JPH08113162A - 自動車の車体上部の乗員の保護構造及び保護構造の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エネルギ吸収性能のばらつきが少なく、エネ
ルギ吸収特性を理想的な特性に近づけること。 【構成】 自動車の車体上部の保護構造は、エネルギ吸
収可能な金属製の補強材（１４）と、圧縮変形可能な発
泡体（１６）とを備える。補強材は、ルーフサイドレー
ルにねじ止めされる複数のフランジ部分（２８）と、こ
れらフランジ部分から内方へエネルギ吸収間隔（Ｄ）を
おいて立ち上がる複数の立ち上り部分（２９）と、これ
ら複数の立ち上り部分のうち隣り合う立ち上り部分の前
記フランジ部分とは反対の端に設けられる受圧部分（３
０）とを一体に有する。発泡体（１６）は、補強材のエ
ネルギ吸収間隔を埋めるように成形される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の車体上部の乗
員の保護構造およびこの保護構造を製造する方法に関
し、特に、乗員の頭部が車体のルーフサイドレールに衝
突することによる衝撃から頭部を保護する構造およびこ
の構造の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の車体のルーフサイドレールは、
インナパネルとアウタパネルとからなり、車体の横方向
へ伸びる仮想鉛直面で切断した断面が閉じ形状を呈する
ように形成され、大きな剛性を有する。そのため、自動
車に大きな荷重が加わり、その反作用で乗員の頭部がル
ーフサイドレールに衝突すると、大きな衝撃が及ぼされ
る。この大きな衝撃から乗員の頭部を保護するために、
前記インナパネルを薄肉化すると共に前記閉じ断面内に
補強材を設け、インナパネルと補強材との間にハニカム
構造体を配置したり（特開平6-211161号公報）、前記イ
ンナパネルの外側面および内側面に発泡体の緩衝材を貼
り付けたり（発明協会公開技報91-19719）する技術が提
案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】通常、ルーフサイドレ
ールにはアシストグリップを取り付けるブラケットやガ
ーニッシュのような内装材を取り付けるブラケット、ま
た特殊な自動車ではサンルーフを取り付けるブラケット
のための切欠きまたは穴が開けられるため、ルーフサイ
ドレールの断面形状が車体の前後方向で不均一であるこ
とと、ルーフサイドレールの変形が力の入力方向で異な
ることから、インナパネルを薄肉化し、ハニカム構造体
を配置する前記技術では、エネルギ吸収性能にばらつき
が生じ、エネルギ吸収特性が不安定である。

【０００４】一方、ウレタンのような発泡体では力の入
力方向によるエネルギ吸収性能のばらつきは少ないが、
インナパネルの外側面および内側面に発泡体を取り付け
る前記技術では、前記ブラケットの取付け、特にアシス
トグリップ用ブラケットの取付けに困難をきたす。それ
は、アシストグリップに加わる乗員からの引っ張り力に
対して十分に堅固であるが、乗員の頭部がアシストグリ
ップに衝突した場合に衝撃を吸収できる取付け構造を採
用することが難しいからである。

【０００５】発泡体を採用する場合の別の問題は、好ま
しくないエネルギ吸収特性になることである。乗員の頭
部と発泡体との衝突では、頭部が発泡体に食い込むにつ
れて頭部からの加圧面が増大するため、図９のＡのよう
な急峻なエネルギ吸収特性となる。これは、理想的な矩
形状のエネルギ吸収特性Ｂとはかなり異質である。

【０００６】本発明の目的は、エネルギ吸収性能のばら
つきが少なく、アシストグリップ取付け上の不具合がな
く、エネルギ吸収特性を理想的な特性に近づけうる、自
動車の車体上部の保護構造を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、インナパネル
とアウタパネルとからなり、車体の横方向へ伸びる仮想
鉛直面で切断した断面が閉じ形状を呈するルーフサイド
レールを備え、該ルーフサイドレールの内方にアシスト
グリップを配置する車体の上部において乗員を保護する
構造であって、エネルギ吸収可能な金属製の補強材と、
圧縮変形可能な発泡体とを備える。前記補強材は、前記
インナパネルにねじ止めされる少なくとも２つのフラン
ジ部分と、これらフランジ部分から内方へエネルギ吸収
間隔をおくように立ち上がる複数の立ち上り部分と、こ
れら複数の立ち上り部分のうち隣り合う立ち上り部分の
前記フランジ部分とは反対の端に前記フランジ部分と内
方で重ならないように設けられる、前記フランジ部分と
実質的に平行な受圧部分とを一体に有する。前記発泡体
は、前記補強材の前記エネルギ吸収間隔を埋めるように
成形されている。前記アシストグリップは前記補強材の
前記受圧部分に取り付けられる。

