(57)【要約】【課題】ルーフパネルの振動特性の変化を最小限に抑えつつ、軽量化が可能なルーフリンフォース部材と車両ルーフ構造の提供。【解決手段】ルーフパネル９の裏面に車幅方向に沿って接着される第１フランジ１１と、第１フランジ１１の一方の側縁から立ち上がるように設けられたハット部１３と、ハット部１３を挟んで第１フランジ１１の反対側に設けられ、ルーフパネル９の裏面に車幅方向に沿って接着される１または２以上の第２フランジ１２と、を備え、第２フランジ１２は、少なくとも１／２位置に設けられ、第１フランジ１１と第２フランジ１２とをルーフパネル９裏面に接着した状態において、ハット部１３においては、第２フランジ１２が設けられた部分はルーフパネル９とともに閉断面を形成し、第２フランジ１２が設けられていない部分は、前記閉断面と同一の断面高さを有する部分断面を形成するルーフリンフォース部材である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車幅全幅に亘って延在し、車両のルーフパネルの裏面に車幅方向に沿って接着される第１フランジと、
前記第１フランジの一方の側縁から立ち上がるように設けられたハット部と、
前記ハット部を挟んで第１フランジの反対側に設けられ、車両のルーフパネルの裏面に車幅方向に沿って接着される１または２以上の第２フランジと、
を備え、
前記第２フランジは、少なくとも車幅の１／２の位置である１／２位置に設けられ、
前記第１フランジと前記第２フランジとをルーフパネル裏面に接着した状態において、前記ハット部においては、第２フランジが設けられた部分は前記ルーフパネルとともに閉断面を形成し、第２フランジが設けられていない部分は、前記閉断面と同一の断面高さを有する部分断面を形成する
ルーフリンフォース部材。
【請求項２】
前記第２フランジは、１／２位置、および一方の端部を基準として車幅の１／４および３／４の位置である１／４位置に設けられている請求項１に記載のルーフリンフォース部材。
【請求項３】
車両のルーフパネルと、前記ルーフパネルの裏面に車幅方向に沿って接着された請求項１または２に記載のルーフリンフォース部材とを備える車両ルーフ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ルーフリンフォース部材および車両ルーフ形状に係り、特に、ルーフパネルの振動特性の変化を最小限に抑えつつ、大幅な軽量化が可能なルーフリンフォース部材、および前記ルーフリンフォース部材を用いた車両ルーフ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車内の静粛性を高めるために、ルーフパネルの振動特性に配慮しつつ、車両ルーフ構造の軽量化を図った車両用ルーフ構造としては、ルーフパネルの裏面に、車幅方向に沿ってルーフリンフォース部材を接着する車両用ルーフ構造がある。
【０００３】
このような車両用ルーフ構造としては、たとえば、前記ルーフパネルが車体前後方向で第１の曲面、および前記第１の曲面とは曲率が異なる第２の曲面とを有し、前記第１の曲面と第２の曲面とには夫々ルーフリンフォースメント（ルーフリンフォース部材）が配設され、前記ルーフリンフォースメントには、前記ルーフパネルの第１の曲面と同じ曲率を有する第１曲面部が形成されているとともに、前記第１曲面部の部位の間に前記第２の曲面と同じ曲率を有する第２曲面部が形成され、前記ルーフパネルにおける第１曲面部では、前記リンフォースメントの第１曲面部との間に充填財が充填され、前記ルーフパネルにおける第２曲面部では、前記リンフォースメントの第２曲面部との間に充填財が充填されているという自動車の上部車体構造がある（特許文献１、請求項１）。
【０００４】
前記特許文献には、具体例として、ルーフリンフォースメント１３、１５の中央部に位置する中央第２曲面部ＣＮ２を含む複数の第２曲面部Ｎ２が充填材Ｍによってルーフパネル９と接着されているものが示されている。
【０００５】
前記例においては、ルーフリンフォースメント１３、１５は、充填材が集中して充填されている領域Ｐ１、Ｐ２と、余り集中して充填されていない領域Ｐ３とに分かれている。そして、領域Ｐ１は、車幅方向側方の領域であり、ルーフリンフォースメント１３、１５の車幅方向端部Ｅがくぼみ部Ｄに固定されている部分に近く、且つ、充填材Ｍが集中して重点されていることによって、ルーフパネル９との一体化が高められている。
【０００６】
領域Ｐ２は、車幅方向中央部の領域であるが、この領域は、ルーフパネル９の車幅方向中央部であるため、車体の振動によって上下方向に捩幅するような力が作用し易く、充填材Ｍにより、強固に接着されている必要があり、そのために充填材Ｍが集中して充填されている（以上、特許文献１の［００５６］欄〜［００５９］欄、符号は特許文献１の符号である。）。
