用于车辆的二十八角加强元件的制作方法

本公开总体上涉及一种用于车身或其他结构的加强元件。本公开更具体地涉及一种具有二十八角横截面的加强元件以及包括具有二十八角横截面的加强元件的机动车辆。

背景技术：

对于车辆加强元件，期望的是最大化碰撞能量吸收和抗弯性能，同时最小化加强元件的每单位长度的质量。碰撞能量吸收可以例如通过确保加强元件一旦经受沿着加强元件的纵向轴线的碰撞就大体上沿着该轴线压缩而被最大化。这样的纵向压缩可以被称为加强元件的稳定的轴向压入(axialcrush)。

当在加强元件上施加压缩力时，例如，由于正面碰撞载荷造成的在车辆的前纵梁或发动机舱中的其它加强元件上的力，加强元件可以在纵向方向上压入以吸收碰撞的能量。另外，当在加强元件上施加弯曲力时，例如由于侧面碰撞载荷造成的在车辆前纵梁、b柱或其他加强元件上的力，加强元件可以弯曲以吸收碰撞的能量。

常规的加强元件依赖于增加边和/或角部的厚度和硬度来改善抗压强度。然而，这样的增加的厚度和硬度增加了加强元件的重量并且降低了制造可行性。期望的是，提供一种加强组件，该加强组件被配置为实现与由增厚的边和/或角部所提供的相同或类似的强度增加，同时最小化元件的每单位长度的质量，并且保持高的制造可行性。

进一步期望的是，提供一种加强元件，当力(例如正面和侧面碰撞力)被施加在该加强元件上时，该加强元件可以实现增强的能量吸收和更稳定的轴向溃缩，同时还节省质量以减轻车辆重量并且满足排放要求。此外，期望的是，提供一种加强元件，当弯曲力被施加在该加强元件上时，该加强元件可以实现改善的能量吸收并且弯曲。另外，期望的是，提供一种加强元件，该加强元件由于在其角上的加工硬化而具有改善的噪声振动粗糙性性能。此外，期望的是，提供一种可调节的加强元件横截面，该可调节的加强元件横截面被配置为实现优于基本多边形设计的强度增加(即，载荷承载和能量吸收)，同时还允许设计的灵活性以满足一系列车辆应用。

技术实现要素：

根据本公开的各种示例性实施例，提供了一种用于机动车辆的加强元件。该加强元件具有包括二十八个角并且包括被布置成形成十六个内角和十二个外角的边的横截面。

根据本公开的另一方面，提供了一种用于机动车辆的加强元件。该加强元件具有包括二十八个角并且包括被布置成形成内角和外角的二十八条边的横截面。横截面的角由在四个连续的内角和三个连续的外角之间交替的角度限定。

根据本公开的另一方面，提供了一种机动车辆。该车辆包括加强元件。该加强元件具有包括二十八个角并且包括被布置成形成十六个内角和十二个外角的边的横截面。

根据本公开的另一方面，提供了一种用于机动车辆的加强元件。该加强元件具有二十八条边和二十八个角。该加强元件的横截面包括中心部分和四个凸角部分。

另外的目的和优点部分将在以下说明书中说明，并且部分根据说明书将是显而易见的，或者可以通过本教导的实践而获得。本公开的目的和优点将通过权利要求书中特别指出的元素和结合来实现和获得。

应当理解的是，前面的总体描述和以下的详细描述都仅是示例性和说明性的，而不是对所要求保护的主题的限制。结合在本说明书中并构成其一部分的附图示出了本公开的示例性实施例，并且与说明书一起用于说明本教导的原理。

