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一种在机动车辆内使用的塑料窗组件(20)具有塑料板(22)和电机(24)。所述电机与齿轮相连并且能够操作，以驱动所述齿轮(28)使所述塑料板沿第一板方向和第二板方向移动。在一个变形中，塑料板具有形成至少一个齿轮轨道(36)以限定齿轮路径的部分。在另一个变形中，窗组件具有框架，所述框架具有限定轨道(150)的部分。所述轨道具有中心区段(156，172)和末端区段(154，170)，所述中心区段和末端区段相交并且不共线。在另一个变形中，塑料窗组件具有柔性条(136)。柔性条的第一端部连接至齿轮，柔性条的第二端部连接至塑料板。

1.  一种在机动车辆中使用的塑料窗组件，所述塑料窗组件包括：
塑料板；和
与齿轮相连的电机，所述电机能够操作，以驱动所述齿轮使所述塑料板沿第一板方向和第二板方向移动。

2.  如权利要求1所述的塑料窗组件，其中，所述塑料板包括形成至少一个齿轮轨道以限定齿轮路径的部分。

3.  如权利要求2所述的塑料窗组件，其中，所述至少一个齿轮轨道模制到所述塑料板中。

4.  如权利要求2所述的塑料窗组件，其中，所述至少一个齿轮轨道包括位于所述塑料板的第一侧上的第一齿轮轨道，和位于所述塑料板的第二侧上的第二齿轮轨道。

5.  如权利要求4所述的塑料窗组件，还包括与所述电机相连的至少一个轴，所述齿轮是位于所述至少一个轴的第一端部处的第一蜗杆，所述塑料窗组件还包括位于所述至少一个轴的第二端部处的第二蜗杆，所述电机能够操作，以使所述至少一个轴以及所述第一蜗杆和所述第二蜗杆旋转。

6.  如权利要求5所述的塑料窗组件，还包括与所述第一蜗杆和第一齿轮轨道啮合的第一蜗轮，所述塑料窗组件还包括与所述第二蜗杆和所述第二齿轮轨道啮合的第二蜗轮，其中，当所述至少一个轴以及第一和第二蜗杆旋转时，所述第一蜗轮和所述第二蜗轮旋转以驱动所述塑料板沿所述第一板方向和所述第二板方向中的至少一个方向运动。

7.  如权利要求4所述的塑料窗组件，其中，所述塑料板包括聚碳酸酯。

8.  如权利要求1所述的塑料窗组件，还包括框架，所述框架具有限定轨道的部分，所述轨道具有中心区段和末端区段，所述中心区段和末端区段相交并且不共线。

9.  如权利要求8所述的塑料窗组件，其中，所述轨道还包括中间区段，所述中间区段与所述中心区段相交，所述中间区段与所述末端区段平行。

10.  如权利要求9所述的塑料窗组件，其中，所述轨道为第一轨道，所述框架还包括限定第二轨道的部分，所述第二轨道与所述第一轨道相对布置并对准，所述第二轨道具有中心区段、末端区段和中间区段，所述塑料板还包括导向销，每个导向销接收在所述第一和第二轨道之一内，以便在所述塑料板沿所述第一板方向和所述第二板方向移动时，引导所述塑料板沿所述第一和第二轨道移动，所述导向销从所述塑料板的侧面伸出并且可沿所述轨道滑动。

11.  如权利要求10所述的塑料窗组件，其中，当所述导向销位于所述轨道末端区段的远端时，所述塑料板与机动车辆外表面大致齐平。

12.  如权利要求11所述的塑料窗组件，其中，当所述导向销位于所述轨道的中心区段时，所述塑料板不与机动车辆外表面齐平。

13.  如权利要求9所述的塑料窗组件，还包括具有第一端部和第二端部的柔性条，所述柔性条的第一端部与所述齿轮相连，所述柔性条的第二端部与所述塑料板相连。

14.  如权利要求13所述的塑料窗组件，其中，所述电机能够操作，以使所述齿轮沿第一齿轮方向和第二齿轮方向旋转，其中，当所述齿轮沿第一齿轮方向旋转时，所述柔性条围绕所述齿轮缠绕并且塑料板沿第一板方向移动，当所述齿轮沿第二齿轮方向旋转时，所述柔性条从所述齿轮上退绕并且塑料板沿第二板方向移动。

