JP7013142B2

JP7013142B2 - 車両の成形天井およびルーフパネルへの成形天井の組み付け方法

Info

Publication number: JP7013142B2
Application number: JP2017088156A
Authority: JP
Inventors: 和則高橋
Original assignee: Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 2017-04-27
Filing date: 2017-04-27
Publication date: 2022-02-15
Anticipated expiration: 2037-04-27
Also published as: JP2018184125A

Description

この発明は、車両のルーフパネルに組み付けられる成形天井と、この成形天井をルーフパネルへ組み付ける方法とに関するものである。

各種車両のルーフパネルの裏側には、該ルーフパネルの天井形状に倣った形状の成形天井が組み付けられるが、該ルーフパネルと成形天井との間には、前記ルーフパネルの補強や断熱・遮音等の機能を果たす補強ボードが配設される。例えば、図３(ａ)に示すワゴン型車両１０をＡ－Ａ線で切断した屋根部の縦断面を、図３(ｂ)に分解状態で示す。図３(ｂ)に示すルーフパネル１２の裏面には、補強用のリンフォース部材１４が適所に配置されている。また、ルーフパネル１２における裏側の略中央部分には、例えば硬質ウレタン基材の両面にＰＰフィルムおよび不織布を積層してなる補強ボード１６が、接着剤や両面テープの如き接着手段１８により取り付け(組み付け)られている。また、前記ルーフパネル１２の裏面には、前記補強ボード１６を中間に介在させた形で、例えば硬質ウレタン基材の両側にガラスマット、ＰＰフィルムおよび不織布を順次に積層接着した成形天井２０が接着その他嵌め込み等の手段で組み付けられている。

ここで、ルーフパネル１２の裏側に補強ボード１６が配置される理由は、該ルーフパネル１２の薄肉化、軽量化の要請に応えるに従って、ルーフパネル１２における殊に中央部分の剛性が不足するためである。また、ルーフパネル１２は太陽光や風雨に直接曝される部位であるため、前記補強ボード１６の材質は剛性があって、断熱性能、遮音性能、制振性能等にも優れたものが選択的に使用される。更に、前記成形天井２０は前述した積層構造であって、ルーフパネル１２の天井面に合わせた樹脂複合成形品のシート材になっている。しかし、ルーフパネル１２へ組み付ける直前の成形天井２０には、図３(ｂ)に示すように、例えばサンバイザー２２や室内ランプ２４、その他各種電装品に接続されるワイヤハーネス２６が取り付けられ、これら部品の合計重量はかなりの大きさ(例えば１ｋｇ以上)になっている。

実用新案登録第２５１１７５４号公報

補強ボード１６が既に取り付けられているルーフパネル１２(の裏側)に前記成形天井２０を組み付けるには、作業者が該成形天井２０を両手で支持し、頭上へ持ち上げて作業を行う。例えば、図４に示すように、作業者が成形天井２０を両手で水平に支え、頭上へ持ち上げてルーフパネル１２(図示せず)の裏側に組み付ける作業が行われる。しかし、成形天井２０は長尺物であり、また先に述べたようにルーフパネル１２の天井面に合わせた樹脂複合成形品のシート材である。そして、前記サンバイザー２２等の部品が成形天井２０の各所に取り付けられている。このため、図４に示す作業姿勢によっては、成形天井２０が部品重量に耐え切れず、真ん中付近で座屈して矢印で示す下方向へ折れてしまうことがある。また、作業者を２名に増やして作業する場合は、図５に示すように、その作業姿勢によっては、矢印で示す上方向へ折れてしまうこともある。このように成形天井２０が座屈して折れてしまうと、その成形天井２０は使いものにならず歩留まりが低下し、作業工程の大きな損失になっていた。また、成形天井２０の組み付け作業には充分な注意を払う必要があり、作業者の心理的な負担にもなっている。

本発明は、このような従来技術に係る成形天井およびルーフパネルへ成形天井を組み付ける作業に内在している欠点に鑑み、これを解決するべく提案されたものであって、成形天井と補強ボードとをモジュール化することにより前記欠点を解決することを目的とする。

