JP4872462B2 - 車両用ドア構造 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車の乗員乗降用の開口部を開閉するためのドアに適用される車両用ドア構造に関する。

ドアガラスを昇降可能に支持するロアフレームに固着したブラケットを、ドアインナパネルに締結によって固定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、ドアインナパネルに座ぐり状の凹部を形成し、該凹部の底板の外面（凸側の面）に重ね合わせたブラケットの端部を該底板に締結している。
登録実用新案第２６７９９１６号公報

しかしながら、上記の如き従来の技術では、例えば前ヒンジのドアに適用する場合、ドアガラスを下げた状態での車体開口部の開閉時には、後側のロアアームにドアガラスの慣性力が作用するので、ガラス質量が大きいドアにおいては、後側のロアフレームのインナパネルへの取り付け強度担保するために補強構造の付与が必要であった。

本発明は、上記事実を考慮して、ロアフレームとパネル部材の取り付け強度を向上することができる車両用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記載の発明に係る車両用ドア構造は、ドアを構成するパネル部材の一部を隆起させて形成されると共に車体上下方向の中央よりも車体上下方向の上側にオフセットして配置された座面部を有し、該座面部にドアガラスを車体上下方向にスライド可能に支持するロアフレームが締結される座部を備え、前記座部は、前記ロアフレームとの締結部位に対し車体上下方向の下側でかつ前記ドアガラスの車体前後方向中央部側とは反対側に位置する周縁が、車体上下方向の下側部分を上側部分よりも前記ドアガラスの車体前後方向中央部側に位置させると共に、前記ドアガラスの車体前後方向中央部側に凹となる曲線を成す弧状部とされている。

請求項１記載の車両用ドア構造では、パネル部材の一部を隆起させて形成した座部の座面部と、ロアフレームの締結部とが、互いに重ね合わされた状態で締結具によって締結されている。座部は、座面部が車体上下方向の中央よりも上側にフセットして配置されているため、換言すれば、ロアフレームの締結部位よりも車体上下方向の下側（重力による荷重作用側）が長く形成されているため、座部におけるロアフレームを介したドアガラスからの荷重受け部（応力集中部）が広範囲に延在することになる。このため、座部に局所的に応力が高い部分が生じることが防止され、ドアガラスの支持荷重に対する強度が向上する。

このように、請求項１記載の車両用ドア構造では、ロアフレームとパネル部材の取り付け強度を向上することができる。
また、本車両用ドア構造では、座部の周縁（パネル部材の一般部との境界）における上記締結部位よりも下側部分で、かつドアガラスの車体前後方向中央部側とは反対側に位置する部分が上記形状の滑らかな曲線を成す弧状部とされているため、該弧状部において、応力集中を緩和しながら広い範囲でドアガラスからロアフレームを介して入力される荷重を支持することができる。このため、座部に局所的に応力が高い部分が生じることが効果的に防止され、ドアガラスの支持荷重に対する強度が一層向上する。

請求項２記載の発明に係る車両用ドア構造は、請求項１記載の車両用ドア構造において、前記座面部が円形に形成されている。

請求項２記載の車両用ドア構造では、座部におけるロアフレームと重ね合わされて締結される座面部が円形（円板状）に形成されているので、この座面を締結具（例えば、座金の外形）に合わせて小さく形成することができる。これにより、座面部の面剛性が確保され、該座面部における締結具の外周位置での発生応力が低減する。

請求項３記載の発明に係る車両用ドア構造は、請求項１又は請求項２記載の車両用ドア構造において、前記座部の弧状部は、前記パネル部材の一般部の周縁部に沿って形成されている。

請求項３記載の車両用ドア構造では、座部の弧状部がパネル部材の一般部の周縁部に沿って（略平行に）形成されているため、弧状部の各部からパネル部材一般部の周縁部までの最短距離が均一化され、パネル部材の形状との関係で局所的な応力集中が生じさせる部分がなくなる。このため、座部に局所的に応力が高い部分が生じることが一層効果的に防止され、ドアガラスの支持荷重に対する強度がより一層向上する。

請求項４記載の発明に係る車両用ドア構造は、請求項１〜請求項３の何れか１項記載の車両用ドア構造において、前記座部の弧状部は、前記締結部位に対する車体上下方向の下側において前記パネル部材の周縁部と平行を成す平行部である。

