JP2006298021A - 自動車のルーフ補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両側面衝突時に、ルーフサイドレールの内側への侵入が低減されると共に、センターフレームが下方に撓んで変形しないようにした、ルーフ補強構造を提供する。
【解決手段】 ルーフ開口部の後側の位置で車幅方向に延びるセンターフレーム１１と、センターフレームの右端部と右側のルーフサイドレール１２とを連結する第１ブラケット１４と、センターフレームの左端部と左側のルーフサイドレール１３とを連結する第２ブラケット１５とを備え、第１ブラケットと右側のルーフサイドレールとの連結位置が第１ブラケットとセンターフレームとの連結位置よりも低く、第２ブラケットと左側のルーフサイドレールとの連結位置が第２ブラケットとセンターフレームとの連結位置よりも低く設定されていて、センターフレームが上方に向かって凸状に湾曲している。
【選択図】 図１

Description

本発明は自動車のルーフ補強構造に係り、特にサンルーフの補強にも好適に利用できるルーフ補強構造に関するものである。

一般に、自動車のルーフは補強して構成されており、例えば、図７に示すルーフ補強構造１は、ルーフ前端，ルーフ中央付近及びルーフ後端の位置で車幅方向に延びるルーフパネルリインフォースメント２，３，４を備えており、各ルーフパネルリインフォースメント２，３，４の端部は左右のルーフサイドレール（図示省略）に連結している。
このような構成により、例えば図７にて矢印で示すように左方から荷重が加えられたとき、これらの荷重が左方のルーフサイドレールからそれぞれ各ルーフパネルリインフォースメント２，３，４を介して右方のルーフサイドレールに伝達され、分散されることにより、ルーフサイドレール及びルーフの変形が抑制されるようになっている。

このような一般のルーフのほかに、近年ではサンルーフを採用した自動車が広く普及している。この種のサンルーフは、例えば、ルーフに形成したルーフ開口部にサンルーフガラスなどの透光板を取り付けて構成されている。また、サンルーフとしては、サンルーフガラスが開閉式のものもあり、例えば、サンルーフガラスがスライドしてルーフ開口部が開き、外気を室内に取り込めるようにしたものも知られている。

このようなサンルーフ構造においては、サンルーフガラス５ｃと、サンルーフガラス５ｃを支持するフレーム５ａ，５ｂとがユニット化されて、ルーフに組み付けられている。図８に示すサンルーフでは、サンルーフユニット５がルーフの前後方向中間辺りに配設されている。

このように、ルーフの中央にサンルーフユニット５が配設される場合には、前述したルーフパネルリインフォースメント２，３，４のうち、ルーフのセンターを横切るルーフパネルリインフォースメント３を設けることができない。

このため、図８に示すサンルーフの補強構造７においては、上記ルーフパネルリインフォースメント３の代わりに、サンルーフユニット５の左右のフレーム５ａ，５ｂを前後方向中央付近で横方向に互いに連結するセンターフレーム６をサンルーフユニット５内に設けて、側面衝突時にセンターフレーム６に荷重を受けさせている。

このセンターフレーム６は、例えば図９に示すように構成されており、横方向にほぼ水平に延びていると共に、両端にてそれぞれブラケット８を介して左右の各ルーフサイドレール９に連結されている。

ここで、上記センターフレーム６は鋼材により板状に形成されており、さらに、図１０及び図１１に示すように、両端部６ａが斜め上方に延びてブラケット８の端部に連結されている。また、上記ブラケット８はセンターフレーム６と同様に鋼製であって、横方向にほぼ水平に延びており、内端がセンターフレーム６の端部６ａに連結されていると共に、外端がルーフサイドレール９のレールインナー９ａに連結されている。

このような構成により、例えば図８にて矢印で示すように左方から荷重が加えられたとき、これらの荷重が左方のルーフサイドレール９からそれぞれ前端及び後端のルーフパネルリインフォースメント２，４及びセンターフレーム６を介して右方のルーフサイドレール９に伝達されるようになっている。

