JP6073280B2 - 車体上部構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車体上部構造に関する。

自動車の車体上部を構成するルーフパネルの下面には、ルーフパネルを含む車体上部を補強するためのルーフレール（「ルーフアーチ」とも言われている。）が車幅方向に沿って複数設けられている。
特許文献１には、ルーフサイドレールの後端を連結するリヤヘッダと、ルーフサイドレールに接続され、センタピラーとの間を連結するセンターヘッダとを備え、これらリヤヘッダとセンターヘッダとを、車幅外側端部において板により連結した車体上部構造が記載されている。特許文献１に記載の車体上部構造は、リヤヘッダ、センターヘッダ、および板が一体成形されているため、リヤヘッダ、センターヘッダを別々にルーフサイドレールへ取り付けることが不要となり、組付け作業性が向上する。
近年、車両が横転した際に室内空間を守るため、あるいは振動抑制・防音のために、車体上部の剛性・強度の更なる向上が求められている。

特開平１−０５６２８０号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたような車体上部構造では、剛性・強度向上のために車体上部を補強すると、車体重量が増加する。また、車体の重心位置が上がることにより走行安定性が悪化するという課題が生じる。

そこで、本発明は、前記問題点を解決し、組付作業性を向上しつつ、車体上部の剛性・強度を向上させる車体上部構造を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、車体上部に設けられ、前後方向に延びるビードを有するルーフパネルと、前記ルーフパネルの下方で車幅方向に延びるルーフアーチと、を備える車体上部構造であって、前記ルーフアーチは、車幅方向に延びる一対の前横梁および後横梁と、前記前横梁と前記後横梁との間で前後に延びて、車幅方向に所定間隔を空けて複数設けられた縦梁と、を備え、前記縦梁は、前記ビードの形状に合わせて湾曲する湾曲部を備え、少なくとも前記湾曲部が、前記ビードと上下方向に重なる位置に設けられることを特徴とする。

このような構成によれば、ルーフアーチの前横梁および後横梁を縦梁で一体化することにより組付作業性を向上しつつ、車体上部の剛性・強度を向上させることができる。また、ルーフパネルに形成したビードに対して上下方向にラップする位置（重なる位置）に縦梁を設けることで、車体上部の剛性・強度を高めることができる。

請求項２に記載の車体上部構造は、前記ビードは、前記ルーフパネルの一般面における車幅中央側の部位を下方に凹ませることで形成され、前記縦梁は、前記ルーフパネルの凹み形状に合わせて湾曲する湾曲部を備えることを特徴とする。

このような構成によれば、ルーフパネルとルーフアーチとの間の上下方向距離を、ビードの有る部位と無い部位とで一定にすることができ、ルーフアーチのルーフパネルに対する接合強度を安定化させたり、あるいは車両走行中に振動するルーフアーチがルーフパネルに対して接触することを防いで、ノイズ・バイブレーション（以下、ＮＶという）性能を向上させることができる。

請求項３に記載の車体上部構造は、前記ルーフアーチは、前記湾曲部を車幅方向に挟んだ位置で、前記ルーフパネルとの間に介在されるシールを塗布するためのシール塗布部を備えることを特徴とする。

このような構成によれば、湾曲部を挟んでシールを塗布するため、剛性の高いビードを挟む位置でルーフアーチをルーフパネルに接着することとなり車体上部の剛性・強度が向上する。

本発明によれば、組付作業性を向上しつつ、車体上部の剛性・強度を向上させる車体上部構造を提供することができる。

本発明の実施形態に係る車体上部構造を適用した車両を示す要部概略斜視図である。 本発明の実施形態に係る車体上部構造のルーフパネルの透過状態の上面図である。 本発明の実施形態に係る車体上部構造のルーフパネルの非透過状態の上面斜視図である。 本発明の実施形態に係る車体上部構造のルーフパネルの第１ルーフアーチの単体斜視図である。 図４のＡ−Ａ断面図である。 図４のＢ−Ｂ断面図である。

