JP6068480B2 - 乗り物用軽量鋼ドア及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、概して乗り物用ドア組立品及びその製造方法、より具体的には、様々な相互連結された高強度鋼グレードで作られた構成要素を用いた軽量の乗り物用ドア組立品及びその製造方法に関する。

関連出願へのクロスリファレンス
本出願は、合衆国法典第３５編１１９条（ｅ）の下で、シュルターらにより２０１１年９月３０日に出願されたアメリカ仮特許出願第６１／５４１、５６８号に基づく利益を主張し、ここで参照されることにより、ここにその全体が包含され及びその優先権が主張される。

従来より、乗り物用ドアは、鋼素材で作られた支持的内側パネルを含んでいる。外側パネルが内側パネルに取り付けられている。従来の内側パネルは、軟鋼から深絞りされている。窓の下のベルトラインビームは、内側パネルに溶接され、及び窓の内側又は外側に取り付けられることができる。典型的には、乗り物用ドアは、通常水平に延在している鋼で作られた側方衝撃保護ビームを含み、該鋼は、内側パネルを構成する鋼よりも大幅に高い機械強度を有している。衝撃保護ビームは、内側パネルに溶接され、及び外側パネルの最も近くに取り付けられている。比較的に平坦なトリムが内側パネルに固定されている。ロック、窓ガイド及び窓昇降部等の内側ドア構成要素が内側パネルに取り付けられている。

また、鋼板は、自動車用ドアの最も広く使用されている原材料である。鋼ドアは、安価で容易に製造できる。しかしながら、従来の鋼ドア構造は、新たに設計されたアルミニウムドアの大部分と比較して重い。その結果、自動車産業において、鋼ドアをアルミニウムで作られたドアに置換する傾向が存在している。アルミニウムドアは、従来の鋼ドアよりも軽いが、鋼ドアよりも高価であり且つより複雑で、製造するのが困難で費用がかかる。

そのため、鋼で作られた乗り物用ドアには、その性能、価格及び重量を向上させ得る改良の余地がある。この点を考慮すると、アルミニウムドアの重量と比較して減少した重量の、性能が向上し及び安価に製造できる、高強度鋼で作られた改良された乗り物用ドアを開発するニーズは存在している。

本発明は、新規で軽量な乗り物用ドア組立品及びその製造方法に向けられる。

本発明に係る乗り物用ドア組立品は、前方及び後方直立ビームによって相互連結された上方及び下方水平ビームによって一体的に形成された連続的外周を有する実質的に矩形のフレーム部の形態の内側パネルと、前記内側パネルに取り付けられた外側パネルとを含んでいる。前記フレーム部は、連続的外周を形成するように、上方及び下方中間フレーム部材によって相互に分離不能に取り付けられた対向する前方及び後方Ｕ字形状側方フレーム部材を含んでいる。前記側方フレーム部材は第一鋼素材で作られており及び前記中間フレーム部材は第二鋼素材で作られている。前記側方フレーム部材の前記第一鋼素材は、前記中間フレーム部材の前記第二鋼素材とは異なっている。

本発明に係る乗り物用ドア組立品の内側パネルの製造方法は、第一鋼素材の前方及び後方平坦Ｕ字形状鋼板を設けるステップであって、前記前方及び後方Ｕ字形状鋼板のそれぞれがクロス部及び前記クロス部から延出している一対の相隔てられた脚部を含むステップと、第二鋼素材の上部及び下部平坦鋼板を設けるステップと、平坦ドア外周フレーム素材片を形成するように、それぞれの前記Ｕ字形状鋼板のそれぞれの前記脚部を、前記上部及び下部鋼板のそれぞれ一つと分離不能に連結するステップと、前記ドア外周フレーム素材片を内側パネルの外周フレーム部にスタンピングするステップとを含んでいる。前記前方及び後方平坦Ｕ字形状鋼板の前記第一鋼素材は、前記上部及び下部平坦鋼板の前記第二鋼素材とは異なっている。さらに、前記フレーム部は、前記連続的外周を形成するように、上方及び下方中間フレーム部材によって相互に分離不能に取り付けられた対向する前方及び後方Ｕ字形状側方フレーム部材を含んでいる。前記側方フレーム部材は第一鋼素材で作られており及び前記中間フレーム部材は第二鋼素材で作られており、それは側方侵入に対する抵抗力を向上させる高強度及び厚さを備えている。

添付図面は、明細書に包含され及びその一部として構成される。図面は、上述した概括的な説明と、後述する例示的実施形態及び方法の詳細な説明とともに、発明の原理を説明するために機能する。

図１は、本発明の例示的実施形態に係る乗り物用右側前方ドア組立品の側面図である。 図２Ａは、本発明の例示的実施形態に係る乗り物用右側前方ドア組立品の部分斜視図である。 図２Ｂは、本発明の代替的実施形態に係る乗り物用右側前方ドア組立品の部分斜視図である。 図３は、本発明の例示的実施形態に係る乗り物用右側前方ドア組立品の断面図である。 図４は、本発明の例示的実施形態に係る乗り物用右側前方ドア組立品の組立品展開斜視図である。 図５は、本発明の例示的実施形態に係る乗り物用右側前方ドア組立品の構造要素の組立品展開斜視図である。 図６は、本発明の例示的実施形態に係る乗り物用右側前方ドア組立品の内側パネルの斜視図である。 図７は、図６の内側パネルの側面図である。 図８は、図６の内側パネルの平面図である。 図９Ａは、本発明の例示的実施形態に係る内側パネルのフレーム部にスタンピングするための複数部品レーザ溶接素材片の側面図である。 図９Ｂは、図９Ａに示された複数部品レーザ溶接素材片からスタンピングされた、本発明の例示的実施形態に係る内側パネルのフレーム部の側面図である。 図１０は、横断線を示している、本発明の例示的実施形態に係る内側パネルの側面図である。 図１１は、図１０に示された１−１線に沿った図６の内側パネルの断面図である。 図１２は、図１０に示された２−２線に沿った図６の内側パネルの断面図である。 図１３は、図１０に示された３−３線に沿った図６の内側パネルの断面図である。 図１４は、図１０に示された４−４線に沿った図６の内側パネルの断面図である。 図１５は、図１０に示された５−５線に沿った図６の内側パネルの断面図である。 図１６は、図１０に示された６−６線に沿った図６の内側パネルの断面図である。 図１７は、図１０に示された７−７線に沿った図６の内側パネルの断面図である。 図１８は、図１０に示された８−８線に沿った図６の内側パネルの断面図である。