これに対して、特許文献１には、車両側面衝突時におけるルーフサイドレールの車室内側へのねじりをルーフボウ（センターフレーム）へ伝達しないようにした車体骨格部材の結合部構造が開示されている。
特開平１０−１００９３６号公報

ところで、上述した自動車のルーフ補強構造７においては、センターフレーム６が横方向にほぼ水平に延びていると共に、その両端部６ａが斜め上方に曲がって延びている。このため、車両側面衝突時に、荷重が図１０にて矢印Ａで示すように右方のルーフサイドレール９に作用すると、センターフレーム６の端部６ａに斜め上方外側に向かう反作用力が作用する。従って、例えば車両側面衝突時から２８ｍｓ経過後には、図１２に示すように、ブラケット８の内端が上方へ押し上げられ、さらに上記荷重が作用すると、例えば車両側面衝突時から６０ｍｓ経過後には、図１３に示すように、右方のルーフサイドレール９が比較的大きく内側に侵入すると共に、センターフレーム６の左端側が下方に大きく撓んで変形してしまうことがある。

本発明は、以上の点にかんがみ、車両側面衝突時に、ルーフサイドレールの内側への侵入が低減されると共に、車幅方向に配設したフレームが下方に撓んで変形しないようにした、自動車のルーフ補強構造を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の自動車のルーフ補強構造は、ルーフの車幅方向に延びたフレームとこのフレームの右端部と右側のルーフサイドレールとを連結した第１ブラケットと、フレームの左端部と左側のルーフサイドレールとを連結した第２ブラケットと、を備え、第１ブラケットと右側のルーフサイドレールとの連結位置が第１ブラケットとフレームとの連結位置よりも低く、第２ブラケットと左側のルーフサイドレールとの連結位置が第２ブラケットとフレームとの連結位置よりも低く設定されていて、ルーフの車幅方向に延びたフレームが上方に向かって凸状に湾曲していることを特徴とする。
また、本発明は、ルーフ開口部に透光部材を取り付けたサンルーフの補強構造において、ルーフ開口部の後側又は前側の位置で車幅方向に延びたセンターフレームと、センターフレームの右端部と右側のルーフサイドレールとを連結した第１ブラケットと、センターフレームの左端部と左側のルーフサイドレールとを連結した第２ブラケットと、を備え、第１ブラケットと右側のルーフサイドレールとの連結位置が、第１ブラケットとセンターフレームとの連結位置よりも低く、第２ブラケットと左側のルーフサイドレールとの連結位置が、第２ブラケットとセンターフレームとの連結位置よりも低く設定されていて、センターフレームが上方に向かって凸状に湾曲していることを特徴としている。

本発明による自動車のルーフ補強構造は、好ましくは、上記ブラケットがそれぞれ上下方向に延びる縦壁部を備えている。

本発明による自動車のルーフ補強構造は、好ましくは、上記ブラケットが、それぞれ横方向に延びるビード部を備えている。また、透光部材が、ルーフ開口部を閉じる位置からスライド移動できるように、車両前後方向に延びる左右のフレームに摺動可能に支持されていてもよい。

上記構成によれば、上記ブラケットが、内端の、車幅方向に設けられたフレーム又はサンルーフの場合はセンターフレームに対する連結高さより低い位置でルーフサイドレールに対して連結されているので、車両側面衝突時に、ルーフサイドレールから内側に向かって荷重が加えられると、この荷重が、ブラケットからセンターフレームを介して、さらにブラケットを介して反対側のルーフサイドレールに伝達されることになり、ルーフサイドレールに加えられる荷重が軽減されるので、このルーフサイドレールの車室内側への変形が抑制される。

その際、センターフレームが上方に向かって凸状に湾曲していると共に、ブラケットの外端と内端のそれぞれルーフサイドレール及びセンターフレームへの連結高さがずれていることから、車両側面衝突時に、ルーフサイドレールに対して内側で上方に向かうモーメントが作用したとき、このモーメントがブラケットからセンターフレームに伝達され、センターフレームの中央付近が上方に向かって変形する。これにより、上述したモーメントが軽減され得ることになる。

