JP6601936B2 - 車両のルーフ構造体 - Google Patents

Description

自動車で最も多く使われる低炭素鋼又は鋼合金のルーフパネルを、アルミニウム又はアルミニウム合金製のルーフパネルに置き換えることは、車両の大量生産にとって魅力的な選択肢である。しかしながら多くの場合、それ以外の車両ボディ構造体は鉄鋼で作られ続けることになる。アルミニウムルーフパネルと鉄鋼ルーフパネルの接続は、非類似材料の熱膨張を考えれば困難である。鉄鋼ボディに取り付けられたアルミニウムルーフパネルの組合せは、ボディに塗布された塗装の硬化や焼き付けために要求される昇温にさらされると、アルミニウムルーフパネルに圧縮応力を生み出すことがある。この応力が、ルーフパネルの目に見える部分を許容できない外観にしてしまうこともある。

製造業者は現在、組立の溶接工程の後にアルミニウムルーフパネルを鉄鋼ボディに固定している。この工程は、典型的には接着剤接合操作を含む。セルフピアスリベットもアルミニウムルーフパネルを鉄鋼ボディパネルに固定するために使うことができる。この方法は、車両の大量生産の観点からは魅力的であるが、アルミニウムと鉄鋼の熱膨張係数の大きな食い違い（アルミニウム約２２．５×１０^−６ｍ／ｍＫ、鉄鋼約１３×１０^−６ｍ／ｍＫ）による問題を引き起こす。接着剤は、ルーフパネルと鉄鋼ボディパネルの熱膨張の違いによるゆがみを吸収可能でなければならない。更に、鉄鋼とアルミニウムはリベットで永久的に接合されるので、鉄鋼とアルミニウムの熱膨張のこの違いが、車両ボディの温度が、その接合がなされた温度と異なる場合には常にアルミニウムと鉄鋼の内部に応力を生長させることになる。車両ボディが経験する最も高い温度は、製造工程中の組立済ボディが塗装されるときである。自動車の塗装は、別々に塗布されて昇温中で硬化されるいくつかの層からなっている。塗装は、塗装済ボディを１つ又は複数の塗装焼き付けオーブンを通して、ボディ温度を約１８０〜２００℃に上昇させ、その温度に最短でも２０分保持することで硬化される。この昇温は、アルミニウムルーフパネル内部に塑性変形を生じさせるのに十分となることがある。塑性変形は冷却しても復元しないので、このような変形のどのようなものであっても、顧客に受け入れられない可能性のあるルーフパネルのしわや座屈のような外観をもたらすことがある。

更に、接触している、又は電気的に接続されているルーフと車両ボディパネルを持つことが、電解腐食を引き起こす場合がある。この腐食のリスクは、ルーフ溝内の領域のように水が存在すると高まる。接合工程は接着剤にかかわるものであるため、現在の接合工程は、アルミニウムパネルを鉄鋼ボディパネルへ接合する接着剤を硬化させるために、塗装焼き付けオーブンを使用している。しかしながら、塗装焼き付けオーブンからの熱が、アルミニウムルーフパネルの鉄鋼ボディに対するゆがみを引き起こし、反り効果を生成することがありうる。拘束されていなければ、ルーフパネルは、ルーフパネルと車両ボディとの間の接着剤接合を破壊するほどに反ってしまうことになる。

１つの態様によれば、車両アセンブリはアルミニウム又はアルミニウム合金で形成されたルーフパネルと、ルーフ構造体を支持し、鉄鋼又は鋼合金で形成された車両ボディとを含む。車両ボディは、横方向に離間したサイドパネルと、フロントルーフレールと、リアルーフレールとを含む。それぞれのルーフレールは、サイドパネル間にまたがる。少なくとも１つのブラケットが、ルーフ構造体を車両ボディに固定している。ブラケットは、ルーフパネルに固定された第１の部分と、ルーフ構造体から外側へ延び、車両ボディに溶接された第２の部分とを有する。ブラケットは、鉄鋼又は鋼合金で形成されている。車両ボディとブラケットの第２の部分の溶接連結の内側に位置する接着剤が、第２の部分を車両ボディに接合している。接着剤は、ルーフパネルとブラケットの第１の部分の固定連結を湿気から保護し、非類似材料のルーフパネルとブラケットとの間の電解腐食を防止する。接着剤は更に、車両アセンブリの製造の間に、車両アセンブリが塗装焼き付けオーブン内で加熱されるときに、取り付けられたルーフパネルの車両ボディに対する熱ゆがみを低減する。

別の態様によれば、車両アセンブリは、ルーフパネルと車両ボディを含む車両ルーフ構造体を備える。車両ルーフ構造体は、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成されている。車両ボディは、横方向に離間した１対のサイドパネルと、サイドパネル間にまたがるフロントルーフレールとリアルーフレールとを含む。サイドパネルは、フロントとリアルーフレールと共に、車両ルーフ構造体を支持している。車両ボディは、鉄鋼又は鋼合金で形成されている。１対のサイドブラケットがサイドパネルをルーフパネルに連結し、フロントブラケットがフロントルーフレールをルーフパネルに連結し、及びリアブラケットがリアルーフレールをルーフパネルに連結している。それぞれのブラケットは、ルーフパネルに固定された第１の部分と、ルーフパネルの外側へ延び、車両ボディに溶接された第２の部分を有する。それぞれのブラケットは、鉄鋼又は鋼合金で形成されている。車両ルーフ構造体は、接着剤によって車両ボディに接合されている。それぞれのブラケットは、ルーフパネルと車両ボディとの間に、約４ｍｍから約６ｍｍの連続した垂直スペースを提供し、接着剤がスペース内に配置される。接着剤は、ルーフパネルとブラケットの第１の部分の固定連結を湿気から保護し、非類似材料のルーフパネルとブラケットとの間の電解腐食を防止する。接着剤は更に、車両アセンブリの製造の間に、車両アセンブリが塗装焼き付けオーブン内で加熱されるときに、取り付けられたルーフパネルの車両ボディに対する熱ゆがみを低減する。

