JP6207727B2 - 車両用ルーフ構造及び車両用ルーフ構造の製造方法 - Google Patents

車両用ルーフ構造及び車両用ルーフ構造の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、車両用ルーフ構造及び車両用ルーフ構造の製造方法に関する。
従来より、ルーフパネルとサイドアウタパネルとがろう材で接合された車両用ルーフ構造が知られている(例えば、特許文献1)。同公報に記載されている車両用ルーフ構造では、ルーフパネルとサイドアウタパネルとの間の隙間にろう材が介在している。凝固したろう材の縁部は、ルーフパネルにおいては、サイドアウタパネルに向かって突出するとともに緩やかに車両上方へ突出する曲面上に位置している。
特開2014−19275号公報
従来の車両用ルーフ構造では、凝固したろう材の縁部の位置が安定せず、凝固したろう材の縁部が目立っていた。具体的には、例えば、ろう材の縁部が一直線状を有しておらず、ろう材の縁部にうねりが生じてしまい、きれいな縁部を形成することが困難であった。
本発明は、ルーフパネルとサイドアウタパネルとを接合するろう材の縁部に、うねりが発生することを抑えられた車両用ルーフ構造、及び当該車両用ルーフ構造の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため本発明は、ルーフパネル(例えば、後述のルーフパネル10)とサイドアウタパネル(例えば、後述のサイドアウタパネル21)とがろう材(例えば、後述のろう材40)で接合される車両用ルーフ構造において、前記ルーフパネルにおいて車両幅方向の両側部に位置し、前記サイドアウタパネルに当接するか又は近接する近接対向部(例えば、後述の近接対向部11)と、前記ルーフパネルにおいて前記近接対向部よりも車両幅方向内方側に位置し、下方に窪んだ凹面(例えば、後述の凹面121)を有するネガティブ曲面部(例えば、後述のネガティブ曲面部12)と、前記サイドアウタパネルにおいて車両幅方向内側に車両下方に向けて形成され、前記近接対向部が当接するか又は近接する取付面(例えば、後述の取付面215)と、を備え、前記ルーフパネルと前記サイドアウタパネルとを接合する凝固した前記ろう材における前記ルーフパネル側の縁部(例えば、後述の縁部42)は、前記ネガティブ曲面部上に位置することを特徴とする車両用ルーフ構造を提供する。
本発明によれば、ルーフパネルとサイドアウタパネルとを接合する凝固したろう材におけるルーフパネル側の縁部は、ネガティブ曲面部上に位置する。これにより、例えば、ネガティブ曲面部上の凹面が円弧状を有している場合に、ろう材の表面を構成する凹面の窪む方向と、ネガティブ曲面部上の凹面の窪む方向とが一致し、当該円弧の一部に、車両上下方向上側のろう材の上面の円弧の一部をなめらかに接続することができる。このため、凝固したろう材におけるルーフパネル側の車両幅方向内側の縁部においてうねりが発生することを抑制できる。
また、本発明は、ルーフパネル(例えば、後述のルーフパネル10)とサイドアウタパネル(例えば、後述のサイドアウタパネル21)とがろう材(例えば、後述のろう材40)で接合される車両用ルーフ構造の製造方法であって、前記ルーフパネルにおいて車両幅方向の両側部に位置し、前記サイドアウタパネルに当接するか又は近接する近接対向部(例えば、後述の近接対向部11)と、前記ルーフパネルにおいて前記近接対向部よりも車両幅方向内方側に位置し、車両下方に窪んだ凹面(例えば、後述の凹面121)を有するネガティブ曲面部(例えば、後述のネガティブ曲面部12)とを、前記ルーフパネルに設けるルーフパネル形成工程と、車両幅方向内側に車両下方に向けて延び、前記近接対向部が当接するか又は近接する取付面(例えば、後述の取付面215)を、前記サイドアウタパネルに設けるサイドアウタパネル形成工程と、前記ルーフパネルの前記近接対向部を前記サイドアウタパネルの前記取付面に当接させるか又は近接させる近接対向工程と、少なくとも前記ネガティブ曲面部の一部にレーザビーム(例えば、後述のレーザビーム521)を照射して前記ネガティブ曲面部の一部を予熱し、予熱された前記ネガティブ曲面部の一部に前記ろう材を配置して、ろう材により前記ルーフパネルと前記サイドアウタパネルとを接合し、凝固した前記ろう材における前記ルーフパネル側の縁部(例えば、後述の縁部42)を、前記ネガティブ曲面部上に配置させる接合工程と、を備える車両用ルーフ構造の製造方法を提供する。
