JP4928292B2

JP4928292B2 - Car roof structure

Info

Publication number: JP4928292B2
Application number: JP2007023415A
Authority: JP
Inventors: 幸司福本
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2007-02-01
Filing date: 2007-02-01
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2027-02-01
Also published as: JP2008189066A

Description

本発明は、アルミニウム合金製ルーフボウによって支持されるルーフパネルの、熱膨張による変形の問題を解決した、自動車ルーフ構造に関するものである。なお、本発明に係るルーフボウ（ルーフ支持部材）は、ルーフパネルリインフォースメント、ルーフパネルＲ／Ｆ、ルーフリインフォースメントなどとも別称される。 The invention, of the roof panel which is supported by an aluminum alloy roof bow, solved the deformation problems due to thermal expansion, are those concerning the automobile roof structure. The roof bow (roof support member) according to the present invention is also referred to as a roof panel reinforcement, a roof panel R / F, a roof reinforcement, or the like.

自動車上部車体構造は、ルーフパネルと、ヘッダーパネルやルーフボウなどのルーフ補強材、ルーフサイドレール、サイドパネルアウタ（ルーフサイドアウタパネルあるいはサイドメンバアウタパネルなどとも言う）とサイドパネルインナ（ルーフサイドインナパネルあるいはサイドメンバインナパネルなどとも言う）などで構成される。 The car upper body structure consists of a roof panel, roof reinforcement such as a header panel and a roof bow, a roof side rail, a side panel outer (also referred to as a roof side outer panel or a side member outer panel), and a side panel inner (a roof side inner panel or side). Member inner panel).

周知の通り、現状の自動車のルーフ（屋根）の多くは、鋼製（鋼板）パネルからなっている。これに対して、自動車の走行性や操作性を向上するために、自動車車体上部の軽量化が有効である。また、自動車車体上部の軽量化は、近年の排気ガス等による地球環境問題に対する、自動車の燃費向上の点からも有効である。このため、上記した自動車の上部車体構造においても、例えば、ルーフパネルやルーフボウなどの部材を、従来の鋼製に代わって、より軽量なアルミニウム合金製とする構造が提案乃至適用されつつある。 As is well known, many of the current automobile roofs are made of steel (steel plate) panels. On the other hand, in order to improve the running performance and operability of the automobile, it is effective to reduce the weight of the upper part of the automobile body. Further, the weight reduction of the upper part of the automobile body is also effective from the viewpoint of improving the fuel efficiency of automobiles against the global environmental problems caused by exhaust gases and the like in recent years. For this reason, in the above-described upper body structure of an automobile, for example, a structure in which a member such as a roof panel or a roof bow is made of a lighter aluminum alloy instead of the conventional steel is being proposed or applied.

しかし、自動車上部車体構造全てにアルミニウム合金材を使用した場合に、車体衝突時の車体の剛性確保が難しくなる。また、アルミニウム合金材は鋼材に比べれば成形しにくいため、自動車上部車体構造の構成部材に、全てアルミニウム合金材を使用した場合、部材の成形や車体の組み立てが、鋼材に比べれば、やりにくい問題もある。 However, when an aluminum alloy material is used for all the upper car body structures of an automobile, it becomes difficult to ensure the rigidity of the car body at the time of a car body collision. In addition, since aluminum alloy materials are harder to form than steel materials, when all aluminum alloy materials are used for the components of the upper car body structure, it is difficult to form the members and assemble the car body compared to steel materials. There is also.

このため、アルミニウム合金材の使用は、ルーフパネルやルーフボウなどの部材に限定して、他の構成部材を鋼材とした自動車上部の複合車体構造（ハイブリッド構造）とする方が合理的である。自動車上部車体構造を、このような鋼材との複合構造にした場合でも、全てを鋼材とした場合に比して、アルミニウム合金材使用による上部車体構造の軽量化効果は大きい。 For this reason, it is more reasonable to use an aluminum alloy material as a composite vehicle body structure (hybrid structure) on the upper part of an automobile, which is limited to members such as a roof panel and a roof bow, and other constituent members are steel materials. Even when the automobile upper body structure is a composite structure with such a steel material, the weight reduction effect of the upper body structure by using the aluminum alloy material is greater than when all the steel material is used.

ただ、ルーフパネルやルーフボウなどの部材に、部分的にアルミニウム合金材を使用して、他の構成部材を鋼材とした、自動車上部の複合車体構造（ハイブリッド構造）では、これら各部材に要求される強度や張り剛性などの機械的特性の確保などの他に、特に、熱ひずみ対策が必要となる。 However, a composite body structure (hybrid structure) in the upper part of an automobile in which an aluminum alloy material is partially used for members such as a roof panel and a roof bow and other constituent members are steel materials is required for each of these members. In addition to securing mechanical properties such as strength and stiffness, it is particularly necessary to take measures against heat distortion.

例えば、アルミニウム合金材と鋼材とでは、線膨張係数が大きく違う。アルミニウム合金の線膨張係数は鋼の約２倍である。これによって、組み立てられた車体の塗装後に、塗料の熱硬化のための焼き付け硬化処理で加熱された際に、熱による膨張変形量が異なって、アルミニウム合金製の部材側に大きなひずみ変形が生じる。例えば、上記塗装焼き付け硬化処理工程では、加熱温度が低く、処理時間が短くても、１７０℃×２０分程度の加熱処理が行なわれる。しかし、このような、比較的低温短時間の加熱によっても、アルミニウム合金側の膨張変形が大きくなり、熱ひずみが生じる。 For example, the linear expansion coefficient differs greatly between an aluminum alloy material and a steel material. The linear expansion coefficient of aluminum alloy is about twice that of steel. As a result, when the assembled vehicle body is heated by a bake hardening process for heat hardening of the paint, the amount of expansion deformation due to heat differs, and a large strain deformation occurs on the aluminum alloy member side. For example, in the paint baking and curing process, even if the heating temperature is low and the processing time is short, the heating process is performed at about 170 ° C. for about 20 minutes. However, even by heating at such a relatively low temperature for a short time, expansion deformation on the aluminum alloy side becomes large and thermal distortion occurs.

このため、従来から、自動車上部のハイブリッド構造における、熱ひずみ対策が種々提案されている。例えば、アルミニウム合金製ルーフパネルの熱ひずみが生じた場合でも、ルーフパネル側縁部と、ルーフサイドレールやサイドメンバアウタパネルとの取り付け部に変形が生じない対策が提案されている。これは、自動車ルーフの取り付け構造を工夫したり、接合用樹脂を加熱により発泡するタイプの熱発泡型樹脂として柔らかくして接合したりするものである（例えば、特許文献１、２参照) 。また、アルミニウム合金からなるルーフパネルにおける車体側面側に L字状に折り曲げたフランジ部を設け、このフランジ部に凸型のビードを設けて、このフランジ部の凸型のビード以外の平坦部分において、自動車上部車体構造と接合する構造も提案されている（特許文献３）。
特開２００４−１３０９８５号公報特開２００４−１３０９８６号公報特開２００５−３４３２９５号公報 For this reason, various countermeasures against heat distortion have been conventionally proposed in the hybrid structure of the upper part of an automobile. For example, even when heat distortion occurs in an aluminum alloy roof panel, a countermeasure has been proposed in which the roof panel side edge and the attachment portion between the roof side rail and the side member outer panel are not deformed. In this method, the mounting structure of the automobile roof is devised, or the bonding resin is softly bonded as a type of thermally foaming resin that is foamed by heating (see, for example, Patent Documents 1 and 2). Further, a flange portion bent in an L shape is provided on the side surface of the vehicle body in the roof panel made of an aluminum alloy, and a convex bead is provided on the flange portion, and in a flat portion other than the convex bead of the flange portion, A structure that is joined to an automobile upper body structure has also been proposed (Patent Document 3).
JP 2004-130985 A JP 2004-130986 A JP 2005-343295 A

ただ、これら従来の対策は、主として、ルーフパネルをアルミニウム合金製とし、自動車上部の他の構成部材を鋼材とした場合の、ルーフパネル自体の熱ひずみ対策でしかない。これに対して、ルーフパネルを下側から支持するルーフボウをアルミニウム合金製とした場合には、ルーフパネルの材質がアルミニウム合金製であるか、鋼製であるかにかかわらず、互いの形状の違いによる熱膨張の変形モードの違いから、ルーフパネル側が変形するという、新たに別の熱ひずみの問題が生じる。 However, these conventional measures are mainly only measures against thermal distortion of the roof panel itself when the roof panel is made of an aluminum alloy and the other components of the upper part of the automobile are made of steel. On the other hand, when the roof bow that supports the roof panel from the bottom is made of aluminum alloy, the shape of the roof panel is different regardless of whether the roof panel is made of aluminum alloy or steel. Due to the difference in the deformation mode of thermal expansion due to, another thermal strain problem that the roof panel side is deformed arises.

（熱ひずみの問題）
この熱ひずみの問題を、図１２、１３を用いて説明する。図１２、１３は、図８で斜視図で示す車体のＡＡ断面図であり、図１２は変形前、図１３は熱膨張（熱処理）時および冷却後の、ルーフパネル１とルーフボウ１０とを示す。 (The problem of thermal strain)
The problem of this thermal strain will be described with reference to FIGS. 12 and 13 are AA cross-sectional views of the vehicle body shown in a perspective view in FIG. 8, FIG. 12 shows the roof panel 1 and the roof bow 10 before deformation, and FIG. 13 shows the thermal expansion (heat treatment) and after cooling. .

ルーフボウ１０をアルミニウム合金製とした場合、前記焼き付け硬化処理などによって加熱された際に、鋼製の場合に比して、ルーフボウ１０の変形量（熱膨張量）が大きくなる。また、ルーフボウ１０は、ルーフパネル１とは、断面形状を含めて全体形状が大きく異なるために、アルミニウム合金製ルーフボウとルーフパネルとの熱膨張時の変形モードはより大きく異なる。 When the roof bow 10 is made of an aluminum alloy, the deformation amount (thermal expansion amount) of the roof bow 10 becomes larger when heated by the bake hardening process or the like than when made of steel. Further, since the overall shape of the roof bow 10 including the cross-sectional shape is significantly different from that of the roof panel 1, the deformation modes during thermal expansion of the aluminum alloy roof bow and the roof panel are much different.

このような変形モードの違いは、熱変形（熱処理）前後でのルーフパネル１とアルミニウム合金製ルーフボウ１０とのクリアランスＣを変化させる。図１２のクリアランスＣ１は、熱変形前のルーフパネル１とアルミニウム合金製ルーフボウ１０との、予め設定（設計）して設けたクリアランスである。これに対して、熱処理を受けた際には、図１３の熱膨張時の２つの図（上側の２図）に示すように、熱膨張時のルーフパネル１とアルミニウム合金製ルーフボウ１０とのクリアランスＣ２は、図１２のクリアランスＣ１に比して、殆ど無くなるくらい小さくなる。 Such a difference in deformation mode changes the clearance C between the roof panel 1 and the aluminum alloy roof bow 10 before and after thermal deformation (heat treatment). A clearance C1 in FIG. 12 is a clearance that is set (designed) in advance between the roof panel 1 and the aluminum alloy roof bow 10 before thermal deformation. In contrast, when the heat treatment is performed, the clearance between the roof panel 1 and the aluminum alloy roof bow 10 at the time of thermal expansion is shown in the two diagrams at the time of thermal expansion in FIG. C2 becomes smaller than the clearance C1 of FIG.

