JP2007296953A - サイドドア構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車体構造部材の車体骨格への取付強度を確保しつつ該車体構造部材を小型化することができる車体構造を得る。
【解決手段】サイドドア構造１０は、車体開口部を開閉するためのサイドドア１２を構成するドアインナパネル１８を備える。ドアインナパネル１８には、車体のベルトラインに沿ってベルトラインリインフォースメント２４が接合されて、車体前後方向に荷重を伝達可能なベルトライン骨格部２５が形成されている。このドアインナパネル１８におけるベルトライン骨格部２５に対する車幅方向内側には、車体前後方向の所定範囲に亘りドアインナパネル１８とで車体前後方向に長手の閉断面構造３２を成すインナリインフォースメント３０が接合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車体開口部を開閉するためのサイドドア構造に関する。

サイドドアのインナパネルにリインフォースメントを接合することで、該サイドドアのベルトライン部に、図心が車幅内側へ膨出した形状に湾曲している閉断面構造を形成したドアベルトライン構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。この構造によって、ドアベルトライン部の車体前後方向の荷重に対する変形強度を向上することができる。
特開２００４−２９１８１２号公報

しかしながら、上記従来の構造では、リインフォースメントがインナパネルに対し車幅方向外側に位置するため、ベルトライン部に作用する車体前後方向の荷重による曲げモーメントの低減には限界があった。

本発明は、上記事実を考慮して、ベルトライン部に作用する車体前後方向の荷重による曲げモーメントを効果的に低減することができるサイドドア構造を得ることが目的である。

上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係るサイドドア構造は、車体開口部を開閉するためのサイドドアを構成し、車体のベルトラインに沿う部分が車体前後方向に荷重を伝達可能なベルトライン部とされたインナパネルと、前記インナパネルの前記ベルトライン部における車幅方向内側に設けられ、車体前後方向の所定範囲に亘り前記インナパネルとで車体前後方向に長手の閉断面を成す内側補強部材と、を備えている。

請求項１記載のサイドドア構造では、サイドドアの車体前後方向の荷重は主にベルトライン部によって伝達される。ここで、本サイドドア構造では、内側補強部材の設定範囲では、ベルトライン部を含む構造部の図心がサイドドアにおける車体前後方向の荷重の入力部（を結ぶ仮想線）に近接して位置する。すなわち、本サイドドア構造では、車体前後方向の荷重の入力部と、ベルトライン部の図心との車幅方向のオフセット量が小さく、該車体前後方向の荷重によってベルトライン部に作用する曲げモーメントが低減される。

このように、請求項１記載のサイドドア構造では、ベルトライン部に作用する車体前後方向の荷重による曲げモーメントを効果的に低減することができる。これにより、例えば、曲げモーメントによる変形防止のためにインナパネル等の板厚を増す等の対策を不要にして軽量化を図ることが可能になる。そして、本サイドドア構造では、インナパネルやベルトライン補強部を車幅方向内側に膨出する湾曲形状に形成することなく曲げモーメント低減が図られるため、内側補強部材を簡単な形状とすることができる。このため、例えば構成部材や内側補強部材に高張力鋼を用いて軽量化を図ることも可能である。

請求項２記載の発明に係るサイドドア構造は、請求項１記載のサイドドア構造において、前記内側補強部材は、前記インナパネルにおける車体前後方向の中央部に設けられている。

請求項２記載のサイドドア構造では、曲げモーメントが大きくなりやすい車体前後方向の中央部に内側補強部材が設けられているので、換言すれば、曲げモーメントの低減効果の大きい部位に内側補強部材が設けられているため、該内側補強部材の設置に伴う重量増加を抑えつつベルトライン部に作用する車体前後方向の荷重による曲げモーメントを効果的に低減することができる。

請求項３記載の発明に係るサイドドア構造は、請求項１又は請求項２記載のサイドドア構造において、前記ベルトライン部は、前記インナパネルと、該インナパネルの車幅方向外側に固定されたベルトライン補強部材とで形成された閉断面構造の骨格部を有する。