前記課題を解決し、所期の目的を達成するため第１の発明は、
ルーフパネルの裏側に組み付けられる成形天井であって、
該成形天井における前記ルーフパネルの組み付け側に、補強ボードが予め組み付けられており、
前記補強ボードは、硬質ポリウレタンフォームをシート基材としてガラス繊維のマットが積層されていることを要旨とする。
このように、成形天井に補強ボードが予め組み付けられてモジュール化しているから、成形天井の剛性が大きく向上し、ルーフパネルへ成形天井を組み付ける作業に際して中折れすることがなく、歩留まりが低下することがない。
第２の発明は、
前記補強ボードの曲げ強度は、前記成形天井の曲げ強度よりも大きくなるよう形成されていることを要旨とする。
第３の発明は、
前記シート基材は、６．５～１１．５ｍｍの厚みで形成されていることを要旨とする。

前記課題を解決し、所期の目的を達成するため第４の発明は、
ルーフパネルと、前記ルーフパネルの裏側に組み付けた成形天井と、前記ルーフパネルおよび成形天井の間に介在させた補強ボードとを備えた車両のルーフ構造であって、
第１～第３の発明の何れか１つに記載の補強ボードが前記成形天井の裏側に予め組み付けられていることを要旨とする。
このように、成形天井に補強ボードが予め組み付けられてモジュール化しているから、成形天井の剛性が大きく向上し、ルーフパネルへ成形天井を組み付ける作業に際して中折れすることがなく、歩留まりが低下することがない。

第５の発明では、前記補強ボードは前記成形天井の裏側に所要間隔で設けた接着剤を介して組み付けられ、各接着剤の間の空間にワイヤハーネスが通されていることを要旨とする。
このように、成形天井と補強ボードとを予め組み付けてモジュール化する際に、所要間隔で設けた接着剤の間にできるスペースにワイヤハーネスを通しておくことができて、配線作業の効率化が図られる。

前記課題を解決し、所期の目的を達成するため第６の発明は、
硬質ポリウレタンフォームをシート基材としてガラス繊維のマットが積層されている補強ボードを、成形天井の裏側に接着手段で組み付ける工程と、
前記補強ボードが組み付けられた成形天井を、ルーフパネルの裏側に接着手段で組み付ける工程とを有することを要旨とする。
このように、成形天井と補強ボードとはモジュール化されたユニットになっているから、ルーフパネルに補強ボードを組み付ける工程を省略することができる。

本発明によれば、成形天井に補強ボードを予め組み付けてモジュール化したことにより、ルーフパネルへの組み付け作業時に成形天井が折れて損失を生ずることがなくなった。また、モジュール化された成形天井をルーフパネルに組み付けるだけで良いので、車両の組み立て工程における工数が有効に削減された。更に、成形天井にはモジュール化されるべき補強ボードが組み付けられるので、成形天井自体の目付重量を相対的に削減することが可能になった。

本発明の実施例に係るモジュール化された成形天井を、この成形天井が組み付けられるべきルーフパネルと共に示す縦断面図である。本発明の実施例に係るモジュール化された成形天井を成形天井に組み付けた状態を示す縦断面図である。 (ａ)はワゴン車両の斜視図であり、(ｂ)は(ａ)のワゴン車両をＡ－Ａ線で切断した場合のルーフパネルおよび成形天井の分解縦断面図である。成形天井を１人の作業者が持ち上げて、図示しないルーフパネルへ組み付ける作業姿勢を示す説明図であって、矢印の下方向へ成形天井が中折れする状況を併せて示している。成形天井を２人の作業者が持ち上げて、図示しないルーフパネルへ組み付ける作業姿勢を示す説明図であって、矢印の上方向へ成形天井が中折れする状況を併せて示している。成形天井の断面図である。補強ボードの断面図である。

次に、本発明に係る車両の成形天井と、この成形天井をルーフパネルに組み付ける方法とについて、好適な実施例を挙げて以下説明する。なお、図３～図５に関して説明した既出の部材については、同一の参照符号を付してある。

