JP2012153186A - 車体上部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車体上部の質量増加を抑えながら、側面衝突時やロールオーバ時のルーフ剛性を向上させることができる車体上部構造を得る。
【解決手段】ルーフリインフォースメント２６とルーフパネル１４とで複数の閉断面２８が形成されると共に、これらの閉断面２８内には、ダイラタント特性を有する充填部材３０が配設されている。充填部材３０は、車両の側面衝突時やロールオーバ時に閉断面２８内でダイラタント特性により衝撃を吸収して瞬時に硬化する。このため、側面衝突時やロールオーバ時の衝撃荷重に対するルーフ剛性が向上する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車体上部構造に関する。

車体上部構造においては、閉断面を成す左右一対のルーフサイドレールに、ピラーの上端及び車幅方向に延在する複数のルーフリィンフォースメントの外端を接続した構造がある（例えば、特許文献１参照）。このような構造では、側面衝突時やロールオーバ時のルーフ剛性を向上させるために、ルーフの板厚を厚くしたり、ルーフリィンフォースメントの本数を増やしたりする対策が採られる場合がある。

特開２００８−２１３６９４号公報

しかしながら、これらの対策を採った場合には、車体上部の質量増加を招く不利がある。

本発明は、上記事実を考慮して、車体上部の質量増加を抑えながら、側面衝突時やロールオーバ時のルーフ剛性を向上させることができる車体上部構造を得ることが目的である。

請求項１に記載する本発明の車体上部構造は、車両のルーフ構成部材にダイラタント特性を有する部材が配設されている。

請求項１に記載する本発明の車体上部構造によれば、車両のルーフ構成部材にダイラタント特性を有する部材が配設されているので、車両の側面衝突時やロールオーバ時には、ダイラタント特性を有する部材がダイラタント特性により衝撃を吸収して瞬時に硬化する。このため、硬化したダイラタント特性を有する部材によってルーフ構成部材の変形が抑えられる。

請求項２に記載する本発明の車体上部構造は、請求項１記載の構成において、前記ルーフ構成部材は、ルーフパネルの下面に沿って車幅方向に延在すると共に前記ルーフパネルとで閉断面を形成するルーフリインフォースメントであり、前記ダイラタント特性を有する部材は、前記ルーフリインフォースメントと前記ルーフパネルとで形成された閉断面内に配設されている。

請求項２に記載する本発明の車体上部構造によれば、ダイラタント特性を有する部材は、ルーフ構成部材であるルーフリインフォースメントと、ルーフパネルとで形成された閉断面内に配設されているので、車両の側面衝突時やロールオーバ時には、ダイラタント特性を有する部材が前記閉断面内で衝撃を吸収して瞬時に硬化する。このため、硬化したダイラタント特性を有する部材によってルーフリインフォースメント及びルーフパネルの変形が抑えられる。すなわち、側面衝突時やロールオーバ時の衝撃荷重に対するルーフ剛性が効果的に高められる。

その結果、ルーフ剛性を確保しながら、ルーフパネルの板厚を薄くすることが可能になり、また、例えば、ダイラタント特性を有する部材によって一本のルーフリインフォースメントの剛性を上げることで他のルーフリインフォースの本数を削減することもできる。これによって、従来構造と同等のルーフ剛性を確保しつつ、質量軽減を図ることが可能となる。

また、ダイラタント特性を有する部材は、衝撃が加わっていない通常時には柔軟であるため、ルーフリインフォースメントの形状に沿わせて配設することが容易なことから成形用の型作製が不要となると共に、他車系にも流用可能なサイズとすれば、共用化も可能となる。

請求項３に記載する本発明の車体上部構造は、請求項１又は請求項２に記載の構成において、前記ルーフ構成部材はルーフパネルであり、前記ダイラタント特性を有する部材は、シート状を成して前記ルーフパネルの下面又は上面に接合されている。

