JP5003424B2 - 自動車のルーフ構造 - Google Patents

Description

本発明は自動車のルーフ構造、特に左右のルーフサイドレールとこれらの間を架けわたすルーフリィンフォースメントとの結合部の構造に関する。

自動車のルーフ構造は、ルーフパネルの左右の両側縁に沿って前後方向に延びる左右一対のルーフサイドレールが設けられ、これらルーフサイドレールの間にはルーフパネル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が架設されている。一般にルーフリィンフォースメントは、ルーフ設置の作業性等から左右のルーフサイドレール間の間隔よりも短尺とされ、端部はブラケットを介してルーフサイドレールに連結されている。

ところで車両の側面衝突時、車体のセンタピラーにはこれを車内側へく字状に曲げ変形させる荷重が作用する。このためルーフサイドレールにはセンタピラーの上端との結合部およびその近辺位置で下縁側を車内方向に押してルーフサイドレールを捩じり変形させる回転モーメントが発生する。
ところがルーフリィンフォースメントがルーフサイドレールとブラケットにより強固に連結されていると、連結位置がルーフサイドレールの上端部にあるのでルーフリィンフォースメントには大きな曲げ力が作用してルーフリィンフォースメントが折れ曲がり、ルーフパネル全体に大きな損傷が発生するおそれがある。
そこで従来では、側面衝突時にルーフサイドレールの上記回転モーメントがルーフリィンフォースメントに伝達されない対策がとられている(例えば、特許文献1参照。)。

図４、図５はこの種の従来構造の一例を示す。ルーフサイドレール２にはセンタピラー３との結合部に金属板からなるブラケット６を設けている。ブラケット６には車内側へ突出する舌片状の突出片６１，６１を設け、これら突出片６１，６１を、ルーフパネル１の下面に設けられた断面凹凸状のルーフリィンフォースメント４の端末内へ挿し込んでルーフリィンフォースメント４と係合させるとともに、車外側の外端６２をルーフサイドレール２の車内側面２１にボルト締め固定している。
これによれば、図６に示すように、側面衝突時にルーフサイドレール２が捩れ変形すると、これに伴ってブラケット６の突出片６１，６１は上向きに変形してルーフリィンフォースメント４に対して相対移動するから、ルーフリィンフォースメント４には曲げ力はほとんど作用しない。
特開平１０−１００９３６号公報

しかしながら従来構造では、ルーフリィンフォースメント４の折れ曲がりは防止されるものの、ルーフサイドレール２は車内側からの支えを失い、ルーフサイドレール２とルーフリィンフォースメント４の端部との間の本来の間隔Ｌ(図５)が狭くなり、その分、センタピラー３全体が車室側へ移動し、車室を圧迫することになる。
そこで本発明は、車両の側面衝突時、センタピラーに作用する荷重によるルーフリィンフォースメントの折れ曲がりを防止するとともに、センタピラーの車室への侵入を抑制する自動車のルーフ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、ルーフパネルの左右の両側縁に沿って前後方向に延び、車体側面のセンタピラーにより支持された左右のルーフサイドレールと、ルーフパネル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を備え、上記左右のルーフサイドレール間の距離よりも全長を短くした上記ルーフリィンフォースメントの両端をブラケットを介して上記ルーフサイドレールに連結せしめた自動車のルーフ構造において、上記ブラケットは上記ルーフリィンフォースメントの端部と上記ルーフサイドレールとを接続する基板部の基端を上記ルーフリィンフォースメントの端部に固定し、上記ブラケットの基板部には、長手方向に延びる起立部を形成するとともに、上記ルーフサイドレールと対向する先端縁に該先端縁から舌片状に延出する突出片を形成し、上記先端縁から起立する上記起立部の端縁の上端を上記ルーフサイドレールの車内側の側面に当接せしめるとともに、上記端縁の下部は上記側面と間隔をおいて非当接とし、上記ルーフサイドレールの車内側の側面には上記起立部の端縁との当接位置よりも下方位置にスリットを形成して、上記突出片を上記スリットに挿通せしめる（請求項１）。
車両の側面衝突時、センタピラーに作用する荷重によりルーフサイドレールに回転モーメントが発生すると、ルーフサイドレールはブラケットの起立部端縁との当接部を支点として回転し、突出片はスリットの内奥へ侵入し、ルーフリィンフォースメントにはルーフサイドレールの回転モーメントは伝達されない。かつルーフサイドレールはブラケットとの当接部でルーフリィンフォースメントにより車内側から支持されているからセンタピラー全体が衝突荷重で車内側へ移動するのが防止される。

