专利名称：聚合物增强的金属顶部弓梁的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及用于减少机动车的噪声和振动的顶部弓梁。更特别而言，顶部弓梁包括本体和多个肋，每个肋具有特别的厚度。
背景技术：
在工业、商业和住宅应用中使用的物体具有振动并产生不希望有的噪声的趋势。例如洗碗机、洗衣机和衣物干燥机之类的家用器具通常由不锈钢结合其他金属和塑料制造。使用时，这些器具倾向于产生很高的噪声和振动，它们在金属中回响，是在商业上不希望有的。机动车，与家用器具类似，通常也是由金属和塑料制造。因此，机动车也倾向于产生在金属和塑料中回响的很高的噪声和振动。为此，在现有技术中众所周知的是研究噪声、振动和刺耳声(“NVH”)，也称为噪声和振动(“N&V”)，既包括机动车内部的又包括机动车外部的。内部NVH相对于由机动车的乘坐者经历的噪声和振动测量，而外部NVH相对于由机动车发出的噪声和振动测量，并且通常包括行驶过的噪声测试。尽管噪声和振动可以容易地测量，但刺耳声是一种主观品质，其通常要么通过“评判团”评估来测量，要么利用提供反应人类主观感觉的结果的分析心理声学工具测量。机动车中的NVH源有许多个,包括发动机、传动系统、轮胎触点、框架和结构元件、刹车、路面和风。许多种噪声和振动传输到机动车的框架和结构元件，然后在声学上传播到其驾驶室。这类噪声和振动通常归类为“结构噪声和振动”。其他的噪声和振动是声学上产生的并通过空气路径传播，并且通常归类为“空气噪声和振动”。结构噪声和振动通常通过隔离削弱，而空气噪声和振动通常通过吸收或通过使用屏蔽材料来减小。传统上，有三种主要方法来改进在机动车及其他物体中的NVH。第一种方法包括减少噪声和振动源的强度，例如通过使用消声器或通过改进旋转机构的平衡。第二种方法包括通过使用屏蔽器和/或隔离器阻断噪声和振动传播的路径。第三种方法包括通过使用泡沫噪声吸收器来吸收噪声和振动。其他传统的改进NVH的方式包括使用调和质块阻尼器，使用副车架、平衡活动部件、改进结构的刚性和质量、重新调整排气和吸气、改善隔离器的特征、增加消声或吸收材料和利用有效的噪声控制。尽管这些方法的每一种都可能是有效的，但是它们许多都是成本高昂的，并且不能减轻重量和改善能量效率。实际上，许多这些方法恰好正相反，其增加了重量并降低了能量效率。这相对于目前的美国联邦标准以及所提出的2012美国联邦能量星级要求(Federal Energy Star requirements)和所提出的公司平均燃料经济(Corporate AverageFuel Economy, CAFE)标准是起反作用的,这些标准和要求大大地限制了通常的机动车、家用器具等可以消耗的能量量。许多减少NVH的上述机制与这样的标准和要求是不相适应的。因此，仍然有机会开发在减轻重量和改进能量效率的同时减少在许多不同的物体中的噪声和振动的支撑元件。
发明内容
本发明提供一种顶部弓梁。该顶部弓梁包括本体，本体具有长度和彼此间隔的两个端部。本体包括金属，大体上沿长度具有大约0.25mm到大约2mm的厚度，并且限定底基和从底基延伸的第一边缘和第二边缘。第一边缘和第二边缘及底基的每一个在两个端部之间大体上沿着长度延伸。第一边缘和第二边缘各自横向于底基设置并且大体上沿着长度横向地彼此间隔。顶部弓梁还包括多个肋，所述多个肋具有从大约0.5mm到大约5mm的厚度，并且包括聚合物。所述多个肋设置在第一边缘和第二边缘之间并且联接到本体。在顶部弓梁中的金属和聚合物具有预料不到的协同作用并对在机动车中的噪声、振动和刺耳声产生预料不到的削减作用。金属和聚合物两者的微小厚度减少了顶部弓梁的总质量而同时保持了结构强度和完整性，且同时改进了机动车的燃料经济性和能量效率。总质量的减小惊人地导致机动车中的噪声、振动和刺耳声的减少。
因为通过参考下列的结合附图考虑的详细说明，本发明将得到更好地理解，本发明的其他优点将变得容易领会，图中:图1A是现有技术的顶部弓梁的透视图，该顶部弓梁由钢形成并且不包括任何聚合物；图1B是第二种现有技术的顶部弓梁的透视图，该顶部弓梁与图1A的现有技术的顶部弓梁类似，但是还包括与之连接的尼龙6或金属帽；图2A是包括本发明的顶部弓梁的一个实施例的机动车的框架的透视图；图2B是图2A的机动车的框架的顶视图，图示了本发明的顶部弓梁的顶部组件、侧轨(side