JP2005231410A

JP2005231410A - Upper vehicle body structure of automobile

Info

Publication number: JP2005231410A
Application number: JP2004040126A
Authority: JP
Inventors: 正敏 ▲吉▼田; Masatoshi Yoshida; Koji Fukumoto; 幸司福本
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2004-02-17
Filing date: 2004-02-17
Publication date: 2005-09-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an upper vehicle body structure of an automobile in which the rigidity thereof can be increased without sacrificing the weight reduction when the upper vehicle body structure of the automobile is a composite structure of aluminum alloy and steel. <P>SOLUTION: The upper vehicle body structure of the automobile is constituted by bringing the axes of roof side rails 1a and 1b closer to side panel outer 2a and 2b sides than the axes of the side panel outers 2a and 2b in the longitudinal direction of the vehicle body when the roof side rails 1a and 1b formed of aluminum alloy-made hollow shapes are mounted in spaces of steel-made side panel outers 2a and 2b in an extending manner in the longitudinal direction of the vehicle body. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、自動車車体上部の軽量性に優れ、車体の転倒時の車体上部方向からの耐圧壊性にも優れた自動車上部車体構造に関するものである。 The present invention relates to an automobile upper body structure which is excellent in light weight at the upper part of an automobile body and excellent in pressure resistance from the direction of the upper part of the vehicle body when the vehicle body falls.

自動車の走行性や操作性を向上するために、自動車車体上部の軽量化が有効である。自動車上部車体構造は、ルーフ、ルーフパネルリインフォースメントなどのルーフ補強材、ルーフサイドレール、サイドパネルアウタ（ルーフサイドアウタパネルあるいはサイドメンバアウタパネルなどとも言う）とサイドパネルインナ（ルーフサイドインナパネルあるいはサイドメンバインナパネルなどとも言う）などで構成される。 In order to improve the running performance and operability of the automobile, it is effective to reduce the weight of the upper part of the automobile body. The upper car body structure includes roof reinforcements such as roofs and roof panel reinforcements, roof side rails, side panel outers (also called roof side outer panels or side member outer panels) and side panel inners (roof side inner panels or side member inners). Panel).

これら自動車上部車体構造の軽量化のためには、上記各上部構造構成部材に、従来から使用されてきた鋼材に代わって、アルミニウム合金材を使用することが有効である。 In order to reduce the weight of these upper car body structures, it is effective to use an aluminum alloy material instead of the steel materials conventionally used for each of the upper structure constituent members.

しかし、自動車上部車体構造全てにアルミニウム合金材を使用した場合に、車体衝突時の車体の剛性確保が難しくなる。また、アルミニウム合金材は鋼材に比べれば成形しにくいため、自動車上部車体構造の構成部材に、全てアルミニウム合金材を使用した場合、部材の成形や車体の組み立てが、鋼材に比べれば、やりにくい問題もある。 However, when an aluminum alloy material is used for the entire upper body structure of an automobile, it is difficult to ensure the rigidity of the vehicle body at the time of a vehicle body collision. In addition, since aluminum alloy materials are harder to form than steel materials, when all aluminum alloy materials are used for the components of the upper car body structure, it is difficult to form the members and assemble the car body compared to steel materials. There is also.

このため、アルミニウム合金材の使用は、鋼製パネルの補強材やルーフパネルなどの限定的として、自動車上部車体構造の構成部材のいずれかにアルミニウム合金材を使用し、鋼材との複合構造（ハイブリッド構造）とする方が合理的である。自動車上部車体構造を、このような鋼材との複合構造にした場合でも、全てを鋼材とした場合に比して、アルミニウム合金材使用による上部車体構造の軽量化効果は大きい。 For this reason, the use of aluminum alloy materials is limited to steel panel reinforcements and roof panels, and aluminum alloy materials are used for any of the structural members of the upper car body structure of automobiles. (Structure) is more reasonable. Even when the automobile upper body structure is a composite structure with such a steel material, the weight reduction effect of the upper body structure by using the aluminum alloy material is greater than when all the steel material is used.

この点、従来から、鋼製パネルからなっている自動車のルーフ (屋根) をより軽量なアルミニウム合金製パネルにすることが提案乃至適用されつつある（例えば、特許文献１参照) 。ルーフパネルにアルミニウム合金パネルを適用した場合、太陽放射による侵入熱量の遮熱性を高めることができるなどの利点もある（例えば、特許文献２参照) 。 In this regard, conventionally, it has been proposed or applied to make a lighter aluminum alloy panel for an automobile roof made of a steel panel (see, for example, Patent Document 1). When an aluminum alloy panel is applied to the roof panel, there is an advantage that the heat shielding property of the intrusion heat amount due to solar radiation can be enhanced (for example, see Patent Document 2).

特開平7-132855号公報 (第1 〜2 頁、図1)Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-132855 (Pages 1 and 2, Fig. 1) 特開2002ー234460号公報 (第1 〜2 頁、図1)JP 2002-234460 (Pages 1 and 2, Fig. 1)

また、断面日型形状などのアルミニウム合金製中空形材からなるルーフサイドレールを、鋼製のサイドパネルアウタ空間内に、車体前後方向に延在させて取り付けて、自動車上部車体構造を軽量化するとともに、中空形材に衝撃吸収性を持たせることなども提案されている（例えば、特許文献３、４参照) 。 In addition, the roof side rails made of aluminum alloy hollow shapes such as the shape of a cross-section of the shape of the automobile are attached to the steel side panel outer space so as to extend in the longitudinal direction of the vehicle body, thereby reducing the weight of the upper car body structure. At the same time, it has also been proposed to impart shock absorption to the hollow profile (see, for example, Patent Documents 3 and 4).

