(57)【要約】【課題】熱膨張によるルーフパネルの塑性変形を抑制することができる車両上部構造を提供する。【解決手段】車両上部構造として、車両上部の車両幅方向両外側において車両前後方向に延設され、閉断面構造が形成された左右一対のルーフサイドレール１２と、車両上部で左右一対のルーフサイドレール１２に跨って配設されたルーフパネル２０と、ルーフサイドレール１２を車両外側から覆うように配設され、ルーフサイドレール１２に車両上方側から接合された内側フランジ部３０Ａと、内側フランジ部３０Ａから車両外側へ向けて延在され、ルーフパネル２０との接合部３２が設けられた縦壁部３０Ｂと、内側フランジ部３０Ａと縦壁部３０Ｂとの境界となる屈曲線上に縦壁部３０Ｂに跨るように形成された欠損部３４と、を備えた左右一対のサイドメンバアウタパネル３０と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両上部の車両幅方向両外側において車両前後方向に延設されたレールアウタパネルとレールインナパネルとがそれぞれの接合フランジによって互いに接合されて閉断面構造が形成された左右一対のルーフサイドレールと、
車両上部で左右一対の前記ルーフサイドレールに跨って配設されたルーフパネルと、
前記ルーフサイドレールを車両外側から覆うように配設され、前記閉断面構造の車両幅方向内側の前記接合フランジに車両上方側から接合された内側フランジ部と、車両上方側かつ車両幅方向外側に形成された外側壁部と、前記内側フランジ部から前記外側壁部まで延在され、前記ルーフパネルとの接合部が設けられた縦壁部と、前記内側フランジ部と前記縦壁部との境界となる屈曲線上を含み前記縦壁部に跨るように形成された欠損部と、を備えた左右一対のサイドメンバアウタパネルと、
を有する車両上部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両上部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、アルミ製のルーフパネルと鋼製のサイドメンバアウタパネルとをロウ付けする際の溶接熱によるルーフパネルの反り等を防ぐため、ルーフパネルに補強板が設けられた車両上部構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−０４３１２９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された車両上部構造では、例えば、塗装工程の加熱乾燥処理において車両幅方向外側へ向けて熱膨張した場合に、鋼製のルーフサイドレールに比べて、熱膨張率の大きいアルミ製のルーフパネルの熱膨張は、相対的に剛性の高い鋼製のルーフサイドレールの接合フランジとの接合部によって抑制されるため、塑性変形が生じる可能性がある。このため、熱膨張によるルーフパネルの塑性変形を抑制する点で改善の余地がある。
【０００５】
本発明は、上記事実を考慮し、熱膨張によるルーフパネルの塑性変形を抑制することができる車両上部構造を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の車両上部構造は、車両上部の車両幅方向両外側において車両前後方向に延設されたレールアウタパネルとレールインナパネルとがそれぞれの接合フランジによって互いに接合されて閉断面構造が形成された左右一対のルーフサイドレールと、車両上部で左右一対の前記ルーフサイドレールに跨って配設されたルーフパネルと、前記ルーフサイドレールを車両外側から覆うように配設され、前記閉断面構造の車両幅方向内側の前記接合フランジに車両上方側から接合された内側フランジ部と、車両上方側かつ車両幅方向外側に形成された外側壁部と、前記内側フランジ部から前記外側壁部まで延在され、前記ルーフパネルとの接合部が設けられた縦壁部と、前記内側フランジ部と前記縦壁部との境界となる屈曲線上を含み前記縦壁部に跨るように形成された欠損部と、を備えた左右一対のサイドメンバアウタパネルと、を有する。
【０００７】
請求項１に記載の車両上部構造によれば、内側フランジ部と縦壁部との境界となる屈曲線上を含み縦壁部に跨るように欠損部が形成されている。このため、縦壁部及びサイドメンバアウタパネルの車両幅方向からの荷重に対する曲げ剛性は、欠損部が形成されない場合と比べて低下する。このような車両上部構造が、例えば製造工程の過程で加熱された場合、車両上部構造を構成するルーフパネルは、加熱により車両幅方向外側へ向けて熱膨張する。このため、ルーフパネルからルーフパネルに接合されている縦壁部を介してサイドメンバアウタパネルに対して車両幅方向外向きに荷重が作用する。
