JP7487652B2 - 車両用ルーフ構造およびその組み立て方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両用ルーフ構造およびその組み立て方法に係り、特に、マスチック接着剤で固定されるルーフパネルを有する車両用ルーフ構造およびその組み立て方法に関する。

従来、この種の車両用ルーフ構造としては、特許文献１に記載の自動車ルーフパネルが提案されている。この、車両用ルーフ構造は、フロントヘッダ、リアヘッダ、および一対のサイドレールで囲まれた空間を閉じるようにルーフパネルが取り付けられた構造である。ルーフパネルは、フロントヘッダ、リアヘッダ、および一対のサイドレールを備えた上部構造体に、スポット溶接や、ボルトにより機械的な固定がなされている。さらに、車両用ルーフ構造は、上部構造体として、一対サイドレールを車幅方向に連結するクロスメンバーを備えており、ルーフパネルは、マスチック接着剤等で、クロスメンバーに接着されている。マスチック接着剤はクロスメンバーに線状に塗布されており、線状に塗布されたマスチック接着剤により接着強度が確保されている。

特開２０１８－１７７１４３号公報

ところで、特許文献１に記載の車両用ルーフ構造を組み立てる際には、クロスメンバーに、マスチック接着剤が塗布された線状の塗布部を形成してから、上部構造体にルーフパネルを機械的に固定する。その後、ルーフパネルの塗装後の焼付、乾燥等を利用して、上部構造体およびルーフパネルとともに、塗布部を加熱することにより、塗布部のマスチック接着剤を硬化させることがある。この加熱の際に、クロスメンバーよりも、ルーフパネルが先に昇温されるため、上部構造体に周囲を拘束されたルーフパネルが、膨らむように変形する。その後、クロスメンバーもルーフパネルの温度プロフィールに追従するように昇温されるため、膨らむような変形したルーフパネルが元の形状に戻ろうとする。しかしながら、ルーフパネルが膨らむような変形したタイミングで、マスチック接着剤の硬化が開始するので、その後、ルーフパネルが元の形状に戻ろうとしても、マスチック接着剤の塗布部により、その変形が阻害されることがあり、ルーフパネルの表面にゆがみが発生することがある。

さらに、車両用ルーフ構造では、ルーフパネルは、外部からの熱により、熱膨張および熱収縮をすることがある。この際、車幅方向におけるルーフパネルの中央部は、その両側の部分よりも上下方向に変位し易い。しかしながら、クロスメンバーの中央部に塗布されたマスチック接着剤により、ルーフパネルの中央の拘束力が大きいと、熱膨張および熱収縮により、ルーフパネルがゆがむおそれがある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、本発明として、ルーフパネルのゆがみの発生を抑えることができる車両用ルーフ構造およびその組み立て方法を提供することにある。

前記課題を鑑みて、本発明に係る車両用ルーフ構造の組み立て方法は、車両前方側に位置するフロントヘッダと、車両後方側に位置するリアヘッダと、前記フロントヘッダの車幅方向の両端部と前記リアヘッダの車幅方向の両端部を、それぞれ連結する一対のサイドレールと、前記一対のサイドレールを車幅方向に連結するクロスメンバーと、を有した上部構造体と、前記クロスメンバーの上方から、前記フロントヘッダ、前記リアヘッダ、および前記一対のサイドレールで囲まれた空間を閉じるように、前記上部構造体に固定されるルーフパネルと、を備える車両用ルーフ構造の組み立て方法である。

前記組み立て方法は、前記クロスメンバーに、マスチック接着剤が塗布された複数の塗布部を、車幅方向に間隔を空けて形成する工程と、前記クロスメンバーの上方から、前記フロントヘッダ、前記リアヘッダ、および前記一対のサイドレールで囲まれた空間を閉じるように、前記複数の塗布部を介して前記上部構造体に前記ルーフパネルを配置する工程と、前記ルーフパネルを、前記フロントヘッダ、前記リアヘッダ、および前記一対のサイドレールに機械的に固定する工程と、前記上部構造体および前記ルーフパネルとともに、前記複数の塗布部を加熱することにより、前記マスチック接着剤を硬化させる工程と、を含む。前記塗布部を形成する工程において、前記複数の塗布部のうち、前記クロスメンバーの前記車幅方向の中央に配置される中央塗布部の長さが、前記中央よりも前記車幅方向の両側に配置される端側塗布部の長さよりも短くなるように、前記複数の塗布部を形成することを特徴とする。

本発明によれば、クロスメンバーに、マスチック接着剤が塗布された塗布部を形成してから、ルーフパネルを、フロントヘッダ、リアヘッダ、および一対のサイドレールに機械的に固定する。その後、ルーフパネルの表面の塗装後の焼付け、乾燥等を利用して、上部構造体およびルーフパネルとともに、塗布部を加熱することにより、塗布部のマスチック接着剤を硬化させる。この加熱の際に、クロスメンバーよりも、ルーフパネルが先に昇温されるため、上部構造体に周囲を拘束されたルーフパネルが、膨らむように変形する。その後、クロスメンバーもルーフパネルの温度プロフィールに追従するように昇温されるため、膨らむような変形したルーフパネルが元の形状に戻ろうとする。

