(57)【要約】【課題】湾曲形状のレールアウタの湾曲の内側にセンタピラーが接合されて成る車両の側面上部構造において、レールアウタの湾曲の内側となるフランジのプレス成形後の圧縮応力を抑制することにより、レールアウタのプレス成形後のスプリングバックを抑制し、レールアウタとして高張力鋼板を使用可能として、ルーフレールの必要強度を確保可能とする。【解決手段】ルーフレール２のレールアウタ２１は、上方に向けて凸となる湾曲形状とされている。この湾曲形状の内側であり、センタピラー１に包まれた部位におけるフランジ２１ｃは、その根元側を残して先端側に切欠２１ｄが形成されている。レールアウタ２１の切欠２１ｄを車両前後方向の両側から挟む部位がセンタピラー１のピラーアウタ１１に溶接接合されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ルーフレール及びセンタピラーは、共に鋼板製であり、それぞれの車両外側のアウタパネルと車両内側のインナパネルとを、所定の空間を間に挟んだ状態で車両幅方向で互いに接合して閉断面構造を成し、
前記ルーフレールは、前記センタピラーの前記アウタパネルと前記インナパネルとの間に車両幅方向の両側から包まれた状態で前記センタピラーに接合して成り、
前記ルーフレールの前記アウタパネルは、長尺方向に交差する方向の断面形状が、前記インナパネルとの接合部をフランジとしたハット型断面形状とされている車両の側面上部構造であって、
前記ルーフレールの前記アウタパネルは、上方に向けて凸となる湾曲形状とされており、この湾曲形状の内側であり、前記センタピラーに包まれた部位における前記フランジは、その根元側を残して先端側に切欠が形成されており、
前記ルーフレールの前記アウタパネルの前記フランジの前記切欠を車両前後方向の両側から挟む部位が前記センタピラーの前記アウタパネルに溶接接合されている
車両の側面上部構造。
【請求項２】
請求項１において、
車両は、車両側面のドアが左右両側合わせて２枚で、前記センタピラーの車両後方側にクォーターウインドウを備えた２ドアタイプの乗用車であり、
前記ルーフレールの前記アウタパネルは、前記クォーターウインドウに隣接する部位における前記ハット型断面形状のハット高さが、他の部位の前記ハット型断面形状のハット高さに比べて低くされており、
前記ルーフレールの前記アウタパネルは、前記センタピラーとの接合部を接合部として車両後方の後方部が、車両前方の前方部に比べて低強度の鋼板とされたテーラードブランク材により形成されている
車両の側面上部構造。
【請求項３】
請求項２において、
前記フランジの前記切欠は、前記テーラードブランク材の前記後方部と前記前方部とに跨って形成されている
車両の側面上部構造。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記ルーフレールの前記アウタパネルに対する前記センタピラーの前記アウタパネルの溶接接合は、前記センタピラーの前記アウタパネルの車両前後方向における両端部で行われており、前記切欠は、前記ルーフレールの前記アウタパネルの溶接接合部に挟まれた領域で、溶接接合に必要なスペースを除いた領域に形成されている
車両の側面上部構造。
【請求項５】
請求項２又は３において、
前記テーラードブランク材の前記後方部は、前記前方部に比べて車両前後方向における長さを短くされている
車両の側面上部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のルーフレールとセンタピラーとが接合されて成る車両の側面上部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のルーフレール及びセンタピラーは、共に、アウタパネルとインナパネルとが閉断面構造を成すように接合して成る。センタピラーのアウタパネルとインナパネルは、ルーフレールのアウタパネルとインナパネルを外側から包むように接合されている。ルーフレールのアウタパネル（以下、レールアウタともいう）は、高張力鋼板製で、両側にフランジを備えたハット型断面形状とされている。（特許文献１、２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−８６８６９号公報
【特許文献２】特開２０１６−１１７３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ルーフレールが上方に向けて凸となる湾曲形状の場合、プレス成形に伴う変形量の大きいレールアウタにおけるプレス成形後のスプリングバックが大きくなる問題がある。その理由は、レールアウタの湾曲形状の内側に対応するフランジ部位では、プレス成形時に引張応力が他部位に比べて大きく働き、プレス成形後には当該部位の圧縮応力が大きくなるためである。そのため、高張力鋼板を使用したレールアウタを所定の寸法精度で成形することは困難である。そこで、レールアウタとして、スプリングバックの少ない低強度鋼板を使うことも考えられるが、それではルーフレールとしての必要強度を確保できない問題が生ずる。
