JP6791046B2 - 車両用骨格部材の接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両用骨格部材の接合構造に関する。

下記特許文献１には、車両用骨格部材の接合部構造に関する発明が開示されている。この車両用骨格部材の接合部構造では、長手方向から見た断面がハット状とされたアウタパネルと、一方の素材と他方の素材とを含んで構成されたインナパネルとによって、長手方向から見た断面が矩形状の閉断面とされた骨格部材が構成されている。

詳しくは、一方の素材は、一様に延在する板状とされていると共に、他方の素材は、その端部にせぎり部が形成された板状とされており、一方の素材と他方の素材とは、せぎり部に沿う第１の接着部及びせぎり部の両端部に設けられたスポット溶接部によって接合されている。そして、インナパネルは、アウタパネルのフランジ部に沿うと共に第１の接着部とＨ字状を成す第２の接着部及びフランジ部に沿って複数個所に所定の間隔で設けられたスポット溶接部によってアウタパネルに接合されている。このため、下記特許文献１に記載された先行技術を車両の骨格部材に適用することで、ピラーやサイドメンバ等の曲げ荷重に対する強度を確保することができる。

ところで、下記特許文献１に記載された先行技術を、ルーフパネルを補強するルーフリンフォースにも適用することが考えられるが、下記先行技術に係る車両用骨格部材では、全体が金属材で構成されているため、軽量化の観点からは課題が残ることとなる。

上記を鑑みて、ルーフリンフォースを樹脂材で構成して軽量化を図ることが考えられるが、樹脂製のルーフリンフォースを金属製のルーフサイドレールに直接強固に取り付けることは困難である。ここで、樹脂製のルーフリンフォースに金属製のエクステンションをリベット接合による接合部によって連結して、このエクステンションを介してルーフリンフォースをルーフサイドレールに取り付けることが考えられる。そして、このような構成によれば、車両のルーフ部の軽量化を図ることができる。

特開２００２−０９６７５９号公報

しかしながら、樹脂製のルーフリンフォースと金属製のエクステンションとの接合部の配置箇所が、上記先行技術におけるスポット溶接部の配置箇所と同様に設定されていると、ルーフリンフォースの長手方向の端部を接合する接合部に応力が集中することがある。

この点について詳しく説明すると、ルーフリンフォースに作用するモーメントの軸が車両上下方向から見て車両前後方向に対して傾いている場合には、ルーフリンフォースの端部に配置された接合部のうち主に一つの接合部によって、このモーメントが支持される場合がある。この場合、ルーフリンフォースの端部に配置された接合部のうち上記モーメントが主に支持される接合部には、ルーフリンフォースとエクステンションとを離間させる方向の力が作用し、その結果、この接合部に応力が集中することが考えられる。つまり、ルーフリンフォースとエクステンションとの接合部の配置箇所をスポット溶接部の配置箇所と同様に設定すると、ルーフリンフォースとエクステンションとの連結状態を安定させるという観点においては課題が残ることとなる。

本発明は上記事実を考慮し、車両のルーフ部の軽量化を図りつつ、樹脂製のルーフリンフォースと金属製のエクステンションとを安定した状態で連結させることができる車両用骨格部材の接合構造を得ることが目的である。

請求項１に記載の本発明に係る車両用骨格部材の接合構造は、車体のルーフ部の一部を構成しかつ車両前後方向に延びる左右一対のルーフサイドレール間に配置されて車両幅方向に延在する樹脂製のルーフリンフォースと、前記ルーフサイドレールと前記ルーフリンフォースとの間に介在されると共に、当該ルーフリンフォースの端部とリベット接合による複数の接合部によって連結された金属製のエクステンションと、を備え、前記複数の接合部のうち最も車両幅方向外側にかつ車両前後方向に沿って複数配置された当該接合部において最も車両前後方向一方側に配置された第１接合部と、当該複数の接合部のうち車両上下方向から見て当該第１接合部の車両幅方向内側に当該第１接合部と最も近接して配置された第２接合部と、を結ぶ直線が車両上下方向から見て車両前後方向に対して傾斜していると共に、前記複数の接合部には、前記第２接合部の車両幅方向内側に配置された第３接合部が含まれ、当該第２接合部と、当該第３接合部と、を結ぶ直線が車両上下方向から見て車両幅方向に延在している。