上記ブラケットが、それぞれ上下方向に延びる縦壁部を備えている場合には、ブラケットが縦壁部により上下方向に剛性を付与されて補強されることになり、ブラケットの外端と内端のそれぞれルーフサイドレール及びセンターフレームへの連結高さがずれていることによる車両側面衝突時に作用するモーメントによって、変形するようなことがない。従って、このモーメントが作用することにより、その内端が確実に上方に押し上げられ、前述したセンターフレームの変形を促進する。

上記ブラケットが、それぞれ横方向、即ち車幅方向に延びるビード部を備えている場合には、ブラケットが横方向に関して剛性を付与されて補強されることになり、車両側面衝突時に作用する荷重によって座屈してしまうようなことがなく、この荷重が確実にセンターフレーム、そして反対側のルーフサイドレールに伝達されることができる。

このようにして、本発明によれば、車両側面衝突時にルーフサイドレールから内側に向かって荷重が作用したとき、ルーフサイドレールの内側への変形が抑制されると共に、車幅方向に配設したフレームが上方に向かって凸状に湾曲され、上方への変形が促進されることにより、このフレームが下方に向かって湾曲して、車室内に突出するようなことがない。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１乃至図３は本発明の実施形態に係る自動車のルーフ補強構造１０を示す図であり、ルーフ補強構造１０を備えたルーフは、図８に示す従来のルーフと同様に、サンルーフとして構成されている。即ち、本発明の実施形態に係るルーフは、図８に示すルーフと同様に、ルーフ中央にサンルーフユニット５を配設している。このサンルーフユニット５は、図８に示すように、サンルーフガラス等の透光部材５ｃと、透光部材５ｃをスライド可能に支持する左右のフレーム５ａ，５ｂと、から構成されている。また、本発明の実施形態に係るルーフにおいては、透光部材５ｃがルーフ前端寄りに形成したルーフ開口部を閉塞する位置から後方にスライド移動してルーフ開口部が開くようになっている。
このようなサンルーフを補強するために、本発明の実施形態に係るルーフ補強構造１０は、センターフレーム１１と、このセンターフレーム１１の両端をそれぞれ左右のルーフサイドレール１２，１３に連結するブラケット１４，１５と、を備えている。

センターフレーム１１は、例えば鋼材により細長い板状に形成され、ルーフの中央付近で車幅方向に延びるように配設されており、センターフレーム１１の一端が右側のルーフサイドレール１２付近まで延び、他端が左側のルーフサイドレール１３付近まで延びている。なお、センターフレーム１１は、例えば、図８に示すセンターフレーム６と同様に、サンルーフユニット５内に備えられていて、サンルーフユニット５の左右のフレーム５ａ，５ｂを前後方向中央付近で横方向に互いに連結している。
さらに、本発明の実施形態に係るセンターフレーム１１は、横方向に関して中央付近が上方に向かって凸状に湾曲して、アーチ状に形成されている。なお、本発明の別の態様における、サンルーフ仕様ではない通常のルーフ構造にあって車幅方向に設けたフレームについても、中央付近が上方に向かって凸状に湾曲してアーチ状に形成されていることは、上記サンルーフにおけるセンターフレーム１１の場合と同様である。

ブラケット１４，１５は、互いに同じ構成であって、例えば鋼製であり、図１０及び図１１に示した従来の板状のブラケット８と比較するとブロック状に形成されていて、図２及び図３に示すように、ブラケット１４，１５は上下方向に延びる縦壁部１４ａ，１５ａを備えていると共に、横方向に延びるビード部１４ｂ，１５ｂを備えている。
これにより、各ブラケット１４，１５は、それぞれ上下方向及び横方向に剛性を付与され、補強されている。

