JP6791294B2 - Vehicle roof structure and its design method - Google Patents

Description

本発明は、車両用ルーフ構造及びその設計方法に関し、ルーフパネルの積雪強度を向上させる技術に関する。 The present invention relates to a vehicle roof structure and a design method thereof, and relates to a technique for improving the snow cover strength of a roof panel.

自動車用パネルはルーフパネルと呼ばれる外板部品と、フロアやダッシュロアなどの内板部品のことであり、投影面積が広い部品群である。そのため、板厚の低減による軽量化の割合は、他の骨格系部品と比較しても格段に大きい。その中でもルーフパネルは特にバンやミニバンなどで大きな投影面積を持つことから、薄板化による車体軽量化の効果が大きい。また、優れた操安性や走りの楽しさの志向から、車体の低重心化が要求される傾向にあるため、ルーフの軽量化のニーズは特に強い。
ここでルーフの最大の要求性能は積雪強度性能である。積雪強度とは、屋外を走行あるいは駐停車している際にルーフに積雪し、その重みでルーフパネルが反転し永久変形を起こしてしまう（パネルが元に戻らない）のを防ぐために必要な強度のことである。そのため、積雪強度性能は、ルーフを構成する部品にのみ要求される、特別な性能である。なお、ここでの強度は、パネルの反転（バックリング）にかかわるため、剛性の一種と考えてよい。 Automobile panels are outer panel parts called roof panels and inner panel parts such as floors and dash lowers, and are a group of parts with a wide projected area. Therefore, the ratio of weight reduction by reducing the plate thickness is much larger than that of other skeletal parts. Among them, the roof panel has a large projected area, especially in vans and minivans, so the effect of reducing the weight of the vehicle body by thinning the plate is great. In addition, there is a tendency for the center of gravity of the vehicle body to be lowered due to the desire for excellent maneuverability and enjoyment of driving, so there is a particularly strong need for weight reduction of the roof.
Here, the maximum required performance of the roof is the snow strength performance. The snow strength is the strength required to prevent snow from accumulating on the roof when traveling outdoors or parking and stopping, causing the roof panel to invert and permanently deform (the panel cannot be restored) due to the weight of the snow. That is. Therefore, the snow strength performance is a special performance required only for the parts constituting the roof. Since the strength here is related to the inversion (buckling) of the panel, it can be considered as a kind of rigidity.

ここで、特許文献１には、パネルの裏面全面に粘着性を有する熱硬化型補強シートを貼り付け、パネル表面の塗装焼き付け時に補強シートを発泡硬化させて、吸音とパネル補強を同時に行うことが記載されている。
また、特許文献２には、ルーフ積雪に対する補強方法として、ルーフパネルにルーフレールアウタを予め組み付けてルーフ部品を作製し、そのルーフ部品をキャブサイドのルーフレールインナに取り付けることが記載されている。 Here, in Patent Document 1, a thermosetting reinforcing sheet having adhesiveness is attached to the entire back surface of the panel, and the reinforcing sheet is foam-cured at the time of painting and baking on the panel surface to simultaneously perform sound absorption and panel reinforcement. Are listed.
Further, Patent Document 2 describes that, as a method of reinforcing against snow cover on the roof, a roof rail outer is assembled in advance on a roof panel to produce a roof component, and the roof component is attached to a roof rail inner on the cab side.

特開平９−１０４３６５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-104365 特開平４−６３７７３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-63773

車体軽量化のためにルーフパネルを薄板化しながら積雪強度を向上させるためには、積雪による分布荷重負荷への剛性を高める観点で、ルーフパネルの断面係数を高めることが有効である。その手法として、例えばビード形状を配することが行われることがある。ただし、ルーフパネルにビードを形成すると、車内のこもり音を引き起こしたり、見栄えが良くなったりなどの理由で避けられる場合がある。また、ルーフの曲率半径を小さくすることも有効であるが、車のデザインバランスからも、ルーフは出っ張らない（曲率半径が大きい）形状が求められる。
更に、レインフォースを増やすことで剛性向上を図ることも出来るが、逆に質量増大に繋がるためレインフォースの数は最小限にしたい。
これらの背反するニーズと性能要件によって、ルーフパネルの薄板化は難しいのが課題である。 In order to improve the snow cover strength while thinning the roof panel in order to reduce the weight of the vehicle body, it is effective to increase the cross-sectional coefficient of the roof panel from the viewpoint of increasing the rigidity to the distributed load due to the snow cover. As the method, for example, a bead shape may be arranged. However, forming a bead on the roof panel may be avoided for reasons such as causing a muffled sound in the car or improving the appearance. It is also effective to reduce the radius of curvature of the roof, but from the design balance of the car, the roof is required to have a shape that does not protrude (the radius of curvature is large).
Furthermore, it is possible to improve the rigidity by increasing the reinforcement, but on the contrary, it leads to an increase in mass, so we want to minimize the number of reinforcements.
Due to these conflicting needs and performance requirements, it is difficult to thin the roof panel.

