本公開涉及車輛中的梁，所述梁提供對彎曲負(fù)荷和壓潰負(fù)荷的改善的反作用力。

背景技術(shù)：
各種各樣的梁被集成到車輛的結(jié)構(gòu)中。可設(shè)置在車架縱梁或一體形成的梁之間延伸的車輛橫梁。支柱作為支撐車頂以抵抗壓潰負(fù)荷的梁。減震器支撐著在車架和前減震器或后減震器之間延伸的梁，以吸收在前端碰撞或追尾碰撞中的能量。通常需要降低車輛的重量，以改善燃油經(jīng)濟(jì)性和廢氣排放。隨之而來的是，車輛的安全標(biāo)準(zhǔn)要求加強梁的強度并增大能量吸收量。主要通過改變梁的材料，使得強度更高且更輕質(zhì)的材料被集成到車輛的梁中。然而，不認(rèn)為僅僅改變材料就會足以使重量最小化同時提高抗彎強度和對于壓潰負(fù)荷的吸收。已經(jīng)開發(fā)了具有四個以上的邊的梁，以盡量減輕重量同時提高抗彎強度和抗壓性能。例如，已提出具有12到20邊的梁，以增加梁的強度。這些類型的梁存在的一個問題是：將梁結(jié)合到車架的其他部分需要形成不規(guī)則形狀的支架和容納件。不規(guī)則的支架和容納件難以形成，且需要高成本的制造工藝。本公開在使車輛的抗彎強度和對于壓潰負(fù)荷的能量的吸收最大化的同時，通過使車輛的梁和結(jié)構(gòu)元件的重量減輕來實現(xiàn)燃油經(jīng)濟(jì)性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本公開的一方面涉及為車輛提供一種梁的構(gòu)思，所述梁具有規(guī)則形狀的包含四個邊的端部，所述端部與所述梁的具有四個以上的邊的中央部分一體地形成。所述端部可容納在傳統(tǒng)的具有四邊的開口中或容納在傳統(tǒng)的支架設(shè)計中容納四邊梁的支架中。所述梁的中央部分可包括六個或更多個邊。例如，通過在四邊梁的四個邊中的每邊上形成凸緣，可設(shè)置20個邊，凸緣在四邊梁的每邊上設(shè)置三個附加邊。在一個實施例中，梁的中央部分可由較薄的材料形成，而梁的端部可由比形成中央部分的材料更厚的材料形成。可從拼焊板成形這樣的梁，該拼焊板已增加了端部處的材料厚度，并減小了中央部分處的材料厚度。形成在管狀梁的中央部分的凸緣可通過不連續(xù)的輥壓成型或3D柔性輥壓成型工藝(輥壓成型或其他成型方式)而形成，管狀梁的中央部分中的凸緣無需延伸到所述端部或不完全延伸到所述端部。所述凸緣可在中央部分的邊上形成為凹入，以改善抗壓性。可選地，所述凸緣可形成為從拼焊板的中央部分的邊突出，以為梁提供改善的抗彎強度。通過在矩形的拼焊板的四個邊中的每邊上形成包括三個平壁的凸緣，可提供20邊梁。可選地，可提供具有弧形凹槽或弧形肋的12邊梁。根據(jù)本公開的其他應(yīng)用方式，可提供具有數(shù)量更少或更多的邊的梁。根據(jù)本公開的一個方面，提供一種用于車輛的梁，所述梁具有包含四個以上的邊的中央部分，中央部分具有壁厚(T1)；以及具有不多于四個邊的一對端部，所述端部具有比中央部分的壁厚(T1)厚的壁厚(T2)。例如，所述梁可形成為使得中央部分的壁厚(T1)為1.5mm，所述端部的壁厚(T2)為1.8mm。在拼焊板的所述端部和中央部分之間可設(shè)置一對連續(xù)的焊縫。所述梁的中央部分可具有形成在所述中央部分的至少一邊上的至少一個凸緣。在所述中央部分的每邊上可形成至少一個凸緣。每個凸緣可凹入到所述梁的內(nèi)側(cè)，以增加所述梁的抗壓性。可選地，所述凸緣可從所述梁的邊突出，以增加所述梁的抗彎強度。所述凸緣可具有一對相對地定向的錐形壁和基本壁。在另一實施例中，所述凸緣可具有弧形的截面。所述車輛可具有限定四邊孔的被分隔開的一對車架梁，其中，所述梁的端部可容納在四邊孔中，并通過所述四邊孔固定到所述車架梁。所述梁的每個端部可穿過在被分隔開的車架梁中的每個的平行壁中限定的一對四邊孔而延伸，并從所述車架梁向外延伸。所述中央部分可延伸到車架梁的內(nèi)壁。