JP5644518B2

JP5644518B2 - 車両用ドアヒンジ構造

Info

Publication number: JP5644518B2
Application number: JP2011003238A
Authority: JP
Inventors: 信志鳥居
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-01-11
Filing date: 2011-01-11
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2031-01-11
Also published as: JP2012144126A

Description

本発明は、車両用ドアヒンジ構造に関する。

車両用ドアヒンジ構造として、例えば、特許文献１に記載の発明では、ドアインナパネルのヒンジ取付部に開口部が形成されており、ヒンジ取付部の裏側には当該開口部を被覆し且つヒンジ取付部を補強するヒンジサイドパネルが固着されている。また、ヒンジ取付部の表側からは、開口部を通じてヒンジサイドパネルが露出しており、当該ヒンジサイドパネルにドア側ヒンジ部材が取り付けられている。

つまり、ドアインナパネルに形成された開口部を介して、ドア側ヒンジ部材がヒンジサイドパネルに直接的に取り付けられることとなる。これにより、前面衝突時（前突時）に、ドア側ヒンジ部材からの応力がドアインナパネルのヒンジ取付部に直接掛からないようにすることができ、ヒンジ取付部の破損が防止されるという技術が開示されている。

特開２０００−０８５３６１号公報

しかしながら、上記先行技術による場合、例えば、前面衝突時（前突時）に、フロントピラーに取り付けられた車体側ヒンジ部材が、ドア側ヒンジ部材を車両後方側へ押し込むと、ヒンジサイドパネルを介してドアインナパネルが車両後方側へ押し込まれ、サイドドア全体の変形量が増加して、サイドドアの開扉を困難にする可能性がある。

本発明は上記事実を考慮し、前突によりドアヒンジに車両後方側への衝突荷重が入力されても、サイドドアの開扉性能を損なわないようにすることができる車両用ドアヒンジ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記載の本発明に係る車両用ドアヒンジ構造は、車体ピラーの一部を構成するピラーアウタパネルの外側壁とドアインナパネルの前端面にそれぞれ固定されてサイドドアを回転可能に支持するドアヒンジ部材と、前記ドアヒンジ部材の後部に設けられ、衝突エネルギを吸収する一対のエネルギ吸収部材と、を備え、前記エネルギ吸収部材は、前記ドアヒンジ部材の上部及び下部に設けられ、前記ドアインナパネル側の取付面に接合される一対の第１接合部と、前記第１接合部間に配置され、前記取付面との間に隙間を設けた状態で前記ドアヒンジ部材の他の一部を構成するブラケットに接合される第２接合部と、を含んで構成された一対のスペーサである。

請求項１記載の本発明に係る車両用ドアヒンジ構造では、車体ピラーの一部を構成するピラーアウタパネルの外側壁とドアインナパネルの前端面にそれぞれドアヒンジ部材が固定されており、当該ドアヒンジ部材によってサイドドアが回転可能に支持されている。このドアヒンジ部材の後部には、衝突エネルギを吸収するエネルギ吸収部材（一対のスペーサ）が設けられている。このため、前突によりドアヒンジ部材に車両後方側への衝突荷重が入力されると、当該エネルギ吸収部材によって衝突エネルギが吸収され、ドアインナパネルの変形が抑制される。

ここで、エネルギ吸収部材は、ドアヒンジ部材の上部及び下部に設けられた一対のスペーサであり、当該スペーサは、一対の第１接合部及び第２接合部を含んで構成されている。第１接合部は、ドアインナパネル側の取付面に接合されており、第２接合部は第１接合部間に配置され、ドアインナパネル側の取付面との間に隙間が設けられた状態でドアヒンジ部材の一部を構成するブラケットに接合される。

これにより、ドアヒンジ部材に車両後方側への衝突荷重が入力されると、スペーサの第２接合部に当該衝突荷重が伝達される。この第２接合部とドアインナパネル側の取付面との間には隙間が設けられているため、スペーサへ衝突荷重が伝達されると、第２接合部が当該取付面側へ変形（弾性、塑性）して衝突エネルギが吸収される。そして、第２接合部の変形によって、第１接合部は互いに離間する方向へ押し広げられ、当該第１接合部には互いに離間する方向へ荷重が伝達されることとなる。

