JP5515569B2 - 車両の上部車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の上部車体構造に関する。

車両（自動車）の燃費向上には、エンジンやトランスミッションなどパワートレイン系の改良の他、車体の軽量化が有効である。そのために、車体各パーツの構造改良、複数のパーツの一体化による部品点数の削減、鋼板製車体パネルの高強度化による薄板化等が図られているが、従来の主たるパーツ構成材である鉄系材料から、アルミニウム合金を初めとする軽合金材料への材料置換も軽量化の有効な手段となる。この材料置換に関しては、足回り部品を鋳鉄製からアルミニウム合金製に置換した例があり、近年では、ドア、ボンネット、トランクリッド等の車体クロージャ部品や、ルーフパネルのアルミニウム合金化が検討されている。特にルーフパネルはその面積が大きいことから、そのアルミニウム合金化は軽量化効果が大きいと考えられ、アルミルーフ（アルミニウム合金製ルーフパネル）を車両に採用するための技術開発が活発になされている。

例えば、アルミルーフの場合は鋼板材よりなるルーフサイドレールとの接合面に水が侵入すると電食を招く問題がある。これを防止するために、特許文献１は、アルミルーフとサイドレールとを、直接接触しないように両者間に接着剤（シール材）を介在させて、非貫通型リベットで接合することを開示する。特許文献２は、当該両者間に接着剤（シール材）を介在させて抵抗溶接で接合すること（ウエルドボンド）を開示する。

また、車両のルーフの両サイドには、ルーフキャリア（ルーフ上で荷物を支持する荷台）を取り付けるためのキャリアブラケットが設けられることがある。特許文献３には、ルーフパネルの側端部の車体前後方向に延びる溝部にルーフモールを取り付けること、このルーフモールに開口を設けてそこからキャリアブラケットを覗かせること、ルーフパネルとルーフサイドレールとを接合した部分に貫通孔を設けてキャリアブラケットをねじ止めすることが記載されている。

特開２０００−２７２５４１号公報 特開２００８−２２２０１３号公報 特開２００７−１２６０８３号公報

鋼板製ルーフパネルの場合は、特許文献３に記載されているように、ルーフパネルとサイドレールとを接合した部分に取付孔を設けてそこにキャリアブラケットをねじ止めすることができる。しかし、アルミルーフの場合は、そのような取付孔を設けると、該取付孔からアルミルーフとサイドレールとの接合面に水が侵入し、電食を招き易くなる。また、アルミルーフの場合、鋼板製ルーフに比べて、同じ板厚であれば、強度ないし剛性が若干低くなるが、鋼板製ルーフと同様に、車両側突時のＢピラーの車室内方向への変形やルーフパネルの変形を小さく抑える必要がある。

すなわち、本発明の課題は、ルーフパネルをアルミニウム合金製とし且つルーフにキャリアブラケットを設けるケースにおいて、上記電食の問題及び側突時の衝撃荷重分散の問題を解決するとともに、キャリアブラケットの取付強度を確保することにある。

本発明は、上記課題の解決のために、車両のＢピラー位置及びその前後両側位置に車幅方向に延びるルーフレインフォースメントを配置し、この前後両側のレインフォースメントに対応する位置において、アルミルーフにはかからないように、サイドレールに取付孔を設けてキャリアブラケットを取り付けるようにした。

すなわち、上記課題を解決する手段は、ルーフの両サイド各々を車体前後方向に延び、且つ車幅方向内側にフランジが設けられた閉断面構造のサイドレールと、
上記両サイドレールに跨るように、該両サイドレールの上記フランジに接着剤を介して接合されたアルミニウム合金製のルーフパネルと、
上記ルーフパネル内側を互いに車体前後方向に間隔をおいて車幅方向に延びる複数のレインフォースメントとを備え、
上記サイドレールとルーフパネルとの接合部分に車体前後方向に延びる上方に開口したモヒカン溝が形成され、
上記モヒカン溝部において、上記レインフォースメントの両端部が上記ルーフパネルに接合されている車両の上部車体構造において、
上記レインフォースメントは、上記ルーフパネルの前後両端部を除く中間部において車両のＢピラーに対応する位置とこれを挟む前後両側位置の少なくとも３箇所に配置され、
上記モヒカン溝部における上記前後両側のレインフォースメント各々に対応する位置において、上記サイドレールの上記フランジに上記ルーフパネルを避けて取付孔が設けられ、該取付孔によりルーフキャリア取付用のキャリアブラケットが上記サイドレールのフランジに取り付けられていることを特徴とする。

