JP6788828B2 - 車両ルーフ部構造及び車両用ルーフパネルの製造方法 - Google Patents

車両ルーフ部構造及び車両用ルーフパネルの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、車両ルーフ部構造及び車両用ルーフパネルの製造方法に関する。
車両上部のルーフパネルには、例えば、特許文献1に開示されているように、下面に梁状のリンフォースメントが接合されている構造が知られている。この例では、ルーフパネルがリンフォースメントによって下方から支えられ、ルーフパネルとリンフォースメントが接着されている。
当該リンフォースメントは、ルーフパネルよりも、剛性が高くなるように設定されている。例えば、上記例では、ルーフパネルは、0.7mmの鋼板が用いられ、リンフォースメントは、0.9mmの鋼板によって形成されている。
特開2012−116420号公報
上記例のような構造では、通常、ルーフパネルとリンフォースメントは、それぞれ個別の鋼板が、個別の金型によってプレス成形され、その後に、接合される。この場合、別々にプレス成形されるため、2つのプレス工程が必要となり、さらに、個別にプレスするための工場内のスペースが必要となる。また、ルーフパネルを成形したときに、パネル本体となる部分以外の板材は、除去された後に廃棄されることが多い。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車両ルーフ部構造におけるルーフパネルを製造するときの材料歩留りを向上させ、生産効率を向上できるようにすることである。
上記目的を達成するための本発明に係る車両用ルーフ部構造は、車両上部のルーフパネルのパネル本体の下面に、車幅方向に延びているリンフォースメントが取り付けられている。当該車両ルーフ部構造において、前記パネル本体の前端には、車幅方向中心から車幅方向外側に向かうに従い車両後方に湾曲している第1の湾曲部が設けられており、前記リンフォースメントの車幅方向外側部の少なくとも一部には、車幅方向中心から車幅方向外側に向かうに従い車両前方若しくは後方に湾曲している第2の湾曲部が設けられており、前記第1の湾曲部の曲率半径と前記第2の湾曲部の曲率半径が同じになるように構成されている
本発明によれば、車両ルーフ部構造におけるルーフパネルを製造するときの材料歩留りを向上させることが可能となる。
本発明に係る車両ルーフ部構造の第1の実施形態を概略的に示す斜視図である。 図1のルーフパネルを示しており、(a)は上面図であり、(b)は(a)のA−A矢視側断面図である。 図2のルーフパネルを製造するための長板部材をプレス成形し、パネル本体部とリンフォースメント部を形成した状態を模式的に示しており、(a)は上面図であり、(b)は(a)のB−B矢視側断面図である。 本発明に係る車両ルーフ部構造の第2の実施形態のルーフパネルを示しており、(a)は上面図であり、(b)は(a)のC−C矢視側断面図である。 図3のルーフパネルを製造するための長板部材の上面図である。 (a)は、本発明に係る車両ルーフ部構造の第3の実施形態における前側リンフォースメントの車幅方向端部を示す部分上面部で、(b)は図2の実施形態における前側リンフォースメントの車幅方向端部を示している。 図3の長板部材の変形例を示す上面図である。
以下、本発明に係る車両ルーフ部構造の実施形態について、図面を参照して説明する。
[第1の実施形態]
先ず、本発明に係る車両ルーフ部構造の第1の実施形態について、図面(図1〜図3)を参照して説明する。本実施形態の車両ルーフ部構造は、図1に示すように、車両上部のルーフパネル5のパネル本体10の下面に、車幅方向に延びている梁状の2つのリンフォースメント(前側リンフォースメント20、後側リンフォースメント30)が取り付けられている構造である。
パネル本体10は、車体上部を構成する板状の部材であり、車体側部を構成するサイドボディパネル2の上部に接合されている。サイドボディパネル2と、ルーフパネル5との接合についての説明は省略する。
パネル本体10は、金属材料からなる長板部材50(図3)によって形成される部材である。パネル本体10は、長板部材50を金型及びプレス機(共に図示せず)を用いてプレスすることにより形成される。パネル本体10は、図2(b)に示すように、車幅方向視で、車両上方に凸となるように緩やかに湾曲している。