つまり、衝突荷重は、スペーサの第２接合部を介して、その一部がドアインナパネル側の取付面に沿って伝達されることとなる。このため、ドアインナパネルの前端面の変形を抑制することができる。

以上説明したように、請求項１記載の車両用ドアヒンジ構造は、前突によりドアヒンジに車両後方側への衝突荷重が入力されても、サイドドアの開扉性能を損なわないようにすることができる、という優れた効果を有する。

本実施形態に係る車両用ドアヒンジ構造の全体構成を示す分解斜視図である。本実施形態に係る車両用ドアヒンジ構造を示す横断面図（図４の２−２線断面図）である。本実施形態に係る車両用ドアヒンジ構造を示す縦断面図（図４の３−３線断面図）である。本実施形態に係る車両用ドアヒンジ構造が適用された車両の側面図である。本実施形態に係る車両用ドアヒンジ構造の作用を説明する模式図であり、（Ａ）は前面衝突前の状態を示し、（Ｂ）は前面衝突後の状態を示している。図５に対応する比較例であり、（Ａ）は前面衝突前の状態を示し、（Ｂ）は前面衝突後の状態を示している。

以下、図１〜図４を用いて、本実施形態について説明する。なお、これらの図において適宜示される矢印ＦＲは車両前方側を示しており、矢印ＵＰは車両上方側を示し、矢印ＩＮは車両幅方向内側を示している。

（車両用ドアヒンジ構造の構成）
図４には、本実施形態に係る車両用ドアヒンジ構造が適用された車両の側面図が示されている。図４に示されるように、車体側部１０の前部、中間部、後部には、略車両上下方向に沿って延在するフロントピラー１２、センタピラー１４、リヤピラー（図示省略）がこの順に配設されている。フロントピラー１２とセンタピラー１４との間には、フロントサイドドア１６が配設されており、センタピラー１４とリヤピラーとの間には、リヤサイドドア１８が配設されている。

図２は、本実施形態に係る車両用ドアヒンジ構造を示す横断面図であり、図４の２−２線断面図である。図２に示されるように、フロントサイドドア１６は、車室外側に配置されるドアアウタパネル２２と、車室内側に配置されてヘミング加工によりドアアウタパネル２２と一体化され閉断面を構成する鋼板製のドアインナパネル２４と、を含んで構成されている。

上記フロントサイドドア１６の前方側には、ピラーアウタパネル２６とピラーインナパネル２８とによって中空柱状に形成された車両骨格部材であるフロントピラー１２が略車両上下方向に沿って延在されている。フロントピラー１２の前端部及び後端部には、各パネルの端末部を合わせて構成された前端フランジ部１２Ａ及び後端フランジ部１２Ｂが車両前後方向に沿って配置されている。なお、ピラーアウタパネル２６とピラーインナパネル２８とによって閉断面構造に構成される断面内にピラーリインフォースを設ける場合がある。

また、フロントピラー１２の長手方向の略中間部には、車体前部の側面上部側に車両前後方向を長手方向として配置されたエプロンアッパメンバ３０の後端部が接合されている。エプロンアッパメンバ３０は長尺状に形成されており、前面衝突時には車両後方側への衝突荷重を受ける。

ここで、上記各部材の位置関係について説明すると、フロントピラー１２のピラーアウタパネル２６の後端面２６Ａとフロントサイドドア１６のドアインナパネル２４の取付面としての前端面２４Ａとは前後に対向して配置されており、両者の間には所定の隙間３９が設けられている。

そして、上記位置関係の下、フロントピラー１２のピラーアウタパネル２６の外側壁２６Ｂには、ドアヒンジ３２の前部（車両前後方向に沿って延在する前部側）に配置されるドアヒンジ前部３４が設けられており、フロントサイドドア１６のドアインナパネル２４の前端面２４Ａ側には、ドアヒンジ３２の後部（車両幅方向に沿って延在する後部側）に配置されるドアヒンジ後部３６が設けられている。

