(57)【要約】【課題】メッキ鋼鈑と生鋼板をスポット溶接する際、アール電極の耐久性を損なうことのないメッキ鋼鈑と生鋼板の溶接方法を得る。【解決手段】一対の溶接電極として、平電極及びアール電極を用意するステップ；メッキ鋼鈑と生鋼板を重ねた状態において、平電極をメッキ鋼板に接触させ、アール電極を生鋼板に接触させるステップ；及び、上記平電極及びアール電極によって上記メッキ鋼鈑と生鋼板を加圧しながら、該平電極及びアール電極に溶接電流を流してメッキ鋼鈑と生鋼板をスポット溶接するステップ；を有するメッキ鋼板と生鋼板の溶接方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メッキ鋼板と生鋼板の重ね合わせ部分をスポット溶接する溶接方法であって、
一対の溶接電極として、平電極及びアール電極を用意するステップ；
メッキ鋼鈑と生鋼板を重ねた状態において、平電極をメッキ鋼板に接触させ、アール電極を生鋼板に接触させるステップ；及び、
上記平電極及びアール電極によって上記メッキ鋼鈑と生鋼板を加圧しながら、該平電極及びアール電極に溶接電流を流してメッキ鋼鈑と生鋼板をスポット溶接するステップ；
を有することを特徴とするメッキ鋼板と生鋼板の溶接方法。
【請求項２】
インナー部材とアウター部材により袋状部を形成し、この袋状部を閉じる上記インナー部材とアウター部材の板部を重畳させてスポット溶接する車両用ドアサッシュの溶接方法において、
メッキ鋼板からなる上記インナー部材と、生鋼板からなる上記アウター部材を用意するステップ；
一対の溶接電極として、平電極及びアール電極を用意するステップ；
平電極をメッキ鋼板からなるインナー部材の重畳した上記重畳板部に接触させ、アール電極を生鋼板からなるアウター部材の重畳した上記重畳板部に接触させるステップ；及び、
上記平電極及びアール電極によって上記メッキ鋼鈑と生鋼板の重畳板部を加圧しながら、上記平電極及びアール電極に溶接電流を流して上記重畳した板部をスポット溶接すること、を特徴とする車両用ドアサッシュの溶接方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の溶接方法において、上記平電極のメッキ鋼板との接触面積をＱ、上記アール電極の生鋼板との接触面積をｑとしたとき、
Q≧２ｑ
である溶接方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項記載の溶接方法において、上記平電極とアール電極は、上記メッキ鋼板と生鋼板をアーク溶接するとき、上記平電極に接触するメッキ鋼板には溶接痕が生ぜず、上記アール電極に接触する生鋼板には溶接痕が生じる大きさに設定されている溶接方法。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれか１項記載の車両用ドアサッシュの溶接方法において、上記インナー部材は、車両の車外側に位置する意匠部と、該意匠部から車内側、窓開口側及び車外側に順に折り返された折返部とを有し、上記アウター部材は、車両の車外側に位置する意匠部と、該意匠部から車内側、窓開口側及び車外側に順に折り返された折返部とを有し、上記インナー部材及び上記アウター部材の折返部の車外側に向かう先端部が上記重畳板部を構成し、上記アウター部材の上記重畳板部の車外側の端部には、窓開口側に曲折された折曲部が形成されている車両用ドアサッシュの溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メッキ鋼板（亜鉛メッキ鋼板）と生鋼板の溶接方法及び車両用ドアサッシュの溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両用ドアサッシュの立柱サッシュは、複数の鋼板を結合してなっている。従来、鋼板はメッキを施さない生鋼板（一般的に冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ材））が用いられており、スポット溶接（抵抗溶接）によって溶接されていた。スポット溶接は、重ね合わせた生鋼板を対をなすアール（Ｒ）電極で挟着し、加圧しながら溶接電流を流して溶接する溶接方法である。
【０００３】
一方、立柱サッシュでは、サビを防止するために、溶接結合される鋼板の一方を亜鉛メッキ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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２９０１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、メッキ鋼板と生鋼板を対をなすアール電極で挟着して溶接結合すると、メッキ鋼板表面のメッキ材がアール電極に付着し、アール電極の耐久性が著しく損なわれることが判明した。この原因は、メッキ鋼板の亜鉛が蒸発（亜鉛蒸気が発生）して、クロム銅（Cu-Cr）、クロムジルコニウム銅（Cu-Cr-Zr）、ベリリウム銅（Cu-Be）、あるいはアルミナ分散強化銅等から形成されるアール電極にメッキ材が付着して溶接品質（ナゲット径）が打点数が増加するに連れて低下（劣化）するためと考えられる。
【０００６】
本発明は、以上の問題意識に基づき、メッキ鋼鈑と生鋼板をスポット溶接する際、アール電極の耐久性を損なうことのない溶接方法を得ることを目的とする。
