JP6056143B2 - 車両補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の側壁と天井との境界付近を補強する車両補強構造に関するものである。

車両のサイドボディやルーフなどの基礎構造は、剛性を確保するために複数のパネル部材を重ね合わせて構成されている。このような基礎構造のうち、サイドボディとルーフの境界付近は、車両が不測の衝撃を受けた際に荷重が集中しやすいことが知られている。特に、サイドボディはルーフを支える必要があるため剛性が高く設定されていることが多く、前述の荷重が集中した場合にはサイドボディよりもルーフに変形が生じやすいことが、例えば北米の法規（ＦＭＶＳＳ２１６ａ）におけるルーフクラッシュテストを通じて確認され、懸念されている。

例えば特許文献１に記載の車両上側部構造では、ガセットと呼ばれる補強部材をサイドボディのピラーとルーフとにまたがせて取り付けている。詳しくは、車両の車幅方向の断面において、ガセットはピラーとルーフとの間の角を埋めるように斜めに取り付けられている。特許文献１ではこの構成によって、特に側突時においてピラーが車内側へ入り込むことを防いでいる。

特開２０１０−２２１８２５号公報

現在、車両のさらなるコンパクト化が要請されていて、上記のようなサイドボディ等およびそれらを補強する構造においても簡潔な構成が望まれている。その点、上記特許文献１のガセットは、ピラーとルーフとの間において車内側に張り出ている。このような構成は、室内空間を狭めることにもつながるため、改善の余地がある。

本発明は、このような課題に鑑み、簡潔な構成でサイドボディとルーフとの境界付近の剛性向上を図ることが可能な車両補強構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明にかかる車両補強構造の代表的な構成は、車両のサイドボディとルーフとの境界付近を補強する車両補強構造であって、板金から形成されルーフを構成するルーフ部材と、板金から形成されサイドボディのうちピラーを構成するピラー部材であって、上下方向へ伸びた上部にルーフ部材の側縁に沿って伸びる延長部を有するピラー部材と、延長部とルーフ部材とにまたがって接合される補強部材とを備え、補強部材は、車両前後方向へ伸びるよう設けられ延長部に溶接される第１溶接部と、車幅方向へ伸びるよう補強部材の前側もしくは後側に設けられルーフ部材に溶接される第２溶接部とを有し、第１溶接部と第２溶接部の両端同士を直線で結んだ仮想的な領域は補強部材の領域内にほぼ納まり、補強部材はさらに、第１溶接部の車内側であって車両前後方向における第２溶接部の反対側にピラー部材およびルーフ部材のどちらとも接合していない開放領域を有することを特徴とする。

通常、ピラー部材はルーフ部材よりも厚みがあって剛性が高いため、このピラー部材に上記延長部を設けてルーフ部材に沿わせそこで両者を接合させている。しかし、ピラー部材は厚みがあるために重くもなりやすく、延長部を広く設けると車両重量の増大を招いてしまう。そこで上記構成では、補強部材を備えていて、この補強部材を利用することで延長部を増大させることなく、高い剛性でピラー部材とルーフ部材とを接合させている。

上記の補強部材は、互いに別方向に伸びるよう設けられた第１溶接部および第２溶接部によってピラー部材とルーフ部材とをつないでいる。特に、これら各溶接部の車内側や車両前後方向の一方側には開放領域が設けられている。この構成によって、例えば第２溶接部が補強部材の前側に設けられていた場合、ピラー部材から車内方向へと荷重が加わる際、第１溶接部から加わった荷重はそのまま車内方向へ直進してルーフ部材に加えられるわけではなく、まず斜め車両前方に存在する第２溶接部へ向かって伝わる。すなわち補強部材へは、曲げ剛性を高く発揮できる斜め方向へ荷重が加えられる。

さらに上記構成では、補強部材に加えられた斜め車両前方へ向かう荷重に対して、第２溶接部材は車幅方向に伸びている。すなわち、第２溶接部にも荷重は斜めに加えられる。これらのように、第１・第２溶接部が、車幅方向において並んでおらず、また互いに異なる方向へ伸びていることで、第１・第２溶接部および補強部材自体への局所的な応力集中を防いで破損を防止している。

