JP5620721B2

JP5620721B2 - 車両ドアフレーム及びその製造方法

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Publication number: JP5620721B2
Application number: JP2010139446A
Authority: JP
Inventors: 高行岡田; 謙二清水; 豪山根; 小山正樹; 正樹小山
Original assignee: Shiroki Corp
Current assignee: Shiroki Corp
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2010-06-18
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2030-06-18
Also published as: US20110308171A1; JP2012001153A; US8172125B2

Description

本発明は、例えばアルミ合金（軽合金）から形成する車両ドアフレーム及びその製造方法に関する。

車両ドアフレームは、少なくともピラー部材（立柱部材、ドアフレーム部材）とアッパサッシュ部材（ドアフレーム部材）を突合せ溶接縁で溶接（コーナ溶接）して形成されている。溶接には、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接が一般的に用いられている。ドアフレーム材料は、軽量化を目的として、従来の鉄系材料のロール成形品に代え、アルミ合金の押出成形品が用いられる傾向にある。
特開２００３-１１２５２５号公報

アルミ合金のドアフレーム部材の溶接では、その溶接強度を確認することが困難であった。すなわち、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接は、母材と溶接用ワイヤ（フィラワイヤ、溶接用ワイヤ）を溶融させて母材を接合するものであるが、溶接表面からは母材の溶融の程度（深さ）を目視することができなかった。

本発明は、以上の問題意識に基づき、溶接強度を目視できる車両用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、溶接側の面（溶接表面）から裏面に溶融金属が溶け出す程度まで溶接を実行すれば（過剰溶接すれば）、溶け出したという事実で溶接強度（溶接深さ）を目視できるという逆転の発想に基づいてなされたものである。

すなわち、本発明は、軽合金からなる第１、第２のドアフレーム部材の突合せ溶接縁を溶接接合する車両用ドアフレームにおいて、第１、第２のドアフレームにはそれぞれ、該ドアフレームの意匠部と、車内側に位置する袋状部と、該意匠部の裏面と袋状部を接続する接続部と、上記意匠部裏面の接続部の両側に位置する第１のダム突起と第２のダム突起が突出形成されていること、及び第１、第２のドアフレームの裏面の第１のダム突起と第２のダム突起の間のみに、上記突合せ溶接縁及びダム突起を突き合わせた状態で突合せ溶接縁の表面から溶接したとき裏面に溶け出した（湧き出した）溶融金属が存在していること、を特徴としている。

ダム突起は、具体的には、ドアフレーム部材が一般的に有するウェザーストリップを挿入する溝を形成するための突起と、ガラスランを挿入する溝を形成するための突起の少なくとも一方を用いることができる。意匠部の裏面のうち第１のダム突起と第２のダム突起の間を除く位置に、ウェザーストリップと密着する密着部を設定することで、溶接の際に意匠部の裏面に溶け出した溶融金属に影響されずにウェザーストリップのシール性を確保できる。

本発明は、製造方法の態様では、軽合金からなる第１、第２のドアフレーム部材の突合せ溶接縁を溶接接合する車両用ドアフレームの製造方法において、ドアフレームの意匠部と、車内側に位置する袋状部と、該意匠部の裏面と袋状部を接続する接続部とを有し、意匠部裏面には接続部の両側に位置させて、第１のダム突起と第２のダム突起がそれぞれ形成された第１、第２のドアフレーム部材を押出成形により準備するステップと；該第１、第２のドアフレーム部材の上記意匠部、接続部及び第１、第２のダム突起を含む突合せ溶接縁を突き合わせるステップと；第１、第２のドアフレーム部材の突合せ溶接縁の意匠部背面にバックプレートを位置させ、該バックプレート、意匠部裏面、第１、第２のダム突起及び接続部との間に限定される空間のみに溶融金属貯留空間を形成するステップと；上記意匠部の突合せ溶接縁の表面から溶接を実行し、上記溶融金属貯留空間内に、該溶接表面からの溶接の実行によって意匠部裏面に溶け出した金属を貯留するステップと；を有することを特徴としている。