【０００７】
車両用ルーフ構造としては、他に、ルーフパネル１が１枚板のパネルで構成され、その裏面に沿って車幅方向に架け渡すリンフォースメント部材即ち補強部材２が設けられた構造において、補強部材２の両端がルーフパネル１の左右の側縁に熔接され、中間部が所定の間隔をおいてルーフパネル１に熱硬化性接着剤７で固着せしめたものがある（特許文献２、前記符号は特許文献２の符号である。）。
【０００８】
ルーフリンフォース部材としては、従来から、逆ハット型の断面を有し、ルーフパネルの裏面に接着したときにルーフパネルとともに閉断面を形成するものが一般的に使用されている。そして、前記ルーフリンフォース部材においては、特に低周波数領域（たとえば１００Ｈｚ以下の周波数の領域）においてルースパネルの振動が所定の振動モードになるように、断面形状、板厚、および接着箇所が設定されている。
【特許文献１】特開２００５−９６６５９号公報
【特許文献２】特開平９−１３２１６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、軽量化を図るべく、単純に従来のルーフリンフォース部材の肉厚を減少させると、ルーフリンフォース部材の質量も半減できるが、従来のルーフリンフォース部材を用いた場合に比較してルーフパネルの共振周波数が上昇し、しかも共振域での共振レベルが悪化する。
【００１０】
また、従来のルーフリンフォース部材を長手方向に沿って半裁して車両後方部分を切除すると、ルーフパネルがより低い周波数で共振するため、ルーフパネルの振動特性が大幅に変化し、低周波領域全般で振動レベルが悪化する。
【００１１】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、ルーフパネルの振動特性の変化を最小限に抑えつつ、大幅な軽量化が可能なルーフリンフォース部材、および前記ルーフリンフォース部材を用いた車両ルーフ構造の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の発明は、ルーフリンフォース部材において、車幅全幅に亘って延在し、車両のルーフパネルの裏面に車幅方向に沿って接着される第１フランジと、前記第１フランジの一方の側縁から立ち上がるように設けられたハット部と、前記ハット部を挟んで第１フランジの反対側に設けられ、車両のルーフパネルの裏面に車幅方向に沿って接着される１または２以上の第２フランジと、を備え、前記第２フランジは、少なくとも車幅の１／２の位置である１／２位置に設けられ、前記第１フランジと前記第２フランジとをルーフパネル裏面に接着した状態において、前記ハット部においては、第２フランジが設けられた部分は前記ルーフパネルとともに閉断面を形成し、第２フランジが設けられていない部分は、前記閉断面と同一の断面高さを有する部分断面を形成することを特徴とする。
【００１３】
請求項１に記載のルーフリンフォース部材においては、上述のように、前記ハット部の第２フランジが設けられた部分は前記ルーフパネルとともに閉断面を形成し、第２フランジが設けられていない部分は前記閉断面と同一の断面高さを有する部分断面を形成する。したがって、前記ハット部における前記第２フランジが設けられていない部分は、前記第２フランジが設けられている部分に対して部分的に切り欠かれた形態を有している。
【００１４】
また、前記ハット部の部分断面部は、閉断面部と断面高さが同一であるから、上下曲げ剛性は維持される。また、前記ルーフリンフォース部材は第１フランジと第２フランジとでルーフパネルの裏面に接着されるが、前記第２フランジは、少なくとも車両の１／２位置に設けられている。
【００１５】
ここで、車両のルーフパネルの振動モードには、車幅方向に沿って中央部が最大の捩れを示す１／２位置の捩れモードと、車幅方向に沿って車両左右１／４位置が最大の捩れを示す１／４位置の捩れモードとがある。
【００１６】
前記ルーフリンフォース部材は、第１フランジにおいてルーフパネルに車両全幅に亘って接着されているとともに、第２フランジによってルーフパネルの車幅方向中央部に接着されているから、ルーフパネルの１／２位置における低次の捩れ振動が効果的に抑制される。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のルーフリンフォース部材において、１／２位置、および前記第２接着フランジは、一方の端部を基準として車幅の１／４および３／４の位置である１／４位置に設けられていることを特徴とする。
【００１８】