【０００８】本発明はまた、インナパネルとアウタパネ
ルとからなり、車体の横方向へ伸びる仮想鉛直面で切断
した断面が閉じ形状を呈するルーフサイドレールを備
え、該ルーフサイドレールの内方にアシストグリップを
配置する車体の上部の乗員の保護構造を製造する方法で
ある。前記インナパネルに当てがわれる少なくとも２つ
のフランジ部分と、これらフランジ部分から内方へエネ
ルギ吸収間隔をおくように立ち上がる複数の立ち上り部
分と、これら複数の立ち上り部分のうち隣り合う立ち上
り部分の前記フランジ部分とは反対の端に前記フランジ
部分と内方で重ならないように設けられる、前記フラン
ジ部分と実質的に平行な受圧部分とを一体に有するエネ
ルギ吸収可能な金属製の補強材を形成し、該補強材の前
記フランジ部分にねじを仮に締め付け、前記補強材を成
形型内に配置し、該成形型に発泡剤を注入し、発泡させ
て発泡体を得、前記ねじの頭部の延長部を除く前記エネ
ルギ吸収間隔を前記発泡体によって埋めさせてエネルギ
吸収体を形成し、該エネルギ吸収体を前記成形型から取
り出して車体の所定位置にもたらし、前記ねじを前記イ
ンナパネルに締め付けて前記エネルギ吸収体を前記イン
ナパネルに取り付け、前記エネルギ吸収体の補強材の前
記受圧部分に前記アシストグリップを取り付けることを
含む。

【０００９】

【作用および効果】本発明に係る保護構造では、乗員の
頭部がルーフサイドレールに衝突すると、補強材が変形
し、この変形につれて発泡体が圧縮変形し、衝撃エネル
ギを吸収する。

【００１０】補強材と発泡体とが一緒になって、いわば
エネルギ吸収体を形成し、このエネルギ吸収体はルーフ
サイドレールの形状とは関係なく独自の形状に定めうる
ことと、発泡体によって力の入力方向による影響を少な
くできる一方で金属製の補強材によってエネルギ吸収性
能を当初の設計値に定めうることから、エネルギ吸収性
能のばらつきを少なくすることができる。

【００１１】エネルギ吸収体が変形するとき、金属製の
補強材の主として受圧部分がまず変形し、この変形につ
れて発泡体が圧縮変形するため、変形が進行しても発泡
体の加圧面積は実質的に変わらないことと、金属製の補
強材の受圧部分を介して広い面積で発泡体を圧縮できる
ことと、補強材の立ち上り部分および受圧部分の数量と
形状とを選定することによってエネルギ吸収特性を調整
できることから、ほぼ理想的なエネルギ吸収特性を得る
ことができる。

【００１２】補強材が金属製であり、そのフランジ部分
がルーフサイドレールに固定され、その受圧部分がアシ
ストグリップを取り付けるため、アシストグリップの取
付けが簡単である。

【００１３】本発明に係る保護構造の製造方法では、成
形型内に発泡剤を注入して発泡させ、このようにして生
じた発泡体によって補強材のエネルギ吸収間隔を埋めて
エネルギ吸収体を形成するため、エネルギ吸収体の剛性
が高く、発泡体単独の場合に生じうる折れの発生を防止
できる。これによって、ルーフサイドレールに取り付け
る際の作業がし易くなる。

【００１４】エネルギ吸収体は仮に締め付けた状態のね
じをフランジ部分に有するため、エネルギ吸収体のルー
フサイドレールへの取付けは、フランジ部分をルーフサ
イドレールの所定位置に当てがい、ねじを締め付けるだ
けでよく、この取付けを上向き姿勢で行っても、ねじが
落ちるおそれがない。このように、車体に取り付ける際
の作業性を大幅に向上することができる。

