JP2011218979A - 車体のルーフサイド構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車体が横転した場合での乗員スペースの確保において、ルーフサイド部分の断面係数を高めるために、車室スペースを犠牲にしたり、深絞りのプレス成形を求めたりすることなく、ルーフサイド部分の荷重の吸収と分散の効率を高めてルーフサイド部分の侵入が少なくなるように構成した。
【解決手段】ルーフサイドレール８が、アウタパネル８−１とインナパネル８−２とを当該両パネルに形成した接合フランジ８−１ａ、８−２ａ同士を接合することにより形成された閉断面形状を有してこうせいしており、アウタパネル８−１の降伏点×板厚＝Ａに対してインナパネル８−２の降伏点×板厚＝ＢがＡ≦Ｂとなるように、インナパネル８−２の板厚をアウタパネル８−１の板厚より厚くすると共に、アウタパネル８−１の降伏点より、インナパネル８−２の降伏点の方が高くなる材質を用いて構成した。

【選択図】図３

Description

本発明は、自動車における車体のルーフサイド構造に関するものである。

自動車が横転（ロールオーバー）した際、車中の乗員を安全に保護するためには、自動車の車体は、所定の車体反力を有する構造にしておかなければならない。

そこで、従来の安全基準によれば、当該車体反力は、車体質量の１．５倍程度の強度を持つように求められている。しかし、最近になって、自動車の横転事態が多発しているということに鑑み、自動車の開発スペックとしては、上記安全基準より高水準の基準を求めるようになってきており、これによれば、車体強度は車体質量の２．５〜４倍程度を達成するよう求められている。

そして、かかる高水準の評価基準を達成して、車体が横転した際の乗員スペース確保をするには、ルーフサイド部分を高剛性にすることにより、ルーフサイド部分の侵入を少なくする構造にすることが望ましいとされている。

かかる点に鑑み、従来、車体前後方向に長手とされた強度部材が車体のルーフパネルの車幅方向外側縁部に設けられた車体のルーフサイド構造において、次に記載する技術が提案されている（特許文献１参照）。すなわち、かかる技術は、フロントピラーとセンターピラーとの間におけるルーフサイド部分に低剛性部分を形成して、この低剛性部分が荷重を受けて所定量車室内側へ変形する変形両端間に、２つの荷重入力点を設定して構成している。

したがって、かかる技術は、ルーフサイド部分が受けた荷重を２つの荷重入力点で受けて集中荷重の発生を防ぐことにより、フロントピラー又はセンターピラーに流すことによって、当該荷重を受けさせる構造にしている。

特開２００８−６２７１３号公報

しかし、上記従来の技術においては、ルーフサイド部分が受けた荷重は、突出した凸部を設けた2つの荷重入力点で受けて集中荷重の発生を防ぐことにより、フロントピラー又はセンターピラーに流すことによって、ルーフサイド部分における発生モーメントを小さくすることによって、ルーフサイド部分の変形を少なくすべく構成している。したがって、かかる従来の技術において、上述の車体質量の２．５から４倍程度の評価基準を達成するには、ルーフサイド部分は、凸部を設けるための空間を確保した上で、断面係数を高めた構造にして当該荷重に対する変形を抑制するという構成を採ることになる。

そして、かかる断面係数を高めるには、ルーフサイド部分の断面サイズを大きくするということになり、その分、ルーフサイド部分が車室側にはみ出して車室スペースを犠牲にする。また、乗員の乗降開口が小さくなると共に、深絞りプレス成形を要求することになる。

そこで、本発明は、車体が横転した場合での乗員スペースの確保において、ルーフサイド部分の断面係数を高めるために、車室スペースを犠牲にしたり、深絞りのプレス成形を求めたりすることなく、ルーフサイド部分の荷重の吸収と分散の効率を高めてルーフサイド部分の侵入が少なくなるように構成している。

本発明に係る車体のルーフサイド構造は、車体前後方向に互いに離間して配設されたピラー間を橋渡すように設置することによりルーフパネルの車幅方向外側縁部を支持する強度部材としてのルーフサイドレールを備えた車体のルーフサイド構造であって、前記ルーフサイドレールが、車体外側に位置するアウタパネルと車室側に位置するインナパネルとを当該両パネルに形成した接合フランジ同士を接合することにより形成された閉断面形状を有して構成されており、且つ、前記アウタパネルの降伏点×板厚＝Ａに対して前記インナパネルの降伏点×板厚＝Ｂが、Ａ≦Ｂとなるように構成したことを特徴とする。

