JP6054537B2 - 車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車体構造に関する。

車体前後方向に延びるルーフサイドレールに対して車幅方向に延びるルーフアーチを接合する技術の従来例として特許文献１に記載のものが挙げられる。特許文献１には、ルーフアーチ（ルーフボウ）の組み付け作業性の向上を目的として、ルーフサイドレールに対し上方側からルーフアーチを載置して接合する技術が記載されている。

また、ルーフサイドレールに対してルーフアーチと共に上下方向に延びるピラーを接合する技術の従来例として特許文献２，３に記載のものが挙げられる。特許文献２には、ルーフアーチ（ルーフレール）と、ピラーおよびルーフサイドレールの各インナ部材（サイドインナ部材）とをガセットを介して接合する技術が記載されている。このガセットには落下防止部とずれ防止部とが形成されており、これらによって組み付け時において位置決めを容易にしているとともにガセットの落下を防止している。

特許文献３には、ガセットの前後端部に爪部を形成し、この一対の爪部の間にビードを形成した技術が記載されている。これにより、爪部が係止される開口部を前後方向にオフセットさせるとともに、ビードによって荷重伝達効率を向上させている。さらに、ピラーガーニッシュの上端の係止凸部をビードに係合することで、サイドカーテンエアバッグの展開時におけるピラーガーニッシュの外れを防止する技術が記載されている。

特開昭５８−１４９８６６号公報 特開２００９−２９８３３５号公報 特開２０１２−１０６７０６号公報

特許文献１の技術においては、ルーフアーチをルーフサイドレールに載置するためにルーフアーチの端部の断面を潰した構造としており、この潰れた部位によって接合部周りの強度・剛性が低下する。接合部周りの強度・剛性が低下すると、騒音や振動の抑制力が低下したり、車両の側面衝突やロールオーバー等が発生した際に室内空間の変形量が大きくなるおそれがある。

特許文献２の技術においては、次のような問題がある。
（１）補強するためのガセットを要する構造であるため、部品点数が増加し、重量が増加する。
（２）ルーフアーチとピラーとを直接連結する場合に比べて荷重伝達効率が悪くなり、その分、接合部周りの剛性・強度が低下する。
（３）剛性・強度を向上するためには、ルーフアーチやピラー、ガセット等の部材を厚板化するか補強部材を追加する必要があり、その場合、重量が増加する。
（４）落下防止部およびずれ防止部を係止するための開口部（同文献に記載の係止部および係合部）をルーフアーチおよびサイドインナ部材に形成する必要があるため、これらの開口部によって剛性・強度が低下する。特にガセットが配置される部位は、ルーフアーチとルーフサイドレールとピラーとが交差する部分であり、要求される剛性・強度が高いため、開口部による剛性・強度の低下を板厚化や補強部材の追加によって補う必要があり、その分、重量が増加する。
（５）特許文献２には図示されていないが、ルーフサイドレールおよびガセットの室内側には、サイドカーテンエアバッグおよび、サイドカーテンエアバッグの室内側を覆う内装部材であるルーフライニングやピラーガーニッシュが取り付けられる場合がある。この仕様の場合、ピラーガーニッシュの上端はルーフライニングに爪で係止される構造が多用される。しかし、この構造ではサイドカーテンエアバッグが展開したときにその衝撃でピラーガーニッシュが外れ、室内側に飛び出すおそれがあり、特許文献２に記載の技術ではこの問題に対処できない。

特許文献３の技術においては、ビードの形成により荷重伝達効率が向上するものの、ガセットを要する構造のために部品点数が増えて重量が増加するという前記（１）の問題や、ルーフアーチとピラーとを直接連結する構造に比べれば荷重伝達効率が悪くなりやすいという前記（２）の問題は依然残る。また、ピラーガーニッシュの係止凸部をビードに係合する技術に関しては次のような問題がある。係止凸部をビードに係合させる際にはピラーガーニッシュがピラーとぶつからないように、ピラーガーニッシュをピラーに対して斜めにした状態で、つまり係止凸部をビード内の延設空間に対して斜めの状態で挿入することになる。このとき、ビード内の空間が狭いと、係止凸部とガセットの車室外側のサイドレール部材とが干渉してしまい、組み付け作業性が低下するおそれがある。この干渉を防止するためには、挿入時の係止凸部を逃がすための逃げ用の開口部をサイドレール部材に設けることが考えられる。しかし、開口部を設けるとルーフサイドレールの剛性・強度が低下しやすくなってしまう。

