专利名称：车辆侧部结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆侧部结构。
背景技术：
已知一种车辆侧部结构，其通过厚板的车门外侧围板和薄板的内侧围板，使前围 两侧部、前柱部、车顶纵梁部、车门槛部以及中柱部形成为封闭截面，并且在该封闭截面内 设置了由一块薄板构成的加强件(例如，参照日本特开平10-310082号公报)。另外，已知一种车辆侧部结构，其由高强度钢板形成除去侧围板后部的部分，该侧 围板通过以构成封闭截面的方式将形成有前门开口和后门开口的外侧围板和内侧围板接 合在一起而成，从而无需设置封闭截面内的加强件(例如，参照日本特开2001-334957号公 报)。而且，已知一种车辆侧部结构，其车顶加强板的一端与车顶加强件接合在一起，另 一端通过车顶纵梁内板，与拉延到该车顶纵梁内板和立柱内板的接合部为止的立柱外板接 合在一起(例如，参照日本特开平9-76938号公报的图7C)。
发明内容
本发明所要解决的课题然而，在采用由外侧围板、内侧围板以及加强件构成的三部件结构的车顶侧部中， 将出现为了确保强度而使重量增加的问题。另一方面，如果仅仅减少部件，将可能无法获得 足够的强度。本发明的目的在于，获得一种能够确保必要的强度且能够实现使车顶侧部的重量 减轻的车辆侧部结构。在本发明的第一种方式所涉及的车辆侧部结构中，车顶侧部被构成为，包括外侧 围板构件，其以车辆前后方向为长度方向，并且朝向车辆内部开口，并具有从该开口的车辆 上下方向的两端缘部延伸设置的上下一对凸缘；车顶侧部框架构件，其在与所述外侧围板 构件的上下一对凸缘接合在一起的上下一对凸缘之间，形成有朝向车辆外部凸出的外侧凸 部和朝向车辆内部凸出的内侧凸部，且在与长度方向正交的截面中，所述外侧凸部的顶壁 长度长于所述内侧凸部的顶壁长度。根据上述方式，车顶侧部通过将外侧围板构件的上下一对凸缘与车顶侧部框架构 件的上下一对凸缘接合在一起而构成。在此，车顶侧部框架构件，在与长度方向正交的截面 中，外侧凸部的顶壁长度长于内侧凸部的顶壁的长度。因此，在该车顶侧部框架构件中，其 质心在车辆内外方向(与各个凸部的凸出方向基本一致的方向)上，靠近内侧凸部的顶壁 和外侧凸部的顶壁中的后者。由此，车顶侧部框架构件在由于承受从车辆外侧施加的负荷而弯曲变形时，在作 为受压一侧的外侧凸部(的顶壁)上，应力水平被减弱。另一方面，车顶侧部框架构件的内 侧凸部由于被配置在因上述弯曲而被拉伸一侧，且相对地远离质心，因而能够有效地提高随着弯曲而产生的拉伸应力水平。即，在本车辆侧部结构中，通过使具有内侧凸 部的车顶侧 部框架构件，针对弯曲，使强度上优于受压一侧的被拉伸一侧承受相对更大的载荷，从而无 需借助增加构件或者提高材料强度等的加强结构，就能够确保所需的强度。通过这种方式，在上述方式所涉及的车辆侧部结构中，能够确保必要的强度，且能 够实现车顶侧部的轻量化。在本发明的第二种方式所涉及的车辆侧部结构中，具有车顶侧部框架构件，其被 构成为，包括外侧凸部，其以车辆前后方向为长度方向，在朝向车辆内部开口并朝向车辆 外部凸出；内侧凸部，其以车辆前后方向为长度方向，朝向车辆外部开口，并且朝向车辆内 部凸出，且顶壁的车辆上下方向上的长度短于所述外侧凸部的顶壁的车辆上下方向上的长 度；上侧凸缘，其从所述外侧凸部和内侧凸部中的一个开口端缘延伸，并与车顶板的车辆宽 度方向外端部接合在一起；下侧凸缘，其从所述外侧凸部和内侧凸部中的另一个开口端缘 延伸，并在长度方向的中央部与中柱的车辆上端部接合在一起。根据上述方式，车顶侧部框架构件，通过在上侧凸缘上与车顶板接合在一起，并且 在下侧凸缘的车辆前后方向中央部处与中柱接合在一起，从而构成车顶侧部。在此，在车顶 侧部框架构件中，外侧凸部的顶壁的车辆上下方向上的长度长于内侧凸部的顶壁的车辆上 下方向上的长度。因此，在该车顶侧部框架构件中，其质心在车辆内外方向(与各个凸部的 凸出方向基本一致的方向)上，与靠近内侧凸部的顶壁相比更靠近外侧凸部的顶壁。