JP2005510407A - 自動車のモジュラールーフおよびその組立方法 - Google Patents

Abstract

本発明によれば、高品質の外観を保証するためには、組立状態で車体に組み込まれたモジュラールーフの（クラウニング）凸状部が車体の側部けたの凸状部と正確に一致しなければならない。上記の正確な一致を保証するために、モジュラールーフや車体の製造許容誤差に関係なく、モジュラールーフは、組立状態と比べて、十分でない凸状部を備え、組立時にモジュラールーフの前方および後方の端部領域において所望の凸状部構造に押圧される。前記所望の凸状部の状態は、張力要素（固定要素）によって車体に対して固定される。

Description

本発明は、例えば、特許文献１で開示されているような、請求項１の前文による自動車用モジュラールーフに関する。さらに、本発明は、このタイプのモジュラールーフを設置する方法に関する。

特許文献１は、ボンディングプロセスを用いての自動車の組立中に車体のルーフ開口部内に挿入されるモジュラールーフを開示する。この目的のため、モジュラールーフは、輪状のフランジを縁側に備えており、この輪状のフランジは、組み立て位置で、車体のルーフ開口部のフランジとオーバーラップし（重なり）、ボンディング接続を介して該フランジに接続される。さらに、ルーフモジュールは、自動車の長手方向に凸状部、すなわち、凸状曲率（凸状湾曲部）を有するので、ルーフモジュールと対向する車体フレームの側部支柱やルーフ開口部についてのフランジも、自動車の長手方向に凸状にされる、すなわち凸状曲率を備えている。

高品質の自動車を製造するためには、ルーフモジュールの位置および形状を、はめ込んだ位置で、側部支柱の位置および形状に高精度で調和させなければならない。これは、上記はめ込んだ位置で、モジュラールーフの凸状部が、ルーフ開口部の側部支柱およびフランジの凸状部と高精度で一致しなければならないが、これは以下の理由による。ルーフモジュールの凸状部が車体フレームのループ支柱のものよりも大きい場合、このルーフモジュールは、側部支柱の中央領域でアーチ状になり、側部支柱に対して間隙が形成され、他方、ルーフモジュールの凸状部がルーフ開口部のものよりも小さい場合、ルーフモジュールの前方および／または後方の端部領域が、ルーフ開口部のフランジに対し大きく開くからである。どちらの場合も、２つの隣接車体領域、すなわち車体フレームの側部支柱とルーフモジュールとの凸状部が一致しないので、車体が不十分な美的外観となる。さらに、ルーフ領域のボンディング接続部における水漏れが、ルーフモジュールとルーフ開口部のフランジとの間の間隙の大きさにより、生じる恐れがある。

車体の水密性や高品質な外観にとって決定的に重要である凸状部についてのこの高精度な一致は、かなり複雑な方法をもってしか達成できない。これは、大量生産のため、側部支柱の凸状部、およびルーフモジュールの凸状部も製造に起因するバラツキがあるからである。したがって、一般に、その手順は、車体フレームの側部支柱の曲率（凸状部）がこの車体にはめ込まれるルーフモジュールのもの（曲率、凸状部）と異なるという事実に基づくものでなければならず、それらの曲率は、複雑な表面再仕上げ作業をもってしか一致させることができない。

独国特許出願公開第１９７ ０９ ０１６ Ａ１号明細書

したがって、本発明は、一般タイプのモジュラールーフを開発することが目的であり、製造許容誤差があるこのモジュラールーフを車体のルーフ開口部にはめ込むと同時に、曲率が側部支柱の凸状部によって事前に決定され、この凸状部の一部も同様に、製造許容誤差がある自動車の長手方向の曲率に高精度で一致させることができるように、開発することが目的である。さらに、本発明は、そのモジュラールーフを設置する方法を提供することが目的であり、その方法は、大量生産を実現でき、側部支柱の凸状部とモジュラールーフの凸状部との高精度の一致を確実にする。

この目的は、請求項１および７に記載の特徴によって本発明に従い達成される。

これらの請求項によれば、使用されるモジュラールーフの凸状部は、自動車の長手方向のルーフ開口部のフランジの凸状部よりも自動車の長手方向において小さい。ゆえに、モジュラールーフは、車体のルーフ開口部にはめ込まれる前には、このルーフ開口部内にはめ込まれた後に有するようになる所望の曲率よりも小さい曲率を有する。さらに、固定要素が提供され、モジュラールーフの後方および前方の縁領域（端部領域）がルーフ開口部に対してクランプされる（締め付けられる）ように用いられ、その結果、モジュラールーフの曲率が側部支柱のフランジの曲率と高精度で一致するようになる。

