JP3503940B2 - 中空型材の継手構造およびその接合方法 - Google Patents
中空型材の継手構造およびその接合方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、車両の構体等に用い
るアルミニウム合金製のトラス形状の上下の表板で構成
する中空型材、すなわち上下の表板を傾斜ウェブで繋い
だ中空型材を所定の長さに摩擦撹拌接合するための接合
部構造および接合方法に関するもので、上記中空型材の
端部接合部を上表板を互いに突き合わせたとき、上表板
の端部間に開口部ができるように上表板を下表板よりも
引っ込めた構造にし、且つ、上記開口部に上表板を繋ぐ
継手板を嵌めてこれを上表板に接合するものにおいて、
継手板と上表板とを仮溶接することなく突き合せ接合で
きるようにすることにより、中空型材相互の接合工数を
低減することができるものである。
るアルミニウム合金製のトラス形状の上下の表板で構成
する中空型材、すなわち上下の表板を傾斜ウェブで繋い
だ中空型材を所定の長さに摩擦撹拌接合するための接合
部構造および接合方法に関するもので、上記中空型材の
端部接合部を上表板を互いに突き合わせたとき、上表板
の端部間に開口部ができるように上表板を下表板よりも
引っ込めた構造にし、且つ、上記開口部に上表板を繋ぐ
継手板を嵌めてこれを上表板に接合するものにおいて、
継手板と上表板とを仮溶接することなく突き合せ接合で
きるようにすることにより、中空型材相互の接合工数を
低減することができるものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、車両の構体を構成する骨組み構
造体は、車両重量の軽量化を図るためにアルミニウム合
金製のトラス形状の中空パネル構造体が多く使われてい
る。しかし、これらアルミニウム合金製の中空パネル構
造体は、押し出し型材として製作するためにその長さが
比較的短く、これを車両の構体に用いる場合にはこれを
繋ぎ合わせて使わざるを得ず、従来はその接合がＭＩＧ
溶接やＴＩＧ溶接で行われていた。最近では、これらの
接合を摩擦撹拌接合によって行うようになっており、こ
の場合の摩擦撹拌接合による接合は、図３に示すよう
に、先ず下表板を摩擦撹拌接合機で接合し、次いで上表
板の接合を行うものである（例えば、特開平９−３０９
１６４号公報）。この場合、中空パネル構造体の下表板
３４，３４ａは互いに突き合わされた状態で摩擦撹拌接
合装置にセットされる。このとき上表板３３，３３ａは
下表板３４，３４ａよりも引っ込んでおり、この間に開
口部ができた状態で下表板３４，３４ａは摩擦撹拌接合
装置のベットに載せられている。そして、上表板３３，
３３ａの端部間の開口部から摩擦撹拌接合工具を挿入し
て下表板３４，３４ａの突合せ面を接合し、その後に平
板状の継手部材６０を上方から嵌めて上表板３３，３３
ａの段付きの棚部３５，３５ａに載せ、上表板の肩部と
継手部材６０の端部とを仮付けして固定し、その後に上
表板の棚部３５，３５ａと継ぎ手部材６０の端部、すな
わち、上表板と継手部材６０との平面な重合部を上から
摩擦撹拌接合するものである。
造体は、車両重量の軽量化を図るためにアルミニウム合
金製のトラス形状の中空パネル構造体が多く使われてい
る。しかし、これらアルミニウム合金製の中空パネル構
造体は、押し出し型材として製作するためにその長さが
比較的短く、これを車両の構体に用いる場合にはこれを
繋ぎ合わせて使わざるを得ず、従来はその接合がＭＩＧ
溶接やＴＩＧ溶接で行われていた。最近では、これらの
接合を摩擦撹拌接合によって行うようになっており、こ
の場合の摩擦撹拌接合による接合は、図３に示すよう
に、先ず下表板を摩擦撹拌接合機で接合し、次いで上表
板の接合を行うものである（例えば、特開平９−３０９
１６４号公報）。この場合、中空パネル構造体の下表板
３４，３４ａは互いに突き合わされた状態で摩擦撹拌接
合装置にセットされる。このとき上表板３３，３３ａは
下表板３４，３４ａよりも引っ込んでおり、この間に開
口部ができた状態で下表板３４，３４ａは摩擦撹拌接合
装置のベットに載せられている。そして、上表板３３，
３３ａの端部間の開口部から摩擦撹拌接合工具を挿入し
て下表板３４，３４ａの突合せ面を接合し、その後に平
板状の継手部材６０を上方から嵌めて上表板３３，３３
ａの段付きの棚部３５，３５ａに載せ、上表板の肩部と
