(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉断面に形成したルーフサイドレールにその上、下壁に跨って形成される縦リブ壁を設ける一方、
ルーフサイドレールに結合されるセンターピラーのピラーアウタの上端部に、ルーフサイドレールの下壁と外側壁との連設コーナー部に外嵌してルーフサイドレールを支持するショルダー部を形成すると共に、
該ピラーアウタの内面側に、前後方向に離間してそれぞれ前記ショルダー部の成形基部から下方に延在して上端がルーフサイドレールの下壁に当接し、かつ、上下方向から見て該ルーフサイドレールの縦リブ壁と交差する位置まで車幅方向内側に張り出した複数の縦リブ壁を設け、かつ、前記ルーフサイドレールの下壁に、ピラーアウタのショルダー部の成形基部に対応する位置に上方に凸の屈曲部を設けたことを特徴とする自動車の車体上部構造。
【請求項２】
ピラーアウタの内面側に、その複数の縦リブ壁と交差して連設する横リブ壁を設けたことを特徴とする請求項１に記載の自動車の車体上部構造。
【請求項３】
ルーフサイドレールの縦リブ壁を、閉断面中心から車幅方向内側にオフセットした位置に設けたことを特徴とする請求項１，２に記載の自動車の車体上部構造。
【請求項４】
ピラーアウタの縦リブ壁の上端を、その車幅方向外側の縁部がショルダー部の成形基部よりも僅かに上方に突出してルーフサイドレールの下壁の屈曲部に係合し、この屈曲部との当接点から車幅方向内側に至るにしたがって前記下壁から離間するように該下壁に対して所要の開き角度をもって形成したことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の自動車の車体上部構造。
【請求項５】
ルーフサイドレールを軽量金属材料をもって一体に押出し成形する一方、ピラーアウタを軽量金属材料をもって一体に鋳造成形したことを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の自動車の車体上部構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車の車体上部構造、とりわけ、ルーフ側部の前後方向骨格メンバを構成するルーフサイドレールと、車体側部の上下方向骨格メンバを構成するセンターピラーとの結合部周りの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自動車の車体上部構造として、例えば特開２０００−３１３３５３号公報に示されているように、車体の側部パネルをセンターピラー部分で前後に２分割し、前部パネルにはセンターピラーアウタを一体形成すると共に、該センターピラーアウタとルーフサイドレールとの連設部分に係合リブを形成する一方、後部パネルにはセンターピラーインナを一体形成すると共に、該センターピラーインナとルーフサイドレールとの連設部分に係合凹部を形成し、これら前、後部パネルをセンターピラー部分で車幅方向に重ね合わせると共に、係合リブと係合凹部とを係合させて、継目部分を溶接して結合することによってルーフサイドレールとセンターピラーとを一体に構成するようにしたものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
車両のオフセット前面衝突やルーフ圧壊時にはルーフサイドレールに下向きの荷重が作用する一方、車両の側面衝突時にはセンターピラーにルーフサイドレールに対して突上げ方向に荷重が作用することはよく知られているところであるが、前記従来のようにルーフサイドレールとセンターピラーとを一体に構成した場合であっても、ルーフサイドレールとセンターピラーとの相互で荷重を効率よく伝達する工夫がなされていないため、これらルーフサイドレール又はセンターピラーが局部的に大きく変形する可能性があり、これを回避するために各パネル板厚を増大したり剛性の高いパネル材を用いる必要があって、コスト的におよび重量的に不利となってしまうことは否めない。
【０００４】
