JP2017177879A - 自動車のルーフユニット、およびルーフユニットを備えた自動車の製造方法 - Google Patents

自動車のルーフユニット、およびルーフユニットを備えた自動車の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】焼付塗装工程後のルーフパネルに残留変形が生じることを抑止した自動車のルーフユニット、および当該ルーフユニットを備えた自動車の製造方法を提供する。【解決手段】ルーフ構造体１０は、アルミニウム製のルーフパネル３０およびルーフリインフォース４０と、金属製の弾性支持部５０と、を備える。ルーフパネル３０およびルーフリインフォース４０は、鋼製のルーフサイドレールに接合される。弾性支持部５０は、ルーフパネル３０とルーフリインフォース４０との間に介在し、ルーフパネル３０とルーフリインフォース４０との間隔の増減に応じて弾性変形可能とされる。焼付塗装工程時のルーフパネル３０およびルーフリインフォース４０の熱膨張および熱収縮に応じて、弾性支持部５０が変形する。【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、自動車のルーフユニット、およびルーフユニットを備えた自動車の製造方法に関する。
従来、自動車のルーフ構造（ルーフユニット）として、ループパネルを備えたものが知られている。特許文献１に記載された技術では、自動車の軽量化のために、ルーフパネルがアルミニウムによって構成されている。一方、自動車の車体構造の主たる部分（特に、ルーフサイドレール）には鋼材が使われている。
特許文献１に記載された技術において、ルーフサイドレールにルーフパネルを接合する際、異材接合が必要になる。更に、焼付塗装工程時に鋼材とアルミニウム材（ここで、アルミニウム材とは、純アルミニウム材とアルミニウム合金材を含めた総称である）の線膨張係数の差に起因して、両者の接合箇所およびその近傍に熱変形が生じる。この熱変形は、焼付塗装工程後も残留し、ルーフパネルの形状精度に悪影響を与えることがある。
このようなルーフパネルの変形を抑止するために、ルーフパネルを支持するルーフリインフォースもアルミニウム化した上で、このルーフリインフォースの車体幅方向（長手方向）に、上述した熱膨張差を吸収する屈曲部を設けた技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。また、ルーフリインフォースもアルミニウム化した上で、さらにこのルーフリインフォースに開口を設けた技術が知られている（例えば、特許文献３参照）。
特開２００５−２１９５９号公報 特許第５０９４６２３号公報 特開２００９−１４３４０７号公報
上記のようなルーフリインフォースは、一般的に熱硬化型接着樹脂としてのマスチック接着樹脂（以下、単に「マスチック樹脂」とも言う）によって、ルーフパネルに接合される。このようなマスチック樹脂は、焼付塗装工程において接着されたルーフパネルに残留変形を生じさせ、ルーフパネルの形状精度に悪影響を与えることがある。さらに、特許文献２および３に記載された技術のように、ルーフリインフォースをアルミニウム化した場合、ルーフサイドレールとルーフパネルとの間の熱膨張差による上記の問題の多少の改善は認められるものの、マスチック樹脂によってルーフパネルに残留変形が残るという問題があった。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、焼付塗装工程後のルーフパネルに残留変形が生じることを抑止した自動車のルーフユニット、および当該ルーフユニットを備えた自動車の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一の局面に係る自動車のルーフユニットは、自動車の車室内を囲むボディーのうち車体幅方向に間隔をおいて配置され車体前後方向に延びる一対の鋼製のルーフサイドレールに接合される、自動車のルーフユニットであって、前記一対のルーフサイドレールに接合されるアルミニウム製のルーフパネルと、前記車体幅方向に延びるように配置され、前記ルーフパネルを下方から支持し、両端側において前記一対のルーフサイドレールおよび前記ルーフパネルに接合されるアルミニウム製のルーフリインフォースと、前記ルーフパネルと前記ルーフリインフォースとの間に介在し、前記ルーフパネルと前記ルーフリインフォースとの間隔の増減に応じて弾性変形可能な金属製の弾性支持部と、を有することを特徴とする。
本構成によれば、金属製の弾性支持部は、ルーフパネルとルーフリインフォースとの間に介在され、ルーフパネルとルーフリインフォースとの間隔の増減に応じて弾性変形可能とされる。このため、鋼製のルーフサイドレールとアルミニウム製のルーフパネルおよびルーフリインフォースとの間で焼付塗装中の熱膨張量が異なる場合であっても、ルーフパネルとルーフリインフォースとの間隔の増減に応じて、弾性支持部が弾性変形する。このため、ルーフパネルとルーフリインフォースとがマスチック樹脂のみによって接着される場合と比較して、焼付塗装工程後のルーフパネルに残留変形が生じることが抑止される。
上記の構成において、前記車体幅方向と交差し前記車体前後方向に沿った断面で見た場合、前記ルーフリインフォースは、前記ルーフパネルに対向して配置される一対のフランジと、前記一対のフランジを接続し前記ルーフパネルに対して下方に間隔をおいて配置された凹部と、を備え、前記弾性支持部は、前記一対のフランジと前記ルーフパネルとの間にそれぞれ配置されることが望ましい。
本構成によれば、ルーフリインフォースのフランジとルーフパネルとの対向部分を利用して、弾性支持部を配置することができる。
上記の構成において、前記弾性支持部は、前記ルーフリインフォースの一部からなることが望ましい。
本構成によれば、ルーフリインフォースの一部を利用して、弾性支持部を形成することができる。また、弾性支持部とルーフリインフォースとの接着部が削減されるため、弾性支持部がルーフリインフォースの変位に応じて安定して弾性変形することができる。
