JP3131188B2 - 車両用サンシャインルーフパネル - Google Patents

車両用サンシャインルーフパネル

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、自動車用サンシ
ャインルーフに関し、特に太陽電池と協働するそのよう
なパネルに関する。
【０００２】「サンシャインルーフ」という用語は、こ
こでは、関連する公知のルーフ設計、すなわち、単なる
スライドカバーを備えるスライドルーフ、スライドする
回動カバーを備えるスライド・リフティングルーフ、お
よび単なる回動カバーを備えるリフティングルーフの上
位概念として用いられる。カバーが自動車の固定ルーフ
面をスライドし、また、（例えばスポイラ−ルーフのよ
うな）回動するように設計されることもある、いわゆる
オーバーリッジルーフ(over-ridge roofs)もまた上記の
上位概念の用語によってカバーされる。
【０００３】
【従来の技術】EP第0 221 287 B1号は自動車用サンシャ
インルーフパネルを記述しており、それによれば、窓ガ
ラスの真下の可撓性プラスチック材料内に太陽電池が埋
設されている。このサンシャインルーフは、乗用車の空
気力学的形状に適合する湾曲を有するが、太陽発電装置
をサンシャインルーフ構造体中に一体化するユニットの
縁部区域の設計については述べられていない。
【０００４】プラスチック材料として、複合成分からな
るポリウレタンエラストマーが使用されるＲＩＭプロセ
ス(reaction injection molding process)によって製造
されるプラスチックフレームを備える自動車のサンシャ
インルーフ内に、使用太陽発電装置を設置することが、
DE特許出願第37 37 183 A1号からも知られている。しか
しながら、この装置にあっては、太陽電池がその両側を
剛性パネルによって、すなわち、上面を一枚のガラスパ
ネルによって、下面を一枚のメタルシートによって覆わ
れるので、ルーフパネルは結果的に厚く、したがって重
くなり、ルーフパネル用の作動部材を設計する場合に
も、しかるべき欠点が付随することを我慢しなければな
らない。
【０００５】これと同じことが、DE特許第41 05 389 C1
号に記載のソーラーユニットにも当て嵌まり、この場合
は、透明なシートの外側縁部にある表面区域が、より強
力ではあるが、不透明な結晶質の太陽電池によって覆わ
れ、上記とは別の表面区域が、より弱いが透明な非晶質
（アモルファス）の太陽電池によって覆われる。別々の
太陽電池によって構成されるこのソーラーユニットは、
２枚のガラス板の間に挟まれ、前記ガラス板の両外側が
周囲をポリウレタン発泡体で形成されるフレームで囲ま
れる。
【０００６】太陽発電装置として設計され、アウディＡ
６、Ａ８のような量産自動車にすでに適合する公知のル
ーフパネルの場合は、発泡体プラスチックのフレームに
よって取り囲まれるルーフパネルの内側表面は、結晶質
の太陽電池を収容する。しかしながら、前記の発泡体プ
ラスチックのフレームは、強度上の理由およびフレーム
に要求される補強された外形を提供するために、比較的
広いフレーム部を有するので、ルーフパネルの内側のフ
レーム区域だけが結晶質の太陽電池を収容するのに利用
することが可能で、そのために太陽エネルギーの利用可
能性が限られる。
【０００７】出願人の意図するところは、広義の太陽発
電装置、すなわち、フレーム区域の下側を覆うフィルム
を備える軽量の太陽発電装置を用いる発電装置に結晶質
の太陽電池を収容し、これらを発泡工程中に組み込ん
で、これまでのところ失敗に終わっている太陽エネルギ
ーの活用を成功させることである。太陽電池は、発泡プ
ロセスの継続中は極めて高い破壊率を示す。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、自
動車用サンシャインルーフのための太陽発電装置として
設計された軽量のルーフパネルを提供し、それによって
太陽エネルギーを活用することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明によれば、パネ
ルの最も広い面、すなわち、パネルの一部を形成する一
枚のガラスの最も広い自由な外側面が、最も大きい太陽
電池の場がルーフパネルによって決定される外側の大き
さになるように、結晶質の太陽電池を収容し、このこと
が、パネルから最大限のエネルギー量を作り出すことを
可能にする。可撓性を持つように埋設された太陽電池
は、それらの下側がフィルムで覆われ、太陽電池の場の
外側縁部区域における縁部の周囲で発泡される。発泡圧
力は従来のＲＩＭプロセスよりも比較的低く、１バール
より小さいことが好ましい。この圧力に付随する比較的
低温は、この結晶質の太陽電池が破壊される危険性と、
その敏感な薄い太陽電池に対する損傷を実質的に完全に
排除する。このことは、上記の低圧が、被覆フィルムと
