附图说明
下面将结合附图对本发明的优选示例性实施方式进行描述,其中相似的标号表示相似的元件,在附图中:
图1是可用于形成车辆底板槽并包括主坯件和消声坯件的示例性组件的俯视图;
图2是可使用图1的示例性组件形成并且可容纳可折叠的车辆座椅的示例性车辆底板槽的俯视图;
图3是与图2中所示的车辆底板槽类似的示例性车辆底板槽的部分立体图;
图4是形成车辆底板槽的示例性成形模的部分截面图,其中主坯件和消声坯件均被限制在约束件和上半模之间;
图5是图4的一部分的放大视图;
图6是图4的成形模的部分截面图,其中消声坯件未被挤压在约束件和上半模之间;
图7是图6的一部分的放大视图;
图8是成形前通过约束件截取的图6的成形模的截面图;
图9是图1的示例性消声坯件的俯视图;
图10是图9的消声坯件的示例性成形特征的放大视图,示出了示例性成形特征;
图11是可与图9的消声坯件一起使用的另一个示例性成形特征的放大视图;
图12是示出部分地绕槽延伸的车辆排气管的示例性车辆底板槽的俯视图;
图13是另一个示例性车辆底板槽的俯视图,其中消声补片包括多个消声特征;
图14是与图13所示的车辆底板槽类似的示例性车辆底板槽的部分立体图;
图15是可用于形成车辆底板槽并包括主坯件和多个消声坯件的另一个示例性组件的俯视图;
图16是可使用图15的示例性组件形成的示例性车辆底板槽的立体图;
图17是可容纳备胎的另一个示例性车辆底板槽的底部的立体图,其示出了位于槽外部的消声补片;以及
图18是可容纳备胎的又一个示例性车辆底板槽的底部的立体图,其示出了位于槽外部的多个消声补片。
具体实施方式
文中所述的车辆底板槽通常被设计为附着于车辆底面板并可具有多种用途。如这里所使用,术语“车辆底板槽”广义上包括位于车辆底板中的所有槽、腔或其它隔间,并不限于文中所述的示例性实施方式。在一个实施方式中,车辆底板槽被确定尺寸和配置成车辆座椅槽并位于车辆底板中并容纳折叠或拆卸的车辆座椅。车辆底板槽的其它实施例包括备胎隔间以及可位于车辆底板中的各种类型的储存隔间,仅举数例。在一个实施方式中,车辆底板槽包括消声补片,消声补片应用于槽底部以用于改善减振或消声、热绝缘、附加的结构完整性等。车辆底板槽可与任何类型的车辆一起使用,这些车辆包括但不限于轿车、小型货车、跨界型车、运动型多用途车(SUV)、卡车、休闲车(RV)等。一般而言,车辆底板槽10包括主面板12(由主坯件形成)、消声补片14(由消声坯件形成)、以及粘合层。下面描述的某些特征(诸如主坯件和主面板,或消声坯件和消声补片)通常在形成车辆底板槽之前与之后彼此对应,并使用相同的参考标号。图1示出形成车辆底板槽之前的组件,图2-3示出成形之后的车辆底板槽。
参照图1-3,主面板12用作车辆底板槽10的结构基础并由主坯件形成。主坯件12基本平坦并包括底壁区16(位于图1的虚线内)、侧壁区18(虚线外)、以及外周19。主坯件12还可包括一个或多个复杂应力区,复杂应力区将在稍后描述。一旦已经形成主坯件12和消声坯件14,主坯件12可以被压制、切割或以其它方式成形为被设计为产生最终车辆底板槽的特定形状。如图1所示,主坯件12通常大于消声坯件14并可由任意数量的合适材料形成,所述合适材料包括金属,如各种类型的低碳钢(例如,超深冲钢(EDDS))。在某些实施方式中,主坯件12为0.5-1.5mm厚,并且在某些示例中可优选为0.7-0.9mm厚。然而,主坯件12的精确大小、形状和厚度主要由车辆底板槽或期望的完成件决定,并且当然可以不同于文中所述和所示的示例性实施方式。