請求項１に記載の本発明によれば、車体のルーフ部の一部を構成すると共に車両前後方向に延びる左右一対のルーフサイドレール間に車両幅方向に延在するルーフリンフォースが配置されている。このルーフリンフォースは樹脂製とされており、ルーフ部ひいては車体の軽量化を図ることができる。

また、ルーフリンフォースとルーフサイドレールとの間には金属製のエクステンションが介在しており、当該ルーフリンフォースは当該エクステンションを介して当該ルーフサイドレールに対して固定されている。そして、ルーフリンフォースとエクステンションとは、リベット接合による複数の接合部によって連結されている。

ところで、ルーフリンフォース及びエクステンションにモーメントが作用するとき、当該モーメントの軸が車両上下方向から見て車両前後方向に対して傾いている場合がある。この場合、複数の接合部が車両幅方向及び車両幅方向に一定の間隔で配置されていると、複数の接合部のうち最も車両幅方向外側にかつ車両前後方向に沿って複数配置された当該接合部において最も車両前後方向一方側に配置された当該接合部によって、上記モーメントが主に支持されることが考えられる。そして、上記モーメントが主に支持される接合部には、ルーフリンフォースとエクステンションとを離間させる方向の力が作用し、その結果、この接合部に応力が集中することが考えられる。

ここで、本発明では、複数の接合部において、最も車両幅方向外側にかつ車両前後方向に沿って複数配置された当該接合部における最も車両前後方向一方側に配置された第１接合部に対して第２接合部が最も近接して配置されている。そして、第１接合部と第２接合部とを結ぶ直線が車両上下方向から見て車両前後方向に対して傾斜している。このため、ルーフリンフォース及びエクステンションに作用するモーメントの軸が車両上下方向から見て車両前後方向に対して傾いていた場合、当該軸と第１接合部との距離と、当該軸と第２接合部との距離との差を小さいものにすることができる。その結果、上記モーメントによるルーフリンフォースとエクステンションとを離間させる方向の力が第１接合部及び第２接合部に分散し、当該第１接合部に応力が集中することを抑制することができる。

以上説明したように、請求項１に記載の本発明に係る車両用骨格部材の接合構造は、車両のルーフ部の軽量化を図りつつ、樹脂製のルーフリンフォースと金属製のエクステンションとを安定した状態で連結させることができるという優れた効果を有する。

本実施形態に係る車両用骨格部材の接合構造が適用された車両のルーフ部の構成を示す平面図（図２の１方向矢視図）である。 本実施形態に係る車両用骨格部材の接合構造が適用された車両のルーフ部の構成を示しており、ルーフリンフォースとエクステンションとの接続部を車両幅方向から見た断面図（図１の２−２線に沿って切断した状態を示す断面図）である。

以下、図１及び図２を用いて、本発明に係る車両用骨格部材の接合構造の実施形態の一例について説明する。なお、各図に適宜示される矢印ＦＲは車両前方側を示しており、矢印ＵＰは車両上方側を示しており、矢印ＯＵＴは車両幅方向外側を示している。

まず、図１を用いて、本実施形態に係る「車両１０」における「車体１２」の概略構成について説明する。なお、本実施形態では、車体１２は、基本的に左右対称の構成とされているため、以下では、車体１２の車両幅方向右側の部分の構成について主に説明し、車両幅方向左側の部分の構成については、適宜説明を省略することとする。

車体１２には、その車両幅方向外側に、左右一対の図示しないフロントピラー、左右一対の図示しないセンタピラー、左右一対の図示しないリヤピラーが車両前方側からこの順に配置されている。そして、フロントピラー、センタピラー及びリヤピラーのそれぞれの上端部には、車体１２の「ルーフ部１４」の一部を構成する左右一対の「ルーフサイドレール１６」が支持されている。

ルーフサイドレール１６は、車両前後方向に延びると共に、その車両幅方向外側の部分を構成するアウタパネルと、その車両幅方向内側の部分を構成するインナパネルとを含んで構成されている。このルーフサイドレール１６は、アウタパネルとインナパネルとがスポット溶接等による図示しない接合部で接合されることで、車両前後方向から見た断面が閉断面とされた閉断面構造とされている。

