JP5196018B2 - 車両構造体 - Google Patents

Description

本発明は、ルーフサイドレールとセンタピラーとを有する車両構造体に関するものである。

従来、ルーフサイドレールとセンタピラーとを有する車両構造体として、例えば特開２００８−３７１２３号公報に記載されるように、ルーフ後端に配置されるリアヘッダーの車幅方向端部と車両側部中央に立設されるセンタピラーの車両上側端部とを結合し、その結合部とアンダーボディーとを結合するフレームを設けたものが知られている。この車両構造体によれば、車体上部の捩り剛性を向上でき、車体上部の十分な剛性を確保することができる。

特開２００８−３７１２３号公報

しかしながら、従来の構造体では、ルーフを支えるルーフサイドレールがその断面積を一定の大きさで維持したままセンタピラーと接合されているため、衝突デバイス等による衝突荷重がルーフに作用したときに、所望の形状変化をさせることができない問題があった。また、これに伴い、衝突荷重がルーフサイドレールからセンタピラーに入力した際に、衝突荷重の作用点がセンタピラーから遠いため、センタピラーへのモーメント入力が大きい。従って、センタピラーの変形が生じ易い（図６中のＬ１参照）。その結果、所定の荷重を達成するためにはセンタピラーの補強が必要である（図６中のＬ２参照）。

本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、荷重が作用したときに所望の形状変化をさせ、センタピラーの変形を抑制することができる車両構造体を提供することを目的とする。

本発明に係る車両構造体は、車幅方向の両端側で車両の前後方向に延設されるルーフサイドレールと、ルーフサイドレールの後端部に連結され、車両の上下方向に延設されるセンタピラーと、を備え、ルーフサイドレールは、センタピラーの手前からルーフサイドレールの後端に向けて断面積が絞られていることを特徴とする。

この発明によれば、ルーフサイドレールはセンタピラーの手前からルーフサイドレールの後端に向けて断面積が絞られているため、例えば衝突荷重がルーフサイドレールに作用したときに、断面積が絞られた部分を容易に曲げ変形させることができる。このようにルーフサイドレールをその断面積が絞られている部分で曲げ変形させるにより、センタピラーへのモーメント入力を低減することができ、センタピラーの変形を抑制することができる。その結果、荷重が作用したときに所望の形状変化をさせることができ、センタピラーの変形を抑制することが可能となる。また、この場合には、衝突荷重をセンタピラーで直接支持することができるので、所定の荷重を発生するためのセンタピラー補強を最小限にとどめることが可能となる。

本発明に係る車両構造体において、ルーフサイドレールの断面積が、センタピラーの手前からルーフサイドレールの後端に向けて所定の長さにわたって連続的に縮小することが好適である。このようにすれば、断面積が急激に縮小することによる構造強度の低下を抑制することができる。

本発明によれば、荷重が作用したときに所望の形状変化をさせ、センタピラーの変形を抑制することができる車両構造体を提供することができる。

図１は実施形態に係る車両構造体が適用された車両を示す斜視図である。 図２は図１のＩＩ−ＩＩに沿う断面図である。 図３は衝突荷重が作用する時にルーフサイドレールの変形を説明するための図である。 図４は衝突荷重が作用する時にルーフサイドレールの変形を説明するための図である。 図５はデバイスストロークと荷重との関係を示す図である。 図６は従来技術に係るデバイスストロークと荷重との関係を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、実施形態に係る車両構造体を有する車両を示す斜視図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩに沿う断面図である。本実施形態に係る車両構造体は、炭素繊維強化プラスチック（Carbon Fiber Reinfoced Plastics:CFRP）製のアッパボディにおいて、ルーフサイドレール１０後端部１０ａの断面を潰しセンタピラー補強部２０ａと接合することにより、頭部生存空間内で所定の荷重を発生する軽量化構造である。

図１に示すように、この車両構造体は、車両のルーフ部に配置され、車幅方向の両端側で車両前後方向に延設されるルーフサイドレール１０と、ルーフサイドレール１０の後端部１０ａに連結され、車両上下方向に延設されるセンタピラー２０と、ルーフサイドレール１０の後方に配置され、車幅方向に延在するクウォータ３０とを備えて構成されている。ルーフサイドレール１０、センタピラー２０及びクウォータ３０は、溶接等によって接合されている。

図２に示すように、ルーフサイドレール１０は、車両の外側に配置されるルーフサイドレールアウタ１１と車両の内側に配置されるルーフサイドレールインナ１２とで、閉断面構造となっている。このルーフサイドレール１０は、ルーフサイドレールアウタ１１とルーフサイドレールインナ１２とを向かい合わせて溶接等によって形成されている。

