JP2014101072A - ドアフレームの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】少ない部品点数で強度の高さと形状の設定自由度の高さを両立させることが可能なドアフレームの製造方法を提供する。
【解決手段】車内側に位置する閉断面形状の筒状部と、車外側に位置する意匠部と、筒状部と意匠部を接続する接続部を有するドアフレームの製造方法において、金属製の板材をロール成形して、筒状部、意匠部及び接続部を含む一様断面形状のフレーム体を形成するステップと、このフレーム体の筒状部の一部領域を車内側に押圧変形させて該筒状部の幅を変化させるステップとを有する。
【選択図】図６

Description

本発明は車両用のドアフレームの製造方法に関する。

車両用ドアを構成するドアフレームとして、車内側に位置する筒状部と、車外側に位置する意匠部と、筒状部と意匠部を接続する接続部とを有するものが知られている。筒状部を閉断面形状にすることでフレームの強度が確保されるが、部分的にさらに強度を高めるなどの目的で、筒状部の幅（車内側への突出量）を徐変させる場合がある。ドアフレームの製造ではロール成形やプレス成形などの金属加工が用いられるが、ロール成形加工は、複雑な断面形状のドアフレームを一様断面で形成するのに適する反面、筒状部の幅を徐変させるような加工を行うことが難しかった。

特許文献１では、ドアフレームにおけるサイドサッシュの形状の自由度を高めるべく、アウタパネルとインナパネルを組み合わせて筒状部を含む形状を構成している。アウタパネルはプレス成形またはロール成形で形成され、インナパネルはプレス成形で形成され、インナパネルの車内側への突出量を変化させることでサイドサッシュの断面形状を徐変させている。

特開２００５-２１２６４６号公報

特許文献１のドアフレームは、筒状部の断面形状の設定自由度が高いが、アウタパネルとインナパネルを組み合わせる構成であるため、１枚の板材をロール成形して筒状部を形成したドアフレームに比して部品点数が多くなってしまうという問題がある。また、アウタパネルとインナパネルの接合部分の強度確保に留意する必要も生じる。

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、少ない部品点数で強度の高さと形状の設定自由度の高さを両立させることが可能なドアフレームの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、車内側に位置する閉断面形状の筒状部と、車外側に位置する意匠部と、筒状部と意匠部を接続する接続部を有するドアフレームの製造方法において、金属製の板材をロール成形して、筒状部、意匠部及び接続部を含む一様断面形状のフレーム体を形成するステップと、このフレーム体の筒状部の一部領域を車内側に押圧変形させて該筒状部の幅を変化させるステップとを有することを特徴としている。

接続部は筒状部から車外側に向けて延出される一対の板状部を重ねて構成され、筒状部の幅を変化させるとき、接続部を構成する一対の板状部の一方が車内側へスライドして筒状部の幅を大きくさせる。この場合、フレーム体をロール成形するステップで、この一方の板状部に連続して、スライド量に対応する幅の延長部を車外側へ突出形成するとよい。筒状部の幅を変化させるステップの後、意匠部よりも車外側に突出している延長部が切除される。

ドアフレームのうち筒状部の幅を変化させない領域では、接続部を構成する一対の板状部を、筒状部の幅を変化させるステップの前に互いに固定させ、筒状部の幅を変化させる領域では、接続部を構成する一対の板状部を、筒状部の幅を変化させるステップの後で互いに固定させる。

筒状部の幅を変化させるステップでは、筒状部の内側に可動型を挿入した後、該可動型をスライドさせ筒状部を車内側に押圧して支持型に押し込むとよい。

フレーム体の完成後に第２のフレーム体を接続部に対して固定し、フレーム体と第２のフレーム体によって意匠部を構成することが好ましい。

本発明のドアフレームの製造方法では、ロール成形で一様断面のフレーム体を形成し、このフレーム体に含まれる閉断面形状の筒状部の一部領域を車内側に押圧変形させて該筒状部の幅を変化させることにより、筒状部を有するフレーム体を一部材で構成して部品点数を少なくさせつつ、ドアフレームにおける強度の高さと形状の設定自由度の高さを両立させることができる。