そこで、本発明はルーフサイドレールとセンターピラー相互の荷重伝達性に優れ、衝突時あるいはルーフ圧壊時にこれらルーフサイドレール又はセンターピラーの局部的変形を小さく抑制することができる自動車の車体上部構造を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にあっては、閉断面に形成したルーフサイドレールにその上、下壁に跨って形成される縦リブ壁を設ける一方、
ルーフサイドレールに結合されるセンターピラーのピラーアウタの上端部に、ルーフサイドレールの下壁と外側壁との連設コーナー部に外嵌してルーフサイドレールを支持するショルダー部を形成すると共に、
該ピラーアウタの内面側に、前後方向に離間してそれぞれ前記ショルダー部の成形基部から下方に延在して上端がルーフサイドレールの下壁に当接し、かつ、上下方向から見て該ルーフサイドレールの縦リブ壁と交差する位置まで車幅方向内側に張り出した複数の縦リブ壁を設け、かつ、前記ルーフサイドレールの下壁に、ピラーアウタのショルダー部の成形基部に対応する位置に上方に凸の屈曲部を設けたことを特徴としている。
【０００６】
請求項２の発明にあっては、請求項１に記載のピラーアウタの内面側に、その複数の縦リブ壁と交差して連設する横リブ壁を設けたことを特徴としている。
【０００７】
請求項３の発明にあっては、請求項１，２に記載の自動車の車体上部構造であって、ルーフサイドレールの縦リブ壁を、閉断面中心から車幅方向内側にオフセットした位置に設けたことを特徴としている。
【０００９】
請求項４の発明にあっては、請求項１〜３に記載の自動車の車体上部構造であって、ピラーアウタの縦リブ壁の上端を、その車幅方向外側の縁部がショルダー部の成形基部よりも僅かに上方に突出してルーフサイドレールの下壁の屈曲部に係合し、この屈曲部との当接点から車幅方向内側に至るにしたがって前記下壁から離間するように該下壁に対して所要の開き角度をもって形成したことを特徴としている。
【００１０】
請求項５の発明にあっては、請求項１〜４に記載の自動車の車体上部構造であって、ルーフサイドレールを軽量金属材料をもって一体に押出し成形する一方、ピラーアウタを軽量金属材料をもって一体に鋳造成形したことを特徴としている。
【００１１】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、車両の前面衝突又はルーフ圧潰によってルーフサイドレールのセンターピラーとの結合部分に下向きに作用する荷重は、該ルーフサイドレールの縦リブ壁が上下方向の座屈荷重として受けるため該ルーフサイドレールの抗力が高く、しかも、該ルーフサイドレールに下向きに作用する荷重をセンターピラーのピラーアウタのショルダー部と、ルーフサイドレールの縦リブ壁と交差配置した該ピラーアウタの複数の縦リブ壁でセンターピラーの軸方向に受ける。
【００１２】
この時、センターピラーは複数の縦リブ壁によって車幅方向の曲げ剛性が高められているため、前記荷重は該センターピラー全体に効率よく分散伝達され、ルーフサイドレールの局部的な変形を小さく抑制することができる。
【００１３】
また、側面衝突によりセンターピラーに内側への倒れ荷重が作用すると、前述とは逆行してルーフサイドレールに対して突上げ方向の荷重として効率よく分散伝達できて、センターピラーのルーフサイドレールとの結合部分の局部的な変形を防止して内倒れを抑制することができる。
【００１４】
この結果、前記何れの入力発生時にあってもドアウインドウパネルの破損を防止できると共に、車室の居住空間を十分に確保することができる。