特開平7-132855号公報 (第1 〜2 頁、図1)Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-132855 (Pages 1 and 2, Fig. 1) 特開2002-370673 号公報 (第1 〜2 頁、図1)Japanese Patent Laid-Open No. 2002-370673 (pages 1 and 2, Fig. 1)

しかし、上記のように、上記各上部構造構成部材いずれかにアルミニウム合金材を使用し、鋼材との複合構造（ハイブリッド構造）とした場合でも、近年問題となっている自動車車体のロールオーバー対策には不十分となる。 However, as described above, even when an aluminum alloy material is used for any one of the above-mentioned upper structural components and a composite structure (hybrid structure) with steel is used, it is a countermeasure for rollover of an automobile body that has become a problem in recent years. Is insufficient.

即ち、近年、自動車車体が事故などにより転倒して、ルーフから地面等に衝突する際の、衝突荷重に対する自動車上部車体構造の剛性を確保し、乗員の安全性を図ることが課題となっている。これに対して、自動車上部車体構造が全て鋼材製であれば、厚みを上げるなり、補強材を設けるなりの各種対策が可能である。この点は、上記したルーフやルーフサイドレールにアルミニウム合金材を用いた場合でも同様である。しかし、自動車上部車体構造にアルミニウム合金材を用いる場合には、前記した軽量化が前提となっている。このため、軽量化を犠牲にした上記各種対策では、アルミニウム合金材を使用する意義自体が失われる。 That is, in recent years, when the automobile body falls down due to an accident or the like and collides with the ground or the like from the roof, it has become a problem to secure the rigidity of the upper body structure of the automobile with respect to the collision load and to improve the safety of the occupant. . On the other hand, if the upper car body structure of the automobile is entirely made of steel, various measures can be taken such as increasing the thickness and providing a reinforcing material. This point is the same even when an aluminum alloy material is used for the above-described roof or roof side rail. However, when an aluminum alloy material is used for the automobile upper body structure, the above-described weight reduction is a prerequisite. For this reason, the significance itself of using an aluminum alloy material is lost in the above-described various measures at the expense of weight reduction.

このため、上記自動車上部車体構造のいずれかにアルミニウム合金材を使用して、鋼材との複合構造（ハイブリッド構造）とした場合には、軽量化を犠牲にせずに、自動車車体の上記ロールオーバー対策を図る必要がある。 For this reason, when an aluminum alloy material is used for any of the above-described upper car body structures to form a composite structure (hybrid structure) with steel, the above-mentioned rollover countermeasures for the automobile body can be achieved without sacrificing weight reduction. It is necessary to plan.

したがって、本発明の目的は、自動車上部車体構造をアルミニウム合金材と鋼材との複合構造とした場合に、軽量化を犠牲にせずに、自動車上部車体構造を上記ロールオーバー対策などに向けて、高剛性化および高強度化させ、衝突時のエネルギー吸収特性に優れさせることである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a high-body structure for the above-mentioned rollover without sacrificing weight reduction when the automobile upper body structure is a composite structure of an aluminum alloy material and a steel material. It is to increase rigidity and strength and to improve energy absorption characteristics at the time of collision.

この目的を達成するために、本発明の自動車上部車体構造の要旨は、自動車上部車体構造において、アルミニウム合金製中空形材からなるルーフサイドレールを、鋼製のサイドパネルアウタ空間内に、車体前後方向に延在させて取り付けるに際して、ルーフサイドレールの軸中心を、サイドパネルアウタの車体前後方向の軸中心よりも、サイドパネルアウタ側に近接させたことである。 In order to achieve this object, the gist of the automobile upper body structure of the present invention is that, in the automobile upper body structure, a roof side rail made of an aluminum alloy hollow shape member is placed in a steel side panel outer space in the front and rear of the vehicle body. When extending and attaching in the direction, the axial center of the roof side rail is closer to the side panel outer side than the axial center of the side panel outer in the longitudinal direction of the vehicle body.

本発明者らは、自動車上部車体構造のうち、少なくとも、ルーフサイドレールをアルミニウム合金製中空形材として軽量化と高強度化を図る。更に、このルーフサイドレールの軸中心を、鋼製のルーフサイドパネルの車体前後方向の軸中心よりも、サイドパネルアウタ側に近接して設けて、前記したロールオーバーなどの衝突時の自動車上部車体構造のエネルギー吸収特性を向上させる。また、自動車上部車体構造の剛性は、鋼製のサイドパネルアウタが主として受け持つため、従来通りの高剛性が保持される。 The inventors of the present invention aim to reduce the weight and increase the strength of at least the roof side rail of the automobile upper body structure by using an aluminum alloy hollow shape. Further, the center of the axis of the roof side rail is provided closer to the side panel outer side than the center of the steel roof side panel in the longitudinal direction of the vehicle body, and the upper body of the automobile in the event of a collision such as rollover as described above. Improve the energy absorption characteristics of the structure. Further, since the rigidity of the upper car body structure of the automobile is mainly handled by the steel side panel outer, the high rigidity as in the past is maintained.