上記起立部の端縁は、その上端が上記ルーフサイドレールの車内側の側面に当接するとともに、その下部と上記側面との間にほぼ三角形状の間隙が形成されるように上記側面に対して傾斜方向ほぼ直線状に起立せしめる（請求項２）。
これによりルーフサイドレールはルーフリィンフォースメントに荷重を作用させることなく回転可能となる。

上記突出片は、上記ブラケットの基板部の先端縁から車外方向斜め下方に延出せしめ、その先端部を上記スリットに挿入せしめる（請求項３）。
これによりルーフサイドレールが回転したときに突出片がスムーズにスリット内奥へ移動する。

上記基板部には複数の上記起立部を形成し、基板部を凹凸断面形状とする（請求項４）。
起立部は基板部の曲げ剛性強化にも貢献する。

上記基板部はその基端の断面形状を上記ルーフリィンフォースメントの端部の断面形状と同一に形成し、上記基端を上記端部に重ね合わせて固定する（請求項５）。
ルーフリィンフォースメントとブラケットとの結合が容易かつ強固になされる。

上記ルーフリィンフォースメントを車体の側面の左右のセンタピラーと対応する位置に設置し、その両端を上記ブラケットを介して上記ルーフサイドレールのセンタピラーとの結合部に連結せしめる（請求項６）。
本発明はルーフサイドレールのセンタピラーとの結合部にブラケットを介してルーフリィンフォースメントを連結する構造に適用して特に効果がある。

図１、図２に基いて本発明を適用した自動車のルーフ構造を説明する。なお、本ルーフ構造は左右対称の構造で、一方の側を中心に説明する。
上記ルーフ構造はルーフパネル１の側縁に沿って前後方向に延びるルーフサイドレール２が設けてある。ルーフサイドレール２はインナパネル２ａとアウタネル２ｂとで閉断面構造をなし、内部には補強部材たるリィンフォースメント２ｃが内設してある。

図２はルーフサイドレール２の前後中間位置で、車体の側面に立設したセンタピラー３と対応する位置での縦断面図を示すもので、ルーフサイドレール２はセンタピラー３の上端と結合してあり、ルーフサイドレール２の閉断面とセンタピラー３との閉断面とが連通するように構成してある。

ルーフサイドレール２には、インナパネル２ａ、アウタネル２ｂおよびリィンフォースメント２ｃそれぞれの上縁の結合フランジ同士を上下に重ね合わせて溶接結合し、車内側へ張り出した上縁フランジ２０が設けてある。
これに対応してルーフパネル１の側端には、ほぼ平坦面をなすルーフ一般面に対して一段低く形成した側縁部１０が設けてある。
ルーフパネル１とルーフサイドレール２とは、ルーフサイドレール２の上縁フランジ２０に上方からルーフパネル１の側縁部１０を重ね合わせて溶接結合してある。

図１、図２に示すように、ルーフパネル１の下面には、上記センタピラー３と対応する位置に、車幅方向に延びるルーフリィンフォースメント４が設けてある。ルーフリィンフォースメント４は金属板からなり、底壁をなす基板部４０の両側縁にフランジ状に起立する側縁起立部４１,４２を形成するとともに、基板部４０の幅方向の中央位置に、基板部４０の長手方向に沿って延び上方へ断面台形状に起立する中央起立部４３を形成して、断面凹凸状に形成してある。側縁起立部４１，４２は中央起立部４３よりも高くしてある。

ルーフリィンフォースメント４はその車幅方向に沿う全長が、ルーフパネル１の上記一般部の車幅方向の長さ寸法に合わせてあり、左右のルーフサイドレール２間の距離よりも短く形成してある。これはルーフパネル１とルーフサイドレール２とを組付ける際に、予めルーフパネル１の下面にルーフリィンフォースメント４を設置した状態で行なうためである。
ルーフリィンフォースメント４はその側縁起立部４１，４２の上縁フランジをルーフパネル１の一般面の下面に重ね合わせてマスチックシーラ等の接着剤４５で接着してある。