以上のように、上記補強部材によって高い剛性をもって荷重を吸収することができるため、車両が衝撃を受けた際に各部材の破損を防ぐことができる。特に、ピラー部材よりも剛性の低くなりがちなルーフ部材の変形を好適に防ぐことが可能になる。

当該車両補強構造はさらに、補強部材の領域内に段差部を備え、段差部では、車幅方向および車両前後方向のいずれにも、補強部材と延長部またはルーフ部材とが共に屈曲しているとよい。この構成により、各部材を組み付ける際の位置決めが簡単になり、作業労力を減らすことができる。

上記の第１溶接部は、段差部のうち補強部材と延長部とが車幅方向で互いに面接触している個所に設けられるとよい。これにより、車幅方向の荷重が発生した場合に第１溶接部に応力集中が起こることを防止し、第１溶接部の破損を防止できる。

上記のルーフ部材は、それぞれ板金で形成された車外側のルーフアウタとルーフアウタの車内側に車幅方向へ伸びるよう設置されるルーフメンバとを含み、第２溶接部は、ルーフアウタとルーフメンバとが接している２重接触領域に設けられるとよい。このように、ルーフ部材のなかでも特に剛性の高い２重接触領域に第２溶接部を設けることで、補強部材を介して伝わる荷重を好適に吸収して破損の発生を防ぐことができる。

以上のように、簡潔な構成でサイドボディとルーフとの境界付近の剛性向上を図ることが可能な車両補強構造を提供することが可能である。

本実施形態にかかる車両補強構造を示した図である。 図１（ｂ）の車両補強構造を上方から見て示した図である。 当該車両補強構造を各方向から示した図である。 図３（ｂ）の各断面図である。 図３（ｂ）の矢視F図である。 補強部材の各変形例を示した図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本実施形態にかかる車両補強構造１００を示した図である。図１（a）では、車両補強構造１００を実施した車両１０２の基礎構造を概略的に示している。

図１（a）に示す車両１０２において、本実施形態にかかる車両補強構造１００は、サイドボディ１０４とルーフ１０５との車両前側における境界付近を補強している。特に本実施形態では、車両補強構造１００は、サイドボディ１０４のうちフロントピラー部材１０８と、ルーフ１０５を構成しているルーフ部材１０６との境界付近の前側（A部付近）において剛性の向上を図っている。

図１（ｂ）は、図１（a）のA部拡大図である。図１（ｂ）に示している各部材は、それぞれ板金から形成されているパネル部材である。まず、フロントピラー部材１０８は、車外側のサイドボディアウタ１０８ａと、車内側のピラーインナ１０８ｂとの２つのパネル部材を含んで構成されている。また、ルーフ部材１０６においても、車外側のルーフアウタ１０６ａと、ルーフアウタ１０６ａの前側かつ車内側にて車幅方向へ伸びるよう設置されているルーフフロントメンバ１０６ｂとの２つのパネル部材を含んで構成されている。

一般的に、フロントピラー部材１０８はルーフ部材１０６を支える必要があるため、ルーフ部材１０６よりも厚みがあって剛性が高い。そこで、従来は、フロントピラー部材に、ルーフ部材に沿った延長部を広く設け、この延長部で両者を接合していた。しかし、本実施形態では、補強部１１２を利用して両者を接合していて、これによって後述する延長部１１４はその領域が省略されて簡潔な構成となっている。

補強部材１１２は、フロントピラー部材１０８とルーフ部材１０６とにまたがって接合され、これらを補強する部材である。本実施形態では、補強部材１１２は、下方のピラーインナ１０８ｂと、上方のルーフフロントメンバ１０６ｂとの間に設置される。特に、補強部材１１２は、ピラーインナ１０８ｂの延長部１１４に設置される。この延長部１１４は、車両上下方向に伸びたピラーインナ１０８ｂのうち、その上部においてルーフフロントメンバ１０６ｂの側縁に沿って車幅方向に伸びている部位である。