図１〜図６を参照して、本発明の実施形態に係る車体上部構造を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る車体上部構造を適用した車両を示す要部概略斜視図である。
なお、本発明の実施形態では、「前」は車両Ｃの前進側、「後」は車両Ｃの後退側、「上」は鉛直上方側、「下」は鉛直下方側とする。

［車両の構成］
まず、本発明の実施形態に係る車体上部構造を説明する前に、本発明に係る車体上部構造が採用される車両Ｃについて説明する。
図１に示すように、車両Ｃは、ルーフパネル２と、ルーフパネル２の下方に車幅方向に向けて延設されるルーフレール３と、このルーフレール３の左右の端部に設置されるルーフサイドレール部４と、を有する自動車であり、特に、車両Ｃの種類や形状等は限定されない。
ルーフサイドレール部４は、ルーフパネル２の左右両側のそれぞれで車両Ｃの前後方向に延びるように配設されている。

［車体の構成］
図１に示すように、車体１は、車両Ｃの全体を形成するための骨格部材であり、例えば、後記するルーフレール３等の種々の金属製車体フレームと、ルーフパネル２等の金属製車体パネル等を備えている。車体１の両側の車体側部１ａには、前席のドア開口部１ｂと、後席のドア開口部１ｃとが形成されている。
なお、車体１は、車体側部１ａが略左右対称に形成されているので、運転席側（右側）については説明を省略する。

［車体上部の構成］
図１に示すように、車体上部１ｄは、車体１全体の上部部位であって、車体１の屋根の部位を構成する部材と、その左右側部付近の骨格を構成するルーフサイドレール部４と、ルーフサイドレール部４から下方に向かって延設されたピラー５と、が主に配置されている。

図１および図２に示すように、車体１の屋根の部位は、車体上部１ｄに設けられ、車体前後方向に延びるビード２ａを有するルーフパネル２と、ルーフパネル２のルーフ前端部２１の下方に設けられて車幅方向に延びるフロントルーフレール１１と、ルーフパネル２の下方のフロントルーフレール１１の後方に設けられて車幅方向に延びるレールアーチ３１と、ルーフパネル２の下方の中央部に設けられて車幅方向に延びるセンタルーフレール１２と、ルーフパネル２の下方の後方部に設けられて車幅方向に延びるリヤルーフレール１３と、ルーフパネル２の下方のレールアーチ３１とセンタルーフレール１２との間に設置されて車幅方向に延びる第１ルーフアーチ４１（請求項１に記載の「ルーフアーチ」）と、ルーフパネル２の下方のセンタルーフレール１２とリヤルーフレール１３との間に設置されて車幅方向に延びる複数の第２ルーフアーチ４２と、から構成されている。
第１ルーフアーチ４１および第２ルーフアーチ４２は、ルーフパネル２を含む車体上部１ｄを補強する。
なお、「ルーフアーチ」は、「ルーフレール」と呼称されることもある。

前席のドア開口部１ｂの車体上部１ｄには、各ルーフレール１１，１２，１３の両端部に設置されたルーフサイドレール部４と、ルーフサイドレール部４の中央部に設置されたセンタピラー部５１（ピラー５）と、ルーフサイドレール部４の前端部に設置されたフロントピラー部５２（ピラー５）と、が設けられている。後席のドア開口部１ｃの車体上部１ｄには、車体前後方向に延設されたルーフサイドレール部４と、略上下方向に延設されたクォータピラー部５３（ピラー５）と、ルーフサイドレール部４の後端部に設置されたリヤピラー部５４（ピラー５）と、が設けられている。

<ルーフパネルの構成>
図１に示すように、ルーフパネル２は、車体１の屋根を形成する板部材であり、平面視して略矩形に形成された圧延鋼板等の金属板からなる。ルーフパネル２は、車両Ｃの前後方向に亘って同じ曲率で湾曲するとともに、車両Ｃの幅方向に亘って同じ曲率で湾曲することによって上側（車室外側）に凸となる。ルーフパネル２は、上面視して車幅中央側で車体前方向に凸となるように湾曲するルーフ前端部２１を有する。本実施形態では、ルーフ前端部２１は、フロントピラー部５２の上端よりも車体前方向に突出している。さらに、ルーフパネル２には、車体前後方向に並行して２つのビード２ａが形成されている（図２参照）。図３に示すように、ビード２ａは、ルーフパネル２の一般面における車幅中央側の部位を下方に凹ませることで形成される。ルーフパネル２のビード２ａの下方には、第１ルーフアーチ３１が配置される。

