JP2015151044A - 自動車の車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 ルーフサイドレールにルーフパネルおよびサイドアウターパネルを軽量かつ強固に接合する。【解決手段】 ルーフサイドレール１２の車幅方向内面に設けられてルーフパネル２６およびサイドアウターパネル２２を支持する複数の支持ブラケット２７は、ルーフサイドレール１２の軸線と平行に配置されてルーフパネル２６およびサイドアウターパネル２２を支持する支持部２７ａと、ルーフサイドレール１２の軸線と直交する方向に配置されて該ルーフサイドレール１２および支持部２７ａに接続する脚部２７ｂとを備えるので、製造が容易で小型軽量な支持ブラケット２７を用いてルーフパネル２６およびサイドアウターパネル２２を強固に支持することができる。しかもルーフサイドレール１２の任意の位置に任意の個数の支持ブラケット２７を配置することで、ルーフパネル２６およびサイドアウターパネル２２の支持強度を必要に応じて任意に調整することができる。【選択図】 図３

Description

本発明は、Ａピラーアッパーおよびルーフサイドレールが一体に連続する上部フレームを備え、前記ルーフサイドレールの車幅方向内面にルーフパネルおよびサイドアウターパネルを支持する複数の支持ブラケットを設けた自動車の車体構造に関する。

樹脂製の上部車体をインナーパネルおよびアウターパネルを結合して中空閉断面に構成し、その内部に配置した鋼管製の補強用フレームと前記上部車体とをリベットにより結合するものが、下記特許文献１により公知である。

また自動車の車体をインナーパネルおよびアウターパネルを結合して中空閉断面に構成し、その内部に配置した鋼管と前記車体とを別体のブラケットを介して接続するものが、下記特許文献２により公知である。

特開平０１−１０３５８６号公報 特開２００２−８７３２２号公報

ところで、上記特許文献１に記載されたものは、車体剛性が鋼管製の補強用フレームだけに依存するので鋼管の断面を小さくすることができず、そのために車体重量が増加する問題があった。

また上記特許文献２に記載されたものは、車体と鋼管とを別体のブラケットを介して接続するため、そのブラケットの分だけ車体重量が増加するだけでなく、別体のブラケットは車体と鋼管とを不連続に接続するだけなので、インナーパネルおよびアウターパネルが車体剛性の向上に寄与せず、必要な剛性を確保するには鋼管の断面を大きくすることが必要となる問題があった。

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にルーフパネルおよびサイドアウターパネルを軽量かつ強固に接合す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、Ａピラーアッパーおよびルーフサイドレールが一体に連続する上部フレームを備え、前記ルーフサイドレールの車幅方向内面にルーフパネルおよびサイドアウターパネルを支持する複数の支持ブラケットを設けた自動車の車体構造であって、前記支持ブラケットは、前記ルーフサイドレールの軸線と平行に配置されて前記ルーフパネルおよび前記サイドアウターパネルを支持する支持部と、前記ルーフサイドレールの軸線と直交する方向に配置されて該ルーフサイドレールおよび前記支持部に接続する脚部とを備えることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

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、前記ルーフサイドレールは円形断面であり、前記支持ブラケットは、矩形状の前記支持部の前後方向端部を折り曲げた三角形状の前記脚部を備え、前記三角形の一辺が円弧状に形成されて前記ルーフサイドレールの上部外周面に接続されることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記支持ブラケットは、１個の前記支持部および１個の前記脚部を備えてＬ字状に形成され、あるいは１個の前記支持部および前後一対の前記脚部を備えてコ字状に形成されることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記ルーフサイドレールは非円形断面であり、少なくとも一つの平坦面を備えることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜請求項４の何れか１項の構成に加えて、前記支持ブラケットは前記脚部の下端を前後方向に折り曲げた部品取付部を備え、前記部品取付部にはナット、ボルトあるいは部品取付孔が設けられることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項６に記載された発明によれば、請求項１〜請求項５の何れか１項の構成に加えて、前記上部フレームを、４ドア車両、２ドア車両あるいは５ドア車両に適用したことを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項７に記載された発明によれば、請求項１〜請求項６の何れか１項の構成に加えて、前記上部フレームは鋼管、アルミニウム管あるいはＦＲＰ管であることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

