JP4962051B2 - 自動車の車体上部構造 - Google Patents

Description

本発明は自動車の車体上部構造、特に車体のルーフの側縁に沿って前後方向に延びるルーフサイドレールと、上記ルーフの下面に沿って車幅方向に延びるルーフリィンフォースメントとの結合構造に関する。

自動車のルーフにはルーフパネルの下面に沿って車幅方向に帯状に延び、左右のルーフサイドレール間を架け渡すルーフリィンフォースメントを設けてルーフの強度を強化することが行なわれている(例えば、特許文献１参照。)。ルーフリィンフォースメントはその先端末が、ルーフパネルの側縁フランジと一体にルーフサイドレールのフランジ部に重ね合わせて溶接結合されている。

図４は、ワゴン車等、スライドドアにより開閉するドア開口を有する車両のドア開口まわりの骨格構造を示すもので、ドア開口9の上縁に沿うルーフサイドレール１は、前端にドア開口9の前縁をなす中間ピラー８の上端が結合され、該結合部に対応する位置には左右の中間ピラー８の上端間を架け渡すように車幅方向にルーフリィンフォースメント２が架設されている。ルーフサイドレール１の前端と中間ピラー８の上端との結合部には前方からフロントピラー８０の上端が結合されている。左右の中間ピラー８の上端間を架け渡すルーフリィンフォースメント２以外にも、左右のルーフサイドレール１間および左右のフロントピラー８０の上端部間に複数のルーフリィンフォースメント２ａが架設されている。そしてこれらの上部にはルーフパネルＲが設置される。

ルーフサイドレール１にはスライドドアのアッパローラーを転動案内する図略のアッパレールが組み付けられ、ルーフサイドレール１の前端部は上記アッパレールの前端が車内側へ向けて湾曲しているのに対応して車内側へ向けて幅広に形成されている。そして幅広に形成された上記前端部にはルーフリィンフォースメント２の端部が結合される。

図５に示すようにルーフサイドレール１は、ルーフサイドレールアウタパネル１ａ、ルーフサイドレールプレート１ｂおよびルーフサイドレールインナパネル１ｃで構成され、車内側には各パネル部材１ａ，１ｂ，１ｃの側縁部１１，１２，１３を上下に重ね合わせて溶接されたフランジ部１０が形成されている。
ルーフリィンフォースメント２は断面ほぼ逆ハット形で、その底面部２１をフランジ部１０に上から重ね合わせ、底面部２１から下方へ突出するスタッドボルト２５をフランジ部１０のボルト貫通孔に挿通せしめて下からナット２６を締付けてルーフサイドレール１と結合されている。
特開平１１−２９０６６号公報

ところで車両の側面衝突時、中間ピラー８の下半部に車両横から衝突荷重Ｆが作用すると、その衝撃Ｆ１が中間ピラー８の上端からルーフリィンフォースメント２へ作用する。この場合、ルーフサイドレール１とルーフリィンフォースメント２との結合部では、ルーフサイドレール１を構成する各パネル部材１ａ，１ｂ，１ｃの側縁部１１，１２，１３とルーフリィンフォースメント２からなる４重のパネル構造であり、結合部からルーフリィンフォースメント２の非結合部へ移る境界Ｓでは厚さが急変するため、衝撃Ｆ１により境界Ｓでルーフリィンフォースメント２に応力が集中し、ルーフリィンフォースメント２が座屈変形するおそれがあり（図５の仮想線）、ルーフリィンフォースメント２が座屈変形すると、中間ピラー８の上部が車内側へ倒れ込む。

そこでルーフサイドレール１とルーフリィンフォースメント２との結合部の境界Ｓでのルーフリィンフォースメント２の座屈変形を防止するため、ルーフリィンフォースメント２の境界Ｓの下面に補強板を重ね合わせることも考えられるが、部品のコストおよび重量の増加となるので不経済である。
本発明は上記事情に鑑み、ルーフサイドレールとルーフリィンフォースメントとの結合部のルーフリィンフォースメント側の境界において、構造簡素に車両衝突時の衝撃に対する応力集中を軽減してルーフリィンフォースメントの座屈変形を抑制し、もって中間ピラーの車内側への倒れ込みを阻止する自動車の車体上部構造を提供することを課題としてなされたものである。

