WO2010064294A1

WO2010064294A1 - 車両側部構造

Info

Publication number: WO2010064294A1
Application number: PCT/JP2008/071821
Authority: WO
Inventors: 古迫　誠司; 英生竹田
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2008-12-01
Filing date: 2008-12-01
Publication date: 2010-06-10
Also published as: EP2353972A1; CN101835674A; EP2353972B1; JP5041064B2; EP2353972A4; JPWO2010064294A1; US20110163571A1; US8123286B2; CN101835674B

Abstract

　必要な確保することができ、かつルーフサイド部の軽量化が図られる車両側部構造を得る。　車両側部構造１０を構成するルーフサイドレール２０は、車両前後方向に長手とされると共に車両内向きに開口され上下一対のフランジ３８Ａ、３８Ｂを有するルーフアウタパネル３８と、ルーフアウタパネル３８の上下一対のフランジ３８Ａ、３８Ｂに上下一対のフランジ５６、５８において接合されたルーフサイド骨格部材４２とを備える。ルーフサイド骨格部材４２は、上下のフランジ５６、５８間に、車両外方に凸とされた外側凸部４４と車両内方に凸とされた内側凸部４６とを有しており、かつ長手方向直角断面視において外側凸部４４の頂壁５２の長さＬ１が内側凸部４６の頂壁５５の長さＬ２よりも長い。

Description

車両側部構造

　本発明は、車両側部構造に関する。

　カウルサイド部、フロントピラー部、ルーフサイドレール部、ロッカ部、及びセンタピラー部を、厚板のサイドドアアウタパネルと薄板のインナサイドパネルとで閉断面に形成すると共に、該閉断面内に１枚の薄板によるリインフォースメントを設けた構造が知られている（例えば、特開平１０－３１００８２号公報参照）。

　また、フロントドア開口及びリヤドア開口が形成されたサイドアウタパネルとサイドインナパネルとを閉断面を成すように接合して成るサイドパネルの後部を除く部分を高張力鋼板により形成し、閉断面内のリインフォースメントを不要とする構造が知られている（例えば、特開２００１－３３４９５７号公報参照）。

　さらに、一端がルーフリインフォースメントに接合されたルーフガセットの他端が、ルーフサイドレールインナを介して、該ルーフサイドレールインナとピラーインナとの接合部まで絞り込まれたピラーアウタに接合する構造が知られている（例えば、特開平９－７６９３８号公報の図７Ｃ参照）。

　しかしながら、アウタ、インナ、及びリインフォースメントの３部品構成をとるルーフサイド部では、強度確保のために質量が増す問題がある。一方、単に部品を削減するだけでは、十分な強度が得られないことが懸念される。

　本発明は、必要な強度を確保することができ、かつルーフサイド部の軽量化が図られる車両側部構造を得ることが目的である。

　本発明の第１の態様に係る車両側部構造は、車両前後方向に長手とされると共に車両内向きに開口され、該開口の車両上下方向の両縁部から延設された上下一対のフランジを有する外側パネル部材と、前記外側パネル部材の上下一対のフランジに接合された上下一対のフランジ間に、車両外方に凸とされた外側凸部と車両内方に凸とされた内側凸部とが形成され、かつ長手方向直角断面視において前記外側凸部の頂壁の長さが前記内側凸部の頂壁の長さよりも長く形成されたルーフサイド骨格部材と、を含んでルーフサイド部が構成されている。

　上記の態様によれば、外側パネル部材の上下一対のフランジと、ルーフサイド骨格部材の上下一対のフランジとが接合されることで、ルーフサイド部が構成されている。ここで、ルーフサイド骨格部材は、長手方向直角断面視において、外側凸部の頂壁の長さが内側凸部の頂壁の長さよりも長い。このため、該ルーフサイド骨格部材では、その図心が、車両内外方向（各凸部の凸方向に略一致する方向）において、内側凸部の頂壁よりも外側凸部の頂壁に近接されている。

　これにより、ルーフサイド骨格部材は、車両外側からの荷重によって曲げ変形される場合に、圧縮側である外側凸部（の頂壁）で応力レベルが緩和される。一方、ルーフサイド骨格部材の内側凸部は、上記曲げによる引張側でかつ図心から相対的に離間して配置されるので、曲げに伴う引張応力レベルを効果的に向上させることができる。すなわち、本車両側部構造では、内側凸部を有するルーフサイド骨格部材は、曲げに対し、圧縮側よりも強度上有利な引張側で相対的に大きな荷重を負担させることで、部材追加や材料強度向上等の補強構造に頼ることなく、所要の強度を確保することが可能になる。

