JP5710223B2 - 軽金属材料からなるドアフレームの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両用の軽金属材料からなるドアフレームの製造方法に関する。

車両用のドアフレームは、その基本構成として、車両のドアフレーム本体を形成するサッシュフレームと、このサッシュフレームの下部前後に接合されるブラケットとを有している。従来、工場の生産ラインでサッシュフレームとブラケットを接合する場合、サッシュフレームとブラケットを重ね合わせて両者を複数箇所において溶接固定していた。

特開平１１−７７３２０号公報

しかしながら、本発明者によれば、サッシュフレームとブラケットを溶接のみで接合する上記従来技術にあっては、次の問題点がある。
第一に、サッシュフレームとブラケットの接合強度を高めるために溶接箇所を増やすと、熱歪みによりドアフレームが変形するおそれがある。
第二に、ドアフレームの生産ラインの各工程で要する時間を比較すると、サッシュフレームとブラケットの溶接工程で要する時間が他の工程で要する時間よりも長いため、溶接工程で生産ラインの渋滞が起こって、ドアフレームの全体の製造時間（タクトタイム）が長くなり、生産ラインの稼動効率が悪くなる。特に、鉄系材料に代えてアルミ合金等の軽金属材料を用いる場合には、溶接工程で要する時間が一層長くなる。なぜなら、軽金属材料は溶接の際に溶融して流れ易いため、サッシュフレームとブラケットを横置き（水平）で保持しなければならず、また接合強度を高めるために、表裏を反転して溶接を実行しなければならず、この姿勢変更（水平保持から表裏反転）に余分な時間を要するからである。

本発明は、以上の問題意識に基づいてなされたものであり、溶接による熱歪みの影響が小さく、溶接工程で要する時間が短い軽金属材料からなるドアフレームの製造方法を得ることを目的とする。

上述したように、サッシュフレームとブラケットがともにアルミ合金等の軽金属材料からなる場合には、溶接時に溶融金属が垂れ落ちるのを防ぐため、サッシュフレームとブラケットを横置き（水平）で保持しなければならず、また接合強度を高めるために、表裏を反転して溶接を実行しなければならない。しかし、この姿勢変更に要する装置は大規模で高コストであり、この姿勢変更に余分な時間がかかると溶接工程で要する時間がさらに長くなってしまう。
本発明は、サッシュフレームとブラケットがともにアルミ合金等の軽金属材料からなる場合において、サッシュフレームとブラケットの溶接部が、サッシュフレームとブラケットの表裏のいずれか一面のみに存在するように構成する（溶接工程において横置き（水平）に保持したサッシュフレームとブラケットの表裏位置を反転させる反転行為を不要とする）という着眼に基づいてなされたものである。

すなわち、本発明は、車両のドアフレーム本体を形成する軽金属材料からなるサッシュフレームと、このサッシュフレームに接合された軽金属材料からなるブラケットとを有するドアフレームの製造方法において、互いに重ね合わせる上記サッシュフレームとブラケットの一方の部材の上に他方の部材の板厚端末であるエッジ部を位置させ、上記他方の部材の下に上記一方の部材の板厚端末であるエッジ部を位置させた位置関係で、かつ、上記一方の部材と他方の部材の車内側の面または車外側の面をそれぞれ上方に向けた状態で重ね合わせるステップと、上記一方の部材と他方の部材の上記車内側の面または車外側の面を上方に向けた状態を維持したまま、上記一方の部材と他方の部材とを、該一方の部材上に位置する他方の部材の上記エッジ部において上方から溶接固定するステップと、上記溶接ステップの後に、上記他方の部材と、上記一方の部材の上記エッジ部との対向面間に熱硬化性接着剤を充填するステップと、上記熱硬化性接着剤を加熱して硬化させるステップと、を有することを特徴としている。

上記接着部における上記サッシュフレームとブラケットの間隔（隙間）は、上記溶接部における上記サッシュフレームとブラケットの間隔（隙間）より広くすることが好ましい。
これにより、サッシュフレームとブラケットの対向面間に十分な量の接着剤を充填できるので、サッシュフレームとブラケットを溶接のみで接合する従来技術と同等の接合強度を得ることができる。

上記接着部と溶接部は、上記サッシュフレームとブラケットの重ね合わせ方向または該重ね合わせ方向と直交する方向にオフセットすることが好ましい。
このように接着部と溶接部をオフセットさせることで、サッシュフレームとブラケットの接合強度をより高めることができる。