請求項３に記載する本発明の車体上部構造によれば、ダイラタント特性を有する部材は、シート状を成すと共にルーフ構成部材であるルーフパネルの下面又は上面に接合されているので、雨打ち時や高速走行時にルーフパネルに発生する微振動がダイラタント特性を有する部材によって吸収される。このため、雨打ち音や風切り音が低減される。また、車両の側面衝突時やロールオーバ時には、ダイラタント特性を有する部材がルーフパネルの下面又は上面で衝撃を吸収して瞬時に硬化し、硬化したダイラタント特性を有する部材によってルーフパネルの変形が抑えられる。すなわち、側面衝突時やロールオーバ時の衝撃荷重に対するルーフ剛性が向上する。その結果、例えば、ルーフパネルの板厚を薄くして質量軽減を図っても、従来構造と同等のルーフ剛性が確保される。

以上説明したように、本発明に係る請求項１に記載の車体上部構造によれば、車体上部の質量増加を抑えながら、側面衝突時やロールオーバ時のルーフ剛性を向上させることができるという優れた効果を有する。

請求項２に記載の車体上部構造によれば、車体上部の質量増加を抑えながら、側面衝突時やロールオーバ時のルーフ剛性を効果的に向上させることができるという優れた効果を有する。

請求項３に記載の車体上部構造によれば、車内におけるＮＶ（ノイズ・バイブレーション）性能の向上とルーフ剛性の確保とを実現しながら、車体上部の質量増加を抑えることができるという優れた効果を有する。

本発明の第１の実施形態に係る車体上部構造を車室内側から見た状態で示す底面図である。 本発明の第１の実施形態に係る車体上部構造を示す側断面図（図１の２−２線に沿って切断した状態の断面図）である。 本発明の第２の実施形態に係る車体上部構造を示す図２に対応する側断面図である。

［第１実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る車体上部構造について図１及び図２を用いて説明する。なお、これらの図において適宜示される矢印ＦＲは車両前方側を示しており、矢印ＵＰは車両上方側を示している。

図１には、自動車（車両）の車体上部構造が車室内側から見た状態の底面図にて示され、図２には、図１の２−２線に沿って切断した状態の断面図が示されている。図２に示されるように、キャビン１２の上端部を構成する車体上部１０（ルーフ部）には、車体天井を構成するルーフパネル１４（ルーフボデーパネル、ルーフ本体ということもある）が配設されている。ルーフパネル１４の一般面は、本実施形態では車両上方側に僅かに凸となるように滑らかにラウンドした曲面状に形成されている。ルーフパネル１４よりも車両下方側には、天井内装材２２（内装天井、成形天井、内装トリム、又はルーフヘッドライニングということもある）が、ルーフパネル１４に対して離間して略平行に配設されている。また、ルーフパネル１４の前端部には、フロントウインドガラス１６の上端部が近接配置され、ルーフパネル１４の後端部には、リヤウインドガラス１８の上端部が近接配置されている。

図１に示されるように、ルーフパネル１４の車幅方向の両サイドには、略車両前後方向に沿ってルーフサイドレール２０が配設されている。なお、ルーフサイドレール２０は、ルーフサイドレールアウタパネルとルーフサイドレールインナパネルとによって閉断面構造に構成されており、その車幅方向内側に位置するフランジ部にルーフパネル１４の車幅方向外側の端末部がスポット溶接により接合されている。

図２に示されるように、ルーフパネル１４の下面側には、ルーフ構成部材としてのルーフリインフォースメント２６が複数配設されている。これらのルーフリインフォースメント２６は、長尺状の部材として構成され、ルーフパネル１４の下面に沿って車幅方向に延在している（図１参照）。また、ルーフリインフォースメント２６は、断面ハット形状に形成されており、前後のフランジ部がマスチックでルーフパネル１４の下面に接着されることにより取り付けられている。これにより、ルーフリインフォースメント２６は、ルーフパネル１４とで閉断面２８を形成し、ルーフパネル１４を補強している。また、図１に示されるルーフリインフォースメント２６における長手方向の端末部は、詳細図示を省略するが、ルーフサイドレール２０にスポット溶接により接合されている。

なお、図１及び図２に示される複数のルーフリインフォースメント２６のうち、ルーフパネル１４の車両前後方向の前端部に配置されたものは、ルーフパネルフロントリインフォースメント（２６Ｆ）ということがあり、ルーフパネル１４の車両前後方向の後端部に配置されたものは、ルーフパネルリヤリインフォースメント（２６Ｒ）ということがあり、ルーフパネル１４の車両前後方向の中央部付近に配置されたものは、ルーフパネルセンターリインフォースメント（２６Ｓ）ということがある。また、図１に示されるように、ルーフパネルセンターリインフォースメント（２６Ｓ）は、左右一対のセンタピラー２４の上端部に対応した車両前後方向位置に設定されており、図２に示されるように、本実施形態では断面ハット形状が車両前後方向に二連続した屈曲形状とされている。

