JP2009132291A - 車体のアッパーボデー構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ルーフへの入力の際、センターピラーの変形開始後はセンターピラーとフロントピラーとで荷重を分担する軽量な車体のアッパーボデー構造を提供する。
【解決手段】車体１０が地面Ｇなどで上方からの荷重を受けた場合、ルーフ１６、ルーフサイドレール３０が荷重を受けて変形した後に地面Ｇからの荷重を受ける部位はセンターピラー１４の上端部１４Ａ、および車体１０の車体前方上側の入力箇所１１の２点を結ぶ線上に位置する。上端部１４Ａと入力箇所１１とを結ぶ線がディビジョンバー２０と交わる点を剛性変曲点２１とし、ディビジョンバー２０において剛性変曲点２１より上側を低剛性部２５、下側を高剛性部２３とする。剛性変曲点２１を境界として車体下側を剛性の高い高剛性部２３、車体上側を剛性の低い低剛性部２５とする際、剛性変曲点２１は、例えば高剛性部２３を積層厚さ３．０ｍｍ、低剛性部２５を積層厚さ１．０ｍｍとすることで設定される。
【選択図】図６

Description

本発明は車体のアッパーボデー構造に関する。

従来から、転倒時などルーフに入力のあった際、構造物の変形で衝撃を吸収し、且つ室内空間を確保するボデー構造が存在する。例えばフロントピラーの一部を薄肉化し他の部位を肉厚化することで、必要な剛性を維持しながら、荷重入力時にはフロントピラーの変形で荷重を吸収し他の部位の変形を防止する構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

あるいは変形抑制部材でピラー補強部材の変形を抑制し、ピラーへの入力をルーフボウへ伝達することで、ピラーおよび室内空間の変形を抑えながら入力を吸収する構造が開示されている（例えば、特許文献２参照）。さらにフロントピラーに設けられたピラーレインフォースメントでフロントピラーを補強し、倒れ防止により室内空間を確保する構造が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
特開２００１−１５１１４８号公報 特開平１０−１６８１６号公報 特開２００５−３１９８４６号公報

車体上方からルーフに荷重が入力された際、室内空間を確保するためにはアッパーボデーの変形において、変形量が所定のストロークに達するまでに十分な荷重を発生させる必要があるが、例えば図１１に示すＦ−Ｓ特性の場合、破線Ａで示すように早期に十分な荷重を立ち上げる場合、すなわちフロントピラーおよび近傍の構造物で荷重を発生させるにはルーフサイドレール、ディビジョンバー、フロントヘッダなどの補強が必要となり、部品の重量増加に繋がる虞がある。

あるいは破線Ｂで示すように、フロントピラーまわりの変形が終了した後にセンターピラーまわりの構造物で十分な荷重を発生させるにはセンターピラーなどの補強が必要となり、同様に部品の重量増加に繋がる虞がある。

本発明は上記事実を考慮し、ルーフへの入力の際、センターピラーの変形開始後はセンターピラーとフロントピラーとで荷重を分担する軽量な車体のアッパーボデー構造を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明における車体のアッパーボデー構造は、強度部材としてフロントピラーの後方にディビジョンバーを備える車体のアッパボデー構造であって、前記ディビジョンバーには、車両上方からの荷重が入力された際に該荷重を支持する車両前端上部とセンターピラー上端部とを結ぶ線が前記ディビジョンバーと交差する箇所に剛性変曲点が設けられ、前記ディビジョンバーにおいて前記剛性変曲点よりも上側の低剛性部は、前記剛性変曲点よりも下側の高剛性部よりも剛性が低いことを特徴とする。

上記構成によれば、ルーフへの入力でディビジョンバーの剛性変曲点までの低剛性部分とフロントピラーとが変形し、初期荷重が発生したのちにセンターピラーの変形が始まると、ディビジョンバーの剛性変曲点以降の高剛性部分を含むフロントピラーと、センターピラーとが同時に変形することで荷重を分担し、効率よく室内空間を確保することができる。

請求項２記載の本発明における車体のアッパーボデー構造は、請求項１記載の構成に於いて前記剛性変曲点の位置は前記ディビジョンバーの積層枚数変更位置であることを特徴とする。

上記構成によれば、特に追加部品を設けることなくディビジョンバーの剛性変曲点を設定できるので、部品の重量増加を抑えることができ、軽量な車体のアッパーボデー構造とすることができる。

本発明は上記構成としたので、ルーフへの入力の際、センターピラーの変形開始後はセンターピラーとフロントピラーとで荷重を分担する軽量な車体のアッパーボデー構造とすることができるという優れた効果が得られる。