継手部材６０の端部とを仮付けして固定し、その後に上
表板の棚部３５，３５ａと継ぎ手部材６０の端部、すな
わち、上表板と継手部材６０との平面な重合部を上から
摩擦撹拌接合するものである。
【０００３】
【解決しようとする課題】しかし、上記従来のパネル構
造体の接合方法では、上表板３３，３３ａを接合する際
に、平板状の継手部材６０を上表板の上記棚部３５，３
５ａに載置したままで、継手部材６０と上記棚部３５，
３５ａとの重合面を摩擦撹拌接合するとすれば、摩擦撹
拌接合時に様々な大きな力が作用するので、接合面の位
置ズレが生じ、このために適正に接合することができな
い。このために、継手部材６０と上表板とを仮接合して
おくことが不可欠であり、この仮接合のための作業工数
が製造コストを高くする原因の一つである。この発明
は、上記従来技術の問題点を解消しようとするもので、
アルミニウム合金製のトラス形状の中空型材の下表板を
突き合わせ接合し、上表板の端部間に継手板を嵌めて開
口部を塞ぎ、上表板の棚部と上記継手板の重合部とを摩
擦撹拌接合する中空型材の継手構造について、上記継手
板と上表板とを仮接合することなしに、上表板と継手板
とを摩擦撹拌接合できるように、上記継手構造を工夫す
ることをその課題とするものである。
造体の接合方法では、上表板３３，３３ａを接合する際
に、平板状の継手部材６０を上表板の上記棚部３５，３
５ａに載置したままで、継手部材６０と上記棚部３５，
３５ａとの重合面を摩擦撹拌接合するとすれば、摩擦撹
拌接合時に様々な大きな力が作用するので、接合面の位
置ズレが生じ、このために適正に接合することができな
い。このために、継手部材６０と上表板とを仮接合して
おくことが不可欠であり、この仮接合のための作業工数
が製造コストを高くする原因の一つである。この発明
は、上記従来技術の問題点を解消しようとするもので、
アルミニウム合金製のトラス形状の中空型材の下表板を
突き合わせ接合し、上表板の端部間に継手板を嵌めて開
口部を塞ぎ、上表板の棚部と上記継手板の重合部とを摩
擦撹拌接合する中空型材の継手構造について、上記継手
板と上表板とを仮接合することなしに、上表板と継手板
とを摩擦撹拌接合できるように、上記継手構造を工夫す
ることをその課題とするものである。
【０００４】
【問題を解決するための手段１】上記課題を解決するた
めに講じた手段１は、アルミニウム合金製のトラス形状
の中空型材の下表板を突き合わせ接合し、上表板の端部
間に継手板を嵌め、上表板の棚部と上記継手板の重合部
とを摩擦撹拌接合する中空型材の継手構造を前提とし
て、次の（イ）（口）（ハ）によって構成されるもので
ある。 （イ）上表板の棚部と上表板表面との間の段部を傾斜面
として、上記段部と棚部との間にＶ形溝を形成したこ
と、 （口）上記継手板の突き合わせ端部を上記Ｖ形溝と嵌り
合う断面Ｖ形にしたこと、 （ハ）上表板の上記Ｖ形溝に継手板の突き合わせ端部を
嵌合させて、上表板で継手板を締め付けて固定した状態
で上表板の棚部と継手部材の重合部とを摩擦撹拌接合す
る構造であること。
めに講じた手段１は、アルミニウム合金製のトラス形状
の中空型材の下表板を突き合わせ接合し、上表板の端部
間に継手板を嵌め、上表板の棚部と上記継手板の重合部
とを摩擦撹拌接合する中空型材の継手構造を前提とし
て、次の（イ）（口）（ハ）によって構成されるもので
ある。 （イ）上表板の棚部と上表板表面との間の段部を傾斜面
として、上記段部と棚部との間にＶ形溝を形成したこ
と、 （口）上記継手板の突き合わせ端部を上記Ｖ形溝と嵌り
合う断面Ｖ形にしたこと、 （ハ）上表板の上記Ｖ形溝に継手板の突き合わせ端部を
嵌合させて、上表板で継手板を締め付けて固定した状態
で上表板の棚部と継手部材の重合部とを摩擦撹拌接合す
る構造であること。
【０００５】
【作用】上表板の棚部と上表板表面との間の段部を傾斜
面として、上記段部と棚部との間にＶ形溝を形成し、こ
れに継手板の断面Ｖ形の突き合わせ端部を上表板の上記
Ｖ形溝に嵌合させ、上表板で継手板を締め付けて固定し
た状態で上記重合部を摩擦撹拌接合すると、摩擦熱で継
手板が膨脹し、その断面Ｖ形の端部が上表板の上記Ｖ形
溝に強力に押し付けられるので、継手板端部の上表板に
対する固定が一層強固になる。したがって、摩擦撹拌接
合中に継手板端部が上表板に対してずれることはなく、
適正に接合される。したがって、継手板を上表板に仮接
合する必要はなく、継手板を上表板の端部間に嵌め込み
