JP4483768B2 - ルーフサイド構造 - Google Patents

Description

本発明は、ルーフサイドレールの長手方向中間部がセンタピラーの上端に接合されたルーフサイド構造に関する。

ルーフサイドを構成するルーフサイドレールの長手方向（車体前後方向）の中間部がセンタピラーの上端部に接合された構造において、このルーフサイドレールのセンタピラーとの接合範囲に対し長手方向にラップするように、該ルーフサイドレールにビード部を設けた構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２１２１４８号公報

しかしながら、上記の如き従来の技術では、センタピラーに側方から入力した荷重がビード部によってルーフサイドレールにおけるルーフパネルとの接合部位に伝達されやすく、該接合部位に応力集中が生じることが懸念される。このため、ルーフサイドレールとルーフパネルとの接合部が破断されないための特別の対策が必要であった。

本発明は、上記事実を考慮して、センタピラーからルーフサイドレール及びルーフパネル側に効果的に荷重を分散させることができるルーフサイド構造を得ることが目的である。

上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係るルーフサイド構造は、車体前後方向に長手とされルーフパネルの車幅方向外端が接合されたルーフサイドレールの長手方向の中間部に、センタピラーの上端部が接合されたルーフサイド構造であって、前記ルーフサイドレールは、長手方向の一部が隆起又は陥没して形成された形状保持用のビードを有し、かつ前記ビードが前記センタピラーの接合範囲に対し前記長手方向の外側のみに配置されている。

請求項１記載のルーフサイド構造では、ビードが凸設又凹設されたルーフサイドレールは、ビードによる変形規制（補剛）効果によって形状（特に組み立て前の形状）が保持される。センタピラーに車幅方向内向きの荷重が作用すると、この荷重はルーフサイドレール、ルーフパネルに伝達、分散される。

ここで、ビードをルーフサイドレールにおけるセンタピラーとの接合部位に対し長手方向（車体前後方向）の外側に（オフセットして）配置したため、センタピラーに入力した荷重がルーフサイドレールにおけるビード形成部位（高剛性部位）を経由してルーフパネルに伝達されることが防止又は抑制される。このため、ルーフサイドレールとルーフパネルとの接合部位に過大な荷重が入力されることが抑制され、センタピラーに入力した荷重はルーフサイドレール及びルーフパネルに効率的に分散される。

このように、請求項１記載のルーフサイド構造では、センタピラーからルーフサイドレール及びルーフパネル側に効果的に荷重を分散させることができる。

請求項２記載の発明に係るルーフサイド構造は、請求項１記載のルーフサイド構造において、前記ルーフサイドレールにおける前記ビードと前記センタピラーの接合範囲の前記長手方向に沿う間隔を２０ｍｍ以上とした。

請求項２記載のルーフサイド構造では、ルーフサイドレールにおけるビードとセンタピラーの接合範囲との車体前後方向に沿う間隔が２０ｍｍ以上であるため、センタピラーに入力した荷重がルーフサイドレールにおけるビード形成部位を経由してルーフパネルに伝達されることが効果的に防止又は抑制される。

請求項３記載の発明に係るルーフサイド構造は、請求項１又は請求項２記載のルーフサイド構造において、前記ルーフサイドレールは、長手方向との直角断面が閉断面とされ、車幅方向の外側を向く外壁部が前記センタピラーの上端部に接合されると共に、車体上下方向の上側を向く上壁部よりも車幅方向内側に張り出したフランジが前記ルーフパネルに接合されており、前記ビードは、前記上壁部に跨って形成されている。

請求項３記載のルーフサイド構造では、センタピラーに入力した車幅方向内向きの荷重は、閉断面構造のルーフサイドレールの外壁部、上壁部を経由してフランジとルーフパネルとの接合部位に伝達される。このルーフサイドレールにおける上壁部すなわち外壁部とフランジとを連結する経路上に設けられたビードは、外壁部側からフランジ側に荷重を伝達しやすいが、上記の如くルーフサイドレールにおけるセンタピラーとの接合範囲の外側に配置されているため、該ビードが外壁部側からフランジ側に荷重を伝達することが防止又は抑制される。