車両用ドアを車外側から見た図である。 図１のＡ−Ａ線に沿うドアフレームのリアサイドサッシュの断面図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿うドアフレームのリアサイドサッシュの断面図である。 リアサイドサッシュの製造工程を示す斜視図である。 図４の製造工程におけるリアサイドサッシュの断面図である。 リアサイドサッシュの製造工程を示す斜視図である。 図６の製造工程におけるリアサイドサッシュの断面図である。 リアサイドサッシュの製造工程を示す斜視図である。 図８の製造工程におけるリアサイドサッシュの断面図である。 従来の製造方法で製造した、図１のＡ−Ａ線に沿うドアフレームのリアサイドサッシュの断面図である。 従来の製造方法で製造した、図１のＢ−Ｂ線に沿うドアフレームのリアサイドサッシュの断面図である。

図１に示す乗用車のフロントドア（以下、ドア）１０は、 ドアパネル１１とドアフレーム１２を備え、ドアパネル１１の上縁部とドアフレーム１２の内周部に囲まれる領域が窓開口部１３となっている。窓開口部１３内に昇降可能なドアガラス１４が設けられる。ドアフレーム１２は、ドア１０の上縁部を形成するアッパサッシュ１５と、アッパサッシュ１５の前端部から下方へ延出されるフロントサイドサッシュ１６と、アッパサッシュ１５の後端部から下方へ延出されるリアサイドサッシュ１７とを備えている。リアサイドサッシュ１７はドアコーナー部でアッパサッシュ１５と接合される。以下の説明では、ドアフレーム１２のうち、窓開口部１３に面する側を内周側、これと反対の側を外周側と呼ぶ。また、ドアフレーム１２のうち、ドア１０を閉じた状態で車内方向に向く側を車内側、車外方向に向く側を車外側と呼ぶ。

図２と図３はリアサイドサッシュ１７の長手方向の異なる箇所での断面形状を示している。図２はリアサイドサッシュ１７の大部分を占める一般断面部分であり、図３はドア１０におけるベルトライン部分（ドアパネル１１の上縁部）に近い下部付近の断面である。いずれの断面位置にも共通して見られるように、リアサイドサッシュ１７は内周側部材（フレーム体）２０と外周側部材（第２のフレーム体）２１により構成されている。内周側部材２０と外周側部材２１はそれぞれ板状の金属材を加工して形成されている。後述するように、内周側部材２０はロール成形加工とプレス成形加工を組み合わせて形成される。外周側部材２１はプレス成形加工で形成される。

内周側部材２０は、車内側に位置する筒状部２５と、筒状部２５から車外側に平行に延出された一対の平板状の接続部（板状部）２６及び接続部（板状部）２７と、内周側に位置する接続部２６の車外側の端部をフレーム内周側に折り曲げて形成した内周側意匠部２８を有する。内周側意匠部２８の端部は車内側に折り返されて内周側ヘミング部２９が形成されている。

筒状部２５は、車内側に位置する車内側面２５ａ、車内側面２５ａの両縁から車外側に向けて延設される内周側面２５ｂと外周側面（板状部）２５ｃ、内周側面２５ｂを外周方向に曲げて形成された車外側面２５ｄを有する。車内側面２５ａと車外側面２５ｄが対向し、内周側面２５ｂと外周側面２５ｃが対向し、これらの各対向面部分の間が中空とされた閉鎖断面形状になっている。車外側面２５ｄは、外周側面２５ｃに接する位置まで外周方向に延設されて、筒状部２５の車外側部分を閉じた形状にさせている。外周側面２５ｃを車外側に延長させて外周側の接続部２７が形成され、車外側面２５ｄから車外側に折り曲げて内周側の接続部２６が形成されている。

