JP2015112916A - 車両のルーフ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ルーフ振動モードが抑制されかつ車載の通信機器のアンテナとしても機能するルーフ構造を提供する。【解決手段】車両に通信機器８０が搭載されている。車両のルーフ部１２は、サイドルーフレール３９，４０と、ルーフボウ４６，４７，４８と、ルーフパネル５５と、補強リブ構造体６０とを含んでいる。補強リブ構造体６０は、複数のリブ部材６１，６２，６３を備えている。リブ部材６１，６２，６３は、電気絶縁性の接着材を間に挟んでルーフパネル５５の下面に固定されている。これらリブ部材６１，６２，６３のうち、通信機器８０が通信に使用する電波の波長に応じたリブ部材６１に、通信機器８０のアンテナ用電線８１が接続されている。このリブ部材６１が通信機器８０のアンテナ素子として機能し、かつ、ルーフパネル５５の振動モードを抑制する補強材としても機能する。【選択図】図３

Description

この発明は、車両のルーフ部に適用されるルーフ構造に関する。

車両のエンジンルームに配置されたエンジンやトランスミッション等を含むパワープラントから出る音の一部は、車体の骨格部材を介してルーフ部に伝わることがある。また走行中に路面から入力する振動がタイヤを介して車体に入力し、ルーフ部に伝わることもある。ルーフ部にはルーフパネルが設けられているため、ルーフパネルの振動（ルーフ振動モード）が励起される可能性がある。ルーフパネルの振動は車室内に居る乗員にとって耳障な騒音となるだけでなく、車内こもり音となって車室内の居心地を悪くする原因ともなる。

ルーフパネルの振動を抑制するために吸遮音材が使用されることもあるが、振動の程度や周波数によっては十分な吸遮音性能を発揮できないことがある。ルーフ部の骨格をなす左右一対のサイドルーフレール間にルーフボウを架け渡し、かつ、ルーフパネルの下面に車体の前後方向に延びる補強部材を追加することによって、ルーフパネルを補強することも考えられるが、単なる補強部材では対費用効果が小さいため、コスト的に採用が難しいことがある。

一方で、車載の通信機器を備えた車両では、通信機器用の専用のアンテナを備えているのが通例である。特にテレマティクス（telematics）など車載形情報通信ネットワークの構築に対応させるためには、車両に搭載されるアンテナも重要である。通信機器用のアンテナとして、例えば特許文献１に記載されているように、車体のルーフ部に設けられたルーフレールにアンテナ素子を内蔵したものが提案されている。あるいは特許文献２に記載されているように、車両の樹脂製あるいはガラス製のボディの下面にアンテナ素子を配置することも提案されている。

特開平７−２６３９２８号公報 特開２００８−１８２５２３号公報

前記の従来技術のように単なる補強部材をルーフパネルに取付けるルーフ構造では、対費用効果が十分とは言えず、コスト面で採用が難しいことがある。特許文献１のアンテナ内蔵ルーフレールでは、ルーフレール内にルーフレールとは別部品のアンテナ素子を配置する必要があるため、部品数が増えるだけでなく構造も複雑となり、コストがかなり高くなる。特許文献２のアンテナ装置も専用のアンテナ素子を用いているため、コスト的に有利のものとは言い難い。

従って本発明の目的は、ルーフ部の補強とアンテナとしての機能を兼用することができる車両のルーフ構造を提供することにある。

本発明に係るルーフ構造は、ルーフ部の骨格部材と、前記ルーフ部に設けられたルーフパネルと、前記ルーフパネルに沿って該ルーフパネルの下面に固定され、該車両に搭載された通信機器が使用する電波の波長に応じた長さを有し、該通信機器のアンテナ用電線が接続される少なくとも１つのリブ部材を備えた補強リブ構造体と、前記リブ部材と前記ルーフパネルとを互いに電気的に絶縁する絶縁材とを具備している。

１つの実施形態では、前記ルーフ部が前記車体の幅方向に延びる前側のルーフボウと後側のルーフボウとを有し、かつ、これらルーフボウ間に複数の前記リブ部材が前記車体の幅方向に互いに間隔をあけて配置されている。また、前記複数のリブ部材のうち、前記通信機器が通信に使用する電波の４分の１の長さに最も近い長さのリブ部材が前記通信機器のアンテナ用電線に接続されてもよい。

また前記アンテナ用電線に接続されたリブ部材が前記通信機器のモノポールアンテナとして利用されてもよい。あるいは前記リブ部材が互いに共通の長さの一対のリブ要素からなり、これらリブ要素が前記通信機器のダイポールアンテナとして利用されてもよい。さらに前記補強リブ構造体が前記ルーフ部の幅方向に間隔をあけて配置された複数のリブ部材を含み、これらリブ部材が前記ルーフ部の前後方向に延び、かつ、これらリブ部材間の距離が該ルーフ部の前後方向に変化するように前記リブ部材を配置してもよい。

