JP5846167B2

JP5846167B2 - 車両用ドア構造

Info

Publication number: JP5846167B2
Application number: JP2013157736A
Authority: JP
Inventors: 訓司小川; 敦三国
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2033-07-30
Also published as: CN105452033B; US20160159207A1; EP3027445B1; JP2015027830A; EP3027445A2; WO2015015930A2; WO2015015930A3; CN105452033A; US9573445B2

Description

本発明は、車両用のドア構造に関する。

樹脂製のドアインナパネルと樹脂製のドアアウタパネルとからなるドア本体部を備えた車両用のドアにおいて、ドア本体部内に金属製のフレームを配置し、ドアインナパネルを挟んで、そのフレームにドアヒンジやドアロックを締結したドア構造は、従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６３−４６９２３号公報

しかしながら、このドア構造では、車両の側面衝突時に、ドア本体部内に設けられたフレームにドア厚さ方向内側へ向かう荷重が加えられると、ドアヒンジやドアロックの締結部位に挟まれたドアインナパネルに割れや亀裂が発生するおそれがある。このように、ドア本体部内に設けられたフレームにドア厚さ方向内側へ向かう荷重が加えられても、ドアインナパネルの破損を抑制できるドア構造には、改善の余地がある。

そこで、本発明は、ドア本体部内に設けられたフレームにドア厚さ方向内側へ向かう荷重が加えられても、ドアインナパネルの破損を抑制できる車両用ドア構造を得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の車両用ドア構造は、ドアアウタパネルとで閉断面形状のドア本体部を構成する樹脂製のドアインナパネルと、前記ドアインナパネルに設けられ、該ドアインナパネルに形成された開口部を閉塞する金属製の結合部材と、ドア前後方向に延在するフレーム本体部と、該フレーム本体部の長手方向端部側に連設され、自由端部が前記結合部材に結合された金属製のフレーム延長部と、を有し、前記ドア本体部の閉断面内に配置されたフレームと、前記フレーム延長部に屈曲形状又は湾曲形状に形成され、平面視で、前記フレーム本体部よりもドア厚さ方向外側又は内側に配置された曲折部と、を備えたことを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、ドアインナパネルに形成された開口部を閉塞する金属製の結合部材が、そのドアインナパネルに設けられ、その結合部材に金属製のフレーム延長部の自由端部が結合されている。そして、そのフレーム延長部に、平面視で、フレーム本体部よりもドア厚さ方向外側又は内側に配置される曲折部が屈曲形状又は湾曲形状に形成されている。

したがって、車両の側面衝突時に、ドア本体部の閉断面内に設けられたフレームに対してドア厚さ方向内側へ向かう荷重が加えられたときには、フレーム延長部の曲折部が直線状に伸ばされるとともに、ドアインナパネルの開口部から露出されている結合部材が変形する。

よって、フレームに加えられたドア厚さ方向内側へ向かう荷重が効率よく吸収され、ドアインナパネルの破損（割れや亀裂の発生）が抑制される。

また、請求項２に記載の車両用ドア構造は、請求項１に記載の車両用ドア構造であって、前記フレーム延長部の自由端部は、車両本体に前記ドア本体部を機械的に繋げるためのドア構成部品と共に前記結合部材に結合されていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、フレーム延長部の自由端部が、車両本体にドア本体部を機械的に繋げるためのドア構成部品と共に結合部材に結合されている。したがって、車両の側面衝突時や車両本体に対するドア本体部の建て付け時に、ドア構成部品に負荷がかかっても、開口部から露出されている結合部材が変形して、その負荷を吸収するので、ドアインナパネルにかかる負荷が低減される。よって、ドア構成部品が結合された部位におけるドアインナパネルの破損（割れや亀裂の発生）が抑制される。

また、フレーム延長部の自由端部及びドア構成部品が結合される部位にのみ、金属製の結合部材が設けられているので、車両本体に対するドア本体部の支持剛性を確保しつつ、ドア本体部の質量が効率よく低減される。

また、請求項３に記載の車両用ドア構造は、請求項１又は請求項２に記載の車両用ドア構造であって、前記曲折部は、平面視で、波形状に形成されていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、曲折部が、平面視で、波形状に形成されている。したがって、フレームに対してドア厚さ方向内側へ向かう荷重が加えられたときには、曲折部が、平面視で、波形状に形成されていない場合に比べて、更に長く直線状に伸ばされる。よって、フレームに加えられたドア厚さ方向内側へ向かう荷重が更に効率よく吸収され、ドアインナパネルの破損（割れや亀裂の発生）が更に抑制される。