前記した通り、ルーフサイドレールをアルミニウム合金製中空形材とすること自体は知られている。しかし、従来において、このルーフサイドレールをサイドパネルアウタの補強に用いる場合、自動車上部車体構造の、側突や車体前後方向の衝突に対する剛性を高めるために、後述する通り、ルーフサイドレールの軸中心（長さ方向の軸中心、車体前後方向の軸中心）を、サイドパネルアウタの車体前後方向の軸中心に沿わせるか、それよりも車体の内側に設けることが自明であった。 As described above, it is known that the roof side rail is made of an aluminum alloy hollow shape. However, in the past, when this roof side rail is used to reinforce the side panel outer, as will be described later, the axial center of the roof side rail is used to increase the rigidity of the upper body structure of the automobile against side collisions and collisions in the longitudinal direction of the vehicle body. It was obvious that (the axial center in the longitudinal direction and the axial center in the longitudinal direction of the vehicle body) should be provided along the axial center of the side panel outer in the longitudinal direction of the vehicle body or on the inner side of the vehicle body.

これに対して、本発明者らは、このルーフサイドレールの軸中心を、サイドパネルアウタの車体前後方向の軸中心よりも、サイドパネルアウタ側に近接させ、車体のより外側に設けた場合に、ロールオーバーに対する自動車上部車体構造の剛性を高めることができ、しかも、側突や車体前後方向の衝突に対する剛性を低下させないことを知見した。 On the other hand, the present inventors set the axis of the roof side rail closer to the side panel outer side than the axis center of the side panel outer in the longitudinal direction of the vehicle, and provided outside the vehicle. It has been found that the rigidity of the vehicle upper body structure against rollover can be increased, and that the rigidity against side collisions and collisions in the longitudinal direction of the vehicle body is not reduced.

以下、本発明自動車上部車体構造実施の形態について、図を用いて、以下に説明する。なお、本発明では、アルミニウム合金製中空形材からなるルーフサイドレールの配置位置以外の構成は、これまでの自動車上部車体構造と同じであり、これらの構造自体を変えることなく、自動車上部車体構造の高強度化、高エネルギー吸収特性化、高剛性化が得られる点が、本発明の利点でもある。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of an automobile upper body structure according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present invention, the configuration other than the arrangement position of the roof side rail made of the aluminum alloy hollow profile is the same as the conventional upper car body structure of an automobile, and the upper car body structure of the automobile is not changed without changing the structure itself. It is also an advantage of the present invention that high strength, high energy absorption characteristics, and high rigidity can be obtained.

図1 は自動車車体A の斜視図を示す。図1 において、4 はルーフ、2a、2bは鋼製のサイドパネルアウタ、1a、1bはアルミニウム合金製中空形材からなるルーフサイドレールであり、ハイブリッドな自動車上部車体構造を構成する。ルーフサイドレール1a、1bは、各々サイドパネルアウタ2a、2bの空間内に収容されており、車体A の両側にて、車体A の前後方向に延在して、自動車上部車体構造を補強する。なお、図1 では、自動車上部車体構造としての、鋼製のサイドパネルインナ3a、3b (後述する図2 、3 に示す) や、ルーフパネルリインフォースメント等のルーフ補強材など、他のフレーム、メンバ類の構成部材の図示は省略している。 FIG. 1 shows a perspective view of the car body A. FIG. In FIG. 1, 4 is a roof, 2a and 2b are steel side panel outer members, and 1a and 1b are roof side rails made of aluminum alloy hollow members, which constitute a hybrid automobile upper body structure. The roof side rails 1a and 1b are accommodated in the spaces of the side panel outers 2a and 2b, respectively, and extend in the front-rear direction of the vehicle body A on both sides of the vehicle body A to reinforce the vehicle upper body structure. In FIG. 1, other frames and members such as steel side panel inners 3a and 3b (shown in FIGS. 2 and 3 to be described later) and roof reinforcements such as roof panel reinforcement as the upper car body structure of an automobile are shown. Illustrations of similar components are omitted.

ここで、ルーフサイドレールである、アルミニウム合金中空形材の断面などの形状( 大きさや長さを含む) は特に制約は無く、種々の形状や断面形状が、車体構造の設計条件から適宜選択しうる。例えば、図3 では、この中空形材として、互いに直交する縦壁9 、9 と横壁10、10とから構成され、更に、中リブ11を設けて補強した略日形断面を例示している。ただ、これ以外の矩形断面、中リブを設けない略口型、中リブを間隔を開けて2 本平行に設けて補強した略目型、中リブを十字に交差する形に設けて補強した略田型、あるいは、円管状、楕円形などの断面形状などが適宜選択しうる。 Here, the shape (including size and length) of the aluminum alloy hollow profile that is the roof side rail is not particularly limited, and various shapes and cross-sectional shapes are appropriately selected from the design conditions of the vehicle body structure. sell. For example, FIG. 3 exemplifies a substantially square cross section which is composed of vertical walls 9, 9 and horizontal walls 10, 10 which are orthogonal to each other and further reinforced by providing intermediate ribs 11. However, other than this, a rectangular cross section, a substantially mouth shape without an intermediate rib, an approximately eye shape in which two intermediate ribs are provided in parallel with a gap between them, and an approximately rib shape in which the intermediate ribs are provided in a cross shape. A square shape or a cross-sectional shape such as a circular tube shape or an oval shape can be appropriately selected.