図２および図３に示すように、ルーフ前端部２１には、フロントルーフレール１１の接合部１１２が接合される。

なお、ルーフパネル２の左右両端部は、正面視して段差状に折曲形成されて、いわゆるモヒカン溝部（図示省略）の半体を形成している。ルーフパネル２は、そのモヒカン溝部（図示省略）の底面部位において、ルーフサイドレール部１１と、ピラー５とを重ねて溶接されて連結されている。

<フロントルーフレールの構成>
図２に示すように、フロントルーフレール１１は、ルーフパネル２のルーフ前端部２１の下方に配置されるとともに、少なくとも前方側が直線形状のレール前端部１１１を有する。このレール前端部１１１の車幅方向外側端部１１１ａにおいて、前方側で下方に向かってほぼ垂直に折り曲げられてルーフ前端部２１と接合される接合部１１２と、レール前端部１１１の各部においてサンバイザや後方確認ミラー等を取付ける支持部１１３と、作業用孔１１４と、が形成されている。

フロントルーフレール１１は、レール前端部１１１の外側端部１１１ａが、レールアーチ３１、第１ルーフアーチ４１および第２ルーフアーチ４２等のように、ルーフサイドレール部４まで達しておらず、レール前端部１１１の接合部１１２のみが、ルーフパネル２の湾曲したルーフ前端部２１の内側（内壁）に接合する。

<ルーフアーチの構成>
図１および図４に示すように、第１ルーフアーチ４１は、車幅方向に延びる一対の前横梁４１１および後横梁４１２と、前横梁４１１および後横梁４１２の間で車幅方向に延びる中横梁４１３と、前横梁４１１と後横梁４１２と中横梁４１３の間で前後に延びて、車幅方向に所定間隔を空けて複数（ここでは４本）設けられた縦梁４１４と、を備える。図４および図５に示すように、車幅中央側の２つの縦梁４１４は、ルーフパネル２のビード２ａと上下方向にラップする位置に設けられる。

図４に示すように、第１ルーフアーチ４１は、第２ルーフアーチ４２のような３本のルーフアーチを井桁状に組んで一体化した単板パネルである。すなわち、第１ルーフアーチ４１は、前横梁４１１と中横梁４１３と後横梁４１２とを車幅方向に並行に配置するとともに、これら横梁４１１〜４１３同士を車体前後方向に各縦梁４１４によって連結した一体構成の板状部材である。第１ルーフアーチ４１は、軽量化のために中抜きした開口部４１５，４１６が形成されている。
図５に示すように、第１ルーフアーチ４１は、上側（車室外側）に凸のルーフパネル２の形状に合わせて、車幅方向断面視で上側に緩やかに湾曲している。

図４および図５に示すように、縦梁４１４は、第１平板部４１４ａと、第１平板部４１４ａの下方に配置された第２平板部４１４ｂと、第１平板部４１４ａと第２平板部４１４ｂとを繋いで湾曲する湾曲部４１４ｃと、を有する。縦梁４１４は、湾曲部４１４ｃを有することで車体前後方向の曲げ剛性を向上させることができる。この湾曲部４１４ｃは、図５に示すように、ルーフパネル２のビード２ａの凹み形状に合わせて湾曲している。

