JP2016088247A - 車両用ドアフレーム - Google Patents

Abstract

【課題】長尺部材の端部を突き合わせて接合して構成される車両用ドアフレームで、少ない溶接範囲で高い接合強度を得る。【解決手段】接合される長尺部材がそれぞれ、窓開口に臨む内周側に位置する内周側部と、内周側部に対して窓開口と反対の外周側に位置する外周側部と、内周側部と外周側部に対して車内側に位置する車内側部と、内周側部と外周側部に対して車外側に位置する車外側部とで囲まれるフレーム部を有しており、長尺部材を接合させる溶接範囲を、フレーム部のうち車内側部と内周側部を含み、外周側部と車外側部を含まないように設定する。【選択図】図７

Description

本発明は車両用ドアを構成するドアフレームに関し、特に、ドアフレームを構成する２つの長尺部材の端部を突き合わせて接合する構造に関する。

複数の長尺部材の端部を突き合わせて接合した構造の車両用ドアフレームでは、長尺部材の端部の突き合わせ部分に沿って溶接を行って接合させる。例えば、特許文献１のように、ドア上縁部を形成するアッパサッシュとドアの上下方向に延びる立柱サッシュの互いの端面を付き合わせて溶接で接合するものが知られている。

一般的なドアフレームは、断面強度を高めるために、筒状または袋状の断面形状を持つ部分（以下、フレーム部と呼ぶ）を有している。ドアフレームにおける長尺部材の接合箇所では、フレーム部も溶接の対象となる。特許文献１のドアフレームでは、フレーム部のうち、車内側を向く壁部と、ドアフレームの外周方向（窓開口と反対方向）を向く壁部とが溶接対象として設定されている（特許文献１の図３を参照）。

特開２００３-１１２５２５号公報

ドアフレームを構成する長尺部材を突き合わせ接合する構造では、溶接を行う範囲が少ないほど生産効率の向上や製造コストの低減において有利である。その一方で、接合強度の不足を避ける必要がある。つまり、できるだけ少ない溶接範囲で高い接合強度を得たいという要求があった。本発明は、この要求を満たす車両用ドアフレームを提供することを目的とする。

本発明は、互いの端部を突き合わせて接合される少なくとも２つの長尺部材を有する車両用ドアフレームにおいて、２つの長尺部材がそれぞれ、窓開口に臨む内周側に位置する内周側部と、内周側部に対して窓開口と反対の外周側に位置する外周側部と、内周側部と外周側部に対して車内側に位置する車内側部と、内周側部と外周側部に対して車外側に位置する車外側部とで囲まれるフレーム部を有しており、２つの長尺部材を溶接で接合させる溶接範囲が、フレーム部のうち車内側部と内周側部を含み、外周側部と車外側部を含まないことを特徴としている。

さらにフレーム部を車内側から覆うカバー部材を備え、２つの長尺部材の接合箇所では、フレーム部のうち外周側部と車内側部に対してカバー部材が重なるようにすることが好ましい。

フレーム部が車内側部と外周側部を接続する湾曲部を有する場合、湾曲部を溶接範囲に含むことが好ましい。

以上の本発明の車両用ドアフレームによれば、フレーム部のうち車内側部と内周側部のみを溶接範囲とすることで、従来に比して少ない溶接範囲で高い接合強度を得ることができる。