15.  如权利要求13所述的塑料窗组件，其中，所述柔性条由塑料和弹性体材料中的至少一种制成。

16.  如权利要求13所述的塑料窗组件，其中，所述塑料板包括聚碳酸酯。

17.  如权利要求8所述的塑料窗组件，其中，所述塑料板包括一对从塑料板相对侧伸出的导向销，所述塑料窗组件还包括限定相对轨道的部分，所述相对轨道具有末端区段、中心区段和中间区段，所述末端和中间区段彼此平行并与所述中心区段倾斜地相交。

18.  如权利要求1所述的塑料窗组件，还包括具有第一端部和第二端部的柔性条，所述柔性条的第一端部与所述齿轮相连，所述柔性条的第二端部与所述塑料板相连。

19.  如权利要求18所述的塑料窗组件，其中，所述电机能够操作，以使所述齿轮沿第一齿轮方向和第二齿轮方向旋转，其中，当所述齿轮沿第一齿轮方向旋转时，所述柔性条围绕所述齿轮缠绕并且塑料板沿第一板方向移动，当所述齿轮沿第二齿轮方向旋转时，所述柔性条从所述齿轮上退绕并且塑料板沿第二板方向移动。

20.  如权利要求18所述的塑料窗组件，其中，所述柔性条由塑料和弹性体材料中的至少一种制成。

用于机动车辆的塑料窗组件
背景技术
1.技术领域
本发明通常涉及用于机动车辆的窗组件，更特别地，涉及用于机动车辆的塑料窗组件。
2.现有技术
在过去的几十年里，机动车辆制造商设法以各种方式对机动车辆进行改进。从提高安全性到增强功能性和降低成本，他们已经取得了非常大的进步。尤其是近期，人们非常关注的一个方面是不断提高的汽油成本。仅在过去几年间，汽油在美国已经达到了创纪录的高价格。企业试图解决该问题的一个方法是研究代用燃料技术。然而，研究代用燃料技术涉及进入壁垒，例如缺少基本设施和可用燃料源。企业解决高油价问题的另一方面是试图引入燃料效率更高的汽油动力机动车辆。这已经通过采用效率更高的传动系统而在一定程度上取得了成效，但是仍然存在局限性。企业还试图减轻车辆自重。然而，在过去，人们普遍认为减轻车辆自重牺牲了车辆安全性。
机动车辆窗典型地由玻璃制成。机动车辆玻璃由于材料固有的限制条件而具有许多限制。更具体地，机动车辆玻璃受限于需要包括复杂的附加装置和调节系统。这些系统显著增加了门模块的重量，这是除了玻璃本身之外的重量。玻璃窗组件的附加重量由于增大了燃料消耗和/或升高了车辆重心而影响轿车或卡车的性能。玻璃窗还由于其粉碎倾向以及它们在紧急情况需要粉碎来产生逃生通道而不受人欢迎。
发明内容
本发明提供了一种用于机动车辆的塑料窗组件，与玻璃窗组件相比，所述塑料窗组件没给机动车辆增加多少复杂性和额外重量。另外，尽管本发明使机动车辆轻于具有玻璃窗组件的类似机动车辆，但本发明提高了机动车辆安全性。
塑料窗组件通常包括塑料窗板和电机。电机与齿轮相连，所述齿轮使塑料窗板在打开和关闭位置之间移动。
在一个方面，塑料窗组件的塑料窗板具有至少一个齿轮轨道以限定齿轮路径。
在另一个方面，塑料窗组件包括框架，所述框架具有形成一对相交、非平面轨道的部分。
在另一个方面，塑料窗组件包括具有第一端部和第二端部的柔性条，其一端连接到齿轮上，另一端连接到塑料窗板上。
在结合附图阅读本发明的下列详细说明的基础上，本发明的这些及其它方面和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是体现本发明原理的塑料窗组件的透视图；
图2是图1所示窗组件的前视图；
图3是图1所示窗组件的局部侧视图；
图4是根据本发明原理的塑料窗组件的另一个实施例的前视图；
图5是图4所示窗组件的局部侧视图；
图6是图4和5所示窗组件的示意性分解剖视图；
图7A是处于关闭位置的图4所示窗组件的示意性横截面侧视图；
图7B是通常沿图7A中的线7-7剖开的剖视图；
图8A是处于部分打开位置的图4所示窗组件的透视图；
图8B是处于部分打开位置的图4所示窗组件的示意性侧面剖视图；
图8C是处于部分打开位置的图4所示窗组件的平面剖视图；
图9是处于完全打开位置的图4所示窗组件的示意性侧面剖视图；和
图10是体现本发明原理的另一塑料窗组件的透视图。
具体实施方式
