(57)【要約】      （修正有）【課題】ドアウエストリインフォースなどの補強部材を省略しても、側面衝突に対する衝突安全性に優れた上で、軽量で、しかも組み立てが容易な自動車サイドドアの下部構造を提供する。【解決手段】アウタパネル３に対してインナパネル２を配置した自動車サイドドア１ａの下部構造であって、前記インナパネル３を１〜４ｍｍの厚さを有するアルミニウム合金パネルから構成し、このインナパネル２の上部に、ドアウエストリインフォースの代わりに、このインナパネル２自体の成形によって、凹凸断面形状を有するリブ１０を一体に設けて補強する。【選択図】図１
2010023716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体側面側を構成するアウタパネルに対して車室側を構成するインナパネルを配置した自動車サイドドアの下部構造であって、前記インナパネルを１〜４ｍｍの厚さを有する単一のアルミニウム合金パネルから構成し、このインナパネルの上部には、補強部材であるドアウエストリインフォースに代えて、このインナパネル自体から成形されたリブが一体に設けられており、このリブは車体の上下方向に亙る凹凸断面形状を有するとともに、前記インナパネルの車体の前後方向に亙って延在しており、このリブを延在させた前記インナパネル上部の曲げ強度を、このリブを延在させた前記インナパネル上部の車体前後方向に垂直な断面における、側面衝突荷重で生じる曲げに対する全塑性モーメントとして、３００Ｎ・ｍ以上としたことを特徴とする自動車サイドドアの下部構造。
【請求項２】
車体側面側を構成するアウタパネルに対して車室側を構成するインナパネルを配置した自動車サイドドアの下部構造であって、前記インナパネルを１〜４ｍｍの厚さを有して互いに接合された２枚のアルミニウム合金パネルから構成するとともに、このインナパネルの上部側を構成するアルミニウム合金パネルを下部側を構成するアルミニウム合金パネルよりも厚肉とし、更に、このインナパネルの上部側を構成するアルミニウム合金パネルの上部には、補強部材であるドアウエストリインフォースに代えて、このインナパネル自体から成形されたリブが一体に設けられており、このリブは車体の上下方向に亙る凹凸断面形状を有するとともに、前記インナパネルの車体の前後方向に亙って延在しており、このリブを延在させた前記インナパネル上部の曲げ強度を、このリブを延在させた前記インナパネル上部の車体前後方向に垂直な断面における、側面衝突荷重で生じる曲げに対する全塑性モーメントとして、３００Ｎ・ｍ以上としたことを特徴とする自動車サイドドアの下部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の側面衝突（側突）に対応できる、衝突安全性に優れ、また、軽量で組み立てが容易な自動車サイドドアの下部構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の代表的な自動車サイドドアの下部構造を図８、９に示す。図８は自動車サイドドアの下部構造の斜視図、図９は図８のＡ−Ａ線断面図である。図８、９において、自動車サイドドアの下部構造１００では、車体側面側を構成するアウタパネル１０２に対して、車室側を構成するインナパネル１０１を配置している。そして、インナパネル１０１とアウタパネル１０２とによって、内部の空間１０５を有する箱型中空構造体を形成している。これによって、図９の矢印方向で示す車体側方（図の左側）からの側面衝突による荷重（衝突エネルギ）が負荷された際にも、自動車サイドドアの下部構造としての必要剛性や必要強度を確保することができる。
【０００３】
ここで、側面衝突の安全基準によれば、側面衝突の速度がより増したとしても、サイドドアが大きく変形して車室内に入り込み、車室内の乗員の安全を損なうことがあってはならない。このため、ドアインナパネル１０１の上部には、自動車サイドドアの下部構造の上部側の補強用として、ドアウエストリインフォース（あるいはリインフォースアッパ）１０３が補強部材として設けられている。
【０００４】
このドアウエストリインフォース１０３は、自動車サイドドアの下部構造の下部側を補強するドアビーム１０４とともに、自動車サイドドアの下部構造が側面衝突によって大きく変形して車室内に入り込み、車室内の乗員の安全を損なうことを防止する重要な役割を果たす。即ち、車体の側方側により突出したドアビーム１０４が、側面衝突前半での衝突エネルギーの吸収を受け持つ。次に、より車室内側に位置するドアウエストリインフォース１０３が側面衝突後半での衝突エネルギーの吸収を受け持つ。
【０００５】
このドアウエストリインフォース１０３は、通常は、ドアインナパネル１０１とは別に、プレス成形などで別途、所望のパネル形状に成形して製造した部材を、溶接やリベット接合などの方法でドアインナパネル１０１に装着して使われる。しかし、このような補強方法では、ウエストリインフォース１０３を別部品としてプレス成形するための製造コストがかかるほか、自動車サイドドアの下部構造の部品点数の増加による、管理費増加や、溶接やリベット接合などの接合コストの増加などの問題がある。また、側面衝突時に、衝突エネルギーの大きさによっては、これらの接合部が破損し、自動車サイドドアの下部構造が大きく変形して車室内に入り込み、車室内の乗員の安全を損なうなど、安全性の低下の問題があった。