車両の前部座席用ドアを車内側から見た側面図である。 ドアフレームのうちアッパサッシュと立柱サッシュが接合されるドアコーナー部を、カバー部材を取り付けた状態で車外側から見た斜視図である。 同ドアコーナー部を車内側から見た斜視図である。 図２のIV-IV線に沿うドアコーナー部の断面図である。 カバー部材を取り付けていない状態のドアコーナー部を車外側から見た斜視図である。 同ドアコーナー部を車内側から見た斜視図である。 カバー部材を取り付けていない状態のドアコーナー部を図２のIV-IV線に沿う断面で示すと共に、溶接範囲及び仕上げ範囲を示した断面図である。 異なる実施形態のドアフレームで、ドアコーナー部における溶接範囲及び仕上げ範囲を示した断面図である。 本発明と溶接範囲が異なる比較例のドアコーナー部を示す断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。図１は、自動車の前部座席用ドア１０（以下、ドア１０と呼ぶ）を示している。ドア１０は、ドアフレーム（ドアサッシュ）１１とドアパネル１２を有し、ドアフレーム１１の内縁部とドアパネル１２の上縁部に囲まれる窓開口１３内には、図示を省略するドアガラスが昇降する。図示を省略した車両ボディに対してドア１０を閉じたとき、車両ボディに形成したドア開口部をドア１０が塞ぐ。以下の説明では、ドアフレーム１１において窓開口１３に臨む側を「内周側」と呼び、これと反対側の車両ボディ開口部に臨む側を「外周側」と呼ぶ。また、前方、後方、上方、下方、車内側、車外側といった方向の表現は、ドア１０が取り付けられる自動車のボディを基準とした方向を意味する。

ドアフレーム１１は、ドア上縁部を形成するアッパサッシュ１５と、ドアパネル１２の後部から上方へ延設された立柱サッシュ１６と、ドアパネル１２の前部付近に支持されるロアサッシュ１７を備えている。アッパサッシュ１５の後端部と立柱サッシュ１６の上端部がドアコーナー部１４で接合されており、アッパサッシュ１５はドアコーナー部１４からドアパネル１２の前部まで延設される。アッパサッシュ１５の途中にロアサッシュ１７の上端が接続している。ロアサッシュ１７と立柱サッシュ１６によってドアガラスの前縁と後縁を保持し、ドアガラスはロアサッシュ１７と立柱サッシュ１６に沿って昇降することができる。ドアガラスが窓開口１３内の最上位置まで達すると、アッパサッシュ１５によってドアガラスの上縁が保持される。

アッパサッシュ１５と立柱サッシュ１６はそれぞれ一体形成された長尺部材で構成されており、図２ないし図７に示す第１の実施形態ではアルミニウムを素材とした押出成形品として形成されている。ドアコーナー部１４ではアッパサッシュ１５と立柱サッシュ１６は同様の（略対称となる）断面形状を有しており、以下の説明ではアッパサッシュ１５と立柱サッシュ１６の互いに対応する部位について同じ数字の符号で示す。

図４や図７に示すように、立柱サッシュ１６は、車内側に位置する車内側フレーム部２０と、車内側フレーム部２０から車外側に向けて延設された延設部２１と、延設部２１の車外側端部に接続する意匠部２２とを有している。車内側フレーム部２０は内部を中空とした角筒状の断面形状になっており、窓開口１３に臨む内周側に位置する内周側部２３と、内周側部２３に対向する外周側に位置する外周側部２４と、内周側部２３と外周側部２４を車内側と車外側でそれぞれ接続する車内側部２５と車外側部２６を有する。延設部２１は、車内側フレーム部２０のうち外周側部２４を車外側に向けて延長した位置に形成されている。延設部２１と外周側部２４の間には段差があり、この段差から外周方向に向けて保持突起２９が突出している。意匠部２２は、延設部２１が接続される箇所から内周側に向けて突出する内周突出部２７と、延設部２１が接続される箇所から外周側に向けて突出する外周突出部２８とを有している。

車内側フレーム部２０の車外側部２６、延設部２１、意匠部２２の内周突出部２７によって囲まれる部分は、内周側に向けて開かれた箱形形状をなすガラスガイド部３０を構成し、ガラスガイド部３０の内部に弾性材からなるガラスラン（図示省略）が嵌合保持される。ガラスラン保持部３０内にドアガラスの縁部が進入し、ガラスランによってドアガラスの縁部が保持される。