附图说明

本教导的至少一些特征和优点将从与其一致的示例性实施例的以下详细描述中变得显而易见，该描述应当参照附图来考虑，附图中：

图1a示出了根据本教导具有包括十六个内角和十二个外角的二十八角横截面的加强元件的剖视图；

图1b示出了如图1a所示具有包括十六个内角和十二个外角的二十八角横截面的加强元件的剖视图，其中标示了各种长度、厚度和角度；

图2a-2b示出了如图1a所示具有包括十六个内角和十二个外角的二十八角横截面的加强元件的第一示例性实施例的俯视图和透视图；

图3a-3b示出了根据本教导具有包括十六个内角和十二个外角的二十八角横截面的加强元件的第二示例性实施例的俯视图和透视图；

图4a-4b示出了根据本教导具有包括十六个内角和十二个外角的二十八角横截面的加强元件的第三示例性实施例的俯视图和透视图；

图5a-5b示出了根据本教导具有包括十六个内角和十二个外角的二十八角横截面的加强元件的第四示例性实施例的俯视图和透视图；

图6a-6b示出了根据本教导具有包括十六个内角和十二个外角的二十八角横截面的加强元件的第五示例性实施例的俯视图和透视图；

图7a-7b示出了根据本教导具有包括十六个内角和十二个外角的二十八角横截面的加强元件的第六示例性实施例的俯视图和透视图；

图8a-8b示出了根据本教导具有包括十六个内角和十二个外角的二十八角横截面的加强元件的第七示例性实施例的俯视图和透视图；

图9示出了具有大体上相同的厚度、大体上纵向长度和沿着具有大体上相同的长度的垂直定向的横向轴线的横截面尺寸的各种横截面的加强元件；

图10示出了图9所示的加强元件的示例性准静态轴向溃缩；

图11示出了图9所示的加强元件的示例性动态压入；

图12是图9所示的示例性加强元件的动态压入力和相关的压入距离的曲线图；

图13是图9所示的示例性加强元件的动态轴向压入能量和相关的轴向压入距离的曲线图；

图14示出了具有多个部件的车辆车架的示例性实施例，该部件可以使用具有包括十六个内角和十二个外角的二十八角横截面的加强元件；以及

图15示出了具有多个部件的车辆上部车身的示例性实施例，该部件可以使用具有包括十六个内角和十二个外角的二十八角横截面的加强元件。

尽管以下详细描述参考示例性说明性实施例，但是其许多替代、修改和变化对于本领域技术人员来说将是显而易见的。因此，意图是所要求保护的主题被宽泛地看待。

具体实施方式

现在将详细参考各种示例性实施例，其示例在附图中示出。各种示例性实施例不旨在限制本公开。相反，本公开旨在覆盖示例性实施例的替代、修改和等同物。在附图和说明书中，类似的元件具有类似的附图标记。应当注意的是，在说明书中单独说明的特征可以以任何技术上有利的方式相互组合并且公开本公开的附加实施例。

本教导预期具有二十八角横截面的加强元件，该二十八角横截面在整个边和角上具有大体上增加的刚度而不像常规加强元件那样增加角内的厚度。本公开的加强元件部分基于例如多种可调参数来设计，该多种可调参数被配置为实现优于基本多边形设计(例如，具有较少或相同数量的边的多边形加强元件横截面)的强度增加(即，载荷承载和能量吸收)，同时还允许设计灵活性以满足一系列车辆应用。

根据本教导，本文所公开的加强元件的形状提供了具有响应于轴向施加的撞击力的稳定的折叠(folding)、减小的压入距离和增强的能量吸收的加强元件。在至少一些实施例中，该形状还改善了加强元件的水分流泄能力(sheddingabilities)，并且允许与其他车辆部件更定制的配合。

当力(例如正面和侧面碰撞力)被施加在加强元件上时，根据本教导的加强元件可以实现增强的能量吸收和更稳定的轴向溃缩。此外，根据本教导的加强元件的边长度和构造和/或内角和外角的角度可以实现与增厚的角类似的(或更大的)强度增加，同时最小化元件的每单位长度的质量并且保持高的制造可行性，因为该元件可以通过冲压、弯曲、压制成型、液压成型、模制、铸造、挤出、均匀或不均匀的轧制成型、机械加工、锻造和/其他已知的制造工艺而形成。这样形成的部分可以经由焊接、铜焊(brazing)、钎焊(soldering)、粘合剂结合、紧固、压入配合或其它已知的连接技术而连接。

根据本教导的加强元件可以包含，例如，钢合金、钛合金、铝合金、镁合金、尼龙、塑料、聚合物、复合材料、纤维增强复合材料、混合材料(即，多种异质材料)、形状记忆材料、泡沫、凝胶或任何其它合适的材料。本领域普通技术人员将理解的是，例如，用于加强元件的材料可以至少部分基于预期应用、强度/重量考虑、成本、封装空间和/或其他设计因素来选择。

根据本教导的具有二十八个角的加强元件100的横截面的示例性实施例在图1a中示出。加强元件100具有二十八条边s1-s28。根据本教导的加强元件的横截面可以包括中心部分和四个凸角部分。中心部分可以由八条边限定，例如，边s2、s3、s9、s10、s16、s17、s23和s24限定加强元件100的横截面的中心部分。每一个凸角部分可以由五条边限定，例如，边s4-s8限定加强元件100的横截面的第一凸角部分，边s11-s15限定其第二凸角部分，边s18-s22限定其第三凸角部分，并且边s1和s25-s28限定其第四凸角部分。

如图1b中所标记的，加强元件100的所示横截面包含具有横截面长度l1-l28和横截面厚度t1-t28的二十八条边s1-s28、具有横截面角度θi1-θi16的十六个内角、以及具有横截面角度θe1-θe12的十二个外角。

二十八边横截面的周长总体上形成包含多个内角和外角的多边形。如本文中所实施和图1a-1b所示的，多边形可以由交替的内角和外角形成，并且特别地，可以通过使四个连续的内角与三个连续外角交替而形成。在四个连续的内角和三个连续的外角之间交替的这种重复图案(即，交替的四内三外(four-in-three-out)构造)导致具有多达四个等分对称平面(bisectingplanesofsymmetry)的横截面。在轴向和对称载荷条件下，具有对称的多边形横截面的加强元件(包括本教导的各种实施例)可以具有比具有包含同等数量的角和边的不对称的多边形横截面的加强元件更好的载荷承载能力和能量吸收能力。此外，具有包含多于两个等分对称平面(例如，三个等分对称平面、四个等分对称平面、或五个或更多个等分对称平面)的对称的多边形横截面的加强元件(包括本教导的各种实施例)可以具有比与具有包含两个或更少个等分对称平面和同等数量的角和边的对称的多边形横截面的加强元件更好的载荷承载能力和能量吸收能力。例如，图1所示的示例性横截面具有四个等分对称平面。然而，如本领域普通技术人员将理解的那样，使用不对称横截面可以提供其他益处：提供使用对称的横截面不能实现的优点。本公开预期的是，根据本教导的二十八边、二十八角横截面可以是对称的或不对称的。