これによって、アルミニウム合金製ルーフボウ１０と、ルーフパネル１とのクリアランスＣ２に介装された接合用のマスチック接着剤５（接着用樹脂５）のスペースが小さくなる。このスペースが小さくなった状態で、マスチック接着剤５の前記焼き付け硬化処理による硬化が進行する。この結果、接着剤の特性上、クリアランス（スペース）Ｃ２が大きい場合の通常の硬化に比して、より硬い硬化となる。 As a result, the space of the bonding mastic adhesive 5 (adhesive resin 5) interposed in the clearance C2 between the aluminum alloy roof bow 10 and the roof panel 1 is reduced. In the state where this space is reduced, the mastic adhesive 5 is cured by the bake curing process. As a result, due to the characteristics of the adhesive, it is harder than ordinary curing when the clearance (space) C2 is large.

今、後述する実施例の通り、マスチック接着剤をバネ要素（等価なバネ定数ｋ）としてモデル化あるいはモデリング化（模擬）した場合、クリアランスＣ２が大きい場合には、硬化したマスチック接着剤は比較的柔らかいために、見掛けのバネ定数（バネ特性）ｋは比較的小さい（柔らかいバネになる）。これに対して、熱変形（熱処理）によってクリアランスＣ２が小さくなった場合には、硬化したマスチック接着剤の見掛けのバネ定数ｋは、後述する実施例の通り、非常に大きくなる（剛なバネになる）。 Now, as in the examples described later, when the mastic adhesive is modeled or modeled (simulated) as a spring element (equivalent spring constant k), when the clearance C2 is large, the cured mastic adhesive is relatively Since it is soft, the apparent spring constant (spring characteristic) k is relatively small (becomes a soft spring). On the other hand, when the clearance C2 is reduced due to thermal deformation (heat treatment), the apparent spring constant k of the cured mastic adhesive becomes very large (as a rigid spring) as in the examples described later. Become).

一方で、熱処理後（冷却後）には、一旦熱変形した、アルミニウム合金製ルーフボウ１０とルーフパネル１の両方とも、冷却されて、元の形状（熱変形前の初期形状、初期位置）に戻ろうとする。この際、熱変形によっても、クリアランスＣ２が大きく、硬化したマスチック接着剤の硬さが柔らかく、マスチック接着剤の見掛けのバネ定数ｋが小さい場合には、アルミニウム合金製ルーフボウ１０とルーフパネル１の両方とも、元の形状に戻ることができる。言い換えると、柔らかいバネ特性を有するマスチック接着剤の緩衝効果により、ルーフパネル１は、ルーフボウ１０に引っ張られずに、元の形状に戻ることができる。 On the other hand, after heat treatment (after cooling), both the aluminum alloy roof bow 10 and the roof panel 1 that have been thermally deformed are cooled and returned to their original shapes (initial shape before heat deformation, initial position). I will try. At this time, both of the aluminum alloy roof bow 10 and the roof panel 1 are formed when the clearance C2 is large due to thermal deformation, the hardness of the cured mastic adhesive is soft, and the apparent spring constant k of the mastic adhesive is small. Both can return to the original shape. In other words, the roof panel 1 can return to its original shape without being pulled by the roof bow 10 due to the buffering effect of the mastic adhesive having soft spring characteristics.

これに対して、熱変形によって、クリアランスＣ２が小さくなって、硬化したマスチック接着剤の硬さが硬くなり、マスチック接着剤の見掛けのバネ定数ｋが大きくなった場合でも、剛性や強度が比較的高いアルミニウム合金製ルーフボウ１０の方は元の形状（熱変形前の初期形状、初期位置）に戻ることができる。しかし、このルーフボウに比して、比較的平坦な形状であり、板厚が薄く、強度や剛性が比較的低いルーフパネル１の方は、マスチック接着剤の見掛けのバネ定数ｋが大きい場合には、元の形状に戻ることができない。 On the other hand, even when the clearance C2 is reduced due to thermal deformation, the hardness of the cured mastic adhesive is increased, and the apparent spring constant k of the mastic adhesive is increased, the rigidity and strength are relatively low. The higher aluminum alloy roof bow 10 can return to its original shape (initial shape before thermal deformation, initial position). However, the roof panel 1 having a relatively flat shape, a thin plate thickness, and a relatively low strength and rigidity compared to the roof bow, has a larger apparent spring constant k of the mastic adhesive. , Can not return to the original shape.

ここで、仮にマスチック接着剤が無ければ、ルーフパネル１も元の形状に戻ることができる。しかし、マスチック接着剤の見掛けのバネ定数ｋが大きい場合には、丁度ルーフパネル１が剛なバネでつながっているような状態であり、冷却時には、元の形状に戻るルーフボウ１０が、ルーフパネル１を下方側に引きずる形で変形する。即ち、熱変形によって、クリアランスＣ２が小さくなって、硬化したマスチック接着剤の硬さがより硬くなった場合には、ルーフパネル１の方は、結果的に、元の形状よりも車体下方側に下がる（変形する）こととなる。即ち、図１３の冷却後の図（一番下側の図）に示すように、ルーフパネル１の特に頂部（中央部）４部分が、そのマスチック接着剤５の配置位置において、点線で示す本来の形状に比して、実線で示す４ａのように、車体下方側に変形して凹む（窪む）。 Here, if there is no mastic adhesive, the roof panel 1 can also return to the original shape. However, when the apparent spring constant k of the mastic adhesive is large, the roof panel 1 is just connected with a rigid spring, and when it is cooled, the roof bow 10 that returns to its original shape is the roof panel 1. It is deformed by dragging down. That is, when the clearance C2 is reduced due to thermal deformation and the hardness of the hardened mastic adhesive becomes harder, the roof panel 1 is consequently positioned on the vehicle body lower side than the original shape. It will fall (deform). That is, as shown in the figure after cooling (the lowermost figure) in FIG. 13, the top part (center part) 4 portion of the roof panel 1 is originally shown by a dotted line in the arrangement position of the mastic adhesive 5. Compared to the shape of, the shape is deformed and recessed (depressed) on the vehicle body lower side as indicated by 4a indicated by a solid line.

ルーフパネル１の意匠面（特に頂部４）に、このような局部的な凹みや窪みが生じた場合には、ルーフパネル１の意匠性が損なわれる。また、このような局部的な凹みや窪みの部分は、樹脂によって接着されていることと相まって、修復が非常に困難となる。このため、自動車としての商品価値を損なう、大きな問題となりうる。 When such a local dent or depression is generated on the design surface (particularly the top portion 4) of the roof panel 1, the design properties of the roof panel 1 are impaired. In addition, such local dents and depressions are extremely difficult to repair in combination with being bonded with resin. For this reason, it may become a big problem which impairs the commercial value as an automobile.

したがって、本発明の目的は、前記したような、従来の熱ひずみによるアルミニウム合金製ルーフパネル側の変形ではなく、ルーフボウをアルミニウム合金製とした場合に、ルーフパネルとルーフボウとの互いの形状の違いによる、熱膨張の変形モードの違いから生じる、ルーフパネル側の変形を抑制することである。そして、このよう変形モードの違いから生じる、ルーフパネル側の変形を抑制した、自動車ルーフ構造を提供しようとするものである。 Therefore, the object of the present invention is not the deformation of the aluminum alloy roof panel side due to the conventional thermal strain as described above, but when the roof bow is made of aluminum alloy, the difference in the shape of the roof panel and the roof bow from each other Is to suppress the deformation on the roof panel side resulting from the difference in the deformation mode of thermal expansion. The results from this difference in deformation mode and suppressing deformation of the roof panel side, is intended to provide a motor vehicle roof structure.

この目的を達成するために、本発明の自動車ルーフ構造の要旨は、ルーフボウによってルーフパネルを支持する自動車ルーフ構造であって、車体の前後方向に間隔をあけて配置された複数のルーフボウの内、いずれかまたは全部のルーフボウをアルミニウム合金製として、このアルミニウム合金製ルーフボウのルーフパネル裏面との接合面に、ルーフボウの長手方向に亙って、熱硬化前の塗布厚さを３〜５ｍｍの範囲としたマスチック接着剤を設けるとともに、前記接合面からの高さを前記熱硬化前のマスチック接着剤の塗布厚さの５０％以上（但し、５０％を除く）とした段差を設け、この段差と熱硬化後の前記マスチック接着剤によって、前記ルーフボウ接合面とルーフパネル裏面との接合後のクリアランスを１.５〜３ｍｍの範囲（但し、３ｍｍを除く）に確保しつつ、前記ルーフボウ接合面とルーフパネル裏面とを接合したことである。 To achieve this object, the gist of the automobile roof structure of the present invention is an automobile roof structure in which a roof panel is supported by a roof bow, among a plurality of roof bows arranged at intervals in the front-rear direction of the vehicle body, Any or all of the roof bows are made of an aluminum alloy, and the coating thickness before thermosetting is in the range of 3 to 5 mm across the longitudinal direction of the roof bow on the joint surface with the back surface of the roof panel of the aluminum alloy roof bow. And a step having a height from the joining surface of 50% or more (excluding 50%) of the thickness of the mastic adhesive before thermosetting is provided. With the mastic adhesive after curing, the clearance after joining the roof bow joining surface and the roof panel back surface is in the range of 1.5 to 3 mm (however, 3), the roof bow joint surface and the roof panel back surface are joined.

ここで、前記アルミニウム合金製ルーフボウの幅方向断面形状が略ＨＡＴ型であって、この略ＨＡＴ型断面形状において側方に張り出した両フランジ部の上面が、前記ルーフパネル裏面との接合面であって、この接合面に、ルーフボウの長手方向に亙って、前記段差を設けることが好ましい。また、前記アルミニウム合金製ルーフボウの幅方向断面形状が中空な略矩形型であって、この中空略矩形型における上部側横壁の上面か、あるいは、この横壁から別途側方に張り出させたフランジ部の上面かが、前記ルーフパネル裏面との接合面であって、この接合面に、ルーフボウの長手方向に亙って、前記段差を設けることが好ましい。 Here, the width direction cross-sectional shape before Symbol aluminum alloy roof bow is a substantially HAT type, the upper surface of the flange portions protruding laterally in this substantially HAT shaped cross-section is, in the bonding surface between the roof panel back surface And it is preferable to provide the said level | step difference over the longitudinal direction of a roof bow in this joining surface. The aluminum alloy roof bow has a substantially rectangular shape with a hollow cross-sectional shape in the width direction, and is an upper surface of the upper side wall in the hollow substantially rectangular shape, or a flange portion separately projecting laterally from the side wall. It is preferable that the upper surface is a joint surface with the back surface of the roof panel, and the step is provided on the joint surface in the longitudinal direction of the roof bow.

