專(zhuān)利名稱(chēng)：可變厚度管狀門(mén)梁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車(chē)輛門(mén)梁(doorbeams)。
背景技術(shù)：
車(chē)輛門(mén)梁廣泛應(yīng)用在汽車(chē)工業(yè)中以增強(qiáng)車(chē)門(mén)的沖擊強(qiáng)度并由此提高安全性。車(chē)輛生產(chǎn)者希望車(chē)輛對(duì)乘客安全并能提高燃料的效率。因此，門(mén)梁必須在抗沖擊強(qiáng)度和減重以增加燃料的效率之間來(lái)權(quán)衡利弊。
一種增強(qiáng)梁的強(qiáng)度的方法是增加制梁材料的厚度。這增加了乘客的安全性但是也增加了梁的重量，由此降低了燃料的效率。
增加梁的強(qiáng)度的另外一種技術(shù)是如1994年1月11日授予克雷普爾(Klippel)的美國(guó)專(zhuān)利5,277,469中說(shuō)明的那樣在門(mén)梁上增加額外的金屬加強(qiáng)件。這些加強(qiáng)措施增加了梁的重量。而且這些加強(qiáng)措施也增加了制造梁的復(fù)雜性、成本和所需的勞力。
增強(qiáng)梁的強(qiáng)度另外一種技術(shù)是使用重量輕、強(qiáng)度高的合金來(lái)制造門(mén)梁。盡管這些合金相對(duì)較輕，但是它們卻價(jià)格不菲。增強(qiáng)梁強(qiáng)度的另外一種技術(shù)是使用諸如鋁的輕型材料來(lái)制造整個(gè)梁并具有相對(duì)較厚的橫截面和壁厚。此方法消除了大部分的重量減輕。這些梁制造起來(lái)也很困難并價(jià)格昂貴，較難適用于不同的門(mén)之間和很難安裝在輪廓狹窄的門(mén)之內(nèi)。
其它的方法還包括使用特制的幾何截面形狀來(lái)制造門(mén)梁，諸如2000年2月1日授予克萊恩等的美國(guó)專(zhuān)利6,020,039中的梯形、橢圓形。其它的梁采用復(fù)合材料填充企圖增強(qiáng)沖擊強(qiáng)度。所有這些梁制造困難、價(jià)格昂貴并耗時(shí)。它們也非常難適用于不同的車(chē)輛的構(gòu)造和模型中。

發(fā)明內(nèi)容
前述提及的問(wèn)題在本發(fā)明中得以克服，其中整體的門(mén)梁由在其橫向范圍上具有變化厚度的輪廓截面的連續(xù)軋件(stock)腹板軋制或輥壓而成。更具體而言，梁腹板(web)沿其寬度方向具有至少兩個(gè)不同厚度的軋件；梁腹板被軋制為管狀并沿著最終形成的接縫焊接。
本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比具有很多優(yōu)點(diǎn)。第一，梁在需要增加乘客安全的地方提供較厚的壁，而在別的地方提供薄壁以減輕重量。第二，整個(gè)梁可作為單件或整體制造而不用額外的部件、昂貴的合金、復(fù)合填充材料或者特殊的橫截面。結(jié)果，梁就相對(duì)節(jié)省勞力和便宜，而同時(shí)提供必須的強(qiáng)度和所需的重量。梁也可以通過(guò)改變最終的軋制段的總體長(zhǎng)度很容易適于車(chē)輛之間。
本發(fā)明的這些和其它目標(biāo)、優(yōu)點(diǎn)以及特征將在參照優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明和附圖變得更加容易理解。


圖1顯示的是安裝在門(mén)內(nèi)的門(mén)梁的透視圖，其部分剖開(kāi)；圖2顯示的是制造門(mén)梁的梁腹板軋件的透視圖；圖3顯示的是由圖2中梁腹板軋件形成的門(mén)梁的截面圖；圖4顯示的是在制造可選門(mén)梁中使用的可選梁腹板軋件的透視圖；圖5顯示的是由圖4中的梁腹板軋件制造的可選門(mén)梁的截面圖；圖6顯示的是在制造第二可選門(mén)梁中所使用的第二可選梁腹板軋件的透視圖；圖7顯示的是由圖6中金屬軋件形成的第二可選門(mén)梁的截面圖；圖8顯示的是在制造第三可選門(mén)梁中使用的第三可選梁腹板軋件的透視圖；圖9顯示的是由圖8中金屬軋件形成的第三可選門(mén)梁的端視圖；圖10顯示的是在制造第四可選實(shí)施例中使用的第四可選梁腹板軋件的透視圖；圖11顯示的是由圖10中梁腹板軋件形成的管狀梁的縱向剖面圖。