根据加强元件的具体应用和/或所需特征，二十八边、二十八角加强元件的边的横截面长度和边的横截面厚度以及加强元件的内角和外角角度可以改变(即，可以被调节)以实现与常规加强元件横截面相比改善的强度和其他性能特征(例如，折叠模式的稳定性)。改变二十八边、二十八角加强元件的这些特征可以消除对增加的边和/或角厚度的需要。根据本教导的各种示例性实施例，边s1-s28的横截面长度l1-l28、边的横截面厚度t1-t28以及内角的横截面内角角度θi1-θi16和外角的外角角度θe1-θe12可以在一定程度上变化，如本领域技术人员将理解的那样，例如根据车辆内的可用封装空间。

另外，在根据本教导的加强元件中，加强元件的横截面的每一个内角角度θi1-θi16可以在从约30°至约175°的范围内，并且加强元件的横截面的每一个外角角度θe1-θe12可以在从约45°至约175°的范围内。根据本教导，加强元件的横截面的内角角度θi1-θi16可以全部大体上相同，和/或加强元件的横截面的外角角度θe1-θe12可以全部大体上相同。另外，本教导预期一个或多个内角角度θi1-θi16是直角的实施例以及一个或多于一个外角角度θe1-θe12是直角的实施例。附加地或可替代地，本公开预期加强元件的横截面的内角角度θi1-θi16中的至少一些彼此不同并且类似地加强元件的横截面的外角角度θe1-θe12中的至少一些彼此不同这样的实施例。图1b示出了示例性横截面，其中内角角度θi1、θi4、θi5、θi8、θi9、θi12、θi13和θi16为约90°；内角角度θi2、θi7、θi10和θi15为约138°；内角角度θi3、θi6、θi11和θi14为约132°，外角角度θe1、θe3、θe4、θe6、θe7、θe9、θe10,和θe12为约102°；外角角度θe2、θe5、θe8,和θe11为约156°；并且纵横比为约1:1。

在本公开的某些示例性实施例中，例如在机动车辆应用中，例如，加强元件的横截面的每一条边s1-s28的横截面长度l1-l28可以在从约10mm至约250mm的范围内。在其它示例性实施例中，例如在飞机、航天器、船舶或建筑应用中，例如，加强元件的横截面的每一条边s1-s28的横截面长度l1-l28可以更大。图1b示出了示例性横截面，其中边s1、s4、s8、s11、s15、s18、s22和s25的横截面长度l1、l4、l8、l11、l15、l18、l22和l25各自为第一长度，例如27mm；边s2、s3、s9、s10、s16、s17、s23和s24的横截面长度l2、l3、l9、l10、l16、l17、l23和l24各自为第二长度，例如22mm；边s5、s7、s12、s14、s19、s21、s26和s28的横截面长度l5、l7、l12、l14、l19、l21、l26和l28各自为第三长度，例如22mm；并且边s6、s13、s20和s27的横截面长度l6、l13、l20和l27各自为第四长度，例如35mm。

在本公开的某些示例性实施例中，例如在机动车辆应用中，例如，加强元件的横截面的边的厚度t1-t28可以在从约0.6mm至约6.0mm的范围内。在加强元件的其他示例性实施例中，例如在飞机、航天器、船舶或建筑应用中，例如，加强元件的横截面的边的厚度t1-t28可以更大。在一个示例性实施例中，加强元件的每一条边的横截面厚度t1-t28可以为约3.3mm。在另一个示例性实施例中，每一条边的横截面厚度t1-t28可以为约2.3mm。在另一个示例性实施例中，每一条边的横截面厚度t1-t28可以为约2.0mm。在一些示例性实施例中，边的横截面厚度t1-t28与每一条边的角的厚度大体上相同。在一些示例性实施例中，每一个边壁(例如，边壁s201-s228(参见图2a))的横截面厚度t1-t28可以相对于每一个其他侧壁的厚度变化。可替代地或同时，横截面厚度t1-t28可以沿着边s1-s28的相应的横截面长度l1-l28变化。

具有包含十六个内角和十二个外角的二十八角横截面的加强元件200的第一示例性实施例的俯视图和透视图分别在图2a-2b中示出。加强元件200具有二十八个角ci201-ci216和ce201-ce212以及二十八个边壁s201-s228。十六个角是内角ci201-ci216，并且十二个角是外角ce201-ce212。加强元件200还具有第一横向轴线230、第二横向轴线240和纵向轴线250。虽然示出的是其纵向轴线250大体上垂直地定位，但是当加强元件200(以及根据本教导的所有其它各种实施例)被安装在车辆内，加强元件的纵向轴线250可以被大体上水平地定向。

图2a-2b的加强元件200还具有沿着加强元件200的长度从加强元件200的第一端260到第二端270的均匀横截面。另外，每一条边s201-s228的纵向长度ll200大致相同，如图2a-2b所示。还如图所示，对于所有横截面，八个内角中的每一个大体上相同，另外八个内角中的每一个大体上相同，八个外角大体上相同，并且另外四个外角大体上相同。特别地，八个内角角度θi201、θi204、θi205、θi208、θi209、θi212、θi213和θi216中的每一个为约90°；另外八个内角角度θi202、θi203、θi206、θi207、θi210、θi211、θi214,和θi215中的每一个为约135°；八个外角角度θe201、θe203、θe204、θe206、θe207、θe209、θe210和θe212为102°；并且另外四个外角角度θe202、θe205、θe208和θe211为约156°。每一个边壁s201-s228的厚度也大体上相同。