ここで、特許文献１では、ルーフ特有の積雪による部分的なたわみについて何ら考慮されておらず、ほぼパネル全面に熱硬化型補強シートを設けるため、コスト高に繋がると共に、パネル面積が大きくなるほど積雪による部分的なたわみに効果が小さくなるという問題がある。
また特許文献２に記載の技術は、剛性を確保しやすい狭い面積のルーフには有効であると思われるが、バンやミニバンなど広い面積のルーフでは車両長手方向の剛性が低下するため、その性能確保には効果が少ない。
また、張り剛性のような１点荷重負荷に対しては、その弱いポイントを補強する方法で対策は可能である。しかし、積雪はパネル面全体への分布荷重であるため、補強ポイントを絞り込むことは困難である。 Here, in Patent Document 1, no consideration is given to partial deflection due to snow accumulation peculiar to the roof, and since a thermosetting type reinforcing sheet is provided on almost the entire surface of the panel, it leads to high cost and the larger the panel area, the more snow accumulation occurs. There is a problem that the effect is reduced due to the partial deflection caused by.
Further, the technique described in Patent Document 2 seems to be effective for a roof having a narrow area where rigidity can be easily secured, but its performance is reduced in a roof having a large area such as a van or a minivan because the rigidity in the longitudinal direction of the vehicle decreases. There is little effect in securing.
Further, for a one-point load such as tension rigidity, it is possible to take measures by reinforcing the weak point. However, it is difficult to narrow down the reinforcement points because the snow cover is the distributed load on the entire panel surface.

本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、ルーフ構造において部品質量を増加させることなく、効果的に積雪強度を確保することを目的とする。 The present invention has been made by paying attention to the above points, and an object of the present invention is to effectively secure the snow cover strength without increasing the mass of parts in the roof structure.

課題を解決するために、本発明の一態様は、ルーフパネルと、上記ルーフパネルを下側から支持する複数のレインフォースと、を備える車両用ルーフ構造であって、上記ルーフパネルの下面に、樹脂層を有する補強シートを１枚又は２枚以上、部分的に配置し、各補強シートは、それぞれ上記複数のレインフォースのうちの一つのレインフォースと上記ルーフパネルとの間に介在して、上記複数のレインフォースのうちの一つのレインフォースにのみ支持されていることを要旨とする。 In order to solve the problem, one aspect of the present invention is a vehicle roof structure including a roof panel and a plurality of reinforcements that support the roof panel from below, and on the lower surface of the roof panel. One or two or more reinforcing sheets having a resin layer are partially arranged, and each reinforcing sheet is interposed between one of the plurality of reinforcements and the roof panel. The gist is that it is supported by only one of the above-mentioned plurality of reinforcements.

また、本発明の一態様は、ルーフパネルと、上記ルーフパネルを下側から支持する複数のレインフォースと、上記ルーフパネルの下側に配置される補強シートとを、備え、上記補強シートは樹脂層を有し、その補強シートを、上記ルーフパネルの下面に１枚又は２枚以上、部分的に配置し、各補強シートは、上記複数のレインフォースのうちの一つのレインフォースにのみ支持又はレインフォースに支持されないとする条件で、上記複数のレインフォースで支持された上記ルーフパネルに対し、上側から積雪荷重を負荷した際における、上記ルーフパネルのたわみ分布を求め、上記たわみ分布に基づき、上記補強シートを設けることで上記積雪荷重によるたわみが小さく且つたわみの分布が均一化すると推定される位置を、上記補強シートを設ける箇所とすることを要旨とする。 Further, one aspect of the present invention includes a roof panel, a plurality of reinforcements that support the roof panel from below, and a reinforcing sheet arranged under the roof panel, and the reinforcing sheet is made of resin. It has a layer, and one or more of the reinforcing sheets are partially arranged on the lower surface of the roof panel, and each reinforcing sheet is supported or supported only by one of the plurality of reinforcements. Under the condition that the roof panel is not supported by the reinforcement, the deflection distribution of the roof panel when a snow load is applied from above to the roof panel supported by the plurality of reinforcements is obtained, and based on the deflection distribution, the deflection distribution is obtained. The gist is that the position where the reinforcing sheet is provided is a position where the deflection due to the snow load is small and the distribution of the deflection is estimated to be uniform.

本発明の態様によれば、ルーフパネルとレインフォースの間に対し、部分的に樹脂層を有する補強シートを適切に配置することで、ルーフ構造の質量および部品点数を増加することなく、積雪強度の向上が可能となる。この結果、本発明の態様によれば、ルーフパネルのさらなる薄板化による軽量化を図ることも可能となる。 According to the aspect of the present invention, by appropriately arranging the reinforcing sheet having a resin layer partially between the roof panel and the reinforcement, the snow cover strength is not increased without increasing the mass and the number of parts of the roof structure. Can be improved. As a result, according to the aspect of the present invention, it is possible to reduce the weight by further thinning the roof panel.