かかる車両の上部車体構造によれば、車両片側に対する側突荷重はＢピラーからサイドレール及び３本のレインフォースメントを介して反対側のサイドレール等に伝達され、荷重分散性が高まるため、Ｂピラーの車室内への変形やアルミニウム合金製ルーフパネルの変形が少なくなる。また、キャリアブラケットの取付孔は、上記ルーフパネルを避けて、サイドレールのフランジに設けられているから、該取付孔が、ルーフパネルとサイドレールとの接合面への雨水等の侵入場所となることがなく、その接合面での電食発生防止に有利になる。また、キャリアブラケットは、ルーフパネルには直接取り付けられていないが、レインフォースメントに対応する位置でサイドレールに取り付けられていて、該レインフォースメントがキャリアブラケットに加わる荷重の分散に働くから、該キャリアブラケットの取付強度の確保が容易になる。

好ましい実施形態では、上記レインフォースメントの両端部は上記サイドレールのフランジの上面に接合されている。これにより、片側のサイドレールから反対側のサイドレールへのレインフォースメントによる荷重伝達が効率良く行なわれ、側突荷重やキャリアブラケットに加わる荷重の分散性が高くなる。

好ましい実施形態では、キャリアブラケット用の上記取付孔がレインフォースメントとサイドレールとを貫通するように設けられ、キャリアブラケットがレインフォースメント及びサイドレールの両者に取り付けられている。これにより、キャリアブラケット取付部の強度が高くなる（支持剛性が高くなる）とともに、キャリアブラケットに加わる荷重がレインフォースメントを介して片側のサイドレールから反対側のサイドレールに分散され易くなり、キャリアブラケットの取付強度がさらに高くなる。

好ましい実施形態では、上記ルーフパネルの車幅方向両側縁には、上記前後両側のレインフォースメントに対応する位置に、車幅方向の両外側に開口した切り欠きが形成され、該切り欠き内に上記キャリアブラケットが収められている。これにより、上記モヒカン溝幅を過度に大きくすることなく、該モヒカン溝にキャリアブラケットを配置することができる。

好ましい実施形態では、上記ルーフパネルには、上記切り欠きを含む車幅方向両側縁に、該ルーフパネルの裏面への水の侵入を阻止するシーラントが設けられている。これにより、切り欠き部位においても、ルーフパネルとレインフォースメントとの間に雨水等が侵入することが避けられ、電食防止に有利になる。

好ましい実施形態では、上記Ｂピラーに対応する位置のレインフォースメントと上記サイドレールとがガセットを介して結合されている。これにより、片側のＢピラーから反対側のＢピラーへの効率的な荷重伝達が図れ、荷重分散性が高くなる。

以上のように本発明によれば、ルーフパネルをアルミニウム合金製とした車両の上部車体構造に関し、上記ルーフパネルの前後両端部を除く中間部において車両のＢピラーに対応する位置とこれを挟む前後両側位置の少なくとも３箇所に車幅方向に延びるルーフレインフォースメントを設け、ルーフのモヒカン溝部における上記前後両側のレインフォースメント各々に対応する位置において、上記ルーフパネルを避けて上記サイドレールのフランジに取付孔を設けてキャリアブラケットを取り付ける構成としたから、車両に対する側突荷重の分散性が高まって、Ｂピラーの車室内方向への変形やルーフパネルの変形が少なくなるとともに、キャリアブラケットの取付孔が、ルーフパネルとサイドレールとの接合面への雨水等の侵入場所とはならないため、電食発生防止に有利になり、しかも、レインフォースメントがキャリアブラケットに加わる荷重の分散に有効に働くため、該キャリアブラケットの取付強度の確保が容易になる。