以上説明したように本発明に係るルーフサイド構造は、センタピラーからルーフサイドレール及びルーフパネル側に効果的に荷重を分散させることができるという優れた効果を有する。

本発明の実施形態に係るルーフサイド構造１０について、図１乃至図３に基づいて説明する。なお、図中矢印ＦＲは車体の前方向を、矢印ＵＰは車体の上方向を、矢印ＩＮは車幅内側方向をそれぞれ示す。また、図中に適宜示す「×」は、スポット溶接による接合点（打点）を示す。

図１には、ルーフサイド構造１０の一部を切り取った斜視図が示されている。この図に示される如く、ルーフサイド構造１０は、車体前後方向に長手とされたルーフサイドレール１２と、車体上部を覆う平面視略矩形状に形成され車幅方向外端がルーフサイドレール１２に固定されたルーフパネル１４と、ルーフサイドレール１２の長手方向中間部に上端が連結されたセンタピラー１６とを主要構成要素としている。なお、ルーフサイド構造１０は、車幅方向中心線に対し対称（左右対称）に形成されるので、一方側（左側）についてのみ説明することとする。

ルーフサイドレール１２は、車幅方向内向きに開口して長手方向の直角断面視でコ字状に形成されたサイドレールリインフォースメント１８と、サイドレールリインフォースメント１８の開口端を閉止するサイドレールインナパネル２０とで、長手方向の直角断面視で閉断面構造を成している。

サイドレールリインフォースメント１８は、車体上下方向の上側を向く上壁部１８Ａと、上壁部１８Ａの車幅方向外端から垂下され上下方向中間部が屈曲した外壁部１８Ｂと、外壁部１８Ｂの下端から斜め下向きに延設された下フランジ１８Ｃと、上壁部１８Ａの車幅方向内端から立設された段部１８Ｄと、段部１８Ｄの上端から車幅方向内方に延設された上フランジ１８Ｅとがプレス成形にて一体に形成されている。

サイドレールインナパネル２０は、車幅方向内側で外壁部１８Ｂに対向する内壁部２０Ａと、内壁部２０Ａの下端から車幅方向外向きに延設された下壁部２０Ｂと、下壁部２０Ｂの車幅方向外端から斜め下向きに延設された下フランジ２０Ｃと、内壁部２０Ａの上端から車幅方向内向きに延設された上フランジ２０Ｄとがプレス成形にて一体に形成されている。

ルーフサイドレール１２は、上フランジ１８Ｅの下面に上フランジ２０Ｄの上面が接合されると共に、下フランジ１８Ｃの車幅方向内面に下フランジ２０Ｃの車幅方向外面が接合されることで、上記の通り閉断面構造を成している。

そして、ルーフサイドレール１２を構成するサイドレールリインフォースメント１８の上壁部１８Ａには、ビード２２が形成されている。この実施形態では、２つのビード２２が、車体前後方向に互いに離間して設けられている。各ビード２２は、上壁部１８Ａの長手方向の一部を上方に隆起させるように該上壁部１８Ａと段部１８Ｄとに跨って、プレス成形にて一体に形成されている。

これらのビード２２によってサイドレールリインフォースメント１８は、プレス成形後の変形、すなわち所謂スプリングバックによる開口端が広がる方向の変形が抑制され、その形状が保持（凍結）される構成とされている。これにより、サイドレールリインフォースメント１８は、高い精度でサイドレールインナパネル２０と接合されて、寸法精度が良好なルーフサイドレール１２を構成している。なお、各ビード２２の配置については後述する。

ルーフパネル１４は、パネル本体１４Ａと、パネル本体１４Ａの車幅方向外端から垂下された立壁部１４Ｂと、立壁部１４Ｂの下端から車幅方向外向きに延設されたフランジ１４Ｃとを有する。図２（Ａ）に示される如く、ルーフパネル１４における車体前後方向の中間部すなわち車体前後方向におけるセンタピラー１６と同じ位置の下面側には、車幅方向に長手とされたルーフリインフォースメント２４が接合されている。