直接接触する発泡金型内の発泡区域を制限するために可
撓性を有するシール部材を使用することを可能にすると
ともに、低い金型閉鎖力を可能にすることによっても促
進される。
【００１０】フレーム内へ発泡してできる硬質な棒状枠
体によって太陽電池が圧縮されることを回避するため
に、前記の棒状枠体は、ガラスで形成されるユニットか
ら離間されることができ、太陽電池は、可撓性材料およ
び被覆フィルム内に埋設される。
【００１１】この目的で、可撓性材料で作られるスペー
サーが前記棒状枠体とユニットの間に挿入される。この
スペーサーは、フレームの成形中の全局面において太陽
電池それ自体に作用する破壊圧力を生じないように、前
記棒状枠体とユニットの間を適切に離間させることを可
能にする。このスペーサーは、発泡工程中は封入されて
いるので、フレームの発泡材料内に残留する。
【００１２】別の具体例においては、ラグが、発泡後の
フレームから突出する。このラグは、パネルをサンシャ
インルーフ内にインストゥールする間にパネル付勢機構
の機能的な諸部分に作用する反対側の横方向の棒状枠体
から延出し、フレームの成形中にこれらの棒状体とユニ
ットの間の間隔を維持するための部材として使用され
る。他の２つの棒状枠体は、フランジによって支えられ
る横方向の棒状枠体に接触したままであり、したがっ
て、支持される棒状枠体とユニットの間にも間隔が存在
する。以上に述べた離間部材の設計にあっては、棒状枠
体はユニット、したがって敏感な太陽電池に影響を及ぼ
すことはなく、したがって、この目的のためにフレーム
自体の内部に特別なスペーサーは要求されない。
【００１３】
【発明の実施の形態】この発明の上記および他の目的、
特徴、そして利点を添付図面を参照しつつ詳細に説明す
る。
【００１４】一枚のガラス板１はその下面に可撓性プラ
スチック材料２内に埋設された結晶質太陽電池３を装着
する。この可撓性プラスチック材料２は元来は、例えば
ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）共重合体からなる
ホットメルト型接着剤の２枚の別々のフィルムからな
り、これらの間に太陽電池が挿入される。温度／吸着処
理を行った後、２枚のフィルムは溶解してガラス板１の
下面と強固に接着される可撓性プラスチック材料２を形
成するとともに、前記可撓性プラスチック材料２の下面
が被覆フィルムまたはシート４によって覆われる。
【００１５】ガラス板１と、内部に埋設した太陽電池３
を備える可撓性プラスチック材料２と、カバーフィルム
とは、結合が行われた後、この形態で保存され、輸送さ
れる一体化されたユニット５を形成し、そして最終的に
は、この後に説明する、自動車用サンシャインルーフの
ための太陽発電装置として設計されるルーフパネル製造
用フレームを備える。
【００１６】約０．１mmから約０．３mmの厚さを有し、
破壊に対して極めて敏感な結晶質の太陽電池３は、例え
ば、それぞれ約１００mm×１００mmの大きさを持つこと
ができる。個々の電池は電気的に相互接続され、この後
に説明するカバーのフレーム内に収容されることが好ま
しい（図示しない）共通の接続ブッシュを有する。
【００１７】約２mmから５mmの間隔ごとに並んで設けら
れる太陽電池３は、太陽電池の場にある少数の電池だけ
を示す図１および５に描かれたように、閉じた太陽電池
の場を形成する。また、これらの図に示すように、太陽
電池の場は、ガラス板１の自由な外側面よりも僅かに小
さい外側面の寸法を有するので、ガラス板１の外側面
は、実質上完全に太陽電池群３によって裏打ちされ、エ
ネルギーの有効利用が達成される。
【００１８】ルーフパネルは、ポリウレタンをベースと
してパネル内に射出または発泡されるプラスチック材料
からなるフレーム６を有する。図１〜３に示すように、
発泡体のフレーム６は、太陽電池の場の外側縁部の区域
の相当な面積を下から覆う。太陽電池の場のそれぞれの
区域の損傷または破壊は、ポリウレタン材料内に波及す
る圧力が射出成形または発泡工程中に非常に小さければ
回避することができる。
【００１９】図２、３に示すように、フレーム６は、カ
バーの下側とガラス板１の外側縁部でのみ発泡されるの
で、事実上ガラス板１の全表面が上面において露出す
る。フレーム６の外側縁部は、サンシャインルーフの
（図示しない）周囲のシール部用構造体のための従来型
のアンダーカット部を備える。このタイプの発泡体フレ
ームの場合は通常そうであるように、４つのフレーム部
分が、これらとマッチングされる硬質の発泡棒状枠体
７、８の組によって補強される。ユニット５内に引き続
き存在する太陽電池は破壊に対して敏感なので、ユニッ
ト５が棒状枠体７、８の圧迫によって破壊されないよう
に特別な配慮がなされる。これらの配慮には、フレーム
の取り付け中および明らかに完成されたルーフパネルに
おいても同様に、棒状枠体７、８をユニット５から離間
させることを含む。
【００２０】図１〜４に示す具体例においては、このこ