また、ルーフサイドレール１６間には、車両幅方向に延在すると共にルーフ部１４を補強する炭素繊維強化樹脂製の「ルーフリンフォース１８」が配置されている。なお、ルーフリンフォース１８は、ガラス繊維強化樹脂等の強化樹脂で構成されていてもよい。

このルーフリンフォース１８は、図２にも示されるように、その主な部分を構成すると共に車両幅方向から見た断面形状が車両前後方向を長手方向とされた矩形状の角筒状とされて車両幅方向に直線的に延びる本体部１８Ａと、フランジ部１８Ｂ、１８Ｃとを含んで構成されている。

本体部１８Ａは、その車両上方側の部分が板厚方向を車両上下方向とされた板状の上壁部１８Ａ１で構成されており、その車両下方側の部分が上壁部１８Ａ１と同様の形状とされた下壁部１８Ａ２で構成されている。また、本体部１８Ａの車両前方側の部分は、板厚方向を車両前後方向とされた板状の前壁部１８Ａ３で構成されており、当該本体部１８Ａの車両後方側の部分は、前壁部１８Ａ３と同様の形状とされた後壁部１８Ａ４で構成されている。

一方、フランジ部１８Ｂは、上壁部１８Ａ１と前壁部１８Ａ３との境界部から車両前方側に延出されていると共に、車両上下方向から見て車両幅方向に延びる矩形の板状とされている。また、フランジ部１８Ｃは、上壁部１８Ａ１と後壁部１８Ａ４との境界部から車両後方側に延出されていると共に、フランジ部１８Ｂと同様の形状とされている。そして、上記のように構成されたルーフリンフォース１８とルーフサイドレール１６との間には、鋼製の「エクステンション２０」が介在している。

エクステンション２０は、板状の鋼材がプレス加工されて形成されている。このエクステンション２０は、車両幅方向を長手方向として配置されていると共に、下壁部２０Ａ、側壁部２０Ｂ、２０Ｃ、フランジ部２０Ｄ、２０Ｅを含んで構成されており、その延在方向から見た断面形状が車両上方側に開放されたハット状とされている。

詳しくは、下壁部２０Ａは、エクステンション２０の車両下方側の部分を構成していると共に、板厚方向を車両上下方向とされた板状とされており、その車両前方側の周縁部からは側壁部２０Ｂが、その車両後方側の周縁部からは側壁部２０Ｃが、それぞれ車両上方側に延出されている。

側壁部２０Ｂは、エクステンション２０の車両前方側の部分を構成していると共に、板厚方向を車両前後方向とされた板状に形成されており、当該側壁部２０Ｂの車両上方側の周縁部からは、車両前方側に板厚方向を車両上下方向とされたフランジ部２０Ｄが延出している。

一方、側壁部２０Ｃは、エクステンション２０の車両後方側の部分を構成していると共に、板厚方向を車両前後方向とされた板状に形成されており、当該側壁部２０Ｃの車両上方側の周縁部からは、車両後方側に板厚方向を車両上下方向とされたフランジ部２０Ｅが延出している。そして、エクステンション２０は、フランジ部２０Ｄ、２０Ｅの車両幅方向外側の部分がスポット溶接等による接合部２２によってルーフサイドレール１６に接合されることで固定されている。

一方、エクステンション２０における長手方向中央部から車両幅方向内側の部分（以下、内側部２０Ｆと称する）には、その車両上方側にルーフリンフォース１８の「端部１８Ｄ」が重ねられた状態で配置されている。そして、ルーフリンフォース１８の端部１８Ｄとエクステンション２０の内側部２０Ｆとは、リベット接合による複数の「接合部２４」によって連結されている。

ここで、本実施形態では、ルーフリンフォース１８とエクステンション２０とを連結する複数の接合部２４に本実施形態に係る車両用骨格部材の接合構造が適用されている。以下、本実施形態の要部を構成する接合部２４の構成について詳しく説明していくことにする。

