模块化天窗框架组件和方法技术领域
本公开涉及一种车辆天窗框架组件以及制造所述组件的方法。
背景技术
一些车辆包括天窗。天窗可包括天窗框架组件，所述天窗框架组件是可
附接至车辆车身结构的。天窗框架组件可便于将天窗组装至车辆，并且可提
供用于天窗玻璃、天窗开口和封闭机构、天窗密封机构、以及其他天窗机构
和特征部的结构性支撑。天窗框架组件可包括侧轨和横梁部件。
发明内容
模块化的天窗框架组件可以是有益的，即，天窗框架组件的部件被构造
成使得各种尺寸和形状的天窗框架组件可以由单套部件工具或模具生产。因
此，单套部件工具或模具可被用来制造用于不同车辆设计的天窗框架组件。
提供一种用于在具有车身结构的车辆中使用的天窗框架组件。天窗框架
组件是可附接至车身结构的并且包括右侧轨、左侧轨、前横梁、后横梁、右
前角附接联接部、右后角附接联接部、左后角附接联接部、以及左前角附接
联接部。右侧轨具有贯穿其长度的第一横截面、前端、以及后端。左侧轨具
有贯穿其长度的第二横截面、前端、以及后端。前横梁具有贯穿其长度的第
三横截面、右端、以及左端。后横梁具有贯穿其长度的第四横截面、右端、
以及左端。
右前角附接联接部被固定至右侧轨前端并且被固定至前横梁右端。右后
角附接联接部被固定至右侧轨后端并且被固定至后横梁右端。左后角附接联
接部被固定至左侧轨后端并且被固定至后横梁左端。左前角附接联接部被固
定至左侧轨前端并且被固定至前横梁左端。
每个侧轨和每个横梁可具有相应的车身结构附接特征部，车身结构附接
特征部用于将天窗框架组件附接至车辆。右侧轨、左侧轨、以及前横梁横截
面可以是实质相同的。每个侧轨和每个横梁可通过挤压形成。侧轨和横梁中
的一个还可通过弯曲而进一步形成。每个角附接联接部可通过铸造形成。角
附接联接部可经由粘接剂而被固定至相应的侧轨端并且被固定至相应的横
梁端。
本发明还提供一种车辆。车辆具有车身结构和天窗。天窗包括天框框架
组件和多个紧固件。天窗框架组件包括右侧轨、左侧轨、前横梁、后横梁、
右前角附接联接部、右后角附接联接部、左后角附接联接部、以及左前角附
接联接部。右侧轨具有贯穿其长度的第一横截面、前端、后端、以及车身结
构附接特征部。左侧轨具有贯穿其长度的第二横截面、前端、后端、以及车
身结构附接特征部。前横梁具有贯穿其长度的第三横截面、右端、左端、以
及车身结构附接特征部。后横梁具有贯穿其长度的第四横截面、右端、左端、
以及车身结构附接特征部。
右前角附接联接部被固定至右侧轨前端并且被固定至前横梁右端。右后
角附接联接部被固定至右侧轨后端并且被固定至后横梁右端。左后角附接联
接部被固定至左侧轨后端并且被固定至后横梁左端。并且，左前角附接联接
部被固定至左侧轨前端并且被固定至前横梁左端。多个紧固件将天窗框架组
件通过相应的车身结构附接特征部附接至车身结构。
每个侧轨和每个横梁可通过挤压形成。第一、第二、以及第三横截面可
以是实质相同的。侧轨和横梁中的一个或多个可通过弯曲而进一步形成。每
个角附接联接部可通过铸造形成。角附接联接部可经由粘接剂而被固定至相
应的轨端并且被固定至相应的横梁端。
还提供一种制造用于在车辆中使用的天窗框架组件的方法。该方法包括
挤压右和左侧轨以及前和后横梁；铸造用于将侧轨相应地互连至横梁的角附
接联接部；并且借助相应的角附接联接部而将侧轨相应地互连至横梁。该方
法可包括弯曲侧轨和横梁中的一个或多个。互连可包括粘接连结。
天花板框架组件和方法使天窗框架组件能够模块化，即，用于天窗框架
组件的部件被构造使得各种尺寸和形状的天窗框架组件可以由单套部件工
具或模具生产。因此，用于不同车辆设计的天窗框架组件可以由单套部件工
具或模具制造。
本发明公开一种用于车辆的天窗框架组件，该车辆具有车身结构，天窗
框架组件能附接至车身结构并且包括：
右侧轨，其具有贯穿其长度的第一横截面、前端、以及后端；
左侧轨，其具有贯穿其长度的第二横截面、前端、以及后端；
