[发明专利]具有变化的弯曲力矩的梁、装置、和方法

说明书

技术领域

本发明涉及结构梁，该结构梁用作车辆保险杠系统中的保险杠加强梁，尽管本创新不仅仅局限于车辆保险杠系统。

背景技术

车辆保险杠系统中的许多加强梁是辊轧成形的，这是因为其在大体积的尺寸一致性和低成本方面具有优势。在辊轧成形处理中，片材通常辊轧成恒定的横截面(例如，管状或敞开的通道状)并且随后被切割至特定长度。有时候，作为辊轧成形处理的一部分或作为辊轧成形处理之后的二次操作，梁被纵向地弯曲(称为“弯起(sweeping)”)。例如，参见Sturrus的美国专利No.5,454,504和No.5,104,026和No.6,240,820。在保险杠加强梁中，低重量和高的强度-重量比是重要的性质，这是因为越重的车辆的汽油里程数越低并且倾向于排放更大量的污染物。另外，较低的重量能够意味着更少的材料和更低的部件成本。然而，希望作出如下改进：其保持特定保险杠加强梁的功能要求，但是降低重量并且提供优化的强度-重量比。另外，希望作出如下改进：其在使重量最小化的同时优化沿着梁的长度的纵向区域中的扭转强度和弯曲强度。

发明内容

在本发明的一个方面中，一种结构梁，其包括加强梁，所述加强梁具有一定长度和在加强梁的端部处的安装件以及在沿着长度的多个位置处的横截面形状，所述横截面形状包括在加强梁的端部附近的提供第一弯曲力矩的第一横截面形状和在加强梁的中心处的提供不同于第一弯曲力矩的第二弯曲力矩的第二横截面形状，并且还包括在端部和中心之间的中间横截面形状，所述中间横截面形状具有在第一弯曲力矩和第二弯曲力矩之间的中间弯曲力矩。第二横截面形状具有与第一横截面形状的一部分相同的轮廓。

在本发明的另一方面中，一种用于车辆保险杠系统的保险杠加强梁，其包括梁，所述梁具有一定长度和多个横向横截面形状，其中，在梁的中心附近的至少一个横截面形状限定最大的横截面形状，并且其它的横截面形状仅为最大的横截面形状的一部分，使得在梁的端部附近的第一横截面形状提供第一弯曲力矩并且在梁的中心处的第二横截面形状提供小于第一弯曲力矩的第二弯曲力矩；和在梁的端部上的车辆-框架-接合安装件。

在本发明的另一方面中，一种方法，其包括如下步骤：提供具有非均匀边缘的坯件；和形成坯件以形成梁，所述梁具有一定长度和端部以及在沿着长度的多个位置处的横向横截面形状，所述横向横截面形状包括在梁的端部附近的提供第一弯曲力矩的第一横截面形状和在梁的中心处的提供不同于第一弯曲力矩的第二弯曲力矩的第二横截面形状，并且还包括在端部和中心之间的中间横截面形状，所述中间横截面形状具有在第一弯曲力矩和第二弯曲力矩之间的中间弯曲力矩。所述方法还包括将车辆安装件附接至梁的端部。

在本发明的另一方面中，一种装置，其包括具有修整设备的坯件形成设备，以便形成具有非均匀性的坯件；和成形设备，所述成形设备由坯件形成梁，所述梁具有一定长度和在梁的端部处的安装件以及在沿着长度的多个位置处的横向横截面形状，所述横向横截面形状包括在梁的端部附近的提供第一弯曲力矩的第一横截面形状和在梁的中心处的提供不同于第一弯曲力矩的第二弯曲力矩的第二横截面形状，并且还包括在端部和中心之间的中间横截面形状，所述中间横截面形状具有在第一弯曲力矩和第二弯曲力矩之间的中间弯曲力矩。

在本发明的另一方面中，一种方法，其包括如下步骤：辊轧成形材料条带以便形成第一梁，所述第一梁具有一定长度和端部以及沿着长度的恒定的横向横截面形状；和从第一梁二次去除不想要的材料以便形成改进的梁，所述改进的梁在沿着长度的特定位置处具有不同的横向横截面形状，其中，所述不同的横向横截面形状中的每一个在特定位置处提供期望的梁扭转强度和梁弯曲强度。

在本发明的另一方面中，一种方法，其包括如下步骤：辊轧成形材料条带以形成第一梁，所述第一梁具有一定长度和端部以及沿着长度的恒定的横向横截面形状；提供激光设备，并且产生激光，以便从第一梁选择性地切除不想要的材料以形成改进的梁，所述改进的梁在沿着长度的特定位置处具有不同的横向横截面形状，其中，所述不同的横向横截面形状中的每一个在特定位置处提供期望的梁扭转强度和梁弯曲强度。

在本发明的另一方面中，一种方法，其包括如下步骤：辊轧成形材料条带以形成第一梁，所述第一梁具有一定长度和端部以及沿着长度的恒定的横向横截面形状；和从第一梁的端部二次去除不想要的材料以形成改进的梁，所述改进的梁在沿着长度的特定位置处具有不同的横向横截面形状，其中，所述不同的横向横截面形状中的每一个在特定位置处提供期望的梁扭转强度和梁弯曲强度。