CN201777106U - 具有天窗加强总成的车顶结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有天窗的车辆的车顶结构。该车顶结构包括加强总成，或加强环，其中设计有数个边梁围绕天窗开口。边梁可点焊在一起。同时也讨论了制造该加强总成的方法。天窗加强总成是剪切并点焊的坏料，较常规天窗结构具有更好的材料利用性。在一些实施例中材料利用性大约为80％-90％。

Description

具有天窗加强总成的车顶结构

本申请是题为“天窗加强总成”的美国临时专利No.61/160,264的接续申请，其以参考的方式全文并入本文中。

技术领域

本实用新型涉及车辆天窗的组装和制造技术，更为具体地，本实用新型的教导涉及天窗加强总成以及制造该总成的方法。

背景技术

一些常规的机动车辆包括在车辆车顶内有开口的太阳或月亮天窗。月亮天窗通常具有可滑动的金属或玻璃门可以选择性地打开和闭合开口。该车顶内的开口可能需要在车顶结构内有额外的加强结构来满足车顶的刚度和稳定性要求。而且，太阳天窗模块可包括重的部件例如电动马达、太阳天窗罩和门。

现有的天窗结构加强部件包括由金属板材成型的环形。为了空间稳定性，这种加强结构通常切割或冲压成型为单件或环形，用于为天窗总成排出泄漏的风或水。利用这种设计，天窗加强环的材料利用率通常很差(例如在25％和40％之间)。与边角料或回收材料再使用相关的成本会十分显著。

题为“车顶内车身结构”的美国专利No.2007/0228777教导了一种剪裁焊接坯料的内车顶框架，其具有多个加强车顶边梁。该配置包括具有第一材料厚度的车顶中间梁和多个从中间梁延伸开去的加强边梁。虽然这种设计可以改进该总成的整个结构刚度，该结构与具有天窗的车辆车顶并不兼容，因为其需要其他加强梁可以共同连接的中间梁。而且，该设计显得具有较低的材料利用率，因为其原文第0024段说明了“该777申请教导了从分离的冲压或一次冲压中制造车顶结构”。无论在那种冲压中，未成型的材料边角料将会成为废料。因此需要一种具有改进的材料使用特性的天窗加强总成。

实用新型内容

本实用新型可解决上述问题中的一个或多个。从下列说明中其他特征和/或优点将会显而易见。

本实用新型的一些实施例提供了例如一种车辆天窗加强总成的制造方法。该方法包括将金属板材切割为四个边梁，将每个边梁放置形成大于或等于天窗开口的开孔，并使用搭接配置将这些边梁固定地连接。

本实用新型的特定实施例为具有天窗的车辆提供了一种车顶结构，其具有以搭接配置连接至第二边梁和第三边梁的第一边梁；以及以搭接配置连接至第二和第三边梁的第四边梁。该加强总成形成了大于或等于天窗开口尺寸的开孔。

本教导提供了多种优点。第一，由于天窗加强总成是剪切并点焊的坏料，该总成相比于常规天窗结构具有更好的材料利用性。在一些实施例中材料利用性大约为80％-90％。因此，无需废料回购。

而且，由于点焊较激光焊接便宜得多，本教导实现了其他显著的成本节约。这些成本可有：例如取决于所采用的工艺每个焊接节省七至十六美分。激光焊接也会具有更低的材料利用性特点，因为经常从两个连接件的平坦表面上去除材料以满足固体激光焊接的对焊接点要求。搭接点激光焊接可实现更高的材料利用率，然而激光焊接较点焊是更为昂贵的选择。点焊通常可在标准制造工厂中完成而无需外包使用专业焊接设备；然而，激光焊接通常需要外包，将零部件和材料运送至外部工厂，这样会增加管理成本。激光焊接带来多种负担，然而，本实用新型的加强总成可以在(工厂)内部制造。事实上，许多天窗制造工厂现场就具有用于天窗总成和结构部件的点焊工序。

本天窗加强总成并非″缝补″焊接或坯料滚压缝焊加强结构，它是一种剪切坯料点焊。由于坯料并非从模具切割而来，因此无需坯料模具。这样也可以节约大量成本。

加强总成的焊接坯料是剪切的，以满足车顶结构的工程规范。在一个实施例中，为了安全后车顶边梁可具有更高强度，而为了节省成本侧车顶边梁可为较低规格的低碳钢。可以将金属在角上″折叠″以对抗通常更高的应力。