添付の図面に図示された本発明の例示的実施形態及び方法について詳細に参照され、ここで同様の参照符号は、これらの図面を通して、同様の又は対応する部材を示している。しかしながら、本発明のより広い態様は、具体的な細目、代表的装置及び方法、並びに例示的実施形態及び方法に関連して示され及び説明された具体例に限定されないことに注意すべきである。

この例示的実施形態の説明は、書面による説明全体の一部と見做される添付図面との関連で解釈されるように意図されている。説明において、「水平の」、「垂直の」、「前方の」、「後方の」、「上方の」、「下方の」、「上部の」及び「下部の」等の相対的用語、並びにこれらの派生語（例えば、「水平に」、「下に」、「上に」等。）も同様に、説明され又は議論中に図面に示された方向、及び車体に対する方向を参照して解釈されるべきである。これらの相対的用語は、説明の便宜のためのものであり、通常、特定の方向が要求されることを意図するものではない。取付、結合等に関連する用語、例えば、「連結された」及び「相互連結された」等は、別途明確に説明がされていない限り、構造体が相互に、直接的に又は介在する構造体を介して間接的に、固定され又は取り付けられた関係、また同様に可動的な又は固定的な取付又は関係の双方について言及するものである。用語「作動可能に連結された」は、その関係によって、関連する構造体が意図されたように作動することができるようになる、取付、結合又は連結等を意味している。さらに、クレームで使用されている語の「ａ」（不定冠詞）は、「少なくとも一つ」を意味している。

図１、２Ａ、３、４及び５は、本発明の例示的実施形態に係る自動車（特に、中型車）の右側前方ドア組立品１０を図示している。ドア組立品１０は、内側パネル１２と、内側パネル１２のフランジに取り付けられ及び支持された外側パネル１４と、組み立て済みのドアモジュールユニットを受けるために使用され、内側パネル１２の内側表面に（即ち、自動車の客室に面して）取り付けられ及び支持されたモジュール延長部１６と、内側パネル１２及びモジュール延長部１６の間に配置された（図４及び５に示されている）内側ベルトライン要素（又はビーム）１５と、内側パネル１２の前方端１２_Ｆに固定されたヒンジ補強部材１８と、（図３に示されているように）ドア組立品１０の内部で内側パネル１２及びモジュール延長部１６の間に形成された空洞１１の内外を移動可能な格納式窓ガラス２１のための窓フレーム２０と、前方窓ガイド２６とを含んでいる。

図４乃至８において詳細に示された本発明の例示的実施形態に係る内側パネル１２は、三点部品のスタンピングされた部分組立品であり、連続的外周を有する実質的に矩形の外周フレーム部２８と、一つの中間直立（垂直）ビーム（構造要素）３８及び一つの前方‐横行（又はガセット）ビーム（構造要素）４０とを含み、この両者は、内側パネル１２を硬化させ、側方侵入に対する保護を付与し、並びに薄いゲージの外側パネル１４を支持して、その剛性及びオイルキャニング性能を向上させるために、外周フレーム部２８に分離不能に固定されている。中間直立ビーム３８及びガセットビーム４０のそれぞれは、開放しているハット形状輪郭を有し、及び外周フレーム部２８とは独立して形成されている。外周フレーム部２８、中間直立ビーム３８及びガセットビーム４０は、例えば溶接により、好ましくはレーザ溶接により、相互に分離不能に固定されて内側パネル１２を形成している。内側パネル１２の外周フレーム部２８は、前方及び後方直立ビーム３４及び３６のそれぞれによって相互連結されている上方及び下方水平ビーム３０及び３２のそれぞれによって一体的に形成されている。

図６及び７において詳細に図示されているように、中間直立ビーム３８は、実質的に垂直に、上方及び下方水平ビーム３０及び３２の間を内側パネル１２のフレーム部２８のほぼ中央を通って延在し、一方、前方‐横行ビーム４０は、上方水平ビーム３０及び前方直立ビーム３４の間に延在するように角度が付けられている。ガセットビーム４０は、窓フレーム２０の下の前方直立ビーム３４（及びヒンジ補強部材１８）及び上方水平ビーム３０の間でブレースとして作用している。これは、剛性を向上するようにドア組立品１０を補強している。代替的に、内側パネル１２は、一つの中間直立ビーム３８のみを含み、ガセットビーム４０は含まないようにすることもできる。直立垂直ビーム３８は、内側パネル１２及びガセットビーム４０とともに、側方衝撃侵入に抵抗する効果的な手段を提供している。このため、本発明の例示的実施形態によれば、ドア組立品１０の内側パネル１２は、前方及び後方直立ビーム（構造要素）３４及び３６の間を実質的に水平に延在する従来の水平侵入ビーム（又は側方衝撃保護ビーム）を欠いている。ベルトラインビーム（即ち、上方水平ビーム３０及び内側ベルトラインビーム１５）は、剛性を付与している。

ドア組立品１０の内側パネル１２は、先進高強度鋼（ＡＨＳＳ）から製造されている。本発明の例示的実施形態に係るドア組立品１０の内側パネル１２の製造方法は、以下に説明されている。まず、図９Ａにおいて最も良く示されているように、連続的外周を有する、実質的に矩形で平坦な一つのドア外周フレーム素材片５０は、内側パネル１２の複数部品フレーム部２８を製造するために、鋼板の四つの部品から一体的に形成されている。鋼板の部品は、第一先進高強度鋼素材のそれぞれ前方及び後方平坦Ｕ字形状鋼板５２_Ｆ及び５２_Ｒである二つの対向するシート、及び第一鋼素材とは異なり、側方侵入への抵抗力を向上するためのより高強度で厚い、第二先進高強度鋼素材の二つの対向する実質的に矩形のそれぞれ上部及び下部平坦鋼板５４_Ｔ及び５４_Ｂを含んでいる。

