特許 7500477 車体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-07

(45)【発行日】2024-06-17

(54)【発明の名称】車体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B62D 25/06 20060101AFI20240610BHJP

【ＦＩ】

B62D25/06 A

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2021037574

(22)【出願日】2021-03-09

(65)【公開番号】P2022137874

(43)【公開日】2022-09-22

【審査請求日】2023-09-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100111039

【弁理士】

【氏名又は名称】前堀 義之

(74)【代理人】

【識別番号】100218132

【弁理士】

【氏名又は名称】近田 暢朗

(72)【発明者】

【氏名】市川 武志

【審査官】渡邊 義之

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－１２６３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１４０９０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１４３４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－６１８５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２６５４５３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６２Ｄ １７／００－ ２５／０８

Ｂ６２Ｄ ２５／１４－ ２９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車体の幅方向に延びるアルミニウム合金製のルーフレインフォースと、平板状のアルミニウム合金製のルーフパネルと、前記車体の前後方向に延びる鋼製の一対のルーフサイドレールと、アルミニウム合金よりも熱膨張係数が小さくヤング率が高い材質からなる変形制限部材と、前記車体のキャビンの床面を構成するフロアパネルとを準備し、
前記一対のルーフサイドレールまたは前記ルーフパネルの前記幅方向の両端部を接続するように前記ルーフレインフォースを固定し、
前記ルーフレインフォースの上に熱硬化性のマスチック接着剤を介して前記ルーフパネルを載置し、
前記変形制限部材によって前記ルーフレインフォースの前記幅方向の中央部を前記車体の前記フロアパネルと接続することによって、前記ルーフレインフォースの前記幅方向の前記中央部の上方への変形を制限した状態で前記車体を加熱工程に供する
ことを含む、車体の製造方法。

【請求項2】

車体の幅方向に延びるアルミニウム合金製のルーフレインフォースと、平板状のアルミニウム合金製のルーフパネルと、前記車体の前後方向に延びる鋼製の一対のルーフサイドレールと、前記ルーフレインフォースの前記幅方向の中央部の上方への変形を制限する重量を有する質量体とを準備し、
前記一対のルーフサイドレールまたは前記ルーフパネルの前記幅方向の両端部を接続するように前記ルーフレインフォースを固定し、
前記ルーフレインフォースの上に熱硬化性のマスチック接着剤を介して前記ルーフパネルを載置し、
前記ルーフレインフォースの前記幅方向の前記中央部に前記質量体を吊り下げることによって、前記ルーフレインフォースの前記幅方向の前記中央部の上方への変形を制限した状態で前記車体を加熱工程に供する
ことを含む、車体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車体の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車の車体構造では、車両前後方向に延びる一対のルーフサイドレールを、車幅方向に延びるルーフレインフォースで接続している。ルーフレインフォースの上には平板状のルーフパネルが載置され、ルーフレインフォースおよびルーフパネルはマスチック接着剤によって接着されている。また、ルーフレインフォースは、ルーフパネルの車幅方向の両端部に接続される場合もある。

【0003】

ルーフサイドレールが鋼製であるとともにルーフレインフォースおよびルーフパネルがアルミニウム合金製である場合がある。鋼とアルミニウム合金の熱膨張係数は異なるため、車体が塗装乾燥工程などで加熱を受けた際には熱ひずみが生じるおそれがある。即ち、相対的に熱膨張し易いルーフパネルおよびルーフレインフォースが大きく膨張しようとするのに対し、相対的に熱膨張し難いルーフサイドレールがルーフパネルとルーフレインフォースの車幅方向の変形を拘束する。この結果、ルーフパネルおよびルーフレインフォースは車両上方へ膨張するが、ルーフレインフォースはルーフパネルに比べて拘束箇所が少ないために膨張し易い。従って、ルーフパネルとルーフレインフォースとの隙間が小さくなり、ルーフパネルとルーフレインフォースとの間に位置するマスチック接着剤が潰れることとなる。この状態が維持されると、マスチック接着剤が潰れた状態で熱硬化し、冷却後もルーフパネルとルーフレインフォースとの隙間が小さく維持される。従って、ルーフレインフォースが元の形状に戻ると、ルーフパネルはルーフレインフォースに引っ張られ、マスチックとの接合部が凹んだように変形する。このような変形は車体の外観を損なうため、抑制される必要がある。