内周側部材２０の筒状部２５（車外側壁２５ｄ）と接続部２６と内周側意匠部２８とによって囲まれる凹状部として、ガラスガイド部４０が構成されている。ガラスガイド部４０の内部には弾性材からなるガラスラン（図示省略）が保持される。ガラスランは、ガラスガイド部４０内に進入したドアガラス１４の縁部の側面を車内側と車外側から挟んで弾性的に保持するリップを有する。

外周側部材２１は、内周側部材２０の接続部２７の外周側に沿って固定される接続部３１と、接続部３１の車内側の端部をコ字状に曲げて形成した保持爪部３２と、接続部３１の車外側の端部をフレーム外周側に折り曲げて形成した外周側意匠部３３とを有する。外周側意匠部３３の幅方向の途中位置には、車内側に向けて突出し保持爪部３２に対向する保持突部３４が形成されている。また、外周側意匠部３３の外周側端部は車内側に折り返されて外周側ヘミング部３５が形成されている。

外周側部材２１の接続部３１と保持爪部３２と外周側意匠部３３とによって囲まれる領域としてウェザストリップ保持部４１が形成されている。ウェザストリップ保持部４１にはウェザストリップ（図示省略）が保持される。ウェザストリップは、保持爪部３２と保持突部３４に嵌合して抜け止めされる脚部と、この脚部から外周方向に突出しドア１０を閉じた状態で図示を省略する車両ボディのドア開口内縁部に当接する弾性変形可能な弾接部とを有している。

内周側部材２０と外周側部材２１は、接続部２７と接続部３１を重ねて溶接によって固定される。この固定状態で、内周側意匠部２８と外周側意匠部３３が概ね面一になってリアサイドサッシュ１７における意匠部（意匠面）が形成される。内周側意匠部２８から外周側意匠部３３に亘る意匠部の全体を車外側から覆う外装部材としてガーニッシュ（図示省略）が取り付けられる。

図１に示すように、リアサイドサッシュ１７は下方に進むにつれて徐々に意匠部の幅が広くなっている。この意匠部の幅の変化は、外周側部材２１の外周側意匠部３３の幅を徐変させることで得られる。図２と図３に示すように、外周側意匠部３３は、ドアパネル１１に近い下方の断面位置で上方の断面位置よりも幅広に形成されている。プレス成形品である外周側部材２１においては、このように外周側意匠部３３の幅を徐変させることが可能である。

リアサイドサッシュ１７ではさらに、筒状部２５の幅（車内側への突出量）も変化している。前述のように、図２はリアサイドサッシュ１７の大部分を占める一般断面部分を示し、図３はベルトラインに近いリアサイドサッシュ１７の下方部分の断面を示しているが、図２の断面位置よりも図３の断面位置の方が筒状部２５を幅広に（車内側への突出量を大きく）させている。より詳しくは、リアサイドサッシュ１７の一般断面部分では筒状部２５の幅が一定とされ、ベルトラインに近い下方の一部領域では、下方に進むにつれて徐々に筒状部２５の車内側への突出量が大きくなるように幅が徐変している。図４、図６及び図８に示すＣ位置が筒状部２５の幅が徐変される境界であり、図６及び図８に示すように、Ｃ位置からＤ位置に向かうにつれて徐々に筒状部２５の幅が大きくなる。Ｃ位置よりも上方では筒状部２５の幅が一定である。リアサイドサッシュ１７におけるＣ位置からＤ位置で筒状部２５の幅を大きくすることで、ベルトライン部分の強度が向上する。このような断面形状を有する内周側部材２０は、以下に述べる製造方法によって形成される。

