JP6213821B2 - 車体側部の補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、側面衝突時における乗員の保護機能を高めた車体側部の補強構造に関する。

車両が他の車両又は構造物に対して側面衝突した時、サイドドアの内側シートに座っている乗員が大きな衝撃荷重を受けるおそれがある。かかる衝撃荷重から乗員の胸部を保護する方法として、乗員の脊椎と胸部肋骨と間の相対変位量を低減させる方法がある。このための具体的な方法として、（１）胸部表面が衝撃荷重によって押される量を抑制することで、前記相対変位量を低減する方法と、（２）衝撃荷重が胸部に加わる時、胸部の移動と共に脊椎を移動させることで、脊椎と肋骨との相対変位量を低減させる方法とがある。

このうち前記方法（１）は、サイドドアなど車体側部の強度を飛躍的に増加させることで、胸部に加わる衝撃荷重を低減させる必要がある。この場合、多大のコストアップとなると共に、車体側部の強度増加には限界がある。
一方、前記方法（２）については、人体の脊椎と肩部とが繋がっているため、衝突と同時に肩部に力を付加し、肩部を移動させることで、脊椎と肋骨間の相対変位量を低減できる。

特許文献１には、側面衝突時の乗員に対する衝撃緩和手段として、座席に座った乗員の側部に対応したサイドドアの車幅方向の剛性を他の部分の剛性より低くした剛性低下部分を、ベルトライン補強部材又はドアパネルの少なくとも一方に形成した手段が開示されている。このエネルギ吸収構造によって、側面衝突時の乗員に対する衝撃を緩和させるようにしている。

実公平０７−３３９３２号公報

特許文献１に開示された衝撃緩和手段では、衝撃緩和効果に限度があり、側方から大きな衝撃が乗員に加わった場合には、乗員の体を保護することは難しい。
一般的な車種では、乗員の肩部への荷重は、ドアトリムのベルトライン部分から加わるが、ベルトラインが低い車種では、前記の荷重伝達が期待できない。そのため、ベルトラインが低い車種では肩部の横にあるベルトライン上方のドアガラスを介して荷重伝達を行う必要がある。

図６に、従来の車両の側部構造を示す。図中、矢印ｘは車体上方方向を示し、矢印ｙは車体前方方向を示し、矢印ｚは車体外側方向を示し、ｉは車内側領域を示し、ｏは車外側領域を示している。
図６において、車体側部１００は、ピラー１０２に隣接してサイドドア１０４が設けられている。サイドドア１０４は、ドアガラス１０６を囲む窓枠サッシ１０８と、ドアガラス１０６の下辺に沿って横方向に配置されるベルトライン補強部材１１０とを有している。サイドドア１０２の内側に隣接された座席１１２に乗員Ｍが座り、ａは乗員Ｍの腕部ａを示し、ｂは脊椎を示し、ｃは胸部を示し、ｓは肩部を示している。

側面衝突時、車外から車体側部１００に衝撃荷重Ｌが付加されたとき、通常、窓枠サッシ１０８は、図中１０８’で示すように、車体の外側へ倒れる。即ち、座席に座っている乗員の肩部ｓから離れる方向へ変形するため、ドアガラス１０４から乗員Ｍの肩部ｓへの荷重伝達は期待できない。これでは、乗員の脊椎と肋骨間の相対変位量を低減できないため、胸部に大きな衝撃荷重が付加され、乗員の胸部を保全することはできない。

本発明は、前記の問題点に鑑みなされたものであり、ベルトラインが低く、側面衝突時肩部から乗員への荷重伝達が期待できない車種において、脊椎と肋骨間の相対変位量を低減可能にし、乗員の胸部を保全可能にすることを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の車体側部の補強構造は、サイドドアのドアガラス下辺に沿って設けられたベルトライン補強部材と、サイドドアの後端窓枠サッシに上下方向に設けられた窓枠補強部材と、ベルトラインの下方でサイドドアの後端面に取り付けられた補強プレートとを備えた車体側部に適用される。
本発明の補強構造は、サイドドアの後端部において、ベルトライン補強部材、窓枠補強部材及び補強プレートを繋ぐ補強部材を設けたものである。