本発明によれば、接合工程では、少なくともネガティブ曲面部の一部にレーザビームを照射してネガティブ曲面部の一部を予熱し、予熱されたネガティブ曲面部の一部にろう材を配置して、ろう材によりルーフパネルとサイドアウタパネルとを接合する。これにより、予熱されたネガティブ曲面部の一部におけるろう材のぬれ性が高まり、ろう材を、予熱されたネガティブ曲面部の一部と、予熱されていないネガティブ曲面部の他の部分との境界まで、ネガティブ曲面部上においてろう材を広げることができる。従って、当該境界をネガティブ曲面部上に位置させておくことで、凝固したろう材におけるルーフパネル側の縁部を、ネガティブ曲面部上に配置させることができる。
そして、ルーフパネル形成工程では、ルーフパネルにおいて車両幅方向の両側部に位置し、サイドアウタパネルに当接するか又は近接する近接対向部11と、ルーフパネルにおいて近接対向部11よりも車両幅方向内方側に位置し、車両下方に窪んだ凹面を有するネガティブ曲面部とを、ルーフパネルに設ける。このため、例えば、ネガティブ曲面部上の凹面が円弧状を有している場合に、当該円弧の一部に、車両上下方向上側のろう材の上面の円弧の一部をなめらかに接続するように、ろう材の縁部を配置させることができる。
本発明によれば、ルーフパネルとサイドアウタパネルとを接合するろう材の縁部に、うねりが発生することを抑えられた車両用ルーフ構造、及び当該車両用ルーフ構造の製造方法を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る車両用ルーフ構造を有する車両1の上部を示す要部斜視図である。 本発明の一実施形態に係る車両用ルーフ構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る車両用ルーフ構造のルーフパネル10とサイドアウタパネル21とをろう材40により接合している様子を示す概略図である。 従来の車両用ルーフ構造を示す断面図である。
本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る車両用ルーフ構造を有する車両1の上部を示す要部斜視図である。図2は、本発明の一実施形態に係る車両用ルーフ構造を示す断面図である。これらの図のうちの主要な図においては、矢印FRは車両前方向を示しており、矢印UPは車両上方向を示しており、矢印OUTは車両幅方向外方向を示している。
図1に示すように、車両1の一方の側部は、車両前方側から順に、それぞれ鋼材により構成されるフロントピラー31、センターピラー32、及びリアピラー33を有している。同様に、車両1の他方の側部は、フロントピラー31、センターピラー(図示せず)、及びリアピラー33を有している。車両1の他方の側部において、フロントピラー31、センターピラー32、及びリアピラー33の上方における車両1の上部は、ルーフサイドレール20を有している。ルーフサイドレール20は、略車両前後方向に沿って延び、鋼材により構成されている。ルーフサイドレール20は、フロントピラー31、センターピラー32、及びリアピラー33に接続されている。車両1の他方の側部においても同様に、ルーフサイドレール20は、フロントピラー31、センターピラー(図示せず)、及びリアピラー33に接続されており、略車両前後方向を長手方向として配置された車両骨格部材を構成する。
また、車両1の上部は、鋼材により構成されたルーフパネル10を有している。ルーフパネル10は、一対のルーフサイドレール20、20を跨ぐように配置されており、車両幅方向及び車両前後方向に延びている。ルーフパネル10は、ルーフパネル10の車両前方側であって、フロントピラー31、31の間には、ウインドシールドガラス34が配置されている。