また、ルーフ4 は、アルミニウム合金製パネル、鋼製パネルのいずれを選択しても良いが、自動車上部車体構造の軽量化のためには、アルミニウム合金製パネルを用いることが好ましい。 The roof 4 may be selected from either an aluminum alloy panel or a steel panel, but it is preferable to use an aluminum alloy panel in order to reduce the weight of the automobile upper body structure.

これに対して、サイドパネルアウタ2a、2bやサイドパネルインナ3a、3bは、剛性や耐デント性の確保が必要であるため、従来通り、必要な厚みを有する鋼板製とする。また、これらパネルを鋼板製とすることで車体の外形状デザイン自由度が増す。 On the other hand, the side panel outers 2a, 2b and the side panel inners 3a, 3b need to ensure rigidity and dent resistance, so that they are made of steel plates having a necessary thickness as usual. Moreover, the exterior shape design freedom degree of a vehicle body increases by making these panels into a steel plate.

図2 に、図1 の部分拡大図を示す。また、図3 に、図1 あるいは図2 のG-G 線断面図 (車体幅方向断面図) を示す。ルーフサイドレール1a、1bは、サイドパネルアウタ2a、2bが構成する空間内に、車体前後方向に延在させて取り付けられている。この際、ルーフサイドレールの、長さ方向のあるいは車体前後方向の軸中心1x (図2 は一点鎖線、図3 は×印で各々示す) を、サイドパネルアウタ2a、2bの車体前後方向の軸中心2x (図2 は一点鎖線、図3 は×印で各々示す) よりも、サイドパネルアウタ2a、2b側に近接させている。 Fig. 2 shows a partially enlarged view of Fig. 1. FIG. 3 is a cross-sectional view (cross-sectional view in the vehicle body width direction) taken along the line G-G in FIG. 1 or FIG. The roof side rails 1a and 1b are attached so as to extend in the longitudinal direction of the vehicle body in the space formed by the side panel outers 2a and 2b. At this time, the axial center 1x of the roof side rail in the longitudinal direction or in the longitudinal direction of the vehicle body (indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 2 and in FIG. 3 by x) is the axis in the longitudinal direction of the side panel outer 2a, 2b. The center 2x is closer to the side panel outer 2a, 2b side than the center 2x (FIG. 2 is shown by a one-dot chain line, and FIG. 3 is indicated by a cross).

なお、鋼製のサイドパネルインナ3a、3bがある場合には、サイドパネルアウタ2a、2bの車体前後方向の軸中心2xは、サイドパネルアウタ2a、2bと、これと対応するサイドパネルインナ3a、3bとで構成される空間の車体前後方向の軸中心となる。 If there are steel side panel inners 3a, 3b, the side panel outers 2a, 2b have center axis 2x in the vehicle longitudinal direction, side panel outers 2a, 2b and corresponding side panel inners 3a, 3b, It becomes the axis center in the longitudinal direction of the vehicle body in the space constituted by 3b.

即ち、本発明におけるルーフサイドレール1a、1bは、従来のルーフサイドレールの配置位置よりも、車体のより外側に設けられている。このため、図1 〜3 にF で示すような衝突荷重が、ロールオーバーなどによって、ルーフ4 の各図における上部から負荷された場合を想定すると、本発明におけるルーフサイドレール1a、1bは、より衝突荷重F 側に配置されていることになる。この結果、衝突荷重F に対して、ルーフサイドレール1a、1bが、衝突開始直後から、サイドパネルアウタ2a、2b( あるいは更にルーフ4)を支持する形で、剛体を形成することができる。このため、自動車上部車体構造の、衝突荷重F に対する強度およびエネルギー吸収量（以下、ＥＡ量とも言う）を高めることができる。 That is, the roof side rails 1a and 1b in the present invention are provided on the outer side of the vehicle body with respect to the arrangement position of the conventional roof side rail. For this reason, assuming that a collision load as indicated by F in FIGS. 1 to 3 is applied from the upper part of the roof 4 due to rollover or the like, the roof side rails 1a and 1b in the present invention are more It is arranged on the collision load F side. As a result, with respect to the collision load F, the roof side rails 1a and 1b can form a rigid body so as to support the side panel outers 2a and 2b (or the roof 4) immediately after the collision starts. For this reason, the strength and energy absorption amount (hereinafter also referred to as EA amount) with respect to the collision load F of the automobile upper body structure can be increased.

したがって、本発明によれば、自動車上部車体構造をアルミニウム合金材と鋼材との複合構造とした場合に、軽量化を犠牲にせずに、自動車上部車体構造を上記ロールオーバー対策などに向けて、高剛性化させることができる。しかも、上記態様においては、側突や車体前後方向の衝突に対する剛性も、同様に向上させることができる。 Therefore, according to the present invention, when the automobile upper body structure is made of a composite structure of an aluminum alloy material and a steel material, the automobile upper body structure can be used for the above-described rollover countermeasure without sacrificing weight reduction. It can be made rigid. Moreover, in the above aspect, the rigidity against a side collision or a collision in the longitudinal direction of the vehicle body can be similarly improved.

