自動車のルーフ構造
【課題】製造時に車体を高温状態に晒し、その後常温に戻したときに、ルーフパネルに変形が生じるのを防ぐことのできる自動車のルーフ構造を提供する。
【解決手段】車幅方向両側端部が略クランク状に折り曲げられたルーフパネルと、該ルーフパネルの下側に車幅方向に配置されルーフパネルを支持するとともに、ルーフパネルと共に閉断面を形成するボウルーフ１２と、ルーフパネル及びボウルーフ１２の車幅方向両側端部の外側に配置されルーフパネル及びボウルーフ１２の車幅方向両側端を支持するサイドルーフレールとを備えた自動車のルーフ構造であって、ルーフパネルとボウルーフ１２は、サイドルーフレールより線膨張係数が大きな材質で成形され、ボウルーフ１２には、ボウルーフ１２の長手方向に対して略垂直な方向の断面の図心Ｇよりも上側の位置に、ボウルーフ１２に加わる曲げに対する脆弱部（切欠き１４）が形成されている。
【解決手段】車幅方向両側端部が略クランク状に折り曲げられたルーフパネルと、該ルーフパネルの下側に車幅方向に配置されルーフパネルを支持するとともに、ルーフパネルと共に閉断面を形成するボウルーフ１２と、ルーフパネル及びボウルーフ１２の車幅方向両側端部の外側に配置されルーフパネル及びボウルーフ１２の車幅方向両側端を支持するサイドルーフレールとを備えた自動車のルーフ構造であって、ルーフパネルとボウルーフ１２は、サイドルーフレールより線膨張係数が大きな材質で成形され、ボウルーフ１２には、ボウルーフ１２の長手方向に対して略垂直な方向の断面の図心Ｇよりも上側の位置に、ボウルーフ１２に加わる曲げに対する脆弱部（切欠き１４）が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ルーフパネルと、ルーフパネルを下側から支持するボウルーフとを備えた自動車のルーフ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両軽量化を目的として、ルーフパネルと、ルーフパネルの下側に車幅方向に配置されルーフパネルを支持するボウルーフとを、アルミニウムで構成したルーフ構造が提供されている。
【０００３】
しかし、ルーフ構造が、図１１（ａ）に示すように、ルーフパネル１の車幅方向両端部が略クランク状に折り曲げられ、かつボウルーフ２の車幅方向両端に、なだらかな傾斜面からなるドリップ部２Ａが形成されていると、高温状態に晒されたときに、アルミニウムであるループパネル１及びボウルーフ２と、鉄であるサイドルーフレール３の線膨張係数の差により、ルーフパネル１の上面が変形してしまう虞がある。
【０００４】
すなわち、高温状態においては、アルミニウムで構成されたルーフパネル１は、図１１（ｂ）に示すように、矢印Ａ方向に伸びて破線で示す形状に変形するが、このときサイドルーフレールは変形が小さいので、クランク状に折り曲げられた部分の角部１Ａには時計方向にモーメントＭ３が生じている。その結果、ルーフパネル１には車室側から等分布荷重が負荷されたことになり、ルーフパネル１の車幅方向中央部は偏平的な変形をする。
【０００５】
一方、高温状態においては、アルミニウムで構成されたボウルーフ２は、図１１（ｃ）に示すように矢印Ｂ方向に伸びて破線で示す形状に変形する。このとき、ボウルーフ２にも車室側から等分布荷重が負荷されたことになり、これにより、ボウルーフ２の車幅方向中央部には上向きの力Ｆが作用して、ボウルーフ２の車幅方向中央部は上方向に変位する。
【０００６】
ルーフパネル１とボウルーフ２とは適切なクリアランスを維持しつつ接着剤（マスチック）によって接合されており、上記のように、ルーフパネル１の車幅方向中央部が偏平的な変形をし、ボウルーフ２の車幅方向中央部が上方向に変位すると、図１１（ａ）に示すように、ルーフパネル１とボウルーフ２との車幅方向中央部におけるクリアランスが過小となってしまう。
【０００７】
そして、このような状況で高温状態から解放された場合、ボウルーフ２は常温時の元の形状に戻ろうとし、つまり、図１１（ｃ）において矢印Ｆ方向とは反対の下方向に変位する。ボウルーフ２が下方へ変位すると、ボウルーフ２に接着剤で接合されたルーフパネル１は、ボウルーフ２の変位とともに下方へ引き込まれ、ルーフパネル１の上面に凹凸の変形が生じる。
【０００８】
また、別の従来例として、ボウルーフがブレースを介してサイドルーフレールに結合され、ブレース近傍のボウルーフの底壁に、当該底壁を上に凸状に折り曲げたビードを設けたルーフ構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このルーフ構造においては、車体側方に荷重が入力された場合、ボウルーフが前記ビードで車両下方内側へ屈曲するため、ボウルーフのモーメントアーム長を短くすることができ、ボウルーフに加わるモーメントを低減することができる。