図２に示されるように、接合部２４は、エクステンション２０における内側部２０Ｆに形成された被挿通部２６、当該被挿通部２６に対応しかつルーフリンフォース１８の端部１８Ｄに形成された被挿通部２８及びリベット３０を含んで構成されている。詳しくは、被挿通部２６とこれに対応する被挿通部２８とが位置合わせされた状態で、被挿通部２６、２８にリベット３０が挿通されて加締められることで、ルーフリンフォース１８とエクステンション２０とが連結されている。

そして、本実施形態では、複数の接合部２４が、車両幅方向に３列で配置されており、最も車両幅方向外側に配置された「第１列３２」は、下壁部１８Ａ２と下壁部２０Ａとを接合すると共に車両前後方向に連なって配置された２つの接合部２４で構成されている。

また、第１列３２の車両幅方向内側には、「第２列３４」が配置されており、当該第２列３４は、フランジ部１８Ｂとフランジ部２０Ｄとを接合する接合部２４と、フランジ部１８Ｃとフランジ部２０Ｅとを接合する接合部２４とが、車両前後方向に連なって配置されて構成されている。

そして、第２列３４の車両幅方向内側には、第３列３６が配置されており、当該第３列３６は、フランジ部１８Ｂとフランジ部２０Ｄとを接合する接合部２４と、下壁部１８Ａ２と下壁部２０Ａとを接合すると共に車両前後方向に連なって配置された２つの接合部２４と、フランジ部１８Ｃとフランジ部２０Ｅとを接合する接合部２４とが車両前後方向に連なって配置されて構成されている。

なお、複数の接合部２４は、ルーフリンフォース１８の車両幅方向に延びる中心線に対して対称となるように配置されている。また、フランジ部１８Ｂとフランジ部２０Ｄとを接合する接合部２４同士、下壁部１８Ａ２と下壁部２０Ａとを接合する接合部２４同士及びフランジ部１８Ｃとフランジ部２０Ｅとを接合する接合部２４同士は、それぞれ車両幅方向から見て互いに重なるように配置されている。

ここで、本実施形態では、第１列３２の最も車両後方側に配置された接合部２４と車両上下方向から見て当該接合部２４の車両幅方向内側に当該接合部２４と最も近接して配置された接合部２４（第２列３４の最も車両後方側に配置された接合部２４）とを結ぶ直線Ｌ１が、車両上下方向から見て車両前後方向に対して傾斜している。具体的には、直線Ｌ１は、車両後方内側から車両前方外側に向かって延びている。

この直線Ｌ１は、車両１０の側面衝突時においてルーフリンフォース１８及びエクステンション２０に作用するモーメントの想定軸線Ｍ１、すなわち当該モーメントが作用したときに当該モーメントの軸となると想定される直線と車両上下方向から見て平行なるように設定されている。これにより、本実施形態では、車両１０の側面衝突時においてルーフリンフォース１８及びエクステンション２０に作用するモーメントを車両上下方向から見て直線Ｌ１上に位置する２つの接合部２４で支持することが可能となっている。

つまり、本実施形態では、車両１０の側面衝突時において、第１列３２における車両後方側の接合部２４が第１接合部として機能しており、第２列３４における車両後方側の接合部２４が第２接合部として機能している。

また、本実施形態では、第１列３２の最も車両前方側に配置された接合部２４と車両上下方向から見て当該接合部２４の車両幅方向内側に当該接合部２４と最も近接して配置された接合部２４（第２列３４の最も車両前方側に配置された接合部２４）とを結ぶ直線Ｌ２が、車両上下方向から見て車両前後方向に対して傾斜している。具体的には、直線Ｌ２は、車両前方内側から車両後方外側に向かって延びている。

この直線Ｌ２は、車両１０のロールオーバー時においてルーフリンフォース１８及びエクステンション２０に作用するモーメントの想定軸線Ｍ２、すなわち当該モーメントが作用したときに当該モーメントの軸となると想定される直線と車両上下方向から見て平行なるように設定されている。これにより、本実施形態では、車両１０のロールオーバー時においてルーフリンフォース１８及びエクステンション２０に作用するモーメントを車両上下方向から見て直線Ｌ２上に位置する２つの接合部２４で支持することが可能となっている。