さらに、ブラケット１４，１５の内端は、ほぼ垂直な端面１４ｃ，１５ｃとして形成されており、端面１４ｃ，１５ｃにセンターフレーム１１の両端が当接するように連結されている。具体的には、センターフレーム１１は両端に段部１１ａ，１１ｂを備えており、これらの段部１１ａ，１１ｂが、対応するブラケット１４，１５の端部に載置されて、スポット溶接などにより固定されている。

また、図２に示すように、ブラケット１４，１５の外端は、内端のセンターフレーム１１との連結位置ａよりも低い位置ｂで、ルーフサイドレール１２，１３のレールインナー１２ａ，１３ａに連結されている。即ち、ブラケット１４，１５とレールインナー１２ａ，１３ａとの連結位置ｂは、車幅方向に延びるセンターフレーム１１の高さ位置よりも低く設定されている。
これにより、車両側面衝突時に、図４に示すように、一方のルーフサイドレール１２に対して荷重が作用すると、横方向の力Ｆがセンターフレーム１１を介して他方のルーフサイドレール１３に伝達されると共に、内側で上方に向かうモーメントＭによって、ブラケット１４の内端が上方へ押し上げられ、センターフレーム１１の上方への湾曲を促進することになる。

なお、本発明の実施形態に係るサンルーフは、図８に示すサンルーフと同様にルーフ前端，ルーフ後端の位置で車幅方向に延びるルーフパネルリインフォースメント２，４を備えており、各ルーフパネルリインフォースメント２，４の端部が左右のルーフサイドレール１２，１３に連結している。

本発明実施形態による自動車のサンルーフ補強構造１０は、以上のように構成されており、車両側面衝突時に、荷重が図２にて矢印Ｂで示すように、右方のルーフサイドレール１２に作用すると、この荷重がこのルーフサイドレール１２から右方のブラケット１４を介してセンターフレーム１１に伝達され、さらに左方のブラケット１５を介して左方のルーフサイドレール１３に伝達される。これにより、右方のルーフサイドレール１２に加えられた荷重が軽減されることになり、右方のルーフサイドレール１２の車室内側への変形が抑制される。

また、センターフレーム１１がアーチ状に湾曲して形成されていることによって、右方のルーフサイドレール１２からブラケット１４を介してセンターフレーム１１に対して荷重が伝達されたとき、センターフレーム１１は、その中央付近が上方に向かって変形しようとする。

ここで、ブラケット１４の外端と内端のそれぞれルーフサイドレール１２及びセンターフレーム１１への連結高さがずれていることにより、ブラケット１４に対して内側で上方に向かうモーメントＭが作用することになり、このモーメントＭがブラケット１４からセンターフレーム１１に伝達される。これにより、センターフレーム１１の中央付近における上方に向かう変形が促進されることになる。

従って、車両側面衝突時に、荷重が図２にて矢印Ｂで示すように、右方のルーフサイドレール１２に作用すると、この荷重がセンターフレーム１１を介して左方のルーフサイドレール１３に伝達されると共に、例えば車両側面衝突時から２８ｍｓ経過後には、図５に示すように、センターフレーム１１の中央付近を上方に向かって変形させる。これにより、右方のルーフサイドレール１２の車室内側（左方）への変形が低減されると共に、センターフレーム１１の下方への変形が抑制されることになる。

そして、さらに上記荷重が作用すると、例えば車両側面衝突時から６０ｍｓ経過後には、図６に示すように、この荷重によってさらにセンターフレーム１１が上方に向かって大きく変形して荷重を吸収することになる。この場合、センターフレーム１１が荷重によって上方に向かって変形することになるので、センターフレーム１１の下方への変形が抑制され得ることになる。

以上説明したが、本発明は、発明の趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施できる。例えば、上述の説明では、サンルーフのサンルーフガラスがサンルーフユニット５に備えられて、サンルーフガラス５ｃが例えば前後にスライドできる場合を前提に説明したが、サンルーフガラスを固定してルーフに取り付けたサンルーフにも、本発明を適用することができるのは勿論である。また、本発明はサンルーフ仕様の補強構造のみならず、サンルーフ無しの通常のルーフの補強構造にも適用できることは勿論であり、これも本発明の範囲内である。