本発明は、車体のルーフの側縁に沿って前後方向に延び、スライドドアにより開閉されるドア開口の上縁を形成し、複数のパネル部材で構成されたルーフサイドレールの各パネル部材の車内側の側縁部を重ね合わせて結合せしめたフランジ部に、上記ルーフの下面に沿って車幅方向に延びるルーフリィンフォースメントの端部を重ね合わせて結合した車体のルーフサイドレールとルーフリィンフォースメントの結合部において、
上記ルーフサイドレールは、上記パネル部材として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、これら両パネルで形成する閉断面内に設置されたルーフサイドレールプレートとで構成し、
上記フランジ部は、上記ルーフサイドレールプレートの車内側の側縁部の上下にそれぞれ上記ルーフサイドレールアウタパネルの車内側の側縁部および上記ルーフサイドレールインナパネルの車内側の側縁部を重ね合わせて構成し、
上記フランジ部を構成する上記各パネル部材の側縁部の車内方向への張出寸法を、下側のパネル部材から上側のパネル部材へと順次長く形成して上記フランジ部の張出端を階段状に形成し、上記ルーフリィンフォースメントの端部を上記フランジ部の上面に該フランジ部と一体に結合せしめる（請求項１）。
三層構造のルーフサイドレールのフランジ部とルーフリィンフォースメントとを一体に結合した結合部でフランジ部の張出端を階段状に形成し、結合部の厚さを順次ルーフリィンフォースメントの厚さに近づくようにしたので、フランジ部との境界でルーフリィンフォースメントに応力集中が生じずルーフリィンフォースメントの座屈変形を防止することができる。

上記ルーフサイドレールには車体の側面に立設した中間ピラーの上端との結合位置で、張出端が階段状の上記フランジ部を形成し、上記フランジ部と対応する位置に設けたルーフリィンフォースメントの端部を上記フランジ部と一体に結合せしめる（請求項２）。
ルーフサイドレールと中間ピラーとの結合位置では側面衝突時の衝撃の影響を最も受けやすく、該結合位置でフランジ部の張出端を階段状に形成することで、ルーフリィンフォースメントの座屈による中間ピラーの倒れ込み変形が防止される。

上記ルーフリィンフォースメントを断面ほぼ逆ハット形に形成し、その高さ寸法を、上記フランジ部との結合部分から非結合部分へ移行する部分で他の部分よりも高く形成する（請求項３）。
ルーフリィンフォースメントの応力集中による座屈変形を一層有効に防止できる。

図１ないし図４によりワゴン車のスライドドアにより開閉されるドア開口９の上縁をなすルーフサイドレール１に本発明を適用した実施形態を説明する。
図４に示すように、ドア開口9の上縁に沿うルーフサイドレール１には、前端に中間ピラー８の上端が結合してある。ルーフサイドレール１にはスライドドアを開閉時に移動案内する図略のアッパレールが組付けられ、ルーフサイドレール１の前端は幅が車内側へ拡大してある。そして幅広に形成した前端には、ルーフリィンフォースメント２の端部が結合してある。

またルーフサイドレール１の前端と中間ピラー８の上端との結合部には前方からフロントピラー８０の上端が結合してある。そしてフロントピラー８０の上半部や、ルーフサイドレール１の一般部にも、上記ルーフリィンフォースメント２以外に、所定の間隔をおいて車幅方向に複数のルーフリィンフォースメント２ａが架設してある。そしてこれら上部にはルーフパネルＲが設置される。

図１および図２に示すように、ルーフサイドレール１は、これを構成するパネル部材たる上側のルーフサイドレールアウタパネル１ａと下側のルーフサイドレールインナパネル１ｃおよび両パネル１ａ，１ｃ間に設けられたルーフサイドレールプレート１ｂとで閉断面構造をなす。

