JP2012201259A - 車両用サンルーフパネル - Google Patents

Abstract

【課題】大幅な軽量化を達成しつつ、車両幅方向のみならず車両前後方向におけるパネル変形を小さく抑えることのできる十分に高い剛性を持つフレームを備えた車両用サンルーフパネルを提供する。
【解決手段】樹脂製のパネルと、該パネルに固着され該パネルの周縁に沿って車両幅方向と車両前後方向に延びる部位を有するＦＲＰ製のフレームとからなり、該フレームの車両前後方向に延びる部位に、該部位の車両前後方向における曲げ剛性を高める車両前後方向に延びる補強部材が設けられていることを特徴とする車両用サンルーフパネル。
【選択図】図５

Description

本発明は、車両用サンルーフパネルに関し、とくに、軽量化を達成しつつ十分に高い剛性を持たせた車両用サンルーフパネルに関する。

車体の上部開口に装着されるサンルーフパネルは、従来、ガラス製のパネルと、その周縁に沿って設けられた金属製のフレームで構成されたものが一般的なものであった。この金属製フレームは、車体側への装着構造を構成したり、それを構成しやすくするために設けられているとともに、車両走行時にサンルーフパネルにパネルを車体内部側から外部側へ向けて押し上げるように作用する押し上げ力によるパネルの変形を抑える機能を有している。近年、車両全体の軽量化のためにサンルーフパネルに対しても軽量化が要求され、ガラス製パネルをポリカーボネートなどの樹脂から構成したものや、金属製フレームを樹脂から構成したものが提案され始めている。

ガラス製パネルを樹脂製パネルにすると大きな軽量化効果が得られるが、樹脂製パネル自体はガラス製パネルに比べ剛性（面剛性）が低いため、上記のような押し上げ力による樹脂製パネルの変形を小さく抑えるためには、パネル周縁に沿って設けられるフレームにはより高い剛性が求められることになり、少なくともフレームの金属製構造をそのまま残す必要があるか、金属製フレームの剛性をより高める必要があり、いずれにしても金属製フレームを使用する限りサンルーフパネル全体の軽量化には限界を生じることになる。

サンルーフパネル全体の軽量化のために、ガラス製パネルを樹脂製パネルにした上で、従来の金属製フレームを樹脂製フレームにすることも考えられるが、単に従来の高い剛性を有するガラス製パネルの場合を想定して設計されていた金属製フレーム形状のままで樹脂化すると、フレームの剛性が不足し、サンルーフパネルの変形を小さく抑えることは難しい。とくに、車両前後方向におけるパネルの変形を小さく抑えることが難しい。すなわち、サンルーフパネルは一般的に車両前後方向における長さよりも車両幅方向における長さの方が長い形状を有しているので、前述のような押し上げ力によるパネルの変形を抑えるために、変形量が大きくなりやすい車両幅方向における変形に対しては、従来の金属製フレームにおいても車両幅方向に延びる補強構造（例えば、補強横断面形状）が採用されていた。したがって、そのような金属製フレームの形状をそのまま採用して樹脂製フレームにした場合、車両幅方向におけるパネル変形についてはその補強構造によりある程度抑えることは可能であるが、そのような補強構造のない車両前後方向に対しては、その方向におけるパネル変形を小さく抑えることは極めて困難である。金属製フレームは元々ガラス製パネルの場合を想定して設計されており、車両前後方向における変形の抑制に関しては、その方向には長さの短いガラス製パネル自体の剛性に大きく頼っていたので、この方向に対してはリブ等の補強構造を考慮する必要がなかったと言え、さらに、必要があったとしても、金属製ではリブ等を立てるのは困難なことが多い。

上記のような変形抑制の困難性のためか、従来、ガラス製パネルを樹脂製パネルにした上で、フレーム部材を樹脂のみから構成したものは見当たらない。ただし、鋼板からなる取付部材で補強した樹脂製フレーム部材（例えば、特許文献１）や、金属等からなるインサート片で補強した樹脂製フレーム部材（例えば、特許文献２）は知られている。しかしこのように補強された樹脂製フレーム部材の構造では、軽量化をはかる上で限界が生じる。また、これら特許文献１、２では、上述したような車両前後方向におけるパネル変形の抑制の困難性については、言及されていない。

