JP4678491B2 - ドアの補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、横開きに回動するドア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するタイプのものがある。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するため、強度を大きくする必要があり、ヒンジ取付部が補強部材などで強化されている。一方、バックドアには、外側にスペアタイヤなどのタイヤ取付部を備えているものがある。この種のバックドアは、ドアの自重に加えてタイヤの自重がさらにヒンジ取付部に負荷するため、バックドアにタイヤを装着しない車種より、よりヒンジ取付部及びバックドアのタイヤ取付部を補強する必要がある。

そのため、バックドアは、ヒンジの取付部が設けられている側の側部とタイヤの取付部を設けたドアの中央部、すなわちそのバックドアの中央部よりヒンジ取付部がある側が補強されている。
バックドアの他方側（ヒンジ取付部がある側と反対側）には、ドアを開けるためのハンドルや車体側のストライカと係合してバックドアの閉状態を維持したりバックドアをロックするラッチ機構が配設されているが、バックドアのヒンジ取付部側ほどの補強がされていないのが実状である。
実用新案登録第２５４８４４１号公報 特開２００４−３３０９６２号公報

タイヤを装着しているバックドアは、タイヤの下部に車両後方から外力が負荷すると、タイヤは塑性変形することなく、タイヤの下側がタイヤの取付部を中心に傾斜するようにして車体の前方に移動し、バックドア（特にアウタパネル）が塑性変形するおそれがある。ラッチのドアの開操作やロック及びロック解除は、横開きのドアではロッドの上下動で行っているものが殆どであり、バックドアの変形によりロッドが押されたり若しくは変形したりすると、ラッチが誤作動することも考えられる。
上述したように、バックドア内部は、タイヤ取付部よりもヒンジ側にわたって補強されているので、何らかの補強手段がないとハンドルを設けている側がより塑性変形しやすいこととなる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、タイヤの局部的な入力がバックドアに負荷したときに、ラッチ機構やハンドルの周囲を補強することが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、車体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、前記ドアの一端側にドアを回動させるヒンジ取付部を設け、前記ドアの他端側にドアを開けるハンドルとドアを車体側にロックするラッチとを備えたドアの補強構造において、前記ドアの一端側と他端側にわたって横方向に延在するクロスメンバを設けるとともに前記ドアの他端側のラッチ取付面に側部補強パネルを上下方向に延設し、該側部補強パネルを前記ラッチからハンドルまでの高さ位置及び前記クロスメンバと重なる高さ位置にわたって配設し、前記側部補強パネルと前記クロスメンバとを接合するようにした。
上記発明は、前記側部補強パネルをラッチ取付面から前記ドアの室内側に位置する前記インナパネル面に沿って、Ｌ字形状断面に形成することができる。
また、上記発明は、前記ハンドルと前記ドアに取付けたタイヤの外周部との間にハンドル部補強ブラケットを設け、該ハンドル部補強ブラケットを前記クロスメンバに取付け、前記ハンドル部補強ブラケットを前記クロスメンバから前記アウタパネルの裏面まで突出させることができる。
さらに、上記発明は、前記横方向に延在するクロスメンバと前記ドア下部との間にわたって、前記タイヤの取付部を補強するリーンフォースメントを設け、該リーンフォースメントと前記ハンドル部補強ブラケットとの間に位置する前記クロスメンバの部分に脆弱部を形成することができる。

