JP4852017B2 - 車体上部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体外側のアウター部材と車体内側のインナー部材とを閉断面を成すように結合して構成した左右一対のルーフサイドレールを、車両のルーフの左右両側部に沿って車体前後方向に配置し、前記左右一対のルーフサイドレールにピラーの上端および車幅方向に延びる複数のルーフアーチの外端を接続した車体上部構造に関する。

サイドレールアウタとサイドレールインナとを閉断面形状に結合したルーフサイドレールがセンターピラーの上端に接続される位置において、前記サイドレールアウタに車幅方向に延びる２本のビード部を形成することで、側面衝突時にセンタピラーからルーフサイドレールに衝突荷重を効果的に伝達して吸収するものが、下記特許文献１により公知である。

また図６に示すように、ルーフサイドレール０１のアウター部材０２とインナー部材０３との間にスチフナ０４を挟むことで、その曲げ剛性を高めるものも周知である。
特開２００３−２１２１４８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたものは、ルーフサイドレールとセンターピラーとの接続部だけを補強しているので、衝突荷重によりセンターピラーとの接続部以外の部分でルーフサイドレールが折れ曲がってしまい、衝突荷重をルーフアーチに効果的に伝達して分散することができない可能性がある。

また図６に示す、ルーフサイドレール０１のアウター部材０２とインナー部材０３との間にスチフナ０４を挟むものは、スチフナ０４の分だけ重量が増加する問題があるだけでなく、アウター部材０２、インナー部材０３、スチフナ０４およびルーフパネル０５の４枚の部材を重ねてスポット溶接Ｗする必要が生じ、重ねられる部材の枚数が多すぎて確実なスポット溶接が困難になる問題がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ルーフサイドレールの曲げ剛性をスチフナを用いることなく高めることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車体外側のアウター部材と車体内側のインナー部材とを閉断面を成すように結合して構成した左右一対のルーフサイドレールを、車両のルーフの左右両側部に沿って車体前後方向に配置し、前記左右一対のルーフサイドレールにピラーの上端および車幅方向に延びる複数のルーフアーチの外端を接続した車体上部構造において、前記ルーフサイドレールの内部に車体前後方向に延びる補強パイプを配置し、前記補強パイプの両端に溶接したバルクヘッドを前記ルーフアーチの近傍の前記インナー部材に溶接し、前記左右一対のルーフサイドレールと、それらの前端間を接続する前部ルーフアーチとを、左右一対の前部トラス部材で接続して補強するとともに、前記左右一対のルーフサイドレールと、それらの後端間を接続する後部ルーフアーチとを、左右一対の後部トラス部材で接続して補強したことを特徴とする車体上部構造が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記バルクヘッドは前記補強パイプの端面が溶接される端壁と、前記補強パイプの端部外周の少なくとも一部を覆う側壁とを備え、前記端壁に前記補強パイプの端面外周の少なくとも一部を囲むビードを形成したことを特徴とする車体上部構造が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、前記バルクヘッドの周壁は、前記アウター部材の内面に当接する当接面を有することを特徴とする車体上部構造が提案される。

尚、実施の形態のフロントピラー１２、センターピラー１３およびリヤピラー１４は本発明のピラーに対応し、実施の形態の第１〜第５ルーフアーチ１５〜１９は本発明のルーフアーチに対応し、特に第１ルーフアーチ１５および第５ルーフアーチ１９はそれぞれ本発明の前部ルーフアーチおよび後部ルーフアーチに対応する。

請求項１の構成によれば、車両のルーフの左右両側部に沿って車体前後方向に配置したルーフサイドレールの内部に車体前後方向に延びる補強パイプを配置し、補強パイプの両端に溶接したバルクヘッドをルーフアーチの近傍でルーフサイドレールのインナー部材に溶接したので、車両の側面衝突時にセンターピラーから一方のルーフサイドレールに作用する衝突荷重を補強パイプで受け止め、ルーフサイドレールのアウター部材およびインナー部材間にスチフナを配置することなくルーフサイドレールの折れ曲がり抑制し、衝突荷重をルーフアーチを介して他方のルーフサイドレールに伝達して効果的に吸収することができる。特に、スチフナが不要になることで、アウター部材およびインナー部材をスポット溶接する場合に重ね合わされる部材の数を減らし、スポット溶接の確実性を高めることができる。

