用于车辆中的开口的窗户的制作方法
【专利摘要】本公开涉及一种用于车辆中的开口的窗户，包括：面板，跨越开口，所述面板具有外围边缘；加强肋，设置在面板的外围边缘处，加强肋从外围边缘朝向窗户的中心部分向内延伸，并且沿着面板的整个外围延伸；窗户位于加强肋内的中心部分组成面板。通过本实用新型的技术方案，能够实现车窗的轻质化并减少了噪声和振动。
【专利说明】用于车辆中的开口的窗户
【技术领域】
[0001]本公开涉及具有减振降噪技术的车窗组件，例如，车辆后窗组件。
【背景技术】
[0002]传统车辆包括被称为车窗或车窗组件的多个不同的透明或半透明表面。例如，这些包括后窗、挡风玻璃以及侧窗。车窗组件传统包括钢化玻璃面板，通过该面板可从一侧看到另一侧的光或物体。然而，玻璃一般重于具有同样透明特性的其它材料。具体地，聚合物可被用作这些车窗组件的面板。
[0003]然而，将聚合物用作车窗组件的主表面具有缺陷。举例来说，很多聚合物的刚性不如玻璃。还有，聚合物的噪音和振动特性也不如玻璃有吸引力。因此，在本实用新型的教导之前，车辆工程师们在涉及到车窗材料的设计和制造时经历了不得不在钢化玻璃(较重的材料)和聚合物(刚性低并且潜在具有更大噪音的材料)之间选择的两难境地。
[0004]因此，需要一种具有减振降噪技术并包括具有成本效益增加技术的轻质面板的车窗组件。
实用新型内容
[0005]本实用新型解决了一个或多个上述问题。其它结构和/或优点在下面的描述中将变得更显而易见。
[0006]本实用新型的目的在于提供一种能够减振降噪的用于车辆中的开口的窗户。
[0007]根据本实用新型的一个方面，提供了一种用于车辆中的开口的窗户，包括:面板，跨越所述开口，所述面板具有外围边缘；加强肋，设置在所述面板的所述外围边缘处，所述加强肋从所述外围边缘朝向所述窗户的中心部分向内延伸，并且沿着所述面板的整个外围延伸；以及其中，所述窗户位于所述加强肋内的中心部分组成所述面板。
[0008]优选地，面板具有一厚度，并且所述面板和设置在所述面板上的所述加强肋的组合厚度至少为所述面板的厚度的两倍。
[0009]优选地，加强肋由选自聚碳酸酯和丙烯酸所组成的组的材料形成。
[0010]优选地，面板由选自聚碳酸酯和丙烯酸所组成的组的材料形成。
[0011 ] 优选地，加强肋增加了窗户的自然共振频率。
[0012]优选地，加强肋增加了边缘弯曲强度并减少了边缘弯曲形变。
[0013]优选地，加强肋通过边缘弯曲减小了窗户的形变，均匀地分配压力负载和点负载。
[0014]根据本实用新型的另一方面，一种用于车辆中的开口的窗户，包括:外面板，跨越开口，外面板具有外围边缘；内面板，被设置为与外面板相邻且与外面板具有面对面的关系；加强肋，设置在内面板的外围边缘上，其中，加强肋从内面板的外围边缘朝向窗户的中心部分向内延伸，并且沿着内面板的整个外围延伸；以及窗户位于加强肋内的中心部分仅包括内面板和外面板。
[0015]优选地，设置在内面板上的加强肋与外面板的组合厚度至少为外面板的厚度的三倍。
[0016]优选地，加强肋由选自聚碳酸酯和丙烯酸所组成的组的材料形成。
[0017]优选地，内面板由选自聚碳酸酯和丙烯酸所组成的组的材料形成。
[0018]优选地，外面板由选自聚碳酸酯、丙烯酸和化学加固薄玻璃所组成的组的材料形成。
[0019]本实用新型的一个示例性实施例涉及一种具有减振降噪功能的车窗组件，其具有面板以及涂覆在面板外周的由第一刚性材料形成的第一层。
[0020]优选地，面板由所述第一刚性材料构成。
[0021]优选地，面板至少部分地由聚碳酸酯或丙烯酸构成。
[0022]优选地，该车窗组件还包括:涂覆至面板的由第二刚性材料形成的第二层；其中，面板的外周的第一刚性材料和第二刚性材料的厚度大于面板的中央部分处的第一刚性材料和第二刚性材料的厚度。