具有包含十六个内角和十二个外角的二十八角横截面的加强元件300的替代示例性实施例的俯视图和透视图分别在图3a-3b中示出。加强元件300的横截面包括中心部分和四个凸角部分。中心部分由八条边限定，例如，边s302、s303、s309、s310、s316、s317、s323和s324限定加强元件300的横截面的中心部分。每一个凸角部分可以由五条边限定，例如，边s304-s308限定加强元件300的横截面的第一凸角部分，边s311-s315限定其第二凸角部分，边s318-s322限定其第三凸角部分，并且边s301和s325-s328限定其第四凸角部分。

加强元件300在几个方面不同于加强元件200。例如，如图3a和3b所示，加强元件的一个或多个边壁可以相对于加强元件的纵向轴线350成角度，以为加强元件300的形状的至少一部分提供锥度。如图3a-3b所示，加强元件300沿其长度从加强元件300的第一端360到加强元件的第二端370成锥形。加强元件300沿其长度以角度α成锥形，角度α可以在从约1°至约65°的范围内。每一个边壁的锥度可以大体上相同，或者不同的边壁可以具有不同的锥度。由于部件封装约束和/或由于将其他部件有效地连接、附接或以其他方式结合到加强元件，成锥形可能是需要的。

在图3a-3b的示例性实施例中，八个内角中的每一个为约90°，另外八个内角中的每一个为约135°，八个外角为约102°，并且另外四个外角为约156°。此外，如图3a-3b所示，加强元件300包括凹陷区域334、335、336和337。每一个凹陷区域334、335、336和337沿着加强元件300的长度从第一端360延伸到第二端370。中心部分和两个凸角部分的边限定沿着加强元件300的长度的每一个凹部。

在图3a-3b所公开的示例性实施例中，当沿着加强元件300的纵向长度的任何横截面截取时，二十八条边中的每一条的横截面长度各自与其他边的横截面长度大致相同。然而，每一条边的横截面长度沿着加强元件300的纵向轴线350从第一端360到第二端370逐渐/递增地增加以提供锥形形状。如上所述，图3a-3b的实施例是示例性的，并且因此具有对根据本教导的加强元件的包含十六个内角和十二个外角的二十八角横截面的边的横截面长度和厚度以及内角和外角的角度的变化的所有预期的实施例在附图中未示出，但是基于本文的教导，对于本领域技术人员来说将是显而易见的。

具有包含十六个内角和十二个外角的二十八角横截面的加强元件400的替代示例性实施例的俯视图和透视图分别在图4a-4b中示出。加强元件400的横截面包括中心部分和四个凸角部分。中心部分由八条边限定，例如，边s402、s403、s409、s410、s416、s417、s423和s424限定加强元件400的横截面的中心部分。每一个凸角部分可以由五条边来限定，例如，边s404-s408限定加强元件400的横截面的第一凸角部分，边s411-s415限定其第二凸角部分，边s418-s422限定其第三凸角部分，并且边s401和s425-s428限定其第四凸角部分。

类似于加强元件200，加强元件400具有沿着加强元件400的长度从加强元件400的第一端460到第二端470的均匀横截面。然而，如图4a-4b所示，加强元件400与加强元件200和300的不同之处在于，沿着横向轴线430、440截取的加强元件的横截面的尺寸/尺寸比不是1:1；而是纵横比为约7:10。图4a-4b示出了具有沿着第一(较小)横向轴线430的第一长度480和沿着第二(较大)横向轴线440的第二长度490的加强元件，其中第二横向轴线440垂直于第一横向轴线430。加强元件的纵横比可以被定义为[第一长度480]：[第二长度490]。在图4a-4b的示例性实施例中，内角角度θi401、θi404、θi405、θi408、θi409、θi412、θi413和θi416不是全部相同，并且内角角度θi402、θi403、θi406、θi407、θi410、θi411、θi414和θi415不是全部相同。特别地，如图4a所示，内角角度θi401、θi408、θi409和θi416具有例如约90°的第一测量值；内角角度θi404、θi405、θi412和θi413具有例如约90°的第二测量值；内角角度θi402、θi407、θi410和θi415具有例如约145°的第三测量值；并且内角角度θi403、θi406、θi411和θi414具有例如约125°的第四测量值。此外，外角角度不是全部相同。特别地，如图4a所示，外角角度θe401、θe403、θe407、θe409具有例如约98°的第一测量值；外角角度θe404、θe406、θe410和θe412具有例如约106°的第二测量值；外角角度θe402和θe408具有例如约164°的第三测量值；并且外角角度θe405和θe411具有例如约148°的第四测量值。还如图所示，加强元件400的边具有不同的横截面长度。另外，图4a-4b所示的示例性实施例的加强元件400包括围绕加强元件的周边间隔开并且沿着加强元件400的长度延伸的凹陷区域434、435、436和437，每一个凹陷区域434-437从加强元件400的第一端460延伸到第二端470。中心部分和两个凸角部分的边限定沿着加强元件400的长度的每一个凹部。如上所述，图4a-4b的实施例是示例性的，并且因此具有对根据本教导的加强元件的包含十六个内角和十二个外角的二十八角横截面的边的横截面长度、边的厚度、内角和外角的角度、以及纵横比的变化的所有预期的实施例在附图中未示出。