本発明のドアの補強構造は、ドアの一端側と他端側にわたって横方向に延在するクロスメンバを設けるとともに前記ドアの他端側のラッチ取付面に側部補強パネルを上下方向に延設し、該側部補強パネルを前記ラッチからハンドルまでの高さ位置及び前記クロスメンバと重なる高さ位置にわたって配設し、さらに前記側部補強パネルと前記クロスメンバとを接合したので、ハンドルからラッチまでの範囲を側部補強パネルとクロスメンバにて補強することができ、これらの部分の変形を抑止することができる。クロスメンバと側部補強パネルとを接合したので、側部補強パネルの取付け状態がクロスメンバにて補強される。
上記発明は、前記側部補強パネルをラッチ取付面から前記ドアの室内側に位置する前記インナパネル面に沿って、Ｌ字形状断面に形成したので、ラッチ機構がＬ字形状の側部補強パネルで覆われることにより、よりラッチ取付部を補強することができる。
また、上記発明は、前記ハンドルと前記ドアに取付けたタイヤの外周部との間にハンドル部補強ブラケットを設け、該ハンドル部補強ブラケットを前記クロスメンバに取付け、前記ハンドル部補強ブラケットを前記クロスメンバから前記アウタパネルの裏面まで突出させたので、クロスメンバとアウタパネルとの間にハンドル部補強ブラケットを設けることにより、外力が車両後方からバックドア（アウタパネル）に負荷したときに、ハンドル部補強ブラケットがバックドア（アウタパネル）を支える役割を果たし、クロスメンバとアウタパネルの間を一定の間隔に維持させることができる。
さらに、上記発明は、前記横方向に延在するクロスメンバと前記ドア下部との間わたって、前記タイヤの取付部を補強するリーンフォースメントを設け、該リーンフォースメントと前記ハンドル部補強ブラケットとの間に位置する前記クロスメンバの部分に脆弱部を形成したので、ハンドル部補強ブラケットを基準として脆弱部をハンドルがある部分と反対側に形成したので、脆弱部が変形することによって脆弱部に対してハンドル側のバックドアの変形を軽減することができる。

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が上下の箇所に設けられ、バックドア１は、ヒンジ軸１６ａ（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となる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１６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ラッチからハンドルまでの高さ位置及びクロスメンバと重なる高さ位置にわたって延在し、図６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は、上側部補強パネル９のクロスメンバ１１がある高さから、ほぼ下側部補強パネル１０との接合部まで形成され、インナパネル２と接合されている。そして、フランジ８ａはシーラ２２を介在させてアウタパネル３と連結されている。なお、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の板厚を薄く形成している。

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６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クロスメンバ１１の折曲げ部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、パネルの３層重ねで接合ｂされている。側部補強パネル８は、このクロスメンバ１１が有る部分で３層重ねで接合され、その上下ではインナパネル２との２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の背面の突出面１１ｄには、図７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８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７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９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の両外側にある傾斜部に溶接部ｃ，ｃで両者を接合している。
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８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。

図１に示すように、バックドア１の左側には、バックドア１を開けるハンドル１８がアウタパネル３に設けられ、バックドア１の内部には、図２に示すように、バックドア１をロックするラッチ１９がインナパネル２側となる上側部補強パネル９に配設されている。ハンドル１８は、バックドア１のヒンジ取付部６ａ，６ｂと反対側に設けられ、ほぼクロスメンバ１１の下端と同じ高さ、若しくは車両後方から見て重複する高さに配置されている。ラッチ１９は、ハンドル１８よりも低い位置に配置され、バックドア１を形成するインナパネル２のラッチ取付面２ａに取付けられている。ハンドル１８とラッチ１９の間には、ハンドル１８の操作をラッチ１９側に伝えるロッド２０が連結されている。

図１２に示すように、上側部補強パネル９はこのハンドル１８及びラッチ１９を設けている部分ではクランク形状に形成され、この上側部補強パネル９が、ハンドル１８とラッチ１９の側部と前側を覆うように配置されている。
ハンドル１８よりもドア内方側、すなわち、ハンドル１８とリーンフォースメント１２との間には、ハンドル１８に近接させてハンドル部補強金具２１が設けられている。ハンドル部補強金具２１は、図１０、図１１に示すように、クロスメンバ１１の下端部にサイド取付部２１ｃ，２１ｃが溶接ｄによって接合され、上端取付部２１ｂがクロスメンバの１１の上下中間位置にある車体の後方側の突出面１１ｄに溶接ｅによって接合されている。また、図１１に示すように、ハンドル部補強金具２１の後端面２１ａは、アウタパネル３の裏面まで突出し、その形状がアウタパネル３の裏面に沿うように形成され、アウタパネル３と後端面２１ａとの間にシーラ２２を介在させてアウタパネル３と連結されている。

図２に示されているように、このハンドル部補強金具２１とクロスメンバ１１と上側部補強パネル９とをコ字形に配置し、車両後方側から見てその内部に、ハンドル１８およびラッチ１９とこれらに連結されているロッド２０が、それらの補強部材９，１１，２１で囲まれるように配置されている。さらに、図１２に示されているように、平面視でハンドル１８のドア内部側部材、およびラッチ１９とこれらに連結されているロッド２０が、それらの補強部材９，２１の間となるように配置されている。
クロスメンバ１１のハンドル部補強金具２１を設けた位置よりもドア１の中央側、すなわち、ハンドル補強金具２１とリーンフォースメント１２の間に位置する突出面１１ｄには、車体の前方側に窪む凹部１１ｃを縦方向に形成している。この凹部１１ｃは、ほぼタイヤ５がバックドアに装着されたときのタイヤ５の外周面若しくは外周面の近くに位置し、凹部に対してハンドル部補強金具２１側のクロスメンバ１１の部分に比べて脆弱となる脆弱部となるように形成している。