【０００５】
本発明の課題は、湾曲形状のレールアウタの湾曲の内側にセンタピラーが接合されて成る車両の側面上部構造において、レールアウタの湾曲の内側となるフランジのプレス成形後の圧縮応力を抑制することにより、レールアウタのプレス成形後のスプリングバックを抑制し、レールアウタとして高張力鋼板を使用可能として、ルーフレールの必要強度を確保可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１発明は、ルーフレール及びセンタピラーは、共に鋼板製であり、それぞれの車両外側のアウタパネルと車両内側のインナパネルとを、所定の空間を間に挟んだ状態で車両幅方向で互いに接合して閉断面構造を成し、前記ルーフレールは、前記センタピラーの前記アウタパネルと前記インナパネルとの間に車両幅方向の両側から包まれた状態で前記センタピラーに接合して成り、前記ルーフレールの前記アウタパネルは、長尺方向に交差する方向の断面形状が、前記インナパネルとの接合部をフランジとしたハット型断面形状とされている車両の側面上部構造であって、前記ルーフレールの前記アウタパネルは、上方に向けて凸となる湾曲形状とされており、この湾曲形状の内側であり、前記センタピラーに包まれた部位における前記フランジは、その根元側を残して先端側に切欠が形成されており、前記ルーフレールの前記アウタパネルの前記フランジの前記切欠を車両前後方向の両側から挟む部位が前記センタピラーの前記アウタパネルに溶接接合されている。
【０００７】
本発明の第２発明は、上記第１発明において、車両は、車両側面のドアが左右両側合わせて２枚で、前記センタピラーの車両後方側にクォーターウインドウを備えた２ドアタイプの乗用車であり、前記ルーフレールの前記アウタパネルは、前記クォーターウインドウに隣接する部位における前記ハット型断面形状のハット高さが、他の部位のハット型断面形状のハット高さに比べて低くされており、前記ルーフレールの前記アウタパネルは、前記センタピラーとの接合部を境界として車両後方の後方部が、車両前方の前方部に比べて低強度の鋼板とされたテーラードブランク材により形成されている。
【０００８】
本発明の第３発明は、上記第２発明において、前記フランジの前記切欠は、前記テーラードブランク材の前記後方部と前記前方部とに跨って形成されている。
【０００９】
本発明の第４発明は、上記第１〜第３発明のいずれかにおいて、前記ルーフレールの前記アウタパネルに対する前記センタピラーのアウタパネルの溶接接合は、前記センタピラーの前記アウタパネルの車両前後方向における両端部で行われており、前記切欠は、前記ルーフレールの前記アウタパネルの溶接接合部に挟まれた領域で、溶接接合に必要なスペースを除いた領域に形成されている。
【００１０】
本発明の第５発明は、上記第２又は第３発明において、前記テーラードブランク材の前記後方部は、前記前方部に比べて車両前後方向における長さを短くされている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、レールアウタの湾曲形状の内側のフランジに切欠を形成している。そのため、レールアウタを湾曲形状にプレス成形した後に、湾曲形状の内側のフランジに生じる圧縮応力を切欠により抑制することができる。その結果、レールアウタのプレス成形後のスプリングバックを抑制することができ、レールアウタとして高張力鋼板を使用可能として、ルーフレールの必要強度を確保可能とすることができる。しかも、切欠を車両前後方向から挟むフランジにセンタピラーのアウタパネルが溶接接合されているため、切欠を形成したことに伴う強度低下をセンタピラーの強度により補うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態の外観側面図である。
【図２】上記実施形態のレールアウタとセンタピラーとの接合部を示す側面図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ部の拡大図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線断面矢視拡大図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線断面矢視拡大図である。