　このように、上記の態様に係る車両側部構造では、必要な強度を確保することができ、かつルーフサイド部の軽量化が図られる。

　本発明の第２の態様に係る車両側部構造は、車両前後方向に長手とされ、車両内方に開口すると車両外方に凸とされた外側凸部と、車両前後方向に長手とされると共に車両外方に開口すると共に車両内方に凸とされ、かつ頂壁の車両上下方向における長さが前記外側凸部の頂壁の車両上下方向における長さよりも小とされた内側凸部と、前記外側凸部及び内側凸部の何れか一方の開口縁から延在され、ルーフパネルの車幅方向外端部に接合される上側のフランジと、前記外側凸部及び内側凸部の他方の開口縁から延在され、長手方向の中央部においてセンタピラーの車両上端部に接合される下側のフランジと、を含んで構成されたルーフサイド骨格部材を有する。

　上記の態様によれば、ルーフサイド骨格部材は、上側のフランジにおいてルーフパネルに接合されると共に、下側のフランジの車両前後方向中央部においてセンタピラーに接合されてルーフサイド部を構成している。ここで、ルーフサイド骨格部材は、外側凸部の頂壁の車両上下方向における長さが内側凸部の頂壁の車両上下方向における長さよりも長い。このため、該ルーフサイド骨格部材では、その図心が、車両内外方向（各凸部の凸方向に略一致する方向）において、内側凸部の頂壁よりも外側凸部の頂壁に近接されている。

　このように、上記の態様に係る車両側部構造では、高強度の材料に頼ることなく所要の強度を確保することができ、かつルーフサイド部の軽量化が図られる。

　上記の態様において、前記ルーフサイド骨格部材は、上下の前記フランジが前記各凸部の凸方向において前記外側凸部の頂壁よりも前記内側凸部の頂壁に近接して配置されると共に、長手方向直角断面視における前記外側凸部の頂壁の長さをＬ１、前記内側凸部の頂壁の長さをＬ２としたときに、１＜Ｌ１／Ｌ２≦５となるように形成されている、構成としても良い。

　上記の態様によれば、外側凸部の頂壁と内側凸部の頂壁との長さを比Ｒ（＝Ｌ１／Ｌ２）＞１とすることで、ルーフサイド骨格部材の図心を、内側凸部の頂壁に対し外側凸部の頂壁に近接させることができる。また、比Ｒ≦５とすることで、内側凸部の頂壁の長さが確保され、上記の曲げに対する引張側での荷重負担が不足することなく、所要の強度が確保される。なお、内外の凸部が複数ある構成においては、長さＬ１は複数の外側凸部の長さの総和とすれば良く、長さＬ２は複数の内側凸部の長さの総和とすれば良い。

　上記の態様において、前記ルーフサイド骨格部材は、各１つの前記内側凸部及び外側凸部を有し、かつ、前記内側凸部に対し外側凸部が車両上側に配置された構成とされている、構成としても良い。

　上記の態様によれば、例えば車両側面衝突が生じた場合に一般的に高い圧縮応力を受ける上部側に、上記の通り圧縮を受けつつ応力レベルが緩和される外側凸部が配置されている。このため、側面衝突等を受けた場合のルーフサイド部の座屈を効果的に抑制することができる。

　上記の態様において、前記ルーフサイド骨格部材における前記外側凸部の前記頂壁は、長手方向の一部において、車幅方向に沿ってルーフ部を補強するルーフリインフォースメントの車幅方向端部に対して車両内端側で接合された連結部材における車両外端側の部分と、センタピラーを補強するピラーリインフォースメントにおける車両上端側の部分との間に介在されている、構成としても良い。

　上記の態様によれば、連結部材とピラーリインフォースメントとが上側凸部の頂壁を挟んで接合されている。このため、センタピラーに入力された荷重を直接的に連結部材の車両内端側が接合されたルーフリインフォースメントに伝達することができる。

　上記の態様において、前記ルーフサイド骨格部材における下側の前記フランジは、前記センタピラーにおける前記ピラーリインフォースメントとで閉断面構造を成すピラーインナパネルの上端部に接合されている、構成としても良い。

　上記の態様によれば、ピラーリインフォースメントが上側凸部の頂壁に接合されると共にピラーインナパネルが下側のフランジに接合されることで、センタピラーは、その閉断面構造を維持したままルーフサイド部に接合されている。このため、本車両側部構造では、センタピラーの高剛性部分からルーフリインフォースメントに直接的かつ効率的に荷重を伝達することができる。