また請求項８に記載された発明によれば、請求項１〜請求項７の何れか１項の構成に加えて、前記Ａピラーアッパーの車幅方向内面にフロントガラスおよびサイドアウターパネルを支持する複数の支持ブラケットを設け、前記支持ブラケットは、前記Ａピラーアッパーの軸線と平行に配置されて前記フロントガラスおよび前記サイドアウターパネルを支持する支持部と、前記Ａピラーアッパーの軸線と直交する方向に配置されて該Ａピラーアッパーおよび前記支持部に接続する脚部とを備えることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。

尚、実施の形態の第１〜第３平坦面１２ａ〜１２ｃは本発明の平坦面に対応し、実施の形態のウエルドナット３１は本発明のナットに対応する。

請求項１の構成によれば、ルーフサイドレールの車幅方向内面に設けられてルーフパネルおよびサイドアウターパネルを支持する複数の支持ブラケットは、ルーフサイドレールの軸線と平行に配置されてルーフパネルおよびサイドアウターパネルを支持する支持部と、ルーフサイドレールの軸線と直交する方向に配置されて該ルーフサイドレールおよび支持部に接続する脚部とを備えるので、製造が容易で小型軽量な支持ブラケットを用いてルーフパネルおよびサイドアウターパネルを強固に支持することができ、しかもルーフサイドレールの任意の位置に任意の個数の支持ブラケットを配置することで、ルーフパネルおよびサイドアウターパネルの支持強度を必要に応じて任意に調整することができる。

また請求項２の構成によれば、ルーフサイドレールは円形断面であるので、軽量で高強度でありながら極めて安価に製造可能である。また支持ブラケットは、矩形状の支持部の前後方向端部を折り曲げた三角形状の脚部を備え、三角形の一辺が円弧状に形成されてルーフサイドレールの上部外周面に接続されるので、支持ブラケットの車室側への突出量を最小限に抑えながら、支持ブラケットをルーフサイドレールに対して強固に固定することができる。

また請求項３の構成によれば、支持ブラケットは、１個の支持部および１個の脚部を備えてＬ字状に形成され、あるいは１個の支持部および前後一対の脚部を備えてコ字状に形成されるので、支持ブラケットの強度を要求される強度に応じて任意に設定することができる。

また請求項４の構成によれば、ルーフサイドレールは非円形断面であり、少なくとも一つの平坦面を備えるので、平坦面をサイドアウターパネルの内面に沿わせてルーフサイドレールの断面積を拡大したり、平坦面をカーテンエアバッグやグラブレール等の部品の取付面として利用したりすることができる。

また請求項５の構成によれば、支持ブラケットは脚部の下端を前後方向に折り曲げた部品取付部を備え、部品取付部にはナット、ボルトあるいは部品取付孔が設けられるので、特別のブラケットを追加することなく、支持ブラケットを利用してカーテンエアバッグやグラブレール等の部品を簡単に取り付けることができる。

また請求項６の構成によれば、上部フレームを、４ドア車両、２ドア車両あるいは５ドア車両に適用したので、種々のタイプの車体に本発明を適用することができる。

また請求項７の構成によれば、上部フレームは鋼管、アルミニウム管あるいはＦＲＰ管であるので、上部フレームの材料の選択自由度が向上する。

また請求項８の構成によれば、Ａピラーアッパーの車幅方向内面に設けられてフロントガラスおよびサイドアウターパネルを支持する複数の支持ブラケットは、Ａピラーアッパーの軸線と平行に配置されてフロントガラスおよびサイドアウターパネルを支持する支持部と、Ａピラーアッパーの軸線と直交する方向に配置されて該Ａピラーアッパーおよび支持部に接続する脚部とを備えるので、製造が容易で小型軽量な支持ブラケットを用いてフロントガラスおよびサイドアウターパネルを強固に支持することができる。しかもＡピラーアッパーの任意の位置に任意の個数の支持ブラケットを配置することで、フロントガラスおよびサイドアウターパネルの支持強度を必要に応じて任意に調整することができる。