本発明に係る車両のルーフサイド部分を示す横断面図である。 本発明に係るアルミニウム合金製ルーフパネルにおけるレインフォースメントの配置示す図（車室側から視た図）である。 本発明に係るＢピラー位置のレインフォースメントとサイドレールとの接合構造を示す車室側からの斜視図である。 本発明に係るキャリアブラケットの取付構造を示すルーフ上からの斜視図である。 図４のＡ−Ａ線位置での断面図である。 上記キャリアブラケットの斜視図である。 図４のＢ−Ｂ線位置での断面図である。 別の実施例に係る図７に相当する図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は車両の片側のルーフサイド部分を示すが、車両の反対側も当該片側と同様に構成されている。この点は図２以下の各図も同じである。図１において、１はルーフサイドを車体前後方向に延びる亜鉛メッキ鋼板製サイドレール、２は左右のサイドレール１に跨るように設けられたアルミニウム合金製ルーフパネルである。

サイドレール１は、各々車体前後方向に延びるレールアウタ１１とレールインナ１２とからなる。サイドレール１は、レールアウタ１１とレールインナ１２それぞれのフランジ１１ａ，１２ａ同士を接合することにより閉断面構造に形成されている。ルーフパネル２は、その車幅方向両側のフランジ２ａがサイドレール１のフランジ１１ａに接合されている。このサイドレール１とルーフパネル２との接合部分に車体前後方向に延びる上方に開口したモヒカン溝３が形成されている。

すなわち、サイドレールアウタ１１は、その車幅方向内側に下方に延びる側壁１１ｂを有し、該側壁１１ｂの下端より上記フランジ１１ａが車幅方向内側に張り出している。ルーフパネル２も、その車幅方向両側に下方に延びる側壁２ｂを有し、該側壁２ｂの下端より上記フランジ２ａが車幅方向外側に張り出している。そして、上記フランジ１１ａ，２ａ同士の接合により、このフランジ接合部分と上記側壁１１ｂ，２ｂよりなる上記モヒカン溝３が形成されている。

図２に示すように、ルーフパネル２の内側には、車幅方向に延びる５本の亜鉛メッキ鋼板製レインフォースメント４Ａ〜４Ｅが車体前後方向に間隔をおいて設けられている。これらレインフォースメント４Ａ〜４Ｅは、各々両端部がルーフパネル２に接合されている。前端のレインフォースメント４Ａを除く残り４本のレインフォースメント４Ｂ〜４Ｅは、その端部がモヒカン溝３の部位においてルーフパネル２に接合されている。

中央のレインフォースメント４Ｃは、図３に示すように、サイドレール１に結合された車両のＢピラー（車両の前ドアと後ドアとの間のピラー）５に対応する位置に設けられている。このレインフォースメント４Ｃの端部はガセット６を介してサイドレール１に接合されている。

図１は中央のレインフォースメント４Ｃの前後両側のレインフォースメント４Ｂ又は４Ｄの位置での横断面図であり、図４にも示すように、この前後両側のレインフォースメント４Ｂ，４Ｄに対応する位置において、サイドレール１にルーフキャリア取付用のキャリアブラケット７が取り付けられている。

先にレインフォースメント４Ｂ〜４Ｅが設けられていない部分でのサイドレール１とルーフパネル２との接合構造を説明する。図５に示すように、ルーフパネル２のフランジ２ａはサイドレール１のフランジ１１ａの上に接着剤８を介して重ねられている。この状態でスポット溶接することにより、ルーフパネル２のフランジ２ａとサイドレール１のフランジ１１ａとの間にナゲット９が形成されている。すなわち、ルーフパネル２のフランジ２ａとサイドレール１のフランジ１１ａとは、接着剤と溶接とを併用したウエルドボンド法によって接合されている。

