JP4174864B2

JP4174864B2 - 車両の上部車体構造

Info

Publication number: JP4174864B2
Application number: JP23703998A
Authority: JP
Inventors: 勝美江島
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1998-08-24
Filing date: 1998-08-24
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2018-08-24
Also published as: JP2000062646A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の上部車体構造に関するものであって、とくにルーフパネルの下側に取り付けられたルーフレインフォースメントの構造の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車両（乗用車）の上部車体構造においては、車体の左右の側部にそれぞれ車体前後方向に伸びるルーフレール（ルーフサイドレール）が配置され、両ルーフレール間にまたがってルーフパネルが配置されている。このルーフパネルは、普通、車体を軽量化するために比較的薄い鉄板で形成されるので、ルーフパネルの下側には、車体上部の車体幅方向の強度ないしは剛性を高めるために、車体幅方向伸びるルーフレインフォースメント（ルーフボウ）が取り付けられる。なお、セダン型の乗用車の場合は、車体前後方向のほぼ中央部付近において、車体の左右の両側部にそれぞれ、車体上下方向に伸びるセンタピラーが設けられ、このセンタピラーの上端部はルーフレールに接続されている。そして、ルーフレインフォースメントは、概ね両センタピラーの上端部にまたがるように配置される（例えば、特開平１０−１６８１６号公報参照）。
【０００３】
そして、かかる従来の車両の上部車体構造においては、ルーフレールないしはセンタピラーは、半割り状のインナパネルとアウタパネルとが車体幅方向内側寄りの位置で、溶接等により接合されてなる中空の柱状構造とされている。なお、インナパネルとアウタパネルとの間には、通常、ルーフレールないしはセンタピラーの強度を高めるためにピラーレインフォースメントが配置され、したがって接合部ではインナパネルとピラーレインフォースメントとアウタパネルとが積層されて溶接されることになる（以下、これを「３層溶接部」という）。そして、この３層溶接部の上側に、ルーフパネル及びルーフレインフォースメントの車体幅方向の端部が配置されるが、この部分ではルーフパネルとルーフレインフォースメントとは溶接により結合される（以下、これを「２層溶接部」という）。
【０００４】
具体的には、例えば図１３に示すように、インナパネル１０１とピラーレインフォースメント１０２とアウタパネルパネル１０３とが溶接されてなる３層溶接部Ｗ₁の上に、ルーフレインフォースメント１０４の端部とルーフパネル１０５の端部とが溶接されてなる２層溶接部Ｗ₂が配置される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば図１３に示すような上部車体構造を備えた車両に、側面衝突等により車体幅方向の強い衝撃力が加えられたときには、ルーフレインフォースメント１０４とルーフパネル１０５とからなる結合体の端部は、インナパネル１０１とピラーレインフォースメント１０２とアウタパネル１０３とからなる結合体に対して、矢印Ｙで示すように相対的に車体幅方向外向きに移動する。このとき、衝撃力が強いと、２層溶接部Ｗ₂がアウタパネル１０３を突き破り、Ｙ方向に大きく変位し、車体の変形量が非常に大きくなるといった問題がある。
【０００６】
ここで、インナパネル１０１とピラーレインフォースメント１０２とアウタパネル１０３とルーフレインフォースメント１０４とルーフパネル１０５とを一括して溶接すれば（５層溶接）、側面衝突時等において、車体幅方向の衝撃力に対する強度ないしは剛性が高められ、車体変形量を低減することができるものと考えられるが、５層の鉄板を一括して溶接するのは技術的にかなり困難であり、またルーフパネルに歪みが生じるなどして、シール性の低下を招くなどといった問題が生じる。