ルーフリインフォースメント２４は、車体上下方向の上向きに開口すると共に該開口端から前後一対のフランジが張り出したハット形状（図示省略）とされており、車幅方向の端部からは該車幅方向外向きに横フランジ２４Ａが延設されている。ルーフリインフォースメント２４は、前後一対のフランジがパネル本体１４Ａの下面にスポット溶接にて固着されると共に、横フランジ２４Ａがフランジ１４Ｃの下面に接合されることで、ルーフパネル１４に固着されて該ルーフパネル１４を補強している。

ルーフパネル１４は、図１に示される如くフランジ部１４Ｃの下面が上フランジ１８Ｅの上面に接合されると共に、図２（Ａ）に示される如く車体前後方向の中間部においてはルーフリインフォースメント２４の横フランジ２４Ａの下面が上フランジ１８Ｅの上面に接合されることで、ルーフサイドレール１２に固定されている。この実施形態では、フランジ１４Ｃと、上フランジ１８Ｅと、上フランジ２０Ｄとは、３枚重ね合わせのスポット溶接にて接合（固着）されており、ルーフリインフォースメント２４の設置部位では、フランジ１４Ｃと、横フランジ２４Ａと、上フランジ１８Ｅと、上フランジ２０Ｄとは、３枚重ね合わせのスポット溶接にて接合（固着）されている。

センタピラー１６は、車体上下方向に長手とされ、該長手方向との直角断面視で車幅方向内向きに開口するハット形状に形成されたセンタピラーリインフォースメント２６を備える。すなわち、センタピラーリインフォースメント２６は、車幅方向内向きに開口する骨格部２６Ａと、骨格部２６Ａの開口端からそれぞれ車体前後方向の外向きに延設されたフランジ２６Ｂとを有する。センタピラー１６は、前後のフランジ２６Ｂに接合される図示しないセンタピラーインナパネルにてセンタピラーリインフォースメント２６の開口部が閉止され、長手方向との直角断面視で閉断面構造を成している。

このセンタピラーリインフォースメント２６の上端には、ルーフサイドレール１２に接合される接合部２８が一体に形成されている。接合部２８は、センタピラーリインフォースメント２６における骨格部２６Ａの上側開口端を囲むように形成された中間フランジ２８Ａと、中間フランジ２８Ａの上端から延設された上フランジ２８Ｂと、中間フランジ２８Ａの下端から延設されフランジ２６Ｂの上端に連続する下フランジ２８Ｃとを有する。

そして、センタピラー１６は、上フランジ２８Ｂが外壁部１８Ｂの上部にスポット溶接にて接合されることで、その上端がルーフサイドレール１２の長手方向中間部に固定的に接合されている。

以上説明したルーフサイドレール１２は、図示しないルーフサイドレールアウタパネルにて車幅方向外側から被覆されるようになっており、センタピラー１６は、図示しないセンタピラーアウタパネルにて車幅方向外側から被覆されるようになっている。これらのルーフサイドレールアウタパネルとセンタピラーアウタパネルとは、側面視で略Ｔ字状を成すようにプレス成形にて一体に形成されている。

そして、ルーフサイドレール１２に設けた各ビード２２は、センタピラー１６の接合部２８に対し車体前後方向にオフセットして配置されている。この実施形態では、前側に位置するビード２２は、接合部２８の前縁２８Ｄよりも車体前後方向の前側に位置し、後側に位置するビード２２は、接合部２８の後縁２８Ｅよりも車体前後方向の後側に位置している。

より具体的には、前側に位置する２２の後縁２２Ａと接合部２８の前縁２８Ｄとの車体前後方向に沿う距離Ｌｆは、２０ｍｍ以上に設定されている。同様に、後側に位置する２２の前縁２２Ｂと接合部２８の後縁２８Ｅとの車体前後方向に沿う距離Ｌｒは、２０ｍｍ以上に設定されている。距離Ｌｆと距離Ｌｒとは、等しくても良く異なっても良い。