本発明では、ベルトライン補強部材、窓枠補強部材及び補強プレートを繋ぐ補強部材を設け、この補強部材によって、ベルトライン補強部材、窓枠補強部材及び補強プレートによって夫々形成される３つの補強領域を結ぶ一つの連続した補強領域を形成する。
さらに、補強プレートは、サイドドアの後端面に固定され、後面視において当該後端面に沿って下方に向かって幅が広がっていく形状の第一板部と、当該第一板部に対してサイドドアの前方に向かって屈曲され、ドアインナパネルに沿って固定される第二板部とで構成されている。
これによって、サイドドアの剛性を高めることで、側面衝突時にサイドドアの窓枠サッシが車外側へ倒れるのを抑制できるので、側面衝突時ドアガラス又は窓枠サッシから乗員の肩部へ衝突荷重を伝達できる。従って、脊椎と肋骨間の相対変位量を低減できるため、胸部を確実に保護できる。

本発明の一態様として、補強プレートの上端は、前記補強部材に対して車室内側から当該補強部材を覆うように固定されている。
また、本発明の一態様として、一つの連続した補強領域を形成させる前記補強部材は、ベルトライン補強部材、窓枠補強部材及び補強プレートの少なくとも一つを延設し、この延設部が他の補強部材と重ね合されて配置されたものとすることができる。
これによって、新たな補強部材を設ける必要がなく、既存の補強部材の形状を変えるだけで済むので、コスト増加を抑制できる。

また、本発明の別な態様として、ベルトライン補強部材、窓枠補強部材及び補強プレートとは別体の第４の補強部材を設け、この第４の補強部材の端部をベルトライン補強部材、窓枠補強部材及び補強プレートの端部と重ね合せて配置するようにしてもよい。
本態様によれば、既存の補強部材の形状を変える必要がなく、第４の補強部材を新たに付設するだけでよいので、既存の構成を改造する場合に好適である。

加えて、前記延設部又は第４の補強部材の端部と、ベルトライン補強部材、窓枠補強部材及び補強部材の端部との重ね合せ部を溶接などで接合すれば、さらに補強領域の強度を向上できる。

さらに、本発明の一態様として、サイドドアの後端部において、ベルトライン補強部材、窓枠補強部材及び補強プレートを繋ぐ前記補強部材が、サイドドアの幅方向に延在するように配置される。これによって、サイドドアの面を横切る方向の荷重、即ち、側面衝突時にサイドドアに付加される荷重に対する剛性を高めることができるため、乗員の肩部への衝突荷重の伝達を確実に行うことができる。

本発明によれば、サイドドアの後端部に一つの連続したＴ字状の補強領域を形成させることで、側面衝突時、サイドドアの内側に座った乗員の肩部へ衝撃荷重を確実に伝達できる。そのため、乗員の胸部の変位量を低減し、乗員の胸部を確実に保護することができる。

本発明の一実施形態に係る車体側部の補強構造を示す側面図である。 前記補強構造を構成する補強部材の側面図である。 前記補強構造の斜視図である。 前記補強構造をサイドドアの後端側から視た背面図である。 本発明の車体側部及び従来の車体側部において、乗員の脊椎と肋骨間の相対変位量を比較して示す線図である。 側面衝突時の従来の車体側部の挙動を示す説明図である。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。

次に、本発明の一実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。本実施形態は、サイドドアに隣接した座席に座った乗員の肩部よりベルトラインが低い位置に位置する車種に適用した例である。図１は車両前部右側の車体側部１０を示し、図２は、右側サイドドア１２に設けられた補強部材のみを抜き出して示している。

図１において、右側サイドドア１２は、ドアガラス１３を固定している窓枠サッシ１４と、窓枠サッシ１４と一体に結合された下部部位１５とで構成されている。下部部位１５はドアアウターパネルを取り外した状態で図示されている。
図１に示すように、右側サイドドア１２に隣接した座席座った乗員Ｍの肩部ｓはベルトライン（後述するパネル１６が設けられた位置）より上方に位置している。

ドアガラス１３の下辺に沿ったベルトラインには、横方向に長尺のパネル１６が設けられ、パネル１６の内部に横方向に棒状のベルトライン補強部材１８が設けられている（図２参照）。下部部位１５の中央には横方向にダクトバー２０が設けられ、ダクトバー２０の下方に補強部材２２が設けられている。窓枠サッシ１４のうち、右側サイドドア１２の後端で上下方向に配置された後端窓枠サッシ１４ａの車内側に、窓枠補強部材２４が設けられている。右側サイドドア１２の内部には、右側サイドドア１２が閉じられた時、右側サイドドア１２の遮蔽強度を高めるラッチ機構２６が設けられている。