本発明に係るルーフ構造によれば、ルーフパネルに設けられた補強リブ構造体によってルーフ部の補強をなすことができ、ルーフ振動モードの励起を抑制することができるとともに、この補強リブ構造体が車載の通信機器のアンテナとして機能することができる。このため補強リブ構造体の利用価値が増えて対費用効果を高めることができる。また補強リブ構造体がアンテナを兼ねるため、通信機器の部品数が増えることを抑制でき、構造が複雑化することも抑制できるものである。

第１の実施形態に係るルーフ部を備えた車両の斜視図。 図１に示された車両の車体の骨格部材の一部を示す斜視図。 図１に示された車両のルーフ部の骨格部材を上方から見た平面図。 図３中のＦ４−Ｆ４線に沿うルーフ部の一部の断面図。 第２の実施形態に係るルーフ部を備えた車両の斜視図。 第３の実施形態に係る車体の骨格部材を示す斜視図。 第４の実施形態に係るルーフ部の骨格部材を上方から見た平面図。

以下に、本発明の第１の実施形態に係るルーフ構造を備えた車両のルーフ部について、図１から図４を参照して説明する。
図１は車両１０の斜視図である。この車両１０の車体１１の上部には、車体上部構造をなすルーフ部１２が形成されている。図１において、矢印Ｘ１で示す方向が車体１１の前方、矢印Ｘ２が車体１１の後方、矢印Ｙが車体１１の幅方向（車幅方向とも呼ぶ）を示している。

車体１１に形成されたキャビン（車室）１３は、ルーフ部１２やウインドシールドガラス１４などによって囲まれている。キャビン１３の前方にエンジンフード２０が設けられている。エンジンフード２０の下方にエンジンルーム２１が形成されている。エンジンルーム２１には、エンジン（あるいはモータ）およびトランスミッション等を含むパワープラント２５が収容されている。パワープラント２５は音の発生源となる。

図２は、車体１１の骨格をなす骨格部材３０の一部を示している。骨格部材３０は、フロントピラー３１，３２やセンタピラー３３，３４、サイドシル３５，３６、アッパフレーム３７，３８、サイドルーフレール３９，４０、カウルトップ部材４１、クロスメンバ４２，４３，４４、ルーフフロント部材４５、ルーフボウ４６，４７，４８、ルーフリヤ部材４９などを含んでいる。ルーフボウ４６，４７，４８は、サイドルーフレール３９，４０間にわたって配置されている。サイドルーフレール３９，４０やルーフフロント部材４５、ルーフボウ４６，４７，４８、ルーフリヤ部材４９などは、ルーフ部１２の骨格をなす骨格部材の一例である。キャビン１３内の運転席側にステアリングホィール５０が配置される。

図３はルーフ部１２の骨格部材を上方から見た平面図である。図３において、矢印Ｘ１で示す方向がルーフ部１２の前方、矢印Ｘ２がルーフ部の後方、矢印Ｙがルーフ部１２の幅方向を示している。ルーフ部１２は、サイドルーフレール３９，４０と、ルーフボウ４６，４７，４８と、ルーフパネル５５（図１に示す）などを含んでいる。ルーフパネル５５の一例は、鋼板などの金属板をプレスすることによって、所定の形状に成形されている。ルーフパネル５５は、例えば厚さが０．６〜１．０ｍｍの鋼板からなる。ただしルーフパネル５５の材料にアルミニウム合金が使用されてもよいし、合成樹脂あるいは一部にガラスが用いられてもよい。

ルーフボウ４６，４７，４８は、ルーフパネル５５の下面に沿ってルーフ部１２の幅方向に配置されている。各ルーフボウ４６，４７，４８は、例えばハット形の開断面あるいは閉断面を有し、それぞれサイドルーフレール３９，４０間にわたって設けられている。これらルーフボウ４６，４７，４８は接着材として機能するシーラーによって、ルーフパネル５５の下面に固定されている。ルーフボウ４６，４７，４８の両端（ルーフ部１２の幅方向の両端）は、それぞれサイドルーフレール３９，４０に溶接等によって結合されている。

前側のルーフボウ４７と後側のルーフボウ４８との間に補強リブ構造体６０が配置されている。補強リブ構造体６０は、第１のリブ部材６１と、第２のリブ部材６２と、第３のリブ部材６３とを含んでいる。これらのリブ部材６１，６２，６３は、ルーフパネル５５の前後方向に延び、それぞれルーフパネル５５の下面（車内側の面）に電気的に絶縁された状態で固定されている。ルーフボウ４７，４８とリブ部材６１，６２，６３との間も、電気的に絶縁されている。