この際に、中央塗布部の長さが、端側塗布部の長さよりも短くなるように、複数の塗布部が形成されているので、ルーフパネルの車幅方向の中央において、中央塗布部による拘束力が抑えられる。この結果、中央塗布部のマスチック接着剤が硬化し始めたとしても、一旦膨らむように変形したルーフパネルが、元の形状に戻ろうとする現象を阻害し難く、ルーフパネルのゆがみを抑えることができる。これにより、変形し易いルーフパネルの中央のゆがみを抑えつつ、その両側の端側塗布部を介して、クロスメンバーにルーフパネルをより強固に接着することができる。この結果、ルーフパネルの固定を確保しつつ、ゆがみに起因したルーフパネルの表面の不自然な反射を防止することができる。

より好ましい態様としては、前記中央塗布部を点状に形成し、前記端側塗布部を線状に形成する。この構成によれば、中央塗布部は点状となり、マスチック接着剤の塗布量が他の箇所に比べて少ないため、ルーフパネルの拘束を抑えることができる。この結果、ルーフパネルのゆがみを抑えることができ、ルーフパネルの表面の不自然な反射を防止できる。そして、端側塗布部は線状となり、中央塗布部よりも車幅方向に沿った長さが長いため、ルーフパネルとクロスメンバーとの接着強度を高めることができる。

さらに好ましい態様としては、前記複数の塗布部を、前記クロスメンバーに対して、車両前後方向に２列で形成し、前記車両前方側の１列の複数の前方塗布部と、前記車両後方側の１列の複数の後方塗布部とを、それぞれ、前記車幅方向に、間隔を空けて配列し、前記車両前後方向から見て、隣り合う前記前方塗布部同士の間に、前記後方塗布部が配置されるように、前記複数の塗布部を形成する。

この態様によれば、クロスメンバーにルーフパネルをマスチック接着剤で接着するとき、ルーフパネルは車両前後方向の２列の前方塗布部と後方塗布部で、互いに車幅方向にずれた状態で固定されることになる。したがって、複数の前方塗布部と複数の後方塗布部のうち、これらの中央塗布部は、車両前後方向に分散して配置されることになるため、ルーフパネルの接着状態を安定させつつ、ルーフパネルの過剰な拘束を低減することができる。また、前方塗布部と後方塗布部との２列の塗布部が、ずれた状態で（すなわち、千鳥状に）配置されるため、マスチック接着剤の塗布量を抑えつつ、より広い範囲で、ルーフパネルをクロスメンバーに安定して接着することができる。

本明細書では、本発明として、車両用ルーフ構造も開示する。本発明に係る車両用ルーフ構造は、車両前方側に位置するフロントヘッダと、車両後方側に位置するリアヘッダと、前記フロントヘッダの車幅方向の両端部と前記リアヘッダの車幅方向の両端部を、それぞれ連結する一対のサイドレールと、前記一対のサイドレールを車幅方向に連結するクロスメンバーと、を有した上部構造体と、前記クロスメンバーの上方から、前記フロントヘッダ、前記リアヘッダ、および前記一対のサイドレールで囲まれた空間を閉じるように、前記上部構造体に固定されるルーフパネルと、を備える車両用ルーフ構造である。

前記ルーフパネルは、前記フロントヘッダ、前記リアヘッダ、および前記一対のサイドレールに機械的に固定されているとともに、マスチック接着剤が塗布された複数の塗布部を介して、前記クロスメンバーに固定されており、前記複数の塗布部は、前記車幅方向に沿って間隔を空けて、前記クロスメンバーに形成されており、前記複数の塗布部のうち、前記クロスメンバーの前記車幅方向の中央に配置された中央塗布部の長さが、前記中央よりも前記車幅方向の両側に配置された端側塗布部の長さよりも短いことを特徴とする。

本発明によれば、ルーフパネルは、上部構造体の一部を構成するフロントヘッダ、リアヘッダ、および一対のサイドレールに機械的に固定されている。さらに、フロントヘッダ、リアヘッダ、および一対のサイドレールで囲まれた空間内には、一対のサイドレールを渡すようにクロスメンバーが連結され、ルーフパネルは、マスチック接着剤からなる複数の塗布部を介して、クロスメンバーに固定されている。このような固定により、フロントヘッダ、リアヘッダ、および一対のサイドレールで囲まれた空間を、ルーフパネルで閉じることができる。

本発明によれば、複数の塗布部は、車幅方向に沿って間隔を空けて、クロスメンバーに形成されることで、クロスメンバーにルーフパネルを固定することができる。ここで、複数の塗布部のうち、中央塗布部の長さが、端側塗布部の長さよりも短い。これにより、ルーフパネルの車幅方向の中央は、その両側に比べて、マスチック塗布剤により拘束され難い。したがって、中央塗布部は、ルーフパネルの熱膨張および熱収縮に対して、ルーフパネルを拘束しつつも、ルーフパネルの中央の変形を促すことができるため、ルーフパネルの車幅方向の中央のゆがみを抑えることができる。