rail)元件及其他实施例；图3A是包括以顶部弓梁的各种实施例替代和/或补充的A，B, C支柱和包括设置在B支柱之间的顶部弓梁的一个实施例的机动车的透视图；图3B是包括以顶部弓梁的各种实施例替代和/或补充的A和C支柱和包括设置在A支柱之间的顶部弓梁的另一个实施例的机动车的透视图；图3C是以顶部弓梁的各种实施例替代和/或补充的A，B，C及D支柱和包括设置在D支柱之间的顶部弓梁的又一个实施例的机动车的透视图；图4A是本发明的顶部弓梁的一个实施例的透视图，包括第一和第二槽，和以改进的(宽松的)交叉模式设置在第一和第二槽中的多个肋；图4B是本发明的顶部弓梁的另一个实施例的透视图，包括第一和第二槽，和以改进的(宽松的)交叉模式设置在第一和第二槽中的多个肋；图4C是具有大约45°的角度(Θ )的以改进的(宽松的)交叉模式设置的图4A的多个肋的放大视图；图4D是图示了顶部弓梁的本体的厚度(Tl)的图4a的顶部弓梁的侧剖视图；图5A是本发明的顶部弓梁的另一实施例的透视图，包括第一和第二槽，和以改进的(宽松的)交叉模式和以密集的交叉模式两种方式设置在第一和第二槽中的多个肋；图5B是具有大约22.5°的角度(a)的以密集的交叉模式设置的图5A的多个肋的放大视图6A是本发明的顶部弓梁的又一个实施例的透视图，包括脊，第一和第二槽，和大体上垂直于脊设置在第一和第二槽中的多个肋；图6B是图6A的顶部弓梁的变体的透视图；图6C是图6A的顶部弓梁的又一个变体的透视图；图6D是以大约90°的角度(β )大体上垂直于脊设置的图6A的多个肋的放大视图；图7Α是显示了多个肋的宽度(W2)和长度(L2)的本发明的顶部弓梁的另一实施例的侧剖视图；图7Β是图7Α的顶部弓梁的顶视图，图示了多个肋的厚度(Τ2)；图8Α是本发明的顶部弓梁的另一个实施例的透视图，包括第一和第二槽，和以改进的(宽松的)交叉模式设置在第一和第二槽中的多个肋；图8Β是图8Α的顶部弓梁的变体的透视图；图9是本发明的顶部弓梁的另一个实施例的透视图，图示了作为实例表示的前部、中部和后部测量位置；图10是图示了为多个肋的长度的函数的实例的弓梁1-7的Z位移的绝对值之和的线形图；图11是图示了为多个肋的厚度(mm)的函数的实例的弓梁8_12的Z位移的绝对值之和的线形图；图12是图示了为本体的厚度(mm)的函数的实例的弓梁13-25的Z位移的绝对值之和的线形图；图13是图示了为多个肋的厚度(mm)的函数的实例的弓梁26_37的Z位移的绝对值之和的线形图；图14是图示了为多个肋的厚度(mm)的函数的弓梁26_37的重量的线形图；图15是实例的数据汇总表格；和图16是补充图15的另一个表格并陈列了图15的数据，其中实例的弓梁的总的Z位移以递增的顺序排序。
具体实施例方式本发明提供了一种支撑元件，用于减少物体的噪声和振动。物体可以是任何现有技术中已知的，并且还可以还限定为家用器具、商业的、住宅的或工业的结构、机械组件和/或子组件、工具或机动车(24)，包括但不限于汽车例如卡车、大蓬车和轿车、舟、船等。在多种实施例中，物体还可以还地限定为洗碟机、洗衣机和/或衣物干燥机。支撑元件本身可以是现有技术中已知的任何类型，并可以还限定为顶部弓梁
(22)、顶盖、支撑臂或段、汽车的A/B/C和/或D支柱、大梁、厚木板、横杆、椽、壁、物体的外部或内部元件、销、柱、梁、板、拱、壳体、链线、平板、板、±敦、叶片、圆顶、支柱、盖、支脚、地基、粗地板、桁架、底基、顶部、底部或侧部。支撑元件可以具有现有技术中已知的任何截面，包括但不限于矩形截面、方形截面、三角形截面、圆形或椭圆形截面、“I”型截面、“C”型截面、“L”型截面、“T”型截面、“U”型截面或如图4D所示的“W”型截面。支撑元件可以是实心体、中空体，或具有实心截面和空心截面。最一般地，支撑元件进一步限定为顶部弓梁(22)，物体进一步限定为机动车(24)。支撑元件本体:支撑元件具有本体(32)，本体具有顶侧(26)和底侧(28)。本体(32)可以是曲线的或直线的，或者可以包括多个曲线段和直线段。本体(32 )可以是单体式的，例如由单一材料形成，或者可以由两种或更多种材料形成。在多种实施例中，术语“由单一材料形成”指的是本体(32)包括的单一材料超过大约50，55，60，65，70，75，80，85，90或95重量百分比。替代地，本体(32)可以包括大约95到大约100、大约97到大约100、大约99到大约100、或大约100重量百分比的单一材料。本体(32) —般包括金属。金属可以包括但不限于钢、铝、不锈钢、铁、含铁的金属、碱金属、贵重金属、过渡金属、其合金和它们的组合。本体(32)可以主要包括金属或由金属组成。在多种实施例中，如果本体(32 )主要包括金属，本体(32 )通常不会包括聚合物，除了钢、铝、不锈钢、铁等之外的金属。在其他的实施例中，本体(32)主要包括钢、铝、铁和/或不锈钢，并且通常不会包括其他类型的金属或聚合物。在另一个实施例中，本体(32)主要包括钢和铁。在又一个实施例中，本体(32)主要包括钢、不锈钢、铁和铝。本体(32)可以通过镀锌、涂漆或其他的防腐方法来防止腐蚀。