自動車のルーフ補強構造

【課題】車両側面衝突時に、センターフレームが撓んで変形しないようにした、自動車ルーフ補強構造を提供する。
【解決手段】ムーンルーフ等の開口部の前後方向中間付近にて両端がそれぞれ左右のルーフサイドレール１２，１３付近まで横方向に延びるセンターフレーム１１と、センターフレームの両端をそれぞれ左右のルーフサイドレールに連結する一対のブラケット１４，１５と、を備え、各ブラケット１４，１５は凸状の湾曲部を有し、その内端より高い中間位置に第１の折曲部１４ｃ，１５ｃを形成し、その外端近傍に第１の折曲部より低位置に第２の折曲部１４ｄ，１５ｄを設け、車両側面衝突時に、センターフレームから荷重が加えられたとき、衝突側に配設したブラケット１４と対向する側のブラケット１５の第１及び第２の折曲部が折れ曲がって、センターフレームを下方へ移動させるモーメントの発生を抑制する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のルーフ補強構造に係り、特に、所謂ムーンルーフ等の開口部を備えたルーフ補強構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車のルーフにおいては、図１０に示すように、車両側面衝突時におけるルーフサイドレール（図示せず）の変形を抑止するためのルーフ補強構造１が設けられている。補強構造１は、左右のルーフサイドレールを前端，中央付近及び後端にてそれぞれ横方向に互いに連結するルーフパネルリインフォースメント２，３，４を備えている。
このような構成により、例えば図１０にて矢印で示すように右方から荷重が加えられたとき、これらの荷重が右方のルーフサイドレールからそれぞれ各ルーフパネルリインフォースメント２，３，４を介して左方のルーフサイドレールに伝達され、ルーフサイドレールの変形が抑制されるようになっている。
【０００３】
ところで、近年、例えば所謂サンルーフ，ムーンルーフ等の開口部を設けたルーフを有する自動車が普及している。このような自動車においてはルーフ開口部が存在することから、前述したルーフパネルリインフォースメント２，３，４のうち、センターリインフォースメント３は設けることができない。
【０００４】
このため、図１１に示すように、上記センターリインフォースメント３の代わりに、自動車のルーフに設けられた例えばムーンルーフユニット５内にて、ムーンルーフユニットの左右のフレーム５ａ，５ｂを前後方向中央付近で横方向に互いに連結するセンターフレーム６を設けるようにしている。
【０００５】
このようなルーフ補強構造７においては、センターフレーム６は、より詳細には例えば図１２に示すように構成されている。即ち、図１２において、センターフレーム６は、横方向にほぼ水平に延びていると共に、両端にて、それぞれブラケット８を介してルーフサイドレール９に連結されている。
【０００６】
ここで、上記センターフレーム６は、図１２及び図１３に示すように、鋼製の一枚板材から構成されていて、両端が斜め上方に延びており、その先端がブラケット８の上端付近に対して連結されるようになっている。上記ブラケット８は、同様に鋼製であって、横方向にほぼ水平に延びており、内端がセンターフレーム６の先端に連結されると共に、外端がルーフサイドレール９のレールインナー９ａに連結されている。ルーフサイドレール９のレールインナー９ａの内側のやや下方には、車両前後方向に延びるインフレータ９ｂが配置されている。
【０００７】
このような構成のルーフ補強構造７によれば、例えば図１１にて矢印Ａで示すように右方から荷重が加えられたとき、これらの荷重が右方のルーフサイドレール９からそれぞれ前端及び後端のルーフパネルリインフォースメント２，４及びセンターフレーム６を介して左方のルーフサイドレール９に伝達され、右方のルーフサイドレール９の変形が抑制されるようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述した自動車のルーフ補強構造７にあっては、センターフレーム６が一枚板構成であって、横方向にほぼ水平に延びていると共に、その両端が斜め上方に延びている。このため、車両側面衝突時に、荷重が図１１及び図１２にて矢印Ａで示すように、一側のルーフサイドレール９に作用すると、図１２に示すように、ブラケット８には力Ｆが加えられることになり、さらに曲げモーメントＭが発生する。従って、衝突側のルーフサイドレール９及びセンターフレーム６の車室内への進入を抑制することが必要である。
【０００９】
ところが、ブラケット８の強度を高めると、場合によっては、図１４に示すように、車両側面衝突時に、センターフレーム６に上方或いは下方への折れ６ａが発生することがあり、却ってセンターフレーム６の車室内への進入を促進することになってしまう。ブラケット８の強度を高めると、上記曲げモーメントＭが増大するためであると考えられる。
