JP6264355B2

JP6264355B2 - 車両用ドア構造

Info

Publication number: JP6264355B2
Application number: JP2015206561A
Authority: JP
Inventors: 吉田　実; 実吉田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-10-20
Filing date: 2015-10-20
Publication date: 2018-01-24
Anticipated expiration: 2035-10-20
Also published as: JP2017077784A; US10226988B2; US20170106729A1

Description

本発明は、車両用ドア構造に関する。

下記特許文献１には、ドア本体の剛性を向上させた車両用ドア構造が開示されている。この車両用ドア構造が適用されたドア本体は、車幅方向外側に配置されたドアアウタパネルと、当該ドアアウタパネルの車幅方向内側に配置されたドアインナ部材と、を含んで構成されている。そして、アルミダイキャスト製又はアルミ押出合金製とされたドアレインフォース部がドア本体に設けられることで、ドア本体の剛性が向上されている。

特開２００９−２３４７３号公報

ところで、熱膨張率が異なる複数の材料を用いて形成された車両用ドアでは、環境温度の変化に伴い、車両の外観意匠の一部を構成するドアアウタパネルに歪が生じることが考えられる。

本発明は上記事実を考慮し、熱膨張率が異なる複数の材料を用いて形成された車両用ドアにおいてドアアウタパネルに生じる歪を抑制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。

請求項１記載の車両用ドア構造は、車両に設けられたドア開口部を開閉する車両用ドアの一部を構成すると共に車両外側に配置されたドアアウタパネルと、前記ドアアウタパネルに対して車両内側に配置されていると共に前記ドアアウタパネルと接合され、車両外側から見て前記ドアアウタパネルの車両上方側の端よりも車両上方側に突出する第１被接合部と、車両外側から見て前記ドアアウタパネルの車両上方側の端よりも車両上方側に突出すると共に前記第１被接合部と車両水平方向に間隔を空けて配置された第２被接合部と、を有するドアインナパネルと、前記ドアインナパネルの熱膨張率と異なる熱膨張率の材料を用いて形成され、前記第１被接合部にリベットで接合された第１接合部と、前記第２被接合部にリベットで接合された第２接合部と、を有するフレーム部と、を備えている。

請求項１記載の車両用ドア構造によれば、ドアアウタパネルがドアインナパネルに接合されていると共に、フレーム部の第１接合部及び第２接合部がドアインナパネルの第１被接合部及び第２被接合部にそれぞれリベットで接合されている。これにより、ドアアウタパネル、ドアインナパネル及びフレーム部が一体化される。

また、請求項１記載の本発明では、フレーム部とドアインナパネルとの熱膨張率が互いに異なっている。そのため、当該フレーム部及びドアインナパネルを含んで構成された車両用ドアが加熱又は冷却されると、フレーム部及びドアインナパネルが互いに異なる割合で膨張又は収縮しようとする。これにより、ドアインナパネルの膨張又は収縮がフレーム部により制限される（フレーム部の膨張又は収縮がドアインナパネルにより制限される）ことで、ドアインナパネルにおいてフレーム部が接合された部位（第１被接合部及び第２被接合部）及びその周縁部が変形する。

ここで、請求項１記載の本発明では、ドアインナパネルに設けられた第１被接合部及び第２被接合部が、車両外側から見てドアアウタパネルの車両上方側の端よりも車両上方側に突出されている。これにより、ドアインナパネルにおいてドアアウタパネルと対向している部位の膨張又は収縮が、フレーム部によって制限されることが抑制される。その結果、ドアインナパネルにおいてドアアウタパネルと対向している部位が当該ドアアウタパネルに追従して膨張又は収縮することが可能となり、ひいては、車両用ドアの温度変化に伴うドアアウタパネルの歪を抑制することができる。

請求項２記載の車両用ドア構造は、請求項１記載の車両用ドア構造において、前記第１接合部と前記第１被接合部及び前記第２接合部と前記第２被接合部の少なくともいずれかが、車両上下方向に間隔を空けて配置された複数の前記リベットで接合されている。