【０００７】
なお、前記の特開平１０−１６８１６号公報に開示された車体上部構造では、センタピラーとルーフレインフォースメントとの間に補強部材（ルーフガセット）と変形抑制部材とを設けて、側面衝突時等における車体変形量を低減するようにしているが、このようにすると部品点数が多くなり、車両の製造コストが上昇するといった問題がある。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、側面衝突等により車体上部に車体幅方向の強い衝撃力が加えられたときに、車体上部の変形を有効に抑制することができる簡素な車両の車体上部構造を提供することを解決すべき課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決すべくなされた本発明の第１の態様にかかる車両の上部車体構造は、車体の左右の側部にそれぞれ、インナパネルとアウタパネルとが接合されてなり車体前後方向に伸びるルーフレールが配置され、両ルーフレール間にまたがってルーフパネルが配置され、かつルーフパネルの下側に車体幅方向に伸びるルーフレインフォースメント（ルーフボウ）が設けられている車両の上部車体構造であって、ルーフパネルの車体幅方向外端とルーフレールの車体幅方向内端とが接続され、この接続部分は、車体前後方向に伸びルーフパネルより下側に窪んだ溝状に形成され、ルーフレインフォースメントの車体幅方向の両端部は、車体幅方向に伸びる縦壁部と底部とを有し、上記両端部のそれぞれにおいて、縦壁部の側端部に、ルーフレインフォースメント及びルーフパネルがルーフレールに対して相対的に車体幅方向外向きに変位したときには、上記接続部分に車体内側から当接する荷重受け部が設けられ、荷重受け部と、荷重受け部近傍において該荷重受け部より車体幅方向内側のルーフレインフォースメントとは、上記接続部分の高さと上下方向で重なる部位を有し、ルーフパネルより下側に離間した位置で車体幅方向に延設されていることを特徴とするものである。
【００１０】
この車両の上部車体構造においては、車両が側面衝突するなどして車体上部に車体幅方向の強い衝撃力が加えられ、ルーフレインフォースメント及びルーフパネルがルーフレールに対して相対的に車体幅方向外側に変位しようとしたときには、荷重受け部がインナパネルとアウタパネルの接合部に当接するので、ルーフレインフォースメント及びルーフパネルの車体幅方向外側への変位が抑制される。したがって、格別の補強部材ないしは変形抑制部材を設けることなく、部品点数が少ないコンパクト（簡素）な構造で、側面衝突時等における車体上部の変形を有効に抑制することができ、低コストで車両の安全性が高められる。
【００１１】
上記車両の上部車体構造においては、ルーフレインフォースメント（６）は、車体幅方向両端部から内側に向かって緩やかに上側に傾斜しているのが好ましい。
【００１２】
本発明の第２の態様にかかる車両の上部車体構造は、車体の左右の側部にそれぞれ、インナパネルとアウタパネルとが接合されてなり車体前後方向に伸びるルーフレールが配置され、両ルーフレール間にまたがってルーフパネルが配置され、かつルーフパネルの下側に車体幅方向に伸びるルーフレインフォースメントが設けられている。そして、ルーフレインフォースメントの車体幅方向両端部に、それぞれ、該各端部が車体幅方向外向きに変位したときには、インナパネルとアウタパネルとの接合部に車体内側から当接する荷重受け部が設けられている。この車両の上部車体構造においては、ルーフレインフォースメントが、上記接合部の上側に接続される接続端部と、荷重受け部が上記接合部に車体内側から当接したときに上記接合部より下側において車体幅方向外側に突出し該ルーフレインフォースメントの上向きの変位を抑止する抜け止め部とを備えているのがさらに好ましい。このようにすれば、側面衝突時等において、車体上部に強い衝撃力が加えられたときに、抜け止め部によってルーフレインフォースメントとルーフレールとが車体上下方向にずれるのが防止され、車体の変形がより有効に抑制される。
【００１３】