具體實(shí)施例方式
通過(guò)公開(kāi)，而不是限制，在圖1-3中說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造的管狀門(mén)梁并一般以10表示。
I.門(mén)梁的結(jié)構(gòu)門(mén)梁10由梁腹板軋件或腹板材料(web stock)40形成并一般包括中間段20和末段30。中間段20和末段30互聯(lián)，末端30將門(mén)梁10固定在門(mén)100中，如圖1所示。
梁腹板軋件40包括相對(duì)側(cè)邊50，如圖2和圖4中所示。在優(yōu)選實(shí)施例中，梁腹板軋件40由鹽鎂礬鋼(martinsitic steel)(即鹽鎂礬/martinsite)制造，諸如Inland M220超高強(qiáng)度低合金鋼。當(dāng)然，任何其它具有符合門(mén)梁性能要求的合適性質(zhì)的材料都可以使用。邊50一般為直線形并彼此均勻間隔，以允許梁腹板軋件40具有一致的寬度。梁腹板軋件40可以包括變化厚度的剖面，但是后面描述的優(yōu)選實(shí)施例是具有第一和第二厚度42、44的梁腹板軋件40，盡管在一些實(shí)施例中可以使用多于兩個(gè)厚度(沒(méi)有說(shuō)明)。第一和第二厚度42、44的位置可以變化，但是在優(yōu)選實(shí)施例中，第二厚度44大約介于邊50之間的中部，如圖2所示。第一和第二厚度42、44的之間的厚度剖面可以迅速或者逐漸變化。變化的類(lèi)型可以基于第一和第二厚度42、44的位置?？梢赃x擇變化的類(lèi)型以保證梁在任何給定點(diǎn)不比所需的厚度厚，由此允許重量和沖擊強(qiáng)度之間的理想平衡。
梁腹板軋件40被軋制或卷為管狀，并形成門(mén)梁10。管狀形狀的橫截面一般包括變化厚度的周向剖面，相對(duì)和梁腹板軋件40的變化厚度剖面成比例，并被軋制或卷為管狀形狀。
梁腹板軋件40一般被軋制為連續(xù)的管狀形狀，所述管狀形狀然后形成門(mén)梁10。門(mén)梁10通常包括中間段20和末段部分30。在一些實(shí)施例中，形成的梁10可以不具有末端部分。
所形成的中間段20包括第一厚度22、第二厚度24和接縫26。第一厚度22和第二厚度24是軋制成管狀形狀的梁腹板軋件40的第一厚度42和第二厚度44。第一厚度22和第二厚度24如圖3和圖5所示在門(mén)梁10上大致相對(duì)的位置，但是可以位于梁上的幾乎任何位置，并具有變化的厚度。厚度的位置基于梁腹板軋件40的各厚度位置。當(dāng)然，梁腹板軋件上的任何第三厚度和/或者額外的第二厚度將相稱(chēng)地顯示在梁10上。
接縫26可以位于梁10的任何位置上，但是為了制造的方便優(yōu)選地位于如圖3、5所示的位置上，大約位于第一或者第二厚度22和24的中部。在優(yōu)選實(shí)施例中，接縫26為焊接縫。
末端部分30通常是自中間段20的末端形成的支架。末端部分30在該技術(shù)領(lǐng)域中一般廣為人知，并可形成任何形狀或者尺寸以連接到各種門(mén)100上。所形成的梁100也可以不具有末端支架(未說(shuō)明)，例如，形成為使用夾具、緊固件、焊接或者其它手段連接到門(mén)100的長(zhǎng)中間段20。為了制造方便，末端部分30可以包括變化的厚度。厚度變化可以增加末端支架30的強(qiáng)度的同時(shí)節(jié)省重量。
II.制造方法門(mén)梁10開(kāi)始是包括第一和第二厚度42、44的梁腹板軋件/梁腹板件40，這可從圖2和圖4中看出。在優(yōu)選實(shí)施例中，形成梁腹板軋件40的同時(shí)，形成第一和第二厚度42、44。當(dāng)然，第一和第二厚度42、44可以在梁腹板軋件40將自己包圍成管狀形狀之前的任何其它時(shí)間形成。第一和第二厚度42、44可以通過(guò)軋制、沖壓或者任何其它工藝來(lái)形成。在優(yōu)選實(shí)施例中，梁腹板軋件40從連續(xù)梁腹板軋件40形成為連續(xù)的梁、切割至所需長(zhǎng)度、并形成單個(gè)門(mén)梁10。連續(xù)的梁腹板軋件40也可以被形成為單個(gè)金屬板(未示出)，然后形成門(mén)梁10或者梁腹板軋件可以作為獨(dú)立的金屬板/坯件制造，所述獨(dú)立的金屬板然后被形成門(mén)梁10。