本発明では、アルミニウム合金製ルーフボウとルーフパネルとの熱による変形モードが大きく異なったとしても、ルーフパネルとルーフボウとの予め設定（設計）して設けたクリアランスを確保して、ルーフパネル側の変形を抑制する。 In the present invention, even if the deformation mode of the aluminum alloy roof bow and the roof panel is greatly different, the clearance provided by setting (designing) the roof panel and the roof bow in advance is ensured, and the roof panel side is deformed. Suppress.

このために、本発明では、上記クリアランスの確保を、このルーフボウのルーフパネル裏面との接合面に、ルーフボウの長手方向に亙って、前記段差を設けることで達成する。 For this reason, in the present invention, the above clearance is ensured by providing the step in the longitudinal direction of the roof bow on the joint surface of the roof bow with the back surface of the roof panel.

以下、本発明自動車ルーフ構造の実施の形態について、図を用いて、以下に説明する。 Hereinafter, embodiments of an automobile roof structure of the present invention will be described below with reference to the drawings.

先ず、図８、９に前提となる、自動車車体における代表的なルーフ構造例を示す。図８はルーフパネル１と車体４０との全体の斜視図を示す。図９は図８のＡＡ断面図である。 First, FIGS. 8 and 9 show a typical roof structure example in an automobile body as a premise. FIG. 8 is an overall perspective view of the roof panel 1 and the vehicle body 40. 9 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.

（ルーフパネル）
ルーフパネル１は、アルミニウム合金製 (アルミニウム合金板製) あるいは鋼製 (鋼板製) からなり、本発明の課題はいずれの場合でも共通するので、そのいずれでも良い。 (Roof panel)
The roof panel 1 is made of an aluminum alloy (made of an aluminum alloy plate) or steel (made of a steel plate), and the problem of the present invention is common in any case, and any of them may be used.

これらルーフパネル１は、設計される車体形状に応じた形状とされ、多くの場合に、その意匠面（全体形状）は、車体幅方向や車体前後方向に、ゆるやかな曲率を有している。更に、ルーフパネル1 は、通常、箱型形状に設計される。このため、ルーフパネル１における車体側面側 (車体幅方向の両側) の側縁部は、図９に示すように、例えば、端部２、３をＬ字状に折り曲げた、略垂直な縦壁部と、これに続く平坦なフランジ部とからなる。 These roof panels 1 have a shape corresponding to the shape of the vehicle body to be designed. In many cases, the design surface (overall shape) has a gentle curvature in the vehicle body width direction and the vehicle body longitudinal direction. Furthermore, the roof panel 1 is usually designed in a box shape. For this reason, as shown in FIG. 9, the side edge part of the vehicle body side surface (both sides in the vehicle body width direction) of the roof panel 1 is, for example, a substantially vertical vertical wall formed by bending the end portions 2 and 3 into an L shape. Part and the flat flange part which follows this part.

（ルーフ構造）
図８に示すように、自動車のルーフ構造は、基本的に、ルーフパネルを断面が略ＨＡＴ型形状などの複数のルーフボウ（ルーフ補強材）１０、１１によって、車体側（下方側）から支持する。それとともに、これらのルーフボウを、ルーフパネル１とルーフボウ１０、１１との間に、間隔をあけて介在させた、接合用のマスチック接着剤５によって、ルーフパネル１と接合している。 (Roof structure)
As shown in FIG. 8, in the roof structure of an automobile, the roof panel is basically supported from the vehicle body side (lower side) by a plurality of roof bows (roof reinforcing materials) 10 and 11 having a substantially HAT-shaped cross section. . At the same time, these roof bows are joined to the roof panel 1 by a joining mastic adhesive 5 interposed at a distance between the roof panel 1 and the roof bows 10 and 11.

これら複数のルーフボウは、各々、車体前後方向に、適当な間隔をあけて配置される。これらのルーフボウの内、センターピラー４１と接合されるルーフボウ１０は、車体の側面衝突や、衝突による車体の回転時（ロールオーバー時）の対策として、他のルーフボウ１１よりも高い強度や剛性が必要となる。このため、ルーフボウ１０は、太幅あるいは厚肉となって、鋼製では重量が重くなり、アルミニウム合金製とした場合に、太幅あるいは厚肉となっても、軽量化効果が大きい。この点は他のルーフボウ１１などでも同様である。 The plurality of roof bows are respectively arranged at appropriate intervals in the longitudinal direction of the vehicle body. Of these roof bows, the roof bow 10 to be joined to the center pillar 41 requires higher strength and rigidity than the other roof bows 11 as a countermeasure against side collision of the vehicle body and rotation of the vehicle body due to the collision (during rollover). It becomes. For this reason, the roof bow 10 is thick or thick, and is heavy when made of steel. When the roof bow 10 is made of aluminum alloy, the effect of reducing the weight is great. This also applies to other roof bows 11 and the like.

したがって、ルーフボウをアルミニウム合金化して、大きな軽量化効果を発揮するためには、前提として、特に、センターピラー４１と接合されるルーフボウ１０をアルミニウム合金製とすることが好ましい。勿論、ルーフボウを全てアルミニウム合金化すれば、大きな軽量化効果が得られるが、自動車車体やルーフ構造設計上の都合もあり、他のルーフボウ１１も含めて、いずれのルーフボウをアルミニウム合金製とするかは、適宜選択される。 Therefore, in order to make the roof bow an aluminum alloy and exhibit a large weight reduction effect, as a premise, it is particularly preferable that the roof bow 10 joined to the center pillar 41 is made of an aluminum alloy. Of course, if all the roof bows are made of an aluminum alloy, a great lightening effect can be obtained. Is appropriately selected.

これらのルーフボウ１０、１１は、他のウインドシールドヘッダパネル１２や、バックウインドウフレームアッパ１３などとともに、自動車の車体幅方向に延在して両端が車体フレーム部品（ルーフサイドレール）４２に連結されるクロスメンバーとして、車体側に取り付けられる。 These roof bows 10 and 11, along with other windshield header panels 12, back window frame uppers 13, etc., extend in the vehicle body width direction of the automobile and are connected to body frame parts (roof side rails) 42 at both ends. As a cross member, it is attached to the vehicle body.

これらルーフボウ１０、１１は、図９に示す、車体幅方向（図の左右方向）の両端部に設けた、端部フランジ１７、１７において、ルーフパネル１の両側端部２、３（の平坦なフランジ部）とで接合される。また、同時に、図示はしないが、ルーフサイドレール４２のサイドメンバアウタパネルやサイドメンバインナパネルと接合される。これらの接合は、接合用のマスチック接着剤、ボルトやリベットなどの機械的接合あるいは溶接接合 (スポット溶接等) が適宜選択、組み合わされて用いられる。 These roof bows 10 and 11 are shown in FIG. 9 at the end flanges 17 and 17 provided at both ends in the vehicle body width direction (left and right direction in the figure). The flange part). At the same time, although not shown, the side member outer panel and the side member inner panel of the roof side rail 42 are joined. For these joints, mastic adhesives for joining, mechanical joints such as bolts and rivets, or welding joints (spot welding, etc.) are appropriately selected and combined.

（ルーフボウ）
前記した通り、ルーフボウ（ルーフパネル支持部材）１０、１１は、ルーフパネル１下方側から支持し、車体衝突に対するルーフ構造（車体上部）の強度や剛性を確保するために、本発明のように、鋼製からアルミニウム合金製に置き換わっても、鋼製と同様に、比較的高い強度や剛性が必要となる。 (Roof Bow)
As described above, the roof bows (roof panel support members) 10 and 11 are supported from the lower side of the roof panel 1, and in order to ensure the strength and rigidity of the roof structure (the upper part of the vehicle body) against the vehicle body collision, Even if steel is replaced with aluminum alloy, relatively high strength and rigidity are required as in the case of steel.

このため、図１０、１１に示す態様の通り、本発明のルーフボウ１０、１１の実施態様としては、代表的には、アルミニウム合金製であっても、通常の鋼製ルーフボウと同じ形状としている。即ち、鋼製ルーフボウと同様に、適度な幅あるいは肉厚を有するとともに、断面形状としては、略ＨＡＴ型（シルクハット型）形状を有している。この他のルーフボウ１１も、幅あるいは肉厚を除いて、通常の基本的な断面形状としては、同じ略ＨＡＴ型形状を有している。ここで、図１０は、略ＨＡＴ型断面を有するルーフボウ１０の全体斜視図、図１１は、図１０のＢＢ断面である。 For this reason, as shown in FIGS. 10 and 11, as an embodiment of the roof bows 10 and 11 of the present invention, typically, even if it is made of an aluminum alloy, it has the same shape as a normal steel roof bow. That is, like a steel roof bow, it has an appropriate width or thickness, and has a substantially HAT type (top hat type) shape as a cross-sectional shape. Other roof bows 11 have the same substantially HAT shape as a normal basic cross-sectional shape except for the width or thickness. Here, FIG. 10 is an overall perspective view of the roof bow 10 having a substantially HAT type cross section, and FIG. 11 is a BB cross section of FIG.

本発明のアルミニウム合金製ルーフボウは、強度や剛性が確保できれば、押出や板からの成形が可能なアルミニウム合金製である特性を活かして、その断面形状は自由に選択できる。言い換えると、アルミニウム合金製ルーフボウの断面形状は、要求される強度や剛性に応じて、成形や製造のしやすい形状が適宜選択される。このように、断面形状が自由に選択できる点は、従来の鋼製ルーフボウと同様である。例えば、その断面形状は、略ＨＡＴ型形状以外に、後述する通り、図６、７のような、アルミニウム合金押出形材からなる断面が中空構造を有していても良い。 If the strength and rigidity of the aluminum alloy roof bow of the present invention can be ensured, the cross-sectional shape can be freely selected by taking advantage of the characteristics of the aluminum alloy that can be extruded and formed from a plate. In other words, as the cross-sectional shape of the aluminum alloy roof bow, a shape that is easy to form and manufacture is appropriately selected according to required strength and rigidity. Thus, the point which can select a cross-sectional shape freely is the same as that of the conventional steel roof bow. For example, the cross-sectional shape may be a hollow structure as shown in FIGS. 6 and 7, as described later, in addition to the substantially HAT shape.