図１には、本実施形態に係る車両用ドアヒンジ構造の全体構成を示す分解斜視図が示されている。図１に示されるように、ドアヒンジ前部３４は、平面視で略Ｌ字状に形成されたブラケット３８で構成されており、当該ブラケット３８の長辺部４０がピラーアウタパネル２６の外側壁２６Ｂに面接触可能とされている。

ピラーアウタパネル２６の外側壁２６Ｂには、取付孔４２が形成されており、長辺部４０には当該取付孔４２に対応して挿通孔４４が形成されている。この挿通孔４４及び取付孔４２へボルト４６が挿通され、図示しないナットによって当該ボルト４６が締結されることで、ドアヒンジ前部３４がピラーアウタパネル２６の外側壁２６Ｂに固定される。なお、ドアヒンジ前部３４の固定方法はボルトによる締結に限るものではなく、例えば、アーク溶接等による接合であっても良い。

ここで、ブラケット３８の長辺部４０から短辺部４８の全域に亘って、車両高さ方向の上端部及び下端部からは、略Ｌ字状の上フランジ５０又は下フランジ５２が互いに平行となるようにそれぞれ張り出している。ドアヒンジ前部３４の自由端側に位置する、短辺部４８の上フランジ５０及び下フランジ５２には、軸孔５４、５６がそれぞれ形成されており、ヒンジピン５８が挿通可能とされる。そして、このヒンジピン５８はナット５９を介してブラケット３８の短辺部４８に固定可能とされる。

一方、ドアヒンジ後部３６は、フロントサイドドア１６のドアインナパネル２４の取付面としての前端面２４Ａに取り付けられる鋼製のリテーナ６０と、ブラケット３８に対して回転可能に支持される鋼製のブラケット６２と、当該ブラケット６２とリテーナ６０との間に設けられる一対の鉄製のスペーサ６４、６６と、を含んで構成されている。

リテーナ６０は車両高さ方向に沿って長板状に形成されており、長手方向の両端部はリテーナ６０の幅寸法に合わせて半円状に角丸めされている。このリテーナ６０がフロントサイドドア１６のドアインナパネル２４の前端面２４Ａに面接触可能とされている。フロントサイドドア１６のドアインナパネル２４の前端面２４Ａには、車両高さ方向に沿って複数の取付孔６８（ここでは４箇所）が形成されており、リテーナ６０には当該取付孔６８に対応して複数の挿通孔７０（ここでは４箇所）が形成されている。

ここで、リテーナ６０には一対のスペーサ６４、６６が固定可能とされている。スペーサ６４、６６は長板状の鉄板が屈曲して形成されており、車両高さ方向に沿った断面形状において、その中央部には略Ｕ字状を成す、第２接合部としての屈曲部７２が備えられている。そして、当該屈曲部７２の両端部には、互いに離間する方向へ張り出す、第１接合部としてのリップ部７４、７６が設けられている。

図３は、本実施形態に係る車両用ドアヒンジ構造を示す縦断面図であり、図４の３−３線断面図である。図１及び図３に示されるように、このリップ部７４、７６がリテーナ６０の取付面（表面）６０Ａと面接触可能とされる。そして、リップ部７４、７６がリテーナ６０の取付面６０Ａと面接触した状態で、リップ部７４、７６と平行に設けられた、屈曲部７２の座部７８とリテーナ６０の取付面６０Ａとの間には、隙間８０が設けられる。

また、リップ部７４、７６には、それぞれ挿通孔８２が形成されており、ボルト８４が挿通可能とされている。この挿通孔８２及びリテーナ６０に形成された挿通孔７０へボルト８４が挿通され、図示しないナットによって当該ボルト８４が締結されることで、スペーサ６４、６６及びリテーナ６０がフロントサイドドア１６のドアインナパネル２４の前端面２４Ａに固定される。

一方、ブラケット６２は長板状の鋼板が屈曲して形成されており、車両高さ方向に沿った断面形状において、その中央部には略Ｕ字状を成す屈曲部８６が備えられ、当該屈曲部８６の両端部には互いに離間する方向へ張り出すリップ部８８、９０が設けられている。屈曲部８６の車両高さ方向に沿った長さは、スペーサ６４、６６の屈曲部７２よりも長く形成されており、リップ部８８はスペーサ６４の座部７８と面接触可能とされ、リップ部９０はスペーサ６６の座部７８と面接触可能とされている。