本発明によれば、モジュラールーフを設置するために、このモジュラールーフは、まず最初に接着剤ビードが提供され、次に車体のルーフ開口部のフランジ上に置かれる。自動車の長手方向の該フランジの凸状部と比べて、モジュラールーフの凸状部がより小さいため、このモジュラールーフの後方および／または前方の端部領域は、車体の上記フランジに対して大きく開く。力がルーフモジュール（モジュラールーフ）のこれらの後方および前方の端部領域に加わると、その結果、これらの領域（端部領域）がルーフ開口部に対向する上記フランジに押しつけられる。モジュラールーフは次に、固定要素（請求項７を参照）を用いて車体に対しクランプされた状態で固定される。

本発明によるモジュラールーフの構造や本発明による設置方法では、製造誤差に関係なく車体のルーフ開口部にその曲率に対し正確に適合するようなはめ込みが確実にできるようになる。モジュラールーフの位置決めおよびその次に続く端部側領域（端部領域）の押圧を通じて、２つの湾曲した輪郭が、モジュラールーフの曲率および／または側部支柱の曲率にバラツキがあっても、はめ込み状態における曲線に対して正確に調整される、再現可能な設置プロセスが提供される。ゆえに、設置における高い信頼度が、例えば比較的大きな製造許容誤差がある場合でも確保される。

ルーフ開口部に対し、モジュラールーフの前方および後方の端部領域を固定する働きをする固定要素は、モジュラールーフのはめ込み位置で、ルーフ開口部のフランジの下で係合するモジュラールーフ上のフックとして設計されると好都合である（請求項２を参照）。これらのフックは、ルーフモジュール（モジュラールーフ）に好適に枢着されるので、これらのフックはルーフ（モジュラールーフ）をはめ込む際に該ルーフモジュール（モジュラールーフ）の内側領域に旋回することができ、フランジとの衝突が回避され、モジュラールーフが所定位置にはめ込まれ、クランプされると、これらのフックが外側に旋回されるので、これらフックがルーフ開口部のフランジの下で係合する、ゆえにモジュラールーフがクランプされた状態でルーフ開口部に確実に固定されるようになる。代替手段としては、モジュラールーフのはめ込み位置でルーフ開口部の開口を通って突出するフック、ネジ、またはピンも、固定要素として使用できる（請求項３を参照）。

モジュラールーフの前方および後方の領域（端部領域）の押圧中に、接着剤がはみ出すのを防止するために、スペーサが、ボンディング領域付近のルーフ縁部（モジュラールーフ縁部、縁側ボンディング領域、側縁部、縁領域）の領域に提供され、ルーフ開口部のフランジの方向に突出する（請求項４を参照）。組み立てられた位置では、これらのスペーサの端面は、ルーフ開口部のフランジ上に載っており、モジュラールーフ縁部とフランジの上側との間に、確実に、接着剤用の最小限のスペースができるようにする。

本発明による方法は、自動車の組立過程において様々なルーフ変形体を寸法的に正確に挿入できるようにする。特に、摺動ルーフ、ガラスルーフ、薄型（プレート型、ラメラ）ルーフなど、そして固定ルーフもモジュラールーフとして使用できる。但し、摺動ルーフやガラスルーフは、一定の剛性を固有に有し、固定ルーフは、特に単一深絞り成形パネルのみから成る場合には、比較的不安定であり、モジュラールーフが金属パネルから成る固定ルーフである場合、そのモジュラールーフに高度の固有剛性を与えるために金属パネルの裏面に成形材料を注入し、それによって取り扱い易くすることが推奨される（請求項５を参照）。裏面に成形材が都合良く同じように注入される、壁の厚さが薄いプラスチック固定ルーフにも同様に当てはまる（請求項６を参照）。

図で例示された典型的な実施形態を参照して本発明を以下で詳細に説明する。

図１は、モジュラールーフ３がはめ込まれるルーフ開口部２と車体１の概略斜視図である。ルーフ開口部２は、側部支柱４によって自動車の横（横断）方向Ｙが囲まれ、および前方および後方の横（横断）方向支柱５によって自動車の長手方向Ｘが囲まれる。ルーフ開口部２は、開口部２の縁側を取り囲んでおりこの領域にモジュラールーフ３が車体１に接続されるフランジ６、７を、備えている。この場合、参照番号６は、側部支柱４に隣接するフランジを指し、参照番号７は、横方向支柱５に隣接するフランジを指す。

