JPWO2013065109A1 - 車体上部構造 - Google Patents

Abstract

車体上部構造は、ピラー部材１０の上部とルーフ補強部材２０を連結して補強するピラー補強部材３０を有する車体上部構造であって、ピラー補強部材３０が外部荷重Ｆにより変形した場合に、ルーフ補強部材２０に掛止する少なくとも１つの掛止部（フック状部材３２）を備え、掛止部がピラー補強部材３０の一部としてルーフ補強部材２０を貫通して設けられる。この車体上部構造によれば、ピラー補強部材３０が外部荷重Ｆにより変形した場合に、掛止部がルーフ補強部材２０に掛止するので、ピラー補強部材３０からルーフ補強部材２０への荷重伝達効率を向上できる。また、１点で接合される場合と比べて、部品点数が増加しない。

Description

本発明は、ピラー部材の上部とルーフ補強部材を連結して補強するピラー補強部材を有する車体上部構造に関する。

従来、車体上部構造では、車体前後方向に沿うルーフサイドレールと隣接する箇所に、車高方向に延びるピラー部材の上部と車幅方向に延びるルーフ補強部材とを連結して補強するピラー補強部材が設けられている。例えば特開平１０−１６７１１４号公報には、車幅方向に離間する２点でルーフ補強部材（ルーフボウ）にボルト締結されるピラー補強部材（ルーフサイドレインフォース）が開示されている。

特開平１０−１６７１１４号公報

このようなピラー補強部材は、車幅方向に離間して２点で接合されるので、車幅方向に１点で接合される場合と比べて、車体側方または上側方から作用する外部荷重をピラー補強部材からルーフ補強部材へ伝達する際の荷重伝達効率をある程度向上できる。しかし、１点で接合される場合と比べて、接合部品の点数が増加してしまう。

そこで、本発明は、部品点数の増加を伴わずに、ピラー補強部材からルーフ補強部材への荷重伝達効率を向上可能な車体上部構造を提供しようとするものである。

すなわち、本発明に係る車体上部構造は、ピラー部材の上部とルーフ補強部材を連結して補強するピラー補強部材を有する車体上部構造であって、ピラー補強部材が外部荷重により変形した場合に、ルーフ補強部材に掛止する少なくとも１つの掛止部を備え、掛止部がピラー補強部材の一部としてルーフ補強部材を貫通して設けられる。

この発明によれば、ピラー補強部材が外部荷重により変形した場合に、少なくとも１つの掛止部がルーフ補強部材に掛止するので、ピラー補強部材からルーフ補強部材への荷重伝達効率を向上できる。また、掛止部がピラー補強部材の一部として設けられるので、１点で接合される場合と比べて、部品点数が増加しない。よって、部品点数の増加を伴わずに、ピラー補強部材からルーフ補強部材への荷重伝達効率を向上することができる。

車体上部構造は、掛止部とは車幅方向で異なる位置に、ルーフ補強部材とピラー補強部材との接合部をさらに備えてもよい。これにより、掛止部とは車幅方向で異なる位置に接合部が設けられるので、ピラー補強部材のうち掛止部と接合部との間の中間部が屈曲し難くなり、ピラー部材の上部の曲げ剛性を確保できる。

掛止部は、ピラー補強部材から上方に突出して設けられ、車幅方向でピラー補強部材の移動を規制する突出部と、突出部から屈曲して設けられ、車高方向でピラー補強部材の移動を規制する屈曲部とを有してもよい。これにより、突出部および屈曲部がピラー補強部材の移動を車幅方向および車高方向で規制するので、荷重伝達効率をさらに向上できる。また、車体上部構造の組立てに際して、ルーフ補強部材にピラー補強部材を容易に位置合わせできる。

掛止部が接合部よりも車幅方向内側に設けられてもよい。これにより、掛止部が接合部よりも車幅方向内側に設けられるので、車体側方または上側方から作用する外部荷重が車幅方向外側に設けられた接合部に伝達され易くなり、掛止部への外部荷重の伝達を低減できる。