次に、一つのレーザ溶接された素材片５０が、ホットスタンピング又はコールドスタンピングのいずれかによって、内側パネル１２の外周フレーム部２８にスタンピングされる。

本発明の例示的実施形態によれば、外周フレーム素材片５０をコールドスタンピングする場合、第一鋼素材は０．６０ｍｍの厚さ（又はゲージ）を有するＤＰ７８０グレード鋼であり、一方、第二鋼素材は１．００ｍｍの厚さを有するＭＳ１３００グレードマルテンサイト鋼である。鋼素材は、グレード（従って、強度）及び厚さ（又はゲージ）によって特性を示されることが理解されるべきである。例えば、外周フレーム素材片５０について、より増大した成形性が必要とされる場合、ＴＲＩＰ鋼グレードがＤＰ７８０グレード高強度鋼の代わりに使用され得る。さらに、外周フレーム素材片５０をホットスタンピングする場合に使用される第一及び第二鋼素材の特定のグレードは、コールドスタンピングのときに使用されるそれらとは異なっている。しかしながら、いずれの場合も、第二鋼素材は、第一鋼素材とは異なっており、且つより高強度で厚い。

前方及び後方Ｕ字形状鋼板５２_Ｆ、５２_Ｒのそれぞれは、クロス部５２_FC、５２_RCと、クロス部５２_FC、５２_RCから延出している一対の相隔てられた脚部５２_F1及び５２_Ｆ２、５２_R1及び５２_R2とを含んでいる。鋼素材片５０を形成するために、前方及び後方平坦Ｕ字形状鋼板５２_Ｆ及び５２_Ｒは、脚部５２_Ｆ１、５２_Ｆ２及び５２_Ｒ１、５２_Ｒ２が相互に適合して向かい合う方向に配置されている。そして、上部及び下部鋼板５４_Ｔ及び５４_Ｂは、Ｕ字形状鋼板５２_Ｆ、５２_Ｒの脚部５２_Ｆ１及び５２_Ｆ２、５２_Ｒ１及び５２_Ｒ２の間に、これらと適合するように配置されている。次に、Ｕ字形状鋼板５２_Ｆ、５２_Ｒのそれぞれの脚部５２_Ｆ１及び５２_Ｆ２、５２_Ｒ１及び５２_Ｒ２のそれぞれは、鋼素材片５０を形成するように、それらの自由端において、それぞれ上部及び下部鋼板５４_Ｔ及び５４_Ｂに適切な当技術分野で知られている手段によって分離不能に連結されている（即ち、固定されている）。本発明の例示的実施形態によれば、Ｕ字形状鋼板５２_Ｆ、５２_Ｒは、上部及び下部鋼板５４_Ｔ及び５４_Ｂに、例えば、レーザ溶接によってシーム溶接され、これにより、一つのレーザ溶接された素材片５０を形成している。その結果、一つの素材片５０は、異なる鋼素材、即ち、先進高強度鋼の異なるグレード及び／又はゲージのものを包含している。具体的には、前方及び後方平坦Ｕ字形状鋼板５２_Ｆ及び５２_Ｒの脚部５２_Ｆ１及び５２_Ｒ１は、それぞれ上部鋼板５４_Ｔの末端にレーザ溶接継手５３_１及び５３_３を介してシーム溶接されており、一方、前方及び後方平坦Ｕ字形状鋼板５２_Ｆ及び５２_Ｒの脚部５２_Ｆ２及び５２_Ｒ２は、それぞれ下部鋼板５４_Ｂの末端にレーザ溶接継手５３_２及び５３_４を介してシーム溶接されている。

次に、一つのレーザ溶接された素材片５０は、内側パネル１２の外周フレーム部２８に、ホットスタンピング又はコールドスタンピングのいずれかによって、スタンピングされている。ホットスタンピングの場合、平坦鋼素材片５０は、まず加熱され、次にフレーム部２８の要求された形状に形成するための成形工具に入れられ、次にホットスタンピングされたフレーム部２８は、その強度を増大させるべく早急に冷却されるように工具に残置される。

図９Ｂで詳細に図示されている内側パネル１２のスタンピングされたフレーム部２８は、連続的外周を形成するように、（上部及び下部鋼板５４_Ｔ及び５４_Ｂからスタンピングされた）上方及び下方中間フレーム部材２８_３及び２８_４によって相互に分離不能に固定され、相互に相隔てられた、（前方及び後方平坦Ｕ字形状鋼板５２_Ｆ及び５２_Ｒからスタンピングされた）前方及び後方の対向するＵ字形状側方フレーム部材２８_１及び２８_２を含んでいる。さらに、本発明の例示的実施形態によれば、前方及び後方側方フレーム部材２８_１及び２８_２の脚部は、上方及び下方中間フレーム部材２８_３及び２８_４の末端に、レーザ溶接継手５３_１、５３_２、５３_３及び５３_４を介して、シーム溶接されている。従って、内側パネル１２のフレーム部２８は、上方及び下方中間フレーム部材２８_３及び２８_４によって相互連結された前方及び後方Ｕ字形状側方フレーム部材２８_１及び２８_２によって一体的に形成されている。

さらに、上述したように、外周フレーム素材片５０をコールドスタンピングする場合、フレーム部２８の側方フレーム部材２８_１及び２８_２は、０．６０ｍｍの厚さを有するＤＰ７８０グレード鋼で作られており、一方、上方及び下方中間フレーム部材２８_３及び２８_４は、１．００ｍｍの厚さを有するＭＳ１３００グレードマルテンサイト鋼で作られている。従って、側方フレーム部材２８_１及び２８_２の鋼素材は、上方及び下方中間フレーム部材２８_３及び２８_４の鋼素材とは異なっている（即ち、異なるグレード及び／又はゲージを有している）。