図２は、図１（ｂ）の車両補強構造１００を上方から見て示した図である。このうち図２（a）は、フロントピラー部材１０８と補強部材１１２のみを示している。図２（a）に示すように、補強部材１１２には、延長部１１４に溶接される第１溶接部Ｗ１が設けられている。第１溶接部Ｗ1は、車幅方向の車外側において、車両前後方向へ伸びるよう設けられている。

図２（ｂ）は、図２（a）の車両補強構造１００にルーフフロントメンバ１０６ｂを加えた図である。図２（ｂ）に示すように、補強部材１１２には、ルーフフロントメンバ１０６ｂの前縁に溶接される第２溶接部Ｗ２が設けられている。第2溶接部Ｗ2は、車両前後方向の前側において、車幅方向へ伸びるよう設けられている。

上記説明したように、第１溶接部Ｗ1と第2溶接部Ｗ2とは、互いに別々の方向へ伸びるよう設けられている。ここで、第１溶接部Ｗ1と第2溶接部Ｗ2とは、互いの両端同士を直線で結んだ仮想的な領域（仮想領域Ｌ１）が、補強部材１１２の領域内にほぼ納まるよう設けられている。これは、どちらか一方の溶接部から荷重が補強部材１１２へ印加した場合、他方の溶接部へその荷重が伝わる際に、補強部材１１２に局所的な応力集中が発生することを防止するための構成である。これにより、補強部材１１２の破損を防ぎ、荷重を好適に吸収することが可能になっている。

図３は、当該車両補強構造１００を各方向から示した図である。図３（a）は、図２（ｂ）にルーフアウタ１０６ａを加えた図である。図３（a）に示すように、ルーフアウタ１０６ａはルーフ１０５の外装である。ルーフアウタ１０６ａを取り付けた状態では補強部材１１２（図２（ｂ）参照）やルーフフロントメンバ１０６ｂは視認できない。

図３（ｂ）は、図３（a）の矢視B図である。図３（ｂ）に示すように、補強部材１１２は、下方の延長部１１４と、上方のルーフフロントメンバ１０６ｂに挟まれる位置に設置され、これらに溶接によって接合されている。以下、この図３（ｂ）を基準にして、さらなる説明を行う。

図４は、図３（ｂ）の各断面図である。図４（a）は、図３（ｂ）のC−C断面図である。このC−C断面図は、図３（ｂ）の車幅方向および車両前後方向に対して斜めに通る断面である。図４（a）に示すように、補強部材１１２と延長部１１４とが共に屈曲している第１段差部Ｍ１と、補強部材１１２とルーフフロントメンバ１０６ｂとが共に折れ曲がっている第２段差部Ｍ２が設けられている。これら各段差部は、補強部材１１２の領域内において、車幅方向においても（図４（ｂ）の第１段差部Ｍ１参照）、また車両前後方向においても（図４（ｃ）の第２段差部Ｍ２参照）いずれかが存在するよう設けられている。この構成により、補強部材１１２を各部材に組み付ける際の位置決めが簡単になるため、作業労力を減らすことが可能になっている。なお、段差部は複数設けられていてもよく、連続して全体として１つの段差部となっていてもよい。

図４（ｂ）は、図３（ｂ）のD−D断面図である。図４（ｂ）に示すように、第１溶接部Ｗ1は、第１段差部Ｍ１であって、そのうちの補強部材１１２と延長部１１４とがそれぞれほぼ上下方向へ伸びていて、車幅方向で互いに面接触している車幅方向接触領域Ｅ１に設けられている。これによって、ピラーインナ１０８ｂから補強部材１１２へかかる荷重、および補強部材１１２からピラーインナ１０８ｂへかかる荷重が車幅方向であるのに対し、第１溶接部Ｗ1のせん断方向は上下方向を向くため、このせん断方向への荷重の印加が避けられる。この構成によって、第１溶接部Ｗ1の破損が防止されている。

