专利名称：用于车辆的内部材料结构的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及用于车辆的导电内部材料结构，更具体而言，涉及其中内部材料的导电部分中引起的噪音被稳定地接地的用于车辆的导电内部材料结构。
背景技术：
传统上而言，通常用于车辆的内部材料包括由玻璃纤维制成的中间层(作为加强材料)。近来，已经提出内部材料结构的中间层由碳纤维制成。例如，见JP63-158449U、JP2003-260718A或JP2003-305789A。
但是，这样提出的包含碳纤维的内部材料结构面临着新的问题，即车辆电气噪音通过内部材料的导电部分分散，因为碳纤维是导电的。在这种情况下，车辆电气噪音例如包括由内燃机产生的点火噪音、来自用电能驱动的电动机、致动器等的噪音、来自空调、电子制动力控制以及头灯暴露区域控制的噪音、或一般可能在车辆中产生的任何其他电气噪音。
在上述车辆电气噪音散布期间，如何设置在后窗上的玻璃天线是一个问题。这概念性地示出在图1A中。当车辆电气噪音通过车顶束线(roofharness)101分散，并且到达车辆100的车顶部分导致电气噪音分布在内部材料的导电部分中时，这样引起的电气噪音会辐射到顶部后端处的玻璃天线102，并影响天线的性能。
因为顶部上的内部材料设置得较靠近后窗，所以这变得更加明显。根据发明人的试验结果，就频带而言，除了别的部件以外，用于AM广播的玻璃天线会受到强烈的影响。但是，很难说诸如用于FM广播或TV的天线之类的其他玻璃天线完全不受影响。
发明内容
为了解决上述的问题，本发明的一个主要目的是提供一种用于车辆的导电内部材料结构，其中在内部材料的导电部分中引起的噪音被稳定地接地。
用于实现上述目的的本发明的一个方面是一种用于车辆的内部材料结构，该内部材料结构包括由导电部分覆盖所述导电部分的非导电部分制成的内部材料，包括被构造为电连接所述导电部分和车身的接地单元。
在此方面中，导电部分例如由CF/NF/PP交织层(mat layer)组成，非导电部分例如由内侧非导电部分和外侧非导电部分组成，其中内侧非导电部分包括GCR编织层、聚氨酯泡沫(PUF)层、非纺织层和粘附膜层，外侧非导电部分包括麻织物层和“空气阻尼+麻织物”层。
根据此方面，在内部材料的导电部分中产生的噪音通过接地单元被引导至车身，使得可以防止可能影响玻璃天线性能的噪音辐射的产生。
在此方面的优选示例中，为了确保用于内部材料的导电部分的接地的稳定性能，接地单元包括内部材料侧接线端、车身侧接线端和导线，所述内部材料侧接线端具有突起构件，所述突起构件被构造为咬合到所述内部材料中并且之后通过所述内部材料的所述咬合锁定为与所述导电部分接触，所述车身侧接线端被构造为安装至所述车身，使得所述车身侧接线端电连接至所述车身，所述导线被构造为电连接所述内部材料侧接线端和所述车身侧接线端。
根据此优选的示例，突起构件刺破、穿透并咬合到内部材料中，并且通过与内部材料的咬合锁定为与导电部分接触，使得接地单元的接线端和内部材料的导电部分确定且坚固地接触，确保它们之间的稳定电连接。
在此优选地示例中，为了有效地安装，突起构件优选具有使突起构件能够容易被推入到内部材料中的形状(特别是其端部的形状)。
此外，在此优选的示例中，为了以足够的接触压力将接地单元安装至内部材料，接地单元优选包括板状构件和紧固单元，所述紧固单元被构造为紧固所述内部材料侧接线端、所述内部材料和所述板状构件，使得所述内部材料被保持在所述内部材料侧接线端和所述板状构件之间。
此外，在此优选的示例中，为了使内部材料侧接线端很难被拔出或者松弛，突起构件优选包括围绕用于所述紧固单元的通孔定位的多个突起，使得相邻的突起被设置为在圆周方向上以大于预定角度数的角度间隔开。
此外，在此优选的示例中，在帘式安全气囊容纳在内部材料中的情况下，为了避免接地单元阻碍安全气囊膨胀或者接地单元的元件(一个或多个)由于安全气囊的膨胀而从内部材料脱离，接地单元优选包括可分离单元，所述可分离单元被构造为当大于预定载荷的拉伸载荷施加至所述导线时，所述可分离单元中断所述内部材料侧接线端和所述车身侧接线端之间使用所述导线的物理连接。
在这种情况下，所述可分离单元是耦合器，其被构造为电地且物理地耦合所述导线和所述车身侧接线端，当大于预定载荷的拉伸载荷施加至所述导线时，所述耦合器的所述耦合断开。
