JP2019077435A

JP2019077435A - パノラマルーフ補強材の強化

Info

Publication number: JP2019077435A
Application number: JP2018172174A
Authority: JP
Inventors: ケイ．スウェインアンドリュー; K Swayne Andrew; エム．ハーンレンリャン; M Hahnlen Ryan
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2018-09-14
Publication date: 2019-05-23
Anticipated expiration: 2038-09-14
Also published as: DE102018122131A1; CN109501560B; JP7001567B2; US20200010121A1; CN109501560A; US20190084621A1; US11124241B2; US10421496B2

Abstract

【課題】比較的薄いルーフパネルを支持するフレームの重量を低減する。【解決手段】乗物ルーフ補強材２００は、中央開口部２０４及び少なくとも１つの角部を規定する金属又は金属合金フレーム２０２を含む。前記乗物ルーフ補強材は、さらに、金属又は金属合金を含む少なくとも１つの移行構造を含む繊維強化ポリマ（ＦＲＰ）部を含む。前記ＦＲＰ部の繊維の少なくともいくつかは、前記移行構造に埋め込まれる。ＦＲＰ部は、前記少なくとも１つの角部に配置される。ある例において、前記フレームは、前記少なくとも１つの角部内に開口部を含み、前記ＦＲＰ部が前記開口部に広がる。他の例において、前記ＦＲＰ部は、前記少なくとも１つの角部で前記フレームに重なる。前記角部に配置される前記ＦＲＰ部は、ルーフ補強材の剛性を改善し、ラッキング動作に対する耐性を増加させ、全体的に乗物の剛性を増加させてもよい。【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、パノラマルーフ補強材の強化に関する。

従来の乗物のルーフ（乗物ルーフ）は、金属製の補強部品を備える。該金属製の補強部品は、比較的薄いルーフパネルを構造的に支持し、乗物の形状維持に役立つ。しかしながら、該金属製の補強部品は、乗物の重心より上方で該乗物にかなりの重量を増加させることになる。従って、金属製補強部品の大きな重量は、乗物の重心を上げることなくルーフ下でもたらされる軽量化分を、減じさせる。

上記に鑑み、乗物ルーフ補強材を改良する必要性がある。さらなる効果が以下に記載される開示内容によって明らかになるであろう。

本概要は、下記の「発明を実施するための形態」においてさらに詳細に説明される概念を抜粋して簡略的に紹介するものである。本概要は、請求項に記載される発明の主題の主要な特徴を特定することを意図するものでなく、請求項に記載される発明の主題の範囲を定める一助として用いられることも意図しない。

ある態様において、本開示は、乗物ルーフ補強材を提供する。乗物ルーフ補強材は、中央開口部及び少なくとも１つの角部を規定する金属又は金属合金フレームを含んでもよい。乗物ルーフ補強材は、金属又は金属合金を含む少なくとも１つの移行構造を含む繊維強化ポリマ（ＦＲＰ）部を含んでもよい。前記ＦＲＰ部の少なくともいくつかの繊維は、前記移行構造に埋め込まれる。ＦＲＰ補強部は、前記少なくとも１つの角部に配置される。

他の態様において、本開示は、乗物ルーフの製造方法を提供する。本方法は、中央開口部及び少なくとも１つの角部を規定する金属又は金属合金フレームを設ける工程を含んでもよい。本方法は、繊維トウが埋め込まれた少なくとも１つの金属タブを含む、ルーフ補強材の少なくとも１つの繊維強化ポリマ（ＦＲＰ）部を設ける工程を含んでもよい。本方法は、前記少なくとも１つの金属タブを介して、前記ＦＲＰ部を前記金属フレームに接合する工程を含んでもよい。

本開示内容に特徴的と考えられる新規な特徴事項は、添付の請求項に記載される。以下の説明において、明細書及び図面全体を通じて同様な構成要素は、それぞれ同一の参照符号で示される。図面は、必ずしも一定の縮尺で描かれておらず、ある図面は、明確化・簡略化のため、強調され、あるいは一般化された形式で示される可能性がある。しかしながら、その好ましい使用の態様、さらなる目的、効果とともに、本開示自体は、本開示の例証となる態様に関する以下の詳細な説明を添付の図面を参照して読むことにより最もよく理解されよう。