消声坯件14也是基本平坦的并包括外周38和沿着外周38定位的成形特征30-36。消声坯件14通过粘合层(未示出)应用至坯件12,使得其外周38位于主面板12的外周19内,并且消声坯件14可被定位在主坯件12上,使得各成形特征30-36的至少一部分位于底壁区16和/或使得各成形特征30-36位于复杂应力区附近。这种布置或配置将在下面更加详细地讨论。消声坯件14的表面积小于主坯件12的表面积,并且在形成消声补片之后改善了所形成的车辆底板槽的减振或消声特性。消声坯件14可通过多个焊点13附加地附着于主坯件12,如图1所示(为了清楚起见,焊点在部分其它附图中被省略)。焊点13可在选择的焊接位置处将主坯件12和消声坯件14接合在一起。在该实施方式中,焊点13被布置在消声坯件14的外周38附近。在某些示例中,在已知复杂应力区附近的某些位置包括焊点13可以是有用的,有助于消声补片在成形过程期间相对于主坯件维持其合适的位置。
消声坯件14可以被压制、切割或以其他方式成形为任意数量的形状和大小,但在文中所示实施方式中,消声坯件14通常被设计为覆盖主坯件(预成形状态)的大部分底壁区16和一旦两部分成形为最终车辆底板槽10时覆盖车辆底板槽的底壁(在车辆底板槽成形之后,主坯件的底壁区16将成为车辆底板槽的底板或底壁16)。虽然消声补片14在文中被示出位于车辆底板槽的内侧或内部,但消声补片14还能够附着于主面板12的另一侧以使其最终位于车辆底板槽的外侧或外部,或者消声补片能够附着于车辆底板槽的两侧。消声补片14可由任意数量的合适材料构成,所述合适材料包括金属,如低碳钢(例如,EDDS)。在某些实施方式中,消声补片14为0.3-1.0mm厚,并且在某些示例中可优选为0.5-0.7mm厚。然而,消声补片的精确大小、形状和厚度当然可以不同于文中所述和所示的示例性实施方式。
同时,主坯件12和消声坯件14可成形为车辆底板槽10,诸如图2和3中所示的车辆底板槽。在该实施方式中,车辆底板槽包括主面板12和消声面板14。主面板12包括底壁16、侧壁18、上沿21、以及一个或多个复杂应力区23。消声坯件14小于主面板12并包括成形特征30-36。底壁16中示出的结构肋条为任选的特征,并且不是形成文中所述的车辆底板槽所必需的。然而,在当前,避免将焊点13设置在将形成肋条的位置处是有用的。上沿21可用于将车辆底板槽附着于车辆底面板的其余部分。成形特征30-36可沿着消声补片14的外周38设置并且位于主面板12的复杂应力区23附近以在成形过程期间避免来自复杂应力区的至少一部分应力从主面板12转移至消声补片14。该特征将在下面更加详细地描述。
复杂应力区23是主坯件或主面板12在成形过程(诸如冲压、拉拔或其它金属成形工艺)期间经受复杂材料流的区域或部分。复杂材料流通常当材料在超过一个方向上流动时出现在成形过程中;有时被称为拉拔环境(draw condition)。此外,成形过程期间的材料流可包括不同的复杂程度。例如,复杂应力区23可经受双向材料流、超过两个方向的材料流、或近乎所有方向的材料流,等等。由于其与文中所述的车辆底板槽相关,故示例性复杂应力区23将沿着成形于底壁16与侧壁18之一之间的连接部或边缘设置。在成形过程期间,因为大致平坦的主坯件12在一个方向被拉伸并在另一个方向上被折弯以形成主面板的底边缘,故在该连接部区域中可出现多方向复杂材料流。复杂应力区23的另一个示例位于底壁16与两个相邻侧壁18之间的连接部附近;即,主面板的底角处。在成形过程期间,因为大致平坦的主坯件12在多个方向上被拉伸并同时在多个方向上被折弯以形成主面板的底角,故在连接部区域中可出现多方向复杂材料流。复杂应力区可沿着边缘、角落、或主坯件或主面板12的存在两个或多个表面的连接部的其它区域设置。复杂应力区在成形过程期间可能同时经受材料的拉伸和压缩。