従って、自動車の横転現象によりルーフサイドレールが受けた曲げ方向の入力荷重の一部は、低剛性のアウタパネルが圧壊変形することにより吸収することになり、残りの入力荷重を高剛性のインナパネルに曲げ反力により受けることになる。この結果、ルーフサイドレールは、インナパネルの曲げ反力により梁機能を果たさせて折れることがなく横転現象による入力荷重を吸収するため、梁機能の始点となるフロントピラーなどのピラー類に大きな負担を掛けさせないことになる。

従って、ルーフサイドレール、或いはフロントピラーなどのピラー類は、その閉断面サイズの拡大による断面係数の増大対策を採ることなく、自動車の開発上求められている車体質量の２．５〜４倍程度の評価基準を満足する車体強度を達成することができる。

しかも、ルーフサイドレールは勿論、センターピラーなどのピラー類は、その閉断面積拡大による断面係数の増大対策を採ることがないことから、車室スペースを犠牲にすることや乗員の乗降開口を小さくさせることがないことになる。加えて、ルーフサイドレールは、インナパネルが高剛性に構成されていることから、自動車の側突対策も十分取られていることになる。

また、上述のアウタパネルの降伏点×板厚＝Ａとインナパネルの降伏点×板厚＝ＢとをＡ≦Ｂに構成するように、一の実施の形態におけるインナパネルの板厚は、アウタパネルの板厚より厚く構成している。

かかる構成により、インナパネルは、板厚を厚くすることにより、アウタパネルに対して、高剛性構造を達成することができる。

また、上述のアウタパネルの降伏点×板厚＝Ａとインナパネルの降伏点×板厚＝ＢとをＡ≦Ｂに構成するために、他の実施の形態におけるインナパネルは、その降伏点がアウタパネルの降伏点に対して高くなる材質を用いて構成している。

かかる構成により、インナパネルは、高降伏点の材質を用いたことにより、アウタパネルに対して、高剛性構造を達成することができる。

また、上述のアウタパネルの降伏点×板厚＝Ａとインナパネルの降伏点×板厚＝ＢとをＡ≦Ｂに構成するように、他の実施の形態におけるインナパネルは、別体構成のレインフォース材を接合することにより構成している。

かかる構成により、インナパネルは、別体構成のレインフォース材を接合したことにより、アウタパネルに対して、高剛性構造を達成することができる。

また、上述のアウタパネルの降伏点×板厚＝Ａとインナパネルの降伏点×板厚＝ＢとをＡ≦Ｂに構成すべく、更に他の実施の形態のインナパネルは、車体前後方向に延在する凹状又は凸状のインナパネル側ビード部を一体形成することにより構成している。

かかる構成により、インナパネルは、車体前後方向に延在するように一体形成された凹状または凸状のインナパネル側ビード部を有することにより、折れ変形が抑制されて、アウタパネルに対して、高剛性構造を達成することができる。

また、上述のアウタパネルの降伏点×板厚＝Ａとインナパネルの降伏点×板厚＝ＢとをＡ≦Ｂに構成するように、他の実施の形態として、アウタパネルは、車体上下方向に延在する凹状または凸状のアウタパネル側ビード部を一体形成することにより構成している。

かかる構成により、アウタパネルが一体形成されたアウタパネル側ビード部を有することにより折れ変形が促進されて、結果的に、アウタパネルに対するインナパネルの高剛性構造は達成されることになる。

本発明は、自動車が横転したことによりルーフサイドレールが受けた曲げ方向の入力荷重を、低剛性のアウタパネルが圧壊変形することにより吸収している。また、残りの入力荷重は、高剛性のインナパネルの復元力である曲げ反力により受けることができる。この結果、ルーフサイドレールは、インナパネルの曲げ反力により梁機能を果し得て、折れることがなく自動車の横転による入力荷重を吸収できると共に、フロントピラーなどのピラー類に大きな負担を掛けさせなくすることができる。

従って、ルーフサイドレール及びフロントピラーなどのピラー類は、その断面サイズ拡大による断面係数を増やさずに、自動車の開発上求められている車体質量の２．５〜４倍程度の評価基準を満足する車体強度を達成することができる。しかも、ルーフサイドレール及びフロントピラーなどのピラー類は、その閉断面サイズを拡大することないことから、深絞りのプレス成形をせず且つ車室スペースを犠牲にすることや乗員の乗降開口を小さくさせることがないことになる。加えて、ルーフサイドレールは、インナパネルが高剛性に構成されていることから、自動車の側突対策も十分取られていることになる。