具有包含十六个内角和十二个外角的二十八角横截面的加强元件500的替代示例性实施例的俯视图和透视图分别在图5a-5b中示出。加强元件500的横截面包括中心部分和四个凸角部分。中心部分由八条边限定，例如，边s502、s503、s509、s510、s516、s517、s523和s524限定加强元件500的横截面的中心部分。每一个凸角部分可以由五条边限定，例如，边s504-s508限定加强元件500的横截面的第一凸角部分，边s511-s515限定其第二凸角部分，边s518-s522限定其第三凸角部分，并且边s501和s525-s528限定其第四凸角部分。

类似于加强元件300，加强元件500沿着其纵向轴线550从加强元件的第一端560到加强元件500的第二端570成锥形。加强元件500沿着其长度以角度α成锥形，角度α可以在从约1°至约65°的范围内。在图5a-5b的示例性实施例中，八个内角中的每一个为约90°，另外八个内角中的每一个为约135°，八个外角为约101°，另外四个外角为约158°。每一个边壁s501-s528的横截面厚度也大体上相同。

如图5a所示，边壁s501、s504、s508、s511、s515、s518、s522和s525的横截面长度相对于其余边壁的横截面长度较小，并且外角角度θe502、θe505、θe508和θe511相对于其余外角角度和内角角度较大。边的长度的这种差异提供了凹陷区域534、535、536和537，凹陷区域534、535、536和537中的每一个沿着加强元件500的长度从加强元件的第一端560延伸到第二端570。中心部分和两个凸角部分的边限定沿着加强元件500的长度的每一个凹陷。这些凹陷区域534-537各自具有深度δ533–δ537，与图2a-4b中所示的加强元件中示出的凹陷区域相比，这些凹陷区域的深度减小(并且可以被认为相对较浅)。这种类型的参数调节(即，改变边的横截面长度和外角角度以减小凹陷区域534-537的深度)可以进一步增加加强元件500的内部体积，从而提供用于其他车辆部件的更多的内部空间。特别地，凹陷区域的减小的深度和改变的外角角度的组合一起作用以增加加强元件的总体积，从而增加加强元件内部的空间，其他车辆部件可以被永久地、暂时地或周期性地装配、定位或以其他方式设置在该空间中。这样的车辆部件可以包括，例如，制动管线、管道、电线、线缆和/或座椅安全带。车辆部件在加强元件的完全封闭的边壁内的布置用作掩蔽物(shelter)以保护其他车辆部件免受损坏，例如，在车辆碰撞事件期间。

具有包含十六个内角和十二个外角的二十八角横截面的加强元件600的替代示例性实施例的俯视图和透视图分别在图6a-6b中示出。加强元件600的横截面包括中心部分和四个凸角部分。中心部分由八条边限定，例如，边s602、s603、s609、s610、s616、s617、s623和s624限定加强元件600的横截面的中心部分。每一个凸角部分可以由五条边限定，例如，边s604-s608限定加强元件600的横截面的第一凸角部分、边s611-s615限定其第二凸角部分，边s618-s622限定其第三凸角部分，并且边s601和s625-s628限定其第四凸角部分。加强元件600例示了凸角部分的每一条边的横截面长度可以相同，例如，限定第一凸角部分的边s604-s608具有相同的横截面长度。此外，加强元件600例示了所有凸角部分的每一条边的横截面长度可以相同，例如，边s604-s608、s611-s615、s618-s622、s601和s625-s628具有相同的横截面长度。另外，加强元件600例示了限定中心部分的每一条边的横截面长度可以相同，例如边s602、s603、s609、s610、s616、s617、s623和s624具有相同的横截面长度。

类似于加强元件300和500，加强元件600沿着其纵向轴线650从加强元件的第一端660向加强元件600的第二端670成锥形。加强元件600沿着其长度以角度α成锥形，角度α可以在从约1°至约65°的范围内。在图6a-6b的示例性实施例中，八个内角中的每一个为约90°，另外八个内角中的每一个为约135°，八个外角为约136°，另外四个外角角度为约88°。由于角度的这种构造，加强元件600的每一个横截面的中心部分具有x形。因此，边s602、s610、s616和s624彼此平行，并且边s603、s609、s617和s623彼此平行。此外，边s602和s610是共面的，边s616和s624是共面的，边s603和s623是共面的，并且边s609和s617是共面的。每一个边壁s601-s628与每一个其他边壁s601-s628的厚度大体上相同，并且贯穿每一个边壁s601-s628的纵向长度。