より好ましい態様としては、前記中央塗布部は点状であり、前記端側塗布部は線状である。この態様によれば、中央塗布部は点状であり、マスチック塗布剤の塗布量が他の箇所に比べて少ないため、ルーフパネルの拘束が制限される。この結果、ルーフパネルのゆがみをより抑えることができ、ルーフパネルの表面の不自然な反射を防止できる。一方、端側塗布部は線状であり、中央塗布部よりも車幅方向に沿った長さが長いため、ルーフパネルとクロスメンバーとの接着強度を高めることができる。

より好ましい態様としては、前記複数の塗布部は、前記クロスメンバーに対して、車両前後方向に２列で形成されており、前記車両前方側の１列に配列された複数の前方塗布部と、前記車両後方側の１列に配列された複数の後方塗布部とは、それぞれ、前記車幅方向に、間隔を空けて形成されており、前記車両前後方向から見て、隣り合う前記前方塗布部同士の間に、前記後方塗布部が配置されている。

この態様によれば、ルーフパネルは、車両前後方向の２列の前方塗布部と後方塗布部で、互いに車幅方向にずれた状態で、クロスメンバーに固定されている。したがって、複数の前方塗布部と複数の後方塗布部のうち、これらの中央塗布部は、車両前後方向に分散して配置されることになるため、ルーフパネルの接着状態を安定させつつ、その拘束を低減することができる。また、前方塗布部と後方塗布部との２列の塗布部により、車両前後方向において、ルーフパネルを接着するので、マスチック接着剤の塗布量を抑えつつ、より広い範囲で、ルーフパネルを安定して接着することができる。

本発明によれば、ルーフパネルのゆがみの発生を抑えることができる。

本実施形態に係る車両用ルーフ構造の要部斜視図である。 図１Ａに示す車両のルーフ構造の要部平面図である。 本実施形態の車両用ルーフ構造のクロスメンバーに配置される中央塗布部と端側塗布部の模式的平面図である。 本実施形態に係る車両用ルーフ構造の組み立て方法を説明するためのフロー図である。 図３に示す塗布部の成形工程を説明するための模式的斜視図である。 図３に示すルーフパネルの配置工程を説明するための模式的斜視図である。 図３に示すルーフパネルの固定工程を説明するための模式的断面図である。 図３に示すマスチック接着剤の硬化工程を説明するための車両用ルーフ構造の模式的断面図である。 本発明に係る車両用ルーフ構造の他の実施形態を示し、ルーフパネルを外した状態の要部平面図である。 本発明に係る車両用ルーフ構造の一実施形態において、ルーフパネルの歪み量を検証するための試験体を示す要部分解斜視図である。 参考例１～４に係る試験体を説明するための表図である。 参考例１～４に係る試験体の鋼板のゆがみ量を示すグラフである。

１．車両用ルーフ構造１について
以下、本発明に係る車両用ルーフ構造の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１Ａは、本実施形態に係る車両用ルーフ構造の要部斜視図である。図１Ｂは、図１Ａに示す車両のルーフ構造の要部平面図である。図２は、本実施形態の車両用ルーフ構造のクロスメンバーに配置される中央塗布部と端側塗布部の模式的平面図である。本実施形態の車両用ルーフ構造１は、例えば車両として４ドアセダンの例を示している。

図１Ａ、Ｂにおいて、車両用ルーフ構造１は、上部構造体１０と、上部構造体１０に取付けられたルーフパネル１５とを備えている。上部構造体１０は、フロントヘッダ（ウィンドシールドヘッダパネル）１１と、リアヘッダ（バックウィンドフレームアッパ）１２と、一対のサイドレール１３、１３と、複数のクロスメンバー１６、１６とを備えており、これらの部材は、溶接により接合されている。

フロントヘッダ１１は、車両の前方側に位置し、フロントガラスの上部を支持しており、リアヘッダ１２は、車両後方に位置しており、リアガラスの上部を支持している。フロントヘッダ１１とリアヘッダ１２の車幅方向の両側には、一対のサイドレール１３、１３が位置している。

各サイドレール１３は、フロントヘッダ１１およびリアヘッダ１２の車幅方向Ｙの端部と連結されている。したがって、一対のサイドレール１３、１３は、フロントヘッダ１１の車幅方向Ｙの両端部とリアヘッダ１２の車幅方向Ｙの両端部を、それぞれ連結している。これにより、フロントヘッダ１１、リアヘッダ１２および一対のサイドレール１３、１３で囲まれた上方に開口する空間Ｓが形成される。

各クロスメンバー１６は、一対のサイドレール１３、１３を車幅方向Ｙに連結する補強部材である。各クロスメンバー１６は、空間Ｓ内において、車幅方向Ｙに沿って配置されている。具体的には、クロスメンバー１６、１６は、車両の前後方向Ｘにおいて、フロントヘッダ１１とリアヘッダ１２との間に並設されている。