【特許文献１】特開２００６−１９３０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に示されたルーフ構造の場合、製造時の塗装工程等においては、ルーフパネルの上面が変形してしまう虞がある。
【００１０】
すなわち、塗装工程において車体は塗装炉を通過するが、このとき車体はかなりの高温状態に晒される。このような高温状態においては、ボウルーフが車幅方向外側へ伸びて、ブレスにはブレースの上部を車幅方向外側へ回転させようとするモーメントが発生する。また、ブレース自身が熱膨張して変形する。
【００１１】
そして、ブレースに発生する上記モーメントと、ブレース自身の熱膨張による上記変形とによって、ボウルーフに力が作用して、結局、図１１で説明した場合と同様、ルーフパネルとボウルーフとの車幅方向中央部におけるクリアランスが過小となり、ルーフパネルの上面に凹凸の変形が生じる。
【００１２】
本発明の課題は、製造時に車体を高温状態に晒し、その後常温に戻したときに、ルーフパネルに変形が生じるのを防ぐことのできる自動車のルーフ構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明は、車幅方向両側端部が略クランク状に折り曲げられたルーフパネルと、前記ルーフパネルの下側に車幅方向に配置され該ルーフパネルを支持するとともに、前記ルーフパネルと共に閉断面を形成するボウルーフと、前記ルーフパネル及び前記ボウルーフの車幅方向両側端部の外側に配置されルーフパネル及びボウルーフの車幅方向両側端を支持するサイドルーフレールとを備えた自動車のルーフ構造であって、前記ルーフパネルと前記ボウルーフは、前記サイドルーフレールより線膨張係数が大きな材質で成形され、前記ボウルーフには、当該ボウルーフの長手方向に対して略垂直な方向の断面の図心よりも上側の位置に、当該ボウルーフに加わる曲げに対する第１脆弱部が形成されていることを特徴としている。
【００１４】
上記構成によれば、塗装工程での高温状態において、ボウルーフが熱膨張して車幅方向外側へ伸びたとき、第１脆弱部でボウルーフが弾性的に折れ曲がり、ボウルーフの車幅方向端部に発生するモーメントを小さく抑えることができる。その結果、ボウルーフの車幅方向中央部が大きく上方へ変位することが回避され、それにより、ルーフパネルとボウルーフとのクリアランスを所定量に維持することが可能となり、高温状態から解放された場合でも、ルーフパネルに変形が生じるのを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、製造時に車体を塗装工程等の高温状態に晒し、その後、常温に戻したときにも、ルーフパネルに変形が生じるのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、車体１０から、ルーフパネル１１とボウルーフ１２を取り外した状態を示す斜視図である。ルーフパネル１１は平面視で略四角形を成し、ボウルーフ１２はルーフパネル１１の下側に４つ設けられている。ボウルーフ１２は、車体左右のサイドルーフレール１３，１３間に設けられ、ルーフパネル１１を下側から支持する。
【００１８】
図２は、本発明のルーフ構造に適用されたボウルーフ１２を車両前方側又は車両後方側から見た要部の正面図である。また、図３は図２のＳＡ−ＳＡ線に沿った断面図、図４は図２のＳＢ−ＳＢ線に沿った断面図、図５は図２のＳＣ−ＳＣ線に沿った断面図である。さらに、図６はボウルーフ１２の車幅方向端部１２Ａの底面図である。
【００１９】
ボウルーフ１２は、車両前後方向に沿った縦断面が略逆ハット型を成し、その略逆ハット型の部分のうち断面Ｕ字型の部分１２Ｂの深さＤ（図４参照）は、車幅方向端部１２Ａ（図２参照）以外は略一様である。車幅方向端部１２Ａにおいては、断面Ｕ字型の部分１２Ｂの深さＤはボウルーフ１２の先端部ほど浅くなっている。
【００２０】
ボウルーフ１２の車幅方向に沿った両側端、つまり断面Ｕ字型の部分１２Ｂの上端部には、フランジ１２Ｃ，１２Ｃが設けられている。そして、これらフランジ１２Ｃ，１２Ｃはルーフパネル１１（図１参照）の下面に取り付けられる。なお、ルーフパネル１１及びボウルーフ１２はアルミニウムで、サイドルーフレール１３は鉄でそれぞれ構成されている。
【００２１】
ボウルーフ１２には、ボウルーフ１２の長手方向に対して略垂直な方向の断面の図心Ｇよりも上側の位置に、ボウルーフ１２に加わる曲げに対する第１の脆弱部として開口、つまり切欠き１４が形成されている。切欠き１４は、車幅方向に沿って、車体中心から、ボウルーフ１２のサイドルーフレール１３への接続点までの距離を１００％としたとき、６０％の位置付近に形成されている。