以上、説明したように、請求項１に係る発明によれば、ドア本体部内に設けられたフレームにドア厚さ方向内側へ向かう荷重が加えられても、ドアインナパネルの破損を抑制することができる。

請求項２に係る発明によれば、ドア構成部品に負荷がかかっても、ドア構成部品が結合された部位におけるドアインナパネルの破損を抑制することができる。

請求項３に係る発明によれば、ドア本体部内に設けられたフレームにドア厚さ方向内側へ向かう荷重が加えられても、ドアインナパネルの破損を更に抑制することができる。

第１実施形態に係る車両用ドア構造を示す斜視図である。第１実施形態に係る車両用ドア構造の要部を拡大して示す斜視図である。図２のＸ−Ｘ線矢視断面図である。第１実施形態に係る車両用ドア構造の側面衝突前におけるインパクトビームの状態を示す断面図である。第１実施形態に係る車両用ドア構造の側面衝突後におけるインパクトビームの状態を示す断面図である。第２実施形態に係る車両用ドア構造の要部を拡大して示す断面図である。第３実施形態に係る車両用ドア構造の要部を拡大して示す断面図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を基に詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各図において適宜示す矢印ＵＰをドア上方向、矢印ＦＲをドア前方向、矢印ＯＵＴをドア厚さ方向外側とする。また、以下の説明で、特記することなく上下、前後、内外の方向を記載した場合は、ドア上下方向の上下、ドア前後方向の前後、ドア厚さ方向の内外を示すものとする。

＜第１実施形態＞
まず、第１実施形態について説明する。図１〜図３に示されるように、第１実施形態に係る車両用ドア構造１０は、ドア厚さ方向外側に設けられた金属製のドアアウタパネル１４と、ドア厚さ方向内側に設けられ、ドアアウタパネル１４とで閉断面形状のドア本体部１２を構成する繊維強化樹脂製（ＦＲＰ製）、例えば炭素繊維強化樹脂製（ＣＦＲＰ製）のドアインナパネル１６と、を備えている。そして、ドアインナパネル１６の上部には、枠状に形成された金属製のドアフレーム１８が設けられている。

図３に示されるように、ドアインナパネル１６の前部は、平面視で略「Ｚ」字状に屈曲成形されており、ドア厚さ方向外側でドア前方側へ突出されたドアインナパネル１６の前端部１６Ｆに、ドアアウタパネル１４の前端部１４Ｆが、ヘミング加工によって結合されている。なお、以下において、ドアインナパネル１６の前部でドア前後方向を向く壁部を前壁部１６Ａとする。

図１に示されるように、ドアインナパネル１６の前壁部１６Ａには、図示しない車両本体側に結合されるドアヒンジ部２０が上下一対で設けられている。そして、図２にも示されるように、ドアヒンジ部２０は、車両本体にドア本体部１２を機械的に繋げるためのドア構成部品の一例である金属製のヒンジ本体２２と、ヒンジ本体２２が前面側に取り付けられる後述する結合部材２４と、を有している。

図３に示されるように、ヒンジ本体２２は、平面視で略「Ｌ」字状に形成されており、ドア前方側へ突出する先端部に上下方向を軸方向とする円筒部２３が一体に連設されている。なお、ヒンジ本体２２を含むドアヒンジ部２０の構成は上下同一であるため、以下においては、下側のドアヒンジ部２０についてのみ説明する。

図１〜図３に示されるように、ドアインナパネル１６のドアヒンジ部２０に対応する部位には、上下方向が長手方向とされた矩形状の開口部１７が形成されている。そして、その開口部１７を閉塞するように、ドアヒンジ部２０を構成する金属製（例えばアルミニウム製）の結合部材２４が、ドアインナパネル１６の前壁部１６Ａにインサート成形によって取り付けられている。

詳細には、結合部材２４は、開口部１７よりも一回り大きい板状に形成されており、その周縁部が、開口部１７周りの前壁部１６Ａの板厚内に一体的に埋設されている。そのため、ドアインナパネル１６の前壁部１６Ａにおける板厚は、結合部材２４の板厚よりも厚く形成されている（図３参照）。

また、結合部材２４の周縁部は、平面視で、ドアインナパネル１６の前壁部１６Ａの形状に合わせて屈曲成形されている。すなわち、ドア厚さ方向外側の周縁部は、ドア前方側へ突出するように屈曲成形され、ドア厚さ方向内側の周縁部は、ドア後方側へ屈曲成形され、続いてドア厚さ方向内側へ屈曲成形されている。これにより、ドアインナパネル１６に対する結合部材２４の接合強度が向上されるようになっている。

