用于車輛中的開口的窗戶的制作方法
【專利摘要】本公開涉及一種用于車輛中的開口的窗戶，包括：面板，跨越開口，所述面板具有外圍邊緣；加強肋，設置在面板的外圍邊緣處，加強肋從外圍邊緣朝向窗戶的中心部分向內延伸，并且沿著面板的整個外圍延伸；窗戶位于加強肋內的中心部分組成面板。通過本實用新型的技術方案，能夠實現車窗的輕質化并減少了噪聲和振動。
【專利說明】用于車輛中的開口的窗戶
【技術領域】
[0001]本公開涉及具有減振降噪技術的車窗組件，例如，車輛后窗組件。
【背景技術】
[0002]傳統車輛包括被稱為車窗或車窗組件的多個不同的透明或半透明表面。例如，這些包括后窗、擋風玻璃以及側窗。車窗組件傳統包括鋼化玻璃面板，通過該面板可從一側看到另一側的光或物體。然而，玻璃一般重于具有同樣透明特性的其它材料。具體地，聚合物可被用作這些車窗組件的面板。
[0003]然而，將聚合物用作車窗組件的主表面具有缺陷。舉例來說，很多聚合物的剛性不如玻璃。還有，聚合物的噪音和振動特性也不如玻璃有吸引力。因此，在本實用新型的教導之前，車輛工程師們在涉及到車窗材料的設計和制造時經歷了不得不在鋼化玻璃(較重的材料)和聚合物(剛性低并且潛在具有更大噪音的材料)之間選擇的兩難境地。
[0004]因此，需要一種具有減振降噪技術并包括具有成本效益增加技術的輕質面板的車窗組件。
實用新型內容
[0005]本實用新型解決了一個或多個上述問題。其它結構和/或優點在下面的描述中將變得更顯而易見。
[0006]本實用新型的目的在于提供一種能夠減振降噪的用于車輛中的開口的窗戶。
[0007]根據本實用新型的一個方面，提供了一種用于車輛中的開口的窗戶，包括:面板，跨越所述開口，所述面板具有外圍邊緣；加強肋，設置在所述面板的所述外圍邊緣處，所述加強肋從所述外圍邊緣朝向所述窗戶的中心部分向內延伸，并且沿著所述面板的整個外圍延伸；以及其中，所述窗戶位于所述加強肋內的中心部分組成所述面板。
[0008]優選地，面板具有一厚度，并且所述面板和設置在所述面板上的所述加強肋的組合厚度至少為所述面板的厚度的兩倍。
[0009]優選地，加強肋由選自聚碳酸酯和丙烯酸所組成的組的材料形成。
[0010]優選地，面板由選自聚碳酸酯和丙烯酸所組成的組的材料形成。
[0011 ] 優選地，加強肋增加了窗戶的自然共振頻率。
[0012]優選地，加強肋增加了邊緣彎曲強度并減少了邊緣彎曲形變。
[0013]優選地，加強肋通過邊緣彎曲減小了窗戶的形變，均勻地分配壓力負載和點負載。
[0014]根據本實用新型的另一方面，一種用于車輛中的開口的窗戶，包括:外面板，跨越開口，外面板具有外圍邊緣；內面板，被設置為與外面板相鄰且與外面板具有面對面的關系；加強肋，設置在內面板的外圍邊緣上，其中，加強肋從內面板的外圍邊緣朝向窗戶的中心部分向內延伸，并且沿著內面板的整個外圍延伸；以及窗戶位于加強肋內的中心部分僅包括內面板和外面板。
[0015]優選地，設置在內面板上的加強肋與外面板的組合厚度至少為外面板的厚度的三倍。
[0016]優選地，加強肋由選自聚碳酸酯和丙烯酸所組成的組的材料形成。
[0017]優選地，內面板由選自聚碳酸酯和丙烯酸所組成的組的材料形成。
[0018]優選地，外面板由選自聚碳酸酯、丙烯酸和化學加固薄玻璃所組成的組的材料形成。
[0019]本實用新型的一個示例性實施例涉及一種具有減振降噪功能的車窗組件，其具有面板以及涂覆在面板外周的由第一剛性材料形成的第一層。
[0020]優選地，面板由所述第一剛性材料構成。
[0021]優選地，面板至少部分地由聚碳酸酯或丙烯酸構成。
[0022]優選地，該車窗組件還包括:涂覆至面板的由第二剛性材料形成的第二層；其中，面板的外周的第一剛性材料和第二剛性材料的厚度大于面板的中央部分處的第一剛性材料和第二剛性材料的厚度。