請求項３記載のサイドドア構造では、インナパネルとベルトライン補強部材とでインナパネル（車体前後方向の荷重の入力部）の車幅方向外側に図心が位置するベルトライン骨格部を形成しているが、インナパネルの車幅方向内側に内側補強部材を設けた範囲では図心が車幅方向内側に移動して車体前後方向の荷重の入力部に近接する。これにより、ベルトライン補強部材にて骨格としてのベルトライン部が形成された構成において、ベルトライン部に車体前後方向の荷重による曲げモーメントを効果的に低減することができる。

以上説明したように本発明に係るサイドドア構造は、ベルトライン部に作用する車体前後方向の荷重による曲げモーメントを効果的に低減することができるという優れた効果を有する。

本発明の第１の実施形態に係るサイドドア構造１０について、図１乃至図５に基づいて説明する。なお、各図に適宜記す矢印ＦＲ、矢印ＵＰ、矢印ＩＮ、及び矢印ＯＵＴは、それぞれサイドドア構造１０が適用された自動車の前方向（進行方向）、上方向、車幅方向の内側、及び外側を示している。

図１には、サイドドア１２におけるサイドドア構造１０を構成する主要部が分解斜視図にて示されている。また、図２（Ａ）にはサイドドア１２が模式的な平面図にて示されており、図３には、図２（Ａ）の３−３線に沿った背面断面図が示されている。図２（Ａ）に示される如く、サイドドア１２は、車体Ｂを構成する前後のピラー１４間に形成された乗員乗降用の車体開口部１６を開閉するものであり、この実施形態では前ヒンジ構造のフロントサイドドアとされている。前後のピラー１４を区別する場合には、前側のピラー１４をフロントピラー１４Ａ、後側のピラー１４をセンタピラー１４Ｂということとする。

図２（Ａ）に示される如く、サイドドア１２は、ドアインナパネル１８と、ドアインナパネル１８を車幅方向外側から覆い車外に露出する（意匠面を構成する）ドアアウタパネル２０とを備えている。ドアアウタパネル２０は、外周縁部２０Ａがドアインナパネル１８の外周縁部１８Ａにヘミング加工にて結合されている。また、ドアインナパネル１８の上端部における車体前後方向の前後端には、それぞれフレームブラケット２２が接合されるようになっている。フレームブラケット２２には、図示しないサッシュを構成するアウタフレームが取り付けられるようになっている。

図１及び図３に示される如く、ドアインナパネル１８の上端近傍である車体ＢのベルトラインＢＬに略一致する部分には、ベルトライン補強部材としてのベルトラインリインフォースメント２４が接合されている。図２（Ａ）及び図３に示される如く、ベルトラインリインフォースメント２４は、ドアインナパネル１８の上端部との間にベルトラインＢＬに沿って車体前後方向に長手とされた閉断面構造のベルトライン部としてのベルトライン骨格部２５を、車体前後方向の略全長に亘って形成している。

また、図３に示される如く、この実施形態では、ドアアウタパネル２０の上端部にもベルトラインＢＬに沿ってベルトラインリインフォースメント２６が接合されており、車体前後方向に長手とされた閉断面構造のベルトライン骨格部２８が構成されている。

そして、図１乃至図３に示される如く、サイドドア構造１０は、サイドドア１２を構成するドアインナパネル１８の車幅方向内側に接合されたインナリインフォースメント３０を備えている。インナリインフォースメント３０は、ベルトラインＢＬに沿って長手とされ、ドアインナパネル１８を挟んでベルトラインリインフォースメント２４とは反対側に接合されている。これにより、インナリインフォースメント３０は、ドアインナパネル１８の車幅方向内側に閉断面構造３２を形成している。

インナリインフォースメント３０すなわち閉断面構造３２は、ドアインナパネル１８（サイドドア１２）における車体前後方向中央部を含む前後方向の所定範囲に亘って設けられており、この実施形態ではベルトライン骨格部２５よりも十分に短く構成されている。この閉断面構造３２を設けることで、サイドドア構造１０では、ベルトライン骨格部２５を含むベルトラインＢＬ部の閉断面構造の図心Ｐ_ＢＬの位置は、図２（Ａ）および図３に示される如く、該ベルトライン骨格部２５の図心Ｐ_２５に対して車幅方向内側に設定（移動）されている。