そして、図３に示されるように、開口部１７から露出されている結合部材２４の略中央部には、ヒンジ本体２２をボルト２６及びナット２８によって締結させるための貫通孔２４Ａが形成されており、ヒンジ本体２２にも、結合部材２４の貫通孔２４Ａと連通する貫通孔２２Ａが形成されている。

また、ドア本体部１２の閉断面内における下部側には、フレームとしてのインパクトビーム３０が配置されている。インパクトビーム３０は、ドア前後方向に延在する金属製のビーム本体部（フレーム本体部）３２と、ビーム本体部３２の長手方向両端部側に連設された金属製のビーム延長部（フレーム延長部）３４と、を有している。

ビーム本体部３２は、ドア厚さ方向外側へ開口する断面「コ」字状に一体成形されており、その長手方向両端部には、後述する曲折部３６を備えた板状のビーム延長部３４が一体的に接合（溶接やボルト締結など）されて連設されている。なお、ビーム延長部３４は、前後略対称形状であるため、以下においては、主にドアヒンジ部２０側のビーム延長部３４を例に採って、その構成を説明する。

ビーム延長部３４は、平面視で、結合部材２４に達するまでのビーム本体部３２のドア前方側への仮想延長直線Ｋよりも長くなるように形成されている。そして、後述する自由端部３５を除くビーム延長部３４の少なくとも一部が、ビーム本体部３２（仮想延長直線Ｋ）よりもドア厚さ方向外側に配置されるように屈曲成形された曲折部３６とされている。

詳細には、ビーム延長部３４の曲折部３６は、ビーム本体部３２の前端部側から、まずドア厚さ方向外側へ向けて屈曲成形され、続いてドア前方側へ屈曲成形されている。そして、ビーム延長部３４の曲折部３６から連続する自由端部（曲折部３６よりもドア前方側における先端部）３５は、ドア厚さ方向内側へ向けて屈曲成形され、ドア前後方向を向くようになっている。

つまり、ビーム延長部３４の自由端部３５は、結合部材２４の後面側に配置されるようになっている。そして、そのビーム延長部３４の自由端部３５には、結合部材２４の貫通孔２４Ａと連通する貫通孔３５Ａが形成されている。

更に、ビーム延長部３４の自由端部３５の後面側には、金属製のリテーナ３８が配置されるようになっている。そして、そのリテーナ３８には、結合部材２４の貫通孔２４Ａ及び自由端部３５の貫通孔３５Ａと連通する貫通孔３８Ａが形成されている。したがって、ビーム延長部３４の自由端部３５は、ヒンジ本体２２と共に、次のようにして結合部材２４に締結固定される。

まず、ヒンジ本体２２が、結合部材２４の前面側に配置され、ビーム延長部３４の自由端部３５が、結合部材２４の後面側に配置される。そして、ボルト２６が、ドア前方側から貫通孔２２Ａ、貫通孔２４Ａ、貫通孔３５Ａ、貫通孔３８Ａに挿通され、リテーナ３８の後面側に設けられたナット２８に螺合される。これにより、ヒンジ本体２２及びビーム延長部３４の自由端部３５が、結合部材２４に共に締結固定される。

なお、ナット２８は、リテーナ３８の後面側に貫通孔３８Ａと同軸的に固着されたウエルドナットとされているが、これに限定されるものではない。また、曲折部３６は、図示のような屈曲形状に形成されるものに限定されるものではなく、例えば平面視で略円弧状に湾曲された湾曲形状（図示省略）等に形成されていてもよい。

また、図４に示されるように、後側のビーム延長部３４の自由端部３５は、ドアインナパネル１６又は図示しない開口部を閉塞するように設けられた金属製の結合部材に、接着剤又は図示しないボルト・ナット等の接合手段によって接合されている。

また、図３に示されるように、ビーム延長部３４の自由端部３５に形成された貫通孔３５Ａの内径は、ヒンジ本体２２に形成された貫通孔２２Ａの内径やリテーナ３８に形成された貫通孔３８Ａの内径よりも大きく形成されている。これにより、インパクトビーム３０の配設位置に対するビーム延長部３４（自由端部３５）の位置のばらつきが吸収されるようになっている。