焊接固定十分灵活。可以根据焊枪量身定制材料规格和等级。一旦构建了固定结构，焊枪可配置为滑动式的以配合任何大小/长度的加强总成。而且，可以在产品改版(或更新换代)时在本地十分容易地变换规格，诸如可能需要不断的更新，例如一触即开需要更高规格的材料，或者增加的安全性要求更高的强度。这些修改利用用于制造该加强总成的灵活焊接设备十分容易实现。

在下列描述中，本实用新型的具体方面和实施例将会更为显而易见。应理解的是本实用新型从最宽泛的角度来看，可以实施而无需这些具体方面和实施例中的一个或多个特征。应理解的是这些具体方面和实施例仅为示例性和说明性的，而并非是对本实用新型的限制。

本实用新型将通过例子参考附图在下文中详细说明，附图中相同的标号用于指代图中相同或基本相同的零件。上述的特性和优点以及本实用新型的其他特性和优点联系附图通过下列实施本实用新型的最佳方式的具体描述将会更为清楚。

附图说明

图1为具有天窗的车辆的立体图。

图2a显示了由金属板材卷切割而成的常规天窗加强结构的俯视图。

图2b显示了根据本实用新型的一个示例性实施例的由金属板材卷中切割而成的天窗加强结构边梁的俯视图。

图3为流程图，说明了根据本实用新型的一个示例性实施例采购-运输-制造加强总成的模式。

图4为具有根据本实用新型一个示例性实施例的加强总成的车顶结构的俯视图。

图5为根据本实用新型的另一个示例性实施例的加强总成的俯视图。

图6为具有多个天窗开口的车辆车顶的俯视图。

图7为配置用于图6中的车辆车顶的加强总成的俯视图。

图8为具有形成其中的纵向凸缘的另一个加强总成的俯视图。

图9为图8中的加强总成的立体图。

图10为图8中的加强总成的横截面图。

图11a为用于示例性天窗加强总成的焊接装置的俯视图。

图11b为图11a中的焊接装置配置用于另一种示例性天窗加强总成的俯视图。

图12说明了制造根据本实用新型一个示例性实施例的加强总成的方法。

具体实施方式

参考附图，图1和2b-12，其中多个视图中类似的标号代表相同或相应的零件，其中显示了用于具有天窗的机动车辆或汽车的天窗加强总成例子。所公开的天窗加强总成意图为具有开孔在其中的车辆车顶结构的天窗提供额外的结构支撑。虽然许多车辆天窗在车顶上包括单个开口，一些车辆车顶可包括多个开孔或分阶段打开的灵活开孔。例如，跨界车、运动型多功能车和豪华车可包括多个天窗和方向不规则的天窗。所公开的天窗加强总成显著地增加了材料利用率，因为天窗加强梁是由金属板材卷沿着板材切割加工而成。常规的在一次操作中冲压而成的天窗加强总成具有的材料利用率大约为30％，因为天窗开孔是形成在总成的中间部位。利用剪裁点焊坯料，材料利用率可高达80％-90％。另外，由于所公开的天窗加强总成是由剪裁焊接的坯料构成，该总成可以构造成与各种天窗设计相匹配，包括但不限于这里所讨论的天窗。

参考图1，显示了车辆10的立体图。车辆10为四门跨界车辆或全用途车辆，在车辆10的车顶30内有开孔(或开口)20。车顶30包括可收起盖板40(例如太阳或月亮天窗)，其选择性地延伸越过车顶30中的开孔20以封闭乘客乘坐的车辆内部50。盖板40可手动或电动控制。虽然所示的车辆10描绘为小型车，该车辆可以为任何类型的运输设备，包括大型车辆、轿车、活顶车辆、卡车、厢式货车、小型厢式货车、SUV和豪华轿车。

参考图2，其中显示了常规天窗加强结构60、70和80。显示了在可成型这些加强结构的金属材料卷90上的三种矩形加强结构60、70和80。结构60、70和80形成了包含4个部件的环形。该环形为单体部件。加强结构60、70和80配置成围绕车辆车顶中的天窗开口(例如图1中20所示)。在所示实施例中，每个加强结构60、70和80宽度均约为1053mm，长度为724mm且厚度为1mm。每个单元的周长大约为5471mm，且每个加强结构的表面积大约为265190mm2。加强结构60、70和80具有的角度为179度。每个加强结构的净重量大约为3公斤。毛重量大约为8公斤。加强结构60、70和80由光滑的铝合金构成。在所示实施例中，使用了冲压用冷轧薄板(CRDQ)材料。加强结构60、70和80可由任何材料构成，例如钛、钢或其他金属或硬塑料。