ルーフパネルを示す図である。It is a figure which shows the roof panel. レインフォースの配置を示す平面図である。It is a top view which shows the arrangement of a reinforcement. レインフォースの断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of a reinforcement. レインフォースのマスチック接着剤との関係を示す上面図である。It is a top view which shows the relationship with the mastic adhesive of Reinforce. たわみ分布の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the deflection distribution. 補強シートの配置例を示す図である。It is a figure which shows the arrangement example of the reinforcing sheet. ルーフパネル、レインフォース及び補強シートの一例を示す、図６のＡ−Ａ′断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line AA'of FIG. 6 showing an example of a roof panel, reinforcement and reinforcing sheet. 補強シートを説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the reinforcement sheet. 実施例のモデルを示す図である。It is a figure which shows the model of an Example. 評価結果を示す図である。It is a figure which shows the evaluation result.

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
ここで、図面は模式的なものであり、厚さと平面寸法との関係、各層の厚さの比率等は現実のものとは異なる。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための構成を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の形状、構造等が下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
また各図には、実施例における寸法を併記した。その単位は全て［ｍｍ］である。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
Here, the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the plane dimension, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones. Further, the embodiments shown below exemplify a configuration for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention has the following shapes, structures, etc. of components. Not specific. The technical idea of the present invention may be modified in various ways within the technical scope specified by the claims stated in the claims.
In addition, the dimensions in the examples are also shown in each figure. The unit is all [mm].

本実施形態の車両用ルーフ構造は、ルーフパネルと、上記ルーフパネルを下側から支持する複数のレインフォースとを備える。
ルーフパネル１は、図１に示すように、上面（表面）が上側に凸の曲率半径を有する面形状となっている。
複数のレインフォース２は、ルーフパネル１の裏面側に当該裏面の面に沿って並ぶように配置される。具体的には、本実施形態のレインフォース２は、図２に示すように、ルーフパネル１の長手方向に沿って複数配置されている。 The vehicle roof structure of the present embodiment includes a roof panel and a plurality of reinforcements that support the roof panel from below.
As shown in FIG. 1, the roof panel 1 has a surface shape in which the upper surface (surface) has an upwardly convex radius of curvature.
The plurality of reinforcements 2 are arranged on the back surface side of the roof panel 1 so as to be lined up along the back surface. Specifically, as shown in FIG. 2, a plurality of reinforcements 2 of the present embodiment are arranged along the longitudinal direction of the roof panel 1.

レインフォース２は、例えば図３に示すようなハット型の断面形状となっていて、中央部２ａと、中央部２ａの幅方向両側に位置する左右の取付け面部２ｂとから構成されている。
そして、レインフォース２は、図４に示すように、左右の取付け面部２ｂに対し、長手方向に向けて所定間隔で配置されたマスチック接着剤３でルーフパネル１の裏面(下面)に取り付けられた構造となっている。
また、レインフォース２の長手方向端部は、不図示の車体フレームに固定されている。
以上のルーフパネル１及びレインフォース２は、上記構造に限定されず、公知の車両ルーフ用構造を採用しても構わない。 The reinforcement 2 has a hat-shaped cross-sectional shape as shown in FIG. 3, for example, and is composed of a central portion 2a and left and right mounting surface portions 2b located on both sides of the central portion 2a in the width direction.
Then, as shown in FIG. 4, the reinforcement 2 was attached to the back surface (lower surface) of the roof panel 1 with a mastic adhesive 3 arranged at predetermined intervals in the longitudinal direction with respect to the left and right attachment surface portions 2b. It has a structure.
Further, the longitudinal end portion of the reinforcement 2 is fixed to a vehicle body frame (not shown).
The roof panel 1 and the reinforcement 2 are not limited to the above structure, and a known vehicle roof structure may be adopted.

上記のルーフ構造に対し、ルーフパネル１に対し上方から積雪荷重（等分布荷重）を負荷したときのパネルのたわみ分布を求める。たわみ分布は、実験によって求めても良いし、コンピュータを用いたＣＡＥその他の構造解析によって変位コンター図を演算することで求めても良い。
次に、求めたたわみ分布から、一番たわみやすい、つまり一番たわむ箇所である第１の箇所Ｔ１と、２番目にたわみやすい、つまり２番目にたわむ箇所である第２の箇所Ｔ２を特定する。
この第１の箇所Ｔ１及び第２の箇所Ｔ２の特定も、コンピュータによる自動演算で特定するようにしても良い。 For the above roof structure, the deflection distribution of the panel when a snow load (equally distributed load) is applied to the roof panel 1 from above is obtained. The deflection distribution may be obtained by an experiment or by calculating a displacement contour diagram by CAE or other structural analysis using a computer.
Next, from the obtained deflection distribution, the first portion T1 that is the most flexible, that is, the most flexible portion, and the second portion T2, which is the second most flexible portion, that is, the second flexible portion, are specified. ..
The identification of the first portion T1 and the second portion T2 may also be specified by an automatic calculation by a computer.