次に、中間直立ビーム３８及びガセットビーム４０のそれぞれは、フレーム部２８から及び相互に独立してホット又はコールドスタンピングされている。換言すると、本発明の例示的実施形態に係る中間直立ビーム３８及びガセットビーム４０のそれぞれは、一体成形のホット又はコールドスタンピングされた部材である。中間直立ビーム３８は、例えば、０．６０ｍｍの厚さを有するＵＳＩＢＯＲ（登録商標）１５００Ｐ等の第三鋼素材の高強度鋼素材片の平坦な非常に薄いゲージのシートからスタンピングされており、それは、側方フレーム部材２８_１及び２８_２の第一鋼素材及び中間フレーム部材２８_３及び２８_４の第二鋼素材と異なっている。同様に、ガセットビーム４０は、例えば、０．６０ｍｍの厚さを有するＵＳＩＢＯＲ（登録商標）１５００Ｐ等の第三鋼素材の高強度鋼素材片の平坦な非常に薄いゲージのシートからスタンピングされており、それは、側方フレーム部材２８_１及び２８_２の第一鋼素材及び中間フレーム部材２８_３及び２８_４の第二鋼素材と異なっている。

現在のところ、ホットスタンピングされた鋼部材の最小厚さは、約０．９０ｍｍである。ＵＳＩＢＯＲ（登録商標）１５００Ｐは、アルセロルミタル社のＡｌ‐Ｓｉコーティングで被覆された硬化ホウ素合金鋼であり、高強度が要求されるときに頻繁に使用されている。アルミニウム‐ケイ素コーティングは、加熱中の酸化から鋼を保護し及び構成要素に腐食保護を与える。ホットスタンピング処理の場合、製造はプレス硬化ラインにて行われ、そこでは（９００℃に）加熱された鋼素材片が形成され及び次いで水冷式成形工具内で室温まで急冷（焼き入れ）される。その結果、約１１００ＭＰａの降伏強度及び約１５００ＭＰａの極限強度の硬化部材が得られる。

最終的に、フレーム部２８、中間直立ビーム３８及びガセットビーム４０は、図６乃至８に示されているように複数部材の内側パネル１２を形成するために、スタンピング後（例えば溶接され、好ましくはレーザ溶接され）、分離不能に結合されている。

図６及び７において最も良く示されているように、中間直立ビーム３８の末端が外周フレーム部２８の上方及び下方中間フレーム部材２８_３及び２８_４に分離不能に取り付けられるように、中間直立ビーム３８は、実質的に垂直に、上方及び下方水平ビーム３０及び３２の間を内側パネル１２の外周フレーム部２８のほぼ中央を通って延在している。従って、中間直立ビーム３８は、フレーム部２８のより厚い部分の間に延在している。同様に、ガセットビーム４０の末端がフレーム部２８の上方中間フレーム部材２８_３及び前方側方フレーム部材２８_１に分離不能に取り付けられるように、ガセットビーム４０は、上方水平ビーム３０及び前方直立ビーム３４の間に延在している。

上述したように、中間直立ビーム３８及びガセットビーム４０のそれぞれは、フレーム部２８から及び相互に独立してホット又はコールドスタンピングされている。代替的に、内側パネル１２は、一体成形のホット又はコールドスタンピングされた部材の形態に作られることもできる。

図６及び７において詳細にさらに図示されているように、中間直立ビーム３８及びガセットビーム４０は、内側パネル１２内に三つの開口部４２、４４及び４６を規定している。開口部４２、４４及び４６は、（水平ビーム３０、３２及び直立ビーム３４、３６によって規定されている）矩形のフレーム部２８の内部に、中間直立ビーム３８及びガセットビーム４０によって形成されている。具体的には、第一開口部４２は、上方及び下方水平ビーム３０及び３２、後方直立ビーム３６並びに中間直立ビーム３８の間に規定されている。第二開口部４４は、ガセットビーム４０、前方直立ビーム３４、下方水平ビーム３２及び中間直立ビーム３８の間に規定されている。第三開口部４６は、上方水平ビーム３０、ガセットビーム４０及び前方直立ビーム３４の間に規定されている。代替的に、ガセットビーム４０及び開口部４６は設けられる必要がない。

本発明の例示的実施形態によれば、図１０及び１２乃至１６に示されているように、フレーム部２８の下方水平ビーム３２、前方直立ビーム３４及び後方直立ビーム３６のそれぞれは、開放し、それぞれ頭部３３_Ｃ、３５_Ｃ及び３７_Ｃ並びにそれぞれ頭部から、乗り物の内部（即ち、客室）から離れ及びドア組立品１０の外側パネル１４に向かう方向に延出している一対の相隔てられたフランジ３３_Ｆ、３５_Ｆ及び３７_Ｆを有しているハット形状輪郭を有している。さらに、それぞれフランジ３３_Ｆ、３５_Ｆ及び３７_Ｆには、それらの末端から、それぞれ延出しているリップ３３_Ｌ、３５_Ｌ及び３７_Ｌが設けられている。リップ３３_Ｌ、３５_Ｌ及び３７_Ｌのそれぞれは、外側パネル１４の内側表面に適合（結合）するような形及びサイズに作られている。

図６乃至８、１０及び１８においてさらに図示されているように、上方水平ビーム３０は、主要部３１_Ｍ及び主要部３１_Ｍから、乗り物の内部（即ち、客室）から離れ及びドア組立品１０の外側パネル１４に向かう方向に延出しているフランジ３１_Ｆを含んでいる。フランジ３１_Ｆには、その末端から延出しているリップ３１_Ｌが設けられている。リップ３１_Ｌのそれぞれは、外側パネル１４の内側表面に適合（結合）するように形作られている。主要部３１_Ｍは、フレーム部２８の下方水平ビーム３２、前方直立ビーム３４及び後方直立ビーム３６の頭部３３_Ｃ、３５_Ｃ及び３７_Ｃの方向に対して、実質的に垂直に延在している。