以上のような構成とされた第１実施形態に係る車両用ドア構造１０において、次にその作用について説明する。

図４に示されるように、ドア本体部１２の閉断面内に配置されたインパクトビーム３０は、ビーム本体部３２の前後両側にビーム延長部３４を有している。このビーム延長部３４には、平面視で、結合部材２４（ドアインナパネル１６）に締結固定（接合）される自由端部３５を除いて、ビーム本体部３２よりもドア厚さ方向外側に配置される曲折部３６が屈曲成形されている。

したがって、図５に示されるように、ポールＰ等の障害物に車両が側面衝突して、ドア本体部１２、詳細にはドアアウタパネル１４を介してインパクトビーム３０のビーム本体部３２に、ドア厚さ方向内側へ向かう衝突荷重が入力されたときには、ビーム本体部３２の塑性変形（折れ曲がり変形）と共に各ビーム延長部３４の曲折部３６が直線状に伸びるように塑性変形して、入力された衝突荷重を効率よく吸収する。

よって、車両の側面衝突時において、ドアインナパネル１６の前壁部１６Ａの破損、詳細には結合部材２４の周縁部が埋設されている開口部１７周りの前壁部１６Ａの破損（割れや亀裂の発生）を抑制又は防止することができる。

また、このように、ドアインナパネル１６の前壁部１６Ａには開口部１７が形成され、その開口部１７を閉塞するように結合部材２４が設けられている。そして、開口部１７から露出されている結合部材２４に、ビーム延長部３４の自由端部３５が締結固定されている。

したがって、インパクトビーム３０（ドア本体部１２）に入力された衝突荷重を、開口部１７から露出されている結合部材２４の塑性変形（折れ曲がり変形）によっても吸収することができる。よって、開口部１７周りの前壁部１６Ａの破損を更に抑制又は防止することができる。

また、車両の側面衝突時はもちろん、車両本体に対してドア本体部１２を建て付けたときなど、ヒンジ本体２２に荷重が加えられたときでも、開口部１７から露出されている結合部材２４が塑性変形（折れ曲がり変形）して、その荷重（負荷）を吸収することができる。よって、この場合も、開口部１７周りの前壁部１６Ａにかかる負荷を低減させることができ、開口部１７周りの前壁部１６Ａの破損を抑制又は防止することができる。

また、ドアインナパネル１６は、車両本体にドア本体部１２を機械的に繋げるためのドア構成部品（ヒンジ本体２２）が取り付けられる部位にのみ、金属製の結合部材２４が設けられている。したがって、経時によるボルト２６及びナット２８の締結力の低下を抑制することができ、車両本体に対するドア本体部１２（ドアヒンジ部２０）の支持剛性を確保することができるとともに、ドア本体部１２の質量を効率よく低減させることができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。なお、上記第１実施形態と同等の部位には同じ符号を付して詳細な説明（共通する作用も含む）は適宜省略する。

図６に示されるように、第２実施形態に係る車両用ドア構造１０では、平面視で、自由端部３５を除くビーム延長部３４の少なくとも一部が、ビーム本体部３２（仮想延長直線Ｋ）よりもドア厚さ方向内側に配置されるように屈曲成形された曲折部３６とされている。詳細には、このビーム延長部３４も、平面視で、結合部材２４に達するまでのビーム本体部３２のドア前方側への仮想延長直線Ｋよりも長くなるように形成されている。

そして、このビーム延長部３４の曲折部３６は、ビーム本体部３２の前端部側から、まずドア厚さ方向内側へ向けて屈曲成形され、続いてドア前方側へ屈曲成形されている。そして更に、ビーム延長部３４の自由端部３５は、ドア厚さ方向外側へ向けて屈曲成形され、結合部材２４の後面側に配置されるようになっている。

このような構成とされた第２実施形態のビーム延長部３４でも、上記第１実施形態と同等の作用効果が得られる。なお、平面視で、前後両側のビーム延長部３４の曲折部３６が、ビーム本体部３２よりもドア厚さ方向内側に配置される構成とされてもよいし、前後何れか一方側のビーム延長部３４の曲折部３６が、ビーム本体部３２よりもドア厚さ方向内側に配置され、前後何れか他方側のビーム延長部３４の曲折部３６が、ビーム本体部３２よりもドア厚さ方向外側に配置される構成とされてもよい。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。なお、上記第１実施形態及び第２実施形態と同等の部位には同じ符号を付して詳細な説明（共通する作用も含む）は適宜省略する。