＜構成＞

本発明における車体のアッパーボデー構造の実施形態を図１〜図３に従って説明する。

なお、各図面において矢印ＦＲは車体前部方向を、矢印ＲＥは車体後方方向を、矢印ＵＰは車体上方方向を、矢印ＯＵＴは車幅方向外側を示す。

図１〜３には、本発明に係る車体のアッパーボデー構造を備えた車両が示されている。

図１〜３に示されるように、車体１０は、車体上方に凸となり室内空間を確保したルーフ１６と、ルーフ１６の車幅方向両端に略車両前後方向に沿って延在するルーフサイドレール３０と、このルーフサイドレール３０の前端と結合されると共に略車両上下方向に沿って立設されたフロントピラー１２と、このルーフサイドレール３０と結合されると共に略車両上下方向に沿って立設されたセンターピラー１４と、ルーフサイドレール３０の前端近傍でシール部材３２を介して支持されるウインドシールド４０と、ルーフ１６の車体前方端でウインドシールド４０の上端を支持するフロントヘッダ１８と、を含んで構成されている。

図２のＡ−Ａ断面である図３に示すように、アウタパネル２２にはディビジョンバー２０が車体幅方向内側から沿う形で一体的に接合され、かつルーフサイドレール３０と接合され、ウインドシールド４０の車幅方向両側および図示しないフロントドア前端近傍の強度を確保する強度部材とされている。

ここで車体１０が地面などにより上方からの荷重を受けた際に、ルーフ１６、ルーフサイドレール３０が荷重を受けて変形した後に、センターピラー１４の上端部１４Ａと共に車体前方上側で地面からの荷重を受ける箇所を入力箇所１１とする。

側面視において上記の上端部１４Ａと入力箇所１１とを結ぶ線がディビジョンバー２０と交わる点がディビジョンバー２０の剛性変曲点２１とされている。このときディビジョンバー２０の剛性変曲点２１より上側は低剛性部２５、下側は低剛性部２５よりも剛性の高い高剛性部２３とされている。

図６に示すように、剛性変曲点２１を境界として車体下側を剛性の高い高剛性部２３、車体上側を剛性の低い低剛性部２５とする際、剛性変曲点２１は、例えば高剛性部２３を積層枚数により厚さｔ＝３．０ｍｍ、低剛性部２５を厚さｔ＝１．０ｍｍとすることで設定される。

＜作用効果＞

次に本実施形態について詳細に説明する。

図５に示すように、車体１０が地面Ｇなどで上方からの荷重を受けた場合、一旦ルーフ１６、ルーフサイドレール３０が荷重を受けて変形する。その後に地面Ｇからの荷重を受ける部位は、側面視でセンターピラー１４の上端部１４Ａ、および車体１０の車体前方上側の入力箇所１１の２点を結ぶ線上に位置する。より詳細には、図４に示すように、まずルーフ１６が変形し、次いでフロントヘッダ１８、ルーフサイドレール３０が変形することで入力を吸収し、さらに図中にＡで示すディビジョンバー２０の車体上側に設けられた低剛性部２５が変形することで室内空間を確保しながら所定の荷重を発生させる。次いでセンターピラー１４が変形することで荷重を発生させる。

従来構造との対比で説明すると、図１０に示す対比例では地面Ｇからの入力があった場合、まずルーフサイドレール１３０、ディビジョンバー１２０、フロントヘッダ１１８などのフロントピラー周辺構造物で荷重を発生させている。

従来のＦ−Ｓ特性を示す図１１に破線Ａで示したように、変形初期の段階でフロントピラー周辺の構造物によって所定の荷重を発生させるには早期に荷重を立ち上げる必要があり、これにはまずルーフサイドレール１３０、ディビジョンバー１２０、フロントヘッダ１１８などのフロントピラー周辺構造物の補強が必要なため、重量増加の虞がある。

また破線Ｂで示すようにフロントピラー周辺の構造物が変形を終了したのち、センターピラー周辺の構造物で所定の荷重を発生させるためには、同様にセンターピラー周辺の補強が必要であるため、やはり重量増加の虞がある。

そこで本願発明では図６に示すように、センターピラー１４の強度部材であるディビジョンバー２０を剛性の違いによって２つの部位に区分し、入力時に一旦変形して荷重を発生した後に、再度荷重を発生する構成としている。具体的には剛性変曲点２１を境界として車体下側を剛性の高い高剛性部２３、車体上側を剛性の低い低剛性部２５とする構成とされている。

これにより、車体後方向からの断面図である図７に示すように、地面Ｇからの入力でディビジョンバー２０の低剛性部２５が変形を終了したのち、再度高剛性部２３が変形することでさらに荷重を発生させる。