[0023]優選地，第一剛性材料或第二剛性材料中的任何一種至少部分地為聚碳酸酯。
[0024]優選地，第一剛性材料或第二剛性材料中的任何一種至少部分地為丙烯酸。
[0025]優選地，車窗組件為車輛后窗。
[0026]本實用新型的另一個示例性實施例涉及一種車輛，其具有車體框架和車窗組件。其中，該車窗組件包括:由第一剛性材料構成、可在連接點處與車體框架連接的面板；以及在連接點處涂覆至面板的由第二剛性材料形成的層。
[0027]優選地，車體框架為車頂結構。
[0028]優選地，面板是透明的。
[0029]優選地，第一剛性材料至少部分地由聚碳酸酯構成。
[0030]優選地，第一剛性材料至少部分地由丙烯酸構成。
[0031]優選地，第二剛性材料至少部分地由聚碳酸酯構成。
[0032]優選地，第二剛性材料至少部分地由丙烯酸構成。
[0033]本實用新型的另一個實施例涉及一種制造具有減振降噪功能的車窗組件的方法，包括:形成面板；以及在面板和車輛結構框架之間的連接點處涂覆由第一剛性材料形成的
第一層。
[0034]優選地，該方法還包括:固化第一剛性材料。
[0035]優選地，該方法還包括:將第一剛性材料的第一層涂覆至面板的整個外周。
[0036]優選地，該方法還包括:將第二剛性材料的第二層涂覆至面板。
[0037]優選地，涂覆第一剛性材料的第一層或涂覆第二剛性材料的第二層中的任何一個均通過噴涂來完成。
[0038]優選地，在連接點處涂覆第一剛性材料的第一層包括:涂覆第一層以使第一層的厚度等于或大于第二剛性材料的第二層的厚度。
[0039]本公開的一個優點在于其顯著減小了車窗組件的重量。在一些經過測試的車窗組件中，玻璃車窗組件和加固的聚合物車窗之間的重量差異為30%至40%。這可轉換為明顯的燃油節約，尤其是對相對較大的車窗。此外，由于本實用新型教導的優點，不需要在高噪音和振動引入與較重材料之間進行權衡。根據本實用新型教導做出的設計滿足了車輛的噪聲、振動和強度(NVH)目標。在根據本實用新型教導設計的車窗上測得更高的固有頻率和更小的形變。車輛內部更安靜，具有更少的噪音滲入。
[0040]此外，利用本公開，車窗使用更簡單的密封。加強件無需結合至密封中。因此，減小了零件成本和制造投入。
[0041]本實用新型將在下面通過實例結合附圖詳細解釋，其中，在附圖中，對相同或基本相同的元件使用相同的參考標號。本領域的技術人員在結合附圖閱讀實施本實用新型的最佳模式的說明之后將快速理解本實用新型的上述特征和優點以及其它特征和優點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]在附圖中:
[0043]圖1是根據本公開的示例性實施例的具有車窗組件的車輛的后視立體圖；
[0044]圖2是在連接點處示出壓曲載荷箭頭的圖1中車窗組件的前視圖；
[0045]圖3是沿線3-3截取的圖2中的車窗組件的截面圖；
[0046]圖4是沿線4-4截取的圖2中的車窗組件的截面圖；
[0047]圖5是圖1中的車窗組件的后視圖；
[0048]圖6是另一個示例性車窗組件的截面圖；
[0049]圖7是圖6中的車窗組件的截面圖；
[0050]圖8是圖6中的車窗組件的后視圖；
[0051]圖9是現有車窗組件的固有頻率與根據本公開的教導設計的車窗組件的固有頻率的對比圖；
[0052]圖10至圖15是將示例性車窗組件與各種加載條件下的另一設計比較的有限元形變柵格圖；
[0053]圖16是根據本公開另一個示例性實施例的車窗組件的后視圖。
【具體實施方式】