在图1-3所示的示例性实施方式中,消声坯件和补片14大致为矩形并包括主面板区20、边缘22-28、以及成形特征30-36,所述成形特征位于矩形的角落处。在该实施方式中,边缘22-28和成形特征30-36限定消声坯件和补片14的外周38。主面板区20覆盖车辆底板槽的大部分底壁16并被设计为相对于主面板12充当约束阻尼层。本领域技术人员应理解,通过利用类似夹层的结构内的剪切力和张力来将振动转换为轻度摩擦热,约束阻尼层结构能够驱散初或以其它方式减少振动能量。主面板区20在厚度和选区(constituency)、表面成形等上可以是均匀或非均匀的,并且可假设任何合适的大小和形状;其不限于附图中所示的示例性矩形实施方式。
边缘22-28形成消声坯件和补片14的外周或外围38的一部分并优选具有被设计为最佳地适应所生产的完成部件的大小和形状。在某些应用中,诸如示例性图2和3中所示的车辆底板槽,使消声补片14的边缘22-28延伸到在底壁16与侧壁18之间的连接部处围绕车辆底板槽的底壁的急转半径(tight radii)之外是有利的。这在图3中最佳地示出,其中所示车辆底板槽10的主板12包括由四个垂直侧壁42-48(图3中未示出壁44)围绕的深内部腔和水平底壁40。底壁40和垂直侧壁42-48之间的半径或连接部可以较尖锐或较陡;即,在车辆底板槽的底壁和侧壁之间延伸的长形底边缘50-56(图3中未示出底边缘52)是急转弯。消声补片边缘22-28(24未示出,26也无法从图3的立体图看到)终止于对应侧壁44-48(44未示出)上的某处,使得消声补片14稍微延伸穿过下面的主面板12的急转底边缘50-56。
在某些情况下,诸如具有消声补片边缘28的情况下,可期望该边缘位于相应侧壁48之上,从而形成延伸并覆盖相应侧壁48的一部分的凸缘60。另一方面,其它边缘,诸如边缘22,可沿着相应底边缘50终止于某处,从而形成更短或更小的凸缘62;即消声补片不需要完全延伸穿过整个底边缘50而是可替代地终止于底边缘50上。这些凸缘,诸如60和62,例如也可称为消声特征,如下所述,它们的存在和/或缺失能够影响消声补片的消声性能。这些消声特征和其它类型的消声特征能够从消声补片14的主面板区20延伸,穿过主面板12的一个或多个底边缘,并至少部分地沿着相应侧壁18向上延伸。在一个实施方式中,主面板12包括第一和第二侧壁18,并且第二消声特征沿第一侧壁向上延伸的距离比第二消声特征沿第二侧壁向上延伸的距离更远。消声补片14及其边缘、凸缘和消声特征的精确大小、形状等可受多种因素影响,包括那些与消声坯件和成形模之间的间隙以及消声性能有关的因素。
例如,出于消声的目的,通常优选使消声补片14的侧边和边缘22-28延伸穿过对应底边缘或半径50-56的至少50%;然而,实际上并非总是如此。消声补片14在相邻侧壁之上延伸得越多,发生消声或减振的可能性就越大。“呼吸模式”涉及一种现象,这种现象有时出现在振动环境下的两个相邻壁或表面以某种协调的方式一起移进和移出时,并且可能出现在类似具有相邻壁(诸如车辆底板槽的底壁和侧壁)的车辆底板槽10的结构中。通过沿着侧壁48显著向上延伸,凸缘60能够以降低该区域中的振动能量或声能的方式中断或干扰该呼吸模式。换言之,因为相邻或相连的壁,诸如底壁和侧壁,在承受某种振动模式时可以一起运动,故抑制相邻壁中的一个能够有助于抑制另一相邻壁。然而,消声补片14越大,增加至车辆的材料和重量就越多。