図2に示すように、車両用ルーフ構造は、近接対向部11と、ネガティブ曲面部12と、取付面215と、ろう材40とを備える。具体的には、ルーフサイドレール20は、サイドアウタパネル21を有している。サイドアウタパネル21は、車両幅方向外側へ延びる本体部211を有している。サイドアウタパネル21は、本体部211よりも車両幅方向内側において、車両前後方向における略全域に亘って延びる接合壁220を有している。接合壁220には、ルーフパネル10が接合される。
図2に示すように、サイドアウタパネル21の接合壁220は、上部212と、取付部213と、立壁部214とを有している。上部212は、本体部211から車両幅方向内側へ向かうにつれて車両下方へ傾斜するように延びている。上部212は、ルーフパネル10のルーフ本体部101の上面102の部分であって、ルーフパネル10の車両幅方向の両端部におけるネガティブ曲面部12の近傍の上面102の部分よりも上方へ延びて、本体部211に一体的に接続されている。
取付部213は、上部212の下端から、車両幅方向内側へ向かうにつれて車両下方へ傾斜するように延びている。取付部213は、上部212よりもより水平に近い傾斜を有して形成されている。車両幅方向内側の取付部213の表面(車両上下方向上側の面)は、取付面215を構成する。即ち、取付面215は、サイドアウタパネル21において車両幅方向内側に車両下方に向けて形成されている。取付面215には、近接対向部11が当接するか、又は、僅かな隙間を介して近接対向する。なお、図2においては、取付面215に近接対向部11が当接している状態が図示されている。立壁部214は、取付部213の下端から車両下方へ延びている。
ルーフパネル10は、車両上方側へ凸となる緩やかな湾曲形状に形成されており、ルーフパネル10の中央部は、ルーフ本体部101を有している。近接対向部11は、ルーフパネル10において車両幅方向の両側部に位置し、サイドアウタパネル21の取付部213に当接するか、又は、僅かな隙間を介して近接対向する。より具体的には、ルーフ本体部101の車両幅方向の両端部(両側部)には、近接対向部11が設けられている。近接対向部11は、サイドアウタパネル21の接合壁220の取付部213と対向し、接合壁220に接合される。近接対向部11は、車両前後方向の略全域に亘って設けられている。
また、ルーフパネル10は、ネガティブ曲面部12を有している。ネガティブ曲面部12は、近接対向部11よりも車両幅方向内方側に位置している。図2に示すように、ネガティブ曲面部12は、車両上下方向下側に窪んだ凹面121を有している。凹面121は、図2に示すように車両上下方向及び車両幅方向に平行な断面では、円弧の一部をなす形状を有して車両上下方向下方に向かって窪んでいる。凹面121は、車両前後方向に延びている。
ろう材40は、銅ろう、黄銅ろう、銀ろうなどのいわゆる硬ろうであれば種類は問わない。しかし、板厚が1.0mm程度の溶融亜鉛メッキ鋼板を被接合材(ルーフパネル10、サイドアウタパネル21)とするときには、5〜15質量%の亜鉛を含み残部を銅及び不可避的不純物としたCu−Zn系ろう材が好ましい。また、5〜15質量%の亜鉛及び6質量%以下のマンガンを含み残部を銅及び不可避的不純物としたCu−Zn−Mg系ろう材を用いてもよい。
図2に示すように、ろう材40は、ルーフパネル10とサイドアウタパネル21とに跨がるようにして凝固して、ルーフパネル10とサイドアウタパネル21とを接合し固定している。凝固したろう材40におけるサイドアウタパネル21側の車両上下方向上側の縁部41は、サイドアウタパネル21の上部212に位置している。凝固したろう材40におけるルーフパネル10側の車両幅方向内側の縁部42は、ネガティブ曲面部12上の凹面121の最も窪んだ部分122に位置している。これにより、ろう材40の上面43を構成する凹面の窪む方向と、ネガティブ曲面部上の凹面121の窪む方向とが一致し(それぞれ略車両下方で一致し)、図2に示すように、ネガティブ曲面部12上の凹面121の円弧の一部に、車両上下方向上側のろう材40の上面43の円弧の一部がなめらかに接続される。このため、凝固したろう材40におけるルーフパネル10側の車両幅方向内側の縁部42は、車両前後方向においてうねりが抑えられた略一直線状を有している。
