JP2006315546A - ドアの補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 ヒンジ取付部を補強するとともに、タイヤの取付部をリーンフォースメントで補強する際に、効率よく補強できるドアの補強構造を提供すること。
【解決手段】 自動車のバックドア１の一側部にドアを回動させるヒンジ取付部６ａ，６ｂを設けている。バックドア１のアウタパネルの外側には、タイヤが装着される。バックドア１は、一側部側のヒンジ取付部６ａの上部側に位置するヒンジ補強パネル７とバックドア１の他側部側にわたってクロスメンバ１１を設け、クロスメンバ１１には上端が固定され、下端がバックドア１の下部に固定されるタイヤ取付用のリーンフォースメント１２を設けている。リーンフォースメント１２と下側のヒンジ取付部６ｂとの間には、下部メンバ１３を設けている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ヒンジ取付部がドア枠の側部に配置され、横開きに回動するドアの車外側のアウタパネルにタイヤを装着しているドアの補強構造に関する。

自動車にバックドアが設けられ、バックドアには車体の後部ピラーの一方側に設けたヒンジを回動中心にして横開きに回動するものがある。バックドアのヒンジ取付部は、ドアの自重が集中して負荷されるため、強度、剛性を大きくする必要があり、ヒンジ取付部がリーンフォースメントなどで補強されている。一方、ドアの外側にスペアタイヤなどのタイヤ取付部を備えているバックドアがある。

図１１に示すように、ドアの外側にスペアタイヤが取付けられるバックドア５１は、車両の静止時では、バックドア５１の取付状態にて、タイヤ５２がバックドアに対して後方に突出しているため、ヒンジ取付部５３，５４とドアロック部５５を結ぶ三角形５６にこの三角形５６をねじるように、下方に負荷がかかることとなる。また、バックドア５１の開閉時には静止状態の下方への負荷に加えて、前後方向の負荷が加わり、タイヤ５２の重量が大きくなるほど、バックドア５１の開閉時は前後方向への負荷率が増す。つまりこの際、ヒンジ取付部５３，５４とドアロック部（ラッチ）５５とを結ぶ三角形が、車体の前後に折り曲げられるような負荷を受けることとなる。さらに、車両の走行時における加減速では前後方向へ、コーナリング時は左右方向へ、悪路走行時では三角形の上下、左右、前後へ複合的に負荷がかかる。
したがって、バックドア５１は、ドアの自重に加えてタイヤ５２の自重がさらにヒンジ取付部及びドアロック部５５に負荷されることとなるため、バックドア５１にタイヤ５２を装着しない車種より、よりヒンジ取付部５３，５４などを補強する必要がある。

バックドアに関する補強技術として、特開平１０−２０３１７２号公報（特許文献１）、実開平５−３５４２６号公報（特許文献２）が開示されている。
特許文献１に開示された技術によると、上端部を窓枠下部に取付け、下端部をドア下部に取付けたスペアタイヤの取付部としてのリーンフォースメントを、バックドアのほぼ中央側に設け、このリーンフォースメントを、そのままヒンジ取付部まで延長してヒンジ取付部の補強を１枚の補強パネルで図っている。
特許文献２に開示された技術によると、上端部を窓枠下部に取付け、下端部をドア下部に取付けたスペアタイヤの取付部を補強するリーンフォースメントを、バックドアのほぼ中央側に設け、リーンフォースメントと上側のヒンジ取付部を補強パネルで連結し、この補強パネルとは別材で、リーンフォースメントと下側のヒンジ取付部を補強パネルで連結した複数のパネルからなる補強構造が開示されている。
特開平１０−２０３１７２号公報 実開平５−３５４２６号公報

