JP6346889B2 - 車両用立柱サッシュ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の鋼板を溶接して構成する車両用立柱サッシュ及びその製造方法に関する。

車両用ドアサッシュの立柱サッシュは、複数の鋼材を結合してなっている。従来、鋼材はメッキを施さない生鋼材（一般的に冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ材））が用いられており、アーク溶接（抵抗溶接）によって溶接されていた。アーク溶接は、重ね合わせた生鋼板の間に一方の電極である溶接棒（溶接ワイヤ）を接近させ、溶接棒と生鋼板の間に発生させたアークによってもたらされる光熱で、生鋼板及び溶接棒を溶融させて一体化する溶接方法である。

一方、立柱サッシュのサビを防止するために、溶接結合される鋼板の少なくとも一方を、亜鉛メッキを施したメッキ鋼鈑から構成する試みがされている（特許文献１）。

特開２００８−２９０１２９号公報

ところが、メッキ鋼板は、スポット溶接すると、発生する亜鉛蒸気により、溶接電極が傷みやすい（耐久性が阻害される）という問題がある。一方、溶接棒を用いるアーク溶接では、溶接電極の耐久性が阻害されるおそれはないが、溶接時に発生する亜鉛蒸気により、爆飛が発生しやすいという問題がある。

本発明は、複数の鋼板をアーク溶接して立柱サッシュを構成する際、爆飛の問題が生じにくい車両用立柱サッシュの製造方法を得ることを目的とする。
また本発明は、従来立柱サッシュのガラスラン保持部を形成する際、複数の鋼板の重ね合わせ部を結合するために一般的に用いられていたヘミング加工を用いることなく、ガラスラン保持部を形成することができる車両用立柱サッシュの製造方法を得ることを目的とする。
さらに本発明は、溶接痕を、ガラスランで容易に隠すことができる、溶接痕の小さい車両用立柱サッシュの製造方法を得ることを目的とする。

本発明は、インナー部材とアウター部材により袋状部が形成され、上記インナー部材と上記アウター部材における一方の部材と他方の部材に、互いの板厚端面以外の面で重畳して上記袋状部を閉じる重畳部を有する車両用立柱サッシュにおいて、上記インナー部材とアウター部材の少なくとも一方がメッキ鋼板からなること、上記一方の部材の端部に、上記重畳部から延びて折曲され、側面が上記他方の部材の板厚端面に対向し、且つ該対向部分以外で上記他方の部材と重畳せずに上記一方の部材の板厚端面を含む折曲部を形成したこと、上記折曲部と、上記他方の部材の上記板厚端面との間にアーク溶接用隙間を設定したこと、上記一方の部材と上記他方の部材の間に、上記アーク溶接用隙間に連通させて、ガス抜き隙間を形成したこと、及び、上記折曲部と、上記他方の部材の上記板厚端面とがアーク溶接されたこと、を特徴としている。

製造方法に係る本発明は、インナー部材とアウター部材により袋状部が形成され、上記インナー部材と上記アウター部材における一方の部材と他方の部材に、互いの板厚端面以外の面で重畳して上記袋状部を閉じる重畳部を有する車両用立柱サッシュの製造方法であって、上記インナー部材と上記アウター部材の少なくとも一方をメッキ鋼板から形成し、上記インナー部材とアウター部材のうち上記一方の部材の端部に、上記重畳部から延びて折曲され、側面が上記他方の部材の板厚端面に対向し、且つ該対向部分以外で上記他方の部材と重畳せずに上記一方の部材の板厚端面を含む折曲部を形成するステップ；上記折曲部と、上記他方の部材の上記板厚端面との間にアーク溶接用隙間を設定するステップ；上記一方の部材と上記他方の部材の間に、上記アーク溶接用隙間に連通させて、ガス抜き隙間を形成するステップ；及び、上記折曲部と、上記他方の部材の上記板厚端面とをアーク溶接するステップ；を有することを特徴としている。

本発明の車両用立柱サッシュにあっては、上記アウター部材の端部に、窓開口側に延びる上記折曲部が形成され、上記アウター部材の上記折曲部とインナー部材の車外側を向く板厚端面との間に上記アーク溶接用隙間が設定され、上記アウター部材の上記折曲部と上記インナー部材の上記板厚端面とがアーク溶接されていることが実際的である。

