JP5193459B2 - 車両用ルーフ支持組立体及びルーフ支持ピラー - Google Patents

Description

本発明は、ハイドロ・フォーム成形された、単一の車両用ルーフ支持組立体及びルーフ支持ピラーに関連する。

ルーフ支持ピラーは、車両のルーフを支持し、そして、車両のウインドウとドアとの間に配設される。ルーフ支持ピラーは、しばしば、Aピラー、Bピラー、Cピラーとして特定され、場合によっては、車両の形式に依存してDピラーとして特定される。Bピラーは、概して車両のフロント・ドアのすぐ後ろに配設される。Bピラーは、ルーフ強度及び側突時の進入度合いを決定するのにおいて重要な要素となる。

乗用車を設計する際には、ルーフ強度及び側突強度の検査を受ける。従来のBピラーは、一般的に互いにスポット溶接される複数のプレス加工されたシートメタル部品として組立てられる。シートメタルを、二相鋼やホウ素入り鋼のような高規格材料から形成することによって、従来のBピラーの強度を改善することが出来る。Bピラーは、また、より厚い規格のシートメタル（thicker gauge sheet metal）構成材を使用することにより、強度を向上させることができる。しかしながら、高力合金や厚いシートメタルの使用は、車両の重量を増加させる可能性があり、また、Bピラーの製造コストを増加させる可能性がある。さらに、厚い合金構成材を使用したとしても、従来設計のBピラーでは、必ずしもルーフ強度及び側突性能に関する厳しいテスト要求に合致するとは限らない。

従来より、空間フレーム構成を有する車両を組み立てるため、ハイドロ・フォーム成形された管材を使用することが提案されてきた（例えば、特許文献1を参照）。特許文献1は、二つのBピラー及びルーフボウ（roof bow）を、二つの管状ロッカーの上面に結合される単一のU字形状の部品に一体的に形成することを提案している。この提案された設計では、部品の箱型閉断面がスポット溶接による組立が不可能になるという、製造上の課題を有する。また、車両ドア間のハイドロ・フォーム成形された管状部の長手方向の厚みは、スタイルの観点から好ましくない。

ハイドロ・フォーム成形されたBピラーに関しての別の提案が特許文献2及び特許文献3に開示されている。しかしながら、これらの提案された設計は、Bピラーをルーフ・レールに結合するための補強ブラケットを必要とする。加えて、Bピラーはルーフ・レールやロッカー・パネル部材によって補強されない。側突進入の場合には、Bピラーのルーフ・レール及びロッカーへの結合は、構造的完全性のための溶接に依存しなければならない。加えて、車両の長手方向におけるBピラーの幅が、スタイルを制限し、そして車両の外観に悪影響を及ぼす。
米国特許6,282,790号明細書 米国特許出願公開第2004/0239091号明細書 米国特許出願公開第2005/0023865号明細書

本発明は、上述の問題、最小の部品数及び改善されたルーフ圧壊性能及び側突性能を備えるルーフ支持ピラーの製造に関する他の問題を解決する事を目的とする。ルーフ支持ピラーをハイドロ・フォーミングする従来の方法は、ハイドロ・フォーミング手順、ハイドロ・フォーム成形された構成部品の結合方法及び実装の制約に関連する技術上の障害に直面する。特に、一定の外周を持つハイドロ・フォーム成形された管材にとって、車両のスタイリングのための望ましい断面変化に適合させるのは難しい。

従来技術の複数の要素から構成されるBピラーは、ルーフ・レール、ロッカー及び車体アウタ・パネルに結合するように設計される。これらの要素間の結合が、車体強度及び騒音、振動及びハーシュネス（noise, vibration and Harshness ：NVH)、結合剛性にとって重要である。Bピラーに関する実装の制約は、シートベルト・リトラクタ用の隙間や、ドア・ラッチ及びヒンジ補強材のための適切な取り付け面を提供することを含む。

上述の課題及び設計課題が、以下に要約されるように、本件発明によって取り組まれる。

本発明の観点の一つによれば、単一要素（one-piece）の一部中空の支持ピラーによって結合されるルーフ・レールとロッカー・パネルとを有するルーフ支持組立体が提供される。支持ピラーは、内側壁、外側壁、前側壁及び後側壁を有する。支持ピラーは、ロッカー・パネルから上方に延びる管状下部と、その管状下部から上方に延びる上部とを有する。上部は、鉛直方向において一つに収束する、内側壁、外側壁、前側壁及び後側壁によって形成される従来の管形状を有する。収束管状部は、前側壁及び後側壁から延出して長手方向に延びる複数のフランジを有する。収束管状部の上端部は、内側壁及び外側壁のみを含む圧縮されたルーフ・レール・フランジ内を終点とする。圧縮された支持ピラーのルーフ・レール・フランジは、ルーフ・レールの外側面及び上側面へ取り付けられ、且つ、ルーフボウのフランジ端部と重ねられた状態で直接該フランジ端部に溶接される。