本発明は、以上のような課題を解決するために創作されたものであり、ピラーとルーフアーチの接合部周りの剛性・強度の確保と、部品点数の削減等による車体重量の増加抑制との両立を図れる車体構造を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明は、車体前後方向に延びる左右一対のルーフサイドレールと、前記ルーフサイドレールの室内側面に上端が接合されて上下方向に延びるピラーと、前記ルーフサイドレールの室内側面に左右端部が接合されて車幅方向に延びるルーフアーチと、前記ピラーの室内側面を覆うピラーガーニッシュと、を備えた車体構造であって、前記ピラーは、上下方向に延びかつ車室内外方向に向けて突出されたピラービードを備え、前記ルーフアーチは、左右方向に延びかつ車室内外方向に向けて突出されたルーフビードを備え、前記ピラービードと前記ルーフビードとが車室内外方向に重なるように前記ピラーと前記ルーフアーチとが互いに接合され、前記ルーフアーチは、前記ピラーの室内側面に接合され、前記ルーフビードは、車室内側への突出量が前記ピラービードの車室内側への突出量よりも大きく設定され、前記ルーフビードが前記ピラービードの室内側面に重ねられることにより前記ルーフビードと前記ピラービードとの間に閉断面部が形成され、前記ピラーガーニッシュは、上端に、前記閉断面部内に挿入されることで係止される係止部を備えることを特徴とする。

この車体構造によれば、剛性・強度の高いビード同士が連続して形成されることでピラーからルーフアーチへの荷重伝達効率が高まる。ピラーとルーフアーチとを直に接合する構造のため、従来のガセットを要する構造に比べて荷重伝達効率に優れる。よって、ピラーおよびルーフアーチの重なり部の剛性・強度が高まり、騒音・振動性能および耐衝突性能を向上させることができる。そして、これらの性能を満足させたうえで、各部材の板厚を薄くしたり、ガセットや他の補強部材を廃することで、車体の重量を低減できる。
この車体構造によれば、ピラービードとルーフビードとを重ねて形成した閉断面部により、重なり部の剛性・強度を高めることができる。また、この閉断面部にピラーガーニッシュの係止部を係止することで、従来必須とされた開口部（特許文献２にあってはガセットの落下防止部を係止する開口部、特許文献３にあっては係止凸部を逃がすための逃げ用の開口部）を設ける必要がなくなるため、ピラーとルーフアーチとの重なり部の剛性・強度をより高めることができる。さらに、剛性・強度の高い閉断面部に係止部を係止するため、ピラーガーニッシュの係止力が高まることとなり、サイドカーテンエアバッグの展開時においてその衝撃を受けても外れ難くなる。

また、本発明は、前記ピラービードおよび前記ルーフビードは、車体前後方向に所定間隔を空けて複数設けられ、各ピラービードおよびルーフビードが車室内外方向に重なるように配置されることを特徴とする。

この車体構造によれば、ビードを形成する稜線が増えることになるので、ピラーおよびルーフアーチの重なり部の剛性・強度を一層高めることができる。

また、本発明は、前記ピラービードおよび前記ルーフビードを車体前後方向に挟むように、前記ピラーと前記ルーフアーチとを接合する接合部が設けられていることを特徴とする。

この車体構造によれば、ピラーとルーフアーチとの間の荷重伝達は両者の接合部を介して行われることから、この接合部を剛性・強度の高いピラービード，ルーフビードを挟んだ位置に設けることで、ピラーとルーフアーチの重なり部の剛性・強度をより高めることができる。