【００２２】
図７は、図２において、ボウルーフ１２に形成された切欠き１４付近を拡大して示した図である。切欠き１４は、ボウルーフ１２の両側壁（断面Ｕ字型の部分１２Ａの両側壁）１２Ｄに設けられ、等脚台形の上下を逆にした形状を成している。また、ボウルーフ１２は、切欠き１４が形成された部分ではフランジ１２Ｃ，１２Ｃが削除されている。
【００２３】
本実施例では、切欠き１４の底辺１４Ａがボウルーフ１２の図心Ｇの位置に一致している。図心Ｇは、切欠き１４が形成されていない箇所の図心である。切欠き１４が形成された場合、切欠き１４付近ではボウルーフ１２の図心Ｇ’の位置は下方へオフセットしている。ここで、図心Ｇに対する図心Ｇ’のオフセット量をｅとする。
【００２４】
一方、ボウルーフ１２の車幅方向端部１２Ａに、図５及び図６に示すように、第２脆弱部として開口穴１５が設けられている。この開口穴１５は、断面Ｕ字型の部分１２Ｂの底壁１２Ｅに形成されている。開口部１５は縦長の矩形状を成し、長辺が車両前後方向に、短辺が車幅方向にそれぞれ沿うよう配置されている。また、開口部１５全体は、ボウルーフ１２の図心Ｇよりも上方に位置している。
【００２５】
図８は、図２において、ボウルーフ１２の車幅方向端部１２Ａ付近を拡大して示した図である。上述したように、ボウルーフ１２の車幅方向端部１２Ａには開口穴１５が形成されている。開口穴１５が形成されていない箇所のボウルーフ１２の図心はＧであるが、開口穴１５が形成された箇所では、ボウルーフ１２の図心Ｇ’の位置はオフセットしている。ここで、図心Ｇに対する図心Ｇ’のオフセット量をｅ’とする。
【００２６】
次に、本実施例の作用について説明する。
【００２７】
上記構成のルーフ構造が、製造時の塗装炉等において高温状態（約１７０℃）に晒されたときに、ルーフパネル１１は、図１１（ｂ）で示したように、車幅方向中央部が偏平的な変形をする。一方、ボウルーフ１２は、高温状態に晒されたときに、図１１（ｃ）で示した等分布荷重によって上に凸の放物線的な変形モードになっており、このボウルーフ１２にはモーメントＭが生じている。
【００２８】
ボウルーフ１２においては、図７に示すように、切欠き１４が形成された箇所の図心Ｇ’は切欠き１４が形成されていない箇所の図心Ｇからｅだけオフセットしている。また、ボウルーフ１２は上に凸の放物線的な変形モードとなるため、合力として図心Ｇには引張力Ｐが作用している。これらオフセットと引張力Ｐとにより、切欠き１４付近にはモーメントＭ２（＝Ｐ・ｅ）が作用する。
【００２９】
そして、ボウルーフ１２には、切欠き１４を挟んで両側に局部モーメントＭ’が生じている。この局部モーメントＭ’は、
Ｍ’＝Ｍ１−Ｍ２
から求められる。
【００３０】
一方、ボウルーフ１２の車幅方向端部１２Ａにおいては、図８に示すように、開口穴１５が形成された箇所の図心Ｇ’は開口穴１５が形成されていない箇所の図心Ｇからｅ’だけオフセットしている。また、ボウルーフ１２は上に凸の放物線的な変形モードとなるため、合力として図心Ｇには引張力Ｐが作用している。これらオフセットと引張力Ｐとにより、開口穴１５付近には、開口穴１５を挟んで両側に局部モーメントＭ”（＝Ｐ・ｅ’）が作用する。
【００３１】
また、ボウルーフ１２が上に凸の放射線的に変形することにより、ボウルーフ１２には車幅方向中央部を最大とする全体曲げモーメントＭが作用する。
【００３２】
以上の局部モーメントＭ’，Ｍ”及び全体モーメントＭを重ね合わせると、図９に示すようなＢＭＤ(Bendinng Moment Diagram)となる。切欠き１４及び開口穴１５の部分では、局部モーメントＭ’，Ｍ”と全体モーメントＭの和が負荷されることと、断面係数が一般部（切欠き１４や開口穴１５が形成されていない部分）より小さくなっているので、弾性変形が促進される。
【００３３】
このため、特に切欠き１４が形成された部分では、ボウルーフ１２の上部が口開きを起こし、ボウルーフ１２は車体内側へ屈曲し、ルーフパネル１１との間でクリアランスを確保しながら変形する。その結果、高温状態から解放された場合、マスチック硬化によるルーフパネル１１の下方への引き込みが回避され、ルーフパネル１１の外観品質の低下を未然に防ぐことができる。
【００３４】
本実施例によれば、切欠き１４が、車幅方向に沿って、車体中心から、ボウルーフ１２のサイドルーフレール１３への接続点までの距離を１００％としたとき、６０％の位置付近に形成されているので、高温状態においても、ルーフパネル１１とボウルーフ１２との間のクリアランスを確保することができる。一般的な車両は、車体中心から６０％外側ではルーフパネル１１は急傾斜となっており、もし、当該位置に切欠き１４が形成されていないと、高温状態に晒されたときに、ボウルーフ１２とルーフパネルとの間にクリアランスを確保するのが難しくなるからである。