更に別の態様によれば、車両の組立方法であって、鉄鋼又は鋼合金で形成され、横方向に離間した１対のサイドパネルと、フロントルーフレールと、リアルーフレールとを含み、それぞれのルーフレールはサイドパネル間にまたがる車両ボディを提供することと、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成され、外周端部に設けられ、フランジ部が垂直壁と水平面を含むフランジ構造体を有するルーフパネルを含む車両ルーフ構造体を提供することと、ルーフパネルの全外周の周りのフランジ構造体の水平面上に接着剤を塗布することと、それぞれ鉄鋼又は鋼合金で形成された１対のサイドブラケットと、フロントブラケットと、リアブラケットと、を提供し、接着剤がそれぞれのブラケットとフランジ構造体との間になるようにそれぞれのブラケットをフランジ構造体上に位置決めすることと、車両ルーフ構造体をブラケットと共に、車両ボディ上に位置決めすることと、それぞれのブラケットをフランジ構造体の垂直壁に固定することと、サイドブラケットをサイドパネルへ、フロントブラケットをフロントルーフレールへ、及びリアブラケットをリアルーフレールへ、溶接することと、車両ボディを車両ルーフ構造体とブラケットと共に所定の温度に加熱して接着剤を硬化させることと、を含む車両の組立方法。

鉄鋼又は鋼合金からなる車両ボディと、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる車両ルーフ構造体とを含む車両アセンブリの分解斜視図である。 車両アセンブリの側部に沿った断面図である。 車両アセンブリの前部に沿った断面図である。 本開示の１つの態様に基づく車両アセンブリの、後部に沿った断面図である。 本開示の別の態様に基づく車両アセンブリの後部に沿った断面図である。 車両アセンブリの製造中に車両アセンブリが塗装焼き付けオーブン内で加熱されたときの、取り付けられたルーフパネルの車両ボディに対する熱ゆがみを示す。 車両アセンブリの製造中に車両アセンブリが塗装焼き付けオーブン内で加熱されたときの、取り付けられたルーフパネルの車両ボディに対する熱ゆがみを示す。 車両アセンブリの製造中に車両アセンブリが塗装焼き付けオーブン内で加熱されたときの、取り付けられたルーフパネルの車両ボディに対する熱ゆがみを示す。

本明細書の説明及び図面は単に実例であり、本開示から逸脱することなく、開示された構造に様々な修正又は変更を加えることが可能であることが理解される。全体に、典型的な車両ルーフ構造体の図面は原寸に比例していない。本明細書では、横方向は車両を横切る方向、すなわち左及び右方向である。同様に、長手方向は車両の進行の前方及び後方に向かう方向を指し、垂直方向は高さに関連し、すなわち上及び下に向かう方向を指す本明細書で開示される典型的な車両ルーフ構造体の、特定される多様な構成部品は、製造業者によって変わることがある単なる専門用語であって、本開示を制限するものとみなされるべきではないこともまた理解される。

長い間にわたり、車両ボディ構築の最上の選択である低炭素鋼又は鋼合金が、アルミニウムやアルミニウム合金などのより高い強度／重量比の材料に置き換えられることが多くなっている。このトレンドは、燃費の改善のために車両重量を減少させるという欲求によって推進されている。この例の１つが、鉄鋼又は鋼合金の車両ボディ１０４に取り付けられたアルミニウム又はアルミニウム合金のルーフ構造体１０２を有する典型的な車両アセンブリ１００である。図１に模式的に示すように、車両ボディ１０４は、搭乗室１１６の側面を定める１対の横方向に離間したボディ部材又はサイドパネル１１２、１１４と、サイドパネル間にまたがるフロントルーフレール１１８とリアルーフレール１２０とを含む。ボディ部材１１２、１１４は同一に構成されていてもよく、しかしその配置は車両アセンブリ１００の反対側面にある。少なくとも１つのクロス部材又はルーフ支材１２２をフロント及びリアルーフレール１１８、１２０との間に置き、離間したボディ部材１１２、１１４との間に延ばしてもよい。サイドパネルは、フロント及びリアルーフレール１１８、１２０と共に、搭乗室１１６を覆うルーフ構造体１０２を支持する。車両ボディ１０４に取り付けられているのは、典型的な車両ルーフ構造体１０２である。