図１は、乗物ボディの斜視図である。図２は、変形動作（ラッキング動作、racking motion）を受けたルーフ補強材の上面図である。図３は、本開示の態様による例示的な乗物ルーフ補強材の上面図である。図３Ａは、フレームのチャネル部に開口内部の補強部を有する例示的なルーフ補強材の斜視図である。図３Ｂは、図３Ａのルーフ補強材の、フレーム及び補強部を通る断面図である。図４Ａは、フレームの角部に配置される開口部内の補強部を有する他の例示的なルーフ補強材の斜視図であり、図４Ｂは、図４Ａのルーフ補強材の、フレーム及び補強部を通る断面図である。図５Ａは、フレームに重なる補強部を有するルーフ補強材の斜視図であり、図５Ｂは、図５Ａのルーフ補強材の、フレーム及び補強部を通る断面図である。図６Ａは、フレームのチャネル部内に補強部が固定されるルーフ補強材の斜視図であり、図６Ｂは、図３Ａのルーフ補強材の、フレーム及び補強部を通る断面図である。図７は、本開示の態様による、乗物ルーフを製造する例示的な方法を示すフローチャートである。

以下の記載は、本明細書で選定され用いられる文言の定義を含む。その定義には、文言の範疇に入るとともに実施形態で用いられることが可能な構成要素の様々な例及び／又は形態が含まれる。それらの例は、限定することを意図しない。

本明細書で用いられる「乗物」は、移動可能な有人又は無人のあらゆる構成を指し、どんな形態のエネルギによっても駆動される。文言「乗物」は、車、トラック、バン、ミニバン、ＳＵＶ、オートバイ、スクータ、ボート、個人用船舶、潜水艦、飛行機、宇宙船を含むが、これに限定されない。ある場合において、自動車（動力車）は、１つ又は複数のエンジンを含む。

本明細書の記載及び図面は、単に例示にすぎず、本開示から逸脱しないで、開示された構成上の様々な改変及び変更が可能であることを理解すべきである。概ね、例示的な乗物ルーフ構造の図面は、一定の縮尺で描かれていない。本明細書で用いられる通り、横方向は、乗物を横切る方向であり、左右方向を指す。同様に、長手方向は、乗物が移動する前後方向を指し、鉛直方向は、高さ、すなわち上下方向を指す。本明細書に開示される例示的な乗物ルーフ構造で特定される様々な構成要素は、製造業者によって異なる可能性のある専門用語で示されているにすぎず、本開示を限定すると考えるべきでないことは理解されよう。

一般的に、本開示は、金属又は金属合金フレーム及び角部に配置される１つ又は複数のＦＲＰ部を含む乗物ルーフ補強材を規定する。当該少なくとも１つのＦＲＰ部は、そこに埋め込まれた繊維を含む金属又は金属合金移行構造によってフレームに接合されてもよい。その移行構造は、インサート又はタブの形状であってもよい。その移行構造は、本明細書においてタブとして記載されるが、その移行構造は、如何なる形状又は外形（geometry）にも限定されない。繊維は、金属タブから延在してもよい。ＦＲＰ部は、移行構造の繊維に挟む（interleaved）ようにＦＲＰの複数の層を含んでもよい。従って、その移行構造は、ＦＲＰ部の半永久的一体化の特徴を有してもよい。その移行構造は金属製なので、例えば抵抗スポット溶接にて金属フレームに溶接してもよい。従って、金属フレームとＦＲＰ部とが強固で半永久的に取り付けられ、ルーフ補強材に構造上の剛性が付与されてもよい。ある態様において、ＦＲＰ部は、炭素繊維を含んでもよい。使用可能な他の繊維には、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリパラフェニレン−ベンゾビスエチアゾール（polyparaphenylene-benzobisethiazole）（ＰＢＯ）繊維、ＳｉＣのようなセラミック繊維、及びその如何なる組み合わせも含まれてよい。

前記金属又は金属合金フレームは、アルミニウム又はアルミニウム合金フレームであってもよい。アルミニウムフレームは、他の金属フレームより軽いが、変形動作（ラッキング動作、racking motion）に影響されやすい可能性がある。ＦＲＰ部は、そのラッキング動作に対する補強（強化）となってもよい。アルミニウム及びＦＲＰの両者とも、ルーフ補強材に用いられる従来の鋼より軽いため、強化用ＦＲＰ部を有するアルミニウムフレームを使用することにより、ルーフ補強材の重量を低減してもよい。金属タブ内に埋め込まれた繊維を含む一体化された移行構造を使用することで、ＦＲＰ部を損傷しない金属同士の接合技術の使用を可能にしてもよい。従って、ＦＲＰ部は、構造的な一体性を損なうことなくルーフ補強材に含まれることが可能である。さらに、ＦＲＰ部は、ラッキング動作（例えば、対向する角部がつぶれて開くこと）に対し、金属製ルーフ補強材より耐性があり、ボディの剛性を増加させてもよい。ラッキング動作を受けたルーフ補強材１３０の例が図２に示される。図示されるように、１つの角部の角度が拡がって、隣接する角部が狭まり、ルーフ補強材１３０がねじれる可能性がある。ルーフ補強材のラッキング動作に対する耐性（剛性）は、全体的に乗物ボディ１０４の剛性に影響を与えてもよい。