【０００６】
一方、近年、排気ガス等による地球環境問題に対して、自動車などの輸送機の車体の軽量化による燃費の向上が追求されている。このため、特に、自動車の車体に対し、従来から使用されている鋼材に代わって、圧延板や押出形材など、より軽量なアルミニウム合金材の適用が増加しつつある。この内、自動車サイドドアの下部構造である、アウタパネル (外板) やインナパネル (内板) にも、Al-Mg-Si系のAA乃至JIS 6000系(以下、単に6000系と言う) やAl-Mg 系のAA乃至JIS 5000系 (以下、単に5000系と言う) などのアルミニウム合金板の使用が検討されている。
【０００７】
しかし、これらインナパネルやアウタパネルをアルミニウム合金板（パネル）とした例では、軽量化のために例えば１．２ｍｍ以下に板厚を薄くしている。このような薄肉化のもとで、近年、特に基準が厳しくなっている側面衝突に対応するためには、ドアの剛性や強度を確保するために、自動車サイドドアの下部構造の、前記したドアウエストリインフォース１０３や、図９における下部を補強するドアビーム１０４に加えて、更に多くの補強材を必要とする。言い換えると、前記自動車サイドドアの下部構造の部品点数を減らしたいにもかかわらず、側面衝突の安全性や強度上からは、とても、ドアウエストリインフォース１０３を省けるものではなかった。
【０００８】
このため、例えインナパネルをアルミニウム合金化しても、このような多くの補強材の設置に伴う、溶接、セルフピアシングリベットなどの接合箇所は多くなり、その接合のための手間も多くなる。また、補強材の設置に伴う重量増加も、アルミニウム合金使用の軽量化の利点を損なう。更に、接合部が多いと、前記した通り、側面衝突時に、衝突エネルギーの大きさによっては、これらの接合部が破損し、自動車サイドドアの下部構造が大きく変形して車室内に入り込み、車室内の乗員の安全を損なうなど、安全性低下の問題が現にある。
【０００９】
これに対して、本発明者らは、側面衝突に対応できる必要強度や剛性を満たし、衝突安全性に優れ、軽量で、かつ成形や組み立てが容易な、自動車サイドドア用アルミニウム合金インナパネルを提案してきた。例えば、特許文献１では、自動車のサイドドアのインナパネルを、一枚の比較的厚板からなるアルミニウム合金板とし、軽量化のために、このインナパネル中央部に矩形状の大きな中抜き部（スペース）を設けた例を提案した。また、特許文献２では、アルミニウム合金薄板成形パネルを車室側とアウタパネル側とで２枚重ね合わせてインナパネルとなし、インナパネル中央部と周縁部の両方に、閉断面空間を形成した例を提案した。
【００１０】
これらの特許文献１、２では、インナパネルの中央部や周縁部に、側面衝突に対応できる深い（ドア厚みを確保した）断面空間を形成できる。このため、インナパネル中央部や周縁部の強度、剛性を格段に向上させることができ、従来のように、多くの補強材を必要とせずに、基準が厳しくなっている側面衝突に対応することができる。また、成形パネルを厚くするか、成形パネルを２枚重ね合わせることによって、インナパネルに必要な、大きな成形深さを確保することができる。このため、鋼板に比してプレス成形しにくい素材アルミニウム合金薄板の問題を解消して、前記側面衝突に対応できるインナパネルの成形深さ（ドア厚み）を有するアルミニウム合金インナパネルを製作することができる。
【特許文献１】特開２００６−９６１７９号公報
【特許文献２】特開２００６−３０６１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前記した側面衝突の安全基準による側面衝突試験においては、自動車車体の側面に、先端にバリアを設けた台車を時速５０ｋｍ前後で衝突させる。このような側面衝突試験においては、自動車車体のＢピラーなどの車体骨格部材と共に、ドアパネルにも衝撃荷重が加わり、サイドドアは車室方向へ侵入するような変形を示す。
【００１２】
ここで、最近発表された欧州の車両安全性にかかわる第三者評価であるEuro−NCAPの側面衝突試験の変更案では、側面衝突における自動車の安全基準をより厳しくするために、試験条件が更に厳しくなっている。例えば、試験に用いられる台車重量が従来の９５０ｋｇから１５００ｋｇへと大幅に重くなる他、台車前面のバリアのうち、ドアに衝突する部分のアルミニウムハニカムをより硬くするような変更が加えられている。このような変更により、この欧州のEuro−NCAPによる側面衝突試験では、サイドドアパネルに加わる衝撃荷重は、従来よりも格段に大きくなる。
【００１３】
このような欧州のEuro−NCAPによる側面衝突試験に対しては、前記特許文献２、３で提案されているような、アルミニウム合金インナパネルからなるサイドドアであっても、条件によっては、自動車サイドドアの下部構造が車室方向へ侵入するような変形を抑制することはできない可能性がある。このため、アルミニウム合金インナパネルからなる自動車サイドドアにおいても、条件が厳しくなっている側面衝突に際して、サイドドア（自動車サイドドアの下部構造）が大きく変形して車室内に入り込むことの無い、衝突安全性に優れることが求められている。