次に、実施形態の作用を説明する。

上記構成のルーフサイド構造１０では、サイドレールリインフォースメント１８にビード２２が形成されているため、該サイドレールリインフォースメント１８とサイドレールインナパネル２０とが高精度に接合されて寸法精度が良好なルーフサイドレール１２を構成している。

例えば車両の側面衝突等によってセンタピラー１６に車幅方向内向きの所定値以上の荷重が入力されると、この荷重は接合部２８（外壁部１８Ｂと上フランジ２８Ｂとのスポット溶接）を経由してルーフサイドレール１２（サイドレールリインフォースメント１８）に伝達され、該ルーフサイドレール１２の長手方向に分散されると共に、上フランジ１８Ｅ、フランジ１４Ｃを経由してルーフパネル１４にも分散される。

より具体的には、センタピラー１６（センタピラーリインフォースメント２６）の上端を構成する接合部２８から、サイドレールリインフォースメント１８の外壁部１８Ｂに入力した荷重は、ルーフサイドレール１２の長手方向に分散されると共に、上壁部１８Ａ、段部１８Ｄ、上フランジ１８Ｅ（上フランジ２０Ｄ）を経由してルーフパネル１４（パネル本体１４Ａ及びルーフリインフォースメント２４）にも分散される。

ここで、ルーフサイド構造１０では、ビード２２を接合部２８に対しルーフサイドレール１２の長手方向（車体前後方向）の外側にオフセットして配置したため、換言すれば、上壁部１８Ａにおける接合部２８からルーフパネル１４への荷重伝達経路上に高剛性部を成すビード２２が位置しないため、接合部２８からルーフサイドレール１２とルーフパネル１４との接合部に過大な荷重が入力されること（該接合部の応力集中）が防止される。

センタピラー１６への側面衝突後の正面断面図である図２（Ｂ）に示される如く、センタピラー１６との接合範囲（接合部２８）にビード２２が存在しないルーフサイドレール１２では、衝突の進行に伴って上フランジ１８Ｅ（段部１８Ｄ）、上フランジ２０Ｄがフランジ１４Ｃの変形に追従して変形することで、該上フランジ１８Ｅと横フランジ２４Ａ又はフランジ部１４Ｃとのスポット溶接による接合部に過大な応力が作用することが防止される。換言すれば、上フランジ１８Ｅと横フランジ２４Ａ又はフランジ部１４Ｃとを剥離しようとする荷重が緩和される。

この効果を、図４に示す比較例との比較しつつさらに説明する。図４に示される比較例に係るルーフサイド構造１００では、各ビード２２が接合部２８の車体前後方向の範囲内に位置している。ルーフサイド構造１００におけるセンタピラー１６への側面衝突前の正面断面図である図５（Ａ）、センタピラー１６への側面衝突後の正面断面図である図５（Ｂ）に示される如く、接合部２８からルーフパネル１４への荷重伝達経路上にビード２２が位置するルーフサイド構造１００では、上フランジ１８Ｅ（段部１８Ｄ）、２０Ｄの変形がビード２２によって制限されるので、衝突の進行に伴って上フランジ１８Ｅ等がルーフパネル１４のフランジ１４Ｃ及び横フランジ２４Ａの変形に追従することができず、上フランジ１８Ｅと横フランジ２４Ａとのスポット溶接による接合部に過大な応力が作用する。そして、上フランジ１８Ｅと横フランジ２４Ａ又はフランジ部１４Ｃとを剥離しようとする荷重がスポット溶接による接合強度を超えると、該接合部（の一部）が破断してしまいルーフパネル１４への荷重伝達効率が悪化する。

