车辆的顶棚构造的制作方法

1.本发明涉及车辆的顶棚构造。


背景技术：

2.以往，为了在车辆的侧部被其他车辆碰撞(即侧面碰撞)时使顶棚承受较大的荷载，作为顶棚的加强部件，设有在一对顶棚侧轨之间架设的顶棚加强件(roof reinforce member)。
3.近年来，由于提出有为了使顶棚面板具有透光性、或取消顶棚加强件来提高顶棚的设计性等各种要求，需求由顶棚加强件以外的机构加强后的顶棚构造。因此，作为无顶棚加强件的构造，例如提出有专利文献1记载的顶棚构造等。
4.专利文献1记载的顶棚构造如图5～6所示，在车身的顶棚的外周具备中空框状框架51。该中空框状框架51是中空的矩形截面的框体，在载置于车身上端的前窗眉52、后窗眉53、以及一对顶棚侧轨54各自的上端的状态下，焊接于这些顶棚侧轨54等。该中空框状框架51代替顶棚加强件进行顶棚的加强。
5.但是，在专利文献1的车辆的顶棚构造中，由于中空框状框架51在上下方向上焊接于顶棚侧轨54，因此在车辆侧面碰撞时对顶棚侧轨54施加较大的荷载时，较大的剪切力作用于与中空框状框架51的焊接部分，导致焊接部分被破坏，担心荷载不再向中空框状框架51传递。在该情况下，难以维持车辆的侧面碰撞性能。
6.现有技术文献
7.专利文献
8.专利文献1：日本实用新型登记第3194846号公报


技术实现要素：

9.本发明的目的在于提供鉴于上述情况而完成的、即使不设置顶棚加强件也能够维持车辆的侧面碰撞性能的车辆的顶棚构造。
10.为了解决上述课题，本发明的车辆的顶棚构造为构成车辆的顶棚的顶棚构造，其特征在于，具备：一对顶棚侧轨，在车身的宽度方向上分离配置，并分别构成所述顶棚的侧部的骨架；前窗眉以及后窗眉，在所述车身的前后方向上分离配置，并分别构成所述顶棚的前端部以及后端部的骨架；顶棚面板，覆盖由所述一对顶棚侧轨、所述前窗眉、以及所述后窗眉形成的开口部；以及环状框架，与所述顶棚面板的周缘接合并支承该顶棚面板，所述环状框架与所述顶棚面板相比具有更高的刚性，配置于所述开口部的内侧，并结合于所述一对顶棚侧轨、所述前窗眉以及所述后窗眉。
附图说明
11.图1是本发明的实施方式的车辆的顶棚构造的分解立体图。
12.图2是图1的ii－ii线截面图。
13.图3是图1的iii－iii线截面图。
14.图4是表示构成图2～3的环状片材部分的强化纤维片材的构造的分解立体图。
15.图5是表示以往的车辆的顶棚构造的立体图。
16.图6是表示图5的中空框状框架焊接于顶棚侧轨的上表面的状态的截面图。
具体实施方式
17.以下，参照附图对本发明优选的一实施方式详细进行叙述。
18.如图1所示，本实施方式的车辆的顶棚构造是构成车辆的顶棚2的构造，具备在车身1的宽度方向y上分离配置的一对顶棚侧轨3、在车身1的前后方向x上分离配置的前窗眉4与后窗眉5、以及面板单元30。由一对顶棚侧轨3、前窗眉4以及后窗眉5形成顶棚2的矩形形状的开口部6，该开口部6被面板单元30封堵。
19.一对顶棚侧轨3在车身1的宽度方向y上分离配置，沿车身1的前后方向x延伸，以分别构成顶棚2的侧部的骨架(frame)。两侧的顶棚侧轨3分别具有向开口部6的内侧突出的突缘部15(参照图2)。
20.前窗眉4以及后窗眉5在车身1的前后方向x上分离配置，沿车身的1的宽度方向y延伸，以分别构成顶棚2的前端部以及后端部的骨架。前窗眉4以及后窗眉5也分别具有向开口部6的内侧突出的突缘部15(参照图3)。