内周側部材２０は、まず図４及び図５に示す一様断面形状のフレーム体としてロール成形加工により形成される。この初期加工状態では、筒状部２５は車内側への突出量が小さい図２の断面形状に合わせて形成されている。筒状部２５の外周側面２５ｃから接続部２７に続く平板状の部位には、内周側意匠部２８の位置よりも車外側へ突出する延長部３０が連続して形成されている。内周側部材２０をロール成形した段階で、リアサイドサッシュ１７の長手方向に所定の間隔でシーム溶接Ｓ１を施して接続部２６と接続部２７が固定される。シーム溶接Ｓ１の溶接箇所は、筒状部２５の幅が一定である領域内（図４、図６及び図８に示すＣ位置よりも上方）に設定される。続く工程で筒状部２５の拡幅加工を行う領域（図４、図６及び図８に示すＣ位置からＤ位置の範囲）については、この段階では接続部２６と接続部２７の間を溶接などで固定しない。

続いて、図６及び図７に示すように、Ｃ位置からＤ位置の範囲で筒状部２５の拡幅加工を行う。図６及び図７では、拡幅加工前の形状を二点鎖線で示し、拡幅加工後の形状を実線で示している。この工程は、筒状部２５内に押圧用の可動型を挿入し、可動型によって筒状部２５を車内側に押圧変形させるプレス加工によって行われる。筒状部２５における車内側面２５ａと内周側面２５ｂと車外側面２５ｄの外側には、図６及び図８に示す幅徐変形状に対応した支持型が設けられ、この支持型に対して可動型を押しこむことで筒状部２５がプレス成形される。筒状部２５の車外側面２５ｄ、接続部２６、内周側意匠部２８などは、筒状部２５に対する可動型のプレスの影響を受けないように変形が規制される。

筒状部２５の拡幅変形に際しては、可動型で車内側面２５ａを押圧すると、外周側面２５ｃから接続部２７に続く平板状の部位を車内側にスライドさせながら、車内側面２５ａの位置が車内側に変位する。図６及び図７に示すように、車内側面２５ａの変位に伴って内周側面２５ｂも車内側に向けて長くなっているが、この内周側面２５ｂの伸展部分は、内周側部材２０の初期加工状態（図４、図５）における内周側面２５ｂが引き伸ばされたものではなく、初期加工状態で車内側面２５ａを形成していた部位が移動及び変形して形成されたものである。同様に、筒状部２５ａの拡幅加工後の車内側面２５ａは、初期加工状態で外周側面２５ｃの一部を形成していた部位が移動及び変形して形成されている。その結果、筒状部２５を拡幅させた部分では、外周側面２５ｃから接続部２７に続く平板状の部位が全体的に車内側へスライドして、延長部３０の車外側への突出量が小さくなる。前述のように、リアサイドサッシュ１７の途中位置（図４、図６及び図８に示すＣ位置）までは筒状部２５が一定幅であり、図４、図６及び図８のＣ位置から下方に進むにつれて筒状部２５の車内側への突出量が徐々に大きくなるように徐変されている。これに応じて、図６及び図７の段階での延長部３０の車外側への突出量は、Ｃ位置から下方に進むにつれて徐々に小さくなっている。そして、筒状部２５の車内側への突出量が最大になるＤ位置では、接続部２７の端部が内周側意匠部２８とほぼ一致して位置しており、内周側意匠部２８よりも車外側へ突出する延長部３０が存在しなくなる。別言すると、図４及び図５の初期加工状態における延長部３０の突出量は、筒状部２５の車内側への拡幅加工で必要とされる最大のスライド量に対応させて設定されている。これによって、筒状部２５の拡幅加工を行っても外周側面２５ｃや接続部２７の幅が不足することがなく、かつ次工程で切除される延長部３０の幅を最小限にして製造時の歩留まりを高めることができる。筒状部２５の拡幅加工完了後、拡幅加工を行ったＣ位置からＤ位置の範囲において、リアサイドサッシュ１７の長手方向に所定の間隔でスポット溶接Ｓ２を施して接続部２６と接続部２７が固定される。