【００３５】
また、本実施例によれば、ボウルーフ１２の車幅方向端部１２Ａに開口穴１５を形成したので、開口部１５の両側に生じる局部モーメントＭ”は、ボウルーフ１２を車体外側へ変形させようとする方向に作用する。その結果、ボウルーフ１２とルーフパネルとの間のクリアランスを確実に維持することができる。
【実施例２】
【００３６】
図１０は実施例２を示している。本実施例では、ボウルーフ１２の上面開放部（逆ハット型を成したボウルーフ１２の上部開放部）が平板２０で塞がれており、平板２０に脆弱部として開口部２１が形成されている。この開口部２１は、車体中心から、ボウルーフ１２のサイドルーフレール１３への接続点までの距離を１００％としたとき、６０％の位置付近に形成されている。
【００３７】
このような開口部２１を形成した場合も、実施例１と同様な作用効果を得ることができる。また、本実施例の場合は、単純形状の開口部２１を形成するだけであるから、加工が極めて容易である。
【００３８】
以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、上記各実施例は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記各実施例の構成にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本発明に含まれることは勿論である。
【００３９】
例えば、実施例１において、ボウルーフ１２の両側壁（断面Ｕ字型の部分１２Ａの両側壁）１２Ｄに、第１脆弱部を成す開口として、切欠き１４の代わりに、貫通した穴を形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】ルーフパネルとボウルーフを取り外したときの車体の斜視図である。
【図２】実施例１によるボウルーフの要部を示す正面図である。
【図３】図２のＳＡ−ＳＡ線に沿った断面図である。
【図４】図２のＳＢ−ＳＢ線に沿った断面図である。
【図５】図２のＳＣ−ＳＣ線に沿った断面図である。
【図６】ボウルーフの車幅方向端部の底面図である。
【図７】ボウルーフに形成された切欠き付近を拡大して示した図である。
【図８】ボウルーフの車幅方向端部付近を拡大して示した図である。
【図９】局部モーメントＭ’，Ｍ”及び全体モーメントＭについてのＢＭＤを示す図である。
【図１０】実施例２によるボウルーフの要部を示す正面図である。
【図１１】従来技術によるルーフ構造を示しており、（ａ）はルーフパネルとボウルーフの位置関係を示す図、（ｂ）は高温状態においてルーフパネルが変形する様子を示す図、（ｃ）は高温状態においてボウルーフが変形する様子を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０ 車体
１１ ルーフパネル
１２ ボウルーフ
１４ 切欠き
１５ 開口穴
１３ サイドルーフレール
２０ 平板
２１ 開口部
Ｇ 本来の図心
Ｇ’ オフセットした図心
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ルーフパネルと、ルーフパネルを下側から支持するボウルーフとを備えた自動車のルーフ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両軽量化を目的として、ルーフパネルと、ルーフパネルの下側に車幅方向に配置されルーフパネルを支持するボウルーフとを、アルミニウムで構成したルーフ構造が提供されている。
【０００３】
しかし、ルーフ構造が、図１１（ａ）に示すように、ルーフパネル１の車幅方向両端部が略クランク状に折り曲げられ、かつボウルーフ２の車幅方向両端に、なだらかな傾斜面からなるドリップ部２Ａが形成されていると、高温状態に晒されたときに、アルミニウムであるループパネル１及びボウルーフ２と、鉄であるサイドルーフレール３の線膨張係数の差により、ルーフパネル１の上面が変形してしまう虞がある。
【０００４】
すなわち、高温状態においては、アルミニウムで構成されたルーフパネル１は、図１１（ｂ）に示すように、矢印Ａ方向に伸びて破線で示す形状に変形するが、このときサイドルーフレールは変形が小さいので、クランク状に折り曲げられた部分の角部１Ａには時計方向にモーメントＭ３が生じている。その結果、ルーフパネル１には車室側から等分布荷重が負荷されたことになり、ルーフパネル１の車幅方向中央部は偏平的な変形をする。