21.面板单元30具备顶棚面板7以及环状(annular)框架8。
22.顶棚面板7具有能够覆盖由一对顶棚侧轨3、前窗眉4、以及后窗眉5形成的开口部6的构成。
23.具体而言，本实施方式的顶棚面板7由下述的双层面板构成，在该双层面板中，向车身1的外部露出的外面板71、与位于车身1的内部的内面板72夹着环状框架8在上下方向z上分离配置。
24.另外，在本实施方式中，作为顶棚面板7的例子，以具有外面板71以及内面板72的双层面板为例进行说明，但本发明不限于此，也可以仅为一层顶棚面板的外面板71。
25.构成顶棚面板7的外面板71以及内面板72由具有高的刚性(具体而言，高弯曲刚性以及高扭转刚性等)的透明或者半透明的合成树脂材料构成，并具有透光性，该合成树脂材料例如是由通过玻璃纤维强化后的透明的合成树脂构成的透明的frp等。此外，外面板71以及内面板72也可以在朝向车身1的内侧的内面分别铺设有用于调光以及隔热的膜。而且，内面板72也可以被实施特殊的处理，以通过透射光浮现希望的颜色、图案。
26.如图1～3所示，环状框架8具有能够与顶棚面板7的周缘接合且支承该顶棚面板7的构成。
27.环状框架8是通过具有与顶棚面板7相比更高的刚性(具体而言，高弯曲刚性以及高扭转刚性等)的材料(例如通过碳纤维强化后的合成树脂(cfrp)等纤维强化树脂)制造而成的环状的框体(具体而言为图1所示那样的大致矩形形状的框体)。环状框架8配置于图1的车身1的开口部6的内侧。如图2～3所示，环状框架8经由后述的紧固部(fastening portion)13以及对象侧的顶棚侧轨3等的突缘部15，与一对顶棚侧轨3在宽度方向y上邻接地结合，并且与前窗眉4以及后窗眉5在前后方向x上邻接地结合。
28.如图2～3所示，具体而言，环状框架8具备主体部9、以及与主体部9一体结合的紧
固部13。
29.主体部9具有中空闭合截面的截面形状，该中空闭合截面由沿着朝向顶棚2的开口部6的内侧的方向(即，宽度方向y或者前后方向x)延伸、且沿着顶棚面板7的外面板71以及内面板72的各周缘的面延伸并与各周缘接合的上下一对面板接合部10、以及从该面板接合部10沿车身1的上下方向z延伸的一对纵板部11形成。
30.主体部9的一对面板接合部10在上下方向z上分离配置，通过高刚性粘合剂26与外面板71以及内面板72稳固地粘合。
31.紧固部13从主体部9的外周面向朝向突缘部15的方向突出。紧固部13经由向开口部6的内侧突出的突缘部15分别紧固(fasten)于一对顶棚侧轨3、前窗眉4、以及后窗眉5。紧固部13通过与上述相同的高刚性粘合剂26，粘合于从顶棚侧轨3等延伸的各个突缘部15的上表面。
32.在本实施方式中，如图2所示，环状框架8的上端16位于与顶棚侧轨3的上端3a大致相同的高度。而且，环状框架8的下端17位于比突缘部15更靠下方。由此，环状框架8能够确保高度，且能够确保环状框架8的刚性。
33.此外，在本实施方式中，顶棚面板7中的外面板71的侧缘部71a延伸至紧固部13，重叠并紧固于该紧固部13的上表面，侧缘部71a以及紧固部13重叠并紧固于顶棚侧轨3的突缘部15的上表面。侧缘部71a与紧固部13之间、以及紧固部13与突缘部15之间，分别通过上述的高刚性粘合剂26粘合。由此，在车辆碰撞时，能够将顶棚侧轨3承受的荷载经由突缘部15向环状框架8以及顶棚面板7(具体而言，外面板71)传递。