従来のルーフサイドレールの配置位置は、図4 に上記図2 と同じ自動車上部車体構造の部分拡大図、あるいは図5 に図4 のH-H 線断面図を各々示すように、ルーフサイドレール1a、1bの軸中心1x (図4 は一点鎖線、図5 は×印で各々示す) を、サイドパネルアウタ2a、2bの車体前後方向の軸中心に沿わせるか、それよりも車体の内側に設けることが自明であった。なお、上記図5 は、図3 における本発明の好ましい実施態様を、従来のルーフサイドレールの配置位置思想に基づいて、変形したものであり、公知ではない。 The position of the conventional roof side rail is shown in FIG. 4 as a partial enlarged view of the same upper car body structure as in FIG. 2, or in FIG. 5 as a cross-sectional view taken along the line HH in FIG. The axis center 1x (Fig. 4 is indicated by the alternate long and short dash line, and Fig. 5 is indicated by a cross mark) is either along the axis center of the side panel outer 2a, 2b in the longitudinal direction of the vehicle body or on the inner side of the vehicle body. It was obvious. 5 is a modification of the preferred embodiment of the present invention in FIG. 3 based on the conventional arrangement concept of the roof side rails, and is not publicly known.

このため、図4 、5 にF で示すような衝突荷重が、ロールオーバーなどによって、ルーフ4 の各図における上部から負荷された場合を想定すると、従来のルーフサイドレール1a、1bは、サイドパネルアウタ2a、2bよりも、衝突荷重F に対して、かなり内側 (車内側) に配置されていることになる。即ち、サイドパネルアウタ2a、2bと従来のルーフサイドレール1a、1bとの間には、比較的大きな空間が存在する。 For this reason, assuming that a collision load as indicated by F in FIGS. 4 and 5 is applied from the upper part of each figure of the roof 4 by rollover or the like, the conventional roof side rails 1a and 1b It is arranged on the inner side (the vehicle inner side) with respect to the collision load F than the outer 2a, 2b. That is, a relatively large space exists between the side panel outers 2a and 2b and the conventional roof side rails 1a and 1b.

この結果、衝突荷重F が、サイドパネルアウタ2a、2bやルーフ4 に対して負荷された際の支持に、時間的な遅れがかなり生じる。この結果、上記本発明のように、サイドパネルアウタ2a、2bと一体的に、衝突荷重負荷当初から、剛体を形成することができない。このため、上記本発明のルーフサイドレール1a、1bに比して、衝突荷重F に対する強度およびＥＡ量を高めることができない。 As a result, a considerable time delay occurs in the support when the collision load F is applied to the side panel outers 2a, 2b and the roof 4. As a result, as in the present invention, a rigid body cannot be formed integrally with the side panel outer 2a, 2b from the beginning of the collision load application. For this reason, compared to the roof side rails 1a and 1b of the present invention, the strength against the collision load F and the amount of EA cannot be increased.

また、本発明のように、ルーフサイドレール1a、1bの軸中心1xを、サイドパネルアウタ2a、2bの車体前後方向の軸中心2xよりも、サイドパネルアウタ2a、2b側に近接させることによって、素材アルミニウム合金製中空形材からルーフサイドレール1a、1bを曲げ加工する際の加工負荷が軽減される。 Further, as in the present invention, the axial center 1x of the roof side rails 1a, 1b is closer to the side panel outer 2a, 2b side than the axial center 2x of the side panel outer 2a, 2b in the vehicle longitudinal direction, The processing load when bending the roof side rails 1a and 1b from the hollow aluminum alloy material is reduced.

即ち、図2 に示すように、本発明のように、ルーフサイドレール1a、1bの、特に車体後端部側のb 部分の曲率半径R₂は、サイドパネルアウタ2a、2bの曲率半径R₁に比して比較的大きくなっている。これは、直線的な素材アルミニウム合金製中空形材を曲げ加工して、車体後端部側のb 部分の曲率半径R₂を出す場合に、曲げ加工する際の加工負荷が大幅に軽減されることを意味する。 That is, as shown in FIG. 2, as in the present invention, a roof side rail 1a, 1b, the particular radius of curvature R ₂ of the b portion of the vehicle body rear side, the side panel outer 2a, 2b radius of curvature R ₁ of It is relatively large compared to It is to bending the linear material aluminum alloy hollow shape member, when issuing a curvature radius R ₂ of the b portion of the vehicle body rear side, the processing load at the time of bending is reduced significantly Means that.

したがって、本発明によれば、自動車上部車体構造を軽量化を犠牲にせずに、高剛性化させるとともに、ルーフサイドレール製造時の曲げ加工性をも向上させることができる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to increase the rigidity of the upper car body structure of the automobile without sacrificing the weight reduction and to improve the bending workability when manufacturing the roof side rail.

図4 、5 に示す従来のルーフサイドレールのように、ルーフサイドレール1a、1bの軸中心1xを、サイドパネルアウタ2a、2bの車体前後方向の軸中心2xに沿わせる場合、図4 に示すルーフサイドレール1a、1bの、特に車体後端部側のb 部分の曲率半径R₂は、サイドパネルアウタ2a、2bの曲率半径R₁に比して、これと等しいか、小さくなる。 When the axis center 1x of the roof side rails 1a and 1b is aligned with the axis center 2x in the longitudinal direction of the vehicle body of the side panel outers 2a and 2b, as in the conventional roof side rail shown in FIGS. the radius of curvature R ₂ of the roof side rails 1a, a 1b, b portions of the particular vehicle rear end, the side panel outer 2a, compared with the radius of curvature R ₁ of 2b, or equal to this smaller.