また、本発明は、前記接合部は、前記ルーフサイドレールと前記ピラーと前記ルーフアーチの３枚のスポット溶接部からなることを特徴とする。

この車体構造によれば、簡単な構造でルーフサイドレールとピラーとルーフアーチとの３部品の重なり部の剛性・強度を向上させることができる。

また、本発明は、前記ピラービードと前記ルーフビードと前記係止部とが、それぞれ車体前後方向に所定間隔を空けて複数設けられ、各ピラービードおよびルーフビードが車室内外方向に重ねられることにより複数の前記閉断面部が形成され、各閉断面部にそれぞれ前記係止部が係止されることを特徴とする。

この車体構造によれば、ビードを形成する稜線が増えることにより、ピラーおよびルーフアーチの重なり部の剛性・強度を高めることができる。そして、閉断面部および係止部が複数設けられることで、サイドカーテンエアバッグの展開時に各係止部に加わる荷重を分散させることができ、その分、各係止部の大きさを小型化できる。よって、閉断面部の大型化を抑えてピラービードおよびルーフビードのレイアウトの自由度を高めつつ、係止部との干渉を回避するための逃げ用の開口部を設けることがなくなり、その分、ピラーとルーフアーチの重なり部の剛性・強度を保つことができる。

本発明によれば、ピラーとルーフアーチの接合部周りの剛性・強度の確保と、部品点数の削減等による車体重量の増加抑制との両立を図れる。

本発明に係る車体構造を示す側面図であり、車体左側の部位を示す。 本発明に係る車体構造を室内側から見上げた状態の外観斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 本発明に係る車体構造を室内側から見上げた状態の外観斜視図であり、ピラーガーニッシュを組み付ける状態を示す。

図１および図２において、車体構造１は、車体前後方向に延びる左右一対のルーフサイドレール（図１では左側のルーフサイドレールのみ示している）２と、ルーフサイドレール２の室内側面（図１における紙面手前に臨む側面）に上端が接合されて上下方向に延びるピラー３と、ルーフサイドレール２の室内側面に左右端部が接合されて車幅方向に延びるルーフアーチ４と、を備える。この車体構造１は乗用車の他、トラックや作業車等に適用される。

乗用車の車体構造１においては、一般に、ルーフアーチ４は車体前後方向に間隔を空けて複数並設される。ピラー３は、例えば車体前後方向にフロントドア開口部５，リヤドア開口部６を画成するセンターピラーであり、複数のルーフアーチ４の内の一つと接合される。ルーフサイドレール２，ピラー３およびルーフアーチ４はそれぞれ鋼板のプレス品等により構成される。なお、ルーフサイドレール２およびピラー３は、それぞれ車室内外方向に２分割構成された内のインナ側の部材であり、ルーフサイドレール２とピラー３とルーフアーチ４の３部品が接合されてインナ骨格が形成され、このインナ骨格に対してアウタ側のアウタルーフサイドレールおよびアウタピラー（共に図示せず）が車室外側から接合される。

「ピラー３」
ピラー３は、その略平板状の基板部３ａに、基板部３ａの長手方向に沿ってつまり上下方向に延び、かつ車室内外方向に向けて突出されたピラービード７が形成されている。本実施形態では、ピラービード７は車体前後方向に所定間隔を空けて複数（実施例では２箇所であり、符号７Ａ，７Ｂにて示す）設けられている。ピラービード７Ａ，７Ｂは互いに略平行状に上下方向に延びている。なお、ピラー３の上端周りはルーフアーチ４の端部周りと接合されるべく、若干、左右方向車体中央寄りに曲げ形成されている。

図３に示されるように、本実施形態のピラービード７Ａ，７Ｂは共に基板部３ａから車室内側に向けて突出形成されている。ピラービード７Ａ，７Ｂはそれぞれ、基板部３ａから傾斜状に立ち上がる一対の側面部８と、基板部３ａと略平行な平面をなし、基板部３ａから突出寸法Ｈ１だけ離間した底面部９とを有して、略台形状の断面形状を呈する。なお、ピラービード７Ａ，７Ｂの各突出寸法Ｈ１は互いに異なるように設定されてもよい。