とが、可撓性材料、例えば、発泡ゴムまたは可撓性ポリ
ウレタンから作られるスペーサー部材９を、ユニット５
と棒状枠体７、８の相互に向き合う面内に介装すること
によって有効に行われる。スペーサー部材９は、カバー
フィルム４に下側から接し、好ましくは接着剤によって
棒状枠体７、８に取り付けられる。
【００２１】図４は、閉鎖状態においてフレーム５を発
泡させるための下部１０と上部１１とで構成される金型
を示す。金型内の発泡圧力が低いので、発泡区域を限定
するために使用するシール部材１２、１３もまた発泡ゴ
ムのような可撓性材料で作ることが可能である。さらに
は、低い発泡圧力もまた、当然のことながら最小の金型
閉鎖力でよいことになり、ルーフパネルにはシール部材
１２、１３と金型の上側部分１１内の接触ストリップ１
４とによって、最小の力が加わればよく、敏感な太陽電
池の破壊を除外することができる。特別な構造を取るシ
ール部材１３は図示の例においては、２つの部分を備え
る大きなシール部材に設計されており、その上部の溝内
には断面が円形をなす発泡体の小さなシール材が挿入さ
れる。大きいシール部材は、４０から５０のショア硬度
Ａを持つことができ、発泡体のシール材は約３０のショ
ア硬度Ａを持つことができる。
【００２２】この発明の第二の具体例であるルーフパネ
ルを説明するための図５、６を参照されたい。この具体
例は、棒状枠体とユニットの間に必要な間隔を保証する
諸部材と組み合わされる。図６は、他側の金型に関して
鏡像をなすように設計されたルーフパネルの一方の側の
状況を示す。図６に示すように、横方向の棒状枠体は完
成時のフレーム６から下方に向かって突出する下向きの
ラグ１５を有する。これらのラグは、対応する凹部１８
内に収容される。棒状枠体７を挿入した後、ピン１９
が、ラグ１５の収容孔１６を貫通して、各孔１７内に導
入されるので、棒状枠体７は、ラグ１５を介してユニッ
ト５から必要な間隔で保持される。フレームを成形した
後、ピン１９が取り除かれるので、ルーフパネルは金型
の下側部分１０から釈放される。
【００２３】図５、６の具体例においては、棒状枠体
７、８の両端部が前部と後部において重なるので、ルー
フパネル内において前部と後部に位置する棒状枠体８は
横方向の棒状枠体７によって保持され、したがって、こ
れもまたユニット５から一定の間隔で保持される。
【００２４】これを要約すれば、この発明は、ルーフパ
ネルを、太陽電池の場が相当な表面区域を有するフレー
ム内に貫通する発泡体のプラスチックフレームを備える
自動車用の太陽発電装置として設計することを可能にす
る。特別な配慮によって、破壊を受けやすい結晶質の太
陽電池が、フレームを形成するためにカバー周辺で発泡
を行うときに損傷されないように保証される。したがっ
て、軽量のパネルデザインを有し、エネルギーの有効利
用を可能にする大きな面積を備える太陽電池の場を収容
することが可能である。
【００２５】フレームを比較的低い発泡圧で発泡させる
ことは非常に重要である。従来のＲＩＭプロセスによれ
ば通常は１２バールの圧力（高圧プロセス）が使用され
るが、発泡体のカバーが作られるときは、１０バールよ
りもおおきな発泡圧力が使用される。しかし、この発明
のフレームは、非常に低い圧力で発泡される（低圧プロ
セス）。１バールよりも小さい圧力で発泡されるフレー
ムの場合は、太陽電池の破壊率は比較的小さい。約０．
２バールという低い圧力で発泡させても優秀な結果を得
ることができる。
【００２６】以上が、この発明の原理の説明である。関
係分野の当業者にはこの発明に改変や変形を加えること
は常に発生し得るのであるから、この発明を図示し、説
明した具体例のみに限定することは望ましくない。した
がって、クレームによって定義されるこの発明のスコー
プと精神の範囲内にあるように、様々な変形と改変を行
うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車用サンシャインルーフ用の太陽発電装置
として設計されたこの発明のルーフパネルの第一の具体
例の平面図。
【図２】図１のII-II 線に沿うパネルの破断図。
【図３】図１のIII-III 線に沿うパネルの破断図。
【図４】パネルの図２に対応する破断図であるととも
に、フレームをカバーに発泡させる金型の破断図を示
す。
【図５】自動車用サンシャインルーフ用の太陽発電装置
として設計されたこの発明のルーフパネルの第二の具体
例の平面図。
【図６】図５の VI-VI線に沿うパネルの破断図であると
ともに、フレームをカバーに発泡させる金型の下側部分
の破断図でもある。
【符号の説明】
１…ガラス板，２…可撓性プラスチック材料（ホットメ
ルト型接着剤），３…結晶質太陽電池，４…カバーフィ
ルムシート，５…ユニット，６…フレーム，７，８…棒
状枠体，９…スペーサー部材，１０…金型の上部，１１
…金型の下部，１２，１３…シール部材，１４…接触ス
トリップ，１５…ラグ，１６…収容孔，１７…孔，１８