ルーフサイドレール１０は、その前端からセンタピラー２０の手前位置Ｐまでは断面積が略一定に形成されており、手前位置Ｐからルーフサイドレール１０の後端に向けて断面積が絞られている。具体的には、ルーフサイドレール１０は、ルーフサイドレール１０の前端からセンタピラー２０の手前位置Ｐまではその断面が略一定の形状及び大きさに形成されており、手前位置Ｐからルーフサイドレール１０とセンタピラー２０との接合部分の直前位置Ｓまではその断面が押し潰されたように徐々に小さく形成されている。そして、断面が押し潰された部分は、断面潰し部１０ｂを形成する。図２に示すように、断面潰し部１０ｂは、その断面積が手前位置Ｐから絞り始め、手前位置Ｐから直前位置Ｓまでの長さにわたって徐々に縮小し、直前位置Ｓでは略完全に潰されている。なお、ルーフサイドレール１０の前端から手前位置Ｐまでの断面積が略一定に形成されることに限らず、前端から手前位置Ｐまでの部位は車両前後方向の高さが変化してもよい。そして、前端から手前位置Ｐまでの部位と手前位置Ｐから直前位置Ｓまでの部位とを、前後方向の高さの変化で比べると、手前位置Ｐから直前位置Ｓまでの部位の方が、単位長さあたりの高さの変化量がより大きくなるように形成されている。

なお、断面積が絞られるというのは、ルーフサイドレールアウタ１１とルーフサイドレールインナ１２との間に隙間を生じないように断面が完全に潰されたことと、中空の部分が多少残ることとを含む。

センタピラー２０は、ルーフサイドレール１０とクウォータ３０との間に配置され、ルーフサイドレール１０の後端部１０ａとクウォータ３０の前端部３０ａとそれぞれ接合されている。センタピラー２０は、車両の外側に配置されるセンタピラーアウタ２１と車両の内側に配置されるセンタピラーインナ２２とで、閉断面構造となっている。このセンタピラー２０は、センタピラーアウタ２１とセンタピラーインナ２２とを向かい合わせて溶接等によって形成されている。また、センタピラー２０は、ルーフサイドレール１０側に配置されるセンタピラー補強部２０ａと、クウォータ３０側に配置されるセンタピラー一般部２０ｂとを備えている。

クウォータ３０は、車両の外側に配置されるクウォータアウタ３１と車両の内側に配置されるクウォータインナ３２とで、閉断面構造となっている。このクウォータ３０は、クウォータアウタ３１とクウォータインナ３２とを向かい合わせて溶接等によって形成されている。

図３及び図４は衝突荷重が作用する時にルーフサイドレールの変形を説明するための図である。図３において、矢印Ｆ１は衝突デバイスの進行方向を示す。衝突デバイスが矢印Ｆ１に沿って進行し、衝突荷重がルーフサイドレール１０に作用する初期に、センタピラー２０の手前位置Ｐからルーフサイドレール１０とセンタピラー２０との接合部分の直前位置Ｓまでの断面積が絞られているため、この断面積が絞られる部分（すなわち、断面潰し部１０ｂ）でルーフサイドレール１０の折れが容易に発生する。これによって、センタピラー２０へのモーメントＭｙの入力を低減することができ、センタピラー２０の変形を抑制することができる。その結果、荷重が作用したときに所望の形状変化をさせることができ、センタピラー２０の変形を抑制することが可能となる。

図４に示すように、衝突デバイスがセンタピラー補強部２０ａに近づいた衝突後半において、衝突デバイス進行方向の力をセンタピラー２０で直接支持するため、衝突デバイスの車両後方分力をルーフサイドレール１０の前方へのテンションで支持することになる（矢印Ｆ２参照）。

図５はデバイスストロークと荷重との関係を示す図である。図５において、横軸をデバイスストロークとし、縦軸を衝突荷重としている。図５に示すように、衝突後半に衝突デバイス進行方向の力をセンタピラー２０で直接支持することにより、所定の荷重を発生するためのセンタピラー２０の補強を最小限にとどめることが可能となる。また、このようにセンタピラー２０の補強を最小限にとどめることによって、車両軽量化の維持を容易に行うことができる。

なお、上述した実施形態は本発明に係る車両構造体の一例を示すものである。本発明に係る車両構造体は上述の実施形態に記載したものに限定されるものではない。本発明に係る車両構造体は、各請求項に記載した要旨を変更しないように実施形態に係る車両構造体を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

１０ ルーフサイドレール

１０ａ 後端部
１０ｂ 断面潰し部
２０ センタピラー
３０ クウォータ
Ｐ センタピラーの手前位置
Ｓ ルーフサイドレールとセンタピラーとの接合部分の直前位置。

Claims (1)

1. 車幅方向の両端側で車両の前後方向に延設されるルーフサイドレールと、
   前記ルーフサイドレールに連結され、車両の上下方向に延設されるセンタピラーと、を備え、
   前記ルーフサイドレールは、前記センタピラーの手前から前記ルーフサイドレールの後端に向けて断面積が絞られた断面潰し部を有し、
   前記断面潰し部は、その断面積が前記センタピラーの手前位置からから絞り始め、前記センタピラーの手前から前記ルーフサイドレールの後端に向けて所定の長さにわたって徐々に縮小し、前記センタピラーの直前位置では略完全に潰されていることを特徴とする車体構造。

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