続いて、前側リンフォースメント20について説明する。前側リンフォースメント20は、車幅方向の延びている部材で、図2(b)に示すように、車幅方向視で、車両下方に凸のハット形状であり、凸部21と、前側縁部22と、後側縁部23を備えている。凸部21、前側縁部22及び後側縁部23は、一体的に成形されており、車両上方に開いている。
前側縁部22は、凸部21の前端から車両前方に略水平に張り出し、車幅方向に沿って延びている。後側縁部23は、凸部21の後端から車両後方に略水平に張り出し、車幅方向に沿って延びている。
図2(b)に示すように、前側縁部22及び後側縁部23の上面は、パネル本体10の下面に接合されている。この例では、前側リンフォースメント20は、図1に示すように、センターピラー3よりも車両後方に配置されている。
続いて、後側リンフォースメント30について説明する。後側リンフォースメント30は、前側リンフォースメント20と同形状で、車幅方向の延びている部材である。図2(b)に示すように、車幅方向視で、車両下方に凸のハット形状であり、凸部31と、前側縁部32と、後側縁部33を備えている。凸部31、前側縁部32及び後側縁部33は、一体的に成形されており、車両上方に開いている。
後側リンフォースメント30の前側縁部32は、前側リンフォースメント20と同様に、凸部31の前端から車両前方に略水平に張り出し、車幅方向に沿って延びている。また、後側縁部33は、凸部31の後端から車両後方に略水平に張り出し、車幅方向に沿って延びている。
後側リンフォースメント30の前側縁部32及び後側縁部33の上面は、パネル本体10の下面に接合されている。この例では、後側リンフォースメント30は、図1及び図2に示すように、前側リンフォースメント20よりも車両後方に間隔を空けて配置されている。すなわち、この例のルーフ部1のリンフォースメント20,30は、センターピラー3よりも車両後方に2本配置されている。
前側リンフォースメント20及び後側リンフォースメント30は、パネル本体10と同じ金属材料により形成されている。また、前側リンフォースメント20の板厚(車両上下方向の厚み)は、パネル本体10の板厚と同じであり、後側リンフォースメント30の板厚も、パネル本体10の板厚と同じである。すなわち、本実施形態におけるパネル本体10、前側リンフォースメント20及び後側リンフォースメント30の板厚は、全て同じである。
これは、本実施形態のパネル本体10、前側リンフォースメント20及び後側リンフォースメント30は、後述するように1枚の長板部材50によって形成されているためである。このように構成することで、車両ルーフ部構造におけるルーフパネル5を製造するためのプレス工程を削減することが可能となり、その結果、ルーフパネルを製造するときの材料歩留りが向上する。ルーフパネル5を構成するパネル本体10、前側リンフォースメント20及び後側リンフォースメント30の製造方法については後で説明する。
また、前側リンフォースメント20及び後リンフォースメントのそれぞれの凸部21,31の底面における車幅方向断面形状は、車両下方に凸の円弧である。当該円弧の曲率半径は、30mm〜100mm程度であることが好ましい。これにより、パネル本体10の補強効果が向上する。例えば、ルーフパネル5のべかつきを抑制する効果が高まる。
また、パネル本体10の前端には、図2(a)に示すように、前側湾曲部(第1の湾曲部)11が設けられている。該前側湾曲部11は、車両上方視で、車幅方向中心から車幅方向外側に向かうに従い車両後方に湾曲している。本実施形態の前側湾曲部11は、パネル本体10の前端における車幅方向中心を頂部とする円弧を形成しており、1つの曲率半径で構成されている。
また、パネル本体10の後端には、後側湾曲部12が設けられている。該後側湾曲部12は、前側湾曲部11と同様に、車両上方視で、車幅方向中心から車幅方向外側に向かうに従い車両後方に湾曲している。また、前側湾曲部11と同様に、後側湾曲部12は、パネル本体10の後端における車幅方向中心を頂部とする円弧を形成しており、1つの曲率半径で構成されている。
前側リンフォースメント20には、車両上方視で、車幅方向外側に向かうに従い車両後方に湾曲しているリンフォース前側湾曲部(第2の湾曲部)24が設けられている。この例のリンフォース前側湾曲部24は、前側縁部22、凸部21、後側縁部23が一体的に湾曲している。