图2a进一步显示了制造常规加强结构60、70和80的方式。常规的加强结构60、70和80是环形部件，其是从长卷的金属板材90上切割而形成的。坯料模具(未显示)一次制造一个加强结构。在每个结构坯料之间的距离大约为40mm。从板材卷边缘110至随后的结构/坯料之间的距离为40mm。未使用的材料不得不废弃或回收。在结构120、130和140的内环中的材料也将被废弃或回收。由这种方法制造加强结构60、70和80，其工程废料或材料浪费高达65％。因此常规的加强结构60、70和80所用的材料过半被浪费了，材料使用率仅有35％。

参考图2b，显示了根据本实用新型制造天窗加强总成的一种不同的制造方法。使用了一卷板材125，从该板材卷上切割下车顶边梁135。在所示的实施例中，边梁135具有非常相似的宽度和结构。边梁135已经从板材卷125的一端145上切割下。其他的边梁，例如150，可以从板材125的145端成型。在从板材卷125切割下之后，将边梁135组装起来以形成大于天窗的开孔(如图1中的20所示)的洞。这样，来自板材卷125的所有材料均用于天窗加强总成。因此本实用新型实现了较常规加强总成高出许多的材料利用率。

图3进一步说明了在制造天窗加强结构的改进方法中所体现的功效。图3所示为流程图155，说明了根据本实用新型的一个示例性实施例采购-运输-制造加强总成的模式。该制造工序开始于160处，在板材制造商处加工板材。将板材成型为预定厚度的绕成卷的板材。其厚度与用于天窗加强结构的车顶边梁的厚度相称。在一个实施例中，车顶结构和天窗加强总成的其他部件的厚度相同，可使用具有相同材料厚度的板材卷。在这种情况下，由于采购的一致性，从外部板材制造商处购买的板材总体价格可以最小化。

天窗加强总成使用来自于板材制造商的材料。在步骤162处，将板材运输至外部的天窗制造公司。在164处这些公司将板材卷切割成条片(或加强梁)，例如如图2b所示。在步骤166处，将条片成型为剪裁点焊坯料。坯料放置成其中形成开孔的矩形。该加强总成包括连接至第二和第三边梁的第一边梁；以及连接至第二和第三边梁的第四边梁。该加强总成形成了大于或等于天窗开口的开孔。在168处最终的处理工序中，冲压加强环形。

在所显示的与制造天窗加强总成同时进行的不同工序中，制造了车辆车顶。车顶也使用来自板材制造商的材料制成。在170处将材料运输至第三方坯料公司。坯料是从板材上切割而成。坯料可为车顶总成提供主要结构支撑。在所示的实施例中，坯料在172处在第三方工厂处切割。在174处将坯料从第三方工厂运输至车辆制造商。在176处车辆制造商冲压出加强环形可以连接的车顶外形，并在178处将车顶运送至供应商处。天窗供应商将天窗加强总成组装成车顶面板。在180处将车顶运输至天窗供应商处，在此将外形板切割出洞。在步骤182处将加强总成组装在车顶结构的外面。组装完成后在184处将其运输至车辆制造商处以装在车辆中。在常规天窗加强结构中是将坯料运输至天窗供应商处。

现在参考图4，其中显示了改进的天窗加强结构200。该天窗加强结构200配置用于连接至已有的车顶结构210。该车顶结构210包括天窗开口220。天窗或盖板(例如图1中所示的40)可滑动地连接至车辆车顶结构210。

如图4所示，加强总成200是剪裁点焊的坯料。加强总成200包括多个边梁230、240、250和260。车顶边梁230、240、250和260为四个简单的矩形坯料从一卷板材上直接剪切而成。提供了一个前车顶边梁230。前车顶边梁230是最接近车辆前部270(如图1中所示)的车顶边梁。车顶边梁230延伸跨过车辆的宽度。如图4所示，车顶边梁230以垂直角度连接至两个车顶侧边梁240、250。它们为左侧边梁240和右侧边梁250。左侧边梁240和右侧边梁250每个均连接至前边梁230的相对端。