如图6a-6b所示，加强元件600与加强元件500的不同之处在于，加强元件600的边壁s601、s604、s608、s611、s615、s618、s622和s625的横截面长度相对于加强元件500的边壁s501、s504、s508、s511、s515、s518、s522和s525的横截面长度较大。此外，加强元件600的外角角度θe602、θe605、θe608和θe611相对于加强元件500的外角角度θe502、θe505、θe508,和θe511较小。部分地，边s601、s604、s608、s611、s615、s618、s622和s625以及外角角度θe602、θe605、θe608和θe611限定凹陷区域634、635、636和637，凹陷区域634、635、636和637中的每一个沿着加强元件600的长度从加强元件的第一端660延伸到第二端670。中心部分和两个凸角部分的边限定沿着加强元件600的长度的每一个凹部。这些凹陷区域634-637各自具有深度δ634-δ637，与图2a-5b中所示的加强元件中示出的凹陷区域相比，这些凹陷区域的深度增加(并且可以被认为相对较深)。这种类型的参数调节(即，改变边的横截面长度和外角角度的尺寸以增加凹陷区域634-637的深度)可以进一步减小加强元件500的内部体积，从而为其他车辆部件提供更多的外部空间。特别地，凹陷区域的增加的深度和改变的外角角度的组合一起作用以减小加强元件的总体积，从而增加加强元件外部的空间，其他车辆部件可以被永久地、暂时地或周期性地装配、定位或以其他方式设置在该空间中。这样的车辆部件可以包括，例如，制动管线、管道、电线、线缆和/或座椅安全带。限定凹陷区域的边壁可以用作掩蔽物以保护其他车辆部件免受损坏，例如，在车辆碰撞事件期间；然而，部件仍然可通过其在加强元件外部的部署而可被接近，从而改善部件修理和/或更换的可行性。

具有包含十六个内角和十二个外角的二十八角横截面的加强元件700的替代示例性实施例的俯视图和透视图分别在图7a-7b中示出。加强元件700具有二十八个角ci701-ci716和ce701-ce712以及二十八个边壁s701-s728。十六个角是内角ci701-ci716，并且十二个角是外角ce701-ce712。加强元件700还具有第一横向轴线730、第二横向轴线740和纵向轴线750。尽管示出的是其纵向轴线750大体上垂直定位，但是当加强元件700(以及根据本教导的所有其它各种实施例)被安装在车辆内时，加强元件的纵向轴线750可以大体上水平地定向。在该位置，第一横向轴线730可以大体上水平地定向，并且第二横向轴线740可以大体上垂直地定向，如图7a所示。当被安装在这样的位置时，加强元件700的形状有助于减少或防止水分沿着加强元件的壁的部分收集或聚集。例如，其壁形成相邻的90度外角或形成矩形、正方形或u形凹部或凹陷的某些常规加强元件可以收集水分或允许水分聚集在凹部中，增加加强元件经由生锈、剥离、开裂等弱化的可能性(即，任何形式的氧化或其它化学或物理变形，其中由于水分的存在，加强元件的制造材料可能更易受影响)。

相反，加强元件700不包括液体或水分长时间保留的凹陷部分。特别地，内角角度θi701-θi716和外角角度θe701-θe712中的每一个已被选择成使得加强元件的壁相对于彼此成角度，以促进落入加强元件的任何凹陷部分内的任何水分或流体的流泄。例如，如图7a和7b所示，加强元件700包括由边壁s701、s702、s703和s704限定的第一凹陷部分734。内角角度θi701、θi702、θi715和θi716是钝角，并且外角角度θe701、θe702和θe703是钝角。因此，边壁s728和s701-s705是倾斜的/成角度的边壁以使得撞击或收集在边壁s728和s701-s705上的流体将部分或完全由于重力而在边壁s728的端部处流下并且朝向边壁s728的端部流动。类似地，例如，如图7a和7b所示，加强元件700包括由边壁s708-s711限定的第二凹陷部分735。内角角度θi703、θi704、θi705,和θi706是钝角，并且外角角度θe704、θe705和θe706是钝角。因此，边壁s707-s712是倾斜的/成角度的边壁，使得撞击或收集在边壁s707-s712上的流体将部分或完全由于重力而在边壁s712的端部处流下并且朝向边壁s712的端部流动。还包括的是由边壁s715-s718限定的第三凹陷部分736；以及由边壁s722-s725限定的第四凹陷部分737。

凹陷部分734-737相对较浅。当车辆部件(例如电缆/线、燃料管线/管道、制动管路/线和座椅安全带)需要穿过或安装在加强元件的内部空间内时，具有减小的深度的凹陷区域(例如加强元件700的凹陷区域)可以是有利的。

具有包含十六个内角和十二个外角的二十八角横截面的加强元件800的替代示例性实施例的俯视图和透视图分别在图8a-8b中示出。类似于加强元件700，加强元件800的每一个内角角度θi801-θi816和每一个外角角度θe801-θe812是钝角。边壁的长度已被选择成使得凹陷区域834-837分别具有深度δ834-δ837，与图7a-7b所示的加强元件中示出的凹陷区域相比，凹陷区域834-837的深度增加。因此，加强元件800提供了根据本发明的加强元件的示例性实施例，其可以促进水分流泄并且还在加强元件的外部周围提供更多的空间，其他车辆部件可以被永久地、临时地或周期性地装配、定位或以其他方式设置在该空间中。

更普遍地，本教导的各种示例性实施例预期例如具有包含不同弯曲半径的角、具有不均匀的横截面、具有非对称的形状、具有包含可变厚度的边和/或具有可变锥形边的加强元件。各种附加示例性实施例预期弯曲和/或弧形的加强元件。此外，为了进一步调整元件的折叠图案和/或最大载荷能力，各种附加示例性实施例还预期具有触发孔、凸缘和/或卷曲的加强元件，如本领域普通技术人员将理解的那样。一个或多个上述变型的组合也是可预期的。