このように全長を左右のルーフサイドレール２間の距離も短くしたルーフリィンフォースメント４は、端部４４にこれを車外側へ延長するようにブラケット５を設け、ブラケット５を介してルーフサイドレール２の上記センタピラー３との結合部の車内側の側面２１に連結してある。

ブラケット５は金属板からなるプレス成形品で、ルーフリィンフォースメント４の基板部４０に対応する基板部５０と、ルーフリィンフォースメント４の側縁起立部４１，４２に対応する側縁起立部５１，５２と、ルーフリィンフォースメント４の中央起立部４３に対応する中央起立部５３を備え、ルーフリィンフォースメント４とほぼ同一の断面形状を有する。ブラケット５の側縁起立部５１，５２は高さ寸法がルーフリィンフォースメント４の側縁起立部４１，４２よりも低くしてあり、側縁起立部５１，５２と中央起立部５３はほぼ同じ高さに設定してある。

ブラケット５の基板部５０は、車外側の先端部がその先端縁５４に向けて車外側かつ下方に向けて緩やかに傾斜する傾斜姿勢をなし、先端縁５４には車外方向かつ斜め下方へ直線状に延びる舌片状の突出片５５，５５が一対形成してある。

ブラケット５は、基板部５０の車内側の基端をルーフリィンフォースメント４の基板部４０の車外側の端部下面に重ね合わせて複数のボルト部材で締結固定してある。
そしてブラケット５の車外側では、側縁起立部５１，５２および中央起立部５３の車外側の各端縁５６の上端をルーフサイドレール２の側面２１の上端位置で上縁フランジ２０の根元付近に当接せしめるとともに、基板部５０の先端縁５４を上記側面２１から離間せしめた状態で、一対の突出片５５，５５を側面２１の上下中間位置ないしは中間位置よりも下側に形成した一対のスリット２２，２２に挿入せしめ、これによりルーフリィンフォースメント４とルーフサイドレール２とを連結している。

この場合、ブラケット５の側縁起立部５１，５２および中央起立部５３の各端縁５６はほぼ鉛直姿勢に形成してあり、上記側面２１に対しては、これに当接した端縁５６の上端を除く下部が、車外側下方へ傾斜状をなす側面２１から離間する傾斜姿勢をなし、端縁５６と側面２１との間に略三角形状の間隙が空けてある。端縁５６には屈曲フランジを設けて端面が形成してあり、側面２１と対面せしめてある。
なお、ブラケット５はこれをルーフリィンフォースメント４とルーフサイドレール２との間に組付ける際、まず、突出片５５，５５をルーフサイドレール２の側面２１のスリット２２，２２に挿入した状態で、端縁５６の上端を側面２１に当接せしめ、基板部５０の基端をルーフリィンフォースメント４側へ締結する。

車両の側面衝突時、車内側へほぼく字状に変形させるセンタピラー３からの作用力によりルーフサイドレール２にはその下縁側を車内側に捩じり変形させる回転モーメント(図２の白矢印Ｍ)が発生する。この場合、ブラケット５の基板部５０の先端縁５４とルーフサイドレール２の側面２１の下部とは非当接状態で離れており、先端縁５６から突出する突出片５５，５５は側面２１のスリット２２，２２に挿入した状態であるので、図３に示すように、上記回転モーメントＭによりルーフサイドレール２はその上縁フランジ２０の根元付近で、ブラケット５の各起立部５１，５２，５３の端縁５６上端との当接部付近を支点として下縁が車内側へ回転し(図３の矢印Ｍ１方向)、突出片５５，５５がスリット２２，２２の内奥へ侵入することとなる。

このように本発明は、上記回転モーメントＭによるルーフサイドレール２の下縁側の回転を許容するので、ブラケット５およびルーフリィンフォースメント４にはルーフサイドレール２の回転モーメントＭによる突き上げ荷重が伝達されず、ルーフリィンフォースメント４が押し上げられて折れることがない。
かつルーフサイドレール２は上記回転により側面２１がブラケット５の各起立部５１，５２，５３の車外側の端縁５６と当接し、ブラケット５を介してルーフリィンフォースメント４により車内側から支えられるから、ルーフサイドレール２の車内側への移動が防止され、ルーフサイドレール２とルーフリィンフォースメント５の端末との距離Ｌが従来構造のように縮まらない。従って、ルーフサイドレール２の車内への移動がほとんどない分、センタピラー全体の車内側への移動が防止される。