なお、本発明の第２の態様にかかる車両の上部車体構造において、車両が両側部にセンタピラーを備えている場合は、荷重受け部が、該センタピラーの上端部に対応する位置に配置されているのが好ましい。このようにすれば、ルーフレインフォースメント及びルーフパネルの車体幅方向外側への変位センタピラーによって抑制されるので、側面衝突時等における車体上部の変形がさらに有効に抑制される。
本発明の第３の態様にかかる車両の上部車体構造は、車体の左右の側部にそれぞれ、インナパネルとアウタパネルとが接合されてなり車体前後方向に伸びるルーフレールが配置され、両ルーフレール間にまたがってルーフパネルが配置され、かつルーフパネルの下側に車体幅方向に伸びるルーフレインフォースメントが設けられている車両の上部車体構造であって、ルーフパネルの車体幅方向外端とルーフレールの車体幅方向内端とが接続され、この接続部分は、車体前後方向に伸びルーフパネルより下側に窪んだ溝状に形成され、ルーフレインフォースメントの車体幅方向の両端部は、車体幅方向に伸びる縦壁部と底部とを有し、上記両端部のそれぞれにおいて、上記縦壁部の側端部に、ルーフレインフォースメント及びルーフパネルがルーフレールに対して相対的に車体幅方向外向きに変位したときには、上記接続部分に車体内側から当接する荷重受け部が設けられ、ルーフレインフォースメントは、車体前後方向にみて該ルーフレインフォースメントの前端部と後端部とで車体幅方向に突出する接続端部により上記接続部分に連結され、荷重受け部と底部とが車体前後方向にみて該ルーフレインフォースメントの前端部と後端部との中間に位置するとともに、底部が上記接続部分より下側に位置するように形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を具体的に説明する。
図１と図２とに示すように、本発明にかかる上部車体構造を備えた車両（セダン型の乗用車）の車体１の上部には車室の屋根部をなすルーフ部２が設けられ、このルーフ部２の左右（車体幅方向）の両側部に、それぞれ車体前後方向に伸びるルーフレール３が配置されている。そして、車体１の左右の両側部には、車体前後方向にみて車体のほぼ中央位置に、それぞれ車体上下方向に伸びるセンタピラー４が配置されている。なお、この車体１の屋根部は、その左右の側部近傍にそれぞれ車体前後方向に伸びる溝部５が設けられたいわゆるモヒカン構造とされている。
【００１５】
ここで、ルーフ部２は、車体１の重量化を避けるため比較的薄い鉄板で形成されている。そこで、ルーフ部２の左右方向の強度ないしは剛性を高めるために、ルーフ部２の下側には、左右方向に伸びる細長いルーフレインフォースメント６（ルーフボウ）が取り付けられている。ここで、ルーフレインフォースメント６は、概ね左右の両センタピラー３の上端部にまたがるような位置に配置されている。
【００１６】
以下、図３〜図５を参照しつつ、車体１の左側の側部を例にとって車体上部構造を具体的に説明するが、車体１の右側の側部も、左右の位置関係が逆である点を除けば、左側の側部と同様の構造となっているのはもちろんである。
図３と図４とに示すように、ルーフ部２は、実質的に、ルーフパネル７と、該ルーフパネル７の下面に取り付けられたルーフレインフォースメント６とで構成されている。また、センタピラー４は、基本的には、左側（車体幅方向にみて外側）に配置された半割り状のアウタパネル８と、右側（車体幅方向にみて内側）に配置された半割り状のインナパネル９とが接合されてなる中空の柱状構造とされ、両パネル８、９間に、該センタピラー４の強度ないしは剛性を高めるための第１ピラーレインフォースメント１０及び第２ピラーレインフォースメント１１が配置されている。
【００１７】
ここで、センタピラー４の上端部近傍においてその右側端部に位置する接合部Ｐ₁では、下側から上側に向かって順に、インナパネル９の右側端部と、第１ピラーレインフォースメント１０の右側端部と、アウタパネル８の右側端部とが積層され、これらは溶接により接合されている（３層溶接）。なお、第２ピラーレインフォースメント１１は、第１ピラーレインフォースメント１０の上面に溶接されている。
【００１８】