前横梁，其具有贯穿其长度的第三横截面、右端、以及左端；
后横梁，其具有贯穿其长度的第四横截面、右端、以及左端；
右前角附接联接部，其被固定至右侧轨前端并且被固定至前横梁右端；
右后角附接联接部，其被固定至右侧轨后端并且被固定至后横梁右端；
左后角附接联接部，其被固定至左侧轨后端并且被固定至后横梁左端；
以及
左前角附接联接部，其被固定至左侧轨前端并且被固定至前横梁左端。
横截面中的每个是恒定的横截面，垂直于相应的侧轨或横梁的长度。
每个侧轨和每个横梁还具有用于将天窗框架组件附接至车辆的相应车
身结构附接特征部。
每个侧轨和每个横梁是通过挤压形成的，并且每个角附接联接部是通过
铸造形成的。
第一横截面、第二横截面、以及第三横截面是实质相同的。
侧轨和横梁中的至少一个是通过弯曲而进一步形成的。
角附接联接部经由粘接剂而被固定至相应的侧轨端并且被固定至相应
的横梁端。
角附接联接部中的至少一个包括用于将天窗框架组件附接至车身结构
的附接特征部。
侧轨中的每个还包括相应的侧轨水管理特征部，前横梁还包括横梁水管
理特征部，角附接联接部中的每个包括相应的角水管理特征部，并且角附接
联接部中的至少一个还包括排水软管管口；并且其中水管理特征部和排水软
管管口被构造成与彼此协作以将水从天窗框架组件中排出。
本发明还公开一种具有车身结构和天窗的车辆，包括：
天窗框架组件，其具有：
右侧轨，其具有贯穿其长度的第一横截面、前端、后端、以及车身
结构附接特征部；
左侧轨，其具有贯穿其长度的第二横截面、前端、后端、以及车身
结构附接特征部；
前横梁，其具有贯穿其长度的第三横截面、右端、左端、以及车身
结构附接特征部；
后横梁，其具有贯穿其长度的第四横截面、右端、左端、以及车身
结构附接特征部；
右前角附接联接部，其被固定至右侧轨前端并且被固定至前横梁右
端；
右后角附接联接部，其被固定至右侧轨后端并且被固定至后横梁右
端；
左后角附接联接部，其被固定至左侧轨后端并且被固定至后横梁左
端；以及
左前角附接联接部，其被固定至左侧轨前端并且被固定至前横梁左
端；以及
多个紧固件，它们用于通过相应的车身结构附接特征部而将天窗框架组
件附接至车身结构。
每个侧轨和每个横梁是通过挤压形成的，并且每个角附接联接部是通过
铸造形成的；并且其中角附接联接部经由粘接剂而被固定至相应的侧轨端并
且被固定至相应的横梁端。
第一横截面、第二横截面、以及第三横截面是实质相同的。
侧轨和横梁中的至少一个是通过弯曲而进一步形成的。
角附接联接部中的至少一个包括用于将天窗框架组件附接至车身的附
接特征部。
侧轨中的每个还包括相应的侧轨水管理特征部，前横梁还包括横梁水管
理特征部，角附接联接部中的每个包括相应的角水管理特征部，并且角附接
联接部中的每个还包括排水软管管口；并且其中水管理特征部和排水软管管
口被构造成与彼此协作以将水从天窗框架组件中排出。
本发明还公开一种制造用于在车辆中使用的天窗框架组件的方法，方法
包括：
挤压右侧轨和左侧轨以及前横梁和后横梁；
铸造用于将侧轨相应地互连至横梁的角附接联接部；并且
借助相应的角附接联接部而将侧轨相应地互连至横梁。
弯曲侧轨和横梁中的至少一个。
互连包括粘接连结。
铸造包括模具和选择性地将插入件放置到角附接联接部中的至少一个
的模具内以形成车身结构附接特征部；并且其中铸造包括模具和选择性地将
插入件放置到角附接联接部中的至少一个的模具内以形成排水软管管口。
该方法还包括使用被用于制造天窗框架组件的相同工装来制造不同尺
寸大小的附加天窗框架组件。
当结合附图时，本教导的上述特征和优势以及其他特征和优势从用于实
施本教导的最佳模式的以下描述中显而易见。
附图说明
图1是车辆的部分示意性分解透视图，所述车辆包括车身结构和可附接
至车辆车身结构的模块化天窗框架组件；
图2是图1的模块化天窗框架组件的示意性透视图，示出了左和右侧轨、