[0054]參照附圖，其中在所有示出示例性車窗組件的多個附圖中，相似的特征代表相同或相應部分的實例。車窗組件利用重量更輕的車窗或面板提高了 NVH性能。在所示實施例中，面板至少部分地由聚碳酸酯或丙烯酸(比玻璃輕得多的材料)構成。這些材料還可具有比鋼化玻璃更高的阻尼損耗因子。車窗組件包括涂覆至面板的連接點處的多個剛性涂層。在面板的連接點處涂覆剛性涂層為該組件提供了有效加固。本實用新型的教導可涂覆于任何類型的車窗，包括但不限于后窗、擋風玻璃、高位剎車燈(CHMSL)以及側燈。此外，車窗組件可被固定至包括諸如卡車、雙門轎車、三廂轎車、敞篷車、SUV或多用途車輛的框架的任何類型的車輛結構。
[0055]現在參照圖1，車輛10被示出在其中結合有示例性車窗組件20。車輛10為輕型貨車。圖中示出了車輛的上部乘客部分。該部分包括多個車窗組件。如圖所示，該車輛包括后部乘客座椅30后方的后窗組件20。后窗組件20在標為“X”的連接點處被連接至車頂框架40。框架40包圍后窗組件20，并且框架40能夠在圍繞后窗組件的外周的任何點處與其連接。
[0056]圖1還示出了位于車頂框架40中的CHMSL 50。CHMSL 50被安裝在后窗組件20的上方。如圖所示，側窗60包括在車輛的車廂部分中。本實用新型的教導也能夠應用于這些車窗組件。
[0057]現在參照圖2至圖5，示出了與車輛分離的圖1中的后窗組件20。圖2示出了該后窗組件的前視圖。后窗組件20包括充當車輛乘客車廂后窗的面板70。面板70由諸如聚碳酸酯、丙烯酸、或者具有或不具有聲學疊層(acoustic lamination)的化學加固薄玻璃(CSTG)的輕質材料構成。
[0058]圖2也是后窗組件20在被連接至車輛框架40 (如圖1所示)時的自由體受力圖。在該實施例中，在后窗組件20與車輛框架40之間有四個連接點。如圖2所示，每個連接點示出向后窗組件20的中央部分80加載。對厚度約為3.8mm的輕質后窗組件來說，每個連接點在所示方向具有約為IkN的負載。可在車輛框架與后窗組件之間設置比圖2所示實施例中的四個連接點更多或更少的連接點。
[0059]圖3示出沿線3-3截取的圖2中的后窗組件20。后窗組件20包括面板70，面板70在該實施例中是透明的。在面板70上涂覆有剛性材料層90。在該實施例中，剛性材料90由聚碳酸酯構成。在其它實施例中，層90可至少部分地由任何數量的諸如包括丙烯酸、CSTG和具有聲學疊層的CSTG的輕質材料構成。如圖所示，層90從面板70的上部延伸到面板70的下部。
[0060]后窗組件20還包括另一剛性材料層100。層100涂覆至面板70的外周。在圖3所不的截面圖中，層100位于面板70的頂部和底部。在圖4所不的截面圖中，層100位于面板70的駕駛員側與乘客側。層100沿面板70的整個寬度延伸。層100也由諸如聚碳酸酯的輕質材料構成。在其它實施例中，層90和層100具有不同的材料組成。如圖所示，面板外周的剛性材料的厚度大于面板的中央部分80的剛性材料的厚度。如圖5(其是圖2中的車組件的后視圖)所示，層100均勻地涂覆至面板的外周。通過將層100涂覆到面板70的外周來形成加強肋。在該實施例中，層90和層100具有大約相同的厚度。層90和層100可在面板的外周作為一層進行測量。面板外周的復合層的厚度大約為層90的厚度的兩倍。復合層為后窗組件20提供更加堅固的邊緣。
[0061]現在參照圖6至圖8，示出了車窗組件25的另一個示例性實施例。車窗組件25為后窗組件。車窗組件25包括充當車輛乘客車廂后窗的面板75。面板75由諸如聚碳酸酯、丙烯酸或CSTG的輕質材料構成。在該實施例中，面板75也是透明的。剛性材料層105涂覆在面板75的外周。在該實施例中，剛性材料105由與面板75相同的諸如聚碳酸酯、丙烯酸或CSTG的材料構成。如圖所示，面板外周的剛性材料的厚度大于面板的中央部分85的剛性材料的厚度。如圖8 (其是后窗組件25的后視圖)所示，層105均勻地涂覆至面板75的外周。通過將層105涂覆到面板75的外周來形成加強肋。
