JP2022112107A - 車体のルーフ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ルーフパネルとルーフメンバーとの間に配置された接着剤の脱落を防止し、ルーフパネルとルーフメンバーとの接合の信頼性を確保することで、剛性の低下を抑制できること。【解決手段】車体１のルーフパネル３と、ルーフパネル３に対し車幅方向Ｙに向かって伸長し、且つ車体１の車長方向Ｘに間隔をあけて配置され、ルーフパネル３を車体１の内部側から補強する複数のルーフメンバー４と、ルーフパネル３および各ルーフメンバー４を接合する接着剤５と、各ルーフメンバー４のうちの車長方向Ｘに隣り合うルーフメンバー４、４間に架設され、当該ルーフメンバー４、４同士を連結する補強パネル６と、を備え、補強パネル６は、長手方向を車長方向Ｘに向けて伸長して配置し、且つ車体１の内部側からルーフパネル３に向けて湾曲した形状をなし、ルーフパネル３に対して緩衝材７を介して組み付けられる。【選択図】図２

Description

本発明は、車体のルーフ構造に関する。

車体のルーフパネルは、外郭を構成し、軽量化およびデザイン的な観点から、形状付与が容易な薄板で構成される。その際、薄板化による剛性低下を補うために、ルーフパネルに車長方向に伸長する複数条のビードや段差が設けられる場合がある。この構成は、ルーフパネルの車長方向における断面性能に有効である反面、車幅方向にはビードや段差が蛇腹のように機能することでパネルの固有振動数が下がるため、低周波帯域における共振が生じ易くなり、べかつきやパネル面の振動等が発生するという点が懸念される。

そのため、一般的に車体では、ルーフパネルが配置される車体の左右のルーフサイドレール間に、補強部材であるルーフメンバーを複数架設し、これらのルーフメンバーによってルーフパネルを下方から支持することで、前述した振動を抑制していた。ルーフパネルとルーフメンバーとは、ダストシーラーやマスチックシーラーと呼ばれる熱硬化型の弾性接着剤を用いて接着されることで剛性を確保している（例えば、特許文献１参照）。

特許第５０７９０４２号公報

しかしながら、マスチックシーラーは、塗装工程での焼き付け乾燥で硬化して接着力を発揮するものである。そのため、塗装工程で硬化する前の搬送中における振動、塗装工程での洗浄、または、塗装槽内での水流等の影響を受けることにより、ルーフパネルが上下に動かされ、マスチックシーラーが押し潰されて脱落し、ルーフパネルとルーフメンバーとの接着がはがれてしまう場合がある。そのため、車体のルーフ構造としては、ルーフパネルとルーフメンバーとを接着するマスチックシーラーが押し潰されて脱落することのない更なる形状の改良が求められている。

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、ルーフパネルとルーフメンバーとの間に配置された接着剤の脱落を防止し、ルーフパネルとルーフメンバーとの接合の信頼性を確保することで、剛性の低下を抑制可能な車体のルーフ構造を提供することにある。

本発明に係る車体のルーフ構造は、車体のルーフパネルと、前記ルーフパネルに対し車幅方向に向かって伸長し、且つ前記車体の車長方向に間隔をあけて配置され、前記ルーフパネルを前記車体の内部側から補強する複数のルーフメンバーと、前記ルーフパネルおよび各前記ルーフメンバーを接合する接着剤と、各前記ルーフメンバーのうちの前記車長方向に隣り合う前記ルーフメンバー間に架設され、当該ルーフメンバー同士を連結する補強パネルと、を備え、前記補強パネルは、長手方向を前記車長方向に向けて伸長して配置し、且つ前記車体の内部側から前記ルーフパネルに向けて湾曲した形状をなし、前記ルーフパネルに対して緩衝材を介して組み付けられる。

本発明によれば、ルーフパネルおよびルーフメンバー間に配置された接着剤の脱落を防止し、ルーフパネルおよびルーフメンバーの接合の信頼性を確保することで、剛性の低下を抑制可能な車体のルーフ構造を提供できる。