【0004】

特許文献１では、ルーフパネルの変形低減を図る車体の製造方法が開示されている。当該車体の製造方法では、塗装乾燥工程を経る前にルーフパネルとルーフレインフォースとを接着する接着剤（熱硬化性シーラ）を加熱して予め硬化させている。これにより、塗装乾燥工程で車体全体が加熱されても、既に硬化した接着剤によってルーフパネルとルーフレインフォースは強固に接着されているため、ルーフパネルの変形低減を図ることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００９－６１８５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１の車体の製造方法では、車体全体が高温環境下に置かれる塗装乾燥工程とは別に接着剤を加熱するための加熱工程を実行するため、部分的な加熱を行うための追加の設備が必要である。さらに、工程数も増加し、タクトタイムも延びる。従って、特許文献１の車体の製造方法は、効率的でなく、改善の余地がある。

【0007】

本発明は、車体の製造方法において、ルーフパネルの変形を効率的に抑制することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、
車体の幅方向に延びるアルミニウム合金製のルーフレインフォースと、平板状のアルミニウム合金製のルーフパネルと、前記車体の前後方向に延びる鋼製の一対のルーフサイドレールとを準備し、
前記一対のルーフサイドレールまたは前記ルーフパネルの前記幅方向の両端部を接続するように前記ルーフレインフォースを固定し、
前記ルーフレインフォースの上に熱硬化性のマスチック接着剤を介して前記ルーフパネルを載置し、
前記ルーフレインフォースの前記幅方向の中央部の上方への変形を制限した状態で前記車体を加熱工程に供する
ことを含む、車体の製造方法を提供する。

【0009】

上記方法によれば、ルーフレインフォースの幅方向の中央部の上方への変形を制限した状態で車体を加熱工程に供するため、ルーフレインフォースとルーフパネルとの隙間が著しく小さくなることを抑制できる。従って、マスチック接着剤が潰れて硬化することを抑制でき、即ちルーフパネルの一部が凹んだように変形することを抑制できる。また、上記において、「車体を加熱工程に供する」とは、ルーフレインフォースと、ルーフパネルと、一対のルーフサイドレールとに対して部分的でなく全体的に加熱を行うことを意図する。従って、上記加熱工程は、部分的な加熱でなく車体全体を加熱することができるため、例えば塗装乾燥工程に対応してもよい。この場合、追加的な設備を要することもなく、工程数を増やすこともないため、効率的である。

【0010】

前記車体の製造方法は、
アルミニウム合金よりも熱膨張係数が小さくヤング率が高い材質からなる変形制限部材をさらに準備し、
前記変形制限部材によって前記ルーフレインフォースの前記幅方向の前記中央部を前記車体の他部分と接続する
ことをさらに含んでもよい。

【0011】

この方法によれば、変形制限部材によってルーフレインフォースの幅方向の中央部の上方への変形を具体的に制限できる。変形制限部材は、アルミニウム合金よりも、熱膨張係数が小さくヤング率が高い材質からなるため、塗装乾燥工程などの高温環境下においてもルーフパネルほど変形しない。従って、ルーフパネルとルーフレインフォースとの隙間をより確実に適正な大きさに保つことができる。

【0012】

前記車体の製造方法は、
前記ルーフレインフォースの前記幅方向の前記中央部の上方への変形を制限する重量を有する質量体をさらに準備し、
前記ルーフレインフォースの前記幅方向の前記中央部に前記質量体を吊り下げる
ことをさらに含んでもよい。

【0013】

この方法によれば、質量体によってルーフレインフォースの車幅方向の中央部の上方への変形を具体的に制限できる。従って、ルーフパネルとルーフレインフォースとの隙間をより確実に適正な大きさに保つことができる。特に、質量体の吊り下げは、他部材との接続を要することなく実現できるため、簡便である。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、車体の製造方法において、ルーフパネルの変形を効率的に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】車体の模式的な斜視図。

【図2】車体からルーフパネルを取り外した状態の模式的な斜視図。

【図3】ルーフパネルの模式的な平面図。

【図4】本発明の第１実施形態に係る車体の製造方法の第１工程を示す車体前後方向に垂直な断面図。

【図5】本発明の第１実施形態に係る車体の製造方法の第２工程を示す車体前後方向に垂直な断面図。

【図6】本発明の第１実施形態に係る車体の製造方法の第３工程を示す車体前後方向に垂直な断面図。

【図7】比較例の車体の製造方法の第１工程を示す車体前後方向に垂直な断面図。

【図8】比較例の車体の製造方法の第２工程を示す車体前後方向に垂直な断面図。

【図9】比較例の車体の製造方法の第３工程を示す車体前後方向に垂直な断面図。

【図10】本発明の第２実施形態に係る車体の製造方法の第１工程を示す車体前後方向に垂直な断面図。

【図11】本発明の第２実施形態に係る車体の製造方法の第２工程を示す車体前後方向に垂直な断面図。

【図12】本発明の第２実施形態に係る車体の製造方法の第３工程を示す車体前後方向に垂直な断面図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