本発明によれば、溶接による熱歪みの影響が小さく、溶接工程で要する時間が短い軽金属材料からなるドアフレームの製造方法を得ることができる。

本発明の一実施形態に係るドアフレームを車内側から見た正面図である。 図１のII−II線に沿う断面図である。 図１のIII−III線に沿う断面図である。 図１のIV−IV線に沿う断面図である。 図１のV-V線に沿う断面図である。 図１のVI-VI線に沿う断面図である。 サッシュフレームとブラケットの対向面間に熱硬化性接着剤を充填しやすくした構造の一例を示す図である。

図１ないし図６を参照して、本発明によるドアフレーム及びその製造方法をアルミ合金等の軽金属からなるドアフレーム１０に適用した実施形態を説明する。本実施形態のドアフレーム１０は前部座席用ドアフレームであり、以下の説明の「前後」方向は、この前部座席用ドアフレーム１０を基準とする。但し、本発明は前部座席用ドアフレームに限らず、後部座席用ドアフレームやその他のドアフレームであっても適用が可能である。

ドアフレーム１０は、サッシュフレーム２０と、このサッシュフレーム２０の下部に位置し車両前後方向に延びるベルトラインリンフォース３０とによって三辺が構成される枠状のドアフレーム本体をなしている。ドアフレーム１０の前方下部のコーナ部では、サッシュフレーム２０とベルトラインリンフォース３０の間に前部ブラケット（ブラケット）４０が結合され、ドアフレーム１０の後方下部のコーナ部では、サッシュフレーム２０とベルトラインリンフォース３０の間に後部ブラケット（ブラケット）５０が結合された構造となっている。

サッシュフレーム２０は、ドア上下方向に延びる立柱サッシュ２１の上縁部に、ドア上縁部を形成するアッパサッシュ２２の後端部を接合し、アッパサッシュ２２の前端部にフロントサッシュ２３を接合してなる。アッパサッシュ２２の前方下部及びフロントサッシュ２３には前部ブラケット４０が接合され、この前部ブラケット４０に対してベルトラインリンフォース３０の前端部付近が接合されている。立柱サッシュ２１の下部には後部ブラケット５０が接合され、この後部ブラケット５０に対してベルトラインリンフォース３０の後端部付近が接合されている。前部ブラケット４０及び後部ブラケット５０は、ドアの本体部分を構成する図示しないドアパネル（インナパネル）に対して固定される。前部ブラケット４０は、前方のドアミラーを固定するためのミラーブラケットを兼ねている。サッシュフレーム２０は、立柱サッシュ２１とアッパサッシュ２２によって囲まれる窓開口２４を形成しており、この窓開口２４内に図示しないドアガラスが昇降する。ベルトラインリンフォース３０は、図示しないドアパネル（インナパネル）の上縁部に沿って延設されている。アッパサッシュ２２とベルトラインリンフォース３０の中間部よりやや前方には、ドア上下方向に延び窓開口２４を前後に区画するディビジョンバー６０が接合されている。ドアフレーム１０における以上の構成要素は、アルミ合金等の軽金属の成形品として形成されている。

以下に説明する実施形態は、ドアフレーム１０のドアフレーム本体を形成するサッシュフレーム（サッシュフレーム２０、ベルトラインリンフォース３０）と、ブラケット（前部ブラケット４０、後部ブラケット５０）との接合構造に関するものであり、図２ないし図６を参照してその詳細を説明する。

図２は、ベルトラインリンフォース３０と前部ブラケット４０との接合部の断面を示している。図２に示す断面では、車外側から見て、ベルトラインリンフォース３０と前部ブラケット４０が、前部ブラケット４０の板状重畳部４０Ａ上にベルトラインリンフォース３０の板状重畳部３１の端部（板厚端末）であるエッジ部３１Ａを位置させた位置関係で重ね合わせられており、このエッジ部３１Ａに溶接部ＷＡが形成されている。前部ブラケット４０の板状重畳部４０Ａには、ベルトラインリンフォース３０の板状重畳部３１との間の距離を車内側に広げたオフセット部４０Ａ１が設けられており、このオフセット部４０Ａ１を含む板状重畳部４０Ａと板状重畳部３１の対向面間に接着部ＳＡが形成されている。すなわち、接着部ＳＡにおけるベルトラインリンフォース３０と前部ブラケット４０の間隔（隙間）は、溶接部ＷＡにおけるベルトラインリンフォース３０と前部ブラケット４０の間隔（隙間）よりも大きくなっている。これにより、ベルトラインリンフォース３０と前部ブラケット４０の対向面間に十分な量の接着部ＳＡを形成できるので、ベルトラインリンフォース３０と前部ブラケット４０を溶接のみで接合した場合と同等の接合強度を得ることができる。また、溶接部ＷＡと接着部ＳＡが、ベルトラインリンフォース３０と前部ブラケット４０の重ね合わせ方向（図２中の上下方向）と、この重ね合わせ方向に直交する方向（図２中の左右方向）にオフセットされているので、ベルトラインリンフォース３０と前部ブラケット４０の接合強度を高めることができる。