前側縁部22においては、図2(a)に示すように、前側縁部22の前端と後端との車両前後方向距離が等間隔を保ちながら湾曲している。同様、後側縁部23の前端と後端との車両前後方向距離が等間隔を保ちながら湾曲している。
また、後側リンフォースメント30にも、前側リンフォースメント20と同様に、リンフォース後側湾曲部34が設けられ、リンフォース後側湾曲部34は、後側リンフォースメント30における前側縁部32、凸部31、後側縁部33が一体的となって湾曲している。
リンフォース前側湾曲部24の曲率半径は、パネル前側湾曲部11の曲率半径と同じになるように構成されている。リンフォース後側湾曲部34の曲率半径も、リンフォース前側湾曲部24と同様に、パネル前側湾曲部11の曲率半径と同じになるように構成されている。
前側リンフォースメント20及び後側リンフォースメント30のそれぞれに、リンフォース前側湾曲部24及びリンフォース後側湾曲部34を設けることによって、前側リンフォースメント20及び後側リンフォースメント30が直線的に形成されている場合に比べ、前側縁部22,32及び後側縁部23,33と、パネル本体10の下面との接触面積を大きく設定することが可能となる。
その結果、前側リンフォースメント20及び後側リンフォースメント30によるパネル本体10の支持剛性が向上する。
上記の曲率半径は、2000mm以上とすることが好ましい。上記のように曲率半径を設定することにより、リンフォースメント20,30がくの字に近い形状となることを抑制でき、車体側方からの衝突荷重等に対する強度を向上できる。
続いて、本実施形態のルーフ部構造のルーフパネル5の製造方法について説明する。本実施形態のルーフパネル5は、図3に示すように、1枚の長板部材50から、パネル本体10と、前側リンフォースメント20及び後側リンフォースメント30をプレス工程(第1のプレス工程)、切断工程、接合工程によって製造される。なお、図3では、プレス工程後の状態を示している。
図3に示すように長板部材50には、パネル本体10となるパネル本体部10と、前側リンフォースメント20となる前側リンフォースメント部(ビード部)20と、後側リンフォースメント30となる後側リンフォースメント部(ビード部)30と、が含まれている。なお、説明の便宜上、図3では、パネル本体10とパネル本体部10、前側リンフォースメント20と前側リンフォースメント部20、後側リンフォースメント30と後側リンフォースメント部30について、それぞれ同じ符号で示している。
先ず、平坦な長板部材50をプレスする工程について図3を用いて説明する。図3に示す長板部材50の長手方向は、車両前後方向に対応している。
長板部材50の前部には、前側リンフォースメント部20が設けられ、長板部材50の後部には後側リンフォースメント部30が設けられている。長板部材50の長手方向中間部には、パネル本体部10が設けられている。すなわち、パネル本体部10の前部及び後部に、前側リンフォースメント部20及び後側リンフォースメント部30が配置されている。
プレス機に金型を設置し、各リンフォースメント20,30の前側縁部22,32、凸部21,31、後側縁部23,33を成形し、同時に、パネル本体10の形状を形成する。当該プレス工程で、前側リンフォースメント部20及び後側リンフォースメント部30を形成することで、パネル本体部10には、プレス時に前後方向に引っ張られる力が作用する。これにより、パネル本体部10を安定して押圧することができる。
プレス工程によって、図3に示すように、パネル本体部10、前側リンフォースメント部20及び後側リンフォースメント部30が形成される。このとき、パネル本体部10、前側リンフォースメント部20及び後側リンフォースメント部30は、一体となっている。
パネル本体部10と、前側リンフォースメント部20とは、図3に示すように、長板部材50の長手方向に垂直な短手方向(幅方向)に延びる前側境界部55aで区分けされている。同様に、パネル本体部10と、後側リンフォースメント部30とは、長板部材50の短手方向(幅方向)に延びる後側境界部55bで区分けされている。
次に、パネル本体部10と、前側リンフォースメント部20とを、前側境界部55aに沿って切断する。同様に、パネル本体部10と、後側リンフォースメント部30とを、後側境界部55bに沿って切断する。これにより、パネル本体部10、前側リンフォースメント部20及び後側リンフォースメント部30が3つのパーツに分解される。すなわち、1枚の長板部材50から、パネル本体10、前側リンフォースメント20及び後側リンフォースメント30が得られる。