そして、車体前後方向にみてルーフレインフォースメント６の中央部寄りの位置では、図３にその状態が示されているように、接合部Ｐ₁の上側にルーフパネル７の左端部が接続（接合）されている。他方、車体前後方向にみてルーフレインフォースメント６の端部寄りの位置では、図４にその状態が示されているように、接合部Ｐ₁の上側に、ルーフレインフォースメント６の左端部とルーフパネル７の左端部とが接続（接合）されている。ここで、ルーフレインフォースメント６の左端部とルーフパネル７の左端部とは溶接により接合されている（２層溶接）。
【００１９】
なお、図５に示すように、センタピラー４が存在しない部分（例えば、車体前後方向にみてセンタピラー４の前方）では、ルーフレール３は実質的に左側に位置する半割り状のアウタパネル１２と右側に位置する半割り状のインナパネル１３とで構成され、ルーフレール３の上端部近傍において、アウタパネル１２の右端部とインナパネル１３の右端部とが、接合部Ｐ₂で溶接により接合されている（２層溶接）。そして、ルーフレール３の下側にはドア１４が配置され、このドア１４にはウインドガラス１５がはめ込まれている。なお、ルーフレール３とドア１４との間は、シール部材１６でシールされている。また、溝部５には溝シール部材１７が配置されている。
【００２０】
以下、ルーフレインフォースメント６の具体的な構造を説明する。
図６〜図８に示すように、細長い形状のレインフォースメント６には、その幅方向（車体に取り付けられた状態では車体前後方向）の両端部付近に形成された２つの縁部１９と、両縁部１９間に形成された底部２０と、該底部２０の中央部に形成された***部２１と、各縁部１９と底部２０とを連結する縦壁部２２とが設けられている。ここで、縁部１９はルーフパネル７（図３参照）の下面に取り付けられるようになっている。
【００２１】
そして、ルーフレインフォースメント６の長手方向の各端部（車体１の左右方向の端部）には、それぞれ、縁部１９が延設されてなる接続端部２３が設けられている。この接続端部２３はルーフパネル７の車体左右方向の端部と溶接（例えば、２点スポット溶接）され、さらにこれらはセンタピラー４の接合部Ｐ₁（図４参照）の上面に接続（接合）されるようになっている。また、ルーフレインフォースメント６の長手方向の各端部には、それぞれ、縦壁部２０の一部をなす荷重受け部２４と、底部２０の一部が延設されてなる抜け止め部２５とが形成されている。つまり、ルーフレインフォースメント６は、ルーフパネル７に取り付けられる縁部１９を基準にすれば、底部２０が下方に膨出した形状であり、この膨出により形成された縦壁部２２の端部が荷重受け部２４となっている。
【００２２】
以下、各部材の相互の位置関係を分かりやすくするために前記の図３〜図５をそれぞれ模式的にあらわした図９〜図１１を参照しつつ、ルーフレインフォースメント６の長手方向の端部に形成された荷重受け部２４（縦壁部２２）の機能ないしは作用を説明する。
図９に示すように、車体前後方向にみて、縦壁部２２に対応する位置では、アウタパネル８と第１ピラーレインフォースメント１０とインナパネル９とが溶接されてなる接合部Ｐ₁のすぐ右側に荷重受け部２４が位置している。なお、この部分では、ルーフパネル１９の左端部近傍部は接合部Ｐ₁の上面に接続（接合）されている。
【００２３】
また、図１０に示すように、車体前後方向にみて、縁部１９に対応する位置では、接続端部２３がルーフパネル７の左端部近傍部に溶接され、これらが接合部Ｐ₁の上面に接続（接合）されている。
なお、ルーフレインフォースメント６が存在しない部分の構造は、図１１に示すとおりである。
【００２４】
かくして、該車両が側面衝突するなどして車体１に車体幅方向の強い衝撃力が加えられた場合、車体１の左側の側部では、ルーフレインフォースメント６及びルーフパネル７は、センタピラー４ないしはルーフレール３に対して相対的に左向きに変位しようとする。ここで、ルーフレインフォースメント６及びルーフパネル７が若干（隙間分だけ）左向きに変位すると、荷重受け部２４の左端部が接合部Ｐ₁の右端部に当接し、これによりルーフレインフォースメント６及びルーフパネル７の左方向の変位は、センタピラー４ないしはルーフレール３によって抑制される。したがって、例えば特開平１０−１６８１６号公報に開示された車体上部構造のような格別の補強部材（ルーフガセット）ないしは変形抑制部材を設けることなく、部品点数が少ないコンパクト（簡素）な構造で、車体１の上部の変形を有効に抑制することができ、車両の安全性が大幅に高められる。
