一种基于高分子材料的汽车驾驶室前围隔热隔音垫的制作方法

1.本发明涉及汽车零部件制造技术领域，具体是涉及一种基于高分子材料的汽车驾驶室前围隔热隔音垫。


背景技术：

2.高分子材料是分子量很大的人工合成材料，塑料、合成橡胶、合成纤维是最主要的高分子合成材料，高分子材料质地轻巧、原料丰富、加工方便、性能良好、用途广泛，因而现阶段发展速度已经越过了钢铁、木材和水泥这三种传统的基本材料。
3.随着汽车的不断发展，目前，新能源汽车的出现实现了汽车由传统化石燃料向使用非常规车用燃料的转变，尽管新能源汽车在动力源方面采用了先进的技术，一定程度上替代了传统发动机装置，但大多数新能源汽车的车身材料等仍然多采用传统的金属材料。而金属材料的车身重量大，会对新能源汽车的动力源产生较高的损耗，且金属材料的隔热隔音性能也较差。
4.尤其是针对汽车驾驶室前围板，前围板是指发动机舱与车厢之间的隔板，它和地板、前立柱联接，安装在前围上盖板之下。前围板上有许多孔口，作为操纵用的拉线、拉杆、管路和电线束通过之用，还要配合踏板、方问机柱等机件安装位置。因此，前围板结构的设置对于汽车来说尤为重要，而具备良好的隔热隔音功能对于新能源汽车具有较大的影响，在现有的新能源汽车中前围板的结构设计以及材料选取还需要改进优化。


技术实现要素：

5.针对上述存在的问题，本发明提供了一种基于高分子材料的汽车驾驶室前围隔热隔音垫。
6.本发明的技术方案是：
7.一种基于高分子材料的汽车驾驶室前围隔热隔音垫，包括与汽车驾驶室前围板贴合固定连接的隔热加强板，位于汽车发动机所在一侧的隔音加强板，以及位于所述隔热加强板和隔音加强板之间用于连接隔热加强板和隔音加强板的蜂窝板，所述蜂窝板两侧均通过胶结剂热熔的方式与隔热加强板和隔音加强板连接；
8.所述蜂窝板包括若干个相互贴合的截面形状为正六边形的小型蜂窝孔，以及穿插设置在所述小型蜂窝孔之间且等间距排列的若干个大型蜂窝孔，在垂直方向上两个相邻的大型蜂窝孔的间距为5～6排小型蜂窝孔的距离，在水平方向上两个相邻的大型蜂窝孔的间距为7～9列小型蜂窝孔的距离；
9.所述小型蜂窝孔内部任意位置截面积大小均相同，所述大型蜂窝孔内部设有过渡段，所述过渡段靠近所述隔热加强板一侧为扩径段，过渡段靠近所述隔音加强板一侧为缩径段，所述扩径段的截面积大小为7个小型蜂窝孔的面积之和，扩径段的截面形状为6个小型蜂窝孔包围1个小型蜂窝孔所形成的外围形状，所述缩径段延伸至隔音加强板且缩径段的截面积与小型蜂窝孔的截面积大小相同，隔音加强板上对应每个缩径段所在位置处均设
有通孔，所述通孔的截面形状为与该通孔对应的缩径段的内接圆；
10.每个所述大型蜂窝孔内部的所述扩径段内均设有一个螺旋降噪叶片。
11.进一步地，所述胶结剂为聚酰胺酸酯胶结剂。
12.说明：通过选用耐高温的胶结剂可以达到良好的胶结效果，确保隔热隔音垫的牢固性好，不会在高温下发生开裂。
13.进一步地，所述隔热加强板是由二氧化硅气凝胶、聚四氟乙烯和玻璃纤维在溶剂中混合后经搅拌、过滤、干燥、压实、高温热处理得到，所述溶剂为无水乙醇，溶剂的质量为二氧化硅气凝胶、玻璃纤维和聚四氟乙烯质量总和的2～4倍，二氧化硅气凝胶、玻璃纤维和聚四氟乙烯的成分含量按质量百分比计为：16～20％：3～5％：余量，所述搅拌速度为1000～1200r/min，所述压实的压力为8～12mpa，所述高温热处理的温度为350～380℃，升温速度为1～2℃/min，高温热处理的时间为20～30min。