　上記の態様において、前記ルーフサイド骨格部材は、高張力鋼板にて構成されている、構成としても良い。

　上記の態様によれば、必要な強度を維持したままルーフサイド骨格部材を薄肉化することができ、さらなる軽量化を図ることができる。

　以上説明したように本発明に係る車両側部構造は、必要な強度を確保することができ、かつルーフサイド部の軽量化が図られるという優れた効果を有する。

本発明の実施形態に係る車体側部構造を構成するルーフサイドレールを示す図でであって、図４の１－１線に沿った断面図である。本発明の実施形態に係る車体側部構造を構成するルーフサイドレールを示す図でであって、図４の２－２線に沿った断面図である。本発明の実施形態に係る車体側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側部構造が適用された車体の側面図である。本発明の実施形態に係る車体側部構造を構成するルーフサイド骨格部材の解析モデルを示す長手方向直角断面図である。本発明の実施形態との比較例に係るルーフサイド骨格部材の解析モデルを示す長手方向直角断面図である。図５Ａ、図５Ｂに示すルーフサイド骨格部材の強度の数値解析結果を示す線図である。本発明の実施形態に係る車体側部構造を構成するルーフサイド骨格部材の他の解析モデルを示す長手方向直角断面図である。図７Ａに示す解析モデルにおいてルーフサイド骨格部材の全幅Ｗ１を維持したまま外側凸部の幅Ｗ２を変化させた場合の断面二次モーメントの計算を示す線図である。図７Ａに示す解析モデルにおいてルーフサイド骨格部材の全幅Ｗ１を維持したまま外側凸部の幅Ｗ２を変化させた場合の外側凸部の断面二次モーメントを内側と頭部の断面二次モーメントとを分けて示す線図である。本発明の実施形態に係る車体側部構造を構成するルーフサイド骨格部材の第１変形例を模式的に示す長手方向直角断面図である。本発明の実施形態に係る車体側部構造を構成するルーフサイド骨格部材の第２変形例を模式的に示す長手方向直角断面図である。本発明の実施形態との比較例に係る車体側部構造を示す斜視図である。

　本発明の実施形態に係る車両側部構造１０について、図１～図７に基づいて説明する。先ず、車両側部構造１０が適用された自動車１１における該車両側部構造１０の適用の前提と成る構造を簡単に説明し、次いで、車両側部構造１０の要部を説明することとする。なお、車両側部構造１０は、自動車１１に左右一対で適用されるが、左右の車両側部構造１０は車幅方向中央を通る中心線に対し対称に形成されるため、基本的には一方の車両側部構造１０について説明することとする。また、図中に適宜記す矢印ＦＲは車両前後方向の前方向を、矢印ＵＰは車両上下方向の上方向を、矢印ＩＮは車幅方向内側を、矢印ＯＵＴは車幅方向外側をそれぞれ示す。

（自動車の概略構成）
　図４には、車両側部構造１０が適用された自動車１１の一部が車室内側から見た模式的な側面図にて示されている。この図に示される如く、自動車１１は、車幅方向外側における車両下端側で車両前後方向に延在する骨格部材であるロッカ１２を備えている。ロッカ１２の車両前端部、中央部、後端部からは、それぞれ車両上下方向に延在する骨格部材であるフロントピラー１４、センタピラー１６、リヤピラー１８が立設されている。また、自動車１１は、車両前後方向に延在してフロントピラー１４、センタピラー１６、リヤピラー１８の上端を繋ぐ骨格部材を含むルーフサイド部としてのルーフサイドレール２０を備えている。

　これにより、自動車１１の側部には、ロッカ１２の車両前部、フロントピラー１４、センタピラー１６、及びルーフサイドレール２０の車両前部によって囲まれた前側ドア開口部２２と、ロッカ１２の車両後部、センタピラー１６、リヤピラー１８、及びルーフサイドレール２０の車両後部によって囲まれた後側ドア開口部２４とが形成されている。

　なお、センタピラー１６とルーフサイドレール２０との境には、図示しないウインドシールドガラスの上縁を保持するフロントルーフヘッダ２６（図１の想像線参照）が接合されている。すなわち、フロントルーフヘッダ２６は、左右対称に形成された車両側部構造１０におけるセンタピラー１６とルーフサイドレール２０との境を架け渡している。

　また、図１～図３に示される如く、ルーフサイドレール２０には、自動車１１のルーフを構成するルーフパネル２５の車幅方向外端部に形成されたフランジ２５Ａが接合されている。ルーフパネル２５における車両前後方向の略中央部には、図２及び図３に示される如く、車幅方向に延在して該ルーフパネル２５を補強するルーフリインフォースメント２８が接合されている。具体的には、ルーフリインフォースメント２８は、車両上向きに開口する断面ハット形状を成しており、図２及び図３示される如くフランジ２８Ａにおいて、マスチック接着剤等によってルーフパネル２５に接合されている。

　さらに、図２及び図３示される如く、ルーフリインフォースメント２８における車幅方向端部と、ルーフサイドレール２０におけるセンタピラー１６の接合部とは、後に詳述する連結部材としてのブラケット（ガセット）３０を介して連結されている。なお、ルーフリインフォースメント２８は、左右の車両側部構造１０で共通化されている。