根據(jù)本公開的另一方面，公開了一種從拼焊板制造空心梁的方法。根據(jù)所述方法，被選擇的拼焊板可具有中央部分和厚度與所述中央部分的厚度不同的一對端部。所述拼焊板成形為四邊管，且通過液壓成型工藝在所述中央部分形成凸緣以加強所述中央部分。所述凸緣在所述中央部分設(shè)置附加壁。將所述拼焊板成形為四邊管的方法可進(jìn)一步包括：將所述拼焊板彎曲，以將所述拼焊板成形為管狀；以及焊接所述拼焊板，以將管狀的拼焊板成形為四邊管。可通過具有厚度(T1)的壁形成所述中央部分，且可通過具有比厚度(T1)厚的厚度(T2)的壁形成所述端部。所述厚度(T1)可在1.0mm和2.5mm之間，厚度(T2)可在1.5mm和3.5mm之間。根據(jù)制造空心梁的方法的可選實施例，選擇具有中央部分和一對端部的拼焊板。通過不連續(xù)的輥壓成型或3D柔性輥壓成型工藝或壓制工藝在所述拼焊板的中央部分的至少一邊上形成凸緣，且不在所述端部上形成凸緣。通過參見附圖和以下對于示出的實施例的詳細(xì)描述，本公開的上述和其他方面對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說將是顯而易見的。附圖說明圖1是一個實施例的20邊梁的截面圖；圖2是具有弧形突出肋的12邊梁的截面圖；圖3是具有弧形的凹入凸緣的12邊梁的截面圖；圖4是具有平壁形的凹入凸緣的20邊梁的截面圖；圖5是其中央部分具有20邊的梁的透視圖；圖6是拼焊板的透視圖；圖7是其中央部分具有20邊的管狀梁的透視圖；圖8是連接到一對車架梁的其中央部分具有20邊的梁的局部平面圖；圖9是從側(cè)面圓柱碰撞測試中得到的梁的侵入變形曲線圖；圖10是從側(cè)面圓柱碰撞測試中得到的前車門的上部的侵入變形曲線圖；圖11是從側(cè)面圓柱碰撞測試中得到的前車門的下部的侵入變形曲線圖；圖12是曲線圖，該曲線圖將在中央部分具有對應(yīng)于圖3的截面但是厚度不同的多個梁對于壓潰能量的吸收進(jìn)行比較。具體實施方式通過參照附圖公開示出的實施例。然而，可以理解的是，公開的實施例僅意在作為示例，且可以以多種和可選的方式實施。附圖不一定按照比例繪制，可夸大或最小化一些特征，以示出具體部件的細(xì)節(jié)。所公開的具體結(jié)構(gòu)和功能性細(xì)節(jié)將不被解釋為限制，而是作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員如何實施本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。參照圖1，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例制成的20邊、20角的梁。梁10的各邊的長度為S1-S20，且各邊的厚度為T1-T20。不同的邊的長度、厚度和角度都是可調(diào)的參數(shù)，這樣允許對梁進(jìn)行微調(diào)以控制壓潰強度和抗彎強度。也可調(diào)節(jié)這些參數(shù)，以便為不均勻也不筆直的結(jié)構(gòu)建立優(yōu)選的壓潰模式和彎曲模式。梁10包括多個主角12，主角12具有由“α”指示的內(nèi)角。內(nèi)角α優(yōu)選地大于90度。從主角12的內(nèi)側(cè)測量得知，內(nèi)角α可在95°和125°之間。在兩個相鄰的主角12之間設(shè)置有平壁凸緣14，以增加梁10的強度。參照圖2，示出了12邊的梁16，梁16包括8個平壁18，其中，在每個主角20的相反側(cè)各設(shè)置有一個平壁18。在布置于兩個相鄰的主角20之間的兩個平壁18之間設(shè)置有一個突出的弧形肋22(即，共有四個肋22)。肋22作為形成梁16的四個附加邊的弧形壁。主角20具有內(nèi)角α，該內(nèi)角α大于90°，從主角20的內(nèi)側(cè)測量得知，該內(nèi)角α可在95°和125°之間。