本体(32)具有长度(L1)，宽度(W1)，和厚度(T1)，并具有通常沿着长度(L1)或者大体上沿着长度(L1)彼此间隔的两个端部(30)，如图中所示。本体(32)可以具有任何长度(L1)和宽度(W1X在多种实施例中，本体(32)具有的长度(L1)为大约I英寸至大约I英尺、大约I到10英尺、大约2至7英尺、大约3至5英尺、大约3至6英尺或大约4至5英尺。在其他的实施例中，本体(32)具有的宽度(W1)为大约0.1至12英寸、大约2至6英寸、大约3至4英寸、大约1/2至大约I英尺、大约I至5英尺、大约2至4英尺，或从大约2至3英尺。替代地，如果支撑元件在一结构或大物体中使用，本体(32)具有的长度(L1)和/或宽度(W1)可以大于大约5，10，20，30，40或50英尺，或甚至更大。本体(32)的厚度(T1)可以是恒定的或者可以是变化的，通常沿着长度(L1)或大体上沿着长度(L1)为大约0.25mm到大约2mm。在多种实施例中，本体(32)具有的厚度(T1)是恒定的或者可以是变化的，大体上沿着长度(L1)为大约0.25mm到大约0.55mm，大约
0.50mm到大约0.75mm,大约0.75mm到大约Imm,大约Imm到大约1.25mm,大约1.25mm到大约1.50mm,大约1.50mm到大约1.75mm,大约1.75mm到大约2mm,大约Imm到大约2mm,大约
1.5mm到大约2mm,或大约0.5mm到大约1mm。当然,应当理解的是,本体(32)可以具有任意的长度(L1)、厚度(T1)、或宽度(W1)，或全部或部分数值在上述范围之内的任意长度/厚度/宽度范围。长度/厚度/宽度的任意一个或多个可以变化± 1，2，43，4，5，10，15，20 + %
坐寸ο支撑元件的节段:除本体(32)之外，支撑元件还包括设置到本体(32)上或者设置到本体(32)中的一个或多个节段(例如肋(44))，以有助于减少物体的噪声和振动。每个节段可以独立地为曲线的或者直线的，或者包括多个曲线段和直线段。每个节段可以独立地是单体式的，例如由单一材料形成，或者可以由两种或更多种材料形成。每个节段也可以独立地包括一种金属，其可以与上述的金属相同或不同，和/或可以包括聚合物。一个或多个节段可以是单体式的，而其他的节段可以由两种或更多种材料形成。
在多种实施例中，术语“由一种材料形成”指的是一个或多个节段独立地包括的单一材料超过大约50，55，60，65，70，75，80，85，90或95重量百分比。替代地，每个节段可以独立地包括大约95到大约100、大约97到大约100、大约99到大约100、或大约100重量百分比的单一材料。在上面首次介绍的聚合物可以是现有技术中已知的任何聚合物，并且可以包括一种或多种热塑性聚合物、热固性聚合物、尼龙、聚苯乙烯、聚氯乙烯、橡胶、和/或一种或多种聚对苯二甲酸乙二醇酯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯等。在多种实施例中，聚合物进一步限定为一种或多种尼龙6，尼龙6/6和/或尼龙6/66。在其他的实施例中，聚合物进一步限定为聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和/或聚丙烯(PP)。在一个实施例中，聚合物是从尼龙6、PBT、PP及其组合的组中选出的。在另外他的实施例中，聚合物包括、主要包括从以下的组中选出的聚合物、或者由从以下的组中选出的聚合物组成:聚烯烃，聚酯，聚酰胺，高分子物，工程聚合物，塑料及其组合。在其他的实施例中，聚合物包括、主要包括从以下的组中选出的聚合物、或者由从以下的组中选出的聚合物组成:聚烯烃，聚酯，聚酰胺，工程聚合物，塑料及其组合。在另外的实施例中，聚合物包括、主要包括从以下的组中选出的聚合物、或者由从以下的组中选出的聚合物组成:聚烯烃，聚酯，聚酰胺及其组合。每个节段可以独立地主要包括聚合物或者由聚合物组成。在多种实施例中，如果一个或多个节段主要包括聚合物，那么每个节段通常不会包括金属。在一个实施例中，一个或多个节段主要包括尼龙6。在另一个实施例中，一个或多个节段主要包括尼龙6和另一种聚合物，例如尼龙6/6，尼龙6/66或热塑性聚合物。在另外的实施例中，一个或多个节段主要包括或包括PBT，PP和/或它们的组合。节段可以通过镀锌、涂漆或其他的防腐方法来防止腐蚀。每个节段也具有长度(L2),宽度(W2)和厚度(T2)。厚度(T2)通常为大约0.5mm到大约5mm。