図２を参照すると、車両ルーフ構造体１０２は、搭乗室１１６の上に置かれたアルミニウム又はアルミニウム合金のルーフパネル１３２を含む。ルーフパネル１３２は、その上の例えば荷物ラック内の輸送物品によってルーフパネルにかかる負荷の支持能力に適合する強化リブ１３４を含んでもよい。このようなリブは、ＳＵＶやバンのような車両でよく使われ、それはこれらの車両のルーフパネルが広く、一般に平面であることによる。リブ１３４はルーフパネル１３２を強化し、ルーフパネルがその形状を維持することを支援する。セダンのようなより小さい車両で使われるルーフパネルは、一般にこれらのリブを必要としない。ルーフパネル１３２の平面形状は概して矩形であるが、個々の車両ルーフ構造体を車両デザインに適合させる必要から、ルーフパネルは別の形状を持ってもよい。ルーフパネル１３２は、前端部１４０、後端部１４２及び前端部と後端部との間を長手方向に延びて対向する側部１４４、１４６を含む。車両ルーフアセンブリ１０２は、更に側部１４４、１４６との間で延びる少なくとも１つのルーフ強化体を含む。車両アセンブリ１００が組立てられた状態では、ルーフ強化体（図示しない）は、必要とはされていないが、ルーフ支材１２２の上に置かれてもよい。良く知られているように、サンルーフアセンブリ（図示しない）のために、ルーフパネル１３２に開口（図示しない）を設けてもよい。

鉄鋼又は鋼合金で形成された少なくとも１つのブラケットが、ルーフ構造体１０２を車両ボディ１０４に固定する。以下により詳細に説明するように、この少なくとも１つのブラケットは、ルーフパネル１３２に固定された第１の部分と、ルーフ構造体１０２から離れて延び、車両ボディ１０４に溶接された第２の部分を有する。ルーフパネル１３２は、上部水平面の外周端部に配置されたフランジ構造体１５２に連結された上部水平面１５０を含む。１つの態様によれば、フランジ構造体１５２は、上部水平面１５０の外周端部の略全周に延びている。フランジ構造体１５２は、一般に垂直壁と下部水平面（上部水平面１５０に対する下部）によって定められる。ブラケットの第１の部分は垂直壁に固定され、ブラケットの第２の部分は下部水平面に接着又は接合される。

具体的には、この少なくとも１つのブラケットは、１対のサイドブラケット１６０、１６２、フロントブラケット１６４及びリアブラケット１６６を含む。サイドブラケット１６０、１６２は、ルーフパネル１３２上を、ルーフパネル１３２の前端部と後端部１４０、１４２の間で長手方向に延び、サイドパネル１１２、１１４をルーフパネル１３２の側部１４４、１４６にそれぞれ連結している。フロントブラケット１６４は、ルーフパネル１３２を横切って側部１４４、１４６との間で横方向に延び、フロントルーフレール１１８をルーフパネル１３２の前端部１４０に連結している。リアブラケット１６６も、ルーフパネル１３２を横切って側部１４４、１４６との間で横方向に延び、リアルーフレール１２０をルーフパネル１３２の後端部１４２に連結している。それぞれのブラケット１６０、１６２、１６４、１６６は、ルーフパネル１３２からは分離していて、ルーフパネルと車両ボディ１０４の取り付けを容易にするためにルーフパネルに固定される。これらのブラケット１６０、１６２、１６４、１６６は互いに分離していてもよいし、単一フレームのような一体部材であってもよい。図１に示すように、４つのブラケット１６０、１６２、１６４、１６６を合わせると、ルーフパネル１３２の外周の略全周に延びている。

図２は、サイドブラケット１６０によって側部１４４に連結されたサイドパネル１１２を示す。本開示の説明を簡潔にするために、サイドパネル１１２の構造とその車両ルーフ構造体１０２への連結のみを議論することになるが、サイドパネル１１４は、車両ルーフ構造体１０２への類似の連結を有する同様の構造を持つことができることが理解される。サイドパネル１１２は、外パネル１７０及び内パネル１７２を含む良く知られているように、外パネルと内パネルとの間に補強材（図示しない）を挿入してもよい。外パネル１７０は、垂直壁１７６と水平壁１７８を有するフランジ構造体を含む。内パネル１７２も、水平壁１８２を有するフランジ構造体を含む。外パネル１７０及び内パネル１７２のそれぞれの水平壁１７８、１８２は、入れ子状となって溶接される相補形状を有する。ルーフパネル１３２の側部１４４は、垂直壁１９２及び下部水平面１９４（上部水平面１５０に対して下部）を有する外周フランジ構造体１５２のサイドセクション１９０を含む。サイドパネル１１２及びルーフパネル１３２のそれぞれのフランジ構造体は、ルーフ成形物（図示しない）の取り付けのために、その内部に配置された装着スタッド２００を持つルーフ溝１９８を定めることが理解される。それぞれの装着スタッド２００は、外パネル１７０及び内パネル１７２の水平壁１７８、１８２に取り付け固定（例えば溶接）することができる。

