JP4670381B2 - 車両用ドアの補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車等の車両のドアを補強する構造に関する。

従来より、自動車等の車両のドアを補強するために、ドアアウターパネルとドアインナーパネルとの間に補強部材を配設した構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載の補強構造では、ドアアウターパネルとドアインナーパネルとの間の空間において、車両前後方向に延びる平板と、車幅方向外側に向かって膨出する膨出部を備えた補強板とが、補強板を車幅方向外側として互いに対向するように配設され、膨出部の内部には補強用のサイドビームが溶接により固着されている。

しかしながら、このような従来の補強構造では、サイドビームの車幅方向内側の面は平板によって垂直に形成され、かつサイドビームが車両のサイドシルまでカバーする構造にはなっていないため、例えばポールに当たる等して車両側方から（サイドシルの軸方向と垂直の方向から）衝撃荷重が加わった場合に、車両のドアが容易に内側に湾曲してしまい、また、サイドシルに衝撃荷重が伝達されずに、車両側部の反力を十分に得ることができず、結果としてフロア等の車両内部を大きく変形させてしまうおそれがある。
特開平６−１１５３５０号公報

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、入力される荷重に対して補強効果を高めることができる車両用ドアの補強構造を提供することを課題としている。

このような課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、車両上下方向で略弓形状に車幅方向外側に膨出したドアアウターパネルの内側に、車両上下方向及び車両前後方向に沿って全面に亘り補強部材を設けた車両用ドアの補強構造であって、前記補強部材は、その縦断面が、前記ドアアウターパネルに近い外面側では当該ドアアウターパネルの略弓形状に沿う形状を成し、前記ドアアウターパネルから離れた内面側では前記外面側の略弓形状よりも曲率の小さな略弓形状を成しており、前記ドアアウターパネルの最も外側の箇所に対応する頂点における前記外面側と前記内面側との間の肉厚が最も厚く、前記頂点から上下方向に離れるに従って前記肉厚が次第に薄く形成されている一方、前記補強部材の上端は車両ドアのウェスト部レインフォースにオーバーラップするように配され、そのオーバーラップした部分が連結ブラケットを介して前記ウェスト部レインフォースに連結され、かつ、前記補強部材の下端は車両本体のサイドシルにオーバーラップするように配され、そのオーバーラップした部分が前記ドアアウターパネルと対向するドアインナーパネルに近接する位置にあり、前記補強部材の車両前後方向の前端はヒンジブラケットを介してドアヒンジに連結され、かつ、前記補強部材の車両前後方向の後端は前記車両本体にオーバーラップしていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用ドアの補強構造において、前記補強部材が中空であって、この中空の空間内において車幅方向にリブが架設されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、車両用ドアは障害物が当たった初期の段階から十分な曲げ剛性を確保することができるとともに、車両上下方向、さらにウェスト部レインフォース及びサイドシルまで容易に衝撃荷重の伝達が可能となる。加えて、衝撃荷重に応じて補強部材が変形するに従って障害物と接触する面積が増大するため、車両側部全体で十分な反力を得るとともに、この反力を維持することができる。この結果、車両内部を大きく変形させてしまうようなことがなく、その変形は極力抑えられ、補強構造によって衝撃荷重に対する補強効果を高めることができる。
また、請求項１の発明によれば、衝撃荷重は前端からドアヒンジ及びヒンジブラケットを介して車両本体へ、また後端から車両本体へ、それぞれ伝達される。したがって、車両前後方向でも十分な反力を得ることができ、入力される荷重に対する補強効果をさらに高めることができる。
さらに、請求項１の発明によれば、補強部材から上端を通してウェスト部レインフォースへ確実に衝突荷重を伝達することが可能となるとともに、障害物に当たった際に初期段階からその衝撃荷重がサイドシルに伝達されるため、その分伝達量が大きくなり車両内部に大きな外力が伝わるのをより効果的に阻止することが可能となる。

請求項２の発明によれば、十分な曲げ剛性を確保しつつ軽量化を図ることが可能となる。また、車両上下方向に衝撃荷重を効率よく分散できるため、これによっても車両用ドアの変形を極力抑えることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態に係る車両用ドアの補強構造を示す図である。この補強構造は、例えば自動車の車両本体２にドアヒンジ（図示略）によって開閉自在に取り付けられた車両側部のフロントドア（車両用ドア）４に用いられる。このドア４は、その外形がドアアウターパネル５とこのドアアウターパネル５と対向するドアインナーパネル６とから形成され、ドアアウターパネル５とドアインナーパネル６との間の空間７内に、昇降可能なウィンドウガラス（図示略）が収められている。またドア４の上端９には筒状のウェスト部レインフォース１０が車両前後方向に延設されている。