特開２０１０−１０５４２９号公報 特開２００８−０８１１０８号公報

本発明の課題は、大幅な軽量化を達成しつつ、車両幅方向のみならず車両前後方向におけるパネル変形を小さく抑えることのできる十分に高い剛性を持つフレームを備えた車両用サンルーフパネルを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る車両用サンルーフパネルは、樹脂製のパネルと、該パネルに固着され該パネルの周縁に沿って車両幅方向と車両前後方向に延びる部位を有するＦＲＰ製のフレームとからなり、前記フレームの車両前後方向に延びる部位に、該部位の車両前後方向における曲げ剛性を高める車両前後方向に延びる補強部材が設けられていることを特徴とするものからなる。

このような本発明に係る車両用サンルーフパネルにおいては、樹脂製パネルの周縁に沿って延びるフレームが、ＦＲＰから構成されているので、樹脂のみからなるフレームに比べ、極めて高い剛性を有し、該ＦＲＰ製フレームが固着されている樹脂製パネルの変形を十分に小さく抑えることが可能になる。そして、とくに、上記ＦＲＰ製フレームの車両前後方向に延びる部位に、該部位の車両前後方向における曲げ剛性を高める車両前後方向に延びる補強部材が設けられているので、該フレームの車両前後方向に延びる部位の曲げ剛性が的確に効率よく高められ、車両前後方向における樹脂製パネルの変形が効率よく小さく抑えられることになる。このようなＦＲＰ製フレームは、従来の金属製補強材を組み込んだ樹脂製フレームに比べても、高剛性を維持しながら十分に軽く構成可能であるので、フレームの軽量化、ひいては樹脂製パネルと併せてサンルーフパネル全体の大幅な軽量化が可能になる。

また、本発明に係る車両用サンルーフパネルにおいては、上記フレームの車両前後方向に延びる部位に、上記補強部材が一体に設けられている構造を採ることができる。このような構造の採用は、金属製フレームの場合には難しかったが、ＦＲＰ製フレームはそのマトリックス樹脂の型内への流動を利用して成形できるので、容易にフレーム面上等に補強部材を設けることが可能である。車両前後方向に延びる補強部材を一体に設けることにより、フレームの車両前後方向に延びる部位の曲げ剛性が少ない素材量で効率よく高められ、車両前後方向における樹脂製パネルの変形が効率よく小さく抑えられることになる。この補強部材の形態は、フレーム面上から単に板状の補強部材が立ち上がる構造でもよく、横断面形状的により高い剛性を有する形態の補強部材が車両前後方向に延びる構造としてもよい。

サンルーフパネルは、前述したように、通常、車両前後方向における長さよりも車両幅方向における長さの方が長い平面形状を有しているので、フレームの車両幅方向に延びる部位には、この方向における樹脂製パネルの変形を十分に小さく抑える構造が採られていることが好ましい。従来の金属製フレームの場合にあっても、このような構造は採用されていたので、樹脂製パネルとＦＲＰ製フレームとを組み合わせた本発明に係る車両用サンルーフパネルにおいても、そのような構造が採用されることが好ましい。例えば、上記ＦＲＰ製フレームの車両幅方向に延びる部位に、断面の形状（横断面の形状）によって該部位の車両幅方向における曲げ剛性を高める車両幅方向に延びる高剛性構造部が設けられていることが好ましい。ここで、「高剛性構造部」の「高剛性」とは、断面視にて一部がハット形等の凹凸状に隆起あるいは屈曲している部位を有することで、そのような部位を有していない場合に比べて高剛性であることをいう。例えば、横断面形状がハット形や箱形、Ｚ形、Ｉ形等に形成された、車両幅方向に延びる高剛性構造部を設けることができ、このような高剛性構造部によって、ＦＲＰ製フレームの車両幅方向における曲げ剛性が大幅に高められる。