請求項４記載の車両用ドア構造では、パネル部材の一部を隆起させて形成した座部と、ロアフレームの締結部とが互いに重ね合わされた状態で締結具によって締結されている。座部は、締結部位よりも車体上下方向の下側すなわち重力による荷重作用側の一部である弧状部が、パネル部材の一般部（パネル部材における隆起された座部の周囲の略平坦な部分）の周縁部と略平行に形成されているため、弧状部の各部からパネル部材一般部の周縁部までの最短距離が均一化され、パネル部材の形状との関係で局所的な応力集中が生じさせる部分がなくなる。このため、座部に局所的に応力が高い部分が生じることが防止され、ドアガラスの支持荷重に対する強度が向上する。

このように、請求項４記載の車両用ドア構造では、ロアフレームとパネル部材の取り付け強度を向上することができる。

以上説明したように本発明に係る車両用ドア構造は、ロアフレームとパネル部材の取り付け強度を向上することができるという優れた効果を有する。

本発明の一実施形態に係る車両用ドア構造が適用されたサイドドア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１０を備えた自動車の車体前後方向の前側（進行方向）、車体上下方向の上側、車幅方向の内側、及び外側を示している。

図５（Ａ）には、サイドドア１０が車室内側から見た側面図にて示されており、図５（Ｂ）には、サイドドア１０が車外側から見た側面図にて示されている。これらの図に示されるサイドドア１０は、図示しない自動車車体の側部に設けられた乗員乗降用に車体開口部を開閉する部材として把握され、この実施形態では、前端部が図示しないドアヒンジを介して車体に接続される。これにより、サイドドア１０は、ヒンジ軸（前端部）廻りに回動して車体開口部を閉止する閉止位置と、車体開口部を開放する開放位置とを取り得る。

図５（Ａ）及び図５（Ｂ）これらの図に示される如く、サイドドア１０は、ドア本体１２の上側に、下向きに開口する略「コ」字状を成すアッパフレーム１４が設けられており、ドア本体１２とアッパフレーム１４との間に形成されたサイドウインドウ１６は、サイドドアガラス１８にて開閉されるようになっている。サイドドアガラス１８は、ドア本体１２内に配設された前後一対のロアフレーム２０、２２によって、図示しないガラスランを介して昇降（上下方向のスライド）可能に支持されている。

これにより、サイドドアガラス１８は、ロアフレーム２０、２２（ドア本体１２）に対する昇降によって、サイドウインドウ１６を閉止する閉止位置（図５（Ａ）参照）と、サイドウインドウ１６を開放する開放位置（図５（Ｂ）参照）とを取り得る構成とされている。この実施形態に係るサイドドア１０では、サイドドアガラス１８が開放位置に位置する状態で、サイドウインドウ１６が全開されるが、サイドウインドウ１６が全開されない構成としても良い。また、サイドドアガラス１８を昇降させる機構は、乗員の操作力をサイドドアガラス１８の昇降力に変換する手動開閉機構、又はモータ等のアクチュエータの動力をサイドドアガラス１８の昇降力に変換するパワーウインド機構等を用いることができる。

図２には、図５（Ａ）の２−２線に沿った平面断面図が示されている。この図に示される如く、ドア本体１２は、車幅方向外向きに開口するパネル部材としてのドアインナパネル２４と、ドアインナパネル２４の開口端を覆い車外側に露出するドアアウタパネル２６とを備えている。ドアアウタパネル２６は、外周縁部２６Ａがドアインナパネル２４の外周縁部２４Ａにヘミング加工にて結合されている。

図２及びドアアウタパネル２６を取り除いて車外側から見た斜視図である図１に示される如く、後側のロアフレーム２０は、その上端部２０Ａがアッパフレーム１４に挿し込まれると共に、その下端部２０Ｂがロアフレームブラケット２８を介してドアインナパネル２４に固定されている。図示は省略するが、前側のロアフレーム２２は、その上端部がアッパフレーム１４に挿し込まれると共に、その下端部がロアフレームブラケットを介してドアインナパネル２４に固定されている。