本発明に係るルーフ構造の実施形態が適用された車体を概略的に示す斜視図。 図１のＡ－Ａ視野における車体のルーフ構造を示す断面図。 実施形態の車体のルーフ構造における補強パネルを示す平面図。 実施形態の車体のルーフ構造における補強パネルを示す側面図。 実施形態の車体のルーフ構造における補強パネルを示す斜視図。 実施形態の車体のルーフ構造における補強パネルの窪み部の拡大図。 （ａ）他の実施形態における車体のルーフ構造を示す断面図、（ｂ）（ａ）の要部を示す拡大図。

以下、本発明を実施するための実施形態を図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明に係るルーフ構造の実施形態が適用された車体を概略的に示す斜視図である。図２は、図１のＡ－Ａ視野における車体のルーフ構造を示す断面図である。図３は、実施形態の車体のルーフ構造における補強パネルを示す平面図である。図４は、実施形態の車体のルーフ構造における補強パネルを示す側面図である。図５は、実施形態の車体のルーフ構造における補強パネルを示す斜視図である。図６は、実施形態の車体のルーフ構造における補強パネルの窪み部の拡大図である。なお、図面においては、車体の前後方向を車長方向Ｘ、車体の左右方向を車幅方向Ｙ、および、車体の上下方向を車高方向Ｚとして示す。また、以下の説明において、車体は乗用車の車体を図示して説明するが、本発明に係る車体のルーフ構造は、これに限ることはない。

図１～図３に示すように、本実施形態の場合、車体１は、天部を構成するルーフ部２を有している。ルーフ部２は、アウターパネルとしてのルーフパネル３と、インナーパネルとしてのルーフメンバー４とを含む車体パネルによって構成される。

ルーフパネル３とルーフメンバー４とは、マスチックシーラーと呼ばれる熱硬化型の弾性接着剤５を用いて接合される。

車体１の天部外郭を構築するルーフパネル３には、薄板化による剛性低下を補うために、車長方向Ｘに伸長する複数条のビードと呼ばれる段差（不図示）が設けられている。なお、ビードは、十分な剛性の確保や、デザイン的な観点から設けられない場合もある。

また、ルーフ部２は、ルーフパネル３が配置される車体１の車幅方向Ｙにおける左右のルーフサイドレール（図示省略）間に、複数のルーフメンバー４が架設されている。複数のルーフメンバー４は、車長方向Ｘに間隔をあけて配置されている。複数のルーフメンバー４は、ルーフパネル３を下方（車体１の内部側）から支持する補強部材である。

ルーフメンバー４は、図２に示すように、長手方向である車幅方向Ｙに向かって伸長して配置される断面凹形状の溝部４１を有している。また、ルーフメンバー４は、幅方向（車長方向Ｘ）における両側部に複数の弾性接着剤５が、車幅方向Ｙに向かって間隔をあけて配置されている。

各ルーフメンバー４のうちの車長方向Ｘに隣り合うルーフメンバー４、４間には、これらルーフメンバー４、４同士を連結する補強パネル６が架設されている。補強パネル６は、長手方向を車長方向Ｘに向けて伸長して配置され、且つ車体１の内部側からルーフパネル３に向けて湾曲した形状をなし、ルーフパネル３に対して緩衝材７を介して組み付けられる。なお、緩衝材７としては、前述した弾性接着剤５を用いても良い。

図３～図５に示すように、補強パネル６は、車体１の内部側から外部側へ向けて湾曲した形状をなす。なお、ルーフパネル３は湾曲して形成されていてもよい。この場合、ルーフパネル３の湾曲した曲率半径より、補強パネル６の湾曲した曲率半径の方が小さいことが好ましい。