ドアアウターパネル５は、車両上下方向で略弓形状に車幅方向外側に膨出し、ドア４を閉めた際に、ドアアウターパネル５の下端１５が車両本体２の車両前後方向に延びるサイドシル１６に、またドアアウターパネル５の車両前後方向の後端１１が車両上下方向に延びるセンターピラー（図示略）に、それぞれオーバーラップして重なるようになっている。

空間７内には、例えばポールに当たる等して車両側方から（サイドシル１６の軸方向と垂直の方向から）衝撃荷重が加わった場合にこの衝撃荷重を緩和するための剛性の金属プレートである補強部材１７が、ドアアウターパネル５に近接して設けられている。

補強部材１７の外面１８は車両上下方向にドアアウターパネル５に沿う略弓形状となっている一方、補強部材１７の内面１９は外面１８よりも曲率の小さい略弓形状となっている。そして、補強部材１７の肉厚（外面１８から内面１９までの厚さ）は、補強部材１７の頂点の箇所Ｐ（ドアアウターパネル５の最も車両外側の箇所に対応する箇所、すなわち外面１８の最も車両外側に位置する箇所（外面１８の弓形状の曲線の頂点の箇所））の肉厚Ｔ１（図３（ｂ）参照）が最も厚く、この頂点の箇所Ｐから上方向又は下方向に離れるに従って次第にその肉厚が薄くなっていくようになっている。なお、補強部材１７の外面１８と内面１９とがともに曲面であるため、ドア４の空間７内に配される他のユニット（図示略）のレイアウトを阻害することなく、また車両上下方向へ滑らかに薄肉化することができる。

このように、補強部材１７は弓形状となって、頂点の箇所Ｐの肉厚Ｔ１を最も厚くして、この頂点の箇所Ｐから上下方向に次第に薄肉になっていくようになっており、補強部材１７の上端２０及び下端２１はともに薄肉となって（図３（ｂ）に示す肉厚Ｔ２及び肉厚Ｔ３）、ドア４の上端９から下端２２（ドアアウターパネル５の下端１５）にわたって延びている。すなわち、補強部材１７の上端２０はウェスト部レインフォース１０に車幅方向外側からオーバーラップして重なり、下端２１はドア４を閉めた際に車両本体２のサイドシル１６にオーバーラップして重なるようになっている。

一方、補強部材１７の車両前後方向の前端２３及び後端２４はそれぞれドア４の前端２５及び後端２６（ドアアウターパネル５の後端１１）にまでわたって延び、補強部材１７の前端２３は図２に示すヒンジブラケット２７を介してドアヒンジに連結されている。ヒンジブラケット２７は、互いに直交する向きに延びる取付壁２８と取付壁２９とを有し、これらの取付壁２８，２９にはそれぞれボルト孔３０，３１が形成されている。このボルト孔３０にボルト３２を挿入して補強部材１７ともにドア４にヒンジブラケット２７を螺着するとともに、ボルト孔３１にボルト３３を挿入してドアヒンジにヒンジブラケット２７を螺着する。これによって、補強部材１７の前端２３がドアヒンジに取り付けられるとともに、ドア４はドアヒンジを介して車両本体２に取り付けられる。また、補強部材１７の後端２４はドア４を閉めた際に車両本体２のセンターピラーにオーバーラップして重なるようになっている。このように、補強部材１７が車両前後方向に延びることによって、ドライバー等の乗員の乗車位置に相当する位置を確実にカバーする。

このような補強構造のドア４を有する車両が、側方からポール等の障害物に当たった場合、ドア４はサイドシル１６の軸方向と直交する方向から衝撃荷重を受けることとなり、ドア４では衝撃荷重は最初にドアアウターパネル５の弓形状の頂点の箇所に加わるが、このドアアウターパネル５の頂点の箇所は補強部材１７では頂点の箇所Ｐに相当する。