此外，在此优选的示例中，为了防止在内部材料的导电部分和电源线(未示出)变得短路的不希望的事件发生的情况下直流电穿过内部材料，沿着导线的路径优选安装电容器。该电容器优选紧固至内部材料，以在安全气囊膨胀时不会从内部材料脱离。电容器的电容可以根据需要从导线消除的噪音的频率分量来确定。
通过阅读以下的详细描述并参考附图，本发明的前述及其他目的、特征和优点将变得更加清楚，其中图1A的示意图示出在使用包含碳纤维的传统内部材料的情况下，车辆电气噪音在车辆中的分散；图1B的示意图示出在使用根据本发明的内部材料的情况下，车辆电气噪音在车辆中的分散；图2的示意图示出根据本发明实施例的接地结构的构造；图3A是根据本发明实施例的接地结构的内部材料侧接线端的俯视图；图3B是根据本发明实施例的接地结构的内部材料侧接线端的侧视图；
图4是根据本发明实施例的接地结构的内部材料侧接线端的安装示意图；以及图5示出当内部材料侧接线端的突起被推入到内部材料中时，根据本发明实施例的接地结构的内部材料侧接线端的示意图。
具体实施例方式
现在将参考附图描述本发明的优选实施例。注意，用于车辆的内部材料的基本结构、功能以及如何安装在车辆中在以下的描述中将不再详细描述，因为这些对本领域技术人员来说是已知的。
图1B示意性地示出根据本发明实施例的接地结构的概念。此实施例的接地结构103经由电容器电连接内部材料的导电部分和车身(接地的车身)，使得产生并分散在内部材料的导电部分中的噪音在车身处接地，而不会辐射至玻璃天线。
图2示意性地示出此实施例的接地结构103的构造。如图所示，接地结构103包括内部材料侧接线端201和车身侧接线端202。内部材料侧接线端201与内部材料耦合，使得内部材料侧接线端201与内部材料的导电部分电连接。车身侧接线端202与车身耦合，使得车身侧接线端202与车身(接地的车身)电连接。
在此实施例中，内部材料侧接线端201经由带有导线204的电容器203电地且物理地连接至车身侧接线端202。因为本领域技术人员已知的任何连接技术都可以用于导线204与内部材料侧接线端201、车身侧接线端202和电容器203中的每个之间的连接，所以将不再描述或示出其细节。类似地，因为本领域技术人员已知的任何连接技术都可以用于车身侧接线端202和车身之间的连接，所以将不再描述或示出其细节。
在此实施例中，由于沿着接地结构103的导线204的路径设置电容器203，所以没有直流电能够通过接地结构103。由此，在内部材料的导电结构和电源线(未示出)短路的不太可能的事件发生的情况下，在内部材料的导电部分处不会由于直流电而产生热量，因为没有直流电通过接地结构103。
另一方面，一般而言，电容器根据其电容具有容易通过其的频带和不容易通过其的频带。在此实施例中，利用该特性，基于需要从内部材料的导电部分消除的噪音的频带来确定电容器203的电容，使得噪音的不需要的频带是容易通过电容器203的频带。这样可以有效地消除不需要的噪音。
在此实施例中，可分离结构205设置在车身侧接线端202和导线204之间的耦合器上。此实施例的可分离结构205作为用于在正常状态下电气地且物理地耦合车身侧接线端202和导线204的耦合器，并作为一对可分离的部件，用于在预定的拉伸载荷(例如不小于100N的载荷)施加至导线204时将车身侧接线端202从导线204物理地分离。
接地结构103可以靠近帘式安全气囊安装，该安全气囊容纳在内部材料中，例如在C梁上方。在这种情况下，帘式安全气囊是在正常状态下容纳在顶部内部材料的底部中的安全气囊，并且该安全气囊还在膨胀时通过将内部材料的一部分从车身分离，从内部材料的该部分与车身之间形成的间隙向下扩展至车内空间。
在具有这样的可分离结构205的接地结构103靠近帘式安全气囊放置的情况下，当内部材料的该部分由于安全气囊的膨胀而从车身分离时，内部材料侧接线端201通过可分离结构205从车身侧接线端202物理地分离。由此，当安全气囊膨胀时，可以避免接地结构103阻止帘式安全气囊膨胀，或者接地结构103从车身分离并掉落在车内空间中。
在可替换实施例中，根据可分离结构205的用于物理分离接线端的功能，可分离结构205可以设置在沿着导线204的路径的任何位置。但是，在此实施例中，根据结构的部件数量和复杂性，优选的是可分离结构205是可拆卸的耦合器，用于耦合导线204和其中一个接线端。
