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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-07-10
(45)【発行日】2023-07-19
(54)【発明の名称】車両用フレーム部材および車両用フレーム部材の製造方法
(51)【国際特許分類】
B60J 5/04 20060101AFI20230711BHJP
【ＦＩ】
B60J5/04 M
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2019201382
(22)【出願日】2019-11-06
(65)【公開番号】P2021075102
(43)【公開日】2021-05-20
【審査請求日】2022-09-26
(73)【特許権者】
【識別番号】000000011
【氏名又は名称】株式会社アイシン
(73)【特許権者】
【識別番号】590001164
【氏名又は名称】アイシンシロキ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】柳井 利文
(72)【発明者】
【氏名】吉田 康治
(72)【発明者】
【氏名】吉田 憲司
(72)【発明者】
【氏名】内藤 泰輔
(72)【発明者】
【氏名】松下 直史
(72)【発明者】
【氏名】井上 祐貴
【審査官】池田 晃一
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－８１４０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１８４０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－２２７１５０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６０Ｊ ５／００ － ５／１４
Ｂ６０Ｊ ７／００ － ７／２２
Ｂ６２Ｄ １７／００ － ２５／０８
Ｂ６２Ｄ ２５／１４ － ２９／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属板が折り曲げられてなるフレーム断面を有する車両用フレーム部材であって、前記金属板において互いに平行な一対の端辺に配置され、前記金属板の平面方向において互いに対向する第１接合端部および第２接合端部と、
前記金属板において前記一対の端辺の間に配置され、前記金属板の厚み方向において前記第１接合端部および前記第２接合端部が重ね合わされる接合中間部と、
前記第１接合端部、前記第２接合端部および前記接合中間部を接合し、前記車両用フレーム部材の長手方向に沿って延びる溶接部とを備える、車両用フレーム部材。
【請求項2】
前記フレーム断面は、前記第１接合端部および前記接合中間部の間の前記金属板から構成され、中空形状を有する中空部と、
前記第２接合端部および前記接合中間部の間の前記金属板から構成され、前記金属板同士が前記金属板の厚み方向に重ね合わされた重合部と、
前記第１接合端部および前記第２接合端部と、前記接合中間部とを含み、前記中空部および前記重合部を連結する連結部とを有する、請求項１に記載の車両用フレーム部材。
【請求項3】
互いに平行な一対の端辺に配置される第１端部および第２端部と、前記第１端部および前記第２端部の間に配置される中間部とを有する金属板を準備する工程と、前記第１端部および前記第２端部が、前記金属板の平面方向において互いに突き合わされ、かつ、前記第１端部および前記第２端部が、前記金属板の厚み方向において前記中間部に重ね合わされるように、前記金属板をロール成形する工程と、
前記ロール成形する工程の後、前記金属板をレーザ溶接することにより、前記第１端部、前記第２端部および前記中間部を接合する工程とを備える、車両用フレーム部材の製造方法。
【請求項4】
前記接合する工程は、前記ロール成形する工程で得られた前記金属板の中間成形品に対して、前記第１端部および前記第２端部が互いに突き合わされる方向の外力と、前記第１端部および前記第２端部が前記中間部に重ね合わされる方向の外力とを作用させつつ、前記金属板をレーザ溶接する工程を含む、請求項３に記載の車両用フレーム部材の製造方法。
【請求項5】
長尺状の前記金属板をその長手方向に送り出すことにより、前記ロール成形する工程と、前記接合する工程とを連続的に実行し、さらに、前記接合する工程の後、長尺状の前記金属板を切断することによって複数の前記車両用フレーム部材を切り出す工程を備える、請求項３または４に記載の車両用フレーム部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、車両用フレーム部材および車両用フレーム部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