また、前述したように、ＦＲＰ製フレームの車両前後方向に延びる部位に車両前後方向に延びる補強部材を設けることにより、フレームの車両前後方向における曲げ剛性を高めることができるが、この補強部材が、上記車両幅方向に延びる高剛性構造部に接続されていると、補強部材と高剛性構造部とで互いに直交する枠組み構造を形成できるので、一層高い剛性を発現させることが可能になる。とくに、元来高い剛性を持つように設計されている高剛性構造部の高い剛性を補強部材側に波及させることができ、単に板状の立設補強部材であっても、その補強部材に容易に望ましい高剛性を付与することが可能になって、車両前後方向におけるパネル変形が一層効率よく小さく抑えられることになる。

また、車両用サンルーフパネルにおいては、車体側への装着、脱着のために、フレームの車両前後方向に延びる部位に、車体側への取付部を設けることがあるが、このような取付部に前述の車両前後方向に延びる補強部材が接続されていると、取付部の剛性と補強部材の剛性を相乗的に高めることが可能になり、その補強部材に容易に望ましい高剛性を付与することが可能になって、車両前後方向におけるパネル変形が一層効率よく小さく抑えられることになる。

上記のような車両前後方向に延びる補強部材は、複数設けることができる。複数設けることにより、ＦＲＰ製フレームの車両前後方向に延びる部位の剛性がさらに高められる。とくに、該部位を全体にわたって高剛性化でき、剛性的に問題を生じるような部分の発生を防止できる。このように効率よく高剛性化されたＦＲＰ製フレームの車両前後方向に延びる部位によって、車両前後方向におけるパネル変形が一層小さく抑えられる。

上述した補強部材は、例えば、リブの形態に構成することができる。ＦＲＰ製フレームに対し、上記補強部材がリブの形態とされることにより、所望の補強部材を容易に形成することが可能になり、とくにＦＲＰ製フレームと容易に一体成形することが可能になる。

本発明においては、上記フレームのＦＲＰは、とくに、強化繊維と熱可塑性樹脂からなることが好ましい。マトリックス樹脂に熱可塑性樹脂を用いることにより、射出成形が可能になるので、高い生産性をもって大量生産することが可能になる。マトリックス樹脂として使用する熱可塑性樹脂としては、とくに限定されず、使用可能な樹脂を例示すると、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６等）、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等）、ポリカーボネート、ポリアミドイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリエーテルイミド、ポリスチレン、ＡＢＳ、液晶ポリエステルや、アクリロニトリルとスチレンの共重合体等を挙げることができる。これらの混合物でもよい。また、ナイロン６とナイロン６６との共重合ナイロンのように共重合したものであってもよい。さらに得たい成形品の要求特性に応じて、難燃剤、耐候性改良剤、その他酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、着色剤、相溶化剤、導電性フィラー等を添加しておくことができる。また、強化繊維の種類としては、とくに限定されず、炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維など、さらにはこれらを組み合わせたハイブリッド構成の強化繊維の使用が可能である。

とくに、上記強化繊維と熱可塑性樹脂からなるＦＲＰの強化繊維に短繊維が使用されていると、上述したような高剛性構造部や補強部材などを有し、部分的に比較的複雑な形状を有する場合にあっても、比較的容易に前記ＦＲＰ製フレームを射出成形することが可能になる。

このように、本発明に係る車両用サンルーフパネルによれば、従来のガラス製パネルを樹脂製パネルにした上で、フレーム部材をＦＲＰ製フレームから構成し、かつ、ＦＲＰ製フレームの車両前後方向に延びる部位に補強部材を設けたので、サンルーフパネル全体の大幅な軽量化を達成できるとともに、フレーム部材に車両幅方向のみならず車両前後方向におけるパネル変形を十分に小さく抑えることができるだけの剛性を容易に付与できるようになり、軽量化とパネル変形抑制とをともに達成可能となる。また、とくに特定の設置形態の補強部材を設ければ、パネル変形抑制のための望ましい剛性をより確実に達成できる。さらに、ＦＲＰ製フレームのマトリックス樹脂に熱可塑性樹脂を使用することにより、さらには強化繊維に短繊維を使用することにより、所望のＦＲＰ製フレームを容易に射出成形することが可能になり、大量生産にも対応できるようになる。