ここで、補強部材１７において最初に衝撃荷重が加わる頂点の箇所Ｐでは高い曲げ剛性が要求されるため、十分厚肉な肉厚Ｔ１が必要とされるが、図３（ａ）の左図に示すように、この肉厚Ｔ１を車両上下方向に一様に配するとすると、衝撃荷重の支持点がなく、またサイドシル１６やウェスト部レインフォース１０とのラップ代もとることができずサイドシル１６やウェスト部レインフォース１０に衝撃荷重を伝達することができない。一方、図３（ａ）の右図に示すように、ウェスト部レインフォース１０とのラップ代となる上端２０の肉厚Ｔ２やサイドシル１６とのラップ代となる下端２１の肉厚Ｔ３を車両上下方向に一様に配するとすると、障害物が当たった初期の段階における曲げ剛性が不足し、車両側部において十分な反力を得ることができずに、フロア等の車両内部を大きく変形させてしまう。

これに対して、ドア４の補強構造では、この補強部材１７は、図３（ｂ）に示すように、弓形状となって、頂点の箇所Ｐの肉厚Ｔ１を最も厚くして、この頂点の箇所Ｐから上下方向に次第に肉薄になっていくようになっており（肉厚T１＞肉厚T２，Ｔ３）、これによって、補強部材１７の下端２１をサイドシル１６に、また上端２０をウェスト部レインフォース１０に、それぞれ車幅方向外側からオーバーラップして重なることが容易に可能となる。

このことより、ドア４の補強構造は、補強部材１７の頂点の箇所Ｐの曲げ剛性が最も高く、上下方向に次第に曲げ剛性が低下しながらウェスト部レインフォース１０及びサイドシル１６にオーバーラップしてカバーする構造となっているので、ドア４は障害物が当たった初期の段階から十分な曲げ剛性を確保することができるとともに、車両上下方向、さらにウェスト部レインフォース１０及びサイドシル１６まで容易に衝撃荷重の伝達が可能となる。さらに、衝撃荷重に応じて補強部材１７が変形するに従って障害物と接触する面積が増大するため、車両側部全体で十分な反力を得るとともに、この反力を維持することができる。この結果、車両内部を大きく変形させてしまうようなことがなく、その変形は極力抑えられ、補強構造によって衝撃荷重に対する補強効果を高めることができる。

また、補強部材１７の前端２３はヒンジブラケット２７を介してドアヒンジに取り付けられ、後端２４はドア４を閉めた際に車両本体２のセンターピラーにオーバーラップしてカバーするようになっているので、衝撃荷重は前端２３からドアヒンジ及びヒンジブラケット２７を介して車両本体２のフロントピラー（図示略）へ、また後端２４からセンターピラーへ、それぞれ伝達される。したがって、車両前後方向でも十分な反力を得ることができ、入力される荷重に対する補強効果をさらに高めることができる。

本実施の形態の変形例として、上述の補強部材１７以外にも、例えば図４（ａ）に示す補強部材４０や図４（ｂ）に示す補強部材４１を用いてもよい。補強部材４０及び補強部材４１は、ともにアルミ合金等の軽合金を押出成形することによって生成され、車幅方向外側の外壁４２と内側の内壁４３との間が中空となって、この中空空間において外壁４２と内壁４３との間に複数のリブが車幅方向に架設されてなる。具体的には、補強部材４０のリブ４４は水平に配設されており、補強部材４１のリブ４５はトラス構造となっている。この補強部材４０又は補強部材４１を用いることで、十分な曲げ剛性を確保しつつ軽量化を図ることが可能となる。また、車両上下方向に衝撃荷重を効率よく分散できるため、これによってもドア４の変形を極力抑えることができる。

一方、他の変形例としては、例えば補強部材１７（又は補強部材４０，４１）の下端２１を、図５に示すようにドアインナーパネル６側に近接させるようにしてもよい。これによって、障害物に当たった際に初期段階からその衝撃荷重がサイドシル１６に伝達されるため、その分伝達量が大きくなり車両内部に大きな外力が伝わるのをより効果的に阻止することが可能となる。