次に、上記構成を有する車両用ルーフ構造の製造方法について説明する。
車両用ルーフ構造の製造方法は、ルーフパネル形成工程と、サイドアウタパネル形成工程と、近接対向工程と、接合工程とを備える。
ルーフパネル形成工程では、プレス加工装置(図示せず)によって板材をプレス成形することにより、ルーフパネル10を成形する。このプレス成形により、図2に示すように、ルーフパネル10には、ルーフパネル10において車両幅方向の両側部に位置する近接対向部11であって、サイドアウタパネル21に当接するか又は近接する近接対向部11と、ルーフパネル10において近接対向部11よりも車両幅方向内方側に位置するネガティブ曲面部12であって、下方に窪んだ凹面121を有するネガティブ曲面部12とが形成される。
サイドアウタパネル形成工程では、プレス加工装置によって板材をプレス成形することにより、サイドアウタパネル21を成形する。このプレス成形により、サイドアウタパネル21には、車両幅方向内側に車両下方に向けて延びる取付面215であって、近接対向部11が当接するか又は近接する取付面215が形成される。なお、ルーフパネル形成工程とサイドアウタパネル形成工程とは、どちらを先に行ってもよく、また、同時に並行して行ってもよい。
近接対向工程では、ルーフパネル10の近接対向部11をサイドアウタパネル21の取付面215に当接させるか、又は、僅かな隙間を介して近接対向させる。接合工程では、サイドアウタパネル21の一部と、ネガティブ曲面部12の一部とにレーザビーム521を照射してネガティブ曲面部12の一部を予熱する。次に、予熱されたネガティブ曲面部12の一部にろう材40を配置して、ろう材40を凝固させることによりルーフパネル10とサイドアウタパネル21とを接合する。これにより、凝固したろう材40におけるルーフパネル10側の縁部42は、ネガティブ曲面部12上に配置される。
上述の接合工程における、サイドアウタパネル21の一部と、ネガティブ曲面部12の一部とにレーザビーム521を照射する工程や、予熱されたネガティブ曲面部12の一部にろう材40を配置する等の工程の詳細については、以下のとおりである。図3は、本発明の一実施形態に係る車両用ルーフ構造のルーフパネル10とサイドアウタパネル21とをろう材40により接合している様子を示す概略図である。
先ず、細い丸棒状のろう材40に、ブラストノズル(図示せず)を臨ませ、このブラストノズル(図示せず)から微細な研磨剤を高速で吹き付ける。この際、ろう材40の全周をブラスト処理する必要はなく、後にレーザビームが照射される部分のみブラスト処理すればよい。そのためには、例えば、マスク(図示せず)がろう材40に添えられるか、若しくは被せられる。ろう材40においては、研磨剤が当たった箇所が窪むため、ろう材40の表面は粗面になる。
次に、図3に示すように、ろう材40を、ろう材ガイド51で案内して、サイドアウタパネル21の一部と、ネガティブ曲面部12の一部とへ送る。なお、図3においては、説明の便宜上、サイドアウタパネル21を図示せずに、ネガティブ曲面部12を図示している。これに先行して、ろう材ガイド51の前方(図3におけるろう材ガイドの左側)に、予熱用ビーム照射管52を配置し、レーザビーム521でサイドアウタパネル21の上部212一部、及び、ネガティブ曲面部12の一部を予熱することで、ろう材40の温度低下を防止する。特に、ネガティブ曲面部12の一部において予熱される部分は、ネガティブ曲面部12の一部においてろう材40を配置させたい部分である。より具体的には、図2に示すネガティブ曲面部12の凹面121の最も窪んだ部分122から車両幅方向外側の部分である。この予熱された部分においてろう材40のぬれ性が高められ、ろう材40は流れて、図2に示すように、予熱された部分と予熱されていない部分との境界線である、ネガティブ曲面部12の凹面121の最も窪んだ部分122まで広がる。