図３は、フロントサッシュ２３と前部ブラケット４０との接合部の断面を示している。図３に示す断面では、車外側から見て、フロントサッシュ２３と前部ブラケット４０が、前部ブラケット４０の板状重畳部４０Ｂ上にフロントサッシュ２３の板状重畳部２３Ａを折り曲げたコーナ部であるエッジ部２３Ａ１を位置させた位置関係で重ね合わされており、このエッジ部２３Ａ１に溶接部ＷＢが形成されている。板状重畳部４０Ｂと板状重畳部２３Ａの対向面間には、接着部ＳＢが形成されている。

図４は、ベルトラインリンフォース３０と前部ブラケット４０との接合部の断面を示している。図４に示す断面では、車外側から見て、ベルトラインリンフォース３０と前部ブラケット４０が、前部ブラケット４０の板状重畳部４０Ｃ上にベルトラインリンフォース３０の中空箱状断面部（袋状部）３２のコーナ部であるエッジ部３２Ａを位置させた位置関係で重ね合わされており、このエッジ部３２Ａに溶接部ＷＣが形成されている。板状重畳部４０Ｃと中空箱状断面部３２の対向面間には、接着部ＳＣが形成されている。

図５は、立柱サッシュ２１と後部ブラケット５０の接合部の断面を示している。図５に示す断面では、車外側から見て、立柱サッシュ２１と後部ブラケット５０が、後部ブラケット５０の板状重畳部５０Ａ上に立柱サッシュ２１の板状重畳部２１Ａを折り曲げたコーナ部であるエッジ部２１Ａ１を位置させた位置関係で重ね合わされており、このエッジ部２１Ａ１に溶接部ＷＤが形成されている。板状重畳部５０Ａと板状重畳部２１Ａの対向面間には、接着部ＳＤが形成されている。

図６は、立柱サッシュ２１と後部ブラケット５０の接合部の断面を示している。図６に示す断面では、車外側から見て、立柱サッシュ２１と後部ブラケット５０が、後部ブラケット５０の板状重畳部５０Ｂ上に立柱サッシュ２１の中空箱状断面部（袋状部）２１Ｂのコーナ部であるエッジ部２１Ｂ１を位置させた位置関係で重ね合わされており、このエッジ部２１Ｂ１に溶接部ＷＥが形成されている。板状重畳部５０Ｂと中空箱状断面部２１Ｂの対向面間には、接着部ＳＥが形成されている。

図２ないし図６の接着部ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤ、ＳＥは、例えばオロテックス等の熱硬化性接着剤を熱硬化させることにより形成される。また、溶接部ＷＡ、ＷＢ、ＷＣ、ＷＤ、ＷＥ及び接着部ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤ、ＳＥは、図２ないし図６の紙面に垂直な方向に間隔をおいて形成されている。図２ないし図６では同一断面位置に溶接部ＷＡ、ＷＢ、ＷＣ、ＷＤ、ＷＥ及び接着部ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤ、ＳＥを描いているが、両者の位置は紙面に垂直な方向にずらしてもよい（ずらすのが実際的である）。

このように本実施形態のドアフレームでは、サッシュフレームとブラケットを、その一方の上に他方のエッジ部を位置させた位置関係で重ね合わせ、このエッジ部において溶接により固定し、重ね合わせた対向面間において接着剤により固定している。すなわち、サッシュフレームとブラケットの接合に、溶接部ＷＡ、ＷＢ、ＷＣ、ＷＤ、ＷＥによる接合と、接着部ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤ、ＳＥによる接合とを併用しているので、溶接箇所を削減できる結果、溶接による熱歪みの影響が小さく、溶接工程で要する時間を短くすることができる。

続いて、以上のように構成されたドアフレーム１０を工場の生産ラインにおいて製造する方法について説明する。まず、立柱サッシュ２１とアッパサッシュ２２とフロントサッシュ２３を成形してこれらを接合することによりサッシュフレーム２０を完成させる。また、ベルトラインリンフォース３０、前部ブラケット４０及び後部ブラケット５０を成形する。