ルーフリインフォースメント２６とルーフパネル１４とで形成された閉断面２８内には、充填部材３０が充填（挿入）された状態で配設されている。充填部材３０は、ダイラタント特性を有する材料（例えば、英国のｄ３ｏ^ＴＭｌａｂ社が製造する「ｄ３ｏ^ＴＭ」）で構成されている。すなわち、充填部材３０は、ダイラタント流体を成形することで形成されたものであり、衝撃が加えられたときにはこの衝撃を吸収して硬化し、衝撃がなくなると柔軟性を有する元の状態に戻る特性（ダイラタント特性）を有している。

次に、上記実施形態の作用及び効果について説明する。

図２に示されるように、本実施形態の車体上部構造では、ダイラタント特性を有する充填部材３０がルーフリインフォースメント２６とルーフパネル１４とで形成された閉断面２８内に配設されているので、車両の側面衝突時やロールオーバ時（横転時）には、充填部材３０が閉断面２８内で発生する応力に反応してダイラタント特性により衝撃を吸収して瞬時に硬化する。このため、硬化した充填部材３０によってルーフリインフォースメント２６及びルーフパネル１４の変形が抑えられる。

より具体的に説明すると、例えば、図１に示される側面衝突時の衝撃荷重Ｆ１がルーフサイドレール２０側からルーフリインフォースメント２６側に作用すると、ルーフリインフォース２０にはその車幅方向中央部を車両上方側に凸とする方向の曲げモーメントが作用するが、ルーフリインフォースメント２６の曲げ変形量は、硬化した充填部材３０によって抑えられる。また、例えば、図２に示されるロールオーバ時（ルーフクラッシュ時）の衝撃荷重Ｆ２が衝突対象物（路面等）側からルーフパネル１４側に作用すると、ルーフパネル１４及びルーフリインフォース２０はキャビン１２側へ曲がろうとするが、これらの曲げ変形量は、硬化した充填部材３０によって抑えられる。すなわち、図１に示される側面衝突時の衝撃荷重Ｆ１に対するルーフ剛性、及び図２に示されるロールオーバ時（ルーフクラッシュ時）の衝撃荷重Ｆ２に対するルーフ剛性が向上する。

その結果、ルーフ剛性を確保しながら、ルーフパネル１４の板厚を薄くすることが可能になり、また、例えば、一本のルーフリインフォースメント２６の剛性を充填部材３０によって上げることで他のルーフリインフォースの本数を削減することもできる。これによって、従来構造と同等のルーフ剛性を確保しつつ、質量軽減を図ることが可能となる。

以上説明したように、本実施形態に係る車体上部構造によれば、車体上部１０の質量増加を抑えながら、側面衝突時やロールオーバ時のルーフ剛性を向上させることができる。

また、ダイラタント特性を有する充填部材３０は、衝撃が加わっていない通常時には柔軟であるため、ルーフリインフォースメント２６の形状に沿わせて配設することが容易なことから成形用の型作製が不要で原価低減が図れる。また、充填部材３０のサイズを他車系にも流用可能なサイズとすれば、充填部材３０の共用化も可能となる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る車体上部構造について、図３を用いて説明する。図３には、本発明の第２の実施形態に係る車体上部構造が車幅方向から見た側断面図にて示されている。この図に示されるように、本実施形態に係る車体上部構造は、充填部材３０（図２参照）に代えて、ダイラタント特性を有する部材としてのシート部材４２を備える点で、第１の実施形態に係る車体上部構造とは異なる。他の構成は、第１の実施形態とほぼ同様の構成となっている。よって、第１の実施形態と実質的に同様の構成部については、同一符号を付して説明を省略する。