たとえば、特開２０１６－５２６７５号公報（特許文献１）には、一枚の板材から形成されたドアサッシュと、そのドアサッシュの製造方法とが開示されている。ドアサッシュは、板材が２重に重なった重合部と、重合部と段差をなし、板材が３重に重なった段差部とを有する。ドアサッシュの製造時、重合部が、ドアサッシュの長手方向に沿って連続的にレーザ溶接される。
【0003】
また、特開２０１４－１０４８７２号公報（特許文献２）には、一枚の板材から、ロール成形によって断面形成される車両のドアサッシュが開示されている。ドアサッシュの製造時、板材同士が２重に重ね合わされた２重部が、電気抵抗溶接に属するスポット溶接またはシーム溶接によって接合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１６－５２６７５号公報
【文献】特開２０１４－１０４８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述の特許文献に開示されるように、金属板をロール成形し、溶接により金属板同士を接合して得られるドアサッシュ等の車両用ドアフレームが知られている。このような車両用ドアフレームは、軽量であり、かつ、高剛性であることが求められる。
【0006】
そこでこの発明の目的は、軽量であり、かつ、高剛性である車両用フレーム部材と、そのような車両用フレーム部材を得るための車両用フレーム部材の製造方法とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
この発明に従った車両用フレーム部材は、金属板が折り曲げられてなるフレーム断面を有する車両用フレーム部材である。車両用フレーム部材は、金属板において互いに平行な一対の端辺に配置され、金属板の平面方向において互いに対向する第１接合端部および第２接合端部と、金属板において一対の端辺の間に配置され、金属板の厚み方向において第１接合端部および第２接合端部が重ね合わされる接合中間部と、第１接合端部、第２接合端部および接合中間部を接合し、車両用フレーム部材の長手方向に沿って延びる溶接部とを備える。
【0008】
この発明に従った車両用フレーム部材の製造方法は、互いに平行な一対の端辺に配置される第１端部および第２端部と、第１端部および第２端部の間に配置される中間部とを有する金属板を準備する工程と、第１端部および第２端部が、金属板の平面方向において互いに突き合わされ、かつ、第１端部および第２端部が、金属板の厚み方向において中間部に重ね合わされるように、金属板をロール成形する工程と、ロール成形する工程の後、金属板をレーザ溶接することにより、第１端部、第２端部および中間部を接合する工程とを備える。
【発明の効果】
【0009】
この発明に従えば、軽量であり、かつ、高剛性である車両用フレーム部材と、そのような車両用フレーム部材を得るための車両用フレーム部材の製造方法とを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】車両のドアを示す側面図である。
【図9】ロール成形工程時における金属板の断面形状を示す断面図である。
【図10】ロール成形工程時における金属板の断面形状を示す断面図である。
【図11】レーザ溶接工程時における金属板の中間成形品を示す断面図である。
【図12】アプセット治具を示す断面図である。
【図13】ドアフレームアッパの製造方法の工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【0012】
図１は、車両のドアを示す側面図である。図１に示されるように、車両１２は、ドア２０を有する。ドア２０は、ドアヒンジ（不図示）を介して、車両１２の車両本体に回動可能に接続されている。ドア２０は、ドライバーが車両１２に搭乗する時に開閉される右フロントドアである。
【0013】
ドア２０は、ドア本体２２と、ドアフレーム３０と、ドアガラス２４とを有する。ドア本体２２は、ドア２０の下部を構成している。ドア本体２２は、車両前後方向および車両上下方向に沿って平面的に設けられている。
【0014】
ドアフレーム３０は、ドア２０の上部を構成している。ドアフレーム３０は、ドア本体２２の上方に設けられている。ドアフレーム３０は、枠形状を有し、ドア本体２２の上端部（ベルトライン）とともに窓枠２６を形成している。窓枠２６の内側には、開口部が形成されている。窓枠２６の開口部には、ドアガラス２４が配置されている。ドアガラス２４は、昇降可能に設けられている。ドアガラス２４の昇降に伴って、窓枠２６の開口部が開閉される。ドアガラス２４は、窓枠２６から降下すると、ドア本体２２の内部に収容される。
【0015】
ドアフレーム３０は、窓枠２６の上縁部２６Ｕを形成するドアフレームアッパ３０Ｕと、窓枠２６の後縁部２６Ｒを形成するドアフレームリヤ（不図示）とを有する。ドアフレームアッパ３０Ｕは、車両１２のフロントピラー１４およびルーフサイドレール１６に沿って延びている。