如本文所讨论和实施的，加强元件的边的横截面长度l1-l28和厚度t1-t28是加强元件的可调参数。边的横截面长度l1-l28和厚度t1-t28可以被调节以在加强元件中提供所需的特性。例如，在图3a-3b的实施例中，这些参数被调节以提供具有沿着加强元件300的纵向长度成锥形的边壁和角的加强元件300。

如本文所讨论和实施的，根据本教导，加强元件的横截面的纵横比是可调参数。加强元件的横截面的纵横比可以被调节以在加强元件中提供所需的特性。例如，在图4a-4b的实施例中，这些参数被调节以提供具有沿着垂直定向的横向轴线的两个横截面尺寸的加强元件400，这两个横截面尺寸在加强元件400的纵向长度上的长度大体上是不同的。

如本文所讨论和实施的，根据本教导，横截面的边s1-s28的横截面长度l1-l28是可调参数。加强元件的边s1-s28的长度l1-l28可以被调节以在加强元件中提供所需的特性。例如，在图5a-5b的实施例中，该参数被调节以提供具有凹陷区域534-537的加强元件500，凹陷区域534-537具有沿着加强元件500的纵向长度延伸的特定深度δ534-δ537。

如本文所讨论和实施的，十六个内角角度θi1-θi16和十二个外角角度θe1-θe12是加强元件的可调参数。内角角度θi1-θi16和外角角度θe1-θe12可以被调节以在加强元件中提供所需的特性。例如，在图6a-6b的实施例中，这些参数被调节以提供具有凹陷区域634-637的加强元件600，凹陷区域634-637具有沿着加强元件600的纵向长度延伸的特定深度δ634-δ637。另外，内角角度θi1-θi16和外角角度θe1-θe12可以被调节以促进水分流泄，如图7a-7b和8a-8b的实施例中所示。

如本文所讨论和实施的，多个可调参数(包括但不限于加强元件的边的横截面长度l1-l28和厚度t1-t28、加强元件的横截面的纵横比、角的内角角度θi1-θi16和外角角度θe1-θe12以及凹陷区域的深度)可以在同一加强元件中全部被调节。这些参数可以在同一加强元件内全部被调节，以在加强元件中提供所需的特性。

在图2a-8b所示的实施例中，加强元件可以具有一件式(one-piece)结构。如上所述，图2a至8b所示的一件式结构仅仅是示例性的，并且本教导预期其他结构的加强元件(例如两件式结构或具有三件或更多件的其它结构)。

为了说明根据本教导的具有十六个内角和十二个外角的二十八角横截面的改善的强度和性能特征，发明人将各种现有的和常规的加强元件横截面设计与基于本文所公开的设计的横截面进行比较。对示例性加强元件进行模拟并且进行撞击模拟运行，如以下参照图9-13所示和所述。

具有相同质量、厚度和纵向长度的不同形状(即，横截面)的加强元件如图9所示进行模拟。然后对每一个元件进行撞击模拟以模拟具有相同刚度质量(例如，撞击器)、撞击速度和初始动能的碰撞。

图10示出了已经经受模拟的准静态压入的横向元件。在每一次准静态压入期间，撞击速度较慢(例如，1英寸/分钟(in/min))。撞击器以可控的位移压缩元件。因此，所有元件在相同的压入时间内达到相同的压入距离。因此，使多个加强元件经受准静态压入提供了加强元件的折叠长度和压入稳定性的比较。如图10所示，根据本教导的二十八角横截面显示出了稳定且渐进的轴向溃缩以及最小的折叠长度。

图11示出了已经经受模拟的动态压入的加强元件。在每次动态压入期间，撞击器由具有指定质量和初始撞击速度的气枪推进，其产生指定的初始动能。初始动能压入元件。可以通过测量每一个加强元件的压入距离和比能量吸收来比较每一个加强元件的性能。如图11所示，根据本教导的二十八角横截面也显示出了最短的压入距离。

图12示出了对于模拟的动态压入轴向施加在图9所示的示例性加强元件上的动态压入力(以千牛(kn)为单位)和相关的轴向压入距离(以毫米(mm)为单位)。如图12所示，与正方形、六角形、圆形、八角形和十二角形横截面相比，具有二十八角横截面的加强元件可以在给定的所得压入距离内保持更高的压入力。具体地，根据本教导的二十八角横截面与八角形相比实现了平均压入力和/或撞击能量吸收的约97％的增加。

图13示出了对于模拟的动态压入施加在图9所示的示例性加强元件上的的动态轴向压入能量(以千牛-毫米(kn-mm)为单位)和相关的轴向压入距离(以mm为单位)。如图13所示，与正方形、六角形、圆形和八角形横截面的加强元件相比，具有二十八角横截面的加强元件可以在更短的距离上吸收相同的总撞击动能。特别地，根据本教导的二十八角横截面在约51％的轴向压入距离内吸收与基本八角形横截面相同的全部轴向压入能量。

因此，根据本教导的二十八角横截面可以通过最小化每单位长度的质量来允许优于例如基本多边形加强元件横截面的改善的撞击能量管理，从而提供减轻车辆重量并且满足新的公司平均燃料经济性(cafe)和排放标准的质量节省方案。