　センタピラー１６について補足すると、センタピラー１６は、それぞれ断面ハット形状を成すピラーアウタパネル３２とピラーインナパネル３４とが、互いのフランジ３２Ａ、３４Ａにて接合されて形成された閉断面Ｈｐを有する閉断面構造体とされている。さらに、センタピラー１６は、ピラーアウタパネル３２及びピラーインナパネル３４のフランジ３２Ａ、３４Ａに挟み込まれて接合されたフランジ３６Ａを有するセンタピラーリインフォースメント３６を備えている。センタピラーリインフォースメント３６は、閉断面Ｈｐを閉断面Ｈｐ１、Ｈｐ２に区画している。したがって、この実施形態におけるセンタピラー１６は、ピラーアウタパネル３２、ピラーインナパネル３４、センタピラーリインフォースメント３６の３部材構成とされている。

　なお、ピラーアウタパネル３２は、ルーフサイドレール２０を車両外方から覆う外側パネル部材としてのルーフアウタパネル３８、ロッカ１２、フロントピラー１４、リヤピラー１８の車両外板を構成する図示しないアウタパネルと一体に、大型のプレス部品であるサイメンアウタ４０に一体に形成されている。ルーフアウタパネル３８とピラーアウタパネル３２とが一体に形成された構造は、図２に示されている。この図に示される如く、ルーフアウタパネル３８は、ピラーアウタパネル３２に対し車両外方に大きく張り出している。

（車両側部構造の主要構成）
　図４の１－１線に沿った断面を示す図１、及び同２－２線に沿った断面を示す図２に示される如く、ルーフサイドレール２０は、ルーフサイド骨格部材４２を主要部として構成されている。ルーフサイド骨格部材４２は、車両内方（図１、図２の矢印Ａ参照）に開口すると共に車両外方（図１、図２の矢印Ｂ参照）に突出する外側凸部４４と、該外側凸部４４の車両下方側で車両外方に開口すると共に車両内方に突出する内側凸部４６とを有する。

　より具体的には、ルーフサイド骨格部材４２は、略車両上下方向に対向する一対の立壁４８、５０の車両外端同士を連結する外側頂壁５２と、下側の立壁５０と該立壁５０に車両下方側で対向する立壁５４の車両内端同士を連結する内側頂壁５５とを有する。　そして、外側凸部４４は、一対の立壁４８、５０と外側頂壁５２とで構成され、内側凸部４６は、一対の立壁５０、５２と内側頂壁５５とで構成されている。すなわち、ルーフサイド骨格部材４２では、外側凸部４４と内側凸部４６との境界部では、立壁一対の立壁５０が共通化（略面一に形成）されている。

　さらに、ルーフサイド骨格部材４２は、外側凸部４４における上側の開口縁である立壁４８の車両内端から延設された上フランジ５６と、内側凸部４６における下側の開口縁である外側頂壁５２車両内端から延設された下フランジ５８とを有する。

　図１及び図２に示される如く、上フランジ５６は、ルーフパネル２５のフランジ２５Ａと共にルーフアウタパネル３８（サイメンアウタ４０）の上フランジ３８Ａにスポット溶接等にて接合されている。また、下フランジ５８は、図１に示される如くセンタピラー１６が存在しない部分では、ルーフアウタパネル３８の下フランジ３８Ｂにスポット溶接等にて接合されている。この状態でルーフサイドレール２０では、ルーフサイド骨格部材４２とルーフアウタパネル３８とで閉断面構造を成している。

　一方、図２及び図３に示される如く、ルーフサイド骨格部材４２は、ルーフサイドレール２０とセンタピラー１６との連結部分では、下フランジ５８においてピラーインナパネル３４の車両上端に形成された上フランジ３４Ｂにスポット溶接等にて接合されている。また、ルーフサイド骨格部材４２の外側頂壁５２には、センタピラーリインフォースメント３６における車幅方向上端に形成された上フランジ３６Ｂが車両外方側からスポット溶接等にて接合されている（後述する接合部位Ｊ２）。なお、図３に示される如く、センタピラーリインフォースメント３６の車両上端部は、側面視で略Ｔ字状を成すように前後に拡幅されている。

　また、ルーフサイド骨格部材４２は、図１に示される如き長手方向直角断面視において、上下のフランジ５６、５８を結ぶ仮想線ＩＬが、外側頂壁５２よりも内側頂壁５５に近接して位置するように形成されている。換言すれば、ルーフサイド骨格部材４２は、上下のフランジ５６、５８が、車両内外方向（矢印Ａ、矢印Ｂ参照）において、外側頂壁５２よりも内側頂壁５５に近接して位置するように形成されている。さらに、図７Ａに示される如く、仮想線ＩＬが、外側頂壁５２と内側頂壁５５との車両内外方向の中央を通る中央線ＣＬに対し、内側頂壁５５側に位置するものと捉えることも可能である。