[0023]优选地，第一刚性材料或第二刚性材料中的任何一种至少部分地为聚碳酸酯。
[0024]优选地，第一刚性材料或第二刚性材料中的任何一种至少部分地为丙烯酸。
[0025]优选地，车窗组件为车辆后窗。
[0026]本实用新型的另一个示例性实施例涉及一种车辆，其具有车体框架和车窗组件。其中，该车窗组件包括:由第一刚性材料构成、可在连接点处与车体框架连接的面板；以及在连接点处涂覆至面板的由第二刚性材料形成的层。
[0027]优选地，车体框架为车顶结构。
[0028]优选地，面板是透明的。
[0029]优选地，第一刚性材料至少部分地由聚碳酸酯构成。
[0030]优选地，第一刚性材料至少部分地由丙烯酸构成。
[0031]优选地，第二刚性材料至少部分地由聚碳酸酯构成。
[0032]优选地，第二刚性材料至少部分地由丙烯酸构成。
[0033]本实用新型的另一个实施例涉及一种制造具有减振降噪功能的车窗组件的方法，包括:形成面板；以及在面板和车辆结构框架之间的连接点处涂覆由第一刚性材料形成的
第一层。
[0034]优选地，该方法还包括:固化第一刚性材料。
[0035]优选地，该方法还包括:将第一刚性材料的第一层涂覆至面板的整个外周。
[0036]优选地，该方法还包括:将第二刚性材料的第二层涂覆至面板。
[0037]优选地，涂覆第一刚性材料的第一层或涂覆第二刚性材料的第二层中的任何一个均通过喷涂来完成。
[0038]优选地，在连接点处涂覆第一刚性材料的第一层包括:涂覆第一层以使第一层的厚度等于或大于第二刚性材料的第二层的厚度。
[0039]本公开的一个优点在于其显著减小了车窗组件的重量。在一些经过测试的车窗组件中，玻璃车窗组件和加固的聚合物车窗之间的重量差异为30%至40%。这可转换为明显的燃油节约，尤其是对相对较大的车窗。此外，由于本实用新型教导的优点，不需要在高噪音和振动引入与较重材料之间进行权衡。根据本实用新型教导做出的设计满足了车辆的噪声、振动和强度(NVH)目标。在根据本实用新型教导设计的车窗上测得更高的固有频率和更小的形变。车辆内部更安静，具有更少的噪音渗入。
[0040]此外，利用本公开，车窗使用更简单的密封。加强件无需结合至密封中。因此，减小了零件成本和制造投入。
[0041]本实用新型将在下面通过实例结合附图详细解释，其中，在附图中，对相同或基本相同的元件使用相同的参考标号。本领域的技术人员在结合附图阅读实施本实用新型的最佳模式的说明之后将快速理解本实用新型的上述特征和优点以及其它特征和优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0042]在附图中:
[0043]图1是根据本公开的示例性实施例的具有车窗组件的车辆的后视立体图；
[0044]图2是在连接点处示出压曲载荷箭头的图1中车窗组件的前视图；
[0045]图3是沿线3-3截取的图2中的车窗组件的截面图；
[0046]图4是沿线4-4截取的图2中的车窗组件的截面图；
[0047]图5是图1中的车窗组件的后视图；
[0048]图6是另一个示例性车窗组件的截面图；
[0049]图7是图6中的车窗组件的截面图；
[0050]图8是图6中的车窗组件的后视图；
[0051]图9是现有车窗组件的固有频率与根据本公开的教导设计的车窗组件的固有频率的对比图；
[0052]图10至图15是将示例性车窗组件与各种加载条件下的另一设计比较的有限元形变栅格图；
[0053]图16是根据本公开另一个示例性实施例的车窗组件的后视图。
【具体实施方式】