本発明の別の観点によれば、車両のルーフ支持ピラーが、乗員室の上方の車両ルーフを支持するために備えられる。ピラーは、車両の前席へのアクセスを提供する車両ドアの後縁部に隣接して配設される。車両は、ルーフ支持ピラーによって相互に連結されるルーフ・レール及びロッカー・パネルを持つ。ルーフ支持ピラーは、上端部にルーフ・レール・フランジを備え、且つ下端部にロッカー・パネル・フランジを備える、単一で部分的に管状の部材を有する。ルーフ・レール・フランジは、ルーフ・レールの乗員室とは反対側の外側面及び上側面に取り付けられ、且つ、ルーフボウのフランジ端部と重ねられた状態で直接該フランジ端部に溶接される。ロッカー・フランジは、ロッカー・パネルの乗員室とは反対側の面上に取り付けられる。

本発明の別の観点によれば、車両の前列シートと後列シートとの間に配設されるルーフ支持ピラーが提供される。ルーフ支持ピラーは、その上端部にルーフ・レール・フランジを備え、その下端部にロッカー・フランジを備える、中空管状体を有する。シートベルト・リトラクタ孔が、ピラー下端部と近接した位置の管状部に形成される。ルーフ・レール・フランジは、ルーフ・レールの外側面及び上側面に溶接され、且つ、ルーフボウのフランジ端部と重ねられた状態で直接該フランジ端部に溶接され、そしてロッカー・フランジはロッカーの外表面に溶接される。

本発明の別の観点によると、支持ピラーは、内側壁及び外側壁のみを含み且つロッカー・パネルの外表面に取り付けられる圧縮されたロッカー・フランジを終点とする、管状下部を有する。ロッカー・フランジは、ロッカー・パネルの底面に向かって幅方向に拡がって延びる。ロッカー・フランジは、ロッカー・パネルの下方に位置するようにスポット溶接フランジを備えていても良い。支持ピラーの管状下部は、内側にシートベルト・リトラクタが取り付け可能な凹部を形成する内側壁を備えていてもよい。

ルーフ・レールには、支持ピラーのルーフ・レール・フランジを支えるルーフの外表面に対して凹むように窪み部が形成されている。ルーフ・レール・フランジは、ルーフ・レール・フランジのルーフ・レールへのスポット溶接を容易にするため、少なくとも一つの材料層を一部取り除くことができるように、少なくとも二つの材料層を有するのが好ましい。ルーフ・レール・フランジは、車幅方向に延びるルーフボウと重なって溶接される。

本発明の別の観点によれば、管状部の上部が、車両のベルトライン（belt line）において、直線からなる管状断面を有していてもよい。管状部の上部の直線状断面は、車両の鉛直方向において縮小される。管状部の上部の前方延設フランジ及び後方延設フランジが、車両の鉛直方向にそって縦方向に大きくなっていてもよい。前方延設フランジ及び後方延設フランジは、管状部がハイドロ・フォームによって形成される管状部材の一部を潰すことによって形成される。

本発明の更なる観点によれば、管状部の下端のロッカー・フランジが、管状部の形成される管状部材の一部を潰すことによって形成され得る。

本発明のこれらの観点及び他の観点は、本発明の実施形態を示す図面及び後述する詳細説明を考慮することにより、より良く理解できるであろう。

図1を参照すると、単体で構成（one-piece）されたBピラー10が、ルーフ・レール12及びルーフボウ14に例えば溶接によって取り付けられている。Bピラー10はまた、ロッカー18に例えば溶接によって取り付けられる。

Bピラー10は、中間部20及び中間部20から上方に延びる上部22を有する。下部24は、中間部20から下方に延びている。例えば車両のベルトラインに対応する中間部20を通る断面を示す図3を参照すると、その領域のBピラー10の断面は、前側壁28、後側壁30、外側壁32及び内側壁34を有している。これらの4つの壁28、30、32、34は、実質的に長方形の箱型ビームを形成している。

図4を参照すると、Bピラー10の上部22を通る断面が示されている。閉断面のルーフ・レール・フランジである、前側フランジ36及び後側フランジ38が夫々、台形部40から、前側及び後ろ側に延びている。この台形部40は、前側壁28及び後側壁30が鉛直方向に外側壁32に向かって収束する壁28乃至34に繋がって上方に延びている。Bピラー10の上部22は、平坦な先端部42で終わっている。平坦先端部42は、ルーフ・レール12の外側且つ上側を延びて、ルーフボウ14の下方で支えられている。上記ルーフ・レール・フランジの少なくとも一つが、ルーフ・レール・フランジをルーフ・レールに溶接するのを容易にするため、限定された領域において取り除かれる場合がある。なお、ルーフ・レール・フランジ（前方延設フランジ及び、後方延設フランジ）は、そこから管状部がハイドロ・フォーミング作業において形成される管状部材の一部を潰すことによって形成され得る。