本実施の形態を乗用自動車に適用した場合の一実施例におけるルーフ近傍の車体骨格を描画した概略斜視図である。 図１におけるルーフ近傍の車体骨格を描画した分解斜視図である。 本実施の形態に係る実施例１における図１のＡ−Ａ断面図である。 本実施の形態に係る実施例２における図１のＡ−Ａ断面図である。 本実施の形態に係る実施例３における図１のＡ−Ａ断面図である。 同じく、本実施の形態に係る実施例３におけるインナパネルを描画した概略斜視図である。 本実施の形態に係る実施例４における図１のＡ−Ａ断面図である。 同じく、本実施の形態に係る実施例４におけるアウタパネルを描画した概略斜視図である。 本実施の形態に係る実施例５における図１のＡ−Ａ断面図である。

本実施の形態における自動車のルーフサイド構造は、ルーフサイドレールを構成するアウタパネル側の弱剛性構造により自動車の横転による衝撃を圧壊変形して吸収している。又、本実施の形態における自動車のルーフサイド構造は、インナパネル側の高剛性構造で、引張力よる復元力である曲げ反力を発生させる構成にしている。

次に、図を用いて、本実施の形態を乗用車に適用した場合の実施例について、説明する。 先ず、図１及び図２において、自動車の車体１は、ルーフパネル２が車室３の天井部を形成している。ルーフパネル２は、その車幅方向外側縁部をルーフサイド部４が支持されて構成している。

さらに、ルーフサイド部４は、自動車の前方から後方にかけて順次配設されたフロントピラー５、センターピラー６およびリアーピラー７のピラー類によって支持されている。 そして、ルーフサイド部４は、車体１の前後方向に長手となって延在するルーフサイドレール８と、ルーフサイドレール８の車体外側を覆うように接合された外板９とを有して構成している（図３参照）。

ルーフサイドレール８は、車体１の外側に位置するアウタパネル８−１及び車室３側に配設されたインナパネル８−２とを有して構成しており、アウタパネル８−１の接合フランジ部８−１ａ及びインナパネル８−２の接合フランジ８−２ａ同士を接合することにより形成された閉断面構成となっている。そして、アウタパネル８−１は、車体１の外方に突出するように断面略ハット型を呈して構成しており、インナパネル８−２は、車室側に配設された略平板状を呈して構成している。

さらに、ルーフサイドレール８は、その中央部がセンターピラー６のインナパネル６ａ及びアウタパネル６ｂとが車体内外から挟合されると共に、その両端部にそれぞれフロントピラー５及びリアーピラー７が接合されることによって、支持されている。

上述の実施例１においては、ルーフサイドレール８は、アウタパネル８−１の降伏点×板厚＝Ａに対して、インナパネル８−２の降伏点×板厚＝Ｂが、Ａ≦Ｂとなるように構成されている。この点から、アウタパネル８−１は、例えば引張強度が５９０ＭＰａ級で板厚が１．０ｍｍの鋼板材にて構成している。又、インナパネル８−２は、例えば引張強度が９８０ＭＰａ級で板厚が１．２ｍｍの鋼板材にて構成している。

従って、アウタパネル８−１において、アウタパネル８−１側は低剛性構造となり、逆に、インナパネル８−２は高剛性構造となる。この結果、自動車が横転したことによりルーフサイドレール８に衝撃力としての荷重Ｆが入力された場合、衝撃力としての荷重Ｆは、車体１の車幅方向の分力ｆ１と、車体１の上下方向の分力ｆ２としてルーフサイドレール８に及ぼされる。

そして、荷重Fは低剛性に構成されたアウタパネル８−１がクッション材となって圧壊することによってクッション材となり吸収され減少する。減少した荷重Fの両分力ｆ１およびｆ２のうち、分力ｆ１は、インナパネル８−２の曲げ力として作用することになる。かかる曲げ力は、インナパネル８−２が高剛性に構成されていることから、インナパネル８−２の復元力としての引張反力として吸収されることになる。分力ｆ２はセンターピラーの復元力としての曲げ反力として吸収されることになる。