図６に示すように、各横梁４１１〜４１３は、車幅方向に延びる断面視して台形状のフレーム部４１１ａ〜４１３ａを有する。フレーム部４１１ａ〜４１３ａは、縦梁４１４の第１平板部４１４ａ、第２平板部４１４ｂおよび湾曲部４１４ｃから上方に突出している。フレーム部４１１ａ〜４１３ａは、断面視して台形状の上部三箇所において、さらに一部が上方に突出し、かつその突出した上端面が水平方向に拡がったシール塗付部４１１ｂ〜４１３ｂが形成されている。シール塗付部４１１ｂ〜４１３ｂは、上端面が水平方向に拡がっているので、シール材（図示省略）を良好に塗付することができる。
図４および図５に示すように、シール塗付部４１１ｂ〜４１３ｂは、縦梁４１４の湾曲部４１４ｃを車幅方向に挟んだ位置に配置されている。すなわち、シール塗布部４１１ｂ〜４１３ｂは、湾曲部４１４ｃによって両端から挟まれた位置に配置される。シール塗付部４１１ｂ〜４１３ｂには、シール材（図示省略）が塗付されてルーフパネル２の背面に接合される。

第２ルーフアーチ４２は、ルーフパネル２の下の前端部から後端部にわたって適宜な間隔で複数設置されて、そのルーフパネル２を支持する部材であり、車幅方向に長い鋼板等の金属製板部材によって形成されている。第２ルーフアーチ４２は、例えば、３本のルーフアーチ４２１，４２２，４２３からなり、それぞれ左右のルーフサイドレール部４（図１参照）に架設される。
なお、第１ルーフアーチ４１および第２ルーフアーチ４２とルーフサイドレール部４との連結部分に、その連結部分に跨って掛け渡すガセットを設ける構成に適用してもよい。

［車体上部構造の作用］
次に、本発明の実施形態に係る車体上部構造の作用を説明する。
図１に示すように、車体上部１ｄの両端部のルーフサイドレール部４の中央部、前端部および後端部に設置されたセンタピラー部５１、フロントピラー部５２、クォータピラー部５３およびリヤピラー部５４の連結部分に、それぞれ車幅方向に延びるセンタルーフレール１２、レールアーチ３１およびリヤルーフレール１３を溶接等により固定する。

そして、レールアーチ３１とセンタルーフレール１２との間の車幅方向に第１ルーフアーチ４１を設置し、ルーフパネル２の下方のセンタルーフレール１２とリヤルーフレール１３との間の車幅方向に複数の第２ルーフアーチ４２を設置する。
続いて、ルーフ前端部２１にフロントルーフレール１１が接合されたルーフパネル２を、両端部のルーフサイドレール部４、レールアーチ３１、センタルーフレール１２、リヤルーフレール１３、第１ルーフアーチ４１および第２ルーフアーチ４２に上方から取り付ける。

ここで、図２および図４に示すように、第１ルーフアーチ４１は、車幅方向に延びる一対の前横梁４１１と後横梁４１２と中横梁４１３と、これら横梁４１１〜４１３の間で前後に延びて、車幅方向に所定間隔を空けて複数設けられた縦梁４１４とを備えた単板パネルで構成されるので、第１ルーフアーチ４１の前横梁４１１と後横梁４１２と中横梁４１３とを縦梁４１４で一体化することにより組付作業性を向上しつつ、車体上部１ｄの剛性・強度を向上させることができる。

また、図１に示すように、縦梁４１４をルーフパネル２に形成したビード２ａに対して上下方向にラップする位置に設けることで、車体上部１ｄの剛性・強度を高めることができる。

また、図３に示すように、ルーフパネル２のビード２ａは、ルーフパネル２の一般面における車幅中央側の部位を下方に凹ませることで形成されている。具体的には、第１ルーフアーチ４１の縦梁４１４は、車幅中央側の２つがビード２ａの凹み形状に合わせて湾曲する湾曲部４１４ｃを備えるので、ルーフパネル２と第１ルーフアーチ４１との間の上下方向距離を、ビード２ａの有る部位と無い部位とで一定にすることができ、第１ルーフアーチ４１のルーフパネル２に対する接合強度を安定化させることができる。同様の理由で、車両走行中に振動する第１ルーフアーチ４１がルーフパネル２に対して接触することを防いで、ＮＶ性能を向上させることができる。