本発明は、第１ドアフレーム部材と第２ドアフレーム部材との突合せ溶接縁を溶接する際に、過剰溶接して溶融金属が裏面に溶け出す現象を利用して、溶接強度（溶接完了）を目視できるので、溶接強度を確認した高強度の車両用ドアフレームを得ることができる。

本発明による車両ドアフレームを適用する車両ドアの一例を示す側面図である。図１のII-II線に沿うドアフレーム部材の断面形状例を示す断面図である。図２のドアフレーム部材に対し、バックプレートをセットした状態を示す断面図である。同バックプレートの正面（平面）形状例を示す、図３のIV矢視図である。意匠部溶融表面からの溶接により、溶融金属が意匠部溶融裏面に溶け出す状態を示す、図４のV-V線に沿う断面図である。溶接部の表裏の溶融金属を平滑に仕上げ加工した状態の断面図である。図２の断面形状を有するドアフレーム部材（部分）にウェザーストリップとガラスランを装着した状態を示す断面図である。図６の断面形状を有するドアフレーム部材（部分）にウェザーストリップとガラスランを装着した状態を示す断面図である。

図１は、自動車用ドアフレームのうち、リヤフレーム１０を車外から見た正面（側面）図である。リヤフレーム１０は、リヤピラー（ピラー部材、立柱部材、第１のドアフレーム部材）１１とアッパサッシュ（ドアフレーム部材）１２とを突合せ溶接縁で溶接（コーナ溶接）している。フロントフレームについても、同様の構成である。

このリヤピラー１１とアッパサッシュ１２は、アルミ合金の押出成形により一様断面に成形された部材であり、リヤピラー１１の上端の斜めに切断された端面１１ａと、アッパサッシュ１２の前端の斜めに切断された端面１２ａとが突き合わされて突合せ溶接縁を構成する。区間Ｗ（図４も参照）がＴＩＧ溶接またはＭＩＧ溶接によって溶接される区間である。

リヤピラー１１とアッパサッシュ１２は、図１、図４の区間Ｗにおいては同一の断面形状を有している。図２は、その一例を示すもので（但し、図２、図４及び図６ないし図８においては、リヤピラー１１（アッパサッシュ１２）の長手方向と直交する断面形状を描いており、区間Ｗにおいて、斜め切断端面１１ａ（１２ａ）に直交する方向から見たときには、上下方向に若干延びた形として表れる）、それぞれ、ドアフレームの外面を構成する意匠部１１１、１２１と、車内側に位置する強度を担う袋状部１１２、１２２と、意匠部１１１、１２１の裏面と袋状部１１２、１２２を接続する接続部１１３、１２３とを有している。意匠部１１１（１２１）の裏面には、接続部１１３（１２３）の外側と内側に、ダム突起１１４（１２４）とダム突起１１５（１２５）が形成されている。また、接続部１１３（１２３）の袋状部１１２（１２２）側には、ダム突起１１４（１２４）との間にウェザーストリップ収納溝１１６（１２６）を形成する溝形成突起１１７（１２７）が突設され、袋状部１１２（１２２）の意匠部１１１（１２１）との対向面には、ダム突起１１５（１２５）との間にガラスラン収納溝１１８（１２８）を形成する溝形成凹部１１９（１２９）が形成されている。

このリヤピラー１１の斜め切断端面１１ａとアッパサッシュ１２の斜め切断端面１２ａを突き合わせて溶接する際には、図３、図４に示すように、突合せ溶接縁部の背面に、バックプレート２０、３０を位置させる。

バックプレート２０は、図４に示すように、正面視略直角をなして突き当てられている接続部１１４と１２４の外側に当接する正面視直角な凹部からなる接続部当接面２１と、ダム突起１１４（１２４）に当接する閉塞面２２を有しており、このバックプレート２０の接続部当接面２１と閉塞面２２により、接続部１１３（１２３）とダム突起１１４（１２４）との間に、溶融金属貯留空間２３が形成される。