梁10然后沿著接縫26焊接。優(yōu)選的焊接機(jī)為激光焊接機(jī)以獲取較高的焊接質(zhì)量，但是也可以使用其它合適的焊接技術(shù)。在梁被焊接之前或者之后，形成末端支架30。形成末端支架的方法在本技術(shù)領(lǐng)域中廣為人知。末端支架30也可以通過(guò)焊接、緊固件、或者任何其它手段來(lái)連接。
III.可選實(shí)施例圖4和圖5顯示了所述梁腹板軋件40的第一可選實(shí)施例，以及門(mén)梁10的截面圖。在此可選實(shí)施例中，梁腹板軋件40在靠近側(cè)邊50形成具有比中間更大的厚度。因此，接縫26就沿著更大厚度的區(qū)域。
圖6和圖7顯示了門(mén)梁10的第二可選實(shí)施例。在此可選實(shí)施例中，梁腹板軋件40包括基部軋件/基部件48，其中至少一個(gè)金屬條46連接到大致基部軋件48的中間?；寇埣?8形成第一厚度42。金屬條46和基部軋件48組合形成第二厚度44。在優(yōu)選實(shí)施例中，金屬條46通過(guò)焊接連接到基部軋件48。焊接的方法可以包括激光焊接、電阻焊接、電子束焊接或者任何其它合適的焊接裝置來(lái)將金屬條或者多個(gè)金屬條46連接到基部軋件48。額外的點(diǎn)焊54可以進(jìn)一步固定金屬條46，如圖6和圖8中所示。
圖8和圖9顯示的是門(mén)梁10的第三可選實(shí)施例。第三可選實(shí)施例和第二可選實(shí)施例相似，除了金屬條46位于靠近每個(gè)側(cè)邊50之外。當(dāng)然，很明顯金屬條46可以位于基部軋件50的任何位置上。金屬條46的實(shí)際放置位置并不關(guān)鍵，只要當(dāng)梁10被添加到門(mén)100，需要額外厚度的區(qū)域被放置以提供抗沖擊的最大強(qiáng)度。這種定位也可以在末端支架30被形成時(shí)設(shè)置，或者在梁被安裝到門(mén)100中時(shí)設(shè)置。
圖10和圖11顯示了門(mén)梁10的第四可選實(shí)施例。在第四可選實(shí)施例中，所形成的門(mén)梁10具有高強(qiáng)度中間部分20和較輕的末端部分30，如圖11中所示。梁腹板軋件40根據(jù)上述優(yōu)選實(shí)施例形成。在第四可選實(shí)施例中的梁腹板軋件40和優(yōu)選實(shí)施例中的區(qū)別是第四可選實(shí)施例中的梁腹板軋件40在相對(duì)側(cè)邊之間具有更大的距離。大致垂直于相對(duì)的側(cè)邊50，梁腹板軋件40被切割為金屬板/金屬坯件52。金屬板52的寬度大約為門(mén)梁10的中間段20的周長(zhǎng)。門(mén)梁10的長(zhǎng)度大約為梁腹板軋件40側(cè)邊50之間的寬度。梁腹板軋件40被軋制/卷為門(mén)梁，如圖11中所示。
對(duì)第四可選實(shí)施例的變化應(yīng)該比較明顯。例如，改變梁腹板軋件40的第一和第二厚度42、44的比例可以很容易改變中間段20和末端支架30的比例。如果梁腹板軋件40如同第二可選實(shí)施例中那樣形成，第二厚度44位于靠近邊50，而第一厚度42位于靠近中間的位置，梁10也可以形成較輕的中間部分30和高強(qiáng)度的末端部分30。
本發(fā)明可以用于產(chǎn)生一個(gè)寬而且確實(shí)是無(wú)限種較輕但是高強(qiáng)度的管狀門(mén)梁10，所述門(mén)梁10只在需要平衡強(qiáng)度和重量時(shí)進(jìn)行加固。本發(fā)明形成改良的門(mén)梁10，所述門(mén)梁10可以以較低的成本生產(chǎn)并具有增強(qiáng)的強(qiáng)度和減少的重量。
上述對(duì)本發(fā)明的這些優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明。在不背離本發(fā)明的精神和本發(fā)明中所附的權(quán)利要求中所限定的更廣泛的方面時(shí)可以進(jìn)行不同的改動(dòng)和變化，這將根據(jù)專(zhuān)利法的原理包括等同的規(guī)則來(lái)進(jìn)行解釋。
權(quán)利要求