このようにして、本実施形態では、車両用ルーフ構造１は、一対のクロスメンバー１６、１６で補強されるとともに、一対のクロスメンバー１６、１６はルーフパネル１５の車室側に位置することで、ルーフパネル１５の変形を防止して補強する構造となっている。２本のクロスメンバー１６、１６はリーンフォース部材として機能している。

ここで、一対のサイドレール１３、１３は、車両前方側はフロントピラー１３ａ、１３ａとなっており、フロントピラー１３ａ、１３ａの下端部を車幅方向Ｙに連結するフロント連結部材（図示せず）とともに、フロントウィンド（図示せず）を支持するものである。一対のサイドレール１３、１３は、車両後方側はリアピラー１３ｂ、１３ｂとなっており、リアピラー１３ｂ、１３ｂの下端部を車幅方向Ｙに連結するリア連結部材（図示せず）とともに、リアウィンド（図示せず）を支持するものである。一対のサイドレール１３、１３は、車両の前後方向Ｘの中央部から下方に延出するセンターピラー１８、１８を設けるようにしてもよい。

フロントヘッダ１１、リアヘッダ１２、一対のサイドレール１３、１３、およびクロスメンバー１６、１６は、所定の車両強度を有するように、たとえば高張力鋼板等の金属板をプレス成型したものであり、これらは溶接等で接合されている。ルーフパネル１５は鋼板等をプレス成型して上方に向けて湾曲する形状に形成されている。

ルーフパネル１５は、クロスメンバー１６、１６の上方から、フロントヘッダ１１、リアヘッダ１２、および一対のサイドレール１３、１３で囲まれた空間Ｓを閉じるように、上部構造体１０に固定されている。具体的には、ルーフパネル１５は、フロントヘッダ１１、リアヘッダ１２および一対のサイドレール１３、１３に、その外周部分が機械的に固定されている。本実施形態では、フロントヘッダ１１、リアヘッダ１２、一対のサイドレール１３、１３の各部材にスポット溶接で固定されている。なお、機械的な固定としては、ビス止め等の他の固定手段を用いて固定してもよい。

ルーフパネル１５は、その外周部分が機械的に固定されているとともに、マスチック接着剤からなる複数の塗布部２０、２０、…を介して、クロスメンバー１６、１６に固定されている。

ここでは、マスチック接着剤は、２本のクロスメンバー１６、１６にルーフパネル１５を固定するものである。マスチック接着剤は、熱硬化性樹脂または熱硬化性ゴム等の熱硬化性材料を主剤としており、熱硬化により弾性を有するものである。

マスチック接着剤には、有機発泡剤または無機発泡剤などの発泡剤がさらに含まれていてもよく、これにより、熱硬化時にマスチック接着剤は発泡し、弾性変形自在となる。なお、マスチック接着剤の熱硬化は、ルーフパネル１５の表面に塗装（たとえば、電着塗装）を行った後、塗装の焼付けの加熱時に発現してもよい。

図１Ａおよび図１Ｂに示す状態では、マスチック接着剤は、すでに熱硬化しているため、塗布部２０、２０、…は、弾性変形自在である。マスチック接着剤が、発泡剤により発泡している場合には、塗布部２０、２０、…は多孔質体となっており、これにより、さらに圧縮弾性変形し易くなる。さらに、マスチック接着剤は、必要に応じて、充填剤、架橋剤、軟化剤等を含有してもよい。このようなマスチック接着剤としては、特に制限されず、公知のマスチック接着剤が挙げられる。

マスチック接着剤が塗布された複数の塗布部２０、２０、…は、クロスメンバー１６、１６の長手方向（すなわち、車幅方向Ｙ）に沿って間隔を空けて、各クロスメンバー１６に形成されている。本実施形態では、図２に示すように、複数の塗布部２０、２０、…のうち、クロスメンバー１６、１６の車幅方向Ｙの中央に配置された中央塗布部２１の長さＬ１が、中央よりも車幅方向Ｙの両側に配置された端側塗布部２２、２２の長さＬ２よりも短い。具体的には、本実施形態では、中央塗布部２１は点状であり、端側塗布部２２、２２は線状である。

中央塗布部２１および端側塗布部２２において、車両の前後方向Ｘの長さ（本実施形態では、マスチック接着剤をノズルから吐出した径）を幅Ｗとし、車幅方向Ｙに沿った長さを、それぞれ長さＬ１、Ｌ２としたときに、以下の関係を満たすことがより好ましい。

具体的には、中央塗布部２１の長さＬ１は、中央塗布部２１の幅Ｗに対して２．０倍以下であることが好ましく、より好ましくは、１．５倍以下である。さらに、中央塗布部２１の長さＬ１は、中央塗布部２１の幅Ｗに対して、０．５倍以上であることが好ましく、より好ましくは、１．０倍以上である。特に、中央塗布部２１の長さＬ１は、中央塗布部２１の幅Ｗ以下であることが好ましい。