由此，车顶侧部框架构件在由于承受从车辆外侧传递的负荷而弯曲变形时，在作 为受压一侧的外侧凸部(的顶壁)上，应力水平被减弱。另一方面，车顶侧部框架构件的内 侧凸部由于被配置在上述弯曲时被拉伸一侧，且相对地远离质心，因而能够有效地提高随 着弯曲而产生的拉伸应力水平。即，在本车辆侧部结构中，通过使具有内侧凸部的车顶侧部 框架构件，针对弯曲，使强度上优于受压一侧的被拉伸一侧承受相对更大的载荷，从而无需 借助增加构件或者提高材料强度等的加强结构，就能够确保所需的强度。通过这种方式，在上述方式所涉及的车辆侧部结构中，无需借助高强度的材料，就 能够确保必要的强度，且能够实现车顶侧部的轻量化。在上述方式中，所述车顶侧部框架构件也可形成为，在所述各个凸部的凸出方向 上，上下的所述凸缘靠近配置在所述外侧凸部的顶壁和所述内侧凸部的顶壁中的所述内侧 凸部的顶壁，并且在与长度方向正交的截面中，当将所述外侧凸部的顶壁的长度设为L1、将 所述内侧凸部的顶壁的长度设为L2时，满足1 < L1/L2 ( 5。根据上述方式，通过将外侧凸部的顶壁和内侧凸部的顶壁的长度之比设为R(= L1/L2) > 1，能够使车顶侧部框架构件的质心相对于内侧凸部的顶壁更接近于外侧凸部的 顶壁。另外，通过将长度之比设为5，将确保内侧凸部的顶壁的长度，并且针对上述弯 曲，在被拉伸一侧能够承受足够的载荷，从而将确保所需的强度。在存在多个内外凸部的结 构中，最好将长度L1设为多个外侧凸部的长度的总和，将长度L2设为多个内侧凸部的长度 的总和。在上述方式中，所述车顶侧部框架构件也可为下述的一种结构，S卩，该结构被设 为，具有所述内侧凸部和外侧凸部各一个，且相对于所述内侧凸部，外侧凸部被配置在车辆 上侧。根据上述方式，在例如发生车辆侧面碰撞时，在一般情况下，在承受较高挤压应力的上部一侧，配置有外侧凸部。所述外侧凸部如上所述，在承受挤压的同时，应力水平被减 弱。因此，能够有效抑制受到侧面碰撞等时的车顶侧部的压曲。
在上述方式中，还可以是，在长度方向上的一个部位处，所述车顶侧部框架构件中 的所述外侧凸部的所述顶壁被夹在连接构件中的车辆外端一侧的部分和用于加强中柱的 立柱加强件中的车辆上端一侧的部分之间，所述连接构件，在车辆内端一侧与用于沿车辆 宽度方向加强车顶部的车顶加强件的车辆宽度方向端部接合在一起。根据上述方式，连接构件和立柱加强件以夹持上侧凸部的顶壁的方式而被接合。 因此，能够将被输入到中柱的负荷直接传递给与连接构件的车辆内端一侧接合在一起的车 顶加强件。在上述方式中，所述车顶侧部框架构件中的下侧的所述凸缘也可为下述的一种结 构，g卩，其与立柱内板的上端部接合在一起，所述立柱内板与所述中柱中的所述立柱加强件 一起构成封闭截面结构。根据上述方式，通过使立柱加强件与上侧凸部的顶壁接合在一起，并且使立柱内 板与下侧的凸缘接合在一起，从而使中柱在维持其封闭截面结构的状态下与车顶侧部接合 在一起。因此，在本车辆侧部结构中，能够将载荷从中柱的高刚性部分直接且有效地传递给 车顶加强件。在上述方式中，所述车顶侧部框架构件也可为由高强度钢板构成的结构。根据上述方式，能够在维持必要的强度的状态下，使车顶侧部框架构件的壁变薄， 从而能够进一步使其重量减轻。发明效果如以上说明所述，本发明所涉及的车辆侧部结构具有能够确保必要的强度且能够 实现使车顶侧部的重量减轻的优异效果。