上記の構成において、前記ルーフリインフォースの前記車体前後方向の端部を曲げた態様の曲げ部からなることが望ましい。
本構成によれば、ルーフリインフォースに曲げ部が配置されることで、弾性変形可能な弾性支持部を容易に形成することができる。
上記の構成において、前記弾性支持部は、前記ルーフリインフォースと別体とされていることが望ましい。
本構成によれば、弾性支持部がルーフリインフォースの一部からなる場合と比較して、ルーフリインフォースとは異なる材料で弾性支持部を形成することができる。このため、ルーフパネルとルーフリインフォースとの間隔の部分的な増減に応じて、好ましいばね係数を備えた弾性支持部が配置可能とされる。
上記の構成において、前記一対のフランジ間で前記凹部の上方を覆うように前記ルーフパネルと前記ルーフリインフォースとの間に配置され、前記ルーフリインフォースに接合される補強材を更に有し、前記弾性支持部は、前記補強材と一体とされていることが望ましい。
本構成によれば、補強材が凹部の上方を閉じることで閉空間が形成され、ルーフリインフォースの曲げ強度を向上させることができ、側面衝突時の車体の変形の抑制に有効である。また、補強材の一部を利用して、弾性支持部を形成することができる。
上記の構成において、前記弾性支持部は、前記補強材の前記車体前後方向の端部を曲げた態様の曲げ部からなることが望ましい。
本構成によれば、補強材に曲げ部が配置されることで、弾性変形可能な弾性支持部を容易に形成することができる。
上記の構成において、前記弾性支持部は、前記車体幅方向に間隔をおいて複数配置されていることが望ましい。
本構成によれば、車体幅方向に沿ってルーフパネルとルーフリインフォースとの間隔の増減が部分的に異なる場合でも、複数の弾性支持部の弾性変形によって焼付塗装工程後のルーフパネルに残留変形が生じることが抑止される。
上記の構成において、前記弾性支持部と前記ルーフパネルとは、接着樹脂によって接合されていることが望ましい。
本発明の他の局面に係る自動車の製造方法は、車体幅方向に間隔をおいて配置され車体前後方向に延びる一対の鋼製のルーフサイドレールを含み、車室内を囲むボディーと、前記一対のルーフサイドレールに接合されるルーフユニットと、を有する自動車の製造方法であって、前記ルーフユニットとして、前記一対のルーフサイドレール間に配置されるアルミニウム製のルーフパネルと、前記車体幅方向に延びるように前記ルーフパネルの下方に配置されるアルミニウム製のルーフリインフォースと、前記ルーフパネルと前記ルーフリインフォースとの間に介在し、前記ルーフパネルと前記ルーフリインフォースとの間隔の増減に応じて弾性変形可能な金属製の弾性支持部と、を準備する準備工程と、前記ルーフリインフォースの前記車体幅方向の両端側において、前記ルーフリインフォース、前記一対のルーフサイドレールおよび前記ルーフパネルを接合する接合工程と、前記ボディーおよび前記ルーフユニットに焼付塗装を行う塗装工程と、を有することを特徴とする。
本構成によれば、鋼製のルーフサイドレールとアルミニウム製のルーフパネルおよびルーフリインフォースとの間で焼付塗装工程中の熱膨張量が異なる場合であっても、ルーフパネルとルーフリインフォースとの間隔の増減に応じて、弾性支持部が弾性変形する。このため、ルーフパネルとルーフリインフォースとがマスチック樹脂のみによって接着される場合と比較して、焼付塗装工程後のルーフパネルに残留変形が生じることが抑止される。
上記の構成において、前記ルーフリインフォースの前記車体幅方向に沿って延びる端部に予め曲げ加工を施すことで、前記弾性支持部を形成する弾性支持部形成工程を更に有することが望ましい。
本構成によれば、ルーフリインフォースに曲げ加工が施されることで、弾性変形可能な弾性支持部を容易に形成することができる。
上記の構成において、前記準備工程において、前記ルーフユニットとして、前記ルーフパネルと前記ルーフリインフォースとの間に配置され、前記ルーフリインフォースに接合される補強材を更に準備し、前記補強材の前記車体幅方向に沿って延びる端部に予め曲げ加工を施すことで、前記弾性支持部を形成する弾性支持部形成工程を更に有することが望ましい。
本構成によれば、補強材に曲げ加工が施されることで、弾性変形可能な弾性支持部を容易に形成することができる。
本発明によれば、焼付塗装工程後のルーフパネルに残留変形が生じることを抑止した自動車のルーフユニット、および当該ルーフユニットを備えた自動車の製造方法が提供される。
本発明の第１実施形態に係る自動車のルーフユニット周辺の斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るルーフリインフォースの斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るルーフパネルおよびルーフリインフォースの断面図である。 本発明の第１実施形態に係る弾性支持部の配置を示した上面図である。 本発明の第１実施形態に係るルーフユニットを備えた自動車において、焼付塗装工程中のルーフパネルおよびルーフリインフォースの様子を示した断面図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）である。 本発明の第２実施形態に係るルーフリインフォースおよび補強材の斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るルーフリインフォースおよび補強材の一部を拡大した上面図である。 本発明の第２実施形態に係るルーフパネル、ルーフリインフォースおよび補強材の断面図である。 本発明の第２実施形態に係る補強材の配置を示した上面図である。 本発明の第２実施形態に係るルーフユニットを備えた自動車において、焼付塗装工程中のルーフパネルおよびルーフリインフォースの様子を示した断面図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）である。 本発明の変形実施形態に係るルーフリインフォースの斜視図である。 