JP6819437B2

JP6819437B2 - ルーフ構造

Info

Publication number: JP6819437B2
Application number: JP2017083658A
Authority: JP
Inventors: 晋栄望月
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2017-04-20
Filing date: 2017-04-20
Publication date: 2021-01-27
Anticipated expiration: 2037-04-20
Also published as: CN108791505B; JP2018177144A; DE102018104358A1; FR3065432B1; DE102018104358B4; FR3065432A1; CN108791505A

Description

本発明は、車両のルーフ構造に関する。

車両のルーフパネルは、軽量化を目的として薄板で構成される。その際、薄板化による剛性低下を補うために、ルーフパネルに車長方向に延びる複数条のビードや段差が設けられる場合がある。この構成は、ルーフパネルの車長方向における断面性能に有効である一方、車幅方向にはビードや段差が蛇腹のように機能することでパネルの固有振動数が下がり、低周波帯域における共振が生じ易くなり、パネル面の振動に伴う車室内空間の体積変化により、こもり音が発生するという問題があった（例えば特許文献１参照）。

一般に、車両の左右のルーフサイドレール間には複数のクロスメンバーが架設されており、その位置ではルーフパネルが下方から支持される。したがって、クロスメンバーの数を増やし、クロスメンバーの間隔を狭めれば、振動抑制には有効であるが、車両重量の増加とそれに伴う燃費性能の低下は否めない。

特開２０１５−１８９３５５号公報

本発明は従来技術のこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、振動やこもり音を抑制するうえで有利な車両のルーフ構造を提供することにある。

上記従来技術の有する課題を解決するため、本発明は、
車室上側部に延設された左右のルーフサイドレールと、
前記左右のルーフサイドレール間に架設された少なくとも２つのクロスメンバーと、
前記複数のクロスメンバーの上側で前記左右のルーフサイドレール間に配設されたルーフパネルと、を備えた車両のルーフ構造において、
前記ルーフパネルの下側で前記少なくとも２つのクロスメンバー間に延設され、かつ、前記少なくとも２つのクロスメンバーに接合されたルーフインナーパネルをさらに備え、前記ルーフインナーパネルは、車幅方向に延びるルーフインナービードを有し、かつ、前記ルーフパネルに少なくとも部分的に接着されていることを特徴とする。

本発明に係るルーフ構造は、上述の通り構成されているので、ルーフインナービードを有するルーフインナーパネルがルーフパネルに接着され、ルーフインナービードとルーフパネルとの間に車幅方向に延びる閉断面が形成された接合構造により、ルーフ部の面剛性向上と制振効果の向上が見込め、ルーフ部の振動や車両室内のこもり音を抑制するうえで有利である。

本発明第１実施形態に係るルーフ構造を上方から見た斜視図である。本発明第１実施形態に係るルーフ構造を下方から見た斜視図である。図２のＸ−Ｘ断面図である。図２のＹ−Ｙ断面図である。本発明第１実施形態に係るルーフ構造を上方から見た要部斜視図である。図２のＹ−Ｙ要部拡大断面図である。本発明第２実施形態に係るルーフ構造を下方から見た斜視図である。本発明第３実施形態に係るルーフ構造を下方から見た斜視図である。本発明第４実施形態に係るルーフ構造を示す図３相当断面図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１および図２に、本発明の第１実施形態に係る車両のルーフ構造１００を示す。各図において、車両ルーフ部は、車室の左右上側部に車長方向ＦＲに延設された左右のルーフサイドレール１０，１０、左右のルーフサイドレール１０，１０間に架設され車幅方向Ｗに延びる複数のクロスメンバー１１〜１７、および、各クロスメンバー１１〜１７の上側でルーフサイドレール１０，１０間に配設され車室上面を画成するルーフパネル２０から主に構成されている。なお、図１は、内部構造を可視化するためにルーフパネル２０は二点鎖線で示されている。

ルーフサイドレール１０は、特に限定されるものではないが、車体外表面を構成するアウターパネル（サイドボディーアウターパネル）と車両室内側のインナーパネル（ルーフサイドパネル）の間にリンフォースメント（ルーフサイドリンフォースメント）を挟んで接合された閉断面構造を有する車体構造要素であり、アウターパネルの前端はフロントピラー６、後端側はリアクォーターパネル７、中間部はセンターピラー８に連続している。これらの構成は既知であるので詳細な図示を省略する。