最後に、図８及び図９に示すように、内周側意匠部２８よりも車外側へ突出している延長部３０を切除して内周側部材２０を完成させる。完成した内周側部材２０は、リアサイドサッシュ１７の長手方向の全体に亘って閉鎖断面形状を維持した筒状部２５を有しており、かつ筒状部２５の幅が部分的に徐変されている。図３に二点鎖線で示しているのは拡幅加工されていないロール成形段階の筒状部２５の形状であり、これにプレス成形を加えることで図３に実線で示す形状に筒状部２５が変化していることが分かる。本発明のドアフレームの製造方法によると、閉鎖断面でありつつ幅が徐変する複雑な形状の筒状部２５を、内周側部材２０の一部として一部材で構成することができる。

図２及び図３に示すように、完成状態の内周側部材２０の接続部２７の外周側に外周側部材２１が固定されてリアサイドサッシュ１７となる。ガーニッシュなどの外装部品やガラスランやウェザストリップを除くと、内周側部材２０と外周側部材２１の２部材でリアサイドサッシュ１７が構成されている。

本発明との比較として、従来の製造方法により形成されるドアフレームの一例を図１０及び図１１に示す。この比較例のリアサイドサッシュ６０は、主フレーム６１にガラスラン保持部材６２とウェザストリップ保持部材６３を組み合わせた３部材によって構成される。

主フレーム６１は、先に説明した実施形態における筒状部２５の車内側面２５ａと内周側面２５ｂと外周側面２５ｃ、接続部２７、外周側意匠部３３、外周側ヘミング部３５に対応する車内側面６１ａ、内周側面６１ｂ、外周側面６１ｃ、接続部６１ｄ、外周側意匠部６１ｅ、外周側ヘミング部６１ｆを有し、金属製の板材のプレス成形加工によって形成される。主フレーム６１のうち車内側面６１ａと内周側面６１ｂと外周側面６１ｃによって囲まれるコ字状断面部分については、図１０に示す一般断面位置よりも図１１に示すベルトライン付近の部分で車内側面６１ａが車内側に突出する拡幅形状に加工される。

ガラスラン保持部材６２は、先に説明した実施形態における筒状部２５の車外側面２５ｄ、接続部２６、内周側意匠部２８、内周側ヘミング部２９に対応する車外側面６２ａ、接続部６２ｂ、内周側意匠部６２ｃ、内周側ヘミング部６２ｄを有し、金属製の板材のロール成形加工によって形成される。ウェザストリップ保持部材６３は、先に説明した実施形態における接続部３１、保持爪部３２、保持爪部３４に対応する接続部６３ａ、保持爪部６３ｂ、保持爪部６３ｃを有し、金属製の板材のロール成形加工によって形成される。ガラスラン保持部材６２とウェザストリップ保持部材６３は、リアサイドサッシュ６０の長手方向の全体に亘って一様な断面形状になっている。

リアサイドサッシュ６０では、主フレーム６１の車内側面６１ａと内周側面６１ｂと外周側面６１ｃによってコ字状断面部が形成され、このコ字状断面部の開放部分をガラスラン保持部材６２の車外側面６２ａで覆うことによって閉鎖断面形状の筒状部が完成する。つまり、幅が徐変する筒状部を構成するために主フレーム６１とガラスラン保持部材６２の２つの部材を要しており、本発明を適用して形成した内周側部材２０に比して部品点数が多くなっている。また、リアサイドサッシュ６０では、筒状部の強度を確保するために、主フレーム６１の内周側面６１ｂとガラスラン保持部材６２の車外側面６２ａが接合される部分の形状や固定強度に留意する必要があり、内周側部材２０を一部材として形成する本発明の実施形態に比して、製造時の管理が煩雑になる。

以上の説明から明らかなように、本発明のドアフレームの製造方法を適用することで、筒状部２５を有する内周側部材２０を一部材で構成して部品点数を少なくさせつつ、ドアフレーム１２における強度の高さと形状の設定自由度の高さを両立させることが可能となる。

