具有變化的彎曲力矩的梁、裝置、和方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及結構梁，該結構梁用作車輛保險杠系統(tǒng)中的保險杠加強梁，盡管本創(chuàng)新不僅僅局限于車輛保險杠系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]車輛保險杠系統(tǒng)中的許多加強梁是輥乳成形的，這是因為其在大體積的尺寸一致性和低成本方面具有優(yōu)勢。在輥乳成形處理中，片材通常輥乳成恒定的橫截面(例如，管狀或敞開的通道狀)并且隨后被切割至特定長度。有時候，作為輥乳成形處理的一部分或作為輥乳成形處理之后的二次操作，梁被縱向地彎曲(稱為“彎起(sweeping)”)。例如，參見Sturrus的美國專利N0.5,454,504和N0.5,104,026和N0.6，240，820。在保險杠加強梁中，低重量和高的強度-重量比是重要的性質，這是因為越重的車輛的汽油里程數(shù)越低并且傾向于排放更大量的污染物。另外，較低的重量能夠意味著更少的材料和更低的部件成本。然而，希望作出如下改進:其保持特定保險杠加強梁的功能要求，但是降低重量并且提供優(yōu)化的強度-重量比。另外，希望作出如下改進:其在使重量最小化的同時優(yōu)化沿著梁的長度的縱向區(qū)域中的扭轉強度和彎曲強度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在本發(fā)明的一個方面中，一種結構梁，其包括加強梁，所述加強梁具有一定長度和在加強梁的端部處的安裝件以及在沿著長度的多個位置處的橫截面形狀，所述橫截面形狀包括在加強梁的端部附近的提供第一彎曲力矩的第一橫截面形狀和在加強梁的中心處的提供不同于第一彎曲力矩的第二彎曲力矩的第二橫截面形狀，并且還包括在端部和中心之間的中間橫截面形狀，所述中間橫截面形狀具有在第一彎曲力矩和第二彎曲力矩之間的中間彎曲力矩。第二橫截面形狀具有與第一橫截面形狀的一部分相同的輪廓。
[0004]在本發(fā)明的另一方面中，一種用于車輛保險杠系統(tǒng)的保險杠加強梁，其包括梁，所述梁具有一定長度和多個橫向橫截面形狀，其中，在梁的中心附近的至少一個橫截面形狀限定最大的橫截面形狀，并且其它的橫截面形狀僅為最大的橫截面形狀的一部分，使得在梁的端部附近的第一橫截面形狀提供第一彎曲力矩并且在梁的中心處的第二橫截面形狀提供小于第一彎曲力矩的第二彎曲力矩;和在梁的端部上的車輛-框架-接合安裝件。
[0005]在本發(fā)明的另一方面中，一種方法，其包括如下步驟:提供具有非均勻邊緣的坯件;和形成坯件以形成梁，所述梁具有一定長度和端部以及在沿著長度的多個位置處的橫向橫截面形狀，所述橫向橫截面形狀包括在梁的端部附近的提供第一彎曲力矩的第一橫截面形狀和在梁的中心處的提供不同于第一彎曲力矩的第二彎曲力矩的第二橫截面形狀，并且還包括在端部和中心之間的中間橫截面形狀，所述中間橫截面形狀具有在第一彎曲力矩和第二彎曲力矩之間的中間彎曲力矩。所述方法還包括將車輛安裝件附接至梁的端部。
[0006]在本發(fā)明的另一方面中，一種裝置，其包括具有修整設備的坯件形成設備，以便形成具有非均勻性的坯件;和成形設備，所述成形設備由坯件形成梁，所述梁具有一定長度和在梁的端部處的安裝件以及在沿著長度的多個位置處的橫向橫截面形狀，所述橫向橫截面形狀包括在梁的端部附近的提供第一彎曲力矩的第一橫截面形狀和在梁的中心處的提供不同于第一彎曲力矩的第二彎曲力矩的第二橫截面形狀，并且還包括在端部和中心之間的中間橫截面形狀，所述中間橫截面形狀具有在第一彎曲力矩和第二彎曲力矩之間的中間彎曲力矩。