本発明の変形実施形態に係るルーフリインフォースの斜視図である。 本発明の変形実施形態に係るルーフパネルおよびルーフリインフォースの断面図である。 本発明の変形実施形態に係る弾性支持部の配置を示した上面図である。 本発明の変形実施形態に係るルーフリインフォースの斜視図である。 本発明の変形実施形態に係るルーフパネルおよびルーフリインフォースの断面図である。 本発明の変形実施形態に係るルーフリインフォースの斜視図である。 本発明の変形実施形態に係るルーフリインフォースおよび補強材の一部を拡大した上面図である。 本発明の変形実施形態に係る補強材の配置を示した上面図である。 従来のルーフリインフォースの斜視図である。 従来のルーフパネルおよびルーフリインフォースの断面図である。 マスチック樹脂のばね特性を説明するためのモデル図である。 マスチック樹脂の厚さとばね定数との関係を示すグラフである。 従来のルーフユニットを備えた自動車において、焼付塗装工程中のルーフパネルおよびルーフリインフォースの様子を示した断面図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の各実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るルーフ構造体１０を備えた自動車１の斜視図である。なお、以後、各図には、「上」、「下」、「前」および「後」の方向が示されているが、当該方向は、本発明に係るルーフ構造体１０の構造を説明するために便宜上示すものであり、ルーフ構造体１０を備えた自動車１の使用態様などを限定するものではない。
自動車１は、ルーフ構造体１０（ルーフユニット）と、ルーフサイドレール２０と、を備える。ルーフサイドレール２０は、自動車１の車室内を囲むボディーの一部である。ルーフサイドレール２０は鋼製であり、前後方向に延びるとともに、車体幅方向（左右方向）に間隔をおいて一対配置されている。ルーフ構造体１０は、一対のルーフサイドレール２０に接合されるユニットである。ルーフ構造体１０は、ルーフパネル３０と、ルーフリインフォース４０と、を備える。
ルーフパネル３０は、一対のルーフサイドレール２０に接合される板状の部材である。本実施形態では、ルーフパネル３０は、アルミニウム製からなる。なお、ここでいうアルミニウム製とは、純アルミニウム製およびアルミニウム合金製を含む。
ルーフリインフォース４０は、車体幅方向（左右方向）に延びるように配置され、ルーフパネル３０を下方から支持し、ルーフパネル３０を補強するルーフパネル補強材として機能する。ルーフリインフォース４０は、その両端側において一対のルーフサイドレール２０及び／又はルーフパネル３０にスポット溶接等の溶融接合やリベット等の機械的接合で取り付けられる（図３（Ａ）の接合部Ｇ１参照）。本実施形態では、ルーフリインフォース４０は、前後方向に間隔をおいて複数（図１では２つ）配置されている。
図２Ａは、本実施形態に係るルーフリインフォース４０の斜視図である。図２Ｂは、本実施形態に係るルーフパネル３０およびルーフリインフォース４０の断面図である。図２Ｃは、本実施形態に係る後記の弾性支持部５０の配置を示した上面図である。なお、図２Ｃでは、ルーフリインフォース４０が３つ配置されている。また、図２Ｃでは、前後方向に延びるルーフパネル３０の中心線ＣＬを境に、ルーフパネル３０の右側部分が示されている。
図２Ａの通り、ルーフリインフォース４０は、ルーフパネル３０側に向かって凸になるように左右方向に沿って湾曲している。また、図２Ｂの通り、左右方向（車体幅方向）と交差し前後方向（車体前後方向）に沿った断面で見た場合、ルーフリインフォース４０は、略Ｕ字形状を備えている。詳しくは、ルーフリインフォース４０は、凹部４１と、一対のフランジ４２と、ルーフリインフォース接合部４３（図２Ａ）と、を備えている。一対のフランジ４２は、ルーフリインフォース４０の前後方向の両端部に配置され、左右方向に沿って長く延びている。また、凹部４１は、一対のフランジ４２を接続し、ルーフパネル３０に対して下方に間隔をおいて配置されている。凹部４１は、フランジ４２に接続され、上下方向に延びる一対の壁部と、一対の壁部を接続する底部からなる。ルーフリインフォース接合部４３は、一対のフランジ４２の左右方向の両端部にそれぞれ配置されている。ルーフリインフォース接合部４３は、後記のとおり、ルーフサイドレール２０及び／又はルーフパネル３０に一体的に接合される。
更に、ルーフ構造体１０は、弾性支持部５０を備える。弾性支持部５０は、ルーフパネル３０とルーフリインフォース４０との間に介在し、ルーフパネル３０とルーフリインフォース４０との上下方向における間隔の増減に応じて弾性変形可能とされる。なお、本実施形態では、弾性支持部５０は、ルーフパネル３０とルーフリインフォース４０との間で圧縮変形されている。ただし、本発明は、このように弾性支持部５０が圧縮変形された態様に限定されるものではない。図２Ａ、図２Ｂに示すように、弾性支持部５０は、一対のフランジ４２とルーフパネル３０との間にそれぞれ配置されている。また、図２Ａ、図２Ｃに示すように、本実施形態では、弾性支持部５０は、左右方向に間隔をおいて複数配置されており、前側のフランジ４２に備えられた弾性支持部５０と、後側のフランジ４２に備えられた弾性支持部５０とは、互い違いとなるように配置されている。
また、弾性支持部５０は、ルーフリインフォース４０の一部からなり、詳しくは、ルーフリインフォース４０の前後方向の端部を曲げた態様の曲げ部からなる。より詳しくは、弾性支持部５０は、ルーフリインフォース４０の製造段階で、フランジ４２から前後に突設された突片が、前後方向の内側に向かってそれぞれＵ字状に曲げ加工されることで形成される。そして、図２Ｂに示すように、ルーフパネル３０と弾性支持部５０とは、接着樹脂６０によって接着される。一例として、接着樹脂６０は、接着テープの態様からなる。この結果、ルーフパネル３０とフランジ４２との間の間隔が変化すると、弾性支持部５０が弾性変形可能とされる。なお、図２Ｂの断面図は、図２Ａのルーフリインフォース４０を、左右方向の所定の箇所で切断して示している。このため、図２Ｂでは、前方の弾性支持部５０および接着樹脂６０を実線で示し、後方の弾性支持部５０および接着樹脂６０を破線で示している。以下の図面においても、同様の理由から、必要に応じて一部の部材を破線で示している。