図４（ｃ）は、図３（ｃ）のE−E断面図である。図４（ｃ）に示すように、第2溶接部Ｗ2は、ルーフアウタ１０６ａとルーフフロントメンバ１０６ｂとの前縁であって、それらが互いに接している２重接触領域Ｅ２に設けられている。このように、ルーフ部材１０６のなかでも特に剛性の高い２重接触領域Ｅ２に補強部材１１２を接合させることで、補強部材１１２を介して伝わった荷重を好適に吸収して破損の発生を防ぐことが可能になる。

補強部材１１２のさらなる構成について説明する。図５は、図３（ｂ）の矢視F図である。この図５は、補強部材１１２を車内側かつ車両後側から見た斜視図として表わしている。図５に示すように、補強部材１１２の車内側および車両後側にかけては、補強部材１１２はルーフフロントメンバ１０６ｂおよびピラーインナ１０８ｂのどちらとも接合しておらず、開放領域Ｓ１が設けられている。

再び図４の各図を参照する。図４（ｂ）に示すように、開放領域Ｓ１は、車幅方向において、補強部材１１２のうち第１溶接部Ｗ1の反対側である車内側に設けられている。この構成は、ピラーインナ１０８ｂを介して荷重が補強部材１１２に加えられた際、その荷重を車内方向へ直進させずに分散させるための構成である。

また、図４（ｃ）に示すように、開放領域Ｓ１は、車両前後方向において、補強部材１１２のうち第2溶接部Ｗ2の反対側である車両後側に設けられている。この構成もまた、ルーフフロントメンバ１０６ｂ等を介して荷重が補強部材１１２に加えられた際、その荷重を車両後方へ直進させずに分散させるための構成である。

当該車両補強構造１００では、開放領域Ｓ１によって破損の発生をより抑えている。図２（ｂ）を再び参照する。例えばピラー部材から車幅方向内側へと荷重（矢印Ｒ１）が加わる際、第１溶接部Ｗ1から加わった荷重（矢印Ｒ１）はそのまま車内方向へ直進してルーフフロントメンバ１０６ｂに加えられるわけではなく、まず斜め車両前方に存在する第2溶接部Ｗ2へ向かって伝わる。すなわち補強部材１１２へは、曲げ剛性を高く発揮できる斜め方向へ荷重（矢印Ｒ１）が加えられる。

さらにこの斜め車両前方等へ向かう荷重（矢印Ｒ１）に対して、第2溶接部Ｗ2は車幅方向に伸びている。これにより、第2溶接部Ｗ2へも荷重（矢印Ｒ１）は斜めに加えられる。特にこの第2溶接部Ｗ2は、剛性の高い２重接触領域Ｅ２に設けられている。これらのように、第１・第２溶接部（Ｗ１・Ｗ２）が、車幅方向において並んでおらず、また互いに異なる方向へ伸びていることで、第１・第２溶接部（Ｗ１・Ｗ２）および補強部材１１２自体への局所的な応力集中を防ぎ、高い剛性をもって荷重を吸収することができるため、車両１０２（図１（ａ）参照）が衝撃を受けた際に各部材の破損を防ぐことができる。特に、ピラーインナ１０８ｂよりも剛性の低くなりがちなルーフフロントメンバ１０６ｂの変形を防ぐことが可能である。

以上のように、本実施形態の車両補強構造１００であれば、簡潔な構成でサイドボディ１０４（図１（ａ）参照）とルーフ１０５との境界付近の剛性向上を図ることが可能である。これによって、例えば、ピラーインナ１０８ｂ（図１（ｂ）参照）の延長部１１４の範囲が、従来のものよりも省略されていて、車両１０２の軽量化、およびピラーインナ１０８ｂの製造時の歩留まりの向上に資することが可能となっている。また、補強部材１１２はピラーインナ１０８ｂおよびルーフフロントメンバ１０６ｂに沿って配置されていて、場所をとらないため、室内空間を狭めるおそれがない。

（補強部材の変形例）
上記で説明した補強部材１１２（図１（ｂ）等参照）は、ルーフ１０５のうち車両前側に適用され、この領域を補強していた。しかし、補強部材１１２の構成はこれに限られず、ルーフ１０５の車両中央側や車両後側にも適用することができる。また、第２溶接部Ｗ２および開放領域Ｓ１の位置も、補強部材１１２の構成に限られない。