自動車の車体側部フレームの部分側面図。（第１の実施の形態） 図１の２方向拡大矢視図。（第１の実施の形態） 図１の３−３線拡大断面図。（第１の実施の形態） 図２の４方向拡大矢視図。（第１の実施の形態） 図１の５−５線拡大断面図。（第１の実施の形態） 図４に対応する図。（第２〜第４の実施の形態） 図３に対応する図。（第５の実施の形態）

第１の実施の形態

以下、図１〜図５に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。尚、本明細書において前後方向、左右方向（車幅方向）および上下方向とは、運転席に着座した乗員を基準として定義される。

図１に示すように、５ドア車両の車体側部フレーム１１は、ルーフサイドレール１２およびＡピラーアッパー後部１３を一体化した円形断面の鋼管よりなる上部フレーム１４を備える。上部フレーム１４は、直線状の鋼管を三次元曲げ加工により所定形状に湾曲させたもので構成される。Ａピラーアッパー後部１３の前端には、プレス加工した鋼板を溶接して中空閉断面に構成したＡピラーアッパー前部１５が接続されており、Ａピラーアッパー後部１３およびＡピラーアッパー前部１５がＡピラーアッパー１６を構成する。

Ａピラーアッパー前部１５にＹ字状に形成されたＡピラーロア１７の上端が接続され、ルーフサイドレール１２の前後方向中間部にＢピラー１９およびＣピラー２０の上端が接続され、ルーフサイドレール１２の後端にＤピラー２１の上端が接続される。

図１および図２に示すように、車体側部フレーム１１の車幅方向外面には、フロントドア開口およびリヤドア開口を有するサイドアウターパネル２２が固定される。左右のルーフサイドレール１２，１２の前端間が車幅方向に延びるフロントルーフアーチ２３で接続され、左右のＢピラー１９，１９の上端に接続する左右のルーフサイドレール１２，１２の前後方向中間部間がミドルルーフアーチ２４で接続され、左右のＤピラー２１，２１の上端に接続する左右のルーフサイドレール１２，１２の後端間がリヤルーフアーチ２５で接続される。そしてフロントルーフアーチ２３、リヤルーフアーチ２５および左右のルーフサイドレール１２，１２にルーフパネル２６の外周部が支持される。

図２〜図４に示すように、ルーフサイドレール１２には前後方向に所定間隔で離間した複数の支持ブラケット２７…が設けられており、これらの支持ブラケット２７…にルーフパネル２６の車幅方向外端部とサイドアウターパネル２２の上端部とが重ね合わされて溶接Ｗ１される。

１枚の鋼板からなる支持ブラケット２７は、矩形状の支持部２７ａと、支持部２７ａの相互に対向する前後の縁部を直角に折り曲げた一対の三角形状の脚部２７ｂ，２７ｂとを有して断面コ字状に形成されており、脚部２７ｂ，２７ｂの三角形の一辺が円弧状に形成されてルーフサイドレール１２の車幅方向内側の上面に溶接Ｗ２により接合される。支持ブラケット２７をルーフサイドレール１２に溶接Ｗ２した状態で、その支持部２７ａはルーフサイドレール１２の軸線と平行に配置され、一対の三角形状の脚部２７ｂ，２７ｂはルーフサイドレール１２の軸線と直交するように配置される。