複数のクロスメンバー１１〜１７は、特に限定されるものではないが、ルーフサイドレール１０とフロントピラー６の会合部に接続される最前部のルーフフロントクロスメンバー１１、ルーフサイドレール１０とセンターピラー８の会合部に架設されるルーフセンタークロスメンバー１２、リアクォーターパネル７の上部に接続される最後部のルーフリアクロスメンバー１３からなる３つの主要なクロスメンバーを含み、さらに、ルーフフロントクロスメンバー１１とルーフセンタークロスメンバー１２の間に架設された２つのルーフクロスメンバー１４，１５、および、ルーフセンタークロスメンバー１２とルーフリアクロスメンバー１３の間に架設された２つのルーフクロスメンバー１６，１７からなる４つの補助的なクロスメンバーを含む。

ルーフパネル２０は、特に限定されるものではないが、プレス成形された１枚の薄板からなり、図示例では、車長方向ＦＲに延びる４条のルーフビード２１が形成されている。ルーフパネル２０の前端部２５、後端部２６、および、左右側縁部２７，２７には、フランジが形成され、前端部２５はルーフフロントクロスメンバー１１に、後端部２６はルーフリアクロスメンバー１３に、左右側縁部２７，２７はルーフサイドレール１０，１０に、それぞれ接合（溶接接合）される。ルーフパネル２０は上記以外の中間部分では接合（溶接接合）されておらず、クロスメンバー１１〜１７にシーラー４（マスチックシーラー）などの接着剤で接着される。

以上のような基本構造を備えた本発明第１実施形態に係るルーフ構造１００は、図１〜図５に示すように、ルーフセンタークロスメンバー１２とその後方のルーフクロスメンバー１６との間にルーフインナーパネル３０が延設されている。

ルーフインナーパネル３０は、前端部３５においてルーフセンタークロスメンバー１２のフランジ部にスポット溶接５で接合され、後端部３６においてルーフクロスメンバー１６のフランジ部にスポット溶接５で接合されており、換言すれば、ルーフセンタークロスメンバー１２とその後方のルーフクロスメンバー１６がルーフインナーパネル３０で連結されている。

ルーフインナーパネル３０の側縁部３７，３７は、ルーフパネル２０の側縁部２７，２７よりも車幅方向Ｗの中央寄りで終端しており、すなわち、ルーフインナーパネル３０はルーフパネル２０に対して車幅方向Ｗに部分的に設けられ、ルーフサイドレール１０とは接合されていない。ルーフインナーパネル３０の側縁部３７，３７とルーフサイドレール１０との接合は、以下に述べるルーフインナーパネル３０の制振作用にはあまり重要ではなく、中央寄りで終端することによる軽量化が有利である。

ルーフインナーパネル３０は、特に限定されるものではないが、プレス成形された１枚の薄板からなり、図示例では、ルーフパネル２０の４条のルーフビード２１と交差して車幅方向Ｗに延びる４条のルーフインナービード３１が下方に突設されており、これらのルーフインナービード３１が形成されていない平坦部において、シーラー４（マスチックシーラー）を介してルーフパネル２０の平坦部に接着されている。

シーラー４による接着位置は、特に限定されるものではないが、図示のように、平面視でルーフビード２１とルーフインナービード３１とで囲まれた平坦部を含むルーフインナービード３１に隣接した平坦部に沿って接着されることが好適である。

この構成により、車長方向ＦＲに延びるルーフビード２１を有し車長方向ＦＲの曲げ剛性（断面係数）が大きいルーフパネル２０と、車幅方向Ｗに延びるルーフインナービード３１を有し車幅方向Ｗの曲げ剛性（断面係数）が大きいルーフインナービード３１が、車長方向ＦＲおよび車幅方向Ｗからなる２軸方向に均等に分散されたシーラー４を介して接着されることで、いずれの軸方向に対しても曲げ剛性（断面係数）が大きい（面剛性が大きい）接合構造が得られ、ルーフビード２１によるルーフパネル２０の固有振動数の低下が補われる。

さらに、ルーフビード２１の車幅方向Ｗの変形が、車幅方向Ｗに直線的に延びるルーフインナーパネル３０によって抑制されるとともに、ルーフインナービード３１の車長方向ＦＲの変形が、車長方向ＦＲに直線的に延びるルーフパネル２０によって抑制され、交差方向に配向されたルーフビード２１とルーフインナービード３１とが相互補完関係をなして高剛性かつ高強度の接合構造を構成できる。