図９Ａは、従来のルーフリインフォース４０Ｚの斜視図である。図９Ｂは、従来のルーフパネル３０Ｚおよびルーフリインフォース４０Ｚの断面図である。図１０は、マスチック樹脂のばね特性を説明するためのモデル図である。図１１は、マスチック樹脂の厚さδとばね定数ｋとの関係を示すグラフである。図１２（Ａ）乃至図１２（Ｃ）は、従来のルーフユニットを備えた自動車において、焼付塗装工程中のルーフパネル３０Ｚおよびルーフリインフォース４０Ｚの様子を示した断面図である。このような従来のルーフユニットを備えた自動車は、鋼製のルーフサイドレール２０Ｚと、アルミニウム製のルーフパネル３０Ｚと、アルミニウム製のルーフリインフォース４０Ｚとを備える。
図１２（Ａ）の通り、ルーフパネル３０Ｚは、ルーフパネル接合部３１Ｚを備える。また、ルーフサイドレール２０Ｚは、ルーフサイドレールアウター２１Ｚと、ルーフサイドレールインナー２２Ｚとが組み合わされることで構成される。また、ルーフサイドレール２０Ｚは、ルーフサイドレール接合部２３Ｚを備える。
図９Ａ、図９Ｂの通り、ルーフリインフォース４０Ｚは、凹部４１Ｚと、フランジ４２Ｚと、ルーフリインフォース接合部４３Ｚと、を備える。図１２（Ａ）に示すように、ルーフリインフォース４０Ｚの長手方向（左右方向）の両端部において、ルーフパネル接合部３１Ｚおよびルーフリインフォース接合部４３Ｚが、接合部Ｇ１においてスポット溶接等の溶融接合やリベット等の機械的接合で取り付けられる。また、ルーフサイドレールアウター２１Ｚおよびルーフサイドレールインナー２２Ｚは、ルーフサイドレール接合部２３Ｚに配置された接合部Ｇ２において、スポット溶接等の溶融接合やリベット等の機械的接合で取り付けられる。
一方、ルーフリインフォース４０Ｚのフランジ４２Ｚとルーフパネル３０Ｚとは、公知のマスチック樹脂６１によって接着される（図９Ｂ、図１２（Ａ））。一例として、マスチック樹脂６１は、略円柱状に配置される。マスチック樹脂６１は、自動車の焼付塗装時の熱を利用して硬化する。このようなマスチック樹脂６１の荷重特性は、５０％モジュラスσ５０（ＭＰａ）（５０％引張りひずみでの応力）で与えられる。図１０より、フランジ４２Ｚとルーフパネル３０Ｚとの間に配置されるマスチック樹脂６１の厚さδ（ｍｍ）、円柱状のマスチック樹脂６１の直径ｄ（ｍｍ）、断面積Ａ（ｍｍ２）、とした場合、厚さδに応じたマスチック樹脂６１の等価ばね係数ｋ（Ｎ／ｍｍ）は、式１で定義される。
Figure 2017177879
ここで、５０％モジュラスσ５０＝１．０（ＭＰａ）、マスチック樹脂６１の直径ｄ＝２０（ｍｍ）とした場合のマスチック樹脂６１の厚さδと、ばね定数ｋとの関係が図１１に示される。図１１の通り、マスチック樹脂６１の厚さδが小さくなると、マスチック樹脂６１のばね係数ｋが急激に大きくなり、マスチック樹脂６１が硬くなることがわかる。
図１２（Ａ）は、前述の従来の自動車においてルーフサイドレール２０Ｚ、ルーフパネル３０Ｚおよびルーフリインフォース４０Ｚの焼付塗装前の状態であり、図１２（Ｂ）は、同焼付塗装中の状態であり、図１２（Ｃ）は、同焼付塗装を終えた冷却後の状態を示している。図１２（Ｂ）および図１２（Ｃ）では、図１２（Ａ）における各部材の位置がそれぞれ破線で示されている。焼付塗装時には、約１８０度から２００度の高温状態が２０分ほど継続される。なお、加熱温度は、これらの範囲に限定されるものではなく、例えば、１５０度から２００度の範囲に設定されてもよい。
図１２（Ａ）から図１２（Ｂ）への変化より、鋼製のルーフサイドレール２０Ｚの熱膨張量と比較して、アルミニウム製のルーフパネル３０Ｚおよびルーフリインフォース４０Ｚの熱膨張量は、およそ２倍となる。これらの部材は、接合部Ｇ１において互いに接合されているため、ルーフパネル３０Ｚおよびルーフリインフォース４０Ｚの車体幅方向への膨張が、接合部Ｇ１、Ｇ２においてルーフサイドレール２０Ｚによって規制される。このため、アルミニウム製のルーフパネル３０Ｚでは、車体前後方向および車体幅方向の熱膨張分の釣り合いから、ルーフサイドレール２０Ｚに近い側が車体上方向に大きく持ち上がり、車体中央部分（ＣＬ側）は平坦な変形モードとなっている。一方、車幅方向に長く延びるルーフリインフォース４０Ｚでは、車体中央部分が最も高くなるように車体上方向に変形している。この結果、図１２（Ｂ）に示すように、焼付塗装工程の熱膨張時には、車体中央部分におけるルーフパネル３０Ｚとルーフリインフォース４０Ｚのフランジ４２Ｚとの間の隙間が、熱膨張前と比較して著しく狭くなる。また、場合によっては、ルーフパネル３０Ｚとルーフリインフォース４０Ｚとが接触することもある。この結果、両者の間に介在するマスチック樹脂６１の厚さδも小さくなるため、車体中央部分のマスチック樹脂６１は極めて硬いばね特性ｋを備えることとなる。
このように硬く変化したマスチック樹脂６１は、焼付塗装工程後の冷却によっても、その特性が戻りにくい。この結果、図１２（Ｃ）に示すように、ルーフパネル３０Ｚの車体中央部分において、マスチック樹脂６１による残留変形部Ｘ（熱ひずみ）が生じ、ルーフパネル３０Ｚが部分的に窪んでしまう。