そして、もしも自動車が横転したことにより発生した荷重が非常に高荷重となってアウタパネル８−１の圧壊及びインナパネルの引張反力により吸収できない場合には、フロントピラー５、センターピラー６或いはリアーピラー７が受けることになる。しかし、フロントピラー５センターピラー６或いはリアーピラー７が受ける荷重は、ルーフサイドレール８により吸収し得なかった残余の荷重であることから、フロントピラー５、センターピラー６或いはリアーピラー７が吸収すべき荷重を減少させることができる。

又、もし自動車が側突したような場合には、たとえ、アウタパネル８−１が低剛性構造となっていたとしても、自動車の側突故による荷重は、高剛性構造となっているインナパネル８−２によって十分受けることができる。

なお、上述の実施例１においては、アウタパネル８−１とインナパネル８−２とは、降伏点および板厚を互いに異なる値にして、Ａ≦Ｂに構成したが、降伏点および板厚の一方を異なる値に選択することによっても実現できる。

以上の構成により、自動車が横転したことによりルーフサイドレール８が受けた曲げ方向に入力された衝撃力としての荷重を、低剛性のアウタパネル８−１が圧壊変形することにより吸収することになる。また、分力ｆ２は、高剛性のインナパネル８−２の復元力としての曲げ反力により受けることができる。この結果、ルーフサイドレール８は、インナパネル８−１の曲げ反力により梁機能を果し得て、折れることがなく自動車の横転により入力された衝撃力としての荷重を吸収することができる。

しかし、フロントピラー５センターピラー６或いはリアーピラー７が受ける荷重はルーフサイドレール８により吸収し得なかった残余の荷重であることから、フロントピラー５、センターピラー６或いはリアーピラー７が吸収すべき荷重を減少させることができる。従って、ルーフサイドレール８及びフロントピラー５、センターピラー６或いはリアーピラー７が構成するピラー類は、その断面サイズの拡大による断面係数の増大対策を採ることなく、車体質量の２．５〜４倍程度の評価基準を満足することができる。

しかも、ルーフサイドレール８及びフロントピラー５、センターピラー６或いはリアーピラー７が構成するピラー類は、その断面サイズ拡大による断面係数の増大対策を採ることがない。従って、ルーフサイドレール及びセンターピラーなどのピラー類は、深絞りによるプレス成形をせずとも成形でき、且つ車室スペースを犠牲にすることや乗員の乗降開口を小さくさせることがないことになる。

次に、図４から図９までを用いて、他の実施例について説明する。先ず、図４に示す実施例２においては、ルーフサイドレール８を構成するインナパネル８−２について、アウタパネル８−１に対して、降伏点としての圧壊強度及び又は厚板の鋼板材を使用する。と共に、インナパネル８−２の閉断面内において車体１の前後方向に延在するように、別体構成のレインフォース材１０を接合して構成している。

かかる構成により、インナパネル８−２は、別体構成のレインフォース材１０を接合したことにより、アウタパネルに対して、高剛性構造を達成することができる。また、かかる構成により、インナパネル８−２とアウタパネル８−２との圧壊強度及び厚板が同等の鋼板材を使用した上で、インナパネル８−２に別体構成のレインフォース材１０を接合する構成にしても実現することができる。

図５及び図６に示す実施例３においては、前述のＡ≦Ｂに構成すべく、インナパネル８−２には、車体前後方向に延在する閉断面側に凸状となったインナパネル側ビード部１１が一体形成されている。かかる構成により、インナパネル８−２は、車体前後方向に延在するように一体形成された閉断面側に凸状のインナパネル側ビード部１１を有することにより、折れ変形の抑制による高剛性構造を達成することができる。

上述の実施例３は、インナパネル８−２に一体形成したインナパネル側ビード部１１は、閉断面側に凹状に形成して構成しても、上述の凸状のインナパネル側ビード部１１と同様に、折れ変形の抑制よる高剛性構造を達成することができる。

図７及び図８に示す実施例４におけるアウタパネル８−１は、上述のＡ≦Ｂに構成するように、車体１の上下方向に延在するように閉断面側に凸状のアウタパネル側ビード部１２を一体形成して構成している。かかる構成により、アウタパネル８−１が一体形成のアウタパネル側ビード部１２を有することにより折れ変形が促進されて、結果的に、アウタパネル８−１の低剛性構造が達成されることになる。

実施例４の変形例として、アウタパネル側ビード部１２は、閉断面側に凹状に形成して構成しても、上述の凸状のアウタパネル側ビード部１２と同様に、折れ変形を抑制でき、結果的に、アウタパネル８−１の低剛性構造が達成されることになる。