1.一種門(mén)梁包括可變形梁腹板，所述梁腹板自身閉合為管，所述管具有包括第一區(qū)域和第二區(qū)域的橫截面，所述第一和第二區(qū)域具有不同的厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的門(mén)梁，其特征在于，所述可變形梁腹板包括相對(duì)側(cè)邊，所述側(cè)邊在所述管上連接形成接縫。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的門(mén)梁，其特征在于，所述接縫為焊縫。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的門(mén)梁，其特征在于，所述管包括中間部分和連接部分，所述中間部分包括具有所述第一厚度和所述第二厚度的所述閉合結(jié)構(gòu)。
5.一種管狀物體包括可變形梁腹板，所述梁腹板自身閉合形成管，所述管包括第一周向區(qū)域和第二周向區(qū)域，所述第一和第二周向區(qū)域具有不同的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的管狀物體，其特征在于，所述可變形梁腹板包括側(cè)邊，所述側(cè)邊在所述管上連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的管狀物體，其特征在于，所述連接的側(cè)邊是焊接的。
8.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的管狀物體，其特征在于，所述可變形梁腹板包括基部和至少一個(gè)連接到所述基部的條，所述基部形成所述第一厚度，所述基部和所述金屬條形成所述第二厚度。
9.一種門(mén)梁，包括包括中間段和末端部分的管，所述中間段自身閉合并具有包括第一周向區(qū)域和第二周向區(qū)域的橫截面，所述第一周向區(qū)域和第二周向區(qū)域具有不同的厚度，所述管由具有在所述中間段連接的相對(duì)側(cè)邊的可變形梁腹板形成，所述中間段包括相對(duì)末端，所述末端部分連接到所述相對(duì)末端。
10.根據(jù)權(quán)利要求9中所述的門(mén)梁，其特征在于，所述連接的側(cè)邊是焊接的。
11.根據(jù)權(quán)利要求11中所述的門(mén)梁，其特征在于，所述可變形梁腹板包括長(zhǎng)基部和長(zhǎng)條，所述條比所述基部窄，所述基部和所述條連接形成所述第二厚度，所述基部形成所述第一厚度。
12.一種形成門(mén)梁的方法，包括步驟使橫向范圍具有不同厚度區(qū)域的連續(xù)可變形梁腹板前進(jìn)；以及將梁腹板形成管。
13.根據(jù)權(quán)利要求12中所述的方法，包括連接所述連續(xù)可變形梁腹板邊的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求13中所述的方法，其特征在于，所述連接步驟包括將相對(duì)側(cè)邊焊接在一起。
15.一種形成管狀物體的方法，包括步驟使具有側(cè)邊和在側(cè)邊之間具有不同厚度區(qū)域的可變形梁腹板前進(jìn)；以及將梁腹板形成大體管狀形狀。
16.根據(jù)權(quán)利要求15中所述的方法，其特征在于，包括將所述管切割為一定長(zhǎng)度。
17.根據(jù)權(quán)利要求15中所述的方法，其特征在于，形成大體管狀形狀的所述步驟包括連接所述側(cè)邊的步驟。
18.一種形成管狀物體的方法，包括步驟使具有相對(duì)側(cè)邊和在側(cè)邊之間具有不同厚度區(qū)域的可變形梁腹板前進(jìn)；從所述可變形梁腹板切割毛坯；以及將毛坯形成大體管狀形狀。
19.根據(jù)權(quán)利要求18中所述的方法，包括從所述管狀形狀形成末端支架，所述末端支架通過(guò)中間段互連，所述末端支架和所述中間段具有不同的厚度。
全文摘要
一種制造具有增強(qiáng)的抗沖擊強(qiáng)度和減小的重量的方法。門(mén)梁從具有相對(duì)側(cè)邊并在其間具有變化厚度的連續(xù)金屬梁腹板形成。軋件被軋制為管狀形狀，側(cè)邊被焊接在一起。由此得出的梁需要在重量和強(qiáng)度之間平衡時(shí)提供額外的加強(qiáng)材料。
文檔編號(hào)B60J5/00GK1516651SQ02811873
公開(kāi)日2004年7月28日 申請(qǐng)日期2002年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月6日
發(fā)明者瑞納·B·尼斯, 邁爾文·J·古拉斯, J 古拉斯, 瑞納 B 尼斯 申請(qǐng)人:施珀公司