本実施形態では、このように問題を解決するために、ルーフ構造体１０が前述の弾性支持部５０を備えている。図３（Ａ）乃至図３（Ｃ）は、本実施形態に係るルーフ構造体１０を備えた自動車１において、焼付塗装工程中のルーフパネル３０およびルーフリインフォース４０の様子を示した断面図である。前述のルーフパネル３０は、ルーフパネル接合部３１を備える。また、ルーフサイドレール２０は、ルーフサイドレールアウター２１と、ルーフサイドレールインナー２２とが組み合わされることで構成されている。また、ルーフサイドレール２０は、ルーフサイドレール接合部２３を備える。そして、図３（Ａ）に示すように、ルーフリインフォース４０の長手方向（左右方向）の両端部において、ルーフパネル接合部３１およびルーフリインフォース接合部４３が、接合部Ｇ１においてスポット溶接等の溶融接合やリベット等の機械的接合で取り付けられる。また、ルーフサイドレールアウター２１およびルーフサイドレールインナー２２は、ルーフサイドレール接合部２３に配置された接合部Ｇ２において、スポット溶接等の溶融接合やリベット等の機械的接合で取り付けられる。なお、ルーフパネル３０（図１）のうち、前後方向においてルーフリインフォース４０が配置されていない領域では、ルーフパネル接合部３１（図３（Ａ））がルーフサイドレール接合部２３に対して同様に接合されている。
図３（Ａ）は、本実施形態に係るルーフサイドレール２０、ルーフパネル３０およびルーフリインフォース４０の焼付塗装前の状態であり、図３（Ｂ）は、同焼付塗装中の状態であり、図３（Ｃ）は、同焼付塗装を終えた冷却後の状態を示している。図３（Ｂ）および図３（Ｃ）では、図３（Ａ）における各部材の位置がそれぞれ破線で示されている。図３（Ｂ）では、図１２（Ｂ）で示される場合と同様に、アルミニウム製のルーフパネル３０では、車体前後方向および車体幅方向の熱膨張分の釣り合いから、ルーフサイドレール２０に近い側が車体上方向に大きく持ち上がり、車体中央部分（ＣＬ側）は平坦な変形モードとなっている。一方、車幅方向に長く延びるルーフリインフォース４０では、車体中央部分が最も高くなるように車体上方向に変形している。この結果、車体中央部分におけるルーフパネル３０とルーフリインフォース４０のフランジ４２との間の隙間が、熱膨張前と比較して著しく狭くなる。しかしながら、本実施形態では、弾性支持部５０が、ルーフパネル３０とルーフリインフォース４０との上下方向における間隔の増減に応じて弾性変形可能とされる。また、弾性支持部５０は、金属製（本実施形態では、アルミニウム製）のため、焼付塗装工程中の熱によって弾性支持部５０のばね特性が著しく大きくなることがない。このため、図３（Ｂ）の状態では、車幅方向外側の弾性支持部５０よりも車体中央部分の弾性支持部５０の方が、圧縮変形した状態となっている。そして、図３（Ｃ）に示される冷却状態では、ルーフパネル３０およびルーフリインフォース４０の熱収縮に追従するように、それぞれの弾性支持部５０が復元する。この結果、図１２（Ｃ）に示されるような残留変形部Ｘがルーフパネル３０に形成されることが抑止される。
また、本実施形態では、ルーフリインフォース４０のフランジ４２とルーフパネル３０との対向部分を利用して、弾性支持部５０を配置することができる（図２Ｂ）。更に、弾性支持部５０は、車体幅方向に間隔をおいて複数配置されている（図２Ａ、図２Ｃ）。このため、車体幅方向に沿ってルーフパネル３０とルーフリインフォース４０との間隔の増減が部分的に異なる場合でも、複数の弾性支持部５０の弾性変形によって焼付塗装工程後のルーフパネル３０に残留変形が生じることが抑止される。
また、本実施形態では、ルーフリインフォース４０の一部を利用して、弾性支持部５０を形成することができる（図２Ｂ）。このため、弾性支持部５０とルーフリインフォース４０のフランジ４２との接着部が削減され、接着部の影響を受けることなく、弾性支持部５０がルーフリインフォース４０の変位に応じて安定して変形することができる。また、ルーフリインフォース４０のフランジ４２に曲げ部（図２Ｂ）が配置されることで、弾性変形可能な弾性支持部５０を容易に形成することができる。
更に、本実施形態では、弾性支持部５０とルーフパネル３０とは、接着樹脂６０によって接合されている。接着樹脂６０は、マスチック樹脂のみからなる接着剤とは異なる特性を備え、マスチック樹脂と比較して圧縮変形による著しい硬化特性を生じることがない。このため、ルーフパネル３０とルーフリインフォース４０とがマスチック樹脂のみによって接着される場合と比較して、接着樹脂部分（接着樹脂６０）が弾性変形する必要がなく、マスチック樹脂に求められていた接着機能と弾性変形機能とを分離することができる。また、弾性支持部５０がルーフパネル３０に加わった衝撃の一部を吸収することができる。
なお、本実施形態に係るルーフ構造体１０を備えた自動車１の製造方法では、ルーフ構造体１０を準備する準備工程と、所定の接合工程および塗装工程が設けられる。準備工程では、ルーフ構造体１０として、一対のルーフサイドレール２０間に配置されるアルミニウム製のルーフパネル３０と、車体幅方向に延びるようにルーフパネル３０の下方に配置されるアルミニウム製のルーフリインフォース４０と、ルーフパネル３０とルーフリインフォース４０との間に介在し、ルーフパネル３０とルーフリインフォース４０との間隔の増減に応じて弾性変形可能な金属製の弾性支持部５０と、が準備される。また、接合工程では、ルーフリインフォース４０の車体幅方向の両端側において、ルーフリインフォース４０、一対のルーフサイドレール２０およびルーフパネル３０が接合される。そして、塗装工程では、ルーフサイドレール２０を含む自動車１のボディーおよびルーフ構造体１０に焼付塗装が施される。この際、鋼製のルーフサイドレール２０とアルミニウム製のルーフパネル３０およびルーフリインフォース４０との間で焼付塗装工程中の熱膨張量が異なる場合であっても、ルーフパネル３０とルーフリインフォース４０との間隔の増減に応じて、弾性支持部５０が弾性変形する。このため、ルーフパネル３０とルーフリインフォース４０とがマスチック樹脂のみによって接着される場合と比較して、焼付塗装工程後のルーフパネル３０に残留変形が生じることが抑止される。また、上記の自動車１の製造方法では、ルーフリインフォース４０の車体前後方向の端部に予め曲げ加工を施すことで、弾性支持部５０を形成する弾性支持部形成工程が更に設けられることが望ましい。