前記ルーフリンフォース部材は、第１フランジにおいてルーフパネルに車両全幅に亘って接着されているとともに、第２フランジによってルーフパネルの車幅方向中央部および１／４位置に固定されているから、ルーフパネルの１／２位置および１／４位置における低次の捩れ振動が効果的に抑制される。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、車両ルーフ構造において、ルーフパネルと、前記ルーフパネルの裏面に車幅方向に沿って接着された請求項１または２に記載のルーフリンフォース部材とを備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項１および２で述べた理由により、前記車両ルーフ構造においては、少なくとも車幅方向１／２位置における捩れ振動が抑制される。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１の発明によれば、前述のように、ルーフパネルの１／２位置における低次の捩れ振動を効果的に抑制することができるうえ、前記ハット部における前記第２フランジが設けられていない部分は、前記第２フランジが設けられている部分に対して部分的に切り欠かれた形態を有している。したがって、ハット部材が全長に亘ってハット型断面を有するルーフリンフォース部材を用いた場合と比較したときの振動特性の変化が効果的に抑えられるとともに、大幅な軽量化が達成できる。
【００２２】
請求項２の発明によれば、前述のように、ルーフパネルの１／２位置および１／４位置における低次の捩れ振動が効果的に抑制される。したがって、請求項１の発明に比較して更に振動特性の変化を小さく抑えることができる。
【００２３】
請求項３の発明によれば、従来のルーフリンフォース部材を用いたときと同様に低次の振動が抑制され、しかもより軽量な車両ルーフ構造が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
１．実施形態１
【００２５】
以下、本発明の車両ルーフ構造を備える車両の一例について説明する。図１以下の図面において矢印ＦＲ、矢印ＲＥ、矢印ＵＰ、矢印ＤＮ、矢印Ｒ、矢印Ｌは、夫々車両前方、車両後方、車両上方、車両下方、車両右方、および車両左方を示す。また矢印Ｗは車幅方向を示す。
【００２６】
図１に示すように、実施形態１に係る車両１は、客室２の車両前方に位置するフロントガラス４と、フロントガラス４を車両右方および左方において支持する一対のフロントピラー３と、客室２の車両後方においてリアウィンドウ５を車両右方および左方において支持する一対のリアピラー７と、フロントピラー３の上端とリアピラー７の上端とを連結するルーフサイドレール８と、ルーフサイドレール８を橋渡しし、客室２を上方から覆うように配設されたルーフパネル９とを備える。ルーフサイドレール８から客室２の床面の両側縁部に設けられたロッカ（図示せず。）に向かってセンタピラー６が延在する。
【００２７】
ルーフパネル９の裏面には、車両前方から後方に向かってルーフリンフォース部材１０、ルーフリンフォース部材２０、ルーフリンフォース部材３０〜３２が車幅方向Ｗに沿って互いに平行に配設され、マスチックによって接着されている。
【００２８】
ルーフリンフォース部材１０について以下に説明する。
【００２９】
ルーフリンフォース部材１０は、図２（Ａ）、図３（Ａ）、および図４（Ａ）に示すように、ルーフリンフォース部材１０の全長に亘って設けられた第１フランジ１１と、第１フランジ１１の一方の側縁から立ち上がるように設けられたハット部１３と、ハット部１３を挟んで第１フランジ１１の反対側における１／２位置と１／４位置とに設けられた第２フランジ１２とを備える。
【００３０】
ルーフリンフォース部材１０は、第１フランジ１１と第２フランジ１２とにおいてマスチック１４によってルーフパネル９の裏面に接着される。マスチック１４としては、ゴムアスファルト系粘着材、およびエポキシ系接着剤やポリウレタン系接着剤などの硬化型接着剤が使用できる。
【００３１】
図２、図３、および図４において、（Ｂ）は、ルーフリンフォース部材１０を、第２フランジ１２を形成した部分において車両前後方向に沿って切断した断面を示し、（Ｃ）は、第２フランジ１２を形成していない部分において車両前後方向に沿って切断した断面を示す。ハット部１３における車両前方側の部分を前半部１３Ａとし、車両後方側の部分を後半部１３Ｂとすると、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）、図４（Ｂ）、および図４（Ｃ）に示すように、ハット部１３における第２フランジ１２が設けられた部分は、前半部１３Ａの車両後方側に後半部１３Ｂが連続した形態を有し、第２フランジ１２が設けられていない部分は、前半部１３Ａのみを残して後半部１３Ｂが切除された形態を有する。
【００３２】