【図６】図２のＶＩ−ＶＩ線断面矢視拡大図である。
【図７】図２のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面矢視拡大図である。
【図８】レールアウタのプレス成形後のスプリングバックの様子を示す説明図であり、レールアウタとして９８０ＭＰａの高張力鋼板を使用した場合を示す。
【図９】図８と同様の説明図であり、図８の高張力鋼板に切欠を形成した場合を示す。
【図１０】図８と同様の説明図であり、図９の高張力鋼板の形状を変更した場合を示す。
【図１１】図８と同様の説明図であり、図１０と同じ形状でテーラードブランク材を使用した場合を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜実施形態の構成＞
図１は、本発明の一実施形態を示す。この実施形態は、車両側面のドアが左右両側合わせて２枚で、センタピラー１の後方にクォーターウインドウ６を備える２ドアタイプの乗用車の側面上部構造である。図中、車両前進方向を前として各方向を矢印により示す。以下の説明において、方向に関する記述は、この方向を基準として行うものとする。以下、他の図においても同様である。なお、「内」は車室内側を示し、「外」は車室外側を示す。
【００１４】
センタピラー１は、上部のルーフレール２と、下部のサイドシル（図示略）との間で両者を支持するように構成されている。ルーフレール２の後方には、リヤピラー３が一体に設けられ、センタピラー１とリヤピラー３のそれぞれ上下方向の概ね中間部同士を接続してベルトラインリーンフォースメント４が一体に設けられている。サイドシルとリヤピラー３との間で、車両の後輪（図示略）に対応する位置には、ホイールハウス５が一体に設けられている。そして、センタピラー１、ルーフレール２、リヤピラー３、及びベルトラインリーンフォースメント４に囲まれる空間には、クォーターウインドウ６が取り付けられる。
【００１５】
図２〜７のように、ルーフレール２は、車両外側のアウタパネル（レールアウタという）２１と車両内側のインナパネル（レールインナという）２２とが、所定の空間を間に挟んだ状態で互いに接合して閉断面構造を成している。また、ルーフレール２は、上方に向けて凸となる湾曲形状とされている。センタピラー１も、車両外側のアウタパネル（ピラーアウタという）１１と車両内側のインナパネル（ピラーインナという）１２とが、所定の空間を間に挟んだ状態で互いに接合して閉断面構造を成している。そして、ルーフレール２は、湾曲形状の内側が、ピラーアウタ１１とピラーインナ１２との間に車両幅方向の両側から包まれた状態で接合されている。また、センタピラー１のベルトラインリーンフォースメント４が接合される部分には、ブラケット４１がピラーアウタ１１とピラーインナ１２に挟まれて支持されている。ベルトラインリーンフォースメント４は、ブラケット４１に一体に固定される。
【００１６】
図４〜７のように、レールアウタ２１及びレールインナ２２は、長尺方向に交差する方向の断面形状が、互いの接合部をフランジ２１ｃ、２２ｃとしたハット型断面形状とされている。レールアウタ２１及びレールインナ２２は、フランジ２１ｃ、２２ｃをそれぞれ一対備え、各フランジ２１ｃ、２２ｃから立ち上がる縦壁２１ｂ、２２ｂを一対備える。そして、各縦壁２１ｂ、２２ｂ間を繋いで天板２１ａ、２２ａが形成されている。
【００１７】
レールアウタ２１及びレールインナ２２のハット型断面形状はルーフレール２中の前後位置によって僅かに形状が異なっている。特に、クォーターウインドウ６が取り付けられる部位（図６、７参照）では、それより前方側（図４、５参照）に比べてレールアウタ２１のハット型断面形状におけるハット高さＨが低くされ、ハット型断面形状によって囲まれる面積が小さくされている。
【００１８】
ルーフレール２に対するセンタピラー１の溶接接合は、ピラーアウタ１１の前後端部でレールアウタ２１及びレールインナ２２の湾曲形状の内側となる下方の各フランジ２１ｃ、２２ｃに対して行われている。その結果、図３のようにピラーアウタ１１の前後端部に溶接接合部１１ａが形成される。また、ピラーアウタ１１の上端部でレールアウタ２１の天板２１ａに対して溶接接合が複数箇所（この実施形態では４箇所）で行われている。その結果、図３のようにピラーアウタ１１の上端部に４個の溶接接合部１１ｂが形成され、ルーフレール２とセンタピラー１が強固に固定される。
【００１９】
各溶接接合部１１ａに前後方向から挟まれるレールアウタ２１のフランジ２１ｃには、切欠２１ｄが形成されている。切欠２１ｄは、フランジ２１ｃ上に溶接接合部１１ａを形成するのに必要なスペースを除いた領域に形成され、フランジ２１ｃの縦壁２１ｂに近い根元側を残して縦壁２１ｂから離れた先端側が切除して形成されている。