図３及び図４には、右側サイドドア１２に剛性を付与する各種の補強部材が示されている。図中、矢印ｘは車体上方方向を示し、矢印ｙは車体前方方向を示し、矢印ｚは車体の外側方向を示している。
右側サイドドア１２のドア後端面１２ａには、右側サイドドア１０に内蔵されたラッチ機構２６を保護するための補強プレート２８が取り付けられている。また、ベルトライン補強部材１８、窓枠補強部材２４及び補強プレート２８の間の領域に補強ブラケット３０が設けられている。

補強ブラケット３０の端部は、ベルトライン補強部材１８、窓枠補強部材２４及び補強プレート２８の端部と重なり合っており、これらの重なり部はスポット溶接で結合されている。後端窓枠サッシ１４ａの内側に窓枠補強部材２４が設けられている。また、ドアガラス１３の下部を固定するパネル１６が横方向に設けられ、パネル１６の内部に、ドアガラス１３の下辺に沿ってベルトライン補強部材１８が設けられている。

ドアインナパネル３２で覆われたドア後端面１０ａをさらに上方から覆うＬ字形の補強プレート２８が設けられている。補強プレート２８は、ドア後端面１２ａにスポット溶接などで固定され、後面視においてドア後端面１２ａに沿って下方に向かって幅が広がっていく形状の板部２８ａと、板部２８ａに対して直交する方向に曲折され、ドアインナパネル３２に沿ってスポット溶接などで固定される板部２８ｂとで構成されている。

補強プレート２８には、ドア後端面１０ａに対向配置されるピラー（図示省略）の対向面から突出するストライカ（図示省略）を受け入れる長孔２８ｃが横方向に形成されている。右側サイドドア１２が閉じられた時、該ストライカにラッチ機構２６のラッチ部が挿入される。これによって、右側サイドドア１２を強固に遮蔽状態に保持する。補強プレート２８はドアインナパネル３２にスポット溶接で結合されている。

補強ブラケット３０は窓枠補強部材２４に沿う形状の上部部位３０ａと、ベルトラインの方向へ突出した側部部位３０ｂと、下部部位３０ｃとが一体に構成されている。上部部位３０ａは窓枠補強部材２４の下端部と重なり合い、側部部位３０ｂはベルトライン補強部材１８の端部と重なり合い、下部部位３０ｃは補強プレート２８の上端部と重なっている。これらの重なり部はスポット溶接部ｗで溶着されている。例えば、補強ブラケット３０の端部と補強プレート２８の上端部との重なり部は閉断面構造となっており、スポット溶接部ｗ１及びｗ２で溶着されている。

かかる構成において、右側サイドドア１２は、補強ブラケット３０を設けたことで、ベルトライン補強部材１８、窓枠補強部材２４及び補強プレート２８によって夫々を繋ぐように略Ｔ字に形成された３つの補強領域を結合させ、右側サイドドア１２の後端部において、一つの連続した補強領域を形成している。これによって、側面衝突時における右側サイドドア１２の剛性を高めることができる。

従って、側面衝突時に、右側サイドドア１２の窓枠サッシ１４が車外側へ倒れるのを抑制できるので、ドアガラス１３又は窓枠サッシ１４から乗員の肩部ｓへ衝突荷重を確実に伝達できる。これによって、脊椎ｂと肋骨間の相対変位量を低減できるため、右側サイドドア１２に隣接した座席に座った乗員Ｍの胸部を確実に保護できる。

本実施形態では、ベルトライン補強部材１８、窓枠補強部材２４及び補強プレート２８とは別体の新たな補強ブラケット３０を設けたことで、前記既存の補強部材の形状を変える必要がない。そのため、既存の補強構造から本発明の補強構造への改造が容易である。
また、補強ブラケット３０は、上部部位３０ａで後端窓枠サッシ１４ａの下端と重なり合い、側部部位３０ｂでベルトライン補強部材１８と重なり合い、かつ下部部位３０ｃで補強プレート２８の上端と重なり合っている。そして、これらの重なり部でスポット溶接で溶着されているので、これら４個の補強部材によって形成される連続した補強領域の強度を高めることができる。

また、補強プレート２８の板部２８ａは、後端視で右側サイドドア１２の幅方向へ向けて配置されているので、右側サイドドア１２に加わる幅方向の荷重、即ち、側面衝突時に右側サイドドア１２に付加される衝撃荷重に対する剛性を高めることができる。そのため、側面衝突時、右側サイドドア１２の窓枠サッシ１４が車体の外側へ倒れることがなくなるので、右側サイドドア１２に隣接された座席に座っている乗員Ｍの肩部へ衝撃荷重を確実に伝達できる。