補強パネル６は、長手方向（車長方向Ｘ）に向かって伸長して形成され、緩衝材７を配置する窪み部６１を有する。本実施形態の場合、補強パネル６は、長手方向（車長方向Ｘ）に沿った凹条の窪み部６１が、短手方向（車幅方向Ｙ）に平行して３つ形成されている。これにより、ルーフパネル３に外部から加わる外力Ｗ１を緩衝材７によって受け止め、緩衝材７が押し潰されることによる変形によって、長手方向（車長方向Ｘ）に応力Ｗ２を分散させる。そして、補強パネル６の長手方向両端部がルーフパネル３側に押し付けられることで弾性接着剤５の脱落を抑制できる効果を得られる。

ここで、補強パネル６の湾曲した頂部の窪み部６１には緩衝材７が配置され、ルーフパネル３に組み付けられる。このとき、図６に示すように、緩衝材７には、凹条の窪み部６１における底面６１ａ側と両側部６１ｂ側とにそれぞれ圧力が加わると共に、常温硬化により車体１の車長方向Ｘへの動きも抑制される。

なお、補強パネル６の形状としては、これに限ることはない。

図７（ａ）は、他の実施形態における車体のルーフ構造を示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の要部を示す拡大図である。

例えば、図７に示すように、補強パネル６は、長手方向（車長方向Ｘ）の端部に、ルーフメンバー４に対して着脱自在なフック部６２を有していてもよい。このように、アーチ状の補強パネル６にフック部６２を備えることで、ルーフメンバー４に対する組み付け、および、取り外しを容易に行うことが可能となる。

以上のように構成されたことから、本実施形態の車体１のルーフ構造によれば、次の効果（１）～（９）を奏する。
（１）車体１の内部からルーフパネル３側に向けてアーチ状に湾曲した補強パネル６により、ルーフ部２の剛性を向上できる。アーチ状の補強パネル６のルーフパネル３との接触箇所(緩衝材７の部分)に入力される下方向の圧力を湾曲した補強パネル６により水平方向に分散させることができる。これにより、ルーフ部２の上下運動を抑制可能となり、弾性接着剤５（マスチックシーラー）が押し潰されて脱落するのを抑制できる。

したがって、車体の製造工程中の塗装工程で硬化する前の搬送中における振動、塗装工程での洗浄、または、塗装槽内での水流等の影響を受けることにより、ルーフパネル３とルーフメンバー４との間の弾性接着剤５（マスチックシーラー）が押し潰されて脱落するのを防止し、ルーフパネル３とルーフメンバー４との接合がはがれることを未然に回避できる。よって、ルーフパネル３とルーフメンバー４との間の接合の信頼性を確保することで、ルーフ部２における剛性の低下を抑制できる。

（２）また、ルーフメンバー４、４間の距離が離れている場合に補強パネル６の湾曲を小さくするとアーチ状の補強パネル６の長手方向両端部におけるルーフパネル３までの距離が長くなってしまい、車室の天井高が低くなってしまう。これに対し、ルーフパネル３が平坦であったり、軽量化で薄くなったりする場合には、特に剛性を上げるためルーフメンバー４の数が多くなる。このような場合、ルーフ部２では、車長方向Ｘに隣接するルーフメンバー４、４間の距離も短くなることからアーチ状の補強パネル６の湾曲をより小さくできる。そのため、ルーフ部２における上下方向Ｚの振動の抑制効果をさらに向上できる。

（３）ルーフパネル３の上下方向Ｚの振動が最も顕著なのはルーフパネル３の真ん中、且つルーフメンバー４、４間であるため、この部位を効果的に抑えることにより、アーチ状の補強パネル６をよりコンパクト化しながら、上下方向Ｚの振動を効果的に抑制することができる。実際には、水圧によりルーフパネル３の変位が最も大きくなる部分にアーチ状の補強パネル６の中央が組み付けられるようにすることが好ましい。