在多种实施例中，该厚度(T2)为大约Imm到大约5mm,大约2mm到大约4mm,大约0.5mm到大约3mm,大约0.5mm到大约0.75mm,大约0.75mm到大约1mm，大约1.75到大约4mm,大约Imm到大约1.25mm,大约1.25mm到大约1.5mm,大约1.5mm到大约1.75mm,大约1.75mm到大约2mm,大约2mm到大约2.25mm,大约2.25mm到大约2.5mm,大约2.5mm到大约2.75mm,大约2.75mm到大约3mm,大约Imm到大约2mm,大约I到3mm,大约1.5mm到大约2mm,大约0.5mm到大约Imm,大约2mm到大约3mm,或大约1.5mm到大约3mm。节段可以具有任意的长度(L2)和宽度(W2)。在多种实施例中，一个或多个节段具有的长度(L2)为大约I到大约100mm，大约I到大约50mm，大约I到大约25mm，大约20到大约40mm,大约20到大约30mm,大约10到大约40mm,大约50到大约100mm,大约I英寸到大约I英尺，大约I到大约10英尺，大约2到大约7英尺，大约3到大约6英尺，或大约4到大约5英尺。在其他的实施例中，一个或多个节段具有的宽度(W2)为大约I到大约100mm，大约I到大约50mm,大约I到大约25mm,大约20到大约40mm,大约20到大约30mm,大约10到大约40mm,大约50到大约100mm,大约0.1到大约12英寸,大约1/2到大约I英尺,大约I到大约5英尺，大约2到大约4英尺，大约2到大约3英尺。替代地，如果支撑元件在一结构或大物体中使用，一个或多个节段具有的长度(L2)和/或宽度(W2)可以大于大约5，10，20，30，40或50英尺，或甚至更大。当然，应当理解的是，一个或多个节段可以具有任意的长度(L2)、厚度(T2)、或宽度(W2)，或全部或部分数值在上述范围之内的任意长度/厚度/宽度范围。长度/厚度/宽度的任意一个或多个可以变化±1，2，3，4，5，10，15，20 + %等。节段通常设置在本体(32)上或者在本体(32)中。最一般地，本体(32)和节段设置为在本体(32)和/或一个或多个节段上的一个或多个接触点(例如在一个或多个节段的顶部、底部和/或一个或多个侧部)相互直接接触。然而，本发明并不限于这样的实施例。本体(32)和一个或多个节段可以彼此联接、连接或相连，或者可以“设置于彼此上”，即使没有直接连接或相连。例如，可以在本体(32)和一个或多个节段之间设置材料，并且节段可以仍然与本体(32)联接、连接或相连。换句话说，即使通过间隙或通过支撑元件的另一个区域或部分分隔，本体(32)和一个或多个节段也可以设置在彼此上。在一个实施例中，本体(32)和一个或多个节段利用粘合剂彼此粘接。替代地，节段可以过包覆成型在本体(32)上或本体(32)周围。用于减少机动车的噪声和振动的支撑元件:在多种实施例中，支撑元件进一步限定为用于减少机动车(24)的噪声和振动(和通常的刺耳声)的支撑元件，如多个附图所示并如上所述。支撑元件还可以进一步限定为用于减少机动车(24)的噪声和振动的顶部弓梁(22)，这也如上所述。在一个实施例中，本体(32)是曲线的，具有如上所述的长度和两个端部(30)，并且包括金属。在该实施例中，本体(32)还大体上沿着长度具有大约0.25mm到大约2mm的厚度。在另一个实施例中，本体(32)限定底基(52)和从底基(52)延伸的第一和第二边缘(34，36)。底基(52)及第一和第二边缘(34，36)各自通常在端部(30)之间大体上沿着长度延伸。第一和第二边缘(34，36 )通常分别横向于底基(52 )设置并且大体上沿着长度彼此横向地间隔。在一个实施例中，底基(52)及第一和第二边缘(34，36)形成“U”型通道。可以设想的是，本体(32)的一部分可以包括第一和第二边缘(34，36)中的一个或两个，而本体的一个或多个其他部分可以不带有第一和第二边缘(34，36)中的一个或两个。在多种实施例中，第一和第二凸缘(54,56)设置为大致分别垂直于第一和第二边缘(34，36)。可设想的是，本体(32)的一部分可以包括第一和第二凸缘(54，56)中的一个或两个，而本体的一个或多个其他部分可以不带有第一和第二凸缘(54，56)中的一个或两个。第一和第二凸缘(54，56)在长度、宽度和厚度上没有特别限制，并且通常延伸本体的长度，具有的宽度为大约I到大约10mm，大约2到大约8mm，大约3到大约7mm，大约4到大约6mm,大约6到大约8mm,大约0.1到大约12英寸,大约1/2到大约I英尺,大约I到大约5英尺，大约2到大约4英尺或大约2到大约3英尺。第一和第二凸缘(54，56)通常也具有与本体(32)相同的厚度。每个第一和第二凸缘(54，56)可以具有彼此相同的尺寸和形状，或者可以具有不同的尺寸和/或形状。当然，应当理解的是，每个第一和第二凸缘(54，56)可以具有任意的厚度/宽度，或者全部和部分数值在上述范围内的任意的厚度/宽度范围。