【００２５】
なお、図１２に示すように、従来の車体上部構造の場合、図９に対応する位置では、ルーフレインフォースメント６’の左端部３０に荷重受け部ないしは縦壁部が設けられていないので、側面衝突時には、ルーフパネル７及びルーフレインフォースメント６’がアウタパネル８を左向きに突き破ってしまい、車体１の上部の変形量が極めて大きくなる。
【００２６】
再び、図６〜図８に示すように、ルーフレインフォースメント６の長手方向の両端部にはそれぞれ、底部２０が延設されてなる抜け止め部２５が設けられているが、この抜け止め部２５は、車両の側面衝突時等において、ルーフレインフォースメント６及びルーフパネル７の車体左右方向の端部が上向きに変位するのを抑止する。
【００２７】
例えば、車体１の左側の側部においては、通常時には、抜け止め部２５は、接合部Ｐ₁より右側に位置している（こうしなければ、ルーフレインフォースメント６を車体に組みつける際に、抜け止め部２５が接合部Ｐ₁に引っ掛かる）。ここで、側面衝突等によりルーフレインフォースメント６とルーフパネル７とが若干左向きに変位して、荷重受け部２４が接合部Ｐ₁に当接したときには、抜け止め部２５は、接合部Ｐ₁の下側に潜り込む。この状態で、ルーフレインフォースメント６及びルーフパネル７が上向きに変位しようとすると、抜け止め部２５が接合部Ｐ₁に係合し（引っ掛かり）、ルーフレインフォースメント６及びルーフパネル７の上向きの変位が抑止される（くい止められる）。
【００２８】
このように、車両の側面衝突時等において、車体１に車体幅方向の強い衝撃力が加えられたときには、ルーフパネル６ないしはルーフレインフォースメント７の車体幅方向外側への変位が荷重受け部２４によって有効に抑制され、かつ上側への変位が抜け止め部２５によって有効に抑止されるので、車体の変形量が非常に小さくなり、車両の安全性が大幅に高められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる上部車体構造を備えた車体の斜視図である。
【図２】図１に示す車体のセンタピラー上端部近傍部を拡大して示した斜視図である。
【図３】図２に示す車体のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２に示す車体のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図２に示す車体のＣ−Ｃ線断面図である。
【図６】ルーフレインフォースメントの平面図である。
【図７】図６に示すルーフレインフォースメントの左端部近傍部を拡大して示した斜視図である。
【図８】図６に示すルーフレインフォースメントの左端部近傍部を拡大して示した平面図である。
【図９】図３を簡略化して示した模式図である。
【図１０】図４を簡略化して示した模式図である。
【図１１】図５を簡略化して示した模式図である。
【図１２】従来のルーフレインフォースメントを用いた場合における図９と同様の模式図である。
【図１３】従来の上部車体構造の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１…車体、２…ルーフ部、３…ルーフレール、４…センタピラー、５…溝部、６…ルーフレインフォースメント、７…ルーフパネル、８…アウタパネル、９…インナパネル、１０…第１ピラーレインフォースメント、１１…第２ルーフレインフォースメント、１２…アウタパネル、１３…インナパネル、１４…ドア、１５…ウインドガラス、１６…シール部材、１７…溝シール部材、１９…縁部、２０…底部、２１…***部、２２…縦壁部、２３…接続端部、２４…荷重受け部、２５…抜け止め部。

Claims

車体（１）の左右の側部にそれぞれ、インナパネル（９、１３）とアウタパネル（８、１２）とが接合されてなり車体前後方向に伸びるルーフレール（３）が配置され、