ロアフレームブラケット２８は、車幅方向に延在して該車幅方向の外端がロアフレーム２０に固着されたステー部２８Ａと、ステー部２８Ａの車幅方向内端から前側に延設され、ドアインナパネル２４に締結によって固定される締結部２８Ｂとを有する。この実施形態では、締結部２８Ｂに、後述するボルト４２が螺合するボス部２８Ｃが一体に形成されている。なお、ボス部２８Ｃに代えてウェルドナットを設けても良い。

一方、ドアインナパネル２４は、車体前後方向及び車体上下方向に沿って延在する一般部としての平板部３０を有する。図３及び図５（Ａ）に示される如く、平板部３０は、ドアインナパネル２４における車幅方向に延在する周壁部３２との境界部が周縁部３０Ａとされている。周縁部３０Ａの後下の角部は、側面視で滑らかな弧を描く曲線部３０Ｂとされている。

そして、図３に示される如く、ドアインナパネル２４の後下部には、車室内側から見て平板部３０を凹ませて（図１に示される如く車外側から見て隆起させて）、座部３４が形成されている。座部３４は、略円形平板状に形成された座面部３６と、座面部３６と平板部３０との間を連続する皿状部（錐状部）３８とを有する。座面部３６は、その車幅方向外側を向く座面３６Ａにロアフレームブラケット２８の締結部２８Ｂが重ね合わされる（当接する）ようになっており、また座面３６Ａの裏面であるワッシャ受け面３６Ｂにワッシャ（座金）４０が重ね合わされるようになっている。この実施形態では、座面部３６の外径は、ワッシャ４０の外径よりもわずかに大とされている。また、座面部３６の中央部には、貫通孔３６Ｃが形成されている。

サイドドア１０では、図２に示される如く、座面部３６の座面３６Ａに締結部２８Ｂが重ね合わされると共に、ワッシャ受け面３６Ｂにワッシャ４０が重ね合わされた状態で、ワッシャ４０及び座面部３６（貫通孔３６Ｃ）を貫通したボルト４２がボス部２８Ｃに螺合されている。これにより、ロアフレームブラケット２８すなわちロアフレーム２２がドアインナパネル２４に固定的に支持されている。以下の説明では、ボルト４２のボス部２８Ｃへの螺合によるドアインナパネル２４の座部３４に対するロアフレームブラケット２８締結部位の軸心を、締結部位４４ということとする。

図４に拡大して示される如く、座部３４は、その座面部３６が締結部位４４に対し対称に形成されているのに対し、その皿状部３８は、締結部位４４に対し非対称に形成されている。具体的には、皿状部３８は、締結部位４４から車体上下方向の上端３８Ａまでの距離Ｈｕに対して、締結部位４４から車体上下方向の下端３８Ｂまでの距離Ｈｌが大とされている。換言すれば、座面部３６は、座部３４（皿状部３８）の車体上下方向の中央位置に対し上側にオフセットして配置されている。

また、皿状部３８の後端３８Ｃは、車体上下方向において締結部位４４の位置と一致するか、又は締結部位４４よりも上側に位置している。この実施形態では、皿状部３８の後端３８Ｃは、締結部位４４の車体上下方向の位置に略一致している。また、皿状部３８における平板部３０（一般部）との境界である周縁部４６は、皿状部３８の後端３８Ｃから該皿状部３８の下端３８Ｂにかけて、車体上下方向の上側部分よりも下側部分の方が車体前後方向の前側に位置するように描いた滑らかな曲線に一致する長弧部４６Ａとされている。

本発明における弧状部又は平行部としての長弧部４６Ａは、前側すなわちサイドドアガラス１８の車体前後方向中央部に向けて凹形状を成している。さらに、皿状部３８の周縁部４６における長弧部４６Ａ以外の部分は、滑らかな曲線形状とされてると共に長弧部４６Ａに滑らかに連続している。

そして、図３に示される如く、この実施形態では、皿状部３８の長弧部４６Ａは、略全長に亘って、平板部３０の曲線部３０Ｂと実質的に平行に形成されている。換言すれば、長弧部４６Ａの所定範囲（この実施形態では略全長）における各部から周縁部３０Ａまでの最短距離が、所定の公差範囲に収まる構成とされている。