本领域技术人员应当理解，如在本实施例中，在可分离结构205是用于耦合导线204和车身侧接线端202的可拆卸耦合器的情况下，电容器203安装至内部材料，因为当分离时，电容器203需要与内部材料侧接线端201一起从车身侧接线端202分离。另一方面，在可分离结构205设置在电容器203和内部材料侧接线端201之间时，不像此实施例，电容器203安装至车身。在紧固电容器203的过程中，优选的是电容器203适当地放置在车身的凹入部分中，以避免电容器203的凸起通过内部材料从车内空间观察变得很明显。
参考图3，现在详细描述内部材料侧接线端201的形状。图3A和3B分别是俯视图和侧视图，示出内部材料侧接线端201的端部处的形状示例。
顺便提及，当包含碳纤维层的导电内部材料接地至车身时，不能将内部材料充分地拧紧到车身上。在这样的内部材料中，层的导电部分的前侧和后侧一般都由层的非导电部分覆盖，也就是说，导电部分夹在两个非导电部分之间。如果使用螺栓和螺帽紧固，则从内部材料的导电部分至车身的电流仅通过螺栓，而不能实现内部材料的导电部分与车身之间的表面接触。但是，因为内部材料通常具有低的刚度且容易变形(例如由于螺钉的松弛、紧固时内部材料的分散或变形、紧固后内部材料的转动等)，内部材料的导电部分和螺钉之间的螺纹接触容易变成非接触状态。
因此，在本实施例中，内部材料侧接线端201具有四个突起(凸翼)301。此外，内部材料侧接线端201在接线端的大致中心处具有通孔302，用于允许紧固单元(以下描述)穿过。例如通过使接线端201的一些部分弯曲，突起301在与内部材料侧接线端201的平面大致垂直的方向上突起。突起301的端部形成为易于咬合到内部材料中。内部材料侧接线端201至内部材料的安装变得更加有效，因为突起301形成为易于咬合到内部材料中。
在此实施例中，突起301的数量例如是四个。本领域技术人员应当理解更多的突起301可以使得紧固更难松弛。但是，更多的突起301可能使制造过程更加复杂。因此，在替换实施例中，可以使用带有突起301的内部材料侧接线端301，其中突起301的数量不是四个，而是根据制造过程来决定。
此外，在此实施例中，突起301的圆周表面的面对方向设定为以预定角度间隔开。图3示出四个突起301围绕通孔302定位的示例，其中每个突起301与相邻的突起间隔80度(A)或100度(B)。换言之，图3示出其中相邻突起301以大于80度的角度在圆周方向上间隔设置的情况。以此方式定位突起301，可以避免紧固后内部材料侧接线端201松弛或者相对于内部材料旋转，使得可以保持有效的紧固。
参考图4，现在详细描述此实施例的内部材料侧接线端201至内部材料的紧固。图4示出内部材料侧接线端201至内部材料上的安装。在此实施例中，作为示例，拉铆(pull stem)式盲铆钉401用于紧固内部材料侧接线端201至内部材料。
如图4所示，内部材料侧接线端201被推入到内部材料402中，使得突起301咬合到内部材料402中。板状垫片403设置在内部材料402的另一侧上。类似于内部材料侧接线端201的用于允许铆钉穿过的通孔302之类的通孔形成在内部材料402和垫片403中。在内部材料侧接线端201的突起301咬合到内部材料中的情况下，铆钉401穿过内部材料侧接线端201、内部材料402和垫片403，并且通过本领域技术人员已知的拉铆过程完成铆钉401的紧固。
在此实施例中，通过使用拉铆式盲铆钉，可以以较低的成本容易地实现半永久性的紧固。此外，通过设置垫片403，可以使得具有低刚度的内部材料402的变形稳定，并且可以保持确保接地能力所需的接触压力。
在紧固后，铆钉401的茎部的被压紧的端部和垫片403用非纺织的密封404来覆盖，用于绝缘。
注意，为了简化的目的，图4中没有示出内部材料402、垫片403和非纺织的密封404的厚度。
图5示出当突起301咬合到内部材料402中时，内部材料侧接线端201的突起301和内部材料402。在此实施例中，作为示例，内部材料402由七层组成。层的非导电部分A由GCR编织层501、PUF层502、非纺织层503以及粘合膜层504组成。导电部分由CF/NF/PP交织层505组成。层的另一个非导电部分B由麻织物层506和“空气阻尼+麻织物”层507组成。