なお、前半部１３Ａは、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）、図３（Ｂ）、および図３（Ｃ）に示すように、Ｌ字型の断面を有していてもよいし、図４（Ｂ）および図４（Ｃ）に示すように、車両後方に向かって斜め下に延びる断面を有していてもよい。また、後半部１３Ｂは、図２（Ｂ）および図４（Ｂ）に示すように車両後方に向かって斜め上方に延びる断面を有していても、図３（Ｂ）に示すようにＪ字型の断面を有していてもよい。したがって、ハット部１３は、図２および図４に示す例においては、第２フランジ１２が設けられた部分においては台形の断面を有し、図３に示す例においては矩形状の断面を有する。
【００３３】
ルーフリンフォース部材１０をルーフパネル９の裏面に貼付した状態においては、第２フランジ１２が設けられた部分においては図５（Ａ）、図６（Ａ）、および図７（Ａ）に示すようにルーフパネル９とともに閉断面を形成し、第２フランジ１２が設けられていない部分においては、図５（Ｂ）、図６（Ｂ）、および図７（Ｂ）に示すようにルーフパネル９とともに前記閉断面と同一の断面高さを有する部分断面、言い換えれば開断面を形成する。なお、図５（Ｂ）、図６（Ｂ）、および図７（Ｂ）において二点鎖線は、後半部１３Ｂが切り欠かれていることを示す。
【００３４】
以下、ルーフリンフォース部材１０の作用について説明する。
【００３５】
車両１のルーフパネル９の振動モードには、図８（Ａ）に示すように、車幅方向に沿って中央部が最大の捩れを示す１／２位置の捩れモードと、図８（Ｂ）に示すように、車幅方向に沿って車両左右１／４位置が最大の捩れを示す１／４位置の捩れモードとがある。
【００３６】
ルーフパネル９の裏面に、車幅方向Ｗに沿ってルーフリンフォース部材１０を貼着すると、ルーフリンフォース部材１０は、第１フランジ１１において全長に亘ってルーフパネル９の裏面に固定されるとともに、１／２位置および１／４位置において第２フランジ１２がルーフパネル９の裏面に固定される。したがって、ルーフパネル９の１／２位置および１／４における変形が抑えられるから、１／２位置の捩れモード振動および１／４位置の捩れモード振動が抑制される。
【００３７】
以下、図２（Ａ）に示す形態のルーフリンフォース部材１０を使用した場合と、図１２に示す形態のルーフリンフォース部材１０を使用した場合と、図１３に示す形態のルーフリンフォース部材１０を使用した場合とについて周波数と振動レベルとの関係を比較した例について説明する。ここで、図１２に示す形態のルーフリンフォース部材１０においては、第１フランジ１１と第２フランジ１２とが全長に亘って設けられ、ハット部１３も全長に亘ってＵ字型断面とされ、全体として全長に亘って逆ハット型断面とされている。また、図１３に示す形態のルーフリンフォース部材１０は、図１２の形態のルーフリンフォース部材１０を長手方向に沿って半裁した形態を有し、言い換えれば、実施形態１のルーフリンフォース部材１０の第１フランジ１１とハット部１３における前半部１３Ａだけとからなるルーフリンフォース部材１０である。
【００３８】
夫々のルーフリンフォース部材１０を貼着したルーフパネル９の中央部に加振したときのルーフパネル９の振動の周波数と振動レベルおよび位相との関係を図９に、前記ルーフパネルの１／４位置に加振したときのルーフパネル９の振動の周波数と振動レベルおよび位相との関係を図１０に示す。また、図１２および図１３に示す形態のルーフリンフォース部材１０と、図１２に示す形態のルーフリンフォース部材１０において板厚を半減したものとについてルーフパネル９の中央部に加振したときのルーフパネル９の振動の周波数と振動レベルおよび位相との関係を図１１に示す。
【００３９】
図９および図１０において一点鎖線は図１２に示す形態のルーフリンフォース部材１０（板厚１ｍｍ）を用いたときの、実線は図２（Ａ）に示す形態のルーフリンフォース部材１０（板厚１ｍｍ）を用いたときのルーフパネル９の振動の周波数と振動レベルおよび位相を示す。また、同図において破線は、図１３に示す形態のルーフリンフォース部材１０（板厚１ｍｍ）を用いたときのルーフパネル９の振動の周波数と振動レベルおよび位相を示す。
【００４０】
図９および図１０から判るように、図１２の形態のルーフリンフォース部材１０を用いたときは、１００Ｈｚでの振動レベルが低く抑えられているのに対し、図１３の形態のルーフリンフォース部材１０を用いたときは、１００Ｈｚで振動レベルが極大に達している。また、位相も図１２の形態のルーフリンフォース部材１０を用いた場合と比較して低周波数側に大きくずれる。ここで、ルーフパネル９においては、１／２位置の捩れモード振動は１００Ｈｚに、１／４位置の捩れモード振動は１４０Ｈｚに現れる。したがって、図１２の形態のルーフリンフォース部材１０を半裁した形態のルーフリンフォース部材１０を用いると、低周波数領域での振動レベルが悪化することが判る。