本発明によれば、部品点数の増加を伴わずに、ピラー補強部材からルーフ補強部材への荷重伝達効率を向上可能な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示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る車体上部構造を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る車体上部構造の組立て方法を示す図である。 本発明の実施形態に係る車体上部構造に車体側方から外部荷重が作用する場合の挙動を示す図である。 従来技術に係る車体上部構造に車体側方から外部荷重が作用する場合の挙動を示す図である。

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。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

まず、図１および図２を参照して、本発明の実施形態に係る車体上部構造の構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る車体上部構造を示す斜視図であり、図２は、本発明の実施形態に係る車体上部構造を示す断面図である。図１では、ルーフ補強部材２０とピラー補強部材３０との接合部が拡大して示されている。なお、図２では、説明の簡略上、ルーフサイドレール４０の表示が省略されている。

車体上部構造は、ピラー部材１０、特にセンターピラー部材の上部とルーフ補強部材２０を連結して補強するピラー補強部材３０を有する。図１に示すように、ピラー補強部材３０は、車体前後方向に沿うルーフサイドレール４０と隣接する箇所で、車高方向（図２では概ね上下方向）に延びるピラー部材１０の上部と車幅方向（図２では概ね左右方向）に延びるルーフ補強部材２０とを連結して補強する。なお、以下では、ピラー部材１０に１つのルーフ補強部材２０を連結する場合について説明するが、２つ以上のルーフ補強部材を連結してもよい。各部材には、部材の剛性を高めるためのビード部Ｂが設けられている。図１に示す例では、ルーフサイドレール４０の車幅方向外側の面に接合されたピラー部材１０の上端と、ルーフサイドレール４０の車幅方向内側に隣接して設けられたルーフ補強部材２０の端部とが、ピラー補強部材３０を介して連結されている。

図１および図２に示すように、ピラー補強部材３０は、ピラー部材１０およびルーフ補強部材２０に接合される。ピラー補強部材３０は、車幅方向に離間する２つの構造要素を通じてルーフ補強部材２０に接合されるように構成されている。本実施形態では、構造要素は、車幅方向に離間して２つ設けられると共に、車体前後方向に離間して２組設けられている。なお、構造要素は、車幅方向に離間して３つ以上設けられてもよく、車体前後方向に離間して３組以上設けられてもよい。以下では、便宜上、車幅方向外側に設けられた構造要素を第１の構造要素、車幅方向内側に設けられた構造要素を第２の構造要素と称する。

第１の構造要素は、ピラー補強部材３０とは別体の接合手段として設けられ、ルーフ補強部材２０にピラー補強部材３０を接合するボルト３１（接合部）からなる。第１の構造要素は、本実施形態ではボルト３１として構成されているが、リベット、溶接などの接合手段として構成されてもよい。また、本実施形態では、ルーフ補強部材２０およびピラー補強部材３０には、ボルト３１が貫通するボルト孔２１、３５が設けられている。

第２の構造要素は、ピラー補強部材３０の一部をなす少なくとも１つの掛止手段として設けられ、ルーフ補強部材２０を貫通し、ピラー補強部材３０が外部荷重Ｆにより変形した場合にルーフ補強部材２０に掛止するフック状部材３２（掛止部）からなる。第２の構造要素は、本実施形態ではフック状部材３２をピラー補強部材３０に溶接して形成されているが、ピラー補強部材３０の一部をフック状に折り曲げて形成されてもよい。いずれにしても第２の構造要素は、ルーフ補強部材２０にピラー補強部材３０を取り付ける際に、すでにピラー補強部材３０の一部をなしている。また、ルーフ補強部材２０には、フック状部材３２が貫通するフック孔２２が設けられている。