次に、本発明の第２実施形態に係るルーフ構造体１０Ａ（図４Ｃ）について説明する。図４Ａは、本実施形態に係るルーフリインフォース４０Ａおよび補強板４５（補強材）の斜視図である。図４Ｂは、本実施形態に係るルーフリインフォース４０Ａおよび補強板４５の一部を拡大した上面図である。図４Ｃは、本実施形態に係るルーフパネル３０、ルーフリインフォース４０Ａおよび補強板４５の断面図である。また、図４Ｄは、本実施形態に係る補強板４５の配置を示した上面図である。更に、図５（Ａ）乃至図５（Ｃ）は、本実施形態に係るルーフ構造体１０Ａを備えた自動車において、焼付塗装工程中のルーフパネル３０およびルーフリインフォース４０Ａの様子を示した断面図である。なお、本実施形態では、先の第１実施形態と比較して、ルーフ構造体１０Ａが補強板４５を備える点で相違する。このため、以下では当該相違点を中心に説明し、共通する点の説明を省略する。また、図４Ａ乃至図５（Ｃ）では、先の第１実施形態に係る部材と同様の機能を備える部材については、第１実施形態に係る部材の符号の末尾にＡを付して示している。
図４Ａ乃至図５（Ｃ）の通り、ルーフ構造体１０Ａは、前述のルーフパネル３０と、ルーフリインフォース４０Ａと、補強板４５と、を備える。ルーフリインフォース４０Ａは、凹部４１Ａと、フランジ４２Ａと、ルーフリインフォース接合部４３Ａと、を備える（図４Ａ、図４Ｃ）。
補強板４５は、上面視で正方形形状（矩形形状）を備えたアルミニウム製の板材である。なお、他の実施形態において、補強板４５は他の金属材料からなるものでもよい。図４Ａ、図４Ｄに示すように、補強板４５は、左右方向に間隔をおいて複数配置されている。また、図４Ｃに示すように、補強板４５は、一対のフランジ４２Ａ間で凹部４１Ａの上方を覆うように、ルーフパネル３０とルーフリインフォース４０Ａとの間に配置される。そして、本実施形態では、補強板４５は、図４Ｂの４か所の接着部Ｐにおいて、ルーフリインフォース４０Ａに接合される。
また、本実施形態では、補強板４５が弾性支持部５０Ａを備える。すなわち、本実施形態では、弾性支持部５０Ａがルーフリインフォース４０Ａとは別体とされ、補強板４５と一体とされている。特に、弾性支持部５０Ａは、補強板４５のうち左右方向において隣接する２箇所の接着部Ｐの間に配置され、補強板４５の車体前後方向の端部を曲げた態様の曲げ部からなる。この際、補強板４５の製造段階において、補強板４５の端縁から前後に突設された突片がそれぞれＵ字状に曲げ加工されることで、弾性支持部５０Ａが形成される。そして、図４Ｃに示すように、ルーフパネル３０と弾性支持部５０Ａとは、接着樹脂６０によって接着される。ここでも、一例として、接着樹脂６０は接着テープの態様からなる。この結果、ルーフパネル３０とフランジ４２Ａとの間の間隔が増減すると、弾性支持部５０Ａが弾性変形可能とされる。
図５（Ａ）は、本実施形態に係るルーフサイドレール２０、ルーフパネル３０およびルーフリインフォース４０Ａの焼付塗装前の状態であり、図５（Ｂ）は、同焼付塗装中の状態であり、図５（Ｃ）は、同焼付塗装を終えた冷却後の状態を示している。図５（Ｂ）および図５（Ｃ）では、図５（Ａ）における各部材の位置がそれぞれ破線で示されている。図５（Ｂ）では、図３（Ｂ）で示される場合と同様に、アルミニウム製のルーフパネル３０では、ルーフサイドレール２０に近い側が車体上方向に大きく持ち上がり、車体中央部分（ＣＬ側）は平坦な変形モードとなっている。一方、車幅方向に長く延びるルーフリインフォース４０Ａでは、車体中央部分が最も高くなるように車体上方向に変形している。この結果、車体中央部分におけるルーフパネル３０とルーフリインフォース４０Ａのフランジ４２Ａとの間の隙間が、熱膨張前と比較して著しく狭くなる。しかしながら、本実施形態においても、補強板４５に設けられた弾性支持部５０Ａが、ルーフパネル３０とルーフリインフォース４０Ａとの上下方向における間隔の増減に応じて弾性変形可能とされる。このため、図５（Ｂ）の状態では、車幅方向外側の弾性支持部５０Ａよりも車体中央部分の弾性支持部５０Ａの方が、圧縮変形した状態となっている。そして、図５（Ｃ）に示される冷却状態では、ルーフパネル３０およびルーフリインフォース４０Ａの熱収縮に追従するように、それぞれの弾性支持部５０Ａが復元する。この結果、図１２（Ｃ）に示されるような残留変形部Ｘがルーフパネル３０に形成されることが抑止される。
また、本実施形態では、弾性支持部５０Ａが、ルーフリインフォース４０Ａと別体とされている。このため、ルーフリインフォース４０Ａとは異なる材料で弾性支持部５０Ａを形成することができる。このため、ルーフパネル３０とルーフリインフォース４０Ａとの間隔の部分的な増減に応じて、好ましいばね係数を備えた弾性支持部５０Ａが配置することが可能とされる。
また、本実施形態では、図４Ｃに示すように、補強板４５がルーフリインフォース４０Ａの凹部４１Ａの上方を閉じることで閉空間が形成される。このため、ルーフリインフォース４０Ａの剛性を高めることができる。また、補強板４５が曲げ部を備えることで、補強板４５の一部を利用して弾性支持部５０Ａを容易に形成することができる。
なお、本実施形態に係るルーフ構造体１０Ａを備えた自動車の製造方法では、ルーフ構造体１０Ａとして、ルーフパネル３０、ルーフリインフォース４０Ａおよび弾性支持部５０Ａを準備する準備工程において、ルーフリインフォース４０に接合される上記の補強板４５が準備される。この際、補強板４５の車体前後方向の端部に予め曲げ加工を施すことで、弾性支持部５０Ａを形成する弾性支持部形成工程が設けられることが望ましい。
以上、本発明の一実施形態に係るルーフ構造体１０およびルーフ構造体１０を備えた自動車１の製造方法について説明した。なお、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。本発明に係るルーフ構造体１０として、以下のような変形実施形態が可能である。