【0016】
【0017】
ウェザストリップ４４は、ドアフレームアッパ３０Ｕの上部に取り付けられている。ウェザストリップ４４は、ゴム製であり、ドアフレームアッパ３０Ｕと、フロントピラー１４およびルーフサイドレール１６との間の隙間を塞ぐように設けられている。
【0018】
ガラスラン４６は、ドアフレームアッパ３０Ｕの下部に取り付けられている。ガラスラン４６は、ゴム等の弾性体から形成されている。ガラスラン４６は、凹部４８を有する。凹部４８は、下方を向いて開口する凹み形状をなす。窓枠２６の開口部がドアガラス２４によって閉じられる時、凹部４８は、ドアガラス２４の上端部を収容する。
【0019】
モール４２は、ドアフレームアッパ３０Ｕの側部に取り付けられている。モール４２は、車両１２の車外に面して設けられている。モール４２は、窓枠２６の上縁部２６Ｕに沿って意匠面を形成している。モール４２は、たとえば、光沢を有する亜鉛、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属から形成されている。
【0020】
本実施の形態では、本発明における車両用フレーム部材およびその製造方法が、ドアフレーム３０のうちのドアフレームアッパ３０Ｕに適用された場合を説明するが、本発明はこれに限られない。本発明は、たとえば、ドアフレーム３０のうちのドアフレームリヤに適用されてもよいし、車両におけるリヤドア等のドアフレームに適用されてもよい。また、本発明は、ドアフレームに限られず、シートを車両前後方向に案内するレール、または、車載バッテリを保持するフレーム部材等に適用されてもよい。
【0021】
図３は、図１中のドアフレームアッパを示す斜視図である。図４は、図３中のドアフレームアッパの製造に用いられる金属板を示す斜視図である。図５は、図３中のドアフレームアッパのフレーム断面を示す断面図である。
【0022】
図３から図５に示されるように、ドアフレームアッパ３０Ｕは、矢印１０１に示す方向が長手方向となる長尺形状を有する（以下、矢印１０１に示す方向を「ドアフレームアッパ３０Ｕの長手方向」ともいう）。ドアフレームアッパ３０Ｕは、金属板５０が折り曲げられてなるフレーム断面を有する。なお、フレーム断面とは、ドアフレームアッパ３０Ｕがその長手方向に直交する平面により切断された場合に得られる断面である。
【0023】
ドアフレームアッパ３０Ｕの製造に用いられる金属板５０の構成について説明する。金属板５０は、金属製である。金属板５０は、たとえば、鋼板である。金属板５０は、その平面視において矩形形状を有する１枚の板材である。
【0024】
金属板５０は、第１端部５１と、第２端部５２と、第３端部５６と、第４端部５７とを有する。第１端部５１、第２端部５２、第３端部５６および第４端部５７は、金属板５０の平面視における矩形形状の４つの端辺をなしている。
【0025】
第１端部５１および第２端部５２は、金属板５０の、互いに平行な一対の端辺に配置されている。第１端部５１および第２端部５２は、矢印１０１に示すドアフレームアッパ３０Ｕの長手方向に沿って直線状に延びている。第３端部５６および第４端部５７は、第１端部５１および第２端部５２と直交している。第３端部５６および第４端部５７は、矢印１０１に示す方向に直交する矢印１０２に示す方向に沿って直線状に延びている（以下、矢印１０２に示す方向を「ドアフレームアッパ３０Ｕの長手方向に直交する方向」ともいう）。
【0026】
第１端部５１および第２端部５２の各々は、長さＬを有する。第３端部５６および第４端部５７の各々は、長さＢを有する。第１端部５１および第２端部５２の各長さＬは、第３端部５６および第４端部５７の各長さＢよりも大きい（Ｌ＞Ｂ）。第１端部５１および第２端部５２の各長さＬは、金属板５０の厚みＴよりも大きく、第３端部５６および第４端部５７の各長さＢは、金属板５０の厚みＴよりも大きい（Ｌ，Ｂ＞Ｔ）。金属板５０の厚みＴは、たとえば、０．８ｍｍ以下である。
【0027】
金属板５０は、中間部５３をさらに有する。中間部５３は、第１端部５１および第２端部５２の間に配置されている。中間部５３は、ドアフレームアッパ３０Ｕの長手方向に直交する方向において、第１端部５１および第２端部５２の双方から離れて配置されている。中間部５３は、ドアフレームアッパ３０Ｕの長手方向に直交する方向において、第１端部５１および第２端部５２の間に位置し、ドアフレームアッパ３０Ｕの長手方向に沿って帯状に延在する領域に対応している。
【0028】
金属板５０は、第１表面５０ａと、第２表面５０ｂとをさらに有する。第１表面５０ａおよび第２表面５０ｂは、金属板５０の板表面をなしている。第１表面５０ａおよび第２表面５０ｂの各々は、第１端部５１、第２端部５２、第３端部５６および第４端部５７により囲まれた領域に対応している。第１表面５０ａおよび第２表面５０ｂは、金属板５０の厚み方向における表裏に配置されている。