さらに他の変形例としては、ウェスト部レインフォース１０に補強部材１７（又は補強部材４０，４１）の上端２０の少なくとも一部を連結させるようにしてもよい。とくに、補強部材４０又は補強部材４１を用いる際に、その上端２０が上方に開口した開断面となることがある。この場合に、ウェスト部レインフォース１０と補強部材４０，４１との間に図６に示す連結ブラケット４８を配設し、ウェスト部レインフォース１０と補強部材４０，４１とを締結しつつ、上端２０の開口を連結ブラケット４８で塞ぐことにより閉断面とする。すなわち、連結ブラケット４８は、水平壁４９と、この水平壁４９の一端から上方に延びる上壁５０と、水平壁４９の他端から下方に延びる下壁５１とを備え、上壁５０がウェスト部レインフォース１０と、また下壁５１が補強部材４０，４１（内壁４３）と、それぞれ固着されることによって、ウェスト部レインフォース１０と補強部材４０，４１とが締結され、一方で水平壁４９が上端２０の開口を覆うことで、この水平壁４９と、補強部材４０，４１の外壁４２及び内壁４３と、リブ４４又はリブ４５とで閉断面が形成される。このとき、外壁４２はウェスト部レインフォース１０にオーバーラップして車幅方向外側からウェスト部レインフォース１０をカバーするようになっている。

このようにウェスト部レインフォース１０と補強部材１７，４０，４１とを連結することによって、補強部材１７，４０，４１から上端２０を通してウェスト部レインフォース１０へ確実に衝突荷重を伝達することが可能となる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、例えば本実施の形態では補強構造をフロントドアに用いるものとして説明したが、これには限定されず、例えばリアドアに用いてもよい。

本発明の実施の形態に係る車両用ドアの補強構造を示し、（ａ）は車両用ドアを車幅方向外側から見た図であり、（ｂ）はＡ−Ａ位置の断面図であり、（ｃ）はドアアウターパネルを取り除いた状態の斜視図である。 ヒンジブラケットを示し、（ａ）は車両用ドアにヒンジブラケットが取り付けられた状態の斜視図であり、（ｂ）はＢ−Ｂ位置の断面図である。 補強部材の肉厚を比較説明するための図であり、（ａ）は補強部材の肉厚を一様にした場合の補強構造を示し、（ｂ）は補強部材の肉厚を上下方向に薄肉化した図１の補強構造とその曲げ剛性との関係を模式的に示す。 本実施の形態の変形例を示し、（ａ）は水平なリブを備えた補強部材を用いた補強構造の断面図であり、（ｂ）はトラス構造のリブを備えた補強部材を用いた補強構造の断面図である。 本実施の形態の変形例として、補強部材の下端の近傍を示す拡大断面図である。 本実施の形態の変形例として、補強部材の上端の近傍を示す拡大断面図である。

符号の説明

２ 車両本体
４ フロントドア（車両用ドア）
５ ドアアウターパネル
６ ドアインナーパネル
１０ ウェスト部レインフォース
１６ サイドシル
１７、４０、４１ 補強部材
２０ 上端
２１ 下端
２３ 前端
２４ 後端
２７ ヒンジブラケット
４４、４５ リブ
４８ 連結ブラケット
Ｐ 頂点

Claims (2)

1. 車両上下方向で略弓形状に車幅方向外側に膨出したドアアウターパネルの内側に、車両上下方向及び車両前後方向に沿って全面に亘り補強部材を設けた車両用ドアの補強構造であって、
   前記補強部材は、その縦断面が、前記ドアアウターパネルに近い外面側では当該ドアアウターパネルの略弓形状に沿う形状を成し、前記ドアアウターパネルから離れた内面側では前記外面側の略弓形状よりも曲率の小さな略弓形状を成しており、前記ドアアウターパネルの最も外側の箇所に対応する頂点における前記外面側と前記内面側との間の肉厚が最も厚く、前記頂点から上下方向に離れるに従って前記肉厚が次第に薄く形成されている一方、
   前記補強部材の上端は車両ドアのウェスト部レインフォースにオーバーラップするように配され、そのオーバーラップした部分が連結ブラケットを介して前記ウェスト部レインフォースに連結され、かつ、前記補強部材の下端は車両本体のサイドシルにオーバーラップするように配され、そのオーバーラップした部分が前記ドアアウターパネルと対向するドアインナーパネルに近接する位置にあり、
   前記補強部材の車両前後方向の前端はヒンジブラケットを介してドアヒンジに連結され、かつ、前記補強部材の車両前後方向の後端は前記車両本体にオーバーラップしていることを特徴とする車両用ドアの補強構造。
2. 請求項１に記載の車両用ドアの補強構造において、
   前記補強部材が中空であって、この中空の空間内において車幅方向にリブが架設されていることを特徴とする車両用ドアの補強構造。

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