さらに、図３（Ａ）は、ルーフサイド構造１０においてセンタピラー１６に側面衝突に相当する荷重が入力した場合に各部に生じる歪レベルを示す数値解析結果（一部分解して示す平面図）であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）と同条件でのルーフサイド構造１００の数値解析結果である。これらの図から、ルーフサイド構造１０は、ルーフサイド構造１００と比較して、ルーフサイドレール１２とルーフリインフォースメント２４（ルーフパネル１４）との接合部位、特に円Ｃで囲んで示す領域における歪（応力）が緩和されていることがわかる。そして、この数値解析によって、ビード２２をセンタピラーリインフォースメント２６に対し車体前後方向に２０ｍｍ以上離間させることで、ルーフサイドレール１２とルーフリインフォースメント２４との接合部位における十分な応力緩和効果が得られる（ビード２２による応力増加の影響が殆どなくなる）ことが確かめられた。

以上説明したように、本実施形態に係るルーフサイド構造１０では、ビード２２が接合部２８に対し車体前後方向に２０ｍｍ以上離間して配置されているため、ルーフサイドレール１２とルーフパネル１４（ルーフリインフォースメント２４）との剥離が防止され、センタピラー１６に入力された荷重を、該センタピラー１６からルーフサイドレール１２及びルーフパネル１４側に効果的に荷重を分散させることができる。

なお、上記実施形態では、ルーフサイドレール１２（サイドレールリインフォースメント１８）に２つのビード２２が設けられた例を示したが、本発明はこれに限定されず、ビード２２がセンタピラーリインフォースメント２６に対し車体前後方向にオフセット（２０ｍｍ以上離間）していれば足り、ビード２２は、例えば、１つだけ設けられても良く、３つ以上設けられても良い。

また、上記実施形態では、ビード２２が上壁部１８Ａの長手方向一部を隆起させて形成された例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、上壁部１８Ａの長手方向一部を陥没させて形状保持用のビード２２を形成しても良い。

本発明の実施形態に係るルーフサイド構造を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るルーフサイド構造を示す図であって、（Ａ）は変形前の正面断面図、（Ｂ）は変形後の正面断面図である。 （Ａ）本発明の実施形態に係るルーフサイド構造の側面衝突時における各部の歪（数値解析結果）を示す平面図、（Ｂ）は比較例に係るルーフサイド構造の側面衝突時における各部の歪を示す平面図である。 本発明の実施形態との比較例に係るルーフサイド構造を示す斜視図である。 本発明の実施形態との比較例に係るルーフサイド構造を示す図であって、（Ａ）は変形前の正面断面図、（Ｂ）は変形後の正面断面図である。

符号の説明

１０ ルーフサイド構造
１２ ルーフサイドレール
１４ ルーフパネル
１６ センタピラー
１８ サイドレールリインフォースメント（ルーフサイドレール）
１８Ａ 上壁部
１８Ｂ 外壁部
１８Ｅ 上フランジ（フランジ）
２２ ビード
２８ 接合部（センタピラーの上端部、接合範囲）

Claims (3)

1. 車体前後方向に長手とされルーフパネルの車幅方向外端が接合されたルーフサイドレールの長手方向の中間部に、センタピラーの上端部が接合されたルーフサイド構造であって、
   前記ルーフサイドレールは、長手方向の一部が隆起又は陥没して形成された形状保持用のビードを有し、かつ前記ビードが前記センタピラーの接合範囲に対し前記長手方向の外側のみに配置されているルーフサイド構造。
2. 前記ルーフサイドレールにおける前記ビードと前記センタピラーの接合範囲の前記長手方向に沿う間隔を２０ｍｍ以上とした請求項１記載のルーフサイド構造。
3. 前記ルーフサイドレールは、長手方向との直角断面が閉断面とされ、車幅方向の外側を向く外壁部が前記センタピラーの上端部に接合されると共に、車体上下方向の上側を向く上壁部よりも車幅方向内側に張り出したフランジが前記ルーフパネルに接合されており、
   前記ビードは、前記上壁部に形成されている請求項１又は請求項２記載のルーフサイド構造。