【0029】
続いて、ドアフレームアッパ３０Ｕの構造について説明する。金属板５０は、ドアフレームアッパ３０Ｕのフレーム断面が閉断面をなすように折り曲げられている。
【0030】
金属板５０は、ドアフレームアッパ３０Ｕの長手方向に直交する方向において互いに間隔を隔てて位置し、ドアフレームアッパ３０Ｕの長手方向に沿って延びる複数の折り曲げ線で折り曲げられている。金属板５０は、第１表面５０ａがドアフレームアッパ３０Ｕのフレーム断面の外側に面し、第２表面５０ｂがドアフレームアッパ３０Ｕのフレーム断面の内側に面するように折り曲げられている。
【0031】
金属板５０の第３端部５６および第４端部５７は、ドアフレームアッパ３０Ｕのその長手方向における両端に配置されている。
【0032】
図６は、図５中の２点鎖線ＶＩにより囲まれた範囲を拡大して示す写真である。図３から図６に示されるように、ドアフレームアッパ３０Ｕは、第１接合端部３６および第２接合端部３７と、接合中間部３３と、溶接部６１とを有する。
【0033】
第１接合端部３６および第２接合端部３７は、金属板５０において互いに平行な一対の端辺に配置されている。第１接合端部３６は、金属板５０における第１端部５１に対応している。第２接合端部３７は、金属板５０における第２端部５２に対応している。接合中間部３３は、金属板５０において一対の端辺の間に配置されている。接合中間部３３は、金属板５０における中間部５３に対応している。
【0034】
第１接合端部３６および第２接合端部３７は、金属板５０の平面方向において互いに対向している。金属板５０の平面方向は、金属板５０の第１表面５０ａおよび第２表面５０ｂが延在する方向と平行である。金属板５０の平面方向は、金属板５０の厚み方向と直交する方向である。第１接合端部３６を構成する金属板５０と、第２接合端部３７を構成する金属板５０とは、同一平面内で延在している。第１接合端部３６および第２接合端部３７は、溶接部６１を介して互いに対向している。
【0035】
接合中間部３３には、金属板５０の厚み方向において第１接合端部３６および第２接合端部３７が重ね合わされている。第１接合端部３６を構成する金属板５０、および、第２接合端部３７を構成する金属板５０と、接合中間部３３を構成する金属板５０とは、金属板５０の厚み方向において、互いに重ね合わされている。第１接合端部３６を構成する金属板５０の第２表面５０ｂ、および、第２接合端部３７を構成する金属板５０の第２表面５０ｂと、接合中間部３３を構成する金属板５０の第２表面５０ｂとが、互いに面接触している。
【0036】
溶接部６１は、第１接合端部３６、第２接合端部３７および接合中間部３３を接合している。溶接部６１は、ドアフレームアッパ３０Ｕの長手方向に沿って延びている。溶接部６１は、ドアフレームアッパ３０Ｕの長手方向において、金属板５０の第３端部５６および第４端部５７の間で連続的に延びている。
【0037】
溶接部６１は、第１接合端部３６における金属板５０と、第２接合端部３７における金属板５０と、接合中間部３３における金属板５０とが、溶接により接合されている部分である。溶接部６１は、金属板５０が溶融し、そのあと凝固することによって、第１接合端部３６における金属板５０と、第２接合端部３７における金属板５０と、接合中間部３３における金属板５０とを互いに一体化する部分である。溶接部６１と、金属板５０とは、同一の金属からなる。
【0038】
金属板５０は、溶接部６１が設けられた位置において２重に重ね合わされている。溶接部６１は、金属板５０の厚み方向において、第１接合端部３６および第２接合端部３７を貫通し、接合中間部３３の内部にまで達している。
【0039】
溶接部６１は、頂部６１ｃと、最深部６１ｄとを有する。頂部６１ｃは、ドアフレームアッパ３０Ｕのフレーム断面の外側に面している。頂部６１ｃは、金属板５０の厚み方向において、第１接合端部３６を構成する金属板５０の第１表面５０ａおよび第２接合端部３７を構成する金属板５０の第１表面５０ａから一段下がった第１接合端部３６および第２接合端部３７の内部に位置している。
【0040】
最深部６１ｄは、頂部６１ｃからの溶接部６１の深さが最も大きくなる部分である。最深部６１ｄは、金属板５０の厚み方向において、接合中間部３３を構成する金属板５０の第２表面５０ｂおよび第１表面５０ａの間に位置している。最深部６１ｄは、金属板５０の厚み方向において、接合中間部３３を構成する金属板５０の第１表面５０ａよりも、接合中間部３３を構成する金属板５０の第２表面５０ｂ寄りに位置している。溶接部６１の深さＨ（金属板５０の厚み方向における頂部６１ｃから最深部６１ｄまでの長さ）は、２重に重ね合わされた金属板５０の厚み（２Ｔ）よりも小さい。
【0041】