図９、図１０に示す通り、ルーフボウ１０は、略ＨＡＴ型断面において、ルーフパネル１への平坦な接合面である、各々両側方に張り出した平坦な両フランジ部１６、１６をルーフパネル１と接合する。このために、両フランジ部１６、１６の上面（ルーフパネル１とルーフボウ１０との間の面）に、ルーフボウ１０の長手方向に間隔をあけて、接合用のマスチック接着剤５を複数個配置している。そして、ルーフパネル１とルーフボウ１０との間の介在させた、これらマスチック接着剤５が、車体塗料の焼き付け硬化処理により加熱された際に熱硬化して、両フランジ部１６、１６の上面（ルーフボウ１０）を、ルーフパネル１と接合している。また、ルーフボウ１０の端部フランジ１７、１７においても、ルーフパネル１の両側端部２、３（の平坦なフランジ部）とで接合されるのは前記した通りである。これらの接合の態様は、ルーフボウ１０だけでなく、他のルーフボウ１１でも同様である。 As shown in FIGS. 9 and 10, the roof bow 10 has a flat joint surface to the roof panel 1, which is a flat joint surface to the roof panel 1, and has flat flange portions 16, 16 projecting on both sides respectively. Join. For this purpose, a plurality of bonding mastic adhesives 5 are arranged on the upper surfaces of the flange portions 16 and 16 (the surface between the roof panel 1 and the roof bow 10) with a space in the longitudinal direction of the roof bow 10. ing. Then, these mastic adhesives 5 interposed between the roof panel 1 and the roof bow 10 are thermally cured when heated by the bake curing process of the vehicle body paint, and the upper surfaces (the roof bows) of both the flange portions 16, 16. 10) is joined to the roof panel 1. In addition, as described above, the end flanges 17 and 17 of the roof bow 10 are joined to the both end portions 2 and 3 (flat flange portions thereof) of the roof panel 1. These joining modes are the same not only for the roof bow 10 but also for other roof bows 11.

以上説明したように、本発明では、アルミニウム合金製ルーフボウ以外の、前提となる自動車上部車体構成は、これまでの自動車上部車体構造と同じである。したがって、これらルーフパネルの構造自体を大きく変えることなく、アルミニウム合金製ルーフボウ採用によるルーフパネルの熱ひずみ変形を防止できる点が、本発明の利点でもある。したがって、ルーフパネルの取り付け構造としては、一般的あるいは公知の取り付け構造が採用できる。 As described above, in the present invention, the vehicle upper body structure which is a premise other than the aluminum alloy roof bow is the same as the conventional vehicle upper body structure. Therefore, it is an advantage of the present invention that the deformation of the roof panel due to the use of the aluminum alloy roof bow can be prevented without greatly changing the structure of the roof panel itself. Therefore, a general or known mounting structure can be adopted as the roof panel mounting structure.

（本発明ルーフボウ構造）
以上のようなルーフ構造やルーフボウ形状を前提として、本発明に係るルーフボウの接合面とルーフパネル裏面とのクリアランスを確保する手段（ルーフボウ構造）について、以下に説明する。 (Invention roof bow structure)
On the premise of the roof structure and the roof bow shape as described above, means (roof bow structure) for ensuring the clearance between the joint surface of the roof bow and the back surface of the roof panel according to the present invention will be described below.

図１〜７に、本発明に係るアルミニウム合金製ルーフボウの各態様を各々示す。図１〜４は、ルーフボウの幅方向（ルーフパネルの車体前後方向）の断面形状が、略ＨＡＴ型のルーフボウ１０の各態様を各々示す。図５は、図１の略ＨＡＴ型のルーフボウのみの斜視図である。図６、７は、ルーフボウの幅方向（ルーフパネルの車体前後方向）断面形状が、中空な略矩形型のルーフボウ１０の各態様を各々示す。 1 to 7 show aspects of an aluminum alloy roof bow according to the present invention. FIGS. 1 to 4 show aspects of the roof bow 10 whose cross-sectional shape in the width direction of the roof bow (the longitudinal direction of the roof panel) is a substantially HAT type. FIG. 5 is a perspective view of only the substantially HAT type roof bow of FIG. FIGS. 6 and 7 show aspects of a substantially rectangular roof bow 10 having a hollow cross-sectional shape in the width direction of the roof bow (the longitudinal direction of the roof panel).

（ルーフボウの段差）
図１〜４の略ＨＡＴ型断面のアルミニウム合金製ルーフボウ１０は、共通して、基本的な構造（形状）として、略水平な下部側横壁（底壁、底板）１４の両端から、上方に向かって各々略垂直に立ち上がる両側壁１５、１５と、この両側壁１５、１５の上端から、両側方に略水平方向に各々張り出した両フランジ部１６、１６を有する。そして、この両フランジ部１６、１６の上面側をルーフパネル１裏面との平坦な接合面とし、この面に、ルーフボウ１０の長手方向に間隔をあけて接合用のマスチック接着剤５を複数個配置し、ルーフパネル１裏面と接合する。なお、これら図１〜４で図示しているのは、熱処理前の組み付けた状態のルーフ構造である。図１〜４で図示している、当初のクリアランスＣ１は、マスチック接着剤５の高さであり、図１〜４の各段差２０、２１、２２、２３の先端部分は未だルーフパネル１裏面と接合していない。 (Steps on the roof bow)
The aluminum alloy roof bow 10 having a substantially HAT cross section shown in FIGS. 1 to 4 has, as a basic structure (shape), an upward direction from both ends of a substantially horizontal lower side wall (bottom wall, bottom plate) 14. Both side walls 15 and 15 each rising substantially vertically, and both flange portions 16 and 16 projecting substantially horizontally from the upper ends of the side walls 15 and 15 to both sides. And the upper surface side of both the flange parts 16 and 16 is made into the flat joining surface with the roof panel 1 back surface, and several mastic adhesives 5 for joining are arranged on this surface at intervals in the longitudinal direction of the roof bow 10. And joined to the back surface of the roof panel 1. 1 to 4 show a roof structure in an assembled state before heat treatment. 1-4, the initial clearance C1 is the height of the mastic adhesive 5, and the tip portions of the steps 20, 21, 22, and 23 in FIGS. Not joined.

これら図１〜４のルーフボウ１０においては、共通して、その平坦な接合面（両フランジ部１６、１６の上面側）に、ルーフボウ１０の長手方向に亙って、段差２０、２１、２２、２３を各々設けている。ここで、ルーフボウ１０の長手方向に亙ってとは、ルーフボウへの段差の設置方向を示している。即ち、段差の機能を果たせるのであれば、ルーフボウ１０の長手方向に亙って、連続的にあるいは一様に、これら段差を設けてもよい。また、後述する図５のように、ルーフボウ１０の長手方向に亙って、断続的にあるいは部分的に、これら段差を設けてもよい。ここで、図１〜４のルーフボウ１０に、更に、下部側横壁１４の両端から、両側方に略水平方向に各々張り出したフランジ部（下方側フランジ）を、上記上方側フランジ部１６、１６と平行に間隔をおいて設けたような（アラビア数字の２のような）断面形状としても良い。 In the roof bow 10 of FIGS. 1 to 4, steps 20, 21, 22, 22, 22, 22, 22, 22 are formed on the flat joint surface (upper surface side of both flange portions 16, 16) in the longitudinal direction of the roof bow 10. 23 are provided. Here, "in the longitudinal direction of the roof bow 10" indicates the installation direction of the step on the roof bow. That is, as long as the function of steps can be achieved, these steps may be provided continuously or uniformly over the longitudinal direction of the roof bow 10. Further, as shown in FIG. 5 to be described later, these steps may be provided intermittently or partially along the longitudinal direction of the roof bow 10. 1 to 4 are further provided with flange portions (lower flanges) projecting in the substantially horizontal direction from both ends of the lower side wall 14 to the upper flange portions 16 and 16. A cross-sectional shape (such as the Arabic numeral 2) may be provided in parallel with an interval.

（図１）
図１のルーフボウ１０においては、両フランジ部１６、１６の先端部分に、上方に向かう凸な段差として、逆Ｌ字状の段差２０を設けている。そして、この段差２０の逆Ｌ字を構成する水平な先端部分２０ａをルーフパネル１裏面と接触させる支持面とし、傾斜部分２０ｂの長さと傾斜角度によって、両フランジ部１６、１６にとって、上方に向かう凸な段差部分３０を形成している。 (Figure 1)
In the roof bow 10 of FIG. 1, an inverted L-shaped step 20 is provided at the tip of both flange portions 16, 16 as a convex step upward. And the horizontal front-end | tip part 20a which comprises the reverse L character of this level | step difference 20 is made into a support surface which contacts the roof panel 1 back surface, and it goes upwards with respect to both flange parts 16 and 16 by the length and inclination | tilt angle of the inclination part 20b. A convex step portion 30 is formed.

この段差２０は、前記焼き付け硬化処理（熱処理）などによって加熱された際に、アルミニウム合金製ルーフボウ１０とルーフパネル１との熱による変形モードが大きく異なった場合にでも、熱変形後（熱処理後）のクリアランスＣ２を確保する機能を有する。即ち、アルミニウム合金製ルーフボウ１０とルーフパネル１との熱による変形モードが大きく異なった場合にでも、段差２０の水平な先端部分２０ａがルーフパネル１裏面と接触して、ルーフパネル１裏面に対する支持面（突っ張り面）となる。 Even when the step 20 is heated by the bake hardening treatment (heat treatment) or the like, even when the deformation modes due to heat of the aluminum alloy roof bow 10 and the roof panel 1 are greatly different, the step 20 is subjected to heat deformation (after heat treatment). The clearance C2 is secured. That is, even when the deformation mode due to heat between the aluminum alloy roof bow 10 and the roof panel 1 is greatly different, the horizontal front end portion 20a of the step 20 is in contact with the back surface of the roof panel 1 and the support surface for the back surface of the roof panel 1 is supported. (Stretch surface).

前記熱処理を受けた際の熱膨張時に、ルーフボウ段差２０の先端部分２０ａはルーフパネル１と接するので、クリアランスはゼロになる。しかし、ルーフボウ１０の両フランジ部１６、１６上面（接合面）とルーフパネル１裏面とは、段差２０の先端部分２０ａの高さ分のクリアランスＣ２が確保される。このため、前記した図１３のように、熱変形後（熱処理後）のクリアランスＣ２が小さくなることがない。そして、熱処理後（冷却後）は、段差２０の先端部２０ａはほぼ元に戻るので、結果として、ルーフボウ１０の両フランジ部１６、１６上面（接合面）とルーフパネル１裏面とのクリアランスは、段差２０の先端部分２０ａの高さ分が確保される。この段差２０の先端部２０ａがほぼ元に戻るのは、前記熱処理を受けた際の熱膨張時に、マスチック５の厚み（クリアランスＣ１）が確保されているため、マスチックが必要以上に硬くならないことによる。 At the time of thermal expansion when subjected to the heat treatment, the tip end portion 20a of the roof bow step 20 is in contact with the roof panel 1, so that the clearance becomes zero. However, a clearance C2 corresponding to the height of the tip portion 20a of the step 20 is secured between the upper surfaces (joint surfaces) of the flange portions 16 and 16 of the roof bow 10 and the rear surface of the roof panel 1. For this reason, the clearance C2 after thermal deformation (after heat treatment) is not reduced as shown in FIG. And after heat processing (after cooling), since the front-end | tip part 20a of the level | step difference 20 returns substantially, as a result, the clearance between both flange parts 16 and 16 upper surface (joint surface) of the roof bow 10 and the roof panel 1 back surface is as follows. The height of the tip portion 20a of the step 20 is ensured. The reason why the tip 20a of the step 20 is almost restored is that the thickness of the mastic 5 (clearance C1) is ensured during thermal expansion when the heat treatment is performed, so that the mastic does not become harder than necessary. .