ルーフサイドレール１にはその車内側に、ルーフサイドレールアウタパネル１ａの側縁部１１、ルーフサイドレールプレート１ｂの側縁部１２およびルーフサイドレールインナパネル１ｃの側縁部１３を上下に重ね合わせて一体に溶接結合したフランジ部１０が形成してある。フランジ部１０はその前端部において一般部よりも車内側へ張り出す形状としてある。

フランジ部１０の前端部の張り出し形状は全体として丸味のある三角形状で、頂部がそのまわりよりも車内側へ突出した形状としてある。頂部の張出寸法は、ルーフサイドアウタパネル１ａに突出部１１０を設けて、ルーフサイドレールプレート１ｂよりも長くしてある。ルーフサイドインナパネル１ｃは頂端に車内側へ向けて開口するほぼコ字形の切欠き１３０を設けて、張出寸法がルーフサイドレールプレート１ｂよりも短くしてある。

ルーフサイドアウタパネル１ａとルーフサイドレールプレート１ｂの張出寸法差、およびルーフサイドレールプレート１ｂとルーフサイドレールインナパネル１ｃの張出寸法差はそれぞれ10mm程度である。
またフランジ部１０の頂部には、ルーフサイドレールアウタパネル１ａとルーフサイドレールプレート１ｂとの重合部に、両者を一連に貫通するボルト貫通孔１４が形成してある。

ルーフリィンフォースメント２は車幅方向に延びる帯状の金属板で構成してあり、底壁２１と前後の側壁２２，２２とを備えた断面ほぼ逆ハット形をなす。上記フランジ部１０に結合するルーフリィンフォースメント２の端部は、前後の側壁２２，２２を高くして、長さ方向中間のリィンフォースメント一般部よりも高さ寸法が高く形成してある。また端部の底壁２１には、フランジ部１０のボルト貫通孔１４と対応する位置に、下方へ突出するスタッドボルト２５が固着してある。
ルーフリィンフォースメント２の先端末２０は平坦な板状に形成してある。

ルーフリィンフォースメント２は端部を、ルーフサイドレール１のフランジ部１０の頂部にその上方よりスタッドボルト２５をボルト貫通孔１４に挿通しつつ、底壁２１をフランジ部１０の頂部上面に重ね合わせて、下からスタッドボルト２５にナット２６を締付けて一体に結合してある。
尚、かかる結合は底壁２１にウエルドナットを固着して下からボルトで締付けて一体に結合する形態でもよい。

またルーフリィンフォースメント２は、上方を覆うルーフパネルＲの下面に、前後の側壁２２，２２の上縁フランジ２３，２３がマスチックシーラ等で固着してある。ルーフリィンフォースメント２の先端末２０はルーフパネルＲの側端縁と一体にルーフサイドレール１のルーフサイドレールアウタパネル１ａ，ルーフサイドレールプレート１ｂと重ね合わせて溶接してある。

車両の側面衝突時、中間ピラー８の下半部に車両横から衝突荷重Ｆ（図４）が作用すると、中間ピラー８が結合されたルーフサイドレール１の前端からルーフリィンフォースメント２側へ衝撃Ｆ１が作用する。
本実施形態によれば、ルーフリィンフォースメント２の端部が重ね合わされた結合部では、ルーフサイドレール１のフランジ部１０の厚さが車内側へ順次薄くなり、断面積がルーフリィンフォースメント２の底壁２１の断面積に近づく構造としてあるから、結合部からルーフリィンフォースメント２側へ移行する境界Ｓ（非結合部）で断面積の急激な変化がなく応力が集中せず、ルーフリィンフォースメント２の座屈変形が生じない。これにより左右のピラー８の上端間でルーフリィンフォースメント２が支えとなって中間ピラー８の車内側への倒れ込み変形を抑えることとなる。