なお、上記説明では、図８に示すセンターフレーム６のように、センターフレーム１１がルーフ開口部の後側の位置で車幅方向に延びる場合を前提に説明したが、ルーフ開口部自体がルーフの後部寄りに形成される場合には、センターフレーム１１はルーフ開口部の前側に設けられても良い。

本発明による自動車のルーフ補強構造の一実施形態の構成を示す概略断面図である。 図１のルーフ補強構造における要部の構成を示す部分断面図である。 図２の要部を示す概略斜視図である。 図１のルーフ補強構造における荷重伝達作用を示す概略図である。 図１のルーフ補強構造における車両側面衝突時から２８ｍｓ経過後の状態を示す概略断面図である。 図１のルーフ補強構造における車両側面衝突時から６０ｍｓ経過後の状態を示す概略断面図である。 従来の通常のルーフ構造の自動車におけるルーフ構造を示す概略平面図である。 従来のサンルーフの構造を示す概略平面図である。 従来の自動車のルーフ補強構造の一例の構成を示す概略断面図である。 図９の自動車のルーフ補強構造における要部の構成を示す部分断面図である。 図９の要部を示す概略斜視図である。 図９の自動車のルーフ補強構造における車両側面衝突時から２８ｍｓ経過後の状態を示す概略断面図である。 図９の自動車のルーフ補強構造における車両側面衝突時から６０ｍｓ経過後の状態を示す概略断面図である。

符号の説明

１０ 自動車のルーフ補強構造
１１ センターフレーム
１２，１３ ルーフサイドレール
１４，１５ ブラケット
１４ａ，１５ａ 縦壁部
１４ｂ，１５ｂ ビード部
１４ｃ，１５ｃ 端面
５ サンルーフユニット

Claims (5)

1. ルーフの車幅方向に延びたフレームと、このフレームの右端部と右側のルーフサイドレールとを連結した第１ブラケットと、上記フレームの左端部と左側のルーフサイドレールとを連結した第２ブラケットと、を備え、
   上記第１ブラケットと上記右側のルーフサイドレールとの連結位置が、該第１ブラケットと上記フレームとの連結位置よりも低く、上記第２ブラケットと上記左側のルーフサイドレールとの連結位置が、該第２ブラケットと上記フレームとの連結位置よりも低く設定されていて、
   上記ルーフの車幅方向に延びたフレームが上方に向かって凸状に湾曲していることを特徴とする、自動車のルーフ補強構造。
2. ルーフ開口部に透光部材を取り付けたサンルーフの補強構造であって、
   上記ルーフ開口部の後側又は前側の位置で車幅方向に延びたセンターフレームと、上記センターフレームの右端部と右側のルーフサイドレールとを連結した第１ブラケットと、上記センターフレームの左端部と左側のルーフサイドレールとを連結した第２ブラケットと、を備え、
   上記第１ブラケットと上記右側のルーフサイドレールとの連結位置が、該第１ブラケットと上記センターフレームとの連結位置よりも低く、上記第２ブラケットと上記左側のルーフサイドレールとの連結位置が、該第２ブラケットと上記センターフレームとの連結位置よりも低く設定されていて、
   上記センターフレームが上方に向かって凸状に湾曲していることを特徴とする、自動車のルーフ補強構造。
3. 前記第１ブラケット及び第２ブラケットが、それぞれ上下方向に延びる縦壁部を備えていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の自動車のルーフ補強構造。
4. 前記第１ブラケット及び第２ブラケットが、それぞれ横方向に延びるビード部を備えていることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の自動車のルーフ補強構造。
5. 上記透光部材が、上記ルーフ開口部を閉じる位置からスライド移動できるように、車両前後方向に延びる左右のフレームに摺動可能に支持されていることを特徴とする、請求項２〜４の何れかに記載の自動車のルーフ補強構造。
   

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