[0062]現在參照圖9，示出了利用計算機工程分析(CAE)工具在不同模式下對幾種不同后窗設計進行分析的數據圖107。該數據圖對比示出了不同模式下的每種設計的固有頻率。對大約20種不同的模式進行了計算。線A示出了根據本實用新型教導的示例性實施例的后窗組件的計算頻率(單位為Hz)，該后窗組件具有六個自由度。在眾多設計中，設計A具有最高的固有頻率和較好的NVH性能。設計B由線B表示。設計B是根據另一個設計配置的后窗組件。設計B也具有六個自由度。在幾乎每種模式下，設計B均呈現為比設計A低的固有頻率。線A和線B之間示出的最大差別在于大約1.2Hz的差異，其中線A在模式數量20處具有7.5Hz的固有頻率。相同的現象在設計具有更少的自由度時發生。由線C表示的設計C是根據本公開的示例性實施例的設計。設計C具有三個自由度。由線D表示的設計D代表根據現有技術的后窗組件。設計D具有三個自由度。設計D與設計C相比在每個模式下都具有更低的頻率。線C和線D之間示出的最大差別在于大約0.4Hz的差異，其中線C在模式數量20處具有5.5Hz的固有頻率。類似的差異在模式數量11處也能夠看到。
[0063]圖10至圖15是圖6至圖8的車窗組件(或后窗組件)處于不同加載條件的有限元形變柵格圖。形變廓線由計算機輔助建模工具生成。廓線被疊加在后窗組件上。每條廓線代表在后窗組件經受加載的區域中的形變級別。在不同的加載情況下捕捉到九種可能的形變級別:D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9，其中D9為形變的最高級別。在圖7至圖12中，Dl等于大約在0.0OOE+OOmm和3.333E_01mm之間的形變；D2等于大約在3.333E-01mm和6.667E-01mm之間的形變；D3等于大約在6.667E-01mm和1.0OOE+OOmm之間的形變；D4等于大約在1.0OOE+OOmm和1.333E+00mm之間的形變；D5等于大約在1.333E+00mm和1.667E+00mm之間的形變；D6等于大約在1.667E+00mm和2.0OOE+OOmm之間的形變；D7等于大約在2.0OOE+OOmm和2.333E+00mm之間的形變；D8等于大約在2.333E+00mm和
2.667E+00mm之間的形變；以及D9等于大約在2.667E+00mm和3.0OOE+OOmm之間的形變，如下面的表1所示。
[0064]表1:廓線形變相關性
[0065]
【權利要求】
1.一種用于車輛中的開口的窗戶，其特征在于，包括: 面板，跨越所述開口，所述面板具有外圍邊緣； 加強肋，設置在所述面板的所述外圍邊緣處，所述加強肋從所述外圍邊緣朝向所述窗戶的中心部分向內延伸，并且沿著所述面板的整個外圍延伸；以及其中，所述窗戶位于所述加強肋內的中心部分組成所述面板。
2.根據權利要求1所述的窗戶，其特征在于，所述面板具有一厚度，并且所述面板和設置在所述面板上的所述加強肋的組合厚度至少為所述面板的厚度的兩倍。
3.一種用于車輛中的開口的窗戶，其特征在于，包括: 外面板，跨越所述開口，所述外面板具有外圍邊緣； 內面板，被設置為與所述外面板相鄰且與所述外面板具有面對面的關系； 加強肋，設置在所述內面板的外圍邊緣上，其中，所述加強肋從所述內面板的外圍邊緣朝向所述窗戶的中心部分向內延伸，并且沿著所述內面板的整個外圍延伸；以及其中，所述窗戶位于所述加強肋內的中心部分僅包括所述內面板和所述外面板。
4.根據權利要求3所述的窗戶，其特征在于，設置在所述內面板上的所述加強肋與所述外面板的組合厚度至少為所述外面板的厚度的三倍。
【文檔編號】B60J1/00GK203472466SQ201320467879
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月1日 優先權日:2012年8月2日
【發明者】于克塞爾·古爾, 戴維·安東尼·瓦格納 申請人:福特環球技術公司