さらに、本発明の例示的実施形態によれば、図１０、１１及び１７に示されているように、中間直立ビーム３８及びガセットビーム４０の両者はそれぞれ、開放し、それぞれ頭部３９_Ｃ及び４１_Ｃ並びにそれぞれ頭部３９_Ｃ、４１_Ｃから、乗り物の内部（即ち、客室）から離れ及びドア組立品１０の外側パネル１４に向かう方向に延出している一対の相隔てられたフランジ３９_Ｆ及び４１_Ｆを有しているハット形状輪郭を有している。さらに、それぞれフランジ３９_Ｆ及び４１_Ｆには、それらの末端から、それぞれ延出しているリップ３９_Ｌ及び４１_Ｌが設けられている。リップ３９_Ｌ及び４１_Ｌのそれぞれは、外側パネル１４の内側表面に適合（結合）するように形作られている。

内側パネル１２の前方端１２_Ｆは、内側パネル１２の端部であり、そこでドア組立品１０は、自動車のボディの前方ヒンジピラー（Ａピラー）に、ヒンジ補強部材１８を介して少なくとも一つのヒンジ部材によって回動可能に取り付けられている。好ましくは、内側パネル１２は、二つのヒンジによって車体の前方ヒンジピラー（Ａピラー）に回動可能に取り付けられ、及び内側パネル１２の前方端１２_Ｆに溶接された一体化したヒンジ補強部材１８を有している。内側パネル１２の後方端１２_Ｒは、内側パネル１２の端部であり、そこにドア組立品１０のロックが自動車のボディの中ピラー（Ｂピラー）と協動するように設けられている。上述したように、ヒンジ補強部材１８は、内側パネル１２の前方端１２_Ｆに固定されている。本発明の例示的実施形態によれば、ヒンジ補強部材１８は、図５に示された高強度鋼板の三つの独立した部品が、図４に示されているように相互に一体的に固定された、レーザ溶接された素材片から形成されている。第一の部品１８_１は、例えば、０．６０ｍｍの厚さを有するＤＰ６００等の二相鋼で作られており、及び垂直方向に間隔を空けられた第二の部品１８_２はそれぞれ、例えば、１．５０ｍｍの厚さを有するＤＰ９８０等の二相鋼で作られている。ヒンジ補強部材１８の第二の部品１８_２のそれぞれには、それぞれ、例えば３．５０ｍｍの厚さを有するＤＰ６００等の二相鋼で作られた二つのワッシャー１８_３を設けることができる。代替的に、ヒンジ補強部材１８は、他のグレード及びゲージの鋼で作られることもできる。換言すると、ヒンジ補強部材１８は、まとめて一つのレーザ溶接された素材片にシーム溶接される第一の鋼部品１８_１及び二つの第二の鋼部品１８_２を含み、次いで、異なるグレード（又はタイプ）及び厚さの鋼を含む最終部材（ヒンジ補強部材１８）にスタンピングされるレーザ溶接された素材片から形成されている。

本発明の例示的実施形態によれば、外側パネル１４は、内側パネル１２のフランジ３１_Ｆ、３３_Ｆ、３５_Ｆ、３７_Ｆ、３９_Ｆ及び４１_Ｆのリップ３１_Ｌ、３３_Ｌ、３５_Ｌ、３７_Ｌ、３９_Ｌ及び４１_Ｌのそれぞれに接着接合されており、フレーム部２８の下方水平ビーム３２、前方直立ビーム３４及び後方直立ビーム３６、並びに中間直立及びガセットビーム３８及び４０のハット形状部分を閉鎖して、より強固で硬化な内部構造を形成している。図４及び５において最も良く示されているように、適当な接着素材のビード１７が内側パネル１２のリップ３１_Ｌ、３３_Ｌ、３５_Ｌ、３７_Ｌ、３９_Ｌ及び４１_Ｌと、外側パネル１４との間に配置されている。これは、外側パネル１４が側方侵入事象の際に内側パネル１２のフランジ３１_Ｆ、３３_Ｆ、３５_Ｆ、３７_Ｆ、３９_Ｆ及び４１_Ｆを安定させることを可能にし、これによって、側方侵入に対するドア組立品１０の抵抗力を向上させている。図５において示されている本発明の例示的実施形態では、接着素材のビード１７は、内側パネル１２のリップ３１_Ｌ、３３_Ｌ、３５_Ｌ、３７_Ｌ、３９_Ｌ及び４１_Ｌに面するように、外側パネル１４の内側表面に配置されている。代替的に、接着素材のビード１７は、内側パネル１２のリップ３１_Ｌ、３３_Ｌ、３５_Ｌ、３７_Ｌ、３９_Ｌ及び４１_Ｌに直接配置され得る。好ましくは、外側パネル１４を内側パネル１２に接着接合させるために使用される接着素材は、外側パネル１４の外側に“リードスルー”効果を生じさせることなく、内側及び外側パネル１２及び１４を付着させるために十分な接着強度を有している構造用接着剤である。

本発明の例示的実施形態によれば、外側パネル１４は、例えば、約０．５５ｍｍの厚さを有するアルセロルミタル社の露呈品質の二相ＦＦ２８０ＤＰ鋼等の鋼板から形成されている。軽量で、薄いゲージの高強度鋼の外側パネル１４は、耐デント性を損なうことなく、従来の低強度の重いゲージ構造と比較して乗り物用ドアの重量を減少させる。軽量外側パネル１４は、要求される耐デント性を最小質量で維持する０．５５ｍｍのＦＦ２８０ＤＰグレード高強度鋼で作られている。内側パネル１２に構造的に接合された外側パネル１４は、性能要件を達成するために、外側パネル１４が内側パネル１２と相乗的に機能することを可能にしている。

本発明の例示的実施形態によれば、モジュール延長部１６は、例えば、約０．５０ｍｍの厚さを有するＤＰ５００グレード等の二相鋼、又はその他の適当なグレード及びゲージの鋼から形成されている。内側ベルトラインビーム１５は、内側パネル１２の上方水平ビーム３０及びモジュール延長部１６の間に固定されており、及びホットスタンピングされた高強度鋼、例えば、約０．５０ｍｍの厚さを有するＵＳＩＢＯＲ（登録商標）１５００Ｐ、又はその他の適当なグレード及びゲージの鋼から形成されている。ベルトライン内側ブラケット１９は、本発明の例示的実施形態では、０．５５ｍｍの厚さを有するＤＰ５００鋼グレードで作られている。