[0007]在本發(fā)明的另一方面中，一種方法，其包括如下步驟:輥乳成形材料條帶以便形成第一梁，所述第一梁具有一定長度和端部以及沿著長度的恒定的橫向橫截面形狀;和從第一梁二次去除不想要的材料以便形成改進的梁，所述改進的梁在沿著長度的特定位置處具有不同的橫向橫截面形狀，其中，所述不同的橫向橫截面形狀中的每一個在特定位置處提供期望的梁扭轉強度和梁彎曲強度。
[0008]在本發(fā)明的另一方面中，一種方法，其包括如下步驟:輥乳成形材料條帶以形成第一梁，所述第一梁具有一定長度和端部以及沿著長度的恒定的橫向橫截面形狀;提供激光設備，并且產(chǎn)生激光，以便從第一梁選擇性地切除不想要的材料以形成改進的梁，所述改進的梁在沿著長度的特定位置處具有不同的橫向橫截面形狀，其中，所述不同的橫向橫截面形狀中的每一個在特定位置處提供期望的梁扭轉強度和梁彎曲強度。
[0009]在本發(fā)明的另一方面中，一種方法，其包括如下步驟:輥乳成形材料條帶以形成第一梁，所述第一梁具有一定長度和端部以及沿著長度的恒定的橫向橫截面形狀;和從第一梁的端部二次去除不想要的材料以形成改進的梁，所述改進的梁在沿著長度的特定位置處具有不同的橫向橫截面形狀，其中，所述不同的橫向橫截面形狀中的每一個在特定位置處提供期望的梁扭轉強度和梁彎曲強度。
[0010]在本發(fā)明的另一方面中，一種方法，其包括如下步驟:輥乳成形材料條帶以形成第一梁，所述第一梁具有一定長度和端部以及沿著長度的恒定的橫向橫截面形狀;和從第一梁二次去除不想要的材料以形成改進的梁，所述改進的梁在沿著長度的特定位置處具有不同的橫向橫截面形狀，其中，所述不同的橫向橫截面形狀中的每一個在特定位置處提供期望的梁扭轉強度和梁彎曲強度，其中，去除不想要的材料的步驟包括在梁的端部上形成后表面，所述后表面構造成支撐用于將改進的梁附接至車輛框架的保險杠附接托架。
[0011]在本發(fā)明的另一方面中，一種方法，其包括如下步驟:輥乳成形材料條帶以形成第一梁，所述第一梁具有一定長度和端部以及沿著長度的恒定的橫向橫截面形狀;和從第一梁二次去除不想要的材料以形成改進的梁，所述改進的梁在沿著長度的特定位置處具有不同的橫向橫截面形狀，其中，所述不同的橫向橫截面形狀中的每一個在特定位置處提供期望的梁扭轉強度和梁彎曲強度，其中，去除不想要的材料的步驟包括在梁的端部附近形成具有第一彎曲力矩的第一橫截面形狀，和在梁的中心處形成具有不同于第一彎曲力矩的第二彎曲力矩的第二橫截面形狀，并且還在端部和中心之間形成中間橫截面形狀，所述中間橫截面形狀具有在第一彎曲力矩和第二彎曲力矩之間的中間彎曲力矩。
[0012]在研究下文的說明書、權利要求和附圖之后，本領域技術人員將理解和領會本發(fā)明的這些和其它方面、目標和特征。
【附圖說明】
[0013]圖1-3是根據(jù)Sturrus的美國專利N0.5,454,504制造的現(xiàn)有技術的保險杠加強梁的正交視圖；圖4是圖1中的梁通過安裝件附接至車輛框架的俯視圖；圖5-6分別是示出了圖1中的梁的每縱向單位的重量和每縱向單位的梁力矩的圖表。
[0014]圖7-9是B形加強梁的透視圖、俯視圖和后視圖，所述B形加強梁沿著其長度具有變化的慣性矩并且體現(xiàn)了本發(fā)明；圖7A和7B是具有提供變化的彎曲強度的改變的端部區(qū)段的B形加強梁的透視圖。
[0015]圖10是梁覆蓋在輥乳成形之前的平坦坯件上的后視圖。
[0016]圖10A-10I是沿著圖10的線10A-10I獲得的橫截面。
[0017]圖11-12是分別示出了每縱向單位的重量和每縱向單位的梁力矩的圖表。
[0018]圖13是圖7的梁附接至車輛框架的側