【００４１】
これに対し、図２（Ａ）の形態のルーフリンフォース部材１０を用いたときは、図１２の形態のルーフリンフォース部材１０を用いたときと殆ど同一の振動周波数プロフィールおよび位相を示すことが判った。このことから、実施形態１のルーフリンフォース部材１０を用いることにより、低周波数領域での振動レベルの悪化を抑止しつつ、図１２の形態のルーフリンフォース部材１０と比較して軽量化を図ることができることがわかる。
【００４２】
なお、図１２に示すルーフリンフォース部材１０の肉厚を０．５ｍｍに減じたときは、図１１において実線で示すように、一点鎖線で示される肉厚１ｍｍのルーフリンフォース部材１０と比較して共振周波数が上昇するとともに、位相も高周波数側にずれていることから、共振領域での振動レベルが悪化することが判る。
【００４３】
以上、「車両全幅に亘って」とあるのは、車両全幅に亘って設けられているものの他、車両全幅よりも寸法が若干短いものも含む趣旨である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、実施形態１に係る車両の構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、前記車両のルーフパネル裏面に貼着されるルーフリンフォース部材の構成を示す斜視図および車両前後方向に沿った面で切断した断面図である。
【図３】図３は、前記ルーフリンフォース部材の別の例について構成を示す斜視図および車両前後方向に沿った面で切断した断面図である。
【図４】図４は、前記ルーフリンフォース部材の更に別の例について構成を示す斜視図および車両前後方向に沿った面で切断した断面図である。
【図５】図５は、図２に示すルーフリンフォース部材をルーフパネルに貼着した状態を示す車両前後方向に沿った面で切断した断面図である。
【図６】図６は、図３に示すルーフリンフォース部材をルーフパネルに貼着した状態を示す車両前後方向に沿った面で切断した断面図である。
【図７】図７は、図４に示すルーフリンフォース部材をルーフパネルに貼着した状態を示す車両前後方向に沿った面で切断した断面図である。
【図８】図８は、図１に示す車両のルーフパネルの振動モードを示す説明図である。
【図９】図９は、図２、図１２、および図１３に示すルーフリンフォース部材を貼着したルーフパネルについて、中央部を加振したときの振動周波数と振動レベルおよび位相との関係を示すグラフである。
【図１０】図９は、図２、図１２、および図１３に示すルーフリンフォース部材を貼着したルーフパネルについて、１／４位置を加振したときの振動周波数と振動レベルおよび位相との関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、図１２、および図１３に示すルーフリンフォース部材、および図１３のルーフリンフォース部材において肉厚を半減したものを貼着したルーフパネルについて、中央部を加振したときの振動周波数と振動レベルおよび位相との関係を示すグラフである。
【図１２】図１２は、従来のルーフリンフォース部材の構成の一例を示す斜視図である。
【図１３】図１３は、図１２に示すルーフリンフォース部材を長手方向に沿って半裁した形態のルーフリンフォース部材を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４５】
１    ルーフパネル
２    客室
３    フロントピラー
４    フロントガラス
５    リアウィンドウ
６    センタピラー
７    リアピラー
８    ルーフサイドレール
９    ルーフパネル
１０  ルーフリンフォース部材
１１  第１フランジ
１２  第２フランジ
１３  ハット部
１３Ａ      前半部
１３Ｂ      後半部
１４  マスチック
２０  ルーフリンフォース部材
３０  ルーフリンフォース部材
【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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【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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【図１２】
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【図１３】
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