「ルーフアーチ４」
ルーフアーチ４は、その略平板状の基板部４ａに、基板部４ａの長手方向に沿ってつまり左右方向に延び、かつ車室内外方向に向けて突出されたルーフビード１０が形成されている。本実施形態では、ルーフビード１０は車体前後方向に所定間隔（ピラービード７Ａ，７Ｂの間隔と同ピッチ）を空けて複数（実施例では２箇所であり、符号１０Ａ，１０Ｂにて示す）設けられている。ルーフビード１０Ａ，１０Ｂは互いに略平行状に左右方向に延びている。ルーフアーチ４の端部周りはピラー３の上端周りと接合されるべく、若干、下方に曲げ形成されている。

図３に示されるように、本実施形態のルーフビード１０Ａ，１０Ｂは共に基板部４ａから車室内側に向けて突出形成されている。ルーフビード１０Ａ，１０Ｂはそれぞれ、基板部４ａから傾斜状に立ち上がる一対の側面部１１と、基板部４ａと略平行な平面をなし、基板部４ａから突出寸法Ｈ２だけ離間した底面部１２とを有して、略台形状の断面形状を呈する。突出寸法Ｈ２は突出寸法Ｈ１よりも大きく設定されている。

以上の構成からなるピラー３とルーフアーチ４とは、ピラービード７とルーフビード１０とが車室内外方向に重なるように互いに接合される。その結果、車体前後方向に所定間隔を空けて設けられたピラービード７Ａ，７Ｂとルーフビード１０Ａ，１０Ｂとはそれぞれ車室内外方向に重なるように配置される。ルーフビード１０の突出寸法Ｈ２がピラービード７の突出寸法Ｈ１よりも大きいことにより、ピラービード７とルーフビード１０との間には閉断面部（閉断面空間）１３が形成される。閉断面部１３を構成するにあたっては、ピラービード７の側面部８とルーフビード１０の側面部１１とは図３に示すように互いに離間させてもよいし、或いは互いに接面させてもよい。

本実施形態では、車室内側からルーフアーチ４，ピラー３，ルーフサイドレール２の順で重ねられる。具体的には、図３に示されるように、ピラー３の基板部３ａは、２つのピラービード７Ａ，７Ｂの存在によって、ピラービード７Ａ，７Ｂ間に位置する中央部と、ピラービード７Ａ，７Ｂの各外側に位置する一対の縁部の計３箇所に分かれて形成される。同様に、ルーフアーチ４の基板部４ａも、ルーフビード１０Ａ，１０Ｂの存在によって、ルーフビード１０Ａ，１０Ｂ間に位置する中央部と、ルーフビード１０Ａ，１０Ｂの各外側に位置する一対の縁部の計３箇所に分かれて形成される。ピラー３とルーフアーチ４とは、それぞれ３箇所に分かれた基板部３ａ、基板部４ａ同士がいずれも接面した状態となってルーフサイドレール２に重ねられ、ピラー３，ルーフアーチ４およびルーフサイドレール２の３部品がスポット溶接により接合される。その３箇所のスポット溶接部を接合部と称し、符号１４Ａ〜１４Ｃにて示す。

以上のように、ピラー３に上下方向に延びかつ車室内外方向に向けて突出されたピラービード７を形成するとともに、ルーフアーチ４に左右方向に延びかつ車室内外方向に向けて突出されたルーフビード１０を形成し、ピラービード７とルーフビード１０とが車室内外方向に重なるようにピラー３とルーフアーチ４とを互いに接合する構造とすれば、次のような効果が奏される。先ず、剛性・強度の高いビード同士が連続して形成されることでピラー３からルーフアーチ４への荷重伝達効率が高まることになる。勿論、ピラー３とルーフアーチ４とを直に接合する構造のため、この点に関しても従来のガセットを要する構造に比べて荷重伝達効率に優れる。よって、ピラー３およびルーフアーチ４の重なり部の剛性・強度が高まり、騒音・振動性能および耐衝突性能（主に耐側面衝突性能）を向上させることができる。さらには、これらの性能を満足させたうえで、各部材の板厚を薄くしたり、ガセットや他の補強部材を廃することで、車体の重量を低減できる。