【０００８】
請求項１に記載の車両上部構造によると、縦壁部は曲げ剛性が低下しているため、ルーフパネルからの車両幅方向外向きの荷重に対して、内側フランジ部と縦壁部との境界となる屈曲線を回転中心として車両幅方向外側へ傾斜するように回転変形する。縦壁部が回転変形することにより、外側壁部を含むサイドメンバアウタパネル全体が車両幅方向外側へ向けて変形するため、ルーフパネルの熱膨張による変形が妨げられない。このため、熱膨張によるひずみが圧縮応力としてルーフパネルに残留されず、圧縮応力が増大することに起因する座屈変形が発生しない。これにより、熱膨張によるルーフパネルの座屈変形を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、本発明に係る車両上部構造は、熱膨張によるルーフパネルの塑性変形を抑制することができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】本実施形態に係る車両上部構造を欠損部以外の車両前後方向位置で車両幅方向かつ車両上下方向（図２のＡ−Ａ線図）に沿って切断された断面を車両前方側から見た概略断面図である。
【図１Ｂ】本実施形態に係る車両上部構造を欠損部の車両前後方向位置で車両幅方向かつ車両上下方向（図２のＢ−Ｂ線図）に沿って切断された断面を車両前方側から見た概略断面図である。
【図２】本実施形態に係る車両上部構造の欠損部を車両前方側かつ車両上方側から見た概略斜視図である。
【図３】本実施形態に係る車両上部構造のルーフパネルが熱膨張した場合の車両上部構造の断面を車両前方側から見た概略正面図である。
【図４】従来技術に係る車両上部構造のルーフパネルが熱膨張した場合の車両上部構造の断面を正面から見た概略正面図である。
【図５】本実施形態の変形例に係る車両上部構造の欠損部を車両前方側かつ車両上方側から見た概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図１〜図３を用いて、本発明の実施形態に係る車両上部構造について説明する。以下の図において、矢印ＦＲは車両前方側を示し、矢印ＩＮは車両幅方向内側を示し、矢印ＵＰは車両上方側を示している。
【００１２】
図１には、本実施形態に係る車両上部構造を有する車体１０の部分的な構成が概略断面図によって示されている。車体１０の上部は、車両幅方向両外側において車両前後方向に延設された左右一対のルーフサイドレール１２と、左右一対のルーフサイドレール１２に跨って配設されたルーフパネル２０と、ルーフパネル２０の車幅方向両外側にルーフサイドレール１２を車両上方側から覆うように配設された左右一対のサイドメンバアウタパネル３０と、により構成されている。
【００１３】
なお、本実施形態に係る車両上部構造を有する車体１０の構成は左右対称とされているため、以下、図１〜図５に示される車両右側の構成について説明し、車両左側の構成についての説明を省略する。
【００１４】
図１に示されるように、車体１０の車両上部の車幅方向両外側において各々車両前後方向に延在された車体１０の骨格部材であるルーフサイドレール１２は、レールインナパネル１６と、レールアウタパネル１８と、を含んで構成されている。
【００１５】
レールインナパネル１６は、鋼板をプレス成形することにより形成されており、レールアウタパネル１８のアウタ本体部１８Ａと閉断面形状を形成するインナ本体部１６Ａを備えている。インナ本体部１６Ａは、車両幅方向内側の上端部から車両幅方向外側の下端部へ向けて延在されており、車両幅方向かつ車両上下方向に切断した断面が、車両正面視で略平板状に形成されている。
【００１６】
インナ本体部１６Ａの車両幅方向内側の上端部から車両幅方向内側へ向けて接合フランジとしてのインナ側内接合フランジ１６Ｂが延出されており、インナ本体部１６Ａの車両幅方向外側の下端部から車両幅方向外側かつ車両下方側へ向けて接合フランジとしてのインナ側外接合フランジ１６Ｃが延出されている。
【００１７】
レールアウタパネル１８は、鋼板をプレス成形することによって形成されており、レールインナパネル１６のインナ本体部１６Ａと閉断面形状を形成するアウタ本体部１８Ａを備えている。レールアウタパネル１８は、車両幅方向かつ車両上下方向に切断された断面が、正面視で車両幅方向内側かつ車両下方側に開放された略ハット状に形成されている。