14.说明：通过选用高分子材料聚四氟乙烯能够在高温下蠕变并且能够很好地与二氧化硅气凝胶复合，使聚四氟乙烯填充在二氧化硅气凝胶的空隙中，提高了结合效果，并通过引入玻璃纤维使材料的密度进一步增加，提高了隔热加强板的耐热效果。
15.进一步地，所述蜂窝板的材质为硅酸铝。
16.说明：通过选用硅酸铝作为蜂窝板的材料可以有效降低蜂窝板的质量。
17.进一步地，所述隔音加强板的材质为聚丙烯麻纤板。
18.说明：通过选用高分子材料聚丙烯麻纤板作为隔音加强板的材质，在保证了隔音效果的同时可以很好的与蜂窝板相配合，且质量较轻符合新能源汽车的节能特点。
19.进一步地，所述隔热加强板的厚度为3x，所述蜂窝板的厚度为7x，所述扩径段的长度为4x，所述过渡段的长度为1x，所述缩径段的长度为2x，所述隔音加强板的厚度为2x，所述通孔的半径为0.5～0.8x，x所代表的的长度为10～12mm。
20.说明：通过对隔热隔音垫内各个结构的厚度以及长度进行了限定，使各个结构之间的长度或厚度形成相互对应关系，从而达到最优使用效果，可以根据汽车型号大小的不同选用不同规格的结构大小，提高了资源利用率，同时保证了隔热隔音垫的隔音隔热效果。
21.更进一步地，所述螺旋降噪叶片一端通过其中部设有的固定杆与所述隔热加强板固定连接，螺旋降噪叶片另一端延伸至所述过渡段内部，螺旋降噪叶片的半径为0.3～0.4x，螺旋降噪叶片的螺距为0.2～0.3x，螺旋降噪叶片的材质为环氧树脂。
22.说明：通过对螺旋桨造叶片的长度进行限定，使螺旋降噪叶片的长度与大型蜂窝孔的长度相对应，符合使用要求。
23.进一步地，所述蜂窝板内部在水平方向上等间距设有若干加固梁，相邻两个所述加固梁之间设有4～5列大型蜂窝孔，加固梁的材质为铜铝合金，蜂窝板内部的小型蜂窝孔外壁或大型蜂窝孔外壁与加固梁的连接方式均为焊接。
24.说明：通过加固梁的设置可以根据不同汽车前围板的结构不同，选择在适当的位置安装加固梁，可调节性高，且保证了隔热隔音垫的质量强度。
25.进一步地，所述过渡段和缩径段外壁均周向等间距设有若干组吸能加强筋组，所述吸能加强筋组与其对应的所述小型蜂窝孔外壁固定连接，每组吸能加强筋组与其相邻的一组吸能加强筋组在水平方向上转动偏移的角度为y，吸能加强筋组的组数为a，且y
×
a＝360
°
，每组吸能加强筋组中各个吸能加强筋等间距设置，靠近所述隔音加强板一侧的缩径
段外壁设有吸能加强板，所述吸能加强板与隔音加强板之间填充有缓震料，所述缓震料的材质为橡胶，所述吸能加强筋和吸能加强板的材质均为铜铝合金。
26.说明：通过设置吸能加强筋和吸能加强板能够确保隔热隔音垫在收到轻微撞击或震动时在轴向上以及径向上不会发生形变，通过铜铝合金的材料选取弥补了高分子材料的强度不足问题。
27.本发明的有益效果是：
28.(1)本发明的隔热隔音垫以高分子材料作为主要原材料，同时对隔热隔音垫的内部结构进行了优化，使其能够很好地适配不同型号汽车的驾驶室前围，具有高耐热隔音效果以及质轻抗震的特点，在新能源汽车领域能够得到很好的应用。
29.(2)本发明的隔热隔音垫在隔热加强层中通过选用高分子材料聚四氟乙烯能够在高温下蠕变并且能够很好地与二氧化硅气凝胶复合，使聚四氟乙烯填充在二氧化硅气凝胶的空隙中，提高了结合效果，并通过引入玻璃纤维使材料的密度进一步增加，提高了隔热加强板的耐热效果。