請求項２記載の車両用ドア構造によれば、第１接合部と第１被接合部及び第２接合部と第２被接合部を接合するリベットの数等を調節することにより、ドアインナパネルとフレーム部との接合強度を容易に調節することができる。

請求項３記載の車両用ドア構造は、請求項１又は請求項２記載の車両用ドア構造において、前記フレーム部は、前記第２被接合部から車両上方側に延びる縦フレーム部と、該縦フレーム部の車両上方側の端部から前記第１被接合部側に向けて延びると共に長手方向の中間部が前記ドアインナパネルとは反対側へ向けて凸状に湾曲された湾曲フレーム部と、を含んで構成されており、前記湾曲フレーム部の車両下方側の端部が前記第１接合部とされていると共に、前記縦フレーム部の車両下方側の端部が前記第２接合部とされており、前記第１接合部が前記第２接合部よりも車両上方側に配置された状態で、前記第１接合部及び前記第２接合部が前記第１被接合部及び前記第２被接合部にそれぞれ接合されている。

請求項３記載の車両用ドア構造によれば、フレーム部の湾曲フレーム部に設けられた第１接合部及び縦フレーム部に設けられた第２接合部が、ドアインナパネルの第１被接合部及び第２被接合部にそれぞれ接合されている。ここで、車両用ドアが加熱又は冷却されると、フレーム部及びドアインナパネルが互いに異なる割合で膨張又は収縮しようとするため、フレーム部は、第１接合部と第２接合部とが互いに離間する又は近接する。そのため、フレーム部の第１接合部と第２接合部とが車両上下方向の同位置に配置された状態で、当該フレーム部の第１接合部及び第２接合部がドアインナパネルの第１被接合部及び第２被接合部にそれぞれ接合された構成では、フレーム部は、湾曲フレーム部の長手方向の中間部を変形起点として変形される。

ここで、請求項３記載の本発明では、フレーム部（湾曲フレーム部）の第１接合部が、当該フレーム部（縦フレーム部）の第２接合部よりも車両上方側に配置された状態で、フレーム部の第１接合部及び第２接合部がドアインナパネルの第１被接合部及び第２被接合部にそれぞれ接合されている。これにより、第１接合部と第２接合部とが互いに離間する又は近接された際のフレーム部の変形起点を湾曲フレーム部における長手方向の中間部から縦フレーム部側にずらすことができる。すなわち、湾曲フレーム部の長手方向の中間部とドア開口部を形成する車体パネル等とのクリアランスの変化を小さくすることができる。

請求項１記載の車両用ドア構造は、熱膨張率が異なる複数の材料を用いて形成された車両用ドアにおいてドアアウタパネルに生じる歪を抑制することができる、という優れた効果を有する。

請求項２記載の車両用ドア構造は、ドアインナパネルとフレーム部との接合強度を容易に調節することができる、という優れた効果を有する。

請求項３記載の車両用ドア構造は、環境温度の変化に伴う湾曲フレーム部の長手方向の中間部とドア開口部を形成する車体パネル等との間のクリアランスの変化を抑制することができる、という優れた効果を有する。

第１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側面図である。図１に示された２−２線に沿って切断したサイドドアの断面を拡大して示す拡大断面図である。第１実施形態の車両用ドア構造が適用されたサイドドアを備えた車両を示す側面図である。第２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１に対応する側面図である。

（第１実施形態に係る車両用ドア構造）
図１〜図３を用いて本発明の第１実施形態に係る車両用ドア構造について説明する。なお、各図に適宜記す矢印ＦＲ、矢印ＵＰ、矢印ＯＵＴは、車両の前方向（進行方向）、上方向、車幅方向の外側方向をそれぞれ示している。また以下、単に前後、左右、上下の方向を示して説明する場合は、特に断りのない限り、車両前後方向の前後、車両左右方向（車幅方向）の左右、車両上下方向の上下を示すものとする。

図３に示されるように、本実施形態の車両用ドア構造は、車両１０の側部に形成されたドア開口部としてのフロントサイドドア開口部２４を開閉する車両用ドアとしてのフロントサイドドア１２に適用されている。以下、車両１０の側部の概略の構成について説明し、次いでフロントサイドドア１２の構成について説明する。