しかしながら、特許文献１の技術によると、ヒンジ取付部とタイヤ支持部の補強部材が一体となっているため、補強部材が大きく、重くなり強度、剛性上の適性に対して無駄な部分が存在し、補強部材の各部位に強度、剛性上の適性性能を持たせようとしても、板厚が一定なため、性能上の必要性に対して強度を必要としない部分に大きな孔をあけたり、必要部分にさらに部品を追加することになる。このように、補強部材を一体品とすると、形状が複雑になり、成形性が困難となる。
特許文献２の技術によると、バックドアを開閉する際に、バックドアのヒンジ取付部がない側（ラッチ取付部側）のリーンフォースの端部が、タイヤ支持部の補強部材との取付部の部分で見切られているので、その部分に応力が集中するおそれがある。なお、これは特許文献１にも同様なことがいえる。
また、タイヤ取付部は、アウタパネルとリーンフォースメント及びタイヤがボルトによって共締めされるので、タイヤ取付部の強度が弱いと、アウタパネル側がバックドアの開閉の際に歪むおそれがあり、その歪みを繰り返すうちにパネルが疲労するおそれも考えられる。

本発明は、そのような事情に鑑みてなされたものであって、ヒンジ取付部を補強するとともに、タイヤの取付部をリーンフォースメントで補強する際に、効率よく補強できるドアの補強構造を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、ドアの一側部にドアを回動させるヒンジ取付部を上下に設けドア枠に対して横開きに回動するドアがインナパネルとアウタパネルとを備え、ドアのアウタパネルの外側にタイヤが装着され、前記ヒンジ取付部にヒンジ補強パネルを配設したドアの補強構造において、前記上部側のヒンジ取付部を配設したヒンジ補強パネルと前記ドアの他側部にわたってクロスメンバを設け、該クロスメンバに上端が固定され下端がドア下部に固定されるタイヤ取付用のリーンフォースメント設けた。
上記発明は、前記下側ヒンジ取付部に一端部が固定され、前記リーンフォースメントに他端部が固定されている下部メンバを設けることができる。
また、上記発明は、前記クロスメンバの上端部及び下端部をインナパネルに接合し、これらのクロスメンバとインナパネルとによって、横方向に延びる閉じ断面空間を形成することができる。
上記発明は、前記ドアの他側部に側部補強パネルが設けられ、前記クロスメンバを側部補強パネルに接合することができる。
さらに、上記発明は、前記側部補強パネルをドアの下部まで延長し、該側部補強パネルを前記インナパネルの下面に接合することができる。

本発明のドアの補強構造は、ドアの一側部にドアを回動させるヒンジ取付部を上下に設けドア枠に対して横開きに回動するドアがインナパネルとアウタパネルとを備え、ドアのアウタパネルの外側にタイヤが装着され、前記ヒンジ取付部にヒンジ補強パネルを配設したドアの補強構造において、前記上部側のヒンジ取付部を配設したヒンジ補強パネルと前記ドアの他側部にわたってクロスメンバを設け、該クロスメンバに上端が固定され下端がドア下部に固定されるタイヤ取付用のリーンフォースメント設けた。このように、タイヤを支持するリーンフォースメントをドアの幅方向にわたって配設されているクロスメンバに固定したので、ドアの開閉の際にクロスメンバにタイヤの慣性力を分散することができる。また、リーンフォースメントの上端側の左右でクロスメンバが均等に荷重を受けることができる。クロスメンバがヒンジ取付部とタイヤ取付部の両者を補強することができる。
上記発明は、前記下側ヒンジ取付部に一端部が固定され、前記リーンフォースメントに他端部が固定されている下部メンバを設けたので、下部メンバが、リーンフォースの下側と下側ヒンジ取付部を補強することができる。
上記発明は、前記クロスメンバの上端部及び下端部をインナパネルに接合し、これらのクロスメンバとインナパネルとによって、横方向に延びる閉じ断面空間を形成したので、クロスメンバにより剛性を与えることになり、タイヤ取付用のリーンフォースメントの支持剛性をより大きくする。
上記発明は、前記ドアの他側部に側部補強パネルが設けられ、前記クロスメンバを側部補強パネルに接合したので、クロスメンバの取付けをより強固にできる。
上記発明は、前記側部補強パネルをドアの下部まで延長し、該側部補強パネルを前記インナパネルの下面に接合したので、側部補強パネルにかかる負荷をインナパネルの下面に分散できる。