【0017】

（第１実施形態）
図１および図２を参照して、アルミニウム合金製のルーフパネル３４が、アルミニウム合金製のルーフレインフォース３５を介して鋼製の一対のルーフサイドレール３６に接合された構造を有する車体１の製造方法について説明する。

【0018】

図１，２では、車体１に対し、前後方向を符号Ｘで示し、幅方向を符号Ｙで示し、上下方向を符号Ｚで示す。これは以降の図でも同様である。本実施形態では、車体１として一般的な乗用自動車を例に挙げて説明するが、車体１の種類や形状は特に限定されない。

【0019】

車体１は、前部１０と、後部２０と、中間部３０とを含んでいる。

【0020】

前部１０は、車体１の前方に構成されている部分であり、フロントフレーム１１とフロントバンパ１２とを含んでいる。フロントフレーム１１は、前部１０の骨格を構成している。フロントフレーム１１の中央には図示しないエンジン等を搭載するためのエンジン収容部１３が形成されている。フロントフレーム１１の幅方向の両側には図示しない前輪を収容するための前輪収容部１４が形成されている。フロントフレーム１１の前方には幅方向に延びるようにフロントバンパ１２が配置されている。

【0021】

後部２０は、車体１の後方に構成されている部分であり、リアフレーム２１を含んでいる。リアフレーム２１は、後部２０の骨格を構成している。リアフレーム２１の後方中央には、トランク部２２が形成されている。リアフレーム２１の幅方向の両側には図示しない後輪を収容するための後輪収容部２３が形成されている。

【0022】

中間部３０は、車体１の中央に構成されている部分であり、センターフレーム３１と、フロアパネル３２とを含んでいる。センターフレーム３１は、中間部３０の骨格を構成している。センターフレーム３１の中央には、ユーザが乗車するためのキャビン３３が形成されている。フロアパネル３２は、キャビン３３の床面を構成している。

【0023】

センターフレーム３１は、上下方向に延びる、一対のフロントピラー３９、一対のセンターピラー４０、および一対のリアピラー４１を有している。また、センターフレーム３１は、前後方向に延びる一対のルーフサイドレール３６と、幅方向に延びるルーフフロントレール３７およびルーフリアレール３８とを有している。車体１を上方から見ると、一対のルーフサイドレール３６、ルーフフロントレール３７、およびルーフリアレール３８は互いに接続されており、矩形状になっている。また、車体１を側方から見ると、一対のフロントピラー３９、一対のセンターピラー４０、および一対のリアピラー４１は、一対のルーフサイドレール３６と、ルーフフロントレール３７と、ルーフリアレール３８とを下方から支持している。

【0024】

一対のルーフサイドレール３６のそれぞれは、一対のフロントピラー３９、一対のセンターピラー４０、および一対のリアピラー４１のそれぞれの上端部間にわたして固定されている。ルーフフロントレール３７は、一対のフロントピラー３９の上端部間にわたして、車幅方向に沿って配置及び固定されている。ルーフリアレール３８は、一対のリアピラー１４３の上端部間にわたして、幅方向に沿って固定されている。

【0025】

図３を合わせて参照して、一対のルーフサイドレール３６のそれぞれを接続するように、幅方向に延びるルーフレインフォース３５が固定されている。ルーフレインフォース３５の上面の中央部には熱硬化性のマスチック接着剤４２が塗布されており、マスチック接着剤４２によってルーフパネル３４がルーフレインフォース３５に接着されている。ルーフレインフォース３５は、ルーフパネル３４と同じアルミニウム合金製である。

【0026】

ルーフパネル３４は、車体１の上部を構成する外装パネルである。ルーフパネル３４は、以下の通り、本実施形態の車体１の製造方法によって、変形を効率的に抑制されている。

【0027】

図４を参照して、本実施形態の車体１の製造方法では、まず、一対のルーフサイドレール３６を接続するようにルーフレインフォース３５を固定する。そして、ルーフレインフォース３５の上に熱硬化性のマスチック接着剤４２を塗布する。このとき、マスチック接着剤４２は、未だ加熱されていない。そして、マスチック接着剤４２を介してルーフパネル３４をルーフレインフォース３５の上に載置する。ルーフパネル３４は、ルーフレインフォース３５と同様に一対のルーフサイドレール３６に固定される。従って、ルーフパネル３４およびルーフレインフォース３５は、幅方向の変形が拘束される。