【００１４】
但し、幾ら、アルミニウム合金インナパネルからなる自動車サイドドアの下部構造が、このような側面衝突安全性に優れていても、前記ドアウエストリインフォースなどの多くの補強部材の使用によって重量が増加したり、また、部品点数の増加によって、組み立てや製作が煩雑化しては、やはり実用性の点で意味がなくなる。
【００１５】
したがって、本発明は、前記ドアウエストリインフォースなどの補強部材を省略しても、側面衝突に対する衝突安全性に優れ、しかも軽量で組み立てが容易な自動車サイドドアの下部構造を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この目的を達成するために、本発明の衝突安全性に優れた自動車サイドドアの下部構造の要旨は、車体側面側を構成するアウタパネルに対して車室側を構成するインナパネルを配置した自動車サイドドアの下部構造であって、前記インナパネルを１〜４ｍｍの厚さを有する単一のアルミニウム合金パネルから構成し、このインナパネルの上部には、補強部材であるドアウエストリインフォースに代えて、このインナパネル自体から成形されたリブが一体に設けられており、このリブは車体の上下方向に亙る凹凸断面形状を有するとともに、前記インナパネルの車体の前後方向に亙って延在しており、このリブを延在させた前記インナパネル上部の曲げ強度を、このリブを延在させた前記インナパネル上部の車体前後方向に垂直な断面における、側面衝突荷重で生じる曲げに対する全塑性モーメントとして、３００Ｎ・ｍ以上としたことである。
【００１７】
また、この目的を達成するために、本発明の衝突安全性に優れた自動車サイドドアの下部構造の別の要旨は、車体側面側を構成するアウタパネルに対して車室側を構成するインナパネルを配置した自動車サイドドアの下部構造であって、前記インナパネルを１〜４ｍｍの厚さを有して互いに接合された２枚のアルミニウム合金パネルから構成するとともに、このインナパネルの上部側を構成するアルミニウム合金パネルを下部側を構成するアルミニウム合金パネルよりも厚肉とし、更に、このインナパネルの上部側を構成するアルミニウム合金パネルの上部には、補強部材であるドアウエストリインフォースに代えて、このインナパネル自体から成形されたリブが一体に設けられており、このリブは車体の上下方向に亙る凹凸断面形状を有するとともに、前記インナパネルの車体の前後方向に亙って延在しており、このリブを延在させた前記インナパネル上部の曲げ強度を、このリブを延在させた前記インナパネル上部の車体前後方向に垂直な断面における、側面衝突荷重で生じる曲げに対する全塑性モーメントとして、３００Ｎ・ｍ以上としたことである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、アウタパネルとインナパネルの両方をアルミニウム合金パネルとしたオールアルミサイドドアを含め、鋼板製アウタパネルとアルミニウム合金インナパネルのハイブリッド構造とした自動車サイドドアにも適用できる。
【００１９】
本発明では、インナパネルの上部に、従来設けられていた補強部材であるドアウエストリインフォースの代わりに（ドアウエストリインフォースを無くして）、このインナパネル自体から成形されたリブを設けて補強する。この際には、前記リブの断面を、側面衝突荷重で生じる曲げに対する全塑性モーメントとして一定以上とする補強を行う。言い換えると、このような一定以上の補強効果となるように、インナパネルの上部にリブを一体に設けて補強する。
【００２０】
このため、本発明は、前記ドアウエストリインフォースなどの補強部材を省略しても、前記した基準が厳しくなっている側面衝突に対応できる、ドアの必要剛性や強度を確保することができる。また、これを、大きく重量増加させることなく、軽量でかつ成形や組み立てが容易に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施の形態について、図を用いて、以下に詳細に説明する。以下、本発明の自動車サイドドア下部構造の実施態様を、図１から７を用いて説明する。図１、３は本発明自動車サイドドアの斜視図（組み立て後の図）、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図４は図３のＡ−Ａ線断面図である。また、図５〜図７は図１か図３のいずれかのＡ−Ａ線断面図である。
【００２２】
自動車サイドドアの基本構造：
図１、図２において、自動車サイドドアの下部構造１ａでは、車体側面側を構成するアウタパネル（外板）３に対して、車室側を構成するインナパネル（内板）２を配置している。そして、インナパネル２とアウタパネル３とによって、内部の空間４を有する箱型中空構造体を形成している。この空間４の厚み（車体幅方向の厚み）は、側面衝突に対応したドア厚みを確保する。これによって、図２の矢印方向で示す車体側方（図の左側）からの側面衝突による荷重（衝突エネルギ）が負荷された際にも、自動車サイドドアの下部構造１ａや１ｂとしての必要剛性や必要強度を確保することができる。なお、図２以外の、後述する各断面図４、５、６、７でも、この図２と同様に、側面衝突による荷重負荷方向を矢印で示している。