図７に示されるように、第３実施形態に係る車両用ドア構造１０では、平面視で、自由端部３５を除くビーム延長部３４の少なくとも一部が、ビーム本体部３２（仮想延長直線Ｋ）よりもドア厚さ方向外側に配置されるように屈曲成形された曲折部３６とされるとともに、その曲折部３６が平面視で波形状に形成されている。詳細には、このビーム延長部３４も、平面視で、結合部材２４に達するまでのビーム本体部３２のドア前方側への仮想延長直線Ｋよりも長くなるように形成されている。

そして、このビーム延長部３４の曲折部３６は、ビーム本体部３２の前端部側から、まずドア厚さ方向外側へ向けて屈曲成形され、続いて（仮想延長直線Ｋよりもドア厚さ方向外側において）ドア厚さ方向内側、ドア厚さ方向外側、ドア厚さ方向内側へ順に波形状に屈曲成形されている。そして更に、ビーム延長部３４の自由端部３５は、ドア厚さ方向内側へ向けて屈曲成形され、結合部材２４の後面側に配置されるようになっている。

このような構成とされた第３実施形態のビーム延長部３４では、ビーム本体部３２にドア厚さ方向内側へ向かう衝突荷重が入力されたときには、上記第１実施形態及び第２実施形態のビーム延長部３４よりも、曲折部３６が更に長く直線状に伸びるように塑性変形可能になる。よって、インパクトビーム３０（ドア本体部１２）に入力された衝突荷重を更に効率よく吸収することができる。なお、第３実施形態における曲折部３６の波形状を、第２実施形態における曲折部３６に形成するようにしてもよい。

以上、本実施形態に係る車両用ドア構造１０について、図面を基に説明したが、本実施形態に係る車両用ドア構造１０は、図示のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能なものである。例えば、インパクトビーム３０は、上側のドアヒンジ部２０と図示しないドアロック部（図示しないロック本体が結合された金属製の結合部材）との間に架設される構成とされていてもよい。

つまり、本実施形態に係るドア構成部品は、ヒンジ本体２２に限定されるものではない。また、ビーム延長部３４の自由端部３５は、結合部材２４にドア構成部品（ヒンジ本体２２）と共締めされる構成に限定されるものではない。すなわち、ビーム延長部３４の自由端部３５は、ドア構成部品（ヒンジ本体２２）とは独立して、結合部材２４又はドアインナパネル１６に結合される構成になっていてもよい。

また、ビーム延長部３４は、ビーム本体部３２に一体的に接合されて連設される構成に限定されるものではなく、ビーム本体部３２と一体成形されて連設される構成とされていてもよい。更に、ビーム延長部３４（曲折部３６）は、前後何れか一方側にのみ設けられる構成とされていてもよい。また、ビーム延長部３４の曲折部３６に形成する波形状の数も図示のものに限定されるものではない。

また、ビーム本体部３２は、ドア厚さ方向外側へ開口する断面「コ」字状に形成されるものに限定されるものではなく、例えばドア厚さ方向内側へ開口する断面「コ」字状や、ドア上方向又はドア下方向へ開口する断面「コ」字状、更には（中空の）パイプ状などに形成されていてもよい。

また、結合部材２４は、ドアインナパネル１６にインサート成形によって設けられる構成に限定されるものではなく、図示しないボルト・ナットや接着剤等の接合手段によって設けられる構成とされていてもよい。更に、結合部材２４は金属製でなくてもよく、結合部材２４が設けられない構成とされていてもよい。

１０車両用ドア構造
１２ドア本体部
１４ドアアウタパネル
１６ドアインナパネル
１７開口部
２２ヒンジ本体（ドア構成部品）
２４結合部材
３０インパクトビーム（フレーム）
３２ビーム本体部（フレーム本体部）
３４ビーム延長部（フレーム延長部）
３５自由端部
３６曲折部

Claims

ドアアウタパネルとで閉断面形状のドア本体部を構成する樹脂製のドアインナパネルと、
前記ドアインナパネルに設けられ、該ドアインナパネルに形成された開口部を閉塞する金属製の結合部材と、
ドア前後方向に延在するフレーム本体部と、該フレーム本体部の長手方向端部側に連設され、自由端部が前記結合部材に結合された金属製のフレーム延長部と、を有し、前記ドア本体部の閉断面内に配置されたフレームと、
前記フレーム延長部に屈曲形状又は湾曲形状に形成され、平面視で、前記フレーム本体部よりもドア厚さ方向外側又は内側に配置された曲折部と、
を備えた車両用ドア構造。
前記フレーム延長部の自由端部は、車両本体に前記ドア本体部を機械的に繋げるためのドア構成部品と共に前記結合部材に結合されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用ドア構造。
前記曲折部は、平面視で、波形状に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用ドア構造。