フック状部材３２は、ピラー補強部材３０から上方に突出して設けられた突出部３２ａと、突出部３２ａから屈曲して車幅方向外側に設けられた屈曲部３２ｂとを有している。突出部３２ａおよび屈曲部３２ｂは、ルーフ補強部材２０にピラー補強部材３０を取り付けた状態で、それぞれ車幅方向（図２では左右方向）および車高方向（図２では上下方向）でピラー補強部材３０の移動を所定の範囲で規制する（車体前後方向でも規制する。）。本実施形態では、フック状部材３２は、突出部３２ａがピラー補強部材３０の上面に対して垂直または略垂直をなすと共に、屈曲部３２ｂがピラー補強部材３０の上面に対して平行または略平行をなすように形成されている。しかし、フック状部材３２およびフック孔２２は、フック状部材３２がフック孔２２に容易に挿通すると共に、車幅方向および車高方向（さらに車体前後方向）でルーフ補強部材２０に対するピラー補強部材３０の移動を所定の範囲で規制するように適宜の形状・向き・寸法で形成される。

つぎに、図３を参照して、本発明の実施形態に係る車体上部構造の組立て方法について説明する。図３は、本発明の実施形態に係る車体上部構造の組立て方法を示す図である。なお、図３でも、説明の簡略上、ルーフサイドレール４０の表示が省略されている。

図３に示すように、車体上部構造では、ボルト３１およびフック状部材３２を用いて、ルーフ補強部材２０にピラー補強部材３０（またはピラー補強部材３０にルーフ補強部材２０）が取り付けられる。なお、ピラー部材１０に対するピラー補強部材３０の接合は、ルーフ補強部材２０に対するピラー補強部材３０の取り付けに前後して、ボルト孔３６に対するボルト３３（図２参照）の締結などにより行われる。

まず、図３（ａ）に示すように、ルーフ補強部材２０のフック孔２２に屈曲部３２ｂ、突出部３２ａの順序でフック状部材３２が挿通される。これにより、フック孔２２にフック状部材３２を当接させることで、ルーフ補強部材２０に対してピラー補強部材３０を一時的に位置合わせできる。ここで、図３（ａ）では、フック孔２２に突出部３２ａを当接させて車幅方向で位置合わせされているが、屈曲部３２ａを当接させて車高方向で位置合わせされてもよい（もちろん奥行き方向に当接させて車体前後方向で位置合わせされてもよい）。

つぎに、図３（ｂ）に示すように、ルーフ補強部材２０にフック状部材３２を位置合わせした状態で、ルーフ補強部材２０およびピラー補強部材３０のうち少なくとも一方を車幅方向、車高方向、および車体前後方向のうち少なくとも１つの方向（図３（ｂ）では矢印Ｄで示す方向）で微かに移動させてルーフ補強部材２０とピラー補強部材３０のボルト孔２１、３５同士が正確に位置合わせされる。これにより、ルーフ補強部材２０に対してピラー補強部材３０を最終的に位置合わせできる。この状態で、ボルト３１がボルト孔２１、３５に挿通されて、ボルト孔２１、３５の内面に設けられた雌ねじ部、またはナット（不図示）の雌ねじ部などに対するボルト３１の螺合によりルーフ補強部材２０とピラー補強部材３０がボルト締結される。

図３を用いて説明したように、本実施形態に係る車体上部構造によれば、フック状部材３２がピラー補強部材３０の一部として設けられるので、１点で接合される場合と比べて、部品点数が増加しない。また、フック状部材３２がルーフ補強部材２０に貫通して設けられるので、フック孔２２に対するフック状部材３２の当接を通じて、ルーフ補強部材２０に対してピラー補強部材３０を容易に位置合わせできる。

つぎに、図４および図５を参照して、本発明の実施形態に係る車体上部構造に車体側方から外部荷重Ｆが作用する場合の挙動について説明する。図４は、本発明の実施形態に係る車体上部構造に車体側方から外部荷重Ｆが作用する場合の挙動を示す図であり、図５は、従来技術に係る車体上部構造に車体側方から外部荷重Ｆが作用する場合の挙動を示す図である。なお、図４および図５でも、説明の簡略上、ルーフサイドレール４０の表示が省略されている。また、以下では、車体の側方からピラー部材１０に外部荷重Ｆが作用する場合について説明するが、上側方からピラー補強部材３０に外部荷重Ｆが作用する場合についても同様に説明できる。