前和后横梁、角附接联接部、水管理特征部、排水管管口(draintubenozzles)、
以及车身结构附接特征部；
图3是图2中虚线圆圈3处的模块化天窗框架组件的右前角区域的示意
性部分分解透视图，示出了天窗框架组件的右侧轨、右前角附接联接部、以
及前横梁；
图3A是沿着图3中的线3A-3A剖开的右前角附接联接部的示意性横截
面图；
图3B是沿着图3中的线3B-3B剖开的前横梁的示意性横截面图；
图3C是沿着图3中的线3C-3C剖开的右侧轨的示意性横截面图；
图3D是沿着图3中的线3D-3D剖开的右前角附接联接部的示意性横截
面图；
图3E是沿着图3中的线3E-3E剖开的右前角附接联接部的示意性横截
面图；
图4是图2中虚线圆圈4处的模块化天窗框架组件的右后角区域的部分
分解透视示意图，示出了天窗框架组件的右侧轨、右后角附接联接部、以及
后横梁的另一实施例；
图4A是沿着图4中的线4A-4A剖开的右侧轨的示意性横截面图；
图4B是沿着图4中的线4B-4B剖开的右后角附接联接部的示意性横截
面图；
图4C是沿着图4中的线4C-4C剖开的右后角附接联接部的示意性横截
面图；
图4D是沿着图4中的线4D-4D剖开的右后角附接联接部的示意性横截
面图；
图4E是沿着图4中的线4E-4E剖开的右后角附接联接部的示意性横截
面图；
图5是制造用于在不同车辆设计中使用的天窗框架组件的方法的流程
图。
具体实施方式
参照附图，其中贯穿多个视图的相同的附图标记指代相同的部件，图1
示出了具有车身结构12和模块化天窗框架组件30的车辆10。模块化天窗框
架组件30可附接至车辆车身结构12。模块化天窗框架组件30可便于将天窗
组装至车辆10，并且可提供用于天窗玻璃、天窗打开和关闭机构、天窗密封
机构、以及其他天窗机构和特征部的结构性支撑。模块化天窗框架组件30
由如下文中更详细描述的多个部件组装而成。
车辆10的设计可以是多个不同车辆设计中的一个。例如，车辆10可以
是包括在车辆架构(architecture)中的多个车身风格中的一个车身风格。车
辆架构典型地包括类似类型和尺寸的多个车身风格。车辆架构的一些示例包
括，但不限于，大型乘客车辆架构、中型尺寸卡车架构、以及小型SUV架
构。大型客车架构内的车身风格的一些示例包括，但不限于，轿车(sedan)、
跑车(coupe)、以及掀背车(hatchback)。熟悉本领域的人员将已知的是，
存在许多其他类型的车辆架构以及车辆架构内的许多其他类型的车身风格。
因此，不同车辆10设计可包括来自各种不同车辆架构的各种不同车身风格。
车辆车身结构12可包括右顶轨(roofrail)14，左顶轨16，附接至顶轨
14、16的前头部(header)18，附接至顶轨14、16中的一个或多个顶弓(roof
bows)20，以及附接至顶轨14、16的后头部22。模块模块化天窗框架组件
30可沿装载方向L而从顶轨14、16，头部18、22，以及一个或多个顶弓20
之下装载。模块化天窗框架组件30可被附接至顶轨14、16并且被附接至头
部18、22以及一个或多个顶弓20中的两个。模块化天窗框架组件30可经
由紧固件80而被附接至顶轨14、16并且被附接至头部18、22以及一个或
多个顶弓20中的两个。支架(未示出)可被附接至顶轨14、16并且被附接
至头部18、22以及一个或多个顶弓20中的两个，以便于将模块化天窗框架
组件30紧固至车身结构12。模块化天窗框架组件30可替代地可沿方向L
的相反方向而从车身结构12之上被装载。模块化天窗框架组件30可被附接
至顶轨14、16并且经由其他附接方式而被附接至头部18、22以及一个或多
个顶弓20中的两个，所述其他附接方式包括但不限于，粘接连结以及机械
互锁。模块化天窗框架组件30可在任何其他合适的位置附接至车身结构12。
顶轨14、16，头部18、22，以及一个或多个顶弓20在不同的车辆设计