　そして、ルーフサイド骨格部材４２は、外側頂壁５２の車両上下方向に略沿った長さをＬ１、内側頂壁５５の車両上下方向に略沿った長さをＬ２、これらの長さの比をＲ（＝Ｌ１／Ｌ２）とすると、１＜Ｒ≦５の関係を満たす範囲で、形状寸法が決められている。したがって、ルーフサイド骨格部材４２においては、その図心Ｃから外側頂壁５２までの距離Ｄ１が該図心Ｃから内側頂壁５５までの距離Ｄ２よりも短くなっている。すなわち、車両側部構造１０では、ルーフサイド骨格部材４２の図心Ｃは、内側頂壁５５よりも外側頂壁５２に近接して位置している。

　また、図２及び図３に示される如く、車両側部構造１０は、上記した如くブラケット３０によって、センタピラー１６とルーフリインフォースメント２８とが連結されている。具体的には、ブラケット３０は、車幅方向に延在する底板６０と、底板６０の車両前後方向の両端から立設された一対の立壁６２と、各立壁６２の上縁から車両前後方向に張り出された上フランジ６４とを有し、断面ハット形状を成している。また、ブラケット３０は、底板６０の車幅方向内端から延出された内フランジ６６と、各立壁６２の車幅方向外端から両前後方向に張り出された外フランジ６８とを有する。

　このブラケット３０は、底板６０の一部及び内フランジ６６がルーフリインフォースメント２８の底板２８Ｂの下面側に重ね合わされた状態で、内フランジ６６においてルーフリインフォースメント２８の底板２８Ｂに接合されている。この実施形態では、内フランジ６６と底板２８Ｂとの接合部位Ｊ１は、ボルト７０とナット７２とによる締結構造とされている。この締結構造に代えて、スポット溶接等の溶接構造を用いて内フランジ６６と底板２８Ｂと接合しても良い。

　また、ブラケット３０は、上フランジ６４における車幅方向外端部において、ルーフサイド骨格部材４２の外側頂壁５２に車両内方から接合されている。すなわち、車両側部構造１０では、ブラケット３０の上フランジ６４、ルーフサイド骨格部材４２の外側頂壁５２、及びセンタピラーリインフォースメント３６の上フランジ３６Ｂの３枚重ね合わせ状態でこれらが接合されている。この実施形態では、上フランジ６４、外側頂壁５２、上フランジ３６Ｂの接合部位Ｊ２は、スポット溶接にて接合されている。

　これにより、車両側部構造１０では、上記した通り、センタピラー１６とルーフリインフォースメント２８とがブラケット３０を介して連結されている。すなわち、車両側部構造１０では、センタピラー１６とブラケット３０とは、それらの間にルーフサイド骨格部材４２（ルーフサイドレール２０）の平板部である外側頂壁５２を介在させるだけで、実質的には直接的に接合されているものと捉えることができる。

　また、この実施形態では、ブラケット３０は、外フランジ６８においてルーフサイド骨格部材４２の立壁５０に接合されている（図２の接合部位Ｊ３参照）。さらに、ブラケット３０は、上フランジ６４における車幅方向中央付近で、ルーフパネル２５のフランジ２５Ａ、ルーフリインフォースメント２８の外フランジ２８Ｃ、ルーフアウタパネル３８の下フランジ３８Ｂ、ルーフサイド骨格部材４２の上フランジ５６の接合部にこれらと共に接合されている（図２の接合部位Ｊ４参照）。

　以上説明した車両側部構造１０では、ルーフサイド骨格部材４２は、高張力鋼板にて構成されている。この実施形態における高張力鋼板とは、例えば引張強さが３５０ＭＰａ以上の自動車用鋼板をいい、引張強さが５９０ＭＰａ以上のものを超高張力鋼板という場合もある。この実施形態では、ルーフサイド骨格部材４２は、引張強さが１４７０ＭＰａである超高張力鋼板にて構成されている。

　以上により、車両側部構造１０では、ルーフサイドレール２０は、ルーフアウタパネル３８とルーフサイド骨格部材４２との２部材構成とされ、かつ、単一部材であるルーフサイド骨格部材４２がルーフサイドレール２０の骨格としての主要部を成す構成とされている。

　次に、本実施形態の作用を説明する。

　上記構成の車両側部構造１０では、適用された自動車１１のセンタピラー１６を含む部分への側面衝突時や、ロールオーバ時には、ルーフサイドレール２０に車両内方（矢印Ａ方向）に向かう荷重が作用する。この荷重により、ルーフサイドレール２０には、長手方向への曲げが生じる。

