(57)【要約】【課題】車両のルーフ構造に関し、簡素な構成で車体重量を増加させることなく車体振動を抑制し、環境性能及び経済性をバランスよく向上させる。【解決手段】車両の左右上縁のそれぞれにルーフレール１を車両前後方向へ延設し、ルーフレール１から下方へ向けてウィンドピラー２を延設する。また、第一ルーフボウ３でルーフレール１及びウィンドピラー２の結合部間を車幅方向に連結し、車両前後方向に間隔をおいて複数配設する。さらに、第一ルーフボウ３に対し車両前後方向に間隔をおいて第二ルーフボウ４を配設し、ルーフレール１間を車幅方向に連結させる。  第一ルーフボウ３の剛性を第二ルーフボウ４の剛性よりも高く設定する。【選択図】図２
2009227212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の左右上縁のそれぞれに対をなして車両前後方向へ延設されたルーフレールと、
上記車両の左右側面のそれぞれに対をなして車両前後方向に間隔をおいて複数配設され、上記ルーフレールから下方へ向けて延設されたウィンドピラーと、
上記車両の左側面における上記ウィンドピラー及び左上縁における上記ルーフレールの結合部と、上記車両の右側面における上記ウィンドピラー及び右上縁における上記ルーフレールの結合部とを車幅方向に連結し、車両前後方向に間隔をおいて複数配設された第一ルーフボウと、
上記第一ルーフボウに対し車両前後方向に間隔をおいて配設され、左右の上記ルーフレール間を車幅方向に連結する第二ルーフボウと、
上記第一ルーフボウ及び上記第二ルーフボウの上面を覆うルーフパネルとを備え、
上記第一ルーフボウが、上記第二ルーフボウよりも剛性を高く設定されている
ことを特徴とする、車両のルーフ構造。
【請求項２】
上記第一ルーフボウが、該ルーフレールと結合された左右両端において、該ルーフレールに近づくほど車両前後方向の幅が大きくなるように形成されたサイドルーフボウを有する
ことを特徴とする、請求項１記載の車両のルーフ構造。
【請求項３】
上記第一ルーフボウ及び上記第二ルーフボウが、車両前後方向に交互に配置されている
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の車両のルーフ構造。
【請求項４】
上記第一ルーフボウが、角形の断面形状を有する
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の車両のルーフ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中型バスや大型バス等の天井スパンが大きい車両に用いて好適な車両のルーフ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、中型バスや大型バス，ワゴン車等の車両のルーフ内部には、格子状に組まれた構造体の骨格が設けられている。例えば特許文献１には、車両の左右上縁のそれぞれにルーフサイドレールアッパを設けて車両前後方向へ延ばし、それらの間をルーフボウで車幅方向へ連結したルーフ構造が示されている。この技術では、車両前後方向に間隔をおいて複数配置されたルーフボウのうち、中央付近のルーフボウの断面を大型化している。このように、天井面における長手方向中央付近の骨格の剛性を高めることによって、ルーフパネルの一次振動を効果的に抑制できるとされている。
【特許文献１】特開２０００−２０３４５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで近年のバス車両では、車室内のデラックス感を高めるべく、車体側面の縦構造体であるウィンドピラーの配設ピッチを大きめに設定して、窓開口の間口を広くしている。そのため、ウィンドピラーの配設ピッチが狭い従来の車両と比較すると、部分的にルーフ構造の剛性が低下しやすく、ルーフパネルが振動しやすくなるという課題がある。