ルーフサイドレール１２を車幅方向外側から覆うように配置されたサイドアウターパネル２２は、その上端を下向きに折り曲げた段部２２ａと、段部２２ａの下端を車幅方向内向きに折り曲げた接合フランジ２２ｂとを備えるとともに、その下端を下向きに折り曲げた接合フランジ２２ｃを備える。ルーフパネル２６は、その車幅方向外端部を下向きに折り曲げた段部２６ａと、段部２６ａの下端を車幅方向外向きに折り曲げた接合フランジ２６ｂとを備える。そしてサイドアウターパネル２２の上側の接合フランジ２２ｂおよびルーフパネル２６の接合フランジ２６ｂを支持ブラケット２７の支持部２７ａに上方から重ね合わせて溶接Ｗ１し、かつサイドアウターパネル２２の下側の接合フランジ２２ｃに下端を溶接Ｗ３したステー２８の上端をルーフサイドレール１２の下面に溶接Ｗ４することで、サイドアウターパネル２２およびルーフパネル２６がルーフサイドレール１２に支持される。

図１および図５に示すように、Ａピラーアッパー後部１３にフロントガラス２９の車幅方向端部を支持すべく、前記支持ブラケット２７と同一構造の支持ブラケット３０がＡピラーアッパー後部１３の車幅方向内側の前面に溶接Ｗ５により接合される。支持ブラケット３０の支持部３０ａには、サイドアウターパネル２２の段部２２ａに連なる前側の接合フランジ２２ｂが重ね合わされて溶接Ｗ６され、かつサイドアウターパネル２２の後側の接合フランジ２２ｃに後端を溶接Ｗ３したステー２８の前端をＡピラーアッパー後部１３の後面に溶接Ｗ４することで、サイドアウターパネル２２がＡピラーアッパー後部１３に支持される。そして支持ブラケット３０の支持部３０ａの前面にサイドアウターパネル２２の接合フランジ２２ｂを介してフロントガラス２９が接着Ｇされる。

次に、上記構成を備えた本発明の第１の実施の形態の作用を説明する。

車体側部フレーム１１のルーフサイドレール１２およびＡピラーアッパー後部１３を一体化した上部フレーム１４は円形断面の鋼管を三次元曲げ加工したものであるため、鋼管の断面積を小さくして軽量化を図りながら上部フレーム１４の必要な強度を確保することができ、しかも安価な円形断面の鋼管を素材としているので低コストで製造することができる。

ルーフサイドレール１２の車幅方向内面に設けられてルーフパネル２６の車幅方向外端およびサイドアウターパネル２２の上端を支持する支持ブラケット２７は１枚の鋼板をコ字状に折り曲げた構造であり、ルーフサイドレール１２の軸線と平行に配置されてルーフパネル２６およびサイドアウターパネル２２を支持する支持部２７ａと、ルーフサイドレール１２の軸線と直交する方向に配置されて該ルーフサイドレール１２および支持部２７ａに接続する一対の脚部２７ｂ，２７ｂとを備えるので、製造が容易で小型軽量な支持ブラケット２７を用いてルーフパネル２６およびサイドアウターパネル２２を強固に支持することができ、しかもルーフサイドレール１２の任意の位置に任意の個数の支持ブラケット２７…を配置することで、ルーフパネル２６およびサイドアウターパネル２２の支持強度を必要に応じて任意に調整することができる。

また支持ブラケット２７は、矩形状の支持部２７ａの前後方向端部を折り曲げた一対の三角形状の脚部２７ｂ，２７ｂを備え、三角形の一辺が円弧状に形成されてルーフサイドレール１２の上部外周面に溶接Ｗ２されるので、それを車幅方向内側外周面に接続する場合に比べて、支持ブラケット２７の車室側への突出量を最小限に抑えるとともに、カーテンエアバッグ等の部品の配置スペースを確保することができ、しかも支持ブラケット２７の脚部２７ｂ，２７ｂを大型化することなく、ルーフサイドレール１２との溶接Ｗ２の長さを充分に確保して強固に固定することができる。