さらに、図４および図５に示すように、第１ルーフアーチ４１の設置作業において、第１ルーフアーチ４１は、湾曲部４１４ｃを車幅方向に挟んだ位置で、ルーフパネル２との間に介在されるシール材を塗布するためのシール塗布部４１１ｂ〜４１３ｂを備えることで、シール塗布部４１１ｂ〜４１３ｂは、剛性の高いビード２ａに合わせて湾曲する湾曲部４１４ｃで挟まれる位置で第１ルーフアーチ４１をルーフパネル２に接着することとなり車体上部１ｄの剛性・強度が向上する。

［変形例］
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造及び変更が可能であり、本発明はこれら改造及び変更された発明にも及ぶことは勿論である。

前記実施形態では、本発明の一例として、図４に示すように、車幅方向に延びる一対の前横梁４１１および後横梁４１２と、中横梁４１３と、各横梁４１１〜４１３の間で前後に延びて設けられた縦梁４１４とを備える第１ルーフアーチ４１を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、車幅方向に延びる横梁は、２または４以上であっても構わない。

また、前記実施形態では、図１に示すルーフアーチのうちのレールアーチ３１とセンタルーフレール１２との間に設置される第１ルーフアーチ４１を例に挙げて説明したが、センタルーフレール１２とリヤルーフレール１３との間に設置されるルーフアーチについても第２ルーフアーチ４２に代えて、第１ルーフアーチ４１を同様に適用することができる。センタルーフレール１２とリヤルーフレール１３との間に設置されるルーフアーチを、第１ルーフアーチ４１で構成することで、組付作業性を向上しつつ、車体上部１ｄの剛性・強度を向上させることができる。
なお、前記実施形態では、第２ルーフアーチ４２は、３本のルーフアーチ４２１，４２２，４２３を例に説明したが、ルーフアーチの本数および形状はどのようなものでもよい。

１ 車体
１ａ 車体側部
１ｂ 前席のドア開口部
１ｃ 後席のドア開口部
１ｄ 車体上部
２ ルーフパネル
２ａ ビード
３ ルーフレール
４ ルーフサイドレール部
５ ピラー
１１ フロントルーフレール
１２ センタルーフレール
１３ リヤルーフレール
２１ ルーフ前端部
２１１ 固定部
３１ レールアーチ
４１ 第１ルーフアーチ（請求項１に記載の「ルーフアーチ」）
４１１ 前横梁
４１１ａ〜４１３ａ フレーム部
４１１ｂ〜４１３ｂ シール塗付部
４１２ 後横梁
４１３ 中横梁
４１４ 縦梁
４１４ａ 第１平板部
４１４ｂ 第２平板部
４１４ｃ 湾曲部
４１１ｂ〜４１３ｂ シール塗付部
４２ 第２ルーフアーチ
４２１，４２２，４２３ ルーフアーチ
Ｃ 車両

Claims (3)

1. 車体上部に設けられ、前後方向に延びるビードを有するルーフパネルと、
   前記ルーフパネルの下方で車幅方向に延びるルーフアーチと、を備える車体上部構造であって、
   前記ルーフアーチは、
   車幅方向に延びる一対の前横梁および後横梁と、
   前記前横梁と前記後横梁との間で前後に延びて、車幅方向に所定間隔を空けて複数設けられた縦梁と、を備え、
   前記縦梁は、
   前記ビードの形状に合わせて湾曲する湾曲部を備え、
   少なくとも前記湾曲部が、前記ビードと上下方向に重なる位置に設けられることを特徴とする車体上部構造。
2. 前記ビードは、前記ルーフパネルの一般面における車幅中央側の部位を下方に凹ませることで形成され、
   前記縦梁は、前記ルーフパネルの凹み形状に合わせて湾曲する湾曲部を備えることを特徴とする請求項１に記載の車体上部構造。
3. 前記ルーフアーチは、前記湾曲部を車幅方向に挟んだ位置で、前記ルーフパネルとの間に介在されるシールを塗布するためのシール塗布部を備えることを特徴とする請求項２に記載の車体上部構造。

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