なお、最深部６１ｄは、金属板５０の厚み方向において、接合中間部３３を構成する金属板５０の第２表面５０ｂおよび第１表面５０ａの中間に位置してもよいし、接合中間部３３を構成する金属板５０の第２表面５０ｂよりも、接合中間部３３を構成する金属板５０の第１表面５０ａ寄りに位置してもよい。
【0042】
本実施の形態におけるドアフレームアッパ３０Ｕにおいては、第１接合端部３６および第２接合端部３７が、溶接部６１によって、金属板５０の平面方向において互いに対向する形態で接合されている。これにより、第１接合端部３６および第２接合端部３７が金属板５０の厚み方向に重ね合わされた形態で接合される場合と比較して、金属板５０の余分な使用を抑えて、ドアフレームアッパ３０Ｕを軽量化することができる。また、接合中間部３３と、金属板５０の厚み方向において接合中間部３３と重ね合わされた第１接合端部３６および第２接合端部３７とが、溶接部６１によって、互いに接合されている。これにより、捻り等の荷重に対するドアフレームアッパ３０Ｕの断面性能を高めて、高剛性なドアフレームアッパ３０Ｕを実現することができる。
【0043】
ドアフレームアッパ３０Ｕのフレーム断面は、中空部３１と、重合部３２と、連結部３４とを有する。中空部３１は、中空形状を有する。中空部３１は、第１接合端部３６および接合中間部３３の間の金属板５０から構成されている。
【0044】
重合部３２は、金属板５０同士が金属板５０の厚み方向に重ね合わされてなる。重合部３２は、金属板５０が金属板５０の厚み方向に２重に重ね合わされてなる。重合部３２は、第２接合端部３７および接合中間部３３の間の金属板５０から構成されている。
【0045】
連結部３４は、接合中間部３３と、金属板５０の厚み方向において接合中間部３３と重ね合わされた第１接合端部３６および第２接合端部３７とを有する。連結部３４は、中空部３１および重合部３２を連結している。溶接部６１は、連結部３４に設けられている。
【0046】
図５に示されるように、溶接部６１を通り、溶接部６１における金属板５０の厚み方向と、ドアフレームアッパ３０Ｕの長手方向とを含む平面２１０が想定されている。この場合に、中空部３１は、平面２１０を挟んで一方の側の領域２２０に配置され、重合部３２は、平面２１０を挟んで他方の側の領域２３０に配置され、連結部３４は、平面２１０と交差している。
【0047】
図２に示されるように、ガラスラン４６は、ドアフレームアッパ３０Ｕを挟んで第１接合端部３６および第２接合端部３７の側に配置され、中空部３１、連結部３４および重合部３２と対向して取り付けられている。ウェザストリップ４４は、ドアフレームアッパ３０Ｕを挟んで接合中間部３３の側に配置され、中空部３１、連結部３４および重合部３２と対向して取り付けられている。モール４２は、ドアフレームアッパ３０Ｕを挟んで、第１接合端部３６および第２接合端部３７の側と、接合中間部３３の側とに跨がって配置され、重合部３２と対向して取り付けられている。
【0048】
このような構成によれば、ドアフレームアッパ３０Ｕのフレーム断面において、溶接部６１による第１接合端部３６および第２接合端部３７と、接合中間部３３との接合位置が、中空部３１および重合部３２の間に配置される。これにより、捻り等の荷重に対するドアフレームアッパ３０Ｕの断面性能をさらに高めることができる。
【0049】
【0050】
中空部３１は、中空形状を有する。中空部３１は、第１接合端部３６および接合中間部３３の間の金属板５０から構成されている。
【0051】
重合部３２は、金属板５０同士が金属板５０の厚み方向に重ね合わされてなる。重合部３２は、金属板５０が金属板５０の厚み方向に２重に重ね合わされてなる。重合部３２は、接合中間部３３と、金属板５０の厚み方向において接合中間部３３と重ね合わされた第１接合端部３６および第２接合端部３７とを有する。本変形例では、溶接部６１が、重合部３２に設けられている。
【0052】
モール部３５は、図２中のモール４２に替わって、ドアフレームアッパ３０Ｕに一体に設けられている。モール部３５は、重合部３２の先端に設けられている。モール部３５の一部は、金属板５０同士が金属板５０の厚み方向に重ね合わされてなる。
【0053】
溶接部６１を通り、溶接部６１における金属板５０の厚み方向と、ドアフレームアッパ３０Ｕの長手方向とを含む平面２６０が想定されている。この場合に、中空部３１は、平面２６０を挟んで一方の側の領域２７０に配置され、モール部３５は、平面２６０を挟んで他方の側の領域２８０に配置され、重合部３２は、平面２６０と交差している。
【0054】
本変形例においては、ドアフレームアッパ３０Ｕのフレーム断面において、溶接部６１による第１接合端部３６および第２接合端部３７と、接合中間部３３との接合位置が、中空部３１およびモール部３５の間に配置される。このため、ドアフレームアッパ３０Ｕの断面性能を高めることができる。
【0055】