图4中的天窗加强总成200也包括车顶后边梁260。车顶后边梁260最接近车辆后部(例如图1中所示的280)。车顶后边梁260也延伸跨过车辆的宽度。车顶边梁260以垂直角度连接至两个车顶侧边梁240、250。车顶后边梁260连接至每个车顶侧边梁240、250与车顶前边梁230连接的相反一端。车顶后边梁260布置成与车顶侧边梁240、250垂直。在该实施例中，车顶边梁230、240、250和260具有基本相同的大小、形状和材料成分。在所示实施例中，边梁230、240、250和260由铝合金构成。

当连接后，边梁230、240、250和260形成了一个开孔290，如图4所示。该开孔290较天窗开口220的尺寸更大或相同。天窗加强结构200的边梁230、240、250和260环绕天窗开口220或勾画出其轮廓。在其他实施例中，边梁230、240、250和260形成了小于天窗开口220的大小的开孔，例如用于具有选择性打开车厢的数个区域的灵活式天窗的车辆。

在图4所示的实施例中，边梁230、240、250和260通过点焊连接起来。车顶边梁230在角300处点焊至边梁240。边梁230在角310处点焊至边梁250。边梁260在角320处点焊至边梁240。边梁260在角330处点焊至边梁250。天窗加强结构200的每个角300、310、320、330均包括三个点焊点(如“X”所标示)。在其他实施例中，边梁230、240、250和260通过两个点焊点固定在一起，且在其他实施例中边梁在每个角连接300、310、320、330处可仅使用一个点焊点。这样在平直坯料状态将环形点焊在一起。在所示的实施例中，边梁230、240、250和260是用搭接点配置点焊连接的。边梁在每个角300、310、320、330处互相重叠。边梁也可使用例如软刺冲铆的紧固件连接。也可使用扣紧固件来连接边梁。在其他实施例中，使用对接点焊接方式将边梁连接起来，例如使用惰性气体金属焊(“MIG焊”)。MIG焊可使用任何金属例如镁。采用对接点焊接结合边梁只需互相邻接以固定在一起。MIG焊或激光焊接的搭接/对接连接可用于构成图4所示的天窗加强结构200。

在所示的实施例中，边梁230、240、250和260大约1050mm长、300mm宽、1.3mm厚。在其他实施例中，边梁的厚度在0.65mm至1.5mm范围之内。

现在参考图5，其中显示了另一种天窗加强总成400。天窗加强总成400是剪裁点焊的坯料总成400包括4个车顶边梁410，420、430和400。车顶边梁410、420、430和400为四个简单的矩形坯料，从金属板材卷中直接剪切而成。车顶前边梁410配置成最接近车辆前部，例如图1中所示的270。车顶边梁410延伸跨过车辆宽度。如图5所示，车顶边梁410以垂直角度连接至两个车顶侧边梁420、430。这是车顶左边梁420和车顶右边梁430。车顶左边梁420和车顶右边梁430分别连接至车顶前边梁410的相对端。

图5中的天窗加强总成400也包括车顶后边梁440。车顶后边梁440配置为最接近车辆后部(例如图1中所示的280)。如图5所示，车顶后边梁440也延伸跨过车辆的宽度。车顶后边梁440以垂直角度连接至两个车顶侧边梁420、430。车顶后边梁440连接至每个车顶侧边梁420、430与车顶前边梁410连接的相反一端。车顶后边梁440布置成与车顶侧边梁420、430垂直。

在图5所示的实施例中，车顶边梁410、420、430和400具有基本不同的大小、形状和材料成分。车顶侧边梁420、430在尺寸上分别小于前、后边梁410和440。车顶前边梁410小于车顶后边梁440。由于在该种配置中所需的车顶侧边梁结构支撑较少，车顶侧边梁420、430在宽度上更小。车顶侧边梁420、430也可由与其他边梁不同的材料构成。例如，虽然前、后边梁410、440由钢制成，车顶侧边梁420、430仍可以由铝合金制成，反之亦然。在该实施例中车顶后边梁440是最大的边梁。车顶后边梁440为车辆的C柱提供横向支撑，车辆的C柱在第二排座椅和车辆的后部之间延伸。车顶后边梁440具有更高的材料强度并可由更坚硬的材料(例如钛合金或钢)构成。为进一步节省成本，车顶侧边梁420、430由较低规格的低碳钢构成。可以定制车顶边梁的规格和等级以满足不同车辆的设计需要。

车顶边梁410、420、430和400连接后可形成开孔450，如图5所示。开孔450较天窗开口的尺寸更大或相同。加强总成的车顶边梁410、420、430和400环绕天窗开口或勾勒出其轮廓。在其他实施例中，例如为了用于具有选择性打开车厢的数个区域的灵活式天窗的车辆，车顶边梁410、420、430和400可形成小于天窗开口大小的开孔。