端側塗布部２２の長さＬ２は、端側塗布部２２の幅Ｗに対して３．０倍以上であることが好ましく、より好ましくは、５．０倍以上である。端側塗布部２２の長さＬ２は、端側塗布部２２の幅Ｗに対して１０．０倍以下であることが好ましく、より好ましくは、７．０倍以下である。さらに、各端側塗布部２２の長さＬ２は、中央塗布部２１の長さＬ１の３倍以上であることが好ましく、より好ましくは、４倍以上であることが好ましい。

本実施形態では、ルーフパネル１５は、上部構造体１０の一部を構成するフロントヘッダ１１、リアヘッダ１２、および一対のサイドレール１３、１３に機械的に固定されている。さらに、ルーフパネル１５は、マスチック接着剤が塗布された複数の塗布部２０、２０、…を介して、クロスメンバー１６、１６に接着剤により固定されている。このような固定により、フロントヘッダ１１、リアヘッダ１２、および一対のサイドレール１３、１３で囲まれた空間Ｓを、ルーフパネル１５で閉じることができる。

特に、本実施形態では、複数の塗布部２０、２０、…は、車幅方向Ｙに沿って間隔を空けて、クロスメンバー１６に形成され、複数の塗布部２０、２０、…のうち、中央塗布部２１の長さＬ１が、端側塗布部２２の長さＬ２よりも短い。これにより、ルーフパネル１５の車幅方向の中央は、その両側に比べて、マスチック接着剤により拘束され難い。したがって、中央塗布部２１は、ルーフパネル１５の熱膨張および熱収縮に対して、ルーフパネル１５を拘束しつつも、ルーフパネル１５の中央の変形を促すことができるため、ルーフパネル１５の車幅方向Ｙの中央のゆがみを抑えることができる。

特に、本実施形態では、中央塗布部２１は、点状であり、マスチック接着剤の塗布量が他の箇所に比べて少ないため、ルーフパネル１５の拘束が制限される。この結果、ルーフパネル１５のゆがみをより抑えることができ、ルーフパネル１５の表面の不自然な反射を防止できる。一方、端側塗布部２２は線状であり、中央塗布部２１よりも車幅方向Ｙに沿った長さＬ２が長いため、ルーフパネル１５とクロスメンバー１６との接着強度を高めることができる。特に、中央塗布部２１と端側塗布部２２の幅Ｗに対する長さＬ１、Ｌ２を上述した範囲とすることにより、このような効果をより一層期待することができる。

２．車両用ルーフ構造１の組み立て方法に関して
以上のように構成された本実施形態の車両用ルーフ構造１の組み立て方法を、図３および、図４Ａ～図４Ｄを参照しながら説明する。図３は、本実施形態に係る車両用ルーフ構造１の組み立て方法を説明するためのフロー図であり、図４Ａ～図４Ｄは、図３に示す各工程を説明するための模式図である。以下に示す組み立て方法は、上部構造体１０の空間Ｓを、ルーフパネル１５で閉じ、上部構造体１０にルーフパネル１５を固定する方法である。

２－１．塗布部の形成工程Ｓ１について
まず、上述した上部構造体１０に対して、図３に示す塗布部の形成工程Ｓ１を行う。具体的には、図４Ａに示すように、クロスメンバー１６、１６に、マスチック接着剤からなる複数の塗布部２０、２０、…を、車幅方向Ｙに間隔を空けて配置する。この状態では、塗布部２０、２０、…のマスチック接着剤は、未硬化の状態（ゲル状またはスラリー状）であり、発泡剤を含む場合には、発泡剤は未発泡の状態であり、例えば、一般的に知られた接着剤の塗布装置による塗布により、複数の塗布部２０、２０、…を形成することができる。

本実施形態では、塗布部の形成工程Ｓ１において、複数の塗布部２０、２０、…のうち、クロスメンバー１６、１６の車幅方向Ｙの中央に配置される中央塗布部２１の長さＬ１が、中央よりも車幅方向Ｙの両側に配置される端側塗布部２２の長さＬ２よりも短くなるように、複数の塗布部２０、２０、…を形成する。より、具体的には、図２に示すように、中央塗布部２１を点状に形成し、端側塗布部２２を線状に形成する。

本実施形態では、具体的には、上述した如く、中央塗布部２１の長さＬ１は、中央塗布部２１の幅Ｗに対して２．０倍以下であることが好ましく、より好ましくは、１．５倍以下である。さらに、中央塗布部２１の長さＬ１は、中央塗布部２１の幅Ｗに対して、０．５倍以上であることが好ましく、より好ましくは、１．０倍以上である。特に、中央塗布部２１の長さＬ１は、中央塗布部２１の幅Ｗ以下であることが好ましい。

端側塗布部２２の長さＬ２は、端側塗布部２２の幅Ｗに対して３．０倍以上であることが好ましく、より好ましくは、５．０倍以上である。さらに、各端側塗布部２２は、中央塗布部２１の長さの３倍以上であることが好ましく、より好ましくは、４倍以上である。