図４及び５においてさらに図示されているように、窓フレーム２０は、外側窓フレーム部材２２と、乗り物の客室に面している内側窓フレーム部材２４を含んでいる。外側及び内側窓フレーム部材２２、２４は、相互に及び内側パネル１２に、好ましくは、レーザ又はスポット溶接によって、溶接されている。外側及び内側窓フレーム部材２２及び２４は、窓フレーム２０の外側及び内側窓フレーム部材２２、２４の間に配置されたレーザ溶接継手とともに、一体的な複数部品のレーザ溶接素材片からコールド又はホットスタンピングによって形成されることができる。代替的に、外側及び内側窓フレーム部材２２及び２４は、ロール成形されることができる。図４及び５において詳細に図示されている本発明の例示的実施形態に係る外側窓フレーム部材２２は、例えば、レーザ溶接継手２３_１及び２３_２を介してレーザ溶接によって、相互に一体的に固定された三つの独立した部品２２_１、２２_２及び２２_３から作られている。外側窓フレーム部材２２は、まず、相互に異なる第一、第二及び第三外側窓鋼素材でそれぞれ作られている第一、第二及び第三平坦板を設けることによって、製造されている。次いで、第一、第二及び第三平坦板は、一つの外側窓素材片を形成するように、相互に分離不能に取り付けられている。次に、外側窓素材片は、一つの外側窓フレーム部材２２へスタンピングされる。

本発明の例示的実施形態によれば、外側窓フレーム部材２２の第一部品２２_１は、０．５０ｍｍの厚さを有するＢＨ２１０グレード鋼（第一外側窓鋼素材）で作られており、第二部品２２_２は、０．５５ｍｍの厚さを有するＤＰ５００グレード鋼（第二外側窓鋼素材）で作られており、一方、第三部品２２_３（ミラーフラッグ部）は、０．５０ｍｍの厚さを有するＵＳＩＢＯＲ（登録商標）１５００Ｐグレード鋼（第三外側窓鋼素材）で作られている。代替的に、その他の適当なグレード及びゲージの鋼が使用され得る。

図４及び５において詳細に図示されている本発明の例示的実施形態に係る内側窓フレーム部材２４は、例えば、レーザ溶接継手２５を介してレーザ溶接によって、相互に一体的に固定された二つの独立した部品２４_１及び２４_２から作られている。内側窓フレーム部材２４は、まず、第一及び第二内側窓鋼素材でそれぞれ作られている第一及び第二平坦板を設けることによって、製造されている。次に、第一及び第二平坦板は、一つの内側窓素材片を形成するように、相互に分離不能に取り付けられている。次いで、内側窓素材片は、一つの内側窓フレーム部材へスタンピングされる。第一及び第二内側窓鋼素材は相互に異なっている。

本発明の例示的実施形態によれば、外側窓フレーム部材２２の第一部品２４_１は、０．５８ｍｍの厚さを有するＤＰ５００グレード鋼（第一内側窓鋼素材）で作られており、一方、第二部品２４_２（ミラーフラッグ部を含む）は、０．７６ｍｍの厚さを有する二相ＤＰ６００鋼（第二内側窓鋼素材）で作られている。代替的に、その他の適当なグレード及びゲージの鋼が使用され得る。

前方窓ガイド２６は、通常、ガラスの固定のためにのみ使用される付属構成要素であるが、本構造では、構造要素として利用されており、ミラーフラッグに剛性を及び上方窓フレーム構造に剛性を付与している。また、前方窓ガイド２６は、窓フレーム２０のミラーフラッグの領域を硬化させている。本発明の例示的実施形態によれば、前方窓ガイド２６は、０．８０ｍｍの厚さを有する延性特殊キルド鋼ＤＱＳＫ（又はその他の適当なグレード及びゲージの鋼）で作られている。窓ガイドブラケット２７は、本発明の例示的実施形態において、０．５０ｍｍの厚さを有するＤＰ７８０グレード鋼で作られている。

図２Ａ及び６乃至８において図示されているように、内側パネル１２の後方直立ビーム３６には、内側窓フレーム部材２４と接触している深絞り部２９が設けられている。代替的に、図２Ｂにおいて図示されているように、深絞り部２９’は、より良好な製造可能性及び場合により、より良好な構造的性能のために、窓フレーム２０の内側窓フレーム部材２４に統合（即ち、これと一つの部品として形成されている）されることができる。

本発明は、最適化された負荷経路を創出することにより及びドア組立品の全ての構成要素に複数の強化及び硬化機能を発揮させることにより、乗り物用の新規な軽量鋼ドアを提供するものである。本発明に係るドア組立品は、鋼解決策においてアルミニウム解決策のそれに匹敵する重量減少を提供すると同時に、アルミニウム解決策のそれよりも実質的に安い総製造コストで、要求された強度及び剛性を維持している。本発明は、効率的な構造体を開発するために、負荷経路最適化を採用している（即ち、構造要素を重要な負荷経路に沿って取り付けている）。これは、効率性を最大化し、並びにドアの構造的強度、剛性及び客室侵入保護性能の目標を達成する複数の機能を、それぞれが発揮するようにドア組立品の全ての構成要素をまとめている。本発明は、さらに素材、ホット及び／又はコールドスタンピング、並びにレーザ溶接の新規な適用を利用している。本発明のドア組立品は、複数部品のレーザ溶接された素材片からホット又はコールドスタンピングされたフレーム部並びにフレーム部に分離不能に連結された、独立してホット又はコールドスタンピングされた中間直立及びガセットビームを含む内側パネルを含んでいる。ホットスタンピング構造は、またベルトライン領域に強度及び剛性を付与し、この領域における追加的な補強材の必要性を排除している。増強された内側パネルが窓ガラスの外側に配置され及び外側パネルに支持された、特有のドア構造は、改良された剛性及び側方侵入挙動を付与している。