图1为表示构成本发明的实施方式所涉及的车身侧部结构的车顶纵梁的图，是图 4中的沿1-1线截断的剖视图。图2为表示构成本发明的实施方式所涉及的车身侧部结构的车顶纵梁的图，是图 4中的沿2-2线截断的剖视图。图3为表示本发明的实施方式所涉及的车身侧部结构的立体图。图4为应用了本发明的实施方式所涉及的车身侧部结构的车身的侧视图。图5A为，与长度方向正交的截面的剖视图，表示构成本发明的实施方式所涉及的 车身侧部结构的车顶侧部框架构件的解析模型。图5B为，与长度方向正交的截面的剖视图，表示与本发明的实施方式进行比较的 比较例所涉及的车顶侧部框架构件的解析模型。图6为表示图5A、图5B所示的车顶侧部框架构件的强度的数值解析结果的线图。图7A为，与长度方向正交的截面的剖视图，表示构成本发明的实施方式所涉及的 车身侧部结构的车顶侧部框架构件的其它解析模型。图7B为表示计算截面惯性矩的线图。所述截面惯性矩为，在图7A所示的解析模 型中，在维持车顶侧部框架构件的全宽W1的状态下改变外侧凸部的宽度W2时的截面惯性矩。图7C为将外侧凸部的截面惯性矩和内侧凸部的截面惯性矩分别显示的线图，所 述截面惯性矩为，在图7A所示的解析模型中，在维持车顶侧部框架构件的全宽W1的状态下 改变外侧凸部的宽度W2时的截面惯性矩。图8为，与长度方向正交的截面的剖视图，模式化表示构成本发明的实施方式所 涉及的车身侧部结构的车顶侧部框架构件的第一变形例。图9为，与长度方向正交的截面的剖视图，模式化表示构成本发明的实施方式所 涉及的车身侧部结构的车顶侧部框架构件的第二变形例。图10为表示与本发明的实施方式进行比较的比较例所涉及的车身侧部结构的立 体图。
具体实施例方式下面，根据图1 图7，对本发明的实施方式所涉及的车辆侧部结构10进行说明。 首先，对汽车11中的该车辆侧部结构10的结构进行简单的说明，该结构是将车辆侧部结构 10应用于汽车11的前提。接着，对车辆侧部结构10的要部进行说明。并且，虽然在汽车 11的左右两边应用一对车辆侧部结构10，但是由于左右两边的车辆侧部结构10对称形成 在穿过车辆宽度方向中央的中心线的两侧，因而基本上是对一侧的车辆侧部结构10进行 说明。另外，图中适当标记的箭头FR表示车辆前后方向中的前方，箭头UP表示车辆上下方 向中的上方，箭头IN表示车辆宽度方向内侧，箭头OUT表示车辆宽度方向外侧。(汽车的基本结构)在图4中，利用从车厢内侧进行观察的模式化的侧面视图，表示了应用了车辆侧 部结构10的汽车11的一部分。如该图所示，汽车11具有车门槛12，所述车门槛12为，在车 辆宽度方向外侧的车辆下端一侧沿车辆前后方向延伸的框架构件。从车门槛12的车辆前 端部、中央部、后端部起，分别竖立设置有沿车辆上下方向延伸的作为框架构件的前柱14、 中柱16、后柱18。另外，汽车11具有沿车辆上下方向延伸的作为车顶侧部的车顶纵梁20， 所述车顶纵梁20包含将前柱14、中柱16、后柱18的上端连接在一起的框架构件。由此，汽车11的侧部上，形成有前侧车门开口部22和后侧车门开口部24。所述前 侧车门开口部22被车门槛12的车辆前部、前柱14、中柱16以及车顶纵梁20的车辆前部 包围。所述后侧车门开口部24被车门槛12的车辆后部、中柱16、后柱18以及车顶纵梁20 的车辆后部包围。并且，在中柱16和车顶纵梁20的交界处，接合有用于保持未图示的前窗玻璃的上 缘的前部车顶端缘26(参照图4的想象线)。即，前部车顶端缘26跨越形成左右对称的车 辆侧部结构10中的中柱16和车顶纵梁20的交界处。另外，如图1 图3所示，车顶纵梁20上接合有凸缘25A。所述凸缘25A形成于车 顶板25的车辆方向外端部。所述车顶板25构成汽车11的车顶。如图2和图3所示，车顶 板25中的车辆前后方向上的大致中央部上，接合有沿车辆宽度方向延伸的用于加强该车 顶板25的车顶加强件28。具体而言，车顶加强件28，其截面形成朝车辆上方开口的帽子形 状，如图2和图3所示，其在凸缘28A上，被用腻子胶粘剂等与车顶板25接合在一起。而且，如图2和图3所示，车顶加强件28中的车辆宽度方向端部，与车顶纵梁20