此外,存在可能影响消声补片14和形成消声补片14的坯件的大小和形状的某些成形或制造问题。例如,图4-7示出示例性冲压或成形模的一部分,其中上半模70与下半模72和约束部件74相互作用以形成最终车辆底板槽(应注意,附图未按比例绘制;具体地,坯件与位于它们之间的粘合层的厚度未按比例绘制)。这种类型的配置通常用于期望防止被成形的一种或多种材料在冲压或拉拔操作期间被轻易拉入模腔的成形操作。这种类型的成形模以如下方式操作。下半模72和约束部件74的顶面通常彼此对齐,使得它们几乎位于同一平面上,或使得下半模72的最高点位于或低于约束件顶面的水平高度。待成形的材料随后被放置于半模70、72之间,使得材料的外围搁在约束部件74上。上半模70随后朝着下半模72和约束部件74运动,从而上半模70首先接触待成形材料的外围,以相对于约束部件74限制材料的外围。上半模继续朝着下半模72运动,约束件随着上半模运动,从而在下半模将材料成形至上半模的腔内时保持被限制在上半模和约束件之间的材料的外围。通过这种方式,材料在拉拔环境下被拉伸或放置,而非被允许滑移至模内。某些约束件可被配置为允许材料以受控方式滑移至模内。
在图4-5中,以面向下的方式在成形模中示出的消声坯件14的边缘向外延伸以延伸穿过半径或底边缘并向上延伸至形成于车辆底板槽中的侧壁上。然而,这导致主坯件12和消声坯件14的外边缘或外部被限制在上模70和约束件72之间,或卡在“挤压区”中。如果冲压模不被设计为适应这种工件,这可能导致制造困难、过盈问题等。例如,如果消声坯件14被置于这种拉拔环境下,则其可能在成形期间被损坏,这一定程度上是因为在材料在多个方向上拉伸时必须从消声坯件14“拉拔”出更少量的材料。
在图6-7中,消声坯件14的边缘被设计为在消声坯件14成形之后沿着车辆底板槽的底边缘终止。这导致仅主坯件12的外边缘或部分被限制在上模70和约束部件72之间。通过这种方式,仅主坯件12被置于拉拔环境下,而消声坯件14不被置于在拉拔环境下;相反,通过粘合层和/或多个焊点牢牢附着于主坯件的消声坯件被允许与主坯件12的底壁区一同运动。
图8示出在成形之前通过图6-7的成形模的约束件截取的截面图。确保成形模能够适应主坯件和消声坯件的组件一种方法是对消声坯件14的外周38和约束部件74的内周76的大小和形状进行设置,以使外周38与内周76之间存在间隙。当然,这仅仅是成形模能够被配置为适应主坯件和消声坯件的组件的一种方法。还存在其他方法,这些方法包括:仅在成形操作的第一阶段将消声坯件14置于拉拔环境下。
现在参照图9,消声坯件14包括示例性成形特征30-36,成形特征30-36被设计为使消声坯件14的某些部分与其他部分隔离或分离,以有助于冲压、拉拔或其它金属成形工艺。例如,在图3中所示的最终车辆底板槽10中,消声坯件的凸缘60在成形期间可与凸缘62经受不同的应力和张力,即使这两个凸缘彼此相邻。成形特征30-36将这两个侧边或边缘分离,就冲压或成形方面来说,这能够使所述两个侧边相互分开。示例性成形特征30-36沿着消声坯件14的外周38设置,但也可以位于其它位置。
参照图10,示出了示例性成形特征34的放大视图,示例性成形特征34呈立体凹口的形式并包括两个向外弯曲段80、82和位于向外弯曲段之间的一个向内弯曲段84。向外弯曲段80、82位于立体凹口的外侧并大致以远离消声坯件14的向外或凸起形式延伸。另一方面,向内弯曲段84为夹在两个向外弯曲段80、82之间的大致凹入特征。在一个实施方式中,向内弯曲段84被成形为具有约40-60mm的至少一个半径。本领域技术人员应理解,虽然成形特征30-36的曲线设计可用于分开或分离相邻的消声坯件边缘,但这不是可使用的唯一布置或设计。例如,在图11所示的其它示例性实施方式中,成形特征34’的立体凹口的形状与立体凹口34的形状不同。在该实施方式中,立体凹口34’包括两个向外弯曲段80’、82’和位于向外弯曲段之间的直线段84’。可以使用具有不同结构的其它成形特征来替换文中所述的示例性成形特征。例如,可以使用具有更少或更多数量的弯曲段的成形特征、具有与弯曲段不同的段的成形特征,以及具有拥有不同半径的弯曲段的成形特征,这里只引用了几种可能性。成形特征还可包括不呈立体凹口形式的特征,诸如成形于消声坯件的内部的特征、或沿着周界38的直线段成形的特征(与位于角落的特征不同)。