しかも、ルーフパネル２０およびルーフインナーパネル３０の上下方向（車高方向Ｈ）の加振力により、シーラー４にはせん断応力を生じるが、シーラー４（マスチックシーラー）は合成ゴムを主成分とする弾性接着剤であるため、せん断応力を吸収でき、ルーフパネル２０とルーフインナーパネル３０の接合構造自体が良好な振動減衰構造となる。

図６は、ルーフインナーパネル３０の後端部３６とルーフクロスメンバー１６のフランジ部１６１との接合部付近を示しており、ルーフインナーパネル３０の後端部３６は、ルーフクロスメンバー１６のフランジ部１６１の上に重ねてスポット溶接５される。この図では便宜的に板厚が大きく描かれているが、実際には後端部３６を重ねたフランジ部１６１と他側のフランジ部１６２とにおけるルーフパネル２０との間隔の差（ルーフインナーパネル３０の板厚分に相当）は僅かであり、ルーフパネル２０とは不定形のシーラー４で接着されるので、間隔の差を考慮する必要はない。なお、ルーフインナーパネル３０の後端部３６はフランジ部１６１の下側に重ねて接合されても良い。

上記実施形態において、ルーフサイドレール１０を構成する各パネル、ルーフクロスメンバー１１〜１７、ルーフパネル２０、ルーフインナーパネル３０は、基本的に薄板鋼板を用いてプレス加工されることが想定されているが、鋼以外の金属薄板や異種金属板、プラスチックまたは繊維強化プラスチックの成形品などで構成することもできる。

また、上記各部材のうち、ルーフサイドレール１０を構成するルーフサイドパネルや、ルーフクロスメンバー１１〜１７など、車体骨格を構成する部材の板厚に比べて、ルーフパネル２０およびルーフインナーパネル３０の板厚は小さい。ルーフインナーパネル３０の板厚は、ルーフパネル２０の板厚と同程度またはルーフパネル２０の板厚より大きくてもよい。特に限定されるものではないが、鋼板を用いてプレス加工される場合、ルーフクロスメンバー１１〜１７の板厚は１．０〜１．２ｍｍ、ルーフパネル２０の板厚が０．６〜０．７ｍｍ、ルーフインナーパネル３０の板厚は０．６〜０．９ｍｍである。

以上、本発明の第１実施形態に係るルーフ構造１００について述べたが、ルーフインナーパネル３０やルーフインナービード３１の配置などにより、本発明に係るルーフ構造には種々の実施形態が存在する。以下、そのうちの代表的なものについて説明する。なお、以下の説明において、上述した第１実施形態と共通の部材には共通または一部共通の符号を付すことによりその説明を省略することがある。

（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態に係る車両のルーフ構造２００を示している。このルーフ構造２００では、ルーフセンタークロスメンバー１２とその後方のルーフクロスメンバー１６との間にルーフインナーパネル２３０が延設されるとともに、ルーフクロスメンバー１６とその後方のルーフクロスメンバー１７との間にもルーフインナーパネル２３２が延設されている。それぞれのルーフインナーパネル２３０，２３２におけるルーフインナービード２３１，２３３の配置および断面形状、シーラー４によるルーフパネル２０との接合構造は第１実施形態と同様であるが、後方のルーフインナーパネル２３２は、ルーフクロスメンバー１６，１７の間隔が狭いため、３条のルーフインナービード２３３が形成されている。

ルーフインナーパネル３０（２３０）の制振作用はその周囲にも及ぶので、ルーフパネル２０に対して部分的に配設されることでも実用的な制振構造が得られるが、第２実施形態に係る車両のルーフ構造２００では制振構造が後方に拡大したことで、制振効果の更なる向上が期待できる。なお、２枚のルーフインナーパネル２３０，２３２はルーフクロスメンバー１６と交差して連続した１枚で構成されても良い。

（第３実施形態）
図８は、本発明の第３実施形態に係る車両のルーフ構造３００を示している。このルーフ構造３００では、ルーフセンタークロスメンバー１２とその後方のルーフクロスメンバー１６との間のルーフインナーパネル３３０、ルーフクロスメンバー１６とその後方のルーフクロスメンバー１７との間のルーフインナーパネル３３２に加えて、さらに、ルーフセンタークロスメンバー１２とその前方のルーフクロスメンバー１５との間のルーフインナーパネル３３４、ルーフクロスメンバー１５とその前方のルーフクロスメンバー１４との間のルーフインナーパネル３３６が追加されており、それぞれに前記同様の構成でルーフインナービード３３１，３３３，３３５，３３７が設けられている。