この例では、パネル本体10の前端は、前側リンフォースメント20の後側縁部23の後端に対応し、パネル本体10の後端は、後側リンフォースメント30の前側縁部32の前端に対応している。切断工程は、当該切断部のバリ取り等も含んでいる。切断部分は、上記のように湾曲している。
次に、パネル本体10の下面の所定位置に、前側リンフォースメント20を幅方向に架け渡すように配置し、パネル本体10の下面の所定位置に、前側リンフォースメント20の前側縁部22及び後側縁部23の上面を、例えば溶接により接合する。この例では、センターピラー3の上部に相当する位置よりも車両後方に接合する。
同様に、パネル本体10の下面における前側リンフォースメント20よりも車両後方に、後側リンフォースメント30の前側縁部32及び後側縁部33の上面を、溶接により接合する。以上の工程により、図2に示すルーフパネル5となる。
なお、本実施形態では、前側境界部55a及び後側境界部55bに沿って切断された部位をそれぞれ前側リンフォースメント20及び後側リンフォースメント30としている。この例では、各リンフォースメント20,30を架け渡すように配置する際に、例えば前側リンフォースメント20をパネル本体10の下面の所定位置に移動する距離が近いため、好ましい。しかし、本発明は、この例の配置に限られるものではなく、前側境界部55aで切断されることにより形成された前側リンフォースメント20を、後側リンフォースメント30の車両後方に配置してもよい。
通常、ルーフパネル5を製造する場合には、長板部材50の長手方向端部、すなわち、前側リンフォースメント部20や後側リンフォースメント部30は、プレス成形時に、パネル本体部10を引っ張るための押え代となる部分であり、当該長手方向端部は、切断後は廃棄される部分である。
これに対して、本実施形態では、これまでには廃棄されていた部分を、前側リンフォースメント20や後側リンフォースメント30として用いることができる。このため、ルーフパネル5を製造するときの材料歩留りが向上する。
さらに、これまでは、リンフォースメントを、別のプレス工程で製造していたが、本実施形態では、パネル本体10と同時に、リンフォースメント20,30をプレス成形することができる。その結果、ルーフパネル5のプレス工程を削減することが可能となる。1台のプレス機で、ルーフパネル5のルーフ本体10と、リンフォースメント20,30を同時に成形できるため、成形工程の削減、成形工程を行う工場のフロアスペースの削減も可能となる。
また、本実施形態では、1枚の長板部材50から、パネル本体10と、前側リンフォースメント20と、後側リンフォースメント30とを、製作できるため、上述したように、これらを同じ金属材料から形成し、さらに、これらの板厚を同じにすることができる。その結果、ルーフパネル5を製造するときの材料歩留りが向上する。
本実施形態のプレス工程では、パネル本体部10のプレスを安定させようとすると、前側リンフォースメント部20や後側リンフォースメント部30における前側縁部22,32や後側縁部23,33にしわが発生する可能性がある。
本実施形態では、プレス工程の後で、接合工程の前に、上述の前側縁部22,32や後側縁部23,33を平滑にするために、別途プレス工程(第2のプレス工程)を設けてもよい。この工程では、平板からリンフォースメント20,30を形成するよりも、小さい負荷(プレス)で、しわを平坦にすることができる。
その結果、前側リンフォースメント20や後側リンフォースメント30の接合面となる前側縁部22,32や後側縁部23,33を、小さい負荷で、パネル本体10の下面により正確に対応する面を得ることができる。
[第2の実施形態]
次に、本発明に係る車両ルーフ部構造の第2の実施形態について、図4及び図5を用いて説明する。本実施形態は、第1の実施形態(図1〜図3)の車両ルーフ部構造の変形例であって、第1の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