中可具有不同的构造。这些不同的构造可包括顶轨14、16，头部18、22，
以及一个或多个顶弓20的尺寸和形状上的差异。天窗框架组件30的部件可
被构造成使得天窗框架组件30可以由下文描述的单套部件工具或模子制造
成不同的尺寸和形状。因此，不同的天窗框架组件30可由单套部件工具制
造而用于不同的车辆设计。
现参照图2，天窗框架组件30包括右侧轨32、左侧轨34、前横梁36、
后横梁38、右前角附接联接部40、右后角附接联接部42、左后角附接联接
部44、以及左前角附接联接部46。右侧轨可具有贯穿其长度的第一横截面
48(在图3C中最佳看出)、前端50、后端52、以及车身结构附接特征部54。
类似地，左侧轨34可具有贯穿其长度的第二横截面56、前端58、后端60、
以及车身结构附接特征部62。前横梁36可具有贯穿其长度的第三横截面64
(在图3B中最佳看出)、右端66、左端68、以及车身结构附接特征部70。
类似地，后横梁38可具有贯穿其长度的第四横截面72(未详细示出)、右端
74、左端76、以及车身结构附接特征部78。横截面48、56、64、72中的每
个可以是恒定横截面的，垂直于相应的侧轨32、34或横梁36、38的长度。
第二横截面56可以是与第一横截面48实质相同的和/或可以是其镜像，
如示出的。第四横截面72可以是具有实心矩形横截面的扁平梁(如图2中
示出的)，或者可替代地可以是实质与第三横截面64相同的和/或可以是其镜
像。第一横截面48、第二横截面56、以及第三横截面64可以是实质相同的。
第一横截面48、第二横截面56、以及第三横截面64、以及第四横截面72
可以是实质相同的。侧轨32、34以及横梁36、38可由金属或非金属制成。
侧轨32、34以及横梁36、38可由铝制成。
继续参照图2，右前角附接联接部40被固定至右侧轨前端50并且被固
定至前横梁右端66。右后角附接联接部42被固定至右侧轨后端52并且被固
定至后横梁右端74。左后角附接联接部44被固定至左侧轨后端60并且被固
定至后横梁左端76。左前角附接联接部46被固定至左侧轨前端58并且被固
定至前横梁左端68。角附接联接部40、42、44、46可由金属或非金属制成。
角附接联接部40、42、44、46可由铝制成。
车身结构附接特征部54、62、70、78可以是形成在天窗框架组件30的
相应侧轨32、34和横梁36、38中的孔，如示出的。可使用其他合适的车身
结构附接特征部54、62、70、78，包括但不限于，用于粘接连结的机械互锁
特征部和凸缘。车辆10，可包括多个紧固件80，在图1中示出，用于将天
花板框架组件30通过相应的车身结构附接特征部54、62、70、78附接至车
身结构12。
具有贯穿其长度的横截面的侧轨32、34或横梁36、38被限定为沿着整
个长度、并且垂直于侧轨32、34或横梁36、38从前或右端50、58、66、74
至相应的相对后或左端52、60、68、76的长度具有单一(single)或恒定的
横截面。横截面48、56、64、72的部分可通过切削加工或机加工移除以建
立用在天窗框架组件30中的侧轨32、34或横梁36、38构造。
侧轨32、34和横梁36、38可通过生产沿着直的或弯折的轴线的单一形
状或单一横截面的制造过程而形成，诸如挤压、轧制、或任何其他合适的制
造过程。在一个实施例中，每个侧轨32、34和横梁36、38中的至少一个可
通过挤压形成。在另一实施例中，每个侧轨32、34和横梁36、38中的至少
一个可通过挤压形成。一个或多个挤压的侧轨32、34以及横梁36、48可在
被挤压后被切削至适当的长度。
形状或曲率可通过压制(press)弯曲、拉伸弯曲、或任何其他合适的弯
曲或成形过程而被添加至侧轨32、34以及横梁36、38。侧轨32、34以及横
梁36、38中的一个或多个可通过压制或拉伸弯曲而进一步形成。压制或拉