6中的中柱16的接合部，通过后文所述的作为连接构件的托架(加强板)30被连接在一起。 并且，在左右两边的车辆侧部结构10中，形成共同的车顶加强件28。下面，对中柱16进行补充说明。中柱16为具有封闭截面Hp的封闭截面结构体。 所述封闭截面Hp通过将截面分别呈帽子形状的立柱外板32和立柱内板34用双方的凸缘 32A、34A接合在一起的方式形成。而且，中柱16具有中柱加强件36，所述中柱加强件36具 有以被夹入的方式与立柱外板32和立柱内板34的凸缘32A、34A接合在一起的凸缘36A。 中柱加强件36将封闭截面Hp分为封闭截面Hpl、Hp2。因此，本实施方式中的中柱16被设 为由立柱外板32、立柱内板34、中柱加强件36构成的三构件结构。并且，立柱外板32与作为外侧围板构件的车顶外板38、车门槛12、前柱14、后柱 18的构成车辆外板的未图示的外板形成一体，并被一体形成在作为大型成型部件的车身外 板侧部40上，所述车顶外板38从车辆外部方向覆盖车顶纵梁20。图2显示了车顶外板38 和立柱外板32形成一体的结构。如该图所示，车顶外板38比立柱外板32更向车辆外部方 向大幅凸出。(车辆侧部结构的主要结构)图1表示图4中的沿1-1线截断的截面，图2表示同一图中的沿2-2线截断的截 面，如图1、图2所示，车顶纵梁20被构成为，以车顶侧部框架构件42为主要部分。车顶侧 部框架构件42具有外侧凸部44和内侧凸部46。所述外侧凸部44朝向车辆内部(参照图 1、图2的箭头A)开口，并且朝向车辆外部(参照图1、图2的箭头B)突出。所述内侧凸部 46在该外侧凸部44的车辆下方一侧朝向车辆外部开口，并且朝向车辆内部突出。更具体而言，车顶侧部框架构件42具有外侧顶壁52和内侧顶壁55。所述外侧顶 壁52将大致在车辆上下方向上对置的一对立壁48、50的车辆外端部分彼此连接。所述内 侧顶壁55将下侧的立壁50和在车辆下方一侧与该立壁50对置的立壁54的车辆内端部分 彼此连接。而且，外侧凸部44由一对立壁48、50和外侧顶壁52构成，内侧凸部46由一对 立壁50、52和内侧顶壁55构成。即，在车顶侧部框架构件42中，在外侧凸部44和内侧顶 壁46的交界部中，形成有成对立壁的共同的立壁50 (基本上形成一个面)。而且，车顶侧部框架构件42具有上凸缘56和下凸缘58。所述上凸缘56从外侧凸 部44中的作为上侧的开口端缘的立壁48的车辆内端延伸设置。所述下凸缘58从内侧凸 部46中的作为下侧的开口端缘的外侧顶壁52的车辆内端延伸设置。如图1和图2所示，上凸缘56与车顶板25的凸缘25A—起，通过点焊等方式与车 顶外板38 (车身外板侧部40)的上凸缘38A接合在一起。另外，下凸缘58中的如图1所示 的未存在中柱16的一部分，通过点焊等方式与车顶外板38的下凸缘38B接合在一起。在 该状态下，在车顶纵梁20中，由车顶侧部框架构件42和车顶外板38构成封闭截面结构。另一方面，如图2和图3所示，将车顶侧部框架构件42中的车顶纵梁20和中柱16 连接在一起的连接部分，在下凸缘58处，通过点焊等方式与上凸缘34B接合在一起。所述 上凸缘34B形成于立柱内板34的车辆上端。另外，形成于中柱加强件36中的车辆宽度方 向上端的上凸缘36B，从车辆外部方向一侧通过点焊等方式与车顶侧部框架构件42的外侧 顶壁52接合在一起(后文所述的接合部位J2)。并且，如图3所示，中柱加强件36的车辆 上端部，在前后方向上宽度逐渐扩大，以至从侧面观察时，大致形成T字形状。另外，如图1所示，在与长度方向正交的截面中，车顶侧部框架构件42被形成为，连结上下凸缘56、58的假想线IL位于外侧顶壁52和内侧顶壁55中的靠近内侧顶壁55的 位置上。换言之，车顶侧部框架构件42被形成为，上下凸缘56、58在车辆内外方向(参照 箭头A、箭头B)上，位于外侧顶壁52和内侧顶壁55中的靠近内侧顶壁55的位置上。而且， 如图7A所示，还可理解为，相对于穿过外侧顶壁52和内侧顶壁55的车辆内外方向中央的 中央线CL，假想线IL位于内侧顶壁55 —侧。而且，在车顶侧部框架构件42中，在将外侧顶壁52的大致沿车辆上下方向的长 度设为L1、将内侧顶壁55的大致沿车辆上下方向的长度设为L2、将它们的长度之比设为 R( = L1/L2)时，在满足1 < R彡5的关系的范围内，确定了车顶侧部框架构件42的形状和 尺寸。