またＡピラーアッパー後部１３にサイドアウターパネル２２およびフロントガラス２９を支持するための支持ブラケット３０…も上述した支持ブラケット２７…と同一構造であるため、同様の作用効果を発揮することができる。

第２〜第４の実施の形態

次に、図６に基づいて本発明の第２〜第４の実施の形態を説明する。

上述した第１の実施の形態の支持ブラケット２７は、支持部２７ａの両端に一対の脚部２７ｂ，２７ｂを備えてコ字状に形成されているが、図６（Ａ）に示す第２の実施の形態の支持ブラケット２７は、支持部２７ａの一端に一つの脚部２７ｂだけを備えてＬ字状に形成されている。

第２の実施の形態の支持ブラケット２７は、第２の実施の形態の支持ブラケット２７に比べて強度は若干低下するが、その分だけ軽量化が可能である。よって、要求される強度に応じて、第１の実施の形態の支持ブラケット２７および第２の実施の形態の支持ブラケット２７を使い分ければ、強度および軽量化を両立させることができる。

図６（Ｂ）に示す第３の実施の形態の支持ブラケット２７は、一対の脚部２７ｂ，２７ｂの下端をそれぞれ前後方向外側に折り曲げた一対の部品取付部２７ｃ，２７ｃを備えており、部品取付部２７ｃ，２７ｃの上面にウエルドナット３１，３１が設けられる。

本実施の形態によれば、脚部２７ｂ，２７ｂおよび部品取付部２７ｃ，２７ｃをルーフサイドレール１２に溶接Ｗ２することで、支持ブラケット２７をルーフサイドレール１２に一層強固に固定することができるだけでなく、特別のブラケットを追加することなく、既存の支持ブラケット２７のウエルドナット３１，３１にボルトを螺合するだけで、カーテンエアバッグやグラブレール等の部品を容易かつ強固に固定することができる。

尚、図６（Ｂ）の第３の実施の形態では、一対の部品取付部２７ｃ，２７ｃにそれぞれウエルドナット３１，３１を設けているが、何れか一方の部品取付部２７ｃだけにウエルドナット３１を設けても良い。

図６（Ｃ）に示す第４の実施の形態の支持ブラケット２７は、第３の実施の形態の支持ブラケット２７から、一方の脚部２７ｂおよび一方の部品取付部２７ｃを省略したものである。第３の実施の形態の支持ブラケット２７および第４の実施の形態の支持ブラケット２７を必要に応じて使い分けることで、強度および軽量化を両立させることができる。

尚、第３および第４の実施の形態において、ウエルドナット３１の代わりにスタットボルトを設けたり部品取付孔だけを設けたりしても、同様の作用効果を達成することができる。

第５の実施の形態

次に、図７に基づいて本発明の第５の実施の形態を説明する。

上述した第１〜第４の実施の形態のルーフサイドレール１２は円形断面の鋼管で構成されているが、第５の実施の形態のルーフサイドレール１２は非円形断面のアルミニウム管で構成される。かかるルーフサイドレール１２は押し出し材として製造可能である。サイドアウターパネル２２の接合フランジ２２ｂはルーフパネル２６の接合フランジ２６ｂとの溶接Ｗ１部から車幅方向内側に延長され、その延長部が支持ブラケット２７の支持部２７ａに重ね合わされて溶接Ｗ７される。

このルーフサイドレール１２は第１〜第３平坦面１２ａ〜１２ｃを備えており、第１平坦面１２ａをサイドアウターパネル２２の内面に平行に沿わせることにより、その断面を拡大して強度を高めることができる。また第２平坦面１２ｂに支持ブラケット２７の脚部２７ｂを溶接Ｗ２する際に、その溶接Ｗ２部が直線になるために支持ブラケット２７の製造が一層容易になるだけでなく、第３平坦面１２ｃを利用してカーテンエアバッグやグラブレール等の部品を容易かつ強固に固定することができる。