次に、本実施形態の作用を説明する。

上記構成のサイドドア１０では、閉止位置に位置するサイドドアガラス１８をロアフレーム２０、２２にてガイドしつつ降下させることで、サイドウインドウ１６が開放され、サイドドアガラス１８が開放位置に至るとサイドウインドウ１６が全開される。一方、開放位置に位置するサイドドアガラス１８をロアフレーム２０、２２にてガイドしつつ閉止位置まで上昇させることで、サイドウインドウ１６はサイドドアガラス１８によって閉止される。

ところで、サイドドアガラス１８を開放位置に位置させたまま、サイドドア１０を前ヒンジ廻りに回動して車体開口部を開閉すると、後側のロアフレーム２０には、サイドドアガラス１８の慣性荷重が作用する。この荷重は、ロアフレームブラケット２８を介して座部３４に伝達される。すなわち、座部３４においては、慣性荷重の作用方向でかつ重力の作用方向（重力を含めた慣性荷重の作用方向）である後向きでかつやや下向き（以下、単に後下向きという）の荷重が作用する。このため、座部３４においては、平板部３０との境界部である皿状部３８の周縁部４６の後下部に応力が集中する。

ここで、サイドドア１０では、座部３４の締結部位４４から皿状部３８の上端３８Ａまでの距離Ｈｕに対し、締結部位４４から皿状部３８の下端３８Ｂまでの距離Ｈｌが大であるため、換言すれば、座部３４における締結部位４４よりも下側で周縁部４６の周長が長いため、座部３４における後下向きの荷重を支持する部分（応力集中部分）が広範囲に延在することになる。このため、サイドドア１０では、座部３４に局所的に高い応力が生じることが防止される。

特に、サイドドア１０では、周縁部４６の後下部が、皿状部３８の後端３８Ｃよりも下端３８Ｂが車体前後方向に位置すると共に上下方向にオーバラップする部分がない滑らかな曲線を成す長弧部４６Ａとされているため、換言すれば、長弧部４６Ａが後下向きに作用する荷重を受ける形状を成しているため、該長弧部４６Ａの広い範囲に支持荷重（応力集中部位）が略均等に分布され、座部３４において局所的に高い応力が生じることが効果的に防止される。すなわち３４に作用する応力が緩和（各部で均等化）される。

例えば、図６（Ｂ）に示される如く側面視で略円形とされた比較例に係る座部１００では、周縁部４６に対応する周縁部１０２の後下を向く狭い領域が応力集中部１０２Ａとなるので、該応力集中部１０２Ａに作用する応力が高くなってしまう。同様に、図６（Ｃ）に示される比較例に係る座部１１０においても、周縁部４６に対応する周縁部１１２の後下を向く狭い領域が応力集中部１１２Ａとなるので、該応力集中部１１２Ａに作用する応力が高くなってしまう。これに対して、サイドドア１０では、図６（Ａ）に示される如く、周縁部４６の長弧部４６Ａの広い範囲が荷重支持部（応力集中部）となるので、応力集中が緩和され作用する応力が緩和される。

しかも、長弧部４６Ａの成す曲線が、平板部３０の周縁部３０Ａにおける後下の角部に形成された曲線部３０Ｂと略平行となっているため、換言すれば、長弧部４６Ａの各部から曲線部３０Ｂまでの最短距離が略一定であるため、座部３４はドアインナパネル２４（平板部３０の曲線部３０Ｂ）の形状との関係においても応力集中が生じ難い。

例えば、図７に示す比較例に係る座部１００（図６（Ａ）に示すものと同じ）では、周縁部１０２における平板部３０の曲線部３０Ｂまでの距離が最短となる部分１０２Ｂが応力集中部となる。特に、このドアインナパネル２４の形状との関係で決まる応力集中部１０２Ｂと上記した慣性荷重の作用方向によって決まる応力集中が生じ易い領域１０２Ａとが重なると、該部分は座部１００における局所的に強度が不足する最弱部となる。これに対してサイドドア１０の座部３４では、上記の通り広い範囲で曲線部３０Ｂまでの最短距離が略一定であるため、座部３４において局所的に高い応力が生じることが一層効果的に防止される。すなわち３４に作用する応力が一層緩和される。