以下、本発明の実施の形態によるドアの補強構造について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係わる自動車のバックドアとバックドアに装着されるスペアタイヤとその取付部の分解斜視図、図２は、バックドアのアウタパネルを外して車体の後方からバックドアの補強部材を見たドアの背面図、図３は、バックドアのインナパネルとその補強部材の分解斜視図、図４はバックドアの縦断面図である。
自動車の後部に配設されているバックドア１には、タイヤ取付ブラケット４が取付けられ、この取付ブラケット４を介してスペアタイヤなどのタイヤ５がバックドア１に装着される。バックドア１の車体に対して右側には、ヒンジの取付部６ａ，６ｂが上下箇所に設けられ、バックドア１は、ヒンジ軸１８ａ（図５参照）を回転中心として、横開きに回動可能である。

バックドア１は、車室側に位置するインナパネル２と車外側に位置するアウタパネル３とを備え、これらのパネル２，３間にはタイヤの取付部とヒンジ取付部６ａ，６ｂを補強するバックドア１の補強構造が備わっている。補強構造の構成物は、主として図３に示すように、ヒンジ補強パネル７、上側部補強パネル９、下側部補強パネル１０、（なお、上側部補強パネル９、下側部補強パネル１０を総称して側部補強パネル８とする）クロスメンバ１１、リーンフォースメント１２及び下部メンバ１３を設けている。

それらの構成物のうちヒンジ補強パネル７は、バックドア１の右側にある上下ヒンジ取付部６ａ，６ｂを配設した部位に上下方向に延在して配設され、図５に示すように、バックドア１の一端部側（車両左右方向でヒンジ取付側）でインナパネル２とともにほぼクランク（先端側はＬ字）形状に折り曲げられ、バックドア１の右側部に配置するヒンジ１８のヒンジ取付部６ａとその先端側に位置するフランジ７ａを形成している。
バックドア１の反対側のドア他端側（車両左右方向でラッチ取付側）に位置する側部補強パネル８は、バックドア１の左側に上下方向に延在し、図７に示すように、バックドア１の他端側でインナパネル２とともにほぼクランク（先端側はＬ字）形状に折り曲げられ、先端部に車幅方向外側に延びるフランジ８ａが形成されている。フランジ８ａとアウタパネル３との間には、シーラ２１を設けている。側部補強パネル８は、上側の上側部補強パネル９よりも下側の下側部補強パネル１０の板厚が薄く形成されている。

クロスメンバ１１は、バックドア１の窓１５の窓枠下部１５ａのドア幅方向に沿ってバックドア１の一端部側から他端側まで延在し、図５に示すように、その一端側が、ヒンジ補強パネル７の車幅方向外側に延びるフランジ７ａに重ねられ、インナパネル２とともに３層重ねで接合されている。またクロスメンバ１１は、図７に示すように、バックドア１の他端側ではバックドア１の左側部に位置させて折曲げ部１１ａが、インナパネル２と上側部補強パネル９面に重ねられて３層重ねで接合されている。
図４に示すように、クロスメンバ１１は、バックドア１の左右中間位置において縦断面が略ハット形状であり、その上端部と下端部でインナパネル２と接合し、インナパネル２とクロスメンバ１１とによって、閉じ断面１６を形成している。この閉じ断面１６は、バックドア１の車幅方向のほぼ一端部から他端部まで形成している。