図に関し、同じ参照符号は、同じ構成要素を参照する。図１は、例示的な乗物ボディ１０４を示し、当該乗物ボディ１０４は、金属合金製乗物ボディ１０４に取り付けられる金属合金製乗物ルーフ構造（不図示）を支持することが可能である。図１に概略示される通り、乗物ボディ１０４は、横方向に離間し、客室１１６の側部を規定する一対のボディ部材１１２、１１４と、両ボディ部材間に広がる前方ルーフレール１１８及び後方ルーフレール１２０と、を含む。前方及び後方ルーフレール１１８、１２０間に配設される交差部材すなわちルーフボウ１２２は、離間するボディ部材１１２、１１４の間に延在する。前方及び後方ルーフレール１１８、１２０とともに、ボディ部材は、客室１１６を覆う乗物ルーフ構造を支持する。離間するボディ部材１１２、１１４は、部分的にドアフレームを規定する。

図３Ａは、例示的な乗物ルーフ補強材２００の斜視図である。図３Ｂは、図３Ａの３−３線に沿ったルーフ補強材２００の断面図である。乗物ルーフ補強材２００は、中央開口部２０４を規定するフレーム２０２を含んでもよい。例えば、当該フレームは、略台形又は略四角形であってもよく、中央開口部２０４を規定してもよい。フレーム２０２は、金属又は金属合金製でもよい。ルーフ補強材２００は、乗物ボディ１０４に装着され、ルーフパネルを支持してもよい。ルーフ補強材２００は、中央開口部２０４内のパノラマルーフ、サンルーフ、ムーンルーフのようなガラス組立体を支持してもよい。フレーム２０２は、それぞれ乗物ルーフ補強材２００の側部を形成し乗物の長手方向の軸に略並行に延在する長手方向の側部２１０を含んでもよい。すなわち、側部２１０は、前方から後方に乗物の側部に沿って延在してもよい。フレーム２０２は、さらに前部２２０を含んでもよい。前部２２０は、乗物ルーフの前方で乗物の長手方向の軸を横切って延在してもよい。フレーム２０２は、ルーフ用後方構造支持部として乗物の長手方向の軸を横切って延在する後部２３０も含んでもよい。側部２１０、前部２２０、後部２３０は、例えば、スタンピング工程、又は鍛造工程によって一体的に形成されてもよい。

各側部２１０は、略チャネル（溝）状構造を有する略長尺なフレーム部材であってもよい。例えば、側部２１０は、内側リップ２１２、凹状中央チャネル部２１４、及び外側リップ２１６を含んでもよい。側部２１０のチャネル状構造は、ルーフ組立体を補強するのに役立つ構造上の剛性をもたらしてもよい。側部２１０は、金属板のスタンピング等、従来の金属加工処理を用いて形成されてもよい。側部２１０は、本明細書に開示される技術と適合する如何なる金属又は金属の組み合わせによって形成されてもよい。例えば、側部２１０は、鋼、アルミニウム、マグネシウム、チタン、コバルト、ベリリウム、ニッケル、コロンビウム、タンタル、タングステン、及びその合金、又は他の構造合金製でもよい。

前部２２０は、略チャネル状の構造を有する略長尺なフレーム部材であってもよい。例えば、前部２２０は、内側リップ２２２、凹状中央チャネル部２２４、及び外側リップ２２６を含んでよい。図示例において、前部２２０は、凹状中央チャネル部２２４のない隆起領域２２８を含んでもよい。前部２２０のチャネル状構造は、ルーフ組立体を補強するのに役立つ構造上の剛性をもたらしてもよい。隆起領域２２８は、ルーフパネル（図示せず）に接触するための装着領域を提供してもよい。

後部２３０も、前部２２０と同様に、略チャネル状の構造を有する略長尺なフレーム部材であってもよい。例えば、後部２３０は、内側リップ２３２、凹状中央チャネル部２３４、及び外側リップ２３６を含んでよい。外側リップ２３６は、後部２３０の側部全体に沿って延在する長尺なリップであってもよい。以下さらに詳細に論じられる通り、外側リップ２３６は、乗物フレーム部材に溶接されてもよい。