次いで、サッシュフレーム（サッシュフレーム２０、ベルトラインリンフォース３０）とブラケット（前部ブラケット４０、後部ブラケット５０）とを重ね合わせて車外側を上方に向かせた状態で、これらを水平保持機構（ジグ）で横置き（水平）で保持する。この重ね合わせ状態では、前部ブラケット４０の板状重畳部４０Ａ上にベルトラインリンフォース３０の板状重畳部３１の端部（板厚端末）であるエッジ部３１Ａが位置しており（図２）、前部ブラケット４０の板状重畳部４０Ｂ上にフロントサッシュ２３の板状重畳部２３Ａを折り曲げたコーナ部であるエッジ部２３Ａ１が位置しており（図３）、前部ブラケット４０の板状重畳部４０Ｃ上にベルトラインリンフォース３０の中空箱状断面部（袋状部）３２のコーナ部であるエッジ部３２Ａが位置しており（図４）、後部ブラケット５０の板状重畳部５０Ａ上に立柱サッシュ２１の板状重畳部２１Ａを折り曲げたコーナ部であるエッジ部２１Ａ１が位置しており（図５）、後部ブラケット５０の板状重畳部５０Ｂ上に立柱サッシュ２１の中空箱状断面部（袋状部）２１Ｂのコーナ部であるエッジ部２１Ｂ１が位置している（図６）。

次いで、エッジ部３１Ａ、２３Ａ１、３２Ａ、２１Ａ１、２１Ｂ１において溶接を施して、溶接部ＷＡ、ＷＢ、ＷＣ、ＷＤ、ＷＥを形成する。溶接は即効性があるので、この溶接ステップにより、サッシュフレーム（サッシュフレーム２０、ベルトラインリンフォース３０）とブラケット（前部ブラケット４０、後部ブラケット５０）が仮接合されて、これらの位置決めがなされる。

この溶接ステップが終わると、板状重畳部４０Ａと板状重畳部３１の対向面間（図２）、板状重畳部４０Ｂと板状重畳部２３Ａの対向面間（図３）、板状重畳部４０Ｃと中空箱状断面部３２の対向面間（図４）、板状重畳部５０Ａと板状重畳部２１Ａの対向面間（図５）、及び板状重畳部５０Ｂと中空箱状断面部２１Ｂの対向面間（図６）にそれぞれ、熱硬化性接着剤を充填する。この熱硬化性接着剤としては例えば、オロテックス等を用いることができる。熱硬化性接着剤の充填は各対向面間に充填ノズルを進入させて行う。この段階では、熱硬化性接着剤は未硬化なので、サッシュフレーム２０と前部ブラケット４０及び後部ブラケット５０との接合には殆ど寄与しない。

この熱硬化性接着剤の充填ステップを溶接ステップの後に実行することにより、熱硬化性接着剤の発火事故を未然に防ぐことができる。また、溶接入熱による接着剤の変質、溶接時に発生するスパッタやスマットの付着による接着剤の機能低下を防止することができる。熱硬化性接着剤の充填ステップを実行するタイミングは、溶接ステップが終った後であれば任意に設定することができる。

その後、ドアフレーム１０に塗料を塗布して乾燥させる塗装工程を実行する。この塗装工程における塗料を乾燥させるための熱により、サッシュフレーム（サッシュフレーム２０、ベルトラインリンフォース３０）とブラケット（前部ブラケット４０、後部ブラケット５０）の間の対向面間に充填された熱硬化性接着剤が熱硬化して接着部ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤ、ＳＥが形成される。これにより、溶接部ＷＡ、ＷＢ、ＷＣ、ＷＤ、ＷＥに加えて、接着部ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤ、ＳＥによってもサッシュフレーム２０と前部ブラケット４０及び後部ブラケット５０とが接合される。すなわち本実施形態では、熱硬化性接着剤を熱硬化させるための付加的な工程を要しない。

このように本実施形態のドアフレームの製造方法では、サッシュフレームとブラケットを、その一方の上に他方のエッジ部を位置させた位置関係で重ね合わせるステップと、重ね合わされたサッシュフレームとブラケットをエッジ部において溶接固定するステップと、この溶接ステップの後に、サッシュフレームとブラケットの対向面間に熱硬化性接着剤を充填するステップと、充填した熱硬化性接着剤を加熱して硬化させるステップとを有している。すなわち、サッシュフレームとブラケットの接合に、溶接部ＷＡ、ＷＢ、ＷＣ、ＷＤ、ＷＥによる接合と、接着部ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤ、ＳＥによる接合とを併用しているので、溶接箇所を削減できる結果、溶接による熱歪みの影響が小さく、溶接工程で要する時間を短くすることができる。