（４）緩衝材７としての弾性接着剤５（マスチックシーラー）には、凹条の窪み部６１における底面６１ａ側と両側部６１ｂ側とにそれぞれ圧力が加わると共に、この位置で常温硬化するため、窪み部６１に配置された緩衝材７としての弾性接着剤５（マスチックシーラー）が車長方向Ｘおよび車幅方向Ｙへ移動するのを抑制できる。よって、ルーフパネル３と補強パネル６とを安定して組み付けることができる。

（５）また、窪み部６１により緩衝材７としての弾性接着剤５（マスチックシーラー）が底面６１ａと、両側部６１ｂとで固定できるため、結果的にルーフパネル３の上下方向Ｚの振動の入力により、外力Ｗ１が加えられて水平方向に応力Ｗ２を分散しても、弾性接着剤５の両サイドとクロスする車長方向Ｘでも弾性接着剤５の動きを抑制でき、シーラー切れの抑制を可能とする。

（６）加えて、窪み部６１以外に緩衝材７としての弾性接着剤５を塗布し、ルーフパネル３の自重で圧着すると、組み付け時に弾性接着剤５を潰しきれず圧着できない恐れがある。しかしながら、複数個所で弾性接着剤５が塗布されていることから、弾性接着剤５間の曲げモーメントが弾性接着剤５間の中央付近で最も大きくなるため、弾性接着剤５の動きを抑制できる傾向となり、ルーフパネル３全体としてもたわみを抑制できる。

（７）ルーフパネル３の湾曲した曲率半径により、下方向に加わる外力Ｗ１を水平方向の応力Ｗ２として分散させることができる。さらに、補強パネル６の湾曲した曲率半径により、下方向に加わる外力Ｗ１を水平方向の応力Ｗ２として分散させることができる。このように、ルーフメンバー４、４間にアーチ状の補強パネル６を組み付けるため、アーチ状の補強パネル６をコンパクト化しつつ、ルーフパネル３の曲率半径よりアーチ状の補強パネル６の曲率半径の方が小さいため、アーチ状の補強パネル６をコンパクト化してもルーフパネル３との接触部分の剛性を効率よく向上することができる。

（８）ルーフパネル３とルーフメンバー４との接合に加えて補強パネル６を設けるため、ルーフ部２全体の強度や剛性の低下を抑制できる。

（９）ルーフパネル３に補強パネル６を配置するための余分な座面を設ける必要がないため、ルーフ部２の重量や製造コストの増加を回避できる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができ、また、それらの置き換えや変更は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…車体、２…ルーフ部、３…ルーフパネル、４…ルーフメンバー、４１…溝部、５…弾性接着剤、６…補強パネル、６１…窪み部、６１ａ…底面、６１ｂ…両側部、６２…フック部、７…緩衝材。

Claims (3)

1. 車体のルーフパネルと、
   前記ルーフパネルに対し車幅方向に向かって伸長し、且つ前記車体の車長方向に間隔をあけて配置され、前記ルーフパネルを前記車体の内部側から補強する複数のルーフメンバーと、
   前記ルーフパネルおよび各前記ルーフメンバーを接合する接着剤と、
   各前記ルーフメンバーのうちの前記車長方向に隣り合う前記ルーフメンバー間に架設され、当該ルーフメンバー同士を連結する補強パネルと、を備え、
   前記補強パネルは、
   長手方向を前記車長方向に向けて伸長して配置し、且つ前記車体の内部側から前記ルーフパネルに向けて湾曲した形状をなし、前記ルーフパネルに対して緩衝材を介して組み付けられる、車体のルーフ構造。
2. 前記ルーフパネルは、
   前記車体の内部側から外部側へ向けて湾曲した形状をなし、
   前記ルーフパネルの前記湾曲した曲率半径より、前記補強パネルの前記湾曲した曲率半径の方が小さい、請求項１に記載の車体のルーフ構造。
3. 前記補強パネルは、
   前記長手方向に向かって伸長して形成され、前記緩衝材を配置する窪み部を有する、請求項１または２に記載の車体のルーフ構造。
   

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