上記第３実施形態に係るルーフ構造３００のさらなる変形例として、図８におけるルーフインナーパネル３３０，３３４を省略して、ルーフセンタークロスメンバー１２を中心として前座席側のルーフ中央のルーフインナーパネル３３６と、後座席側のルーフ中央のルーフインナーパネル３３２のみ配設される形態や、逆にルーフインナーパネル３３２，３３６を省略して、ルーフセンタークロスメンバー１２に隣接した２枚のルーフインナーパネル３３０，３３４のみ配設される形態など、任意のクロスメンバー間にルーフインナーパネルが配設され得る。

（第４実施形態）
図９は、本発明の第４実施形態に係る車両のルーフ構造４００を示している。上記各実施形態では、ルーフパネル２０に４条のルーフビード２１が形成される場合について述べたが、第４実施形態のルーフ構造４００では、ルーフパネル４２０に左右一対のルーフ段差４２１，４２１が形成され、ルーフインナーパネル４３０には、ルーフ段差４２１，４２１と交差して車幅方向Ｗに延びるルーフインナービード４３１が形成されている。

ルーフインナーパネル４３０は、ルーフインナービード４３１に隣接した平坦部において、ルーフパネル２０の平坦部４２２にシーラー４で接着され、かつ、両側縁部３７に隣接した平坦部において、ルーフパネル２０の両側部にシーラー４で接着されることで、ルーフパネル２０の平坦部４２２とルーフインナービード４３１の間に車幅方向Ｗに延びる閉断面が形成され、かつ、ルーフ段差４２１，４２１とルーフインナーパネル４３０の平坦部４３２との間に車長方向ＦＲに延びる閉断面が形成されている。

このように、第４実施形態のルーフ構造４００では、車幅方向Ｗと車長方向ＦＲの２軸方向に交差して延在する閉断面が画成されることにより、ルーフパネル４２０の面剛性や制振効果の向上に有利な構成となっている。

なお、左右一対のルーフ段差４２１，４２１は、それらの中間の平坦部４２２と合わせて、１つの大きなルーフビード（４２１，４２２，４２１）と見ることもできる。あるいは、ルーフ段差４２１，４２１とそれらの側縁側の緩傾斜面とで構成されるルーフビード（４２１，４２１）と見ることもできる。

（本発明の好適な態様および効果）

上述した各実施形態におけるルーフビードやルーフ段差、ルーフインナーパネル、ルーフインナービード、シーラーの配置などの特徴は、任意に組み合わせて実施可能である。以下、本発明に係る好適な態様と効果について述べる。

本発明の基本的な態様では、
車室上側部に延設された左右のルーフサイドレールと、
前記左右のルーフサイドレール間に架設された少なくとも２つのクロスメンバーと、
前記複数のクロスメンバーの上側で前記左右のルーフサイドレール間に配設されたルーフパネルと、を備えた車両のルーフ構造において、
前記ルーフパネルの下側で前記少なくとも２つのクロスメンバー間に延設され、かつ、前記少なくとも２つのクロスメンバーに接合されたルーフインナーパネルをさらに備え、前記ルーフインナーパネルは、車幅方向に延びるルーフインナービードを有し、かつ、前記ルーフパネルに少なくとも部分的に接着されている。
このような構成では、ルーフインナービードを有するルーフインナーパネルがルーフパネルに接着され、ルーフインナービードとルーフパネルとの間に車幅方向に延びる閉断面が形成された接合構造により、ルーフ部の面剛性向上と制振効果の向上が見込め、ルーフ部の振動や車両室内のこもり音を抑制するうえで有利である。

本発明の好適な態様では、前記ルーフパネルは、車長方向に延びるルーフビードまたはルーフ段差を有しており、前記ルーフインナーパネルの前記ルーフインナービードは、平面視で少なくとも部分的に前記ルーフビードまたは前記ルーフ段差と交差する位置に形成されている。
この態様では、ルーフビードまたはルーフ段差とルーフインナーパネル平坦部との間に、上述したルーフインナービードとルーフパネルとの間に車幅方向に延びる閉断面と交差して車長方向に延びる閉断面が形成された接合構造により、車幅方向と車長方向の２軸方向に延びる閉断面が形成され、かつ、ルーフビードまたはルーフ段差の車幅方向の変形がルーフインナーパネルによって抑制され、ルーフインナービードの車長方向の変形がルーフパネルによって抑制されることで、ルーフ部の面剛性が向上し、振動およびこもり音の抑制に有利である。