在另一个实施例中，支撑元件包括脊(38 )，所述脊在端部(30 )之间大体上沿着本体(32 )的长度从底基(52 )延伸，从而限定在脊(38 )和第一边缘(34)之间的第一槽(40 )和在脊(38)和第二边缘之间的第二槽。第一和第二槽(40，42)通常在本体(32)的顶侧(26)上。脊(38)通常还限定在本体(32)的底侧(28)上的第三槽(58)。第一、第二和第三槽(40，42，58)通常大体上沿着本体(32)的长度延伸。可设想的是，本体(32)的一部分可以包括第一和第二槽(40，42)中的一个或两个，而本体的一个或多个其他部分可以不带有第一和第二槽(40，42)中的一个或两个。类似地，可设想的是，本体(32)的一部分可以包括第三槽(58)，而本体的一个或多个其他部分可以不带有第三槽(58)。第一，第二和/或第三槽(40，42，58)通常各具有的宽度为大约I到大约100mm，大约I到大约50mm,大约I到大约25mm,大约20到大约40mm,大约20到大约30mm,大约10到大约40mm,大约50到大约100mm,大约I英寸到大约I英尺,大约I到大约10英尺，大约2到大约7英尺，大约3到大约6英尺，或大约4到大约5英尺。第一，第二和第三槽(40，42，58)还通常各具有的厚度为大约I到大约100mm，大约I到大约50mm，大约I到大约25mm，大约20到大约40mm,大约20到大约30mm,大约10到大约40mm,大约50到大约100mm,大约0.1到大约I英寸,大约0.2到大约0.8英寸,大约0.3到大约0.7英寸,大约0.4到大约0.6英寸，大约I到大约12英寸，大约1/2到大约I英尺，大约I到大约5英尺，大约2到大约4英尺,或大约2到大约3英尺。本体(32)，例如脊(38)，还通常具有从其延伸的轴线。在一个实施例中，轴线从其水平地延伸，或者从其近似水平地延伸。在另一个实施例中，轴线近似垂直于本体(32)和/或脊(38)设置。如果本体是曲线的，则轴线可以替代地描述为近似垂直于与曲线形本体
(32)相切的线设置，或者近似垂直于本体(32)本身设置。术语“近似垂直于”描述的是轴线在大约0.1到大约1，2，3，4，5，6，7，8，9或10度的范围从本体垂直地设置。术语“近似水平于”也可以进一步描述为在大约0.1到大约1，2，3，4，5，6，7，8，9或10度的范围内水平。本体(32)，例如脊(38)，还通常具有从其延伸的轴线。在一个实施例中，轴线从其水平地延伸，或者从其近似水平地延伸。在另一个实施例中，轴线近似垂直于本体(32)和/或脊(38)设置。如果本体是曲线的，则轴线可以替代地描述为近似垂直于与曲线形本体
(32)相切的线设置，或者近似垂直于本体(32)本身设置。术语“近似垂直于”描述的是轴线在大约0.1到大约1，2，3，4，5，6，7，8，9或10度的范围从本体垂直地设置。术语“近似水平于”也可以进一步描述为在大约0.1到大约1，2，3，4，5，6，7，8，9或10度的范围内水平。多个肋:用于减少机动车(24)的噪声和振动的支撑元件可以还包括如上所述的一个或多个节段。最一般地，这些节段进一步限定为多个肋(44)。所述多个肋可以包括至少两个或至少三个单独的肋(44)。所述多个肋(44)可以在第一和第二槽(40，42)中的至少一个中设置，也可以在这两者中都设置。替代地，所述多个肋(44)可以描述为设置在第一和第二边缘(34，36)之间。所述多个肋(44)也可以设置在第三槽(58)中，或者是单独地，或者是与设置在第一和/或第二槽(40，42)中的肋结合。在多种实施例中，所述多个肋(44)设置在第一和第二槽(40，42)的一个或两个中，另外的多个肋设置在第三槽(58)中。所述多个肋
(44)可以以与如上所述的节段类似的任何方式进一步限定，或者它们可以与上述的不同。所述多个肋(44)中的一个或多个可以与组成所述多个肋(44)的一个或多个其他的单独的肋(44)不同。例如，组成所述多个肋(44)的一定数量的单独的肋(44)可以具有落入本发明范围内的一定尺寸、大小、方位、组成等，而所述多个肋(44)的其他的单独的肋可以在上述的一个或多个特征方面不同。换句话说，可设想的是，并非所述多个肋(44)中的所有肋(44)需要是一样的或彼此类似。所述多个肋(44)(和/或多个第二组多个肋)可以相对于本体(32)、脊(38)和/或轴线以任何模式设置，包括但不限于方形模式、密集的交叉模式，和改进的(即宽松的)的交叉模式。所述多个肋(44)(和/或第二组多个肋)也可以大致垂直于或横向于本体(32)、脊(38)或轴线设置，不论在本体(32)的顶侧(26)还是底侧(28)上。还可设想的是，所述多个肋(44)(和/或第二组多个肋)可以以上述的任意模式设置在第一、第二和/或第三槽(40,42,58)的一个中，或者以相同或不同的模式设置在其他两个槽的一个或两个中。