このため、サイドパネルアウタ2a、2bの曲率半径R₁にもよるが、直線的な素材アルミニウム合金製中空形材を曲げ加工して、車体後端部側のb 部分の曲率半径R₂を出す場合に、曲げ加工する際の加工負荷が大きくなる。このため、曲げ加工される中空形材にしわや割れなどの、曲げ加工特有の不良が発生しやすい。実際にも、アルミニウム合金製中空形材をルーフサイドレールなどに曲げ加工して適用する際に問題となっているのが、この曲げ加工不良である。そして、この曲げ加工不良の修正や手直しなどに多くの手間が割かれているのが実情であり、場合によっては、曲げ角度を緩める、設計の見直しなどの必要性も生じる。 For this reason, although depending on the curvature radius R ₁ of the side panel outer 2a, 2b, the straight material aluminum alloy hollow shape is bent to obtain the curvature radius R ₂ of the portion b on the rear end side of the vehicle body. In this case, the processing load when bending is increased. For this reason, defects peculiar to bending, such as wrinkles and cracks, tend to occur in the hollow shape material to be bent. Actually, it is this defective bending that is a problem when the aluminum alloy hollow profile is bent and applied to a roof side rail or the like. In fact, it takes a lot of time to correct or rework the bending defect. In some cases, it is necessary to loosen the bending angle or review the design.

次に、本発明における、ハイブリッドな自動車上部車体構造の組み立て方法をルーフサイドレールを中心に説明する。なお、本発明では、前記した通り、アルミニウム合金製中空形材からなるルーフサイドレールの配置位置以外の構成は、これまでの自動車上部車体構造と同じであるので、構造の組み立て方法も、これまでの構造の組み立て方法が使用できる。 Next, a method for assembling a hybrid automobile upper body structure according to the present invention will be described focusing on the roof side rail. In the present invention, as described above, the configuration other than the arrangement position of the roof side rail made of the aluminum alloy hollow profile is the same as that of the conventional upper car body structure. Assembling method can be used.

したがって、以下には、ルーフパネルをアルミニウム合金製パネルとした場合の、好ましい組み立て態様について、図1 あるいは図2 のG-G 線断面図である図3 を用いて説明する。なお、この図3 によって、片側のルーフサイドレール1aの組み立て方法のみを説明するが、もう片方のルーフサイドレール1bの組み立て方法も同様である。 Therefore, hereinafter, a preferred assembly mode when the roof panel is an aluminum alloy panel will be described with reference to FIG. 3 which is a cross-sectional view taken along the line GG of FIG. 1 or FIG. Although only the method for assembling the one roof side rail 1a will be described with reference to FIG. 3, the method for assembling the other roof side rail 1b is also the same.

図3 において、アルミニウム合金製のルーフサイドレール1aは、アルミニウム合金製ルーフパネル4 のフランジ部 (側縁部)4a 、鋼製のサイドパネルアウタ2a、鋼製のサイドパネルインナ3aなどと一体に接合されている。 In FIG. 3, the aluminum alloy roof side rail 1a is integrally joined with the flange portion (side edge portion) 4a of the aluminum alloy roof panel 4, the steel side panel outer 2a, the steel side panel inner 3a, and the like. Has been.

より具体的に、先ず、ルーフサイドレール1aは、その車体側の縦壁9 においてサイドパネルアウタ2aの上端部5aと、セルフピアシングリベットや通常のリベット17などを介して一体に接合されている。このアウタパネル2aの上端部との接合は、上記縦壁9 に直接接合する他、縦壁9 を上方に張り出したようなフランジを設け (図示せず) 、このフランジとアウタパネル2aの上端部6aとを同様に接合するようにしても良い。 More specifically, first, the roof side rail 1a is integrally joined to the upper end portion 5a of the side panel outer 2a on the vertical wall 9 on the vehicle body side via a self-piercing rivet, a normal rivet 17, or the like. The outer panel 2a is joined to the upper end portion of the outer panel 2a by directly joining the vertical wall 9 and provided with a flange (not shown) that projects the vertical wall 9 upward. The flange and the upper end portion 6a of the outer panel 2a May be joined in the same manner.

更に、接合用のフランジとして、ルーフサイドレール1aは、ルーフパネル4 側 (車体内側) に張り出したフランジ7 と、サイドパネルアウタ2a側 (車体外側) とに各々張り出したフランジ8 とを、中空形材の長手方向に一体に設けている。フランジ7 はアルミニウム合金製ルーフパネル4 のフランジ部 (側縁部)4a 、サイドパネルインナ3aの上端部6aと、セルフピアシングリベットや通常のリベット12などを介して一体に接合されている。また、フランジ8 はサイドパネルアウタ2aの下端部5bや、サイドパネルインナ3aの下端部6bと、セルフピアシングリベットや通常のリベット17などを介して一体に接合されている。 Further, as a flange for joining, the roof side rail 1a has a hollow type 7 having a flange 7 projecting to the roof panel 4 side (vehicle body inner side) and a flange 8 projecting to the side panel outer 2a side (vehicle body outer side). It is provided integrally in the longitudinal direction of the material. The flange 7 is integrally joined to the flange portion (side edge portion) 4a of the aluminum alloy roof panel 4 and the upper end portion 6a of the side panel inner 3a via a self-piercing rivet, a normal rivet 12, or the like. The flange 8 is integrally joined to the lower end 5b of the side panel outer 2a and the lower end 6b of the side panel inner 3a via a self-piercing rivet, a normal rivet 17, or the like.