また本発明は、メッキ鋼鈑と生鋼板の溶接構造で構成する車両用立柱サッシュにおいて、同様にスポット溶接用電極の耐久性を損なうことのない溶接方法を得ることを目的とする。特にメッキ鋼鈑と生鋼板のスポット溶接部分においてガラスラン保持凹部の一部を形成する特定構造において、好ましい溶接方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、スポット溶接の溶接電極の形状を一方は平電極、他方はアール電極とし、平電極をメッキ鋼板に接触させ、アール電極を生鋼板に接触させれば、メッキ鋼板のメッキ材によるアール電極の劣化は生じないとの着眼に基づいて完成されたものである。
【０００８】
すなわち、本発明のメッキ鋼板と生鋼板の溶接方法は、メッキ鋼板と生鋼板の重ね合わせ部分をスポット溶接する溶接方法であって、一対の溶接電極として、平電極及びアール電極を用意するステップ；メッキ鋼鈑と生鋼板を重ねた状態において、平電極をメッキ鋼板に接触させ、アール電極を生鋼板に接触させるステップ；及び、上記平電極及びアール電極によって上記メッキ鋼鈑と生鋼板を加圧しながら、該平電極及びアール電極に溶接電流を流してメッキ鋼鈑と生鋼板をスポット溶接するステップ；を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の車両用ドアサッシュの溶接方法にあっては、インナー部材とアウター部材により袋状部を形成し、この袋状部を閉じる上記インナー部材とアウター部材の板部を重畳させてスポット溶接する車両用ドアサッシュの溶接方法において、メッキ鋼板からなる上記インナー部材と、生鋼板からなる上記アウター部材を用意するステップ；一対の溶接電極として、平電極及びアール電極を用意するステップ；平電極をメッキ鋼板からなるインナー部材の重畳した上記重畳板部に接触させ、アール電極を生鋼板からなるアウター部材の重畳した上記重畳板部に接触させるステップ；及び、上記平電極及びアール電極によって上記メッキ鋼鈑と生鋼板の重畳板部を加圧しながら、上記平電極及びアール電極に溶接電流を流して上記重畳した板部をスポット溶接すること、を特徴とする。
【００１０】
平電極のメッキ鋼板との接触面積Ｑは、アール電極の生鋼板との接触面積ｑに比して大きい（Ｑ＞ｑ）。メッキ鋼板と生鋼板の厚さによらず、Ｑ≧２ｑを満足することが好ましい。あるいは、平電極とアール電極は、メッキ鋼板と生鋼板を通常条件でアーク溶接するとき、平電極に接触するメッキ鋼板には溶接痕が生ぜず、アール電極に接触する生鋼板には溶接痕が生じる大きさと定義される。
【００１１】
上記インナー部材は、車両の車外側に位置する意匠部と、該意匠部から車内側、窓開口側及び車外側に順に折り返された折返部とを有し、上記アウター部材は、車両の車外側に位置する意匠部と、該意匠部から車内側、窓開口側及び車外側に順に折り返された折返部とを有し、上記インナー部材及び上記アウター部材の折返部の車外側に向かう先端部が上記重畳板部を構成し、上記アウター部材の上記重畳板部の車外側の端部には、窓開口側に曲折された折曲部を形成することが望ましい。このように折曲部を形成すると、溶接部の一部で支持するガラスランを傷つけることがない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、メッキ鋼鈑と生鋼板をスポット溶接する際、スポット溶接の溶接電極の形状を一方はアール電極、他方は平電極とし、メッキ鋼鈑と生鋼板を重ねた状態において、アール電極を生鋼板に接触させ、平電極をメッキ鋼板に接触させて、生鋼板とメッキ鋼板を挟圧しつつ両電極間に溶融電流を流してスポット溶接する。このため、スポット溶接時に亜鉛蒸気が発生するメッキ鋼板は接触面積の大きい平電極に接触することとなるので、接触面積の小さいスポット電極のような悪影響を与えることがなく、その耐久性を高めることができる。
車両用ドアサッシュの溶接方法にかかる本発明によれば、メッキ鋼板からなるインナー部材と生鋼板からなるアウター部材を溶接結合した車両用立柱サッシュであって、アウター部材の重畳板部にアール電極によるスポット溶接痕が存在し、インナー部材の重畳板部にはスポット溶接痕が存在しない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明によるメッキ鋼板と生鋼板の溶接方法を実施する立柱サッシュを有する車両ドアの一例を示す側面図である。
【図２】図１のII-II線に沿う立柱サッシュの断面図である。
【図３】メッキ鋼板からなるインナー部材と生鋼板からなるアウター部材を平電極とアール電極によりスポット溶接する様子を示した断面図である。
【図４】平電極とアール電極の実施形態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
立柱サッシュ２０は、図２に示すように、インナー（メイン立柱）部材２１、インナー部材２１より車外側に位置するアウター（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は亜鉛メッキ鋼板からなり、アウター部材２２と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。インナー部材（亜鉛メッキ鋼板）２１の板厚は、アウター部材（生鋼板）２２の板厚より厚い。
