JP2012106691A - ドアフレーム及びその製造方法 - Google Patents

ドアフレーム及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】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ドアフレーム及びその製造方法を得る。
【解決手段】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に接合されたブラケットとを有するドアフレームにおいて、上記サッシュフレームとブラケットが、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られ、該エッジ部において溶接され、重ね合わせられた対向面間において接着剤が充填されていることを特徴とするドアフレーム。
【選択図】図2

Description

本発明は、車両用のドアフレーム及びそ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ドアフレーム及びその製造方法を得ることを目的とする。
本発明は、サッシュフレームとブラケットを溶接のみで接合するという従来の技術常識を見直し、サッシュフレームとブラケットの接合に、溶接だけでなく接着剤による接合を併用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、本発明のドアフレームは、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に接合されたブラケットとを有するドアフレームにおいて、上記サッシュフレームとブラケットが、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られ、該エッジ部において溶接され、重ね合わせられた対向面間において接着剤が充填されていることを特徴としている。
サッシュフレームの下部前後に前部ブラケットと後部ブラケットをそれぞれ接合する場合には、前部ブラケット(後部ブラケット)とサッシュフレームの接合に溶接と接着剤を併用し、後部ブラケット(前部ブラケット)とサッシュフレームの接合は溶接のみで行う態様も可能である。
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。
そこで、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でも、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)ことが好ましい。
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。
上記サッシュフレームとブラケットの少なくとも一方には、該サッシュフレームとブラケットが重ね合わせられた対向面間を視認するための目視孔を形成することが好ましい。
これにより、ドアフレームの製造時において、目視孔を介してサッシュフレームとブラケットを重ね合わせた対向面間への接着剤の行き渡り具合を視認することができる。
上記エッジ部は、上記サッシュフレームとブラケットのいずれか一方の端部(板厚端末)とすることができる。あるいは(加えて)、上記エッジ部は、上記サッシュフレームとブラケットのいずれか一方のコーナ部とすることができる。
本発明は、ドアフレームの製造方法の態様では、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に接合された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、上記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、重ね合わされた上記サッシュフレームとブラケットを上記エッジ部において溶接固定するステップと、上記溶接ステップの後に、上記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、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。
サッシュフレームとブラケットの溶接ステップは、工場の生産ラインの溶接工程の中で実行し、これによりサッシュフレームとブラケットが仮接合されて両者の位置決めがなされる。熱硬化性接着剤の充填ステップは、溶接ステップが終わった後に、同じく工場の生産ラインの中で実行する。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。熱硬化性接着剤の加熱硬化ステップは、例えば生産ラインの塗装工程の中で塗料を乾燥させるための熱を利用して実行でき、付加的な工程を要しない。あるいは、熱硬化性接着剤の充填ステップの後に、熱硬化性接着剤の加熱硬化ステップ専用の工程を設けてもよい。
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ドアフレーム及びそ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。
以上の実施形態では、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に適用した場合を例示して説明したが、本発明は、鉄系材料等の他の金属からなるドアフレームに対しても適用可能である。
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 (8)

  1. 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に接合されたブラケットとを有するドアフレームにおいて、
    上記サッシュフレームとブラケットが、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られ、該エッジ部において溶接され、重ね合わせられた対向面間において接着剤が充填されていることを特徴とするドアフレーム。
  2. 請求項1記載のドアフレームにおいて、上記サッシュフレームとブラケットは、軽金属材料からなり、上記溶接部は、上記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しているドアフレーム。
  3. 請求項1または2記載のドアフレームにおいて、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ドアフレーム。
  4. 請求項1ないし3のいずれか1項記載のドアフレームにおいて、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ドアフレーム。
  5. 請求項1ないし4のいずれか1項記載のドアフレームにおいて、上記サッシュフレームとブラケットの少なくとも一方には、該サッシュフレームとブラケットが重ね合わせられた対向面間を視認するための目視孔が形成されているドアフレーム。
  6. 請求項1ないし5のいずれか1項記載のドアフレームにおいて、上記エッジ部は、上記サッシュフレームとブラケットのいずれか一方の端部であるドアフレーム。
  7. 請求項1ないし6のいずれか1項記載のドアフレームにおいて、上記エッジ部は、上記サッシュフレームとブラケットのいずれか一方のコーナ部であるドアフレーム。
  8. 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に接合された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、
    上記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、
    重ね合わされた上記サッシュフレームとブラケットを上記エッジ部において溶接固定するステップと、
    上記溶接ステップの後に、上記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、
    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ドアフレームの製造方法。
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