バックプレート３０は、同様に、正面視略直角をなして突き当てられている接続部１１３と１２３の内側に当接する正面視直角な凸部からなる接続部当接面３１と、ダム突起１１３（１２３）に当接する閉塞面３２を有しており、このバックプレート３０の接続部当接面３１と閉塞面３２により、接続部１１３（１２３）とダム突起１１５（１２５）との間に、溶融金属貯留空間３３が形成される。図４においては、バックプレート２０と３０にハッチングを付し、溶融金属貯留空間２３と３３に、バックプレート２０と３０のハッチングに重ねて別のハッチングを付した。

このように、リヤピラー１１の意匠部１１１の斜め切断端面１１ａとアッパサッシュ１２の意匠部１２１の斜め切断端面１２ａを突き合わせ、その突合せ溶接縁の背面にバックプレート２０とバックプレート３０をセットした状態で、意匠部１１１（１２１）の溶接表面から、突合せ溶接縁（線、区間Ｗ）に沿って、ＴＩＧ溶接またはＭＩＧ溶接を施す。このとき、少なくとも、溶融金属貯留空間２３と３３が形成されている部分においては、過剰溶接を施し、リヤピラー１１とアッパサッシュ１２の母材（及びフラットワイヤや溶接用ワイヤ）を意匠部１１１（１２１）の裏面に溶け出させる。図５は、その様子を模式的に示しており、斜め切断端面１１ａと１２ａの端部から溶け出した溶融金属が溶融金属貯留空間２３と３３内に入り込んで貯留される。溶融金属貯留空間２３と３３内に溶融金属Ｍが入り込んだことは、バックプレート２０（３０）を外すことで目視することができ、従って、目視による管理下でリヤピラー１１とアッパサッシュ１２を充分な溶接強度で溶接することができる。

溶接終了後は、意匠部１１１（１２１）の突合せ溶接縁の表裏に、溶接痕（溶融金属痕）が残存するから、仕上げ加工（切削研磨加工）を施し、溶接痕を除去して平滑化する。図６は仕上げ加工後のリヤピラー１１（アッパサッシュ１２）の形状例を示している。リヤピラー１１の斜め切断端面１１ａとアッパサッシュ１２の斜め切断端面１２ａ近傍では、ダム突起１１４（１２４）及びダム突起１１５（１２５）内が溶融金属で満たされていることが分かる。別言すると、ダム突起１１４（１２４）及びダム突起１１５（１２５）は、突合せ溶接縁近傍では、接続部１１３（１２３）に連なる均一肉厚部１１４Ｄ（１２４Ｄ）及び均一厚肉部１１５Ｄ（１２５Ｄ）に変化しており、これに伴い、ウェザーストリップ収納溝１１６（１２６）及びガラスラン収納溝１１８（１２８）も、突合せ溶接縁近傍では、片溝ウェザーストリップ収納溝１１６Ｄ（１２６Ｄ）及び片溝ガラスラン収納溝１１８Ｄ（１２８Ｄ）に変化している。

図７、図８は、ウェザーストリップ収納溝１１６（１２６）と片溝ウェザーストリップ収納溝１１６Ｄ（１２６Ｄ）に連続させて挿入したウェザーストリップＷＳと、ガラスラン収納溝１１８（１２８）と片溝ガラスラン収納溝１１８Ｄ（１２８Ｄ）に連続させて挿入したガラスランＧＲを示している。周知のように、ウェザーストリップＷＳは、ドアフレーム（リヤフレーム１０）の周縁に位置してドア閉時に車両ボディのドア開口との隙間を埋める部材であり、ガラスランＧＲは、ドアフレームの昇降ガラスの周縁を案内する部材である。このウェザーストリップＷＳ及びガラスランＧＲは、片溝ウェザーストリップ収納溝１１６Ｄ（１２６Ｄ）と片溝ガラスラン収納溝１１８Ｄ（１２８Ｄ）の形状の違いに対応して変形可能な柔軟な一様断面材料から構成することが可能であり、あるいは片溝ウェザーストリップ収納溝１１６Ｄ（１２６Ｄ）と片溝ガラスラン収納溝１１８Ｄ（１２８Ｄ）部分を異形（非一様断面材料）とすることも可能である。図８に示すように、ウェザーストリップＷＳは、均一肉厚部１１４Ｄ（１２４Ｄ）の外側（溶融金属貯留空間２３（３３）から外れた領域）で意匠部１１１（１２１）の裏面に密着する。