上表板で締め付けるだけであるから、それだけ作業工数
が低減される。なお、上記のＶ形溝は、当該Ｖ形溝に嵌
め込まれ、締め付けられた継手板の端部を押さえてその
浮き上がりを阻止するものであるから、段部端面が若干
傾斜していればよく、したがって、当該Ｖ形溝の角度は
９０度に近い角度であってもよい。
面として、上記段部と棚部との間にＶ形溝を形成し、こ
れに継手板の断面Ｖ形の突き合わせ端部を上表板の上記
Ｖ形溝に嵌合させ、上表板で継手板を締め付けて固定し
た状態で上記重合部を摩擦撹拌接合すると、摩擦熱で継
手板が膨脹し、その断面Ｖ形の端部が上表板の上記Ｖ形
溝に強力に押し付けられるので、継手板端部の上表板に
対する固定が一層強固になる。したがって、摩擦撹拌接
合中に継手板端部が上表板に対してずれることはなく、
適正に接合される。したがって、継手板を上表板に仮接
合する必要はなく、継手板を上表板の端部間に嵌め込み
上表板で締め付けるだけであるから、それだけ作業工数
が低減される。なお、上記のＶ形溝は、当該Ｖ形溝に嵌
め込まれ、締め付けられた継手板の端部を押さえてその
浮き上がりを阻止するものであるから、段部端面が若干
傾斜していればよく、したがって、当該Ｖ形溝の角度は
９０度に近い角度であってもよい。
【０００６】
【問題を解決するための手段２】上記課題を解決するた
めに講じた手段２は、アルミニウム合金製のトラス形状
の中空型材を請求項１の継手構造によって摩擦撹拌接合
する接合方法を前提として、次の（イ）（口）（ハ）に
よって構成されるものである。 （イ）中空型材の下表板を突き合わせ接合すること、 （口）次いで上表板の端部の棚部と段部とによって成形
したＶ形溝間に、当該Ｖ形溝に嵌り合う端部を断面Ｖ形
に形成した継手板を嵌め込み、上表板端部間の開口部を
塞いだあと継手板を上表板で押しつけて締め付けるこ
と、 （ハ）その後上表板の棚部と継手板の平面状の重合部と
上方から摩擦撹拌接合したこと。
めに講じた手段２は、アルミニウム合金製のトラス形状
の中空型材を請求項１の継手構造によって摩擦撹拌接合
する接合方法を前提として、次の（イ）（口）（ハ）に
よって構成されるものである。 （イ）中空型材の下表板を突き合わせ接合すること、 （口）次いで上表板の端部の棚部と段部とによって成形
したＶ形溝間に、当該Ｖ形溝に嵌り合う端部を断面Ｖ形
に形成した継手板を嵌め込み、上表板端部間の開口部を
塞いだあと継手板を上表板で押しつけて締め付けるこ
と、 （ハ）その後上表板の棚部と継手板の平面状の重合部と
上方から摩擦撹拌接合したこと。
【０００７】
【作用】上記下表板の接合を行った後に上表板端部間に
継手板を嵌め込み、この上表板を互いに押しつけて締め
付け固定したままで、継手板と棚部とを接合するという
手順にしたことにより、余計な準備作業が無くなり接合
作業時間が大幅に短縮される。
継手板を嵌め込み、この上表板を互いに押しつけて締め
付け固定したままで、継手板と棚部とを接合するという
手順にしたことにより、余計な準備作業が無くなり接合
作業時間が大幅に短縮される。
【０００８】
【実施の形態】この発明を押し出し成形されたアルミニ
ウム合金製のトラス形状の中空型材の端部の接合部構造
に適用した、実施形態について図面を参照して説明す
る。押し出し成形したアルミニウム合金製のトラス形状
の中空型材を突き合わせ、下表板の突き合さった端部
を、上表板間にできる開口部より摩擦撹拌接合機を挿入
して下表板の突き合さった端部を接合する状態を図１に
概念的に示している。図１において、トラス形状の中空
型材１は、上表板２と下表板３と両部材間に取付られる
ウェブ４で構成されている。そして、この上表板２は下
表板３よりも引っ込められており、このような中空型材
の端部を互いに突き合わせた際に、下表板３，３ａが互
いに突き合され、上表板２，２ａ間に開口部５が形成さ
れる。そして、これらの上下両表板２，２ａ、３，３ａ
の端部のうち、上表板の棚部６と上表板表面１０との間
の段部７の端面を傾斜面７ａにして段部７と棚部６との
間にＶ形溝１１を形成している。なお、上記棚部６，６
ａ及びその段部７は、押し出し成形の際に上表板２，２
ａの端部に形成するものである。そして、これら中空型
材１，１の接合は、上表板２，２ａ間の開口部５に摩擦
撹拌接合機８を入れて下表板３，３ａの突き合わせ面を
上方から摩擦撹拌接合する。
ウム合金製のトラス形状の中空型材の端部の接合部構造
に適用した、実施形態について図面を参照して説明す