【００２３】
インナパネル板厚：
自動車サイドドア下部構造１ａ、１ｂのインナパネル２は、前記した１〜４ｍｍの厚さを有するアルミニウム合金パネルから構成している。インナパネルの板厚が４ｍｍを超えて厚過ぎると、重量が重くなり、従来の薄鋼板素材に比べた、インナパネルへのアルミニウム合金板（パネル）採用の軽量化の利点が無くなり、また、素材アルミニウム合金板のインナパネルへのプレス成形性も低下する。一方、インナパネルの板厚が１ｍｍ未満と薄過ぎると、このインナパネルの上部に、本発明におけるリブを設けても、また、リブの高さ（深さ）を大きくする、あるいはリブの数を増しても、補強効果が出ない。このため、このリブを設けたインナパネル上部を曲げた際の全塑性モーメントとしても３００Ｎ・ｍ以上とすることができない。したがって、インナパネルの板厚は１〜４ｍｍの範囲とする。
【００２４】
図１の自動車サイドドア下部構造１ａのインナパネル２は、単一のパネルからなる態様を示している。この場合、インナパネル２の厚みは、通常は使用する素材アルミニウム合金板（圧延板）の特性から、その部位によらず均等となる。ただ、図１のドアの取り付け部（ヒンジ部）に当たる右側の方のインナパネル２の厚みは、ドア開放時にはフリーとなる左側の方のインナパネル２の重みを支える剛性が必要なために、前記した１〜４ｍｍの厚さ範囲のなかでも、それなりに厚くする必要がある。これは、リブ１０を延在させたインナパネル上部でも同様であり、リブ１０による補強効果を得るためには、前記した１〜４ｍｍの厚さ範囲のなかでも、それなりに厚くする必要がある。
【００２５】
したがって、インナパネル２の厚みは、前記したリブの補強効果発揮と、前記したドアの取り付け部側での必要剛性とから決定される。このため、前記した圧延板など、その部位によらず同じ厚さの板を使用した場合には、ドア開放時にはフリーとなる左側の方のインナパネル２の厚みが過剰となりやすい。このため、もし可能であれば、部分的に、例えば、図１のドアの取り付け部に当たる右側のインナパネル２の厚みを厚く、左側の方のインナパネル２を薄くする、テーラードブランク材のような差厚インナパネル２としても良い。
【００２６】
差厚インナパネル：
図３の自動車サイドドア下部構造１ｂのインナパネルは、このような差厚インナパネルとした例を示している。即ち、図３のインナパネルは、図１のような単一のアルミニウム合金パネル（単板）ではなく、インナパネル２と、リブ１０を延在させたインナパネル上部を構成するインナパネル６との、別個の２枚のパネルを接合した分割構造となっている。
【００２７】
このインナパネル上部を構成するインナパネル６は、リブ１０を延在させたインナパネル上部を構成し、横方向に延在する６ａ部分と、図３のドアの取り付け部（ヒンジ部）側であって、図３の右側に縦方向に延在する６ｂ部分とからなる。これは、これら６ａ部分と６ｂ部分とが共に、強度および剛性が必要なインナパネル部分であることによる。
【００２８】
即ち、インナパネルをこのような２枚の分割構造とすることによって、リブ１０を延在させたインナパネル上部側と、図３のドアの取り付け部（ヒンジ部）に当たるインナパネル側（右側）との厚みを、１〜４ｍｍの厚さから選択される、比較的厚肉とすることができる。これによって、これらのインナパネル部分の強度や剛性を高め、前記リブ１０の補強効果をより高めることができる。
【００２９】
その一方で、過剰な厚肉化が不要である、ドア開放時にはフリーとなる左側のインナパネル２の厚みは、１〜４ｍｍの厚さから選択される、比較的薄肉とすることができる。したがって、リブ１０を延在させたインナパネル上部側や、ドアの取り付け部に当たるインナパネル側との厚みを厚くしても、インナパネル全体での重量増加を抑制することができる。このため、テーラードブランク材のような差厚板（パネル）が適用できる。この場合には、一体のテーラードブランク材に対して、インナパネル本体２のプレス成形と、上部インナパネル６自体のプレス成形およびリブ１０を形成するプレス成形とを同時にあるいは連続的に行うこととなる。
【００３０】
また、インナパネルをこのような２枚の分割構造とすれば、個別のインナパネルを各々別個にプレス成形した後で、互いに接合して、インナパネルとして一体化することもできる。これによって、大型パネルであるインナパネル本体２のプレス成形と、上部インナパネル６自体のプレス成形およびリブ１０を形成するプレス成形とを、別個に行うことができ、鋼板よりも難成形素材であるアルミニウム合金板のインナパネルへのプレス成形を容易にする。
【００３１】
これらインナパネル２と、リブ１０を延在させたインナパネル上部を構成するインナパネル６との、重ね合わせ部や突き合わせ部における接合は、特別な手段は不要で、通常の（汎用される）接合方法が使用できる。例えば、接合条件や接合強度と作業性などを考慮して、スポット溶接、摩擦攪拌溶接（ＦＳＷ）溶接、アーク、レーザなどの種々の溶接方法が適用できる。また、ＳＰＲ（セルフピアシングリベット）、ボルト結合（通常のボルト、ナット方式でも、スタッドボルトなどの方式でも可）、メカニカルクリンチングなどの機械的な接合が適用できる。更に接着剤による接着なども適用できる。また、これら接合手段は、各々単独でも、あるいは種々組み合わせて適用してもよい。