【0028】

マスチック接着剤４２は、未加熱状態では、接着力を有しておらず柔軟性を有している。マスチック接着剤４２は、未加熱状態において、形状を維持する程度の粘性を有し、図示の例では概略断面円形である。

【0029】

本実施形態では、後述する塗装乾燥工程などの加熱工程を経る前に、鋼線（変形制限部材）４３によってルーフレインフォース３５の幅方向の中央部３５ａをフロアパネル３２と接続する。鋼は、アルミニウム合金よりも熱膨張係数が小さくヤング率が高い材質である。従って、鋼線４３は、ルーフレインフォース３５やルーフパネル３４に比べて熱影響を受け難い。物性値を例示すると、鋼の熱膨張係数は１１×１０^－６／℃程度であり、ヤング率は２０６ＧＰａ程度である。アルミニウム合金の熱膨張係数は２４×１０^－６／℃程度であり、ヤング率は７０ＧＰａ程度である。従って、鋼線４３によって、ルーフレインフォース３５の幅方向の中央部３５ａの上方への変形が制限される。

【0030】

図５を参照して、ルーフパネル３４およびルーフレインフォース３５は、一対のルーフサイドレール３６によって幅方向に拘束されているため、車体１を塗装乾燥工程（加熱工程の一例）に供すると上方へと弓なりに熱膨張する。なお、構造上、下方には熱膨張しない。このとき、鋼線４３によって、ルーフパネル３４とルーフレインフォース３５との隙間Ｄは概略一定に保たれる。従って、マスチック接着剤４２は、概略断面円形を維持した状態で硬化する。

【0031】

図６を参照して、塗装乾燥工程後に車体１が冷却されると、ルーフパネル３４およびルーフレインフォース３５の熱膨張が収まる。このとき、ルーフパネル３４およびルーフレインフォース３５の隙間Ｄは、硬化したマスチック接着剤４２によって一定に保たれる。鋼線４３の張力を調整することによって、隙間Ｄの大きさは調整可能である。好ましくは、隙間Ｄの大きさを１～５ｍｍとするように鋼線４３の張力を調整する。

【0032】

また、本実施形態とは異なるが、理解を容易にするための比較例として鋼線４３を使用しない場合について図７～９を参照して説明する。

【0033】

図７を参照して、比較例においても図４と同様に、一対のルーフサイドレール３６と、ルーフレインフォース３５と、ルーフパネル３４と、マスチック接着剤４２とを配置する。図７の状態では、マスチック接着剤４２は、未加熱状態であり、図示の例では概略断面円形である。

【0034】

図８を参照して、図６と同様に、ルーフパネル３４およびルーフレインフォース３５は、車体１を塗装乾燥工程に供すると上方へと弓なりに熱膨張する。このとき、ルーフパネル３４はルーフフロントレール３７（図３参照）とルーフリアレール３８（図３参照）と一対のルーフサイドレール３６とに対して固定されている一方、ルーフレインフォース３５は一対のルーフサイドレール３６飲みに対して固定されている。従って、ルーフレインフォース３５はルーフパネル３４に比べて固定箇所が少ないために膨張し易く、ルーフパネル３４とルーフレインフォース３５との隙間Ｄは小さくなる。結果として、マスチック接着剤４２は、上下方向に潰れた状態で加熱を受けて硬化する。

【0035】

図９を参照して、塗装乾燥工程後に車体１が冷却されると、ルーフパネル３４およびルーフレインフォース３５の熱膨張が収まる。このとき、ルーフパネル３４およびルーフレインフォース３５の隙間Ｄは、上下方向に潰れて硬化したマスチック接着剤４２によって当初（図６参照）よりも小さくされている。従って、ルーフパネル３４は、マスチック接着剤４２を介してルーフレインフォース３５によって下方に引っ張られ、幅方向の中央部３４ａが凹んだように変形する。