在所示的图5的实施例中，车顶边梁410、420、430和400通过点焊连接起来。边梁410在角460处点焊至边梁420。边梁410在角470处点焊至边梁430。边梁440在角480处点焊至边梁420。边梁440在角490处点焊至边梁430。天窗加强总成400的每个角460、470、480、490均包括四个点焊点(如″X″所表示)。在其他实施例中，车顶边梁410、420、430和400通过七个焊点固定在一起，且在其他实施例中边梁在每个连接处使用十个焊点连接。在另一个实施例中，如在参考图8-10进行的讨论中，加强总成的每个角可通过额外的金属加强(或重叠)以对抗在角上的更高应力。

在图5所示的实施例中，车顶边梁410、420、430和400使用搭接点焊配置。在每个角460、470、480和490上各边梁互相重叠。边梁可使用例如软刺冲铆的紧固件连接。也可使用扣紧固件连接边梁。在其他实施例中，使用MIG焊的对接点焊接方式连接边梁。采用对接点焊接结合边梁只需互相邻接以固定在一起。点焊或激光焊接的搭接/对接连接可用于构成图5所示的天窗加强结构400。

现在参考图6，其中显示了具有多个天窗开口510和520的示例性车辆车顶500的俯视图。所示的车辆530为运动型多功能车辆。然而有多种车辆可包括带有多个天窗的顶部系统，例如，全尺寸轿车、跨界车、运动型多功能车辆以及豪华车。所示的车辆530具有延长的乘客厢。天窗540使得光线能够进入乘客厢的前部—这里可以乘坐驾驶者和前排乘客；天窗550使得乘客厢的后排部分也能够接受到阳光。在所示的实施例中，天窗540明显小于天窗550的大小。这样，在第二排和第三排的乘客可以共享阳光。车顶结构500包括两个分别相应于天窗540和550的开孔510和520。天窗540和550包含可选择性封闭开孔510和520的可收起盖板。在天窗540和天窗550之间是车顶结构部分560。该附加的车顶结构560能够为车顶边梁提供额外的支撑，即可以天窗加强总成中包括有多于四个的边梁。

图7显示了配置用于图6中的车辆车顶500的示例性加强总成600的俯视图。该总成600包括5个加强梁610、620、630、640和650，从而形成了两个开孔660和670，其分别等于或大于车顶500(如图6中所示)的开孔510和520的大小。加强总成600是剪切点焊的坯料。车顶边梁610、620、630、640和650是从板材卷中直接剪切下的五个简单的矩形坯料。车顶前边梁610配置为最接近车辆前部，例如图6中所示的680。车顶边梁610延伸跨过车辆的宽度。如图7所示，车顶边梁610以垂直角度连接至两个侧边梁620和630。他们为左侧边梁620和右侧边梁630。左侧边梁620和右侧边梁630分别连接在车顶前边梁610的相对端。

图7中的天窗加强总成也包括车顶后边梁640。车顶后边梁640配置为最接近车辆后部(例如图6中所示的690)。如图7所示，车顶后边梁640也延伸跨过车辆的宽度。车顶后边梁640以垂直角度连接至两个车顶侧边梁620、630。车顶后边梁640连接至每个车顶侧边梁620、630与车顶前边梁610连接的相反一端。

在图7中也显示了车顶中梁650。车顶中梁650在车顶侧边梁620和630之间延伸。梁650配置为在乘客厢的前部和后部之间延伸跨过车辆宽度，即在开孔510和520之间，560部分(如图6所示)之下。车顶中梁650以垂直角度连接至两个侧边梁620和630。

在图7所示的实施例中，车顶梁610、620、630、640和650是由基本上相同的材料成分剪裁而成。车顶梁610、640和650剪裁成基本上相同的尺寸，车顶梁620、630较车顶梁610、640和650更长，且剪裁成不同的尺寸。侧边梁620和630也可由与其他边梁不同的材料组成。例如，虽然前边梁610和后边梁640分别由钢构成，侧边梁620和630和/或中梁650可由钛合金组成，或者正相反。车顶中梁650为车辆的C柱(未显示，其在车辆第二排桌椅和后部之间延伸)提供横向支撑。车顶梁610、620、630、640和650的规格和等级可以定制以满足不同车辆的设计需求。