また本実施形態では、ブラケット５の断面形状をルーフリィンフォースメント４と同一形状として複数の起立部５１，５２，５３を設けたが、ブラケット５の断面形状は必ずしもルーフリィンフォースメント４の断面に合わせる必要はなく、異なる断面としてもよい。例えばブラケット５は単に基板部とその両側縁からフランジ状に起立する側縁起立部を立設せしめた断面ほぼＵ字状でもよい。
しかしながら、ブラケット５はその断面形状をルーフリィンフォースメント４に合わせておけば、両者の結合が容易にできる。
またブラケット５に複数の起立部を設けることで、ブラケットの長手方向(車幅方向)の剛性を強化でき、側面衝突時に、ルーフサイドレール２とルーフリィンフォースメント４との間でブラケット５が潰れることがない。
また本発明はセンタピラー３と対応する位置に設けたルーフリィンフォースメント４に限らず、センタピラー３および他のピラーの近傍に設置されたルーフリィンフォースメントに適用することができ、各ピラーの車内側への変形を抑制できる。

本発明のルーフ構造を示す要部の斜視図である。 図１のII−II線に沿う断面図である。 図２に対応して、本発明のルーフ構造における車両の側面衝突時の態様を示す断面図である。 図１に対応する従来のルーフ構造の要部斜視図である。 図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 図３に対応して、従来のルーフ構造の側面衝突時の態様を示す断面図である。

符号の説明

１ ルーフパネル
２ ルーフサイドレール
２１ 側面
２２ スリット
３ センタピラー
４ ルーフリィンフォースメント
４４ 端部
５ ブラケット
５０ 基板部
５１，５２ 側縁起立部
５３ 中央起立部
５４ 基板部の先端縁
５５ 突出片
５６ 起立部の端縁

Claims (6)

1. ルーフパネルの左右の両側縁に沿って前後方向に延び、車体側面のセンタピラーにより支持された左右のルーフサイドレールと、ルーフパネル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を備え、上記左右のルーフサイドレール間の距離よりも全長を短くした上記ルーフリィンフォースメントの両端をブラケットを介して上記ルーフサイドレールに連結せしめた自動車のルーフ構造において、
   上記ブラケットは上記ルーフリィンフォースメントの端部と上記ルーフサイドレールとを接続する基板部の基端を上記ルーフリィンフォースメントの端部に固定し、
   上記ブラケットの基板部には、長手方向に延びる起立部を形成するとともに、上記ルーフサイドレールと対向する先端縁に該先端縁から舌片状に延出する突出片を形成し、
   上記先端縁から起立する上記起立部の端縁の上端を上記ルーフサイドレールの車内側の側面に当接せしめるとともに、上記端縁の下部は上記側面と間隔をおいて非当接とし、
   上記ルーフサイドレールの車内側の側面には上記起立部の端縁との当接位置よりも下方位置にスリットを形成して、上記突出片を上記スリットに挿通せしめたことを特徴とする自動車のルーフ構造。
2. 上記起立部の端縁は、その上端が上記ルーフサイドレールの車内側の側面に当接するとともに、その下部と上記側面との間にほぼ三角形状の間隙が形成されるように上記側面に対して傾斜方向ほぼ直線状に起立せしめた請求項１に記載の自動車のルーフ構造。
3. 上記突出片は、上記ブラケットの基板部の先端縁から車外方向斜め下方に延出せしめ、その先端部を上記スリットに挿入せしめた請求項１または２に記載の自動車のルーフ構造。
4. 上記基板部には複数の上記起立部を形成し、基板部を凹凸断面形状とした請求項１ないし３のいずれかに記載の自動車のルーフ構造。
5. 上記基板部はその基端の断面形状を上記ルーフリィンフォースメントの端部の断面形状と同一に形成し、上記基端を上記端部に重ね合わせて固定した請求項１ないし４のいずれかに記載の自動車のルーフ構造。
6. 上記ルーフリィンフォースメントを車体の側面の左右のセンタピラーと対応する位置に設置し、その両端を上記ブラケットを介して上記ルーフサイドレールのセンタピラーとの結合部に連結せしめた請求項１ないし５のいずれかに記載の自動車のルーフ構造。

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