図5を参照すると、Bピラー10の下部24を通る断面が、内側凹部46を規定すべく示されている。内側凹部46は、必要に応じて、シートベルト・リトラクタ（不図示）を支え得る。

図2を参照すると、単一構成（one-piece）されたBピラー10が、ルーフボウ14と連結するのが示されている。Bピラー10は、その下部24においてロッカー取り付けフランジ（閉断面のロッカー・フランジ）48に至る、下端部内側凹部46を有している。このロッカー・フランジ48は、ロッカー・パネル18の下方に位置付けられるスポット溶接フランジを備えている場合がある。また、ロッカー・フランジは、そこから管状部が形成される管状部材の一部を潰すことによって形成され得る。Bピラーは、Dリング取り付け穴50及び、配線管アクセス孔を有している。

図6を参照すると、Bピラー10及びルーフボウ14の間の連結部が、より詳細に示されている。Bピラー10の上部22は、ハイドロ・フォーミング作業の中で、Bピラーが形成されるビームを圧縮することにより形成される、前側フランジ36及び後側フランジ38を有している。Bピラー10の上部22は、ルーフ・レール12上に形成された窪み部56内に配置され得る。リブ58が、望ましいレベルの剛性を提供するため及び、ルーフ構造体を補強するため、ルーフボウ14の上に形成され得る。

図7を参照すると、Bピラー10が車体側部アウタ・パネル（不図示）に固定されているのが示されている。Bピラーは、その上端において、ルーフ・レール12及びルーフボウ14に結合される。例えば、ルーフ・レール・フランジが、ルーフボウのフランジ端部と重なって、そこに溶接される。ヒンジ金属もしくは、ストライカー・プレートやロッキング・プレートのような他のドア金属が、ヒンジ金属用孔部54のような孔を用いて、Bピラーの前側壁28及び後側壁30に固定され得る。Bピラーの上端部は、既に記述したように、ルーフ・レール12の上で、且つルーフボウ14の下を延びる平坦な先端部42を有している。

本発明を実行するための最良の実施形態を詳細に記述してきたが、本発明が関連する技術分野の当業者は、特許請求の範囲によって規定される発明の実施のための種々の代替設計及び代替実施形態を認識するであろう。

Bピラー、ルーフ・レール、ルーフ溝及びロッカーの断片的な側面図である。 Bピラーの側面図である。 図1の線3-3に沿った断面図である。 図1の線4-4に沿った断面図である。 図1の線5-5に沿った断面図である。 Bピラー、ルーフ・レール及びルーフボウの断片的な斜視図である。 Bピラー、ルーフ・レール及びルーフボウの断片的な前面図である。

10. Bピラー
12. ルーフ・レール
14. ルーフボウ
20. 中間部
22. 上部
24. 下部
28. 前側壁
30. 後側壁
32. 外側壁
34. 内側壁
42. 平坦先端部
46. 内側凹部

Claims (18)