如图7所示，车顶梁610、620、630、640和650形成了两个开孔660和670。开孔660大于或等于天窗开孔510(如图6所示)的尺寸。加强总成600的车顶梁610、620、630和650围绕天窗开口510或构成其轮廓。开孔670大于或等于天窗开孔520(如图6所示)的尺寸。加强总成600的车顶梁620、630、640和650围绕天窗开口520或构成其轮廓。

在图7所示的实施例中，车顶梁610、620、630、640和650通过点焊连接起来。边梁610在角700处点焊至边梁620。边梁610在角710处点焊至边梁630。边梁640在角720处点焊至边梁620。边梁640在角730处点焊至边梁630。边梁650在中间部分740和750处每个均分别点焊至边梁620和630。天窗加强总成600的每个角均包括两个点焊。在其他实施例中，车顶边梁610、620、630、640和650通过一个焊点固定在一起，且在其他实施例中边梁在每个连接处使用六个焊点连接。在另一个实施例中，如在参考图8-10进行的讨论中，加强总成的焊接区域可通过额外的金属来加强(或重叠)以对抗在角上的更高应力。

在图7所示的实施例中，车顶梁610、620、630、640和650使用搭接点焊配置。在每个角700、710、720和730上以及在边梁的中间部分740和750处车顶梁610、620、630、640和650互相重叠。边梁可使用例如软刺冲铆的紧固件连接。也可使用扣紧固件连接边梁。在其他实施例中，使用MIG焊的对接点焊接方式连接车顶梁610、620、630、640和650。采用对接点焊接结合边梁只需互相邻接以固定在一起。点焊或激光焊接的搭接/对接连接可用于构成图7所示的天窗加强结构600。

具有多于五个边梁的天窗加强总成的其他配置也在本实用新型的范围之内。例如，一些车辆可包含三个或多个天窗开口。这样天窗加强总成可包含六个或多个边梁。边梁可通过除垂直以外的其他角度关系连接。例如，在一个实施例中，在两个边梁的夹角处可增加一个边梁，并布置成与其他两个边梁构成45度角。由于加强总成是剪裁的坯料，该总成结构上十分灵活可以适配各种车辆车顶和天窗。

现在参考图8-10，其中显示了另一个示例性天窗加强总成800。该天窗加强总成的焊接区域810、820、830和840利用额外的加强金属进行了加强(或重叠“doubled up”)以对抗角上更高应力。加强总成800安装在车顶结构850中。车顶结构850包括用于适配天窗870(显示了处于伸展或打开位置)的开孔860。总成800包括四个加强梁880、890、900和910，从而形成了等于或大于车顶850中的开孔860(如图8所示)的大小的开孔920。加强总成800是剪裁点焊的坯料。车顶梁880、890、900和910为从板材卷上直接剪切下的四个复杂矩形坯料。从板材卷上切下后或切割时，将坯料成型为包括从坯料一端向另一端延伸的纵向凸缘(bead)。例如，如图9所示，边梁900包括从边梁900的一端延伸至另一端的三个凸缘930。凸缘930是成型在边梁900表面的突起，配置用于增加边梁的刚度。凸缘930成型在每个边梁880、890、900和910上以改进天窗加强总成800的整体结构刚度。车顶外围940插在总成中以将车顶结构850连接至加强总成800。

再次参考图8，车顶前边梁890配置成最接近车辆前部，例如图1中所示的270。车顶边梁890延伸跨过车辆宽度。车顶边梁890以垂直角度连接至两个车顶侧边梁880、910。这里具有车顶左边梁910和车顶右边梁880。车顶左边梁910和车顶右边梁880分别连接至车顶前边梁890的相对端。

图8中的天窗加强总成800也包括车顶后边梁900。车顶后边梁900配置为最接近车辆后部(例如图1中所示的280)。车顶后边梁900也延伸跨过车辆的宽度。车顶后边梁900以垂直角度连接至两个车顶侧边梁880、910。车顶后边梁900连接至每个车顶侧边梁880、910与车顶前边梁890连接的相反一端。

在图8-10所示的实施例中，车顶梁880、890、900和910由基本上相同的材料构成剪裁而成。侧边梁880和910也可由与其他边梁890、900不同的材料组成。例如，虽然前边梁890和后边梁900分别由钢构成，侧边梁880和910可由钛合金组成，或者正相反。车顶梁900为车辆的C柱(未显示，其在车辆第二排座椅和后部之间延伸)提供横向支撑。车顶梁880、890、900和910的规格和等级可以定制以满足不同车辆的设计需求。