【００１０】
従って、センターフレーム６の折れを阻止するためには、センターフレーム６の強度をさらに高めたり、曲げモーメントＭを低減する必要がある。ところが、センターフレーム６の強度を高めるためには、センターフレーム６の断面積を大きくしたり、板厚を厚くしなければならないが、設置スペースの関係から、断面積を大きくすることは実質的に困難であると共に、板厚を厚くするためには、センターフレーム６自体が平板状であることから、大幅に板厚を厚くしなければならず、対質量効率が低下してしまうことになる。
【００１１】
これに対して、上記曲げモーメントＭを低減するために、ブラケット８自体の剛性を低くする方法が知られている。
この場合、図１５（Ｂ）に示すように、例えば一つの折曲部８ａを設けて、ブラケット８を弱体化することにより、折曲部８ａを備えないブラケット８（図１５（Ａ））と比較して、ブラケット８及びルーフサイドレール９の連結点とブラケット８及びセンターフレーム６の連結点とのずれをＬ１からＬ２に小さくする（Ｌ２＜Ｌ１）ことによって、曲げモーメントがｍに低減（ｍ＜Ｍ）される。
【００１２】
しかしながら、このようにブラケット８を弱体化すると、衝突側のブラケット８における曲げモーメントＭは低減されるが、図１６に示すように、衝突側に配設されたブラケットに対向する側に配設されたブラケット８は折曲部８ａにて折れ曲がり、折曲部８ａまわりに斜め下方に向かうモーメントＭ’が発生することになる。このようなモーメントＭ’によって、図１７に示すように、センターフレーム６の反対側において、下向きの折れ６ｂが発生するため、下向きに折れた部分６ｂが車室内に突出する虞れがある。
【００１３】
本発明は、以上の点に鑑み、車両側面衝突時に、ルーフサイドレールの内側への侵入が低減されると共に、センターフレームの下方へ撓む変形を抑制して室内空間を確保した、自動車のルーフ補強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】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明は、自動車のルーフに設けられたムーンルーフ等の開口部の前後方向中間付近にて両端がそれぞれ左右のルーフサイドレール付近まで横方向に延びるセンターフレームと、このセンターフレームの両端をそれぞれ左右のルーフサイドレールに連結する一対のブラケットと、を備えた自動車のルーフ補強構造において、上記一対のブラケットがそれぞれ湾曲して形成され、この湾曲部に第１の折曲部と第２の折曲部とがそれぞれ異なる高さ位置に形成されて成ることを特徴としている。
【００１５】
好ましくは、上記一対のブラケットは、それぞれ上方に向かって凸状に湾曲して形成されていて、各ブラケットの内端側の連結部をセンターフレームに連結すると共に、各ブラケットの外端側の連結部を、内端側の連結部より低位置に設定してルーフサイドレールに連結して配設され、各ブラケットには、その内端より高い中間位置に第１の折曲部が設けられ、さらに、その外端近傍には第１の折曲部より低位置に第２の折曲部が設けられている。
【００１６】
上記構成において、好ましくは、車両側面衝突時に、衝突側に配設されたブラケットと対向する側に配設されたブラケットに対して、センターフレームから水平方向の荷重が加えられたとき、該対向配設されたブラケットの第１及び第２の折曲部が互いに逆方向に折れ曲がる。
【００１７】
本発明による自動車のルーフ補強構造において、好ましくは、各ブラケットは、各ルーフサイドレールの内側下方に沿って配置されたインフレータを車幅方向に関してそれぞれ迂回するように湾曲した湾曲部を有し、この湾曲部に第１の折曲部及び第２の折曲部が形成されていて、衝突側に配設されたブラケットに対向する側に配設されたブラケットに対して、センターフレームから水平方向の荷重が加えられたとき、該対向配設されたブラケットの湾曲部が第１の折曲部及び上記第２の折曲部にて座屈して、ブラケットがインフレータに向かって水平に移動し、センターフレームを下方へ移動させるモーメントの発生を抑制する。
【００１８】
本発明において、各ブラケットの第１の折曲部及び第２の折曲部は、好ましくは肉薄に形成されて成る。上記センターフレームは、二枚の板材を互いに接合することにより構成されていてよい。
【発明の効果】
【００１９】
上記構成によれば、各ブラケットが湾曲形状、好ましくは上方に向かって凸状に湾曲していると共に、ブラケットの外端と内端のそれぞれルーフサイドレール及びセンターフレームへの連結高さがずれているので、車両側面衝突時に、ルーフサイドレールから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センターフレーム及び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、ルーフサイドレールに加えられる荷重が軽減される。