成形特征还可以通过其他尺寸和属性描述,诸如它们的定向和/或单独成形特征的各个部分之间的关系。例如,再次参照图10,虚线L连接立体凹口34的两个向外弯曲段80、82。线L分别与相邻边缘26和28形成角度α和β。根据文中所示的示例性实施方式,角度α和β是钝角且彼此不等。研究和测试已经表明,如果在车辆底板槽的成形期间,消声坯件14在角度α附近的材料运动很显著,则优选使角度α增加;对于角度β亦是如此。因此,对于成形特征30-36,优选具有两个角度α和β,其中角度的大小受发生在成形过程期间的材料运动或拉伸的量和/或性质的影响。更具体地,材料运动越大,钝角就越大。距离X通常被定义为连接示例性成形特征的两个向外弯曲段80、82的线L与向内弯曲段的最深点P之间的距离。虽然最佳距离X可取决于多种因素,但对于文中所示实施方式来说,可位于10-100mm之间。一般而言,成形特征34的区域中的拉伸越大,距离X就越大。在一个实施方式中,诸如图1中所示的实施方式,示例性消声补片14附着于主坯件12,各成形特征的向内弯曲段84的最深点P位于主坯件的底壁区16上。在另一个实施方式中,各成形特征的最深点P在成形过程之前位于底壁区上,并且在成形过程之后也位于底壁上。在又一个实施方式中,向内弯曲段84包括半径R,半径R具有中心点Y,其中最深点P位于主坯件的底壁区上,并且半径的中心点Y位于主坯件的侧壁区上。
粘合层可与主坯件或主面板12以及消声坯件或补片14接触并在成形过程之前将这两个部件粘接在一起,使得主坯件12和消声补片14能够一起成形为车辆底板槽10。根据粘合层的组成以及粘合层所用于的具体应用,粘合层可执行其他功能,诸如减振和/或消声。根据一个示例性实施方式,粘合层是粘弹性粘合层由丙烯酸酯基热固性树脂构成并具有约0.01mm至0.1mm的厚度;然而,也可以使用其他粘合剂组合物和厚度。例如,在某些示例中,粘合层厚度可优选为0.02-0.4mm。主坯件12和消声坯件14可由任意数量的不同材料制成,这些材料包括硬塑料和金属,诸如不锈钢、镀锌钢、冷轧钢(非涂覆、涂覆、喷漆等)、铝、以及它们的合金。此外,根据所使用的材料,主坯件12和消声坯件14可来源于一卷轧制材料或来源于已经被压制、切边、冲压、或以其它方式加工为单件的平坦坯件。
图12-18示出车辆底板槽的多个不同方面和替换实施方式。例如,图12示出围绕车辆底板槽110延伸或蜿蜒的车辆排气管100。在该具体应用中,排气管可充当可增加或以其它方式改变车辆底板槽的相邻区域中的振动能量或声能的噪声源和/或热源通常是已知的。因此,在车辆底板槽的靠近排气管100的区域中,消声补片114可具有更大(即,在车辆底板槽的侧壁之上延伸更远)的凸缘120和122。在这种应用中,还能够向车辆底板槽附接多于一个消声补片,其中各消声补片可具有不同的性能特点。例如,车辆底板槽离排气管最近的部分可包括消声补片,该消声补片为补片和/或将补片附着于主面板112的粘合层所使用的材料不同或厚于为远离排气管100的补片所使用的材料。消声补片14因此可以被定制或自定义设计为针对不同的已知噪声源。
