CN1703345A - 端壁模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于交通工具(2)的端壁模块(1)。端壁模块包括一个第一壁(3a)和一个与之间隔开的第二壁(3b)。第一壁的具体形式为一个第一褶状结构(4a)且第二壁的具体形式为一个第二褶状结构(4b)。其中所述褶状结构成形为：当端壁模块的未变形安装情况下(图1a)，所述褶状结构相互间隔开；且至少在端壁模块的第一形变情况(图2)下，所述褶状结构通过其上的结构而相互啮合。

Description

端壁模块
技术领域
本发明涉及一种依照权利要求1中前述部分所述的用于机动车辆的端壁模块(也称为前壁模块或隔板模块)。
背景技术
用于机动车辆的壁端模块大体上是公知的。这种端壁模块的主要功能是作为发动机空间与机动车辆内部的隔离。该端壁模块通常必须特别满足现在高质量机动车辆的特殊要求。这些要求一方面包括发动机空间到机动车辆内部之间的良好隔音效果，还包括尽可能好地的加强[车辆]主体以减少绕车辆纵向的扭转振荡。除了这些要求，端壁模块还应重量小。
我们知道端壁模块或端壁至少局部地具有三明治结构。也就是提供第一壁以及与之间隔开的第二壁。这些壁通过相对“硬”的泡沫材料层连接。
这种设计尽管能确保整个设计相对高的刚度，但关于噪音的传播方面的特性仍然是不够的。相对“硬”的泡沫材料产生一直接从发动机空间到车辆内部的结构载音传播。提供相对“软”的泡沫材料降低了该设计的稳定性，特别在碰撞情况下，使得不能给车辆乘坐者充分的保护。
发明内容
因此本发明的主旨是提供一种用于机动车辆的端壁模块，该模块一方面重量轻另一方面又具有好的隔音效果的特性，同时又能提高安全性，特别是在发生碰撞的情况下。
根据独立权利要求的端壁模块实现此目标。
该目标是基于下述事实得到的：一种端壁模块，其在第一壁上包括一个第一肋状结构并且在第二壁上包括一个第二肋状结构，而所述肋状结构成形为使得：在第一和第二肋状结构相互间隔开(也就是不直接接合)无形变安装条件下且在端壁模块形变的至少一种情况下(也就是在使端壁模块弯曲的前面碰撞情况下)，第一和第二肋状结构通过干涉配合(positive fit)的方式相互啮合。
经由肋状结构的结构载声传播因为肋状结构间的间隔而被防止。空气载声传播由于两壁之间存在空腔而被阻止。因此在双壁的情况下一方面好的噪音衰减和隔音效果达到了(具有足够的抗扭强度)，此外在发生碰撞情况下，由于有肋状结构的啮合，惯量几何面矩(geometrical moment ofinertia)特别是抗弯能力得到很大的提升，所以可以阻止零件从发动机空间穿透到车辆内部。
在力传递(传入)的情况下，最接近力源的覆盖层发生弯曲直到两覆盖层(壁)的肋状结构相互接触。同时肋状结构由合适的造型引导以便其不相对滑过。两覆盖层的肋状结构已经“闭锁”，因其斯泰纳成分(steinercomponent)而具有更高弯曲刚度的两覆盖层可以看成一个部件。在一般应用情况下，彼此交错的两覆盖层无相互接触从而结构载声的传播可能不会发生。因此声学特性的提升、可能的节约用材、，三明治系统的优点与隔音效果的结合、可能存在于中间部分内的泡沫和内置肋状结构之间的额外能量吸收等等，均为本发明可提及的优点。
本发明进一步的设计的描述见附属权利要求。
端壁的一进一步的设计设想：部件(例如空调部件或其他类似部件)被安装到第一和/或第二壁与各自的另一壁间隔开的一侧上。通过这种方式，质量被连接到壁上因而壁与这些部件一起类似充当一“弹簧-质量系统”。由于肋状结构能增强相应壁的弯曲刚度，因而该壁被加强以至于壁体本身的弯曲振动不会发生。采用肋状结构确保了整个壁(或一所期望的部分)作为一个“单元”振荡，通过耦合起来的部件成为类似有“声学效果”的方式。同时当附加部件重量大于2kg/m2面积重量时，这将变得特别有利。特别地，考虑到刚度与重量的结合，整个端壁可以看成一弹簧-质量系统且不太可能随发动机空间的振动源而振动。特别地，这种方式可以省略唯一目的是增强声学效果的所谓“重垫”(3.5到6kg/m2)，另一方面考虑其它不必要的镇重物时该重垫将会增加机动车辆的耗油量。