図４（ａ）に示すように、側面衝突などに際して車体側方からピラー部材１０に外部荷重Ｆが作用する。すると、図４（ｂ）に示すように、外部荷重Ｆの一部は、ピラー部材１０の変形により吸収される。そして、吸収されなかった外部荷重Ｆは、ピラー部材１０の上部からピラー補強部材３０に伝達される（なお、ルーフサイドレール４０でも同様な現象が生じる。）。ここで、外部荷重Ｆは、車幅方向外側からピラー補強部材３０に作用するので、ピラー補強部材３０の車幅方向外側には、フック状部材３２よりも高い耐力を発揮しうるボルト３１が設けられている。

ピラー補強部材３０に伝達された外部荷重Ｆは、ピラー補強部材３０の変形により吸収される。ピラー補強部材３０の変形は、フック孔２２を通じてフック状部材３２を、車幅方向、車高方向、および車体前後方向の少なくともいずれかの方向(図４では車幅方向)でルーフ補強部材２０に掛止させる。そして、吸収されなかった外部荷重Ｆは、ボルト３１およびフック状部材３２を介して軸力Ａ１、Ａ２としてルーフ補強部材２０に伝達されると共に、ボルト３１およびフック状部材３２を支点とする曲げモーメントＭとしてピラー補強部材３０（およびルーフ補強部材２０）に作用する。なお、図４では、軸力Ａ１、Ａ２が引張力として、曲げモーメントＭが時計回りのモーメントとして作用する場合を想定しているが、外部荷重Ｆの状態に応じては、圧縮力や反時計回りのモーメントが作用する場合もある。

ここで、ルーフ補強部材２０に対するピラー補強部材３０の移動がフック状部材３２の突出部３２ａおよび屈曲部３２ｂにより所定の範囲で規制されるので、車幅方向、車高方向、および車体前後方向の少なくともいずれかでピラー補強部材３０からルーフ補強部材２０へ外部荷重Ｆを確実に伝達できる。また、突出部３２ａとルーフ補強部材２０の干渉と、屈曲部３２ｂとルーフ補強部材２０の干渉とによって、段階的にエネルギー吸収（外部荷重Ｆの吸収）を図ることができる。

また、ピラー補強部材３０に作用する曲げモーメントＭは、ピラー補強部材３０のうちボルト３１とフック状部材３２との間の中間部３４の剛性（張力）により反力を受ける。また、図１に示すように、ボルト３１およびフック状部材３２を２組以上設けて、ピラー補強部材３０のうちそれらの間の中間部３４を４点以上で拘束することで、中間部３４の面力（張力）によって、曲げ剛性を高めることができる。特に、中間部３４にビードＢなどを設けることで、曲げ剛性を高めることができる。

一方、図５に示すように、ピラー補強部材１３０がルーフ補強部材１２０に車幅方向の１点でボルト締結される場合、ピラー補強部材１３０の変形により吸収されなかった外部荷重Ｆは、ボルト１３１を介して軸力Ａ１´としてルーフ補強部材１２０に伝達されると共に、ボルト１３１を支点とする曲げモーメントＭ´としてピラー補強部材１３０（およびルーフ補強部材１２０）に作用する。このため、図５に示す車体上部構造では、ピラー補強部材１３０の変形により吸収されなかった外部荷重Ｆを、ピラー補強部材１３０からルーフ補強部材１２０へ確実に伝達できない。

また、ピラー補強部材１３０は、ボルト１３１を支点として曲げモーメントＭ´に抵抗するが、曲げモーメントＭ´の支点がボルト１３１の１点であるので、容易に屈曲してしまう。つまり、ピラー部材１１０に作用する外部荷重Ｆに対して、ボルト１３１を着力点として反力を生じさせることで、ピラー部材１１０の上部で小さな曲げ剛性しか確保できない。

図４および図５を用いて説明したように、本実施形態に係る車体上部構造によれば、ピラー補強部材３０が外部荷重Ｆにより変形した場合に、フック状部材３２がルーフ補強部材２０に掛止するので、ピラー補強部材３０からルーフ補強部材２０への荷重伝達効率を向上できる。