34.而且，也可以是，除了上述的高刚性粘合剂26进行的粘合，还结合使用螺栓、铆钉等将侧缘部71a、紧固部13、以及紧固部13一同紧固。
35.此外，在本实施方式中，如图2所示，在顶棚面板7中的外面板71与环状框架8中的主体部9的面板接合部10接合的部分18、和外面板71的侧缘部71a紧固于紧固部13的部分19之间，由顶棚面板7与环状框架8形成有闭合截面的空间20。通过形成由外面板71以及环状框架8包围闭合截面的空间20的部分，从而能够加强紧固部13的周围。
36.另外，上述的闭合截面的空间20也可以由内面板72以及环状框架8形成。
37.此外，在本实施方式中，如图2所示，在图1～2所示的与顶棚侧轨3的突缘部15相比靠下方的部分、或者连结于该顶棚侧轨3的下方的b柱(中立柱)21中的某一部分，通过焊接等在车身1的内侧连结有被称作角撑板22的连结部件。在图2中，角撑板22连结于b柱21，经由该b柱21间接地连结于顶棚侧轨3。角撑板22的上端部分通过螺栓23机械式地结合于环状框架8以及顶棚面板7中的内面板72。在该构造中，顶棚侧轨3通过突缘部15以及角撑板22这两方连结于环状框架8。由此，在车辆侧面碰撞时，能够将顶棚侧轨3以及b柱21乘受的荷载经由突缘部15以及角撑板22这两个路径高效地向环状框架8以及顶棚面板7的外面板71、内面板72这两方传递。
38.另外，作为与螺栓23螺合的螺母，使用铆接固定于环状框架8等的铆螺母等即可。
39.如图3所示，前窗眉4的突缘部15与环状框架8的紧固部13使用螺栓25机械式地紧固。螺栓25例如使用铆接固定于紧固部13的铆螺栓等即可。螺栓25贯通突缘部15向下方突出。螺母从突缘部15的下方紧固于螺栓25。
40.此外，如图3所示，外面板71的前方侧(图3的左侧)的端部延伸至前窗眉4的上方，
并通过粘合剂27粘合于前窗眉4的上表面。作为粘合剂27，使用发挥能够阻止雨水等从外部侵入外面板71与前窗眉4的间隙程度的密封性的通常的粘合剂即可。
41.在本实施方式中，环状框架8的主体部9具有中空的闭合截面形状，例如具有图2～4所示那样的中空的矩形截面形状。
42.具有中空的闭合截面形状的主体部9由包含cfrp等合成树脂的材料形成。主体部9具备由弯曲成环状的纤维强化树脂片材构成的环状片材部分12。
43.环状片材部分12通过图4所示的层叠片材40被弯曲成环状，之后实施固化处理而形成。
44.层叠片材40是本发明的纤维强化树脂片材的一实施方式，通过由cfrp等构成的单层片材41的层叠体而构成。
45.如图4所示，构成层叠片材40的各单层片材41为cfrp制，通过由相互平行地延伸的长纤维构成的多个强化纤维(在cfrp中为碳纤维)42浸渍于合成树脂43并由该合成树脂43覆盖而制造。
46.层叠片材40通过以各单层片材41的强化纤维42的延伸方向相互不同的方式，改变单层片材41的朝向地将多个单层片材41层叠而构成。由此，层叠片材40能够构成包含向相互不同的方向延伸的强化纤维42的一张纤维强化树脂片材。
47.另外，本发明的纤维强化树脂片材也可以是预先配置为向相互不同的方向延伸的多个强化纤维42的中间体(例如使强化纤维编织为网格状等)浸渍于合成树脂中，来代替层叠片材40。
48.(本实施方式的特征)
49.(1)