クロスメンバ１１の背面には、図８に示すように、リーンフォースメント１２の上端部が接合されている。リーンフォースメント１２は、略四角形状であり、ほぼ車幅方向の中間位置に配置され、リーンフォースメント１２の下端部には、車体の後方側に折曲げたフランジ１２ａが形成されている。図９に示すように、フランジ１２ａは、インナパネル２で形成されたドア底面１７と接合され、図４及び図８に示すように、このリーンフォースメント１２には、タイヤ５を装着するタイヤ取付ブラケット４を取付けるための溶接ナット１４が取付けられている。
図１０に示すように、クロスメンバ１１には、一対の突き出し部１１ｂ，１１ｂを左右に形成し、リーンフォースメント１２には、突き出し部１１ｂ，１１ｂの後方に対応させて、突出部１２ｂ，１２ｂを形成している。そして、左右突き出し部１１ｂ，１１ｂ及び左右突出部１２ｂ，１２ｂの両外側にある略車体前後方向に形成された傾斜部に溶接部ｃ，ｃで両者を接合している。なお、リーンフォースメント１２の傾斜部の外側には、車両の左右方向に延びるフランジ部が設けられ、クロスメンバ１１に重ねられている。

下部メンバ１３は一端が、リーンフォースメント１２の後面に接合され、他端がヒンジ補強パネル７に接合され、下部メンバ１３の下端は、図９に示すように、車体の後面側に折曲げたフランジ１３ａをドア底面１７に接合している。下部メンバ１３は、ヒンジ補強パネル７と重なった部分で閉じ断面を形成している。なお、クロスメンバ１１、リーンフォースメント１２及び下部メンバ１３は、溶接で接合された一体的な組立品である。

次に本実施の形態のドアの補強構造の作用、効果について説明する。
本実施の形態では、バックドア１の幅方向にわたって配設されているクロスメンバ１１に、タイヤ５を支持するリーンフォースメント１２を固定している。そのため、バックドア１の開閉の際に、クロスメンバ１１に負荷されるタイヤ５の重力と慣性力からなる荷重をバックドア１の幅方向全体に分散し、リーンフォースメント１２の左右上端側でクロスメンバ１１がほぼ均等に荷重を受けることができる。さらに、クロスメンバ１１の両端が、バックドア１の幅方向左右両端に存在する剛性のある補強パネル（ヒンジ補強パネル７と側部補強パネル８）に接続されているので、クロスメンバ１１の両端に発生する応力集中に耐えられるものとなっている。また、クロスメンバ１１がヒンジ取付部６ａとタイヤ取付部であるリーンフォースメント１２の両者を補強し、下部メンバ１３もまた、ヒンジ取付部６ｂとリーンフォースメント１２の取付部の両者を補強することができる。

クロスメンバ１１は、図５に示すヒンジ補強パネル７との溶接部ａをそのフランジ７ａ面に形成することにより、タイヤ５の荷重による下がり方向に対して、タイヤ５の自重がクロスメンバ１１に下向きに負荷する。よって、スポット溶接の溶接部が強度的に有利となる剪断方向（スポット溶接は剥離方向が弱い）の負荷が作用するように車両後方側を向いた縦面で接合されている。また、クロスメンバ１１は、上側ヒンジ取付部６ａを閉じ断面となるように形成している。つまり、クロスメンバ１１は、その車両中央側で上ヒンジ取付部６ａよりも車両の前方側となるインナパネル２に溶接ｄによって接合されているとともに、ヒンジ取付側端部で上ヒンジ取付部６ａよりも車両の後方側となるインナパネル２（ヒンジ補強パネル７）に溶接ａによって接合されているので、ほぼクランク（先端側はＬ字）形状に折り曲げられたインナパネル２のヒンジ取付部６ａに平面視略三角形状の閉じ断面２０を形成でき、ヒンジ取付部６ａを補強している。このため、ヒンジ取付部６ａの強度、剛性が向上する。クロスメンバ１１の他端側では、図７に示すように、バックドア１の閉時に、クロスメンバ１１にタイヤ５前後方向の負荷がかかるが、溶接部ｂにスポット溶接の溶接部が強度的に有利となる剪断方向の負荷が作用するように、略車両前後方向の縦面にて接合されている。これにより、ドア開閉方向(車両前後方向)のクロスメンバ１１からの入力に対して、効率よく上側部補強パネル９で補強を可能としている。またこの方向は、車体の上下方向の荷重に対しても剪断方向となるため、溶接部の強度上有利である。
タイヤ５を直接的に支持するリーンフォースメント１２もまた、上端部をクロスメンバ１１に溶接している。そして、図１０に示すように、クロスメンバ１１とリーンフォースメント１２で形成された、左右突き出し部１１ｂ，１１ｂ及び左右突出部１２ａ，１２ａの外側にある傾斜部に溶接部ｃ，ｃを設けているので、ドアの開閉時に溶接部が剪断方向の負荷が作用するようにしている。また、リーンフォースメント１２の傾斜部の外側には、クロスメンバ１１に重ねられる車両の左右方向に伸びるフランジ部が設けられ、バックドア１を閉じる際のリーンフォースメント１２に負荷されるタイヤ５の車両前方向への力をクロスメンバ１１へ伝えることができる。これにより、溶接部ｃ，ｃの負荷を軽減できる。