因此，在车顶侧部框架构件42中，从其质心C到外侧顶壁52的距离D1短于从该质 心C到内侧顶壁55的距离D2。即，在车辆侧部结构10中，车顶侧部框架构件42的质心C 位于内侧顶壁55和外侧顶壁52中更靠近外侧顶壁52的位置上。另外，如图2和图3所示，在车辆侧部结构10中，通过如上所述的托架30，中柱16 和车顶加强件28被连结在了一起。具体而言，托架30具有底板60、一对立壁62和上凸缘 64，托架30的截面呈帽子形状。所述底板60沿车辆宽度方向延伸。所述一对立壁62从底 板60的车辆前后方向两端直立设置。所述上凸缘64从各个立壁62的上缘向车辆前后方 向凸出。另外，托架30具有内凸缘66和外凸缘68。所述内凸缘66从底板60的车辆宽度 方向内端延伸出来。所述外凸缘68从各个立壁62的车辆宽度方向外端向前后两个方向凸 出o在底板60的一个部位和内凸缘66被重合在车顶加强件28的底板28B的下表面 一侧的状态下，该托架30在内凸缘66处与车顶加强件28的底板28B接合在一起。在本实 施方式中，内凸缘66和底板28B的接合部位J1具有由螺栓70和螺母72组成的连接结构。 代替该连接结构，也可用通过点焊等方式连接的焊接结构将内凸缘66和底板28B接合在一 起。另外，托架30在上凸缘64中的车辆宽度方向外端部，从车辆内部方向与车顶侧部 框架构件42的外侧顶壁52接合在一起。即，在车辆侧部结构10中，托架30的上凸缘64、 车顶侧部框架构件42的外侧顶壁52以及中柱加强件36的上凸缘36B在三者重合的状态 下被接合在一起。在本实施方式中，上凸缘64、外侧顶壁52、上凸缘36B的接合部位J2通 过点焊方式被接合在一起。由此，在车辆侧部结构10中，如上所述，中柱16和车顶加强件28通过托架30被 连接在一起。即，在车辆侧部结构10中，在中柱16和托架30这二者之间，仅仅夹持了作为 车顶侧部框架构件42 (车顶纵梁20)的平板部的外侧顶壁52，实际上可当作被直接接合在 一起的结构。另外，在本实施方式中，托架30在外凸缘68处与车顶侧部框架构件42的立壁50 接合在一起(参照图2的接合部位J3)。而且，托架30在上凸缘64中的车辆宽度方向中央 附近，与将车顶板25的凸缘25A、车顶加强件28的外凸缘28C、车顶外板38的下凸缘38B、 车顶侧部框架构件42的上凸缘56接合的接合部接合在一起(参照图2的接合部位J4)。在以上说明的车辆侧部结构10中，车顶侧部框架构件42由高强度钢板构成。本 实施方式中的高强度钢板为，例如抗拉强度在350MPa以上的汽车用钢板，有时，也将抗拉 强度在590MPa以上的钢板称为超高强度钢板。在本实施方式中，车顶侧部框架构件42由
8抗拉强度为1470MPa的超高强度钢板构成。根据以上说明，在车辆侧部结构10中，车顶纵梁20被设为由车顶外板38和车顶侧部框架构件42构成的两构件结构，并且，作为单一构件的车顶侧部框架构件42构成作为 车顶纵梁20框架的主要部分。接下来，对本实施方式的作用进行说明。在上述结构的车辆侧部结构10中，在与应用了车辆侧部结构10的汽车11中的包 含中柱16的部分侧面碰撞时，或者在翻车时，朝车辆内部(箭头A方向)施加的载荷将作 用于车顶纵梁20上。由于该载荷的作用，车顶纵梁20将向长度方向弯曲。在此，在车辆侧部结构10中，构成车顶纵梁20的车顶侧部框架构件42，由于被构 成为具有外侧凸部44和内侧凸部46，因而，其针对由侧面碰撞或翻车引起的弯曲，能够得 到足够的强度。下面，关于这个问题，对图5A所示的车顶侧部框架构件42的模型(以下、 仅称为车顶侧部框架构件42)与图5B所示的比较例进行比较，同时进行说明。比较例所涉及的车顶侧部框架构件100被设为封闭截面结构，所述封闭截面结构 通过将截面分别呈帽子形状的内板102和外板104用双方的凸缘102A、104A接合在一起而 成。