JP6090627B2 - ルーフフロントクロスメンバ部の構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の車室前方に位置するウインドシールドガラスの上方で車両幅方向に沿って配置されるルーフフロントクロスメンバ部の構造に関する。

自動車などの車両においては、ウインドシールドガラス（フロントガラス）が車室前方に配置されている。ウインドシールドガラスの上部は、ルーフフロントクロスメンバに支持されているとともに、ウインドシールドガラスの下部は、カウルトップパネルに支持されている。これらルーフフロントクロスメンバ及びカウルトップパネルは、ウインドシールドガラスの上方及び下方の位置において、車両幅方向に沿って延在して設けられている。

このようなウインドシールドガラスには、周辺部品のエンジン等から伝達される振動や車両走行時の車体上下動などによって振動を生じる場合がある。ウインドシールドガラスの振動は、車室内のこもり音発生及び騒音発生の原因の一つと考えられていることから、車両の居住快適性を向上させるには、ウインドシールドガラスの振動を低減させる必要がある。
そのため、従来の構造では、ルーフフロントクロスメンバ及びカウルトップパネルの剛性などを高め、特に車両上下方向へ変形するルーフフロントクロスメンバの振動を抑制することによって、ウインドシールドガラスの振動を低減することが行われている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２０１０−８３３５５号公報 特表２０１０−５３３６１９号公報

しかしながら、上述した従来の構造のルーフフロントクロスメンバは、車両上方視（下方視）及び車両前面視でアーチ形状を有し、左右両端部がフロントピラーインナパネルに接合され、左右両側のフロントピラーを結ぶ直線に対してオフセットされた状態で配置されており、ウインドシールドガラスは、当該ルーフフロントクロスメンバの前方側に接続されているので、ウインドシールドガラスが振動する時、ルーフフロントクロスメンバの前方側の変位が大きくなり、ルーフフロントクロスメンバが後部を中心に回動するような変形を生じることになる。したがって、従来のルーフフロントクロスメンバ部の構造では、ウインドシールドガラスの振動を十分に低減させることができなかった。

本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、ルーフフロントクロスメンバの車両後方側を直線形状とし、かつ車両前後方向の断面部分を増大させることにより、曲げ剛性を向上させ、車両前方側の変位量を減少させるとともに、ウインドシールドガラスの振動を低減させ、車室内の振動及び騒音の低減化を実現することが可能なルーフフロントクロスメンバ部の構造を提供することにある。

上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、車室前方に位置するウインドシールドガラスの上部を支持するルーフフロントクロスメンバが車両幅方向に沿って設けられ、前記ルーフフロントクロスメンバは、車両側方視でハット型断面を有し、前記ルーフフロントクロスメンバの上縁部は、車両前方視で上方に突出する円弧状に形成されているとともに、前記ルーフフロントクロスメンバの前縁部は、車両下方視で前方に突出する円弧状に形成され、前記ルーフフロントクロスメンバの左右両端部がフロントピラーに接合され、かつ前記ルーフフロントクロスメンバの前後端部がルーフパネルに接合されているルーフフロントクロスメンバ部の構造であって、前記ルーフフロントクロスメンバの車両幅方向の中央部分において、下縁部が車両前方視で直線状に形成されているとともに、後縁部が車両下方視で直線状に形成されている。

また、本発明において、前記ルーフフロントクロスメンバは、車両幅方向の中間部に配置されるクロスメンバ本体と、車両幅方向の左右両側部に配置されるエクステンションパネルとを備え、前記クロスメンバ本体は、下縁部が車両前方視で直線状に形成されているとともに、後縁部が車両下方視で直線状に形成され、前記左右両側のエクステンションパネルは、車両前方視で車両幅方向の外側部分が車両幅方向の内側部分よりも上下方向の長さが大きく形成されている。

さらに、本発明において、前記クロスメンバ本体は、水平壁部と垂直壁部とを有し、前記クロスメンバ本体と前記ルーフパネルとは、前後端部が互いに接合されることによって、閉断面に形成されている。