【００３２】
自動車サイドドア下部構造の補強（リブの設計条件）：
本発明では、特徴的には、このようなインナパネル２の上部に、図１〜７に各々示すように、このインナパネル自体から成形されたリブ１０を一体に設けて補強する。このリブ１０は、車体の上下方向に亙る凹凸断面形状を有するとともに、インナパネルの車体の前後方向に亙って延在するものである。そして、重要なことは、本発明では、このリブ１０を、従来はインナパネル２の上部（ドアウエストリインフォース部）に必ず設けられていた、補強部材であるドアウエストリインフォースの代わりに（ドアウエストリインフォースを無くして）設けるものである。
【００３３】
このリブ１０は、素材アルミニウム合金板をインナパネル２にプレス成形する際に、インナパネル２の上部に相当する素材アルミニウム合金板部位を、同時にプレス成形することによって、インナパネル２の上部（ドアウエストリインフォース部）自体に一体に形成される。これは、図１のような単一のパネルからなるインナパネル２の態様のように均一の板厚を有する場合でも、テーラードブランク材のような差厚板であっても同様である。また、図３のような分割されたインナパネル２、６の態様では、板厚の異なる各素材アルミニウム合金板を、各々インナパネル２、６の形状にプレス成形し、インナパネル６の上部自体に一体にリブ１０を形成する。
【００３４】
図１、２の通り、リブ１０の車体の上下方向（図の上下方向）の断面形状は、車体側面側へ凸な畝状の凸条１１、１２と、車体側面側へ凹な畝状の凹条１３、１４とが交互にかつ略平行に並ぶ凹凸断面形状を有する。したがって、本発明で言うリブとは、これらインナパネルの車体の前後方向に亙って延在する畝状の凸条と凹条とが、車体の上下方向に亙って交互にかつ略平行に並んだ、凹凸形状部分を言う。ここで、凹凸の断面の形状自体は、図２、４のような矩形状の凹凸か、波形などの曲線状の凹凸かは問わない。
【００３５】
これらのリブ１０における凸条１１、１２や凹条１３、１４は、車体の上下方向に亙る高さ（深さ）ｈや幅ｗを互いに全て同じとしても良く、互いに違えても良い。ただ、これら高さ（深さ）ｈや幅ｗは、高い（深い）乃至大きいほど、補強効果が増して好ましい。この補強効果は、当然他の要素や条件も関係するが、高さ（深さ）ｈによる補強効果を増し、後述するインナパネル上部の強度を満足させるためには、前記リブ１０の凹凸断面形状における凸条１１、１２や凹条１３、１４の個々の凹凸の高さｈが１８ｍｍ以上であること、凹凸の幅ｗが１５ｍｍ以上であることが好ましい。
【００３６】
また、リブ１０の凸条１１、１２や凹条１３、１４の数も、多いほど補強効果が増して好ましい。このため、凸条１列と凹条１列との組み合わせが、少なくとも１列以上あることが好ましい。例えば、図１、３の場合は、リブ１０を、凸条１１、１２や凹条１３、１４として、凸条１列と凹条１列との組み合わせが２個の２列としている。ただ、このリブ１０の凸条と凹条の数は、成形できるかどうかによって、その上限が決まる。
【００３７】
また、後述するインナパネル上部の強度を満足できれば、これらのリブ１０における凸条１１、１２や凹条１３、１４は、必ずしも、車体前後方向に、互いに平行にあるいは互いに水平に設ける必要はなく、傾かせて設けても良い。また、これらのリブ１０における凸条１１、１２や凹条１３、１４は、必ずしも直線状や連続的でなくとも、曲線を持たせても、断続的であっても良い。即ち、リブ１０は必ずしもインナパネルの車体の前後方向に亙って連続して延在させずとも、あるいは、インナパネルの車体の前後方向の全域に亙って延在させずとも良い。また、インナパネルの車体の前後方向に亙って、リブ１０がある部分と無い部分とができるように断続的に設けても良い。
【００３８】
但し、これらのリブ１０における凸条１１、１２や凹条１３、１４の補強効果を増すためには、リブ１０をインナパネルの車体の前後方向に亙って延在させることが必要である。これらのリブ１０における凸条１１、１２や凹条１３、１４のインナパネルの車体の前後方向に亙る長さｌは、長いほど補強効果に大きく寄与し、ｌが短か過ぎると、補強効果が小さくなるので、インナパネル上部補強位置（ウエストリインフォース部）の車体の前後方向に亙る長さに対応して、この長さに近似した長さｌが必要である。
【００３９】
このリブ１０を設けるインナパネル２の上部位置は、前記した図９の従来のドアウエストリインフォース１０３を設ける位置として、補強効果が最大となるインナパネルの上部補強位置（ウエストリインフォース部）と同じでよい。これらのリブ１０は、インナパネル２自体のプレス成形などによって、インナパネル２に設ける。
【００４０】
ここで、リブ１０をインナパネル２とは別個の補強部材として、別途製作し、前記した図９の従来のドアウエストリインフォース１０３のように、インナパネル２の上部補強位置に接合して一体化させた場合には、前記した通り、自動車サイドドアの下部構造の部品点数の増加による管理費や接合コストが増加する。また、側面衝突時に、衝突エネルギーの大きさによっては、これらの接合部が破損し、自動車サイドドアの下部構造が大きく変形して車室内に入り込み、車室内の乗員の安全を損なうなど、安全性が低下する。