第１のリブ部材６１と第３のリブ部材６３とは、それぞれ、ルーフ部１２の前後方向に延びる１本の鋼材（例えば鋼板をプレス成形してなるハット形断面の構造材）からなる。第２のリブ部材６２は、互いに長さが共通の一対のリブ要素６２ａ，６２ｂによって構成されている。これらリブ要素６２ａ，６２ｂは、それぞれ１本の鋼材（例えば鋼板をプレス成形してなるハット形断面の構造材）からなる。リブ要素６２ａ，６２ｂ同士は互いに電気的に絶縁されている。

このように図３に示されたルーフ部１２の骨格部材３０は、一対のサイドルーフレール３９，４０と、車幅方向に延びる前側のルーフボウ４７および後側のルーフボウ４８とを含み、前側のルーフボウ４７と後側のルーフボウ４８との間に、複数（例えば３本）のリブ部材６１，６２，６３からなる補強リブ構造体６０が設けられている。これらのリブ部材６１，６２，６３は互いにルーフ部１２の幅方向に独立した状態で配置されている。

リブ部材６１，６２，６３は、ルーフパネル５５の振動モード（ルーフ振動）の励起を抑制するのに有効な配置としている。例えば図３に示した実施形態では、リブ部材６１，６２，６３間の距離がルーフ部１２の前後方向に変化するように、ルーフ部１２の後から前に向かって、リブ部材６１，６２，６３間の距離が次第に大きくなる配置としている。なお、ルーフ部１２の剛性分布等に応じてルーフパネル５５に要求される強度が左右で異なる場合には、要求される強度の分布に応じて、長さや板厚が互いに異なるリブ部材をルーフパネル５５の適所に配置してもよい。

図４はリブ部材６１，６２，６３のうち第１のリブ部材６１の断面を代表して示している。このリブ部材６１とルーフパネル５５との間に、絶縁材として機能する電気絶縁性の接着材７０が設けられている。第２のリブ部材６２と第３のリブ部材６３も同様に電気絶縁性の接着材７０によって、ルーフパネル５５の下面（車内側の面）に固定されている。そしてこの接着材７０によって、リブ部材６１，６２，６３とルーフパネル５５とが互いに電気的に絶縁されている。

リブ部材６１，６２，６３の少なくとも１つ（例えば第１のリブ部材６１）は、車両１０に搭載された通信機器８０が通信に使用する電波（電磁波）の波長に応じた長さを有している。例えば第１のリブ部材６１の長さは、通信機器８０が使用する電波の波長の４分の１に近い長さである。この第１のリブ部材６１に通信機器８０のアンテナ用電線８１が接続されている。例えば通信機器８０が８００ＭＨｚの携帯電話である場合、通信機器８０用のアンテナとして、長さが９５ｍｍに近いリブ部材が使用される。通信機器８０がＦＭラジオの場合には、長さが９００ｍｍに近いリブ部材が使用される。

図３に示すように複数種類の通信機器８０，８２が搭載されている車両１０の場合、それぞれの通信機器８０，８２が使用する電波の波長に応じたリブ部材６１，６２が各通信機器８０，８２のアンテナとして使用される。例えば第１のリブ部材６１はアンテナ用電線８１を介して一方の通信機器８０の送受信回路に接続されることにより、モノポールアンテナとして利用される。第２のリブ部材６２は、一対のリブ要素６２ａ，６２ｂがそれぞれアンテナ用電線８３を介して他方の通信機器８２に接続されることにより、ダイポールアンテナとして利用することができる。

このように補強リブ構造体６０を構成する複数のリブ部材６１，６２，６３の少なくとも１つがダイポールアンテナ、あるいはモノポールアンテナとして機能するよう、通信機器の電波の波長に適合した長さを有するリブ部材に、通信機器８０，８２のアンテナ用電線８１，８３が接続される。

テレマティクス（telematics）などの車載形情報通信ネットワークに使用する通信機器の場合には、例えば携帯端末を介して交通情報や都市情報、生活情報などを受信し、例えばカーナビゲーション用のディスプレイ画面を利用して表示を行なう。テレマティクス用の通信機器が対象となる場合、ルーフ部１２に配置された各種長さのリブ部材のうち、テレマティクス用の通信機器（例えば携帯電話）の波長に応じた長さのリブ部材をアンテナとして用いるとよい。これにより、情報発信機能を車両にもたせることができ、高度道路交通システムの構築に役立てることができる。

本実施形態のルーフ構造を備えた車両１０のルーフ部１２は、ルーフパネル５５を補強する補強リブ構造体６０がルーフ部１２に設けられていることにより、ルーフパネル５５に励起される振動モード（ルーフ振動モード）を抑制でき、車内騒音の原因となる「車内こもり音」も低減させることができる。このように補強リブ構造体６０が、ルーフ部１２の振動抑制機能（補強材）と情報の送受信機能とを兼用するため、いわば補強と通信を兼ねたマルチパーパス・ルーフ補強リブとして、利用価値を高めることができる。