図５は、従来の車体側部及び本実施形態の車体側部に対して側面衝突させた場合の脊椎と肋骨間の相対変位量の実験結果を示している。この実験では、乗員の胸部の最上位の肋骨部位の変位量を計測している。図中、ラインＡは本実施形態の相対変位量であり、ラインＢは、従来の車体側部における相対変位量を示している。図示のとおり、本実施形態の相対変位量は従来の車体側部構造の相対変位量より低減していることがわかる。
本実施形態のように、本発明は、一般的にサイドドアに隣接した座席に座った乗員の肩部よりベルトラインが低い位置に位置する車種に適用されて好適である。

なお、前記実施形態は、ベルトライン補強部材１８、窓枠補強部材２４及び補強プレート２８とは別体の補強部材を設けた例であるが、代わりに、ベルトライン補強部材１８、窓枠補強部材２４及び補強プレート２８の少なくとも一つを他の補強領域に向けて延設させ、この延設部を他の補強部材と重ね合せて配置したものとしてもよい。

本発明によれば、側面衝突時、乗員の脊椎と肋骨との間の相対変位量を低減し、乗員の胸部を確実に保護することができる。

１０、１００ 車体側部
１２ 右側サイドドア
１２ａ ドア後端面
１３、１０６ ドアガラス
１４、１０８、１０８’ 窓枠サッシ
１４ａ 後端窓枠サッシ
１５ ドア下部部位
１６ パネル
１８、１１０ ベルトライン補強部材
２０ ダクトバー
２２ 補強部材
２４ 窓枠補強部材
２６ ラッチ機構
２８ 補強プレート
２８ａ、２８ｂ 板部
２８ｃ 長孔
３０ 補強ブラケット（第４の補強部材）
３０ａ 上部部位
３０ｂ 側部部位
３０ｃ 下部部位
３２ ドアインナパネル
１０２ ピラー
１０４ サイドドア
１１２ 座席
Ｍ 乗員
ａ 腕部
ｂ 脊椎
ｃ 胸部
ｓ 肩部
ｘ 車体上方方向
ｙ 車体前方方向
ｚ 車体外側方向
ｉ 車内側領域
ｏ 車外側領域
ｗ、ｗ１、ｗ２ スポット溶接部

Claims (7)

1. サイドドアのドアガラス下辺に沿って設けられたベルトライン補強部材と、前記サイドドアの後端窓枠サッシに上下方向に設けられた窓枠補強部材と、ベルトラインの下方で前記サイドドアの後端面に取り付けられた補強プレートとを備えた車体側部の補強構造であって、
   前記サイドドアの後端部において、前記ベルトライン補強部材、前記窓枠補強部材及び前記補強プレートを繋ぐ補強部材を設けており、
   前記補強プレートは、前記サイドドアの後端面に固定され、後面視において当該後端面に沿って下方に向かって幅が広がっていく形状の第一板部と、当該第一板部に対して前記サイドドアの前方に向かって屈曲され、ドアインナパネルに沿って固定される第二板部とで構成されている
   ことを特徴とする車体側部の補強構造。
2. 前記補強プレートの上端は、前記補強部材に対して車室内側から当該補強部材を覆うように固定されていることを特徴とする請求項１に記載の車体側部の補強構造。
3. 前記補強部材は、前記ベルトライン補強部材、前記窓枠補強部材及び前記補強プレートの少なくとも一つを延設したものであり、この延設部が他の補強部材と重ね合されて配置されたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の車体側部の補強構造。
4. 前記補強部材は、前記ベルトライン補強部材、前記窓枠補強部材及び前記補強プレートとは別体の第４の補強部材であり、
   前記第４の補強部材の端部が前記ベルトライン補強部材、前記窓枠補強部材及び前記補強プレートの端部と重ね合されて配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車体側部の補強構造。
5. 前記延設部の端部と、これらと重ね合されて配置された前記ベルトライン補強部材、前記窓枠補強部材及び前記補強プレートの端部とが互いに接合されていることを特徴とする請求項３に記載の車体側部の補強構造。
6. 前記第４の補強部材の端部と、これらと重ね合されて配置された前記ベルトライン補強部材、前記窓枠補強部材及び前記補強プレートの端部とが互いに接合されていることを特徴とする請求項４に記載の車体側部の補強構造。
7. 前記サイドドアの後端部において、前記ベルトライン補強部材、前記窓枠補強部材及び前記補強プレートを繋ぐ前記補強部材が前記サイドドアの幅方向に延在するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車体側部の補強構造。
   

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