（車両１０の側部の構成）
車両１０の側部には、車両前後方向に延びるルーフサイドレール１４と、ルーフサイドレール１４の前端、前後方向の中間部、及び後端からそれぞれ下方側に向けて延びるフロントピラー１６、センタピラー１８、及びリヤピラー２０と、が設けられている。また、車両１０の側部には、フロントピラー１６、センタピラー１８、及びリヤピラー２０の下端を前後方向に繋ぐロッカ２２が設けられている。そして、ルーフサイドレール１４、フロントピラー１６、センタピラー１８、及びロッカ２２によってフロントサイドドア開口部２４が形成されている。また、ルーフサイドレール１４、センタピラー１８、リヤピラー２０、及びロッカ２２によって、サイドドア開口部としてのリヤサイドドア開口部２６が形成されている。このフロントサイドドア開口部２４及びリヤサイドドア開口部２６は、フロントサイドドア１２及びリヤサイドドア２８によって開閉されるようになっている。

（フロントサイドドア１２の構成）
図１に示されるように、フロントサイドドア１２は、車幅方向外側に配置されていると共に車両１０（図３参照）の外観意匠の一部を構成するドアアウタパネル３２と、当該ドアアウタパネル３２に対して車幅方向内側（キャビン３０側（図３参照））に配置されていると共にドアアウタパネル３２と接合されるドアインナパネル３４と、を備えている。また、フロントサイドドア１２は、車両側面視で下方側が開放された略Ｕ字状に形成されていると共にフロントサイドドアガラス３６（図３参照）の枠を構成するフレーム部としてのドアフレーム３８を備えている。

ドアアウタパネル３２は、アルミニウム合金を用いて形成された板状の部材にプレス加工等が施されることによって形成されており、このドアアウタパネル３２は、車両側面視で前後方向を長手方向とする矩形状に形成されている。

ドアインナパネル３４は、ドアアウタパネル３２と同様にアルミニウム合金を用いて形成された板状の部材にプレス加工等が施されることによって形成されており、このドアインナパネル３４は、車両側面視でドアアウタパネル３２の形状に対応する矩形状に形成されている。そして、ドアインナパネル３４の前端部、下端部及び後端部は、ドアアウタパネル３２が接合されるドアアウタパネル接合部３４Ａとされている。そして、ドアアウタパネル３２の前端部、下端部及び後端部にヘミング加工が施されることで、ドアアウタパネル３２の前端部、下端部及び後端部がドアインナパネル３４のドアアウタパネル接合部３４Ａに接合されている。なお、ドアアウタパネル３２とドアインナパネル３４との間には、フロントサイドドアガラス３６（図３参照）、当該フロントサイドドアガラス３６を昇降させるドアガラス昇降装置、及びフロントサイドドア１２を閉止位置に保持するドアロック装置等が設けられている。

また、ドアインナパネル３４の前端部には、車両側面視で当該ドアインナパネル３４に接合されたドアアウタパネル３２の上方側の端３２Ａよりも上方側に突出する第１被接合部３４Ｂが設けられている。さらに、ドアインナパネル３４の後端部には、ドアアウタパネル３２の上方側の端３２Ａよりも上方側に突出する第２被接合部３４Ｃが設けられている。なお、ドアインナパネル３４において第１被接合部３４Ｂが設けられた部位と第２被接合部３４Ｃが設けられた部位との前後方向の中間部の上方側の端３４Ｄとドアアウタパネル３２の上方側の端３２Ａとは、上下方向のほぼ同位置に位置するようになっている。

ドアフレーム３８は、上下方向に延びる縦フレーム部４０と、当該縦フレーム部４０の上方側の端部から車両前方側に向かうにつれて車両下方側に湾曲して延びる湾曲フレーム部４２と、を備えている。