50.在本实施方式的车辆的顶棚构造中，接合于顶棚面板7的周缘并支承该顶棚面板7的环状框架8具有高刚性(具体而言，高弯曲刚性以及高扭转刚性等)，在配置于由一对顶棚侧轨3、前窗眉4、以及后窗眉5形成的开口部6的内侧的状态下，在车身1的宽度方向y上与一对顶棚侧轨3邻接地结合，并且在车身1的前后方向x上与前窗眉4以及后窗眉5邻接地结合。由此，即使在车辆的侧面碰撞时，也能够将顶棚侧轨3承受的荷载可靠地向开口部6内侧的环状框架8传递，能够通过高刚性的环状框架8以及顶棚面板7承受荷载。因此，即使不设置架设于一对顶棚侧轨3之间的顶棚加强件也能够维持车辆的侧面碰撞性能。
51.(2)
52.在本实施方式的车辆的顶棚构造中，环状框架8具有主体部9，该主体部9具有包含沿着顶棚面板7的周缘的面延伸并与该周缘接合的面板接合部10、以及从该面板接合部10沿车身1的上下方向z延伸的纵板部11的截面形状。
53.在上述的构成中，由于环状框架8的主体部9具有包含沿着顶棚面板7的周缘的面延伸的面板接合部10以及沿上下方向z延伸的纵板部11的截面形状，因此可获得抗扭转、抗弯曲的截面形状的环状框架8。
54.(3)
55.在本实施方式的车辆的顶棚构造中，由于环状框架8的主体部9具有中空的闭合截面形状，因此能够进一步提高环状框架8的刚性(弯曲刚性以及扭转刚性等)，并且能够使环状框架8轻量化。
56.(4)
57.在本实施方式的车辆的顶棚构造中，由于环状框架8由cfrp等纤维强化树脂形成，因此与钢制的框架相比轻量且具有高刚性。
58.此外，本实施方式的环状框架8的主体部9具备由弯曲成环状的层叠片材40构成的环状片材部分12。层叠片材40包含由长纤维构成的多个强化纤维42、以及覆盖该多个强化纤维42的合成树脂，多个强化纤维42的至少一部分向不同的方向延伸。在该构成中，在构成环状片材部分12的层叠片材40中，包含由向不同的方向延伸的长纤维构成的多个强化纤维42，由于这些强化纤维42能够承受来自不同的方向的荷载，因此环状框架8对于包含侧面碰撞的所有方向的碰撞可获得耐受性。
59.(5)
60.在本实施方式的车辆的顶棚构造中，环状框架8具备分别与一对顶棚侧轨3、前窗眉4、以及后窗眉5紧固的紧固部13。
61.根据该构成，在车辆碰撞时，能够从一对顶棚侧轨3、前窗眉4、以及后窗眉5经由紧固部13可靠地向环状框架8传递荷载，能够通过高刚性的环状框架8以及顶棚面板7更可靠地承受车辆碰撞时的荷载。
62.(6)
63.在本实施方式的车辆的顶棚构造中，环状框架8还具备分别与一对顶棚侧轨3、前窗眉4、以及后窗眉5紧固的紧固部13。
64.(7)
65.在本实施方式的车辆的顶棚构造中，顶棚侧轨3具有向开口部6的内侧突出的突缘部15。紧固部13紧固于突缘部15。根据该构成，在车辆侧面碰撞时，能够将施加于顶棚侧轨3的荷载经由突缘部15以及紧固部13可靠地向环状框架8传递。
66.(8)
67.在本实施方式的车辆的顶棚构造中，环状框架8的上端16位于与顶棚侧轨3的上端3a大致相同的高度。环状框架8的下端17位于比突缘部15更靠下方。
68.在上述的构成中，在环状框架8的紧固部13紧固于顶棚侧轨3侧的突缘部15的构成中，通过将环状框架8配置为环状框架8的上端16位于与顶棚侧轨3的上端3a大致相同的高度，并且环状框架8的下端17位于比突缘部15更靠下方，从而能够确保环状框架8的高度，能够提高环状框架8的刚性(扭转刚性以及弯曲刚性等)。