サイドブラケット１６０は、サイドパネル１１２を、ルーフパネル側部１４４の外周フランジ構造体１５２のサイドセクション１９０に連結する。サイドブラケット１６０は、第１の部分２１０及び第２の部分２１２を含む。第１の部分２１０は、垂直壁１９２に固定される。第２の部分２１２は、ルーフパネル１３２から外側へ、外パネル１７０とルーフパネルとの間の距離又は空間に略等しい距離だけ延びている。これによって第２の部分２１２が、下部水平面１９４と接着又は接合されること、及び外パネル１７０の水平壁１７８に取り付け固定（例えば溶接）されることの両方が可能となる。図２に示すように、サイドブラケット１６０は実質的にＬ型であって、サイドブラケット１６０の第１の部分２１０は垂直脚２１６であり、第２の部分２１２は水平脚２１８である。垂直脚２１６は、例えば垂直脚２１６の垂直壁１９２への図示したかしめによって、しかしそれに限定されることなく、当技術分野で既知の任意の機械的手段によって、ルーフパネル垂直壁１９２の内側へ連結される。例えば、垂直脚２１６は、垂直壁１９２に溶接されてもよく、又はセルフピアスリベット、ボルトなどを使って連結されてもよいことが理解される。水平脚２１８は、上部セクション２２０（すなわちルーフパネル１３２の上部水平面１５０により近いセクション）及び下部セクション２２２を含むステップ構成である。水平脚２１８の上部セクション２２０は、ルーフパネル１３２の下部水平面１９４に、非導電性の接着剤２３０によって接着又は接合されている。従って、サイドブラケット１６０の第１の部分２１０と、ルーフパネル１３２の垂直壁１９２との間の連結は、接着剤２３０の内側に位置する。下部セクション２２２は、下部水平面１９４の端部を超えて外側に向かって延び、その寸法は外パネル１７０の水平壁１７８の寸法に略等しい。これによって下部セクションが、外パネル１７０と内パネル１７２のそれぞれの水平壁１７８、１８２に入れ子状となって取り付け固定（例えば溶接）される。装着スタッド２００は、下部セクション２２２に取り付け固定（例えば溶接）されてもよい。

図３は、ルーフパネル１３２の前端部１４０に、フロントブラケット１６４によって連結されたフロントルーフレール１１８を示す。フロントルーフレール１１８は、外パネル２４０及び内パネル２４２を含む。良く知られているように、外パネルと内パネルとの間に補強材（図示しない）を挿入してもよい。外パネル２４０は、垂直壁２４６と水平壁２４８を有するフランジ構造体を含む。水平壁２４８は、ステップ構成を持つことができ、垂直壁２４６から延びる凹状セクション２５０を含む。内パネル２４２も、水平壁１５２を有するフランジ構造体を含む。外パネル水平壁２４８の凹状セクション２５０は、内パネル水平壁２５２に固定（例えば溶接）されている。ルーフパネル１３２の前端部１４０は、垂直壁２６２及び下部水平面２６４（上部水平面１５０に対して下部）を有する外周フランジ構造体１５２の前部セクション２６０を含む。下部水平面２６４は、車両ボディ１０４に装着されたウインドシールド２７０の端部の下に延びている。

フロントブラケット１６４は、フロントルーフレール１１８を、ルーフパネル前端部１４０の外周フランジ構造体１５２の前部セクション２６０に連結している。フロントブラケット１６４は、第１の部分２８０及び第２の部分２８２を含む。第１の部分２８０は、垂直壁２６２に固定されている。第２の部分２８２は、ルーフパネル１３２から外側へ、外パネル２４０の水平壁２４８がルーフパネル１３２から外側へ延びる距離と略等しい距離だけ延びている。これによって、第２の部分２８２が、下部水平面２６４と接着又は接合されることと、外パネル２４０の水平壁２４８に取り付け固定（例えば溶接）されることの両方が可能となる。図３に示すように、フロントブラケット１６４は実質的にＬ型であって、フロントブラケット１６４の第１の部分２８０は垂直脚２８６であり、第２の部分２８２は水平脚２８８である。垂直脚２８６は、例えば垂直脚２８６の垂直壁２６２への図示したかしめによって、しかしそれに限定されることなく、当技術分野で既知の任意の機械的手段によってルーフパネル垂直壁２６２の内側へ連結される。例えば、垂直脚２８６は、垂直壁２６２に溶接されてもよく、又はセルフピアスリベット、ボルトなどを使って連結されてもよいことが理解される。水平脚２８８は、上部セクション２９０（すなわちルーフパネル１３２の上部水平面１５０により近いセクション）及び下部セクション２９２を含むステップ構成である。水平脚２８８の下部セクション２９２は、凹状セクション２５０と整列され、ルーフパネル１３２の下部水平面２６４に非導電性の接着剤２３０によって接着又は接合されている。これによって、フロントブラケット１６４の第１の部分２８０と、ルーフパネル１３２の垂直壁２６２との間の連結が、接着剤２３０の内側に位置する。上部セクション２９０は、下部水平面の端部を超えて外側に向かって延び、外パネル２４０の水平壁２４８に取り付け固定（例えば溶接）される。ウインドシールド２７０の端部は、フロントブラケット１６４の上部セクション２９０に接着接合される。

図４は、リアブラケット１６６によってルーフパネル１３２の後端部１４２に連結されたリアルーフレール１２０を示す。リアルーフレール１２０は、外パネル３００及び内パネル３０２を含む。良く知られているように、外パネルと内パネルとの間に補強材（図示しない）を挿入してもよい。外パネル３００は、垂直壁３０６及び水平壁３０８を有するフランジ構造体を含む。水平壁３０８の端部３１０には、必要とするわけではないが、角度を付けてもよい。内パネル３０２も、外パネル水平壁３０８に取り付け固定（例えば溶接）された水平壁３１２を有するフランジ構造体を含む。ルーフパネル１３２の後端部１４２は、垂直壁３２２及び下部水平面３２４（上部水平面１５０に対して下部）を有する外周フランジ構造体１５２の後部３２０を含む。