特に、剛性の低下に伴って天井の固有振動数も低下し、車体フレームやサスペンション装置等の足回り部品の固有振動数に近い値になると、路面入力等によって生じる振動がウィンドピラーを介して天井へ伝達され、ルーフパネルで増幅されてしまうおそれがある。一方、ルーフパネルの振動を抑制すべくルーフ構造全体の剛性を高めれば、車体重量が著しく増加することになり、走行性能を低下させかねない。
【０００４】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、簡素な構成で車体重量を増加させることなく車体振動を抑制し、環境性能及び経済性をバランスよく向上させることのできる車両のルーフ構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明の車両のルーフ構造は、車両の左右上縁のそれぞれに対をなして車両前後方向へ延設されたルーフレールと、上記車両の左右側面のそれぞれに対をなして車両前後方向に間隔をおいて複数配設され、上記ルーフレールから下方へ向けて延設されたウィンドピラーと、上記車両の左側面における上記ウィンドピラー及び左上縁における上記ルーフレールの結合部と、上記車両の右側面における上記ウィンドピラー及び右上縁における上記ルーフレールの結合部とを車幅方向に連結し、車両前後方向に間隔をおいて複数配設された第一ルーフボウと、上記第一ルーフボウに対し車両前後方向に間隔をおいて配設され、左右の上記ルーフレール間を車幅方向に連結する第二ルーフボウと、上記第一ルーフボウ及び上記第二ルーフボウの上面を覆うルーフパネルとを備え、上記第一ルーフボウが、上記第二ルーフボウよりも剛性を高く設定されていることを特徴としている。
【０００６】
また、請求項２記載の本発明の車両のルーフ構造は、上記第一ルーフボウが、該ルーフレールと結合された左右両端において、該ルーフレールに近づくほど車両前後方向の幅が大きくなるように形成されたサイドルーフボウを有することを特徴としている。
上記サイドルーフボウは、側面視において略三角形状に形成されている。上記第一ルーフボウは、ルーフ部分の中央付近と比較して車両前後方向の部材幅が大きくなるように形成されている。換言すれば、上記第一ルーフボウの両端の幅が上記ルーフ部分の中央付近よりも太く形成されている。この太く形成された部分が上記サイドルーフボウといえる。
【０００７】
また、請求項３記載の本発明の車両のルーフ構造は、上記第一ルーフボウ及び上記第二ルーフボウが、車両前後方向に交互に配置されていることを特徴としている。
つまり、上記第二ルーフボウが、複数の上記第一ルーフボウのうちの任意の一つとこれに隣接する他の一つとの中間位置に一つずつ配設されている。
また、請求項４記載の本発明の車両のルーフ構造は、上記第一ルーフボウが、角形の断面形状を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の車両のルーフ構造（請求項１）によれば、ウィンドピラーからの振動が直接伝達される第一ルーフボウの剛性を高めることで第一ルーフボウの固有振動数を高くすることができる。これにより、例えば路面からの振動が入力されるサスペンション装置等の足回り部品の固有振動数とルーフ部分の固有振動数との差異を大きくすることができ、車体下方側の足回りから伝達される振動のルーフ部分での増幅を防止することができる。
【０００９】
また、第二ルーフボウの剛性は第一ルーフボウよりも低く設定されているため、断面を小さくすることができ、ルーフ全体の重量を上げることなくルーフ部分の固有振動数を増大させることができる。
また、本発明の車両のルーフ構造（請求項２）によれば、第一ルーフボウの両端部の幅を大きくすることで、第一ルーフボウの両端部の接合部の剛性を高めることができ、ルーフ部分の固有振動数の上昇効果を高めることができる。
【００１０】
また、本発明の車両のルーフ構造（請求項３）によれば、第一ルーフボウと第二ルーフボウとが車両前後方向に交互に配置されるため、車体がねじれた際にルーフパネルに生じる応力の変化が緩やかにすることができる。つまり、ルーフパネルにおける剛性の向上と応力の低減とを両立させることができる。