【００１８】
アウタ本体部１８Ａの車両幅方向内端部から車両幅方向内側へ向けて接合フランジとしてのアウタ側内接合フランジ１８Ｂが延出されており、アウタ本体部１８Ａの車両幅方向外端部から車両幅方向外側かつ車両下方側へ向けて接合フランジとしてのインナ側外接合フランジ１８Ｃが延出されている。
【００１９】
インナ側内接合フランジ１６Ｂとアウタ側内接合フランジ１８Ｂとが重ね合わされており、スポット溶接Ｗなどによって接合されている。また、インナ側外接合フランジ１６Ｃとアウタ側外接合フランジ１８Ｃとが重ね合わされており、スポット溶接等により接合されている。これにより、ルーフサイドレール１２は、閉断面構造に形成されている。
【００２０】
ルーフサイドレール１２の車両上方側かつ車両幅方向外側には、ルーフサイドレール１２を車幅方向両外側から覆うようにサイドメンバアウタパネル３０が設けられている。サイドメンバアウタパネル３０は、車体１０の天井部の意匠面を構成しているルーフパネル２０の車幅方向両外側に設けられて車体１０の両側部の意匠面を構成している。サイドメンバアウタパネル３０は、鋼板をプレス成形することによって形成されており、車両幅方向かつ車両上下方向に切断された断面が、正面視で車両幅方向内側かつ車両下方側に開放された略ハット状に形成されている。
【００２１】
サイドメンバアウタパネル３０の車両幅方向内側の端部から車両幅方向内側へ向けて延在された内側フランジ部３０Ａが備えられている。内側フランジ部３０Ａは、アウタ側内接合フランジ１８Ｂの車両上方側に重ね合わせた状態で配設されており、インナ側内接合フランジ１６Ｂとアウタ側内接合フランジ１８Ｂと重ね合わせた状態で、スポット溶接Ｗ等により溶着されている。
【００２２】
内側フランジ部３０Ａの車両幅方向外側には、内側フランジ部３０Ａから車両幅方向外側かつ車両上方側へ向けて延在された縦壁部３０Ｂが設けられている。縦壁部３０Ｂの、車両下方側には、後述する欠損部３４が設けられており、車両上方側には、ルーフパネル２０と接合するための接合部３２が設けられている。
【００２３】
縦壁部３０Ｂの上端部から車両幅方向外側へ向けて外側壁部３０Ｃが設けられている。外側壁部３０Ｃは、縦壁部３０Ｂの上端部からから後述する下側壁部３０Ｄの車両幅方向外側端部まで延在されており、車両幅方向かつ車両上下方向に切断した断面が、車両正面視で車両上方側かつ車両幅方向外側へ向けて凸となる略円弧状に形成されている。
【００２４】
外側壁部３０Ｃの下端部から車両下方側かつ車両幅方向内側へ向けて下側壁部３０Ｄが設けられている。下側壁部３０Ｄは、外側壁部３０Ｃの下端部から後述する外側フランジ部３０Ｅの上端部まで延在されており、車両幅方向かつ車両上下方向に切断した断面が、車両正面視で略折れ線状に形成されている。
【００２５】
下側壁部３０Ｄの車両幅方向内側の端部から車両下方側へ向けて延在された外側フランジ部３０Ｅが備えられている。外側フランジ部３０Ｅは、アウタ側外接合フランジ１８Ｃの車両幅方向外側から重ね合わせた状態で配設されており、インナ側外接合フランジ１６Ｃとアウタ側外接合フランジ１８Ｃと重ね合わせた状態で、スポット溶接等により溶着されている。
【００２６】
車体１０の車両上部において車両幅方向両外側の左右一対のルーフサイドレール１２を跨いで車体１０の天井部の意匠面を構成するアルミニウム合金製のルーフパネル２０が設けられている。ルーフパネル２０の車両幅方向外側縁部の外縁部２０Ａは、車両下方側かつ車両幅方向内側へ向けて曲げられており、車両幅方向かつ車両上下方向に切断した断面が車両正面視で略Ｕ字状に形成されている。
【００２７】
ルーフパネル２０とサイドメンバアウタパネル３０とは、外縁部２０Ａと縦壁部３０Ｂとが接した部分の車両上方側近傍の接合部３２において、レーザーロウ付け等により接合されている。この接合部３２（ロウ付け部）は、のど厚が所定の厚さに設定されることにより強度が確保されている。
【００２８】
内側フランジ部３０Ａと縦壁部３０Ｂとの境界となる屈曲線Ｌを跨ぐように内側フランジ部３０Ａの車両幅方向内側端部から縦壁部３０Ｂにかけてサイドメンバアウタパネル３０が平面視で略矩形状に切り欠かれることにより車両幅方向へ向けて凹とされた欠損部３４が形成されている。
【００２９】
欠損部３４の車両上方側端部は、接合部３２におけるルーフパネル２０とサイドメンバアウタパネル３０との接合強度に影響を及ぼさないように接合部３２よりも車両下方側に設けられている。