そして、ブラケット６２のリップ部８８、９０はスポット溶接（×印で示す）によって、スペーサ６４、６６の座部７８にそれぞれ接合される。リップ部８８、９０がスペーサ６４、６６の座部７８にそれぞれ接合された状態で、リップ部８８、９０と平行に設けられた、屈曲部８６の座部９２とスペーサ６４、６６の座部７８との間には、隙間９４が設けられる。

また、当該屈曲部８６の互いに対向する側壁９６、９８には、それぞれ挿通孔１００が形成されており、ヒンジピン５８が挿通可能とされている。ブラケット６２の屈曲部８６はブラケット３８の上フランジ５０と下フランジ５２との間に配置可能とされており、挿通孔１００へヒンジピン５８が挿通された状態で、ブラケット６２が当該ヒンジピン５８に軸支され、ブラケット３８に対して回転可能となる。

これにより、フロントサイドドア１６は、ドアヒンジ３２のヒンジピン５８回りに車両水平面内で回動（開閉）可能とされ、所謂スイング式のフロントサイドドア１６が構成される。なお、ブラケット６２が回転可能な範囲内において、リップ部８８、９０がドアヒンジ前部３４の上フランジ５０及び下フランジ５２と干渉しないように設定されている。

（本実施形態の作用及び効果）
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

図１〜図３に示されるように、本実施形態では、ドアヒンジ後部３６を構成する鋼製のブラケット６２と鋼製のリテーナ６０との間に鉄製のスペーサ６４、６６が設けられている。そして、スペーサ６４、６６の剛性は、ブラケット６２よりも低く設定されている。

スペーサ６４、６６は長板状の鉄板が屈曲して形成されており、屈曲部７２及びリップ部７４、７６を含んで構成されている。そして、リップ部７４、７６がリテーナ６０を介して、フロントサイドドア１６のドアインナパネル２４の前端面２４Ａに固定された状態で、屈曲部７２の座部７８とリテーナ６０の取付面６０Ａとの間には、隙間８０が設けられるように設定されている。

このため、ドアヒンジ前部３４に車両後方側への衝突荷重が入力されると、ドアヒンジ前部３４のブラケット３８を介して、ドアヒンジ後部３６のブラケット６２へ衝突荷重が伝達される。そして、ブラケット６２へ伝達された衝突荷重は、ブラケット６２のリップ部８８、９０を介して、スペーサ６４、６６の屈曲部７２の座部７８へそれぞれ伝達される。

ここで、図５（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態に係る車両用ドアヒンジ構造の作用を説明する模式図である。なお、図５及び後述する図６は図３を右回りに９０度回転させた状態で図示されている。そして、図５（Ａ）には前面衝突前の状態が示されており、図５（Ｂ）には前面衝突後の状態が示されている。

図５（Ａ）に示されるように、スペーサ６４、６６の屈曲部７２の座部７８とリテーナ６０の取付面６０Ａとの間には隙間８０が設けられている。このため、図５（Ｂ）に示されるように、ブラケット６２へ衝突荷重が入力（矢印Ａ方向）されると、ブラケット６２のリップ部８８、９０を介して、スペーサ６４、６６の屈曲部７２の座部７８がリテーナ６０の取付面６０Ａ側へ塑性変形する。

具体的には、当該座部７８の車両高さ方向（ここでは矢印Ｂ方向）に沿った中央部がリテーナ６０の取付面６０Ａ側へ移動し、屈曲部７２が略Ｍ字状を成す形状に塑性変形する。このスペーサ６４、６６の塑性変形により、衝突エネルギが吸収される。そして、屈曲部７２が略Ｍ字状に塑性変形すると、屈曲部７２の両端部に位置するリップ部７４とリップ部７６は互いに離間する方向（矢印Ｂ方向）へ押し広げられる。つまり、リップ部７４、７６には互いに離間する方向へ荷重が伝達されることとなり、衝突荷重は、当該リップ部７４、７６及びリテーナ６０を介して、ドアインナパネル２４の前端面２４Ａに沿って車両高さ方向（矢印Ｂ方向）へ伝達されることとなる。