２つの前方角部２０６は、それぞれ側部２１０及び前部２２０の交差部で規定されてもよい。２つの後方角部２０６は、それぞれ側部２１０及び後部２３０の交差部で規定されてもよい。凹状中央チャネル部２１４、２２４、２３４は、角部２０６で接続されてもよい。上記で論じられた通り、ルーフ補強材２００は、角部２０６での屈曲で特徴付けられるラッキング動作を受ける可能性がある。角部２０６に、ラッキング動作に耐えるＦＲＰ補強部２４０を設けてもよい。ＦＲＰ補強部２４０は、略Ｌ字状であってもよい。すなわち、ＦＲＰ補強部２４０は、交差する長手方向の脚部２４８と横方向の脚部２４６によって形成されてもよい。長手方向の脚部２４８及び横方向の脚部２４６は、略直角に交差してもよい。ＦＲＰ補強部２４０は、外側角部２４２及び内側角部２４４を含んでもよい。以下さらに詳細に論じられる通り、ＦＲＰ補強部２４０は、様々な形状でフレーム２０２に取り付けられてもよい。例えば、ＦＲＰ補強部２４０は、フレーム２０２の角部で開口部内に嵌合するか、又はＦＲＰ補強部２４０は、角部２０６においてフレーム２０２の一部と重なっていてもよい。ＦＲＰ補強部２４０は、移行構造（transition structure）２５２、２５４を用いてフレーム２０２に取り付けられてもよく、当該移行構造２５２、２５４は、ＦＲＰ補強部２４０に一体化されてもよい。

ある態様において、本明細書に記載される移行構造（移行構造２５２、２５４）は、超音波付加製造（ultrasonic additive manufacturing、ＵＡＭ）を用いて金属タブ内に埋め込まれた繊維トウを含んでもよい。繊維を埋め込むためのＵＡＭ技術は、例えば、ハーンレン及びダピノ（Hahnlen and Dapino）による「超音波付加製造による埋め込みスマート材料を有する活性金属基複合材料（"Active Metal-matrix Composites with Embedded Smart Materials by Ultrasonic Additive Manufacturing"）」、ＳＰＩＥ（国際光工学会）議事録、７６４５：１５、２０１０年３月、に記載されており、ここに参照することによりその内容が組み込まれる。金属タブは、上記議事録に開示される技術と適合する、如何なる金属にて形成されてもよい。例えば、金属タブは、鋼、アルミニウム、マグネシウム、チタン、コバルト、ベリリウム、ニッケル、コロンビウム、タンタル、タングステン、及びその合金、又は他の構造合金製でもよい。繊維トウは、金属タブの縁部から延出してもよい。移行構造は、ＦＲＰ補強部２４０の製造中に該ＦＲＰ補強部２４０内に埋め込まれてもよい。例えば、繊維トウは、ＦＲＰを固化（consolidate）する前に、ＦＲＰ補強部２４０を形成するその繊維織物を挟んでもよい。従って、金属タブは、ＦＲＰ補強部２４０の一体化部を形成してもよい。金属タブの表面は、露出していてもよい。ある態様において、金属タブの、１つ又は複数の縁部がＦＲＰ補強部２４０の縁部を形成してもよい。

図３Ａ及び図３Ｂに図示される例において、フレーム２０２は、ＦＲＰ補強部２４０が内部に装着される開口部２０８を含んでもよい。例えば、開口部は、チャネル部２１４、２２４、２３４の内部にあってもよい。ＦＲＰ補強部２４０は、内側リップ２１２近傍のチャネル部２１４の鉛直壁部に取り付けられる移行構造２５２を含んでもよい。ＦＲＰ補強部２４０は、さらに、チャネル部２１４の底部に取り付けられる移行構造２５４を含んでもよい。ある実施形態において、フレーム２０２は、開口部２０８に沿ってオフセットフランジ２５６を含んでもよい。オフセットフランジ２５６は、移行構造２５４のための装着箇所を提供してもよい。オフセット部は、移行構造２５４の面がフレーム２０２の面と一致することを可能にしてもよい。例えば、図示されるように、オフセットフランジ２５６は、移行構造２５４の底面がチャネル部２１４の底面と一致することを可能にしてもよい。

ルーフスキン２６０が乗物ルーフ補強材２００に取り付けられてもよい。例えば、ルーフスキン２６０は、内側リップ２１２の周囲で曲げることによって、当該内側リップ２１２に対しヘミング（hemmed）されてもよい。他の例として、ルーフスキン２６０は、フレーム２０２に対し抵抗スポット溶接で溶接されてもよい。ルーフスキン２６０は、開口部２０４に配置されるサンルーフのシール部をシールするための、平坦面を維持する段部（ジョグル）を含んでもよい。移行構造２５２は、当該移行構造２５２がヘミング部と干渉しないようにフレーム２０２に取り付けられてもよい。ルーフスキン２６０は、チャネル２６２も含んでもよい（例えば、雨水を集めるため）。ルーフスキンは、チャネル２６２の底部でフレーム２００に抵抗スポット溶接で溶接されてもよい。チャネル２６２は、移行構造２５４がチャネル２６２と干渉しないで、チャネル２６２が外側リップ２１６でフレーム２００に直接溶接可能なように、移行構造２５４の外側に位置してもよい。

