JP2021133848A - 車両のルーフ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 部品点数の過度な増加を招くことなく、共振状態における車両の振動レベルを低減することが可能な車両のルーフ構造を提供する。【解決手段】 ルーフ構造Ａは、骨格部材１０、ルーフパネル２０、および一対のフレーム部材３１を備える。一対のフレーム部材３１は、ルーフパネル２０よりも車両下方に位置する。ルーフパネル２０、および一対のフレーム部材３１の各々は、骨格部材１０に接合されている。ルーフパネル２０は、第１領域２０Ａおよび第２領域２０Ｂを含む。一対のフレーム部材３１の各々は、車両前後方向に沿って延びるととともに、第１領域２０Ａおよび第２領域２０Ｂの少なくともいずれかに接合されている。一対のフレーム部材３１の各々とルーフパネル２０との接合にかかる剛性と、一対のフレーム部材３１の各々の剛性と、の少なくともいずれかが、一対のフレーム部材３１の各々と骨格部材１０との接合にかかる剛性よりも低い。【選択図】 図３

Description

本発明は、車体の上端に位置するルーフパネルと、当該ルーフパネルよりも車両下方に位置する一対のフレーム部材とを備える車両のルーフ構造に関する。

特許文献１には、ルーフパネルにサンルーフ開口が設けられた車両のルーフ構造の一例が開示されている。当該ルーフ構造は、サンルーフシェードを車両前後方向に沿って滑動可能に支持するレール組立体を備える。これにより、サンルーフシェードは、サンルーフ開口に対して開閉自在となっている。

特許文献１に開示されている車両のルーフ構造においては、ルーフパネルおよびレール組立体が、それぞれ個別に車体の骨格部材に溶接などにより接合されている。さらに、ルーフパネルの質量および体積に対して、レール組立体の質量および体積は、ともに小である。このため、レール組立体の固有振動数は、ルーフパネルの固有振動数よりも一般的に大となる。ここで、車両の走行時の振動に伴い、車体の骨格部材と、ルーフパネルとの共振と、当該骨格部材とレール組立体との共振が、ともに顕著となる場合、それぞれの共振状態における車両の振動レベルを低減することが求められる。この場合においては、ルーフパネルと、レール組立体との各々に対してダンパ機構を設けるなどといった個別の対策が必要となる。したがって、当該対策にかかる部品点数が過度に増加するといった課題がある。

特開２０１３−２４９００９号公報

本発明は、部品点数の過度な増加を招くことなく、共振状態における車両の振動レベルを低減することが可能な車両のルーフ構造を提供することをその課題とする。

本発明によって提供される車両のルーフ構造は、車体の骨組をなす骨格部材と、前記骨格部材の上端に接合されるとともに、車両上方から車室を塞ぐルーフパネルと、前記ルーフパネルよりも車両下方に位置し、かつ車幅方向において互いに離れて位置するとともに、前記骨格部材に接合された一対のフレーム部材と、を備え、前記骨格部材は、車両前後方向において一対のフロントピラーと、一対のリヤピラーと、の間に位置する少なくとも１以上の一対の中間ピラーを含み、前記ルーフパネルは、前記少なくとも１以上の一対の中間ピラーのいずれかから車両前方に位置する第１領域と、前記第１領域よりも車両後方に位置する第２領域と、を含み、前記一対のフレーム部材の各々は、前記車両前後方向に沿って延びるととともに、前記第１領域および前記第２領域の少なくともいずれかに接合され、前記一対のフレーム部材の各々と前記ルーフパネルとの接合にかかる剛性と、前記一対のフレーム部材の各々の剛性と、の少なくともいずれかが、前記一対のフレーム部材の各々と前記骨格部材との接合にかかる剛性よりも低いことを特徴としている。

本発明にかかる車両のルーフ構造によれば、部品点数の過度な増加を招くことなく、共振状態における車両の振動レベルを低減することが可能となる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面に基づき以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明の一実施形態にかかる車両のルーフ構造を備える車体の斜視図である。 図１に対応する斜視図であり、ルーフパネル（一部を除く）の図示を省略している。 本発明の一実施形態にかかる車両のルーフ構造の底面図である。 図３に示す車両のルーフ構造にかかる振動系を説明する図である。 図３に示す車両のルーフ構造にかかる作用効果を説明する図である。