一进一步的优点是有泡沫(如聚氨酯泡沫)或空腔安置在第一壁和第二壁之间的中间空间内。在一例如以基本上气密方式结束的情况下，空气载声的传播被减到最小。此外结构载声的传播由于肋状结构不相互连接而被减少。泡沫也可填充到整个中间部空间(这种情况下，应选择相对的“软泡沫”以保持低的结构载声传播)。
一种进一步的有利设计构想：第一和/或第二肋状结构包括连结板。这些连结板中任一个可能呈“棒状”并朝相应的另一壁呈直线排列。但是如果这些连结板(例如有恒定横截面)在垂直方向上以更大的长度立于第一或第二壁上将更可取。通过这种方式肋状结构确保壁的刚度得到增强。同时这些连结板也不会相对于壁振动一因而没有另外的噪音源产生。
同时对于第一肋状结构可能总是具有相同长度的连结板(也就是在朝着第二壁的空间方向)。这种情况下这些连结板大至走行“至中线位置”。通过这种方式两壁的刚度被设计成大致同样高。
但是在各种情况下第一肋状结构在朝第二壁的方向上有不同的长度是可能的。这样，例如在端壁模块制造时成功地简化“泡沫曲线”的插入。
此外例如通过在相对壁上以互补方式的“设置齿”，由于端壁模块的剪切压力确保了更高的稳定性。
一特别有利的设计构想：肋状结构连结板之间的间隙为从2mm到200mm，更优选的是从4mm到25mm。
一进一步的特别有利的设计构想：位于面对相应相对壁的表面上(从而位于其端面上)的连结板在其走行方向上包括有弯曲和/或锐弯。以此方式，得到一种类似于“多维”的设计。一方面锐弯或弯曲可被布置在一平行于壁表面所在平面的空间方向上(例如Z字形路径)。另一方面一锐弯或弯曲可能存在于垂直于壁表面所在的平面上(这实际上具有这样的效果：使连结板相对于其所在的壁而在其路径上有不同的高度)。采用弯曲或锐弯可成功地得到相对的肋状结构更好地“互锁”。同时，很明显所述锐弯或弯曲是互补的，这样可以给出相对的肋状结构间的干涉配合和相应的形变。
第一肋状结构连结板在其指向第二肋状结构的末端处具有凸或凹的形状是非常有利的。为此互补性的连结板有适当的互补结构。连结板的末端在横截面上可能以尖角会聚(例如以三角形横截面)或构形为一球形横截面。
另一种可能设想是：第一肋状结构包括连结板而第二肋状结构带有空腔来容纳这些连结板。这里的肋状结构被设计成类似“卡锁(triggers)”。一第一肋状结构压入一对中地包括一达到相应壁的空腔的相对肋状结构中。碰撞中，一带有连结板的肋状结构可能插入对面肋状结构的空腔中同时吸收能量。如果连结板相对于各自的空腔有轻微的侧向尺寸过盈从而在进入空腔过程中实现摩擦而可消耗冲击能量，这是特别有利的。这样，空腔的内侧或者连结板外侧也可带有粗糙表面(微锁定(micro-locking))或带有相应的大的锁定结构。这样就可以在连结板完全进入空腔后成功地提供两壁的间的牢固接合，由于壁相互不能移位，所述接合不可分开且使其惯性几何面矩特别高。
一个进一步的有利设计构想：第一和第二肋状结构之间的最小间隙宽度为0.5mm到5mm，更可取的是1mm到2mm。通过这种方式，确保了结构载音不会在第一和第二壁之间传播，即使是第一或第二壁有轻微的振动。
又一有利设计构想：第二壁在远离第一壁的侧面上的面积比第一壁远离第二壁的侧面上的面积大10％，更优选地大20％，特别优选地大30％。如果端壁模块被引入到一设置在机动车辆[轿车]主体中用于限界端壁模块的安装件，这是特别非常重要的。这种情况下端壁模块可能至少从一个方向(如从车辆内部)简单地插入端壁安装件。第二壁关于区域的尺寸过盈，同时考虑到与端壁安装件的接触表面，确保了一特别好的强度(这在端壁安装件与端壁模块间采用粘结和螺栓连接的情况下可以得到增强)。在此，例如在第二壁的远离第一壁的侧面上在局部突出的共用(部分)附加设置加强(强化)肋，这是特别有利的。这样，第二壁的音效质量的作用达到第二壁的边沿区域。