现在参见图1-3，其中显示了用于在机动车辆中使用的塑料窗组件，其通常以20表示。塑料窗组件20包括塑料板22、电机24、从电机24的每一侧伸出的输出轴26和位于所述轴26的远端30处的蜗轮传动装置28。
每个蜗轮传动装置28包括与蜗轮34啮合的蜗杆32。蜗杆32安装到轴26上以便旋转驱动。轴26可以是延伸穿过电机24的单轴或者它可以是两个轴26，从电机24的每一侧伸出一个轴26。每个蜗轮34优选地具有支撑结构(未显示)以防止每个蜗轮34的平移运动。
优选地，塑料板22由聚碳酸酯制成，所述聚碳酸酯具有高冲击强度和出色的透明度。然而，其它适用材料可以包括例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯酸树脂、聚丙烯酸酯、聚酯、聚砜或其共聚物和组合物。还可以想到，塑料板22可以由其它热塑性树脂或任何其它适当材料制成。塑料板22可以包括双酚A聚碳酸酯和其它聚碳酸酯树脂等级(例如分支或替代)以及与其它聚合物共聚或混合，从而形成与丙烯腈丁二烯苯乙烯PC/ABS混合物)或聚酯(PC/POLYESTER混合物)的混合物。塑料板22最优选的为透明的，不太优选的为半透明的。塑料板22还包括各种添加剂，例如着色剂、脱模剂、抗氧化剂和紫外线吸收剂。
塑料板22还可以包括位于所述塑料板22的表面上的各种保护层或功能层。保护或功能层可以包括一个或多个耐气候层、传导层、装饰层和耐磨层。这些层可以设置在塑料板22的任一侧或两侧上，塑料板22的同一侧上可以包括一个以上的同类层。例如，可以设置多个耐气候层以增强对太阳和其它因素的抵抗作用。作为实例，耐气候层可以包括薄膜，所述薄膜包括聚碳酸酯、PMMA、聚碳酸酯和PMMA的组合物、聚硅氧烷、聚亚安酯、聚氨酯丙烯酸酯或任何其它适当材料。另外，耐气候层可以包括材料涂层，所述材料例如为丙烯、聚亚安酯、硅氧烷或这些材料的组合物，以提供高耐气候性，包括长期紫外线(UV)防护。另外，硅酮纳米颗粒可以混合到耐气候层中，或者硅氧烷共聚物可以通过聚合反应形成制造耐气候层的材料，所述聚合反应有助于增强耐气候层和相邻层之间的粘合。耐气候层还可以包括UV吸收分子，例如，一种或多种无机氧化物、二苯甲酮、苯甲醯间苯二酚、氰基丙烯酸酯、三嗪、草酰替苯胺和苯并三唑或者其组合物。优选地，耐气候层具有10-1250微米的厚度。耐气候层可以如美国专利No.6,797,384中描述的那样，该专利在此引入作为参考。
传导层可以设置为电阻层或格栅，例如作为加热器、除霜器、扫雾器或天线。传导层可以由印刷电阻油墨形成或者为例如施加到塑料板22或其它层之一上的透明传导层。
装饰层可以给塑料板22增加任何希望的装饰。例如，装饰层可以是装饰印刷油墨或黑边以隐藏安装和加工缺陷。
耐磨层可以包括单层或多个子层。耐磨层可以包括氧化铝、氟化钡、氮化硼、二氧化铪、氟化镧、氟化镁、氧化镁、氧化钪、一氧化硅、二氧化硅、氮化硅、硅氧氮化物、硅氧碳化物、氢化硅氧碳化物、碳化硅、氧化钽、二氧化钛、氧化锡、氧化铟锡、氧化钇、氧化锌、硒化锌、硫化锌、氧化锆、钛酸锆、或者其混合物或搀和物。优选地，耐磨层根据保持在沉积层中的碳氢原子量包括SiOx或SiOxCyHz成分。在这方面，耐磨层与″玻璃状″涂层类似。耐磨层还可以包括UV吸收分子，例如但不限于无机氧化物、二苯甲酮、苯甲醯间苯二酚、氰基丙烯酸酯、三嗪、草酰替苯胺和苯并三唑。
各种层可以按照本领域技术人员已知的任何方法进行施加。这种方法例如包括示出但不限于涂覆方法(溶胶凝胶、喷雾、流动、浸渍和幕式淋涂)，薄膜夹物模制方法，印刷方法(丝网印刷、薄膜图象转印、移印)，以及沉积方法(等离子增强的化学汽相沉积(PECVD)、膨胀热等离子PECVD、等离子聚合、光化学汽相沉积、离子束沉积、离子电镀沉积、阴极电弧沉积、溅射、蒸发、空心阴极活化沉积(hollow-cathode activated deposition)、磁控管活化沉积、活化反应蒸除、热化学汽相沉积)。
塑料板22具有齿轮轨道36，所述齿轮轨道位于塑料板22的两个相对侧边上以限定每个蜗轮34的齿轮路径。齿轮轨道36优选地直接形成在塑料板22，例如，通过模制到塑料板22中形成。在可选方案中，齿轮轨道36可以与塑料板22分开形成并且连接到塑料板22上。在后一种情况下，齿轮轨道36可以由除塑料以外的材料形成，例如，金属。在任一结构中，齿轮轨道36形成与蜗轮34啮合的轮齿。