[0054]参照附图，其中在所有示出示例性车窗组件的多个附图中，相似的特征代表相同或相应部分的实例。车窗组件利用重量更轻的车窗或面板提高了 NVH性能。在所示实施例中，面板至少部分地由聚碳酸酯或丙烯酸(比玻璃轻得多的材料)构成。这些材料还可具有比钢化玻璃更高的阻尼损耗因子。车窗组件包括涂覆至面板的连接点处的多个刚性涂层。在面板的连接点处涂覆刚性涂层为该组件提供了有效加固。本实用新型的教导可涂覆于任何类型的车窗，包括但不限于后窗、挡风玻璃、高位刹车灯(CHMSL)以及侧灯。此外，车窗组件可被固定至包括诸如卡车、双门轿车、三厢轿车、敞篷车、SUV或多用途车辆的框架的任何类型的车辆结构。
[0055]现在参照图1，车辆10被示出在其中结合有示例性车窗组件20。车辆10为轻型货车。图中示出了车辆的上部乘客部分。该部分包括多个车窗组件。如图所示，该车辆包括后部乘客座椅30后方的后窗组件20。后窗组件20在标为“X”的连接点处被连接至车顶框架40。框架40包围后窗组件20，并且框架40能够在围绕后窗组件的外周的任何点处与其连接。
[0056]图1还示出了位于车顶框架40中的CHMSL 50。CHMSL 50被安装在后窗组件20的上方。如图所示，侧窗60包括在车辆的车厢部分中。本实用新型的教导也能够应用于这些车窗组件。
[0057]现在参照图2至图5，示出了与车辆分离的图1中的后窗组件20。图2示出了该后窗组件的前视图。后窗组件20包括充当车辆乘客车厢后窗的面板70。面板70由诸如聚碳酸酯、丙烯酸、或者具有或不具有声学叠层(acoustic lamination)的化学加固薄玻璃(CSTG)的轻质材料构成。
[0058]图2也是后窗组件20在被连接至车辆框架40 (如图1所示)时的自由体受力图。在该实施例中，在后窗组件20与车辆框架40之间有四个连接点。如图2所示，每个连接点示出向后窗组件20的中央部分80加载。对厚度约为3.8mm的轻质后窗组件来说，每个连接点在所示方向具有约为IkN的负载。可在车辆框架与后窗组件之间设置比图2所示实施例中的四个连接点更多或更少的连接点。
[0059]图3示出沿线3-3截取的图2中的后窗组件20。后窗组件20包括面板70，面板70在该实施例中是透明的。在面板70上涂覆有刚性材料层90。在该实施例中，刚性材料90由聚碳酸酯构成。在其它实施例中，层90可至少部分地由任何数量的诸如包括丙烯酸、CSTG和具有声学叠层的CSTG的轻质材料构成。如图所示，层90从面板70的上部延伸到面板70的下部。
[0060]后窗组件20还包括另一刚性材料层100。层100涂覆至面板70的外周。在图3所不的截面图中，层100位于面板70的顶部和底部。在图4所不的截面图中，层100位于面板70的驾驶员侧与乘客侧。层100沿面板70的整个宽度延伸。层100也由诸如聚碳酸酯的轻质材料构成。在其它实施例中，层90和层100具有不同的材料组成。如图所示，面板外周的刚性材料的厚度大于面板的中央部分80的刚性材料的厚度。如图5(其是图2中的车组件的后视图)所示，层100均匀地涂覆至面板的外周。通过将层100涂覆到面板70的外周来形成加强肋。在该实施例中，层90和层100具有大约相同的厚度。层90和层100可在面板的外周作为一层进行测量。面板外周的复合层的厚度大约为层90的厚度的两倍。复合层为后窗组件20提供更加坚固的边缘。
[0061]现在参照图6至图8，示出了车窗组件25的另一个示例性实施例。车窗组件25为后窗组件。车窗组件25包括充当车辆乘客车厢后窗的面板75。面板75由诸如聚碳酸酯、丙烯酸或CSTG的轻质材料构成。在该实施例中，面板75也是透明的。刚性材料层105涂覆在面板75的外周。在该实施例中，刚性材料105由与面板75相同的诸如聚碳酸酯、丙烯酸或CSTG的材料构成。如图所示，面板外周的刚性材料的厚度大于面板的中央部分85的刚性材料的厚度。如图8 (其是后窗组件25的后视图)所示，层105均匀地涂覆至面板75的外周。通过将层105涂覆到面板75的外周来形成加强肋。