そして、サイドドア１２は、備えた自動車の前面衝突や後面衝突の際には、ドアインナパネル１８の前後端における車幅方向内側のコーナー部１８Ｂ、１８Ｃ（図２（Ａ）参照）がフロントピラー１４Ａ、センタピラー１４Ｂに当接するようになっており、図２（Ａ）に示される如く、この当接部すなわち荷重入力点であるコーナー部１８Ｂ、１８Ｃを結ぶ仮想直線Ｌｆに対して図心Ｐ_ＢＬが図心Ｐ_２５よりも近接して位置している。なお、図心Ｐ_ＢＬの位置は、仮想直線Ｌｆに対し車幅方向内側に位置しても良い。

以上説明したサイドドア１２は、ドアインナパネル１８の車幅方向内側（車室内側）に図示しないドアトリムが装着され、車室内側意匠等を構成している。インナリインフォースメント３０は、ドアトリムによって被覆されている。

次に、第１の実施形態の作用を説明する。

上記構成のサイドドア構造１０が適用されたサイドドア１２は、図２（Ａ）に示される如く、ベルトライン骨格部２５を含む車幅方向の一部分を前後のピラー１４間に位置させて、該前後のピラー１４が前後の縁部を規定する乗員乗降用の車体開口部１６を閉止している。

このサイドドア構造１０が適用されたサイドドア１２を備える自動車が前面衝突に至ると、サイドドア１２のドアインナパネル１８は、コーナー部１８Ｂ、１８Ｃが前後のピラー１４に当接して該コーナー部１８Ｂ、１８Ｃから車体前後方向の荷重Ｆ（図２（Ａ）参照）が入力される。この荷重は、主にベルトライン骨格部２５によって支持される。すなわち、フロントピラー１４Ａからの荷重がベルトライン骨格部２５の軸力としてセンタピラー１４Ｂに伝達される。

このとき、サイドドア１２に対する荷重入力点である１８Ｂ、１８Ｃを結ぶ仮想直線Ｌｆとベルトライン骨格部２５の図心Ｐ_２５とが車幅方向にオフセットしているため、ベルトライン骨格部２５には、図２（Ｂ）に示される如く、その車体前後方向中央部を車幅方向の外側に曲げようとする曲げモーメントＭが作用する。

ここで、サイドドア構造１０が適用されたサイドドア１２では、閉断面構造３２が設けられることで、ベルトラインＢＬ部の前後方向中央部における図心Ｐ_ＢＬが、ベルトライン骨格部２５の図心Ｐ_２５よりも仮想直線Ｌｆに近接して位置しているため、車体前後方向に沿う荷重Ｆにより生じる曲げモーメントＭが低減される。

このことを、図８及び図９に示す比較例に係るサイドドア構造１００が適用されたサイドドア１０２と比較しつつさらに説明する。サイドドア構造１００では、ドアインナパネル１８の車幅方向外側に第１のベルトラインリインフォースメント２４と、第２のベルトラインリインフォースメント１０４とが設けられており、曲げに対する剛性が高いベルトライン骨格部１０６を構成している。このサイドドア構造１００が適用されたサイドドア１０２では、図９（Ａ）に示される如く、ベルトライン骨格部１０６の図心Ｐ_１０６が仮想直線Ｌｆから離間しているので、図９（Ｂ）に示す曲げモーメントＭに対する剛性は高いものの作用する曲げモーメントＭ自体を低減することはできない。

これに対してサイドドア構造１０が適用されたサイドドア１２では、閉断面構造３２を設けることで曲げモーメントＭが高くなりやすい車体前後方向の中央部で図心Ｐ_ＢＬを仮想直線Ｌｆに近接させているため、車体前後方向の荷重Ｆに基づいて生じる曲げモーメントＭを低減することが実現された。

図４は、ベルトライン骨格部２５、１０６の発生軸力の車体前後方向の分布を示す線図（数値解析結果）であり、図５は、ベルトライン骨格部２５、１０６の発生曲げモーメントの車体前後方向の分布を示す線図（数値解析結果）である。これらの図から、サイドドア構造１０とサイドドア構造１００とでは、発生軸力は同等でありながら、サイドドア構造１０において閉断面構造３２設定範囲で曲げモーメントの著しい低減効果が得られることがわかる。