図６は、補強部材１１２の各変形例を示した図である。まず、補強部材２０３は、補強部材１１２と同じくルーフフロントメンバ１０６ｂの領域に取り付けられているが、第２溶接部Ｗ３が補強部材２０２の後側に設けられていて、この第２溶接部Ｗ３がルーフフロントメンバ１０６ｂの後縁に沿っている。加えて、開放領域Ｓ３が補強部材２０２の車内側かつ前側に設けられていて、これらの点で補強部材２０３は補強部材１１２と異なっている。

また、例えば、ルーフアウタ１０６ａの車両中央側に取り付けられるルーフメンバ２１０と各ピラー部材との境界付近にも、補強部材（強部材２０４・２０５）を適用することができる。これら補強部材２０４・２０５においても、第２溶接部および開放領域は車両前側もしくは車両後側の任意の位置に設定することができる。また、車両後側のルーフメンバ２１２と各ピラー部材との境界付近にも、同様に補強部材２０６・２０７を備えることが可能である。これら構成の補強部材によっても、簡潔な構成でサイドボディとルーフ１０５との境界付近の剛性向上を図ることが可能である。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、車両の側壁と天井との境界付近を補強する車両補強構造として利用することができる。

Ｌ１ …仮想領域、Ｍ１ …第１段差部、Ｍ２ …第２段差部、Ｗ１ …第１溶接部、Ｗ２ …第２溶接部、Ｅ１ …車幅方向接触領域、Ｅ２ …２重接触領域、Ｓ１ …開放領域、Ｒ１ …矢印、１００ …車両補強構造、１０２ …車両、１０４ …サイドボディ、１０５ …ルーフ、１０６ …ルーフ部材、１０６ａ …ルーフアウタ、１０６ｂ …ルーフフロントメンバ、１０８ …フロントピラー部材、１０８ａ …サイドボディアウタ、１０８ｂ …ピラーインナ、１１２・２０３・２０４・２０５・２０６・２０７ …補強部材、１１４ …延長部、２１０・２１２ …ルーフメンバ

Claims (2)

1. 車両のサイドボディとルーフとの境界付近を補強する車両補強構造であって、
   板金から形成され前記ルーフを構成するルーフ部材と、
   板金から形成され前記サイドボディのうちピラーを構成するピラー部材であって、上下方向へ伸びた上部に前記ルーフ部材の側縁に沿って伸びる延長部を有するピラー部材と、
   前記延長部とルーフ部材とにまたがって接合される補強部材とを備え、
   前記補強部材は、
   車両前後方向へ伸びるよう設けられ前記延長部に溶接される第１溶接部と、
   車幅方向へ伸びるよう該補強部材の前側もしくは後側に設けられ前記ルーフ部材に溶接される第２溶接部とを有し、
   前記第１溶接部と第２溶接部の両端同士を結んだ仮想的な領域は前記補強部材の領域内にほぼ納まり、
   前記補強部材はさらに、前記第１溶接部の車内側であって車両前後方向における前記第２溶接部の反対側に前記ピラー部材およびルーフ部材のどちらとも接合していない開放領域を有し、
   当該車両補強構造はさらに、
   前記補強部材の領域内に、該補強部材と前記延長部とが共に屈曲している第１段差部と、該補強部材と前記ルーフ部材とが共に屈曲している第２段差部とを備え、
   前記第１段差部および前記第２段差部では、前記補強部材が車両上方へ向かって屈曲していて、
   前記第１溶接部は、前記第１段差部にて前記補強部材と前記延長部とが車幅方向に互いに面接触している箇所に設けられ、
   前記第２溶接部は、前記第２段差部よりも車両前方側に設けられていることを特徴とする車両補強構造。
2. 前記ルーフ部材は、それぞれ前記板金で形成された車外側のルーフアウタと該ルーフアウタの車内側に車幅方向へ伸びるよう設置されるルーフメンバとを含み、
   前記第２溶接部は、前記ルーフアウタとルーフメンバとが接している２重接触領域に設けられることを特徴とする請求項１に記載の車両補強構造。

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