図１は、本発明の実施例に係る成形天井２０を示すものであって、該成形天井２０の裏側(ルーフパネル１２の裏側へ指向する面)に補強ボード１６が、例えばホットメルト型の接着剤２８により接着されることで、一体にモジュール化された成形天井３０を構成している。すなわち成形天井２０の裏側に接着剤２８を介して補強ボード１６を接着して(貼り付け)モジュール化したことにより、モジュール化された成形天井３０は全体として剛性が飛躍的に向上している。このため、図４および図５で述べたような作業姿勢でルーフパネル１２へ組み付ける作業を行っても、この成形天井３０は装着した部品等の重量で座屈して中折れすることがなくなり、工程上の歩留まりが改善される。また、前記モジュール化により成形天井３０の剛性が向上する結果として、取り付けられる各種部品の数や重量を増やすことも可能になる。なお、補強ボード１６を成形天井２０に組み付けたモジュール化成形天井３０を製造する工程に適宜の治具を使用することで、寸法精度に優れた製品を効率良く生産することができる。

ここで、モジュール化する前の成形天井２０は発泡シートを基材としていて、特に断熱性能、遮音(吸音)性能および制振性能に優れた硬質ポリウレタンフォームを基材とし、その両側の夫々にガラスマットおよび不織布を積層したものが推奨される。例えば、図６に示す如く、成形天井２０の基材に硬質ポリウレタン発泡体のシート３２を使用する場合は、この硬質ポリウレタン発泡体のシート３２の裏側(ルーフパネル１２に指向する側)に、バインダーを含浸させたガラス繊維のマット３４、裏面フィルムとしてポリプロピレン(ＰＰ)フィルム３６および裏面材として各種の不織布３８が順に積層される。同じく、硬質ポリウレタン発泡体のシート３２における車内に指向する側に、バインダーを含浸させたガラス繊維のマット４０および不織布４２が順に積層される。これら各種シートの積層体は、成形工程において、例えば１００℃～１３０℃で１０秒～３０秒間熱プレスすることにより、所要形状の成形天井２０が得られる。

このように前記成形天井２０は、ウレタン製の発泡シート基材(以下ウレタン基材という)のシート３２に各種シートが両側から積層された６層構造になっている。そこで、ウレタン基材のシート３２および各種シート３４～４２の詳細を以下に説明する。前記ウレタン基材のシート３２は、ポリウレタン発泡体に代表される連続気泡構造の発泡体シートを用いることができ、好ましくは硬質Ｄの硬質ポリウレタン発泡体であることが望ましく、密度は３０～７０ｋｇ／ｍ^３、厚みは６．５～１１．５ｍｍであることが好ましい。また、基材の観点から、アスカーＣ硬さ(ＪＩＳＫ７３１２)が２５以上のものが好ましく、更には３０以上のものが好ましい。前記ガラス繊維のマット３４，４０は、ガラス繊維がフェルト状に加工されたマットでも、またガラス繊維が格子状に織られたクロスマットであってもよい。但し、熱プレスで成形して賦形する観点からは、ガラス繊維のストランドを所定長に切断してマット化したガラス繊維マットが好ましい。ここでガラス繊維マットの目付量は、５０～１５０ｇ／ｍ^２が好ましい。

前記のガラス繊維マット３４，４０は、そのガラス繊維の間にバインダーが含浸される。このバインダーは熱硬化性樹脂からなり、一例として安価で接着性の良好な液状イソシアネートが使用される。液状イソシアネートは、熱および触媒の存在下で水との反応により硬化し、接着材として機能するものである。例えば、芳香族系のＴＤＩ(トルエンジイソシアネート)、ポリメリックＭＤＩ(４，４’ジフェニルメタンジイソシアネート)、ＮＤＩ(１，５－ナフタレンジイソシアネート)、ＴＯＤＩ(トリジンジイソシアネート)、ＰＰＤＩ(パラフェニレンジイソシアネート)、ＸＤＩ(キシリレンジイソシアネート)、ＴＭＸＤＩ(テトラメチルキシレンジイソシアネート)、およびそれらの変性体(具体的には、ウレタン変性、アロファネート変性、ビューレット変性、カルボイミド／ウレトニミン変性等種々の変性がなされたもの)が挙げられる。好ましくは、ポリメリックＭＤＩ、ＴＤＩ変性体、ＭＤＩ変性体、またはそれらの混合物である。また、これらの液状イソシアネートとしては、粘度３～３００ｃｐのものが、浸透性や塗布性等に優れるので、より好ましい。また、これらのうち特にポリメリックＭＤＩは、蒸気圧が低くガラス繊維との親和性が良好で、反応性・接着性、作業性の面で適している。