又一有利设计构想：第一和/或第二壁和/或的肋状结构是金属的或塑料的(这里提供的材料都应该能长时间承受140℃以上的温度)。壁和肋状结构为一整体是有利的。这就例如为以如喷射模塑法制造方法留有提供更有利的条件。当然设计为两部分也是可能的。金属或尤其是塑料都为可考虑的材料。聚丙烯，聚酯(例如PET，PBT)，聚酰胺或聚乙烯都属于塑料范畴，在重量上都有30％到50％的玻璃纤维成分。也可随实际情况添加炭纤维或尼龙纤维(aramide firbe)。塑料的第一或第二壁的厚度可取为1到6mm，特别地可取为3mm。弹性模量为8000到12000兆帕。
本发明的其他有利形式在其余的附属权利要求中有详细说明。
附图说明
现通过几张图详细说明本发明。在所述附图中：
图1a到图1c所示为根据本发明的端壁模块的各种实施例，以横截面形式且在无形变情况下；
图2所示为图1a所示端壁模块在形变下的情况；
图3a所示为从机动车辆内部看到的一个带有一端壁安装件的机动车辆[轿车]车身视图；
图3b所示为图3a中A-A处的剖视图；
图4a到图4c所示为根据本发明的端壁模块另一实施例方式；
图5所示为一肋状蜂窝结构的平面图；
图6所示为一经过图5所示蜂窝的截面图；以及
图7所示为一端壁模块的第二壁的另一实施方式。
具体实施方式
图1a示出一用于机动车辆的端壁模块1的横截面的一部分。该端壁模块包括间隔开的一第一壁3a和一第二壁3b。第一壁3a包括一肋状结构4a。第二壁3b包括第二肋状结构4b。
第一肋状结构4a包括在垂直于图面平面的方向上延伸的连结板8a。第一肋状结构还包括处于第一壁3a上与该肋状结构交叉的加强连结板7。连结板8a在其指向第二壁3b的末端处包括三角形末梢。第二壁3b同样地包括属于第二肋状结构4b的连结板8b以及类似的与其交叉的加强连结板7。这些连结板8a在其指向第一壁3a的末端处的形状与连结板8a的末梢互补，且同样地在横截面上呈三角形，具体地形状为凹形(凸形)。在连结板8的末梢和连结板8b的接受端之间存在一间隙，且该间隙至少为0.5mm至5mm。
图1a所示的端壁模块也示出了泡沫区域6。在此例子中是聚氨脂泡沫。为达到更好的隔音效果，第一和第二壁之间的区域也可局部地清空。
因此，图1a所示的端壁模块为一有第一和第二壁以及相应的肋状结构的例子，其中肋状结构成形为使得：在图1a所示端壁模块无变形的安装情况下，第一和第二肋状结构相互间隔开。稍后将讨论(参看插图2)，给端壁模块加一弯曲载荷，肋状结构的处于相对位置连结板的8a和8b如何发生相互啮合的情况。
各连结板8a之间的间距(如图1a中x1处所示)为3mm到6mm。连结板的宽度t的选择依赖于间距x2和连结板末梢的角度。当a＝90°而x2＝1mm时，最小的连结板宽度t优选为大于3mm(图1a中所示的所有连结板对都有同一尺寸)。
图1b示出端壁模块1’的一可选实施例形式。这里第一壁3a’和第二壁3b’都类似地示出。与图1a所示的壁端模块相比，第一肋状结构4a’的连结板8a’在与第一壁3a’表面平面垂直方向上的不具有相同的长度，而是具有呈交替变化的不同的连结板长度。这同样用于第二壁4b’的连结板8b’的长度。这是必须的使得在相应的连结板末梢之间具有大致相同的间隙宽度。从而，在图1a中，第一和第二肋状结构具有在相应壁方向上长度相同的连结板。在图1b中，第一和第二肋状结构具有在相应壁方向上长度不同的连结板。
图1b所示的第一壁3a’和第二壁3b’之间的中部空间可能存在的泡沫没有示出。
图1c所示为另一采用了本发明的端壁模块5的具体实施例1”。其还是包括一第一壁3a”和第二壁3b”。第一壁3a”包括具有连结板8a”的第一肋状结构4a”。第二壁3b”具有第二肋状结构4b”。第二肋状结构4b”包括用来容纳连结板8a”的空腔8b”。连结板8a”或空腔8b”面对连结板的端部可以有插入倒角。空腔8b”彼此间的距离小于连结板8a”的宽度，因而在连结板8a”插入空腔8b”的情况下，由于尺寸过大，就完成了容纳冲击能量的变形工作。同时相应表面带有粗糙表面以确保微锁定，或者带有阻止第一壁3a”和3b”分离的锁定突起。