以上、図示実施形態に基づき説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、図示実施形態はドアフレーム１２のリアサイドサッシュ１７に関して本発明を適用したものであるが、ドアフレーム１２においてリアサイドサッシュ１７以外の箇所の製造にも本発明を適用することが可能である。また、図示実施形態は乗用車のフロントドアへの適用例であるが、フロントドア以外のドアフレームの製造にも本発明を適用可能である。

図示実施形態では、リアサイドサッシュ１７の筒状部２５は、図４、図６及び図８に示すＣ位置からＤ位置に向かうにつれて徐々に幅を大きくさせているが、筒状部２５に関して、このように幅が一方向に徐変する形状ではないタイプにも本発明は適用が可能である。例えば、Ｃ位置からＤ位置に向かう途中まで筒状部２５の幅が徐々に大きくなり、その途中からＤ位置まで筒状部２５の幅が一定になる形状や、途中からＤ位置まで筒状部２５の幅が狭くなる形状や、途中で筒状部２５の幅が一定になり続いてＤ位置まで幅が狭くなるような形状においても適用が可能である。

１０ ドア
１１ ドアパネル
１２ ドアフレーム
１３ 窓開口部
１４ ドアガラス
１５ アッパサッシュ
１６ フロントサイドサッシュ
１７ リアサイドサッシュ
２０ 内周側部材（フレーム体）
２１ 外周側部材（第２のフレーム体）
２５ 筒状部
２５ａ 車内側面
２５ｂ 内周側面
２５ｃ 外周側面（板状部）
２５ｄ 車外側面
２６ ２７ 接続部（板状部）
２８ 内周側意匠部
２９ 内周側ヘミング部
３０ 延長部
３１ 接続部
３２ 保持爪部
３３ 外周側意匠部
３４ 保持突部
３５ 外周側ヘミング部
４０ ガラスガイド部
４１ ウェザストリップ保持部
６０ リアサイドサッシュ
６１ 主フレーム
６２ ガラスラン保持部材
６３ ウェザストリップ保持部材
Ｓ１ シーム溶接
Ｓ２ スポット溶接

Claims (6)

1. 車内側に位置する閉断面形状の筒状部と、車外側に位置する意匠部と、上記筒状部と上記意匠部を接続する接続部を有するドアフレームの製造方法において、
   金属製の板材をロール成形して、上記筒状部、上記意匠部及び上記接続部を含む一様断面形状のフレーム体を形成するステップと；
   上記フレーム体の上記筒状部の一部領域を車内側に押圧変形させて該筒状部の幅を変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。
2. 請求項１記載のドアフレームの製造方法において、上記接続部は上記筒状部から車外側に向けて延出される一対の板状部を重ねて構成され、上記筒状部の幅を変化させるとき、上記接続部を構成する一対の板状部の一方が車内側へスライドして上記筒状部の幅を大きくさせ、
   上記フレーム体をロール成形するステップで、上記一方の板状部に連続して、上記スライド量に対応する幅の延長部が車外側へ突出形成されるドアフレームの製造方法。
3. 請求項２記載のドアフレームの製造方法において、上記筒状部の幅を変化させるステップの後、上記意匠部よりも車外側に突出している上記延長部が切除されるドアフレームの製造方法。
4. 請求項２または３記載のドアフレームの製造方法において、上記筒状部の幅を変化させない領域では、上記一対の板状部が上記筒状部の幅を変化させるステップの前に互いに固定され、上記筒状部の幅を変化させる領域では、上記一対の板状部が上記筒状部の幅を変化させるステップの後で互いに固定されるドアフレームの製造方法。
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の製造方法において、上記筒状部の幅を変化させるステップでは、上記筒状部の内側に可動型を挿入した後、該可動型をスライドさせ上記筒状部を車内側に押圧して支持型に押し込むドアフレームの製造方法。
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の製造方法において、上記フレーム体の完成後に、上記フレーム体と共に上記意匠部を構成する第２のフレーム体を上記接続部に対して固定するドアフレームの製造方法。

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