特に図２ａ〜図２ｃの断面図から明らかなように、フランジ６は、自動車の長手方向Ｘに凸状部を有し、本例の場合、「凸状部」は、垂直（Ｚ）方向の凸状曲率として理解されるべきである。一般に、フランジ６の凸状部は、側部支柱４の垂直輪郭８の凸状部に対応するので、フランジ６の上部側９は、実質的に側部支柱４の垂直輪郭８と平行に延びる。

図１の例示では、モジュラールーフ３は、固定ルーフとして概略的に例示されているが、この典型的な実施形態では、剛性を増すために成形材１１が裏面に注入されるスチールまたはアルミニウム板の成形部品１０を具備する。代替形態としては、モジュラールーフ３はまた、プラスチック部品または裏面にプラスチックを注入したＳＭＣ部品であっても良い。さらに、ガラスルーフ、摺動ルーフ、薄型（ラメラ）ルーフなどがまた、車体１にモジュラールーフ３として挿入されても良い。車内１２に面する内面１３には、モジュラールーフ３が、スタッド状またはリブ状スペーサ１４（図２ａ〜図２ｃにおいて破線で例示された）を用いて縁側に提供される。モジュラールーフ３が車体１にはめ込まれた後、これらのスペーサ１４は、フランジ６、７上に載り、一定の最小のスペース１５がモジュラールーフ３の内面１３とフランジ６、７との間で全体的に確実に保証されるようにする（図３ａを参照）。

図２ａ〜図２ｃの断面図は、モジュラールーフ３の車体１へのはめ込みが選択されたスナップショットを示す。前段階で行われる処理ステップ（図２では例示せず）では、輪状の接着剤ビード１７がまず最初にモジュラールーフ３の内面１３上の縁領域に塗布される。モジュラールーフ３は、このモジュラールーフ３を車体１のルーフ開口部２に挿入するのを支援するロボットガイド設置ツール１８または取扱（ハンドリング）装置へと運ばれる。図２ａは、モジュラールーフがルーフ開口部２内に降ろされる前の時点における、吸着キャップ１９の支援で（を用いて）設置ツール（ロボットガイド設置ツール）１８に保持されるモジュラールーフ３を示す。

図２ａからも分かるように、モジュラールーフ３は、自動車の長手方向Ｘに凸状部を有し、モジュラールーフ３のこの凸状部は、本発明によれば、フランジ６の凸状部よりも小さい。フランジ６とモジュラールーフ３との凸状部の差は、図２ａでは大いに誇張して例示されているが、実際には、２つの凸状部の間の差は非常に小さく、その結果、フランジ６上に配置されたモジュラールーフ３は、横方向支柱５のフランジ７に対してたった数ミリメートルだけしか、前方および／または後方の端部領域２０、２１で開かない（開口しない）。モジュラールーフ３の凸状部の寸法決めは、モジュラールーフ３およびルーフ開口部２の領域の車体１の製造誤差に大きく依存し、モジュラールーフ３の凸状部は、どの場合においても、このルーフ（モジュラールーフ）の設置のために提供されるモジュラールーフ３が、このモジュラールーフ３が挿入されることになる車体１よりも小さい凸状部を有するように選択されなければならない。ゆえに、ルーフモジュール（モジュラールーフ）３の凸状部は、ルーフ開口部２のフランジ６の最小の許容される凸状部よりも再現可能に小さくなければならない。これにより、モジュラールーフ３が該ルーフの設置範囲内にあるルーフ開口部２上に下降するとき、モジュラールーフ３の両側が、フランジ６上のそれぞれの場合で一点（接触点）２２でのみ確実に当接するようになる。図２ｂは、車体１上に置かれ、中央領域２２’でルーフ開口部２のフランジ６上に当接し、より小さな凸状部のため、前方および後方の端部領域２０、２１のフランジ７に対し間隙を有するモジュラールーフ３を示す。

次のプロセスステップでは、モジュラールーフ３の前方および後方の端部領域２０、２１は、フランジ７上に押圧され、この目的のため、端部領域２０、２１においてモジュラールーフ３の上側２４に作用する油圧または空気圧が作動可能な圧力クッション２３を備えた設置ツール（ロボットガイド設置ツール）１８が、提供される（図２ｃを参照）。端部領域２０、２１上への押圧中、モジュラールーフ３の側縁部（モジュラーフール縁部、縁領域、縁側ボンディング領域）１６は、両側ですでに当接している接触点２２から始まり、端部領域２０、２１まで進んで、ルーフ開口部２の対向するフランジ６、７上へと、徐々に押圧される。そのプロセスにおいて、接着剤ビード１７は、２カ所の接触点２２から始まり、モジュラールーフ３とルーフ開口部２のフランジ６、７との間の間隙まで包囲するように圧縮され、その結果、輪状の接着剤ウエブがルーフ開口部２とモジュラールーフ３との間に形成される。モジュラールーフ３の縁側に提供されたスペーサ１４により、フランジ６、７上の対向するボンディング領域とモジュラールーフ３の内面１３との間に最小の空間（スペース）１５（スペーサ１４の高さに対応する）が存在し、ゆえに接着剤がボンディング領域からはみ出ないようにされる。このボンディング領域内の均一な空間（スペース）１５は、フランジ６、７に沿って取り囲む最適量の接着剤が全体にあることを意味し、これにより、そのボンディング接続が高強度および十分なシール水密性を有するようになる。スペーサ１４は、接着剤ビード１７よりもモジュラールーフ縁部１６に接近して配置されるのが好ましい。