以宽松的交叉模式设置的所述多个肋(44)(和/或第二组多个肋)通常横向于轴线(即与轴线成一定角度地)设置，但是也可以还或者替代地横向于本体(32)和/或脊(38)设置。然而，该角度通常比与密集的交叉模式相关的角度大。所述多个肋(44)的宽松的交叉模式的非限制的实施例在图4A，4B，4C，8A和8B中示出。如图中所示，所述多个肋(44)以该模式与轴线成一定角度(Θ )设置，该角度近似为45，40到50，35到50，45到85，55到75，或65到75度(±1，2，3，4，5，6，7，8，9或10度)。还可设想的是，以该模式设置的所述多个肋(44)(和/或第二组多个肋)可以描述为成与上述的和/或图中所示的角度互补的一定角度设置，例如以互补的角度横向于脊(38)设置。以密集的交叉模式设置的所述多个肋(44)(和/或第二组多个肋)通常也横向于轴线(即与轴线成一定角度地)设置，但是可以还或者替代地横向于本体(32)和/或脊(38)设置。所述多个肋(44)的密集的交叉模式的非限制性的实施例如如图5A和5B所示。如图所示，以该模式设置的所述多个肋(44)相对于从脊(38)垂直地延伸的轴线成一定角度(α )设置，该角度近似为5到35，10到25，15到20，20到25，或大约22到23度(±1，2，3，4，5，6，7，8，9或10度)还可设想的是，以该模式设置的所述多个肋(44)(和/或第二组多个肋)可以描述为成与上述的和/或图中所示的角度互补的一定角度设置，例如以互补的角度横向于脊(38 )设置。方形模式的(例如在第二和第三槽(42，58)中设置的肋)所述多个肋(44)的非限制性的实施例在图6Α，6Β和6C中示出。通常，以方形模式设置的所述多个肋(44)(和/或第二组多个肋)设置在彼此大致平行的第一和第二槽(40，42)的至少一个中。另外，以该模式设置的所述多个肋(44)通常沿着垂直于本体(32)和/或脊(38)的轴线设置，如图6Α，6Β和6C所示。替代地，所述多个肋(44)(和/或第二组多个肋)可以相对于轴线和/或脊
(38)以近似垂直的角度(β )设置(±1，2，3，4，5，6，7，8，9或10度)。顶部弓梁的另外的非限制性的实施例:在一个实施例中，支撑元件进一步限定为顶部弓梁(22)，其包括本体(32)，本体具有长度和大体上沿着长度彼此间隔的两个端部(30)。本体(32)也包括金属并大体上沿着长度具有0.25mm到2mm的厚度。另外，本体(32)限定底基(52)和从底基(52)延伸的第一和第二边缘(34，36)。底基(52)及第一和第二边缘(34，36)各自在端部(30)之间大体上沿着长度延伸。此外，第一和第二边缘(34，36 )分别设置为横向于底基(52 )并且大体上沿着长度横向地彼此间隔。在该实施例中，顶部弓梁(22)也包括在端部之间大体上沿着本体的长度从底基(52)延伸的脊(38)。脊(38)限定在脊(38)和第一边缘(34)之间的第一槽
(40)和在脊(38)和第二边缘(36)之间的第二槽(42)。在该实施例中，顶部弓梁(22)还包括设置在第一和第二槽(40，42)中的至少一个中的所多个肋(44)。所述多个肋(44)包括聚合物，并可具有0.5mm到5mm的厚度。顶部组件:现在参考一个特别的实施例，物体进一步限定为机动车(24)，例如汽车，具有框架(46)和顶部组件(48)，如图2B中所示。顶部组件(48)可以是可拆除的或永久的，并且可以包括坚固的和/或柔软的节段，还可以是可手动或电动收缩的。顶部组件(48)通常包括一对侧轨元件(50)，侧轨元件彼此横向间隔并且大致平行于机动车(24)的框架(46)设置，如图2B所示。顶部组件(48)通常还包括连接到机动车
(24)的框架(46)的一对支柱，它们彼此横向地间隔并且与所述一对侧轨元件(50)连接。所述对支柱的每一个通常进一步限定为从其延伸的“A”支柱，“B”支柱，“C”支柱和/或“D”支柱，如图2B和3A，3B和3C所示。最一般地，框架(46)包括从其延伸的至少两个”A”支柱和至少两个”C”支柱。通常，一个或多个支柱从框架(46)竖直地(或成一定角度地)延伸，并且连接到侧轨元件(50)。当然，应当理解的是，顶部组件(48)可以包括两个或多于两个的任意的A，B，C和/或D支柱。通常，支撑元件在所述对侧轨元件(50)和所述对支柱之间延伸，例如在“A”支柱，“B”支柱，“C”支柱和/或“D”支柱之间。换句话说，支撑元件通常大致垂直于顶部的侧轨元件(50)在所述一个或多个支柱之间延伸。在这些实施例中，支撑元件通常进一步限定为顶部弓梁(22)，但是并不限制于这种方式。在一个实施例中，支撑元件在“C”支柱之间延伸。在另一个实施例中，支撑元件在“A”支柱之间延伸。还可设想的是，所述对侧轨元件(50)和/或支柱中的一个或多个可以被顶部弓梁的多种实施例替换和/或互补。本发明还提供一种机动车本身，其包括如上所述的顶部弓梁和/或顶部组件。支撑元件，顶部弓梁，和/或顶部组件的每个可以由现有技术中已知的任何方法形成。在一个实施例中，顶部弓梁利用一种方法形成，该方法包括以下的步骤:提供本体