側部補強パネル８は、別部品である上側部補強パネル９と下側部補強パネル１０を溶接することで構成されている。そして、上側部補強パネル９よりも下側部補強パネル１０の板厚を薄くしている。これにより、車体重量の軽量化を図るとともに、バックドア１のラッチ取付側の下方のコーナー部の強度剛性上の負荷を分散させることができる。つまり、形状だけでなく板厚によっても段階的に剛性を変化させ、高剛性化のみならず柔構造にて負荷を分散させることができる。また、下側部補強パネル１０をインナパネル２のドア底面１７まで延長して接合することにより、さらにバックドア１のラッチ取付側の下方のコーナー部の強度、剛性上の負荷を分散することができる。また、側部補強パネル８を別部品である上側部補強パネル９と下側部補強パネル１０で構成することで、組立時の位置調整を可能としている。
下部メンバ１３は、上下部をインナパネル２に溶接することによって、タイヤ５荷重に対して圧縮荷重がかかる部位に、インナパネル２とともに閉じ断面を形成し、補強を図っている。そして、これにより、下側ヒンジ取付部６ｂを閉じ断面としている。つまり、図６に示すように、下部メンバ１３は、その上端が車両中央側で下ヒンジ取付部６ｂよりも車両の前方側となるインナパネル２に溶接ｅによって接合されているとともに、ヒンジ取付側端部で下ヒンジ取付部６ｂよりも車両の後方側となるインナパネル２及びヒンジ補強パネル７に溶接ｆによって接合されているので、ほぼクランク（先端側はＬ字）形状に折り曲げられたインナパネル２のヒンジ取付部６ｂに平面視略三角形状の閉じ断面を形成でき、ヒンジ取付部６ｂを補強している。このためヒンジ取付部の強度、剛性が向上する。なお、下部メンバ１３の下端は、車体の後面側に折曲げたフランジ１３ａをドア底面１７に接合し、他端がヒンジ補強パネル７に接合され、ヒンジ取付側端部で下ヒンジ取付部６ｂよりも車両の後方側となるインナパネル２（ヒンジ補強パネル７）に溶接接合されており、ドア底面とドアのヒンジ取付部６ｂ近傍を連結しているので、バックドア１のヒンジ取付６ｂ側の下方のコーナー部の強度剛性を向上できる。また、この下部メンバ１３は、バックドア１の開閉時の負荷にも有効である。
クロスメンバ１１、リーンフォースメント１２及び下部メンバ１３は、一体成形によらず、分割されたものを接合するようにしたので、部品の精度を厳しく管理する必要が無く、 組立時にばらつきを吸収することができる。すなわち、クロスメンバ１１及び下部メンバ１３は、車幅方向のばらつきを吸収し、リーンフォースメント１２は、上下、左右方向のばらつき調整が可能である。さらに、それらを分割したことによって、各部材の板厚を適宜変えることにより、強度、剛性の適正化図ることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく本発明の技術的思想に基いて種々の変形及び変更が可能である。
例えば、上記実施の形態では、クロスメンバ１１を一体化したが、左右に分割してもよい。左右のパネルの強度、剛性の適正化を図ることができ、組立上バラツキをさらに吸収できる。クロスメンバ１１、リーンフォースメント１２は、テーラードウエルドブランク材（差厚鋼板）を使用すると、さらに強度、剛性の適正化を図ることができる。
側部補強パネル８と下側部補強パネル１０は、上下分割としたが、一体にして部品点数の軽減を図ってもよい。なお、一体にした場合は、上述のテーラードウエルドブランク材を使用して、強度、剛性の適正化を図っても良い。