　ここで、車両側部構造１０では、ルーフサイドレール２０を構成するルーフサイド骨格部材４２は、外側凸部４４及び内側凸部４６を有して構成されているため、側突やロールオーバによる曲げに対し十分な強度を得ることができる。以下、この点について、図５Ａに示すルーフサイド骨格部材４２のモデル（以下、単にルーフサイド骨格部材４２という）と、図５Ｂに示す比較例をと比較しつつ説明する。

　比較例に係るルーフサイド骨格部材１００は、それぞれ断面ハット形状のインナパネル１０２とアウタパネル１０４とを互いのフランジ１０２Ａ、１０４Ａにて接合して成る閉断面構造とされている。したがって、比較例に係るルーフサイド骨格部材１００では、外側壁１０６と内側壁１０８との距離Ｄの略半分となる位置に図心Ｃが位置し、図心Ｃから外側壁１０６、内側壁１０８までの距離はＤ／２とされている。この比較例における距離Ｄは、ルーフサイド骨格部材４２における外側頂壁５２から内側頂壁５５までの距離Ｄ（＝Ｄ１＋Ｄ２）に等しく設定されている。また、インナパネル１０２は、厚さ１．２ｍｍで引張強度が４４０ＭＰａの鋼板より成り、アウタパネル１０４は、厚さ１．８ｍｍで引張強度が４４０ＭＰａの鋼板より成る。

　図６は、上記ルーフサイド骨格部材４２とルーフサイド骨格部材１００とを、外側頂壁５２、外面１０６に集中荷重Ｆが入力される３点曲げ試験（支持点間距離８００ｍｍ）で評価した数値解析結果を示している。この図から、ルーフサイド骨格部材４２は、閉断面構造のルーフサイド骨格部材１００に対し強度（反力のピーク）で勝ることが判る。なお、本解析モデルにおけるルーフサイド骨格部材４２は、厚さが１．０ｍｍで引張強度が１４７０ＭＰａの頂高張力鋼板より成るが、厚さ１．８ｍｍで引張強度が４４０ＭＰａの鋼板にて構成したルーフサイド骨格部材４２によっても同等の結果が得られることが確かめられている。

　そして、図６に示す解析結果は、以下に示す諸要因によって、ルーフサイド骨格部材４２が全体として高い曲げ荷重（モーメント）を負担し得るためと考えられる。すなわち、インナパネル１０２に相当する部材を有しないルーフサイド骨格部材４２では、図心Ｃが外側頂壁５２に近接している（Ｄ１＜Ｄ２）ため、曲げの際に圧縮を受ける外側頂壁５２側で圧縮応力レベルが減じられ、該圧縮側の座屈が抑制される。

　また、ルーフサイド骨格部材４２が内側凸部４６を有するため、該内側凸部４６において高い引張応力を負担する。しかも、内側凸部４６の内側頂壁５５は、外側頂壁５２に対し図心Ｃから大きく離間しているので、曲げに伴う内側凸部４６の引張応力レベルを効果的に向上させることができる。換言すれば、車両側部構造１０では、内側凸部４６を有するルーフサイド骨格部材４２は、曲げに対し、圧縮側よりも強度上有利な引張側で相対的に大きな荷重を負担する。

　特に、車両側部構造１０では、ルーフサイド骨格部材４２の外側頂壁５２と内側頂壁５５との長さの比Ｒが１＜Ｒ≦５であるため、上記した曲げに伴う圧縮側の圧縮応力低減と、引張側の引張応力レベルの向上がバランスよく発揮され、曲げ強度の向上に寄与する。すなわち、比Ｒ＞１とすることで、ルーフサイド骨格部材４２の図心Ｃを内側頂壁５５に対し外側頂壁５２に近接させることができる。また、比Ｒ≦５とすることで、曲げに対する引張側での荷重負担が担保される内側頂壁５５の長さＬ２の下限が規定され、所要の強度が確保される。

　図７Ｂは、図７Ａに示すルーフサイド骨格部材４２における外側凸部４４と内側凸部４６とを合せた全幅Ｗ１を一定にしたまま、外側凸部４４の幅Ｗ２を変化させた場合の断面二次モーメントＩを示す線図である。一般に断面二次モーメントと曲げ強度とには相関があることが知られていることから、この図７Ｂから、１＜Ｒ≦５の範囲にはルーフサイド骨格部材４２の板厚ｔによらずルーフサイド骨格部材４２の曲げ強度のピークがあることが判る。このことは、ルーフサイド骨格部材４２の全幅Ｗ１を一定にしたまま外側凸部４４の幅Ｗ２を変化させた場合における、外側頂壁５２による断面二次モーメントＩ１と内側頂壁５５による断面二次モーメントＩ２とを分けて示す図７Ｃからも判る。すなわち、幅Ｗ１に占める外側凸部４４の幅Ｗ２の割合が大きくなるほど断面二次モーメントＩ１が増す一方、断面二次モーメントＩ２が減じられ、上記の如く１＜Ｒ≦５の範囲にはルーフサイド骨格部材４２の断面二次モーメントＩ（曲げ強度）のピークがあることが生じる。