（１）上記の第１実施形態では、本発明に係る弾性支持部として、図２Ａから図２Ｃに示される弾性支持部５０をもって説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。図６Ａおよび図６Ｂは、本発明の変形実施形態に係るルーフリインフォース４０Ｂおよびルーフリインフォース４０Ｃの斜視図である。図６Ａの通り、ルーフリインフォース４０Ｂは、凹部４１Ｂ、フランジ４２Ｂ、ルーフリインフォース接合部４３Ｂおよび弾性支持部５０Ｂを備えている。弾性支持部５０Ｂは、一対のフランジ４２Ｂにおいて左右方向に間隔をおいて複数配置されている。弾性支持部５０Ｂは、ルーフリインフォース４０Ｂの一部が内側に曲げ加工されることで形成されている。また、一対のフランジ４２Ｂに備えられた弾性支持部５０Ｂは、互いに対向するように配置されている。このような構成においても、焼付塗装工程後のルーフパネル３０（図１）に残留変形が生じることが抑止される。なお、弾性支持部５０Ｂや第１実施形態に係る弾性支持部５０のように、弾性支持部が折り返し形状を備えることによって、弾性支持部の剛性を高く維持することができる。
また、図６Ｂの通り、ルーフリインフォース４０Ｃは、凹部４１Ｃ、フランジ４２Ｃ、ルーフリインフォース接合部４３Ｃおよび弾性支持部５０Ｃを備えている。弾性支持部５０Ｃは、一対のフランジ４２Ｃにおいて左右方向に間隔をおいて複数配置されている。また、一対のフランジ４２Ｃに備えられた弾性支持部５０Ｃは、互い違いに配置されている。そして、弾性支持部５０Ｃは、先の第１実施形態に係る弾性支持部５０と比較して、左右方向に長く設定されている。このように弾性支持部の長さが変化されることで、弾性支持部のばね係数を調整することが可能となる。
また、図６Ｃは、本発明の変形実施形態に係るルーフパネル３０およびルーフリインフォース４０Ｄの断面図である。また、図６Ｄは、本変形実施形態に係る弾性支持部５０Ｄの配置を示した上面図である。ルーフリインフォース４０Ｄは、凹部４１Ｄ、フランジ４２Ｄおよび弾性支持部５０Ｄを備えている。弾性支持部５０Ｄは、ルーフリインフォース４０Ｄの一部が曲げ加工されることで形成される。弾性支持部５０Ｄは、上方に凸のアーチ型形状を備えている。このような構成においても、焼付塗装工程後のルーフパネル３０（図１）に残留変形が生じることが抑止される。また、弾性支持部５０Ｄの形状を変化させることで、弾性支持部のばね係数を調整することが可能となる。
また、図６Ｄに示すように、弾性支持部５０Ｄは、ルーフリインフォース４０Ｄの長手方向に沿って連続的に配置されてもよい。この場合、ルーフリインフォース４０Ｄがルーフパネル３０を補強する機能を増大することができる。
また、図７Ａは、本発明の変形実施形態に係るルーフリインフォース４０Ｅの斜視図である。図７Ｂは、本変形実施形態に係るルーフパネル３０およびルーフリインフォース４０Ｅの断面図である。更に、図７Ｃは、本発明の変形実施形態に係るルーフリインフォース４０Ｆの斜視図である。図７Ａの通り、ルーフリインフォース４０Ｅは、凹部４１Ｅ、フランジ４２Ｅ、ルーフリインフォース接合部４３Ｅおよび弾性支持部５０Ｅを備えている。弾性支持部５０Ｅは、一対のフランジ４２Ｅにおいて左右方向に間隔をおいて複数配置されている。また、一対のフランジ４２Ｅに備えられた弾性支持部５０Ｅは、互い違いに配置されている。更に、図７Ｂの通り、弾性支持部５０Ｅは、フランジ４２Ｅから更に前後方向の外側に延びるように形成されている。また、弾性支持部５０Ｅは、上方に凸のアーチ型形状を備えている。このような構成においても、焼付塗装工程後のルーフパネル３０（図１）に残留変形が生じることが抑止される。また、折り返し形状からなる前述の弾性支持部５０および弾性支持部５０Ｂを備えるルーフリインフォース４０およびルーフリインフォース４０Ｂと比較して、ルーフリインフォース４０Ｅに使用される板材の面積を縮小し、ルーフリインフォース４０Ｅのコストを低減することができる。また、図７Ｃの通り、ルーフリインフォース４０Ｆは、凹部４１Ｆ、フランジ４２Ｆ、ルーフリインフォース接合部４３Ｆおよび弾性支持部５０Ｆを備えている。弾性支持部５０Ｆは、上記の弾性支持部５０Ｅと同様に、フランジ４２Ｆから更に前後方向の外側に延びるように形成されている。また、弾性支持部５０Ｆは、先の弾性支持部５０Ｅ（図７Ａ）と比較して、左右方向に長く設定されている。
（２）また、上記の第２実施形態では、本発明に係る弾性支持部として、図４Ａから図４Ｄに示される弾性支持部５０Ａをもって説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。図８Ａは、本発明の変形実施形態に係るルーフリインフォース４０Ｇおよび補強板４５Ｇの一部を拡大した上面図である。図８Ｂは、本発明の変形実施形態に係る補強板４５Ｈの配置を示した上面図である。図８Ａの通り、ルーフリインフォース４０Ｇは、凹部４１Ｇと、フランジ４２Ｇと、を備える。また、補強板４５Ｇは、先の第２実施形態に係る補強板４５と同様に、上面視で正方形形状（矩形形状）を備え、左右方向の中央部の接着部Ｐにおいて、一対のフランジ４２Ｇにそれぞれ接合されている。また、本変形実施形態では、補強板４５Ｇの４つの角部に、弾性支持部５０Ｇが配置されている。このような構成によれば、先の第２実施形態に係る補強板４５と比較して、弾性支持部５０Ｇを多く配置することができる。このため、焼付塗装工程後のルーフパネル３０（図１）に残留変形が生じることが更に安定して抑止される。なお、補強板４５および補強板４５Ｇは、図８Ｂに示す補強板４５Ｈのように、ルーフリインフォース４０Ｈの長手方向に沿って連続的に配置してもよい。この場合、補強板４５Ｈがルーフリインフォース４０Ｈの剛性を更に高めることができる。
（３）また、上記の第２実施形態では、補強板４５が、左右方向に間隔をおいて複数配置されている。また、図４Ｃに示すように、補強板４５は、一対のフランジ４２Ａ間で凹部４１Ａの上方を覆うように、ルーフパネル３０とルーフリインフォース４０Ａとの間に配置される態様にて説明した（図４Ｃ）。本発明はこれに限定されるものではない。図４Ｃにおいて、一対のフランジ４２Ａにそれぞれルーフリインフォース４０Ａとは別体の板材が接合され、当該板材に弾性支持部５０Ａが備えられる態様でもよい。この場合、凹部４１Ａの上方は、板材で覆われないが、弾性支持部５０Ａがルーフリインフォース４０Ａとは別部材からなるため、ルーフリインフォース４０Ａとは異なる材料で弾性支持部５０Ａを形成することができる。このため、ルーフパネル３０とルーフリインフォース４０Ａのフランジ４２Ａとの間隔の部分的な増減に応じて、好ましいばね係数を備えた弾性支持部５０Ａが配置可能とされる。