図４Ａ及び図４Ｂは、他の例示的なルーフ補強材３００を示し、図４Ｂは、図４Ａの４−４線に沿った断面図である。ルーフ補強材３００は、ルーフ補強材２００といくつかの点で類似していてもよい。ルーフ補強材３００は、ルーフ補強材２００の対応する特徴と同様に、中央開口部３０４、側部３１０、前部３２０、後部３３０を規定するフレーム３０２を含んでもよく、当該フレーム３０２は、内側リップ３１２、３２２、３３２、チャネル部３１４、３２４、３３４及び外側リップ３１６、３２６、３３６を含んでもよい。角部３０６は、異なる形を有する開口部３０８を含んでもよい。開口部３０８は、部分的に、内側リップ３１２から延出するフランジ３５２、３５４によって規定されてもよい。ＦＲＰ補強部３４０は、開口部３０８の内部に配置されてもよい。ある態様において、ＦＲＰ補強部３４０は、フランジ３５２、３５４に埋め込まれる繊維トウを含んでもよい。例えば、フランジ３５２、３５４は、ＵＡＭプロセスを用いた移行構造の連続的なタブとして形成されてもよい。フランジ３５２は、その後内側リップ３１２に突合せ溶接で溶接され、フレーム３０２とＦＲＰ補強部３４０との間にオフセット又は重ね合わせ無しに滑らかな移行部を作ってもよい。同様に、フランジ３５４は、外側リップ３１６に突き合せ溶接されてもよい。

ＦＲＰ補強部３４０も、略Ｌ字状であってよく、外側角部３４２、内側角部３４４、横方向の脚部３４６及び長手方向の脚部３４８を含んでもよい。フランジ３５２、３５４は、フレーム３０２及びＦＲＰ補強部３４０と略同じ厚さであり、当該ＦＲＰ補強部３４０とフレーム３０２の表面との間で滑らかな移行部を提供する。図示されるように、ＦＲＰ補強部３４０は、ある特定の乗物の設計に応じて選択される可能性のある角度、例えば、全金属ルーフ補強材の外形に合う角度を有する折曲部を有してもよい。

図５Ａ及び図５Ｂは、他の例示的なルーフ補強材４００を示し、図５Ｂは、図５Ａの５−５線に沿った断面図である。ルーフ補強材４００は、ルーフ補強材２００といくつかの点で類似していてもよい。ルーフ補強材４００は、ルーフ補強材２００の対応する特徴と同様に、中央開口部４０４、側部４１０、前部４２０、後部４３０を規定するフレーム４０２を含んでもよく、当該フレーム４０２は、内側リップ４１２、４２２、４３２、チャネル部４１４、４２４、４３４及び外側リップ４１６、４２６、４３６を含んでもよい。ある態様において、内側リップ４１２は、窪んだフランジ４５８によって延在してもよい。角部４０６は、開口部を含まなくともよい。その代わりに、ＦＲＰ補強部４４０は、フレーム４０２に重なるようにして装着されてもよい。

図示されるように、ＦＲＰ補強部４４０は、それぞれ外側リップ４１６及び内側リップ４１２に取り付けられる移行構造４５２、４５４を含んでもよい。例えば、移行構造４５２及び４５４は補強部４４０の縁部を形成してもよく、断続的なスポット溶接にて外側リップ４１６及び内側リップ４１２に溶接されてもよい。移行構造４５４は、フランジ４５８において内側リップ４１２に溶接されてもよい。移行構造４５２は、外側リップ４１６の上面に装着されてもよい。

ルーフスキン４６０がルーフ補強材４００に装着されてもよい。例えば、ルーフスキン４６０は、内側リップ４１２にヘミングされてもよい。ルーフスキン４６０は、チャネル４６２を含んでもよく、当該チャネル４６２は、例えば溶接やヘミングで移行構造４５２に取り付けられてもよい。

図５Ｂに示される通り、ＦＲＰ補強部４４０は、内側リップ４１２から外側リップ４１６まで直線状に延在してもよい。チャネル部４１４は、ＦＲＰ補強部４４０の下方に延在してもよい。ＦＲＰ補強部４４０を位置決めすることにより、チャネル部４１４の形状の歪みを防いでもよく、それによりルーフ補強材４００のラッキング動作に耐えるようにしてもよい。