【００１５】

【実施例】保護構造は、図１および図８に示すように、
ルーフサイドレール１０を備え、このルーフサイドレー
ルの車体の内方にアシストグリップ１２を配置する車体
の上部において乗員を保護するものであって、補強材１
４と、発泡体１６とを備える。

【００１６】ルーフサイドレール１０は、車体のフロン
トピラー１８からリヤピラー２０まで車体の前後方向へ
伸びており、乗員の上方に位置する。そのため、乗員の
頭部が衝突する可能性が高い。それにもかかわらず、ル
ーフサイドレール１０は、図２および図３に示すよう
に、インナパネル２２とアウタパネル２４とからなり、
車体の横方向へ伸びる仮想鉛直面で切断した断面が閉じ
形状を呈するように形成され、大きな剛性を有する。そ
こで、乗員の頭部がルーフサイドレール１０に衝突する
際の衝撃を緩和する必要がある。

【００１７】補強材１４は、図１および図２に示すよう
に、インナパネル２２にねじ２６によってねじ止めされ
る少なくとも２つのフランジ部分２８と、これらフラン
ジ部分２８から内方へエネルギ吸収間隔Ｄをおくように
立ち上がる複数の立ち上り部分２９と、これら複数の立
ち上り部分２９のうち隣り合う立ち上り部分のフランジ
部分２８とは反対の端にフランジ部分２８と内方で重な
らないように設けられ、フランジ部分２８と実質的に平
行な受圧部分３０とを一体に有する。受圧部分３０がフ
ランジ部分２８の内方でフランジ部分２８と重ならない
ため、補強材１４は、全体がジグザグ状を呈するように
折れ曲がっており、このジグザグ状の補強材１４は、１
枚の板材をプレス成形して得ることができる。

【００１８】補強材１４は金属製であるが、成形性、エ
ネルギ吸収性、コストなどを考慮すると鉄板であること
が好ましい。補強材１４は、図１に示す実施例では、フ
ランジ部分２８、立ち上り部分２９、受圧部分３０およ
び立ち上り部分２９がこの順を繰り返して車体の前後方
向に配列されるように形成されている。

【００１９】これに対して、図４に示す補強材３４は、
少なくともフランジ部分３６、立ち上り部分３７、受圧
部分３８、立ち上り部分３７およびフランジ部分３６が
車体の前後方向の任意の箇所における車体の横方向の仮
想鉛直面で切断した断面内に現れるように形成されてい
る。

【００２０】いずれの態様でも、エネルギ吸収性能は、
補強材１４、３４の板厚、立ち上り部分２９、３７およ
び受圧部分３０、３８の寸法や数量、発泡体１６、４０
の材質や厚みなどによって定めることができる。ここ
で、立ち上り部分２９、３７のルーフサイドレール１０
からの立ち上り量すなわちエネルギ吸収間隔Ｄ、換言す
ると発泡体１６、４０の実質的な厚みは15〜30mmの範囲
に定めることが好ましく、この範囲内の変形によって十
分なエネルギ吸収が可能であることが確認されている。

【００２１】発泡体１６は、補強材１４のエネルギ吸収
間隔Ｄを埋めるように成形されている。この場合、発泡
体１６は、隣り合った立ち上り部分２９と受圧部分３０
とで囲まれる空間３１だけでなく、隣り合った立ち上り
部分２９とフランジ部分２８とで囲まれる空間３２をも
埋めるようにする。さらに、補強材１４の端部ではフラ
ンジ部分２８と１つの立ち上り部分２９とで囲まれる空
間３３があるが、この空間３３も埋める。その結果、全
体に直方体状のエネルギ吸収体５０が形成され、このエ
ネルギ吸収体にはジグザグ状の補強材１４が発泡体１６
に埋設された形態で発泡体１６の全長にわたって存在す
ることとなる。図４の発泡体４０の場合にも同様にし、
全体に直方体状のエネルギ吸収体を形成する。発泡体１
６は、ポリウレタンまたはポリプロピレンの発泡体の
他、発泡ビーズとすることができる。