本発明を実施するための形態について、添付図面に基づいて説明する。

図１〜図５に基づき、本発明の一実施形態にかかる車両のルーフ構造（以下「ルーフ構造Ａ」という。）について説明する。ルーフ構造Ａは、骨格部材１０、ルーフパネル２０、シェードレール３０、および低剛性継手４０を備える。ここで、図２においては、理解の便宜上、ルーフパネル２０（後述するインナパネル２１２を除く）の図示を省略している。

さらに、説明の便宜上、これらの図において示されるｕｐｒを車両上方向、ｄｗｎを車両下方向、ｆｒを車両前方向、ｒｒを車両後方向、ｒｈを車両右方向、ｌｈを車両左方向とする。以下の説明で、特記なく上下を用いる場合は、車両上下方向の上下を指す。特記なく前後を用いる場合は、車両前後方向の前後を指す。車幅方向の車両内方とは、車幅方向（車両左右方向）のうち車内向きを指す。車幅方向の車両外方とは、車幅方向のうち車外向きを指す。

骨格部材１０は、車体の骨組をなす鋼製部材である。車体に作用する荷重は、主として骨格部材１０により受け持たれる。図１および図２に示すように、ルーフ構造Ａにおいては、骨格部材１０は、複数のピラー１１、一対のルーフサイドレール１２、一対の縦補強部材１３、横補強部材１４、および複数の横ビーム１５を含む。

図１に示すように、複数のピラー１１の各々は、車両上下方向に沿って延びている。複数のピラー１１は、一対のフロントピラー１１１、一対のリヤピラー１１２、および少なくとも１以上の一対の中間ピラー１１３を含む。一対のフロントピラー１１１は、ルーフ構造Ａの前端に位置し、かつルーフ構造Ａの車幅方向の両端に位置する。一対のリヤピラー１１２は、ルーフ構造Ａの後端に位置し、かつルーフ構造Ａの車幅方向の両端に位置する。少なくとも１以上の一対の中間ピラー１１３は、車両前後方向において一対のフロントピラー１１１と、一対のリヤピラー１１２との間に位置し、かつルーフ構造Ａの車幅方向の両端に位置する。ルーフ構造Ａにおいては、少なくとも１以上の一対の中間ピラー１１３は単数である。このため、ルーフ構造Ａにかかる以下の説明においては、少なくとも１以上の一対の中間ピラー１１３は、単に一対の中間ピラー１１３と呼ぶこととする。

図３に示すように、一対の中間ピラー１１３の各々は、基部１１３Ａおよび張出部１１３Ｂを有する。基部１１３Ａは、車両上下方向に沿って延びている。張出部１１３Ｂは、基部１１３Ａの上端から車幅方向の車両内方に向けて張り出している。

図１に示すように、一対のルーフサイドレール１２は、ルーフ構造Ａの車幅方向の両端に位置する。一対のルーフサイドレール１２の各々は、車両前後方向に沿って延びている。一対のルーフサイドレール１２は、複数のピラー１１の上端に接合されている。

図２に示すように、一対の縦補強部材１３は、車両前後方向において一対のフロントピラー１１１と、一対の中間ピラー１１３との間に位置し、かつ車幅方向において互いに離れて位置する。一対の縦補強部材１３の各々は、車両前後方向に沿って延びている。一対の縦補強部材１３は、一対のルーフサイドレール１２に対して車幅方向の車両内方に位置し、かつ当該一対のルーフサイドレール１２に接合されている。

図２に示すように、横補強部材１４は、一対の中間ピラー１１３よりも車両上方に位置するとともに、車幅方向に沿って延びている。横補強部材１４の車幅方向の両端は、一対のルーフサイドレール１２、および一対の縦補強部材１３に接合されている。

図２に示すように、複数の横ビーム１５は、横補強部材１４よりも車両後方に位置し、かつ車両前後方向において互いに離れて位置する。複数の横ビーム１５の各々は、車幅方向に沿って延びている。複数の横ビーム１５の各々の両端は、一対のルーフサイドレール１２に接合されている。

ルーフパネル２０は、図１に示すように、骨格部材１０の上端に接合されるとともに、車両上方から車室を塞いでいる。ルーフ構造Ａにおいては、ルーフパネル２０は、ともに鋼製の前方パネル２１および後方パネル２２と、ガラス製のガラスパネル２３とを含む。したがって、ルーフ構造Ａにおいては、ガラスパネル２３は、ルーフパネル２０において日光を透過する天窓となっている。