インナー部材とアウター部材の結合部分のうち少なくとも折曲部は、ガラスラン保持凹部の車内側の保持部を形成する。

ガス抜き隙間は、上記インナー部材と上記アウター部材の少なくとも一方に、上記インナー部材と上記アウター部材を互いに離間させるように段部を形成することで形成するのが実際的である。

本発明は、インナー部材とアウター部材により袋状部が形成され、この袋状部を閉じる重畳部をインナー部材とアウター部材が有する車両用立柱サッシュにおいて、インナー部材とアウター部材の少なくとも一方をメッキ鋼板から構成した上で、アウター部材とインナー部材の一方の部材の折曲部と他方の部材の板厚端面との間にアーク溶接用隙間を設定し、一方の部材と他方の部材の間に、アーク溶接用隙間に連通させてガス抜き隙間を形成し、折曲部と他方の部材の板厚端面をアーク溶接するので、爆飛の問題なく、且つヘミング加工を用いることなく、インナー部材とアウター部材をアーク溶接結合して、好適な車両用立柱サッシュを得ることができる。

本発明によるメッキ鋼板とメッキ鋼板のアーク溶接により形成した車両用立柱サッシュを用いた車両ドアの一例を示す側面図である。 図１のII−II切断線に沿う立柱サッシュの断面図である。 本発明による立柱サッシュの溶接前の第１の実施形態を示す断面図である。 本発明による立柱サッシュの溶接前の第２の実施形態を示す断面図である。 本発明による立柱サッシュの溶接後の第１の実施形態を示す断面図である。 本発明による立柱サッシュの第３の実施形態の溶接後を示す断面図である。 立柱サッシュのアーク溶接用隙間が溶接棒よりも小さい（狭い）場合の溶接後の様子を示す断面図である。

図１は、車両ドア１０を有する乗用車の側面形状を示している。車両ボディＢのドア開口（ボディ開口）Ａを開閉する車両ドア１０は、ドア本体（インナパネルとアウタパネル）１１の上部に窓開口１２を形成するドアサッシュ（窓枠）１３を備えている。

ドアサッシュ１３は、窓ガラスＧの上縁を受け入れる側面視で曲折したアッパサッシュ１４と、車両ボディＢのセンターピラー１６に沿い窓ガラスＧの上下方向縁部を受け入れる立柱サッシュ２０とを有している。立柱サッシュ２０の上端部とアッパサッシュ１４の端部とは周知手段で接続固定され、アッパサッシュ１４と立柱サッシュ２０の下方は、ドア本体１１内に延びて該ドア本体１１に固定される。本実施形態は、このドアサッシュ１３の立柱サッシュ２０に適用したものである。

立柱サッシュ２０は、図２に示すように、インナー部材（メイン立柱部材）２１、アウター部材（サブ立柱部材）２２及びウェザーストリップ保持部材２３を備えている。このうち、インナー部材２１とアウター部材２２とは亜鉛メッキ鋼板からなり、ウェザーストリップ保持部材２３は生鋼板（冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ材））からなっている。ウェザーストリップ保持部材２３は無くてもよく、ウェザーストリップをインナー部材２１にクリップ止めしてもよい。インナー部材２１の板厚は、アウター部材２２の板厚より厚い。

インナー部材２１は、車両の車外側に位置する意匠部２１ａと、該意匠部２１ａから車内側に延びる折返部２１ｂとを有し、折返部２１ｂは、意匠部２１ａから斜めに車内側に延びる車内方向延長部２１ｂ１、車内方向延長部２１ｂ１の車内側端部から窓開口側に延びる前後方向部２１ｂ２、及び前後方向部２１ｂ２の窓開口側端部から車外側に延びる車外方向延長部２１ｂ３を有している。

アウター部材２２は、車両の車外側に位置する意匠部２２ａと、該意匠部２２ａから車内側に延びる折返部２２ｂとを有し、折返部２２ｂは、インナー部材２１の車内方向延長部２１ｂ１に沿って斜めに車内側に延びる車内方向延長部２２ｂ１、車内方向延長部２２ｂ１の車内側端部から窓開口側に階段状に延びる閉断面（袋状部）形成部２２ｂ２、及び閉断面形成部２２ｂ２の窓開口側端部からインナー部材２１の車外方向延長部２１ｂ３に沿って車外側に延びる車外方向延長部２２ｂ３を有している。意匠部２２ａの窓開口側の先端部は折返密着部２２ａ１を構成している。