【００１７】
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。
【００１８】
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。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。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。
【００１９】
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を閉じるように重畳された板部を構成している。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、窓開口側から車内方向に突出した、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板部を構成している。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とを直接重畳させた重畳板部としてもよい。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。
【００２０】
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に支持されたドア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。
【００２１】
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の保持凹部を構成し、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、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の車外側の端部（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。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が破損するのを防ぐ。
【００２２】
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。
【００２３】
本実施形態は、このメッキ鋼板からなるインナー部材２１の車外方向延長部２１ｂ３と、生鋼板からなるアウター部材２２の車外方向延長部２２ｂ３を、平電極５１とアール電極５３を使用したスポット溶接により溶接結合する。メッキ鋼板からなるインナー部材２１の車内方向延長部２１ｂ１と、生鋼板からなるアウター部材２２の座面２２ｂ１１も、平電極５１とアール電極５３を使用したスポット溶接により溶接結合できる。ウェザーストリップ保持部材２３は、車内方向延長部２１ｂ１と座面２２ｂ１１を溶接した後、アウター部材２２の車内方向延長部２２ｂ１と溶接する。以下、インナー部材２１の車外方向延長部２１ｂ３と、アウター部材２２の車外方向延長部２２ｂ３の溶接について説明するが、車内方向延長部２１ｂ１とアウター部材２２の座面２２ｂ１１も平電極５１とアール電極５３を使用した同様の溶接工程により溶接できる。
【００２４】
平電極５１とアール電極５３を使用して、メッキ鋼板からなるインナー部材２１の車外方向延長部２１ｂ３と生鋼板からなるアウター部材２２の車外方向延長部２２ｂ３とを重ねてスポット溶接する工程は、以下の通りである。なお、インナー部材２１の車内方向延長部２１ｂ１とアウター部材２２の溶接用の座面２２ｂ１１とを同様にスポット溶接することも可能である。
【００２５】
メッキ鋼板からなるインナー部材２１の車外方向延長部２１ｂ３と、生鋼板からなるアウター部材２２の車外方向延長部２２ｂ３とを重ね合わせる。メッキ鋼板からなるインナー部材２１の車外方向延長部２１ｂ３と、生鋼板からなるアウター部材２２の車外方向延長部２２ｂ３とは、別工程において重ね合わせられたものを用意（搬入）する。
【００２６】
スポット溶接の溶接電極として、電流を受ける側の平電極５１と電流を流す側のアール電極５３とを用意する。平電極５１は、断面が円形であって、鋼板と接触する先端面が平坦電極面５１ａになっている。アール電極５３は、先端にかけて徐々に径を縮小する先細の電極であり、図示実施形態では、先端部に９０゜屈曲した先端屈曲部５３ｂが形成され、その先端を生鋼板と接触する小面積の小電極面５３ａとしている（図４参照）。小電極面５３ａは、凸曲面でも平面でもよい。平電極５１とアール電極５３は、クロム銅（Cu-Cr）、クロムジルコニウム銅（Cu-Cr-Zr）、ベリリウム銅 （Cu-Be）、あるいはアルミナ分散強化銅等から形成されている。
【００２７】
いま、平電極５１のインナー部材２１（メッキ鋼板）との接触面積（平坦電極面５１ａの面積）を“Ｑ”とし、アール電極５３のアウター部材２２（生鋼板）との接触面積（小電極面５３ａの面積）を“ｑ”とすると、Ｑ＞ｑに設定されている。この面積は、メッキ鋼板２１と生鋼板２２の厚さによって設定されるが、両鋼板の厚さによらず、Ｑ≧２ｑの関係を満足することが好ましい。また、平電極５１とアール電極５３は、メッキ鋼板２１と生鋼板２２を通常条件でアーク溶接するとき、平電極５１と接触するメッキ鋼板２１には溶接痕が生ぜず、アール電極５３と接触する生鋼板２２側は溶接痕が生じる大きさ（面積）である。
