(57)【要約】【課題】ガセットとクロスメンバとを十分な結合強度で摩擦攪拌接合する。【解決手段】ガセット４のガセット側取付板部２５には切欠き状の接合凹部３１が形成され、クロスメンバ３のクロスメンバ側取付板部１７には接合凸部２２が形成され、ガセット側取付板部２５とクロスメンバ側取付板部１７とを重ねた組合せ状態で、接合凸部２２が接合凹部３１に侵入する。上記組合せ状態で、接合凸部２２の外側面は接合凹部３１の内側面と対向して近接又は接触し、凸部頂面３３はガセット側取付板部２５の上面２７と略同一面に配置される。接合凹部３１の内側面と接合凸部２２の外側面とは、上記組合せ状態での上面２７と凸部頂面３３との境界３５に沿った摩擦攪拌接合によって線状に接合される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体フレームを形成する第１部材と第２部材とを摩擦攪拌接合によって結合する結合構造であって、
第１表面及び第１裏面を表裏に有し、前記第１部材に一体形成される第１取付板部と、
第２表面及び第２裏面を表裏に有し、前記第２部材に一体形成される第２取付板部と、
前記第１取付板部に形成される切欠き状又は溝状の接合凹部と
前記第２取付板部の前記第２表面から部分的に突出し、前記第１裏面と前記第２表面とが対向する姿勢で前記第１取付板部と前記第２取付板部とを重ねた組合せ状態で前記接合凹部に侵入する接合凸部と、を備え、
前記接合凸部は、前記組合せ状態で、前記接合凹部の内側面と対向して近接又は接触する外側面と、前記第１表面と略同一面に配置される凸部頂面とを有し、
前記組合せ状態の前記第１表面と前記凸部頂面との境界に沿った摩擦攪拌接合によって、前記接合凹部の前記内側面と前記接合凸部の前記外側面とを線状に接合した
ことを特徴とする車体フレームの部材間の結合構造。
【請求項２】
請求項１に記載の結合構造であって、
前記第２部材は、車幅方向に延びるクロスメンバであり、
前記第１部材は、前記クロスメンバの左右にそれぞれ配置され、
前記クロスメンバは、左右の端部に前記第２取付板部がそれぞれ一体形成されるクロスメンバ横板部を有し、
前記クロスメンバ横板部の外面には、車幅方向に直線状に延びる線状凸部が一体形成され、
前記線状凸部の左端部は、前記左の第１部材の前記接合凹部に侵入する左の前記接合凸部であり、
前記線状凸部の右端部は、前記右の第１部材の前記接合凹部に侵入する右の前記接合凸部である
ことを特徴とする車体フレームの部材間の結合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体フレームの部材間を摩擦攪拌接合によって結合する結合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、車体フレームを形成する２つの被接合物を板厚方向に重ねて摩擦攪拌接合によってスポット接合する構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−４４４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１のようなスポット接合では接合範囲が狭く、十分な結合強度が得られない可能性がある。
【０００５】
そこで、本発明は、車体フレームを形成する第１部材と第２部材とを、十分な結合強度で摩擦攪拌接合することが可能な車体フレームの部材間の結合構造の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成すべく本発明の第１の態様は、車体フレームを形成する第１部材と第２部材とを摩擦攪拌接合によって結合する結合構造であって、第１取付板部と、第２取付板部と、接合凹部と、接合凸部とを備える。
【０００７】
第１取付板部は、第１表面及び第１裏面を表裏に有し、第１部材に一体形成される。第２取付板部は、第２表面及び第２裏面を表裏に有し、第２部材に一体形成される。接合凹部は、切欠き状又は溝状であり、第１取付板部に形成される。接合凸部は、第２取付板部の第２表面から部分的に突出し、第１裏面と第２表面とが対向する姿勢で第１取付板部と第２取付板部とを重ねた組合せ状態で接合凹部に侵入する。接合凸部は、上記組合せ状態で、接合凹部の内側面と対向して近接又は接触する外側面と、第１表面と略同一面に配置される凸部頂面とを有する。
【０００８】
接合凹部の内側面と接合凸部の外側面とは、上記組合せ状態での第１表面と凸部頂面との境界に沿った摩擦攪拌接合によって線状に接合される。
【０００９】
上記構成では、第１表面と凸部頂面との境界に沿った摩擦攪拌接合によって、接合凹部の内側面と接合凸部の外側面とを線状に接合したので、接合凹部（第１部材）と接合凸部（第２部材）とを広範囲に亘って接合することができ、十分な結合強度を確保することができる。