インナー部材２１の折返部２１ｂ（車内方向延長部２１ｂ１、前後方向部２１ｂ２及び車外方向延長部２１ｂ３）と、アウター部材２２の折返部２２ｂ（閉断面形成部２２ｂ２）とで、閉断面形状の袋状部２２ｃを形成している。インナー部材２１の車外方向延長部２１ｂ３の車外側の先端部とアウター部材２２の車外方向延長部２２ｂ３の車外側の先端部は、袋状部２２ｃを閉じるように互いに板厚方向に重畳された重畳部を有している。アウター部材２２の車内方向延長部２２ｂ１は、車内方向延長部２２ｂ１の上下方向に所定間隔で複数箇所に、窓開口側から窓開口とは反対方向に突出した、溶接用の座面２２ｂ１１を備えている。車内方向延長部２２ｂ１及び座面２２ｂ１１とインナー部材２１の車内方向延長部２１ｂ１は、袋状部２２ｃを閉じるように重畳された重畳部を構成している。なお、車内方向延長部２２ｂ１に座面２２ｂ１１を形成せずに、車内方向延長部２２ｂ１と２１ｂ１とを重畳させて板部を構成してもよい。車内方向延長部２２ｂ１と２１ｂ１とを直接重畳させた重畳部としてもよい。あるいは、溶接用の座面をインナー部材２１の車内方向延長部２２ｂ１側に設けてもよい。なお、本実施形態の説明では立柱サッシュ２０の袋状部２２ｃを形成する２部材のうち、車内側に位置する部材（符号２１を付した部材）をインナー部材、車外側に位置する部材（符号２２を付した部材）をアウター部材２２と称するが、袋状部２２ｃを形成する２部材のうち、重畳部の外側に位置する部材（符号２１を付した部材）をアウター部材、内側に位置する部材（符号２２を付した部材）をインナー部材と称してもよい。

ウェザーストリップ保持部材２３は、ドア側ウェザーストリップＤＷＳを保持するチャンネル材で、インナー部材２１の車内方向延長部２１ｂ１、アウター部材２２の車内方向延長部２２ｂ１と一緒に溶接結合（例えばスポット溶接）されている。ドア側ウェザーストリップＤＷＳ及び車両ボディＢに支持されたボディ側ウェザーストリップＢＷＳは周知のように、車両ドア１０を閉じたとき、車両ボディＢのセンターピラー１６との間及びインナー部材２１の車内方向延長部２１ｂ１との間で圧縮されて、雨水の車両ボディ内への浸入を防止する。

アウター部材２２の意匠部２２ａと折返部２２ｂは、ガラスランＧＲを保持するガラスラン保持凹部を構成し、ガラスランＧＲは周知のように窓開口１２を開閉する窓ガラスＧを案内する。アウター部材２２の車外方向延長部２２ｂ３の車外側の端部は、車外方向延長部２１ｂ３と重畳する重畳部から延びて窓開口側に折曲された折曲部２２ｂ４を構成しており、インナー部材２１の車外方向延長部２１ｂ３における車外側を向く車外側板厚端面（板止まり）２１ｂ４は、この折曲部２２ｂ４の車内側の面（側面）に対向している。折曲部２２ｂ４は、窓開口１２側（図３の左方）に向くアウター部材２２の板厚端面２２ｂ６を含んでおり、折曲部２２ｂ４より先には、車外方向延長部２１ｂ３に対して板厚方向に重なる折り返し部分が設けられていない。すなわち、折曲部２２ｂ４が設けられている端末部分においてインナー部材２１とアウター部材２２は、一方の部材の端部を折り返して他方の部材の端部を挟持する所謂ヘミング加工による結合が行われていない。窓ガラスＧが開閉駆動されると、ガラスランＧＲには車両幅方向の力が加わる。折曲部２２ｂ４は、この力を受け止め、ガラスランＧＲが破損するのを防ぎ、バタツキも防ぐ。つまり、折曲部２２ｂ４は、ガラスラン保持凹部の車内側の保持部を形成している。