本発明の適用対象となるサンルーフパネルの一例を示す車両の概略部分斜視図である。 本発明の一実施態様に係る車両用サンルーフパネルを上面側(車両外部側)から見るとともに車両幅方向における片側半分を示す分解斜視図である。 図２に示した車両用サンルーフパネルのＦＲＰ製フレーム部分を下面側(車両内部側)から見た斜視図である。 図３との比較のために示した従来の車両用サンルーフパネルのフレーム部分の車両幅方向における片側半分を示す斜視図である。 図３に示したＦＲＰ製フレームの拡大部分斜視図である。 本発明の一実施態様に係る車両用サンルーフパネルの変形の一例を誇張して示した概略構成図である。 従来の車両用サンルーフパネルの変形の一例を誇張して示した概略構成図である。

以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の適用対象となるサンルーフパネルの一例を示す車両の上部１を示しており、車両用サンルーフパネル２は、車体３のルーフ部に設置される。このような車両用サンルーフパネル２に対して本発明が適用される。

本発明の一実施態様に係る車両用サンルーフパネルを、図２、図３、図５に示す。図２は、本発明の一実施態様に係る車両用サンルーフパネル１０を上面側(車両外部側)から見るとともに車両幅方向における片側半分を実線で示した分解斜視図であり、サンルーフパネル１０は、樹脂製のパネル１１と、該パネル１１に固着されパネル１１の周縁に沿って車両幅方向Ｘ−Ｘに延びる部位１２ａと車両前後方向Ｙ−Ｙに延びる部位１２ｂとを有するＦＲＰ製のフレーム１２とからなる。ＦＲＰ製フレーム１２のＦＲＰは、強化繊維(好ましくは炭素繊維)と熱可塑性樹脂からなり、該強化繊維には短繊維が使用されて、ＦＲＰ製フレーム１２全体が射出成形されている。車両幅方向Ｘ−Ｘに延びる部位１２ａには、断面の形状によって該部位１２ａの車両幅方向Ｘ−Ｘにおける曲げ剛性を高める車両幅方向Ｘ−Ｘに延びる高剛性構造部１３が設けられており、本実施態様では高剛性構造部１３は、横断面形状がハット形の形状に形成されることにより、高い剛性が付与されている。

高剛性構造部１３は、樹脂製のパネル１１に対して略平行に延びる底面部１３ａと、底面部１３ａの前方端から車両上方に立設された第１立設部１３ｂと、底面部１３ａの後方端から車両上方に立設されるとともに第１立設部１３ｂと対向する第２立設部１３ｃとにより構成されている。そのため、断面視にて底面部１３ａから第１立設部１３ｂ又は第２立設部１３ｃにかけて屈曲した屈曲部位となっている。このように、高剛性構造部１３は屈曲部位を有しており、屈曲部位を有していない場合に比べて高剛性となっている。また、底面部１３ａ、第１立設部１３ｂ及び第２立設部１３ｃを連結するリブ１３ｄが車両幅方向Ｘ−Ｘに並設されており、リブ１３ｄは高剛性構造部１３を補強している。このように、高剛性構造部１３は、底面部１３ａ、第１立設部１３ｂ、第２立設部１３ｃ及びリブ１３ｄを有する。

図３、図５は、図２に示した車両用サンルーフパネル１０のＦＲＰ製フレーム１２部分を下面側(車両内部側)から見た斜視図である。ＦＲＰ製フレーム１２の車両前後方向Ｙ−Ｙに延びる部位１２ｂには、該部位１２ｂの車両前後方向Ｙ−Ｙにおける曲げ剛性を高める車両前後方向Ｙ−Ｙに延びる補強部材としてのリブ１４が、該部位１２ｂと一体に設けられている（一体に成形されている）。本実施態様では、リブ１４は、実質的に同方向に延びる複数のリブ、とくに本実施態様では２本のリブ１４ａ、１４ｂから構成されており、リブ１４ａ、１４ｂのいずれかの一部が、上記高剛性構造部１３と一体に接続されるように成形されている。また、車両前後方向Ｙ−Ｙに延びる部位１２ｂには、車体３(図１に図示)側への取付部１５が設けられており、該取付部１５に上記リブ１４ａが接続されている。