1. 車両用ルーフ支持組立体であって、
   ルーフ・レールと、
   ロッカー・パネルと、
   内側壁、外側壁、前側壁及び後側壁を有する、単体で部分的に中空に形成された支持ピラーと、
   車幅方向に延びるルーフボウと、を備え、
   上記支持ピラーは、上記ロッカー・パネルから上方に延びる管状下部と、上記ルーフ・レールの下方に延びる上部と、を有し、
   上記上部は、上記内側壁、上記外側壁、上記前側壁及び上記後側壁が鉛直方向上側で収束してなる収束管状部を有し、
   上記収束管状部は、上記前側壁及び上記後側壁のそれぞれから上記支持ピラーの長手方向に延びるように突設された複数のフランジを有していて、
   上記収束管状部は、その上端が、内側壁及び外側壁のみによって構成される、圧縮形成されたルーフ・レール・フランジ内を終点とし、
   上記支持ピラーのルーフ・レール・フランジが、上記ルーフ・レールの外側面及び上側面へ取り付けられ、且つ、上記ルーフボウのフランジ端部と重ねられた状態で直接該フランジ端部に溶接される、
   車両用ルーフ支持組立体。
2. 上記管状下部は、その下端が、内側壁及び外側壁のみによって構成される、圧縮形成されたロッカー・フランジを終点とし、
   上記ロッカー・フランジが、上記ロッカー・パネルの外周面に取り付けられる、
   請求項1に記載の、車両用ルーフ支持組立体。
3. 上記ロッカー・フランジは、上記ロッカー・パネルの底面に向かって幅方向に拡がりながら延びている、
   請求項2に記載の、車両用ルーフ支持組立体。
4. 上記ロッカー・フランジは、上記ロッカー・パネルの下方に位置付けられるスポット溶接フランジを備えている、
   請求項3に記載の車両用ルーフ支持組立体。
5. 上記管状下部は、シートベルト・リトラクタを取り付け可能な凹部が形成された内側壁を備えている、
   請求項1乃至4のいずれか一つに記載の車両用ルーフ支持組立体。
6. 上記ルーフ・レールには、上記支持ピラーのルーフ・レール・フランジを支えるルーフの外表面に対して凹むように窪みが形成されている、
   請求項1乃至5のいずれか一つに記載の車両用ルーフ支持組立体。
7. 上記支持ピラーのルーフ・レール・フランジは、少なくとも二つの材料層を有し、
   上記材料層の少なくとも一つが、上記ルーフ・レール・フランジの上記ルーフ・レールへの溶接を容易にするため、限定された領域において取り除かれている、
   請求項1乃至6のいずれか一つに記載の車両用ルーフ支持組立体。
8. ルーフ・レール及びロッカー・パネルを有する車両において、前席へのアクセスのために車両用ドアの後縁に近接して配設され、乗員室上方の車両用ルーフを支持する車両用ルーフ支持ピラーであって、
   上端部にルーフ・レール・フランジを有し、下端部にロッカー・パネル・フランジを有する、単体で部分的に管状に形成された部材と、
   車幅方向に延びるルーフボウと、を備え、
   上記ルーフ・レール・フランジは、上記ルーフ・レールの上記乗員室とは反対側の外側面及び上側面に取り付けられ、且つ、上記ルーフボウのフランジ端部と重ねられた状態で直接該フランジ端部に溶接され、
   上記ロッカー・パネル・フランジは、上記ロッカー・パネルの上記乗員室とは反対側の面上に取り付けられる、
   車両用ルーフ支持ピラー。
9. 上記ロッカー・パネル・フランジは、上記ロッカー・パネルの下方に位置付けられるスポット溶接フランジを備えている、
   請求項8に記載の車両用ルーフ支持ピラー。
10. シートベルト・リトラクタを取り付け可能な凹部が形成された内側壁を有する、
    請求項8又は9に記載の車両用ルーフ支持ピラー。
11. 上記ルーフ・レールには、上記ルーフ・レール・フランジを支える上記ルーフの外表面に対して凹むように窪みが形成されている、
    請求項8乃至10のいずれか一つに記載の車両用ルーフ支持ピラー。
12. 上記ルーフ・レール・フランジは、少なくとも二つの材料層を有し、
    上記材料層の少なくとも一つが、上記ルーフ・レール・フランジの上記ルーフ・レールへの溶接を容易にするため、限定された領域において取り除かれている、
    請求項8乃至11のいずれか一つに記載の車両用ルーフ支持ピラー。
13. 車両の前列シートと後列シートとの間に配設されたルーフ支持ピラーにおいて、
    上端部にルーフ・レール・フランジを有し、下端部にロッカー・フランジを有する中空管状部と、
    上記中空管状部の上記下端部に近接した位置に形成されるシートベルト・リアクター用凹部と、を備え、
    上記ルーフ・レール・フランジが、上記ルーフ・レールの外側面及び上側面に溶接され、且つ、車幅方向に延びるルーフボウのフランジ端部と重ねられた状態で直接該フランジ端部に溶接され、そして上記ロッカー・フランジが上記ロッカーの表面に溶接される、
    ルーフ支持ピラー。
14. 上記中空管状部の上部は、上記車両のベルトラインの位置において直線によって囲まれた管状断面を有していて、
    上記中空管状部の上部は、上記断面が上記車両の鉛直方向に向かうにつれて小さくなるように構成されている、
    請求項13に記載のルーフ支持ピラー。
15. 上記中空管状部の上部は、前方延設フランジ及び後方延設フランジを有し、
    上記前方延設フランジ及び上記後方延設フランジは、それぞれ、上記車両の鉛直方向上方に向かって徐々に大きく延出するように形成されている、
    請求項14に記載のルーフ支持ピラー。
16. 上記ルーフ・レール・フランジ、上記前方延設フランジ及び上記後方延設フランジは、ハイドロ・フォーミングによって上記中空管状部の形成される管状部材の一部を潰すことにより形成される、
    請求項15に記載のルーフ支持ピラー。
17. 上記中空管状部の下端部の上記ロッカー・フランジは、上記中空管状部の形成される管状部材の一部を潰すことにより形成される、
    請求項13乃至15のいずれか一つに記載のルーフ支持ピラー。
18. 上記中空管状部の下部に、シートベルト・リトラクタを支えるための窪み部が形成される、
    請求項17に記載のルーフ支持ピラー。

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