インナー部材２１の意匠部２１ａとアウター部材２２の意匠部２２ａはほぼ面一となり、その外面に装飾部材であるガーニッシュが装着される。

アウター部材２２の車外方向延長部２２ｂ３の車外側の端部は、窓開口側に折曲された折曲部２２ｂ４を構成しており、インナー部材２１の車外方向延長部２１ｂ３の車外側板厚端面（板止まり）２１ｂ４は、この折曲部２２ｂ４の車内側の面に対向している。アウター部材２２の折曲部２２ｂ４とインナー部材２１の車外方向延長部２１ｂ３の車外側板厚端面２１ｂ４との間に、アーク溶接用隙間３１を設定してある（図２、図３、図５参照）。

車外方向延長部２１ｂ３と２２ｂ３との間には、アーク溶接用隙間３１に連通させて、ガス抜き隙間３２が形成されている。例えば、車外方向延長部２１ｂ３と２２ｂ３のいずれか一方に、互いを離間させる形状の段部を設けてガス抜き隙間３２を形成できる。図３は、車外方向延長部２２ｂ３の折曲部２２ｂ４との間の部分に段部２２ｂ５を設けてガス抜き隙間３２を形成した第１の実施形態である。また図４は、車外方向延長部２１ｂ３の車外側板厚端面２１ｂ４近傍に段部２１ｂ５を設けて、アーク溶接用隙間３１′と連通するガス抜き隙間３２′を形成した第２の実施形態である。アーク溶接用隙間３１、３１′及びガス抜き隙間３２、３２′は、車外方向延長部２１ｂ３と２２ｂ３の縦（上下）方向全域に亘って設けるが、アーク溶接する領域にだけに設けてもよい。

インナー部材２１とアウター部材２２をアーク溶接する工程において、アーク溶接用の溶接棒４１がアーク溶接用隙間３１、３１′に近づけられると（図３、図４）、溶接棒４１と、車外方向延長部２１ｂ３及び車外側板厚端面２１ｂ４と、車外方向延長部２２ｂ３及び折曲部２２ｂ４の間にアークが発生し、溶接棒４１と、車外側板厚端面２１ｂ４と、折曲部２２ｂ４（及び車外方向延長部２２ｂ３）とが溶融して溶接され、ビード（溶接痕）Ｂ１が形成される（図５）。ビードＢ１は、平坦で薄く、車外方向延長部２１ｂ３のラップ部が少ない。アーク溶接工程において、アーク溶接用隙間３１、３１′に連通するガス抜き隙間３２、３２′を形成してあるので、爆飛が発生するおそれがない。アーク溶接としては、シールドガスとしてイナートガス（不活性ガス）を用い、電極に溶接ワイヤを用いるミグ溶接を適用することができる。図５の第１の実施形態は、ビードＢ１と、車外方向延長部２２ｂ３の折曲部２２ｂ４と段部２１ｂ５の間の部分が溶接されていない（空間が存在している）が、ビードＢ１と車外方向延長部２２ｂ３が溶接される場合もある。

以上の実施形態は窓開口側からアーク溶接するが、本発明は車外側からアーク溶接する態様も可能である。図６は、車外側からアーク溶接する第３の実施形態を示している。第３の実施形態は、インナー部材２１の車外方向延長部２１ｂ３の車外側端部が、窓開口側とは反対側に折曲された曲げ端部２１ｂ６を構成している。また、アウター部材２２が、車外方向延長部２２ｂ３に対して窓開口側とは反対側に折曲された段部２２ｂ５′と、段部２２ｂ５′に対して車内側に折曲された折曲部２２ｂ４′とを備えている。折曲部２２ｂ４′がアウター部材２２の車内側を向く板厚端面２２ｂ６′を含んでおり、折曲部２２ｂ４′より先には、曲げ端部２１ｂ６に対して板厚方向に重なる折り返し部分が設けられていない（ヘミング加工されていない）。曲げ端部２１ｂ６の板厚端面２１ｂ４′と折曲部２２ｂ４′との間にアーク溶接用隙間３１″が設定され、板厚端面２１ｂ４′と車外方向延長部２１ｂ３（段部２２ｂ５′）との間にアーク溶接用隙間３１″と連通するガス抜き隙間３２″が設定されている。アーク溶接用隙間３１″及びガス抜き隙間３２″は、車外方向延長部２１ｂ３と２２ｂ３の重畳部全域に亘って設けるが、アーク溶接する領域にだけ設けてもよい。