一方、レインフォースメント４Ｂ〜４Ｅが配置されている部分では、サイドレール１のフランジ１１ａ，１２ａにレインフォースメント４Ｂ〜４Ｅの板厚分に相当する深さの凹部が設けられている。この凹部にレインフォースメント４Ｂ〜４Ｅを収めることにより、ルーフパネル２のフランジ２ａの上面が車体前後方向の全長にわたって平坦になるようにされている。

次にキャリアブラケット７及びその取付構造を説明する。キャリアブラケット７は、図６に示すように、車体前後方向に延び、その中央にルーフキャリア（図示省略）を取り付けるための取付部７ａが設けられ、両端部にスタッドボルト７ｂが設けられている。図４に示すように、レインフォースメント４Ｂ，４Ｄに対応する位置では、ルーフパネル２のフランジ２ａに車幅方向の両外側に開口した切り欠き２ｃが形成され、この切り欠き２ｃ内にキャリアブラケット７が収められている。

キャリアブラケット７の取付構造の詳細は図７に示されている。レインフォースメント４Ｂ，４Ｄの端部はサイドレール１のフランジ１１ａの上に重ねられている。そして、キャリアブラケット７のための取付孔２１が、サイドレール１のフランジ１１ａ，１２ａ及びレインフォースメント４Ｂ，４Ｄを貫通するように設けられている。取付孔２１は、ルーフパネル２を避けて、切り欠き２ｃ内に車体前後方向に間隔をおいて２つ設けられている。キャリアブラケット７は、そのスタッドボルト７ｂを取付孔２１に嵌め、車室側からスタッドボルト７ｂにナット７ｃを適用することで、サイドレール１のフランジ１１ａ，１２ａ及びレインフォースメント４Ｂ，４Ｄの両者に結合されている。キャリアブラケット７とレインフォースメント４Ｂ，４Ｄとの間には取付孔２１への雨水等の侵入を阻止するパッキン２２が挟み込まれている。よって、サイドレール１のフランジ１１ａ，１２ａとレインフォースメント４Ｂ，４Ｄとは、キャリアブラケット７のスタッドボルト７ｂによって結合されていることになる。

また、ルーフパネル２の車幅方向両側縁、すなわち、フランジ２ａの縁には、図４、図６及び図７に示すように、切り欠き２ｃを含んで全長にわたり、該ルーフパネル２の裏面への水の侵入を阻止するシーラント２３が施されている。

従って、上記実施形態によれば、車両片側に対する側突荷重はＢピラー５からサイドレール１に伝わり、このサイドレール１からレインフォースメント４Ｂ〜４Ｅを介して反対側のサイドレール１に伝達される。さらに、Ｂピラー５の位置にある中央のレインフォースメント４Ｃに対してはサイドレール１からガセット６を介して荷重が伝達される。このため、側突荷重の分散性が高く、Ｂピラー５の車室内への変形やルーフパネル２の変形が少なくなる。

また、ルーフキャリアからキャリアブラケット７に加わる荷重がレインフォースメント４Ｂ，４Ｄによってルーフパネル２に分散されるため、キャリアブラケット７の取付強度の確保が容易になる。レインフォースメント４Ｂ，４Ｄに対応する位置において、サイドレール１のフランジ１１ａ，１２ａにキャリアブラケット７が取り付けられているためであり、さらに、キャリアブラケット７がサイドレール１とレインフォースメント４Ｂ，４Ｄの両者に結合されているためである。

また、キャリアブラケット７のための取付孔２１はルーフパネル２を貫通していないから、該取付孔２１がルーフパネル２の裏面側への雨水等の侵入場所となることがなく、ルーフパネル２の裏面側への雨水等の侵入はシーラント２３によって確実に阻止され、電食発生防止に有利になる。

また、ルーフパネル２のフランジ２ａに設けた切り欠き２ｃにキャリアブラケット７を収めたから、モヒカン溝３の溝幅を過度に大きくすることなく、該モヒカン溝３にキャリアブラケット７を配置することができる。