參照圖1和圖2的實施例，這兩個實施例均提供可調(diào)的參數(shù)，以使彎曲性能最優(yōu)化。各邊的長度S1-S20、厚度T1-T20(圖2中肋22的徑向厚度)以及角度α1-α20均是可調(diào)的，以控制壓潰性能或彎曲性能。還可調(diào)節(jié)這些參數(shù)，以滿足車輛結(jié)構(gòu)的安裝空間要求和負(fù)荷要求。參照圖3，示出了本發(fā)明的另一可選的實施例，其包括12邊的梁26。在每個主角30的相反側(cè)各設(shè)置有一個平壁28(即，共有8個平壁28)。主角30具有大于90°的內(nèi)角α，且內(nèi)角α可在95°和125°之間。在兩個相鄰的主角30之間的兩個平壁28之間設(shè)置有一個弧形的凹槽32(即，共有4個凹槽32)，這4個凹槽32形成4個弧形壁。盡管圖2所示的具有突出的弧形肋22的12邊梁16提供改進(jìn)的抗彎矩性能，但是包括弧形凹槽32的圖3的實施例可優(yōu)選地抵抗壓潰負(fù)荷。參照圖4，通常用標(biāo)號36指示具有非傳統(tǒng)截面的20邊梁。梁36包括通常限定梁36的外周的外壁38。內(nèi)側(cè)壁40在外壁38和基本內(nèi)壁42之間延伸。在兩個相連的外壁38之間設(shè)置一個主角44(即，共有4個主角44)。主角44的內(nèi)角α大于90°且可在95°和125°之間。繼續(xù)參照圖4，20邊梁的這20個邊被標(biāo)記為S1-S20，且邊S1、S2、S4、S5、S6、S7、S9、S10、S11、S12、S14、S15、S16、S17、S19和S20的長度相等，均為L0。邊S3、S8、S13和S18的長度可相等，均為L1。申請人已經(jīng)知道L1/L0的最佳比率在0.66和2.0之間。圖1和圖2示出了在四邊梁的四個邊上均具有外凸緣的梁的示例。圖3和圖4示出了在四個邊上均具有內(nèi)凸緣的梁的示例。這些示例可被修改，以提供在兩個邊上具有內(nèi)凸緣且在另外兩個邊上具有外凸緣的梁。可選地，兩個內(nèi)凸緣可設(shè)置在兩個相對的邊上或者兩個外凸緣可設(shè)置在規(guī)定的邊上。以上是具有不同的可調(diào)參數(shù)的不均勻截面的示例。參照圖5，示出了其中央部分具有20邊的梁48。梁48包括被限制到梁48的中央部分52的平壁形外肋50。具有四邊的端部54設(shè)置在中央部分52的兩側(cè)。具有四邊的端部54可具有圓角56。參照圖6，示出了預(yù)壓制的、3D柔性滾壓成型的或不連續(xù)滾壓成型的拼焊板60，拼焊板60可用于形成以上參照圖1至圖5所述的管狀梁。拼焊板60包括可具有比端部64的厚度薄的厚度的中央部分62。在中央部分62和端部64之間可(例如)通過激光焊接設(shè)置對接焊縫66，作為用于制造拼焊板60的制造工藝的一部分。在拼焊板60的中央部分62示出了四個凸緣68。如果梁意在加強抗彎矩性能，則凸緣68可以是突出肋，或者凸緣68可以是凹入凸緣以提供改善的抗壓性能。通過設(shè)置被凸緣68加強的更薄的中央部分62，圖6中的實施例實現(xiàn)了減重。端部64不包括凸緣68，端部64可由更厚的材料制成，以提供與中央部分62的強度相等的強度，同時要限制在端部64中需要的所述更厚的材料的量。參照圖7，示出了作為梁的一個示例的管狀梁70，管狀梁70可從圖6所示的拼焊板60開始制造而成。管狀梁70的中央部分72具有20邊，中央部分72通過在中央部分72上延伸的肋74而被加強。肋74可以以(例如)液壓成型工藝形成。端部76設(shè)置在中央部分72的兩個相對端。端部76的厚度可比用于形成具有20邊的中央部分72的材料的厚度大。如圖6所示那樣，對接焊縫78設(shè)置在拼焊板60的端部76和中央部分72之間。車架梁80以連接到管狀梁70的一端的方式被示出。車架梁80限定穿過車架梁80的兩個平行壁而延伸的開口82。端部76可完全地穿過車架梁80中的開口82延伸，由此設(shè)置外延長部84。