30.(3)本发明的隔热隔音垫通过选用硅酸铝作为蜂窝板的材料可以有效降低蜂窝板的质量，且蜂窝板中穿插设置在小型蜂窝孔之间且等间距排列的大型蜂窝孔，在大型蜂窝孔内部的扩径段内均设有一个螺旋降噪叶片，能够进一步提高降噪效果，通过选用高分子材料聚丙烯麻纤板作为隔音加强板的材质，在保证了隔音效果的同时可以很好的与蜂窝板相配合，且质量较轻符合新能源汽车的节能特点。
31.(4)本发明的隔热隔音垫通过对隔热隔音垫内各个结构的厚度以及长度进行了限定，使各个结构之间的长度或厚度形成相互对应关系，从而达到最优使用效果，可以根据汽车型号大小的不同选用不同规格的结构大小，提高了资源利用率，同时保证了隔热隔音垫的隔音隔热效果，通过对螺旋桨造叶片的长度进行限定，使螺旋降噪叶片的长度与大型蜂窝孔的长度相对应，符合使用要求。
32.(5)本发明的隔热隔音垫通过加固梁的设置可以根据不同汽车前围板的结构不同，选择在适当的位置安装加固梁，可调节性高，且保证了隔热隔音垫的质量强度，通过设置吸能加强筋和吸能加强板能够确保隔热隔音垫在收到轻微撞击或震动时在轴向上以及径向上不会发生形变，通过铜铝合金的材料选取弥补了高分子材料的强度不足问题。
附图说明
33.图1是本发明的隔热隔音垫整体结构示意图；
34.图2是本发明的隔热隔音垫蜂窝板及加固梁结构示意图；
35.图3是本发明的隔热隔音垫蜂窝板侧视及小型蜂窝孔和大型蜂窝孔内部结构示意图；
36.图4是本发明的隔热隔音垫的吸能加强筋组分布结构示意图；
37.图5是本发明的隔热隔音垫的吸能加强板结构示意图。
38.其中，1-隔热加强板，2-隔音加强板，21-通孔，3-蜂窝板，4-小型蜂窝孔，5-大型蜂窝孔，51-扩径段，52-过渡段，53-缩径段，6-螺旋降噪叶片，61-固定杆，7-加固梁，8-吸能加强筋组，9-吸能加强板。
具体实施方式
39.实施例1
40.如图1所示，一种基于高分子材料的汽车驾驶室前围隔热隔音垫，包括与汽车驾驶室前围板贴合固定连接的隔热加强板1，位于汽车发动机所在一侧的隔音加强板2，以及位于隔热加强板1和隔音加强板2之间用于连接隔热加强板1和隔音加强板2的蜂窝板3，蜂窝板3两侧均通过胶结剂热熔的方式与隔热加强板1和隔音加强板2连接，胶结剂为聚酰胺酸酯胶结剂；
41.隔热加强板1是由二氧化硅气凝胶、聚四氟乙烯和玻璃纤维在溶剂中混合后经搅拌、过滤、干燥、压实、高温热处理得到，溶剂为无水乙醇，溶剂的质量为二氧化硅气凝胶、玻璃纤维和聚四氟乙烯质量总和的3倍，二氧化硅气凝胶、玻璃纤维和聚四氟乙烯的成分含量按质量百分比计为：18％：4％：余量，搅拌速度为1100r/min，压实的压力为10mpa，高温热处理的温度为360℃，升温速度为1.5℃/min，高温热处理的时间为25min，隔音加强板2的材质为聚丙烯麻纤板；
42.如图2所示，蜂窝板3包括若干个相互贴合的截面形状为正六边形的小型蜂窝孔4，以及穿插设置在小型蜂窝孔4之间且等间距排列的若干个大型蜂窝孔5，在垂直方向上两个相邻的大型蜂窝孔5的间距为5排小型蜂窝孔4的距离，在水平方向上两个相邻的大型蜂窝孔5的间距为7列小型蜂窝孔4的距离，蜂窝板3的材质为硅酸铝，蜂窝板3内部在水平方向上等间距设有若干加固梁7，相邻两个加固梁7之间设有4列大型蜂窝孔5，加固梁7的材质为铜铝合金，蜂窝板3内部的小型蜂窝孔4外壁或大型蜂窝孔5外壁与加固梁7的连接方式均为焊接；