図８は別の実施形態を示す。この実施形態では、先に説明した実施形態とは違って、キャリアブラケット７を、レインフォースメント４Ｂ，４Ｄには取り付けず、サイドレール１のフランジ１１ａ，１２ａのみに取り付け、レインフォースメント４Ｂ，４Ｄの端部はサイドレール１のフランジ１１ａに接合している。この接合のためにサイドレール１のフランジ１２ａに切り欠き１２ｂを設け、この切り欠き１２ｂにおいて、サイドレール１のフランジ１１ａ、ルーフパネル２のフランジ２ａ及びレインフォースメント４Ｂ，４Ｄを溶接機の電極チップで挟み、サイドレール１のフランジ１１ａとレインフォースメント４Ｂ，４Ｄの端部との接合面に溶接ナゲット２４を形成している。

ルーフパネル２に切り欠き２ｃを設けて、該切り欠き２ｃ内にキャリアブラケット７を収めている点、ルーフパネル２のフランジ２ａの縁には切り欠き２ｃを含んで全長にわたりシーラント２３を設けている点など、他の構成は先の実施形態と同じである。

図８の実施形態においては、ルーフキャリアからキャリアブラケット７に加わる荷重がサイドレール１のフランジ１１ａからルーフパネル２及びレインフォースメント４Ｂ，４Ｄに分散されることになる。

なお、上記各実施形態は、レインフォースメント４Ｂ〜４Ｅがルーフパネル２に予め接合されているケースであるが、レインフォースメント４Ｂ〜４Ｅを先にサイドレール１に接合し、このサイドレール１及びレインフォースメント４Ｂ〜４Ｅに対してルーフパネル２を接着剤と溶接とによって接合するようにしてもよい。

また、ルーフパネル２とサイドレール１或いはレインフォースメント４Ｂ〜４Ｅとは、溶接ではなく、接着剤と非貫通型リベットとによって接合するようにしてもよい。

１ サイドレール
１１ａ フランジ
１２ａ フランジ
２ ルーフパネル
２ｃ 切り欠き
３ モヒカン溝
４Ａ〜４Ｅ レインフォースメント
５ Ｂピラー
６ ガセット
７ キャリアブラケット
８ 接着剤
２１ 取付孔
２３ シーラント

Claims (4)

1. ルーフの両サイド各々を車体前後方向に延び、且つ車幅方向内側にフランジが設けられた閉断面構造のサイドレールと、
   上記両サイドレールに跨るように、該両サイドレールの上記フランジに接着剤を介して接合されたアルミニウム合金製のルーフパネルと、
   上記ルーフパネル内側を互いに車体前後方向に間隔をおいて車幅方向に延びる複数のレインフォースメントとを備え、
   上記サイドレールとルーフパネルとの接合部分に車体前後方向に延びる上方に開口したモヒカン溝が形成され、
   上記モヒカン溝部において、上記レインフォースメントの両端部が上記ルーフパネルに接合されている車両の上部車体構造において、
   上記レインフォースメントは、上記ルーフパネルの前後両端部を除く中間部において車両のＢピラーに対応する位置とこれを挟む前後両側位置の少なくとも３箇所に配置され、
   上記モヒカン溝部における上記前後両側のレインフォースメント各々に対応する位置において、上記サイドレールの上記フランジに上記ルーフパネルを避けて取付孔が設けられ、該取付孔によりルーフキャリア取付用のキャリアブラケットが上記サイドレールのフランジに取り付けられていることを特徴とする車両の上部車体構造。
2. 請求項１において、
   上記ルーフパネルの車幅方向両側縁には、上記前後両側のレインフォースメントに対応する位置に、車幅方向の両外側に開口した切り欠きが形成され、該切り欠き内に上記キャリアブラケットが収められていることを特徴とする車両の上部車体構造。
3. 請求項２において、
   上記ルーフパネルには、上記切り欠きを含む車幅方向両側縁に、該ルーフパネルの裏面への水の侵入を阻止するシーラントが設けられていることを特徴とする車両の上部車体構造。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
   上記Ｂピラーに対応する位置のレインフォースメントと上記サイドレールとがガセットを介して結合されていることを特徴とする車両の上部車体構造。

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