【００２０】
さらに、ブラケットの内端より上側に位置する中間位置に内側の第１の折曲部が、また外端付近に外側の第２の折曲部が設けられているので、車両側面衝突時に、ルーフサイドレールから内側に向かって荷重が加えられると、この荷重により曲げモーメントが各折曲部に作用する。
【００２１】
車両側面衝突時に、衝突側と反対側のブラケットにおいて、センターフレームによって内側から外側に向かう水平方向の荷重が加えられたとき、各折曲部が互いに逆方向に折れ曲がり、ブラケット自体が水平に移動してインフレータに向かうことで、センターフレームを下側に曲げさせるモーメントの発生を抑制する。
【００２２】
センターフレームが、二枚の板材を互いに接合することにより構成されている場合には、センターフレームの断面積を大きくすることなく、また板厚を増大させることなく、簡単な構成により低コストで、センターフレームの強度を高めて、センターフレームの折れを効果的に抑制することができる。
【００２３】
このようにして、本発明によれば、車両側面衝突時に一側のルーフサイドレールから内側に向かって荷重が作用したとき、この荷重が反対側のルーフサイドレールにも伝達されることによって、当該ルーフサイドレールの内側への変形が抑制される。さらに、本発明によれば、車両側面衝突時に、衝突側に配設されたブラケットに対向する側に配設されたブラケット周辺に下向きに折れ乃至は曲がりが発生するのを抑制するために、インフレータに向けて水平に荷重が流れるモードを作り出す。よって、センターフレームが下方に撓んで変形することを防止できて、室内空間を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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１は、本発明による自動車のルーフ補強構造の一実施形態の構成例を示している。図１において、自動車のルーフ補強構造１０は、図１１に示した従来のムーンルーフを備えた自動車のルーフに適用されるようになっており、センターフレーム１１と、このセンターフレーム１１の両端をそれぞれ左右のルーフサイドレール１２，１３に連結するブラケット１４，１５と、から構成されている。
【００２５】
センターフレーム１１は、例えば鋼製であって、図４に示すように図１１におけるムーンルーフユニット５と同様の構成のムーンルーフユニット１６内に備えられており、両端がそれぞれ左右のルーフサイドレール１２，１３付近まで横方向に延びている。
ここで、上記センターフレーム１１は、図５及び図６に示すように、二枚の平板状の板材１１ａ，１１ｂを重ね合わせて互いに接合することにより構成されている。
【００２６】
上記ブラケット１４，１５は、例えば鋼製にて互いに左右対称に構成され、図１２に示した従来のブラケット８と比較して、図２及び図３に示すように、インフレータ１７を上側に迂回するように、上方に向かって凸状に湾曲して形成されている。
【００２７】
さらに、上記ブラケット１４，１５は、図２及び図６に示すように、その内端部にほぼ水平な端面が形成されており、この水平な端面にセンターフレーム１１の両端が載置される。そして、ブラケット１４，１５の内端部は、固定ボルト１４ａ，１５ａによりセンターフレーム１１に連結されている。これにより、センターフレーム１１は所定高さに保持される。
【００２８】
ブラケット１４，１５の外端部は、図２及び図６に示すように、ブラケット１４，１５の内端部のセンターフレーム１１に対する連結位置より低い位置で、ルーフサイドレール１２，１３のインナーレール１２ａ，１３ａに対して、固定ボルト１４ｂ，１５ｂにより連結されている。
【００２９】
さらに、ブラケット１４，１５は、内端より高い中間位置、図示の場合、最も高い位置に、第１の折曲部１４ｃ，１５ｃが設けられていると共に、外端付近、具体的には外端の固定ボルト１４ｂ，１５ｂより僅かに上方の位置に、第２の折曲部１４ｄ，１５ｄが設けられている。
ここで、このような折曲部１４ｃ，１４ｄ，１５ｃ，１５ｄは、ブラケット１４，１５の厚みを薄く、肉薄に形成することにより、上記ブラケット１４，１５に容易に設けられる。図示するように、折曲部１４ｃ，１４ｄ，１５ｃ，１５ｄは、ブラケット１４，１５におけるインフレータ１７を上側に迂回する湾曲形状の湾曲部１４ｅ，１５ｅに形成されている。尤も、インフレータ１７が配設されていなければ、折曲部１４ｃ，１４ｄ，１５ｃ，１５ｄは下側に湾曲する形状に形成され得ることは言うまでもない。
【００３０】