以上の実施形態は、リヤフレーム１０のリヤフレーム１１とアッパサッシュ１２のコーナ溶接に本発明を適用したものであるが、他のドアフレーム部材のコーナ溶接にも本発明は適用できる。

１０リヤフレーム（ドアフレーム）
１１リヤピラー（ドアフレーム部材）
１２アッパサッシュ（ドアフレーム部材）
１１ａ１２ａ斜め切断端面
１１１１２１意匠部
１１２１２２袋状部
１１３１２３接続部
１１４１１５１２４１２５ダム突起
１１４Ｄ１１５Ｄ１２４Ｄ１２５Ｄ均一厚肉部
１１６（１２６）ウェザーストリップ収納溝
１１７（１２７）溝形成突起
１１８（１２８）ガラスラン収納溝
１１９１２９溝形成凹部
１１６Ｄ１２６Ｄ片溝ウェザーストリップ収納溝
１１８Ｄ１２８Ｄ片溝ガラスラン収納溝
２０３０バックプレート
２１３１接続部当接面
２２３２閉塞面
２３３３溶融金属貯留空間
ＷＳウェザーストリップ
ＧＲガラスラン
Ｍ溶融金属

Claims

軽合金からなる第１、第２のドアフレーム部材の突合せ溶接縁を溶接接合する車両用ドアフレームにおいて、
第１、第２のドアフレームにはそれぞれ、該ドアフレームの意匠部と、車内側に位置する袋状部と、該意匠部の裏面と袋状部を接続する接続部と、上記意匠部裏面の接続部の両側に位置する第１のダム突起と第２のダム突起が突出形成されていること、及び
第１、第２のドアフレームの裏面の上記第１のダム突起と上記第２のダム突起の間のみに、上記突合せ溶接縁及びダム突起を突き合わせた状態で突合せ溶接縁の表面から溶接したとき裏面に溶け出した溶融金属が存在していること、
を特徴とする車両用ドアフレーム。
請求項１記載の車両用ドアフレームにおいて、上記第１、第２のドアフレームは上記意匠部の車内側にウェザーストリップを支持し、上記意匠部の裏面のうち上記第１のダム突起と上記第２のダム突起の間を除く位置に、上記ウェザーストリップと密着する密着部を有している車両用ドアフレーム。
軽合金からなる第１、第２のドアフレーム部材の突合せ溶接縁を溶接接合する車両用ドアフレームの製造方法において、
ドアフレームの意匠部と、車内側に位置する袋状部と、該意匠部の裏面と袋状部を接続する接続部とを有し、意匠部裏面には接続部の両側に位置させて、第１のダム突起と第２のダム突起がそれぞれ形成された第１、第２のドアフレーム部材を押出成形により準備するステップと；
該第１、第２のドアフレーム部材の上記意匠部、接続部及び第１、第２のダム突起を含む突合せ溶接縁を突き合わせるステップと；
第１、第２のドアフレーム部材の突合せ溶接縁の意匠部背面にバックプレートを位置させ、該バックプレート、意匠部裏面、第１、第２のダム突起及び接続部との間に限定される空間のみに溶融金属貯留空間を形成するステップと；
上記意匠部の突合せ溶接縁の表面から溶接を実行し、上記溶融金属貯留空間内に、該溶接表面からの溶接の実行によって意匠部裏面に溶け出した金属を貯留するステップと；
を有することを特徴とする車両用ドアフレームの製造方法。