　さらに、車両側部構造１０では、ルーフサイド骨格部材４２の外側凸部４４が内側凸部４６に対し車両上方に位置するため、高い圧縮応力を受けやすい部位において上記した圧縮応力レベルの低減効果によって座屈が抑制される。すなわち、図２に示される如くピラーアウタパネル３２に対しルーフアウタパネル３８が車両外方に大きく突出したサイメンアウタ４０（自動車１１）では、一般に、側突時やロールオーバ時には、ルーフサイドレール２０側でセンタピラー１６側よりも高い圧縮応力を受ける。したがって、ルーフサイド骨格部材４２における高い圧縮応力を受けやすい車両上部に外側凸部４４を配置することで、該外側凸部４４に圧縮応力を受け、センタピラー１６側では内側凸部４６において引張応力を負担することで、ルーフサイドレール２０全体としての強度向上に寄与する。

　以上説明したように、車両側部構造１０では、ルーフサイド骨格部材４２の強度が閉断面構造のルーフサイド骨格部材１００に対し優れるので、補強部材等に頼ることなく所要の強度を確保することができる。このため、車両側部構造１０では、インナパネル１０２に相当する部材を不要として、部品点数の削減及び軽量化を達成することができる。すなわち、車両側部構造１０は、２部品のルーフサイド骨格部材１００とルーフアウタパネル３８とで３部品構成となる図１０の比較例に対し、ルーフサイド骨格部材４２とルーフアウタパネル３８との２部品構成とすることができ、軽量化が図られる。特に、車両側部構造１０では、ルーフサイド骨格部材４２が高張力鋼板にて構成されているため、該ルーフサイド骨格部材４２の薄肉化によってさらなる軽量化が達成される。

　またここで、車両側部構造１０では、センタピラー１６を構成するセンタピラーリインフォースメント３６とルーフリインフォースメント２８に連結されたブラケット３０とが、外側頂壁５２を介して接合されている。このため、車両側部構造１０では、例えば側面衝突の際にセンタピラー１６に入力された荷重が直接的にブラケット３０を介してルーフリインフォースメント２８（反衝突側）に伝達される。

　例えば、図１０に示す比較例では、ルーフリインフォースメント２８に連結されたブラケット１１０とセンタピラーリインフォースメント３６との間にルーフサイド骨格部材１００の閉断面Ｈｒが介在する。この構成では、高荷重が作用した場合にはルーフサイド骨格部材１００（閉断面Ｈｒ）の圧縮変形によってセンタピラー１６からルーフリインフォースメント２８に荷重が伝達されることになる。これに対して車両側部構造１０では、センタピラー１６とルーフリインフォースメント２８とがルーフサイドの閉断面部を介することなく、センタピラー１６からの側突時の高荷重を効率的にルーフリインフォースメント２８に伝えることができる。これにより、車両側部構造１０では、センタピラー１６の変形（車室内側への変位）が抑制される。

　しかも、車両側部構造１０では、センタピラー１６を構成するピラーインナパネル３４がルーフサイド骨格部材４２の下フランジ５８に接合されると共に、センタピラーリインフォースメント３６が外側頂壁５２に接合されている。このため、センタピラー１６の閉断面を維持したまま（センタピラー１６の閉断面の性能を活かしたまま）該センタピラー１６の車両上端を、ブラケット３０に直接的に荷重伝達可能に接合することができる。これらにより、車両側部構造１０では、センタピラー１６の高剛性部分からルーフリインフォースメント２８に直接的かつ効率的に荷重を伝達することができる。

　なお、車両側部構造１０では、ルーフサイド骨格部材４２についても、その断面形状（外側凸部４４、内側凸部４６）を維持したまま、閉断面とされたセンタピラー１６の車両上端をブラケット３０に直接的に荷重伝達可能に接合することができる。

　さらに、図１０に示す比較例では、インナパネル１０２とアウタパネル１０４とから成るルーフサイド骨格部材１００を備えるため、板合せ部が多く、ブラケット１１０の車幅方向外端を溶接によりルーフサイド骨格部材１００に接合することが困難である。これに対して車両側部構造１０では、上記の通り、上フランジ６４と外側頂壁５２と上フランジ３６Ｂとをスポット溶接による接合部位Ｊ２とすることができる。