そして、本発明において、前記クロスメンバ本体の下面と前記エクステンションパネルの下面との左右両側の境界線は、車両前方側が車両後方側よりも車両外側に位置するように形成され、前記クロスメンバ本体の下面は、前記境界線を左右両側辺にした平面であり、前記ルーフパネルは、車両前方へ向かって下方に傾斜している。

上述の如く、本発明に係るルーフフロントクロスメンバ部の構造は、車室前方に位置するウインドシールドガラスの上部を支持するルーフフロントクロスメンバが車両幅方向に沿って設けられ、前記ルーフフロントクロスメンバは、車両側方視でハット型断面を有し、前記ルーフフロントクロスメンバの上縁部は、車両前方視で上方に突出する円弧状に形成されているとともに、前記ルーフフロントクロスメンバの前縁部は、車両下方視で前方に突出する円弧状に形成され、前記ルーフフロントクロスメンバの左右両端部がフロントピラーに接合され、かつ前記ルーフフロントクロスメンバの前後端部がルーフパネルに接合されているものであって、前記ルーフフロントクロスメンバの車両幅方向の中央部分において、下縁部が車両前方視で直線状に形成されているとともに、後縁部が車両下方視で直線状に形成されているので、ルーフフロントクロスメンバの車両後方側を直線形状とし、ルーフフロントクロスメンバの少なくとも中央部における車両前後方向の断面部分の面積を他の部分よりも大きくすることが可能となる。
したがって、本発明の構造においては、ルーフフロントクロスメンバの中央部の捩じり変形に対する曲げ剛性を向上させることができ、ウインドシールドガラスの振動によるルーフフロントクロスメンバの車両前方側の変位量を減少させ、１０ｄＢ以上の大きさでウインドシールドガラスの振動を低減させることができる。これに伴って、車室内の振動及び騒音を確実に低減することができ、車両の居住快適性の向上を図ることができる。

また、本発明において、前記ルーフフロントクロスメンバは、車両幅方向の中間部に配置されるクロスメンバ本体と、車両幅方向の左右両側部に配置されるエクステンションパネルとを備え、前記クロスメンバ本体は、下縁部が車両前方視で直線状に形成されているとともに、後縁部が車両下方視で直線状に形成され、前記左右両側のエクステンションパネルは、車両前方視で車両幅方向の外側部分が車両幅方向の内側部分よりも上下方向の長さが大きく形成されている。したがって、本発明の構造においては、左右両側のエクステンションパネルの形状をフロントピラー側が大きくなるように形成して取付断面積を確保し、ルーフフロントクロスメンバの左右両側の接合部分の剛性を向上させることによって、クロスメンバ本体で捩じり変形に対処する構成を取り、クロスメンバ本体への捩じり力を最終的にフロントピラーとの接合部分で確実に支持することができる。

さらに、本発明において、前記クロスメンバ本体は、水平壁部と垂直壁部とを有し、前記クロスメンバ本体と前記ルーフパネルとは、前後端部が互いに接合されることによって、閉断面に形成されているので、クロスメンバ本体の車両前方側の断面積を小さく、車両後方側の断面積を大きくすることが可能となり、ルーフフロントクロスメンバの捩じりに対する剛性を確保することができる。

そして、本発明において、前記クロスメンバ本体の下面と前記エクステンションパネルの下面との左右両側の境界線は、車両前方側が車両後方側よりも車両外側に位置するように形成され、前記クロスメンバ本体の下面は、前記境界線を左右両側辺にした平面であり、前記ルーフパネルは、車両前方へ向かって下方に傾斜しているので、車体前部の空力性能を向上させることができるとともに、車室内の快適な居住空間を確保することができる。