しかも左右一対のルーフサイドレールと、それらの前端間を接続する前部ルーフアーチとを左右一対の前部トラス部材で接続し、左右一対のルーフサイドレールと、それらの後端間を接続する後部ルーフアーチとを左右一対の後部トラス部材で接続したので、ルーフサイドレール、ルーフアーチおよびトラス部材でトラス構造を構成し、衝突荷重をトラス部材およびルーフアーチを介して他方のルーフサイドレールに更に効率的に伝達して一層効果的に吸収することができる。

また請求項２の構成によれば、バルクヘッドは補強パイプの端面が溶接される端壁と、補強パイプの端部外周の少なくとも一部を覆う側壁とを備えており、その端壁に補強パイプの端面外周の少なくとも一部を囲むビードを形成したので、補強パイプに作用した荷重でバルクヘッドの端面が圧壊するのをビードの補強効果で抑制し、前記衝突荷重を補強パイプ、バルクヘッドおよびインナー部材を経てルーフアーチに効果的に伝達することができる。

また請求項３の構成によれば、バルクヘッドの周壁に設けた当接面をルーフサイドレールのアウター部材の内面に当接させたので、ルーフサイドレールに作用する衝突荷重によるアウター部材の圧壊を抑制するとともに、前記衝突荷重を補強パイプ、バルクヘッドおよびインナー部材を経てルーフアーチに効果的に伝達することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図４は本発明の第１の実施の形態を示すもので、図１は自動車のルーフ部の骨格を車体左側の斜め上方から見た図、図２は図１の２部拡大図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図３の４−４線断面図である。

図１に示すように、自動車のルーフ部の側縁に沿って車体前後方向に延びるルーフサイドレール１１の前端にはフロントピラー１２の上端が接続され、中間部にはセンターピラー１３の上端が接続され、後端にはリヤピラー１４の上端が接続される。左右のルーフサイドレール１１，１１は車体左右方向に平行に延びる５本のルーフアーチ１５〜１９により相互に接続される。最も前側に位置する第１ルーフアーチ１５はフロントピラー１２の上端に接続され、最も後側に位置する第５ルーフアーチ１９はリヤピラー１４の上端に接続され、中央の第３ルーフアーチ１７はセンターピラー１３の上端に接続され、前から２番目の第２ルーフアーチ１６はフロントピラー１２およびセンターピラー１３の間に接続され、前から４番目の第４ルーフアーチ１８はセンターピラー１３およびリヤピラー１４の間に接続される。

図３に示すようにルーフサイドレール１１は車体外側に位置するアウター部材２０と車体内側に位置するインナー部材２１とで構成される。アウター部材２０の両側縁に形成されたフランジ２０ａ，２０ｂと、インナー部材２１の両側縁に形成されたフランジ２１ａ，２１ｂとがスポット溶接Ｗ１…，Ｗ２…により結合され，これによりルーフサイドレール１１は閉断面に形成される。このとき、アウター部材２０およびインナー部材２１の上側のフランジ２０ａ，２１ａの上面にルーフパネル２２の側縁が重ね合わされ、前記スポット溶接Ｗ１により同時に結合される。

また第１〜第５ルーフアーチ１５〜１９の端部は、アウター部材２０およびインナー部材２１の上側のフランジ２０ａ，２１ａの下面に重ね合わされ、前記スポット溶接Ｗ１により同時に結合される。このとき、ルーフパネル２２、アウター部材２０、インナー部材２１およびルーフアーチ１５〜１９が４枚重ねになって確実なスポット溶接Ｗ１ができなくなるのを防止するために、スポット溶接Ｗ１を行う部分でルーフパネル２２の側縁に局部的な切欠き（図示せず）を形成し、その部分でアウター部材２０、インナー部材２１およびルーフアーチ１５〜１９を３枚重ねにして確実なスポット溶接Ｗ１を可能にしている。