本発明の例示的実施形態の上述の説明は、特許法の規定に従った説明の目的で示されたものである。網羅的であること又は開示されたまさにその形態に発明を限定することを意図するものではない。上述の教示を踏まえて、自明の改良及び変更は可能である。以上開示された実施形態は、本発明の原理、及びその実際の適用を最も良く説明し、これにより当業者が、ここで説明した原理に従う限りにおいて、意図していた具体的な使用に適合した、様々な実施形態及び様々な改良によって、発明を最も良く利用できるようにするために選択されたものである。よって、上述した発明について、その意図及び範囲を逸脱することなく、変更することが可能である。本発明の範囲は、添付されたクレームによって定義されることも意図している。

Claims (31)

1. 乗り物用ドア組立品であって、
   前方及び後方直立ビームによって相互連結された上方及び下方水平ビームによって一体的に形成された連続的外周を有する実質的に矩形のフレーム部であって、前記フレーム部が、連続的外周を形成するように、上方及び下方中間フレーム部材によって相互に分離不能に取り付けられた対向する前方及び後方Ｕ字形状側方フレーム部材を含む、前記フレーム部と、
   前記フレーム部の前記上方及び下方水平ビームの間に延在している一つの中間直立ビームと、
   前記フレーム部に分離不能に固定され及び前記前方Ｕ字形状側方フレーム部材と前記上方中間フレーム部材との間に延在するように傾斜している一つのガセットビームと、
   を具備する内側パネルと、
   前記内側パネルに取り付けられた外側パネルと、を有し、
   前記側方フレーム部材が第一鋼素材で作られており前記中間フレーム部材が第二鋼素材で作られており、
   前記側方フレーム部材の前記第一鋼素材が、前記中間フレーム部材の前記第二鋼素材とは異なり、
   前記中間直立ビームが、その末端において、前記フレーム部の前記中間フレーム部材に分離不能に取り付けられており、
   前記中間直立ビームが、前記中間フレーム部材の前記第二鋼素材とは異なる第三鋼素材で作られており、
   前記ガセットビームが、前記中間フレーム部材の前記第二鋼素材とは異なる第四鋼素材で作られていることを特徴とする、乗り物用ドア組立品。
2. 前記中間フレーム部材の前記第二鋼素材が、前記側方フレーム部材の前記第一鋼素材よりも厚いことを特徴とする請求項１に記載の乗り物用ドア組立品。
3. 前記側方フレーム部材の前記第一鋼素材が、前記中間直立ビームの前記第三鋼素材とは異なっていることを特徴とする請求項１に記載の乗り物用ドア組立品。
4. 前記中間フレーム部材の前記第二鋼素材が、前記側方フレーム部材の前記第一鋼素材よりも厚く及び前記中間直立ビームの前記第三鋼素材よりも厚いことを特徴とする請求項３に記載の乗り物用ドア組立品。
5. 前記側方フレーム部材の前記第一鋼素材が、前記ガセットビームの前記第四鋼素材とは異なっていることを特徴とする請求項１に記載の乗り物用ドア組立品。
6. 前記中間直立ビームの前記第三鋼素材が、前記ガセットビームの前記第四鋼素材と同じであることを特徴とする請求項１に記載の乗り物用ドア組立品。
7. 前記中間フレーム部材の前記第二鋼素材が、前記側方フレーム部材の前記第一鋼素材よりも厚く、前記中間直立ビームの前記第三鋼素材よりも厚く及び前記ガセットビームの前記第四鋼素材よりも厚いことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の乗り物用ドア組立品。
8. 前記内側パネルに取り付けられたモジュール延長部をさらに含み、これにより前記内側パネルが前記外側パネルと前記モジュール延長部との間に配置されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の乗り物用ドア組立品。
9. 前記モジュール延長部と前記内側パネルとの間に配置された格納式窓ガラスをさらに含んでいることを特徴とする請求項８に記載の乗り物用ドア組立品。
10. 相互に及び前記内側パネルに固定された外側窓フレーム部材及び内側窓フレーム部材を含む窓フレームをさらに含んでいることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の乗り物用ドア組立品。
11. 前記外側窓フレーム部材が、相互に一体的に固定された第一、第二及び第三独立部品を含み、
    前記第二外側窓部品が、前記第一外側窓鋼素材と前記第三外側窓鋼素材との間に配置され、
    前記第一外側窓部品が第一外側窓鋼素材で作られており、前記第二外側窓部品が第二外側窓鋼素材で作られており及び前記第三外側窓部が第三外側窓鋼素材で作られており、及び
    前記第一、第二及び第三外側窓鋼素材が、相互に異なっていることを特徴とする請求項１０に記載の乗り物用ドア組立品。
12. 前記第二外側窓鋼素材が、前記第一外側窓鋼素材及び前記第三外側窓鋼素材の双方よりも厚いことを特徴とする請求項１１に記載の乗り物用ドア組立品。
13. 前記内側窓フレーム部材が、相互に一体的に固定された第一及び第二独立部品を含み、 前記第一内側窓部品が第一内側窓鋼素材で作られており及び前記第二内側窓部品が第二内側窓鋼素材で作られており、及び
    前記第一及び第二内側窓鋼素材が、相互に異なっていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の乗り物用ドア組立品。
14. 前記第二内側窓鋼素材が、前記第一内側窓鋼素材よりも厚いことを特徴とする請求項１３に記載の乗り物用ドア組立品。
15. 前方及び後方直立ビームによって相互連結された上方及び下方水平ビームによって一体的に形成された連続的外周を有する実質的に矩形のフレーム部の形態の内側パネルを含む乗り物用ドア組立品の製造方法であって、
    前記方法が、
    第一鋼素材の前方及び後方平坦Ｕ字形状鋼板を設けるステップであって、前記左方及び右方のＵ字形状鋼板のそれぞれがクロス部及び前記クロス部から延出している一対の相隔てられた脚部を含むステップと、
    第二鋼素材の上部及び下部平坦鋼板を設けるステップと、
    平坦ドアフレーム素材片を形成するように、それぞれの前記Ｕ字形状鋼板のそれぞれの前記脚部を、前記上部及び下部鋼板のそれぞれ一つと分離不能に連結するステップと、