【００２０】
レールアウタ２１は、２種類の高張力鋼板１２１、２２１を接合したテーラードブランク材により形成されている。高張力鋼板１２１、２２１の接合部３２１は、センタピラー１が接合される部分に配置されている。テーラードブランク材では、前方部の高張力鋼板１２１が後方部の高張力鋼板２２１に比べて高強度材とされており、例えば、高張力鋼板１２１が板厚１．０ｍｍの９８０ＭＰａ材とされ、高張力鋼板２２１が板厚０．８ｍｍの５９０ＭＰａ材とされる。また、前方部の高張力鋼板１２１の前後長が後方部の高張力鋼板２２１の前後長に比べて長く形成されている。更に、高張力鋼板１２１、２２１に跨って切欠２１ｄが形成されている。
【００２１】
＜実施形態の作用効果＞
実施形態によれば、レールアウタ２１の湾曲形状の内側のフランジ２１ｃに切欠２１ｄを形成している。そのため、レールアウタ２１を湾曲形状にプレス成形した後に、湾曲形状の内側のフランジ２１ｃに生じる圧縮応力を切欠２１ｄにより抑制することができる。その結果、レールアウタ２１のプレス成形後のスプリングバックを抑制することができ、レールアウタ２１として高張力鋼板を使用可能として、ルーフレール２の必要強度を確保可能とすることができる。しかも、切欠２１ｄを車両前後方向から挟むフランジ２１ｃにセンタピラー１のピラーアウタ１１が溶接接合されているため、切欠２１ｄを形成したことに伴う強度低下をセンタピラー１の強度により補うことができる。
【００２２】
図８、９は、９８０ＭＰａの引張強度を備えた板厚１．０ｍｍの高張力鋼板をプレス成形して成るレールアウタ２１におけるプレス成形後のスプリングバック量のシミュレーション結果を示す。図９はハット型断面形状のフランジ２１ｃに切欠２１ｄを形成した場合を示し、図８は切欠２１ｄを形成しない場合を示す。なお、図８、９は、天板２１ａを下にして置いた状態で、且つ車両組付け基準となる天板２１ａの複数の特定箇所（データムに相当）が同一の状態で、スプリングバックのないものを基準（スプリングバック量＝０）としてスプリングバックに伴う各部位の変形量を数値（ｍｍ）で示している。
【００２３】
図８、９から明らかなように、図８の場合は、フランジ２１ｃ部分における変形量が大きく、特に、上側のフランジ２１ｃの前方側（＋７．１０ｍｍ）、及び下側のフランジ２１ｃの後方側部位（＋９．０４〜９．７６ｍｍ）の変形量が大きく、レールアウタ２１として許容される寸法精度を満たすことができない。最も変形量が大きい下側のフランジ２１ｃの後方側部位は、切欠２１ｄが形成される部位（図９参照）に相当している。因みに、変形量がプラス、マイナス５ｍｍ（基準値）を超える部位がある場合は、レールアウタ２１として規格外とされる。一方、図９の場合は、測定した全ての部位で基準値を下回っている。なお、プラスの変形量は、図８、９の紙面奥行方向の手前側に変形していることを示す。
【００２４】
また、実施形態によれば、レールアウタ２１をテーラードブランク材により形成し、クォーターウインドウ６に隣接するレールアウタ２１の後方部を前方部に比べて低強度の鋼板により形成している。その結果、レールアウタ２１全体としての強度を確保しつつ、プレス成形後のスプリングバックを抑制して、レールアウタ２１の寸法精度が低下するのを抑制することができる。
【００２５】
図１０、１１は、図８、９と同様、レールアウタ２１をプレス成形した際のスプリングバック量のシミュレーション結果を示しており、変形量の表し方も図８、９と同様である。
【００２６】
図１０は、９８０ＭＰａの引張強度を備えた板厚１．０ｍｍの高張力鋼板をプレス成形して成るレールアウタ２１の場合を示している。この場合は、図９の場合に比べてレールアウタ２１の形状が変更されている。具体的には、切欠２１ｄが形成された部位に比べて、クォーターウインドウ６に隣接する部位に相当する切欠２１ｄより後方部位のハット型断面形状のハット高さが低くされている。
【００２７】
図９で説明したように、レールアウタ２１のフランジ２１ｃに切欠２１ｄを形成することによりプレス成形後のスプリングバック量を小さく抑えることができたのに対し、形状を変更したことにより、図１０のように、上下のフランジ２１ｃの各部で変形量が基準値を超えてしまうことが判る。最も変形量が大きい下側のフランジ２１ｃの後方側（切欠２１ｄの後方側）部位では、変形量が＋１０．８５ｍｍとなっている。一方、図１１は、レールアウタ２１をテーラードブランク材により形成した場合で、図１０の場合に比べてスプリングバックによる変形量が小さく抑えられ、測定した全ての部位で基準値を下回っている。最も変形量が大きい上側のフランジ２１ｃの前方側部位における変形量が＋２．４０ｍｍとなり、図１０において最も変形量が大きかった下側のフランジ２１ｃの後方側（切欠２１ｄの後方側）部位の変形量は、＋１．５６ｍｍとなる。図１１の場合、テーラードブランク材の接合部３２１より前方部は、９８０ＭＰａの引張強度を備えた板厚１．０ｍｍの高張力鋼板１２１とされ、接合部３２１より後方部は、５９０ＭＰａの引張強度を備えた板厚０．８ｍｍの高張力鋼板２２１とされている。