(32)，提供多个肋(44)，和将所述多个肋(44)设置在本体(32)中或在本体(32)上。在另一个实施例中，顶部组件利用一种方法形成，所述方法包括以下的步骤:提供一对侧轨元件，提供一对支柱，提供顶部弓梁，和在一对侧轨元件和一对支柱之间设置顶部弓梁。上述的设置步骤不是特别限制性的。通常，设置的步骤进一步限定为通过粘合、焊接等连接或定位。实例为多个肋的长度的函数的位移之和的评估:根据本发明，形成第一系列的顶部弓梁(弓梁1-7)。弓梁1-7通常包括本体，脊以及第一，第二和第三槽，如上所述。本体具有大约0.75 (mm)的厚度和大约1047mm的长度。脊具有的高度(和第一，第二和第三槽具有的深度)大约为18_。弓梁1-7还包括设置在第一和第二槽中的多个肋。本体包括作为金属的钢，而多个肋包括作为聚合物的尼龙6。还形成了两个控制梁(控制弓梁I和2)，但是这不是根据本发明的。控制弓梁I和2具有与弓梁1-7相同的形状、长度、厚度和高度，并且由相同的钢形成。然而，控制弓梁I不包括任何的多个肋或任何的尼龙6，通常如图1A所示。控制弓梁2不包括任何肋，但是包括设置在弓梁顶部上的450mm尺寸的尼龙6帽，基本上如图1B所示。关于弓梁1-3，多个肋以“方形”模式设置，基本上如图6A，6B和6C中显示。在弓梁1-3中的多个肋的每一个具有大约3.5mm的厚度，且分别具有大约为0.18，0.38和0.58英寸的长度。关于梁4和5，多个肋以“密集的交叉”模式设置，基本上如图5A和5B中显示。在梁4和5中的多个肋的每一个具有大约3.5mm的厚度，且分别具有大约为0.2和0.6英寸的长度。
关于弓梁6和7，多个肋以“宽松的交叉”模式设置，基本上如图4A，4B和4C中显示。在弓梁6和7中的多个肋的每一个具有大约3.5mm的厚度，且分别具有大约为0.19和
0.58英寸的长度。弓梁1-7的每一个利用建模软件(可以从Altair公司商购得，商品名为Hyperfforks)评估，以确定在各个梁上的三个点即前部、中部和后部点的最大的Z位移。前部、中部和后部点的每一个相对于其长度大约位于各个梁的中部，如图9所示。“前部”点大约位于前部边缘位置。“中部”点大约位于中部位置。“后部”点大约位于后部边缘位置。在以下的表格I中列出了 Z位移的计算结果，其中所有的数据单位为_。然后计算在弓梁1-7及控制弓梁I和2中的每个弓梁的前部、中部和后部点的各个最大Z位移的绝对值之和。作为多个肋的长度的函数，与弓梁1-7有关的数据在图10中列出。表格I
权利要求
1.一种顶部弓梁，所述顶部弓梁包括: 本体，该本体具有长度和彼此间隔的两个端部，其中所述本体包括金属，大体上沿着长度具有大约0.25mm到大约2mm的厚度，并限定底基及从所述底基延伸的第一边缘和第二边缘，其中所述第一边缘和第二边缘及所述底基的每一个在所述两个端部之间大体上沿着长度延伸，并且其中所述第一边缘和第二边缘各自横向于所述底基设置且大体上沿着所述长度横向地彼此间隔；和 多个肋，所述多个肋具有大约0.5mm到大约5mm的厚度并且包括聚合物，其中所述多个肋设置在所述第一边缘和第二边缘之间并且与所述本体联接。
2.根据权利要求1所述的顶部弓梁，其中该顶部弓梁还包括脊，所述脊在所述两个端部之间大体上沿着所述本体的所述长度从底基延伸，从而限定了在所述脊和所述第一边缘之间的第一槽和在所述脊和所述第二边缘之间的第二槽，其中所述多个肋设置在所述第一槽和第二槽的至少一个中。
3.根据权利要求2所述的顶部弓梁，其中所述本体具有从其大致垂直地延伸的轴线，其中所述多个肋以大约35到大约85度的角度横向于所述轴线设置。
4.根据权利要求2所述的顶部弓梁，其中所述本体具有从其大致垂直地延伸的轴线，其中所述多个肋以大约5到大约35度的角度横向于所述轴线设置。
5.根据权利要求2所述的顶部弓梁，其中所述本体具有从其大致垂直地延伸的轴线，其中所述多个肋沿着所述轴线设置。
6.根据权利要求2至5中的任一项所述的顶部弓梁，其中所述脊还限定了在所述本体的底侧上的第三槽，并且其中第二组多个肋设置在所述第三槽中。
7.根据权利要求7所 述的顶部弓梁，其中所述本体具有从其大致垂直地延伸的轴线，其中所述第二组多个肋的每一个以大约35到大约85度的角度横向于所述轴线设置。
8.根据权利要求6所述的顶部弓梁，其中所述本体具有从其大致垂直地延伸的轴线，其中所述第二组多个肋的每一个以大约5到大约35度的角度横向于所述轴线设置。