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、実施の形態では上部フレーム１４を三次元曲げ加工で曲げ成形しているが、それを三次元熱間曲げ加工やハイドロフォーム加工で曲げ成形しても良い。

また本発明は実施の形態の５ドア車両に限定されず、４ドア車両や２ドア車両等の種々のタイプの車両に適用することができる。

また本発明の上部フレームは実施の形態の鋼管製に限定されず、アルミニウム管製あるいはＦＲＰ管製であっても良いので、上部フレームの材料の選択自由度が向上する。

１２ ルーフサイドレール
１２ａ 第１平坦面（平坦面）
１２ｂ 第２平坦面（平坦面）
１２ｃ 第３平坦面（平坦面）
１４ 上部フレーム
１６ Ａピラーアッパー
２２ サイドアウターパネル
２６ ルーフパネル
２７ 支持ブラケット
２７ａ 支持部
２７ｂ 脚部
２７ｃ 部品取付部
２９ フロントガラス
３０ 支持ブラケット
３０ａ 支持部
３０ｂ 脚部
３１ ウエルドナット（ナット）

Claims (8)

1. Ａピラーアッパー（１６）およびルーフサイドレール（１２）が一体に連続する上部フレーム（１４）を備え、前記ルーフサイドレール（１２）の車幅方向内面にルーフパネル（２６）およびサイドアウターパネル（２２）を支持する複数の支持ブラケット（２７）を設けた自動車の車体構成であって、
   前記支持ブラケット（２７）は、前記ルーフサイドレール（１２）の軸線と平行に配置されて前記ルーフパネル（２６）および前記サイドアウターパネル（２２）を支持する支持部（２７ａ）と、前記ルーフサイドレール（１２）の軸線と直交する方向に配置されて該ルーフサイドレール（１２）および前記支持部（２７ａ）に接続する脚部（２７ｂ）とを備えることを特徴とする自動車の車体構造。
2. 前記ルーフサイドレール（１２）は円形断面であり、前記支持ブラケット（２７）は、矩形状の前記支持部（２７ａ）の前後方向端部を折り曲げた三角形状の前記脚部（２７ｂ）を備え、前記三角形の一辺が円弧状に形成されて前記ルーフサイドレール（１２）の上部外周面に接続されることを特徴とする、請求項１に記載の自動車の車体構造。
3. 前記支持ブラケット（２７）は、１個の前記支持部（２７ａ）および１個の前記脚部（２７ｂ）を備えてＬ字状に形成され、あるいは１個の前記支持部（２７ａ）および前後一対の前記脚部（２７ｂ）を備えてコ字状に形成されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の自動車の車体構造。
4. 前記ルーフサイドレール（１２）は非円形断面であり、少なくとも一つの平坦面（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）を備えることを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
5. 前記支持ブラケット（２７）は前記脚部（２７ｂ）の下端を前後方向に折り曲げた部品取付部（２７ｃ）を備え、前記部品取付部（２７ｃ）にはナット（３１）、ボルトあるいは部品取付孔が設けられることを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
6. 前記上部フレーム（１４）を、４ドア車両、２ドア車両あるいは５ドア車両に適用したことを特徴とする、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
7. 前記上部フレーム（１４）は鋼管、アルミニウム管あるいはＦＲＰ管であることを特徴とする、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の自動車の車体構造。
8. 前記Ａピラーアッパー（１６）の車幅方向内面にフロントガラス（２９）およびサイドアウターパネル（２２）を支持する複数の支持ブラケット（３０）を設け、
   前記支持ブラケット（３０）は、前記Ａピラーアッパー（１６）の軸線と平行に配置されて前記フロントガラス（２９）および前記サイドアウターパネル（２２）を支持する支持部（３０ａ）と、前記Ａピラーアッパー（１６）の軸線と直交する方向に配置されて該Ａピラーアッパー（１６）および前記支持部（３０ａ）に接続する脚部（３０ｂ）とを備えることを特徴とする、請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の自動車の車体構造。

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