これら接合用のフランジ7 、8 の形状や長さ、あるいは張り出す位置や角度などは、車体デザインや設計条件に合わせて、適宜の形状が選択される。 Appropriate shapes are selected for the shapes and lengths of the flanges 7 and 8 for joining, the protruding positions and angles, and the like according to the vehicle body design and design conditions.

また、上記した接合用のフランジ7 、8 の接合は、上記した機械的な接合以外に、溶接接合 (スポット溶接等) しても良く、これら接合方法を適宜組み合わせても良い。 Further, the above-mentioned joining flanges 7 and 8 may be joined by welding (spot welding or the like) in addition to the above-described mechanical joining, and these joining methods may be appropriately combined.

更に、上記態様において、サイドパネルインナ3a( あるいは3b) を設けずに、ルーフサイドパネルを、サイドパネルアウタ2a、2bのみとし、ルーフサイドレール1a、1bをサイドパネルインナ3a、3bの代わりとするような態様も可能である。その方が、車体上部構造が軽量化される。但し、車体衝突時に乗員の頭部保護などのために、図3 のように、サイドパネルインナ3a、3bを設けても良い。 Further, in the above embodiment, without providing the side panel inner 3a (or 3b), the roof side panel is only the side panel outer 2a, 2b, and the roof side rails 1a, 1b are used instead of the side panel inner 3a, 3b. Such an embodiment is also possible. In this way, the weight of the upper body structure is reduced. However, side panel inners 3a and 3b may be provided as shown in FIG.

ここにおいて、ルーフパネルをアルミニウム合金製とした場合、鋼製のルーフサイドパネルとでは、線膨張係数が違う。これによって、車体が加熱された際に、ルーフパネルと、鋼製のルーフサイドパネルとでは、膨張量が異なって、アルミニウム合金ルーフパネル側に大きなひずみが生じる場合がある。このため、車体前後方向に延在するルーフパネル4 のフランジ部4aの固定部分に生じる面ひずみ量が大きくなって、ルーフパネル4 のフランジ部4aと、車体の両側にて前後方向に延在するサイドパネルアウタ2a、2bとの取り付け部に、口開き部分が生じるなどの変形が起こってしまう場合がある。 Here, when the roof panel is made of an aluminum alloy, the linear expansion coefficient is different from that of the steel roof side panel. Accordingly, when the vehicle body is heated, the roof panel and the steel roof side panel have different expansion amounts, and a large strain may occur on the aluminum alloy roof panel side. For this reason, the amount of surface distortion generated in the fixing portion of the flange portion 4a of the roof panel 4 extending in the longitudinal direction of the vehicle body increases, and extends in the longitudinal direction on both sides of the flange portion 4a of the roof panel 4 and the vehicle body. There may be a case where a deformation such as a mouth opening portion occurs in an attachment portion with the side panel outer 2a, 2b.

これに対して、図3 などで示した上記実施態様のように、ルーフサイドレール1a、1bをアルミニウム合金製中空形材から構成し、アルミニウム合金同士のルーフパネル4 とルーフサイドレール1a、1bとを接合することで、互いの線膨張率を同じとする。これによって、上記鋼材との線膨張率の違いによって、座屈強度が低いアルミニウム合金ルーフパネル側に大きなひずみが生じるのを抑制して、ルーフパネル4 のフランジ部4aの取り付け部に、口開き部分が生じるなどの変形が起こるのを防止できる効果がある。 On the other hand, as in the above-described embodiment shown in FIG. 3 and the like, the roof side rails 1a and 1b are made of an aluminum alloy hollow profile, and the roof panel 4 and the roof side rails 1a and 1b made of aluminum alloys are combined. By joining, the mutual linear expansion coefficient is made the same. This prevents a large strain from being generated on the side of the aluminum alloy roof panel having a low buckling strength due to the difference in linear expansion coefficient from the above steel material, and the opening portion of the flange portion 4a of the roof panel 4 This has the effect of preventing deformation such as the occurrence of deformation.

アルミニウム合金同士のルーフパネル4 のフランジ部4aと、ルーフサイドレール1aのフランジ7 との接合は、直接か、図3 で示すような水密シール用の樹脂層13を介して接合するようにする。このルーフパネル1 の取付部には、更に、水密シール用のシーラー（シール用樹脂材）14や、外装部材15が設置される。この場合、上記水密シール用の中間樹脂層13やシーラー14は、前記した面ひずみを抑制するために、熱硬化型樹脂ではなく、熱発泡型樹脂あるいはマスチック接着剤からなる比較剪断強度の低い樹脂を用いることが好ましい。 The flange portion 4a of the roof panel 4 made of aluminum alloy and the flange 7 of the roof side rail 1a are joined directly or via a resin layer 13 for watertight sealing as shown in FIG. A sealer (sealing resin material) 14 for watertight sealing and an exterior member 15 are further installed on the mounting portion of the roof panel 1. In this case, the intermediate resin layer 13 or the sealer 14 for watertight sealing is not a thermosetting resin but a resin having a low comparative shear strength, not a thermosetting resin, in order to suppress the above-described surface distortion. Is preferably used.