リアブラケット１６６は、リアルーフレール１２０を、ルーフパネル後端部１４２の外周フランジ構造体１５２の後部セクション３２０に連結する。リアブラケット１６６は、第１の部分３３０及び第２の部分３３２を含む。第１の部分３３０は、垂直壁３２２に取り付けられている。図４に示す１つの態様では、第２の部分３３２は、ルーフパネル１３２から外側に、外パネル３００の水平壁３０８がルーフパネル１３２から外側に延びる距離に略等しい距離だけ延びている。リアブラケット１６６は実質的にＬ型であって、リアブラケット１６６の第１の部分３３０は垂直脚３３６であり、第２の部分３３２は水平脚３３８である。垂直脚３３６は、例えば垂直脚３３６の垂直壁３３２への図示したかしめによって、しかしそれに限定されることなく、当技術分野で既知の任意の機械的手段によって、ルーフパネル垂直壁３２２の内側へ連結される。例えば、垂直脚３３６は、垂直壁３２２に溶接されてもよく、又はセルフピアスリベット、ボルトなどを使って連結されてもよいことが理解される。水平脚３３８は、上部セクション３４０（すなわちルーフパネル１３２の上部水平面１５０により近いセクション）及び下部セクション３４２を含むステップ構成である。水平脚３３８の下部セクション３４２は、外パネル水平壁３０８の角度付きの端部３１０に合わせて角度を付けてもよい。図４の実施形態によれば、上部セクション３４０は、非導電性の接着剤２３０によって、ルーフパネル１３２の下部水平面３２４に接着又は接合されている。これによって、リアブラケット１６６の第１の部分３３０とルーフパネル１３２の垂直壁３２２との間の連結が、接着剤２３０の内側に位置する。下部セクション３４２は、下部水平面３２４の端部を超えて外側に延び、外パネル３００の水平壁３０８の端部３１０に取り付け固定（例えば溶接）される。

図５は、リアルーフレール１２０’をルーフパネル１３２の外周フランジ構造体１５２に連結するためのリアブラケット１６６’の別の態様を示す。リアブラケット１６６’は、フランジ構造体１５２の垂直壁３３２に取り付けられた第１の部分３３０’を含む。リアブラケット１６６’の第２の部分３３２’の長さは、リアルーフレール１２０’の外パネル３０８’の水平壁３０８’の長さより短い。これによって、第２の部分３３２’の下部セクション３４２’が、外パネル３００’と内パネル３０２’のそれぞれの水平壁３０８’と３１２’に入れ子状に取り付け固定（例えば溶接）されることが可能となる。第２の部分３３２’の上部セクション３４０’は、非導電性の接着剤２３０によって、ルーフパネル１３２の下部水平面３２４に接着又は接合されている。

それぞれのブラケット１６０、１６２、１６４、１６６の第１の部分２１０、２８０、３３０とルーフパネル１３２との間の固定連結（例えばかしめ）の位置は、一般に車両ルーフ構造体１０２と車両ボディ１０４との間の取り付け強度の必要から規定され、より多くの近接した連結が、より強固な取付けを増進するようになることが理解される。しかしながら、連結をより少なくすると、ルーフパネル１３２のゆがみを最小にすることができて、ブラケット１６０、１６２、１６４、１６６が接着剤２３０と共に、車両ルーフ構造体１０２と車両ボディ１０４との間の所要の取付け強度を提供することもまた理解される。それに加えて、それぞれのブラケット１６０、１６２、１６４、１６６は、車両ルーフ構造体１０２のルーフパネル１３２と、車両ボディ１０４との間に、約４ｍｍから約６ｍｍの連続したスペース又はギャップを維持し、そのスペース内に接着剤２３０が配置される。図示されるように、接着剤２３０のためにブラケット１６０、１６２、１６４、１６６によって提供されるこの連続したスペースは、ルーフパネル１３２と、ルーフパネル１３２を車両ボディ１０４に連結するブラケット１６０、１６２、１６４、１６６の第２の部分２１２、２８２、３３２との間の、垂直方向又は高さ方向にある。１つの態様では、ルーフパネル１３２と、車両ボディ１０４との間の連続した垂直のスペースは約５ｍｍである。車両ルーフ構造体１０２と、車両ボディ１０４との間で維持されるこの連続した垂直スペースは、電解腐食の懸念を取り除き、また車両アセンブリ１００上の電着の流れと位置を制御する。それぞれのブラケット１６０、１６２、１６４、１６６の第１の部分２１０、２８０、３３０とルーフパネル１３２との連結が、接着剤２３０の内側に位置することによって、接着剤２３０が、ルーフパネル１３２とそれぞれのブラケットとの間の連結を、水／湿気及び塵埃の侵入から保護し、ルーフパネル１３２とブラケット１６０、１６２、１６４、１６６との間の非類似材料間の電解腐食を防止することが理解される。

上述したように、アルミニウム合金の車両ルーフ構造体１０２を鉄鋼の車両ボディ１０４に強固に取り付けることは（すなわち、非類似の熱膨張係数を持つ車両構成部品、アルミニウムは約２２．５×１０^−６ｍ／ｍＫ、鉄鋼は約１３×１０^−６ｍ／ｍＫ）、温度が上昇又は低下すると、熱応力を生成させることになる。加熱されると、より低い熱膨張係数の材料に引張り応力が発生し、より高い熱膨張係数の材料に圧縮応力が発生する。従って、車両ボディ１０４に取り付けられた車両ルーフ構造体のルーフパネル１３２は、温度の増加にともなって圧縮熱応力にさらされることになり、熱応力は一般に温度に比例して増大する。