両ルーフレール（３）間にまたがってルーフパネル（７）が配置され、かつルーフパネル（７）の下側に車体幅方向に伸びるルーフレインフォースメント（６）が設けられている車両の上部車体構造であって、
上記ルーフパネル（７）の車体幅方向外端と上記ルーフレール（３）の車体幅方向内端とが接続され、この接続部分は、車体前後方向に伸びルーフパネル（７）より下側に窪んだ溝状に形成され、
上記ルーフレインフォースメント（６）の車体幅方向の両端部は、車体幅方向に伸びる縦壁部（２２）と底部（２０）とを有し、
上記両端部のそれぞれにおいて、上記縦壁部（２２）の側端部に、ルーフレインフォースメント（６）及びルーフパネル（７）がルーフレール（３）に対して相対的に車体幅方向外向きに変位したときには、上記接続部分に車体内側から当接する荷重受け部（２４）が設けられ、
上記荷重受け部（２４）と、該荷重受け部（２４）近傍において該荷重受け部（２４）より車体幅方向内側のルーフレインフォースメント（６）とは、上記接続部分の高さと上下方向で重なる部位を有し、ルーフパネル（７）より下側に離間した位置で車体幅方向に延設されていることを特徴とする車両の上部車体構造。
ルーフレインフォースメント（６）は、車体幅方向両端部から内側に向かって緩やかに上側に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の車両の上部車体構造。
車体（１）の左右の側部にそれぞれ、インナパネル（９、１３）とアウタパネル（８、１２）とが接合されてなり車体前後方向に伸びるルーフレール（３）が配置され、
両ルーフレール（３）間にまたがってルーフパネル（７）が配置され、かつルーフパネル（７）の下側に車体幅方向に伸びるルーフレインフォースメント（６）が設けられている車両の上部車体構造であって、
上記ルーフレインフォースメント（６）の車体幅方向両端部に、それぞれ、該各端部が車体幅方向外向きに変位したときには、上記インナパネル（９、１３）と上記アウタパネル（８、１２）との接合部（Ｐ１）に車体内側から当接する荷重受け部（２４）が設けられ、
上記ルーフレインフォースメント（６）が、上記接合部（Ｐ１）の上側に接続される接続端部（２３）と、上記荷重受け部（２４）が上記接合部（Ｐ１）に車体内側から当接した状態で上記接合部（Ｐ１）より下側において車体幅方向外側に突出し該ルーフレインフォースメント（６）の上向きの変位を抑止する抜け止め部（２５）とを備えていることを特徴とする車両の上部車体構造。
上記車両の両側部にセンタピラー（４）が設けられていて、上記荷重受け部（２４）が、該センタピラー（４）の上端部に対応する位置に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両の上部車体構造。
車体（１）の左右の側部にそれぞれ、インナパネル（９、１３）とアウタパネル（８、１２）とが接合されてなり車体前後方向に伸びるルーフレール（３）が配置され、
両ルーフレール（３）間にまたがってルーフパネル（７）が配置され、かつルーフパネル（７）の下側に車体幅方向に伸びるルーフレインフォースメント（６）が設けられている車両の上部車体構造であって、
上記ルーフパネル（７）の車体幅方向外端と上記ルーフレール（３）の車体幅方向内端とが接続され、この接続部分は、車体前後方向に伸びルーフパネル（７）より下側に窪んだ溝状に形成され、
上記ルーフレインフォースメント（６）の車体幅方向の両端部は、車体幅方向に伸びる縦壁部（２２）と底部（２０）とを有し、
上記両端部のそれぞれにおいて、上記縦壁部（２２）の側端部に、ルーフレインフォースメント（６）及びルーフパネル（７）がルーフレール（３）に対して相対的に車体幅方向外向きに変位したときには、上記接続部分に車体内側から当接する荷重受け部（２４）が設けられ、
上記ルーフレインフォースメント（６）は、車体前後方向にみて該ルーフレインフォースメント（６）の前端部と後端部とで車体幅方向に突出する接続端部（２３）により上記接続部分に連結され、上記荷重受け部（２４）と上記底部（２０）とが車体前後方向にみて該ルーフレインフォースメント（６）の前端部と後端部との中間に位置するとともに、上記底部（２０）が上記接続部分より下側に位置するように形成されていることを特徴とする車両の上部車体構造。