縦フレーム部４０は、ドアインナパネル３４及びドアアウタパネル３２を形成するアルミニウム合金の熱膨張率よりも小さな熱膨張率の材料である鋼材を用いて形成されている。一例として、縦フレーム部４０は、鋼板材にロールフォーミング加工等が施されることにより形成されており、この縦フレーム部４０を上方側から見た断面は略矩形状断面に形成されている。また、縦フレーム部４０の車両下方側の端部は、ドアインナパネル３４の第２被接合部３４Ｃにリベットとしての単一のセルフピアスリベット４４で接合される第２接合部４０Ａとされている。なお、縦フレーム部４０は、押出成形により構成してもよく、また縦フレーム部４０は、プレス加工により形成された複数のプレス成形品を組み合わせることによって構成してもよい。

湾曲フレーム部４２は、縦フレーム部４０と同様に鋼板材にロールフォーミング加工等が施されることにより形成されている。この湾曲フレーム部４２は、フロントピラー１６（図３参照）に対応する形状に湾曲されている。すなわち、湾曲フレーム部４２は、ドアインナパネル３４とは反対側に向けて凸状に湾曲されている。また、湾曲フレーム部４２の上端部（後端部）は、縦フレーム部４０の上端部に溶接等により接合されている。

図２に示されるように、湾曲フレーム部４２をその長手方向と直交する方向に沿って切断した断面は中空の略矩形状断面に形成されている。また、湾曲フレーム部４２の下端部４２Ｌは、ドアインナパネル３４の第１被接合部３４Ｂの車幅方向外側の面に沿って配置されると共に当該第１被接合部３４Ｂに単一のセルフピアスリベット４４で接合される第１接合部４２Ａと、第１接合部４２Ａの前端及び後端から車幅方向外側に向けてそれぞれ延びる一対の側壁部４２Ｂ，４２Ｃと、一対の側壁部４２Ｂ，４２Ｃを前後方向に繋ぐ外壁部４２Ｄと、を備えている。そして、一対の側壁部４２Ｂ，４２Ｃの下端部の車幅方向外側の部位及び外壁部４２Ｄの下端部が切り欠かれることで（当該切り欠かれた部位を「切欠部４２Ｅ」という）、セルフピアスリベット４４を打ち込むための工具を切欠部４２Ｅを通じて第１接合部４２Ａ側に向けて挿入することが可能となっている。また、一対の側壁部４２Ｂ，４２Ｃにおいて切欠部４２Ｅが形成された部位よりも車幅方向内側の部位は、車幅方向外側に向かうにつれて車両前後方向に互いに離間するようになっている。これにより、セルフピアスリベット４４を打ち込むための工具を第１接合部４２Ａ側に向けて容易に挿入することが可能となっている。なお、縦フレーム部４０の下端部も湾曲フレーム部４２の下端部４２Ｌと同様の構成とされている。また、湾曲フレーム部４２は、鋼材を用いて押出成形により構成してもよく、また湾曲フレーム部４２は、プレス加工により形成された複数のプレス成形品を組み合わせることによって構成してもよい。

また、図１に示されるように、本実施形態では，ドアフレーム３８の第１接合部４２Ａと第２接合部４０Ａとが車両上下方向の同位置に配置された状態で、当該ドアフレーム３８の第１接合部４２Ａ及び第２接合部４０Ａがドアインナパネル３４の第１被接合部３４Ｂ及び第２被接合部３４Ｃにそれぞれ接合されている。

（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

図１に示されるように、本実施形態の車両用ドア構造が適用されたフロントサイドドア１２では、ドアアウタパネル３２がドアインナパネル３４に接合されていると共に、ドアフレーム３８の第１接合部４２Ａ及び第２接合部４０Ａがドアインナパネル３４の第１被接合部３４Ｂ及び第２被接合部３４Ｃにそれぞれセルフピアスリベット４４で接合されている。これにより、ドアアウタパネル３２、ドアインナパネル３４及びドアフレーム３８が一体化される。

また、本実施形態では、ドアフレーム３８が鋼製とされていると共にドアインナパネル３４がアルミニウム合金製とされている。そのため、当該ドアフレーム３８及びドアインナパネル３４を含んで構成されたフロントサイドドア１２が加熱又は冷却されると、ドアフレーム３８及びドアインナパネル３４が互いに異なる割合で膨張又は収縮しようとする。これにより、ドアインナパネル３４の膨張又は収縮がドアフレーム３８により制限される（ドアフレーム３８の膨張又は収縮がドアインナパネル３４により制限される）ことで、ドアインナパネル３４においてドアフレーム３８が接合された部位（第１被接合部３４Ｂ及び第２被接合部３４Ｃ）及びその周縁部が変形する。