9.根据权利要求6所述的顶部弓梁，其中所述本体具有从其大致垂直地延伸的轴线，其中所述第二组多个肋的每一个沿着所述轴线设置。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的顶部弓梁，其中所述聚合物还进一步限定为尼龙6。
11.根据权利要求1至9中的任一项所述的顶部弓梁，其中所述聚合物还进一步限定为聚对苯二甲酸丁二醇酯。
12.根据权利要求1至9中的任一项所述的顶部弓梁，其中所述聚合物还进一步限定为聚丙烯。
13.一种形成根据权利要求1至12中的任一项所述的顶部弓梁的方法，所述方法包括以下步骤:提供本体，提供多个肋，和在本体内设置多个肋。
14.一种包括根据权利要求1至12中的任一项所述的顶部弓梁的车辆。
15.一种连接到机动车的框架的顶部组件，所述顶部组件包括: 一对侧轨元件，所述侧轨元件彼此横向间隔并且大致平行于所述机动车的所述框架设置； 一对支柱，所述支柱连接到所述机动车的所述框架，该支柱彼此横向间隔，大致垂直于所述机动车的所述框架设置，并且连接至所述一对侧轨元件；和 设置在所述一对侧轨元件和所述一对支柱之间的顶部弓梁，其中所述顶部弓梁包括: 本体，该本体具有长度和彼此间隔的两个端部，其中所述本体包括金属，大体上沿着长度具有大约0.25mm到大约2mm的厚度，并限定底基及从所述底基延伸的第一边缘和第二边缘，其中所述第一边缘和第二边缘及所述底基的每一个在所述两个端部之间大体上沿着长度延伸，并且其中所述第一边缘和第二边缘各自横向于所述底基设置且大体上沿着所述长度横向地彼此间隔；和多个肋，所述多个肋具有大约0.5mm到大约5mm的厚度并且包括聚合物，其中所述多个肋设置在所述第一边缘和第二边缘之间并且与所述本体联接。
16.根据权利要求15所述的顶部组件，其 中该顶部弓梁还包括脊，所述脊在所述两个端部之间大体上沿着所述本体的所述长度从底基延伸，从而限定了在所述脊和所述第一边缘之间的第一槽和在所述脊和所述第二边缘之间的第二槽，其中所述多个肋设置在所述第一槽和第二槽的至少一个中。
17.根据权利要求16所述的顶部组件，其中所述本体具有从其大致垂直地延伸的轴线，其中所述多个肋以大约35到大约85度的角度横向于所述轴线设置。
18.根据权利要求16所述的顶部组件，其中所述本体具有从其大致垂直地延伸的轴线，其中所述多个肋以大约5到大约35度的角度横向于所述轴线设置。
19.根据权利要求16所述的顶部组件，其中所述本体具有从其大致垂直地延伸的轴线，其中所述多个肋沿着所述轴线设置。
20.根据权利要求15至19中的任一项所述的顶部组件，其中所述脊还限定了在所述本体的底侧上的第三槽，并且其中第二组多个肋设置在所述第三槽中。
21.根据权利要求20所述的顶部组件，其中所述本体具有从其大致垂直地延伸的轴线，其中所述第二组多个肋的每一个以大约35到大约85度的角度横向于所述轴线设置。
22.根据权利要求20所述的顶部组件，其中所述本体具有从其大致垂直地延伸的轴线，其中所述第二组多个肋的每一个以大约5到大约35度的角度横向于所述轴线设置。
23.根据权利要求20所述的顶部组件，其中所述本体具有从其大致垂直地延伸的轴线，其中所述第二组多个肋的每一个沿着所述轴线设置。
24.根据权利要求15至23中的任一项所述的顶部组件，其中所述聚合物还进一步限定为尼龙6。
25.根据权利要求15至23中的任一项所述的顶部组件，其中所述聚合物还进一步限定为聚对苯二甲酸丁二醇酯。
26.根据权利要求15至23中的任一项所述的顶部组件，其中所述聚合物还进一步限定为聚丙細。
27.一种形成根据权利要求15至26中的任一项所述的顶部组件的方法，所述方法包括以下的步骤:提供一对侧轨元件，提供一对支柱，提供顶部弓梁，和在所述一对侧轨元件和所述一对支柱之间设置顶部弓梁。
28.—种包括根据权利要求15至26中的任一项所述的顶部组件的车辆。
全文摘要
顶部弓梁(22)减少机动车的噪声和振动，其包括本体，本体具有长度和彼此间隔的两个端部。本体还包括金属并大体上沿着长度具有大约0.25mm到大约2mm的厚度。此外，本体限定底基及从所述底基延伸的第一边缘和第二边缘。第一边缘(34)和第二边缘(36)及底基的每一个在本体的端部之间大体上沿着长度延伸。第一边缘和第二边缘分别设置为横向于底基并且大体上沿着长度横向地彼此间隔。顶部弓梁还包括多个肋。多个肋(44)具有大约0.5mm到大约5mm的厚度并包括聚合物。多个肋设置在第一边缘和第二边缘之间并联接至本体。
文档编号B62D25/06GK103209883SQ201180053520
公开日2013年7月17日 申请日期2011年9月22日 优先权日2010年9月22日
发明者D·克鲁格, F·A·艾尔-克哈提布, M·张 申请人:巴斯夫欧洲公司