また、ピラー補強部材３０の移動が車幅方向に離間するボルト３１、フック状部材３２でルーフ補強部材２０に対して拘束されるので、ピラー補強部材３０のうちボルト３１とフック状部材３２との間の中間部３４が屈曲し難くなり、ピラー部材１０の上部の曲げ剛性を確保できる。視点を変えれば、ボルト３１のみを着力点とする代わりに、ボルト３１、フック状部材３２、および両部材３１、３２の間の中間部３４を着力点とすることで、増厚などによりピラー補強部材３０の断面力を増加させずとも、ピラー部材１０の上部の曲げ剛性を確保できる。

また、車体側方または上側方からルーフサイドレール４０に外部荷重Ｆが作用する場合でも、ピラー補強部材３０のフック状部材３２がルーフ補強部材２０に掛止することで、ルーフサイドレール４０に作用する外部荷重Ｆをピラー補強部材３０に分散させることもできる。

以上説明したように、本発明の実施形態に係る車体上部構造によれば、ピラー補強部材３０が外部荷重Ｆにより変形した場合に、掛止部（フック状部材３２）がルーフ補強部材２０に掛止するので、ピラー補強部材３０からルーフ補強部材２０への荷重伝達効率を向上できる。また、掛止部（フック状部材３２）がピラー補強部材３０の一部として設けられるので、１点で接合される場合と比べて、部品点数が増加しない。よって、本発明の実施形態に係る車体上部構造によれば、部品点数の増加を伴わずに、ピラー補強部材３０からルーフ補強部材２０への荷重伝達効率を向上することができる。

また、掛止部（フック状部材３２）とは車幅方向で異なる位置に接合部（ボルト３１）が設けられるので、ピラー補強部材３０のうち掛止部と接合部との間の中間部が屈曲し難くなり、ピラー部材１０の上部の曲げ剛性を確保できる。

また、突出部３２ａおよび屈曲部３２ｂがピラー補強部材３０の移動を車幅方向および車高方向で規制するので、荷重伝達効率をさらに向上できる。また、車体上部構造の組立てに際して、ルーフ補強部材２０にピラー補強部材３０を容易に位置合わせできる。

また、掛止部（フック状部材３２）が接合部（ボルト３１）よりも車幅方向内側に設けられるので、車体側方または上側方から作用する外部荷重Ｆが車幅方向外側に設けられた接合部に伝達され易くなり、掛止部への外部荷重Ｆの伝達を低減できる。

なお、前述した実施形態は、本発明に係る車体上部構造の最良な実施形態を説明したものであり、本発明に係る車体上部構造は、本実施形態に記載したものに限定されるものではない。本発明に係る車体上部構造は、各請求項に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲で本実施形態に係る車体上部構造を変形し、または他のものに適用したものであってもよい。

１０、１１０…ピラー部材、２０、１２０…ルーフ補強部材、３０、１３０…ピラー補強部材、４０…ルーフサイドレール、３１、３３、１３１、１３３…ボルト、３２…フック状部材、３２ａ…突出部、３２ｂ…屈曲部、３４…中間部、２１、３５、３６…ボルト孔、２２…フック孔。

Claims (4)

1. ピラー部材の上部とルーフ補強部材を連結して補強するピラー補強部材を有する車体上部構造であって、
   前記ピラー補強部材が外部荷重により変形した場合に、前記ルーフ補強部材に掛止する少なくとも１つの掛止部を備え、
   前記掛止部が前記ピラー補強部材の一部として前記ルーフ補強部材を貫通して設けられる、車体上部構造。
2. 前記掛止部とは車幅方向で異なる位置に、前記ルーフ補強部材と前記ピラー補強部材との接合部をさらに備える、請求項１に記載の車体上部構造。
3. 前記掛止部が、前記ピラー補強部材から上方に突出して設けられ、車幅方向で前記ピラー補強部材の移動を規制する突出部と、前記突出部から屈曲して設けられ、車高方向で前記ピラー補強部材の移動を規制する屈曲部とを有する、請求項１または２に記載の車体上部構造。
4. 前記掛止部が、前記接合部よりも車幅方向内側に設けられる、請求項２または３に記載の車体上部構造。

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