図６Ａ及び図６Ｂは、他の例示的なルーフ補強材５００を示し、図６Ｂは、図６Ａの６−６線に沿った断面図である。ルーフ補強材５００は、ルーフ補強材２００といくつかの点で類似していてもよい。ルーフ補強材５００は、ルーフ補強材２００の対応する特徴と同様に、中央開口部５０４、側部５１０、前部５２０、後部５３０を規定するフレーム５０２を含んでもよく、当該フレーム５０２は、内側リップ５１２、５２２、５３２、チャネル部５１４、５２４、５３４及び外側リップ５１６、５２６、５３６を含んでもよい。ある態様において、角部５０６は、開口部を含まなくともよい。その代わりに、ＦＲＰ補強部５４０は、ルーフ補強材４００と同様に、フレーム５０２に重なるようにして装着されてもよい。しかしながら、内側リップ５１２は、ルーフ補強材４００のフランジ４５８と同様なフランジを含まなくともよい。その代わりに、ＦＲＰ補強部５４０は、チャネル部５１４の内面に固定されてもよい。図示される通り、例えば、ＦＲＰ補強部５４０は、直線状の断面を有してもよい。ＦＲＰ補強部５４０は、移行構造を含まなくともよい。ＦＲＰ補強部５４０は、接着剤を用いてチャネル部５１４の表面に取り付けられてもよい。他の態様において、ＦＲＰ補強部５４０の１つ又は複数の縁部に移行構造を含んでもよく、その移行構造は、チャネル部５１４の表面に溶接されてもよい。ある態様において、ＦＲＰ補強部５４０は、チャネル部５１４が内側リップ５１２及び／又は外側リップ５１６から下方に湾曲する箇所で、チャネル部５１４に取り付けられてもよい。あるいは、ＦＲＰ補強部５４０は、内側リップ５１２及び外側リップ５１６又はその何れかに取り付けられてもよい。

上記の例は、ルーフ補強材２００、３００、４００、５００の各長手方向の脚部２４８、３４８、４４８、５４８を通じて側部２１０、３１０、４１０、５１０を横切る断面に言及している。ＦＲＰ補強部２４０、３４０、４４０、５４０は、同様に、前部２２０、３２０、４２０、５２０及び後部２３０、３３０、４３０、５３０で取り付けられてもよいことが理解されよう。さらに、それぞれ異なる例示的なＦＲＰ補強部が異なる角部のために選択されてもよい。例えば、前方角部はＦＲＰ補強部５４０を使用し、後方角部はＦＲＰ補強部２４０を使用してもよい。

図７は、乗物ルーフを製造する例示的な方法６００を示すフローチャートである。乗物ルーフは、ルーフ補強材２００、３００、４００、５００を含んでもよい。方法６００は、超音波溶接機並びに本発明の技術分野で知られている他の製造用工具及び装置を含む設備を用いて、作業者によって行われてよい。方法６００は、作業者によって行われる動作に関して以下に説明されるが、その説明における１つ又は複数の工程が（例えば、ロボットアームにより）自動化されてもよい。

ブロック６１０において、方法６００は、中央開口部及び少なくとも１つの角部を規定する金属又は金属合金フレームを設ける工程を含んでもよい。ある態様において、例えば、中央開口部２０４、３０４、４０４、５０４及び少なくとも１つの角部２０６、３０６、４０６、５０６を規定するフレーム２０２、３０２、４０２、５０２が設けられてもよい。

ブロック６２０において、方法６００は、金属タブ内に埋め込まれた繊維を含む、少なくとも１つのＦＲＰ部を設ける工程を含んでもよい。ある態様において、例えば、１つ又は複数のＦＲＰ補強部２４０、３４０、４４０、５４０が設けられてもよい。少なくとも１つのＦＲＰ部を設けることは、ブロック６２２、６２４、６２６で示される様に、該少なくとも１つのＦＲＰ部を製造することを含んでもよい。

ブロック６２２において、ブロック６２０は、金属タブから延在するように埋め込まれた繊維トウを有する金属タブを含む移行部品を設ける工程を含んでもよい。上述の通り、複数の移行部品は、金属タブ内に繊維トウを埋め込むために、ＵＡＭを用いて製造されてもよい。繊維トウは、ＦＲＰ部に接触するようになっている金属タブの辺部から延在してもよい。繊維トウは、織物を形成するように織られてもよく、又は織物トウが金属タブ内に埋め込まれてもよい。

ブロック６２４において、ブロック６２０は、繊維トウに繊維織物の層を挟む工程を含んでもよい。ある態様において、例えば、繊維織物の層は、ＦＲＰ補強部２４０、３４０、４４０、５４０の形状に切断された炭素繊維織物であってもよい。その層は、移行構造の場所に切り欠き部を含んでもよい。移行部品の金属タブは、炭素繊維織物の層に渡って繊維トウが延出するように、前記切り欠き部に配置されてもよい。それから、炭素繊維織物の他の層が、その繊維トウ上に配置されてもよい。複数の層が、移行部品と繊維層とを一体化するために挟まれてもよい。