【００４１】
図５〜図７は図１、２の変形例である。図５はインナパネル２上部のリブ１０の取付部に対して、成形パネル７をインナパネル２の上部外側から取付け、凹条１３、１４、１５の形成する空間を閉空間として補強したものである。図６はインナパネル２上部のリブ１０の取付部に対して、成形パネル８をインナパネル２の上部内側から取付け、凸条１１、１２の形成する空間を閉空間として補強したものである。図７は前記図５の態様の更なる変形例であって、凹条１３、１４、１５の形成する各閉空間内に発泡樹脂を充填して、補強したものである。
【００４２】
なお、これらの成形パネル７、８は、前記した図９の従来のドアウエストリインフォース１０３ではなく、前記閉空間を形成するための蓋の役割を果たすだけのパネルである。しかも、これらの成形パネル７、８は、前記従来の鋼製のドアウエストリインフォース１０３ではなく、インナパネル２と同じく、アルミニウム合金板からなる薄板の成形パネルに過ぎない。これら成形パネル７、８の接合は、前記したインナパネル２とインナパネル６との接合手段と同じで良い。
【００４３】
インナパネル上部の強度：
本発明では、以上説明したリブ１０の設計条件や実施態様による補強効果によって、このリブ１０を延在させたインナパネル２の上部＝ウエストリインフォース部の強度、剛性を著しく向上させる。具体的には、前記リブ１０を延在させた部分において、前記リブ１０の断面を、側面衝突荷重により生じる曲げに対する全塑性モーメントが３００Ｎ・ｍ以上となるように補強する。この全塑性モーメントは、前記リブ１０の垂直な断面におけるインナパネル２の面外方向曲げに対する全塑性モーメントであって、前記リブ１０の車体前後方向に垂直な断面における、側面衝突荷重で生じる曲げに対する全塑性モーメントである。
【００４４】
この全塑性モーメントは、側面衝突時にインナパネル２の上部に衝突エネルギーが負荷された際の、インナパネル２の上部の曲げ強度の大きさを示しており、側面衝突に対するインナパネル２の上部の強度を測る場合に最適な尺度である。この全塑性モーメント量は、土木や建築などの分野、たとえば『土木学会編  構造力学公式集』などで，梁などの曲げ荷重をうける部材の曲げ強度を設計する際の指標として汎用されている。但し、本発明では、この全塑性モーメント量を、前記土木、建築分野で用いられるような部材全体（本発明分野で言うとドア全体）の曲げ強度の指標として用いるのでは無い。すなわち、本発明では、この全塑性モーメント量を、ドア構造の一部分である、前記リブ１０を設けたドアインナパネルの上部に限定して用いて評価する点が従来と異なる。
【００４５】
インナパネルの上部などが側面衝突荷重を受けて変形する際の、板厚方向の応力状態は全塑性曲げ状態を示す。ので、このときの曲げモーメント、すなわち全塑性モーメントＭｐ（Ｎ・ｍ）は、幅方向に応力分布が均等とすれば、後述する式によって、理論的に求めることができる。この全塑性モーメントが３００Ｎ・ｍ未満では、インナパネル２の上部の強度、剛性が不足し、前記した図９の、従来のドアウエストリインフォース１０３の補強効果よりも小さくなり、本発明を採用する意義が損なわれる。即ち、ドアウエストリインフォースを無くした場合に、側面衝突時にサイドドア（自動車サイドドアの下部構造）が車室方向へ侵入するような変形を抑制できなくなる。
【００４６】
この全塑性モーメントは、プレス成形後であって、ドアへの組み立て前の、ドアインナパネル２の上部の前記リブ１０を延在させた部分の断面における、側面衝突荷重による曲げに対する全塑性モーメントを、断面の計算より求める。具体的には、前記リブ１０の断面として、前記リブ１０における凹条１３の上端からｗｍｍ上方を始点とし、前記リブ１０における凸条１２の下端からｗｍｍ下方を終点とした範囲を考える。そして、この断面の側面衝突荷重による曲げに対する断面の中立軸まわりの全塑性モーメントを計算で求める。ここでｗは凹条１３あるいは凸条１２の幅である。すなわち、全塑性曲げの状態として、断面の中立軸よりも曲げの外側ではすべての場所の曲げ応力が素材耐力σｙに等しく、中立軸よりも内側では素材すべての場所の曲げ応力が−σｙに等しい状態を想定し、その状態における、曲げ応力σと中立軸からの距離ｚによって次式で計算されるモーメントＭｐを全塑性モーメントと定義する。
【００４７】
【数１】
2010023716.tif 000003
上記式において、Ｍｐは全塑性モーメント、Ａはリブ断面全体の断面積、σは曲げ応力、ｚは中立軸からの距離を意味する。
【００４８】
その他の補強：
本発明では、以上説明した態様に、更に、衝突安全性確保のためのリインフォースを設けることを許容する。ただ、本発明では、ドアインナパネルの上部に設けられる、従来のドアアウタウエストリインフォース１０３の代わりに、前記リブ１０を設けるのであって、従来のドアウエストリインフォース１０３のような補強部材は必要ない。本発明においては、前記した通り、ドアインナパネルとして必要な強度や剛性は確保できている。したがって、衝突安全性確保のためのリインフォースを除き、ドアインナパネル自体の全体剛性や強度を上げるためのリインフォースは不要である。ただ、ドア開閉用のヒンジなどのドア部品の補強用に取り付けられるリインフォース設置などは必要に応じて許容される。