ここで、本実施形態では、ドアインナパネル３４に設けられた第１被接合部３４Ｂ及び第２被接合部３４Ｃが、車両外側から見てドアアウタパネル３２の上方側の端３２Ａよりも車両上方側に突出されている。これにより、ドアインナパネル３４においてドアアウタパネル３２と対向している部位の膨張又は収縮が、ドアフレーム３８によって制限されることが抑制される。その結果、ドアインナパネル３４においてドアアウタパネル３２と対向している部位が当該ドアアウタパネル３２に追従して膨張又は収縮することが可能となり、ひいては、フロントサイドドア１２の温度変化に伴うドアアウタパネル３２の歪を抑制することができる。

（第２実施形態に係る車両用ドア構造）
次に、図４を用いて本発明の第２実施形態に係る車両用ドア構造について説明する。なお、上記実施形態と同一の機能を有する部材及び部分については、上記実施形態と同一の符号を付してその説明を省略することがある。

図４に示されるように、本実施形態の車両用ドア構造が適用されたフロントサイドドア１２では、ドアフレーム３８の第１接合部４２Ａとドアインナパネル３４の第１被接合部３４Ｂとが車両上下方向に間隔を空けて配置された２つのセルフピアスリベット４４で接合されていると共に、ドアフレーム３８の第２接合部４０Ａとドアインナパネル３４の第２被接合部３４Ｃとが車両上下方向に間隔を空けて配置された２つのセルフピアスリベット４４で接合されている。また、本実施形態のフロントサイドドア１２では、ドアフレーム３８の第１接合部４２Ａが当該ドアフレーム３８の第２接合部４０Ａよりも車両上方側に配置された状態で、ドアフレーム３８の第１接合部４２Ａ及び第２接合部４０Ａがドアインナパネル３４の第１被接合部３４Ｂ及び第２被接合部３４Ｃにそれぞれ接合されている。

以上説明した本実施形態では、ドアフレーム３８の第１接合部４２Ａとドアインナパネル３４の第１被接合部３４Ｂ及びドアフレーム３８の第２接合部４０Ａとドアインナパネル３４の第２被接合部３４Ｃを接合するセルフピアスリベット４４の数を複数にすることにより、上記第１実施形態に比して、ドアインナパネル３４とドアフレーム３８との接合強度を向上させることができる。また、ドアフレーム３８の第１接合部４２Ａとドアインナパネル３４の第１被接合部３４Ｂ及びドアフレーム３８の第２接合部４０Ａとドアインナパネル３４の第２被接合部３４Ｃを接合する２つのセルフピアスリベット４４を上下方向に配列することにより、ドアフレーム３８の第１接合部４２Ａ及び第２接合部４０Ａの前後方向の寸法が増加することを抑制することができる。これにより、キャビン３０（図３参照）からの視界が狭まることを抑制することができる。

ところで、図１に示された第１実施形態のように、ドアフレーム３８の第１接合部４２Ａと第２接合部４０Ａとが車両上下方向の同位置に配置された状態で、当該ドアフレーム３８の第１接合部４２Ａ及び第２接合部４０Ａがドアインナパネル３４の第１被接合部３４Ｂ及び第２被接合部３４Ｃにそれぞれ接合された構成では、フロントサイドドア１２が加熱又は冷却されると、ドアフレーム３８が湾曲フレーム部４２の前後方向の中央部４２Ｆを変形起点４２Ｇとして変形される。