このとき図８に実線で示すＦ−Ｓ特性のように（ａ）でルーフサイドレール３０が変形すると共にディビジョンバー２０の低剛性部２５が変形し、早期に荷重を発生する。

次いで地面Ｇによる入力がセンターピラー１４を変形させるまでストロークが進むと、（ｂ）ではセンターピラー１４の変形に合わせてディビジョンバー２０の高剛性部２３が変形を開始し、センターピラー１４と高剛性部２３とで荷重を分担することにより、破線で示した従来のセンターピラー１４のみの荷重に比較して実線のように荷重を上乗せすることができる。

上記のようなＦ−Ｓ特性をアッパーボデー構造に持たせるために、ディビジョンバー２０は以下のような段階を経て変形し、荷重を発生する。すなわち、図９に示すように地面Ｇからの入力があった場合、（Ａ）から（Ｂ）へ至る段階では図８のＦ−Ｓ特性グラフ（ａ）部分でルーフサイドレール３０が折れると共にディビジョンバー２０の剛性変曲点２１より上の低剛性部２５が折れ、初期の荷重が発生する。このとき両者は略同時に折れるので、破線で示すような従来例の荷重（ｃ）は発生しない。

次いで変形が進み、図９（Ｂ）から（Ｃ）へと至る段階ではセンターピラー１４が地面Ｇからの入力に対して反力を発生しつつ変形し、荷重を発生する際、低剛性部２５が折れたことで一旦は荷重の発生が終了していたディビジョンバー２０の、剛性変曲点２１よりも下の高剛性部２３がセンターピラー１４と同時に変形を開始し、図８（ｂ）部分にて荷重を分担する。高剛性部２３は低剛性部２５よりも剛性が高いため、センターピラー１４と同時に荷重を発生し、かつ図８（ｂ）に示すように（低剛性部２５と異なり）折れることなく荷重を発生し続ける。

これによりセンターピラー１４とディビジョンバー２０（高剛性部２３）の２点で荷重を発生させることが出来、追加部品の設定などを行わずに十分な荷重を発生させることができる。

以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲がこれらの実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。

すなわち本実施形態ではフロントピラーのディビジョンバーを例に挙げて説明したが、これ以外にも例えば車体後部に設けられるリアピラーなど、車体長さ方向でセンターピラーと並列に設けられる強度部材であれば本発明を適用し、軽量で十分な荷重を発生する構成とすることができる。

あるいは低剛性部を積層厚さではなく、その形状や材質で高剛性部よりも低剛性としてもよい。

本実施形態に係るアッパーボデー構造を備える車体を示す斜視図である。 図１に示されるアッパーボデー構造を拡大して構造を示した測面図である。 図２に示されるアッパーボデー構造を拡大して構造を示した断面図である。 従来例および本実施形態に係るアッパーボデー構造に掛かる衝突時荷重の位置を示した図である。 本実施形態に係るディビジョンバーの剛性変曲点を示した側面図および正面図である。 本実施形態に係るディビジョンバーの剛性変曲点を示した拡大図である。 本実施形態に係るアッパーボデー構造の荷重による変形を示した断面図である。 本実施形態に係るアッパーボデー構造の作用効果を示したグラフである。 本実施形態に係るアッパーボデー構造の荷重による変形を時系列で示した断面図である。 従来のアッパーボデー構造の荷重による変形を示した断面図である。 従来のアッパーボデー構造のＦ−Ｓ特性を示したグラフである。

符号の説明

１０ 車体
１１ 入力箇所
１２ フロントピラー
１４ センターピラー
１４Ａ 上端部
１６ ルーフ
１８ フロントヘッダ
２０ ディビジョンバー
２１ 剛性変曲点
２２ アウタパネル
２３ 高剛性部
２５ 低剛性部
３０ ルーフサイドレール
３２ シール部材
４０ ウインドシールド

Claims (2)

1. 強度部材としてフロントピラーの後方にディビジョンバーを備える車体のアッパボデー構造であって、
   前記ディビジョンバーには、車両上方からの荷重が入力された際に該荷重を支持する車両前端上部とセンターピラー上端部とを結ぶ線が前記ディビジョンバーと交差する箇所に剛性変曲点が設けられ、
   前記ディビジョンバーにおいて前記剛性変曲点よりも上側の低剛性部は、前記剛性変曲点よりも下側の高剛性部よりも剛性が低いことを特徴とする車体のアッパボデー構造。
2. 前記剛性変曲点は前記ディビジョンバーの積層枚数変更位置であることを特徴とする請求項１に記載の車体のアッパボデー構造。

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