本実施形態の場合には、構造上、長手方向中央部側がたわみやすく、ＣＡＥ解析によって図５中、符号Ｔ１，Ｔ２の位置でたわみが最大となったとする。すなわち、Ｔ１，Ｔ２が、一番たわみ易い箇所と二番目にたわみ易い箇所となる。また図５中、Ｔ３は、たわみが小さい箇所である。
本実施形態では、図５中、二つのたわみ最大部Ｔ１，Ｔ２の間に位置するレインフォース２に支持させるようにして、補強シート４を配置する（図５の符号Ｒの位置に配置）。特にレインフォース２の長手方向中央部側でたわみが大きいので、レインフォース２の長手方向中央部位置に補強シート４を配置させている。 In the case of the present embodiment, it is assumed that the central portion in the longitudinal direction is structurally easy to bend, and the CAE analysis shows that the deflection is maximized at the positions of reference numerals T1 and T2 in FIG. That is, T1 and T2 are the most flexible portion and the second most flexible portion. Further, in FIG. 5, T3 is a portion where the deflection is small.
In the present embodiment, the reinforcing sheet 4 is arranged so as to be supported by the reinforcement 2 located between the two maximum deflection portions T1 and T2 in FIG. 5 (arranged at the position of reference numeral R in FIG. 5). In particular, since the deflection is large on the central portion side in the longitudinal direction of the reinforcement 2, the reinforcing sheet 4 is arranged at the central portion in the longitudinal direction of the reinforcement 2.

すなわち、図６及び、そのＡ−Ａ断面図である図７のように、ルーフパネル１の裏面と、長手方向中央部に位置するレインフォース２との間に、１枚の補強シート４を介在させる。この例では、ルーフパネル１の裏面に補強シート４を貼り付け、補強シート４の下面とレインフォース２との隙間にマスチック接着剤３を介装させることで取り付けている。隙間が形成されない場合には、マスチック接着剤３を介装させなくても良い。
ここで、補強シート４の大きさは限定されないが、平面視で一つのレインフォース２とだけと重なる大きさとする。ただし、補強シート４は軽量ではあるが、補強シート４自体の質量を考慮すると、車体軽量化の観点では当然面積が小さい方が好ましい。補強シート４は、矩形形状で３００ｍｍ×６００ｍｍまでの大きさであれば、レインフォース２を増やすよりも質量増加を小さく抑えられる。 That is, as shown in FIG. 6 and FIG. 7 which is a cross-sectional view taken along the line AA, one reinforcing sheet 4 is interposed between the back surface of the roof panel 1 and the reinforcement 2 located at the center in the longitudinal direction. Let me. In this example, the reinforcing sheet 4 is attached to the back surface of the roof panel 1, and the mastic adhesive 3 is interposed in the gap between the lower surface of the reinforcing sheet 4 and the reinforcement 2. If no gap is formed, it is not necessary to interpose the mastic adhesive 3.
Here, the size of the reinforcing sheet 4 is not limited, but is set to a size that overlaps with only one reinforcement 2 in a plan view. However, although the reinforcing sheet 4 is lightweight, it is naturally preferable that the reinforcing sheet 4 has a small area from the viewpoint of reducing the weight of the vehicle body in consideration of the mass of the reinforcing sheet 4 itself. If the reinforcing sheet 4 has a rectangular shape and a size of up to 300 mm × 600 mm, the mass increase can be suppressed to be smaller than that of increasing the reinforcement 2.

また補強シート４は、矩形形状で１００ｍｍ×２００ｍｍ以上の大きさがあることが好ましい。
また、使用する補強シート４の枚数は１枚が一番効果的である。それは、たわみの大きい２つ部位の間に貼付することで、両側のたわみ成長を抑制し、積雪負荷におけるパネル反転のきっかけを除去できるからである。またこれによって、面全体のたわみ分布も均一化に近づく。
補強シート４の枚数を増やす場合に、例えば、たわみの小さい部位と大きい部位の間にも貼付けた場合、たわみの成長が偏ってしまい、新たな反転ポイントを発生させてしまう恐れがある。 Further, it is preferable that the reinforcing sheet 4 has a rectangular shape and a size of 100 mm × 200 mm or more.
Further, one reinforcing sheet 4 is most effective. This is because by attaching it between two parts with large deflection, it is possible to suppress the deflection growth on both sides and eliminate the trigger for panel reversal under snow load. This also brings the deflection distribution of the entire surface closer to uniform.
When increasing the number of the reinforcing sheets 4, for example, when the reinforcing sheet 4 is attached between a portion having a small deflection and a portion having a large deflection, the growth of the deflection is biased, and a new reversal point may be generated.

ルーフパネル１の裏面（下面）から補強する上記の補強シート４は、樹脂層を有する。補強シート４は、樹脂層のみから構成されていても良いし、図８に示すように、樹脂層４ａの他に他の層が積層されていても良い。
図８に例示される補強シート４は、樹脂層４ａと、樹脂層４ａの表面(上面)に設けられた粘着層４ｂとを備える。図８に例示される補強シート４は、更に、樹脂層４ａの変形を抑える目的で、拘束層４ｃを有する。拘束層４ｃは、樹脂層４ａと粘着層４ｂとの間に設けても良い。この拘束層４ｃを有することが好ましいが、拘束層４ｃを有していなくても良い。 The reinforcing sheet 4 that reinforces from the back surface (lower surface) of the roof panel 1 has a resin layer. The reinforcing sheet 4 may be composed of only the resin layer, or as shown in FIG. 8, another layer may be laminated in addition to the resin layer 4a.
The reinforcing sheet 4 illustrated in FIG. 8 includes a resin layer 4a and an adhesive layer 4b provided on the surface (upper surface) of the resin layer 4a. The reinforcing sheet 4 illustrated in FIG. 8 further has a restraining layer 4c for the purpose of suppressing deformation of the resin layer 4a. The restraint layer 4c may be provided between the resin layer 4a and the adhesive layer 4b. It is preferable to have the restraint layer 4c, but it is not necessary to have the restraint layer 4c.