また本実施形態によれば、側面衝突に対するルーフリィンフォースメント２の補強に従来構造のように別部材を付設することなく、結合部におけるフランジ部１０の寸法形状を改変することで対応することができる。

またルーフサイドレール１とルーフリィンフォースメント２との結合部からルーフリィンフォースメント２側へ移行する部分で、ルーフリィンフォースメント２の高さ寸法を高くすることで、ルーフリィンフォースメント２の座屈変形をより確実に防止できる。

上述の実施形態では、フランジ部を３層構造としてあるものの下方の側縁部１３はボルト締めしていないが、下方の側縁部１３を含むフランジ部１０全体の車内側へ張出寸法を大きくして下方の側端部１３を他の側端部１１，１２と一体に締結してもよい。またフランジ部は３層構造に限らず、４層ないしそれ以上の多層構造や２層構造のフランジ部に適用してもよい。またフランジ部とルーフリィンフォースメントの結合構造はボルト締めに限らず溶接でもよい。

本発明の自動車の車体上部構造を示すもので、図５のＩ−Ｉ線に沿う位置でのルーフサイドレールとルーフリィンフォースメントとの結合部の断面図である。 上記車体上部構造のルーフサイドレールとルーフリィンフォースメントとの結合部の分解斜視図である。 上記結合部を車内側下方から観た斜視図である。 本発明を適用するワゴン車のルーフサイドレールとルーフリィンフォースメントとの結合部およびその周辺を示す概略斜視図である。 図１に対応する従来のルーフサイドレールとルーフリィンフォースメントとの結合部の断面図である。

符号の説明

１ ルーフサイドレール
１ａ ルーフサイドレールアウタパネル（パネル部材）
１ｂ ルーフサイドレールプレート（パネル部材）
１ｃ ルーフサイドレールインナパネル（パネル部材）
１０ フランジ部
１１ ルーフサイドレールアウタパネルの側縁部
１２ ルーフサイドレールプレートの側縁部
１３ ルーフサイドレールプレートの側縁部
２ ルーフリィンフォースメント
８ 中間ピラー
９ ドア開口
Ｓ 境界（非結合部）

Claims (3)

1. 車体のルーフの側縁に沿って前後方向に延び、スライドドアにより開閉されるドア開口の上縁を形成し、複数のパネル部材で構成されたルーフサイドレールの各パネル部材の車内側の側縁部を重ね合わせて結合せしめたフランジ部に、上記ルーフの下面に沿って車幅方向に延びるルーフリィンフォースメントの端部を重ね合わせて結合した車体のルーフサイドレールとルーフリィンフォースメントの結合部において、
   上記ルーフサイドレールは、上記パネル部材として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、これら両パネルで形成する閉断面内に設置されたルーフサイドレールプレートとで構成し、
   上記フランジ部は、上記ルーフサイドレールプレートの車内側の側縁部の上下にそれぞれ上記ルーフサイドレールアウタパネルの車内側の側縁部および上記ルーフサイドレールインナパネルの車内側の側縁部を重ね合わせて構成し、
   上記フランジ部を構成する上記各パネル部材の側縁部の車内方向への張出寸法を、下側のパネル部材から上側のパネル部材へと順次長く形成して上記フランジ部の張出端を階段状に形成し、上記ルーフリィンフォースメントの端部を上記フランジ部の上面に該フランジ部と一体に結合せしめたことを特徴とする自動車の車体上部構造。
2. 上記ルーフサイドレールには車体の側面に立設した中間ピラーの上端との結合位置で、張出端が階段状の上記フランジ部を形成し、上記フランジ部と対応する位置に設けたルーフリィンフォースメントの端部を上記フランジ部と一体に結合せしめた請求項１に記載の自動車の車体上部構造。
3. 上記ルーフリィンフォースメントを断面ほぼ逆ハット形に形成し、その高さ寸法を、上記フランジ部との結合部分から非結合部分へ移行する部分で他の部分よりも高く形成した請求項１または２に記載の自動車の車体上部構造。