【００３０】
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
【００３１】
（対比例）
はじめに、図５に示された対比例との比較を通じて、本実施形態に係る車両上部構造の作用並びに効果について説明する。なお、前述した本実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。
【００３２】
図５に示されるように、対比例に係る車両上部構造を有する車体４０の上部には、前述した実施形態と同様に、車両幅方向両外側において車両前後方向に延設された左右一対のルーフサイドレール１２と、左右一対のルーフサイドレール１２に跨って配設されたルーフパネル２０と、ルーフパネル２０の車幅方向両外側にルーフサイドレール１２を車両上方側から覆うように配設された左右一対のサイドメンバアウタパネル４４と、が備えられている。
【００３３】
対比例に係る車両上部構造を有する車体４０のサイドメンバアウタパネル４４は、前述した実施形態と同様に、サイドメンバアウタパネル４４の車両幅方向内側の端部から車両幅方向内側へ向けて延在された内側フランジ部４４Ａと、内側フランジ部４４Ａから車両幅方向外側かつ車両上方側へ向けて延在された縦壁部４４Ｂと、縦壁部４４Ｂの上端部から車両幅方向外側へ向けて設けられた外側壁部４４Ｃと、外側壁部４４Ｃの下端部から車両下方側かつ車両幅方向内側へ向けて設けられた下側壁部４４Ｄと、下側壁部４４Ｄの車両幅方向内側の端部から車両下方側へ向けて延在された外側フランジ部４４Ｅと、を含んで構成されている。しかしながら、対比例に係るサイドメンバアウタパネル４４には、欠損部が設けられていない。
【００３４】
対比例に係る車両上部構造を有する車体４０のように、鋼製のルーフサイドレール１２と、アルミ製のルーフパネル２０といった異種材料を用いた構造が、加熱、冷却された場合は、熱膨張率の大きい方の材料が用いられている部材に熱ひずみが生じやすくなる。とりわけ、アルミの熱膨張率は鋼の熱膨張率の約２倍と大きいため、ルーフパネル２０の熱ひずみは顕著に発生する。また、同種の材料が用いられた部分であっても加熱温度の不均―により、加熱温度の高い部位に熱ひずみが生じやすくなる。例えば、加熱温度の不均―により、ルーフパネル２０の温度がルーフサイドレール１２の温度より高温になった場合に、ルーフパネル２０はルーフサイドレール１２よりも大きく熱膨張する。
【００３５】
車両幅方向外側端部をルーフサイドレール１２により固定されているルーフパネル２０は、ルーフサイドレール１２に熱膨張を妨げられるため車両幅方向（平面方向）に膨張できなくなり、車両上下方向（面外方向）へ変形される。さらに加熱が進むとルーフパネル２０内部の圧縮応力は増加し、圧縮応力が一定値を超えると、座屈による塑性変形Ｐが生じる。このため、加熱後に冷却されてもその塑性変形は熱ひずみとして残留する。
【００３６】
これに対して、本実施形態の車両上部構造によれば、図２に示されるように内側フランジ部３０Ａと縦壁部３０Ｂとの境界となる屈曲線Ｌ上を含み縦壁部に跨るように欠損部３４が形成されている。このため、縦壁部３０Ｂ及びサイドメンバアウタパネル３０の車両幅方向からの荷重に対する曲げ剛性は、欠損部３４が形成されない場合と比べて低下する。
【００３７】
本実施形態の車両上部構造によると、縦壁部３０Ｂは曲げ剛性が低下しているため、加熱により熱膨張したルーフパネル２０からの車両幅方向外向きの荷重に対して、内側フランジ部３０Ａと縦壁部３０Ｂとの境界となる屈曲線Ｌを回転中心として車両幅方向外側へ傾斜するように回転変形する（図３の実線参照）。縦壁部３０Ｂが回転変形することにより、外側壁部３０Ｃ及び下側壁部３０Ｄが連動して変形するため、ルーフパネル２０の熱膨張による変形が妨げられない。このため、熱膨張によるひずみが圧縮応力としてルーフパネル２０に残留されず、圧縮応力が増大することに起因する座屈変形が発生しない。これにより、熱膨張によるルーフパネル２０の座屈変形を抑制することができる。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態の車両上部構造は、熱膨張によるルーフパネル２０の塑性変形を抑制することができる。
【００３９】