樹脂層４ａを構成する樹脂は、硬化型樹脂が好ましい。硬化型樹脂としては光硬化型樹脂と熱硬化型樹脂が考えられるが、熱硬化型樹脂が通常使用される。
樹脂層４ａを熱硬化型樹脂で構成する場合、樹脂層４ａは、例えばエポキシ樹脂などの熱硬化型樹脂に発泡剤を含有して構成される。発泡剤を含有しなくても良いが、発泡剤を含有した場合、ルーフパネル１の表面を焼き付け塗装する際の加熱で発泡剤が発泡して層厚が増加することで、レインフォース２との隙間がより有効に無くすことが出来ると共に、焼き付け塗装後の空冷において樹脂を硬化させることが出来る。
拘束層４ｃは、例えばカーボンフィバーやガラス繊維、不織布、金属箔などで構成すればよい。
粘着層４ｂは、シールの粘着層と同様の機能を持ちルーフパネルと粘着させて施工し、塗装加熱後も剥離しない性能を持つものであれば、特に制限はされない。 The resin constituting the resin layer 4a is preferably a curable resin. As the curable resin, a photocurable resin and a thermosetting resin can be considered, but a thermosetting resin is usually used.
When the resin layer 4a is composed of a thermosetting resin, the resin layer 4a is composed of a thermosetting resin such as an epoxy resin containing a foaming agent. It is not necessary to contain a foaming agent, but when a foaming agent is contained, the foaming agent foams due to heating when the surface of the roof panel 1 is baked and painted, and the layer thickness increases. The gap can be eliminated more effectively, and the resin can be cured by air cooling after baking and painting.
The restraining layer 4c may be made of, for example, carbon fiber, glass fiber, non-woven fabric, metal foil, or the like.
The adhesive layer 4b is not particularly limited as long as it has the same function as the adhesive layer of the seal, is applied by adhering to the roof panel, and has a performance of not peeling even after heating the coating.

ここで、補強シート４を貼り付けることで、その部分のパネル剛性が局所的に高くなるので、その条件で構造解析を行って補強シート４の配置箇所を特定するようにしても良い。ただし、上述のようにたわみの大きい２カ所の部位に近い位置に１枚又は２枚の補強シート４を配置することが、簡便で且つ質量増を抑えつつ、積雪強度の向上効果を効果的に発現させることが出来る。
なお、後述の実施例ＰＰ３のように、たわみが最大の２カ所の位置にそれぞれ、レインフォース２に支持させずに補強シート４を貼り付けても積雪強度が向上する。このように補強シート４を部分的に貼り付けても良い。 Here, since the panel rigidity of the portion is locally increased by attaching the reinforcing sheet 4, structural analysis may be performed under that condition to specify the location where the reinforcing sheet 4 is arranged. However, as described above, arranging one or two reinforcing sheets 4 at positions close to the two places where the deflection is large is convenient and suppresses the increase in mass, and effectively improves the snow cover strength. It can be expressed.
It should be noted that the snow cover strength is improved even if the reinforcing sheet 4 is attached to the two positions where the deflection is maximum, without being supported by the reinforcement 2, as in the example PP3 described later. The reinforcing sheet 4 may be partially attached in this way.

すなわち、複数の補強シート４を、ルーフパネル１の下面に１枚又は２枚以上、部分的に配置し、各補強シート４は、複数のレインフォース２のうちの一つレインフォース２にのみ支持又はレインフォース２に支持されないとする条件を解析条件とする。好ましくは、解析条件を、複数のレインフォース２のうちの一つレインフォース２にのみ支持させる条件とする。そして、複数のレインフォース２で支持されたルーフパネル１に対し、上側から積雪荷重を負荷した際における、上記ルーフパネル１のたわみ分布を求め、たわみ分布に基づき、補強シート４を設けることで上記積雪荷重によるたわみが小さく且つたわみの分布が均一化すると推定される位置を、補強シート４を設ける箇所とするようにしても良い。補強シート４の数は、１枚又は２枚が好ましい。 That is, a plurality of reinforcing sheets 4 are partially arranged on the lower surface of the roof panel 1, and each reinforcing sheet 4 is supported only by one of the plurality of reinforcements 2. Alternatively, the analysis condition is a condition that is not supported by the reinforcement 2. Preferably, the analysis condition is a condition in which only one of the plurality of reinforcements 2 is supported by the reinforcement 2. Then, the deflection distribution of the roof panel 1 when a snow load is applied from above to the roof panel 1 supported by the plurality of reinforcements 2 is obtained, and the reinforcing sheet 4 is provided based on the deflection distribution. The position where the reinforcing sheet 4 is provided may be set at a position where the deflection due to the snow load is small and the distribution of the deflection is estimated to be uniform. The number of the reinforcing sheets 4 is preferably one or two.