しかしながら、図４に示された本実施形態では、ドアフレーム３８の第１接合部４２Ａが当該ドアフレーム３８の第２接合部４０Ａよりも車両上方側に配置された状態で、ドアフレーム３８の第１接合部４２Ａ及び第２接合部４０Ａがドアインナパネル３４の第１被接合部３４Ｂ及び第２被接合部３４Ｃにそれぞれ接合されている。そのため、本実施形態では、フロントサイドドア１２が加熱又は冷却された際のドアフレーム３８の変形起点４２Ｇを湾曲フレーム部４２における縦フレーム部４０側にオフセットさせることができる。これにより、フロントサイドドア１２が加熱又は冷却された際に、ドアフレーム３８の湾曲フレーム部４２の中央部４２Ｆとフロントピラー１６（図３参照）とが所定のクリアランスに対して狭まる又は離間させることを抑制することができる。

なお、本実施形態では、ドアフレーム３８の第１接合部４２Ａとドアインナパネル３４の第１被接合部３４Ｂ及びドアフレーム３８の第２接合部４０Ａとドアインナパネル３４の第２被接合部３４Ｃをそれぞれ複数のセルフピアスリベット４４で接合した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ドアフレーム３８の第１接合部４２Ａとドアインナパネル３４の第１被接合部３４Ｂとを単一又は複数のセルフピアスリベット４４で接合し、ドアフレーム３８の第２接合部４０Ａとドアインナパネル３４の第２被接合部３４Ｃとを単一又は複数のセルフピアスリベット４４で接合した構成としてもよい。

また、上記第１実施形態及び第２実施形態では、フロントサイドドア１２に本発明の車両用ドア構造を適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図３に示されたリヤサイドドア２８やハッチバックタイプの車両のバックドアに本発明の車両用ドア構造を適用してもよい。

さらに、上記第１実施形態及び第２実施形態では、アルミニウム合金を用いてドアアウタパネル３２及びドアインナパネル３４を形成した例について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、繊維強化樹脂を用いてドアアウタパネル３２及びドアインナパネル３４を形成してもよい。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

１０車両
２４フロントサイドドア開口部（ドア開口部）
３２ドアアウタパネル
３２Ａドアアウタパネルの車両上方側の端
３４ドアインナパネル
３４Ｂ第１被接合部
３４Ｃ第２被接合部
３８ドアフレーム（フレーム部）
４０縦フレーム部
４０Ａ第２接合部
４２湾曲フレーム部
４２Ａ第１接合部
４４セルフピアスリベット（リベット）

Claims

車両に設けられたドア開口部を開閉する車両用ドアの一部を構成すると共に車両外側に配置されたドアアウタパネルと、
前記ドアアウタパネルに対して車両内側に配置されていると共に前記ドアアウタパネルと接合され、車両外側から見て前記ドアアウタパネルの車両上方側の端よりも車両上方側に突出する第１被接合部と、車両外側から見て前記ドアアウタパネルの車両上方側の端よりも車両上方側に突出すると共に前記第１被接合部と前記ドアアウタパネルの車両上方側の端に沿って車両水平方向に間隔を空けて配置された第２被接合部と、を有するドアインナパネルと、
前記ドアインナパネルの熱膨張率と異なる熱膨張率の材料を用いて形成され、前記第１被接合部にリベットで接合された第１接合部と、前記第２被接合部にリベットで接合された第２接合部と、を有するフレーム部と、
を備えた車両用ドア構造。
前記第１接合部と前記第１被接合部及び前記第２接合部と前記第２被接合部の少なくとも一方が、車両上下方向に間隔を空けて配置された複数の前記リベットで接合されている請求項１記載の車両用ドア構造。
前記フレーム部は、前記第２被接合部から車両上方側に延びる縦フレーム部と、該縦フレーム部の車両上方側の端部から前記第１被接合部側に向けて延びると共に長手方向の中間部が前記ドアインナパネルとは反対側へ向けて凸状に湾曲された湾曲フレーム部と、を含んで構成されており、
前記湾曲フレーム部の車両下方側の端部が前記第１接合部とされていると共に、前記縦フレーム部の車両下方側の端部が前記第２接合部とされており、
前記第１接合部が前記第２接合部よりも車両上方側に配置された状態で、前記第１接合部及び前記第２接合部が前記第１被接合部及び前記第２被接合部にそれぞれ接合されている請求項１又は請求項２記載の車両用ドア構造。