自動車のルーフ構造

【課題】ルーフサイドレールのレールフランジがルーフリインフォースメントの突き当てにより捲れ上がらないようにして、ルーフリインフォースメントの抜けを防止するようにした自動車のルーフ構造を提供する。
【解決手段】ルーフサイドレール１１の車室側に突出したレールフランジ１１ａの下側でルーフリインフォースメント１２の端部がブラケット１３に連結している自動車のルーフ構造１０で、ブラケット１３が車幅方向に延出した縦壁１３ｃを有し、縦壁の縁１３ｄをルーフリインフォースメントの長手方向の延長上に配置すると共に、縁の下端が縁の上端の位置から車両外側にずれて配置されるように縦壁の縁を車両外側下方へ傾斜して形成し、車両側面衝突時にルーフリインフォースメントの端部がブラケットの縦壁に当接すると、ルーフリインフォースメントの端部が縦壁の縁にガイドされてレールフランジの下側に移動する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ルーフサイドレールとルーフリインフォースメントとを備えた自動車のルーフ構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、図７に示すように、自動車のルーフ構造１は、ルーフの両側縁に沿ってそれぞれ延びるルーフサイドレール２と、これらのルーフサイドレール２をその長手方向中央付近にて横方向に互いに連結するように取り付けたルーフリインフォースメント３と、このルーフリインフォースメント３の両端をルーフサイドレール２に対して連結するブラケット４（図９〜１１）と、を含んで構成されている。図中に示す矢印Ｆｒは車両前方、Ｕｐは車両上方、Ｗは車幅方向を示す。
【０００３】
ルーフリインフォースメント３は、図８に示すように、二枚の鋼板、即ち上方のルーフリインフォースメントアッパー３ａと、下方のルーフリインフォースメントロア３ｂとを接合して構成される。
【０００４】
図９に示すように、ルーフリインフォースメントアッパー３ａの先端はルーフサイドレール２の上端から車室側に向かって突出するレールフランジ２ａから離反した状態で対向していると共に、図１０に示すように、ルーフリインフォースメントロア３ｂの先端はブラケット４のフランジ部４ａに接合している。
【０００５】
ブラケット４はルーフリインフォースメント３と同様に鋼製であって、フランジ部４ａとは反対側の端部領域４ｂが、図９に示すようにルーフサイドレール２の車室側の面に固定されている。なお、ブラケット４は、自動車のセンターピラー５（図７参照）の上端部とルーフリインフォースメント３との接合ポイントに近接した位置に配設されている。
【０００６】
このように構成された自動車のルーフ構造１では、車両側面衝突時に、衝突側のセンターピラー５に加えられた荷重は、ルーフサイドレール２，ブラケット４を介してルーフリインフォースメント３に伝達され、さらに反対側のブラケット４を介して反対側のルーフサイドレール２に伝達される。このように、衝突側のルーフサイドレール２に加えられる荷重が軽減されることで、ルーフサイドレール２の車室内側への変形が抑制される。
【０００７】
これに対して、特許文献１には、側面からの荷重による応力集中を防止したセンターピラー上部の結合構造が開示されている。この結合構造では、ルーフサイドレールにブラケットの一端を接合すると共に、このブラケットに形成した段部をルーフサイドレールのフランジと接合することで、ルーフサイドレールとセンターピラーリインフォースとから成る閉じた断面構造を形成する。そして、センターピラーリインフォースのブラケットとの結合部に形成したフランジをルーフリインフォースのフランジ及びブラケットのフランジによって挟持して接合することで、センターピラーからルーフリインフォースで連続した断面構造とする。
【０００８】
このような構成により、側方からセンターピラーに荷重が加えられたとき、センターピラーの撓みにより発生する応力は、センターピラーからルーフリインフォースに分散されるので、センターピラーとルーフリインフォースとの結合部近傍に応力が集中することが回避される。
【特許文献１】特開平０９−１７５４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した自動車のルーフ構造１では、車両側面衝突時に、例えば図１１（Ａ）において矢印Ａで示すように、右方からセンターピラー５に対して荷重が加えられたとき、まず衝突初期には、図１２（Ａ）に示すように、この荷重がセンターピラー５からサイドレール２を介してルーフリインフォースメント３に伝達される。
【００１０】