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の全体の補強として、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に負荷するタイヤ５の重力と慣性力からなる荷重を分散し、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。

また、バックドア１の他端側のハンドル取付部周辺の補強として、本実施の形態では、ハンドル部補強金具２１とクロスメンバ１１と上側部補強パネル９によって、ハンドル１８のドア内部側部材、ラッチ１９、ロッド２０が囲まれるように配置している。このように、ラッチ１９などがそのような補強部材に囲まれることにより、タイヤ５に後方からの入力があってバックドア１が変形するような場合は、ハンドル補強金具２１がアウタパネル３とクロスメンバ１１の間で、突っ張り棒のような役割を果たし、クロスメンバ１１とアウタパネル３の間を一定の間隔に維持させることによって、効果的にアウタパネル３のハンドル取付部の剛性を確保できる。また、側部補強パネル８は、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形状に折り曲げられ、フランジ８ａはシーラ２２を介在させてアウタパネル３と連結されているので、インナパネル２とアウタパネル３の間を一定の間隔に維持させることができる。よって、ハンドル部補強金具２１とクロスメンバ１１と上側部補強パネル９とによるコ字形状の補強空間が形成され、該補強空間のアウタパネル３の沈み込みが軽減され、バックドア１の変形によりロッド２０が押されたり若しくは変形したりする不具合が防止される。
ハンドル部補強金具２１を、タイヤ５の後方側からの荷重に対して近接した箇所に配置しているので、タイヤ５からの荷重を効果的に受け止めることが出来る。また、ハンドル部補強金具２１の形状およびその取付位置と入力位置の関係で、タイヤ５からの荷重入力に対して、ハンドル補強金具２１の溶接接合位置（ｅ）が剪断方向の入力となるので、ハンドル補強金具２１の回転、倒れを効果的に抑制する効果がある。

図２及び図７に示すクロスメンバ１１に設けた脆弱部（凹部１１ｃ）は、ハンドル部補強金具２１よりもバックドア１の中央側に配置されているので、タイヤ５の後方から入力がドア１に負荷したときは、凹部１１ｃでクロスメンバ１１が曲がり、ハンドル部側への荷重を吸収し、ハンドル１８側の変形を軽減することができる。これにより、ハンドル１８側の形状が維持され、ハンドル１８とラッチ１９の相対位置の変化を抑えることができ、ロッド２０が押されたり若しくは変形したりする不具合を防止することができる。また、ハンドル部周辺の補強構造を簡素化することができる。
本実施例では、下部メンバ１３は側部補強パネル８まで延設されておらず、側部補強パネル８とリーンフォースメント１２の間が比較的強度の弱い部位となり、脆弱部とこの部分を結ぶ部分が、バックドア１が変形する変形部となる。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の板厚を薄く形成しているので、変形に有利に作用する。下部メンバ１３が側部補強パネル８まで延設されて結合されている場合は、別途変形を制御する脆弱部を下部メンバ１３にも設けることが出来る。

このように、本実施の形態では、タイヤ５を介するドア変形に対して、ハンドル１８及びラッチ１９間周辺を局部的に高剛性としている。また、ドア１のパネル構造物のみでの対応のため、コストが安くドア剛性にもプラス効果があり、バックドア１としての機能にも犠牲がなく、追加部品も最小限に抑えている。
側部補強パネル８は、上側部補強パネル９よりも下側部補強パネル１０の板厚を薄くすることにより、車体重量の軽量化を図っている。また、下側部補強パネル１０をインナパネル２の底面まで延長して接合することにより、バックドア１の左下コーナ部の強度、剛性上の負荷を分散することができ、組立時の位置調整が容易である。