【００４９】
以上のように、本発明においては、インナパネルの上部に、従来設けられていたドアウエストリインフォースの代わりに（ドアウエストリインフォースを無くして）、このインナパネル自体を成形することによってリブを設けて補強する。このため、ドアウエストリインフォースなどの部品点数が減り、このような補強材の設置に伴う、溶接、セルフピアシングリベットなどの接合箇所は比較的少なくて済む。また、ドアウエストリインフォースが無くとも、側面衝突時にこのような接合箇所からの破損を防止でき、サイドドアが車室方向へ侵入するような変形を抑制できる。また、その接合のための手間も少なくなる。また、補強材の設置に伴う重量増加も抑制でき、アルミニウム合金使用の軽量化の利点を損なわない。
【００５０】
素材アルミニウム合金板：
インナパネル２、６あるいは前記成形パネル７、８を構成する素材アルミニウム合金板は、ドアインナパネルとして要求される、強度、剛性を確保するために、車体としての使用時の０．２％耐力が１８０ＭＰａ以上の高強度であることが好ましい。これは、アウタパネル３やドアビーム１０４などの補強材でも同様である。素材アルミニウム合金板は、常法により製造された（熱延、冷延後に調質処理）この種構造部材用途に汎用される５０００系、６０００系、７０００系等の汎用アルミニウム合金板が適宜選択される。
【００５１】
その他の自動車サイドドア下部構造：
本発明において、その他の自動車サイドドア下部構造は、公知のものと同様である。例えば、図１、３において、内部の空間４はドアガラスの昇降機構であるウインドレギュレータ等や、ドアミラー駆動用モータ、ドアラッチ機構等を一体にセットされた状態で収容する空間ともなる。また、インナパネル２の中央部などに選択的に設けられた空間５は、インナパネルを軽量化するとともに、前記ウインドレギュレータ、ドアミラー駆動用モータ、ドアラッチ機構等を収容する作業空間ともなる。
【００５２】
ドア下部構造の上部には、図示はしないが、ドア上部の窓部を構成する枠体が、その先端部を、インナパネル２の上端部２ａなどと、溶接あるいは機械的接合により接合されて一体化される。このため、インナパネル２の上端部２ａとアウタパネル３の上端部３ａとで形成される空間は、上部に向かって開放された空間とされる。ドア上部の窓部を構成する枠体は、鋼板製であっても良く、あるいは、ドア軽量化のために、アルミニウム合金製（ハイドロフォームによりアルミニウム合金の管や中空形材を成形するか、アルミニウム合金板を成形したもの）であっても良い。
【００５３】
アウタパネル３は、板厚が１．２ｍｍ以下であるような通常のパネルが使用でき、鋼板をプレス成形したパネルであっても良く、ドア軽量化のために、アルミニウム合金板をプレス成形したパネル (成形アルミニウム合金板からなるパネル) であっても良い。
【００５４】
インナパネル２の下端部２ｂは、ヘミング加工（１８０度折り曲げ加工）された、アウタパネル３の下端部３ｂによって挟み込まれ、接着あるいは溶接、機械的接合により接合される、公知の方法によって一体化される。
【００５５】
また、図１のインナパネル２（図３のインナパネル６）の右端部は、図示はしないが、ドアの取り付けに用いられるヒンジを取り付けるためのフランジ部を各々有する。
【００５６】
ドアビーム：
本発明の図２、４、５〜７における態様における、自動車サイドドアの下部構造の下方側を補強するドアビーム１０４は、前記した図９の従来のドアビームと同じ態様である。即ち、矢印で示す車体の側面衝突による荷重を受けて、車内の乗員保護のためのエネルギ吸収を行なう。このためには、ドアビーム１０４が車体の側方側により突出して延在し、側面衝突荷重をより早く受ける必要がある。このために、ドアビーム１０４は、図示しない取り付け用のブラケット（フランジ）によって、アウタパネル３側の、より車体側面側に張り出されて、設けられている。このドアビーム１０４は、鋼製でも良いが、ドア軽量化のためには、アルミニウム合金製であることが好ましい。この点、ドアビーム１０４が、略矩形断面のアルミニウム合金押出中空形材であれば、前記側面衝突時のエネルギ吸収能が高い点からも好ましい。
【実施例】
【００５７】
以下に、本発明の実施例を説明する。図１、２に示す自動車サイドドアの下部構造を、インナパネル２上部のリブ１０の条件を種々変えて、実際に製造し、ドア単体（自動車サイドドアの下部構造単体）での強度試験を行った。これらの結果を表１に示す。
【００５８】
サイドドア下部の面積は約０．８４ｍ2 、最大幅は約１６０ｍｍとし、ドアインナパネル下部の車体の前後方向の長さを１２００ｍｍ、車体の上下方向の長さを７００ｍｍとした。ドアアウタパネル３には６０００系アルミニウム合金板の１．２ｍｍ板厚材（０．２％耐力２００ＭＰａ）、ドアインナパネル２には同じ６０００系アルミニウム合金板（０．２％耐力１３５ＭＰａ）を用い、表１に示すように、ドアインナパネル２の板厚を種々に変化させた。
【００５９】