【００１０】
本発明の第２の態様は、第１の態様の結合構造であって、第２部材は、車幅方向に延びるクロスメンバであり、第１部材は、クロスメンバの左右にそれぞれ配置される。クロスメンバは、左右の端部に第２取付板部がそれぞれ一体形成されるクロスメンバ横板部を有する。クロスメンバ横板部の外面には、車幅方向に直線状に延びる線状凸部が一体形成される。線状凸部の左端部は、左の第１部材の接合凹部に侵入する左の接合凸部であり、線状凸部の右端部は、右の第１部材の接合凹部に侵入する右の接合凸部である。
【００１１】
上記構成では、クロスメンバ横板部の外面から線状凸部が突出して車幅方向に直線状に延びるので、線状凸部によってクロスメンバの剛性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、車体フレームを形成する第１部材と第２部材とを、十分な結合強度で摩擦攪拌接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る結合構造の斜視図である。
【図２】図１のII−II矢視断面図である。
【図３】図２を矢印III方向から視た平面図である。
【図４】第１の変形例の斜視図である。
【図５】第２の変形例の斜視図である。
【図６】第３の変形例の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図中の矢印ＦＲは車両の前方を、ＵＰは上方を、ＩＮは車幅方向内側をそれぞれ示す。また、以下の説明において、前後方向は車両の前後方向を意味し、左右方向は車両の前方を向いた状態での左右方向を意味する。
【００１５】
本実施形態の車両は、車体フレーム１を有するトラック等であり、車体フレーム１は、図１に示すように、左右１対のサイドメンバ２と、クロスメンバ（第２部材）３と、左右１対のガセット（第１部材）４とを備える。
【００１６】
左右のサイドメンバ２は、車幅方向の両側で互いに離間して前後方向に延びる。各サイドメンバ２は、車幅方向内側に開口するＵ状断面であり、略鉛直に起立して前後方向に延びる縦壁部１１と、縦壁部１１の上端縁及び下端縁からそれぞれ車幅方向内側に曲折して相対向する上壁部１２及び下壁部１３とを一体的に有する。
【００１７】
クロスメンバ３は、左右のサイドメンバ２の間で車幅方向に直線状に延びる。クロスメンバ３は、押出成型によって閉断面形状（本実施形態では車幅方向外側に開口する矩形筒形状）に形成されたアルミ材であり、前後１対の縦板部１４と上板部（クロスメンバ横板部）１５と下板部（クロスメンバ横板部）１６とを一体的に有する。上板部１５と下板部１６とは、上下に離間して相対向し、前後の縦板部１４は、前後に離間して相対向して起立する。前側の縦板部１４は、上板部１５の前端縁と下板部１６の前端縁とを連結し、後側の縦板部１４は、上板部１５の後端縁と下板部１６の後端縁とを連結する。
【００１８】
図１〜図３に示すように、クロスメンバ３の上板部１５の左右の端部と、下板部１６の左右の端部とは、上下のクロスメンバ側取付板部（第２取付板部）１７をそれぞれ構成する。上側のクロスメンバ側取付板部１７は、第２表面としての上面（上板部１５の上面の左右の端部）１８と、第２裏面としての下面（上板部１５の下面の左右の端部）１９とを表裏に有する（図２参照）。同様に、下側のクロスメンバ側取付板部１７は、第２表面としての下面（下板部１６の下面の左右の端部）２０と、第２裏面としての上面（下板部１６の上面の左右の端部）２１とを表裏に有する（図２参照）。
【００１９】
上板部１５の前後方向の略中央には、上板部１５の上面（外面）から上方に突出して車幅方向に直線状に延びる上側の線状凸部１０が一体形成される。上側の線状凸部１０の左端部と右端部とは、上側の左右のクロスメンバ側取付板部１７の上面１８から部分的に突出する上側の左右の接合凸部２２をそれぞれ構成する。
【００２０】
同様に、下板部１６の前後方向の略中央には、下板部１６の下面（外面）から下方に突出して車幅方向に直線状に延びる下側の線状凸部１０が一体形成される。下側の線状凸部１０の左端部と右端部とは、下側の左右のクロスメンバ側取付板部１７の下面２０から部分的に突出する下側の左右の接合凸部２２をそれぞれ構成する。
【００２１】
接合凸部２２の外縁は、前後の直線部分と車幅方向外側の半円状の湾曲部分とからなる。クロスメンバ３の押出成型時には、上下の線状凸部１０の凸形状も上板部１５及び下板部１６と同時に形成され、押出成型後の凸形状の左右の端部を湾曲状に切除することによって、接合凸部２２が形成される。
【００２２】