图13和14示出车辆底板槽210的实施方式,其中,消声补片214具有一个或多个边缘220、222,作为线形或直线的替代,所述边缘具有一系列波浪形或锥形指部224。波浪形或圆齿形边缘220、222可有助于中断车辆底板槽中的某些振动模式,诸如先前描述的呼吸模式。指部224是消声特征的一种类型并且沿着消声补片214的外周设置,从底壁延伸,穿过主面板212的底边缘,并至少部分沿着相应侧壁向上延伸,使得它们至少部分地覆盖侧壁。单独的指部224可以被定制以满足局部振动需求并针对附近的振动源;例如,振动源越大,附近的指部就越大。图13和14仅示出了其中一种可能,其它实施方式也是可以的。
图15和16示出替代实施方式,其中单个车辆底板槽310包括消声补片组件314,消声补片组件314具有附着于单个主面板312的4个分离的消声补片330。图15示出可形成车辆底板槽310的示例性主坯件312和消声组件314。应理解,任何数量和组合的消声补片或其它组件均可附着于主面板,包括形状和大小与文中所示不同的补片。
图17和18示出车辆底板槽的其它实施方式,其中主面板大致为圆形(不同于矩形)。两幅图均示出底板槽的底部或下侧。例如,这些类型的车辆底板槽可用于储存车辆备胎和车轮。图17示出车辆底板槽410,车辆底板槽410具有主面板412以及附着于主面板412的外表面的消声补片414。消声补片包括沿着其外周设置的多个成形特征440和消声特征442,其中特征440和442形成波浪形或圆齿形周界。该实施方式还示出位于底壁416与弯曲侧壁418之间的连接部附近的复杂应力区423的示例。因此,一系列交替的消声特征142和成形特征140可沿着消声补片的周界连续设置。图18示出车辆底板槽510的类似实施方式,车辆底板槽510包括两个消声补片514而非1个。与图17类似,其包括沿着消声补片514的周界连续布置的一系列交替的成形特征540和消声特征542。
在示例性成形过程中,在消声坯件14和主坯件12中的任何一个部件被冲压、拉拔或以其它方式成形为最终部件之前,消声坯件14都通过粘合层连接至主坯件12。在一个实施方式中,消声坯件和主坯件在它们被粘接和/或点焊在一起时为基本平坦的平面件。图1示出可用于在后续成形过程中将两个坯件更好地保持在一起的示例性点焊图案;这种技术可降低成形之间消声坯件成形和主坯件的材料流的差异。粘合层可作为可固化粘合层施加至主坯件或消声坯件中的任何一个或二者,并且在其后固化以形成粘合层。在消声坯件14完全定位并附着于主坯件12(诸如通过粘合层、点焊等)之后,这两个部件一起经历冲压、拉拔、或其它成形过程,使得主坯件、消声坯件、以及粘合层一起成形为具有主面板、消声补片、以及粘合层的车辆底板槽。在一个实施方式中,在成形过程期间,主坯件被置于拉拔环境下并且消声坯件被置于非拉拔环境下。该过程确保所产生的车辆底板槽具有更加完整的形式,并且在主面板12与消声补片14之间具有更加紧密的公差以及更好的一致性。这种组合的冲压、拉拔或成形过程还导致制造步骤的省略,因为消声补片和主坯件不需要单独冲压。通过使用如上所述的一个组合的成形过程,还存在其它优点。
可以理解,以上描述并不是对本发明本身的限定,而是对本发明的一个或多个优选示例性实施方式的描述。本发明并不局限于本文公开的具体实施方式。此外,以上描述中所包含的说明与特定实施方式相关并不解释为对本发明范围的限制或权利要求中使用的词语的限定,除非词语或用语在上文进行了明确地限定。多个其它实施方式和对所公开实施方式的多种改变和修改对于本领域技术人员而言是显而易见的。所有这些其它实施方式、改变和修改旨在落入所附的权利要求的范围内。
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