在此实施例中，突起301从非导电部分B一侧被推入到内部材料402中。突起301穿过非导电部分B，然后到达导电部分。在图5中，仅示意性地示出突起301在竖直方向上的长度的相对尺寸。突起301的竖直长度长于非导电部分B的厚度，并且还需要足够长以在突起301被推入到内部材料402中时确保突起301和导电部分之间的稳定电连接。为了确保导电性，突起301可以穿过导电部分，并且突起301的端部可以到达非导电部分A。但是，在这种情况下，考虑到由于将内部材料侧接线端201推入到内部材料402中而导致的内部材料402的变形(竖直方向上的减小)，需要防止突起301的端部穿过非导电部分A，并且然后与垫片403(图4)接触。
由此，根据此实施例，因为接地结构的用于连接内部材料的导电部分和车身的内部材料侧接线端具有咬合到内部材料中的突起(凸翼)，所以接地结构设置成具有低刚度并可以稳定地接地至内侧包含导电部分的内部材料。
顺便提及，在以上实施例中，作为示例，描述了仅一个接地结构103安装在一个车辆上的示例性情况。但是，本发明不限于此，并且多个接地结构103可以安装在一个车辆上。
此外，在以上实施例中，作为示例，主要描述了接地结构103安装在内部材料的顶部上的示例性情况。但是，本发明不限于此，接地结构103可以安装在内部材料的任何部分上，包括行李托架、车座、门饰、仪表面板等。
本发明可以应用于使用包含导电部分的内部材料的任何车辆。本发明不依赖于使用本发明的接地结构的车辆的视觉设计、重量、尺寸或驾驶性能。
2004年7月2日提交的日本专利申请号JP2004-197340的内容(包括说明书、附图和摘要)通过引用将其整体包含在这里。
权利要求
1.一种用于车辆的内部材料结构，包括由导电部分和覆盖所述导电部分的非导电部分制成的内部材料，所述内部材料结构包括被构造为电连接所述导电部分和车身的接地单元(103)。
2.如权利要求1所述的内部材料结构，其中所述接地单元包括内部材料侧接线端(201)、车身侧接线端(202)、以及导线(204)，所述内部材料侧接线端具有突起构件，所述突起构件被构造为咬合到所述内部材料中，然后通过所述内部材料的所述咬合被锁定为与所述导电部分接触，所述车身侧接线端被构造为安装至所述车身，使得所述车身侧接线端电连接至所述车身，所述导线被构造为将所述内部材料侧接线端与所述车身侧接线端电连接。
3.如权利要求2所述的内部材料结构，其中所述接地单元还包括板状构件(403)和紧固单元(401)，所述紧固单元被构造为紧固所述内部材料侧接线端、所述内部材料、以及所述板状构件，使得所述内部材料被保持在所述内部材料侧接线端与所述板状构件之间。
4.如权利要求2所述的内部材料结构，其中所述突起构件包括配置在用于所述紧固单元的通孔(302)周围的多个突起(301)，使得相邻的突起在圆周方向上以大于预定角度值的角度被间隔开设置。
5.如权利要求2所述的内部材料结构，其中所述接地单元还包括可分离单元(205)，所述可分离单元被构造为当大于预定载荷的拉伸载荷施加至所述导线时，所述可分离单元中断所述内部材料侧接线端与所述车身侧接线端之间使用所述导线的物理连接。
6.如权利要求5所述的内部材料结构，其中所述可分离单元是耦合器，其被构造为电气地且物理地耦合所述导线和所述车身侧接线端，当大于预定载荷的拉伸载荷施加至所述导线时，所述耦合器的所述耦合断开。
7.如权利要求2所述的内部材料结构，还包括沿着所述导线的路径安装的电容器(203)。
8.如权利要求7所述的内部材料结构，其中所述电容器紧固至所述内部材料。
9.如权利要求7所述的内部材料结构，其中所述电容器的电容是基于需要从所述导线消除的噪音的频率分量来确定的。
全文摘要
所公开的用于车辆的内部材料结构包括由导电部分和覆盖所述导电部分的非导电部分制成的内部材料，所述内部材料结构包括被构造为电连接所述导电部分和车身的接地单元(103)。所述接地单元包括内部材料侧接线端(201)、车身侧接线端(202)和导线(204)。所述内部材料侧接线端具有突起构件，所述突起构件被构造为咬合到所述内部材料中并且之后通过所述内部材料的所述咬合锁定为与所述导电部分接触。所述车身侧接线端被构造为安装至所述车身，使得所述车身侧接线端电连接至所述车身。所述导线被构造为电连接所述内部材料侧接线端和所述车身侧接线端。
文档编号B60R16/02GK1989024SQ200580021659
公开日2007年6月27日 申请日期2005年6月28日 优先权日2004年7月2日
发明者今井孝志, 落合雄一, 内藤隆之, 本乡康太郎, 井出忠信 申请人:丰田自动车株式会社, 丰田纺织株式会社, 丰田车体株式会社