本実施形態のパネル本体10の下面には、車両前方視でパネル本体10の車幅方向中央部が車両上下方向に凸形状または凹形状となるパネル凹凸形状部(第1の凹凸形状部)15が、車両前後方向に沿って設けられている。パネル凹凸形状部15は、左右に2か所設けられており、互いに車幅方向間隔を空けて配置されている。
本実施形態のパネル凹凸形状部15は、車幅方向中心に対して線対称となるように配置されている。この例のパネル凹凸形状部15は、図4(b)に示すように、車幅方向中央部が凸となり、車幅方向外側が一段下がる段差形状となっている。段差形状よりも車幅方向内側の凸となる部分は、車両前後方向視で、車幅方向中心が頂上となる緩やかな凸の湾曲形状となっている。
段差形状よりも車幅方向外側は、車幅方向外側に向かうに従い車両下方に緩やかに傾斜している。図4及び図5での図示は省略しているが、車幅方向外側端は、サイドボディパネル2に接合されている。
前側リンフォースメント20及び後側リンフォースメント30には、パネル凹凸形状部15に対応する位置に、図4(a)(b)に示すように、パネル凹凸形状部15と同じ形状のリンフォース前側凹凸形状部(第2の凹凸形状部)25及びリンフォース後側凹凸形状部(第2の凹凸形状部)35が設けられている。図4(b)に示すように、リンフォース前側凹凸形状部25は、パネル凹凸形状部15に対応して接合されている。リンフォース後側凹凸形状部35も同様である。
パネル凹凸形状部15、リンフォース前側凹凸形状部25及びリンフォース後側凹凸形状部35は、長板部材50をプレス成形するときに、同形状となるように、同時に形成される。すなわち、1回のプレス成形時に、これらが成形されるので、パネル本体部10の車幅方向の輪郭形状が複雑な形状をしている場合でも、これに対応するように、リンフォース前側凹凸形状部25及びリンフォース後側凹凸形状部35を、パネル本体部10と同時に成形することが可能である。よって、パネル本体部10の車幅方向の輪郭形状が複雑な形状をしている場合でも、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
[第3の実施形態]
次に、本発明に係る車両ルーフ部構造の第3の実施形態について、図6を用いて説明する。本実施形態は、第1の実施形態(図1〜図3)の車両ルーフ部構造の変形例であって、第1の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
本実施形態に係る前側リンフォースメント20の前側縁部21の形状について説明する、図6(a)に示すように、前側縁部22の前端は、車幅方向中央部は、第1の実施形態と同様に円弧形状22bとなっている。車幅方向外側部は、直線形状22aとなっている。後側縁部23の後端は、第1の実施形態と同様に、1つの曲率半径で構成される円弧形状である。
このように前側縁部21を構成することで、車幅方向外側端における前側縁部21の前端と、後側縁部23の後端との距離(C1)が、図6(b)に示す第1の実施形態の前側縁部21の前端と後側縁部23の後端との距離(C2)よりも大きく設定することが可能となる。これにより、前側リンフォースメント20の外側端の断面剛性が増加し、車体全体の剛性向上に寄与することができる。
なお、この例の前側縁部22の前端の形状では、車幅方向中心22cから、直線形状と円弧形状の境界22dまでの距離(x)と、車幅方向中心から車幅方向外端までの距離(y)との比(x/y)が、70%以上であることが好ましい。また、本実施形態では、前側リンフォースメント20について説明しているが、後側リンフォースメント30でも同様に構成することが可能である。
本実施形態の説明は、本発明を説明するための例示であって、特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
上記実施形態では、パネル本体10の下面に、2本のリンフォースメント20,30を取り付けているが、これに限らず、1本でもよい。また、センターピラー3の前後に1本ずつとりつけてもよい。すなわち、前側リンフォースメント20をセンターピラー3の車両前方に配置してもよい。また、リンフォースメント20,30の湾曲部24,34を、車幅方向全域に設けなくてもよい。また、例えば、車幅方向中間部と、外側部で異なる曲率半径としてもよい。
また、図7に示すように、長板部材50の短手方向端部(車幅方向端部)59を切断する場合には、この部分を、リンフォースメントとして用いることも可能である。この場合、前後境界部57で、切断すればよい。