また、ピラービード７およびルーフビード１０を、車体前後方向に所定間隔を空けて複数設け、各ピラービード７Ａ，７Ｂおよびルーフビード１０Ａ，１０Ｂを車室内外方向に重なるように配置すれば、ビードを形成する稜線（折曲線）が増えることになるので、ピラー３およびルーフアーチ４の重なり部の剛性・強度を一層高めることができる。

さらに、ピラービード７およびルーフビード１０を車体前後方向に挟むように、ピラー３とルーフアーチ４とを接合する接合部（ピラービード７Ａおよびルーフビード１０Ａに対してはスポット溶接部１４Ａおよび１４Ｂを指し、ピラービード７Ｂおよびルーフビード１０Ｂに対してはスポット溶接部１４Ｂおよび１４Ｃを指す）を設ければ、次のような効果が奏される。ピラー３とルーフアーチ４との間の荷重伝達は両者の接合部を介して行われることから、この接合部を剛性・強度の高いピラービード７，ルーフビード１０を挟んだ位置に設けることで、ピラー３とルーフアーチ４の重なり部の剛性・強度をより向上させることができる。
また、ピラー３とルーフアーチ４の接合部として、ルーフサイドレール２とピラー３とルーフアーチ４の３枚のスポット溶接部１４Ａ〜１４Ｃから構成すれば、簡単な構造でルーフサイドレール２とピラー３とルーフアーチ４との３部品の重なり部の剛性・強度を向上させることができる。

「ピラーガーニッシュ１５」
ルーフサイドレール２とピラー３とルーフアーチ４の３部品が接合されてなるインナ骨格には、図４に示すようにピラーガーニッシュ１５が取り付けられる。ピラー３とピラーガーニッシュ１５との間には例えばサイドカーテンエアバッグ（図示せず）が設けられる。ピラーガーニッシュ１５は合成樹脂材等により成形された車室の内装部材であり、ピラー３の室内側面を覆うように取り付けられる。ピラーガーニッシュ１５は、その上端に、ルーフアーチ４の端部から前記閉断面部１３に挿入されることでピラー３に係止される係止部１６が一体に形成されている。係止部１６は、ピラービード７Ａとルーフビード１０Ａとにより形成された閉断面部１３に挿入される係止部１６Ａと、ピラービード７Ｂとルーフビード１０Ｂとにより形成された閉断面部１３に挿入される係止部１６Ｂとから構成される。

以上のように、ピラー３の室内側面を覆うピラーガーニッシュ１５を備えた車体構造において、前記したように、ルーフアーチ４をピラー３の室内側面に接合し、ルーフビード１０の車室内側への突出量（突出寸法Ｈ２）をピラービード７の車室内側への突出量（突出寸法Ｈ１）よりも大きく設定してルーフビード１０をピラービード７の室内側面に重ねることにより閉断面部１３を形成し、ピラーガーニッシュ１５を、その上端に、閉断面部１３内に挿入されることで係止される係止部１６を備える構成とすれば、次のような効果が奏される。

ピラービード７とルーフビード１０とを重ねて形成した閉断面部１３により、重なり部の剛性（特に捻り剛性）・強度を高めることができる。また、この閉断面部１３にピラーガーニッシュ１５の係止部１６を係止することで、従来必須とされた開口部（特許文献２にあってはガセットの落下防止部を係止する開口部、特許文献３にあっては係止凸部を逃がすための逃げ用の開口部）を設ける必要がなくなるため、ピラー３とルーフアーチ４との重なり部の剛性・強度をより高めることができる。さらに、剛性・強度の高い閉断面部１３に係止部１６を係止するため、ピラーガーニッシュ１５の係止力が高まることとなり、サイドカーテンエアバッグの展開時においてその衝撃を受けても外れ難くなる。