ガセット４は、クロスメンバ３の左右の端部と左右のサイドメンバ２とを結合するために、クロスメンバ３の左右の端部にそれぞれ配置され固定される。クロスメンバ３の左端部と右端部とには、それぞれ上下２つ（左右で計４つ）のガセット４が固定される。これら４つのガセット４は、全て同一形状のアルミ材であり、各ガセット４は、ガセット横板部２３とガセット縦板部２４とを一体的に有する。
【００２３】
ガセット横板部２３は、全体が上下方向と略直交する平板状であり、車幅方向内側のガセット側取付板部（第１取付板部）２５と車幅方向外側の延長板部２６とを一体的に有する。ガセット側取付板部２５は、クロスメンバ３の上下のクロスメンバ側取付板部１７に、摩擦攪拌接合によって溶着されて固定される。ガセット横板部２３は、車幅方向外側に向かってクロスメンバ３の前方及び後方へ拡がる略台形状であり、延長板部２６は、ガセット側取付板部２５の車幅方向外端から車幅方向外側に延びる。
【００２４】
上側のガセット４のガセット側取付板部２５は、第１表面としての上面２７と、第２裏面としての下面２８とを表裏に有する（図２参照）。同様に、下側のガセット４のガセット側取付板部２５は、第２表面としての下面２９と、第２裏面としての上面３０とを表裏に有する（図２参照）。
【００２５】
上下のガセット側取付板部２５には、車幅方向外側に凹む切欠き状の接合凹部３１が形成される。接合凹部３１の内縁は、接合凸部２２の外縁と同様に、前後の直線部分と車幅方向外側の半円状の湾曲部分とからなり、接合凸部２２の外縁よりも僅かに大きい寸法形状に設定される。
【００２６】
上側の左右の接合凸部２２は、上側のガセット４のガセット側取付板部２５の下面２８と上側のクロスメンバ側取付板部１７の上面１８とが対向する姿勢でガセット側取付板部２５をクロスメンバ側取付板部１７に上方から重ねた組合せ状態で、上側の左右の接合凹部３１にそれぞれ侵入する。
【００２７】
同様に、下側の左右の接合凸部２２は、下側のガセット４のガセット側取付板部２５の上面３０と下側のクロスメンバ側取付板部１７の下面２０とが対向する姿勢でガセット側取付板部２５をクロスメンバ側取付板部１７に下方から重ねた組合せ状態で、下側の左右の接合凹部３１にそれぞれ侵入する。
【００２８】
上記組合せ状態で、接合凸部２２の外側面３２は、接合凹部３１の内側面３４と対向して近接又は接触する（図２参照）。また、上側の接合凸部２２の凸部頂面３３は、上側のガセット側取付板部２５の上面２７と略同一面に配置され、下側の接合凸部２２の凸部頂面３３は、下側のガセット側取付板部２５の下面２９と略同一面に配置される（図２参照）。
【００２９】
そして、上記組合せ状態において、上側の接合凹部３１の内側面３４と接合凸部２２の外側面３２とは、上側のガセット側取付板部２５の上面２７と凸部頂面３３との境界３５に沿った摩擦攪拌接合によって線状に接合され、下側の接合凹部３１の内側面３４と接合凸部２２の外側面３２とは、下側のガセット側取付板部２５の下面２９と凸部頂面３３との境界３５に沿った摩擦攪拌接合によって線状に接合される。
【００３０】
摩擦攪拌接合では、接合ツール５０を押付けた際のガセット側取付板部２５及び接合凸部２２の変形を抑制するための中子５１をクロスメンバ３の内側に挿入した状態で、接合ツール５０を境界３５の一方の直線部分の車幅方向内側の端部に押付けた後、一方の直線部分から湾曲部分を経由して他方の直線部分の車幅方向内側の端部に達するように、接合ツール５０を押付けたまま境界３５に沿って移動させる（接合範囲を図３に×印で示す）。
【００３１】
ガセット縦板部２４は、先端縁の前後方向の中央部分が切り欠かれた矩形平板状であり、延長板部２６の車幅方向外端縁の略全域から下方又は上方へ（上側のガセット４のガセット縦板部２４は下方へ、下側のガセット４のガセット縦板部２４は上方へ）略直角に曲折して延びる。
【００３２】
ガセット横板部２３（第１取付板部２５）がクロスメンバ３に固定されたガセット取付状態で、ガセット縦板部２４は、クロスメンバ３の左右の先端よりも車幅方向外側に突出し、ガセット縦板部２４は、サイドメンバ２の上壁部１２と下壁部１３との間に車幅方向内側から挿入されて、サイドメンバ２の縦壁部１１の車幅方向内側面に面接触した状態で縦壁部１１に結合される。
【００３３】
ガセット縦板部２４は、クロスメンバ３よりも前方に配置される前側のサイドメンバ固定部３６と、クロスメンバ３よりも後方に配置される後側のサイドメンバ固定部３７とを一体的に有する。前後のサイドメンバ固定部３６，３７には、それぞれ２箇所のボルト挿通孔３８が形成され、４箇所のボルト挿通孔３８は前後方向に直線状に並ぶ。サイドメンバ２の縦壁部１１には、各ボルト挿通孔３８と連通するボルト挿通孔３９が形成され、ガセット縦板部２４は、４組（前側の２組と後側の２組）のボルト挿通孔３８，３９にそれぞれボルト４０を挿通し、反対側からナット４１を螺合して締付けることによって、縦壁部１１に固定される（図３参照）。