これにより、車両側面衝突時に、図６にて矢印Ｂで示すように、右方のルーフサイドレール１２に対して荷重が作用すると、横方向の力Ｆがセンターフレーム１１を介して左方のルーフサイドレール１３に伝達される。その際に、衝突側のブラケット１４においては、内側の第１の折曲部１４ｃと外側の第２の折曲部１４ｄには同じ方向に、即ち、上方に向かって時計回りのモーメントＭ３，Ｍ４が発生し、左方のルーフサイドレール１３に連結した反対側のブラケット１５においては、第２の折曲部１５ｄを中心に半時計回りに回転するような曲げモーメントＭ１が作用し、また内側の第１の折曲部１５ｃを中心に時計回りに回転するような曲げモーメントＭ２が作用することになる。
【００３１】
従って、車両側面衝突時に、荷重が図６にて矢印Ｂで示すように、右方のルーフサイドレール１２に作用すると、この荷重がセンターフレーム１１を介して左方のルーフサイドレール１３に伝達されると共に、ブラケット１４，１５の折曲部１４ｃ，１４ｄ，１５ｃ，１５ｄで折れ又は曲がりが発生することにより、例えば車両側面衝突時から所定時間経過後には、図７に示すように、ブラケット１４，１５の折れによる変形に基づいて、センターフレーム１１が左方に向かって移動することになる。
【００３２】
この場合、図８（Ａ）に示すように、衝突側のブラケット１４が、それぞれ折曲部１４ｃ，１４ｄにて折れ曲がると共に、図８（Ｂ）に示すように、衝突側とは反対の位置にあるブラケット１５が、それぞれ折曲部１５ｃ，１５ｄにて折れ曲がることによって、センターフレーム１１の下方への移動が抑制され得ることになる。
【００３３】
このとき、衝突側とは反対側に配置されているブラケット１５に関して、図９に示すように、センターフレーム１１側から力Ｆが加えられると、第１の折曲部１５ｃでは、時計回りの曲げモーメントＭ２が発生すると共に、第２の折曲部１５ｄでは、半時計回りの曲げモーメントＭ１が発生する。
従って、ブラケット１５の湾曲部１５ｅが折曲部１５ｃ，１５ｄにより座屈して、ブラケット１５自体がそのまま水平に外側に移動してインフレータ１７に衝接する。このように、ブラケット１５自体が水平移動することで、即ち、ブラケット１５自体がインフレータ１７の上側或いは下側にずれるように移動しないことで、センターフレーム１１を上側或いは下側に折り曲げるようなモーメントの発生が抑制される。
【００３４】
これにより、衝突側に配設されたブラケット１４に対向する側に配設されたブラケット１５に連結したセンターフレーム１１には、下方へ折れ曲がろうとするモーメントが抑制される。よって、センターフレーム１１の下方への変形が抑制されることになる。また、センターフレーム１１自体が二枚構造により高い剛性を有していることと相まって、センターフレーム１１の下方への変形がさらに抑制されている。
この場合、センターフレーム１１は、二枚の板材を互いに接合することにより構成されているので、センターフレーム１１の断面積を大きくしたり、板厚を厚くする必要がなく、簡単な構成により容易に強度が高められ得ることになる。
【００３５】
以上述べたように、本発明の実施形態に係る自動車のルーフ補強構造によれば、車両側面衝突時に、衝突側に配設されたブラケットに対向する側に配設されたブラケットの周辺に下向きに折れが発生するのを抑制するために、インフレータに向けて水平に荷重が流れるモードを作り出す。
よって、センターフレーム１１が下方に撓んで変形することを防止できて、室内空間を確保できる。
【００３６】
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することができる。
上述した実施形態においては、所謂ムーンルーフを備えた自動車のルーフに本発明を適用した場合について説明したが、これに限らず、例えばサンルーフ等の他の種類の開口部を備えた自動車のルーフについても、本発明を適用し得ることは明らかである。また、第１の折曲部が第２の折曲部よりも高い位置に設定される場合に限らず、第２の折曲部が第１の折曲部よりも高い位置に設定されるようにブラケットを構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明による自動車のルーフ補強構造の一実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１に示すルーフ補強構造の要部構成の部分断面図である。
【図３】図１に示すルーフ補強構造のブラケットを示す斜視図である。
【図４】図１に示すルーフ補強構造において、センターフレームのムーンルーフユニットへの装着状態を示す概略斜視図である。
【図５】図１に示すルーフ補強構造のセンターフレームの斜視図である。
【図６】図１のルーフ補強構造におけるブラケットの取付状態の部分拡大断面図である。
【図７】図１のルーフ補強構造における車両側面衝突時から所定時間後の状態を示す概略断面図である。