図５は第２の実施形態のルーフ部１２を備えた車両１０を示している。この実施形態では、第１のリブ部材６１と第２のリブ部材６２の長さが互いに同一であり、各リブ部材６１，６２，６３がそれぞれ車体の前後方向に延びている。これらリブ部材６１，６２，６３の少なくとも１つが通信機器の電波の波長に応じた長さであり、そのリブ部材が通信機器のアンテナとして利用される。それ以外の構成と効果は第１の実施形態（図１〜図４）と共通であるから両者に共通の符号を付して説明を省略する。

図６は第３の実施形態を示している。この実施形態の補強リブ構造体６０は、第１のリブ部材６１と第２のリブ部材６２の長さが互い同一で、しかも長さが短く、これらリブ部材６１，６２がルーフボウ４７，９０間に配置されている。第３のリブ部材６３は第１および第２のリブ部材６１，６２よりも長く、ルーフボウ４７，４８間に配置されている。これらリブ部材６１，６２，６３の少なくとも１つが通信機器の電波の波長に応じた長さであり、そのリブ部材が通信機器のアンテナとして利用される。それ以外の構成と効果は第１の実施形態（図１〜図４）と共通であるから両者に共通の符号を付して説明を省略する。

図７は第４の実施形態を示している。リブ部材６１，６２，６３はいずれもルーフボウ４６およびルーフリヤ部材４９から十分離れた位置に配置されている。リブ部材６１，６２，６３は、第１〜第３の実施形態と同様に、ルーフパネル５５の振動モードの励起が抑制されるように配置されている。これらリブ部材６１，６２，６３の少なくとも１つが通信機器の電波の波長に応じた長さであり、そのリブ部材が通信機器のアンテナとして利用される。それ以外の構成と効果は第１の実施形態（図１〜図４）と共通であるから両者に共通の符号を付して説明を省略する。

以上説明したように本発明を実施するに当たって、補強リブ構造体を構成するリブ部材の数や長さおよび配置等の具体的な態様は必要に応じて様々であるため、前記実施形態に限定されるものではない。またルーフパネルや骨格部材等の材質、デザイン、配置についても種々に変更して実施できることは言うまでもない。車載の通信機器も様々であり、要するに送信と受信の少なくとも一方の機能を有する通信機器であれば同様に適用することができる。

１０…車両、１１…車体、１２…ルーフ部、２５…パワープラント、３０…骨格部材、３９，４０…サイドルーフレール、４６，４７，４８…ルーフボウ、５５…ルーフパネル、６０…補強リブ構造体、６１，６２，６３…リブ部材、７０…接着材（絶縁材）、８０…通信機器、８１…アンテナ用電線、８２…通信機器、８３…アンテナ用電線

Claims (6)

1. 車両のルーフ部の骨格部材と、
   前記ルーフ部に設けられたルーフパネルと、
   前記ルーフパネルに沿って該ルーフパネルの下面に固定され、該車両に搭載された通信機器が使用する電波の波長に応じた長さを有し、該通信機器のアンテナ用電線が接続される少なくとも１つのリブ部材を備えた補強リブ構造体と、
   前記リブ部材と前記ルーフパネルとを互いに電気的に絶縁する絶縁材と、
   を具備したことを特徴とする車両のルーフ構造。
2. 前記ルーフ部が前記車体の幅方向に延びる前側のルーフボウと後側のルーフボウとを有し、かつ、これらルーフボウ間に複数の前記リブ部材が前記車体の幅方向に互いに間隔をあけて配置され、これらリブ部材のうち前記通信機器の電波の波長に応じたリブ部材に前記アンテナ用電線が接続されることを特徴とする請求項１に記載の車両のルーフ構造。
3. 前記複数のリブ部材のうち、前記通信機器の電波の４分の１の長さに最も近い長さのリブ部材に前記アンテナ用電線が接続されることを特徴とする請求項２に記載の車両のルーフ構造。
4. 前記アンテナ用電線に接続されたリブ部材が前記通信機器のモノポールアンテナとして利用されることを特徴とする請求項３に記載の車両のルーフ構造。
5. 前記リブ部材が互いに共通の長さの一対のリブ要素からなり、これらリブ要素が前記通信機器のダイポールアンテナとして利用されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車両のルーフ構造。
6. 前記補強リブ構造体が前記ルーフ部の幅方向に間隔をあけて配置された複数の前記リブ部材を含み、これらリブ部材が前記ルーフ部の前後方向に延び、かつ、これらリブ部材間の距離が該ルーフ部の前後方向に変化することを特徴とする請求項１から５のうちいずれか１項に記載の車両のルーフ構造。

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