JP2009067328A - 自動車の車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストや車体重量を増加させることなく、側面衝突時にルーフリインフォースに作用する曲げ入力（曲げモーメント）を低減できる自動車の車体構造を提供する。
【解決手段】ルーフサイドレール３０におけるガセット取付面が車両外側にいくにつれて下方へ下がった傾斜面で成り、ルーフセンターリインフォース２２の端部におけるガセット取付面が水平状の面で成り、ガセット５０が、傾斜面に固定される傾斜部５１と傾斜部５１の車幅方向内側に設けられ水平状の面に固定される水平部５２とを備え、傾斜部５１と水平部５２とが水平部５２より低い位置に設けられた段部５３を介して連成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は自動車の車体構造に係り、とくにルーフセンターリインフォースを補強するガセットの構造に関するものである。

図６に従来の車両のルーフ１００を表した斜視図を示す。ルーフ１００を補強するためのルーフリインフォース１１０が、ルーフ１００の車両前後方向における中間部で車幅方向へ延びるようにルーフパネル１０１の下側に配設されている。具体的には、ルーフリインフォース１１０は細長い板状部材であり、左右の側壁のセンターピラー１２０の上端間に亘って車幅方向に沿って水平状に延出している。図中の符号Ｆｒは車両前方を、Ｕｐは車両上方を、ＬＨは車幅方向における左方を示す。

図７は図６のＡ−Ａ線断面図である。ルーフリインフォース１１０の端部１１１にはガセット１３０が結合されている。このガセット１３０は、ルーフリインフォース１１０よりも車幅外側に配置されたルーフサイドレール１４０にも結合されている。
ルーフサイドレール１４０は、ルーフパネル１０１の左右の縁部１０１Ａに固定され、この縁部１０１Ａに沿ってそれぞれ車両前後方向に延びている。図の１５１はボディの外板パネルを構成するサイドメンバアウタパネルであり、１５２はセンターピラーリインフォースである。ルーフサイドレール１４０は、ルーフサイドレールアウタパネル１４１とルーフサイドレールインナパネル１４２とから成り、各パネルのフランジが接合されて閉断面Ｓが構成されている。

ガセット１３０は、ルーフサイドレール１４０の傾斜した面１４２Ａに固定される傾斜部１３１と、この傾斜部１３１の上端から車幅方向へ向けて水平状に延出しルーフリインフォース１１０の端部１１１に固定される水平部１３２と、から構成されている。傾斜部１３１と水平部１３２とには、ボルト挿通用の穴１３１Ａ，１３２Ａが形成されており、これらの穴１３１Ａ，１３２Ａに対応した穴１４２Ｂ，１１１Ａがルーフサイドレールインナパネル１４２とルーフリインフォース１１０の端部１１１にも形成されている。ナット１５２を穴に通したボルト１５１に螺合させることで、ガセット１３０がルーフサイドレール１４０とルーフリインフォース１１０とに固定される。

このようなガセット１３０は、ルーフリインフォース１１０を補強するだけでなく、他の車両が側面衝突した場合、その衝撃をセンターピラー１２０，ルーフサイドレール１４０からルーフリインフォース１１０へ伝達する役割を果たしている。

このようにルーフサイドレールとルーフリインフォースとの間で両者を繋ぐようにガセットを設けた自動車の車体構造が特許文献１に開示されている。
特開２００５−５９６４９号公報

ところで、図７に示す構造では、ガセット１３０がその両端部をボルト締結によってルーフサイドレール１４０とルーフリインフォース１１０とに結合されているため、側面衝突時にセンターピラー１２０側から伝達される力によってルーフリインフォース１１０には車幅方向の圧縮入力Ｆ１が作用する他に、ルーフリインフォースを曲げようとする曲げ入力Ｆ２、即ち曲げモーメントが作用する。特に、ルーフリインフォース１１０の曲げ入力Ｆ２による変形を低減させるためには、ルーフリインフォース１１０を厚くするなどの耐力の増強が考えられるが、製造コストや車体重量が増加するとの問題がある。

本発明は上記問題を解決するために創作されたものであり、製造コストや車体重量を増加させることなく、側面衝突時にルーフリインフォースに作用する曲げ入力を低減できる、自動車の車体構造を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は、ルーフパネルにおける前後方向の中間部で車幅方向に延びたルーフセンターリインフォースと、ルーフパネルの左右の縁部に固定され、この縁部に沿ってそれぞれ車両前後方向に伸びたルーフサイドレールと、上記縁部の下側に設けられ、一端部がルーフサイドレールに固定され他端部がルーフセンターリインフォースの端部に固定されたガセットと、を備えた自動車の車体構造であって、ルーフサイドレールにおけるガセット取付面は車両外側にいくにつれて下がった傾斜面を成し、ルーフセンターリインフォースの端部におけるガセット取付面は水平面を成し、ガセットは、傾斜面に固定される傾斜部と、この傾斜部の車幅方向内側に設けられ水平面に固定される水平部と、を備え、傾斜部と水平部とが、水平部より低い位置に設けられた段部を介して連成されていることを特徴としている。
本発明の自動車の車体構造において、好ましくは、水平部に、断面凹型のビードが車幅方向に沿って筋状に形成されている。