２－２．ルーフパネルの配置工程Ｓ２について
図３に示すように、ルーフパネルの配置工程Ｓ２を行う。具体的には、図４Ｂに示すように、クロスメンバー１６、１６の上方から、フロントヘッダ１１、リアヘッダ１２、および一対のサイドレール１３、１３で囲まれた空間Ｓを閉じるように、複数の塗布部２０、２０、…を介して上部構造体１０にルーフパネル１５を配置する。この際、ルーフパネル１５は、クロスメンバー１６、１６に配置された塗布部２０、２０、…に接触する。

２－３．ルーフパネルの固定工程Ｓ３について
図３に示すように、ルーフパネルの固定工程Ｓ３を行う。具体的には、図４Ｃに示すように、ルーフパネル１５を、フロントヘッダ１１、リアヘッダ１２、および一対のサイドレール１３、１３に機械的に固定する。本実施形態では、ルーフパネル１５の外周部分をフロントヘッダ１１、リアヘッダ１２および一対のサイドレール１３、１３にスポット溶接等で固定する。これにより、溶接部２３を介して、ルーフパネル１５は、上部構造体１０に固定される。なお、このルーフパネル１５の固定は、ビス止め、かしめ等で行ってもよい。

２－４．マスチック接着剤の硬化工程Ｓ４について
図３に示すように、マスチック接着剤の硬化工程Ｓ４を行う。具体的には、図４Ｄに示すように、上部構造体１０およびルーフパネル１５とともに、複数の塗布部２０、２０、…を加熱することにより、マスチック接着剤を硬化させる。本実施形態では、図３に示す、ルーフパネルの固定工程Ｓ３とマスチック接着剤の硬化工程Ｓ４との間に、塗装工程（図３には図示せず）があり、この塗装工程では、電着塗装により、ルーフパネル１５の表面に塗膜を形成する。その後、車両（車体）を炉内に投入し、塗装工程より形成された塗膜を焼付ける（加熱する）ことにより、ルーフパネル１５の表面に安定した塗膜を形成する。本実施形態では、塗膜の焼付け時の加熱を利用して、複数の塗布部２０、２０、…を加熱し、複数の塗布部２０、２０、…のマスチック接着剤を硬化させる。

ここで、図４Ｄに示すように、この加熱の際に、炉内では、クロスメンバー１６、１６よりも、ルーフパネル１５が先に昇温されるため、上部構造体１０に周囲を拘束されたルーフパネル１５が、膨らむように変形する。その後、クロスメンバー１６、１６もルーフパネル１５の温度プロフィールに追従するように昇温されるため、膨らむように変形したルーフパネル１５が元の形状に戻ろうとする。

この際に、中央塗布部２１の長さＬ１が、端側塗布部２２の長さＬ２よりも短くなるように、複数の塗布部２０、２０が配置されているので、ルーフパネル１５の車幅方向Ｙの中央において、中央塗布部２１による拘束力が制限される。この結果、中央塗布部２１のマスチック接着剤が硬化し始めたとしても、一旦膨らむように変形したルーフパネル１５が、元の形状に戻ろうとする現象を阻害し難く、加熱によるルーフパネル１５の一時的なゆがみを抑えることができる。これにより、変形し易いルーフパネル１５の中央のゆがみを抑えつつ、その両側の端側塗布部２２を介して、クロスメンバー１６にルーフパネル１５をより強固に接着することができる。この結果、ルーフパネル１５の固定を確保しつつ、ゆがみに起因したルーフパネル１５の表面の不自然な反射を防止することができる。

特に、中央塗布部２１は点状であり、マスチック接着剤の塗布量が他の箇所に比べて少ないため、ルーフパネル１５の拘束を制限することができる。この結果、ルーフパネル１５のゆがみを抑えることができ、ルーフパネル１５の表面の不自然な反射を防止できる。一方、端側塗布部２２は線状であり、中央塗布部２１よりも車幅方向Ｙに沿った長さが長いため、ルーフパネル１５とクロスメンバー１６との接着強度を高めることができる。

つぎに、本発明の他の実施形態について、図５を参照して説明する。図５は、本発明に係る車両用ルーフ構造の他の実施形態を示し、ルーフパネルを外した状態の要部平面図である。なお、図１Ｂに示す車両用ルーフ構造１とは、マスチック接着剤が塗布された塗布部の形態が異なるため、この点を以下に説明し、他の構成については、その詳細な説明を省略する。

図５に示すように、本実施形態では、図２に示す実施形態と同様に、複数の塗布部のうち、クロスメンバー１６の車幅方向Ｙの中央に配置された中央塗布部２１の長さが、中央よりも車幅方向Ｙの両側に配置された端側塗布部２２の長さよりも短い。

さらに、本実施形態では、複数の塗布部…は、クロスメンバー１６に対して、車両の前後方向Ｘに２列で形成されている。車両前方側の１列に配列された複数の前方塗布部２０Ａ、２０Ａ、…と、車両後方側の１列に配列された複数の後方塗布部２０Ｂ、２０Ｂ、…とは、それぞれ、車幅方向Ｙに、間隔を空けて形成されている。前方塗布部２０Ａ、２０Ａ、…と、後方塗布部２０Ｂ、２０Ｂ、…とは、千鳥状に配置されている。具体的には、車両の前後方向Ｘから見て、隣り合う前方塗布部２０Ａ、２０Ａ同士の間に、後方塗布部２０Ｂが配置されている。