次に、モジュラールーフ３が、圧力クッション２３の支援で（の助けをかりて、を用いて）生成される張力状態において、車体１に対して固定される。この目的のために、前方および後方の端部領域２０、２１においてモジュラールーフ３の内面１３に配置される固定要素２５が使用される。図２ａ〜図２ｃの典型的な実施形態では、これらの固定要素２５は、旋回可能なフック２６によって基本的に形成される。これらのフック２６は、フランジ６とフック２６との衝突を回避するために、モジュラールーフ３の挿入中にはモジュラールーフ３の内側の領域内に旋回され、前方および後方の端部領域２０、２１が押し下げられた後、フック２６が外側に旋回されるので、それらのフックがルーフ開口部２のフランジ６の下に係合し、張力状態のモジュラールーフ３がスプリングバックする（跳ね返る）のを防止する。これは図３ａの詳細図で例示され、ここでは最終はめ込み位置でのフック２６の旋回位置は実線で、およびモジュラールーフの挿入中は１点鎖線で示される。

モジュラールーフの側部に沿った固定要素２５の上述の配置の代替形態または追加形態として、固定要素２５は、モジュラールーフ３の後方または前方の縁部の領域（端部領域）２０、２１にも配置でき、フランジ７の下に係合できる。

図３ｂは、固定要素２５の代替形態となる典型的な実施形態を示すが、この場合、固定要素は、ルーフ開口部２のフランジ６、７内のカットアウト（切り欠き）２８を通って案内されるボルト２７によって形成される。押し下げられる縁部領域（端部領域）２０、２１によって生成される張力状態にあるモジュラールーフ３は、カットアウトを通って突出するボルト２７にネジ込まれ、締め付けられるナット２９によって固定される。図３ｃは、固定要素２５の他の典型的な実施形態を示しており、この固定要素は、モジュラールーフ３が下降すると、フランジ６、７内の対応する形状にされたカットアウト２８’を貫通し、そして、端部領域２０、２１が押し下げられた後、フックの上側３２をフランジ６、７の下側３３で支え、ゆえに張力状態にあるモジュラールーフ３がスプリングバックするのを防止する位置まで矢印３１に従って回転される、回転可能なフック３０として示される。さらに、固定要素２５は、例えば、フランジ内のカットアウト２８を通って案内され、モジュラールーフ３がクランプされた後、バネ座金の支援で（を用いて）フランジ下側３３に対して固定される、すなわちモジュラールーフ３の内面１３から突出する、ピンによって形成される。

固定要素２５の他の実施形態が図３ｄで例示され、この場合、固定要素２５は、モジュラールーフ３に接続され、接合プロセス中にフランジ６、７に自動的に掛け金を掛けるバネフック３４によって形成される。図３ｄの例では、モジュラールーフ３に接続されるバネフック３４の端部３５は、モジュラールーフ３の成形材１１に埋め込まれるが、任意の他の所望の方法でモジュラールーフ３に接続されても良い。モジュラールーフ３は車体１のルーフ開口部２に挿入されると、バネフック３４の自由端３７がフランジ６、７の作用によって最初に押し戻され（矢印３６）、モジュラールーフ３がさらに下降すると、図３ｄに示されるラッチ位置（矢印３６’）にはまり込み、そこでモジュラールーフがバネフック３４のバネ作用によってフランジ６、７に対して固定される。

フランジ６、７に面するモジュラールーフ３の内面１３上のスペーサ１４（図２ａ〜図２ｃに示された）の代替形態または追加形態として、上方に突出するスペーサ１４’がフランジ６、７の上側（上面）９に提供されても良く、これは図１に破線で示されている。スペーサ１４’は、例えば、深絞りプロセス中にフランジ６、７内に配置されるか、または単独の打ち抜きプロセスで製造されても良い。