ブロック６２６において、ブロック６２０は、繊維織物の層を固化してＦＲＰ部を形成する工程を含んでもよい。例えば、ある態様において、固化することは、ＦＲＰ部品を製造するために用いられる繊維層を結合（bind）するための如何なるプロセス（工程）も含んでもよい。例えば、固化することは、繊維層に樹脂をしみ込ませ、オートクレーブ又はホットプレス型を用いて樹脂を硬化させることを含んでもよい。形成されるＦＲＰ部品は、例えば、ＦＲＰ補強部２４０、３４０、４４０、５４０であってもよい。

ブロック６３０において、方法６００は、ＦＲＰ部を金属フレームに接合する工程を含んでもよい。例えば、ＦＲＰ補強部２４０、３４０、４４０、５４０は、フレーム２０２、３０２、４０２、５０２の１つ又は複数の角部２０６、３０６、４０６、５０６の各々に接合されてもよい。ブロック６３２において、ブロック６３０は、移行部品を金属部にスポット溶接する工程を含んでもよい。例えば、移行構造２５２、２５４、３５２、３５４、４５２、４５４は、フレーム２０２、３０２、４０２、５０２に対しスポット溶接で溶接されてもよい。

ブロック６４０において、方法６００は、選択的に、ルーフ補強材にルーフパネルを装着し、ルーフスキン構成を作成（create）する工程を含んでもよい。例えば、ある態様において、ルーフスキン２６０、３６０、４６０、５６０は、内側リップ２１２、３１２、４１２、５１２においてルーフ補強材２００、３００、４００、５００にヘミングされてもよい。さらにルーフスキン２６０、３６０、４６０、５６０は、外側リップ２１６、３１６、４１６、５１６にスポット溶接されてもよい。後方外側リップ２３６、３３６、４３６、５３６は、ルーフスキン２６０、２６０、３６０、４６０にソフト・マスチック樹脂（soft mastic）を介して取り付けられてもよい。ルーフスキンとルーフ補強材との組み合わせは、ルーフスキン構成（ルーフコンポ、roof comp）と称されてもよい。

ブロック６５０において、方法６００は、選択的に、乗物組立施設にルーフ補強材及びルーフスキン構成を供給する工程を含んでもよい。例えば、ある態様において、１つ又は複数のルーフ補強材２００、３００、４００、５００又はルーフスキン構成が乗物組立施設に供給されてもよい。ルーフ補強材２００、３００、４００、５００は、既存の乗物組立ラインに適合させてもよい。従って、ルーフ補強材２００、３００、４００、５００は、以下に限定されないが、スポット溶接及び接着剤のような従来の工具及び技術を用いて乗物に装着してもよい。

ブロック６６０において、方法６００は、選択的に、ルーフ補強材及びルーフスキン構成を乗物フレームに装着する工程を含んでもよい。例えば、ある態様において、ルーフスキン２６０、３６０、４６０、５６０に接合されるルーフ補強材２００、３００、４００、５００は、乗物ボディ１０４に装着してもよい。ある実施形態において、ルーフスキン２６０、３６０、４６０、５６０に接合されるルーフ補強材２００、３００、４００、５００は、外側リップ２１６、３１６、４１６、５１６、及び／又は、ルーフスキンチャネル２６２、３６２、４６２、５６２に沿って、スポット溶接部を用いて乗物ボディ１０４に取り付けられてもよい。

上記に開示された特徴及び機能の様々な実施形態、並びに他の特徴及び機能の様々な実施形態、又はその代替、改変は、好適に組み合わされて、他の多くの異なるシステムとなり、又はその応用が可能であることが理解されよう。また、現時点で予見又は予期できない本発明の様々な代替、改変、変更、又は改良が後に当業者によってなされる可能性があり、これらも以下の請求項によって包含されることが意図される、ということが理解されよう。