    前記ドアフレーム素材片を前記内側パネルの前記フレーム部にスタンピングするステップとを含み、
    前記前方及び後方平坦Ｕ字形状鋼板の前記第一鋼素材が、前記上部及び下部平坦鋼板の前記第二鋼素材とは異なり、
    前記フレーム部が、前記連続的外周を形成するように、上方及び下方中間フレーム部材によって相互に分離不能に取り付けられた対向する前方及び後方Ｕ字形状側方フレーム部材を含み、
    前記側方フレーム部材が前記第一鋼素材で作られており及び前記中間フレーム部材が前記第二鋼素材で作られており、
    前記中間フレーム部材の前記第二鋼素材とは異なる第三鋼素材の鋼素材片の平坦板を設けるステップと、
    前記鋼素材片の平坦板を一つの中間直立ビームにスタンピングするステップと、
    前記中間直立ビームを、その末端において、前記フレーム部の前記中間フレーム部材に分離不能に取り付けるステップと、
    前記中間フレーム部材の前記第二鋼素材とは異なる第四鋼素材の鋼素材片の平坦板を設けるステップと、
    前記鋼素材片の平坦板を一つのガセットビームにスタンピングするステップと、
    前記ガセットビームを、その末端において、前記前方Ｕ字形状側方フレーム部材及び前記上方中間フレーム部材に分離不能に取り付けるステップとをさらに含むことを特徴とする乗り物用ドア組立品の製造方法。
16. 前記中間フレーム部材の前記第二鋼素材が、前記側方フレーム部材の前記第一鋼素材よりも厚いことを特徴とする請求項１５に記載の乗り物用ドア組立品の製造方法。
17. 前記側方フレーム部材の前記第一鋼素材が、前記中間直立ビームの前記第三鋼素材とは異なっていることを特徴とする請求項１５に記載の乗り物用ドア組立品の製造方法。
18. 前記中間フレーム部材の前記第二鋼素材が、前記側方フレーム部材の前記第一鋼素材よりも厚く及び前記中間直立ビームの前記第三鋼素材よりも厚いことを特徴とする請求項１５又は１７に記載の乗り物用ドア組立品の製造方法。
19. 前記側方フレーム部材の前記第一鋼素材が、前記ガセットビームの前記第四鋼素材とは異なっていることを特徴とする請求項１５に記載の乗り物用ドア組立品の製造方法。
20. 前記中間直立ビームの前記第三鋼素材が、前記ガセットビームの前記第四鋼素材と同じであることを特徴とする請求項１５又は１９に記載の乗り物用ドア組立品の製造方法。
21. 前記中間フレーム部材の前記第二鋼素材が、前記側方フレーム部材の前記第一鋼素材よりも厚く、前記中間直立ビームの前記第三鋼素材よりも厚く及び前記ガセットビームの前記第四鋼素材よりも厚いことを特徴とする請求項１５乃至２０のいずれかに記載の乗り物用ドア組立品の製造方法。
22. 外側ドアパネルを設けるステップと、
    前記外側ドアパネルを前記内側パネルに取り付けるステップとをさらに含むことを特徴とする請求項１５乃至２１のいずれかに記載の乗り物用ドア組立品の製造方法。
23. モジュール延長部を設けるステップと、
    前記内側パネルが前記外側ドアパネルと前記モジュール延長部との間に配置されるように、前記モジュール延長部を前記内側パネルに取り付けるステップとをさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の乗り物用ドア組立品の製造方法。
24. 窓ガラスを設けるステップと、
    前記モジュール延長部と前記内側パネルとの間に、前記窓ガラスを格納可能に取り付けるステップとをさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の乗り物用ドア組立品の製造方法。
25. 一つの外側窓フレーム部材及び一つの内側窓フレーム部材を形成するステップと、
    窓フレームを形成するように、前記外側窓フレーム部材及び前記内側窓フレーム部材を相互に固定するステップと、
    前記窓フレームを前記内側パネルに取り付けるステップとをさらに含むことを特徴とする請求項１５乃至２４のいずれかに記載の乗り物用ドア組立品の製造方法。
26. 前記窓フレームを形成するステップが、
    それぞれ第一、第二及び第三外側窓鋼素材で作られた第一、第二及び第三平坦板を設けるステップと、
    一つの外側窓素材片を形成するように、前記第一、第二及び第三平坦板を相互に分離不能に取り付けるステップと、
    前記外側窓素材片を前記一つの外側窓フレーム部材にスタンピングするステップとを含み、
    前記第一、第二及び第三外側窓鋼素材が、相互に異なっていることを特徴とする請求項２５に記載の乗り物用ドア組立品の製造方法。
27. 前記第二外側窓鋼素材が、前記第一外側窓鋼素材及び前記第三外側窓鋼素材の双方よりも厚いことを特徴とする請求項２６に記載の乗り物用ドア組立品の製造方法。
28. 前記窓フレームを形成するステップが、
    それぞれ第一及び第二内側窓鋼素材で作られた第一及び第二平坦板を設けるステップと、
    一つの内側窓素材片を形成するように、前記第一及び第二平坦板を相互に分離不能に取り付けるステップと、
    前記内側窓素材片を前記一つの内側窓フレーム部材にスタンピングするステップとを含み、
    前記第一及び第二内側窓鋼素材が、相互に異なっていることを特徴とする請求項２６又は２７に記載の乗り物用ドア組立品の製造方法。
29. 前記第二内側窓鋼素材が、前記第一内側窓鋼素材よりも厚いことを特徴とする請求項２８に記載の乗り物用ドア組立品の製造方法。
30. 前記内側パネルと前記外側パネルとの間に配置された接着素材のビードをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の乗り物用ドア組立品。
31. 前記上方及び下方水平ビームと前記前方及び後方直立ビームは、それぞれ、 頭部と、頭部から前記ドア組立品の前記外側パネルのほうに延出しているフランジを有する輪郭を有し、
    前記フランジと前記上方及び下方水平ビームと前記前方及び後方直立ビームは、それぞれそれらの末端から延出するリップが設けられており、
    前記接着素材のビードは、外側パネルの内表面と内側パネルの前記リップの間に配置されていることを特徴とする、請求項３０に記載の乗り物用ドア組立品。

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