因此，在比较例所涉及的车顶侧部框架构件100中，质心C位于外侧壁106和内侧壁 108之间的距离D中的大致一半距离的位置上，从质心C到外侧壁106、内侧壁108的距离 被设为D/2。该比较例中的距离D被设定为，等于从车顶侧部框架构件42的外侧顶壁52到 内侧顶壁55的距离D( = D1+D2)。另外，内板102由厚度为1. 2mm、抗拉强度为440MPa的 钢板构成，外板104由厚度为1. 8mm、抗拉强度为440MPa的钢板构成。图6显示了通过集中载荷F被输入到外侧顶壁52、外表面106的三点弯曲试验(支 承点之间的距离为800mm)对上述车顶侧部框架构件42和车顶侧部框架构件100进行评价 的数值解析结果。根据该图能够得知，车顶侧部框架构件42在强度(反力的峰值)方面优 于封闭截面结构的车顶侧部框架构件100。并且，虽然本解析模型中的车顶侧部框架构件 42由厚度为1.0mm、抗拉强度为1470Mpa的超高强度钢板构成，但是已确认，即便是由厚度 为1. 8mm、抗拉强度为440Mpa的钢板构成的车顶侧部框架构件42，也可获得同等结果。而且，根据以下所示的各个主要因素，图6所示的解析结果可被认为是由于车顶 侧部框架构件42能够在整体上承受较高的弯曲载荷(力矩)而得到的结果。即，在未具有 相当于内板102的构件的车顶侧部框架构件42中，由于质心C靠近外侧顶壁52 (Dl < D2)， 因而，在弯曲时受到挤压的外侧顶壁52 —侧，挤压应力水平被减少，从而该受压一侧的压 曲被抑制。另外，车顶侧部框架构件42由于具有内侧凸部46，因而将在该内侧凸部46处承受 较高的拉伸应力。而且，内侧凸部46的内侧顶壁55由于其距质心C的距离大大远于外侧 顶壁52，因而能够有效地提高随着弯曲而产生的内侧凸部46的拉伸应力水平。换言之，在 车辆侧部结构10中，具有内侧凸部46的车顶侧部框架构件42，针对弯曲，在强度上优于受 压一侧的被拉伸一侧承受相对更大的载荷。尤其，在车辆侧部结构10中，由于车顶侧部框架构件42的外侧顶壁52和内侧顶 壁55的长度之比R为1<R≤5，因而，将使受压一侧的挤压应力随上述弯曲而减少，并使拉 伸一侧的拉伸应力水平提高，这两种作用将被均衡的发挥，从而有助于提高弯曲强度。艮口， 通过使长度之比R > 1，能够使车顶侧部框架构件42的质心C相对于内侧顶壁55更靠近外侧顶壁52。另外，通过使长度之比R ^ 5，规定了内侧顶壁55的长度L2的下限，从而确保 了所需的强度。该下限用于保证针对弯曲，在被拉伸一侧上承受载荷负担。图7B为表示截面惯性矩I的线图。所述截面惯性矩I为，在将图7A所示的车顶侧 部框架构件42中的外侧凸部44和内侧凸部46的宽度加在一起的全宽Wl维持不变的状态 下，改变外侧凸部44的宽度W2时的截面惯性矩。一般情况下，由于已知截面惯性矩和弯曲 强度相关，因而根据该图7B能够得知，在1 < R < 5的范围内，与车顶侧部框架构件42的 厚度t无关，存在车顶侧部框架构件42的弯曲强度的峰值。这种情况也可根据图7C得知。 图7C将由外侧顶壁52产生的截面惯性矩Il和由内侧顶壁55产生的截面惯性矩12分开 显示。所述截面惯性矩为，在车顶侧部框架构件42的全宽Wl维持不变的状态下，改变外侧 凸部44的宽度W2时的截面惯性矩。即，外侧凸部44的宽度W2在宽度Wl中所占的比例越 大，截面惯性矩Il越增加，而截面惯性矩12越减少，如上所述，在1 < R < 5的范围内，将 产生存在车顶侧部框架构件42的截面惯性矩I (弯曲强度)的峰值的情况。而且，在车辆侧部结构10中，由于车顶侧部框架构件42的外侧凸部44相对于内 侧凸部46，位于车辆上方，因而在容易受到较高挤压应力的部位处，由于上述的挤压应力水 平被减少的效果，压曲被抑制。即，如图2所示，在车顶外板38比立柱外板32更向车辆外 部方向大幅突出的车身外板侧部40(汽车11)中，在一般情况下，在侧面碰撞时或者翻车 时，在车顶纵梁20 —侧将承受高于中柱16 —侧的挤压应力。