但し、補強シート４をレインフォース２に支持させた方が、車体振動に対する取付け強度が高くなるので好ましい。
ここで、積雪強度は、ルーフパネル１のパネル全体に等分布荷重が付加された状態で、荷重上昇した際にパネルのバックリングが起こる荷重値で評価される。バックリング発生荷重が高い方が、性能は優位、つまり積雪が増えてもパネルが反転しにくいと評価される。 However, it is preferable that the reinforcing sheet 4 is supported by the reinforcement 2 because the mounting strength against vehicle body vibration is high.
Here, the snow cover strength is evaluated by a load value at which the panel buckling occurs when the load increases with an evenly distributed load applied to the entire panel of the roof panel 1. It is evaluated that the higher the buckling generated load, the superior the performance, that is, the panel is less likely to reverse even if the snowfall increases.

なお、似た性能として張り剛性があるが、こちらはある１点に荷重が加わった場合のパネル剛性であるので、その部位のみの対策で良い。ただし、積雪強度はパネル全体にかかる分布荷重に対しての性能であるため、その点が異なる。
そして、本実施形態では、積雪荷重負荷時にパネルのたわみが大きい箇所を見出し、その最大部と２番目に大きい部位の中間の位置でかつレインフォース２と重なる範囲に補強シート４を配することで、質量増を抑えつつ、積雪強度を効果的に向上させることが可能となる。 In addition, although there is tension rigidity as a similar performance, this is the panel rigidity when a load is applied to a certain point, so it is sufficient to take measures only for that part. However, the snow strength is different because it is the performance against the distributed load applied to the entire panel.
Then, in the present embodiment, a portion where the panel is greatly deflected when a snow load is applied is found, and the reinforcing sheet 4 is arranged at a position between the maximum portion and the second largest portion and in a range overlapping with the reinforcement 2. , It is possible to effectively improve the snow cover strength while suppressing the mass increase.

以上のように、本実施形態にあっては、車のデザインに影響されず、パネル裏面に軽量で高剛性な樹脂層４ａを有する補強シート４を適切に部分配置することで、部品質量を増加させることなく、ルーフ構造に対し効果的に積雪強度を確保させることが可能となる。
すなわち、本実施形態によれば、ルーフパネル１とレインフォース２の間に対し、部分的に樹脂層４ａを有する補強シート４を配置することで、ルーフ構造の質量および部品点数を増加することなく、積雪強度を向上できる。この結果、本実施形態によれば、ルーフパネル１のさらなる薄板化による軽量化を図ることも可能となる。 As described above, in the present embodiment, the mass of the parts is increased by appropriately partially arranging the reinforcing sheet 4 having the lightweight and highly rigid resin layer 4a on the back surface of the panel without being influenced by the design of the car. It is possible to effectively secure the snow cover strength for the roof structure without causing it.
That is, according to the present embodiment, by arranging the reinforcing sheet 4 partially having the resin layer 4a between the roof panel 1 and the reinforcement 2, the mass of the roof structure and the number of parts are not increased. , The snow strength can be improved. As a result, according to the present embodiment, it is possible to reduce the weight by further thinning the roof panel 1.

図２に示したルーフ部品を模擬した、投影で１５００Ｗ×２５００Ｌ ｍｍの大きさのＣＡＥモデルを設定する。ルーフパネル１の形状は、図１に示すように、Ｗ方向はＲ５０００ｍｍ、Ｌ方向はＲ２００００ｍｍの２方向に曲率を持つ単純形状とした。パネルの板厚は０．６０ｍｍとした。
さらにルーフパネル１の裏面には、実部品を模して、ハット形状のレインフォース２を等間隔で５本配置した（図２参照）。図３及び図４に示すように、レインフォース２の断面形状はハット型で全長同じ断面形状である。 A CAE model having a size of 1500 W × 2500 L mm is set by projection, simulating the roof component shown in FIG. As shown in FIG. 1, the shape of the roof panel 1 is a simple shape having curvatures in two directions, R5000 mm in the W direction and R20000 mm in the L direction. The plate thickness of the panel was 0.60 mm.
Further, on the back surface of the roof panel 1, five hat-shaped reinforcements 2 were arranged at equal intervals, imitating actual parts (see FIG. 2). As shown in FIGS. 3 and 4, the cross-sectional shape of the reinforcement 2 is a hat type and has the same total length.