以上のように、前記熱処理を受けマスチック接着剤５の前記焼き付け硬化処理による硬化が進行しても、熱変形後（熱処理後）のクリアランスＣ２が、段差２０の先端部分２０ａの高さ分、大きく保たれている。この結果、硬化するマスチック接着剤５が必要以上に硬くならず、マスチック接着剤の見掛けのバネ定数ｋが小さくなる。 As described above, even when the mastic adhesive 5 is cured by the bake curing process after being subjected to the heat treatment, the clearance C2 after thermal deformation (after the heat treatment) is increased by the height of the tip portion 20a of the step 20. It is kept. As a result, the mastic adhesive 5 to be cured does not become harder than necessary, and the apparent spring constant k of the mastic adhesive becomes small.

このため、一旦変形した、アルミニウム合金製ルーフボウ１０とルーフパネル１の両方とも、元の形状（熱変形前の初期形状、初期位置）に戻ることができる。言い換えると、柔らかいバネ特性を有するマスチック接着剤の緩衝効果により、ルーフパネル１は、ルーフボウ１０に引っ張られずに、元の形状に戻ることができる。したがって、強度や剛性が比較的低いルーフパネル１の意匠面（特に頂部４）に、局部的な凹みや窪みが生じることがなく、ルーフパネル１の意匠性を損なうことが無い。これらの機構は、図２以下の本発明の実施態様でも同様に発揮される。 For this reason, both the aluminum alloy roof bow 10 and the roof panel 1 once deformed can return to the original shape (initial shape before thermal deformation, initial position). In other words, the roof panel 1 can return to its original shape without being pulled by the roof bow 10 due to the buffering effect of the mastic adhesive having soft spring characteristics. Therefore, the design surface (especially top part 4) of the roof panel 1 with relatively low strength and rigidity does not cause local depressions or depressions, and the design properties of the roof panel 1 are not impaired. These mechanisms are also exhibited in the embodiment of the present invention shown in FIG.

（図２）
図２のルーフボウ１０においては、両フランジ部１６、１６の内側（根元）部分に、下方に向かう凹な段差２１を設けている。即ち、上記図１と同様に、両フランジ部１６、１６の先端部分に、上方に向かう凸な段差として、逆Ｌ字状の段差２０を設けているが、これに対応して、両フランジ部１６、１６の内側（根元）部分に、下方に向かう凹な段差２１を設けている。このため、結果として、両フランジ部１６、１６に、下方に向かう凹な段差部分３０を形成している。 (Figure 2)
In the roof bow 10 of FIG. 2, a concave step 21 directed downward is provided on the inner (base) portion of both flange portions 16, 16. That is, as in FIG. 1 described above, an inverted L-shaped step 20 is provided at the tip portion of both flange portions 16 and 16 as a convex step toward the upper side. A concave step 21 is provided on the inner side (root) of 16 and 16 and extends downward. For this reason, as a result, a concave stepped portion 30 is formed in both flange portions 16 and 16 downward.

そして、この段差２１の逆Ｌ字を構成する水平な内側（根元）部分２１ａを、前記先端側段差２０の水平な先端部分２０ａと同様に、ルーフパネル１裏面と接触させる支持面としている。また、前記先端側段差２０と同様に、段差２１の逆Ｌ字を構成する傾斜（壁）部分２１ｂの長さと傾斜角度によって、下方に向かう凹な段差部分３０を形成し、ルーフパネル１裏面とルーフボウ１０の両フランジ部１６、１６上面（接合面）とのクリアランスを確保している。 And the horizontal inner side (root) part 21a which comprises the reverse L character of this level | step difference 21 is made into the support surface which contacts the roof panel 1 back surface similarly to the horizontal front-end | tip part 20a of the said front end side level | step difference 20. FIG. Similarly to the front end side step 20, a concave step portion 30 heading downward is formed according to the length and inclination angle of the inclined (wall) portion 21b constituting the inverted L-shape of the step 21, and the back surface of the roof panel 1 is formed. The clearance with both the flange parts 16 and 16 upper surface (joint surface) of the roof bow 10 is ensured.

これら段差２０と段差２１とは、前記図１の段差２０と同様に、焼き付け硬化処理などによって加熱された際に、アルミニウム合金製ルーフボウ１０とルーフパネル１との熱による変形モードが大きく異なった場合にでも、熱変形後も、ルーフパネル１裏面とルーフボウ１０の両フランジ部１６、１６上面（接合面）とのクリアランスを確保する機能を有する。即ち、アルミニウム合金製ルーフボウ１０とルーフパネル１との熱による変形モードが大きく異なった場合にでも、段差２０の水平な先端部分２０ａと段差２１の水平な先端部分２１ａとが、ルーフパネル１裏面に対する支持面（突っ張り面）となる。これによって、熱変形後も、ルーフパネル１裏面とルーフボウ１０の両フランジ部１６、１６上面（接合面）とのクリアランスＣ２を確保する。この場合、このクリアランスＣ２は、段差２０の先端部分２０ａまたは段差２１の傾斜（壁）部分２１ｂの高さまたは深さ、即ち、段差２０の先端部分２０ａまたは段差２１の傾斜（壁）部分２１ｂの、両フランジ部１６、１６上面（接合面）からの高さまたは深さとなる。 When the step 20 and the step 21 are heated by a bake hardening process or the like, as in the step 20 of FIG. 1, the deformation modes due to heat of the aluminum alloy roof bow 10 and the roof panel 1 are greatly different. Even after thermal deformation, it has a function of ensuring the clearance between the back surface of the roof panel 1 and the upper surfaces (joint surfaces) of the flange portions 16 and 16 of the roof bow 10. That is, even when the deformation mode due to heat between the aluminum alloy roof bow 10 and the roof panel 1 is greatly different, the horizontal tip portion 20a of the step 20 and the horizontal tip portion 21a of the step 21 are in contact with the back surface of the roof panel 1. It becomes a support surface (stretch surface). As a result, a clearance C2 between the rear surface of the roof panel 1 and the upper surfaces (joint surfaces) of both flange portions 16, 16 of the roof bow 10 is ensured even after thermal deformation. In this case, the clearance C2 is the height or depth of the tip portion 20a of the step 20 or the slope (wall) portion 21b of the step 21, that is, the tip portion 20a of the step 20 or the slope (wall) portion 21b of the step 21. The height or depth from the upper surface (joint surface) of both flange portions 16, 16 is obtained.

（図３）
図３のルーフボウ１０においては、前記図２と同様に、両フランジ部１６、１６に、下方に向かう凹な段差２２を設け、下方に向かう凹な段差部分３０を形成している。図３では、この段差２２を下方に向かう円弧状としているために、ルーフパネル１裏面と接触させる支持面（突っ張り面）は、結果として、両フランジ部１６、１６の上面（接合面）となる。これによって、熱変形後も、ルーフパネル１裏面とルーフボウ１０の両フランジ部１６、１６上面（接合面）とのクリアランスＣ２を確保する。この場合には、クリアランスＣ２は、凹な段差２２の最大深さ（高さ）、即ち、凹な段差２２のフランジ部１６、１６からの最大深さ（高さ）となる。 (Figure 3)
In the roof bow 10 of FIG. 3, similarly to FIG. 2, both the flange portions 16, 16 are provided with a concave step 22 that goes downward, and a concave step portion 30 that goes downward. In FIG. 3, since the step 22 has an arc shape that extends downward, the support surface (stretching surface) that comes into contact with the back surface of the roof panel 1 results in the upper surfaces (joint surfaces) of both flange portions 16 and 16. . As a result, a clearance C2 between the rear surface of the roof panel 1 and the upper surfaces (joint surfaces) of both flange portions 16, 16 of the roof bow 10 is ensured even after thermal deformation. In this case, the clearance C <b> 2 is the maximum depth (height) of the concave step 22, that is, the maximum depth (height) from the flange portions 16, 16 of the concave step 22.

（図４）
図４のルーフボウ１０においては、両フランジ部１６、１６の先端部分に、上方に向かう、略垂直な縦壁状段差２３を各々設けて、接合面に段差部分３０を形成させている。両フランジ部１６、１６の先端部分を折り曲げても、このような略垂直な縦壁状段差２３を形成できる。この場合には、縦壁状段差２３が、ルーフパネル１裏面に対する支持面（突っ張り面）となる。これによって、熱変形後も、ルーフパネル１裏面とルーフボウ１０の両フランジ部１６、１６上面（接合面）とのクリアランスＣ２を確保する。この場合には、クリアランスＣ２は、縦壁状段差２３の高さ、即ち、縦壁状段差２３の両フランジ部１６、１６上面からの高さとなる。 (Fig. 4)
In the roof bow 10 of FIG. 4, the vertical wall-shaped step 23 that is directed upward is provided at the tip portion of both flange portions 16, 16, and the step portion 30 is formed on the joint surface. Such a substantially vertical vertical wall-shaped step 23 can be formed by bending the end portions of both flange portions 16 and 16. In this case, the vertical wall-shaped level difference 23 becomes a support surface (stretching surface) for the back surface of the roof panel 1. As a result, a clearance C2 between the rear surface of the roof panel 1 and the upper surfaces (joint surfaces) of both flange portions 16, 16 of the roof bow 10 is ensured even after thermal deformation. In this case, the clearance C <b> 2 is the height of the vertical wall-shaped step 23, that is, the height from the upper surface of both flange portions 16, 16 of the vertical wall-shaped step 23.

（図５）
図５は前記した図１のルーフボウを示しているが、この図５では、両フランジ部１６、１６に設ける段差２０と、接合用のマスチック接着剤５の配置位置を互いにずらして、両者が幅方向の位置で互いに重ならないようにしている。 (Fig. 5)
FIG. 5 shows the roof bow of FIG. 1 described above. In FIG. 5, the step 20 provided on both flange portions 16 and 16 and the arrangement position of the mastic adhesive 5 for joining are shifted from each other so that both widths are different. It does not overlap each other in the direction position.

上記両者が幅方向の位置で互いに重なった場合、丁度、図１に示す、段差２０の逆Ｌ字を構成する水平な先端部分２０ａとマスチック接着剤５とが近接することとなる。このような場合、前記焼き付け硬化処理時に、ルーフパネル１裏面とルーフボウ１０の両フランジ部１６、１６上面（接合面）との変形により、変形したマスチック接着剤５が、先端部分２０ａとルーフパネル１裏面との隙間に侵入する可能性が生じる。 When the two overlap each other at the position in the width direction, the horizontal tip portion 20a and the mastic adhesive 5 constituting the inverted L shape of the step 20 shown in FIG. In such a case, the deformed mastic adhesive 5 is deformed by the deformation of the back surface of the roof panel 1 and the upper surfaces (joint surfaces) of the flanges 16 and 16 of the roof bow 10 during the bake hardening process, so that the tip portion 20a and the roof panel 1 are deformed. There is a possibility of entering the gap with the back surface.