【００２８】
＜その他の実施形態＞
以上、特定の実施形態について説明したが、本発明は、それらの外観、構成に限定されず、種々の変更、追加、削除が可能である。上記実施形態では、レールアウタ２１のクォーターウインドウ６に隣接する部位におけるハット型断面形状のハット高さＨが、他の部位におけるハット型断面形状のハット高さＨより低くなる２ドア乗用車の例を示したが、このようにハット型断面形状のハット高さＨが変化しない車両に適用することもできる。その場合、レールアウタ２１をテーラードブランク材ではなく、均一強度の高張力鋼板により構成することができる。
【００２９】
上記実施形態では、テーラードブランク材を構成する鋼板は、一例として接合部３２１より前方部が９８０ＭＰａ、後方部が５９０ＭＰａの例を示したが、他の強度の鋼板を組み合わせて使用してもよい。例えば、前方部が１．５ＧＰａ、後方部が７８０ＭＰａの鋼板とし、板厚も前方部と後方部で変えず、互いに同一としてもよい。
【００３０】
２ドアタイプの乗用車としては、車両側面の２枚のドアの他にバックドアを備えた、いわゆる３ドアハッチバックや３ドアクーペも含まれる。
【００３１】
ルーフレール２及びセンタピラー１は、アウタパネルとインナパネルとの間に補強パネルを備えてもよい。なお、ルーフレール２及びセンタピラー１のアウタパネルは、その外側に外板パネルを追加で備えることもある。
【００３２】
＜第２発明以降の作用効果＞
なお、最後に上述の「課題を解決するための手段」における第２発明以降の各発明に対応する上記実施形態の作用効果を付記しておく。
【００３３】
クォーターウインドウ６を備えた２ドア乗用車では、レールアウタ２１のクォーターウインドウ６に隣接する部位におけるハット型断面形状のハット高さＨが、他の部位におけるハット型断面形状のハット高さＨより低くなることによりレールアウタ２１のプレス成形後のスプリングバックが大きくなる。第２発明によれば、レールアウタ２１をテーラードブランク材により形成し、レールアウタ２１の後方部を前方部に比べて低強度とすることにより、レールアウタ２１全体としての強度を確保しつつ、プレス成形後のスプリングバックを抑制して、レールアウタ２１の寸法精度が低下するのを抑制することができる。
【００３４】
第３発明によれば、レールアウタ２１の前方部と後方部との間でハット型断面形状のハット高さＨが違うことに伴って生じるレールアウタ２１の板面の歪みを、テーラードブランク材の前方部と後方部とに跨って形成された切欠２１ｄにより抑制することができる。そのため、レールアウタ２１の寸法精度が低下するのを抑制することができる。
【００３５】
第４発明によれば、レールアウタ２１に対するセンタピラー１のピラーアウタ１１の溶接を、そのピラーアウタ１１の両端部で行うため、溶接接合部１１ａ同士の間隔が広くなって、レールアウタ２１とセンタピラー１との結合強度を高めることができる。また、切欠２１ｄを溶接接合部１１ａ間で大きく確保できるため、レールアウタ２１のプレス成形後の切欠２１ｄによる圧縮応力の抑制効果、及び歪みの抑制効果を高めることができる。
【００３６】
第５発明によれば、低強度の鋼板による後方部は、レールアウタ２１全体の一部分のみに限定されているため、レールアウタ２１全体の強度低下を抑制することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１      センタピラー
１１    ピラーアウタ（アウタパネル）
１１ａ  溶接接合部
１２    ピラーインナ（インナパネル）
２      ルーフレール
２１    レールアウタ（アウタパネル）
２１ａ、２２ａ  天板
２１ｂ、２２ｂ  縦壁
２１ｃ、２２ｃ  フランジ
２１ｄ  切欠
１２１、２２１  高張力鋼板
３２１  接合部
２２    レールインナ（インナパネル）
３      リヤピラー
４      ベルトラインリーンフォースメント
４１    ブラケット
５      ホイールハウス
６      クォーターウインドウ
【図１】
2020185848.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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