る。押し出し成形したアルミニウム合金製のトラス形状
の中空型材を突き合わせ、下表板の突き合さった端部
を、上表板間にできる開口部より摩擦撹拌接合機を挿入
して下表板の突き合さった端部を接合する状態を図１に
概念的に示している。図１において、トラス形状の中空
型材１は、上表板２と下表板３と両部材間に取付られる
ウェブ４で構成されている。そして、この上表板２は下
表板３よりも引っ込められており、このような中空型材
の端部を互いに突き合わせた際に、下表板３，３ａが互
いに突き合され、上表板２，２ａ間に開口部５が形成さ
れる。そして、これらの上下両表板２，２ａ、３，３ａ
の端部のうち、上表板の棚部６と上表板表面１０との間
の段部７の端面を傾斜面７ａにして段部７と棚部６との
間にＶ形溝１１を形成している。なお、上記棚部６，６
ａ及びその段部７は、押し出し成形の際に上表板２，２
ａの端部に形成するものである。そして、これら中空型
材１，１の接合は、上表板２，２ａ間の開口部５に摩擦
撹拌接合機８を入れて下表板３，３ａの突き合わせ面を
上方から摩擦撹拌接合する。
【０００９】図２に下表板３，３ａを摩擦撹拌接合した
後、上表板２，２ａの棚部６，６ａの上面の段部７，７
間に継手板９を嵌め込んで、継手板９を棚部６に摩擦撹
拌接合した状態を示している。上記上表板２，２ａの端
部に設けた棚部６，６ａの段部７の端面が傾斜面７ａに
なっているので、継ぎ手板９を開口部５に上方から密に
嵌め込むことはできないが、側方から挿入して嵌め込
み、その後、上表板２，２ａで締め付けることで、継手
板９のＶエッジを上記Ｖ形溝に固定することができる。
そして、上表板２，２ａの端部間の開口部５を継手板９
で塞いだ後、摩擦撹拌接合機８により、継手板９と棚部
６の重ね部を上方から接合する。
後、上表板２，２ａの棚部６，６ａの上面の段部７，７
間に継手板９を嵌め込んで、継手板９を棚部６に摩擦撹
拌接合した状態を示している。上記上表板２，２ａの端
部に設けた棚部６，６ａの段部７の端面が傾斜面７ａに
なっているので、継ぎ手板９を開口部５に上方から密に
嵌め込むことはできないが、側方から挿入して嵌め込
み、その後、上表板２，２ａで締め付けることで、継手
板９のＶエッジを上記Ｖ形溝に固定することができる。
そして、上表板２，２ａの端部間の開口部５を継手板９
で塞いだ後、摩擦撹拌接合機８により、継手板９と棚部
６の重ね部を上方から接合する。
【００１０】
【効果】鉄道車両の構体等の骨組みとして使用するアル
ミニウム合金製のトラス形状の中空型材の上下両表板の
端部の接合部構造は、その下表板の端部を突き合わせた
とき、上表板の端部間に開口部ができるように上表板を
下表板よりも引っ込め、また、その上表板の端部に継手
板を接合する棚部を形成し、且つ、その棚部と段部の端
面との間にＶ形溝を形成したので、継手板を嵌め込んだ
後上表板を両側より押し締め付けることで継手板を容易
に固定することができるから、継ぎ手板を棚部や上表板
に仮接合する必要がない。したがって、仮接合作業や仮
接合面の仕上げ加工が省略されるので、接合作業工数が
大幅に削減でき製造コストが低減されるものである。ま
た、下表板の突き合わせ端部を摩擦撹拌接合し、その
後、上表板端部間の開口部に継手板を嵌め込んで上表板
の両側より締め付けて固定し、継手板と棚部とを摩擦撹
拌接合するから、接合のための準備作業が簡素化され、
作業効率が向上する。
ミニウム合金製のトラス形状の中空型材の上下両表板の
端部の接合部構造は、その下表板の端部を突き合わせた
とき、上表板の端部間に開口部ができるように上表板を
下表板よりも引っ込め、また、その上表板の端部に継手
板を接合する棚部を形成し、且つ、その棚部と段部の端
面との間にＶ形溝を形成したので、継手板を嵌め込んだ
後上表板を両側より押し締め付けることで継手板を容易
に固定することができるから、継ぎ手板を棚部や上表板
に仮接合する必要がない。したがって、仮接合作業や仮
接合面の仕上げ加工が省略されるので、接合作業工数が
大幅に削減でき製造コストが低減されるものである。ま
た、下表板の突き合わせ端部を摩擦撹拌接合し、その
後、上表板端部間の開口部に継手板を嵌め込んで上表板
の両側より締め付けて固定し、継手板と棚部とを摩擦撹
拌接合するから、接合のための準備作業が簡素化され、
作業効率が向上する。
【図１】はこの発明の実施の形態に係るトラス形状の中
空型材の下表板相互を接合する状態を示す概念的な側面