…凹部，１９…ピン。
フロントページの続き (72)発明者 ラインハルト・ヴァルター ドイツ連邦共和国、38542 ライフェル デ、シュッテッティナー・シュトラーセ 21 (72)発明者 フレッド・メルツィアン ドイツ連邦共和国、38486 クーゼイ、 ドクター・シュルツ−ルピッツ・シュト ラーセ ３ (72)発明者 クラウス・ライマー ドイツ連邦共和国、38518 ギフホルン、 ゾネンベーク 21 (72)発明者 ハンス・ゴッヒェルマン ドイツ連邦共和国、65488 ホルム、ア ム・マイアーホーフ 36 (72)発明者 ヴェルナー・シュヴァルツ ドイツ連邦共和国、63571 ゲルンハウ ゼン、イム・マンスグラーベン ５ (56)参考文献 特開 平４−306126（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−179125（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−3993（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−271180（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−32521（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−39935（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60J 7/02 B32B 5/18 B60J 7/00 B60R 16/04 H01L 31/04

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 下記の(i)(ii)(iii)(iv)(v)(vi) の組み
    合わせからなり、太陽発電装置に組み込まれる自動車の
    サンシャインルーフ用のルーフパネル。(i) ルーフの直
    ぐ下にあるガラス板および前記ガラス板に接着する対象
    物からなり、(ii)前記対象物は、可撓性プラスチック材
    料のベッドであり、その内部の埋設対象物が、(iii) 電
    気的に相互接続された複数の太陽電池と、(iv)前記可撓
    性プラスチック材料の下側を覆うカバーシートとであ
    り、前記ガラス板と、前記ベッドと、前記電池と、前記
    カバーシートとが、１つのユニットを形成し、(v) 前記
    ガラス板の境界縁部に近接するガラス板の下部表面区域
    を横断する場に延出する前記電池と、(vi)低い発泡圧力
    で、ガラス板の下側にある前記境界縁部付近に形成さ
    れ、前記電池の場の外側縁部を覆うポリウレタンベース
    のフレーム、
  2. 【請求項２】 フレームが１バールより小さい圧力で発
    泡される点に特徴を有する請求項１記載のルーフパネ
    ル。
  3. 【請求項３】 硬質の棒状枠体が、フレームを補強する
    ためにフレームに向かって発泡され、前記棒状枠体は前
    記ユニットから離間される請求項１記載のルーフパネ
    ル。
  4. 【請求項４】 可撓性材料から作られるスペーサーが棒
    状枠体とユニットの間に挿入される請求項３記載のルー
    フパネル。
  5. 【請求項５】 横方向に離間した前記棒状枠体の第一の
    組が下方に向くラグでフレームから突出し、 前記横方向の棒状枠体は、発泡が行われる間ラグによっ
    てユニットから離間され、そして、 棒状枠体の第二の組は、ルーフパネルの前部と後部にお
    いて、前記第二の組の棒状枠体の両端部で、前記第一の
    組の棒状枠体の隣接両端部と接触する請求項３記載のル
    ーフパネル。
  6. 【請求項６】 下記の(a)(b)(c) からなる、自動車のサ
    ンシャインルーフ用のルーフパネルの製造方法。 (a) 一枚のガラス板から形成されたユニットを設けるこ
    と、前記ガラス板に可撓性プラスチック材料を接着する
    こと、前記可撓性プラスチック材料内には電池の場を形
    成する電気的に相互接続された結晶質の複数の太陽電池
    を埋設すること、前記可撓性プラスチック材料は、ガラ
    ス板の露出下面を覆うカバーシートを有することの各ス
    テップ、(b) ユニットを金型内に置くこと、(c) 前記電
    池の場の外側縁部区域を覆うために、ガラス板の下側に
    おいて、前記ユニットの周辺部においてフレームを低圧
    で発泡させること、
JP10255454A 1997-09-09 1998-09-09 車両用サンシャインルーフパネル Expired - Fee Related JP3131188B2 (ja)

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