図１に示すように、前方パネル２１は、ルーフ構造Ａの前端に位置し、かつ一対のルーフサイドレール１２に対して車幅方向の車両内方に位置する。前方パネル２１は、車幅方向に沿って延びている。図１および図２に示すように、前方パネル２１は、アウタパネル２１１と、アウタパネル２１１よりも車両下方に位置するインナパネル２１２とを含む。これらのうちインナパネル２１２は、フロントヘッダパネルとも称される。アウタパネル２１１およびインナパネル２１２の各々の車幅方向の両端は、一対のルーフサイドレール１２に接合されている。

図１に示すように、後方パネル２２は、前方パネル２１よりも車両後方に位置する。後方パネル２２は、車両前後方向において前方パネル２１から離れて位置する。車両上下方向に沿って視て、後方パネル２２の面積は、前方パネル２１の面積よりも大である。後方パネル２２は、一対のルーフサイドレール１２、横補強部材１４、および複数の横ビーム１５に接合されている。

図１に示すように、ガラスパネル２３は、車両前後方向において前方パネル２１と後方パネル２２との間に位置する。ルーフ構造Ａにおいて、ガラスパネル２３は開閉しない固定式となっている。ガラスパネル２３は、一対の縦補強部材１３、および横補強部材１４に接合されている。

ルーフパネル２０は、主に溶接により骨格部材１０に接合されている。骨格部材１０に対するルーフパネル２０の接合に関し、複数の横ビーム１５と、後方パネル２２との接合は、マスチック接着剤により接合されている。あわせて、一対の縦補強部材１３、および横補強部材１４と、ガラスパネル２３との接合も、当該マスチック接着剤により接合されている。

図１に示すように、ルーフパネル２０は、第１領域２０Ａおよび第２領域２０Ｂを含む。第１領域２０Ａは、複数のピラー１１のうち一対の中間ピラー１１３から車両前方に位置する。ルーフ構造Ａにおいては、前方パネル２１およびガラスパネル２３が第１領域２０Ａに相当する。第２領域２０Ｂは、第１領域２０Ａよりも車両方向に位置する。ルーフ構造Ａにおいては、後方パネル２２が第２領域２０Ｂに相当する。

シェードレール３０は、ルーフパネル２０よりも車両下方に位置するとともに、骨格部材１０に接合されている。シェードレール３０は、ガラスパネル２３からの日光を車室側から遮断するルーフシェード（図示略）を支持している。シェードレール３０において、当該ルーフシェードは、車両前後方向に沿って滑動可能とされている。図３に示すように、シェードレール３０は、一対のフレーム部材３１、ストッパ部材３２、および補強部材３３を有する。

図３に示すように、一対のフレーム部材３１は、車幅方向において互いに離れて位置する。一対のフレーム部材３１の各々は、車両前後方向に沿って延びている。先述のルーフシェードの車幅方向の両端は、一対のフレーム部材３１に滑動可能に支持されている。一対のフレーム部材３１は、骨格部材１０のうち一対のルーフサイドレール１２と、一対の中間ピラー１１３の張出部１１３Ｂと、いずれかの複数の横ビーム１５とに接合されている。

図３に示すように、ストッパ部材３２は、車幅方向に沿って延びている。ストッパ部材３２の車幅方向の両端は、一対のフレーム部材３１の前端につながっている。先述のルーフシェードを車両前方に滑動させた際、当該ルーフシェードがストッパ部材３２に接触することにより、当該ルーフシェードがこれ以上車両前方に滑動しなくなる。

図３に示すように、補強部材３３は、ストッパ部材３２よりも車両後方に位置し、かつ一対のフレーム部材３１の間に位置する。補強部材３３の車幅方向の両端は、一対のフレーム部材３１に接合されている。補強部材３３、並びに一対のフレーム部材３１、およびストッパ部材３２により、シェードレール３０は、枠状体をなしている。

図３に示すように、シェードレール３０の一対のフレーム部材３１の各々は、ルーフパネル２０の第１領域２０Ａと、ルーフパネル２０の第２領域２０Ｂとの少なくともいずれかに接合されている。ルーフ構造Ａにおいては、一対のフレーム部材３１の各々は、低剛性継手４０を介して第１領域２０Ａに相当する前方パネル２１のインナパネル２１２に接合されている。さらに、ルーフ構造Ａにおいては、シェードレール３０のストッパ部材３２も、低剛性継手４０を介してインナパネル２１２に接合されている。この場合において、一対のフレーム部材３１の各々に接合された低剛性継手４０の車両上下方向の取り付け位置と、ストッパ部材３２に接合された低剛性継手４０の車両上下方向の取り付け位置とを、いずれも同一とすることが好ましい。低剛性継手４０は、比較的変形しやすい特性を有する部材である。低剛性継手４０の一例として、変形性能に富んだ金属製ブラケットが挙げられる。