伸弯曲可被用于将曲率或形状(未示出)添加至侧轨32、34以及横梁36、
38。侧轨32、34以及横梁36、38的部分可通过切削加工或机加工移除以建
立用在天窗框架组件30中的侧轨32、34或横梁36、38构造。
因此，不同长度、曲率、以及形状的侧轨32、34以及横梁36、38可使
用单套四个或更少的挤压或轧制模具或工具制造。如果需要，则可包括单套
压制弯曲或拉伸弯曲工具或模具以形成可被要求的任何曲率或形状。如果侧
轨32、34以及横梁36、38的横截面48、56、64、72中的任何两个或多个
是实质相同的，则在单套挤压或轧制工具或模具中将要求少于四个挤压或轧
制模具或工具。在另一实施例中，侧轨32、34以及横梁36、38中的一个或
多个可通过模制或任何其他合适的形成方法来形成。
角附接联接部40、42、44、46中的每个被固定至相应的侧轨端50、52、
58、60并且被固定至相应的横梁端66、68、74、76。每个角附接联接部40、
42、44、46可经由粘接剂、一个或多个焊缝、一个或多个紧固件、一个或多
个机械互锁、和/或任何其他合适的刚性并且永久的连接而被固定至相应的侧
轨端50、52、58、60并且被固定至相应的横梁端66、68、74、76。
角附接联接部40、42、44、46可通过铸造、模制、机加工、3D打印、
或通过任何其他合适的制造过程形成。在一个实施例中，角附接联接部40、
42、44、46中的至少一个可通过铸造形成。在另一实施例中，角附接联接部
40、42、44、46中的每个可通过铸造形成。相同的角附接联接部40、42、
44、46可被用在用于在不同车辆设计中使用的不同天窗框架组件30构造中。
因此，用于在不同车辆设计中使用的不同天窗框架组件30的角附接联接部
40、42、44、46可以由单套四个工具或模具形成。在其他实施例中，角附接
联接部40、42、44、46的两个或多个可实质相同的并且可在相同的工具或
模具中形成，进一步减少单套工具或模具中的工具或模具的数量。
挤压或轧制的侧轨32、34和横梁36、38以及铸造或模制的角附接联接
部40、42、44、46的使用使天窗框架组件30能够模块化，即用于天窗框架
组件30的部件以被构造使得不同构造的天窗框架组件30可以由单套部件工
具或模具生产。例如，四个挤压模具以及四个铸造模具可以是生产用于在不
同车辆设计中使用的各种各样的天窗框架组件30构造所需要的全部模具或
工具。如果需要，则可包括单套压制或拉伸弯曲工具或模具以生产可被要求
的任何曲率或形状。更多或更少的每种类型工具或模具可适当地被使用。如
果每个侧轨32、34以及横梁36、38横截面48、56、64、72是实质相同的，
每个角附接联接部40、42、44、46是实质相同的，并且不要求压制或拉伸
弯曲，则单套工具或模具可以是只要有一个挤压模具以及一个铸造模具即
可。
角附接联接部40、42、44、46中的至少一个可选择性地包括或不包括
用于将天窗框架组件30附接至车身结构12的车身结构附接特征部98、100、
102、104。车身结构附接特征部98、100、102、104可包括凸缘或凸片，如
示出的，并且可包括形成在凸缘或凸片中的孔，如示出的。附接特征部98、
100、102、104可被构造用于将天窗框架组件经由紧固件和/或粘接连结部而
紧固至车辆车身结构12。还可使用其他合适的附接方式。
侧轨32、34中的每个可包括相应的侧轨水管理特征部108、110并且前
横梁36可包括用于管理来自天窗框架组件30的水排放的横梁水管理特征部
106。在另一实施例(未示出)中，后横梁38还可包括类似于前横梁水管理
特征部106的横梁水管理特征部，用于管理来自天窗框架组件30的水排放。
角附接联接部40、42、44、46中的每个可包括用于管理从天窗框架组件30
排水的相应的角水管理特征部112、114、116、118。水管理特征部106、108、