本発明によれば、他の車両が側面衝突した際、その衝撃がセンターピラー及びルーフサイドレールからガセットへ伝わると、その衝撃によって段部に応力が集中する。これにより、ガセットは、コーナー部を境に、傾斜部側が下方へ折れ曲がる。
このように、側面衝突時の衝撃によってガセットが折れ曲がるので、ルーフセンターリインフォースへ伝達する衝撃を低減できる。これにより、側面衝突時の衝撃によってルーフセンターリインフォースが曲がることを確実に防止できる。これにより、乗員の生存空間を確保できる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図中の符号Ｕｐは車両上方を、ＬＨは車幅方向における左方を示す。
本実施形態の車体構造１は、センターピラーとルーフサイドレールとが接合する部位周辺の構造に関するものである。図１は車体構造１を示す断面図であり、図６に示す車体を例にすると、車体の骨格を成すセンターピラーとルーフサイドレールとが接合する車両側部における上縁で車両の前後方向中間の領域α周辺の車幅方向に沿った鉛直断面を示している。

車体構造１は、図１に示すように、ルーフパネル１０における前後方向の中間部で車幅方向に延びたルーフセンターリインフォース２０と、ルーフパネル１０の左右の縁部１１に固定され、縁部１１に沿ってそれぞれ車両前後方向に伸びたルーフサイドレール３０と、このルーフサイドレール３０に上端部を連結されたセンターピラー４０と、ルーフセンターリインフォース２０の端部がルーフサイドレール３０に近接する縁部１１の下側で一端部がルーフサイドレール３０に固定され他端部がルーフセンターリインフォース２０の端部に固定されたガセット５０と、を備えている。

ルーフパネル１０は、車体上面の外壁を成すパネル部材である。このルーフパネル１０の左右の縁部１１には、下方へ垂下した壁部１１Ａと、この壁部１１Ａの下端から車幅方向外側へ水平状に突出したフランジ１１Ｂと、が形成されている。
このルーフパネル１０を補強するルーフセンターリインフォース２０は、本実施形態では上下に間隔を置いて２つ設けられており、上側のルーフセンターリインフォース２１は下側のルーフセンターリインフォース２２よりも、車幅方向へ短く形成されている。

ルーフサイドレール３０は、ルーフサイドレールアウタパネル３１とルーフサイドレールインナパネル３２とから成り、各パネル３１，３２のフランジ３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂが接合されて閉断面Ｓが構成されている。具体的には、図１に示すように、ルーフサイドレールアウタパネル３１は鉛直断面形状がハット型を成し、車幅方向外側であってやや上方へ向けて凸になるように車体に配設されている。また、ルーフサイドレールインナパネル３２は、ルーフサイドレールアウタパネル３１における二つのフランジ３１Ａ，３１Ｂ間の開口を塞ぐよう、フランジ３１Ａ，３１Ｂに掛け渡されてルーフサイドレールアウタパネルに接合されている。このルーフサイドレールインナパネル３２は平板状のパネル部材であり、車両外側にいくにつれて下がるよう傾けて配設されている。

センターピラー４０は、車体外側面を構成するサイドメンバアウタパネル４１と、センターピラーインナパネル４２と、センターピラーアウタリインフォース４３と、から構成されている。

サイドメンバアウタパネル４１の上端部にはフランジ４１Ａが形成されている。このフランジ４１Ａは、ルーフパネル１０のフランジ１１Ｂの下面に密着した上側のルーフセンターリインフォース２１の端部２１Ａの下面に当てられる。さらに、このフランジ４１Ａの下面に、ルーフサイドレール３０のフランジ３１Ａ，３２Ａが当てられている。これらのフランジ１１Ｂ，２１Ａ，３１Ａ，３２Ａ，４１Ａはスポット溶接によって結合されている。
センターピラーインナパネル４２の上端部のフランジ４２Ａは、ルーフサイドレール３０の下側の二つのフランジ３１Ｂ，３２Ｂに挟持されている。これらのフランジ３１Ｂ，３２Ｂ，４２Ａはスポット溶接によって結合されている。
センターピラーアウタリインフォース４３の上端部４３Ａは、ルーフサイドレールアウタパネル３１のハット型断面の頂部を成す外側傾斜部３１Ｃにスポット溶接によって結合されている。