図である。
空型材の下表板相互を接合する状態を示す概念的な側面
図である。
【図２】はその上表板端部間の継手板を棚部に摩擦撹拌
接合した状態を示す概念的な側面図である。
接合した状態を示す概念的な側面図である。
【図３】は従来のトラス形状の中空型材相互を摩擦撹拌
接合した状態を示す概略側面図である。
接合した状態を示す概略側面図である。
１：中空型材
２ａ；上表板
３ａ：下表板
４：ウェブ
５：開口部
６，６ａ：棚部
７：段部
７ａ：傾斜面
８：摩擦撹拌接合機
９：継手板
１０：上表板の表面
１１：上表板の表面と棚部とで形成したＶ形溝
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開2001−205458（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−90654（ＪＰ，Ａ)
特開2001−162383（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B23K 20/12
Claims (2)
- 【請求項１】アルミニウム合金製のトラス形状の中空型
材の下表板を突き合わせ接合し、上表板の端部間に継手
板を嵌め、上表板の棚部と上記継手板の重合部とを摩擦
撹拌接合する、中空型材の継手構造において、 上表板の棚部と上表板表面との間の段部を傾斜面とし
て、上記段部と棚部との間にＶ形溝を形成し、 上記継手板の突き合わせ端部を上記Ｖ形溝と嵌り合う断
面Ｖ形にし、 上表板の上記Ｖ形溝に継手板の突き合わせ端部を嵌合さ
せて、上表板で継手板を締め付けて固定した状態で上表
板の棚部と継手部材の重合部とを摩擦撹拌接合する、中
空型材の継手構造。 - 【請求項２】アルミニウム合金製のトラス形状の中空型
材の下表板を突き合わせ接合し、 次いで上表板の端部間の開口部に継手板を嵌めて上表板
の棚部に支持させ、棚部と段部間のＶ形溝に、継手板の
Ｖ形側端部を嵌め込み、 その後、この継手板を上表板で締め付けて上表板の棚部
と継手板の重合部とを摩擦撹拌接合する、請求項１の継
手構造による中空型材の接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001259552A JP3503940B2 (ja) | 2001-08-29 | 2001-08-29 | 中空型材の継手構造およびその接合方法 |
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| JP2001259552A JP3503940B2 (ja) | 2001-08-29 | 2001-08-29 | 中空型材の継手構造およびその接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003062682A JP2003062682A (ja) | 2003-03-05 |
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ID=19086908
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2001259552A Expired - Fee Related JP3503940B2 (ja) | 2001-08-29 | 2001-08-29 | 中空型材の継手構造およびその接合方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JP5532888B2 (ja) * | 2009-12-10 | 2014-06-25 | スズキ株式会社 | 摩擦攪拌接合方法 |
| CN110052700A (zh) * | 2019-04-24 | 2019-07-26 | 燕山大学 | 轻合金厚截面接头的增材搅拌摩擦连接工艺 |
| CN113275900A (zh) * | 2021-05-12 | 2021-08-20 | 山东鲁泰建材科技集团有限公司 | 一种免拆模楼承板专用钢筋桁架生产工艺 |
-
2001
- 2001-08-29 JP JP2001259552A patent/JP3503940B2/ja not_active Expired - Fee Related
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