そして、この荷重がルーフリインフォースメント３に伝達された後、例えば２０ｍｓが経過したとき、図１１（Ｂ）に示すように、ルーフサイドレール２のフランジ部２ａのエッジ２ｂが、ルーフリインフォースメントロア３ｂの先端に突き当たってしまい、さらに３０ｍｓ後には、図１２（Ｂ）に示すように、ルーフサイドレール２のフランジ部２ａが起き上がってしまう。
【００１１】
この状態で、さらに荷重によりルーフサイドレール２が左方に変形すると、４０ｍｓ後には、ルーフサイドレール２のフランジ部２ａのエッジ２ｂがルーフリインフォースメント３と当接していることから、図１１（Ｃ）及び図１３に示すように、ルーフサイドレール２のレールフランジ２ａが捲れ上がることになる。
このようにして、ルーフサイドレール２のレールフランジ２ａが捲れ上がってしまうと、ルーフリインフォースメント３がルーフサイドレール２から外れて、所謂ルーフリインフォースメント３の抜けが発生するおそれがある。
【００１２】
本発明は、以上の点に鑑みて創作されたものであり、車両側面衝突時に、ルーフサイドレールのレールフランジがルーフリインフォースメントの突き当てにより捲れ上がらないようにした自動車のルーフ構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明は、自動車のルーフ両側縁にそれぞれ設けたルーフサイドレールと、これらのルーフサイドレールを連結するように取り付けたルーフリインフォースメントと、ルーフサイドレールにそれぞれ固定されていてルーフリインフォースメントの端部に連結したブラケットと、を備え、ルーフサイドレールの車室側に突出したレールフランジの下側でルーフリインフォースメントの端部がブラケットに連結している自動車のルーフ構造であって、ブラケットが車幅方向に延出した縦壁を有し、縦壁の縁がルーフリインフォースメントの長手方向の延長上に配置されていると共に、上記縁の下端がこの縁の上端の位置から車両外側にずれて配置されるように縦壁の縁が車両外側下方へ傾斜して形成されており、車両側面衝突時に、ルーフリインフォースメントの端部がブラケットの縦壁に当接すると、ルーフリインフォースメントの端部が縦壁の縁にガイドされてレールフランジの下側に移動することを特徴としている。
本発明の自動車のルーフ構造において、好ましくは、ルーフリインフォースメントの端部は楔状に形成されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ルーフリインフォースメントの両端部が車両側面衝突時にレールフランジのエッジに当接することなく、ブラケットの端面の縦壁に接触するので、車両側面衝突時に、一方のルーフサイドレールからルーフリインフォースメントに対して内側に向かって荷重が加えられると、この荷重が、一方のブラケットからルーフリインフォースメントを介して他方のブラケットを介して、反対側のルーフサイドレールに伝達されるので、一方のルーフサイドレールに加えられる荷重が軽減される。
【００１５】
その際、ルーフリインフォースメントの両端部が、ルーフサイドレールのレールフランジのエッジに当接することがないので、ルーフサイドレールのレールフランジが、ルーフリインフォースメントとの突き当てによって捲れ上がるようなことがない。
従って、ルーフサイドレールのレールフランジの捲れ上がりによって、ルーフリインフォースメントの抜けが発生することがないので、車両側面衝突による衝撃が確実に吸収され、ルーフリインフォースメントの軸入力荷重が高められる。これにより、車両側面衝突性能が向上する。
【００１６】
ルーフリインフォースメントの両端部が、その上面において断面楔形状に切り欠かれている場合には、車両側面衝突時に、ルーフリインフォースメントの両端部がルーフサイドレールのレールフランジのエッジに当接することが確実に回避される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に示した実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。図中に示す矢印Ｆｒは車両前方、Ｕｐは車両上方、Ｗは車幅方向を示す。
図１は本発明の一実施形態に係る自動車のルーフ構造１０の構成を示している。自動車のルーフ構造１０は、図７に示した自動車のルーフ構造とほぼ同様に構成されており、ルーフの両側縁に沿って延びた一対のルーフサイドレール１１と、これらのルーフサイドレール１１をその長手方向中央付近にて横方向に互いに連結したルーフリインフォースメント１２と、ルーフサイドレール１１にそれぞれ固定されていてルーフリインフォースメント１２の端部に連結したブラケット１３と、を備えている。