电机24能够操作，以可选择地使轴26沿相反的旋转方向旋转。因为蜗杆32固定到轴26上，它们在轴26旋转时旋转。蜗杆32的旋转导致与之啮合的蜗轮34也旋转。蜗轮34还与齿轮轨道36啮合，使得蜗轮34的旋转导致塑料板沿平移方向移动。在本实施例中，蜗轮34和槽状轨道36形成齿条齿轮机构，其中，蜗轮34的旋转运动转换为塑料板22的线性运动。因为电机24能够使轴26和蜗杆32沿相反的旋转方向旋转，蜗轮34也能够沿相反的旋转方向旋转。因此，蜗轮34可以使塑料板22沿第一线性方向和第二线性方向移动。例如，如果塑料板22安装为机动车辆侧窗，塑料板22将沿向上和向下方向移动，如果塑料板22安装为车顶，塑料板22将沿向前和向后方向移动。
尽管塑料板22显示为在塑料板22的两个相对侧上具有齿轮轨道36，应当理解，齿轮轨道36可以只定位在塑料板22的一侧上，具有一个相应的蜗轮传动装置28。在另一个实施例中，单个齿轮轨道36可以设置在塑料板22的中心部或延伸部上。在这个实施例中，塑料板22优选地具有额外长度以适应齿轮轨道36的长度，而不会在塑料板22处于关闭位置时使位于塑料板22的可见部分中的任何齿轮轨道36露出。
在另一个实施例中，齿轮轨道36可以形成除如图所示简单齿轮齿之外的形状。例如，蜗轮34可以为薄盘形齿轮，其允许齿轮轨道36具有其它构造或结构，例如，多个凹进的正方形等。同样地，如果齿轮轨道36设置在塑料板22的前表面(与侧表面相对)上，在不脱离本发明精神和范围的情况下，还可以采用齿轮轨道36的其它实施例。
如图3所示，窗组件20安装在机动车辆门38上。同样，门38包括与塑料板22的每个表面接触的挡风雨条，以便将外部环境和颗粒挡在门38以外。
现在参见图4-9，其中举例说明了根据本发明原理的塑料窗组件120的另一个实施例。与在先的实施例一样，组件120包括塑料窗板122和电机124，其中，电机124与齿轮132相连。齿轮132连接到具有第一端部142和第二端部144的柔性条136上，所述柔性条优选地由塑性材料、弹性体材料或其组合制成。柔性条136的第一端部142连接至齿轮132，柔性条136的第二端部144连接至塑料板122。柔性条136具有多个凹槽137，其能够使塑料条136围绕齿轮132卷起，下文将对此进行更详细地描述。塑料板122可以由聚碳酸酯或者先前参照图1-3和塑料板22提及的任何其它材料制成。同样，塑料板122可以具有位于其上的保护层或功能层，如前所述。
电机124能够操作，以驱动齿轮132使塑料板122在伸出和缩回位置之间移动。更具体地，电机124能够操作，以使齿轮132沿相反的旋转方向旋转。当齿轮132沿第一旋转方向旋转时，柔性条136围绕齿轮132缠绕或卷起并将板122拉动或移动到其缩回位置。当齿轮132沿相反的旋转方向旋转时，柔性条136从齿轮132上退绕并且沿第二方向(与第一方向相反)推动塑料板122，以使塑料板122移动到其伸出位置。
多个突出部分或导向销从塑料板122的横向侧边伸出。如图所示，两个导向销146、147从塑料板122的第一侧153伸出，另外两个导向销148、149从塑料板122的相对侧155伸出。销146、147、148、149接收在窗框152的轨道150内并引导塑料板122沿所述轨道移动，下文将对此进行更详细地描述。销146、147、148、149优选地由聚碳酸酯制成并与塑料板122整体形成。在可选方案中，销146、147、148、149可以与塑料板122分开形成和/或它们可以由与塑料板122不同的材料制成。例如，销146、147、148、149可由金属(如果希望的话)制成，或者它们可以由黑塑料制成为塑料板122的黑框并连接到塑料板122上。