さらに、本実施形態の車両上部構造は、サイドメンバアウタパネル３０に欠損部３４が備えられているだけの構成であるため、熱膨張によるルーフパネル２０の塑性変形を抑制するために別個の部材を設ける必要がない。これにより、車両の重量増加を抑制できると共にコストの増加を抑制することができる。
【００４０】
また、欠損部３４はルーフパネル２０とサイドメンバアウタパネル３０の接合部３２よりも車両下側の縦壁部３０Ｂ及び内側フランジ部３０Ａに設けられている。これにより、ルーフパネル２０とサイドメンバアウタパネル３０の接合強度を確保することができる。
【００４１】
これに加えて、欠損部３４は、車両上方側からルーフパネル２０により覆われているサイドメンバアウタパネル３０の内側フランジ部３０Ａから接合部３２よりも車両下側の縦壁部３０Ｂまでの部位に形成されているため、車両外側から視認することができない。これにより、車両上部構造の意匠性を向上することができる。
【００４２】
本実施形態に係る車両上部構造によれば、ルーフサイドレール１２に、例えば、接合フランジのような部品を追加することなく熱膨張によるルーフパネル２０の塑性変形の発生を抑制することができる。
【００４３】
本実施形態に係る車両上部構造を車体に適用することなく熱ひずみを抑制しようとすると、ルーフパネル２０を車体１０と分離して製造し、乾燥工程も含めた塗装工程を完了後にルーフパネル２０を車体１０に接合することも考えられる。しかしながら、塗装工程を完了後に生産工程を組み込むことは、作業工数やコストの増加につながるだけでなく、既存の生産工程を大幅に変える必要があり、現実的には簡単に実施できない。このため、本実施形態に係る車両上部構造を車体に適用することが、生産工程を大幅に変更することなく熱膨張によるルーフパネルの塑性変形の発生の抑制を可能にする。
【００４４】
（実施形態の変形例）
次に、図４を用いて、本実施形態の変形例について説明する。
【００４５】
この変形例に係る車体５０の上部には、前述した実施形態と同様に、車両幅方向両外側において車両前後方向に延設された左右一対のルーフサイドレール１２と、左右一対のルーフサイドレール１２に跨って配設されたルーフパネル２０と、ルーフパネル２０の車幅方向両外側にルーフサイドレール１２を車両上方側から覆うように配設された左右一対のサイドメンバアウタパネル３０と、が備えられている。
【００４６】
但し、本変形例では、欠損部５２は、略円形状に形成されている。具体的には、内側フランジ部３０Ａと縦壁部３０Ｂとの境界となる屈曲線Ｌを跨ぐように内側フランジ部３０Ａの車両幅方向略中央部から縦壁部３０Ｂにかけてサイドメンバアウタパネル３０が平面視で略楕円状に穿孔されることにより欠損部５２が形成されている。
【００４７】
本変形例の車両上部構造によると、欠損部５２が形成されることにより縦壁部３０Ｂは曲げ剛性が低下するため、ルーフパネルからの車両幅方向外向きの荷重に対して、内側フランジ部と縦壁部３０Ｂとの境界となる屈曲線Ｌを回転中心として車両幅方向外側へ傾斜するように回転変形する。縦壁部３０Ｂが回転変形することにより、外側壁部３０Ｃ及び下側壁部３０Ｄが連動して変形するため、ルーフパネル２０の熱膨張による変形が妨げられない。このため、熱膨張によるひずみが圧縮応力としてルーフパネル２０に残留されず、圧縮応力が増大することに起因する座屈変形が発生しない。これにより、熱膨張によるルーフパネル２０の座屈変形を抑制することができる。
【００４８】
なお、ここでは、欠損部３４、５２は内側フランジ部３０Ａから縦壁部３０Ｂに跨って形成されているとして説明したが、これに限らず、欠損部は屈曲線Ｌを含んで縦壁部３０Ｂ側にだけ形成されてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１０   車体（車両上部構造）
１２   ルーフサイドレール
１６   レールインナパネル
１８   レールアウタパネル
２０   ルーフパネル
３０   サイドメンバアウタパネル
３０Ａ 内側フランジ部
３０Ｂ 縦壁部
３０Ｃ 外側壁部
３２   接合部
３４   欠損部
５２   欠損部
Ｌ     屈曲線
【図１Ａ】
2019131103.tif 000003
【図１Ｂ】
2019131103.tif 000004
【図２】
2019131103.tif 000005
【図３】
2019131103.tif 000006
【図４】
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【図５】
2019131103.tif 000008