【０００５】
一方、高温状態においては、アルミニウムで構成されたボウルーフ２は、図１１（ｃ）に示すように矢印Ｂ方向に伸びて破線で示す形状に変形する。このとき、ボウルーフ２にも車室側から等分布荷重が負荷されたことになり、これにより、ボウルーフ２の車幅方向中央部には上向きの力Ｆが作用して、ボウルーフ２の車幅方向中央部は上方向に変位する。
【０００６】
ルーフパネル１とボウルーフ２とは適切なクリアランスを維持しつつ接着剤（マスチック）によって接合されており、上記のように、ルーフパネル１の車幅方向中央部が偏平的な変形をし、ボウルーフ２の車幅方向中央部が上方向に変位すると、図１１（ａ）に示すように、ルーフパネル１とボウルーフ２との車幅方向中央部におけるクリアランスが過小となってしまう。
【０００７】
そして、このような状況で高温状態から解放された場合、ボウルーフ２は常温時の元の形状に戻ろうとし、つまり、図１１（ｃ）において矢印Ｆ方向とは反対の下方向に変位する。ボウルーフ２が下方へ変位すると、ボウルーフ２に接着剤で接合されたルーフパネル１は、ボウルーフ２の変位とともに下方へ引き込まれ、ルーフパネル１の上面に凹凸の変形が生じる。
【０００８】
また、別の従来例として、ボウルーフがブレースを介してサイドルーフレールに結合され、ブレース近傍のボウルーフの底壁に、当該底壁を上に凸状に折り曲げたビードを設けたルーフ構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このルーフ構造においては、車体側方に荷重が入力された場合、ボウルーフが前記ビードで車両下方内側へ屈曲するため、ボウルーフのモーメントアーム長を短くすることができ、ボウルーフに加わるモーメントを低減することができる。
【特許文献１】特開２００６−１９３０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に示されたルーフ構造の場合、製造時の塗装工程等においては、ルーフパネルの上面が変形してしまう虞がある。
【００１０】
すなわち、塗装工程において車体は塗装炉を通過するが、このとき車体はかなりの高温状態に晒される。このような高温状態においては、ボウルーフが車幅方向外側へ伸びて、ブレスにはブレースの上部を車幅方向外側へ回転させようとするモーメントが発生する。また、ブレース自身が熱膨張して変形する。
【００１１】
そして、ブレースに発生する上記モーメントと、ブレース自身の熱膨張による上記変形とによって、ボウルーフに力が作用して、結局、図１１で説明した場合と同様、ルーフパネルとボウルーフとの車幅方向中央部におけるクリアランスが過小となり、ルーフパネルの上面に凹凸の変形が生じる。
【００１２】
本発明の課題は、製造時に車体を高温状態に晒し、その後常温に戻したときに、ルーフパネルに変形が生じるのを防ぐことのできる自動車のルーフ構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明は、車幅方向両側端部が略クランク状に折り曲げられたルーフパネルと、前記ルーフパネルの下側に車幅方向に配置され該ルーフパネルを支持するとともに、前記ルーフパネルと共に閉断面を形成するボウルーフと、前記ルーフパネル及び前記ボウルーフの車幅方向両側端部の外側に配置されルーフパネル及びボウルーフの車幅方向両側端を支持するサイドルーフレールとを備えた自動車のルーフ構造であって、前記ルーフパネルと前記ボウルーフは、前記サイドルーフレールより線膨張係数が大きな材質で成形され、前記ボウルーフには、当該ボウルーフの長手方向に対して略垂直な方向の断面の図心よりも上側の位置に、当該ボウルーフに加わる曲げに対する第１脆弱部が形成されていることを特徴としている。
【００１４】
上記構成によれば、塗装工程での高温状態において、ボウルーフが熱膨張して車幅方向外側へ伸びたとき、第１脆弱部でボウルーフが弾性的に折れ曲がり、ボウルーフの車幅方向端部に発生するモーメントを小さく抑えることができる。その結果、ボウルーフの車幅方向中央部が大きく上方へ変位することが回避され、それにより、ルーフパネルとボウルーフとのクリアランスを所定量に維持することが可能となり、高温状態から解放された場合でも、ルーフパネルに変形が生じるのを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、製造時に車体を塗装工程等の高温状態に晒し、その後、常温に戻したときにも、ルーフパネルに変形が生じるのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、車体１０から、ルーフパネル１１とボウルーフ１２を取り外した状態を示す斜視図である。ルーフパネル１１は平面視で略四角形を成し、ボウルーフ１２はルーフパネル１１の下側に４つ設けられている。ボウルーフ１２は、車体左右のサイドルーフレール１３，１３間に設けられ、ルーフパネル１１を下側から支持する。