【００２２】前記のように形成したエネルギ吸収体５０
を車体の所定位置にもたらし、補強材のフランジ部分２
８をねじ２６でルーフサイドレール１０に取り付ける。
フランジ部分２８には前もって貫通穴を開けておき、こ
の貫通穴にねじ２６を通してインナパネル２２にねじ込
む。インナパネル２２には前もってねじ穴を開けておく
か、またはねじ２６としてタッピングねじを使用する。
フランジ部分２８の貫通穴の延長上の内方には発泡体１
６が存在するが、これは適当なドリルで穴開けをする。
または、発泡体の成形時に前記貫通穴の延長上には発泡
体が埋まらないように円筒材を配置して成形する。フラ
ンジ部分２８が３以上ある場合、全てのフランジ部分２
８をねじ止めする必要はなく、少なくとも２つのフラン
ジ部分２８をねじ止めすればよい。また、図４の場合、
各側のフランジ部分３６に適当なピッチで貫通穴を開け
ておき、この貫通穴にねじを通してインナパネルにねじ
込む。

【００２３】エネルギ吸収体５０をルーフサイドレール
１０に取り付けた後、図３に示すように、ガーニッシュ
のような内装材５２をエネルギ吸収体５０の内方に配置
し、アシストグリップ１２を内装材５２に密接して、ね
じ５４をアシストグリップから内装材５２に通し、補強
材の受圧部分３０にねじ込む。受圧部分３０には前もっ
てねじ穴を開けておくか、またはねじ５４としてタッピ
ングねじを使用する。

【００２４】図２に示すように、補強材１４の受圧部分
３０に長穴５６付きの複数の（図には１つのみを示す）
ブラケット５８を設けておき、内装材５２のクリップ６
０を長穴５６に差し込んで、内装材５２をエネルギ吸収
体５０で支持させることもできる。

【００２５】乗員の頭部がルーフサイドレール１０に衝
突すると、エネルギ吸収体５０の金属製の補強材１４の
主として受圧部分３０が変形し、この変形につれて発泡
体１６が圧縮変形するため、変形が進行しても発泡体１
６の加圧面積は実質的に変わらない。このとき、金属製
の補強材の受圧部分３０を介して広い面積で発泡体を圧
縮できる。その結果、補強材１６の立ち上り部分２９お
よび受圧部分３０を適当に選定しておけば、図９のＢの
ような理想的なエネルギ吸収特性に近いエネルギ吸収特
性を得ることができる。

【００２６】前記保護構造は、次のようにして製造する
ことができる。まず、図５に示すように、インナパネル
に当てがわれる少なくとも２つのフランジ部分７２と、
これらフランジ部分７２から内方へ、すなわち図５では
上方へエネルギ吸収間隔Ｄをおくように立ち上がる複数
の立ち上り部分７３と、これら複数の立ち上り部分７３
のうち隣り合う立ち上り部分のフランジ部分７２とは反
対の端にフランジ部分７２と内方で重ならないように設
けられる、フランジ部分７２と実質的に平行な受圧部分
７４とを一体に有するエネルギ吸収可能な補強材７０を
形成する。補強材７０は鉄板をプレス成形して得ること
ができる。

【００２７】補強材７０を形成した後、補強材７０のフ
ランジ部分７２にねじ７６を仮に締め付ける（図６）。
ここで仮に締め付けるとは、ねじ７６をフランジ部分７
２に開けた貫通穴にねじ込むことなく嵌め込むか、また
はタッピングねじをねじ込むように、その後、インナパ
ネルにねじ込むとき、ねじ穴相互が干渉し合わない形態
とし、かつ、後述の発泡剤を発泡させるとき動かない程
度に固定することを意味する。

【００２８】ねじ７６を仮に締め付けた後、補強材７０
を成形型内に配置する（図５）。図５には成形型の下型
７８を示してある。この下型７８には補強材７０のフラ
ンジ部分７２がぴったり嵌まる凹み８０と、ねじ７６の
先端の進入を許容する穴８１とを設けてある。

【００２９】下型７８に上型８２を合せ（図７）、成形
型に発泡剤を注入し、発泡させて発泡体８４を得、ねじ
７６の頭部の延長部を除くエネルギ吸収間隔Ｄを発泡体
８４によって埋めさせてエネルギ吸収体８６を形成す
る。図７の実施例では、ねじ７６の頭部７７が上型８２
に密接しており、これによって頭部７７の延長部に発泡
体が埋まるのを防止している。発泡体８４がねじ７６の
周囲に埋まることは特に問題がない。したがって、ねじ
７６の周囲を発泡体で積極的に埋めたい場合には、補強
材の立ち上り部分に貫通穴を開けておけばよい。