【００１８】
ここで、このルーフリインフォースメント１２は、図８に示した従来のルーフリインフォースメント３と同様に、二枚の鋼板、即ち上方のルーフリインフォースメントアッパー１２ａと、下方のルーフリインフォースメントロア１２ｂとを重ね合わせて構成されている。
【００１９】
ルーフリインフォースメントアッパー１２ａの先端は、図１に示すように、ルーフサイドレール１１の上端から車室側に向かって突出したレールフランジ１１ａから離反した状態で対向していると共に、ルーフリインフォースメントロア１２ｂの先端は、図２に示すように、ブラケット１３のフランジ部１３ａに例えばスポット溶接によって固定されている。
【００２０】
ブラケット１３は、ルーフリインフォースメント１２と同様に鋼製であって、このブラケット１３のフランジ部１３ａとは反対側の端部領域１３ｂが、図１に示すように、ルーフサイドレール１１の車室側の面に固定されている。このブラケット１３は、自動車のセンターピラーの上端部とルーフリインフォースメント１１との接合ポイントに近接した位置に配設されている。
【００２１】
以上の構成は、図９及び図１０に示した従来の自動車のルーフ構造１と同様の構成であるが、本発明による自動車のルーフ構造１０は、以下のように構成されている点に特徴がある。
本実施形態に係るブラケット１３は車幅方向に延出した縦壁１３ｃを有し、縦壁１３ｃの縁１３ｄが、ルーフリインフォースメント１２の長手方向の延長上に配置されていると共に、車両外側下方へ延びて形成されている。即ち、ルーフリインフォースメント１２の端部と対向するブラケット１３の縁１３ｄは、縁１３ｄの下端１３１が縁１３ｄの上端１３２の位置から車両外側に所定距離ずれて配置されて、車室側から車両側方へ行くにつれて下がるように形成されている。これにより、ブラケット１３の端面は、図２に示すように、その下端で奥行きがｄだけ凹むように形成されている。
【００２２】
本実施形態に係るルーフリインフォースメント１２にあっては、図２に示すように、ルーフリインフォースメントロア１２ｂの両端部の先端上面が斜めに切り欠かれて、このルーフリインフォースメントロア１２ｂの両端部は楔形状に形成されている。これにより、ルーフリインフォースメント１２は、そのロア１２ｂの両端部が上下方向に関して先細になり、厚さがｔだけ薄くなるように形成されている。
【００２３】
本実施形態による自動車のルーフ構造１０は以上のように構成されており、車両側面衝突時において、例えば図３（Ａ）にて矢印Ｂで示すように、右方からセンターピラー１４に対して荷重が加えられたとき、まず衝突初期には、図４（Ａ）に示すように、この荷重がセンターピラー１４からルーフサイドレール１１を介してルーフリインフォースメント１２に伝達される。
【００２４】
そして、この荷重がルーフリインフォースメント１２に伝達された後、例えば２０ｍｓが経過したとき、図３（Ｂ）に示すように、ルーフサイドレール１１のフランジ部１１ａのエッジ１１ｂが、ルーフリインフォースメントロア１２ｂの先端に接近する。
このとき、前述したように、ルーフリインフォースメントロア１２ｂの先端が楔形状に切り欠かれていることにより、このロア１２ｂの先端が、ルーフサイドレール１１のフランジ部１１ａのエッジ１１ｂには当接せず、ブラケット１３の縦壁１３ｃに当接することになる。
【００２５】
さらに、例えば３０ｍｓ後には、図４（Ｂ）に示すように、ルーフリインフォースメントロア１２ｂの先端がブラケット１３の縦壁１３ｃの傾斜した縁１３ｄに沿って下方に移動することにより、ルーフサイドレール１１のフランジ部１１ａの下側に潜り込むことになる。
【００２６】
そして、例えば４０ｍｓ後に、図３（Ｃ）及び図５に示すように、荷重によりルーフリインフォースメント１２の端部にブラケット１３の縁１３ｄが押し付けられてブラケット１３が変形してさらにルーフサイドレール１１が左方に変形したとしても、既にルーフリインフォースメントロア１２ｂの先端がルーフサイドレール１１のフランジ部１１ａの下側に潜り込んでいるので、ルーフリインフォースメント１２の端部によってルーフサイドレール１１のレールフランジ１１ａが捲れ上がるようなことはない。
【００２７】
このように、本発明の自動車のルーフ構造１０では、車両側面衝突時に、ルーフリインフォースメント１２の端部がルーフサイドレール１１のフランジ部１１ａの下側に潜り込むので、所謂ルーフリインフォースメント１２の抜けの発生を回避できる。これにより、車両側面衝突性能をより一層向上することができる。
【００２８】