また、上記実施態様では、車体の外側に、アルミニウム合金同士のルーフパネル4(フランジ4a) とルーフサイドレール1a、1b (フランジ7)との接合がくるので、車体の外側が鋼−アルミの異材接合となる場合に比して、電食の問題が軽減される効果もある。この結果、上記水密シール用の樹脂層などの厚みや種類を軽減できる効果も有する。 In the above embodiment, since the roof panel 4 (flange 4a) made of aluminum alloy and the roof side rails 1a and 1b (flange 7) are joined to the outside of the vehicle body, the outside of the vehicle body is made of a different material of steel-aluminum. There is also an effect that the problem of electrolytic corrosion is reduced as compared with the case of joining. As a result, the thickness and type of the watertight sealing resin layer can be reduced.

本発明において、ルーフサイドレール1a、1bにおける、ルーフパネル相当部分c 以外の、車体前側のf 部や、車体後部のb 部における、他の車体部材との接合の態様は、車体設計に応じて、従来と同じ接合構造が選択される。 In the present invention, in the roof side rails 1a and 1b, other than the roof panel equivalent portion c, the f portion on the front side of the vehicle body and the b portion at the rear side of the vehicle body are joined to other vehicle body members in accordance with the vehicle body design. The same joining structure as that of the prior art is selected.

本発明に用いられるルーフサイドレールやルーフパネルとしての要求特性を満足するアルミニウム合金としては、通常、この種構造部材用途に汎用される、AA乃至JIS 5000系、6000系、7000系等の耐力の比較的高い汎用合金であって、T4、T5、T6、T7などの調質処理 (熱処理) されたアルミニウム合金から適宜選択して用いられる。そして、ルーフサイドレール用の中空形材は、これらアルミニウム合金の熱間押出による押出中空形材とすることが、中空材の断面形状が自由に選択できる点で好ましい。但し、これらのアルミニウム合金の圧延板を中空状に成形および接合部を溶接接合した中空材なども用いて良い。 As an aluminum alloy that satisfies the required characteristics of the roof side rail and roof panel used in the present invention, it is generally used for this type of structural member, and has a proof strength such as AA to JIS 5000 series, 6000 series, 7000 series, etc. It is a comparatively high general-purpose alloy that is appropriately selected from aluminum alloys that have undergone tempering treatment (heat treatment) such as T4, T5, T6, and T7. And it is preferable that the hollow shape material for roof side rails is an extruded hollow shape material by hot extrusion of these aluminum alloys, in that the cross-sectional shape of the hollow material can be freely selected. However, it is also possible to use a hollow material in which a rolled plate of these aluminum alloys is formed into a hollow shape and the joint is welded.

本発明によれば、自動車上部車体構造をアルミニウム合金材と鋼材との複合構造とした場合に、軽量化を犠牲にせずに、自動車上部車体構造を上記ロールオーバー対策などに向けて、高強度化および高ＥＡ量化、高剛性化させることができる。このため、自動車の種類に依らず、共通して、走行安定性や操縦性を増すことができ、車体自体の軽量化を促進でき、アルミニウム合金材の用途も一層拡大する。 According to the present invention, when the upper body structure of an automobile is a composite structure of an aluminum alloy material and a steel material, the strength of the upper body structure of the automobile is increased for the above rollover measures without sacrificing weight reduction. Further, it is possible to increase the amount of EA and increase the rigidity. For this reason, regardless of the type of automobile, it is possible to increase driving stability and maneuverability in common, promote weight reduction of the vehicle body itself, and further expand the uses of aluminum alloy materials.

本発明の一実施態様を示す、自動車車体の斜視図である。1 is a perspective view of an automobile body showing one embodiment of the present invention. 図１の一部拡大図である。FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. 1. 図１または図２のＧ−Ｇ線断面図である。It is the GG sectional view taken on the line of FIG. 従来のルーフサイドレールの配置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows arrangement | positioning of the conventional roof side rail. 図４のＨ−Ｈ線断面図である。It is the HH sectional view taken on the line of FIG.

Explanation of symbols

A : 自動車車体A 、1a、1b: ルーフサイドレール、
2a、2b: サイドパネルアウタ、3a、3b: サイドパネルインナ、
4:ルーフ、5a、5b: フランジ、6a、6b: フランジ、7 、8:フランジ、
A: Auto body A, 1a, 1b: Roof side rail,
2a, 2b: Side panel outer, 3a, 3b: Side panel inner,
4: Roof, 5a, 5b: Flange, 6a, 6b: Flange, 7, 8: Flange,

Claims

In an automobile upper body structure, when a roof side rail made of an aluminum alloy hollow shape member is mounted in a steel side panel outer space so as to extend in the longitudinal direction of the vehicle body, the axis of the roof side rail is centered on the side panel. An automobile upper body structure excellent in energy absorption characteristics at the time of collision, characterized by being closer to the side panel outer side than the axial center of the outer body in the longitudinal direction.

The roof side rail is provided with a side panel outer side flange and a roof side flange, the roof side rail and the upper end portion of the side panel outer, the side panel outer side flange and the side panel outer lower end portion of the roof side rail, and the roof The automobile upper body structure according to claim 1, wherein the roof side flange of the roof side rail is joined to each other.

The automobile upper body structure according to claim 1, wherein the roof panel is an aluminum alloy panel.