次に、成形天井２０の裏面側における前記ガラス繊維マット３４には、ポリプロピレン(ＰＰ)フィルムが貼り合わせられる。これは、バインダーによる接着性の観点から表面の平滑な樹脂フィルムであれば良く、ポリプロピレンの外にポリエチレンテレフタレート、ナイロン等の樹脂であっても良い。

成形天井２０の裏面材になる前記不織布３８および表面材になる前記不織布４２は、スパンレース不織布、スパンボンド不織布、ニードルパンチ不織布等で構成され、その通気量(ＪＩＳＬ１０９６通気性Ａ法に準拠)は、１０～２００ｃｃ／ｃｍ^２／秒であることが好ましい。通気性が１０ｃｃ／ｃｍ^２／秒より低いと、前記補強ボード１６の吸音性能が低下し、また２００ｃｃ／ｃｍ^２／秒より高いと、不織布３８，４２からのバインダーの染み出しが生じる。前記硬質ポリウレタン発泡体のシート３２への賦形を容易にするために、不織布３８，４２の引張破断伸び(ＪＩＳＬ１９１３一般不織布試験方法６．３引張強さおよび伸び率に準拠)は、２０％以上が好ましい。

次に、補強ボード１６としては、剛性と共に断熱性および吸音性に優れた硬質ポリウレタンフォームのシートを基材とし、その両側にバインダーを含浸させたガラス繊維のマットおよび不織布が積層配置されたものが推奨される。ここで硬質ポリウレタンフォームのシートは、密度は４０～８０ｋｇ／ｍ^３、厚みは６．５～１１．５ｍｍが好ましい。また、補強効果の観点から、アスカーＣ硬さ(ＪＩＳＫ７３１２)が３０以上のものが好ましく、更には３５以上のものが好ましい。例えば、図７に示す如く、硬質ポリウレタンフォームの基材シート４４の一側面に、バインダーを含浸させたガラス繊維のマット４６および第１面材としてポリプロピレン(ＰＰ)フィルム４８が順に積層される。同じく、前記硬質ポリウレタンフォームシート４４における他側面に、バインダーを含浸させたガラス繊維のマット５０および第２面材として不織布５２が順に積層される。この補強ボードのガラス繊維マットの目付量は、１５０～５５０ｇ／ｍ^２が好ましく、補強強化の観点からは、前記成形天井のガラスマットの目付よりも多いことが好ましい。これら各種シートの積層体も、例えば１００℃～１５０℃で１０秒～２０秒間熱プレスすることで、所要形状の補強ボード１６が得られる。このように前記補強ボード１６は、ウレタン基材のシート４４に各種のシートが両側から積層された５層構造になっている。なお、ガラス繊維のマット４６，５０、第１面材としてのポリプロピレン(ＰＰ)フィルム４８および第２面材としての不織布５２の内容は、先に成形天井２０に関して説明した各積層材の内容と基本的に同じである。

前記の成形天井２０および補強ボード１６の曲げ強度は、例えば成形天井２０は４０～８０Ｎで、補強ボード１６は９０～１６０Ｎになっているのが好ましい。このように、補強ボード１６の曲げ強度は、成形天井２０の曲げ強度よりも１．１～４倍大きく、従ってルーフパネル１２の強度を補うことができる。また、前者の成形天井２０の曲げ強度を後者の補強ボード１６の曲げ強度よりも低くした理由は、成形天井２０は車内の居住空間に面する側であるため、何等かの理由により乗員の身体部位が成形天井２０に強く接触しても、乗員の損傷を低減し得るからである。但し、成形天井２０と補強ボード１６との間に強度の差がないようにしても良い。この曲げ強度の測定は、以下の構成の試験片を作成して行った。

以上の構成とした成形天井２０の試験片および補強ボード１６の試験片を、試験機にかけて曲げ剛性を評価した。得られた評価は、前述した如く、成形天井２０の曲げ強度が６０Ｎで、補強ボード１６の曲げ強度が１２０Ｎであった。このように補強ボード１６は、基材としての硬質ウレタンフォームの密度を成形天井２０の基材密度より大きいものとし、またガラスマットの目付量を、成形天井２０におけるガラスマットの目付量の３．５倍としたので、曲げ強度は該成形天井２０の曲げ強度よりも２倍大きくなり、このためルーフパネル１２の強度を補うことができている。