【００３４】
前側のサイドメンバ固定部３６と後側のサイドメンバ固定部３７との間の中央領域には、ガセット縦板部２４の上下方向の板幅を減少させる切欠き部４３が形成される。ガセット縦板部２４の先端縁（下端縁又は上端縁）は、前後のサイドメンバ固定部３６，３７では前後方向に直線状に延び、中央領域では切欠き部４３によって上方又は下方へ凹み、中央領域４２の板幅は、前後のサイドメンバ固定部３６，３７の板幅よりも短い。ガセット縦板部２４のうち前後のサイドメンバ固定部３６，３７の間の中間領域は、捻り剛性に与える影響が前後のサイドメンバ固定部３６，３７よりも小さく、この中間領域の上下方向の板幅を切欠き部４３によって減少させるので、ガセット４の捻り剛性を確保しつつ、ガセット４を軽量化することができる。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態によれば、上側のガセット４については、ガセット側取付板部２５の上面２７と凸部頂面３３との境界３５に沿った摩擦攪拌接合によって、また下側のガセット４については、ガセット側取付板部２５の下面２９と凸部頂面３３との境界３５に沿った摩擦攪拌接合によって、接合凹部３１の内側面３４と接合凸部２２の外側面３２とを線状に接合したので、接合凹部３１（ガセット４）と接合凸部２２（クロスメンバ３）とを広範囲に亘って接合することができ、十分な結合強度を確保することができる。
【００３６】
また、クロスメンバ３の上板部１５及び下板部１６の上面及び下面の車幅方向の略全域から線状凸部１０が突出して車幅方向に直線状に延びるので、線状凸部１０によってクロスメンバ３の剛性を高めることができる。
【００３７】
なお、上記実施形態では、クロスメンバ３に線状凸部１０（接合凸部２２）を形成し、ガセット４に溝状の接合凹部３１を形成したが、図４に示すように、クロスメンバ３に溝状の接合凹部４４を形成し、ガセット４に接合凸部４５を形成してもよい。
【００３８】
また、図５に示すように、線状凸部１０（接合凸部２２）と接合凹部３１とを複数組（図５では２組）設けてもよい。
【００３９】
また、上記実施形態では、クロスメンバ３の左右に上下のガセット４を同じ姿勢でそれぞれ固定したが、上下のガセット４の一方を反転（天地を逆転）してクロスメンバ３に固定してもよい。
【００４０】
また、図６に示すように、上下のガセット４を一体化した（例えば、図１の上下のガセット縦板部２４を１つのガセット縦板部４６として連続させた）ガセット５を、クロスメンバ３の左右に１つずつ固定してもよい。この場合、ガセット縦面部３１の中央部分に開口孔状の切欠き部４７を形成してもよい。
【００４１】
また、クロスメンバ３の形状は、特に限定されず、前方又は後方に開口するＵ状断面など他の形状であってもよい。
【００４２】
また、本発明の結合構造を、クロスメンバとガセットとの結合以外に用いてもよい。
【００４３】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の結合構造は、トラックその他の車両の車体フレームに広く適用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１  車体フレーム
２  サイドメンバ
３  クロスメンバ（第２部材）
４，５  ガセット（第１部材）
１０  線状凸部
１１  縦壁部
１２  上壁部
１３  下壁部
１４  縦板部
１５  上板部（クロスメンバ横板部）
１６  下板部（クロスメンバ横板部）
１７  上下のクロスメンバ側取付板部（第２取付板部）
１８  上側のクロスメンバ側取付板部の上面（第２表面）
１９  上側のクロスメンバ側取付板部の下面（第２裏面）
２０  下側のクロスメンバ側取付板部の下面（第２表面）
２１  下側のクロスメンバ側取付板部の上面（第２裏面）
２２，４５  接合凸部
２３  ガセット横板部
２４，４６  ガセット縦板部
２５  ガセット側取付板部（第１取付板部）
２６  延長板部
２７  上側のガセット側取付板部の上面（第１表面）
２８  上側のガセット側取付板部の下面（第１裏面）
２９  下側のガセット側取付板部の下面（第１表面）
３０  下側のガセット側取付板部の上面（第１裏面）
３１，４４  接合凹部
３２  接合凸部の外側面
３３  凸部頂面
３４  接合凹部の内側面
３５  境界
５０  接合ツール
５１  中子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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