外延長部84被示出為用于改善管狀梁70的性能，特別是在侵入變形測試中的性能。參照圖8，示出了包括多個肋88的梁86。梁86在兩個車架梁90之間延伸且延伸超出車架梁90。延長部92從車架梁90伸出，并可提供改善的侵入變形測試性能，如先前參照圖7所描述的。圖9是通常用標(biāo)號94指示的梁的侵入變形曲線圖。從側(cè)面圓柱碰撞測試得出的梁的侵入變形基線示出了在梁的侵入變形測試中具有四個角、2.2mm厚的梁的性能。基線96示出了在150毫秒的時間段內(nèi)、在侵入變形距離改變350mm時，具有四個角、2.2mm厚的梁的性能。圖9示出了重量減輕的具有1.5mm厚的中央部分和1.8mm厚的端部的拼焊板98的測試結(jié)果，該拼焊板具有與在梁的侵入變形測試中測試結(jié)果為基線96的梁的性能幾乎相同的性能。參照圖10，通常用標(biāo)號100指示前車門的上部的侵入變形圖表。梁的侵入變形測試的基線示出了在梁的侵入變形測試中具有四個角、2.2mm厚的梁的性能。基線104示出了在150毫秒的時間段內(nèi)、在侵入變形距離改變350mm時，具有四個角、2.2mm厚的梁的性能。圖10示出了重量減輕的具有1.5mm厚的中央部分和1.8mm厚的端部的拼焊板102的測試結(jié)果，該拼焊板具有與在梁的侵入變形測試中測試結(jié)果為基線104的梁的性能幾乎相同的性能。參照圖11，通常用標(biāo)號106指示前車門的下部的侵入變形圖表。梁的侵入變形測試的基線示出了在梁的侵入變形測試中具有四個角、2.2mm厚的梁的性能。基線110示出了在150毫秒的時間段內(nèi)、在侵入變形距離改變350mm時，具有四個角、2.2mm厚的梁的性能。圖11示出了重量減輕的具有1.5mm厚的中央部分和1.8mm厚的端部的拼焊板108的測試結(jié)果，該拼焊板具有與在梁的侵入變形測試中測試結(jié)果為基線110的梁的性能幾乎相同的性能。參照圖12，通過標(biāo)號112確定壓潰能量圖表。壓潰能量圖表提供對于根據(jù)圖3的實施例而制成的多個梁的比較。被測試的梁除了厚度不同之外，具有相同的尺寸和形狀。在壓潰能量圖表112中，線114示出了1.5mm厚的梁的性能，該線示出了：對20,000kN.mm作出響應(yīng)的位移大約是100mm。線116示出了1.2mm厚的梁的性能，其中，在20,000kN.mm作用下的位移大約是138mm。線118示出了在測試中1.0mm厚的梁的性能，該線示出了：在20,000kN.mm作用下導(dǎo)致大約180mm的位移。線120示出了0.9mm厚的梁的壓潰能量性能，其中，在20,000kN.mm作用下的位移大約是220mm。線122示出了在相同的測試中具有0.85mm的厚度的梁的性能，吸收20,000kN.mm的能量會導(dǎo)致大約235mm的位移。線124示出了根據(jù)圖3所制成的0.8mm厚的管的性能，該線示出了：吸收20,000kN.mm的能量會導(dǎo)致250mm的位移。線126示出了具有1.5mm厚度的基準(zhǔn)梁的性能，其吸收20,000kN.mm的能量需要大約250mm的位移。具有圖3所示的形狀且厚度更大(例如，大于0.8mm)的梁的性能比厚度為0.8mm的梁的性能好。然而，如圖表所示，從具有圖3所示的形狀且厚度為0.8mm的梁可獲得與較重的厚度為1.5mm的基準(zhǔn)梁的性能相似的性能。令人驚訝的是，線124所示的梁完全等同于線126所示的具有1.5mm厚度的更重更厚的基準(zhǔn)梁。雖然在上面描述了示例性實施例，但并不意在使得這些實施例描述本發(fā)明的所有可能的形式。相反，在說明書中使用的詞語是描述性詞語而不是限定性詞語，應(yīng)該理解的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可進(jìn)行多種改變。此外，多種實現(xiàn)的實施例的特征可被組合以形成本發(fā)明的進(jìn)一步的實施例。