ルーフ構造Ａにおいては、一対のフレーム部材３１の各々と、ルーフパネル２０との接合は、低剛性継手４０を介さず溶接などで直接なされたものでもよい。この場合においては、一対のフレーム部材３１の各々の剛性をより低減させることが必要である。一対のフレーム部材３１の各々の剛性をより低減させる方策として、たとえば、一対のフレーム部材３１の各々の断面係数（一対のフレーム部材３１の各々が延びる方向に対する横断面にかかる断面係数）をより小さく設定することが挙げられる。さらに、ルーフ構造Ａにおいては、一対のフレーム部材３１の各々の剛性をより低減させた上で、一対のフレーム部材３１の各々と、ルーフパネル２０とを低剛性継手４０を介して接合した構成でもよい。

次に、ルーフ構造Ａにかかる振動系について説明する。図４に示すように、ルーフ構造Ａにかかる振動系は、第１マスｍ１および第２マスｍ２の２つのマス要素と、第１バネｋ１、第２バネｋ２および第３バネｋ３の３つのバネ要素とが直列に連結された２自由度振動系で表される。

第１マスｍ１は、ルーフパネル２０の質量にかかる要素である。第２マスｍ２は、一対のフレーム部材３１を含めたシェードレール３０の質量にかかる要素である。第１マスｍ１および第２マスｍ２の各々の質量の関係は、ｍ１＞ｍ２となっている。

第１バネｋ１は、ルーフパネル２０と骨格部材１０との接合にかかる剛性を定量化した要素である。第１バネｋ１は、第１マスｍ１と固定要素（骨格部材１０）とに連結されている。ここで、「接合にかかる剛性」とは、部材相互の接合部での変形性能をいう。第２バネｋ２は、一対のフレーム部材３１の各々と、骨格部材１０との接合にかかる剛性を定量化した要素である。第２バネｋ２は、第２マスｍ２と当該固定要素とに連結されている。第３バネｋ３は、一対のフレーム部材３１の各々と、ルーフパネル２０との接合にかかる剛性を定量化した要素である。第３バネｋ３には、一対のフレーム部材３１の各々の剛性を定量化した要素も含まれる。第３バネｋ３は、第１マスｍ１と第２マスｍ２とに連結されている。第１バネｋ１、第２バネｋ２および第３バネｋ３の各々の剛性の関係は、ｋ１≧ｋ２＞ｋ３となっている。したがって、ルーフ構造Ａにおいては、一対のフレーム部材３１の各々とルーフパネル２０との接合にかかる剛性と、一対のフレーム部材３１の各々の剛性との少なくともいずれかが、一対のフレーム部材３１の各々と骨格部材１０との接合にかかる剛性よりも低くなっている。

次に、ルーフ構造Ａの作用効果について説明する。

ルーフ構造Ａにおいては、ルーフパネル２０、および一対のフレーム部材３１（シェードレール３０）の各々は、骨格部材１０に接合されている。一対のフレーム部材３１の各々は、車両前後方向に沿って延びるととともに、ルーフパネル２０の第１領域２０Ａ、およびルーフパネル２０の第２領域２０Ｂの少なくともいずれかに接合されている。一対のフレーム部材３１の各々とルーフパネル２０との接合にかかる剛性と、一対のフレーム部材３１の各々の剛性と、の少なくともいずれかが、一対のフレーム部材３１の各々と骨格部材１０との接合にかかる剛性よりも低い。これにより、図４に示すルーフ構造Ａの振動系において、第３バネｋ３の剛性を、第２バネｋ２の剛性よりも小とすることができる。この結果、一対のフレーム部材３１を含むシェードレール３０（第２マスｍ２）の振動周期が、ルーフパネル２０（第１マスｍ１）の振動周期と近似したものとなる。すなわち、図５に示すように、シェードレール３０の固有振動数ＮＦ２が、ルーフパネル２０の固有振動数ＮＦ１と近似したものとなるため、骨格部材１０とシェードレール３０との共振周波数が、骨格部材１０とルーフパネル２０との共振周波数と略一致する。したがって、骨格部材１０と、ルーフパネル２０およびシェードレール３０との共振にかかる振動波は、骨格部材１０とルーフパネル２０との共振にかかる振動波に対して、骨格部材１０とシェードレール３０との共振にかかる振動波を合成したものと略等しくなる。