【００１８】
図２は、本発明のルーフ構造に適用されたボウルーフ１２を車両前方側又は車両後方側から見た要部の正面図である。また、図３は図２のＳＡ−ＳＡ線に沿った断面図、図４は図２のＳＢ−ＳＢ線に沿った断面図、図５は図２のＳＣ−ＳＣ線に沿った断面図である。さらに、図６はボウルーフ１２の車幅方向端部１２Ａの底面図である。
【００１９】
ボウルーフ１２は、車両前後方向に沿った縦断面が略逆ハット型を成し、その略逆ハット型の部分のうち断面Ｕ字型の部分１２Ｂの深さＤ（図４参照）は、車幅方向端部１２Ａ（図２参照）以外は略一様である。車幅方向端部１２Ａにおいては、断面Ｕ字型の部分１２Ｂの深さＤはボウルーフ１２の先端部ほど浅くなっている。
【００２０】
ボウルーフ１２の車幅方向に沿った両側端、つまり断面Ｕ字型の部分１２Ｂの上端部には、フランジ１２Ｃ，１２Ｃが設けられている。そして、これらフランジ１２Ｃ，１２Ｃはルーフパネル１１（図１参照）の下面に取り付けられる。なお、ルーフパネル１１及びボウルーフ１２はアルミニウムで、サイドルーフレール１３は鉄でそれぞれ構成されている。
【００２１】
ボウルーフ１２には、ボウルーフ１２の長手方向に対して略垂直な方向の断面の図心Ｇよりも上側の位置に、ボウルーフ１２に加わる曲げに対する第１の脆弱部として開口、つまり切欠き１４が形成されている。切欠き１４は、車幅方向に沿って、車体中心から、ボウルーフ１２のサイドルーフレール１３への接続点までの距離を１００％としたとき、６０％の位置付近に形成されている。
【００２２】
図７は、図２において、ボウルーフ１２に形成された切欠き１４付近を拡大して示した図である。切欠き１４は、ボウルーフ１２の両側壁（断面Ｕ字型の部分１２Ａの両側壁）１２Ｄに設けられ、等脚台形の上下を逆にした形状を成している。また、ボウルーフ１２は、切欠き１４が形成された部分ではフランジ１２Ｃ，１２Ｃが削除されている。
【００２３】
本実施例では、切欠き１４の底辺１４Ａがボウルーフ１２の図心Ｇの位置に一致している。図心Ｇは、切欠き１４が形成されていない箇所の図心である。切欠き１４が形成された場合、切欠き１４付近ではボウルーフ１２の図心Ｇ’の位置は下方へオフセットしている。ここで、図心Ｇに対する図心Ｇ’のオフセット量をｅとする。
【００２４】
一方、ボウルーフ１２の車幅方向端部１２Ａに、図５及び図６に示すように、第２脆弱部として開口穴１５が設けられている。この開口穴１５は、断面Ｕ字型の部分１２Ｂの底壁１２Ｅに形成されている。開口部１５は縦長の矩形状を成し、長辺が車両前後方向に、短辺が車幅方向にそれぞれ沿うよう配置されている。また、開口部１５全体は、ボウルーフ１２の図心Ｇよりも上方に位置している。
【００２５】
図８は、図２において、ボウルーフ１２の車幅方向端部１２Ａ付近を拡大して示した図である。上述したように、ボウルーフ１２の車幅方向端部１２Ａには開口穴１５が形成されている。開口穴１５が形成されていない箇所のボウルーフ１２の図心はＧであるが、開口穴１５が形成された箇所では、ボウルーフ１２の図心Ｇ’の位置はオフセットしている。ここで、図心Ｇに対する図心Ｇ’のオフセット量をｅ’とする。
【００２６】
次に、本実施例の作用について説明する。
【００２７】
上記構成のルーフ構造が、製造時の塗装炉等において高温状態（約１７０℃）に晒されたときに、ルーフパネル１１は、図１１（ｂ）で示したように、車幅方向中央部が偏平的な変形をする。一方、ボウルーフ１２は、高温状態に晒されたときに、図１１（ｃ）で示した等分布荷重によって上に凸の放物線的な変形モードになっており、このボウルーフ１２にはモーメントＭが生じている。
【００２８】
ボウルーフ１２においては、図７に示すように、切欠き１４が形成された箇所の図心Ｇ’は切欠き１４が形成されていない箇所の図心Ｇからｅだけオフセットしている。また、ボウルーフ１２は上に凸の放物線的な変形モードとなるため、合力として図心Ｇには引張力Ｐが作用している。これらオフセットと引張力Ｐとにより、切欠き１４付近にはモーメントＭ２（＝Ｐ・ｅ）が作用する。
【００２９】
そして、ボウルーフ１２には、切欠き１４を挟んで両側に局部モーメントＭ’が生じている。この局部モーメントＭ’は、
Ｍ’＝Ｍ１−Ｍ２
から求められる。
【００３０】