【００２８】
メッキ鋼板からなるインナー部材２１の車外方向延長部２１ｂ３に平電極５１の平坦電極面５１ａを当接させ、生鋼板からなるアウター部材２２の車外方向延長部２２ｂ３に平坦電極面５１ａに対向させてアール電極５３の小電極面５３ａを当接させる（図３参照）。平坦電極面５１ａと小電極面５３ａを鋼板に当接させる順番は問わない。
車外方向延長部２１ｂ３と車外方向延長部２２ｂ３を平電極５１とアール電極５３とで挟着し、加圧しながら、平電極５１とアール電極５３に溶融電流（直流電流）を流して、車外方向延長部２２ｂ３と車外方向延長部２１ｂ３をスポット溶接する。溶接電流は、平電極５１側からアール電極５３側へ流しても、アール電極５３側から平電極５１側へ流してもよい。
【００２９】
以上の平電極５１及びアール電極５３によるスポット溶接を、重畳した車外方向延長部２２ｂ３と車外方向延長部２１ｂ３の長手方向（上下方向）に位置を異ならせて複数箇所施す。
【００３０】
以上のスポット溶接工程では、メッキ鋼板である車外方向延長部２１ｂ３に平電極５１の平坦電極面５１ａが接触し、生鋼板である車外方向延長部２２ｂ３にアール電極５３の小電極面５３ａが接触する。このため、メッキ鋼板から発生する亜鉛蒸気は、平電極５１に作用することとなる。しかし、平電極５１の平坦電極面５１ａのメッキ鋼板との接触面積は、従来のアール電極の接触面積より大きいため、亜鉛蒸気の悪影響が平電極５１に及ぶことはなく（少なく）、その耐久性を高めることができる。一方面積の小さいアール電極５３は亜鉛蒸気を発生することのない生鋼板（アウター部材２２）に接触するので、当然亜鉛蒸気の悪影響を受けることはない。図示実施形態では、アール電極５３は、屈曲した先端屈曲部５３ｂの先端に小電極面５３ａを備えているが、この実施形態に限定されず、例えば屈曲した先端屈曲部５３ｂを設けずに、真っ直ぐな棒状部材の先端に小電極面５３ａを設けてもよい。小電極面５３ａは、平坦電極面５１ａより接触面積が小さければ、平面でも曲面でもよい。また、アール電極５３は、小電極面を、アール電極本体部とは異なる電極部材に形成し、小電極面を有する別電極部材を、アール電極本体部に、埋め込み、接合等により固定する構造でもよい。
【００３１】
スポット溶接の溶接痕は、アール電極５３が接触したアウター部材２２の車外方向延長部２２ｂ３の表面に残り、平電極５１が接触したインナー部材２１の車外方向延長部２１ｂ３の表面には形成されない。溶接痕は、ガラスラン保持部の内面に形成されているので、外観に表れない。ガラスランＧＲによって、確実に車外方向延長部２２ｂ３（折曲部２２ｂ４）と車外方向延長部２１ｂ３の接続部を隠すことができる。
【００３２】
本発明は、以上の溶接方法によりメッキ鋼板からなるインナー部材２１と生鋼板からなるアウター部材２２を溶接結合した車両用立柱サッシュであって、アウター部材２２の重畳板部（車外方向延長部２２ｂ３）にアール電極５３によるスポット溶接痕が存在し、インナー部材２１の重畳板部（車外方向延長部２１ｂ３）にはスポット溶接痕が存在しない。従来、アウター部材の折返部の車外側へ向かう板材端部は、アウター部材の折返部の車外側へ向かう板材端部を覆うようにヘミング加工されており、本発明は、このヘミング加工に代えて、スポット溶接することで、ヘムレスの立柱サッシュを実現している。
【００３３】
アウター部材２２の折返部２２ｂの車外側へ向かう重畳板部の車外側の端部には、窓開口側に曲折された折曲部２２ｂ４を形成することが望ましく、さらに、この折曲部２２ｂ４は、インナー部材２１の車外方向延長部２２ｂ３の板厚より長く形成することが好ましい。このように折曲部２２ｂ４を形成すると、車外方向延長部２２ｂ３のエッジでガラスランＧＲを傷つけることがない。
【００３４】
以上は、本発明を車両用ドアサッシュのメッキ鋼板からなるインナー部材と生鋼板からなるアウター部材のスポット溶接に適用したが、本発明は、メッキ鋼板と生鋼板のスポット溶接に適用できる。一対の溶接電極として、平電極及びアール電極を用意し、メッキ鋼鈑と生鋼板を重ねた状態において、平電極をメッキ鋼板に接触させ、アール電極を生鋼板に接触させて挟着し、加圧しながら平電極及びアール電極に溶接電流を流してスポット溶接する。
【符号の説明】
【００３５】
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
２１ａ  意匠部
２１ｂ１  車内方向延長部
２１ｂ２  前後方向部
２１ｂ３  車外方向延長部（重畳板部）
２１ｂ  折返部
２２  アウター部材
２２ａ  意匠部
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（重畳板部）
２２ｂ４  折曲部
２２ｃ  袋状部
２３  ウェザーストリップ保持部材
５１  平電極
５１ａ  平坦電極面
５３  アール（Ｒ）電極
５３ａ  小電極面
５３ｂ  屈曲先端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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