因此，通过将外侧凸部44配 置在车顶侧部框架构件42中的容易承受较高挤压应力的车辆上部上，使该外侧凸部44承 受挤压应力，并在中柱16 —侧且在内侧凸部46处承受拉伸应力，从而有助于提高车顶纵梁 20整体上的强度。如以上说明所述，在车辆侧部结构10中，由于车顶侧部框架构件42的强度优于封 闭截面结构的车顶侧部框架构件100，因而无需借助加强件等，就能够确保所需的强度。因 此，在车辆侧部结构10中，无需相当于内板102的构件，就能够实现部件个数的减少和重量 的减轻。即，相对于图10的比较例，即相对于由车顶侧部框架构件100(由两个部件构成) 和车顶外板38构成的三部件结构，能够将车辆侧部结构10设为由车顶侧部框架构件42和 车顶外板38构成的两部件结构，从而实现重量的减轻。尤其，在车辆侧部结构10中，由于 车顶侧部框架构件42由高强度钢板构成，因而通过使该车顶侧部框架构件42的壁变薄，能 够进一步减轻重量。另外，在此，在车辆侧部结构10中，构成中柱16的中柱加强件36和连接于车顶加 强件28的托架30，通过外侧顶壁52被接合在一起。因此，在车辆侧部结构10中，例如侧面 碰撞时被输入到中柱16的载荷，将直接通过托架30被传递给车顶加强件28(与碰撞一侧 相反的一侧)。例如，在图10所示的比较例中，车顶侧部框架构件100的封闭截面Hr被夹在连接 于车顶加强件28的托架110和中柱加强件36之间。在该结构中，在高载荷作用时，由于车 顶侧部框架构件100 (封闭截面Hr)被挤压变形，载荷被从中柱16传递给车顶加强件28。 对此，在车辆侧部结构10中，中柱16和车顶加强件28能够不通过车顶侧部的封闭截面部， 而将侧面碰撞时的高载荷从中柱16有效地传递给车顶加强件28。由此，在车辆侧部结构 10中，中柱16的变形(向车厢内一侧所作的位移)被抑制。而且，在车辆侧部结构10中，构成中柱16的立柱内板34与车顶侧部框架构件42的下凸缘58接合在一起，并且中柱加强件36与外侧顶壁52接合在一起。因此，能够在维 持中柱16的封闭截面的状态下(在保持中柱16的封闭截面的性能的状态下)，以可传递载 荷的方式直接将该中柱16的车辆上端与托架30接合。由此，在车辆侧部结构10中，能够 直接且有效地将载荷从中柱16的高刚性部分传递给车顶加强件28。并且，在车辆侧部结构10中，即使对于车顶侧部框架构件42，也能够在维持其截 面形状(外侧凸部44、内侧凸部46)的状态下，以可传递载荷的方式直接将被设为了封闭截 面的中柱16的车辆上端与托架30接合在一起。而且，在图10所示的比较例中，由于具有由内板102和外板104构成的车顶侧部 框架构件100，因而板材重合部分较多，从而难于通过焊接方式将托架110的车辆宽度方向 外端与车顶侧部框架构件100接合在一起。对此，在车辆侧部结构10中，如上所述，能够将 上凸缘64、外侧顶壁52和上凸缘36B设为通过点焊方式接合的接合部位J2。并且，根据图6能够得知，构成车辆侧部结构10的车顶侧部框架构件42的刚性低 于车顶侧部框架构件100。但是，由于车顶侧部框架构件100为了确保针对弯曲所需的强度 而刚性过大，因而针对该车顶侧部框架构件100，当刚性降低成如图6所示程度时，也没有 问题。另一方面，车顶侧部框架构件42通过将外侧顶壁52 (外侧凸部44)的截面惯性矩Il 与内侧顶壁55(内侧凸部46)的截面惯性矩12叠加，从而具有图7B和图7C所示的峰值附 近的截面惯性矩I。因此，车顶侧部框架构件42，与仅仅除去内板102的外板104或者具有 内侧凸部46但处于1 < RS 5范围之外的结构相比较，其刚性已被提高。另外，在上述实施方式中，虽然显示了连结车顶侧部框架构件42的上下凸缘56、 58的假想线IL位于与靠近外侧顶壁52相比更靠近内侧顶壁55的位置(相对于图7A所示 的中央线CL，被配置在内侧顶壁55—侧)上的示例，但是本发明并不限于此。因此，例如， 如图8所示，也可设为假想线IL与穿过外侧顶壁52和内侧顶壁55的车辆内外方向中央的 中央线CL合二为一的结构，如图9所示，也可设为假想线IL位于与靠近内侧顶壁55相比 更靠近外侧顶壁52的位置上的结构(相对于中央线CL，假想线IL位于外侧顶壁52—侧的 位置上的结构)。而且，在上述实施方式中，虽然显示了车顶侧部框架构件42由高强度钢板构成的 示例，但是本发明并不限于此。例如，也可用普通钢(普通的汽车用钢板)构成车顶侧部框 架构件42。即使在这种情况下，在车辆侧部结构10中，随着减少相当于内板102的部件，也 能够取得使其重量减轻的效果。