図６は、上述した自動車のルーフ構造１０の車両側面衝突のシミュレーションにおけるルーフリインフォースメントの軸入力荷重の時間経過を示すグラフである。
図１に示した自動車のルーフ構造１０において、ｔ＝４ｍｍ，ｄ＝３．５ｍｍとしたときのルーフリインフォースメント１２の軸入力荷重は、図６のグラフにて符号Ｃで示すように変化し、最大軸荷重Ｆｙは、約２０ｋＮとなる。これに対して、従来の自動車のルーフ構造１（ｔ＝０ｍｍ，ｄ＝０ｍｍ）の場合の軸入力荷重は、図６のグラフにて符号Ｄで示すように変化し、最大軸荷重Ｆｙは、約１７ｋＮとなる。従って、本発明による自動車のルーフ構造１０では、ルーフリインフォースメント１２の軸入力荷重は、従来と比較して約１３％増大することになり、車両側面衝突性能が向上することになる。
【００２９】
以上説明したが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施をすることができる。本発明は、例えばフロントピラー又はリヤピラーとサイドレール１１の前端又は後端との接合ポイントに近接して配置されたブラケットと、このブラケットに支持されるルーフリインフォースメントとに関しても、適用できることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による自動車のルーフ構造の一実施形態におけるルーフサイドレールとルーフリインフォースメントの連結部分を示す部分拡大断面図である。
【図２】図１の自動車のルーフ構造における連結部分をより詳細に示す部分拡大断面図である。
【図３】図１の自動車のルーフ構造における車両側面衝突時の変形状態を順次に示す概略断面図である。
【図４】（Ａ）は図３の車両側面衝突時の初期を、（Ｂ）は３０秒後の変形状態をそれぞれ示す部分拡大斜視図である。
【図５】図３の車両側面衝突時の４０秒後の変形状態を示す部分拡大斜視図である。
【図６】図１の自動車のルーフ構造及び従来の自動車のルーフ構造におけるルーフリインフォースメントの軸入力荷重の時間経過を示すグラフである。
【図７】従来の自動車のルーフ構造の一例の構成を示す概略斜視図である。
【図８】図７のα−α線断面図である。
【図９】図７の自動車のルーフ構造におけるルーフサイドレールとルーフリインフォースメントの連結部分を示す部分拡大断面図である。
【図１０】図９の連結部分をより詳細に示す部分拡大断面図である。
【図１１】図７の自動車のルーフ構造における車両側面衝突時の変形状態を順次に示す概略断面図である。
【図１２】（Ａ）は図１１の車両側面衝突時の初期を、（Ｂ）は３０秒後の変形状態をそれぞれ示す部分拡大斜視図である。
【図１３】図１１の車両側面衝突時のルーフサイドレールのレールフランジが捲れ上がった状態を示す部分拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０自動車のルーフ構造
１１ルーフサイドレール
１１ａレールフランジ
１１ｂエッジ
１２ルーフリインフォースメント
１２ａルーフリインフォースメントアッパー
１２ｂルーフリインフォースメントロア
１３ブラケット
１３ａフランジ部
１３ｂ反対側の端部領域
１３ｃブラケットの縦壁
１３ｄブラケットの縦壁の縁
１４センターピラー

【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のルーフ両側縁にそれぞれ設けたルーフサイドレールと、これらのルーフサイドレールを連結するように取り付けたルーフリインフォースメントと、上記ルーフサイドレールにそれぞれ固定されていて上記ルーフリインフォースメントの端部に連結したブラケットと、を備え、上記ルーフサイドレールの車室側に突出したレールフランジの下側で上記ルーフリインフォースメントの端部が上記ブラケットに連結している自動車のルーフ構造であって、
上記ブラケットが車幅方向に延出した縦壁を有し、
上記縦壁の縁が上記ルーフリインフォースメントの長手方向の延長上に配置されていると共に、上記縁の下端が該縁の上端の位置から車両外側にずれて配置されるように上記縦壁の縁が車両外側下方へ傾斜して形成されており、
車両側面衝突時に、上記ルーフリインフォースメントの端部が上記ブラケットの縦壁に当接すると、上記ルーフリインフォースメントの端部が上記縦壁の縁にガイドされて上記レールフランジの下側に移動することを特徴とする、自動車のルーフ構造。
【請求項２】
前記ルーフリインフォースメントの端部が楔状に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の自動車のルーフ構造。

【図１】