本発明の実施形態に係る構造が適用される車両のルーフフロントクロスメンバ部周辺を車両前方側の斜め上方から示す斜視図である。 図１において、ルーフパネルを取り除いた状態で示すルーフフロントクロスメンバの斜視図である。 図２のルーフフロントクロスメンバを車両下方から見た平面図である。 図３のルーフフロントクロスメンバを車両前方から見た正面図である。 図４のルーフフロントクロスメンバの左側側部を一部断面にして示す正面図である。 本実施形態に係るルーフフロントクロスメンバのクロスメンバ本体とルーフパネルとの接合状態を示すものであって、図３におけるＢ−Ｂ線断面図である。

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１〜図６は本発明の実施形態に係るルーフフロントクロスメンバ部の構造を示すものである。

図１〜図６に示すように、本発明の実施形態に係る構造が適用される車両の車体前部１においては、ウインドシールドガラス（フロントガラス）２が車室内Ｒの車両前方に傾斜して配置されている。このウインドシールドガラス２は、ルーフパネル３の前端部３ａと、ルーフパネル３の左右両側から車両前方に向かって下方へ傾斜して延びる左右一対のフロントピラー４と、フロントフード（図示せず）の後端部側に位置する閉断面形状のカウルトップパネル５とにより囲まれた開口周縁部に接着されて取付けられている。すなわち、ウインドシールドガラス２の上部は、ルーフパネル３の前端部３ａの車室内Ｒ側に接合されるルーフフロントクロスメンバ６に支持され、ウインドシールドガラス２の左右両側部は、フロントピラー４に支持されているとともに、ウインドシールドガラス２の下部は、カウルトップパネル５に支持されている。このため、ルーフフロントクロスメンバ６及びカウルトップパネル５は、ウインドシールドガラス２の上方及び下方の位置において、車両幅方向に沿って延在して設けられている。

ルーフフロントクロスメンバ６は、車両側方視でハット型断面形状を有している。一方、ルーフフロントクロスメンバ６の上縁部（上面部）６ａは、図４に示すように、車両前方視で上方に突出する円弧状に形成されており、全体形状が車両幅方向で中央部分から左右両側部分にかけて緩やかに下り傾斜する湾曲面に形成されている。また、ルーフフロントクロスメンバ６の前縁部６ｂは、図３に示すように、車両下方視（もしくは車両上方視）で前方に突出する円弧状に形成されており、全体形状が車両幅方向で中央部分から左右両側部分にかけて緩やかに車両後方へ向かって傾斜する湾曲面に形成されている。そして、図２〜図６に示すように、ルーフフロントクロスメンバ６の左右両端部はフロントピラー４に接合され、ルーフフロントクロスメンバ６の前後端部はルーフパネル３の車室内Ｒ側の下面に接合されている。

しかも、本実施形態のルーフフロントクロスメンバ６は、図３及び図４に示すように、車両幅方向の中央部分において、下縁部６ｃが車両前方視で直線状に形成されているとともに、後縁部６ｄが車両下方視（もしくは車両上方視）で直線状に形成されている。すなわち、下縁部６ｃ及び後縁部６ｄを直線状に形成することにより、ルーフフロントクロスメンバ６の車両後方側を直線形状とし、ルーフフロントクロスメンバ６の中央部における車両前後方向の断面部分の面積を他の部分よりも大きくして、ルーフフロントクロスメンバ６の中央部の捩じり変形に対する曲げ剛性が向上するように構成されている。