この第３の実施形態は、インナー部材２１とアウター部材２２をアーク溶接する工程において、アーク溶接用の溶接棒（図示せず）がアーク溶接用隙間３１″、車外側から近づけられる。アーク溶接用の溶接棒がアーク溶接用隙間３１″に近づけられると、溶接棒と、曲げ端部２１ｂ６、板厚端面２１ｂ４′及び折曲部２２ｂ４′の間にアークが発生し、溶接棒と、板厚端面２１ｂ４′及び折曲部２２ｂ４′とが溶融して溶接され、ビード（溶接痕）Ｂ１′が形成される（図６）。ビードＢ１′は、平坦で薄く、車外方向延長部２１ｂ３のラップ部が少ない。アーク溶接工程において、アーク溶接用隙間３１″に連通するガス抜き隙間３２″を形成してあるので、爆飛が発生するおそれがない。アーク溶接としては、シールドガスとしてイナートガス（不活性ガス）を用い、電極に溶接ワイヤを用いるミグ溶接を適用することができる。

本実施形態は以上のように、インナー部材２１とアウター部材２２をともにメッキ鋼板から構成した上で、アーク溶接する部分に、アーク溶接用隙間３１、３１′、３１″及びガス抜き隙間３２、３２′、３２″を適切に設定したので、爆飛の問題がなく、インナー部材２１とアウター部材２２をアーク溶接結合して、好適な車両用立柱サッシュを得ることができる。本実施形態は、アウター部材２２の折曲部２２ｂ４とインナー部材２１の車外側板厚端面２１ｂ４、インナー部材２１の板厚端面２１ｂ４′とアウター部材の折曲部２２ｂ４′とをアーク溶接したので、ヘミング加工を用いることなく、ガラスラン保持凹部の車内側の保持部を形成することができる。

アーク溶接用隙間３１、３１′、３１″の幅（折曲部２２ｂ４や折曲部２２ｂ４′と、車外側板厚端面２１ｂ４や板厚端面２１ｂ４′との間隔）ｘは、アーク溶接用の溶接棒（溶接ワイヤ）４１の直径０．６〜１．０ｍｍとほぼ同一ないしやや大であることが好ましい。アーク溶接用隙間３１の幅ｘが下限を超えると、つまり溶接棒４１の径がアーク溶接用隙間３１、３１′、３１″の幅ｘより大きいと折曲部２２ｂ４（折曲部２２ｂ４′）、車外側板厚端面２１ｂ４（板厚端面２１ｂ４′）が溶断されるおそれが高くなり、同上限を超えると、つまり溶接棒４１の径がアーク溶接用隙間３１、３１′、３１″の幅ｘより小さいと、ビード（溶接痕）が大きくなったり、盛り上がったりする（図７のビードＢ２参照）。特に好ましいのは、アーク溶接用隙間３１、３１′、３１″の幅ｘが溶接棒４１の径に等しい０．８ｍｍ前後である。アーク溶接用隙間３１、３１′、３１″の幅ｘは、車外方向延長部２１ｂ３、２２ｂ３の板厚比で定義すると、７０〜１５０％が好ましい。

ガス抜き隙間３２、３２′、３２″の深さｙは、インナー部材２１とアウター部材２２を構成するメッキ鋼板の板厚比で、５０〜７０％とすることが好ましい。深さｙが下限を超えると（浅いと）、ガス抜き作用を十分果たせず、深さｙが上限を超えると（深いと）、溶けこみが不十分になる。