これにより、サイドドア構造１０が適用されたサイドドア１２では、同等の軸力、変形強度（曲げモーメントによる最大曲げ量）を発生するサイドドア１０２と比較して大幅な軽量化を図ることができた。すなわち、大きな曲げモーメントＭに耐えるためにサイドドア構造１００では、ベルトラインリインフォースメント２４を厚肉化したり、車体前後方向の全長に亘って設けたりしてベルトラインＢＬ部の補強質量が大きくなるが、作用する曲げモーメントＭ自体が低減されるサイドドア構造１０では、ベルトラインリインフォースメント２４を薄肉化することができ、また曲げモーメントＭを抑えたい車体前後方向の範囲にインナリインフォースメント３０を設定すれば足りる（車体前後方向の全長に亘って設ける必要がない）ので、サイドドア１２をサイドドア１０２と比較して大幅に軽量化することができる。

この実施形態では、サイドドア構造１００における第１のベルトラインリインフォースメント２４の板厚を２．０ｍｍ、第２のベルトラインリインフォースメント１０４の板厚を０．８ｍｍとしたのに対し、サイドドア構造１０では、ベルトラインリインフォースメント２４の板厚を１．２ｍｍ、インナリインフォースメント３０の板厚を０．８ｍｍとすることができ、補強材の総質量をサイドドア構造１００の２８８３ｇから１９４４ｇまで軽量化することができた。なお、ベルトラインリインフォースメント２４、１０４、インナリインフォースメント３０の材質は、同じ高張力鋼としてある。

このように高張力鋼を用いることで、サイドドア構造１０では、各リインフォースメント２４、３０の板厚を薄くすることが実現されており、例えば一般鋼材にて各リインフォースメント２４、３０を構成した構成と比較しても、同等の性能を確保しつつ軽量化が果たされている。逆に、サイドドア構造１０において補強材の総質量をサイドドア構造１００と同等として衝突性能等を向上することも可能である。

そして、サイドドア構造１０では、インナリインフォースメント３０の車幅方向寸法によって図心Ｐ_ＢＬの車幅方向における位置を調整可能であるため、例えば車種や仕様に応じて発生する曲げモーメントＭをすなわち変形強度（荷重Ｆに対する変形し難さ）をコントロールすることができる。特に、インナリインフォースメント３０は、ベルトラインリインフォースメント２４のようにドアアウタパネル２０によって寸法形状の制約を受けないため、上記した図心Ｐ_ＢＬの車幅方向における位置を調整が容易であり、所望の曲げ変形強度を得ることができる。

また、インナリインフォースメント３０は、ドアインナパネル１８（ベルトライン骨格部２５）における曲げモーメントＭを低減したい範囲に設けることで、図５に示される如く、該曲げモーメントＭを低減したい範囲の曲げモーメントを効果的に低減することができる。このため、上記したベルトラインＢＬの補強質量の低減に寄与する他、サイドドア１２に与える制約が少ない構成とすることができる。

さらに、サイドドア構造１０では、インナリインフォースメント３０は、単純な断面形状とすることができるので、上記通りサイドドア１２の軽量化に寄与する高張力鋼を適用すること（例えば高張力鋼の加工）が容易である。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係るサイドドア構造５０について説明する。なお、上記第１の実施形態又は前出の構成と基本的に同一の部品については、上記第１の実施形態又は前出の構成と同一の符号を付して説明を省略し、また図示を省略する場合がある。

図６には、本発明の第２の実施形態に係るサイドドア構造５０が分解斜視図にて示されており、図７には、サイドドア構造５０が模式的な平面断面図にて示されている。これらの図に示される如く、サイドドア構造５０は、ベルトラインリインフォースメント２４を備えず、インナリインフォースメント３０に代えてドアインナパネル１８の車体前後方向の略全長に亘るインナリインフォースメント５２を備える点で、第１の実施形態に係る１０とは異となる。

具体的には、インナリインフォースメント５２は、ドアインナパネル１８におけるベルトラインＢＬに略一致する部分の車幅方向内側に接合されており、ドアインナパネル１８の上端部との間にベルトラインＢＬに沿って車体前後方向に長手とされた閉断面構造のベルトライン骨格部５４を、車体前後方向の略全長に亘って形成している。この閉断面構造のベルトライン骨格部５４が車体前後方向の荷重（軸力）を伝達するベルトライン部に相当する。この閉断面構造のベルトライン骨格部５４は、ドアインナパネル１８とインナリインフォースメント５２とで形成されることで、その図心Ｐ_５４の位置が仮想直線Ｌｆに近接している。なお、図心Ｐ_５４の位置は、仮想直線Ｌｆに対し車幅方向内側に位置しても良い。サイドドア構造５０の他の構成は、サイドドア構造１０の対応する構成と同じである。