リブ１０は、６０００系アルミニウム合金板のドアインナパネル２へのプレス成形時に、ドアインナパネル２の上部位置であるウエストリインフォース部に、パネル上端から車体上下方向に幅ｗｍｍ下方の位置に凹条１３の上端位置がくるように、同時に成形した。これによって形成したリブ１０の条件は、側突方向（車体側面方向) に対して凸な凸条１１、１２の高さｈ、長さｌ、幅ｗ、そして本数（列）を変化させた。因みに、図１、２に示す自動車サイドドアの下部構造では、凸条１１、１２の本数は２列となる。なお、各例毎の凸条同士の高さｈ、長さｌ、幅ｗは全て同じとした。
【００６０】
また、ドアビーム１０４は、断面幅（車体上下方向）４０ｍｍ，高さ（車体幅方向）３８ｍｍ、板厚２〜４ｍｍの中空矩形断面を持つ、長さ１１００ｍｍの７０００系アルミニウム合金押出材（０．２％耐力４００ＭＰａ）とし、ドアアウタパネル３の下部から１００ｍｍの位置に、７０００系アルミニウム合金押出材製のブラケットを用いてボルト接合し、水平に設置した。
【００６１】
（全塑性モーメント）
ドアインナパネル２の全塑性モーメントは、プレス成形後であって、ドアへの組み立て前の、ドアインナパネル２の上部の前記リブ１０を延在させた部分の断面における、側面衝突荷重による曲げに対する全塑性モーメントを前記した式による断面の計算より求めた。
【００６２】
（ドアの強度試験）
ドアの強度試験方法は自動車技術会発行の『乗用車用サイドドアー強度試験方法』によった。この試験方法の概略は、前後を固定された状態のドアに対して円柱状の冶具である圧子（直径３０５ｍｍ）を押し付け、所定のストローク（押込み量：通常は最大３００ｍｍ）の際に、十分高い変形荷重を有するか否かが評価される。本発明では、押込み量が２５０ｍｍでのドアの変形荷重を評価項目とし、この試験によって測定された前記圧子の押込み量が２５０ｍｍでの荷重（ｋＮ）を調査した。この荷重が大きい方が、側面衝突によって車内の方向に変形しにくく衝突安全性が高い。
【００６３】
鋼板製，アルミニウム合金製を含む市販の自動車サイドドアの複数個を、前記した『乗用車用サイドドアー強度試験方法』で評価したところ、最も強度の低いものでは、圧子押込み量２５０ｍｍでの荷重は４０ｋＮであった。そこで、この数値を基準に、試験結果を整理した。これらの試験結果を表１に示す。
【００６４】
発明例１〜３によれば、ドアインナパネル２上部（ウエストリインフォース部）の全塑性モーメントが３００Ｎ・ｍ以上である。この結果、発明例はドアウエストリインフォース１０３を無くし、部品点数を減らした上で、前記目標とした市販のドアに準ずるドア強度が得られている。
【００６５】
これに対して、比較例１〜４においては、リブの設け方が不適切（凸な凸条１１、１２の高さｈ、長さｌ、幅ｗ、本数のいずれかが不足）か、インナパネルの板厚かが不足し、ドアインナパネル２上部（ウエストリインフォース部）の全塑性モーメントが３００Ｎ・ｍ未満と低い。この結果、比較例１〜４は、ドアウエストリインフォース１０３を無くすと、前記目標とした市販のドア強度に到達していない。
【００６６】
以上のことから、本発明による自動車サイドドアの下部構造の有効性や、各要件の臨界的な意義が確認できる。
【００６７】
【表１】
2010023716.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明によれば、前記ドアウエストリインフォースなどの補強部材を省略しても、側面衝突に対する衝突安全性に優れ、しかも軽量で組み立てが容易な自動車サイドドアの下部構造を提供することができる。したがって、本発明は、オールアルミドアを含め、アウタパネルなどをアルミニウム合金とした自動車サイドドアパネルや、アウタパネルを鋼板製とした自動車サイドドアインナパネルに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明自動車サイドドアの下部構造の態様を示す斜視図である。
【図２】図１の断面図である。
【図３】本発明自動車サイドドアの下部構造の別の態様を示す斜視図である。
【図４】図３の断面図である。
【図５】本発明自動車サイドドアの下部構造の別の態様を示す断面図である。
【図６】本発明自動車サイドドアの下部構造の別の態様を示す断面図である。
【図７】本発明自動車サイドドアの下部構造の別の態様を示す断面図である。
【図８】従来の自動車サイドドアの下部構造の態様を示す斜視図である。
【図９】図８の断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１：自動車サイドドアの下部構造、２、６：インナパネル、３：アウタパネル、４、５：空間、７、８：パネル、１０：リブ、１１、１２：凸条、１３、１４、１５：凹条、１０４：ドアビーム、
【図１】
2010023716.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
2010023716.tif 000008
【図５】
2010023716.tif 000009
【図６】
2010023716.tif 000010
【図７】
2010023716.tif 000011
【図８】
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【図９】
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