そして、このマスチック接着剤５の隙間侵入が生じた場合、先端部２０ａとルーフパネル１裏面のクリアランスが小さい。そして、マスチック接着剤５の前記焼き付け硬化処理による硬化が進行する結果、この先端部２０ａとルーフパネル１裏面に侵入し硬化したマスチック接着剤５の、ルーフパネル１に対する引張力（引き寄せ力）が強くなり、ルーフパネル１の特に頂部（中央部）４部分の変形が生じる可能性が高くなる。 And when the clearance gap between this mastic adhesive 5 arises, the clearance of the front-end | tip part 20a and the roof panel 1 back surface is small. As a result of the hardening of the mastic adhesive 5 by the bake hardening process, the tensile force (attraction force) of the mastic adhesive 5 that has entered and hardened into the tip 20a and the back surface of the roof panel 1 is strong. Therefore, there is a high possibility that the top panel (center part) 4 of the roof panel 1 is deformed.

これに対して、図５のように、両フランジ部１６、１６に設ける段差２０と、接合用のマスチック接着剤５の配置位置を互いにずらして、両者が幅方向の位置で互いに重ならないようにすれば、前記焼き付け硬化処理時に、マスチック接着剤５が、両フランジ部１６、１６の先端部分２０ａとルーフパネル１裏面との隙間に侵入する可能性が無くなる。 On the other hand, as shown in FIG. 5, the steps 20 provided on the flange portions 16, 16 and the arrangement position of the bonding mastic adhesive 5 are shifted from each other so that they do not overlap each other at the position in the width direction. In this case, there is no possibility that the mastic adhesive 5 enters the gap between the front end portions 20a of the flange portions 16 and 16 and the back surface of the roof panel 1 during the bake hardening process.

（図６、７）
図６、７のアルミニウム合金製ルーフボウの態様は、ルーフボウの幅方向の断面形状が中空な略矩形型である場合を示している。 (Figs. 6 and 7)
The embodiment of the aluminum alloy roof bow in FIGS. 6 and 7 shows a case where the cross-sectional shape in the width direction of the roof bow is a substantially rectangular shape having a hollow shape.

この内、図６のルーフボウでは、この中空略矩形型における上部側の略水平な横壁１８の上面か、あるいは、この上部側横壁１８面から別途側方に張り出させた略水平なフランジ部１６、１６の上面かが、前記ルーフパネル裏面との平坦な接合面となる。これらのいずれか、あるいは両方に、ルーフボウ１０の長手方向に間隔をあけて接合用のマスチック接着剤５を複数個配置する。 Among these, in the roof bow of FIG. 6, the upper surface of the substantially horizontal horizontal wall 18 on the upper side of the hollow substantially rectangular shape, or the substantially horizontal flange portion 16 that protrudes laterally from the upper side horizontal wall 18 surface. , 16 is the flat joint surface with the roof panel back surface. A plurality of mastic adhesives 5 for bonding are arranged on either or both of them at intervals in the longitudinal direction of the roof bow 10.

図６のルーフボウでは、一個の略矩形の中空部１９における略水平な下部側横壁（底壁、底板）１４の両端から、上方に向かって各々略垂直に立ち上がる両側壁１５、１５の延長線上を、更に上方に向かって略垂直に延びる縦壁状段差２４、２４によって、上部側横壁１８面とフランジ部１６、１６の上面とに、段差部分を形成している。 In the roof bow of FIG. 6, on the extended lines of both side walls 15, 15 rising substantially vertically upward from both ends of a substantially horizontal lower side wall (bottom wall, bottom plate) 14 in one substantially rectangular hollow portion 19. Further, stepped portions are formed on the upper side lateral wall 18 surface and the upper surfaces of the flange portions 16 by the vertical wall-shaped steps 24 and 24 extending substantially vertically upward.

ここで、この縦壁状段差２４、２４が、図示しないルーフパネル裏面に対する支持面（突っ張り面）となる。これによって、熱変形後も、ルーフパネル裏面とルーフボウ１０の両フランジ部１６、１６上面（接合面）とのクリアランスＣ２を確保する。この場合には、クリアランスＣ２は、縦壁状段差２４、２４の両フランジ部１６、１６上面からの高さ（長さ）となる。 Here, the vertical wall-shaped steps 24 and 24 serve as a support surface (stretching surface) for the back surface of the roof panel (not shown). This ensures a clearance C2 between the back surface of the roof panel and the upper surfaces (joint surfaces) of both flange portions 16, 16 of the roof bow 10 even after thermal deformation. In this case, the clearance C <b> 2 is a height (length) from the upper surface of the flange portions 16, 16 of the vertical wall-shaped steps 24, 24.

図７のルーフボウでは、２つに分割され間隔をおいて配置された互いの略矩形の中空部１９を略水平な下部側横壁（底壁、底板）１４が繋ぐ、幅方向の断面形状を有している。このルーフボウでは、互いの略矩形の中空部１９における上部側の略水平な横壁１８の上面が、ルーフボウ１０の長手方向に間隔をあけて接合用のマスチック接着剤５を複数個配置する、ルーフパネル裏面との平坦な接合面となる。 The roof bow of FIG. 7 has a cross-sectional shape in the width direction in which a substantially horizontal lower side wall (bottom wall, bottom plate) 14 connects the substantially rectangular hollow portions 19 that are divided into two and arranged at intervals. is doing. In this roof bow, a roof panel in which a plurality of mastic adhesives 5 for bonding are arranged on the upper surface of a substantially horizontal side wall 18 on the upper side in each of the substantially rectangular hollow portions 19 at intervals in the longitudinal direction of the roof bow 10. It becomes a flat joint surface with the back surface.

そして、各中空部１９における略水平な下部側横壁（底壁、底板）１４の各端部から、上方に向かって各々略垂直に立ち上がる両側壁１５、１５の延長線上を、更に上方に向かって略垂直に延びる縦壁状段差２５、２５によって、各中空部１９における略水平な上部側横壁１８面に、段差部分を形成している。 Then, on the extended lines of the side walls 15, 15 rising substantially vertically upward from each end portion of the substantially horizontal lower side wall (bottom wall, bottom plate) 14 in each hollow portion 19, further upward. Step portions are formed on the substantially horizontal upper side wall 18 of each hollow portion 19 by the vertical wall-like steps 25 and 25 extending substantially vertically.

ここで、この縦壁状段差２５、２５が、図示しないルーフパネル裏面に対する支持面（突っ張り面）となる。これによって、熱変形後も、ルーフパネル裏面とルーフボウ１０の両フランジ部１６、１６上面（接合面）とのクリアランスＣ２を確保する。この場合には、クリアランスＣ２は、縦壁状段差２５、２５の両フランジ部１６、１６上面からの高さとなる。 Here, the vertical wall-shaped steps 25 and 25 serve as a support surface (stretching surface) for the back surface of the roof panel (not shown). This ensures a clearance C2 between the back surface of the roof panel and the upper surfaces (joint surfaces) of both flange portions 16, 16 of the roof bow 10 even after thermal deformation. In this case, the clearance C <b> 2 is a height from the upper surface of both flange portions 16, 16 of the vertical wall-shaped steps 25, 25.

（クリアランス）
以上説明した、各ルーフボウにおける各段差が確保する、ルーフボウとルーフパネルとの熱変形後（車体塗装焼き付け硬化加熱処理後）のルーフボウ接合面とルーフパネル裏面とのクリアランスＣ２は、１〜３ｍｍの範囲であることが好ましく、１．５〜２．５ｍｍの範囲であることがより好ましい。この点、前記した通り、本発明においてルーフボウに設ける、前記した各段差の高さ乃至深さ分だけ、ルーフパネル１裏面とルーフボウ１０の両フランジ部１６、１６上面（接合面）とのクリアランスＣ２が確保される。したがって、このクリアランスＣ２を上記範囲で確保するために、本発明においてルーフボウに設ける段差の高さ乃至深さは１〜３ｍｍの範囲、より好ましくは１．５〜２．５ｍｍの範囲とする。 (clearance)
The clearance C2 between the roof bow joining surface and the back surface of the roof panel after the thermal deformation of the roof bow and the roof panel (after the car body paint baking and curing heat treatment) is secured within the range of 1 to 3 mm. It is preferable that it is in the range of 1.5 to 2.5 mm. In this respect, as described above, the clearance C2 between the back surface of the roof panel 1 and the upper surfaces (joint surfaces) of the flanges 16 and 16 of the roof bow 10 corresponding to the height or depth of each step described above provided in the roof bow in the present invention. Is secured. Therefore, in order to ensure this clearance C2 within the above range, the height or depth of the step provided on the roof bow in the present invention is in the range of 1 to 3 mm, more preferably in the range of 1.5 to 2.5 mm.

クリアランスＣ２（段差の高さ乃至深さ）が小さすぎると、勿論、接合条件にもよるが、段差の無い従来技術と大差なくなり、前記した通り、マスチック接着剤５の硬化が大きくなり、ルーフパネル１の頂部（中央部）４部分に変形が生じやすくなる。一方、クリアランスＣ２（段差の高さ乃至深さ）を過剰に大きくする必要は無い。そればかりか、クリアランスＣ２（段差の高さ乃至深さ）が大きすぎる場合には、ルーフボウとルーフパネルとの接合強度が弱まるか、マスチック接着剤５の量を多くする必要が生じ不経済である。 If the clearance C2 (height or depth of the step) is too small, of course, depending on the joining conditions, there will be no significant difference from the conventional technology without a step, and as described above, the mastic adhesive 5 is hardened and the roof panel is increased. 1 is easily deformed at the top (central portion) 4 portion. On the other hand, it is not necessary to excessively increase the clearance C2 (height or depth of the step). In addition, if the clearance C2 (height or depth of the step) is too large, the bonding strength between the roof bow and the roof panel is weakened, or the amount of the mastic adhesive 5 needs to be increased, which is uneconomical. .