110、112、114、116、118可以是具有敞开或关闭端的通道，如示出的，或
者可以是用于管理来自天窗框架组件30的水排放的任何其它特征部。通道
可以是U形的，如示出的，V形的，或合适于管理来自天窗框架组件30的
水排放的任何其它形状。角附接联接部40、42、44、46中的至少一个可选
择性地包括或不包括排水软管管口120、122、126。一个或多个排水软管(未
示出)可以是可连接至一个或多个排水软管管口120、122、126的，以将水
从天窗框架组件30排走。水管理特征部106、108、110、112、114、116、
118以及一个或多个排水软管管口120、122、126可被构造成与彼此协作以
将水从天窗框架组件30中排出。密封件，未示出，可被添加在相应的水管
理特征部106、108、110、112、114、116、118之间以阻止水泄露。
现参照图3-3E，其中详细地示出了右前角附接联接部40、右侧轨前端
50、以及前横梁右端66。右前角附接连结部40可包括右侧轨粘接连结特征
部84、前横梁粘接连结特征部88、车身结构附接特征部98、水管理特征部
112、以及排水管口120。右侧轨32可包括粘接连结特征部82和水管理特征
部108。前横梁36可包括粘接连结特征部86和水管理特征部106。相应的
粘接连结特征部82、86、84、88可被构造成与彼此协作以便于将右侧轨前
端50和前横梁右端36粘接连结至前右角附接联接部40。
现参照图4-4E，类似地，其中详细地示出了右后角附接联接部42、右
侧轨后端52、以及后横梁右端74。右后角附接连结部42可包括右侧轨粘接
连结特征部92、前横梁粘接连结特征部96、车身结构附接特征部100、水管
理特征部114、以及排水管口122。右侧轨32，不同于图3中所示的实施例
所示出的，可包括粘接连结特征部90和水管理特征部108。后横梁38可包
括粘接连结特征部94。相应的粘接连结特征部90、92、94、96可被构造成
与彼此协作以便于将右侧轨后端52和后横梁右端74粘接连结至右后角附接
联接部42。
在另一实施例(未示出)中，侧轨32、34，横梁36、38，以及角附接
联接部40、42、44、46中的两个或多个可通过在铸造或模制角附接联接部
40、42、44、46中的一个或多个之前将侧轨32、34以及横梁36、38中的一
个或多个插入到角附接联接部40、42、44、46铸造或模制工具中的一个或
多个内而被连接。
现参照图5，提供了制造用于在车辆10中使用的天窗框架组件30的方
法200。方法200包括：挤压204左和右侧轨32、34以及前和后横梁36、
38；铸造208用于将侧轨32、34相应地互连至横梁36、38的角附接联接部
40、42、44、46；并且借助相应的角附接联接部40、42、44、46将侧轨32、
34相应地互连210至横梁36、38。
方法200可包括弯曲206侧轨32、34以及横梁36、38中的至少一个。
互连210可包括粘接连结。铸造208可包括模具并且选择性地将插入件放置
到角附接联接部40、42、44、46中的至少一个的模具内以形成车身结构附
接特征部98、100、104。铸造208可包括模具并且选择性地将插入件放置到
角附接联接部40、42、44、46中的至少一个的模具内以形成排水软管管口
120、122、126。方法200可包括将天窗框架组件30构造202为可互连的右
和左侧轨32、34，前和后横梁36、38，以及角附接联接部40、42、44、46
用于将侧轨32、34相应地互连至横梁36、38。方法200还可包括使用被用
于制造天窗框架组件30的相同工装(tooling)来制造不同尺寸大小的附加
天窗框架组件。
虽然已经详细描述了实施本教导的许多方面的最佳模式，但是熟悉这些
教导涉及的领域的人员将意识到在所附权利要求范围内的用于实施本教导
的各种替代方面。