图2所示为一根据图1a所示端壁模块的形变情况。通过施加一弯曲力F，端壁模块1就发生弯曲，如同机动车辆发生前端碰撞情形。以此方式肋状结构4a和4b的连结板与8a和8b分别相互接合(啮合)。通过这种接合，端壁模块的弯曲刚度明显提升，通过这种方式从发动机空间部件向车辆内部的渗透就能被阻止。
所有插图中示出的端壁模块都具有塑料的第一和第二壁。所述壁和肋状结构形成一单独部件如图中阴影部分所示。
图3a所示为机动车辆2的一部分，特别是机动车辆2内部的未加工车身部分。这里可能考虑一端壁模块安装件，其内部包括一用来安装端壁模块1的端壁开口。
图3b所示为A-A的截面图。这里可看到端壁模块与其第一壁3a和第二壁3b。三明治结构的肋状结构4a和4b以及其它部件在上文中作了说明所以在此只提及以避免重复。该端壁模块通过螺纹连接14被连接到安装件10的一薄片金属结构13上。除了这些螺纹连接，该端壁模块1通过图中未示出的一粘合层采用大面积粘合的方式与薄片金属结构13作进一步连接。第二壁3b在横向外侧边缘处突出超过于第一壁3a。从图3a和3b中明显示出第一壁(图3a中连续的线)在15处和第二壁外侧边缘(图3a中的阴影线)在12处。以面积计算，第二壁突出于第一壁10％。
第二壁在其远离第一壁3a的一侧具有一连续的外肋状结构9，外肋状结构9从壁3a和3b重叠区域(即在图3a中区域12内)延伸到壁3b的突出部分的边缘区域(从而在图3a中阴影线15内)。通过这种方式第二壁的刚度得到了提高，特别是在突出区域得到了提高，通过这种方式成功地将第二壁模拟例如整体上(从而在其整个表面上)为一单一振荡系统。此外部件5(例如空调系统的部件)安装于第二壁3b与壁3a间隔开的外侧。通过这种方式就可以容纳无论如何也需要在车辆里容纳的空调部件的质量，同时也实现了使第二壁3b变重的这一另外任务。由于肋状结构4b或9因而成功地使得整个第二壁类似于一单个质量振荡器。根据现有的机动车辆技术水平，考虑到此点，不再必要在虚线12内的整个区域设置重垫子和产生不必要的镇重物。
图4a到4c示出了又一参照了本发明端壁模块的具体实施例。这里示出了一具有带连结板4a的第一肋状结构8a的第一壁3a。第二壁3b包括具有连结板8b的肋状结构4b，在连结板8b之间加固连结板7成直角布置但永远不接触相对的加固连结板7。连结板4b在其走行方向18上有锐弯。这种情况发生是因为连结板相对于在所述走行方向上的壁3b的壁表面有不同的高度。这种高度轨迹使得在碰撞情况下有更好的啮合(甚至更好地阻止第一和第二壁之间的滑动)。此外因为连接板高度低，所以泡沫的几何形状是有利的，泡沫开始的材料可在通过由加固连结板7和连结板4b所限定的空腔很容易地从一个空腔移动至另一个空腔。
图4b所示为第一壁3b的俯视图，图4c所示为第一壁3b”的侧视图。
图5所示为壁3b””的俯视图。这里，肋状结构成形为相互紧挨的蜂窝16。因为按图5中的均一排列在某种情况下声学问题可能出现，蜂窝也可以为一“混乱”排列。
图6所示为蜂窝16的截面图。这里凹坑17示出于蜂窝的上部，其是设置用于在发泡时从蜂窝到蜂窝的改良分布。设置在上部的最重要的原因是生产工艺。但是原理上在蜂窝连结板的下侧有合适的凹坑也是可能的。
最后，图7所示为第二壁3b”的又一具体实施例。其包括一带有相互平行的肋状结构8b”的连结板4b”。这些连结板在方向18上也就是在其走行方向上具有Z字形结构。这种在壁表面方向上走行的Z字形轨迹类似地确保得到一改良的推啮合。也可以得到关于弯曲的有利处，因为连结板关于壁3b”的有效长度更长因而得到改良的惯性几何面矩，其在前部碰撞情况下对弯曲十分重要。
最后要强调的是图4a到4c以及图7中所示的连结板的锐弯和弯曲形状也可应用于所有其它实施例，特别是图1a到1c所示实施例。