ここで、ルーフボウに設ける段差の高さ乃至深さは、マスチック接着剤の熱処理前の当初の設計厚さ（塗布厚さ）の最適範囲（当初のクリアランスＣ１）が、一般的な自動車ルーフ構造の場合に２〜６ｍｍの範囲、好ましくは３〜５ｍｍの範囲であることに対応し、この設計厚さの５０％を基準とする。即ち、各ルーフボウに設ける各段差の高さ（深さ）は、クリアランスＣ２を上記最適範囲にするために、熱硬化前のマスチック接着剤の設計厚さの５０％以上とすることが好ましい。このマスチック接着剤５の前記設計厚さは、前記した図１〜４のマスチック接着剤５の高さ、即ち、熱変形前のルーフ構造の組付け時のクリアランスＣ１となる。 Here, the height or depth of the step provided on the roof bow is the optimum range (initial clearance C1) of the initial design thickness (coating thickness) before the heat treatment of the mastic adhesive. This corresponds to a range of 2 to 6 mm, preferably 3 to 5 mm, and is based on 50% of this design thickness. That is, the height (depth) of each step provided on each roof bow is preferably 50% or more of the design thickness of the mastic adhesive before thermosetting in order to make the clearance C2 within the above optimal range. The design thickness of the mastic adhesive 5 is the height of the mastic adhesive 5 shown in FIGS. 1 to 4, that is, the clearance C1 when the roof structure is assembled before thermal deformation.

(アルミニウム合金)
本発明でルーフボウに用いるアルミニウム合金や、ルーフパネルに選択的に用いるアルミニウム合金は、通常、製造がしやすく、ルーフボウやルーフパネルへの成形が容易で、強度にも優れたＡＡ乃至ＪＩＳ３０００系、５０００系、６０００系等のアルミニウム合金が適宜選択して用いられる。特に、６０００系アルミニウム合金は、自動車車体の塗装焼き付け処理条件での人工時効硬化性を有する。このため、ルーフパネルとして必要な強度 (耐力) を得るのに合金元素量が少なくて済み、そのスクラップを元の６０００系アルミニウム合金の溶解原料としてリサイクルできる利点がある。 (Aluminum alloy)
The aluminum alloy used for the roof bow in the present invention and the aluminum alloy selectively used for the roof panel are usually easily manufactured, easily formed into a roof bow or roof panel, and excellent in strength. AA to JIS 3000 series, 5000 Aluminum alloys such as 6000 and 6000 are appropriately selected and used. In particular, the 6000 series aluminum alloy has artificial age-hardening properties under the paint baking treatment conditions of an automobile body. For this reason, the amount of alloy elements is small in order to obtain the strength (proof strength) necessary for the roof panel, and there is an advantage that the scrap can be recycled as a melting raw material of the original 6000 series aluminum alloy.

(アルミニウム合金材)
前記図１〜４のルーフボウは、素材板（圧延板）からプレス成形して製造してもよく、また、長手方向の断面形状が同じな熱間押出材として製造しても良い。一方、前記図６、７のような断面が中空のルーフボウは、素材板（圧延板）をプレス成形するよりも、熱間押出材として製造した方が作りやすい。 (Aluminum alloy material)
The roof bows shown in FIGS. 1 to 4 may be manufactured by press-molding from a material plate (rolled plate), or may be manufactured as a hot extruded material having the same cross-sectional shape in the longitudinal direction. On the other hand, the roof bow having a hollow cross section as shown in FIGS. 6 and 7 is easier to produce as a hot extruded material than press forming a material plate (rolled plate).

なお、本発明では、ルーフパネルや、複数配列されるルーフボウの内から選択されるルーフボウに用いる材料は、アルミニウム合金でなくとも、従来から使用されている、ハイテンや軟鋼などの鋼板、鋼材でも良い。 In the present invention, the material used for the roof panel and the roof bow selected from among the plurality of arranged roof bows may be a conventionally used steel plate or steel material such as high-tensile steel or mild steel, not an aluminum alloy. .

ルーフパネルと、この裏面に接合された、前記図８に示したセンターピラー４１と接合されるルーフボウであって、段差を設けた図１の略ＨＡＴ型断面のアルミニウム合金製ルーフボウ１０とを、図１４〜１６に示すようにモデル化し、車体塗装焼き付け硬化処理による熱変形後（熱処理後）を模擬した、ルーフパネル中央断面の変形量をＦＥＭ解析により求めた。なお、ルーフボウ１０は、段差２０を図５のようにマスチック接着剤５の設置位置からずらして設けている。この結果を図１７に示す。 A roof panel and a roof bow 10 which is joined to the back surface and joined to the center pillar 41 shown in FIG. Modeled as shown in FIGS. 14 to 16, the deformation amount of the central section of the roof panel, which was simulated after heat deformation (after heat treatment) by car body paint baking and hardening treatment, was obtained by FEM analysis. The roof bow 10 is provided with the step 20 shifted from the installation position of the mastic adhesive 5 as shown in FIG. The result is shown in FIG.

比較のために、段差を設けない以外は、発明例と解析条件を同じとした、図１０と同じ形状の比較例の解析結果を図１７に示す。図１７は横軸がルーフパネルの車体幅方向の各位置（右半分）を示し、左端の５００ｍｍの位置がルーフパネルの車体幅方向の中心である。また、縦軸がルーフパネルの車体上下方向の変形量であり、変形量０．０ｍｍの位置が熱処理後も変形が無いことを示し、変形量０．０ｍｍより下が下方への変形、変形量０．０ｍｍより上が上方への変形を示している。 For comparison, FIG. 17 shows the analysis result of a comparative example having the same shape as that of FIG. In FIG. 17, the horizontal axis indicates each position (right half) of the roof panel in the vehicle width direction, and the leftmost position of 500 mm is the center of the roof panel in the vehicle width direction. Also, the vertical axis is the amount of deformation of the roof panel in the vertical direction of the vehicle body, the position of the deformation amount of 0.0 mm indicates that there is no deformation after heat treatment, the deformation below the deformation amount of 0.0 mm is the downward deformation, the deformation amount Above 0.0 mm shows upward deformation.

モデル化した図１４〜１６の内、図１４は斜視図、図１５は上面視図、図１６は中央断面図であり、各々ルーフパネルとルーフボウともに、図の左右あるいは上下対称に、表示は半分のみであり、表示寸法も半分である。図１４の斜視図では図の左右対称に、図１５の上面視図では図の上下対称に、図１６の中央断面図では図の左右対称に示し、図１４、１５の各図において、一点鎖線にて、これらの対称面を示す。 14 to 16 are modeled, FIG. 14 is a perspective view, FIG. 15 is a top view, and FIG. 16 is a central cross-sectional view. The display size is also half. The perspective view of FIG. 14 is symmetrical with respect to the drawing, the top view of FIG. 15 is symmetrical with respect to the drawing, the central sectional view of FIG. 16 is symmetrical with reference to the drawing, and the dashed lines in each of FIGS. Shows these planes of symmetry.

（ルーフパネル条件）
ルーフパネルは図９に示した形状とし、各部とも均一な１．０ｍｍの板厚とした、０．２％耐力が１２０ＭＰａの、６０００系アルミニウム合金板を成形したものとした。ルーフパネルの大きさは、図１４のように、車体幅方向の長さを１０００ｍｍ（表示は半分の５００ｍｍ）、車体長さ方向の長さを２０００ｍｍとした。 (Roof panel conditions)
The roof panel had the shape shown in FIG. 9, and a 6000 series aluminum alloy plate with a 0.2% proof stress of 120 MPa was formed with a uniform plate thickness of 1.0 mm for each part. As shown in FIG. 14, the roof panel has a length of 1000 mm in the vehicle body width direction (500 mm of the display) and a length of 2000 mm in the vehicle body length direction.

（ルーフボウ条件）
ルーフボウ１０の形状は、図１の略ＨＡＴ型断面の、０．２％耐力が１２０ＭＰａの、６０００系アルミニウム合金板製（成形板）とした。板厚は各部とも均一な１．２ｍｍとした。ルーフボウ１０の長さ（車体幅方向）は１０００ｍｍ（図１４の表示は半分の５００ｍｍ）とした。また、水平な下部側横壁１４の外側の幅（車体長さ方向）は３０ｍｍ、両側壁１５、１５の高さ（車体上下方向）は２０ｍｍ、両フランジ部１６、１６の両端部同士の間隔（車体長さ方向）は５０ｍｍ、フランジ自体の幅（車体長さ方向）は各１０ｍｍとした。 (Roofbow condition)
The shape of the roof bow 10 was made of a 6000 series aluminum alloy plate (molded plate) having a 0.2% proof stress of 120 MPa and having a substantially HAT cross section in FIG. The plate thickness was 1.2 mm which was uniform for each part. The length of the roof bow 10 (in the vehicle body width direction) was 1000 mm (the display in FIG. 14 is half of 500 mm). Further, the outer width (in the vehicle body length direction) of the horizontal lower side wall 14 is 30 mm, the heights of the side walls 15 and 15 (in the vehicle body vertical direction) are 20 mm, and the distance between both ends of both flange portions 16 and 16 ( The vehicle body length direction) was 50 mm, and the width of the flange itself (vehicle body length direction) was 10 mm.

そして、段差を設けた発明例は両フランジ部１６、１６における、段差２０の平坦な接合面１６からの高さを１．５ｍｍとして、下記マスチック接着剤の熱硬化前に設ける設計高さ（厚さ）３ｍｍの５０％とした。この熱硬化前のマスチック接着剤の設計厚さ（高さ）が、接合面１６とルーフパネル１裏面との当初のクリアランスＣ１となる。 In the invention example provided with the step, the height from the flat joint surface 16 of the step 20 in both flange portions 16 and 16 is set to 1.5 mm, and the design height (thickness) provided before thermosetting of the following mastic adhesive is described. A) 50% of 3 mm. The design thickness (height) of the mastic adhesive before thermosetting is the initial clearance C1 between the joint surface 16 and the back surface of the roof panel 1.

（マスチック）
引張特性（５０％モジュラス）σ50が０．１０ＭＰａの熱硬化型接着樹脂を、接合用のマスチック接着剤５として、図１４のＸで示す位置に、各々配置した。これは、前記図５のように、略ＨＡＴ型断面における、ルーフパネル１への平坦な接合面である、各々両側方に張り出した平坦な両フランジ部１６、１６面上である。そして、この両フランジ部１６、１６面をルーフパネル１の裏面と接合することとした。 (Mastic)
A thermosetting adhesive resin having a tensile property (50% modulus) σ50 of 0.10 MPa was disposed as a mastic adhesive 5 for bonding at positions indicated by X in FIG. As shown in FIG. 5, this is a flat joint surface to the roof panel 1 on the flat flange portions 16 and 16 projecting to both sides, which are flat joint surfaces to the roof panel 1. Then, both the flange portions 16 and 16 are joined to the back surface of the roof panel 1.

（温度変化条件）
温度変化は、室温２０℃と熱処理温度１８０℃との間の変化を想定して、１６０℃とした。即ち、ルーフパネルの熱歪み条件としては、２０℃から１８０℃にルーフパネルが加熱され、再び２０℃に冷却されることを模擬している。 (Temperature change condition)
The temperature change was set to 160 ° C. assuming a change between the room temperature of 20 ° C. and the heat treatment temperature of 180 ° C. That is, as the thermal strain condition of the roof panel, it is simulated that the roof panel is heated from 20 ° C. to 180 ° C. and cooled again to 20 ° C.