ガセット５０は、図１に示すように、ルーフサイドレールインナパネル３２の傾斜面に固定される傾斜部５１と、この傾斜部５１の車幅方向内側に設けられ、ルーフセンターリインフォース２２の水平状の面に固定される水平部５２と、を備えている。
さらに、本実施形態では、傾斜部５１と水平部５２とが、水平部５２より低い位置に設けられた段部５３を介して連成されていることを特徴としている。即ち、水平部５２の車幅方向外側に段部５３が設けられ、この段部５３の車幅方向外側に傾斜部５１が設けられている。
段部５３は、傾斜部５１の上端から車幅方向内側へ水平状に延出した棚部５３Ａと、この棚部５３Ａの車両内側の縁、即ち後述のコーナー部５３Ｃから棚部５３Ａより高い位置に設けられる水平部５２の車幅方向外側の縁までを連結する連結部５３Ｂと、から構成されている。
このように、ガセット５０は、一枚のパネル材からプレス等によって成形され、傾斜部５１、水平部５２、段部５３は一体で構成される。

ガセット５０の傾斜部５１と水平部５２とには、ボルト挿通用の穴５１Ａ，５２Ａが形成されている。これらの穴５１Ａ，５２Ａに対応して、下側のルーフセンターリインフォース２２とルーフサイドレールアウタパネル３１とにも穴３２Ｃ，２２Ａが形成されている。これらの穴３２Ｃ，２２Ａに通したボルト９１にナット９２が螺合されて、ガセット５０が車体に取り付けられている。
ガセット５０が車体に取り付けられた状態で、ルーフパネル１０のフランジ１１Ｂの下方領域に、ガセット５０の段部５３、具体的には、段部５３を構成する棚部５３Ａと連結部５３Ｂとが成すコーナー部５３Ｃが配設される。
また、ガセット５０は、その車幅方向内側における水平部５２を、ルーフサイドレール３０及びサイドメンバアウタパネル４１が結合されるルーフパネル１０の縁部１１の位置より車幅方向内側へ間隙Ｄを介して離れた位置で、下側のルーフセンターリインフォース２２の端部に結合させて、車体に配設されている。

車体構造１は以上のように構成され、他の車両が側面衝突した際、その衝撃がセンターピラー４０及びルーフサイドレール３０からガセット５０へ伝わると、その衝撃によって、段部５３に応力が集中する。これにより、ガセット５０はコーナー部５３Ｃを境に傾斜部５１側が下方へ折れ曲がる。

このように、側面衝突時の衝撃によってガセット５０が折れ曲がるので、ルーフセンターリインフォース２２へ伝達する衝撃を低減できる。これにより、側面衝突時の衝撃によってルーフセンターリインフォース２２が曲がることを確実に防止できる。よって、乗員の生存空間を確保することができる。

図２は、本発明の実施例に係るガセット６０を示す斜視図である。ガセット６０は、一枚のパネル状部材を略Ｌ字状に折り曲げて形成されたベース部６１と、このベース部６１の縦壁部６１Ａの車両前後方向中間領域Ａ１を車幅方向外側へ張り出して成る傾斜部６１Ｂと、この傾斜部６１Ｂの上端に形成した段部６１Ｃと、この段部６１Ｃの車幅方向内側で車幅方向に沿って筋状に形成されたビード部６１Ｄと、から構成されている。
なお、ビード部６１Ｄの幅Ｗ１は傾斜部及び段部の幅Ｗ２よりも狭く設定されており、このビード部６１Ｄの両端に水平部６１Ｅが形成されている。この水平部６１Ｅには、ボルトを挿通させるための穴６１Ｆが開設されている。傾斜部６１Ｂにもボルト挿通用の穴６１Ｇが形成されている。よって、これらの穴６１Ｆ，６１Ｇと、ルーフセンターリインフォース２２及びルーフサイドレールインナパネル３２に設けられた穴３２Ｃ，２２Ａにボルト９１が通され、ナット９２が螺合されて、ガセット６０は車体に取り付けられる。なお、ビード部６１Ｄの底部６１Ｈは、段部６１Ｃよりも高い位置に形成されている。

このように構成されたガセット６０を備えた車両に、車両が側面衝突した場合には、図３に示すように、その衝撃によって、二点鎖線で示す衝突前のガセット６０は実線で示すように、段部６１Ｃの奥側のコーナー部６１Ｊを中心に下方へ折れ曲がる。なお、図３では、ガセット６０とルーフサイドレールインナパネル３２とを表示し、他の構成部材の表示を省略している。
このようなガセット６０によれば、図４に示すように、ルーフセンターリインフォース２２に作用する曲げ入力、即ち曲げモーメントを約４８％低減できる。なお、ガセット６０が、ルーフセンターリインフォース２２を車幅方向へ圧縮させようとする圧縮入力、即ちルーフセンターリインフォース２２に作用する車幅方向に沿った荷重は図５に示すように従来のガセットと同様となり、圧縮入力によるルーフセンターリインフォース２２の変形量を従来技術のガセットで確保されていた変形量と同等にすることができる。