したがって、第２の実施形態に係るサイドドア構造５０によっても、第１の実施形態に係るサイドドア構造１０と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。また、サイドドア構造５０では、ベルトラインリインフォースメント２４を有しないため、構造が簡単であり、サイドドア１２の組み立て工数の削減に寄与する。

さらに、サイドドア構造５０ベルトラインリインフォースメント２４を有しないため、インナリインフォースメント５２の寸法形状の変更による図心Ｐ_５４の位置の移動量を大きくすることができ、インナリインフォースメント５２の車室側への突出量を抑えながら図心Ｐ_５４の位置調整すなわち変形強度をコントロールすることが可能になる。

なお、上記各実施形態では、本発明の実施形態に係るサイドドア構造１０、５０がサイドドア１２に適用された例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えばサイドドア構造１０、５０をリヤドアに適用しても良い。また、サイドドア１２は、前ヒンジ構造に限定されることもなく、例えばスライドドアやガルウイング等の各種形式のドアに適用することができる。

また、上記各実施形態では、ベルトラインリインフォースメント２４、インナリインフォースメント３０が高張力鋼にて構成されている例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ベルトラインリインフォースメント２４、インナリインフォースメント３０の一方又は両方を一般鋼材にて構成しても良い。

さらに、上記各実施形態では、ドアインナパネル１８にベルトラインリインフォースメント２４又はインナリインフォースメント５２を接合することで、ベルトライン部としてのベルトライン骨格部２５、５４が形成された例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ドアインナパネル１８の上部を単独で車体前後方向の荷重（軸力）を伝達可能な構造（ベルトライン部）としても良い。

本発明の第１の実施形態に係るサイドドア構造の分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係るサイドドア構造を模式的に示す図であって、（Ａ）は平面断面図、（Ｂ）は曲げモーメント作用状態の平面断面図である。 図２（Ａ）の３−３線に沿った断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るサイドドア構造の軸力分布を比較例の軸力分布と比較したシミュレーション結果を示す線図である。 本発明の第１の実施形態に係るサイドドア構造の曲げモーメント分布を比較例の軸力分布と比較したシミュレーション結果を示す線図である。 本発明の第２の実施形態に係るサイドドア構造の分解斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係るサイドドア構造の平面断面図である。 本発明の実施形態との比較例に係るサイドドア構造の分解斜視図である。 本発明の実施形態との比較例に係るサイドドア構造を模式的に示す図であって、（Ａ）は平面断面図、（Ｂ）は曲げモーメント作用状態の平面断面図である。

符号の説明

１０ サイドドア構造
１２ サイドドア
１６ 車体開口部
１８ ドアインナパネル
２４ ベルトラインリインフォースメント（ベルトライン補強部材）
２５ ベルトライン骨格部（ベルトライン部、骨格部）
３０ インナリインフォースメント（内側補強部材）
５０ サイドドア構造
５２ インナリインフォースメント（内側補強部材）
５４ ベルトライン骨格部（ベルトライン部、骨格部）

Claims (3)

1. 車体開口部を開閉するためのサイドドアを構成し、車体のベルトラインに沿う部分が車体前後方向に荷重を伝達可能なベルトライン部とされたインナパネルと、
   前記インナパネルの前記ベルトライン部における車幅方向内側に設けられ、車体前後方向の所定範囲に亘り前記インナパネルとで車体前後方向に長手の閉断面を成す内側補強部材と、
   を備えたサイドドア構造。
2. 前記内側補強部材は、前記インナパネルにおける車体前後方向の中央部に設けられている請求項１記載のサイドドア構造。
3. 前記ベルトライン部は、前記インナパネルと、該インナパネルの車幅方向外側に固定されたベルトライン補強部材とで形成された閉断面構造の骨格部を有する請求項１又は請求項２記載のサイドドア構造。

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