さらに本実施形態のドアフレームの製造方法によれば、熱硬化性接着剤を加熱硬化して形成した接着部ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤ、ＳＥによってサッシュフレームとブラケットを接合しているので、溶接ステップにおいて、サッシュフレームとブラケットの結合体の表裏を反転して、車内側を上方に向かせた状態で、再度の溶接を行う必要がない。従って、溶接ステップにおいて横置き（水平）に保持したサッシュフレームとブラケットの結合体の表裏位置を反転させる反転行為を不要とすることができ、工場の生産ラインの小型化及び低コスト化を図ることができる。また、溶接ステップでこの反転を行うための余分な時間が掛かることがなく、溶接ステージで要する時間を極限まで短くして生産ラインを効率良く稼働させることができる。

図７は、サッシュフレーム２０とブラケット４０（５０）の対向面間に熱硬化性接着剤を充填しやすくした構造の一例を示している。この例では、サッシュフレーム２０とブラケット４０（５０）の対向面の幅を、熱硬化性接着剤の充填ノズルの進入口７０から奥側に向けて広げるとともに、この進入口７０の反対側から熱硬化性接着剤を吸引することにより、サッシュフレーム２０とブラケット４０（５０）の対向面間に熱硬化性接着剤が行き渡りやすくしている。また、ブラケット４０（５０）に目視孔７１を形成して、サッシュフレーム２０とブラケット４０（５０）の対向面間への熱硬化性接着剤の行き渡り具合を確認できるようにしている。

１０ ドアフレーム
２０ サッシュフレーム（ドアフレーム本体）
２１ 立柱サッシュ
２１Ａ 板状重畳部
２１Ａ１ エッジ部
２１Ｂ 中空箱状断面部（袋状部）
２１Ｂ１ エッジ部
２２ アッパサッシュ
２３ フロントサッシュ
２３Ａ 板状重畳部
２３Ａ１ エッジ部
２４ 窓開口
３０ ベルトラインリンフォース（サッシュフレーム、ドアフレーム本体）
３１ 板状重畳部
３１Ａ エッジ部
３２ 中空箱状断面部（袋状部）
３２Ａ エッジ部
４０ 前部ブラケット（ブラケット）
４０Ａ ４０Ｂ ４０Ｃ 板状重畳部
４０Ａ１ オフセット部
５０ 後部ブラケット（ブラケット）
５０Ａ ５０Ｂ 板状重畳部
６０ ディビジョンバー
７０ 進入口
７１ 目視孔
ＷＡ ＷＢ ＷＣ ＷＤ ＷＥ 溶接部
ＳＡ ＳＢ ＳＣ ＳＤ ＳＥ 接着部

Claims (3)

1. 車両のドアフレーム本体を形成する軽金属材料からなるサッシュフレームと、このサッシュフレームに接合された軽金属材料からなるブラケットとを有するドアフレームの製造方法において、
   互いに重ね合わせる上記サッシュフレームとブラケットの一方の部材の上に他方の部材の板厚端末であるエッジ部を位置させ、上記他方の部材の下に上記一方の部材の板厚端末であるエッジ部を位置させた位置関係で、かつ、上記一方の部材と他方の部材の車内側の面または車外側の面をそれぞれ上方に向けた状態で重ね合わせるステップと、
   上記一方の部材と他方の部材の上記車内側の面または車外側の面を上方に向けた状態を維持したまま、上記一方の部材と他方の部材とを、該一方の部材上に位置する他方の部材の上記エッジ部において上方から溶接固定するステップと、
   上記溶接ステップの後に、上記他方の部材と、上記一方の部材の上記エッジ部との対向面間に熱硬化性接着剤を充填するステップと、
   上記熱硬化性接着剤を加熱して硬化させるステップと、
   を有することを特徴とする軽金属材料からなるドアフレームの製造方法。
2. 請求項１記載の軽金属材料からなるドアフレームの製造方法において、上記接着部における上記サッシュフレームとブラケットの間隔は、上記溶接部における上記サッシュフレームとブラケットの間隔より広い軽金属材料からなるドアフレームの製造方法。
3. 請求項１または２項記載の軽金属材料からなるドアフレームの製造方法において、上記接着部と溶接部は、上記サッシュフレームとブラケットの重ね合わせ方向または該重ね合わせ方向と直交する方向にオフセットされている軽金属材料からなるドアフレームの製造方法。

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