69.(9)
70.在本实施方式的车辆的顶棚构造中，顶棚面板7具有延伸至紧固部13并紧固于该紧固部13的侧缘部71a，侧缘部71a以及紧固部13紧固于顶棚侧轨3的突缘部15。
71.在上述的构成中，由于顶棚面板7的侧缘部71a以及环状框架8的紧固部13双方紧固于顶棚侧轨3的突缘部15，因此在车辆碰撞时，顶棚侧轨3乘受的荷载能够不经由环状框架8的主体部9地由顶棚侧轨3直接传递，能够向环状框架8以及顶棚面板7这两方可靠地分散承受荷载。
72.(10)
73.在本实施方式的车辆的顶棚构造中，在顶棚面板7与环状框架8中的主体部9的面板接合部10接合的部分18、和侧缘部71a紧固于紧固部13的部分19之间，由顶棚面板7与环
状框架8形成有闭合截面的空间20。
74.在上述的构成中，在顶棚面板7与环状框架8的主体部9的面板接合部10接合的部分18、和侧缘部71a紧固于紧固部13的部分19之间，由顶棚面板7与环状框架8形成有闭合截面的空间20。通过包围该闭合截面的空间20的部分来加强紧固部13的周围，从而能够在紧固部13的周围提高刚性(扭转刚性以及弯曲刚性等)。此外，通过具有该闭合截面的空间20，能够吸收与顶棚侧轨3的突缘部15接合的环状框架8、和顶棚面板7之间的组装误差。
75.例如，即使在上述的接合部分18、19中，高刚性粘合剂26这层从规定的范围稍许溢出，也由于在上述的空间20中吸收溢出，从而难以产生组装不良等问题。
76.(11)
77.在本实施方式的车辆的顶棚构造中，顶棚面板7具有透光性。根据该构成，在本构成中，由于不在一对顶棚侧轨3之间架设顶棚加强件，因此扩大了光透射的自由度。
78.＜实施方式的总结＞
79.将上述实施方式总结如下。
80.所述实施方式的车辆的顶棚构造为构成车辆的顶棚的顶棚构造，其特征在于，具备：一对顶棚侧轨，在车身的宽度方向上分离配置，并分别构成所述顶棚的侧部的骨架；前窗眉以及后窗眉，在所述车身的前后方向上分离配置，并分别构成所述顶棚的前端部以及后端部的骨架；顶棚面板，覆盖由所述一对顶棚侧轨、所述前窗眉、以及所述后窗眉形成的开口部；以及环状框架，与所述顶棚面板的周缘接合并支承该顶棚面板，所述环状框架与所述顶棚面板相比具有更高的刚性，配置于所述开口部的内侧，并结合于所述一对顶棚侧轨、所述前窗眉以及所述后窗眉。
81.在该构成中，与顶棚面板的周缘接合并支承该顶棚面板的环状框架具有高刚性，在配置于由一对顶棚侧轨、前窗眉以及后窗眉形成的开口部的内侧的状态下，结合于一对顶棚侧轨、前窗眉以及后窗眉。由此，即使在车辆的侧方被其他车辆碰撞(即侧面碰撞)时，也能够将顶棚侧轨承受的荷载可靠地向开口部内侧的环状框架传递，能够通过高刚性的环状框架以及顶棚面板承受荷载。因此，即使不设置架设于一对顶棚侧轨之间的顶棚加强件也能够维持车辆的侧面碰撞性能。
82.在上述的车辆的顶棚构造中优选的是，所述环状框架具有主体部，该主体部具有包含沿着所述顶棚面板的周缘的面延伸并与该周缘接合的面板接合部、以及从该面板接合部沿所述车身的上下方向延伸的纵板部的截面形状。
83.根据该构成，由于环状框架的主体部具有包含沿着所述顶棚面板的周缘的面延伸的面板接合部、以及沿上下方向延伸的纵板部的截面形状，因此可获得抗扭转、抗弯曲的截面形状的环状框架。
84.在上述的车辆的顶棚构造中优选的是，所述主体部具有由一对所述面板接合部和一对所述纵板部形成的中空的闭合截面形状。