Claims

乗物ルーフ補強材であって、
中央開口部及び少なくとも１つの角部を規定する金属又は金属合金フレームと、
繊維を有し、金属又は金属合金を含む少なくとも１つの移行構造を含む繊維強化ポリマ（ＦＲＰ）部と、
を備え、
前記ＦＲＰ部の少なくともいくつかの前記繊維は、前記移行構造に埋め込まれ、前記ＦＲＰ部は、前記少なくとも１つの角部に配置される乗物ルーフ補強材。
請求項１記載の乗物ルーフ補強材において、
前記金属又は金属合金フレームは、前記少なくとも１つの角部内に少なくとも１つの開口部を含み、前記ＦＲＰ部が前記開口部を満たす乗物ルーフ補強材。
請求項２記載の乗物ルーフ補強材において、
前記金属又は金属合金フレームは、前記少なくとも１つの開口部の端部を形成するオフセットフランジを含み、前記移行構造は、前記オフセットフランジに取り付けられる乗物ルーフ補強材。
請求項１記載の乗物ルーフ補強材において、
前記ＦＲＰ部は、前記少なくとも１つの角部において前記金属又は金属合金フレームに重なる乗物ルーフ補強材。
請求項４記載の乗物ルーフ補強材において、
前記ＦＲＰ部は、前記フレームの外側リップから、中央チャネルを横切り、前記フレームの内側リップまで延在する乗物ルーフ補強材。
請求項１記載の乗物ルーフ補強材において、
前記ＦＲＰ部は、Ｌ字状である乗物ルーフ補強材。
請求項１記載の乗物ルーフ補強材において、
前記ＦＲＰ部は、前記乗物の長手方向の軸に略平行な第１部分と、前記乗物の前記長手方向の軸に略直交する第２部分と、を含む乗物ルーフ補強材。
請求項７記載の乗物ルーフ補強材において、
前記第１部分及び前記第２部分は、内側角部及び外側角部を形成する乗物ルーフ補強材。
請求項１記載の乗物ルーフ補強材において、
前記金属又は金属合金フレームは、外側リップと、凹状中央チャネル部と、内側リップと、を含む乗物ルーフ補強材。
請求項９記載の乗物ルーフ補強材において、
前記ＦＲＰ部は、上昇させた前記内側リップから前記中央チャネル部の底部まで延在する乗物ルーフ補強材。
請求項９記載の乗物ルーフ補強材において、
前記ＦＲＰ部は、前記中央チャネル部内で延在する乗物ルーフ補強材。
請求項９記載の乗物ルーフ補強材において、
さらに、前記内側リップにヘミングされた乗物ルーフスキンを備え、前記乗物ルーフスキンは、アルミニウム又はその合金を含み、前記金属又は金属合金フレームはアルミニウム又はその合金を含む乗物ルーフ補強材。
請求項１記載の乗物ルーフ補強材において、
前記金属又は金属合金フレームと前記少なくとも１つのＦＲＰ部との間のインターフェース部は、前記金属又は金属合金フレーム内にオフセットフランジを含み、前記移行構造は、前記オフセットの少なくとも一部を満たす乗物ルーフ補強材。
請求項１記載の乗物ルーフ補強材において、
前記移行構造は、少なくとも１つのスポット溶接部を介して前記金属又は金属合金フレームに接続される乗物ルーフ補強材。
請求項１記載の乗物ルーフ補強材において、
さらに、前記金属又は金属合金フレームに取り付けられる乗物ボディを備え、
前記乗物ボディは、金属合金製である乗物ルーフ補強材。
乗物ルーフを製造する方法であって、
中央開口部及び少なくとも１つの角部を規定する金属又は金属合金フレームを設ける工程と、
繊維トウが埋め込まれた少なくとも１つの金属タブを含む、ルーフ補強材の少なくとも１つの繊維強化ポリマ（ＦＲＰ）部を設ける工程と、
前記少なくとも１つの金属タブを介して、前記ＦＲＰ部を前記金属フレームに接合する工程と、
を含む、乗物ルーフを製造する方法。
請求項１６記載の方法において、
さらに、ルーフスキンを、前記中央開口部を規定する前記フレームの内側端にヘミングすることにより、前記ルーフスキンを前記ルーフ補強材に装着し、ルーフスキン構成を作成する工程を含む、乗物ルーフを製造する方法。
請求項１７記載の方法において、
さらに、前記金属又は金属合金フレームを乗物ボディに接合することにより、前記ルーフスキン構成を前記乗物ボディに装着する工程を含む、乗物ルーフを製造する方法。
請求項１６記載の方法において、
前記少なくとも１つのＦＲＰ部を設ける工程は、
前記繊維トウが埋め込まれた前記少なくとも１つの金属タブを含む移行部品を設ける工程と、
前記埋め込まれた繊維トウに繊維織物の層を挟む工程と、
前記繊維織物の層を固化して前記ＦＲＰ部を形成する工程と、
を含む、乗物ルーフを製造する方法。
請求項１６記載の方法において、
前記ＦＲＰ部の前記少なくとも１つの金属タブを前記金属又は金属合金フレームに接合する工程は、前記少なくとも１つの金属タブを前記金属又は金属合金フレームに溶接する工程を含む、乗物ルーフを製造する方法。