保持突起２９、延設部２１、意匠部２２の外周突出部２８によって囲まれる部分は、外周側に向けて開かれた箱形形状をなすウェザストリップ保持部３１を構成し、弾性材からなるウェザストリップ（図示省略）がウェザストリップ保持部３１によって保持される。ウェザストリップは、ウェザストリップ保持部３１内に嵌合する脚部と、ウェザストリップ保持部３１から外周側に突出する弾性当接部を有しており、ドア１０を閉じたときにウェザストリップの弾性当接部が車両ボディの開口部に接触して弾性変形され、ウェザストリップによってドア１０と車両ボディの間が液密にされる。

ドアコーナー部１４におけるアッパサッシュ１５は、図４と図７に示す立柱サッシュ１６の断面形状と略対称な断面形状を有しており、図５や図６のようにアッパサッシュ１５の後端部と立柱の上端部を突き合わせることができる。

図２ないし図４に示すように、アッパサッシュ１５と立柱サッシュ１６のそれぞれの車内側フレーム部２０を車内側から覆うカバー部材４０が取り付けられる。カバー部材４０は、内周側に位置する内周側部４１と、外周側に位置する外周側部４２と、内周側部４１と外周側部４２の車内側の端部を接続する車内側部４３とを有している。カバー部材４０の内周側部４１は車内側フレーム部２０の内周側部２３を覆い、カバー部材４０の外周側部４２は車内側フレーム部２０の外周側部２４を覆い、カバー部材４０の車内側部４３は車内側フレーム部２０の車内側部２５を覆う。図４に示すように、ドアコーナー部１４では、カバー部材４０の幅（外周側部４２に対する内周側部４１の間隔）が内周方向に拡大され、カバー部材４０の内周側部４１が車内側フレーム部２０の内周側部２３から離間した位置にある。これに対し、ドアコーナー部１４においても、カバー部材４０の外周側部４２は車内側フレーム部２０の外周側部２４の外面に沿って重なり、カバー部材４０の車内側部４３は車内側フレーム部２０の車内側部２５の外面に沿って重なる位置関係が維持される。

図５と図６はカバー部材４０が取り付けられていない状態のドアコーナー部１４を示したものである。図５と図６に示すように、アッパサッシュ１５と立柱サッシュ１６の互いの端部を突き合わせた部分に沿って接合線Ｇが形成される。そして、このアッパサッシュ１５と立柱サッシュ１６の突き合せ部分（接合線Ｇ）に沿う所定の範囲で溶接が行われる。このときの溶接は、レーザー溶接、プラズマ溶接、アーク溶接（ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接など）のような周知の溶接を適宜選択することができる。図７のＳ１は、アッパサッシュ１５と立柱サッシュ１６の突き合わせ部分の溶接範囲を示したものである。この溶接範囲Ｓ１は、車内側フレーム部２０のうち車内側部２５から内周側部２３にかけての範囲であり、より詳しくは、車内側部２５の略全体と、内周側部２３のうち車内側部２５との境界部分から車外方向に進んだ所定の範囲が溶接の対象領域となる。溶接範囲Ｓ１の一方の端部Ｔ１が、車内側部２５と外周側部２４の境界部分に位置し、溶接範囲Ｓ１の他方の端部Ｔ２が、内周側部２３のうち車外側部２６寄りの位置に設定される。さらに、溶接範囲Ｓ１のうち車内側部２５の部分については、溶接痕（ビード）を切削して研磨する仕上げ加工を行う仕上げ範囲Ｓ２となる。仕上げ範囲Ｓ２の一端は溶接範囲Ｓ１の一方の端部Ｔ１（車内側部２５と外周側部２４の境界部分）に一致し、仕上げ範囲Ｓ２の他端Ｔ３は車内側部２５と内周側部２３の境界部分に位置する。溶接範囲Ｓ１のうち内周側部２３にかかる部分は仕上げ加工を行わない。