つまり、本実施形態では、車両１０のロールオーバー時において、第１列３２における車両前方側の接合部２４が第１接合部として機能しており、第２列３４における車両前方側の接合部２４が第２接合部として機能している。

（本実施形態の作用及び効果）
次に、本実施形態の作用及び効果を説明する。

本実施形態では、図１に示されるように、車体１２のルーフ部１４の一部を構成すると共に車両前後方向に延びる左右一対のルーフサイドレール１６間に車両幅方向に延在するルーフリンフォース１８が配置されている。このルーフリンフォース１８は樹脂製とされており、ルーフ部１４ひいては車体１２の軽量化を図ることができる。

また、ルーフリンフォース１８とルーフサイドレール１６との間には金属製のエクステンション２０が介在しており、ルーフリンフォース１８はエクステンション２０を介してルーフサイドレール１６に対して固定されている。そして、ルーフリンフォース１８とエクステンション２０とは、リベット接合による複数の接合部２４によって連結されている。

ところで、ルーフリンフォース１８及びエクステンション２０に軸が異なる複数のモーメントが作用するとき、これらの合成モーメントの軸が車両上下方向から見て車両前後方向に対して傾いている場合がある。この場合、複数の接合部２４が車両幅方向及び車両幅方向に一定の間隔で配置されていると、複数の接合部２４のうち最も車両幅方向外側にかつ車両前後方向に沿って複数配置された当該接合部２４において最も車両前後方向一方側に配置された当該接合部によって、上記モーメントが主に支持されることが考えられる。そして、上記モーメントが主に支持される接合部２４には、ルーフリンフォース１８とエクステンション２０とを離間させる方向の力が作用し、その結果、この接合部２４に応力が集中することが考えられる。

ここで、本実施形態では、第１列３２において最も車両前後方向一方側に配置された接合部２４と、当該接合部２４と最も近接して配置された第２列３４の接合部２４とを結ぶ直線が車両上下方向から見て車両前後方向に対して傾斜している。このため、ルーフリンフォース１８及びエクステンション２０に作用するモーメントの軸が車両上下方向から見て車両前後方向に対して傾いていた場合、当該軸と第１列３２の上記接合部２４との距離と、当該軸と第２列３４の上記接合部２４との距離との差を小さいものにすることができる。

その結果、上記モーメントによるルーフリンフォース１８とエクステンション２０とを離間させる方向の力が第１列３２の上記接合部２４及び第２列３４の上記接合部２４に分散し、第１列３２の上記接合部２４に応力が集中することを抑制することができる。したがって、本実施形態では、車両１０のルーフ部１４の軽量化を図りつつ、樹脂製のルーフリンフォース１８と金属製のエクステンション２０とを安定した状態で連結させることができる。

１０ 車両
１２ 車体
１４ ルーフ部
１６ ルーフサイドレール
１８ ルーフリンフォース
１８Ｄ 端部
２０ エクステンション
２４ 接合部
３２ 第１列（第１接合部）
３４ 第２列（第２接合部）

Claims (1)

1. 車体のルーフ部の一部を構成しかつ車両前後方向に延びる左右一対のルーフサイドレール間に配置されて車両幅方向に延在する樹脂製のルーフリンフォースと、
   前記ルーフサイドレールと前記ルーフリンフォースとの間に介在されると共に、当該ルーフリンフォースの端部とリベット接合による複数の接合部によって連結された金属製のエクステンションと、
   を備え、
   前記複数の接合部のうち最も車両幅方向外側にかつ車両前後方向に沿って複数配置された当該接合部において最も車両前後方向一方側に配置された第１接合部と、当該複数の接合部のうち車両上下方向から見て当該第１接合部の車両幅方向内側に当該第１接合部と最も近接して配置された第２接合部と、を結ぶ直線が車両上下方向から見て車両前後方向に対して傾斜していると共に、
   前記複数の接合部には、前記第２接合部の車両幅方向内側に配置された第３接合部が含まれ、当該第２接合部と、当該第３接合部と、を結ぶ直線が車両上下方向から見て車両幅方向に延在している、
   車両用骨格部材の接合構造。