また、本発明の車両のルーフ構造（請求項４）によれば、第一ルーフボウの断面形状が角形となっているため、第一ルーフボウ及び第二ルーフボウ間を縦方向に連結するスチフナ等の補強材の取付けが容易となる。また、内装品やルーフパネルの固定も容易となり、ルーフ部分の施工性を高めることができる。また、プレス品と比較してコスト的に有利であり、ルーフ部分の製造にかかる費用を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図３は本発明の一実施形態に係る車両のルーフ構造を説明するためのものであり、図１は本ルーフ構造が適用されたバス車両を示す斜視図、図２は本ルーフ構造の全体構成を示す斜視図、図３は本ルーフ構造による振動低減効果を示すグラフである。
【００１２】
［１．構成］
本ルーフ構造は、図１に示すバス車両９の天井部８に適用されている。天井部８の外面全体を覆うように、ルーフパネル５が取り付けられている。また、図１中にルーフパネル５を部分的に透視して示すように、天井部８の内部からバス車両９の側面にかけて、格子状に組まれた構造体の骨格７が設けられている。
【００１３】
図２に示すように、この骨格７は、ルーフレール１，ウィンドピラー２，第一ルーフボウ３及び第二ルーフボウ４，スチフナ６を備えて構成されている。
ルーフレール１は、バス車両９の左右上縁のそれぞれにおいて、車両前後方向に延設された一対の部材である。このルーフレール１は、バス車両９の前端部から後端部にかけて略直線状に配設されている。またルーフレール１は鋼管状であり断面形状が縦長の角形閉断面に形成されている。
【００１４】
ウィンドピラー２は、ルーフレール１から下方へ向けて延設された縦部材である。図２に示すように、ウィンドピラー２は車両前後方向に間隔をおいて複数配設されている。これらのウィンドピラー２の位置は、バス車両９の側面におけるガラス窓の切れ目の位置となっている。また、ウィンドピラー２はバス車両９の中心を通る鉛直面に対して左右面対称となるように配置されている。つまり、ウィンドピラー２は車幅方向に対をなして設けられている。
【００１５】
第一ルーフボウ３及び第二ルーフボウ４は、対をなすルーフレール１の間を車幅方向に連結する部材であり、車両前後方向に間隔をあけて配設された部材である。第一ルーフボウ３は、ウィンドピラー２の延長線上に位置するものであり、図２に示すように、バス車両９の左右側面におけるルーフレール１とウィンドピラー２との結合部同士を繋いでいる。一方、第二ルーフボウ４は、前後の第一ルーフボウ３の中間位置に配設されたものである。
【００１６】
このように、第一ルーフボウ３及び第二ルーフボウ４は、車両前後方向に交互に配置されている。なお、これらの第一ルーフボウ３及び第二ルーフボウ４は、上面視においてルーフレール１に対して略垂直に配向されている。
第一ルーフボウ３は第二ルーフボウ４よりも断面二次モーメントが大きく、剛性が高く設定された部材である。この第一ルーフボウ３は、左右両端部の第一サイドルーフボウ３ａとそれらを繋ぐ中間部３ｂとから構成されている。
【００１７】
第一サイドルーフボウ３ａとは、ルーフレール１に結合された第一ルーフボウ３の左右両端において幅広に形成された部位である。すなわち、第一サイドルーフボウ３ａは、ルーフレール１に近づくほど車両前後方向の幅が大きくなるような形状となっている。本実施形態では、図２に示すように、側面視において略三角形状に形成されている。
一方、中間部３ｂは、左右の第一サイドルーフボウ３ａを連結する部位であり、車両前後方向の幅が略一定となるように形成されている。この中間部３ｂは鋼管状であって断面形状が縦長の角形閉断面に形成されており、バス車両９の天井部８の形状に沿って弓なりに曲げ加工されている。
【００１８】
第一ルーフボウ３における車両前後方向の部材幅寸法について詳述すると、左右両端部の第一サイドルーフボウ３ａの最大部材幅はw1となっており、一方、中間部３ｂの部材幅はw2（ただし、w2<w1）となっている。なお、本実施形態では、図２に示すように、第一サイドルーフボウ３ａの最大部材幅w1がウィンドピラー２の上端の拡幅部の幅w3と略同一の値に設定されているが、最大部材幅w1をこの拡幅部の幅w3よりも大きく設定してもよい。