続いて、ドアフレームアッパ３０Ｕの製造に用いられるドアフレームアッパの製造装置７０の構成について説明する。図８は、図３中のドアフレームアッパの製造装置を示す側面図である。図９および図１０は、ロール成形工程時における金属板の断面形状を示す断面図である。図１１は、レーザ溶接工程時における金属板の中間成形品を示す断面図である。
【0056】
図８に示されるように、ドアフレームアッパの製造装置７０は、アンコイラー７１と、ロールスタンド（ロール成形装置）７２と、レーザ溶接装置７３と、切断装置７７と、払い出し装置７８とを有する。
【0057】
アンコイラー７１には、長尺状の金属板５００が巻回されている。アンコイラー７１は、金属板５００を矢印１２１に示す方向に送り出す。ロールスタンド７２、レーザ溶接装置７３、切断装置７７および払い出し装置７８は、挙げた順に、アンコイラー７１からの金属板５００の送り出し方向における上流側から下流側に並んでいる。
【0058】
ロールスタンド７２は、複数のロール８１（Ｓ＝１，２，３…ｎ－１，ｎ）を有する。複数のロール８１は、金属板５００の送り出し方向における上流側から下流側に並んでいる。アンコイラー７１からロールスタンド７２に向けて送り出された金属板５００は、複数のロール８１を通過する。この際、複数のロール８１が金属板５００に対して順次ロール成形を実行することによって、所定のフレーム断面を有する金属板５００の中間成形品５００Ｍ（図１０を参照）が得られる。
【0059】
図９中には、ロール８１（Ｓ＝ｎ－１）を通過した後の金属板５００の断面形状が示されている。このとき、金属板５００は、第２端部５２が中間部５３に重ね合わされ、第１端部５１が中間部５３に近接する位置まで折り曲げられた断面形状を有する。第１端部５１から斜め下方向に折り曲げられ、中空部３１に連なる第１傾斜部５４は、中間部５３から斜め下方向に折り曲げられ、中空部３１に連なる第２傾斜部５５から離れている。
【0060】
図１０中には、ロール８１（Ｓ＝ｎ）を通過した後の金属板５００の中間成形品５００Ｍの断面形状が示されている。このとき、中間成形品５００Ｍは、第１端部５１および第２端部５２が互いに突き合わされ、第１端部および第２端部５２が中間部５３に重ね合わされた断面形状を有する。第１端部５１および第２端部５２の平行度などに起因する金属板５００の寸法誤差、または、ロールスタンド７２による成形寸法のばらつき等が生じることによって、第１端部５１および第２端部５２の間には局所的に隙間Ｃ１が発生している。第１傾斜部５４および第２傾斜部５５の間には、隙間Ｃ２が設けられている。
【0061】
レーザ溶接装置７３は、レーザ発振器７５と、レーザ溶接ヘッド７６とを有する。レーザ発振器７５は、レーザ溶接に用いられるレーザ光を発振する。レーザ発振器７５で発振されたレーザ光は、光ファイバ等から構成される光路を通じてレーザ溶接ヘッド７６に導かれる。レーザ溶接ヘッド７６は、集光レンズ等によってレーザ光を集光し、金属板５００の中間成形品５００Ｍに向けて照射する。
【0062】
切断装置７７は、レーザ溶接装置７３から連続的に送られてくる中間成形品５００Ｍをドアフレームアッパ３０Ｕの長さに合わせて切断する。払い出し装置７８は、ドアフレームアッパの製造装置７０からドアフレームアッパ３０Ｕを回収する。
【0063】
【0064】
アプセット治具９１Ｆは、アンコイラー７１からの金属板５００の送り出し方向において、レーザ溶接ヘッド７６の上流側に設けられている。アプセット治具９１Ｒは、アンコイラー７１からの金属板５００の送り出し方向において、レーザ溶接ヘッド７６の下流側に設けられている。
【0065】
アプセット治具９１は、第１ロール９２と、第２ロール９３と、第３ロール９４と、第４ロール９５とを有する。第１ロール９２および第２ロール９３は、それぞれ、水平方向に延びる中心軸１１２および中心軸１１３を中心に回転する。第１ロール９２および第２ロール９３は、上下方向において互いに対向して配置されている。第３ロール９４および第４ロール９５は、それぞれ、上下方向に延びる中心軸１１４および中心軸１１５を中心に回転する。第３ロール９４および第４ロール９５は、水平方向において互いに対向して配置されている。
【0066】
金属板５００の中間成形品５００Ｍは、第１ロール９２、第２ロール９３、第３ロール９４および第４ロール９５により囲まれた空間を通過する。このとき、中間成形品５００Ｍは、第１ロール９２、第２ロール９３、第３ロール９４および第４ロール９５によって、上下方向および水平方向から拘束される。これにより、中間成形品５００Ｍに対して、第１端部５１および第２端部５２が中間部５３に重ね合わされる方向の外力と、第１端部５１および第２端部５２が互いに突き合わされる方向の外力とが作用する。
【0067】
続いて、ドアフレームアッパ３０Ｕの製造方法について説明する。図１３は、ドアフレームアッパの製造方法の工程を示すフローチャートである。
【0068】
【0069】