また、このような荷重分散効果の他に、ルーフサイドレールの下壁の屈曲部にセンターピラーのピラーアウタに設けたショルダー部の成形基部を整合させることで相互の車幅方向の位置決めが行え、組付作業性を向上することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、センターピラーはそのピラーアウタの複数の縦リブ壁が横リブ壁によって支持されているため、これら縦リブ壁の前後方向の曲げ変形が抑制され、荷重伝達性を向上することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１，２の発明の効果に加えて、ルーフサイドレールとセンターピラー上端との結合部分における高剛性の荷重伝達域を車幅方向に拡大できるため、荷重伝達性を更に高めることができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３の発明の効果に加えて、ルーフサイドレールの下壁に対してセンターピラーのピラーアウタはその縦リブ壁の上端が一部分で当接するだけであるため、これらルーフサイドレールとセンターピラーとの組付時における部品精度の誤差を吸収できて、組付作業性を更に向上できる。
【００１９】
また、前記下壁とはピラーアウタの縦リブ壁上端の一部分が当接するだけであるため、車両走行時のルーフサイドレール、センターピラー相互の曲げ変形あるいは捩り変形による擦れ異音の発生を回避することができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜４の発明の効果に加えて、ルーフサイドレールおよびセンターピラーのピラーアウタを、軽量金属材料をもって押出し成形、鋳造成形により一体成形してあるため、これら両部品を設計通りに容易に構成することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【００２２】
図１〜４において、１はルーフ側部の前後方向骨格メンバを構成するルーフサイドレールを示し、上壁２と下壁３およびこれらを連設する外側壁４と内側壁５とにより閉断面に形成してある。
【００２３】
上壁２にはルーフパネル８の側縁部を接合する段部６を形成してあり、閉断面内にはこの段部６の隅角部と下壁３とに跨って略垂直の縦リブ壁７を形成してある。
【００２４】
このルーフサイドレール１は本実施形態にあっては、例えばアルミ合金等の軽量金属材料をもって一体に押出し成形してあり、後述するセンターピラー９との結合部から前方の部分はなだらかに下方に傾斜してフロントピラーアッパ１Ａを構成している。
【００２５】
９はピラーアウタ１０とピラーインナ１１とで閉断面に形成されて、車体側部の上下方向骨格メンバを構成するセンターピラーを示している。
【００２６】
ピラーアウタ１０の上端部には、ルーフサイドレール１の下壁３と外側壁４との連設コーナー部に外嵌して該ルーフサイドレール１を支持する略Ｌ字形断面のショルダー部１２を車外側に張り出して形成してあり、該ショルダー部１２の上端末をルーフサイドレール１の外側壁４に溶接してある。
【００２７】
一方、ピラーインナ１１はその上端末をルーフサイドレール１の内側壁５に溶接してある。
【００２８】
図３に前記溶接部分を何れも符号Ｗで示している。
【００２９】
前記ピラーアウタ１０の内面側には、前後方向に離間してそれぞれ前記ショルダー部１２の成形基部１２ａから下方に延在して上端がルーフサイドレール１の下壁３に当接し、かつ、該ルーフサイドレール１の縦リブ壁７と交差する位置まで車幅方向内側に張り出した複数の縦リブ壁１３を一体に形成してある。
【００３０】
本実施形態では縦リブ壁１３を２つ設けた例を示しているがこれ以上であってもよい。
【００３１】
また、この縦リブ壁１３は下方に至るにしたがってピラーアウタ１０の側壁１０ａの内面に面一に連なるように漸次突出量を減少させている。
【００３２】
ピラーアウタ１０の内面側には、これら複数の縦リブ壁１３，１３に交差して連設する横リブ壁１４を、該ピラーアウタ１０の前、後壁１０ｂ，１０ｃに跨って形成してある。
【００３３】
本実施形態では横リブ壁１４を縦リブ壁１３の上端に近いピラーアウタ上側部に１つ設けた例を示しているが、これも上下方向に複数を多段状に設けてもよい。
【００３４】
前記ルーフサイドレール１の下壁３には、ピラーアウタ１０のショルダー部１２の成形基部１２ａに対応する位置に上方に比較的低く凸となる屈曲部３ａを設けて、該下壁３を浅い断面略への字状に形成してある。
【００３５】
