の実施形態に係るアルミニウム合金製フレームの製造に使用するフレーム部材を示す断面図、図２はその製造方法を示す断面図である。本実施形態においては、先ず、アルミニウム合金板をプレス成形して、断面が基本的には「コ」字形状をなすフレーム部材１０，１１を形成する。各フレーム部材１０，１１は、幅方向に、中央部１０ａ、１１ａと、両側部１０ｂ、１１ｂとを有し、両側部１０ｂ、１１ｂは、中央部１０ａ、１１ａに対し、ほぼ直交するように、中央部１０ａ、１１ａに対し屈曲している。そして、中央部１０ａ、１１ａは、外側に湾曲又は屈曲している。側部１０ｂ、１１ｂが夫々中央部１０ａ、１１ａに対してなす角度は、直角又はその近傍の角度になっており、従って、中央部１０ａ、１１ａが外側に湾曲又は屈曲していることから、両フレーム部材１０，１１は、その側部１０ｂ、１１ｂの開放端部間の間隔が、中央部側の端部間の間隔と等しいか、又は小さくなっている。このように、少なくとも中央部１０ａ、１１ａが外側に湾曲又は屈曲し、側部１０ｂ、１１ｂの開放端部間の間隔が、中央部側の端部間の間隔と等しいか、又は小さくなるように、スプリングバックによる広がりを考慮して、プレス成形におけるアルミニウム合金板のプレス条件を設定する。又は、プレス条件を設定してスプリングゴーを起こし、成形後のフレーム部材の側部１０ｂ、１１ｂの開放端部間の間隔が、中央部側の端部間の間隔より小さくなるようにしてもよい。
【００１４】
このような形状を有するようにプレス成形されたアルミニウム合金製フレーム部材１０，１１は、図２に示すように、それらの開放端部同士を一部重ね合わせて、１対の溶接治具１２ａ、１２ｂ間に配置される。本実施形態においては、側部１０ｂの端部間の間隔の方が側部１１ｂの端部間の間隔よりも大きいために、側部１０ｂが側部１１ｂの外面に重なり、側部１０ｂが側部１１ｂを挟むように配置される。そして、大きい方のフレーム部材１０の内面に、断面「コ」字状の係止部材１４を重ねて配置し、係止部材１４の両端縁を、小さい方のフレーム部材１１の開放端部の両端縁に突き合わせ、フレーム部材１０及び係止部材１４により、フレーム部材１１を拘束する。この状態では、図２に破線にて示すように、中央部１０ａ、１１ａが外側に膨らみ、側部１０ｂ、１１ｂがその重なり部が凹むような形状を有している。
【００１５】
次いで、押圧治具１３ａ、１３ｂを、フレーム部材１０の側部１０ｂの外面に当接させ、押圧治具１３ａ、１３ｂをその先端面がフレーム部材１０の中央部１０ａと側部１０ｂとの屈曲部の外面位置に一致するように固定し、溶接治具１２ａ、１２ｂを相互に接近移動させて、フレーム部材１０，１１の中央部１０ａ、１１ａを押圧する。これにより、フレーム部材１０，１１は、その中央部１０ａ、１１ａが溶接治具１２ａ、１２ｂの対向面に合わせて平坦になるように変形する。このとき、小さい方のフレーム部材１１は、その開放端縁が係止部材１４により係止されて、この係止部材１４が溶接治具１２ａ、１２ｂの押圧に対して、フレーム部材１１に抗力を及ぼし、大きい方のフレーム部材１０に対し、係止部材１４はその屈曲部近傍で抗力を及ぼす。この状態で、溶接治具１２ａ、１２ｂが相互に接近する方向に、両フレーム部材１０，１１に対して押圧力を及ぼすので、フレーム部材１０，１１はその中央部１０ａ、１１ａが溶接治具１２ａ、１２ｂによる応力を受けて、平坦になるように変形する。これにより、各フレーム部材１０，１１の各１対の側部１０ｂ、１１ｂ同士が相互に平行になる。
【００１６】
この状態で、側部１０ｂと側部１１ｂとを溶接により接合する。これにより、側部１０ｂ、１１ｂが相互に平行で、中央部１０ａ、１１ａが平坦な閉断面構造のフレームが得られる。従って、このフレームは、断面形状が矩形であり、その４面は平坦であり、設計仕様に一致した高精度の断面形状を有している。図３はこの溶接後のフレームの断面構造を示す。溶接部１５により接合されたフレームは、各４面が平坦であり、強度及び剛性等の面で信頼性が高い。
【００１７】
本発明のフレームは図４及び図５に示すように、断面形状は、矩形であるが、その長手方向の形状は任意に成形することができる。
【００１８】
本発明においては、単に、フレーム部材１０，１１のプレス成形後の断面形状を、図１に示すように、側部１０ｂ、１１ｂの開放端部側が内側に入り込み、中央部１０ａ、１１ａが外側に膨らむように、設定するだけで、極めて簡便に４辺が平坦な閉断面形状のフレームを得ることができる。このため、本発明のフレームは、設計仕様どおりの剛性及び強度を得ることができ、トラック等に組み込まれたときの信頼性が高い。
【００１９】
また、本発明においては、図７、９に示すようなピン４ａ、４ｂを使用しない。従って、フレーム部材には孔５を設ける必要がなく、溶接治具にも孔６を設ける必要がない。このため、ピン４ａ、４ｂのように、複雑な構造を有し、頭部の耐久性に問題があるピンを省略することができ、同時に、孔５，６を設けることによるフレーム及び溶接治具の強度劣化を防止することができる。係止部材１４は、フレームの構造全体に設けることは必要なく、フレーム部材を閉経されるに必要な部位にのみ設置すればよい。係止部材１４の形状は、断面が「コ」字状の場合に限らず、Ｌ字状の断面構造を有する部材、板材、ブロック、レインフォース材等、フレーム部材１０，１１を溶接治具１２ａ、１２ｂ間に保持できるものであれば、種々のものを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態のフレーム部材を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態のフレームの製造方法を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態のフレームの断面形状を示す断面図である。
【図４】本発明のフレームを示す図である。
【図５】同じく本発明のフレームを示す図である。
【図６】従来のフレーム部材を示す断面図である。
【図７】従来のフレームの製造方法を示す図である。
【図８】従来のスプリングバックが大きい材質の場合のフレーム部材を示す断面図である。
【図９】それを使用したフレームの製造方法を示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
１，１０，１１；フレーム部材
１ａ、１０ａ、１１ａ：中央部
１ｂ、１０ｂ、１１ｂ：側部
２ａ、２ｂ、１２ａ、１２ｂ：溶接治具
３ａ、３ｂ、１３あ、１３ｂ：押圧治具
１４：係止部材
【図１】
2007268594.tif 000003
【図２】
2007268594.tif 000004
【図３】
2007268594.tif 000005
【図４】
2007268594.tif 000006
【図５】
2007268594.tif 000007
【図６】
2007268594.tif 000008
【図７】
2007268594.tif 000009
【図８】
2007268594.tif 000010
【図９】
2007268594.tif 000011