１ 自動車
１０ ルーフ構造体（ルーフユニット）
２０ ルーフサイドレール
２１ ルーフサイドレールアウター
２２ ルーフサイドレールインナー
２３ ルーフサイドレール接合部
３０ ルーフパネル
３１ ルーフパネル接合部
４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ、４０Ｆ、４０Ｇ、４０Ｈ ルーフリインフォース
４１、４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄ、４１Ｅ、４１Ｆ、４１Ｇ 凹部
４２、４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ、４２Ｅ、４２Ｆ、４２Ｇ フランジ
４３、４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃ、４３Ｅ、４３Ｆ ルーフリインフォース接合部
４５、４５Ｇ、４５Ｈ 補強板（補強材）
５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅ、５０Ｆ、５０Ｇ 弾性支持部
６０ 接着樹脂
６１ マスチック樹脂
Ｇ 接合部
Ｘ 残留変形部

Claims (12)

  1. 自動車の車室内を囲むボディーのうち車体幅方向に間隔をおいて配置され車体前後方向に延びる一対の鋼製のルーフサイドレールに接合される、自動車のルーフユニットであって、
    前記一対のルーフサイドレールに接合されるアルミニウム製のルーフパネルと、
    前記車体幅方向に延びるように配置され、前記ルーフパネルを下方から支持し、両端側において前記一対のルーフサイドレールおよび前記ルーフパネルに接合されるアルミニウム製のルーフリインフォースと、
    前記ルーフパネルと前記ルーフリインフォースとの間に介在し、前記ルーフパネルと前記ルーフリインフォースとの間隔の増減に応じて弾性変形可能な金属製の弾性支持部と、
    を有することを特徴とする自動車のルーフユニット。
  2. 前記車体幅方向と交差し前記車体前後方向に沿った断面で見た場合、前記ルーフリインフォースは、前記ルーフパネルに対向して配置される一対のフランジと、前記一対のフランジを接続し前記ルーフパネルに対して下方に間隔をおいて配置された凹部と、を備え、
    前記弾性支持部は、前記一対のフランジと前記ルーフパネルとの間にそれぞれ配置されることを特徴とする請求項１に記載の自動車のルーフユニット。
  3. 前記弾性支持部は、前記ルーフリインフォースの一部からなることを特徴とする請求項１または２に記載の自動車のルーフユニット。
  4. 前記弾性支持部は、前記ルーフリインフォースの前記車体前後方向の端部を曲げた態様の曲げ部からなることを特徴とする請求項３に記載の自動車のルーフユニット。
  5. 前記弾性支持部は、前記ルーフリインフォースと別体とされていることを特徴とする請求項２に記載の自動車のルーフユニット。
  6. 前記一対のフランジ間で前記凹部の上方を覆うように前記ルーフパネルと前記ルーフリインフォースとの間に配置され、前記ルーフリインフォースに接合される補強材を更に有し、
    前記弾性支持部は、前記補強材と一体とされていることを特徴とする請求項５に記載の自動車のルーフユニット。
  7. 前記弾性支持部は、前記補強材の前記車体前後方向の端部を曲げた態様の曲げ部からなることを特徴とする請求項６に記載の自動車のルーフユニット。
  8. 前記弾性支持部は、前記車体幅方向に間隔をおいて複数配置されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の自動車のルーフユニット。
  9. 前記弾性支持部と前記ルーフパネルとは、接着樹脂によって接合されていることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の自動車のルーフユニット。
  10. 車体幅方向に間隔をおいて配置され車体前後方向に延びる一対の鋼製のルーフサイドレールを含み、車室内を囲むボディーと、
    前記一対のルーフサイドレールに接合されるルーフユニットと、
    を有する自動車の製造方法であって、
    前記ルーフユニットとして、前記一対のルーフサイドレール間に配置されるアルミニウム製のルーフパネルと、前記車体幅方向に延びるように前記ルーフパネルの下方に配置されるアルミニウム製のルーフリインフォースと、前記ルーフパネルと前記ルーフリインフォースとの間に介在し、前記ルーフパネルと前記ルーフリインフォースとの間隔の増減に応じて弾性変形可能な金属製の弾性支持部と、を準備する準備工程と、
    前記ルーフリインフォースの前記車体幅方向の両端側において、前記ルーフリインフォース、前記一対のルーフサイドレールおよび前記ルーフパネルを接合する接合工程と、
    前記ボディーおよび前記ルーフユニットに焼付塗装を行う塗装工程と、
    を有することを特徴とする自動車の製造方法。
  11. 前記ルーフリインフォースの前記車体前後方向の端部に予め曲げ加工を施すことで、前記弾性支持部を形成する弾性支持部形成工程を更に有することを特徴とする請求項１０に記載の自動車の製造方法。
  12. 前記準備工程において、前記ルーフユニットとして、前記ルーフパネルと前記ルーフリインフォースとの間に配置され、前記ルーフリインフォースに接合される補強材を更に準備し、
    前記補強材の前記車体前後方向の端部に予め曲げ加工を施すことで、前記弾性支持部を形成する弾性支持部形成工程を更に有することを特徴とする請求項１０に記載の自動車の製造方法。

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