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。
上記実施の形態では、図１２に示すように、ラッチ１９、ロッド２０などを上部補強金具でコ字形状に囲ったが、図１３に示すように、さらに一枚補強ブラケット２３を追加することにより、閉じ断面の中に配設するようにしてもよい。具体的には、補強ブラケット２３は略クランク形状に形成し、補強ブラケット２３の一端は、インナパネル２と側部補強パネル８のフランジ８ａとの重合部に重ねられて溶接で接合する。そして、アウタパネル３の裏面側のハンドル１８が取付けられている部分の下部に沿って配設し、ハンドル１８を越えた部分でインナパネル２側に折り曲げられて、インナパネル２面で溶接により接合されている。こうして、ハンドル１８、ラッチ１９及びこれらを連結するロッド２０の変形を抑制することができる。

また、図１４に示すように、ハンドル１８の内側のみの補強が必要である場合は、ハンドル補強金具２１の下側に補強ブラケット２５をハンドル１８の取付部の下側まで延ばし、クロスメンバ１１とハンドル補強金具２１と補強ブラケット２５によって、上下方向にコ字形状に配置してもよい。この場合は、補強ブラケット２５はさらに補強ブラケット２５の先端部と、クロスメンバ１１とを連結する補強ブラケット２６を追加してもよい。また、ハンドル補強金具２１と上側部ブラケット９とを連結する補強ブラケット２７を設けることによって、ロ字形状にしてハンドル部を補強してもよい。こうすることにより、ハンドル５、ラッチ１９及びロッド２０の変形を防止することができる。

さらに、上記実施の形態では、ハンドル補強金具２１を板金構造部材として設定したが、ハンドル補強金具２１を、板金材として別部品又は他の高剛性樹脂部材で形成し、ボルト、ナットでクロスメンバ１１に取付けるようにしてもよい。さらには、高剛性発泡部材を設定してもよく、塗装工程で発泡させて硬化ができる。なお、発泡後の位置の確保のためブラケットなどを併設してもよい。
クロスメンバ１１については、差厚鋼板を使用して剛性コントロールしてもよく、さらにクロスメンバ１１を分割することも可能である。また、上側部補強パネル９と下側部補強パネル１０とを一体成形による差厚鋼板で形成し、下側部補強パネル１０の部分の肉厚を薄く形成してもよい。
クロスメンバ１１に形成した凹部１１ｃは、クロスメンバ１１に負荷が加わったときの変形点であるので、凹部にかえて、薄肉部などや切り欠きなどによって、脆弱部とすることができる。

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７におけるＤ−Ｄ線方向の断面図である。 図２におけるＦ−Ｆ線方向の断面図である。 図７に示すハンドル補強金具の拡大斜視図である。 図２におけるＥ−Ｅ線方向の断面図である。 本発明のドアの補強構造における変形例の断面図である。 本発明のドアの補強構造における他の変形例のバックドアの背面図（アウタパネルを外した状態）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
１１ｃ 凹部
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 ヒンジ
１７ ドア底面
１８ ハンドル
１９ ラッチ
２０ ロッド
２１ ハンドル部補強金具
２１ａ 後端面
２２ シーラ
２３ 補強ブラケット

Claims (4)

1. 車体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、前記ドアの一端側にドアを回動させるヒンジ取付部を設け、前記ドアの他端側にドアを開けるハンドルとドアを車体側にロックするラッチとを備えたドアの補強構造において、
   前記ドアの一端側と他端側にわたって横方向に延在するクロスメンバを設けるとともに前記ドアの他端側のラッチ取付面に側部補強パネルを上下方向に延設し、該側部補強パネルを前記ラッチから前記ハンドルまでの高さ位置及び前記クロスメンバと重なる高さ位置にわたって配設し、前記側部補強パネルと前記クロスメンバとを接合したことを特徴とするドアの補強構造。
2. 前記側部補強パネルをラッチ取付面から前記ドアの室内側に位置する前記インナパネル面に沿って、Ｌ字形状断面に形成し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. 前記ハンドルと前記ドアに取付けたタイヤの外周部との間にハンドル部補強ブラケットを設け、該ハンドル部補強ブラケットを前記クロスメンバに取付け、前記ハンドル部補強ブラケットを前記クロスメンバから前記アウタパネルの裏面まで突出させ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. 前記横方向に延在するクロスメンバと前記ドア下部との間にわたって、前記タイヤの取付部を補強するリーンフォースメントを設け、該リーンフォースメントと前記ハンドル部補強ブラケットとの間に位置する前記クロスメンバの部分に脆弱部を形成したことを特徴とする請求項３に記載のドアの補強構造。

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