ここで、複数の塗布部の形成は、図３に示す、塗布部形成工程Ｓ１において行えばよい。具体的には、塗布部形成工程Ｓ１において、図５に示すように、複数の塗布部を、クロスメンバー１６に対して、車両の前後方向Ｘに２列で形成する。この際、車両前方側の１列の複数の前方塗布部２０Ａ、２０Ａ、…と、車両後方側の１列の複数の後方塗布部２０Ｂ、２０Ｂ、…とを、それぞれ、車幅方向Ｙに、間隔を空けて配列する。この際に、車両の前後方向Ｘから見て、隣り合う前方塗布部２０Ａ、２０Ａ同士の間に、後方塗布部２０Ｂが配置されるように、複数の塗布部を形成すればよい。

本実施形態によれば、複数の前方塗布部２０Ａ、２０Ａ、…と複数の後方塗布部２０Ｂ、２０Ｂ、…のうち、中央塗布部２１、２１、…は、車両の前後方向Ｘに分散して配置されることになるため、ルーフパネル１５の接着状態を安定させつつ、ルーフパネル１５の過剰な拘束を低減することができる。また、複数の前方塗布部２０Ａ、２０Ａ、…と後方塗布部２０Ｂ、２０Ｂ、…との２列の塗布部が、車幅方向Ｙに沿って、ずれた状態で配置されるため、マスチック接着剤の塗布量を抑えつつ、より広い範囲で、ルーフパネル１５をクロスメンバー１６に安定して接着することができる。このような結果、ルーフパネル１５を上部構造体１０に安定的に固定することができるとともに、ルーフパネル１５のゆがみを抑えることができる。

ここで、本実施形態の車両用ルーフ構造１において、図６を参照してルーフパネル１５の歪み量を検証する試験体３０について説明する。試験体３０は、上部構造体１０のクロスメンバー１６、１６に相当するベース３１と、ルーフパネル１５に相当するパネル（鋼板）３４と、を備えている。ベース３１は、金属製の厚板材（たとえば厚み：１．６ｍｍ以上）を、断面コ字状に折り曲げて剛性を高めた形状であり、パネル３４は、ベース３１よりも薄い板厚（たとえば、厚さ：０．６ｍｍ）の板材である。

ベース３１とパネル３４の両側には、それぞれ、貫通孔３１ａ、３４ａが形成されている。まず、ベース３１の貫通孔３１ａ、３１ａの間に、マスチック接着剤を塗布した塗布部３６を形成する。図６は後述する参考例１の試験体３０の塗布部３６を示している。次に、ベース３１とパネル３４との間に、スペーサ（ワッシャ）３３、３３を挟み込んだ状態で、ボルト３２を、貫通孔３１ａ、スペーサ３３、および貫通孔３４ａの順に通し、ボルト３２、３２に、ナット３５、３５を締め込む。これにより、ベース３１の両側で、パネル３４が機械的に固定され、ボルト３２、３２の間に、マスチック接着剤からなる塗布部３６が配置された試験体を得ることができる。この試験体３０を、実際の加熱炉内での加熱条件で加熱すれば、実車におけるルーフパネルのゆがみの傾向を確認することができる。

以下の参考例１～４では、図７に示す条件で試験体３０を作製し、これをそれぞれ加熱した。参考例１は、ベース３１の長手方向の中央に、長さ１５ｍｍの点状の塗布部を１つ設けた。参考例２では、ベース３１の長手方向の中央に、長さ１５ｍｍの点状の塗布部を２つ設け、これらの間の隙間を２０ｍｍにした。参考例３では、ベース３１の長手方向の中央に、長さ１５ｍｍの点状の塗布部を２つ設け、これらの間の隙間を５０ｍｍにした。参考例４では、ベース３１の長手方向の中央に、長さ５０ｍｍの線状の塗布部を設けた。参考例１～４に係る試験体３０を、同じ条件で加熱し、マスチック接着剤を硬化させた。その後、パネル３４の長手方向に沿って、レーザ変位計からレーザ光を走査し、パネル３４の変形量を測定した。この結果を図８に示す。

図８から明らかなように、参考例４は、参考例１～３に比べて、パネル３４の変形量が大きく、参考例２、３は、参考例１に比べて、パネル３４の変形量が大きいことがわかった。パネル３４は、長手方向の両側で、ボルト３２とナット３５により機械的に固定（拘束）されており、パネル３４の中央が変形しやすい。ここで、参考例４に示すように、線状の塗布部３６を配置した場合には、マスチック接着剤の硬化後、参考例１～３のものに比べて、パネル３４の変形を拘束し易い。参考例４の場合には、加熱時にパネル３４が膨らむように変形し、元の形状に戻ろうとしたときに、塗布部３６のマスチック接着剤が硬化し、パネル３４が元の形状に戻り難くなる。このような結果、参考例１～３に比べて、参考例４のパネル３４の変形量が大きくなったと考えられる。同様に理由により、１つの点状の塗布部３６を配置した参考例１に比べて、２つの点状の塗布部３６、３６を配置した参考例２、３の方が、パネル３４の変形量が大きくなったと考えられる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。