本実施形態のルーフフロントクロスメンバ６は、図２〜図５に示すように、車両幅方向の中間部に配置されるクロスメンバ本体６１と、車両幅方向の左右両側部に配置されるエクステンションパネル６２とを備えており、３つに分割された構造となっている。クロスメンバ本体６１の下縁部は、ルーフフロントクロスメンバ６の下縁部６ｃと対応して、車両前方視で直線状に形成されている。また、クロスメンバ本体６１の後縁部は、ルーフフロントクロスメンバ６の後縁部６ｄと対応して、車両下方視（もしくは車両上方視）で直線状に形成されている。
しかも、クロスメンバ本体６１は、図６に示すように、車両側方視で前面開口の断面Ｌ字形状に折り曲げて形成されており、クロスメンバ本体６１とルーフパネル３とは、前後端部が互いに接合されることによって、三角形状の閉断面に形成されている。このため、クロスメンバ本体６１は、車両後方に位置する角部６１ａから水平に延びる底壁部（水平壁部）６１ｂと、角部６１ａから垂直に延びる縦壁部（垂直壁部）６１ｃとを有しており、底壁部６１ｂの先端部は車両上方へ折り曲げられ、ルーフパネル３の前端部３ａの接合フランジに重ね合わされた状態で溶接接合されるように構成されている。また、縦壁部６１ｃの上端部は、車両後方へ斜めに折り曲げられており、ルーフパネル３の下面に重ね合わされた状態でシーラ７などを用いて固定されるように構成されている。したがって、図６中の鎖線で示す従来のルーフフロントクロスメンバ１００と比べて、ルーフパネル３と相俟って形成されるクロスメンバ本体６１の車両前方側の断面積が小さく、かつ車両後方側の断面積が大きくなり、ルーフフロントクロスメンバ６の捩じりに対する剛性が高くなっている。

一方、エクステンションパネル６２は、図５に示すように、車両前方視で車両幅方向の外側部分６２ａの上下方向の長さＬａが車両幅方向の内側部分６２ｂの上下方向の長さＬｂよりも大きく形成されており、下方へ向かって延びる外側部分６２ａは、筋交い形状でフロントピラー４に接合されている。すなわち、左右両側のエクステンションパネル６２は、フロントピラー４側に位置する外側部分６２ａが内側部分６２ｂよりも大きくなるように形成されており、フロントピラー４との取付断面積を確保することによって、ルーフフロントクロスメンバ６の左右両側の接合部分の剛性が高められている。したがって、本実施形態の構造においては、クロスメンバ本体６１で捩じり変形に対処する構成が取られ、クロスメンバ本体６１への捩じり力がエクステンションパネル６２の外側部分６２ａを介して最終的にフロントピラー４との接合部分で確実に支持されるようになっている。

また、クロスメンバ本体６１の下面とエクステンションパネル６２の下面との左右両側の境界線Ａ１，Ａ２は、図３及び図４に示すように、車両前方側が車両後方側よりも車両外側に位置するように、前開きに配置したハの字状に形成されており、クロスメンバ本体６１の下面は、境界線Ａ１，Ａ２を左右両側辺にした平面である。しかも、ルーフパネル３は、図６に示すように、前部側が略水平の前後方向中間部から車両前方へ向かって下方に傾斜しており、ルーフフロントクロスメンバ６と接合することによって閉断面形状に形成されている。そのため、ルーフパネル３は、運転者の位置では高く、ウインドシールドガラス２へ向かって前下がりに傾斜して配置されることになり、快適な車室内居住空間や優れた空力性能が確保されるようになっている。これに伴い、ルーフフロントクロスメンバ６の中央部は、上辺のルーフパネル３が前下がりで、底辺のクロスメンバ本体６１が水平である車両側方視で断面Ｌ字形状に折り曲げて形成されている。