また、ピラービード７とルーフビード１０と係止部１６とが、それぞれ車体前後方向に所定間隔を空けて複数設けられ、各ピラービード７Ａ，７Ｂおよびルーフビード１０Ａ，１０Ｂが車室内外方向に重ねられることにより複数の閉断面部１３が形成され、各閉断面部１３にそれぞれ係止部１６Ａ，１６Ｂが係止される構成とすれば、先ず、前記したようにビードを形成する稜線（折曲線）が増えることになるので、ピラー３およびルーフアーチ４の重なり部の剛性・強度を高めることができる。そして、閉断面部１３および係止部１６が複数設けられることで、サイドカーテンエアバッグの展開時に各係止部１６Ａ，１６Ｂに加わる荷重を分散させることができ、その分、各係止部１６Ａ，１６Ｂの大きさを小型化できる。よって、閉断面部１３の面積の大型化を抑えてピラービード７およびルーフビード１０のレイアウトの自由度を高めつつ、係止部１６Ａ，１６Ｂとの干渉を回避するための逃げ用の開口部を設けることがなくなり、その分、ピラー３とルーフアーチ４の重なり部の剛性・強度を保つことができる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明した。説明した形態ではピラー３をセンターピラーとしたが、リアピラーなど他のピラーに対しても適用可能である。また、ピラービード７，ルーフビード１０を車室内側に突出させた形態について説明したが、車室外側に突出させてもよい。その他、本発明は図面に記載した構造に限定されずに様々な設計変更が可能である。

１ 車体構造
２ ルーフサイドレール
３ ピラー
４ ルーフアーチ
７ ピラービード
１０ ルーフビード
１３ 閉断面部
１４Ａ〜１４Ｃ スポット溶接部（接合部）
１５ ピラーガーニッシュ
１６ 係止部

Claims (5)

1. 車体前後方向に延びる左右一対のルーフサイドレールと、
   前記ルーフサイドレールの室内側面に上端が接合されて上下方向に延びるピラーと、
   前記ルーフサイドレールの室内側面に左右端部が接合されて車幅方向に延びるルーフアーチと、
   前記ピラーの室内側面を覆うピラーガーニッシュと、
   を備えた車体構造であって、
   前記ピラーは、上下方向に延びかつ車室内外方向に向けて突出されたピラービードを備え、
   前記ルーフアーチは、左右方向に延びかつ車室内外方向に向けて突出されたルーフビードを備え、
   前記ピラービードと前記ルーフビードとが車室内外方向に重なるように前記ピラーと前記ルーフアーチとが互いに接合され、
   前記ルーフアーチは、前記ピラーの室内側面に接合され、
   前記ルーフビードは、車室内側への突出量が前記ピラービードの車室内側への突出量よりも大きく設定され、
   前記ルーフビードが前記ピラービードの室内側面に重ねられることにより前記ルーフビードと前記ピラービードとの間に閉断面部が形成され、
   前記ピラーガーニッシュは、上端に、前記閉断面部内に挿入されることで係止される係止部を備えることを特徴とする車体構造。
2. 前記ピラービードおよび前記ルーフビードは、車体前後方向に所定間隔を空けて複数設けられ、各ピラービードおよびルーフビードが車室内外方向に重なるように配置されることを特徴とする請求項１に記載の車体構造。
3. 前記ピラービードおよび前記ルーフビードを車体前後方向に挟むように、前記ピラーと前記ルーフアーチとを接合する接合部が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車体構造。
4. 前記接合部は、前記ルーフサイドレールと前記ピラーと前記ルーフアーチの３枚のスポット溶接部からなることを特徴とする請求項３に記載の車体構造。
5. 前記ピラービードと前記ルーフビードと前記係止部とが、それぞれ車体前後方向に所定間隔を空けて複数設けられ、各ピラービードおよびルーフビードが車室内外方向に重ねられることにより複数の前記閉断面部が形成され、
   各閉断面部にそれぞれ前記係止部が係止されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の車体構造。

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