このように実施例に係るガセット６０を備えた車体構造によれば、ルーフセンターリインフォース２２の耐力を増加させずに、従来のガセットを備えた車体構造と同様の圧縮入力に対する効果を保持しつつ、ルーフセンターリインフォース２２に作用する曲げ入力を低減できる。

また、実施例では、段部６１Ｃの奥側にビード部６１Ｄが備えられてガセット６０の奥側領域が剛性高く形成されているため、側面衝突時の衝撃によってガセット６０が段部６１Ｃの奥側のコーナー部６１Ｊを中心として容易に折れ曲がりやすく形成されている。
以上説明したが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施をすることができる。

本発明の実施形態に係る車体構造を示す断面図である。 本発明の実施例に係るガセットを示す斜視図である。 図２のガセットの衝突前後の形状を示す図である。 図２のガセットを備えた車体構造においてルーフセンターリインフォースに作用する曲げ入力の時間変化を示すグラフである。 図２のガセットを備えた車体構造においてルーフセンターリインフォースに作用する圧縮入力の時間変化を示すグラフである。 従来の車両のルーフを示す斜視図である。 図６のＡ−Ａ線断面図である。

符号の説明

１ 車体構造
Ａ１ 車両前後方向中間領域
Ｗ１ 幅
Ｗ２ 幅
１０ ルーフパネル
１１ 縁部
１１Ａ 壁部
１１Ｂ フランジ
２０ ルーフセンターリインフォース
２１ ルーフセンターリインフォース
２１Ａ 端部
２２ ルーフセンターリインフォース
３０ ルーフサイドレール
３１ ルーフサイドレールアウタパネル
３１ パネル
３１Ａ フランジ
３１Ｂ フランジ
３１Ｃ 外側傾斜部
３２ ルーフサイドレールインナパネル
３２Ｃ 穴
４０ センターピラー
４１ サイドメンバアウタパネル
４１Ａ フランジ
４２ センターピラーインナパネル
４２Ａ フランジ
４３ センターピラーアウタリインフォース
４３Ａ 上端部
５０ ガセット
５１ 傾斜部
５１Ａ 穴
５２ 水平部
５３ 段部
５３Ａ 棚部
５３Ｂ 連結部
５３Ｃ コーナー部
６０ ガセット
６１ ベース部
６１Ａ 縦壁部
６１Ｂ 傾斜部
６１Ｃ 段部
６１Ｄ ビード部
６１Ｅ 水平部
６１Ｆ 穴
６１Ｇ 穴
６１Ｈ 底部
６１Ｊ コーナー部
９１ ボルト
９２ ナット
１００ ルーフ
１０１ ルーフパネル
１０１Ａ 縁部
１１０ ルーフリインフォース
１１１ 端部
１２０ センターピラー
１３０ ガセット
１３１ 傾斜部
１３１Ａ 穴
１３２ 水平部
１４０ ルーフサイドレール
１４１ ルーフサイドレールアウタパネル
１４２ ルーフサイドレールインナパネル
１４２Ａ 面
１４２Ｂ 穴
１５１ ボルト
１５２ ナット
Ｄ 間隙
Ｓ 閉断面

Claims (2)

1. ルーフパネルにおける前後方向の中間部で車幅方向に延びたルーフセンターリインフォースと、
   上記ルーフパネルの左右の縁部に固定され、該縁部に沿ってそれぞれ車両前後方向に伸びたルーフサイドレールと、
   上記縁部の下側に設けられ、一端部が上記ルーフサイドレールに固定され他端部が上記ルーフセンターリインフォースの端部に固定されたガセットと、を備えた自動車の車体構造であって、
   上記ルーフサイドレールにおけるガセット取付面は車両外側にいくにつれて下がった傾斜面を成し、
   上記ルーフセンターリインフォースの端部におけるガセット取付面は水平面をなし、
   上記ガセットは、上記傾斜面に固定される傾斜部と、この傾斜部の車幅方向内側に設けられ上記水平面に固定される水平部と、を備え、
   上記傾斜部と上記水平部とが、上記水平部より低い位置に設けられた段部を介して連成されていることを特徴とする、自動車の車体構造。
2. 前記水平部に、断面凹型のビードが車幅方向に沿って形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の自動車の車体構造。

Images