ドアフレーム１１の構造上、ドアコーナー部１４では、アッパサッシュ１５と立柱サッシュ１６の接合部分に対して、外周側の部分を支点として内周側の部分を離間させるような荷重（図５に矢印Ｍで概念的に示した）が作用しやすい。車内側フレーム部２０のうち車内側部２５から内周側部２３にかけて溶接範囲Ｓ１で溶接することによって、このような荷重に対して優れた強度を得ることができる。より詳しくは、図５に示すドアコーナー部１４のうち矢印Ｍの位置よりも内周側の箇所が溶接範囲Ｓ１に含まれており、この内周側の箇所が溶接されていると、矢印Ｍ方向の荷重を受けたときに、接合線Ｇに沿う領域でアッパサッシュ１５と立柱サッシュ１６を密着させる方向の力が働く。その結果、溶接の範囲を狭くしても十分な強度が得られ、溶接作業に要する時間を短くできる。なお、必要な接合強度が得られることを前提として、内周側部２３のどの程度の部分を溶接範囲Ｓ１に含めるかは、任意に設定することができる。例えば、溶接範囲Ｓ１の端部Ｔ２を車内側部２５に近づけて溶接の範囲を狭く（接合線に沿って短く）したり、溶接範囲Ｓ１の端部Ｔ２を車外側部２６に近づけて溶接の範囲を広く（接合線に沿って長く）したりすることもできる。溶接の範囲を狭くする場合は、端部Ｔ２が車内側部２５まで達しない範囲で設定し、溶接の範囲を広くする場合は、端部Ｔ２が車外側部２６まで達しない範囲で設定する。

アッパサッシュ１５と立柱サッシュ１６を溶接で接合した後、前述のようにカバー部材４０が取り付けられる。図４に示すように、ドアコーナー部１４では、カバー部材４０の外周側部４２と車内側部４３が車内側フレーム部２０の外周側部２４と車内側部２５に沿って位置している。外周側部２４は図７に示す溶接範囲Ｓ１に含まれておらず、車内側部２５は溶接後に仕上げ加工される仕上げ範囲Ｓ２であるので、これらの部位は溶接痕の突出がなくカバー部材４０を高精度に重ねることができる。車内側フレーム部２０の溶接範囲Ｓ１のうち、溶接後の仕上げ加工を行わない（仕上げ範囲Ｓ２に含まれない）内周側部２３については、図４に示すようにカバー部材４０の内周側部４１が重ならずに離間した位置にあるため、溶接痕が残されていてもカバー部材４０の組み付け精度には影響しない。また、内周側部２３における溶接痕は、車内側から視認されないようにカバー部材４０によって隠されるので、仕上げ加工を行わなくても美観に影響を及ぼさない。

以上の図示実施形態とは溶接範囲が異なる比較例を図９に示す。この比較例は、特許文献１などに記載されている従来のドアフレームにおける溶接範囲を、図示実施形態と同じ断面形状のドアフレームに適用したものであり、図９に示すドアフレームの各部の符号は図７と共通の符号を用いている。図９に示す溶接範囲Ｓ１’は、車内側フレーム部２０のうち外周側部２４の略全体と車内側部２５の略全体に亘る部分である。この溶接範囲Ｓ１’は、車内側フレーム部２０の内周側部２３を溶接対象に含まないため、アッパサッシュ１５と立柱サッシュ１６の内周部分を開かせようとする荷重Ｍ（図５）に対する強度を確保しにくい。より詳しくは、図９に示す溶接範囲Ｓ１’を適用した場合、図５に示すドアコーナー部１４のうち矢印Ｍの位置よりも外周側の箇所が溶接される。外周側の箇所のみが溶接されていると、矢印Ｍ方向の荷重を受けたときに、接合線Ｇに沿う領域でアッパサッシュ１５と立柱サッシュ１６を離間させる方向の力が働く。そのため、この離間方向の力に耐えられる接合強度を確保するには溶接長を長くする必要があり、溶接作業の手間がかかる。また、図４と同様の形態でカバー部材４０を組み付ける場合、溶接痕がカバー部材４０に干渉することを防ぐべく、車内側部２５だけでなく外周側部２４も含む溶接範囲Ｓ１’の全体に亘って溶接痕の切削と研磨を行う必要があり、仕上げ加工の手間がかかる。