このように予熱することにより、ビーム照射管53から照射するレーザビーム531の負担を軽減し、必要なレーザ出力を低減することが可能となる。加えて、レーザビーム521で、サイドアウタパネル21の一部、及び、ネガティブ曲面部12の一部を予熱することで、これらに対するろう材40のぬれ性を向上させることができる。この結果、サイドアウタパネル21の一部、及び、ネガティブ曲面部12の一部を、一定速度で矢印A1の方向へ移動させることにより、ルーフパネル10とサイドアウタパネル21とをろう材40で能率良く接合することができ、安定したろう付けを行うことができる。なお、サイドアウタパネル21の一部、及び、ネガティブ曲面部12の一部を静止させて、ろう材ガイド51並びにビーム照射管53を矢印A1とは逆方向へ移動させてもよい。
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、ルーフパネル10とサイドアウタパネル21とがろう材40で接合される車両用ルーフ構造は、ルーフパネル10において車両幅方向の両側部に位置し、サイドアウタパネル21に当接するか又は近接する近接対向部11と、ルーフパネル10において近接対向部11よりも車両幅方向内方側に位置し、下方に窪んだ凹面121を有するネガティブ曲面部12と、サイドアウタパネル21において車両幅方向内側に車両下方に向けて形成され、近接対向部11が当接するか又は近接する取付面215と、を備え、ルーフパネル10とサイドアウタパネル21とを接合する凝固したろう材40におけるルーフパネル10側の縁部42は、ネガティブ曲面部12上に位置する。
これにより、ろう材40の上面43を構成する凹面の窪む方向と、ネガティブ曲面部上の凹面121の窪む方向とが一致し(それぞれ略車両下方で一致し)、円弧状を有するネガティブ曲面部12上の凹面121の当該円弧の一部に、車両上下方向上側のろう材40の上面43の円弧の一部を、なめらかに接続することができる。このため、凝固したろう材40におけるルーフパネル10側の車両幅方向内側の縁部42においてうねりが発生することを抑制できる。例えば、図4に示すように、凝固したろう材40Aにおけるルーフパネル10側の車両幅方向内側の縁部42Aが、車両上方へ凸となるポジティブ曲面部12A上に位置する場合には、車両上方に凸となるポジティブ曲面部12Aと、車両上下方向上側のろう材40の上面43の円弧の一部とは、なめらかに接続されず、うねりが発生しやすい。図4は、従来の車両用ルーフ構造を示す断面図である。本実施形態では、このような不具合の発生を抑えることができる。
また、本実施形態では、ルーフパネル10とサイドアウタパネル21とがろう材40で接合される車両用ルーフ構造の製造方法は、ルーフパネル形成工程と、サイドアウタパネル形成工程と、近接対向工程と、接合工程と、を備える。ルーフパネル形成工程では、ルーフパネル10において車両幅方向の両側部に位置し、サイドアウタパネル21に当接するか又は近接する近接対向部11と、ルーフパネル10において近接対向部11よりも車両幅方向内方側に位置し、車両下方に窪んだ凹面121を有するネガティブ曲面部12とを、ルーフパネル10に設ける。サイドアウタパネル形成工程では、車両幅方向内側に車両下方に向けて延び、近接対向部11が当接するか又は近接する取付面215を、サイドアウタパネル21に設ける。近接対向工程では、ルーフパネル10の近接対向部11をサイドアウタパネル21の取付面215に当接させるか又は近接させる。接合工程では、少なくともネガティブ曲面部12の一部にレーザビームを照射してネガティブ曲面部12の一部を予熱し、予熱されたネガティブ曲面部12の一部にろう材40を配置して、ろう材40によりルーフパネル10とサイドアウタパネル21とを接合し、凝固したろう材40におけるルーフパネル10側の縁部42を、ネガティブ曲面部12上に配置させる。
これにより、予熱されたネガティブ曲面部12の一部におけるろう材40のぬれ性が高まり、ろう材40を、予熱されたネガティブ曲面部12の一部と、予熱されていないネガティブ曲面部12の他の部分との境界まで、ネガティブ曲面部12上においてろう材40を広げることができる。従って、当該境界をネガティブ曲面部12上に位置させておくことで、凝固したろう材40におけるルーフパネル10側の縁部42を、ネガティブ曲面部12上に配置させることができる。