在图10所示的实施例中，车顶梁900和910通过点焊连接起来。边梁900在角830处点焊至边梁910。在图10中加强总成800的每个焊接区域包括两个焊点(如″X″所标示)。第一个焊点应用在950处。第二个焊点应用在960处，其更接近车顶850的开孔860。焊点沿着边梁900和910连接或交叉而形成的直角的斜边对齐。在图10所示的实施例中，其中显示了加强总成通过额外的金属来加强(重叠)以对抗在角上的更高应力。在边梁900和910的夹角处点焊有加强材料970。该加强材料为方形坯料其具有较边梁900和910交叉形成的夹角830更小的横截面面积。加强材料970可与边梁900和910的材料组成相同或不同。焊接设置可以调节以配合置于边梁900和910之间的加强材料970。焊接点下面是顶部控制台系统980，其在焊接之后安装在车顶结构850上。

在图10所示的实施例中，边梁900和910使用搭接点焊配置。边梁900和910在角830处重叠。在其他实施例中，也可对接点接方式连接边梁。边梁也可使用例如软刺冲铆的紧固件连接。也可使用扣紧固件连接边梁。

现在参考图11a-b，其中显示了适合用于制造一些这里所描述的示例性天窗加强总成的焊接装置1000。这里所描述的加强总成可使用灵活焊接固定装置1000来焊接。例如，一种制造方法包括带有至少一个配置成关于坯料滑动的焊枪的焊接总成。焊枪放置在一组轨道或导轨上。车顶边梁在焊接前夹持到位。焊接设备可适配不同大小和长度的焊枪。焊接设备也可用于构造不同尺寸和配置的加强总成。可在要冲压前完成焊接，作为天窗总成设备的最终工序。

图11a是用于示例性天窗加强总成(图4中的总成)的焊接装置1000的俯视图。该焊接装置包括焊接设备1010例如焊枪，配置用于关于天窗加强总成例如200滑动。焊接设备1010放置在具有至少五个引导轨道1020、1030、1040、1050和1060导轨的上，相同的焊接设备可用于总成(例如200和600，如图11b所示)的每个焊接之上。前导轨1020使得焊接设备1010能够到达边梁230的角焊接区域300和310。包括中间导轨1060用于使得设备1010能够接近后边梁260的每个角焊接区域320和330。

焊接设备1010能够灵活地构造不同结构的天窗加强总成。例如，图11b是图11a中的焊接装置1000(其配置用于图7中的另一个示例性天窗加强总成600)的俯视图。焊接设备1010放置在具有至少五个引导轨道1020、1030、1040、1050和1060导轨的上，相同的焊接设备1010可用于总成的每个焊接上。前导轨1020使得焊接设备1010能够到达前边梁610的角焊接区域700和710。包括中间导轨1060用于使得焊接设备1010能够接近中梁650的每个焊接区域740和750。后导轨1050使得焊枪1010能够到达后边梁640的角焊接区域720和730。

优选地使用点焊技术来构架剪裁焊接的坯料。在一个实施例中，车顶梁由铝组成且使用75千伏特安培(KVA)的焊接设置来连接边梁。在另一个实施例中，使用了150KVA来连接边梁。虽然所说明的实施例涉及使用了单阶段焊接，也可使用多阶段焊接。

现在参考图12，其公开了关于制造车辆天窗的加强总成的方法1200的更多细节。方法包括在1210处将金属板材切割成至少四个边梁的步骤；在1220处将每个边梁放置在位以形成大于或等于天窗开口大小的开孔；以及在1230处通过点焊固定连接边梁。可使用金属板材卷来构造加强总成。该板材可沿着板材的宽度剪切以分割边梁。每个车顶边梁可具有相同或不同的宽度。随后将边梁放置在它们各自的位置上并点焊在一起。使用这种技术，无需坯料模具。边梁是直接从板材卷上剪切而成。这能够在冲压工厂完成以避免激光焊接坯料的需要。在一些实施例中材料利用率接近90％。因此，无需废料回购。

加强总成是剪切的点焊坯料。这些坯料是考虑到根据设计要求和成本原因这些坯料可以转换而进行设计剪切的。该加强总成无需由完整的材料构成。每个车顶边梁可以是不同的大小、材料组成或形状。而且，虽然所示的实施例显示了四个车顶边梁，本实用新型还有其他的实施例包含多于或少于四个边梁用于加强总成。在一种设置中使用了五个边梁。天窗延伸跨过C柱并可从C柱之前或之后打开。在另一种设置中使用了七个边梁。加强总成可以量身设计以满足设计要求。这样，本加强总成较常规形式的切割加强环具有更高的灵活性。