図３に示されるように、車体上部４０（ルーフ部）には、ルーフ構成部材としてのルーフパネル１４の下面１４Ａにシート部材４２が貼り付けられて（接合されて）いる。シート部材４２は、シート状を成しており、本実施形態では、ルーフパネル１４の下面１４Ａでルーフリインフォースメント２６が配設されていない部位に敷き詰められた状態で配設されている。

本実施形態によれば、前述した第１の実施形態とほぼ同様の作用及び効果が得られるうえに、雨天の際や高速走行時にルーフパネル１４に発生する微振動がシート部材４２によって応力として吸収されることで、雨打ち音や風切り音が低減され、車内におけるＮＶ（ノイズ・バイブレーション）性能が向上する。なお、図３では、雨天の際における雨粒によるルーフパネル１４への入力を模式的に符号ｆで示している。

また、対比構造と対比して補足説明すると、例えば、ルーフ剛性を確保して雨打ち音や風切り音を低減させるためにルーフパネルの板厚を厚くすると共に、車内におけるＮＶ性能をさらに向上させるために制振シートが天井内装材に貼られているような対比構造では、ルーフパネルの板厚増加分及び制振シートの貼り付け分が車体上部の質量増加に繋がる。これに対して、本実施形態では、ダイラタント特性を有するシート部材４２の貼り付け分のみが車体上部の質量増加に繋がるに過ぎず、また、シート部材４２の貼り付けに伴ってルーフリインフォースメント２６の本数が減らせることで車体上部４０の質量軽減が図れるので、前記対比構造に比べて車体上部４０の質量増加を抑えることができる。

［実施形態の補足説明］
なお、上記第２の実施形態では、ダイラタント特性を有するシート部材４２がルーフパネル１４の下面１４Ａに貼り付けられた（接合された）状態で配設されているが、例えば、シート状を成してダイラタント特性を有する部材が、ルーフパネル１４（ルーフ構成部材）の上面１４Ｂに貼り付けられた（接合された）状態で配設されると共に、その表面（上面）側に塗装が施されるような構成であってもよい。

また、車体上部構造は、第１の実施形態における充填部材３０（図２参照）と第２の実施形態におけるシート部材４２（図３参照）との両者を備えた車体上部構造であってもよい。

また、第１の実施形態では、図２等に示されるように、略角棒状の充填部材３０が閉断面２８内に配設されているが、閉断面２８内に配設されるダイラタント特性を有する部材は、略角棒状の充填部材３０に代えて、略角筒状の部材等のような他の部材であってもよい。

また、第２の実施形態では、図３に示されるシート部材４２は、ルーフパネル１４の下面１４Ａに貼り付けられているが、シート状を成してダイラタント特性を有する部材は、ルーフパネル１４の下面１４Ａに塗布されてもよい。

また、第２の実施形態では、シート部材４２は、ルーフパネル１４の下面１４Ａにおいてルーフリインフォースメント２６が配設されていない部位に敷き詰められた状態で配設されているが、シート状を成してダイラタント特性を有する部材は、ルーフパネル１４の下面１４Ａでルーフリインフォースメント２６が配設されていない部位に、間隔をおいて配設されてもよい。

なお、上記実施形態及び上述の複数の変形例は、適宜組み合わされて実施可能である。

１０ 車体上部
１４ ルーフパネル（ルーフ構成部材）
１４Ａ ルーフパネルの下面
１４Ｂ ルーフパネルの上面
２６ ルーフリインフォースメント（ルーフ構成部材）
２８ 閉断面
３０ 充填部材（ダイラタント特性を有する部材）
４０ 車体上部
４２ シート部材（ダイラタント特性を有する部材）

Claims (3)

1. 車両のルーフ構成部材にダイラタント特性を有する部材が配設されている車体上部構造。
2. 前記ルーフ構成部材は、ルーフパネルの下面に沿って車幅方向に延在すると共に前記ルーフパネルとで閉断面を形成するルーフリインフォースメントであり、
   前記ダイラタント特性を有する部材は、前記ルーフリインフォースメントと前記ルーフパネルとで形成された閉断面内に配設されている請求項１記載の車体上部構造。
3. 前記ルーフ構成部材はルーフパネルであり、
   前記ダイラタント特性を有する部材は、シート状を成して前記ルーフパネルの下面又は上面に接合されている請求項１又は請求項２に記載の車体上部構造。