参见图6，显示了窗组件120的示意性分解剖视图，更清楚显示了框架152的轨道150。如图所示，框架152包括一对相对的侧部151、157，其内部形成有相互为镜像的轨道150。每个轨道150本身都包括中心区段156、172，末端区段154、170和中间区段158、174，其中，相应的末端区段和中间区段154、170、158、174从同一侧以相同的倾斜角从中心区段156、172伸出。因此，末端区段和中间区段154、170、158、174通常彼此平行。如用于描述它们的术语所示，末端区段154、170设置在中心区段156、172的尾端。该位置还使末端区段154、170朝向机动车辆内窗口的一端定位。中间区段158、174因此定位在中心部分156、172的中间部分处。该位置使中间部分158、174朝向所述窗口的相对侧定位。
参见图7A，显示了窗组件120的示意性侧视图。图7A显示了处于关闭位置的车门内的窗组件120。换句话说，塑料板122处于其伸出、关闭或最高位置。因为附图表示车门，方向指上/下，类似的术语指车辆的正常方向。同样，窗组件120显示为在机动车辆门138中使用，但是应当清楚，窗组件120可以可选地用作车顶，或者用作不位于车门138中的窗口。
如图7A所示，当塑料板122处于最高位置时，前导向销146、148位于轨道150的末端区段154、170的远端160、166中。类似地，后导向销147、149位于中间区段158、174的远端162、167中。如前所述，后导向销147、149和中间区段158、174可以在一些设计中省去。在最高或关闭位置，塑料板122与机动车辆的外表面164平齐或几乎平齐(参见图7B)。尽管没有显示，塑料板122可以包括位于塑料板122的每一侧153、155上的橡胶密封，以补偿热膨胀、减少噪音和提供天气影响防护。如前所述，可以提供挡风雨条140以将外部环境和碎屑挡在门138之外。
现在参见图8A-8C，显示了处于部分缩回、打开或放下位置的窗组件120。在部分放下位置，前导向销146、148已经从末端区段154、170滑动到中心区段156、172，类似地，后导向销147、149已经从中间区段158、174滑动到轨道150的中心区段156、172。当导向销146、147、148、149位于轨道150的中心区段156、172中时，塑料板122的外表面与机动车辆外表面164相距距离d并且不再与之平齐。
参见图9，显示了处于缩回、打开或放下位置的塑料板122，其中，塑料板122已经完全移动到机动车辆门138中。如上所述，电机124可反转，从而推动塑料条136和塑料板122向上返回。当塑料板122靠近框架152的顶端时，前导向销146、148滑动到末端区段154、170内(类似地，后导向销147、149与中间区段158、174配合)，以使塑料板122与机动车辆外表面164平齐。应当注意的是，在具有前后导向销的实施例中，前导向销146、148优选地大于后导向销147、149，并且末端区段154、170优选地宽于中间区段158、174。前导向销146、148相对于中间区段158、174的大小防止了这些销146、148在塑料板122向上移动时滑动到这些区段158、174内。因此，防止了窗组件120被卡住。
现在参见图10，显示了另一个窗组件220。窗组件220大体上与图4-9的窗组件相似；只是窗组件220具有形状通常为1/4椭圆形的塑料板222。更通常地，塑料板222稍微成三角形。
在本实施例中，塑料板222具有只从塑料板222的一侧伸出的导向销(未显示)。框架252具有相应的轨道装置250，包括中心区段256、末端区段254和中间区段258。窗组件220的操作与图4-9的窗组件120类似，其中，在销位于末端区段和中间区段254、258的远端时，塑料板222与机动车辆外表面264平齐。当导向销在中心区段256内滑动时，塑料板222不与外表面264平齐。
除了用聚碳酸酯代替玻璃外，通过使用更轻的调节系统可以实现重量的减轻。蜗轮传动装置28和直接电机驱动装置24、124的重量轻、尺寸紧凑并且能够直接连接到塑料窗上。导向销和其它结构可以直接模制到塑料板22、122、222中。因此，本窗组件20、120、220的设计降低了窗和门组件的总体复杂性。
本领域的技术人员可以容易地认识到，上面的描述只是体现本发明原理的实例。该描述不用于限制本发明的范围和应用，因此，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本发明进行改型、变形和改变。