一方、前記ピラーアウタ１０の縦リブ壁１３の上端は、その車幅方向外側の縁部がショルダー部１２の成形基部１２ａよりも僅かに上方に突出してルーフサイドレール１の下壁３の屈曲部３ａに係合し、この屈曲部３ａとの当接点から車幅方向内側に至るにしたがって前記下壁３から僅かな距離Ｓをもって離間するように、該下壁３に対して所要の開き角度をもって形成してある。
【００３６】
本実施形態では前記ルーフサイドレール１の縦リブ壁７は、該ルーフサイドレール１の閉断面中心０から車幅方向内側にオフセットした位置に設けてあり、従って、ピラーアウタ１０の縦リブ壁１３はその上端が上下方向から見て前記ルーフサイドレール１の縦リブ壁７と交差する位置までピラーインナ１１に近接して設けられる。
【００３７】
前記ピラーアウタ１０およびピラーインナ１１は、本実施形態にあっては何れもアルミ合金等の軽量金属材料をもって一体に鋳造成形してあり、これらピラーアウタ１０、ピラーインナ１１を車幅方向に突合わせてフランジ部分で溶接して接合してある。
【００３８】
図１，２において、１６は前記ルーフサイドレール１の略前半部のフロントピラーアッパ１Ａの前端部を接合してフロントピラー１５を構成するフロントピラーロアを示し、該フロントピラーロア１６はフロントピラーアッパ１Ａと同様の軽量金属材料をもって開断面に鋳造成形してある。
【００３９】
フロントピラーロア１６はこのように鋳造成形されてそれ自体は開断面となっているが、車体サイド構成体１７のダッシュサイド１８の外側面に重合して周縁部分を接合して閉断面を形成している。
【００４０】
車体サイド構成体１７はダッシュサイド１８と、サイドシル１９のシルインナ１９Ｂと、センターピラー９のピラーインナロア１１Ｒと一体にアルミ合金等の軽量金属材料をもって鋳造成形してある。
【００４１】
また、サイドシル１９のシルアウタ１９Ａも車体サイド構成体１７と同様に軽量金属材料をもって鋳造成形してあり、前記センターピラー９のピラーアウタ１０の下部前端とフロントピラーロア１６の下部後端とをシルアウタ１９Ａを介して溶接して結合する一方、センターピラー９のピラーインナ１１の下端をピラーインナロア１１Ｒの上端に溶接して結合してそれぞれサブアッセンブリした状態で、これらフロントピラーロア１６、シルアウタ１９Ａ、ピラーアウタ１０を、対応する車体サイド構成体１７側のダッシュサイド１８、シルインナ１９Ｂ、ピラーインナおよびピラーインナロア１１，１１Ｒに突合わせて溶接して結合してある。
【００４２】
以上の実施形態の構造によれば、ルーフサイドレール１に図２に示すように前面衝突入力Ｆ１やルーフ圧壊入力Ｆ２が作用すると、センターピラー９との結合部周りに発生する下向きの曲げモーメントＭａにより下向きの曲げ荷重Ｆａが発生して、該ルーフサイドレール１はセンターピラー９とフロントピラー１５との間で同図に鎖線で示すように下側へ大きく曲げ変形する傾向となる。
【００４３】
しかし、本実施形態によれば前述のようにルーフサイドレール１の閉断面内にはその上、下壁２，３に跨って略垂直の縦リブ壁７が存在していて、この縦リブ壁７が前記曲げ荷重Ｆａを上下方向の座屈荷重として受けるため該ルーフサイドレール１の上下方向の曲げ荷重に対する抗力が高く、しかも、センターピラー９との結合部分では、前記下向きに作用する荷重Ｆａをピラーアウタ１０のショルダー部１２と、ルーフサイドレール１の縦リブ壁７と交差配置した該ピラーアウタ１０の複数の縦リブ壁１３とによりセンターピラー９の軸方向に受ける。
【００４４】
この時、センターピラー９は前記複数の縦リブ壁１３によって車幅方向の曲げ剛性が高められているため、車幅方向の曲げ変形が抑制されて前記荷重Ｆａが該センターピラー９の全体に効率よく分散伝達され、該センターピラー９からこれに連なるフロア前後方向骨格メンバであるサイドシル１９へ分散伝達される。
【００４５】
従って、ルーフサイドレール１の局部的な変形を小さく抑制することができる。
【００４６】