本発明の車両用立柱サッシュは、車両用のドアに広く適用可能である。

Ｂ 車両ボディ
ＢＷＳ ボディ側ウェザーストリップ
ＤＷＳ ドア側ウェザーストリップ
ＧＲ ガラスラン
１０ 車両ドア
１１ ドア本体
１２ 窓開口
１３ ドアサッシュ（窓枠）
１４ アッパサッシュ
１６ センターピラー
２０ 立柱サッシュ
２１ インナー部材（他方の部材）
２１ａ 意匠部
２１ｂ 折返部
２１ｂ１ 車内方向延長部
２１ｂ２ 前後方向部
２１ｂ３ 車外方向延長部（重畳部）
２１ｂ４ 車外側板厚端面（他方の部材の板厚端面）
２１ｂ４′ 板厚端面（他方の部材の板厚端面）
２１ｂ５ 段部
２１ｂ６ 曲げ端部
２２ アウター部材（一方の部材）
２２ａ 意匠部
２２ａ１ 折返密着部
２２ｂ 折返部
２２ｂ１ 車内方向延長部
２２ｂ１１ 座面
２２ｂ２ 閉断面（袋状部）形成部
２２ｂ３ 車外方向延長部（重畳部）
２２ｂ４ 折曲部
２２ｂ４′ 折曲部
２２ｂ５ 段部
２１ｂ６ 板厚端面（一方の部材の板厚端面）
２１ｂ６′ 板厚端面（一方の部材の板厚端面）
２２ｃ 袋状部
２３ ウェザーストリップ保持部材
３１ ３１′ ３１″ アーク溶接用隙間
３２ ３２′ ３２″ ガス抜き隙間
Ｂ１ Ｂ１′ Ｂ２ 溶接痕（ビード）

Claims (5)

1. インナー部材とアウター部材により袋状部が形成され、上記インナー部材と上記アウター部材における一方の部材と他方の部材に、互いの板厚端面以外の面で重畳して上記袋状部を閉じる重畳部を有する車両用立柱サッシュにおいて、
   上記インナー部材とアウター部材の少なくとも一方がメッキ鋼板からなること、
   上記一方の部材の端部に、上記重畳部から延びて折曲され、側面が上記他方の部材の板厚端面に対向し、且つ該対向部分以外で上記他方の部材と重畳せずに上記一方の部材の板厚端面を含む折曲部を形成したこと、
   上記折曲部と、上記他方の部材の上記板厚端面との間にアーク溶接用隙間を設定したこと、
   上記一方の部材と上記他方の部材の間に、上記アーク溶接用隙間に連通させて、ガス抜き隙間を形成したこと、及び
   上記折曲部と、上記他方の部材の上記板厚端面とがアーク溶接されたこと、を特徴とする車両用立柱サッシュ。
2. 請求項１記載の車両用立柱サッシュにおいて、上記アウター部材の端部に、窓開口側に延びる上記折曲部が形成され、上記アウター部材の上記折曲部と上記インナー部材の車外側を向く上記板厚端面との間に上記アーク溶接用隙間が設定され、上記アウター部材の上記折曲部と上記インナー部材の上記板厚端面とがアーク溶接されている車両用立柱サッシュ。
3. 請求項１または２記載の車両用立柱サッシュにおいて、少なくとも上記折曲部は、ガラスラン保持凹部の車内側の保持部を形成する車両用立柱サッシュ。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項記載の車両用立柱サッシュにおいて、上記ガス抜き隙間は、上記インナー部材と上記アウター部材の少なくとも一方に、上記インナー部材と上記アウター部材を互いに離間させるように形成した段部によって形成されている車両用立柱サッシュ。
5. インナー部材とアウター部材により袋状部が形成され、上記インナー部材と上記アウター部材における一方の部材と他方の部材に、互いの板厚端面以外の面で重畳して上記袋状部を閉じる重畳部を有する車両用立柱サッシュの製造方法であって、
   上記インナー部材と上記アウター部材の少なくとも一方をメッキ鋼板から形成し、上記インナー部材とアウター部材のうち上記一方の部材の端部に、上記重畳部から延びて折曲され、側面が上記他方の部材の板厚端面に対向し、且つ該対向部分以外で上記他方の部材と重畳せずに上記一方の部材の板厚端面を含む折曲部を形成するステップ；
   上記折曲部と、上記他方の部材の上記板厚端面との間にアーク溶接用隙間を設定するステップ；
   上記一方の部材と上記他方の部材の間に、上記アーク溶接用隙に連通させて、ガス抜き隙間を形成するステップ；及び
   上記折曲部と、上記他方の部材の上記板厚端面とをアーク溶接するステップ；
   を有すること、を特徴とする車両用立柱サッシュの製造方法。

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