　なお、図６からは、車両側部構造１０を構成するルーフサイド骨格部材４２の剛性がルーフサイド骨格部材１００に対し低くなることが判る。しかしながら、ルーフサイド骨格部材１００は、曲げに対する所要の強度を確保するために剛性が過剰になっているので、該ルーフサイド骨格部材１００に対する図６に示す程度の剛性低下は問題とならない。一方、ルーフサイド骨格部材４２は、外側頂壁５２（外側凸部４４）の断面二次モーメントＩ１と内側頂壁５５（内側凸部４６）の断面二次モーメントＩ２の重ね合わせにより、図７Ｂ及び図７Ｃに示されるピーク近傍の断面二次モーメントＩを有する。このため、ルーフサイド骨格部材４２は、単にインナパネル１０２を取り除いたアウタパネル１０４や内側凸部４６を有するものの１＜Ｒ≦５から外れる構成と比較して、剛性が向上されている。

　また、上記した実施形態では、ルーフサイド骨格部材４２の上下のフランジ５６、５８を結ぶ仮想線ＩＬが、外側頂壁５２よりも内側頂壁５５に近接して位置する（図７Ａに示す中央線ＣＬに対し内側頂壁５５側に配置された）例を示したが、本発明はこれに限定されない。したがって、例えば、図８に示される如く仮想線ＩＬが外側頂壁５２と内側頂壁５５との車両内外方向の中央を通る中央線ＣＬに一致する構成としても良く、図９に示される如く、仮想線ＩＬが内側頂壁５５よりも外側頂壁５２に近接して位置する構成（仮想線ＩＬが中央線ＣＬに対し外側頂壁５２側に位置する構成）としても良い。

　さらに、上記した実施形態では、ルーフサイド骨格部材４２が高張力鋼板より成る例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ルーフサイド骨格部材４２を普通鋼（一般的な自動車用鋼板）にて構成しても良い。この場合でも、車両側部構造１０では、インナパネル１０２に相当する部品の削減に伴う軽量化効果を得ることができる。

Claims

　車両前後方向に長手とされると共に車両内向きに開口され、該開口の車両上下方向の両縁部から延設された上下一対のフランジを有する外側パネル部材と、
　前記外側パネル部材の上下一対のフランジに接合された上下一対のフランジ間に、車両外方に凸とされた外側凸部と車両内方に凸とされた内側凸部とが形成され、かつ長手方向直角断面視において前記外側凸部の頂壁の長さが前記内側凸部の頂壁の長さよりも長く形成されたルーフサイド骨格部材と、
　を含んでルーフサイド部が構成された車両側部構造。
　車両前後方向に長手とされ、車両内方に開口すると車両外方に凸とされた外側凸部と、
　車両前後方向に長手とされると共に車両外方に開口すると共に車両内方に凸とされ、かつ頂壁の車両上下方向における長さが前記外側凸部の頂壁の車両上下方向における長さよりも小とされた内側凸部と、
　前記外側凸部及び内側凸部の何れか一方の開口縁から延在され、ルーフパネルの車幅方向外端部に接合される上側のフランジと、
　前記外側凸部及び内側凸部の他方の開口縁から延在され、長手方向の中央部においてセンタピラーの車両上端部に接合される下側のフランジと、
　を含んで構成されたルーフサイド骨格部材を有する車両側部構造。
　前記ルーフサイド骨格部材は、
　上下の前記フランジが前記各凸部の凸方向において前記外側凸部の頂壁よりも前記内側凸部の頂壁に近接して配置されると共に、
　長手方向直角断面視における前記外側凸部の頂壁の長さをＬ１、前記内側凸部の頂壁の長さをＬ２としたときに、１＜Ｌ１／Ｌ２≦５となるように形成されている請求項１又は請求項２記載の車両側部構造。
　前記ルーフサイド骨格部材は、
　各１つの前記内側凸部及び外側凸部を有し、
　かつ、前記内側凸部に対し外側凸部が車両上側に配置された構成とされている請求項１～請求項３の何れか１項記載の車両側部構造。
　前記ルーフサイド骨格部材における前記外側凸部の前記頂壁は、長手方向の中央部において、車幅方向に沿ってルーフ部を補強するルーフリインフォースメントの車幅方向端部に対して車両内端側で接合された連結部材における車両外端側の部分と、センタピラーを補強するピラーリインフォースメントにおける車両上端側の部分との間に介在されている請求項１～請求項４の何れか１項記載の車両側部構造。
　前記ルーフサイド骨格部材における下側の前記フランジは、前記センタピラーにおける前記ピラーリインフォースメントとで閉断面構造を成すピラーインナパネルの上端部に接合されている請求項５記載の車両側部構造。
　前記ルーフサイド骨格部材は、高張力鋼板にて構成されている請求項１～請求項６の何れか１項記載の車両側部構造。