一方、側面衝突により図５に示すようにセンターピラー９に内側への倒れ荷重Ｆ３が作用すると、前述とは逆行してこの荷重Ｆ３はピラーアウタ１０のショルダー部１２および複数の縦リブ壁１３を介して、縦リブ壁７により上下方向曲げ剛性が高められたルーフサイドレール１に対して突上げ方向の荷重として効率よく分散伝達され、従って、センターピラー９のルーフサイドレール１との結合部分の局部的な変形を防止して、同図の鎖線で示すように該センターピラー９の内倒れを小さく抑制することができる。
【００４７】
この結果、前記何れの入力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の発生時にあっても、ルーフサイドレール１又はセンターピラー９の変形を小さく抑制して、図外のドアウインドウパネルやフロントウインドシールドの破損を防止できると共に、車室の居住空間を十分に確保することができる。
【００４８】
ここで、特に本実施形態にあっては、前記センターピラー９はそのピラーアウタ１０の複数の縦リブ壁１３が横リブ壁１４によって支持されているため、これら縦リブ壁１３の前後方向の曲げ変形が抑制されていることと併せて、ルーフサイドレール１の縦リブ壁７の車幅方向内側へのオフセット配設によって、該ルーフサイドレール１とセンターピラー９上端との結合部分における高剛性の荷重伝達域を車幅方向に拡大してあることによって、これらルーフサイドレール１とセンターピラー９相互の荷重伝達性を更に高めることができる。
【００４９】
しかも、ルーフサイドレール１およびセンターピラー９のピラーアウタ１０は、何れも軽量金属材料をもって押出し成形、鋳造成形により一体成形してあるため、これら両部品を設計通りに容易に構成できて所期する荷重伝達性能を得ることができる。
【００５０】
また、ルーフサイドレール１とセンターピラー９との組付け時には、該ルーフサイドレール１の下壁３の屈曲部３に、ピラーアウタ１０のショルダー部１２の成形基部より僅かに突出した縦リブ壁１３の縁部を係合して整合させることで、ルーフサイドレール１、センターピラー９相互の車幅方向の位置決めが行えることと併せて、前記ルーフサイドレール１の下壁３に対して、センターピラー９のピラーアウタ１０はその縦リブ壁１３の上端が前記屈曲部３の部分で当接するだけであるため、これらルーフサイドレール１とセンターピラー９との組付時における部品精度の誤差を吸収できることによって、ルーフサイドレール１とセンターピラー９との組付作業性を向上することができる。
【００５１】
更に、前述のようにルーフサイドレール１の下壁３とはピラーアウタ１０の縦リブ１３の上端の一部分が当接するだけであるため、車両走行時のルーフサイドレール１およびセンターピラー９相互の曲げ変形あるいは捩り変形による擦れ異音の発生を回避することができる。
【００５２】
前記実施形態ではセンターピラー９のピラーアウタ１０の縦リブ壁１３は、該ピラーアウタ１０の下半部にまで延在させているが、例えば図６に示すようにピラーアウタ１０の上側部分に形成領域をとどめて、図外のシートベルトアンカ等のピラー内部品の配設スペースを確保するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す分解斜視図。
【図２】同実施形態の組付状態を示す側面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図４】図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図５】同実施形態の側面衝突時における作用を説明する断面図。
【図６】本発明の第２実施形態を示す図５と同様の断面図。
【符号の説明】
１…ルーフサイドレール
３…下壁
３ａ…屈曲部
４…外側壁
７…ルーフサイドレールの縦リブ壁
９…センターピラー
１０…ピラーアウタ
１２…ショルダー部
１３…ピラーアウタの縦リブ壁
１４…ピラーアウタの横リブ壁
【図１】
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【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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