权利要求
一种车辆侧部结构，其中，车顶侧部被构成为，包括外侧围板构件，其以车辆前后方向为长度方向，并且朝向车辆内部开口，并具有从该开口的车辆上下方向的两端缘部延伸设置的上下一对凸缘；车顶侧部框架构件，在与所述外侧围板构件的上下一对凸缘接合在一起的上下一对凸缘之间，形成有朝向车辆外部凸出的外侧凸部和朝向车辆内部凸出的内侧凸部，且在与长度方向正交的截面中，所述外侧凸部的顶壁长度长于所述内侧凸部的顶壁长度。
2.—种车辆侧部结构，其具有车顶侧部框架构件，所述车顶侧部框架构件被构成为，包括外侧凸部，其以车辆前后方向为长度方向，朝向车辆内部开口并朝向车辆外部凸出；内侧凸部，其以车辆前后方向为长度方向，朝向车辆外部开口并朝向车辆内部凸出，且 顶壁的车辆上下方向上的长度短于所述外侧凸部的顶壁的车辆上下方向上的长度；上侧凸缘，其从所述外侧凸部和内侧凸部中的一个开口端缘延伸，并与车顶板的车辆 宽度方向外端部接合在一起；下侧凸缘，其从所述外侧凸部和内侧凸部中的另一个开口端缘延伸，并在长度方向的 中央部与中柱的车辆上端部接合在一起。
3.如权利要求1或2所述的车辆侧部结构，所述车顶侧部框架构件被形成为，在所述各个凸部的凸出方向上，上下的所述凸缘靠近配置在所述外侧凸部的顶壁和所 述内侧凸部的顶壁中的所述内侧凸部的顶壁，并且在与长度方向正交的截面中，当将所述外侧凸部的顶壁长度设为L1、将所述内侧 凸部的顶壁长度设为L2时，满足1 < L1/L2 ( 5。
4.如权利要求1至3中的任意一项所述的车辆侧部结构，所述车顶侧部框架构件被构 成为，具有一个所述内侧凸部和一个外侧凸部，且相对于所述内侧凸部，外侧凸部被配置在 车辆上侧。
5.如权利要求1至4中的任意一项所述的车辆侧部结构，在长度方向的中央部处，所述车顶侧部框架构件中的所述外侧凸部的所述顶壁被夹在 连接构件中的车辆外端一侧部分和用于加强中柱的立柱加强件中的车辆上端一侧部分之 间，其中，所述连接构件，在车辆内端一侧与用于沿车辆宽度方向加强车顶部的车顶加强件 的车辆宽度方向端部接合在一起。
6.如权利要求5所述的车辆侧部结构，所述车顶侧部框架构件中的下侧的所述凸缘与立柱内板的上端部接合在一起，所述立 柱内板与所述中柱中的所述立柱加强件一起构成封闭截面结构。
7.如权利要求1至6中的任意一项所述的车辆侧部结构，所述车顶侧部框架构件由高强度钢板构成。
全文摘要
本发明提供一种能够确保必要的强度且能够实现使车顶侧部的重量减轻的车辆侧部结构。在该车辆侧部结构中，构成车辆侧部结构(10)的车顶纵梁(20)具有车顶外板(38)，其以车辆前后方向为长度方向，并且朝向车辆内部开口，并具有上下一对凸缘(38A)、(38B)；车顶侧部框架构件(42)，其在上下一对凸缘(56)、(58)处与车顶外板(38)的上下一对凸缘(38A)、(38B)接合在一起。车顶侧部框架构件(42)在上下凸缘(56)、(58)之间，具有朝向车辆外部凸出的外侧凸部(44)和朝向车辆内部凸出的内侧凸部(46)，且在与长度方向正交的截面中，外侧凸部(44)的顶壁(52)的长度(L1)长于内侧凸部(46)的顶壁(55)的长度(L2)。
文档编号B62D25/04GK101835674SQ20088010700
公开日2010年9月15日 申请日期2008年12月1日 优先权日2008年12月1日
发明者古迫诚司, 竹田英生 申请人:丰田自动车株式会社