図１〜図４に示すように、ルーフサイドレール１１の内部には、ルーフサイドレール１１の湾曲に沿うように湾曲させた金属製の補強パイプ２３が配置される。補強パイプ２３の前端は第２ルーフアーチ１６の近傍でルーフサイドレール１１のインナー部材２１にバルクヘッド２４を介して固定され、補強パイプ２３の後端は第４ルーフアーチ１８の近傍でルーフサイドレール１１のインナー部材２１にバルクヘッド２４を介して固定される。補強パイプ２３の前後の固定部の構造は実質的に同一であるため、その代表として前側の固定部の構造を説明する。

金属板材をプレス成形したバルクヘッド２４は、補強パイプ２３の軸線Ｌに直交する方向に平面状に延びる端壁２５を備えており、この端壁２５の中央部に補強パイプ２３の端部がＭＩＧ溶接Ｗ３される。端壁２５には補強パイプ２３の周囲をＵ字状に囲むように溝状のビード２５ａが形成される。また端壁２５の二つの側縁から二つのフランジ２５ｂ，２５ｃが突設され、これら二つのフランジ２５ｂ，２５ｃはインナー部材２１の内面にスポット溶接Ｗ４…される。

バルクヘッド２４の端壁２５の四つの辺から、補強パイプ２３の軸線Ｌ方向に四つの側壁２６〜２９が突設され、その一つの側壁２６から張り出すフランジ２６ａがインナー部材２１の内面にスポット溶接Ｗ５…される。四つの側壁２６〜２９のうち、フランジ２６ａを持つ側壁２６から最も遠い側壁２９の外面は、アウター部材２０の内面に当接する当接２９ａとされる。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

車両の側面に他車両が衝突すると、その衝突荷重がセンターピラー１３の上端から一方のルーフサイドレール１１の前後方向中央部に伝達され、ルーフサイドレール１１を車体内側に向けて折り曲げるような曲げモーメントが作用する。しかしながら、ルーフサイドレール１１の内部には高強度の補強パイプ２３が配置されていて曲げ剛性が高められているため、ルーフサイドレール１１は容易に折れ曲がることがない。これにより、ルーフサイドレール１１から第２ルーフアーチ１６、第３ルーフアーチ１７および第４ルーフアーチ１８を介して他方のルーフサイドレール１１に衝突荷重を伝達して吸収することができ、最初に衝突荷重が伝達される前記一方のルーフサイドレール１１の変形を最小限に抑えて車室を保護することができる。

また補強パイプ２３の端部をルーフサイドレール１１の内部に支持するバルクヘッド２４の端壁２５が補強パイプ２３の端部を囲むように形成されたビード２５ａを備えているため、そのビード２５ａでバルクヘッド２４の剛性を高めて衝突荷重を補強パイプ２３からルーフサイドレール１１のインナー部材２１に効果的に伝達することができる。更に、バルクヘッド２４の一つの側壁２９をルーフサイドレール１１のアウター部材２０の内面に当接させたので、ルーフサイドレール１１のアウター部材２０およびインナー部材２１をバルクヘッド２４で接続し、側面衝突の衝突荷重に対するルーフサイドレール１１の潰れ剛性を高めることができる。

以上のように、ルーフサイドレール１１の内部に補強パイプ２３を配置したので、従来のスチフナを廃止しながらルーフサイドレール１１の曲げ剛性を確保することができる。またスチフナを廃止したことでルーフサイドレール１１のアウター部材２０およびインナー部材２１の溶接部にスチフナを重ね合わせる必要がなくなり、スポット溶接Ｗ１で同時に溶接する板材の枚数を１枚減らして確実な溶接を可能にすることができる。