より具体的には、図４中の金属板５０が矢印１０１に示す方向に連続した長尺状の金属板５００を準備する。金属板５００は、互いに平行な一対の端辺に配置される第１端部５１および第２端部５２と、第１端部５１および第２端部５２の間に配置される中間部５３とを有する。アンコイラー７１に巻回された金属板５００をその長手方向（図８中の矢印１２１に示す方向）に送り出す。
【0070】
【0071】
より具体的には、金属板５００がロールスタンド７２における複数のロール８１（Ｓ＝１，２，３…ｎ－１，ｎ）を順次通過する。これにより、図１０に示される、第１端部５１および第２端部５２が、金属板５００の平面方向において互いに突き合わされ、かつ、第１端部５１および第２端部５２が、金属板５００の厚み方向において中間部５３に重ね合わされた断面形状を有する金属板５００の中間成形品５００Ｍを得る。
【0072】
【0073】
より具体的には、金属板５００の中間成形品５００Ｍがレーザ溶接装置７３におけるレーザ溶接ヘッド７６と対向する位置を通過する。レーザ溶接ヘッド７６から中間成形品５００Ｍに向けてレーザ光を照射することによって、第１端部５１、第２端部５２および中間部５３を接合する。
【0074】
図８および図１２に示されるように、本実施の形態では、金属板５００の中間成形品５００Ｍが、レーザ溶接ヘッド７６の前後においてアプセット治具９１（９１Ｆ，９１Ｒ）を通過する。これにより、金属板５００の中間成形品５００Ｍに対して、第１端部５１および第２端部５２が互いに突き合わされる方向の外力と、第１端部５１および第２端部５２が中間部５３に重ね合わされる方向の外力とを作用させつつ、金属板５００をレーザ溶接する。
【0075】
このような構成によれば、図１０中の第１端部５１および第２端部５２の間に発生した隙間Ｃ１、ならびに、第１端部５１および第２端部５２と、中間部５３との間に生じ得る隙間を縮小した状態で、第１端部５１、第２端部５２および中間部５３を接合することができる。これにより、第１端部５１、第２端部５２および中間部５３における溶接強度が向上するため、ドアフレームアッパ３０Ｕの剛性をさらに高めることができる。
【0076】
なお、図１０中の第１傾斜部５４および第２傾斜部５５の間の隙間Ｃ２は、上記のアプセット治具９１による中間成形品５００Ｍの拘束時に第２端部５２の移動を許容するために設けられている。
【0077】
図８および図１３に示されるように、次に、切断装置７７において、金属板５００の中間成形品５００Ｍをドアフレームアッパ３０Ｕの長さに合わせて切断する（Ｓ１０４）。これにより、複数のドアフレームアッパ３０Ｕが切り出される。次に、払い出し装置７８において、ドアフレームアッパ３０Ｕを回収する（Ｓ１０５）。以上の工程により、ドアフレームアッパ３０Ｕが完成する。
【0078】
本実施の形態におけるドアフレームアッパ３０Ｕの製造方法においては、第１端部５１および第２端部５２が、レーザ溶接によって、金属板５００の平面方向において互いに突き合わされた形態で接合される。これにより、第１端部５１および第２端部５２が金属板５００の厚み方向に重ね合わされた形態で接合される場合と比較して、金属板５００の余分な使用を抑えて、ドアフレームアッパ３０Ｕを軽量化することができる。また、中間部５３と、金属板５０の厚み方向において中間部５３と重ね合わされた第１端部５１および第２端部５２とが、レーザ溶接によって接合される。これにより、捻り等の荷重に対するドアフレームアッパ３０Ｕの断面性能を高めて、高剛性なドアフレームアッパ３０Ｕを実現することができる。
【0079】
また、長尺状の金属板５００をその長手方向に送り出すことにより、ロール成形工程と、溶接工程とを連続的に実行し、そのあと金属板５００を切断することにより、複数のドアフレームアッパ３０Ｕを切り出す製造方法においては、溶接工程時における処理速度が、金属板５００の送り出し速度に影響する。本実施の形態では、高速処理が可能なレーザ溶接を採用することによって、金属板５００の送り出し速度を高めることができる。
【0080】
以上に説明した、ドアフレームアッパ３０Ｕおよびその製造方法の構成および効果についてまとめる。
【0081】
車両用フレーム部材としてのドアフレームアッパ３０Ｕは、金属板５０が折り曲げられてなるフレーム断面を有する。ドアフレームアッパ３０Ｕは、金属板５０において互いに平行な一対の端辺に配置され、金属板５０の平面方向において互いに対向する第１接合端部３６および第２接合端部３７と、金属板５０において一対の端辺の間に配置され、金属板５０の厚み方向において第１接合端部３６および第２接合端部３７が重ね合わされる接合中間部３３と、第１接合端部３６、第２接合端部３７および接合中間部３３を接合し、ドアフレームアッパ３０Ｕの長手方向に沿って延びる溶接部６１とを備える。
【0082】