組立の後、しかしドアやボンネットなどの閉塞材の取り付け前に、車両アセンブリ１００は洗浄されて塗装される。塗装は昇温中にさらして硬化させなければならず、車両アセンブリ１０２を少なくとも１つの塗装焼き付けオーブンを通過させ、車両アセンブリを２０分以上の時間にわたり２００℃までの温度にさらすことが必要とされる。この温度によって、車両ルーフ構造体内に発生する圧縮応力が最大値に達する。ルーフパネル１３２は、圧縮荷重又は応力にさらされると、変形して座屈を形成することがある。座屈応力がルーフパネルの材料の降伏応力を超えると、座屈は恒久的となり、車両アセンブリ１００がオーブンから出て冷却された後にも、ルーフパネル１３２は元の構成に戻れないことになる。

ブラケット１６０、１６２、１６４、１６６は、接着剤２３０と共に、車両アセンブリの製造中に、車両アセンブリ１００が塗装焼き付けオーブン内で加熱されるときに、取り付けられたルーフパネル１３２の、車両ボディ１０４に対する熱ゆがみを低減する。例として、図６Ａは車両アセンブリ１００の焼き付け前の状態を示す。図６Ｂは焼き付け中の車両アセンブリ１００を示す。ルーフパネル１３２が上方及び外側に向かって膨張すると、接着剤２３０がその膨張を吸収する。図６Ｃに示すように、ルーフパネル１３２は焼き付け前の状態に戻る。従って、ブラケット１６０、１６２、１６４、１６６によって接着剤２３０のために提供される連続したスペース又はギャップが、焼き付けと接着剤の硬化の間の（例えば電着工程の間の）アルミニウムルーフパネル１３２のゆがみを許容し、また接着剤が脱落することなく、及びルーフパネル１３２又はサイドパネル１１２のいずれかの変形なしに、接着剤のせん断を許容する。接着剤２３０は、ブラケット１６０、１６２、１６４、１６６の第２の部分２１２、２８２、３３２とルーフパネル１３２と間の主要な連結を形成し、一方、ブラケットの第１の部分２１０、２８０、３３０のルーフパネル１３２への固定連結（例えばかしめ）は、より接着剤２３０の硬化前のルーフパネルとブラケットを合わせた位置決めのためである。接着剤２３０は、非類似材料の異なる膨張率に関連する応力の吸収を支援するための、車両ボディの加熱中の柔軟性を提供する。接着剤２３０が、非類似材料間の電解腐食を防止するために、ブラケット１６０、１６２、１６４、１６６とルーフパネル１３２の連結を湿気から保護するので、表示された固定（例えばかしめ）領域は乾燥セクションにある。

すでに説明したことから明らかなように、上述した車両ルーフ構造体１０２のゆがみを防止するために、本開示は、鉄鋼又は鋼合金から形成される車両ボディ１０４と、アルミニウム又はアルミニウム合金から形成される車両ルーフ構造体１００とを含む車両の組立方法を提供する。本方法は、１対の横方向に離間したサイドパネル１１２、１１４と、フロントルーフレール１１８と、リアルーフレール１２０とを含む車両ボディ１０２を提供すること、外周端部に配置されたフランジ構造体１５２を有するルーフパネル１３２を含む車両ルーフ構造体１０２を提供すること、ルーフパネル１３２の全外周の周りのフランジ構造体１５２の水平面１９４、２６４、３２４上に接着剤２３０を塗布すること、接着剤２３０がそれぞれのブラケットとフランジ構造体との間になるようにそれぞれのブラケット１６０、１６２、１６４、１６６をフランジ構造体１５２上に位置決めすること、車両ルーフ構造体１０２を、ブラケット１６０、１６２、１６４、１６６と共に、車両ボディ１０４上に位置決めすること、それぞれのブラケット１６０、１６２、１６４、１６６を、フランジ構造体１５２の垂直壁１９２、２６２、３２２に固定（例えばかしめ、溶接、留め金）すること、サイドブラケット１６０、１６２をサイドパネル１１２、１１４へ、フロントブラケット１６４をフロントルーフレール１１８へ、リアブラケット１６６をリアルーフレール１２０へ溶接すること、及び車両ボディ１０４を、車両ルーフ構造体１０２とブラケット１６０、１６２、１６４、１６６と共に、所定の温度に加熱して接着剤２３０を硬化させること、を含む。

典型的な方法は更に、ルーフパネル１３２と車両ボディ１０４との間に、約４ｍｍから約６ｍｍの連続した垂直のスペースを、サイドブラケットと、フロントブラケットと、リアブラケットとを使って提供すること、スペース内に接着剤２３０を配置すること、ブラケット１６０、１６２、１６４、１６６とフランジ構造体１５２との間の固定連結を接着剤２３０の内側に位置決めすること、ブラケット１６０、１６２、１６４、１６６と車体ボディ１０４との間の溶接連結を接着剤２３０の外側に位置決めすること、を含む。本方法は更に、それぞれのブラケット１６０、１６２、１６４、１６６のそれぞれの垂直脚２１６、２８６、３３６をフランジ構造体垂直壁１９２、２６２、３２２の内側にかしめ、それぞれのサイドブラケット１６０、１６２及びリアブラケット１６６には、水平脚２２０、３３８の上部セクション２１８、３４０をフランジ構造体１５２の水平面１９４、３２４に接合し、フロントブラケット１６４には、水平脚２８８の下部セクション２９２を、フランジ構造体１５２の水平面２６４に接合することを含む。