【図８】図７の状態における（Ａ）衝突側のブラケット及び（Ｂ）反対側のブラケットの変形状態を示す部分拡大断面図である。
【図９】図１のルーフ補強構造において、車両側面衝突時のルーフサイドレール，ブラケット及びセンターフレームに発生する曲げモーメントを示す模式図である。
【図１０】従来の通常のルーフ構造を示す概略平面図である。
【図１１】従来のムーンルーフ構造を示す概略平面図である。
【図１２】従来のルーフ補強構造の一例の構成の要部概略断面図である。
【図１３】図１２のルーフ補強構造において、センターフレームの構造を示す概略斜視図である。
【図１４】図１２のルーフ補強構造において、車両側面衝突時から所定時間経過後の状態を示す概略断面図である。
【図１５】図１２のルーフ補強構造において、ルーフサイドレール，ブラケット及びセンターフレームに発生する（Ａ）曲げモーメント及び（Ｂ）ブラケット弱体化後の曲げモーメントをそれぞれ示す模式図である。
【図１６】図１２のルーフ補強構造において、ブラケット弱体化後の車両側面衝突時のルーフサイドレール，ブラケット及びセンターフレームに発生する曲げモーメントを示す模式図である。
【図１７】図１２のルーフ補強構造において、ブラケット弱体化後の車両側面衝突時から所定時間経過後の状態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０自動車のルーフ補強構造
１１センターフレーム
１２，１３ルーフサイドレール
１４，１５ブラケット
１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ固定ボルト
１４ｃ，１５ｃ第１の折曲部
１４ｄ，１５ｄ第２の折曲部
１６ムーンルーフユニット
１７インフレータ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のルーフに設けられたムーンルーフ等の開口部の前後方向中間付近にて両端がそれぞれ左右のルーフサイドレール付近まで横方向に延びるセンターフレームと、このセンターフレームの両端をそれぞれ左右のルーフサイドレールに連結する一対のブラケットと、を備えた自動車のルーフ補強構造において、
上記一対のブラケットが、それぞれ湾曲して形成され、該湾曲部に第１の折曲部と第２の折曲部とがそれぞれ異なる高さ位置に形成されて成ることを特徴とする、自動車のルーフ補強構造。
【請求項２】
自動車のルーフに設けられたムーンルーフ等の開口部の前後方向中間付近にて両端がそれぞれ左右のルーフサイドレール付近まで横方向に延びるセンターフレームと、このセンターフレームの両端をそれぞれ左右のルーフサイドレールに連結する一対のブラケットと、を備えた自動車のルーフ補強構造において、
上記一対のブラケットが、それぞれ上方に向かって凸状に湾曲して形成されていて、該各ブラケットの内端側の連結部をセンターフレームに連結すると共に、該各ブラケットの外端側の連結部を、上記内端側の連結部より低位置に設定して上記ルーフサイドレールに連結して配設されており、
上記各ブラケットには、その内端より高い中間位置に第１の折曲部が設けられ、さらに、その外端近傍には該第１の折曲部より低位置に第２の折曲部が設けられていることを特徴とする、自動車のルーフ補強構造。
【請求項３】
車両側面衝突時に、衝突側に配設されたブラケットに対向する側に配設されたブラケットに対して、前記センターフレームから水平方向の荷重が加えられたとき、該対向配設されたブラケットの第１及び第２の折曲部が互いに逆方向に折れ曲がることを特徴とする、請求項１又は２に記載の自動車のルーフ補強構造。
【請求項４】
前記各ブラケットが、各ルーフサイドレールの内側下方に沿って配置されたインフレータを車幅方向に関してそれぞれ迂回するように湾曲した湾曲部を有し、
前記第１の折曲部及び前記第２の折曲部が上記湾曲部に形成されていて、
車両側面衝突時に、衝突側に配設されたブラケットと対向する側に配設されたブラケットに対して、前記センターフレームから水平方向の荷重が加えられたとき、該対向配設されたブラケットの湾曲部が上記第１の折曲部及び上記第２の折曲部にて座屈して、上記ブラケットが上記インフレータに向かって水平に移動し、センターフレームを下方へ移動させるモーメントの発生を抑制することを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の自動車のルーフ補強構造。
【請求項５】
前記各ブラケットの第１の折曲部及び第２の折曲部が肉薄に形成されて成ることを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載の自動車のルーフ補強構造。
【請求項６】
前記センターフレームが、二枚の板材を互いに接合することにより構成されていることを特徴とする、請求項１，２又は４に記載の自動車のルーフ補強構造。

【図１】