このように、本発明の実施形態に係るルーフフロントクロスメンバ部の構造では、車両側方視でハット型断面のルーフフロントクロスメンバ６がウインドシールドガラス２の上部を支持すべく車両幅方向に沿って設けられ、ルーフフロントクロスメンバ６の上縁部６ａは、車両前方視で上方に突出する円弧状に形成され、ルーフフロントクロスメンバ６の前縁部６ｂは、車両下方視で前方に突出する円弧状に形成されている一方、ルーフフロントクロスメンバ６の左右両端部がフロントピラー４に接合され、ルーフフロントクロスメンバ６の前後端部がルーフパネル３に接合されており、ルーフフロントクロスメンバ６の車両幅方向の中央部分において、下縁部６ｃが車両前方視で直線状に形成されているとともに、後縁部６ｄが車両下方視で直線状に形成されているので、ルーフフロントクロスメンバ６の車両後方側が直線形状となり、ルーフフロントクロスメンバ６の少なくとも中央部における車両前後方向の断面部分の面積を他の部分よりも大きくすることができる。
したがって、本発明の実施形態に係る構造においては、ルーフフロントクロスメンバ６の中央部の捩じり変形に対する曲げ剛性が向上しているので、ウインドシールドガラス２の振動によりルーフフロントクロスメンバ６の車両前方側が変位した場合に、左右両側のフロントピラー４を結ぶ直線に対してオフセットして位置するような従来形状のルーフフロントクロスメンバの車両後方側が車両前方側と同様の変位量で変形するのに対して、ルーフフロントクロスメンバ６の車両前方側の変位量を減少させることが可能となり、１０ｄＢ以上の大きさでウインドシールドガラス２の振動を抑制でき、車室内Ｒの振動及び騒音を確実に低減することができる。

以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。

１ 車体前部
２ ウインドシールドガラス
３ ルーフパネル
３ａ 前端部
４ フロントピラー
５ カウルトップパネル
６ ルーフフロントクロスメンバ
６ａ 上縁部
６ｂ 前縁部
６ｃ 下縁部
６ｄ 後縁部
６１ クロスメンバ本体
６１ａ 角部
６１ｂ 底壁部（水平壁部）
６１ｃ 縦壁部（垂直壁部）
６２ エクステンションパネル
６２ａ 外側部分
６２ｂ 内側部分
Ａ１，Ａ２ 境界線
Ｒ 車室内

Claims (4)

1. 車室前方に位置するウインドシールドガラスの上部を支持するルーフフロントクロスメンバが車両幅方向に沿って設けられ、
   前記ルーフフロントクロスメンバは、車両側方視でハット型断面を有し、前記ルーフフロントクロスメンバの上縁部は、車両前方視で上方に突出する円弧状に形成されているとともに、前記ルーフフロントクロスメンバの前縁部は、車両下方視で前方に突出する円弧状に形成され、
   前記ルーフフロントクロスメンバの左右両端部がフロントピラーに接合され、かつ前記ルーフフロントクロスメンバの前後端部がルーフパネルに接合されているルーフフロントクロスメンバ部の構造であって、
   前記ルーフフロントクロスメンバの車両幅方向の中央部分において、下縁部が車両前方視で直線状に形成されているとともに、後縁部が車両下方視で直線状に形成されていることを特徴とするルーフフロントクロスメンバ部の構造。
2. 前記ルーフフロントクロスメンバは、車両幅方向の中間部に配置されるクロスメンバ本体と、車両幅方向の左右両側部に配置されるエクステンションパネルとを備え、
   前記クロスメンバ本体は、下縁部が車両前方視で直線状に形成されているとともに、後縁部が車両下方視で直線状に形成され、
   前記左右両側のエクステンションパネルは、車両前方視で車両幅方向の外側部分が車両幅方向の内側部分よりも上下方向の長さが大きく形成されていることを特徴とする請求項１に記載のルーフフロントクロスメンバ部の構造。
3. 前記クロスメンバ本体は、水平壁部と垂直壁部とを有し、前記クロスメンバ本体と前記ルーフパネルとは、前後端部が互いに接合されることによって、閉断面に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のルーフフロントクロスメンバ部の構造。
4. 前記クロスメンバ本体の下面と前記エクステンションパネルの下面との左右両側の境界線は、車両前方側が車両後方側よりも車両外側に位置するように形成され、前記クロスメンバ本体の下面は、前記境界線を左右両側辺にした平面であり、前記ルーフパネルは、車両前方へ向かって下方に傾斜していることを特徴とする請求項２または３に記載のルーフフロントクロスメンバ部の構造。

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