たとえば、本実施形態では、中央塗布部の幅と、端側塗布部の幅を同じ幅としたが、異なる幅で形成してもよい。また、クロスメンバーを２本設ける例を示したが、１本でもよく、３本以上でもよい。

１：車両用ルーフ構造、１０：上部構造体、１１：フロントヘッダ、１２：リアヘッダ、１３：サイドレール、１５：ルーフパネル、１６：クロスメンバー、２０：塗布部、２１中央塗布部、２２：端側塗布部、２０Ａ：前方塗布部、２０Ｂ：後方塗布部

Claims (4)

1. 車両前方側に位置するフロントヘッダと、車両後方側に位置するリアヘッダと、前記フロントヘッダの車幅方向の両端部と前記リアヘッダの車幅方向の両端部を、それぞれ連結する一対のサイドレールと、前記一対のサイドレールを車幅方向に連結するクロスメンバーと、を有した上部構造体と、
   前記クロスメンバーの上方から、前記フロントヘッダ、前記リアヘッダ、および前記一対のサイドレールで囲まれた空間を閉じるように、前記上部構造体に固定されるルーフパネルと、を備える車両用ルーフ構造の組み立て方法であって、
   前記組み立て方法は、前記クロスメンバーに、マスチック接着剤が塗布された複数の塗布部を、車幅方向に間隔を空けて形成する工程と、
   前記クロスメンバーの上方から、前記フロントヘッダ、前記リアヘッダ、および前記一対のサイドレールで囲まれた空間を閉じるように、前記複数の塗布部を介して前記上部構造体に前記ルーフパネルを配置する工程と、
   前記ルーフパネルを、前記フロントヘッダ、前記リアヘッダ、および前記一対のサイドレールに機械的に固定する工程と、
   前記上部構造体および前記ルーフパネルとともに、前記複数の塗布部を加熱することにより、前記マスチック接着剤を硬化させる工程と、を含み、
   前記塗布部を形成する工程において、前記複数の塗布部のうち、前記クロスメンバーの前記車幅方向の中央に配置される中央塗布部の長さが、前記中央よりも前記車幅方向の両側に配置される端側塗布部の長さよりも短くなるように、前記中央塗布部を点状に形成し、前記端側塗布部を線状に形成することを特徴とする車両用ルーフ構造の組み立て方法。
2. 前記複数の塗布部を、前記クロスメンバーに対して、車両前後方向に２列で形成し、
   前記車両前方側の１列の複数の前方塗布部と、前記車両後方側の１列の複数の後方塗布部とを、それぞれ、前記車幅方向に、間隔を空けて配列し、
   前記車両前後方向から見て、隣り合う前記前方塗布部同士の間に、前記後方塗布部が配置されるように、前記複数の塗布部を形成することを特徴とする請求項１に記載の車両用ルーフ構造の組み立て方法。
3. 車両前方側に位置するフロントヘッダと、車両後方側に位置するリアヘッダと、前記フロントヘッダの車幅方向の両端部と前記リアヘッダの車幅方向の両端部を、それぞれ連結する一対のサイドレールと、前記一対のサイドレールを車幅方向に連結するクロスメンバーと、を有した上部構造体と、
   前記クロスメンバーの上方から、前記フロントヘッダ、前記リアヘッダ、および前記一対のサイドレールで囲まれた空間を閉じるように、前記上部構造体に固定されるルーフパネルと、
   を備える車両用ルーフ構造であって、
   前記ルーフパネルは、前記フロントヘッダ、前記リアヘッダ、および前記一対のサイドレールに機械的に固定されているとともに、マスチック接着剤が塗布された複数の塗布部を介して、前記クロスメンバーに固定されており、
   前記複数の塗布部は、前記車幅方向に沿って間隔を空けて、前記クロスメンバーに形成されており、
   前記複数の塗布部のうち、前記クロスメンバーの前記車幅方向の中央に配置された中央塗布部の長さが、前記中央よりも前記車幅方向の両側に配置された端側塗布部の長さよりも短く、
   前記中央塗布部は点状であり、前記端側塗布部は線状であることを特徴とする車両用ルーフ構造。
4. 前記複数の塗布部は、前記クロスメンバーに対して、車両前後方向に２列で形成されており、
   前記車両前方側の１列に配列された複数の前方塗布部と、前記車両後方側の１列に配列された複数の後方塗布部とは、それぞれ、前記車幅方向に、間隔を空けて形成されており、前記車両前後方向から見て、隣り合う前記前方塗布部同士の間に、前記後方塗布部が配置されていることを特徴とする請求項３に記載の車両用ルーフ構造。

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