本発明の好適な態様では、前記ルーフビードまたは前記ルーフ段差は、車幅方向に並ぶ複数条からなり、かつ、前記ルーフインナービードは、車長方向に並ぶ複数条からなる。
この態様では、ルーフインナーパネルの面剛性が一層向上し、ルーフ部の面剛性向上と振動およびこもり音の抑制に有利である。

本発明の好適な態様では、前記ルーフインナーパネルの前記少なくとも部分的な接着は、平面視で前記ルーフビードまたは前記ルーフ段差と前記ルーフインナービードで囲まれた平坦部を含む。
この態様では、上述した交差２軸方向に延びる閉断面を含む接合構造が、ルーフビード（またはルーフ段差）とルーフインナービードの会合部と相補的かつ均等に分散された接着によって構成され、ルーフ部の面剛性向上と振動およびこもり音の抑制に有利である。

本発明の好適な態様では、前記ルーフインナーパネルの側縁は、前記左右のルーフサイドレールから車幅方向中央側に離れており、かつ、前記少なくとも部分的な接着は、前記側縁に隣接した位置における接着を含む。
この態様では、ルーフ部の面剛性向上と振動およびこもり音の抑制および軽量化に有利である。

以上、本発明のいくつかの実施の形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能であることを付言する。

例えば、上記各実施形態では、複数条のルーフインナービードが車長方向と直交する車幅方向に直線的に延びる場合について述べたが、各ルーフインナービードは、平坦部によって区分され車幅方向に間欠的に形成されても良く、その場合、間欠的な平坦部が隣接条と車幅方向にずれた位置に配置され、千鳥状に配置されることが好ましい。

さらに、ルーフインナービードは、車長方向に対して適宜角度を有して車幅方向に斜めに配向されても良く、さらには、斜めに配向されたルーフインナービードが相互に交差（会合）した斜格子状に配置されても良い。また、ルーフインナービードは、車幅方向にジグザグ状または波形に屈曲して延在するものであっても良い。

１０ルーフサイドレール
１１ルーフフロントクロスメンバー
１２ルーフセンタークロスメンバー
１３ルーフリアクロスメンバー
１４，１５，１６，１７ルーフクロスメンバー
２０，４２０ルーフパネル
２１ルーフビード
２７側縁部
３０，２３０，２３２，３３０，３３２，３３４，３３６ルーフインナーパネル
３１，２３１，２３３，３３１，３３３，３３５，３３７ルーフインナービード
３５前端部
３６後端部
３７側縁部
１００，２００，３００，４００ルーフ構造
４２１ルーフ段差
４２２平坦部
４３０ルーフインナーパネル
４３２平坦部

Claims

車室上側部に延設された左右のルーフサイドレールと、
前記左右のルーフサイドレール間に架設された少なくとも２つのクロスメンバーと、
前記複数のクロスメンバーの上側で前記左右のルーフサイドレール間に配設されたルーフパネルと、を備えた車両のルーフ構造において、
前記ルーフパネルの下側で前記少なくとも２つのクロスメンバー間に延設され、かつ、前記少なくとも２つのクロスメンバーに接合されたルーフインナーパネルをさらに備え、前記ルーフインナーパネルは、車幅方向に延びるルーフインナービードを有し、かつ、前記ルーフパネルに少なくとも部分的に接着されていることを特徴とするルーフ構造。
前記ルーフパネルは、車長方向に延びるルーフビードまたはルーフ段差を有しており、前記ルーフインナーパネルの前記ルーフインナービードは、平面視で少なくとも部分的に前記ルーフビードまたは前記ルーフ段差と交差する位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のルーフ構造。
前記ルーフビードまたは前記ルーフ段差は、車幅方向に並ぶ複数条からなり、かつ、
前記ルーフインナービードは、車長方向に並ぶ複数条からなることを特徴とする請求項２に記載のルーフ構造。
前記ルーフインナーパネルの前記少なくとも部分的な接着は、平面視で前記ルーフビードまたは前記ルーフ段差と前記ルーフインナービードで囲まれた平坦部を含むことを特徴とする請求項３に記載のルーフ構造。
前記ルーフインナーパネルの側縁は、前記左右のルーフサイドレールから車幅方向中央側に離れており、かつ、前記少なくとも部分的な接着は、前記側縁に隣接した位置における接着を含むことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のルーフ構造。