説明の単純化の目的のため、本方法は、連続して実行されるように説明される工程を有するが、本開示は、例証される順序によって制限されず、また幾つかの工程は、本明細書に図示及び説明されるものとは異なる順序で、並びに／又は他の工程と同時に行われ得ることを理解及び認識されたい。

上記開示の多様な形態及び他の特徴と機能、又はそれらの代替えは、好ましく多くの他の多様なシステム又は応用に結びつけることが可能であることが理解される。また、種々の現在予期されていない、若しくは予想されていない代替案、修正、変形、又は改善が、後に当業者によって行われてもよく、それらも、以下の特許請求の範囲によって包含されるよう意図される。

Claims (20)

1. 車両アセンブリであって、
   アルミニウム又はアルミニウム合金で形成されたルーフパネルを含むルーフ構造体と、
   １対の横方向に離間したサイドパネル、フロントルーフレール、及びリアルーフレールを含む車両ボディであって、それぞれのルーフレールが前記サイドパネル間にまたがり、前記車両ボディが前記ルーフ構造体を支持し、前記車両ボディが鉄鋼又は鋼合金で形成される、車両ボディと、
   前記ルーフ構造体を前記車両ボディに固定し、前記ルーフパネルに固定された第１の部分と、前記ルーフ構造体から離れて延び、前記車両ボディに溶接された第２の部分と、を有し、鉄鋼又は鋼合金で形成される、少なくとも１つのブラケットと、
   前記第２の部分を前記車両ボディに接合する前記車両ボディと前記ブラケットの第２の部分の溶接連結の内側に位置し、前記ルーフパネルと前記ブラケットの第１の部分の固定連結を湿気から保護して非類似材料の前記ルーフパネルとブラケットとの間の電解腐食を防止し、更に前記車両アセンブリの製造の間に、前記車両アセンブリが塗装焼き付けオーブン内で加熱されるときに、前記取り付けられたルーフパネルの前記車両ボディに対する熱ゆがみを低減する、接着剤と、を備え、
   前記ルーフパネルは、垂直壁および下部水平面によって定められた、フランジ構造体を含み、前記ブラケットの第１の部分は、前記垂直壁に固定されている、車両アセンブリ。
2. 前記ルーフパネルが、上部水平面の外周端部に配置された前記フランジ構造体に連結された上部水平面を含み、前記接着剤が前記ブラケットの第２の部分を前記下部水平面に接合している、請求項１に記載の車両アセンブリ。
3. 前記ブラケットの前記第１の部分が垂直脚であり、前記ブラケットの前記第２の部分が水平脚であり、前記垂直脚が前記ルーフパネルの垂直壁の内側に連結されている、請求項２に記載の車両アセンブリ。
4. 前記水平脚が、上部セクションと下部セクションを含むステップ構成を有する、請求項３に記載の車両アセンブリ。
5. 前記水平脚の前記上部セクションが、前記ルーフパネルの前記下部水平面に接合され、前記下部セクションが、前記下部水平面を超えて外側に延び、前記車両ボディに溶接されている、請求項４に記載の車両アセンブリ。
6. 前記水平脚の前記下部セクションが、前記ルーフパネルの前記下部水平面に接合され、前記上部セクションが、前記下部水平面を超えて外側に延び、前記車両ボディに溶接されている、請求項４に記載の車両アセンブリ。
7. 前記ブラケットが、前記サイドパネルを前記ルーフパネルのフランジ構造体に連結する１対のサイドブラケットと、前記フロントルーフレールを前記ルーフパネルのフランジ構造体に連結するフロントブラケットと、前記リアルーフレールを前記ルーフパネルのフランジ構造体に連結するリアブラケットと、を含み、一体とした４つの前記ブラケットが、前記ルーフパネルの略全周に延びる、請求項２に記載の車両アセンブリ。
8. 前記フロントブラケットの前記第２の部分が、ウインドシールドの端部に接合される、請求項７に記載の車両アセンブリ。
9. 前記ブラケットが、前記ルーフパネルと前記車両ボディとの間の４ｍｍから６ｍｍの連続する垂直のスペースを提供し、前記接着剤が前記スペース内に配置される、請求項１に記載の車両アセンブリ。
10. 前記サイドパネル、フロントルーフレール及びリアルーフレールのそれぞれが、外パネルと内パネルを含み、前記ブラケットの第２の部分が、前記サイドパネル、フロントルーフレール、リアルーフレールのそれぞれの外パネルに溶接されている、請求項１に記載の車両アセンブリ。
11. 前記サイドパネル、フロントルーフレール、及びリアルーフレールのそれぞれの外パネルが、水平壁を有するフランジ構造体を含み、前記ブラケットの第２の部分が前記サイドパネル、フロントルーフレール、リアルーフレールのそれぞれの水平壁に溶接されている、請求項１０に記載の車両アセンブリ。
12. 車両アセンブリであって、
    ルーフパネルを含み、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成された車両ルーフ構造体と、
    １対の横方向に離間したサイドパネルと、前記サイドパネル間にまたがるフロントルーフレールとリアルーフレールを含み、前記サイドパネルが前記フロントルーフレール及びリアルーフレールと共に、前記車両ルーフ構造体を支持し、鉄鋼又は鋼合金で形成されている、車両ボディと、