ここで、図６のＡ−Ａ’断面である図７に示すように、ルーフパネル１とレインフォース２との間に配されるマスチック接着剤３については、マスチック接着剤３の弾性挙動を反映させるため、マスチック接着剤３を、ヤング率を持つビーム要素として、レインフォース２のフランジと補強シート４との間に設定した。
また、補強シート４は、図７に示すようにモデル化した。補強シート４はルーフパネル１とマスチック接着剤３との間に配置し、マスチック接着剤３側をシェル要素で、ルーフパネル１側をビーム要素で構成した。この例では、補強シート４が樹脂層のみから構成され、その樹脂層が熱硬化型樹脂からなることを補強シートの条件として設定した。
まず図６のモデルで積雪荷重を負荷すると、たわみの最大部位が分かる。すなわち、この例では、図５のように、中央部のレインフォース２の両側がたわみ最大部Ｔ１，Ｔ２となる。 Here, as shown in FIG. 7, which is a cross section of AA'in FIG. 6, the mastic adhesive 3 arranged between the roof panel 1 and the reinforcement 2 reflects the elastic behavior of the mastic adhesive 3. A mastic adhesive 3 was set between the flange of the reinforcement 2 and the reinforcing sheet 4 as a beam element having a Young's modulus.
Further, the reinforcing sheet 4 was modeled as shown in FIG. The reinforcing sheet 4 was arranged between the roof panel 1 and the mastic adhesive 3, and the mastic adhesive 3 side was composed of a shell element and the roof panel 1 side was composed of a beam element. In this example, it is set as a condition of the reinforcing sheet that the reinforcing sheet 4 is composed of only a resin layer and the resin layer is made of a thermosetting resin.
First, when a snow load is applied with the model of FIG. 6, the maximum part of deflection can be found. That is, in this example, as shown in FIG. 5, both sides of the reinforcement 2 in the central portion are the maximum deflection portions T1 and T2.

そして、図９に示すような検討実施モデルを作成した。
「ＰＰ無し」は、補強シート４の無いモデルである。
「ＰＰ１」は、二つのたわみ最大部の間に位置する中央のレインフォース２に１枚の補強シート４を支持させて配置したモデルである。
「ＰＰ２」は、更に、「ＰＰ１」に対し、たわみ最大部以外にも２枚の補強シート４を配置したモデルである。
「ＰＰ３」は、レインフォース２の無い部位であって最大たわみ部に配置したモデルである。 Then, a study implementation model as shown in FIG. 9 was created.
"No PP" is a model without the reinforcing sheet 4.
The "PP1" is a model in which one reinforcing sheet 4 is supported by a central reinforcement 2 located between two maximum deflection portions.
The "PP2" is a model in which two reinforcing sheets 4 are arranged in addition to the maximum deflection portion with respect to the "PP1".
"PP3" is a model in which the reinforcement 2 is not provided and is arranged in the maximum deflection portion.

以上の４つの検討実施モデルについて評価を実施した。
評価は積雪負荷解析にて行った。負荷は、ルーフパネル１全面を対象に、車両高さ方向に平行に等分布荷重を下向きに負荷した。
そして、ルーフパネル１が反転した後の最大たわみ部における変位と負荷荷重の曲線にて評価した。積雪強度の優劣は、パネル変位が急激に増加する荷重（バックリング荷重）の高低で評価した。
図１０にその結果を示す。 The above four study implementation models were evaluated.
The evaluation was performed by snow load analysis. As the load, an evenly distributed load was applied downward in parallel with the vehicle height direction over the entire surface of the roof panel 1.
Then, it was evaluated by the curve of the displacement and the load in the maximum deflection portion after the roof panel 1 was inverted. The superiority or inferiority of the snow strength was evaluated by the height of the load (buckling load) in which the panel displacement suddenly increased.
The result is shown in FIG.

図１０から分かるように、２つのたわみ最大部に１枚だけ補強シート４を配置した場合が、最も反転荷重が高く、積雪強度性能に最も優れることが分かる。
ＰＰ２とＰＰ３は、ほぼ同程度の積雪強度性能となっているが、ＰＰ１の方が優れており、補強シート４の数は少ない方が好ましいことが分かる。なお、ＰＰ２の場合には、たわみが大きくない部分も補強シート４で補強してしまい、剛性の分布がその分、ＰＰ１に比べて若干悪くなっている。
ただし、いずれの場合も補強シート４を貼り付けることで、積雪強度が向上しているので、軽量化を考えると、少ない枚数で積雪強度性能を向上させることが好ましいことが分かる。すなわち、設ける補強シート４は２枚以下、好ましくは１枚で適切な配置位置を求めることが好ましい。 As can be seen from FIG. 10, it can be seen that when only one reinforcing sheet 4 is arranged in the two maximum deflection portions, the reversal load is the highest and the snow strength performance is the best.
It can be seen that PP2 and PP3 have almost the same snow strength performance, but PP1 is superior, and it is preferable that the number of reinforcing sheets 4 is small. In the case of PP2, the portion where the deflection is not large is also reinforced by the reinforcing sheet 4, and the distribution of rigidity is slightly worse than that of PP1.
However, in either case, the snow strength is improved by attaching the reinforcing sheet 4, so that it is preferable to improve the snow strength performance with a small number of sheets in consideration of weight reduction. That is, it is preferable to obtain an appropriate arrangement position with two or less, preferably one reinforcing sheet 4.