図４は、図３との比較のために示した従来の金属製のフレーム３１の車両幅方向における片側半分を例示している。車両幅方向に延びる部位３１ａには、断面の形状によって該部位３１ａの車両幅方向における曲げ剛性を高める車両幅方向に延びる高剛性構造部３２(例えば、上記同様の横断面形状がハット形の高剛性構造部)が設けられているが、車両前後方向に延びる部位３１ｂには、該部位３１ｂの車両前後方向における曲げ剛性を高めるための上記のような補強部材としてのリブは設けられていない。また、車体側への取付部３３は設けられているものの、金属製の板の一部を折り曲げて立ち上げた構造に構成されている。

図２、図３、図５に示した本実施態様に係る車両用サンルーフパネル１０においては、フレーム部材がＦＲＰ製フレーム１２に構成され、とくにその車両前後方向Ｙ−Ｙに延びる部位１２ｂに一体に成形された補強部材としてのリブ１４が設けられることにより、車両前後方向Ｙ−Ｙにおける曲げ剛性が大幅に高められている。さらに、リブ１４の一部が、車両幅方向Ｘ−Ｘに延びる部位１２ａに設けられた高剛性構造部１３に接続されることにより、さらには車体３側への取付部１５に接続されることにより、車両前後方向Ｙ−Ｙにおける曲げ剛性が一層大幅に高められている。

本発明においては上記のように曲げ剛性が高められる結果、図６（上記実施態様）と図７(図４に示したような従来のフレームを用いた従来構造の車両用サンルーフパネル４１)に比較して示すように、サンルーフに生じる前述したような車両内部側から外部側に向かう方向Ｚ−Ｚに浮き上がるような変形の変形量が、小さく抑制されることになる(ただし、図６、図７では、分かりやすいように、変形量は誇張して示してある)。

図６、図７に示すように、本発明におけるパネル変形量は、車両幅方向Ｘ−Ｘにおける上下方向Ｚ−Ｚの変形量に関しては従来構造とそれほど変わらないが、車両前後方向Ｙ−Ｙにおける上下方向Ｚ−Ｚの変形量に関しては、大幅に抑制される。

本発明は、軽量化と高剛性化が要求されるあらゆる車両用サンルーフパネルに適用可能である。

１ 車両の上部
２ 車両用サンルーフパネル
３ 車体
１０ 車両用サンルーフパネル
１１ 樹脂製のパネル
１２ ＦＲＰ製のフレーム
１２ａ 車両幅方向に延びる部位
１２ｂ 車両前後方向に延びる部位
１３ 高剛性構造部
１３ａ 底面部
１３ｂ 第１立設部
１３ｃ 第２立設部
１３ｄ リブ
１４、１４ａ、１４ｂ 補強部材としてのリブ
１５ 取付部

Claims (9)

1. 樹脂製のパネルと、該パネルに固着され該パネルの周縁に沿って車両幅方向と車両前後方向に延びる部位を有するＦＲＰ製のフレームとからなり、前記フレームの車両前後方向に延びる部位に、該部位の車両前後方向における曲げ剛性を高める車両前後方向に延びる補強部材が設けられていることを特徴とする車両用サンルーフパネル。
2. 前記フレームの車両前後方向に延びる部位に、前記補強部材が一体に設けられている、請求項１に記載の車両用サンルーフパネル。
3. 前記フレームの車両幅方向に延びる部位に、断面の形状によって該部位の車両幅方向における曲げ剛性を高める車両幅方向に延びる高剛性構造部が設けられている、請求項１または２に記載の車両用サンルーフパネル。
4. 前記補強部材が、前記高剛性構造部に接続されている、請求項３に記載の車両用サンルーフパネル。
5. 前記フレームの車両前後方向に延びる部位に、車体側への取付部が設けられており、該取付部に前記補強部材が接続されている、請求項１〜４のいずれかに記載の車両用サンルーフパネル。
6. 前記補強部材が複数設けられている、請求項１〜５のいずれかに記載の車両用サンルーフパネル。
7. 前記補強部材がリブである、請求項１〜６のいずれかに記載の車両用サンルーフパネル。
8. 前記フレームのＦＲＰが強化繊維と熱可塑性樹脂からなる、請求項１〜７のいずれかに記載の車両用サンルーフパネル。
9. 前記強化繊維に短繊維が使用され、前記ＦＲＰ製のフレームが射出成形されている、請求項８に記載の車両用サンルーフパネル。

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