    １対のサイドブラケットが前記サイドパネルをルーフパネルに連結し、フロントブラケットが前記フロントルーフレールを前記ルーフパネルに連結し、リアブラケットが前記リアルーフレールを前記ルーフパネルに連結し、それぞれのブラケットが、前記ルーフパネルに固定された第１の部分と、前記ルーフパネルの外側へ延びて前記車両ボディに溶接された第２の部分と、を有し、鋼合金で形成されているそれぞれのブラケットと、を備える車両アセンブリにおいて、
    前記ブラケットのそれぞれが、前記ルーフパネルと前記車両ボディとの間の４ｍｍから６ｍｍの連続する垂直のスペースを提供し、前記車両ルーフ構造体が、前記スペース内に配置された接着剤によって前記車両ボディに接合され、前記接着剤が、前記ルーフパネルと前記ブラケットの第１の部分の固定連結を湿気から保護し、非類似材料の前記ルーフパネルとブラケットとの間の電解腐食を防止し、更に前記接着剤が、前記車両アセンブリの製造の間に、前記車両アセンブリが塗装焼き付けオーブン内で加熱されるときに、前記取り付けられたルーフパネルの前記車両ボディに対する熱ゆがみを低減し、
    前記ブラケットのそれぞれが、前記スペースに直接隣接し、前記接着剤が、前記ブラケットのそれぞれと直接接触している、車両アセンブリ。
13. 前記ルーフパネルが外周端部に配置されたフランジ構造体を含み、前記フランジ構造体が垂直壁と水平面によって定められ、それぞれのブラケットの第１の部分が前記垂直壁に固定され、前記接着剤がそれぞれのブラケットの第２の部分を水平面に接合する、請求項１２に記載の車両アセンブリ。
14. それぞれのブラケットが実質的にＬ型であり、前記ブラケットの前記第１の部分が垂直脚であり、前記ブラケットの前記第２の部分が水平脚であり、前記垂直脚が前記ルーフパネルの垂直壁の内側に連結され、前記水平脚が上部セクションと下部セクションを含むステップ構成を有する、請求項１３に記載の車両アセンブリ。
15. 前記サイドブラケットと前記リアブラケットのそれぞれでは、前記水平脚の前記上部セクションが前記フランジ構造体の前記水平面に接合され、前記フロントブラケットでは、前記水平脚の前記下部セクションが前記フランジ構造体の前記水平面に接合されている、請求項１４に記載の車両アセンブリ。
16. 一体とした４つの前記ブラケットが、前記ルーフパネルの略全周に延びる、請求項１３に記載の車両アセンブリ。
17. 車両の組立方法であって、
    鉄鋼又は鋼合金で形成され、横方向に離間した１対のサイドパネルと、フロントルーフレールと、リアルーフレールとを含み、それぞれのルーフレールがサイドパネル間にまたがる車両ボディを提供する工程と、
    アルミニウム又はアルミニウム合金で形成され、外周端部に配置されたフランジ構造体を有するルーフパネルを含み、フランジ部が垂直壁と水平面とを含む車両ルーフ構造体を提供する工程と、
    前記ルーフパネルの全外周の周りの前記フランジ構造体の水平面に接着剤を塗布する工程と、
    それぞれ鉄鋼又は鋼合金で形成された１対のサイドブラケットと、フロントブラケットと、リアブラケットと、を提供し、前記接着剤がそれぞれのブラケットと前記フランジ構造体との間になるように前記それぞれのブラケットを前記フランジ構造体上に位置決めする工程と、
    前記車両ルーフ構造体を前記ブラケットと共に、車両ボディ上に位置決めする工程と、
    前記ブラケットのそれぞれを前記フランジ構造体の前記垂直壁に固定する工程と、
    前記サイドブラケットを前記サイドパネルへ、前記フロントブラケットを前記フロントルーフレールへ、及び前記リアブラケットを前記リアルーフレールへ、溶接する工程と、
    前記車両ボディを前記車両ルーフ構造体と前記ブラケットと共に所定の温度に加熱して前記接着剤を硬化させる工程と、を含む車両の組立方法。
18. 前記ルーフパネルと前記車両ボディとの間に、４ｍｍから６ｍｍの連続した垂直のスペースを、前記サイドブラケットと、フロントブラケットと、リアブラケットとを使って提供する工程と、前記スペース内に前記接着剤を配置する工程と、を更に含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記ブラケットと前記フランジ構造体との間の固定連結を前記接着剤の内側に位置決めする工程と、前記ブラケットと前記車両ボディとの間の溶接連結を前記接着剤の外側に位置決めする工程と、を更に含む、請求項１７に記載の方法。
20. それぞれのブラケットが実質的にＬ型であり、垂直脚と、上部セクションと下部セクションを含むステップ構成を有する水平脚とを含み、それぞれのブラケットの前記垂直脚を前記フランジ構造体の垂直壁の内側にかしめる工程と、前記サイドブラケットと前記リアブラケットのそれぞれには、前記水平脚の上部セクションを前記フランジ構造体の水平面に接合する工程と、前記フロントブラケットには、前記水平脚の下部セクションを前記フランジ構造体の前記水平面に接合する工程と、を含む、請求項１７に記載の方法。

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