【0036】

本実施形態の車体１の製造方法によれば、図９に示すようなルーフパネル３４の変形を効率的に抑制することができる。具体的に以下の通りである。

【0037】

ルーフレインフォース３５の幅方向の中央部３５ａの上方への変形を制限した状態で車体１を塗装乾燥工程に供するため、ルーフレインフォース３５とルーフパネル３４との隙間Ｄが著しく小さくなることを抑制できる。従って、マスチック接着剤４２が潰れて硬化することを抑制でき、即ちルーフパネル３４の一部（例えば中央部３４ａ）が凹んだように変形することを抑制できる。また、塗装乾燥工程は、既存の車体の製造工程であるため、追加的な設備を要することもなく、工程数を増やすこともないため、効率的である。

【0038】

また、鋼線４３によってルーフレインフォース３５の幅方向の中央部３５ａの上方への変形を具体的に制限できる。鋼線４３は、アルミニウム合金よりも、熱膨張係数が小さくヤング率が高い材質からなるため、塗装乾燥工程などの高温環境下においてもルーフパネル３４ほど変形しない。従って、ルーフパネル３４とルーフレインフォース３５との隙間Ｄをより確実に適正な大きさに保つことができる。なお、本実施形態では、変形制限部材として鋼線４３を例示して説明したが、鋼線４３に限らず、同様の機能を発揮する部材を採用し得る。

【0039】

（第２実施形態）
図１０～１２に示す本実施形態の車体１の製造方法は、鋼線４３（図４～６参照）の代わりに質量体４４を使用する。これに関する以外は、第１実施形態と実質的に同じである。従って、第１実施形態にて示した部分については説明を省略する場合がある。

【0040】

図１０～１２は、第１実施形態の図４～６に対応している。

【0041】

本実施形態の車体１の製造方法では、図４と同様に、一対のルーフサイドレール３６と、ルーフレインフォース３５と、ルーフパネル３４と、マスチック接着剤４２とを配置する。図１０の状態では、マスチック接着剤４２は、未加熱状態であり、図示の例では概略断面円形である。

【0042】

本実施形態では、後述する塗装乾燥工程などの加熱工程を経る前に、質量体４４をルーフレインフォース３５の幅方向の中央部３５ａに吊り下げる。質量体４４は、ルーフレインフォース３５の幅方向の中央部３５ａの上方への変形を制限する重量を有している。従って、質量体４４によって、ルーフレインフォース３５の幅方向の中央部３５ａの上方への変形が制限される。

【0043】

図１１を参照して、車体１を塗装乾燥工程に供すると上方へと弓なりに熱膨張する。このとき、質量体４４によって、ルーフパネル３４とルーフレインフォース３５との隙間Ｄは概略一定に保たれる。従って、マスチック接着剤４２は、概略断面円形を維持した状態で硬化する。

【0044】

図１２を参照して、塗装乾燥工程後に車体１が冷却されると、ルーフパネル３４およびルーフレインフォース３５の熱膨張が収まる。このとき、ルーフパネル３４およびルーフレインフォース３５の隙間Ｄは、硬化したマスチック接着剤４２によって一定に保たれる。質量体４４の重量を調整することによって、隙間Ｄの大きさは調整可能である。好ましくは、隙間Ｄの大きさを１～５ｍｍとするように質量体４４の重量を調整する。

【0045】

本実施形態の車体１の製造方法によれば、質量体４４によってルーフレインフォース３５の車幅方向の中央部３５ａの上方への変形を具体的に制限できる。従って、ルーフパネル３４とルーフレインフォース３５との隙間をより確実に適正な大きさに保つことができる。特に、質量体４４の吊り下げは、他部材との接続を要することなく実現できるため、簡便である。

【0046】

以上より、本発明の具体的な実施形態について説明したが、本発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、第２実施形態の質量体４４をルーフレインフォース３５から吊り下げるとともにフロアパネル３２に載置してもよい。また、ルーフレインフォース３５は、一対のルーフサイドレール３６ではなく、ルーフパネル３４の幅方向の両端部３４ｂ（図３参照）に固定されてもよい。

【符号の説明】

【0047】

１ 車体
１０ 前部
１１ フロントフレーム
１２ フロントバンパ
１３ エンジン収容部
１４ 前輪収容部
２０ 後部
２１ リアフレーム
２２ トランク部
２３ 後輪収容部
３０ 中間部
３１ センターフレーム
３２ フロアパネル
３３ キャビン
３４ ルーフパネル
３４ａ 中央部
３４ｂ 両端部
３５ ルーフレインフォース
３５ａ 中央部
３６ ルーフサイドレール
３７ ルーフフロントレール
３８ ルーフリアレール
３９ フロントピラー
４０ センターピラー
４１ リアピラー
４２ マスチック接着剤
４３ 鋼線（変形制限部材）
４４ 質量体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】