１ ルーフパネル
２ レインフォース
３ マスチック接着剤
４ 補強シート
４ａ 樹脂層
４ｂ 粘着層
４ｃ 拘束層
Ｔ１，Ｔ２ たわみ最大部 1 Roof panel 2 Reinforce 3 Mastic adhesive 4 Reinforcing sheet 4a Resin layer 4b Adhesive layer 4c Restraint layers T1, T2 Maximum deflection

Claims (6)

ルーフパネルと、上記ルーフパネルを下側から支持する複数のレインフォースと、を備える車両用ルーフ構造であって、
上記複数のレインフォースはそれぞれ、マスチック接着剤で上記ルーフパネルの下面に取り付けられ、
上記ルーフパネルの下面に、樹脂層を有する補強シートを１枚又は２枚以上、部分的に配置して、当該補強シートを上記ルーフパネルの下面に接着し、
各補強シートは、それぞれ上記複数のレインフォースのうちの一つのレインフォースと上記ルーフパネルとの間に介在して、上記複数のレインフォースのうちの一つのレインフォースにのみ支持されていることを特徴とする車両用ルーフ構造。 A vehicle roof structure including a roof panel and a plurality of reinforcements that support the roof panel from below.
Each of the plurality of reinforcements is attached to the underside of the roof panel with a mastic adhesive.
One or two or more reinforcing sheets having a resin layer are partially arranged on the lower surface of the roof panel, and the reinforcing sheet is adhered to the lower surface of the roof panel.
Each reinforcing sheet is interposed between the reinforcement of one of the plurality of reinforcements and the roof panel, and is supported only by the reinforcement of one of the plurality of reinforcements. The characteristic roof structure for vehicles. 上記樹脂層を構成する樹脂は、硬化型樹脂であることを特徴とする請求項１に記載した車両用ルーフ構造。 The vehicle roof structure according to claim 1, wherein the resin constituting the resin layer is a curable resin. 上面視で、積雪荷重で上記ルーフパネルが一番たわみやすい第１の箇所と２番目にたわみやすい第２の箇所の両方に一番近いレインフォースとルーフパネルとの間にだけ上記補強シートを介在させたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した車両用ルーフ構造。 When viewed from above, the reinforcing sheet is interposed only between the reinforcement and the roof panel, which are closest to both the first location where the roof panel is most flexible due to the snow load and the second location where the roof panel is second most flexible. The vehicle roof structure according to claim 1 or 2, wherein the roof structure is provided. ルーフパネルと、上記ルーフパネルを下側から支持する複数のレインフォースと、上記ルーフパネルの下側に配置される補強シートとを、備え、
上記複数のレインフォースはそれぞれ、マスチック接着剤で上記ルーフパネルの下面に取り付けられ、
上記補強シートは樹脂層を有し、その補強シートを、上記ルーフパネルの下面に１枚又は２枚以上、部分的に配置して、当該補強シートを上記ルーフパネルの下面に接着し、各補強シートは、上記複数のレインフォースのうちの一つのレインフォースにのみ支持又はレインフォースに支持されないとする条件で、上記複数のレインフォースで支持された上記ルーフパネルに対し、上側から積雪荷重を負荷した際における、上記ルーフパネルのたわみ分布を求め、
上記たわみ分布に基づき、上記補強シートを設けることで上記積雪荷重によるたわみが小さく且つたわみの分布が均一化すると推定される位置を、上記補強シートを設ける箇所とすることを特徴とする車両用ルーフ構造の設計方法。 A roof panel, a plurality of reinforcements that support the roof panel from below, and a reinforcing sheet arranged under the roof panel are provided.
Each of the plurality of reinforcements is attached to the underside of the roof panel with a mastic adhesive.
The reinforcing sheet has a resin layer, and one or two or more of the reinforcing sheets are partially arranged on the lower surface of the roof panel, and the reinforcing sheet is adhered to the lower surface of the roof panel to reinforce each. The seat is loaded with a snow load from above on the roof panel supported by the plurality of reinforcements under the condition that the seat is supported by only one of the plurality of reinforcements or is not supported by the reinforcements. Obtaining the deflection distribution of the roof panel at the time of
A vehicle roof characterized in that, based on the above-mentioned deflection distribution, the above-mentioned reinforcing sheet is provided at a position where the above-mentioned deflection due to the snow load is small and the distribution of the deflection is estimated to be uniform. How to design the structure. 上記樹脂層を構成する樹脂は、硬化型樹脂であることを特徴とする請求項４に記載した車両用ルーフ構造の設計方法。 The method for designing a roof structure for a vehicle according to claim 4, wherein the resin constituting the resin layer is a curable resin. 上記補強シートを一枚とし、その補強シートを、上記複数のレインフォースのうちの一つレインフォースにのみ支持させる条件で、補強シートを設ける箇所を決定することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載した車両用ルーフ構造の設計方法。 Claim 4 or claim, wherein the reinforcing sheet is used as one sheet, and the location where the reinforcing sheet is provided is determined on the condition that the reinforcing sheet is supported by only one of the plurality of reinforcements. Item 5. The method for designing a roof structure for a vehicle according to item 5.

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