また、本実施形態では、長板部材50のリンフォース部20,30を下方に凸としてプレス成形しているが、これに限らない。上方に凸としてもよい。この場合、反転して、パネル本体部10に接合すればよい。
また、上記実施形態では、リンフォース前側湾曲部(第2の湾曲部)24は、車両上方視で、車幅方向外側に向かうに従い車両後方に湾曲している。このように構成する方が、パネル本体10の下面に、前側リンフォースメント20を幅方向に架け渡すように配置する際に好ましいが、これに限らず、車両前方に湾曲していてもよい。
1 ルーフ部
2 サイドボディパネル
3 センターピラー
5 ルーフパネル
10 パネル本体、パネル本体部
11 パネル前側湾曲部(第1の湾曲部)
12 パネル後側湾曲部
15 パネル凹凸形状部(第1の凹凸形状部)
20 前側リンフォースメント、前側リンフォースメント部
21 凸部
22 前側縁部
22a 直線形状
22b 湾曲形状
23 後側縁部
24 リンフォース前側湾曲部(第2の湾曲部)
25 リンフォース前側凹凸形状部(第2の凹凸形状部)
30 後側リンフォースメント、後側リンフォースメント部
31 凸部
32 前側縁部
33 後側縁部
34 リンフォース後側湾曲部
35 リンフォース後側凹凸形状部(第2の凹凸形状部)
50 長板部材
55a 前側境界部
55b 後側境界部
57 前後境界部

Claims (5)

  1. 車両上部のルーフパネルのパネル本体の下面に、車幅方向に延びているリンフォースメ
    ントが取り付けられている車両ルーフ部構造において、
    前記パネル本体の前端には、車幅方向中心から車幅方向外側に向かうに従い車両後方に湾曲している第1の湾曲部が設けられており、
    前記リンフォースメントの車幅方向外側部の少なくとも一部には、車幅方向中心から車幅方向外側に向かうに従い車両前方若しくは後方に湾曲している第2の湾曲部が設けられており、
    前記第1の湾曲部の曲率半径と前記第2の湾曲部の曲率半径が同じになるように構成されていることを特徴とする車両ルーフ部構造。
  2. 前記リンフォースメントは、前記パネル本体と同じ金属材料により形成され、
    前記リンフォースメントの厚さは、前記パネル本体の厚さと同じであることを特徴とす
    る請求項1に記載の車両ルーフ部構造。
  3. 前記パネル本体の下面には、凸形状または凹形状となる第1の凹凸形状部が、車両前後方向に沿って設けられ、
    前記リンフォースメントには、前記第1の凹凸形状部に対応する位置に、前記第1の凹凸形状と同じ形状の第2の凹凸形状部が設けられており、
    前記第1の凹凸形状部に、前記第2の凹凸形状部が接合されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車両ルーフ部構造。
  4. 金属製の長板部材の長手方向の両端部に、前記長板部材の一方の面から突出し、幅方向に沿って延在するビード部をプレスにより形成し、前記長板部材の長手方向中間部に、ルーフパネルのパネル本体部をプレスにより形成する第1のプレス工程と、
    前記第1のプレス工程の後に、前記パネル本体部と前記ビード部とを区画するように幅方向に延びている境界部で切断し、前記ビード部と前記パネル本体部とを切り離す切断工程と、
    前記切断工程の後に、前記ビード部を、前記パネル本体部の一方の面に、前記パネル本体部の幅方向に架け渡すように配置し、接合する接合工程と、
    を有することを特徴とする車両用ルーフパネルの製造方法。
  5. 前記第1のプレス工程は、前記長板部材の一方の面における前記ビード部及び前記パネル本体部の両方に、前記一方の面に対して凸形状または凹形状となり、長手方向に沿って延在する凹凸形状部をプレスにより形成する工程を含み、
    前記接合工程は、前記ビード部に形成されている前記凹凸形状部を、前記パネル本体部に形成されている前記凹凸形状部に接合する工程を含むことを特徴とする請求項4に記載の車両用ルーフパネルの製造方法。
JP2016181636A 2016-09-16 2016-09-16 車両ルーフ部構造及び車両用ルーフパネルの製造方法 Active JP6788828B2 (ja)

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