43.如图3-5所示，小型蜂窝孔4内部任意位置截面积大小均相同，大型蜂窝孔5内部设有过渡段52，过渡段52靠近隔热加强板1一侧为扩径段51，过渡段52靠近隔音加强板2一侧为缩径段53，扩径段51的截面积大小为7个小型蜂窝孔4的面积之和，扩径段51的截面形状为6个小型蜂窝孔4包围1个小型蜂窝孔4所形成的外围形状，缩径段53延伸至隔音加强板2且缩径段53的截面积与小型蜂窝孔4的截面积大小相同，隔音加强板2上对应每个缩径段53所在位置处均设有通孔21，通孔21的截面形状为与该通孔21对应的缩径段53的内接圆，过渡段52和缩径段53外壁均周向等间距设有3组吸能加强筋组8，吸能加强筋组8与其对应的小型蜂窝孔4外壁固定连接，每组吸能加强筋组8与其相邻的一组吸能加强筋组8在水平方向上转动偏移的角度为y，吸能加强筋组8的组数为a，且y
×
a＝360
°
，每组吸能加强筋组8中各个吸能加强筋等间距设置，靠近隔音加强板2一侧的缩径段53外壁设有吸能加强板9，吸能加强板9与隔音加强板2之间填充有缓震料，缓震料的材质为橡胶，吸能加强筋和吸能加强板9的材质均为铜铝合金；
44.如图3所示，隔热加强板1的厚度为3x，蜂窝板3的厚度为7x，扩径段51的长度为4x，过渡段52的长度为1x，缩径段53的长度为2x，隔音加强板2的厚度为2x，通孔21的半径为0.6x，x所代表的的长度为11mm；
45.如图3所示，每个大型蜂窝孔5内部的扩径段51内均设有一个螺旋降噪叶片6，螺旋降噪叶片6一端通过其中部设有的固定杆61与隔热加强板1固定连接，螺旋降噪叶片6另一端延伸至过渡段52内部，螺旋降噪叶片6的半径为0.35x，螺旋降噪叶片6的螺距为0.25x，螺旋降噪叶片6的材质为环氧树脂。
46.实施例2
47.本实施例与实施例1不同之处在于：隔热加强板1的参数不同。
48.隔热加强板1是由二氧化硅气凝胶、聚四氟乙烯和玻璃纤维在溶剂中混合后经搅拌、过滤、干燥、压实、高温热处理得到，溶剂为无水乙醇，溶剂的质量为二氧化硅气凝胶、玻璃纤维和聚四氟乙烯质量总和的2倍，二氧化硅气凝胶、玻璃纤维和聚四氟乙烯的成分含量按质量百分比计为：16％：3％：余量，搅拌速度为1000r/min，压实的压力为8mpa，高温热处理的温度为350℃，升温速度为1℃/min，高温热处理的时间为20min，隔音加强板2的材质为聚丙烯麻纤板。
49.实施例3
50.本实施例与实施例1不同之处在于：隔热加强板1的参数不同。
51.隔热加强板1是由二氧化硅气凝胶、聚四氟乙烯和玻璃纤维在溶剂中混合后经搅拌、过滤、干燥、压实、高温热处理得到，溶剂为无水乙醇，溶剂的质量为二氧化硅气凝胶、玻璃纤维和聚四氟乙烯质量总和的4倍，二氧化硅气凝胶、玻璃纤维和聚四氟乙烯的成分含量按质量百分比计为：20％：5％：余量，搅拌速度为1200r/min，压实的压力为12mpa，高温热处理的温度为380℃，升温速度为2℃/min，高温热处理的时间为30min，隔音加强板2的材质为聚丙烯麻纤板。
52.实施例4
53.本实施例与实施例1不同之处在于：蜂窝板3内部结构不同。
54.蜂窝板3包括若干个相互贴合的截面形状为正六边形的小型蜂窝孔4，以及穿插设置在小型蜂窝孔4之间且等间距排列的若干个大型蜂窝孔5，在垂直方向上两个相邻的大型蜂窝孔5的间距为6排小型蜂窝孔4的距离，在水平方向上两个相邻的大型蜂窝孔5的间距为8列小型蜂窝孔4的距离，蜂窝板3的材质为硅酸铝，蜂窝板3内部在水平方向上等间距设有若干加固梁7，相邻两个加固梁7之间设有4列大型蜂窝孔5，加固梁7的材质为铜铝合金，蜂窝板3内部的小型蜂窝孔4外壁或大型蜂窝孔5外壁与加固梁7的连接方式均为焊接。