以上のように、図２ないし図７に示す実施形態の構成によれば、図９の比較例に比して、少ない溶接範囲で高い接合強度を得ることができ、溶接の作業性向上において優れた効果が得られる。また、溶接後の仕上げ加工についても、比較例よりも手間をかけずに行うことができる。

図２ないし図７の実施形態では、アルミニウムを素材とする一体成型品としてアッパサッシュ１５や立柱サッシュ１６を形成しているが、ドアフレームの材質や構造はこれに限定されない。その一例を示す別実施形態を図８に示す。図８は、図７と同様に、ドアコーナー部における立柱サッシュ１１６の断面形状を示したものである。図８には示されていないが、立柱サッシュ１１６と接合されるアッパサッシュも立柱サッシュ１１６に対応する（略対称の）断面形状を有している。立柱サッシュ１１６は、車内側フレーム部１２０から車外側に向けて延設部１２１を延設させ、延設部１２１の車外側に意匠部１２２を有するという基本構造については、先の実施形態の立柱サッシュ１６と共通しているが、第１部材５０と第２部材５１を組み合わせて構成されている点が異なる。

第１部材５０は、ガラスガイド部１３０を構成する箱状断面のチャンネル材であり、車内側フレーム部１２０を構成する車外側部１２６と意匠部１２２を構成する内周突出部１２７を内周側接続部５２で接続した構造になっている。内周側接続部５２は延設部１２１を構成している。第１部材５０は、鉄製の板状材に対してロール成形などの加工を行って形成される。

第２部材５１は、車内側フレーム部１２０を構成する内周側部１２３、外周側部１２４及び車内側部１２５と、接続部１２１を構成する外周側接続部５３と、意匠部１２２を構成する外周突出部１２８とを有しており、鉄製の板状材に対してプレス成形などの加工を行って形成される。

図８のように第１部材５０と第２部材５１を組み合わせると、第２部材５１の内周側部１２３と外周側部１２４と車内側部１２５によって形成された袋状断面部分の車外側を、第１部材５０の車外側部１２６が塞いで、車内側フレーム部１２０を形成する。また、第１部材５０の内周突出部１２７と第２部材５１の外周突出部１２８が概ね面一な関係になって、意匠部１２２を形成する。さらに、第１部材５０の内周側接続部５２と第２部材５１の外周側接続部５３が所定の間隔をおいて並んで、延設部１２１を形成する。第１部材５０と第２部材５１は所定の部位で溶接されて立柱サッシュ１１６となる。その際、車内側フレーム部１２０においては、内周側部１２３と車外側部１２６の境界部分が溶接部Ｗ１として溶接される。図示を省略しているが、外周側接続部５３の外周側にはさらに、ウェザストリップ保持用の別部材が固定される。