[0062]现在参照图9，示出了利用计算机工程分析(CAE)工具在不同模式下对几种不同后窗设计进行分析的数据图107。该数据图对比示出了不同模式下的每种设计的固有频率。对大约20种不同的模式进行了计算。线A示出了根据本实用新型教导的示例性实施例的后窗组件的计算频率(单位为Hz)，该后窗组件具有六个自由度。在众多设计中，设计A具有最高的固有频率和较好的NVH性能。设计B由线B表示。设计B是根据另一个设计配置的后窗组件。设计B也具有六个自由度。在几乎每种模式下，设计B均呈现为比设计A低的固有频率。线A和线B之间示出的最大差别在于大约1.2Hz的差异，其中线A在模式数量20处具有7.5Hz的固有频率。相同的现象在设计具有更少的自由度时发生。由线C表示的设计C是根据本公开的示例性实施例的设计。设计C具有三个自由度。由线D表示的设计D代表根据现有技术的后窗组件。设计D具有三个自由度。设计D与设计C相比在每个模式下都具有更低的频率。线C和线D之间示出的最大差别在于大约0.4Hz的差异，其中线C在模式数量20处具有5.5Hz的固有频率。类似的差异在模式数量11处也能够看到。
[0063]图10至图15是图6至图8的车窗组件(或后窗组件)处于不同加载条件的有限元形变栅格图。形变廓线由计算机辅助建模工具生成。廓线被叠加在后窗组件上。每条廓线代表在后窗组件经受加载的区域中的形变级别。在不同的加载情况下捕捉到九种可能的形变级别:D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9，其中D9为形变的最高级别。在图7至图12中，Dl等于大约在0.0OOE+OOmm和3.333E_01mm之间的形变；D2等于大约在3.333E-01mm和6.667E-01mm之间的形变；D3等于大约在6.667E-01mm和1.0OOE+OOmm之间的形变；D4等于大约在1.0OOE+OOmm和1.333E+00mm之间的形变；D5等于大约在1.333E+00mm和1.667E+00mm之间的形变；D6等于大约在1.667E+00mm和2.0OOE+OOmm之间的形变；D7等于大约在2.0OOE+OOmm和2.333E+00mm之间的形变；D8等于大约在2.333E+00mm和
2.667E+00mm之间的形变；以及D9等于大约在2.667E+00mm和3.0OOE+OOmm之间的形变，如下面的表1所示。
[0064]表1:廓线形变相关性
[0065]
【权利要求】
1.一种用于车辆中的开口的窗户，其特征在于，包括: 面板，跨越所述开口，所述面板具有外围边缘； 加强肋，设置在所述面板的所述外围边缘处，所述加强肋从所述外围边缘朝向所述窗户的中心部分向内延伸，并且沿着所述面板的整个外围延伸；以及其中，所述窗户位于所述加强肋内的中心部分组成所述面板。
2.根据权利要求1所述的窗户，其特征在于，所述面板具有一厚度，并且所述面板和设置在所述面板上的所述加强肋的组合厚度至少为所述面板的厚度的两倍。
3.一种用于车辆中的开口的窗户，其特征在于，包括: 外面板，跨越所述开口，所述外面板具有外围边缘； 内面板，被设置为与所述外面板相邻且与所述外面板具有面对面的关系； 加强肋，设置在所述内面板的外围边缘上，其中，所述加强肋从所述内面板的外围边缘朝向所述窗户的中心部分向内延伸，并且沿着所述内面板的整个外围延伸；以及其中，所述窗户位于所述加强肋内的中心部分仅包括所述内面板和所述外面板。
4.根据权利要求3所述的窗户，其特征在于，设置在所述内面板上的所述加强肋与所述外面板的组合厚度至少为所述外面板的厚度的三倍。
【文档编号】B60J1/00GK203472466SQ201320467879
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年8月1日 优先权日:2012年8月2日
【发明者】于克塞尔·古尔, 戴维·安东尼·瓦格纳 申请人:福特环球技术公司