本発明の実施の形態によるドアの補強構造を採用した自動車のバックドアとバックドアに装着されるスペアタイヤとその取付部の分解斜視図である。 図１のバックドアのアウタパネルを外して車体の後方から見たインナパネルと補強部材の背面図である。 図２のバックドアのインナパネルとその補強部材の分解斜視図である。 図２のバックドアにアウタパネル加えた図２におけるＡ−Ａ線方向の断面図である。 図２におけるＢ−Ｂ線方向の断面図である。 図２のＥ−Ｅ線方向における断面図である。 図２におけるＣ−Ｃ線方向の断面図である。 図２のクロスメンバと下部メンバとリーンフォースメントを部組した状態の車体の後方側から見た背面図である。 図１に示すバックドア底部の平面図である。 図８におけるＤ−Ｄ線方向の断面図である。 従来のバックドアの概略背面図である。

符号の説明

１ バックドア
２ インナパネル
３ アウタパネル
４ 取付ブラケット
５ タイヤ
６ａ，６ｂ ヒンジ取付部
７ ヒンジ補強パネル
７ａ フランジ
８ 側部補強パネル
８ａ フランジ
９ 上側部補強パネル
１０ 下側部補強パネル
１１ クロスメンバ
１１ａ 折り曲げ部
１２ リーンフォースメント
１２ａ フランジ
１３ 下部メンバ
１３ａ フランジ
１４ 溶接ナット
１５ 窓
１５ａ 下枠部
１６ 閉じ断面形状
１７ ドア底面

Claims (5)

1. ドアの一側部にドアを回動させるヒンジ取付部を上下に設けドア枠に対して横開きに回動するドアがインナパネルとアウタパネルとを備え、ドアのアウタパネルの外側にタイヤが装着され、前記ヒンジ取付部にヒンジ補強パネルを配設したドアの補強構造において、
   前記上部側のヒンジ取付部を配設したヒンジ補強パネルと前記ドアの他側部にわたってクロスメンバを設け、該クロスメンバに上端が固定され下端がドア下部に固定されるタイヤ取付用のリーンフォースメント設けたことを特徴とするドアの補強構造。
2. 前記下側ヒンジ取付部に一端部が固定され、前記リーンフォースメントに他端部が固定されている下部メンバを設けたことを特徴とする請求項１に記載のドアの補強構造。
3. 前記クロスメンバの上端部及び下端部をインナパネルに接合し、これらのクロスメンバとインナパネルとによって、横方向に延びる閉じ断面空間を形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のドアの補強構造。
4. 前記ドアの他側部に側部補強パネルが設けられ、前記クロスメンバを側部補強パネルに接合したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のドアの補強構造。
5. 前記側部補強パネルをドアの下部まで延長し、該側部補強パネルを前記インナパネルの下面に接合したことを特徴とする請求項４に記載のドアの補強構造。

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