一方、ボウルーフ１２の車幅方向端部１２Ａにおいては、図８に示すように、開口穴１５が形成された箇所の図心Ｇ’は開口穴１５が形成されていない箇所の図心Ｇからｅ’だけオフセットしている。また、ボウルーフ１２は上に凸の放物線的な変形モードとなるため、合力として図心Ｇには引張力Ｐが作用している。これらオフセットと引張力Ｐとにより、開口穴１５付近には、開口穴１５を挟んで両側に局部モーメントＭ”（＝Ｐ・ｅ’）が作用する。
【００３１】
また、ボウルーフ１２が上に凸の放射線的に変形することにより、ボウルーフ１２には車幅方向中央部を最大とする全体曲げモーメントＭが作用する。
【００３２】
以上の局部モーメントＭ’，Ｍ”及び全体モーメントＭを重ね合わせると、図９に示すようなＢＭＤ(Bendinng Moment Diagram)となる。切欠き１４及び開口穴１５の部分では、局部モーメントＭ’，Ｍ”と全体モーメントＭの和が負荷されることと、断面係数が一般部（切欠き１４や開口穴１５が形成されていない部分）より小さくなっているので、弾性変形が促進される。
【００３３】
このため、特に切欠き１４が形成された部分では、ボウルーフ１２の上部が口開きを起こし、ボウルーフ１２は車体内側へ屈曲し、ルーフパネル１１との間でクリアランスを確保しながら変形する。その結果、高温状態から解放された場合、マスチック硬化によるルーフパネル１１の下方への引き込みが回避され、ルーフパネル１１の外観品質の低下を未然に防ぐことができる。
【００３４】
本実施例によれば、切欠き１４が、車幅方向に沿って、車体中心から、ボウルーフ１２のサイドルーフレール１３への接続点までの距離を１００％としたとき、６０％の位置付近に形成されているので、高温状態においても、ルーフパネル１１とボウルーフ１２との間のクリアランスを確保することができる。一般的な車両は、車体中心から６０％外側ではルーフパネル１１は急傾斜となっており、もし、当該位置に切欠き１４が形成されていないと、高温状態に晒されたときに、ボウルーフ１２とルーフパネルとの間にクリアランスを確保するのが難しくなるからである。
【００３５】
また、本実施例によれば、ボウルーフ１２の車幅方向端部１２Ａに開口穴１５を形成したので、開口部１５の両側に生じる局部モーメントＭ”は、ボウルーフ１２を車体外側へ変形させようとする方向に作用する。その結果、ボウルーフ１２とルーフパネルとの間のクリアランスを確実に維持することができる。
【実施例２】
【００３６】
図１０は実施例２を示している。本実施例では、ボウルーフ１２の上面開放部（逆ハット型を成したボウルーフ１２の上部開放部）が平板２０で塞がれており、平板２０に脆弱部として開口部２１が形成されている。この開口部２１は、車体中心から、ボウルーフ１２のサイドルーフレール１３への接続点までの距離を１００％としたとき、６０％の位置付近に形成されている。
【００３７】
このような開口部２１を形成した場合も、実施例１と同様な作用効果を得ることができる。また、本実施例の場合は、単純形状の開口部２１を形成するだけであるから、加工が極めて容易である。
【００３８】
以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、上記各実施例は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記各実施例の構成にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本発明に含まれることは勿論である。
【００３９】
例えば、実施例１において、ボウルーフ１２の両側壁（断面Ｕ字型の部分１２Ａの両側壁）１２Ｄに、第１脆弱部を成す開口として、切欠き１４の代わりに、貫通した穴を形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】ルーフパネルとボウルーフを取り外したときの車体の斜視図である。
【図２】実施例１によるボウルーフの要部を示す正面図である。
【図３】図２のＳＡ−ＳＡ線に沿った断面図である。
【図４】図２のＳＢ−ＳＢ線に沿った断面図である。
【図５】図２のＳＣ−ＳＣ線に沿った断面図である。
【図６】ボウルーフの車幅方向端部の底面図である。
【図７】ボウルーフに形成された切欠き付近を拡大して示した図である。
【図８】ボウルーフの車幅方向端部付近を拡大して示した図である。
【図９】局部モーメントＭ’，Ｍ”及び全体モーメントＭについてのＢＭＤを示す図である。
【図１０】実施例２によるボウルーフの要部を示す正面図である。
【図１１】従来技術によるルーフ構造を示しており、（ａ）はルーフパネルとボウルーフの位置関係を示す図、（ｂ）は高温状態においてルーフパネルが変形する様子を示す図、（ｃ）は高温状態においてボウルーフが変形する様子を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０ 車体