以上の構成の立柱サッシュ１１６は、ドアコーナー部において図８に示す溶接範囲Ｓ１１で溶接を行ってアッパサッシュと接合される。車内側フレーム部１２０のうち車内側部１２５と内周側部１２３を接合時の溶接の対象とすることについては先の実施形態と共通しており、既述の効果が得られる。先の実施形態と異なる構成として、車内側フレーム部１２０における外周側部１２４と車内側部１２５の境界部分が、所定の曲率を持った湾曲部Ｒ１によって滑らかにつながっている。また、車内側フレーム部１２０における車内側部１２５と内周側部１２３の境界部分も湾曲部Ｒ２によって滑らかにつながっている。このような溶接対象となる部位（車内側部１２５）とそれに隣接する部位（外周側部１２４）が湾曲部Ｒ１を介して接している場合、湾曲部Ｒ１を含むように溶接範囲Ｓ１１を設定することが好ましい。すなわち、図８に示すように、溶接範囲Ｓ１１の一方の端部Ｔ１１を、湾曲部Ｒ１と外周側部１２４の境界部分に位置させるとよい。溶接範囲Ｓ１１の他方の端部Ｔ１２は内周側部１２３の途中位置に設定されている。外周側部１２４は湾曲部Ｒ１を含んでおらず、従って外周側部１２４は溶接範囲Ｓ１１から外れた領域となる。なお、先の実施形態と同様に、溶接範囲Ｓ１１の端部Ｔ１２を、車内側部１２５寄りに変化させたり、車外側部１２６寄りに変化させたりすることも可能である。さらに、溶接範囲Ｓ１１のうち車内側部１２５の部分は、仕上げ範囲Ｓ１２として、溶接痕（ビード）を切削して研磨する仕上げ加工が行われる。仕上げ範囲Ｓ１２の一端は溶接範囲Ｓ１１の一方の端部Ｔ１１に一致し、仕上げ範囲Ｓ１２の他端Ｔ１３は、車内側部１２５に続く湾曲部Ｒ２と内周側部１２３との境界部分に位置する。溶接範囲Ｓ１１のうち内周側部１２３にかかる部分は仕上げ加工を行わない。

以上、図示実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は図示した実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない限りにおいて改良や改変が可能である。例えば、図示実施形態はドアフレームのアッパサッシュと立柱サッシュの接合に適用したものであるが、ドアフレームを構成する長尺部材で互いの端部を突き合わせて接合するものであれば、アッパサッシュと立柱サッシュの接合箇所以外の部位にも本発明を適用することができる。

１０ 前部座席用ドア
１１ ドアフレーム（ドアサッシュ）
１２ ドアパネル
１３ 窓開口
１５ アッパサッシュ
１６ １１６ 立柱サッシュ
１７ ロアサッシュ
２０ １２０ 車内側フレーム部
２１ １２１ 延設部
２２ １２２ 意匠部
２３ １２３ 内周側部
２４ １２４ 外周側部
２５ １２５ 車内側部
２６ １２６ 車外側部
２７ １２７ 内周突出部
２８ １２８ 外周突出部
２９ 保持突起
３０ １３０ ガラスガイド部
３１ ウェザストリップ保持部
５０ 第１部材
５１ 第２部材
５２ 内周側接続部
５３ 外周側接続部
Ｇ 接合線
Ｒ１ Ｒ２ 湾曲部
Ｓ１ Ｓ１１ 溶接範囲
Ｓ２ Ｓ１２ 仕上げ範囲
Ｔ１ Ｔ１１ 溶接範囲と仕上げ範囲の端部位置
Ｔ２ Ｔ１２ 溶接範囲の端部位置
Ｔ３ Ｔ１３ 仕上げ範囲の端部位置

Claims (3)

1. 互いの端部を突き合わせて接合される少なくとも２つの長尺部材を有する車両用ドアフレームにおいて、
   上記２つの長尺部材はそれぞれ、窓開口に臨む内周側に位置する内周側部と、上記内周側部に対して上記窓開口と反対の外周側に位置する外周側部と、上記内周側部と上記外周側部に対して車内側に位置する車内側部と、上記内周側部と上記外周側部に対して車外側に位置する車外側部とで囲まれるフレーム部を有しており、
   上記２つの長尺部材を溶接で接合させる溶接範囲が、上記フレーム部のうち上記車内側部と上記内周側部を含み、上記外周側部と上記車外側部を含まないことを特徴とする車両用ドアフレーム。
2. 請求項１記載の車両用ドアフレームにおいて、上記フレーム部を車内側から覆うカバー部材を備え、上記２つの長尺部材の接合箇所では、上記フレーム部のうち上記外周側部と上記車内側部に対して上記カバー部材が重なる車両用ドアフレーム。
3. 請求項１または２記載の車両用ドアフレームにおいて、上記フレーム部は、上記車内側部と上記外周側部を接続する湾曲部を有し、上記溶接範囲は上記湾曲部を含んでいる車両用ドアフレーム。

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