このような構成によれば、第１接合端部３６および第２接合端部３７が、金属板５０の平面方向において互いに対向した形態で接合されるため、第１接合端部３６および第２接合端部３７が、金属板５０の厚み方向に重ね合わされた形態で接合される場合と比較して、金属板５０の余分な使用を抑えることができる。これにより、ドアフレームアッパ３０Ｕを軽量化することができる。また、接合中間部３３と、金属板５０の厚み方向において接合中間部３３と重ね合わされた第１接合端部３６および第２接合端部３７とが、接合されるため、捻り等の荷重に対するドアフレームアッパ３０Ｕの断面性能を高めて、高剛性なドアフレームアッパ３０Ｕを得ることができる。
【0083】
また、ドアフレームアッパ３０Ｕのフレーム断面は、第１接合端部３６および接合中間部３３の間の金属板５０から構成され、中空形状を有する中空部３１と、第２接合端部３７および接合中間部３３の間の金属板５０から構成され、金属板５０同士が金属板５０の厚み方向に重ね合わされた重合部３２と、第１接合端部３６および第２接合端部３７と、接合中間部３３とを含み、中空部３１および重合部３２を連結する連結部３４とを有する。
【0084】
このような構成によれば、溶接部６１による第１接合端部３６および第２接合端部３７と、接合中間部３３との接合位置が、ドアフレームアッパ３０Ｕのフレーム断面の中央付近に配されるため、ドアフレームアッパ３０Ｕの断面性能をさらに高めることができる。
【0085】
車両用フレーム部材としてのドアフレームアッパ３０Ｕの製造方法は、互いに平行な一対の端辺に配置される第１端部５１および第２端部５２と、第１端部５１および第２端部５２の間に配置される中間部５３とを有する金属板５００を準備する工程と、第１端部５１および第２端部５２が、金属板５００の平面方向において互いに突き合わされ、かつ、第１端部５１および第２端部５２が、金属板５００の厚み方向において中間部５３に重ね合わされるように、金属板５００をロール成形する工程と、ロール成形する工程の後、金属板５００をレーザ溶接することにより、第１端部５１、第２端部５２および中間部５３を接合する工程とを備える。
【0086】
このような構成によれば、軽量であり、かつ、高剛性であるドアフレームアッパ３０Ｕを得ることができる。
【0087】
また、接合する工程は、ロール成形する工程で得られた金属板５００の中間成形品５００Ｍに対して、第１端部５１および第２端部５２が互いに突き合わされる方向の外力と、第１端部５１および第２端部５２が中間部５３に重ね合わされる方向の外力とを作用させつつ、金属板５００をレーザ溶接する工程を含む。
【0088】
このような構成によれば、第１端部５１、第２端部５２および中間部５３の間に生じ得る隙間を縮小させた状態で、第１端部５１、第２端部５２および中間部５３を接合することができる。これにより、第１端部５１、第２端部５２および中間部５３における溶接強度が向上するため、ドアフレームアッパ３０Ｕの剛性をさらに高めることができる。
【0089】
また、長尺状の金属板５００をその長手方向に送り出すことにより、ロール成形する工程と、接合する工程とを連続的に実行する。ドアフレームアッパ３０Ｕの製造方法は、接合する工程の後、長尺状の金属板５００を切断することによって複数のドアフレームアッパ３０Ｕを切り出す工程を備える。
【0090】
このような構成によれば、高速処理が可能なレーザ溶接を採用することによって、金属板５００の送り出し速度を高めることができる。これにより、ドアフレームアッパ３０Ｕの製造効率を向上させることができる。
【0091】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【0092】
この発明は、ドアフレーム等の車両用フレーム部材に適用される。
【符号の説明】
【0093】
１２ 車両、１４ フロントピラー、１６ ルーフサイドレール、２０ ドア、２２ ドア本体、２４ ドアガラス、２６ 窓枠、２６Ｒ 後縁部，２６Ｕ 上縁部、３０ ドアフレーム、３０Ｕ ドアフレームアッパ、３１ 中空部、３２ 重合部、３３ 接合中間部、３４ 連結部、３５ モール部、３６ 第１接合端部、３７ 第２接合端部、４２ モール、４４ ウェザストリップ、４６ ガラスラン、４８ 凹部、５０，５００ 金属板、５０ａ 第１表面、５０ｂ 第２表面、５１ 第１端部、５２ 第２端部、５３ 中間部、５４ 第１傾斜部、５５ 第２傾斜部、５６ 第３端部、５７ 第４端部、６１ 溶接部、６１ｃ 頂部、６１ｄ 最深部、７０ 製造装置、７１ アンコイラー、７２ ロールスタンド、７３ レーザ溶接装置、７５ レーザ発振器、７６ レーザ溶接ヘッド、７７ 切断装置、７８ 払い出し装置、８１ ロール、９１，９１Ｆ，９１Ｒ アプセット治具、９２ 第１ロール、９３ 第２ロール、９４ 第３ロール、９５ 第４ロール、１１２，１１３，１１４，１１５ 中心軸、２１０，２６０ 平面、２２０，２３０，２７０，２８０ 領域、５００Ｍ 中間成形品。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】