一方、図６（Ａ）、（Ｂ）は図５に対応する比較例であり、図６（Ａ）には前面衝突前の状態が示されており、図６（Ｂ）には前面衝突後の状態が示されている。例えば、図６（Ａ）に示されるように、スペーサ６４、６６（図５（Ａ）参照）が設けられていない場合、図６（Ｂ）に示されるように、ブラケット６２へ衝突荷重が入力（矢印Ａ方向）されると、ブラケット６２のリップ部８８、９０を介して、リテーナ６０及びドアインナパネル２４の前端面２４Ａが矢印Ａ方向に沿って押し込まれ、フロントサイドドア１６全体の変形量が増加し、フロントサイドドア１６の開扉を困難にする可能性がある。

しかし、図５（Ｂ）に示されるように、衝突荷重がドアインナパネル２４側の前端面２４Ａに沿って伝達されることで、ドアインナパネル２４の前端面２４Ａの変形を抑制することができる。これにより、フロントサイドドア１６の開扉性能を損なわないようにすることができる。

一方、スペーサ６４、６６は鉄板で形成されており、ドアインナパネル２４は鋼板で形成されている。つまり、スペーサ６４、６６の剛性の方が、ドアインナパネル２４の剛性よりも低く設定されている。このため、ドアヒンジ後部３６に衝突荷重が入力されると、ドアインナパネル２４へ当該衝撃荷重が伝達される前にスペーサ６４、６６が弾性変形及び塑性変形して衝撃エネルギが吸収される。

なお、スペーサ６４、６６の形状については、スペーサ６４、６６の変形ストロークを確保することができれば良いため、特に限定されるものではない。また、スペーサ６４、６６によって衝撃エネルギを吸収することができれば良いため、スペーサ６４、６６の材質は鉄板に限るものでない。鉄板以外の金属であっても良いし、金属以外に弾性部材であっても勿論良い。

また、本実施形態では、ブラケット６２のリップ部８８、９０は、スポット溶接によって接合されるようにしている。これにより、ボルト接合の場合と比較して、屈曲部７２の座部７８の変形ストロークを大きくすることができるが、リップ部８８、９０と座部７８とをボルトで接合させても良いのは勿論ことである。また、ドアヒンジ３２を構成する部材間の接合については、特に規定されるものではなく、ボルトや溶接など適宜対応可能である。

また、上述した実施形態では、フロントサイドドア１６について説明したが、本発明の車両用ドアヒンジ構造はリヤサイドドア１８についても適用可能である。そして、本実施形態以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。

１０車体側部
１２フロントピラー（車体ピラー）
１４センタピラー（車体ピラー）
１６フロントサイドドア（サイドドア）
１８リヤサイドドア（サイドドア）
２４ドアインナパネル
２４Ａ前端面（取付面）
３２ドアヒンジ（ドアヒンジ部材）
３４ドアヒンジ前部（ドアヒンジ部材）
３６ドアヒンジ後部（ドアヒンジ部材）
６２ブラケット（ドアヒンジ部材）
６４スペーサ（エネルギ吸収部材）
６６スペーサ（エネルギ吸収部材）
７４リップ部（第１接合部、スペーサ）
７６リップ部（第１接合部、スペーサ）
７８座部（第２接合部）

Claims

車体ピラーの一部を構成するピラーアウタパネルの外側壁とドアインナパネルの前端面にそれぞれ固定されてサイドドアを回転可能に支持するドアヒンジ部材と、
前記ドアヒンジ部材の後部に設けられ、衝突エネルギを吸収する一対のエネルギ吸収部材と、
を備え、
前記エネルギ吸収部材は、
前記ドアヒンジ部材の上部及び下部に設けられ、
前記ドアインナパネル側の取付面に接合される一対の第１接合部と、
前記第１接合部間に配置され、前記取付面との間に隙間を設けた状態で前記ドアヒンジ部材の他の一部を構成するブラケットに接合される第２接合部と、
を含んで構成された一対のスペーサである車両用ドアヒンジ構造。