【００１９】
第二ルーフボウ４は、第一ルーフボウ３と同様に、左右両端部の第二サイドルーフボウ４ａとそれらを繋ぐ中間部４ｂとから構成されている。第二サイドルーフボウ４ａは、第二ルーフボウ４のルーフレール１との結合部近傍の幅広の部位であり、中間部４ｂはそれらを連結する部位である。
前述の通り、第二ルーフボウ４は第一ルーフボウ３よりも剛性（断面二次モーメント）が低く設定されており、第二サイドルーフボウ４ａの最大部材幅w4は第一サイドルーフボウ３ａの最大部材幅w1よりも小さく形成されている。さらに、中間部４ｂの部材幅w5（ただし、w5<w4）も中間部３ｂの部材幅w2よりも小さく形成されている。本実施形態では、中間部４ｂが中間部３ｂよりも一回り小さいサイズの角形閉断面の鋼管状部材で形成されている。なお、第二ルーフボウ４の中間部４ｂも、第一ルーフボウ３の中間部３ｂと同様に、天井部８の形状に沿って曲げ加工が施されている。
【００２０】
第一ルーフボウ３及び第二ルーフボウ４の間を車両前後方向に接続するように、複数のスチフナ６が配設されている。これらのスチフナ６は、ルーフレール１と平行に配向されている。スチフナ６は、チャンネル型やハット型，Ｚ型等の断面形状を有する補強材であり、第一ルーフボウ３及び第二ルーフボウ４の各部の車両前後方向への変位を抑制するように支えて座屈を防止している。
【００２１】
前述のルーフパネル５は、第一ルーフボウ３，第二ルーフボウ４及びスチフナ６に対して固設されており、これらの部材の上面を覆っている。また、第一ルーフボウ３，第二ルーフボウ４及びスチフナ６の下面には、図示しないルーフライニングが貼り付けられている。
【００２２】
［２．作用］
本発明に係る車両のルーフ構造は上述のように構成されて、以下のように作用する。
【００２３】
バス車両９の走行時の路面入力によって振動が生じると、車体フレームやサスペンション装置等の足回り部品の固有振動数で増幅された振動がウィンドピラー２を介して上方へ伝達される。ウィンドピラー２とルーフレール１との結合部にはウィンドピラー２の上端の部材幅w3と略同寸法w1の第一サイドルーフボウ３ａが接続されており、ウィンドピラー２がそのまま延長されたかのように第一ルーフボウ３が連なっているため、振動は効果的に第一ルーフボウ３へと入力される。一方、第一ルーフボウ３は第二ルーフボウ４よりも剛性が高く設定されているため、固有振動数が高く、入力された振動に対して共振を起こしにくい。
【００２４】
図３に、本発明による振動の抑制効果が確認されるグラフを示す。横軸に上述のような足回り部品の固有振動数近傍の低域周波数をとり、縦軸にバス車両９の天井部８の中心で測定された振動の加速度をとっている。また、実線で示すグラフは上記実施形態に係る実測結果であり、破線で示すグラフは第一ルーフボウ３の代わりに第二ルーフボウを適用したルーフ構造（すなわち、全てのルーフボウが上記の第二ルーフボウとなっているもの）に係る実測結果である。
【００２５】
破線のグラフでは、足回り部品の固有振動数に対応する低域周波数域において加速度のピークが認められる。これは、ウィンドピラー２から伝達された振動に対して、この周波数域でルーフパネル５に共振が発生していることを示している。
一方、実線のグラフでは、このような加速度のピークがほとんど見られず、低域周波数の全域にわたって振動が抑制されている。これは、ウィンドピラー２から伝達された振動に対して、共振が発生していないことを示している。
【００２６】
［３．効果］
本発明によれば、ウィンドピラー２からの振動が直接伝達される第一ルーフボウ３の剛性を高めることで、第一ルーフボウ３の固有振動数を高めることができる。これにより、車体下方側からウィンドピラー２を介して上方へ伝達される振動に係る、車体フレームや足回り装置（サスペンション装置等）の固有振動数と、骨格７の固有振動数との差異を増大させることができ、天井部８における共振を抑制することができる。