这里所示的端壁模块提供一集成的非常好的声音隔离是很重要的。但是这里并不是在构成一端壁模块过程中要在其上加附加的隔离物。在这里特别重要的是隔离已经被集成。通过这样，以一种与额外附加的蜂窝结构不同的方法，在端壁外侧可以适应高的剪切力，因而作为一整体不会形成内部的非常高的总惯性几何面矩。根据本发明，在负载或碰撞情况下，两层(也就是第一和第二壁)钩在一起。这种情况下两壁有一共同的处于两独立层之间的力中性轴，其中由各壁面到力中心轴增加的距离(斯泰纳成分)导致惯性几何面矩的增加。这种变形的优势在于端壁的尺寸可能更小，其中整个系统的质量将进一步减少。

Claims (18)

1.一种用于机动车辆(2)的端壁模块(1)，其中端壁模块包括一个第一壁(3a)和一个与之间隔开的第二壁(3b)，
其特征在于，
第一壁包括一个第一肋状结构(4a)且第二壁包括一个第二肋状结构(4b)，其中所述肋状结构成形为使得：在端壁模块的未变形安装情况下(图1a)，第一和第二肋状结构相互间隔开，且在端壁模块的至少一种形变情况下(图2)，第一和第二肋状结构以干涉配合相互啮合。
2.根据权利要求1所述的端壁模块，其特征在于，如空调安装(5)部件或类似物之类的部分安装在第一(3a)和/或第二(3b)壁上的远离相应另一壁之一侧上。
3.根据前述权利要求中任一项所述的端壁模块，其特征在于，在第一(3a)和第二(3b)壁之间带有泡沫和/或存在空腔。
4.根据前述权利要求中任一项所述的端壁模块，其特征在于，第一(4a)和/或第二(4b)肋状结构包括连结板(8a，8b)。
5.根据权利要求4所述的端壁模块，其特征在于，第一(4a)和/或第二(4b)肋状结构在各种情况下包括在相应另一壁的方向上具有相同长度的连结板(8a，8b)。
6.根据权利要求4所述的端壁模块，其特征在于，第一(4a′)和第二(4b′)肋状结构在各种情况下包括在相应另一壁的方向上具有不同长度的连结板(8a，8b)。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的端壁模块，其特征在于，肋状机构(4a，4b)的连结板(8a，8b)之间的距离在2mm到200mm之间，更优选地在4mm到25mm之间。
8.根据权利要求4到7中任一项所述的端壁模块，其特征在于，第一肋状结构(4a)的连结板(8a，8b)在其指向第二肋状结构(4b)的末端处具有凸的或凹的形状。
9.根据权利要求4所述的端壁模块，其特征在于，第一肋状结构(4a″)包括连结板而第二肋状结构(4b″)包括用于容置这些连结板的空腔(8b″)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的端壁模块，其特征在于，第一(4a)和第二(4b)肋状结构之间的最小间隙宽度在0.5mm到5.0mm之间，更优选地在1mm到2mm之间。
11.根据前述权利要求中任一项所述的端壁模块，其特征在于，端壁模块(1)的第二壁(3b)至少局部地横向突出超过第一壁(3a)。
12.根据权利要求11所述的端壁模块，其特征在于，第二壁(3b)在远离第一壁的一侧上的表面(面积)比第一壁在远离第二壁的一侧上的表面(面积)大至少10％，更优选地大至少20％，特别优选地大至少30％。
13.根据前述权利要求11或12所述的端壁模块，其特征在于，第二壁(3b)在横向突出区域内于其远离第一壁的一侧上包括一个外肋状结构。
14.根据前述权利要求中任一项所述的端壁模块，其特征在于，第一(3a)和/或第二(3b)壁和/或肋状结构(4a，4b)是塑料的或金属的。
15.根据权利要求4到14中任一项所述的端壁模块，其特征在于，连结板(4a，4b)在其指向相应的相对壁的端面上，在其走行方向上包括弯曲和/或锐弯。
16.一种机动车辆，包含一个根据前述权利要求中任一项所述的端壁模块(1)。
17.根据权利要求16所述的机动车辆，其特征在于，包含一个用于限界端壁模块的安装件(10)。
18.根据权利要求17所述的机动车辆，其特征在于，端壁模块螺纹连接和/或粘接至所述用于限界的安装件(10)。
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