評価方法は、以下の通りである。
曲げ剛性
(条件)３点曲げ
・支点間距離：２００ｍｍ
・試験スピード：１０ｍｍ／ｍｉｎ
・試験片サイズ：１５０×２５０鋼板板厚：ｔ０．７
・試験治具：ＪＩＳ準拠新作
・試験片２４ｈ以上常温放置
・試験面：鉄板ｔ０．７

前記成形天井２０および補強ボード１６を接着する接着剤２８としては、ホットメルト接着剤のように熱硬化性樹脂であっても、ＵＶ硬化性樹脂を材質とするものであっても良い。この接着剤２８を塗布して補強ボード１６と成形天井２０との間に介在させる場合は、前面塗布ではなく、図１に示すように接着剤２８をスポット的に施して、これら接着剤の間に所要間隔を保持するパターンとするのが好ましい。この場合は、補強ボード１６と成形天井２０との間で、かつ接着剤２８が塗布されていない個所は空間になるので、この空間に各種電装品に接続するワイヤハーネス２６やその他の必要部材を通すようにすればスペース効率を高めることができる。

次に、モジュール化された成形天井３０をルーフパネル１２に組み付ける方法につき説明する。図１に示すように、補強ボード１６は成形天井２０に接着剤２８で貼り付けられて、全体としてユニット化されたモジュール成形天井３０になっている。そこで、前記モジュール化された成形天井３０を、図２に示すように、前記ルーフパネル１２の裏側の定位置へ、例えばホットメルト接着剤２８により接着して組み付ける。このとき、前記成形天井３０は補強ボード１６によりモジュール化されていて剛性が追加付与されているため、サンバイザー２２や室内ランプ２４その他ワイヤハーネス２６等が成形天井３０に装着されていても、組み付け時の作業姿勢の如何に拘らず座屈して中折れすることがない。従って、従来は成形天井２０の中折れを懸念して作業する必要があったが、このような懸念がなくなり作業効率が向上した。また、従来はルーフパネル１２の裏側に補強ボード１６を組み付ける工程と、該補強ボード１６の外方から成形天井２０を組み付ける工程とを要していたが、本発明では成形天井３０と補強ボード１６とがモジュール化されているため、作業者はルーフパネル１２にモジュール成形天井３０を組み付けるだけで良くなり、組み付け工数が削減できた。

１２ルーフパネル，１６補強ボード，１８接着手段，２０成形天井，
２６ワイヤハーネス，２８接着剤

Claims

ルーフパネルの裏側に組み付けられる成形天井であって、
該成形天井における前記ルーフパネルの組み付け側に、補強ボードが予め組み付けられており、
前記補強ボードは、硬質ポリウレタンフォームをシート基材としてガラス繊維のマットが積層されている
ことを特徴とする成形天井。
前記補強ボードの曲げ強度は、前記成形天井の曲げ強度よりも大きくなるよう形成されていることを特徴とする請求項１記載の成形天井。
前記シート基材は、６．５～１１．５ｍｍの厚みで形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の成形天井。
ルーフパネルと、前記ルーフパネルの裏側に組み付けた成形天井と、前記ルーフパネルおよび成形天井の間に介在させた補強ボードとを備えた車両のルーフ構造であって、
請求項１～３の何れか一項に記載の補強ボードが前記成形天井の裏側に予め組み付けられている
ことを特徴とする車両のルーフ構造。
前記補強ボードは前記成形天井の裏側に所要間隔で設けた接着剤を介して組み付けられ、各接着剤の間の空間にワイヤハーネスが通されている請求項４記載の車両のルーフ構造。
硬質ポリウレタンフォームをシート基材としてガラス繊維のマットが積層されている補強ボードを、成形天井の裏側に接着手段で組み付ける工程と、
前記補強ボードが組み付けられた成形天井を、ルーフパネルの裏側に接着手段で組み付ける工程とを有する
ことを特徴とする車両のルーフ組み付け方法。