【００２７】
また、第一サイドルーフボウ３ａの両端部が太くなっているため、第一ルーフボウ３の両端部の接合部の剛性が高められることになる。これにより、第一ルーフボウ３の固有振動数の上昇効果を高めることができ、その結果、天井部８における共振を効果的に抑制することができる。
また、第二ルーフボウ４の剛性は第一ルーフボウ３よりも低く設定されて小断面となっているため、骨格７の重量削減に貢献することができる。なお、第一サイドルーフボウ３ａの両端部をウィンドピラー２の幅に合わせて太くすることで、ウィンドピラー２から伝達される振動エネルギの多くは第一ルーフボウ３に負担されることになるため、制振に係る第二ルーフボウ４の寄与度は比較的小さい。したがって、骨格７全体の重量を減らしつつ振動を抑えることが可能となる。
【００２８】
なお、第一ルーフボウ３と第二ルーフボウ４とが車両前後方向に交互に配置されているため、車体がねじれた際にルーフパネル５に生じる応力の変化が緩やかにすることができる。つまり、ルーフパネル５における剛性の向上と応力の低減とを両立させることができる。
また、第一ルーフボウ３，第二ルーフボウ４の中間部３ｂ，４ｂは鋼管状であり、断面形状が角形閉断面に形成されているため、これらの中間部３ｂ，４ｂの側面にブラケット等の金物を固定しやすく、スチフナ６を容易に取り付けることができる。また、内装品やルーフパネル５の固定も容易となり、天井部８の施工性を高めることができる。さらに、角形の鋼管はプレス品と比較してコスト的に有利であり、天井部８の製造に係る費用を抑えることができる。
【００２９】
このように、本発明によれば、簡素な構成で天井部８の重量を増加させることなく車体振動を抑制することができ、環境性能及び経済性をバランスよく向上させることができる。
【００３０】
［４．その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００３１】
例えば、上述の実施形態における骨格７を構成する各部材の具体的な断面形状等は任意であり、他の既製品やプレス品で代用することができる。少なくとも、第一ルーフボウ３が第二ルーフボウ４よりも高剛性となっていればよい。
また、第一サイドルーフボウ３ａ及び第二サイドルーフボウ４ａも必須の構成ではないが、これらを設ける場合には、少なくともルーフレールに近づくほど車両前後方向の幅が大きくなる形状となっていればよい。節点剛度を高く設定するほど、固有振動数の上昇効果を高めることができる。
【００３２】
また、上述の実施形態では第二ルーフボウ４が車両前後方向に第一ルーフボウ３と交互に配置されているが、必要に応じて第二ルーフボウ４の配置本数を変更してもよい。
また、上述の実施形態では、本発明をバス車両９に適用したものを例示したが、本発明の適用対象はこれに限定されず、中型バスや大型バス，ワゴン車，貨物車両等、さまざまな車両に適用することができる。特に、天井スパンが大きい車両に用いて好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両のルーフ構造が適用されたバス車両を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る車両のルーフ構造の全体構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る車両のルーフ構造による振動低減効果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３４】
１  ルーフレール
２  ウィンドピラー
３  第一ルーフボウ
３ａ  第一サイドルーフボウ
３ｂ  第一ルーフボウの中間部
４  第二ルーフボウ
４ａ  第二サイドルーフボウ
４ｂ  第二ルーフボウの中間部
５  ルーフパネル
６  スチフナ
７  骨格
８  天井部
９  バス車両（車両）
【図１】
2009227212.tif 000003
【図２】
2009227212.tif 000004
【図３】
2009227212.tif 000005