85.根据该构成，能够进一步提高环状框架的刚性，并且能够使环状框架轻量化。
86.在上述的车辆的顶棚构造中优选的是，所述环状框架由纤维强化树脂形成。
87.由于环状框架由纤维强化树脂形成，因此与钢制的框架相比轻量且具有高刚性。
88.在上述的车辆的顶棚构造中优选的是，所述主体部具备由弯曲成环状的纤维强化树脂片材构成的环状片材部分，所述纤维强化树脂片材包含由长纤维构成的多个强化纤
维、以及覆盖该多个强化纤维的合成树脂，所述多个强化纤维中的至少一部分向不同的方向延伸。
89.根据该构成，在构成环状片材部分的纤维强化树脂片材中，包含由向不同的方向延伸的长纤维构成的多个强化纤维，由于这些强化纤维能够承受来自不同的方向的荷载，因此所述环状框架对于包含侧面碰撞的所有方向的碰撞可获得耐受性。
90.在上述的车辆的顶棚构造中优选的是，所述环状框架还具备分别与所述一对顶棚侧轨、所述前窗眉、以及所述后窗眉紧固的紧固部。
91.根据该构成，在车辆碰撞时，能够从所述一对顶棚侧轨、所述前窗眉以及所述后窗眉经由紧固部可靠地向环状框架传递荷载，能够通过高刚性的环状框架以及顶棚面板更可靠地承受车辆碰撞时的荷载。
92.在上述的车辆的顶棚构造中优选的是，所述顶棚侧轨具有向所述开口部的内侧突出的突缘部，所述紧固部紧固于所述突缘部。
93.根据该构成，在车辆侧面碰撞时能够将施加于顶棚侧轨的荷载经由突缘部以及紧固部可靠地向环状框架传递。
94.在上述的车辆的顶棚构造中优选的是，所述环状框架的上端位于与所述顶棚侧轨的上端大致相同的高度，所述环状框架的下端位于比所述突缘部更靠下方。
95.根据该构成，在环状框架的紧固部紧固于顶棚侧轨侧的突缘部的构成中，通过将环状框架配置为环状框架的上端位于与顶棚侧轨的上端大致相同的高度，并且环状框架的下端位于比突缘部更靠下方，从而能够确保环状框架的高度，能够提高环状框架的刚性。
96.在上述的车辆的顶棚构造中优选的是，所述顶棚面板具有延伸至所述紧固部并紧固于该紧固部的侧缘部，所述侧缘部以及所述紧固部紧固于所述顶棚侧轨的所述突缘部。
97.根据该构成，由于顶棚面板的侧缘部以及所述环状框架的紧固部双方紧固于顶棚侧轨的突缘部，因此在车辆碰撞时，顶棚侧轨乘受的荷载能够不经由环状框架的主体部地由顶棚侧轨直接传递，能够向环状框架以及顶棚面板这两方可靠地分散承受荷载。
98.在上述的车辆的顶棚构造中优选的是，在所述顶棚面板与所述环状框架中的所述主体部的所述面板接合部接合的部分、和所述侧缘部紧固于所述紧固部的部分之间，由所述顶棚面板和所述环状框架形成有闭合截面的空间。
99.根据该构成，在所述顶棚面板与所述环状框架的所述主体部的所述面板接合部接合的部分、和所述侧缘部紧固于所述紧固部的部分之间，由顶棚面板和环状框架形成有闭合截面的空间。通过包围该闭合截面的空间的部分加强紧固部的周围，从而能够在紧固部的周围提高刚性。此外，通过具有该闭合截面的空间，能够吸收与顶棚侧轨的突缘部接合的环状框架、和顶棚面板之间的组装误差。
100.在上述的车辆的顶棚构造中优选的是，所述顶棚面板具有透光性。
101.根据该构成，在本构成中，由于不在一对顶棚侧轨之间架设顶棚加强件，因此扩大了透光的自由度。
102.如以上那样，根据所述实施方式的车辆的顶棚构造，即使不设置顶棚加强件也能够维持车辆的侧面碰撞性能。