（解析条件）
これらのＦＥＭ解析には、汎用解析ソフト：有限要素ソルバーＡＢＡＱＵＳ６．３を用いた。この際、マスチックのモデル化は、マスチックをバネ要素（等価なバネ定数ｋ）でモデルした。即ち、熱処理時の熱膨張時に、そのときのルーフパネル裏面とルーフボウ接合面とのクリアランスδ（ｍｍ）に応じた、バネ定数ｋを以下の式で定義した。バネ定数ｋ（Ｎ／ｍｍ）＝Ｆ／ｘ＝（σ50：マスチック引張特性×Ａ：マスチック断面積ｍｍ²）／０．５δ＝（π／２）×（σ50／δ）×ｄ²（ｄ：マスチック直径ｍｍ）。なお、ここで、マスチック直径ｄは２０ｍｍとした。 (Analysis conditions)
For these FEM analyses, general-purpose analysis software: finite element solver ABAQUS6.3 was used. In this case, the mastic was modeled by a spring element (equivalent spring constant k). That is, the spring constant k corresponding to the clearance δ (mm) between the back surface of the roof panel and the roof bow joint surface at the time of thermal expansion during heat treatment was defined by the following equation. Spring constant k (N / mm) = F / x = (σ50: mastic tensile properties × A: mastic cross-sectional area mm ² ) /0.5δ= (π / 2) × (σ50 / δ) × d ² (d: Mastic diameter mm). Here, the mastic diameter d was 20 mm.

これによると、バネ定数ｋとクリアランスＴの関係は以下の通りとなる。即ち、クリアランス０．５ｍｍでバネ定数ｋは１２６Ｎ／ｍｍ、クリアランス１ｍｍでバネ定数ｋは６３Ｎ／ｍｍ、クリアランス２ｍｍでバネ定数ｋは３１Ｎ／ｍｍ、クリアランス５ｍｍでバネ定数ｋは１３Ｎ／ｍｍ、クリアランス１０ｍｍでバネ定数ｋは６Ｎ／ｍｍとなる。これから分かる通り、前記した通りに、クリアランスが小さくなるにつれて、硬化したマスチックのバネ定数ｋは劇的に大きくなり、クリアランスが大きくなるにつれてバネ定数ｋは劇的に小さくなる。したがって、この結果からも、本発明で課題とするルーフ側の変形が、熱変形によるルーフボウとのクリアランスの減少によるものであることが裏付けられる。 According to this, the relationship between the spring constant k and the clearance T is as follows. That is, the spring constant k is 126 N / mm with a clearance of 0.5 mm, the spring constant k is 63 N / mm with a clearance of 1 mm, the spring constant k is 31 N / mm with a clearance of 2 mm, the spring constant k is 13 N / mm with a clearance of 5 mm, and the clearance is 10 mm. Thus, the spring constant k is 6 N / mm. As can be seen, as described above, as the clearance decreases, the spring constant k of the cured mastic increases dramatically, and as the clearance increases, the spring constant k decreases dramatically. Therefore, this result also confirms that the deformation on the roof side, which is the subject of the present invention, is due to a decrease in the clearance from the roof bow due to thermal deformation.

また、これらの解析結果を示す図１５から分かる通り、段差を設けてクリアランスを確保した発明例は、ルーフパネルの変形量が小さく、変形抑制効果が大きい。これに対して、このような段差を設けない以外は、発明例と解析条件を同じとした比較例は、ルーフパネルの変形量が著しく大きい。この発明例では、熱変形後の接合面１６とルーフパネル１裏面とのクリアランスＣ２は、段差２０の平坦な接合面１６からの高さ１．５ｍｍ分だけ確保されている。これに対して、比較例では、段差が無いために、前記クリアランスＣ２は、熱硬化後のマスチック接着剤のわずかな高さ（厚さ）のみである。 Further, as can be seen from FIG. 15 showing these analysis results, the invention example in which a clearance is secured by providing a step has a small deformation amount of the roof panel and a large deformation suppressing effect. On the other hand, the amount of deformation of the roof panel is remarkably large in the comparative example in which the analysis conditions are the same as those of the invention example except that such a step is not provided. In this example of the invention, the clearance C2 between the joint surface 16 after thermal deformation and the back surface of the roof panel 1 is secured by a height of 1.5 mm from the flat joint surface 16 of the step 20. On the other hand, in the comparative example, since there is no step, the clearance C2 is only a slight height (thickness) of the mastic adhesive after thermosetting.

本発明によれば、ルーフボウをアルミニウム合金製とした場合に、ルーフパネルとルーフボウとの互いの形状の違いによる、熱膨張の変形モードの違いから生じる、ルーフパネル側の変形を抑制した、自動車ルーフ構造およびルーフボウを提供することができる。このため、ルーフボウのアルミニウム合金化による、自動車上部車体構造の軽量化を促進でき、自動車の種類に依らず、共通して、走行安定性や操縦性を増すことができ、また、アルミニウム合金材の用途も一層拡大する。 According to the present invention, when the roof bow is made of an aluminum alloy, the roof of the automobile is prevented from being deformed on the roof panel side, which is caused by the difference in deformation mode of thermal expansion due to the difference in shape between the roof panel and the roof bow. A structure and a roof bow can be provided. For this reason, the weight reduction of the upper car body structure of the automobile can be promoted by the aluminum alloy of the roof bow, the running stability and the maneuverability can be increased in common regardless of the type of the automobile, and the aluminum alloy material Applications will be further expanded.

図１〜４は、ルーフボウの幅方向（ルーフパネルの車体前後方向）の断面形状が、略ＨＡＴ型のルーフボウ１０の各態様を各々示す。図５は、図１の略ＨＡＴ型のルーフボウのみの斜視図である。図６、７は、ルーフボウの幅方向（ルーフパネルの車体前後方向）断面形状が、中空な略矩形型のルーフボウ１０の各態様を各々示す。
本発明自動車ルーフ構造の一態様を示す断面図である。本発明自動車ルーフ構造の他の態様を示す断面図である。本発明自動車ルーフ構造の他の態様を示す断面図である。本発明自動車ルーフ構造の他の態様を示す断面図である。図１の斜視図である。本発明自動車ルーフ構造の他の態様を示す断面図である。本発明自動車ルーフ構造の他の態様を示す断面図である。自動車の車体構造例を示す斜視図である。図８のＡＡ断面図である。従来の略ＨＡＴ型断面を有するルーフボウ１０の全体斜視図である。図１０のＢＢ断面図である。従来のルーフパネルとルーフボウとを示す、図８の熱変形前の車体のＡＡ断面図である。従来のルーフパネルとルーフボウとを示す、図８の熱変形後の車体のＡＡ断面図である。本発明自動車ルーフ構造の解析モデル化例を示す斜視図である。本発明自動車ルーフ構造の解析モデル化例を示す平面図である。本発明自動車ルーフ構造の解析モデル化例を示す断面図である。図１４〜１６の解析モデルの変形量解析結果を示す説明図である。 FIGS. 1 to 4 show aspects of the roof bow 10 whose cross-sectional shape in the width direction of the roof bow (the longitudinal direction of the roof panel) is a substantially HAT type. FIG. 5 is a perspective view of only the substantially HAT type roof bow of FIG. FIGS. 6 and 7 show aspects of a substantially rectangular roof bow 10 having a hollow cross-sectional shape in the width direction of the roof bow (the longitudinal direction of the roof panel).
It is sectional drawing which shows the one aspect | mode of this invention automobile roof structure. It is sectional drawing which shows the other aspect of this invention automobile roof structure. It is sectional drawing which shows the other aspect of this invention automobile roof structure. It is sectional drawing which shows the other aspect of this invention automobile roof structure. FIG. 2 is a perspective view of FIG. 1. It is sectional drawing which shows the other aspect of this invention automobile roof structure. It is sectional drawing which shows the other aspect of this invention automobile roof structure. It is a perspective view which shows the example of a vehicle body structure of a motor vehicle. It is AA sectional drawing of FIG. 1 is an overall perspective view of a conventional roof bow 10 having a substantially HAT cross section. It is BB sectional drawing of FIG. It is AA sectional drawing of the vehicle body before the thermal deformation of FIG. 8 which shows the conventional roof panel and roof bow. It is AA sectional drawing of the vehicle body after the thermal deformation of FIG. 8 which shows the conventional roof panel and roof bow. It is a perspective view which shows the analysis modeling example of the motor vehicle roof structure of this invention. It is a top view which shows the example of analysis modeling of the motor vehicle roof structure of this invention. It is sectional drawing which shows the analysis modeling example of the motor vehicle roof structure of this invention. It is explanatory drawing which shows the deformation | transformation amount analysis result of the analysis model of FIGS.

Explanation of symbols

１：ルーフパネル、２、３：ルーフパネルフランジ部、４：ルーフパネル中央部、５：マスチック接着剤、１０、１１：ルーフボウ、１４：ルーフボウ下部側横壁、１５：ルーフボウ側壁、１６：ルーフボウフランジ部、１７：ルーフボウ取り付け部分、１８：ルーフボウ横壁、２０、２１、２２、２３、２４、２５：ルーフボウ段差、３０：ルーフボウ段差部分、 1: roof panel, 2, 3: roof panel flange part, 4: roof panel center part, 5: mastic adhesive, 10, 11: roof bow, 14: roof bow lower side wall, 15: roof bow side wall, 16: roof bow flange Part, 17: roof bow mounting part, 18: roof bow side wall, 20, 21, 22, 23, 24, 25: roof bow step, 30: roof bow step part,

Claims

An automotive roof structure in which a roof panel is supported by a roof bow, and one or all of the plurality of roof bows arranged at intervals in the front-rear direction of the vehicle body are made of an aluminum alloy. A mastic adhesive having a coating thickness in the range of 3 to 5 mm before thermosetting is provided on the joint surface with the back surface of the roof panel in the longitudinal direction of the roof bow, and the height from the joint surface is set to the heat A level difference of 50% or more (excluding 50%) of the application thickness of the mastic adhesive before curing is provided, and the roof bow joint surface and the roof panel back surface are formed by this level difference and the mastic adhesive after thermosetting. The clearance between the roof bow joint surface and the roof pad is secured while ensuring a clearance after joining of 1.5 to 3 mm (excluding 3 mm). An automobile roof structure characterized by joining the back surface of the flannel.

The width direction cross-sectional shape of the aluminum alloy roof bow is substantially HAT type, and the upper surfaces of both flange portions projecting laterally in the substantially HAT type cross-sectional shape are joint surfaces with the back surface of the roof panel, and The automobile roof structure according to claim 1 , wherein the step is provided on the joint surface along the longitudinal direction of the roof bow .

The aluminum alloy roof bow has a substantially rectangular shape with a hollow cross-sectional shape in the width direction, and the upper surface of the upper side wall in the hollow substantially rectangular shape, or the upper surface of the flange portion separately protruded laterally from the side wall 3. The automobile roof structure according to claim 1 , wherein the step is provided on the joint surface with the back surface of the roof panel, and the step is provided along the longitudinal direction of the roof bow .