さらに、サイドドア１０では、座部３４の皿状部３８（周縁部４６）が車体上下方向に長い形状を成すのに対し、座面部３６がワッシャ４０よりもわずかに大径である円形に形成されているため、該座面部３６の面剛性が高い。例えば、図６（Ｃ）に示す比較例に係る座部１１０では、側面視で略三角形状の周縁部１１２すなわち皿状部１１４の形状に対応して座面形成部１１６を略三角形状に形成しているため、該座面形成部１１６がワッシャ４０に対し大きくなっている。このため、座部１１０では、座面形成部１１６におけるワッシャ４０の周縁部の位置での面剛性が低くなっている。これに対してサイドドア１０では、座面部３６を最小限の大きさとしているので、座面部３６の所要の面剛性が確保され、座面形成部３６に作用する応力も緩和される。

以上により、サイドドア１０では、サイドドアガラス１８が開放位置に位置する状態での開閉動作に伴って座部３４（座面形成部３６、長弧部４６Ａ）に作用する応力が低減されるので、ロアフレーム２２の所要の取り付け強度が確保される。また、サイドドア１０では、座面部３６の面剛性が高いので、ロアフレーム２２の姿勢変化に対する剛性すなわちロアフレーム２２の所要の取り付け剛性が確保される。したがって、サイドドア１０では、補強部材（例えば座部３４の総板厚を増すために追加する別のパネル等）を設けたり、ドアインナパネル２４自体の板厚を増したりする対策に頼ることなく、十分な取り付け強度及び剛性を確保することが実現された。これにより、サイドドア１０（が適用された自動車）は、軽量化、低コスト化が図られる。

なお、上記実施形態では、本発明に係る車両用ドア構造が前ヒンジのサイドドア１０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、後ヒンジのサイドドアやスライドドアに本発明を適用しても良い。したがって、本発明を構成する座部３４に締結されるロアフレームは、前側のロアフレームであっても良い。

本発明の実施形態に係る車両用ドア構造が適用されたサイドドアの要部を示す、一部切り欠いて車体外側から見た斜視図である。 本発明の実施形態に係る車両用ドア構造が適用されたサイドドアの要部を示す、図５（Ａ）の２−２線に沿った平面断面図である。 本発明の実施形態に係る車両用ドア構造が適用されたサイドドアの要部を示す、車室内側から見た斜視図である。 本発明の実施形態に係る車両用ドア構造が適用されたサイドドアを構成する座部を車体外側から見た側面図である。 本発明の実施形態に係る車両用ドア構造が適用されたサイドドアを示す図であって、（Ａ）は車室内側から見たウインドウ閉止状態の側面図、（Ｂ）は車外側から見たウインドウ開放状態の側面図である。 （Ａ）は本発明の実施形態に係る車両用ドア構造が適用されたサイドドアを構成する座部の応力集中範囲を示す側面図、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ異なる比較例に係る座部における応力集中範囲を示す側面図である。 本発明の実施形態との比較例に係る座部を示す図３に対応する斜視図である。

符号の説明

１０ サイドドア（車両用ドア構造）
１２ ドア本体（ドア）
２０ ロアフレーム
２４ ドアインナパネル（パネル部材）
２８ ロアフレームブラケット（ロアフレーム）
３０ 平板部（パネル部材の一般部）
３４ 座部
３６ 座面部
４６ 周縁部（座部の周縁）
４６Ａ 長弧部（弧状部、平行部）

Claims (4)

1. ドアを構成するパネル部材の一部を隆起させて形成されると共に車体上下方向の中央よりも車体上下方向の上側にオフセットして配置された座面部を有し、該座面部にドアガラスを車体上下方向にスライド可能に支持するロアフレームが締結される座部を備え、
   前記座部は、前記ロアフレームとの締結部位に対し車体上下方向の下側でかつ前記ドアガラスの車体前後方向中央部側とは反対側に位置する周縁が、車体上下方向の下側部分を上側部分よりも前記ドアガラスの車体前後方向中央部側に位置させると共に、前記ドアガラスの車体前後方向中央部側に凹となる曲線を成す弧状部とされている車両用ドア構造。
2. 前記座面部が円形に形成されている請求項１記載の車両用ドア構造。
3. 前記座部の弧状部は、前記パネル部材の一般部の周縁部に沿って形成されている請求項１又は請求項２記載の車両用ドア構造。
4. 前記座部の弧状部は、前記締結部位に対する車体上下方向の下側において前記パネル部材の周縁部と平行を成す平行部である請求項１〜請求項３の何れか１項記載の車両用ドア構造。

Images