除了增强载荷承载和能量吸收效率之外，根据本教导的加强元件可以提供额外的优点或益处，例如改善水分流泄能力(如上所述)、增加弯曲能量吸收能力、改善制造可行性、以及形状在整个装置(例如，如上所述的车辆)的其他部件中的更好地安装。

此外，根据本教导的二十八角加强元件还可以被调节以适应在各种车辆中使用的独特的封装要求。由于二十八角加强元件中的至少一些的横截面的特定形状，将其它装置部件连接、结合、附接或以其他方式粘附到加强元件可能更容易。其它装置部件可以包括但不限于发动机支架或变速器支架。

根据本教导的二十八角加强元件可预期用作多种环境中的结构元件。例如，在机动车辆中，本文所公开的加强元件可以用作例如下列中的一个或多个：粉碎罐(crushcan)、前梁、中护栏(mid-rail)、后梁、纵梁、枪型结构(shotguns)、横梁、车顶结构、腰线管(beltlinetubes)、门梁、立柱、内部加强件、以及可以得益于增强的撞击能量吸收或本文所述的其他优点的其他部件。此外，本教导可以被应用于非承载式车身(body-on-frame)和承载式式车辆(unitizedvehicles)或其他类型的结构。

例如，如图14和图15所示，根据本公开的具有十六个内角和十二个外角的二十八角加强元件可以是车辆车架和/或车辆上部车身的一部分或在车辆车架和/或车辆上部车身内。图14示出了具有可以使用加强元件的多个部件的车辆车架1400的示例性实施例。例如，根据本公开的加强元件可以形成前角(fronthorn)1402、前梁1404、前纵梁1406、后纵梁1408、后梁1410和/或一个或多个横梁1412或用作其的一部分。同样地，图15示出了具有可以使用加强元件的多个部件的车辆上部车身1500的示例性实施例。例如，根据本公开的加强元件可以形成下列部件或用作其的一部分：枪型结构1502、铰链柱1504、a柱1506、b柱1508、c柱1510、一个或多个门梁1512、车辆横向梁(crosscarbeam)1514、前楣(frontheader)1516、后楣(rearheader)1518、前围上盖板(cowtop)1520、车顶纵梁1522、横向车顶弯梁(lateralroofbow)1524、纵向车顶弯梁(longitudinalroofbow)1526、一个或多个车身横梁1528、和/或车身横梁1530。

此外，根据本公开的加强元件可以用作车辆车身底部部件(例如下边梁(rocker)和/或一个或多个车身底部横梁)或形成其的一部分。此外，根据本公开的加强元件可以用作车辆发动机舱部件(例如，作为一个或多个发动机舱横梁)或形成其的一部分。

根据应用，本教导的实施例将具有不同的形状(即，各种横截面)以适应特定的元件空间约束。当用作例如车辆前梁以实现优化的轴向压入性能时，边的长度和厚度和/或角的角度可以全部被调整(调节)以提供优化的强度、尺寸和形状以满足发动机舱约束。

尽管本文所描述的各种示例实施例已经被描述为被配置用于机动车辆，但是可以预期的是，根据本教导的各种加强元件可以被配置用于期望提供增强的撞击能量吸收的其它类型的车辆(例如，飞机、航天器和船舶)和/或结构。因此，受益于本公开的本领域普通技术人员应当领会的是，本教导提供用于各种应用的加强元件。鉴于本说明书，本教导的各种方面的进一步修改和替代实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。

应当理解的是，本文所述的特定示例和实施例是非限制性的，并且在不脱离本教导的范围的前提下，可以对结构、尺寸、材料和方法做出修改。

特别地，本领域技术人员将领会的是，加强元件可以包括多于一个纵向段或部分，其中每一个段或部分具有根据本公开教导的一个或多个变型。所述变型可以沿着每一个纵向段的长度连续地或间歇地进行。换句话说，包含未说明或明确描述的对所公开的可调参数的一个或多个上述变型的组合的加强元件也是可预期的。

对于本说明书以及所附权利要求，除非另有说明，在说明书和权利要求书中所使用的所有表达数量、百分数或者比例以及其他数值的数字在所有情形下都应当被理解为被术语“约”修饰。因此，除非另有相反指示，在说明书和权利要求书中所述的数值参数为近似值，其可以根据本发明期望获得的所需性能而改变。至少，但不试图限制权利要求范围等同原则的应用，每一个数值参数应当至少参考所报道的有效数字的位数以及通过应用普通四舍五入(ordinaryrounding)方法来解释。

尽管本教导的宽范围所述的数值范围和参数为近似值，但是在具体实施例中所述的数值被尽可能精确地报道。然而，任何数值固有地包含了源于存在于它们相应的测试测量中的标准偏差的一定的必然误差。此外，本文所公开的所有范围应当被理解为涵盖任何和所有纳入其中的子范围。

应当注意的是，如在本说明书和所附权利要求书中所使用的，单数形式“一(a/an)”和“该”包括复数个参考对象，除非清楚且明确地限定为一个参考对象。如本文所使用的，术语“包括”及其语法变体旨在是非限制性的，使得列表中的项目的引用不排除可以替代或者添加至所列项目中的其他类似项目。

对于本领域技术人员来说，显而易见的是，在不脱离本教导的范围的情况下，可以对本公开的设备和方法做出各种修改和变化。根据对说明书的考查以及对本文所公开的教导的实践，本公开的其他实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。意图是，本文所公开的说明书和实施例仅被认为是示例性的。