また補強パイプ２３は、一般のパイプ材を所定長さに切断して湾曲させただけの構造であるため、そのコストを極めて低く抑えることができる。

次に、図５に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。

第２の実施の形態は、左右のルーフサイドレール１１，１１が第１ルーフアーチ１５（前部ルーフアーチ）の両端に接続される角部を左右の前部トラス部材３０，３０で斜めに連結してトラス構造とし、かつ左右のルーフサイドレール１１，１１が第５ルーフアーチ１９（後部ルーフアーチ）の両端に接続される角部を左右の後部トラス部材３１，３１で斜めに連結してトラス構造とすることで、左右のルーフサイドレール１１，１１、第１ルーフアーチ１５、第３ルーフアーチ１７および第５ルーフアーチ１９で構成される四角形の枠を補強したものである。

尚、第２の実施の形態では、第１の実施の形態の第２ルーフアーチ１６および第４ルーフアーチ１８は廃止されているが、それを残すことも可能である。

この構成により、側面衝突の荷重が左右一方のルーフサイドレール１１に入力されたとき、その荷重を前部トラス部材３０，３０および後部トラス部材３１，３１を介して左右他方のルーフサイドレール１１に伝達し、補強パイプ２３の補強効果との協働により左右一方のルーフサイドレール１１の折れ曲がりを一層効果的に防止し、衝突時の車室の損傷を回避することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態では補強パイプ２３を第２ルーフアーチ１６から第４ルーフアーチ１８までの範囲に設けているが、それを第１ルーフアーチ１５あるいは第５ルーフアーチ１９の近傍まで延長しても良い。

第１の実施の形態に係る自動車のルーフ部の骨格を車体左側の斜め上方から見た図 図１の２部拡大図 図２の３−３線断面図 図３の４−４線断面図 第２の実施の形態に係る自動車のルーフ部の骨格を車体左側の斜め上方から見た図 従来例を示す、前記図３に対応する断面図

１１ ルーフサイドレール
１２ フロントピラー（ピラー）
１３ センターピラー（ピラー）
１４ リヤピラー（ピラー）
１５ 第１ルーフアーチ（ルーフアーチ）
１６ 第２ルーフアーチ（ルーフアーチ）
１７ 第３ルーフアーチ（ルーフアーチ）
１８ 第４ルーフアーチ（ルーフアーチ）
１９ 第５ルーフアーチ（ルーフアーチ）
２０ アウター部材
２１ インナー部材
２３ 補強パイプ
２４ バルクヘッド
２５ 端壁
２５ａ ビード
２６ 側壁
２７ 側壁
２８ 側壁
２９ 側壁
２９ａ 当接面
３０ 前部トラス部材
３１ 後部トラス部材

Claims (3)

1. 車体外側のアウター部材（２０）と車体内側のインナー部材（２１）とを閉断面を成すように結合して構成した左右一対のルーフサイドレール（１１）を、車両のルーフの左右両側部に沿って車体前後方向に配置し、前記左右一対のルーフサイドレール（１１）にピラー（１２，１３，１４））の上端および車幅方向に延びる複数のルーフアーチ（１５〜１９）の外端を接続した車体上部構造において、
   前記ルーフサイドレール（１１）の内部に車体前後方向に延びる補強パイプ（２３）を配置し、前記補強パイプ（２３）の両端に溶接したバルクヘッド（２４）を前記ルーフアーチ（１６，１８）の近傍の前記インナー部材（２１）に溶接し、前記左右一対のルーフサイドレール（１１）と、それらの前端間を接続する前部ルーフアーチ（１５）とを、左右一対の前部トラス部材（３０）で接続して補強するとともに、前記左右一対のルーフサイドレール（１１）と、それらの後端間を接続する後部ルーフアーチ（１９）とを、左右一対の後部トラス部材（３１）で接続して補強したことを特徴とする車体上部構造。
2. 前記バルクヘッド（２４）は前記補強パイプ（２３）の端面が溶接される端壁（２５）と、前記補強パイプ（２３）の端部外周の少なくとも一部を覆う側壁（２６〜２９）とを備え、前記端壁（２５）に前記補強パイプ（２３）の端面外周の少なくとも囲むビード（２５ａ）を形成したことを特徴とする、請求項１に記載の車体上部構造。
3. 前記バルクヘッド（２４）の周壁（２６〜２９）は、前記アウター部材（２０）の内面に当接する当接面（２９ａ）を有することを特徴とする、請求項２に記載の車体上部構造。

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