55.实施例5
56.本实施例与实施例1不同之处在于：蜂窝板3内部结构不同。
57.蜂窝板3包括若干个相互贴合的截面形状为正六边形的小型蜂窝孔4，以及穿插设置在小型蜂窝孔4之间且等间距排列的若干个大型蜂窝孔5，在垂直方向上两个相邻的大型蜂窝孔5的间距为6排小型蜂窝孔4的距离，在水平方向上两个相邻的大型蜂窝孔5的间距为9列小型蜂窝孔4的距离，蜂窝板3的材质为硅酸铝，蜂窝板3内部在水平方向上等间距设有若干加固梁7，相邻两个加固梁7之间设有5列大型蜂窝孔5，加固梁7的材质为铜铝合金，蜂窝板3内部的小型蜂窝孔4外壁或大型蜂窝孔5外壁与加固梁7的连接方式均为焊接。
58.实施例6
59.本实施例与实施例1不同之处在于：
60.如图3所示，隔热加强板1的厚度为3x，蜂窝板3的厚度为7x，扩径段51的长度为4x，过渡段52的长度为1x，缩径段53的长度为2x，隔音加强板2的厚度为2x，通孔21的半径为0.5x，x所代表的的长度为10mm；
61.如图3所示，每个大型蜂窝孔5内部的扩径段51内均设有一个螺旋降噪叶片6，螺旋降噪叶片6一端通过其中部设有的固定杆61与隔热加强板1固定连接，螺旋降噪叶片6另一
端延伸至过渡段52内部，螺旋降噪叶片6的半径为0.3x，螺旋降噪叶片6的螺距为0.2x，螺旋降噪叶片6的材质为环氧树脂。
62.实施例7
63.本实施例与实施例1不同之处在于：
64.如图3所示，隔热加强板1的厚度为3x，蜂窝板3的厚度为7x，扩径段51的长度为4x，过渡段52的长度为1x，缩径段53的长度为2x，隔音加强板2的厚度为2x，通孔21的半径为0.8x，x所代表的的长度为12mm；
65.如图3所示，每个大型蜂窝孔5内部的扩径段51内均设有一个螺旋降噪叶片6，螺旋降噪叶片6一端通过其中部设有的固定杆61与隔热加强板1固定连接，螺旋降噪叶片6另一端延伸至过渡段52内部，螺旋降噪叶片6的半径为0.4x，螺旋降噪叶片6的螺距为0.3x，螺旋降噪叶片6的材质为环氧树脂。
66.实验例1
67.以实施例1-3为例对其中的隔热加强板1的热导率进行统计，并与常规聚四氟乙烯耐热版的热导率进行对比，作为对比例1，对比结果如表1所示。
68.表1实施例1-3以及对比例1的热导率
69.案例热导率w/mk实施例10.12实施例20.14实施例30.15对比例10.29
70.由表1数据可以看出，本发明的隔热加强板1的热导率与常规聚四氟乙烯耐热版的热导率相比更低，耐热隔热效果更好，进而对比实施例1-3可以看出，实施例1中的参数制备的隔热加强板1耐热隔热效果更好。
71.实验例2
72.以实施例1、4、5为例对其中的蜂窝板3的吸声隔声效率进行统计，并与相同厚度的常规pet吸声板进行对比，作为对比例2，对比结果如表2所示。
73.表2实施例1、4、5与对比例2相比吸声隔声变化
74.案例吸声率变化％隔声率变化％质量变化％实施例1 12.3 8.5-2.3实施例2 9.8 7.3-2.7实施例3 9.0 7.1-2.6
75.由表2数据可以看出，本发明的蜂窝板3通过小型蜂窝孔4和大型蜂窝孔5的交叉设置以及内部螺旋降噪叶片6等结构的设置能够显著提高吸声隔声效率，与对比例2相比吸声率和隔声率均有所提高，其中吸声率提高较为显著，这是因为通过大型蜂窝孔5内部结构的设置能够进一步地提高吸声效率，且3组实施例中的质量均有所下降，符合质轻的要求，综合考虑选用实施例1中的蜂窝板3参数。