１１ ルーフパネル
１２ ボウルーフ
１４ 切欠き
１５ 開口穴
１３ サイドルーフレール
２０ 平板
２１ 開口部
Ｇ 本来の図心
Ｇ’ オフセットした図心
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車幅方向両側端部が略クランク状に折り曲げられたルーフパネルと、前記ルーフパネルの下側に車幅方向に配置され該ルーフパネルを支持するとともに、前記ルーフパネルと共に閉断面を形成するボウルーフと、前記ルーフパネル及び前記ボウルーフの車幅方向両側端部の外側に配置されルーフパネル及びボウルーフの車幅方向両側端を支持するサイドルーフレールとを備えた自動車のルーフ構造であって、
前記ルーフパネルと前記ボウルーフは、前記サイドルーフレールより線膨張係数が大きな材質で成形され、
前記ボウルーフには、当該ボウルーフの長手方向に対して略垂直な方向の断面の図心よりも上側の位置に、当該ボウルーフに加わる曲げに対する第１脆弱部が形成されていることを特徴とする自動車のルーフ構造。
【請求項２】
前記第１脆弱部は、前記ボウルーフの側面に形成された開口であることを特徴とする請求項１に記載の自動車のルーフ構造。
【請求項３】
前記脆弱部は、車体幅方向中心から、前記ボウルーフの前記サイドルーフレールへの接続点までの距離を１００％としたとき、６０％の位置付近に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動車のルーフ構造。
【請求項４】
前記ボウルーフには、前記第１脆弱部よりも車幅方向外側で且つ当該ボウルーフの図心よりも上側の位置に、第２脆弱部が形成されていることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の自動車のルーフ構造。
【請求項５】
前記ボウルーフの上面開放部が平板で塞がれている場合は、前記第１脆弱部は、前記平板に開口部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の自動車のルーフ構造。
【請求項１】
車幅方向両側端部が略クランク状に折り曲げられたルーフパネルと、前記ルーフパネルの下側に車幅方向に配置され該ルーフパネルを支持するとともに、前記ルーフパネルと共に閉断面を形成するボウルーフと、前記ルーフパネル及び前記ボウルーフの車幅方向両側端部の外側に配置されルーフパネル及びボウルーフの車幅方向両側端を支持するサイドルーフレールとを備えた自動車のルーフ構造であって、
前記ルーフパネルと前記ボウルーフは、前記サイドルーフレールより線膨張係数が大きな材質で成形され、
前記ボウルーフには、当該ボウルーフの長手方向に対して略垂直な方向の断面の図心よりも上側の位置に、当該ボウルーフに加わる曲げに対する第１脆弱部が形成されていることを特徴とする自動車のルーフ構造。
【請求項２】
前記第１脆弱部は、前記ボウルーフの側面に形成された開口であることを特徴とする請求項１に記載の自動車のルーフ構造。
【請求項３】
前記脆弱部は、車体幅方向中心から、前記ボウルーフの前記サイドルーフレールへの接続点までの距離を１００％としたとき、６０％の位置付近に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動車のルーフ構造。
【請求項４】
前記ボウルーフには、前記第１脆弱部よりも車幅方向外側で且つ当該ボウルーフの図心よりも上側の位置に、第２脆弱部が形成されていることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の自動車のルーフ構造。
【請求項５】
前記ボウルーフの上面開放部が平板で塞がれている場合は、前記第１脆弱部は、前記平板に開口部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の自動車のルーフ構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−１４３４０７（Ｐ２００９−１４３４０７Ａ）
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２３１６８（Ｐ２００７−３２３１６８）
【出願日】平成１９年１２月１４日（２００７．１２．１４）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１４日（２００７．１２．１４）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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