【００３０】エネルギ吸収体８６の完成後、エネルギ吸
収体８６を前記成形型から取り出して車体の所定位置に
もたらし、ねじ７６を前記インナパネルに締め付けてエ
ネルギ吸収体８６を前記インナパネルに取り付け、その
後、エネルギ吸収体８６の補強材７０の受圧部分７４に
アシストグリップ１２を取り付ける。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動車の車体上部の乗員の保護構
造の実施例の斜視図で、車体に取り付ける前の状態を示
している。

【図２】図１に示した保護構造を車体に取り付け、一部
を断面で示した斜視図である。

【図３】図１に示した保護構造を車体に取り付け、一部
を断面で示した斜視図である。

【図４】本発明に係る自動車の車体上部の乗員の保護構
造の別の実施例の一部を断面で示す斜視図である。

【図５】本発明に係る自動車の車体上部の乗員の保護構
造の製造方法の１つの過程を示す斜視図である。

【図６】本発明に係る自動車の車体上部の乗員の保護構
造の製造方法の１つの過程を示す斜視図である。

【図７】本発明に係る自動車の車体上部の乗員の保護構
造の製造方法の１つの過程を示す斜視図である。

【図８】本発明に係る保護構造を適用できる自動車の車
体上部を示す側面図である。

【図９】荷重と変位の特性図である。

【符号の説明】

１０ ルーフサイドレール １２ アシストグリップ １４、３４、７０ 補強材 １６、４０、８４ 発泡体 ２６、７６ ねじ ２８、３６、７２ フランジ部分 ２９、３７、７３ 立ち上り部分 ３０、３８、７４ 受圧部分 ５０、８６ エネルギ吸収体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インナパネルとアウタパネルとからな
   り、車体の横方向へ伸びる仮想鉛直面で切断した断面が
   閉じ形状を呈するルーフサイドレールを備え、該ルーフ
   サイドレールの内方にアシストグリップを配置する車体
   の上部において乗員を保護する構造であって、 前記インナパネルにねじ止めされる少なくとも２つのフ
   ランジ部分と、これらフランジ部分から内方へエネルギ
   吸収間隔をおくように立ち上がる複数の立ち上り部分
   と、これら複数の立ち上り部分のうち隣り合う立ち上り
   部分の前記フランジ部分とは反対の端に前記フランジ部
   分と内方で重ならないように設けられる、前記フランジ
   部分と実質的に平行な受圧部分とを一体に有するエネル
   ギ吸収可能な金属製の補強材と、 該補強材の前記エネルギ吸収間隔を埋めるように成形さ
   れた圧縮変形可能な発泡体とを備え、 前記アシストグリップは前記補強材の前記受圧部分に取
   り付けられる、自動車の車体上部の乗員の保護構造。
2. 【請求項２】 インナパネルとアウタパネルとからな
   り、車体の横方向へ伸びる仮想鉛直面で切断した断面が
   閉じ形状を呈するルーフサイドレールを備え、該ルーフ
   サイドレールの内方にアシストグリップを配置する車体
   の上部の乗員の保護構造を製造する方法であって、 前記インナパネルに当てがわれる少なくとも２つのフラ
   ンジ部分と、これらフランジ部分から内方へエネルギ吸
   収間隔をおくように立ち上がる複数の立ち上り部分と、
   これら複数の立ち上り部分のうち隣り合う立ち上り部分
   の前記フランジ部分とは反対の端に前記フランジ部分と
   内方で重ならないように設けられる、前記フランジ部分
   と実質的に平行な受圧部分とを一体に有するエネルギ吸
   収可能な金属製の補強材を形成し、 該補強材の前記フランジ部分にねじを仮に締め付け、 前記補強材を成形型内に配置し、 該成形型に発泡剤を注入し、発泡させて発泡体を得、前
   記ねじの頭部の延長部を除く前記エネルギ吸収間隔を前
   記発泡体によって埋めさせてエネルギ吸収体を形成し、 該エネルギ吸収体を前記成形型から取り出して車体の所
   定位置にもたらし、 前記ねじを前記インナパネルに締め付けて前記エネルギ
   吸収体を前記インナパネルに取り付け、 前記エネルギ吸収体の補強材の前記受圧部分に前記アシ
   ストグリップを取り付けることを含む、自動車の車体上
   部の乗員の保護構造を製造する方法。