この場合において、骨格部材１０とルーフパネル２０との共振にかかる振動波に対して、骨格部材１０とシェードレール３０との共振にかかる振動波が逆位相であれば、骨格部材１０と、ルーフパネル２０およびシェードレール３０との共振にかかる振動波の振幅は、より小となる。これにより、図５に示すように、骨格部材１０と、ルーフパネル２０およびシェードレール３０との共振状態におけるイナータンスレベルＩＬ３は、骨格部材１０とルーフパネル２０との共振状態におけるイナータンスレベルＩＬ１よりも小となる。なお、図５に示すイナータンスレベルＩＬ２は、骨格部材１０とシェードレール３０との共振状態にかかるものである。したがって、ルーフ構造Ａによれば、部品点数の過度な増加を招くことなく、共振状態における車両の振動レベルを低減することが可能となる。

一般的に、ルーフパネル２０の固有振動数ＮＦ１は、車両の変速機がロックアップ状態に移行した際に駆動系統から発生する振動数（３０〜４５Ｈｚ）に近似したものとなっている。このため、骨格部材１０とルーフパネル２０との共振にかかる車両の振動レベルは、骨格部材１０と他の車両構成部材との共振にかかる車両の振動レベルよりも比較的顕著なものとなっている。したがって、ルーフ構造Ａによれば、車両の振動レベルのうち比較的顕著な振動レベルを効率よく低減することができる。

ルーフ構造Ａにおいては、一対のフレーム部材３１に加えて、シェードレール３０のストッパ部材３２も、低剛性継手４０を介して前方パネル２１（ルーフパネル２０の第１領域２０Ａ）のインナパネル２１２に接合されている。この場合において、一対のフレーム部材３１の各々に接合された低剛性継手４０の車両上下方向の取り付け位置と、ストッパ部材３２に接合された低剛性継手４０の車両上下方向の取り付け位置とを、いずれも同一とすることが好ましい。これにより、シェードレール３０と、インナパネル２１２との接合部における車幅方向回りの変形性能を、より大とすることができる。したがって、図４に示す第３バネｋ３の剛性を、第２バネｋ２の剛性よりもさらに小とすることができる。

本発明は、先述した実施形態に限定されるものではない。本発明の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

Ａ：ルーフ構造
１０：骨格部材
１１：ピラー
１１１：フロントピラー
１１２：リヤピラー
１１３：中間ピラー
１１３Ａ：基部
１１３Ｂ：張出部
１２：ルーフサイドレール
１３：縦補強部材
１４：横補強部材
１５：横ビーム
２０：ルーフパネル
２０Ａ：第１領域
２０Ｂ：第２領域
２１：前方パネル
２１１：アウタパネル
２１２：インナパネル
２２：後方パネル
２３：ガラスパネル
３０：シェードレール
３１：フレーム部材
３２：ストッパ部材
３３：補強部材
４０：低剛性継手
ｍ１：第１マス
ｍ２：第２マス
ｋ１：第１バネ
ｋ２：第２バネ
ｋ３：第３バネ
ＩＬ１，ＩＬ２，ＩＬ３：イナータンスレベル
ＮＦ１，ＮＦ２：固有振動数

Claims (1)

1. 車体の骨組をなす骨格部材と、
   前記骨格部材の上端に接合されるとともに、車両上方から車室を塞ぐルーフパネルと、
   前記ルーフパネルよりも車両下方に位置し、かつ車幅方向において互いに離れて位置するとともに、前記骨格部材に接合された一対のフレーム部材と、を備え、
   前記骨格部材は、車両前後方向において一対のフロントピラーと、一対のリヤピラーと、の間に位置する少なくとも１以上の一対の中間ピラーを含み、
   前記ルーフパネルは、前記少なくとも１以上の一対の中間ピラーのいずれかから車両前方に位置する第１領域と、前記第１領域よりも車両後方に位置する第２領域と、を含み、
   前記一対のフレーム部材の各々は、前記車両前後方向に沿って延びるととともに、前記第１領域および前記第２領域の少なくともいずれかに接合され、
   前記一対のフレーム部材の各々と前記ルーフパネルとの接合にかかる剛性と、前記一対のフレーム部材の各々の剛性と、の少なくともいずれかが、前記一対のフレーム部材の各々と前記骨格部材との接合にかかる剛性よりも低いことを特徴とする、車両のルーフ構造。

Images