这里所说明的示例性边梁是矩形金属板材或条片。边梁可以为其他的配置和材料选择。例如，边梁可由管状部件、工字梁配置或C型钢管配置而成型。边梁可以作为任何加强部件，且可由各种不同的金属构成，例如，铝或钛合金。也可使用例如硬塑料或其他合成材料来构造边梁。在其他实施例中，边梁并非由实心材料构成，且包含开孔以减轻重量。边梁无需具有光滑表面，而是可以包含(例如)成型在其中的筋来改进边梁的性能。

点焊是将加强总成的车顶边梁连接起来的优选方法。点焊较激光焊接便宜得多。虽然点焊是连接的优选方法，车顶边梁也可使用其他已知的连接构造连接。例如，车顶边梁可以激光焊接、压合、粘合、铆接或螺栓连接起来。

各种示例性实施例给出了天窗加强总成和制造该总成的方法。本实用新型的一些实施例可用于各种类型的机动车，包括那些具有较大天窗的车辆，例如豪华车辆和大客车。

对本领域的技术人员而言，对本说明书的方法可作出各种变化和修改而不背离本教导的范围。通过对这里所公开的说明书和实践方法的思考，本实用新型的其他实施例对于本领域的技术人员而言是显而易见的。本说明书和例子应当仅仅理解为是示例。

虽然详细描述了实施本实用新型的最佳方式，本实用新型所涉及领域的技术人员在本实用新型的权利要求范围内将会认识到多种替代设计和实施例来实施本实用新型。

Claims (12)

1.一种具有天窗的车辆车顶结构，所述车顶结构包含加强总成，所述加强总成包括：

以搭接配置连接至第二边梁和第三边梁的第一边梁；和

以搭接配置连接至所述第二边梁和所述第三边梁的第四边梁；

其特征在于所述加强总成形成了大于或等于天窗开口的尺寸的开孔。

2.根据权利要求1所述的车辆车顶结构，其特征在于所述第一边梁、所述第二边梁、所述第三边梁和所述第四边梁中的至少一个是从板材卷上剪切下的。

3.根据权利要求1所述的车辆车顶结构，其特征在于所述第一边梁、所述第二边梁、所述第三边梁和所述第四边梁中的至少一个具有与所述第一边梁、所述第二边梁、所述第三边梁和所述第四边梁中的至少其他一个不同的宽度、材质规格和/或长度。

4.根据权利要求1所述的车辆车顶结构，其特征在于所述第一边梁、所述第二边梁、所述第三边梁和所述第四边梁中的至少一个具有与所述第一边梁、所述第二边梁、所述第三边梁和所述第四边梁中的至少其他一个相同的宽度、材质规格和/或长度。

5.根据权利要求1所述的车辆车顶结构，其特征在于所述第一边梁、所述第二边梁、所述第三边梁和所述第四边梁中的至少一个具有和所述第一边梁、所述第二边梁、所述第三边梁和所述第四边梁中的至少其他一个不同的材料组成。

6.根据权利要求1所述的车辆车顶结构，其特征在于所述第一边梁是在所述第二边梁的一个角上点焊至所述第二边梁的；且所述第四边梁是在所述第二边梁的另一个角上点焊至第二边梁的。

7.根据权利要求6所述的车辆车顶结构，其特征在于所述第一边梁、所述第二边梁、所述第三边梁和所述第四边梁中的至少两个是点焊连接 的。

8.根据权利要求1所述的车辆车顶结构，其特征在于所述第一边梁是使用两个焊点点焊至所述第二边梁的。

9.根据权利要求8所述的车辆车顶结构，其特征在于所述第一边梁是使用至少三个焊点点焊至所述第二边梁的。

10.根据权利要求9所述的车辆车顶结构，其特征在于所述第一边梁是使用至少四个焊点点焊至所述第二边梁的。

11.根据权利要求1所述的车辆车顶结构，其特征在于进一步包含：

点焊在所述第一边梁、所述第二边梁、所述第三边梁和所述第四边梁中的至少两个形成的角上的加强材料。

12.根据权利要求1所述的车辆车顶结构，其特征在于进一步包含：

在所述第二边梁和所述第三边梁之间的第五边梁。 

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