図９に示す実施例５は、いわば上述した図５及び図６に示す実施例３と図７及び図８に示す実施例４を組み合わせて構成している。従って、インナパネル８−２は、インナパネル側ビード部１１を有することにより、折れ変形が抑制される構成となっていると共に、アウタパネル８−１は、アウタパネル側ビード部１２を有することにより、折れ変形が促進される構成となっている。

この結果、上述のアウタパネル８−１の降伏点×板厚＝Ａとインナパネル８−２の降伏点×板厚＝Ｂとが、Ａ≦Ｂになるように構成されていることになる。この場合、実施例１のように、アウタパネル８−１は、例えば、引張強度が５９０ＭＰａ級で板厚が１．０ｍｍの鋼板材にて構成している。これに対し、インナパネル８−２は、例えば、降伏点としての圧壊強度が９８０ＭＰａ級で板厚が１．２ｍｍの鋼板材にて構成している。

なお、上述の実施例１〜実施例５は、いずれも、ピラー類として、フロントピラー５、センターピラー６及びリアーピラー７を有する乗用車に適用した場合であるが、センターピラー６を有さない貨物自動車の車体のルーフサイド構造にも適用するもことができる。

以上説明した本実施の形態は、センターピラー等のピラー類の断面係数を高めて車体が横転した場合に乗員スペースの確保をし且つ深絞りのプレス成形を求めることなく、ルーフサイド部分の剛性を高めてルーフサイド部分の変形が少なくなるように構成することができる。したがって、本実施の形態は、自動車における車体のルーフサイド構造等に好適であるといえる。

１ 車体
２ ルーフパネル
３ 車室
４ ルーフサイド部
５ フロントピラー（ピラー類）
６ センターピラー（ピラー類）
７ リアーピラー（ピラー類）
８ ルーフサイドレール
８−１ アウタパネル
８−２ インナパネル
１０ レインフォース材
１１ インナ側ビード部
１２ アウタ側ビード部

Claims (6)

1. 車体前後方向に互いに離間して配設されたピラー間を橋渡すように設置することによりルーフパネルの車幅方向外側縁部を支持する強度部材としてのルーフサイドレールを備えた車体のルーフサイド構造であって、前記ルーフサイドレールが、車体外側に位置するアウタパネルと車室側に位置するインナパネルとを当該両パネルに形成した接合フランジ同士を接合することにより形成された閉断面形状を有して構成されており、且つ、前記アウタパネルの降伏点×板厚＝Ａに対して前記インナパネルの降伏点×板厚＝Ｂが、
   Ａ≦Ｂ
   となるように構成したことを特徴とする車体のルーフサイド構造。
2. 前記インナパネルの板厚を、前記アウタパネルの板厚より厚くすることにより、前記アウタパネルの降伏点×板厚＝Ａに対して前記インナパネルの降伏点×板厚＝Ｂが、
   Ａ≦Ｂ
   になるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の車体のルーフサイド構造。
3. 前記アウタパネルの降伏点に対して、前記インナパネルの降伏点の方が高くなる材質を用いて、前記インナパネルを構成することにより、前記アウタパネルの降伏点×板厚＝Ａに対して前記インナパネルの降伏点×板厚＝Ｂが、
   Ａ≦Ｂ
   になるように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の車体のルーフサイド構造。
4. 前記インナパネルに別体構成のレインフォースを接合することにより、前記アウタパネルの降伏点×板厚＝Ａに対して前記インナパネルの降伏点×板厚＝Ｂが、
   Ａ≦Ｂ
   になるように構成したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一に記載の車体のルーフサイド構造。
5. 前記インナパネルに、車体前後方向に延在する凹状若しくは凸状のインナパネル側ビード部を一体形成することにより、前記アウタパネルの降伏点×板厚＝Ａに対して前記インナパネルの降伏点×板厚＝Ｂが、
   Ａ≦Ｂ
   になるように構成したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一に記載の車体のルーフサイド構造。
6. 前記アウタパネルに、車体上下方向に延在する凹状若しくは凸状のアウタパネル側ビード部を一体形成することにより、前記アウタパネルの降伏点×板厚＝Ａに対して前記インナパネルの降伏点×板厚＝Ｂが、
   Ａ≦Ｂ
   になるように構成したことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一に記載の車体のルーフサイド構造。

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