そして、ルーフパネル形成工程では、ルーフパネル10において車両幅方向の両側部に位置し、サイドアウタパネル21に当接するか又は近接する近接対向部11と、ルーフパネル10において近接対向部11よりも車両幅方向内方側に位置し、車両下方に窪んだ凹面121を有するネガティブ曲面部12とを、ルーフパネル10に設ける。このため、円弧状を有するネガティブ曲面部12上の凹面121の当該円弧の一部に、車両上下方向上側のろう材40の上面43の円弧の一部をなめらかに接続するように、ろう材40の縁部42を配置させることができる。
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
例えば、本実施形態では、サイドアウタパネル21の一部と、ネガティブ曲面部12の一部とを予熱したがこれに限定されない。少なくともネガティブ曲面部12の一部にレーザビームを照射してネガティブ曲面部12の一部を予熱すればよい。また、車両用ルーフ構造の各部の形状や構成は、本実施形態の車両用ルーフ構造の各部の形状や構成に限定されない。
10…ルーフパネル
11…近接対向部
12…ネガティブ曲面部
20…サイドアウタパネル
40…ろう材
42…縁部
121…凹面
215…取付面
521…レーザビーム

Claims (2)

  1. ルーフパネルとサイドアウタパネルとがろう材で接合される車両用ルーフ構造において、
    前記ルーフパネルにおいて車両幅方向の両側部に位置し、前記サイドアウタパネルに当接するか又は近接する近接対向部と、
    前記ルーフパネルにおいて前記近接対向部よりも車両幅方向内方側に位置し、円弧の一部をなす形状を有して下方に窪んだ凹面を有するネガティブ曲面部と、
    前記サイドアウタパネルにおいて車両幅方向内側に車両下方に向けて形成され、前記近接対向部が当接するか又は近接する取付面と、を備え、
    前記ろう材の上面を構成する凹面の窪む方向と、前記ネガティブ曲面部上の凹面の窪む方向とは一致し、
    前記ルーフパネルと前記サイドアウタパネルとを接合する凝固した前記ろう材における前記ルーフパネル側の縁部は、前記ネガティブ曲面部上に位置し、前記ネガティブ曲面部上の凹面の円弧の一部に、前記ろう材の上面の円弧の一部がなめらかに接続されることを特徴とする車両用ルーフ構造。
  2. ルーフパネルとサイドアウタパネルとがろう材で接合される車両用ルーフ構造の製造方法であって、
    前記ルーフパネルにおいて車両幅方向の両側部に位置し、前記サイドアウタパネルに当接するか又は近接する近接対向部と、前記ルーフパネルにおいて前記近接対向部よりも車両幅方向内方側に位置し、円弧の一部をなす形状を有して車両下方に窪んだ凹面を有するネガティブ曲面部とを、前記ルーフパネルに設けるルーフパネル形成工程と、
    車両幅方向内側に車両下方に向けて延び、前記近接対向部が当接するか又は近接する取付面を、前記サイドアウタパネルに設けるサイドアウタパネル形成工程と、
    前記ルーフパネルの前記近接対向部を前記サイドアウタパネルの前記取付面に当接させるか又は近接させる近接対向工程と、
    少なくとも前記ネガティブ曲面部の一部にレーザビームを照射して前記ネガティブ曲面部の一部を予熱し、予熱された前記ネガティブ曲面部の一部に前記ろう材を配置して、ろう材により前記ルーフパネルと前記サイドアウタパネルとを接合し、前記ろう材の上面を構成する凹面の窪む方向と、前記ネガティブ曲面部上の凹面の窪む方向とを一致させ、凝固した前記ろう材における前記ルーフパネル側の縁部を、前記ネガティブ曲面部上に配置させ、前記ネガティブ曲面部上の凹面の円弧の一部に、前記ろう材の上面の円弧の一部をなめらかに接続させる接合工程と、を備える車両用ルーフ構造の製造方法。
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