上記説明では、モジュラールーフ３に締結され、はめ込み位置において、ルーフ開口部２のフランジ６、７の下に貫通または係合する固定要素２５を記述したが、該固定要素を、車体１に、特にルーフ開口部２のフランジ６、７の領域に提供することもでき、組み立てられた位置で、モジュラールーフと係合する。

車体にはめ込まれることになるモジュラールーフと車体との概略斜視図を示す。 図１のＩＩ−ＩＩに対応する断面図で、ルーフモジュールの設置中の３つの選択された方法のステップを示し；図２ａはモジュラールーフがはめ込まれる前の状態；図２ｂはモジュラールーフが所定位置に配置された後の状態；図２ｃはモジュラールーフが所定位置に固く押圧された後の状態をそれぞれを示す。 拡大図で図２ｃのＩＩＩａ−ＩＩＩａに対応する断面を示す。 代替実施形態での図３ａの領域を示す。 他の実施形態での図３ａの領域を示す。 他の実施形態での図３ａの領域を示す。

Claims (7)

1. 自動車用のモジュラールーフであって、
   − 自動車の組立過程のボンディングプロセスを利用して車体にこの目的のために提供されたルーフ開口部にはめ込み、
   − 前記モジュラールーフは縁側ボンディング領域を有し、該縁側ボンディング領域で、前記モジュラールーフは、前記はめ込み位置において、前記車体の前記開口部のフランジと重なり、
   − 側部支柱の領域において、前記ルーフ開口部の前記フランジも、前記モジュラールーフも両方共、前記自動車の長手方向に凸状部を有する、モジュラールーフであって、
   − 前記モジュラールーフ（３）の前記凸状部は、前記側部支柱（４）の領域の前記ルーフ開口部（２）の前記フランジ（６）の凸状部よりも、前記自動車の長手方向（Ｘ）において小さく、
   − 前記モジュラールーフ（３）の前記前方および後方の端部領域（２０、２１）を前記開口部（２）に対してクランプする固定要素（２５）が提供されることを特徴とするモジュラールーフ。
2. 前記固定要素（２５）は、前記モジュラールーフ（３）の前記はめ込み位置で前記ルーフ開口部（２）の前記フランジ（６、７）の下で係合するフック（２６）として設計されることを特徴とする請求項１に記載のモジュラールーフ。
3. 前記固定要素（２５）は、前記モジュラールーフ（３）の前記はめ込み位置で、前記ルーフ開口部（２）のカットアウト（２８、２８’）を通って突出するフック（３０）またはボルト（２７）またはピンとして設計されることを特徴とする請求項１に記載のモジュラールーフ。
4. 前記モジュラールーフ（３）は、該モジュラールーフ（３）の前記内面（１３）から前記ルーフ開口部（２）の前記フランジ（６、７）の方向に突出するスペーサ（１４）を前記縁領域（１６）に備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のモジュラールーフ。
5. 前記モジュラールーフ（３）は、成形材（１１）をその裏面に注入した板金状部品（１０）であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のモジュラールーフ。
6. 前記モジュラールーフ（３）は、成形材（１１）をその裏面に注入したプラスチック部品であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のモジュラールーフ。
7. ボンディングプロセスを用いて車体（１）にモジュラールーフ（３）を設置する方法であって、
   − 前記モジュラールーフ（３）は縁側ボンディング領域（１６）を有し、該縁側ボンディング領域で、前記モジュラールーフ（３）は、はめ込み位置において、前記車体（１）のルーフ開口部（２）のフランジ（６、７）と重なり、
   − 前記ルーフ開口部（２）の前記フランジ（６）は、側部支柱（４）の領域において自動車の長手方向（Ｘ）に凸状部を有し、前記モジュラールーフ（３）は、その一部が前記側部支柱（４）の領域における前記フランジ（６）の前記凸状部よりも小さい前記自動車の長手方向（Ｘ）に凸状部を有し、
   − 前記モジュラールーフ（３）は、該モジュラールーフ（３）の前方および後方の端部領域（２０、２１）を前記ルーフ開口部（２）に対してクランプする固定要素（２５）を備える方法であって、
   − 接着剤ビード（１７）を備えた前記モジュラールーフ（３）は、前記ルーフ開口部（２）の前記フランジ（６）上への前記はめ込み位置に配置され、
   − 前記モジュラールーフ（３）は、前記前方および後方の端部領域（２０、２１）で前記ルーフ開口部（２）の前記フランジ（７）上に押し下げられることによってクランプされ、
   − 前記モジュラールーフ（３）は、前記固定要素（２５）を用いて前記車体（１）に対するこのクランプされた位置で固定されるステップを含む方法。

Images