十二个角的加强元件、包括十二个角的加强元件的十二个角的总成及其制造和连接方法
【技术领域】
[0001]本发明总体涉及一种用于车身或其它结构的加强总成。更具体地说本发明涉及一种与另一机动车部件连接的加强件、包括与另一机动车部件连接的加强件的机动车辆总成，以及制造和连接加强件和总成的方法。
【背景技术】
[0002]当使加强元件的单位长度的质量最小时，对于车辆的加强元件需要使冲击能量的吸收和抗弯强度最大化。例如，一旦经受沿着加强元件的纵轴线的冲击，通过确保加强元件大体上沿着该纵轴线压缩就可以使冲击能量的吸收最大化。这样的纵向的压缩可以称为加强元件的稳定的轴向挤压。
[0003]当对加强元件施加压缩力时，例如由于前部冲击负载对车辆的前纵梁或发动机室中的其它加强元件的力，加强元件可以在纵向方向上挤压以吸收碰撞的能量。另外，当对加强元件施加弯曲力时，例如由于侧面冲击负载对车辆的前部侧梁、B柱或其它加强元件的力，加强元件可以弯曲以吸收碰撞的能量。
[0004]常规的加强元件依赖于增加角部的厚度和硬度来改进挤压强度。然而，这样增加的厚度和硬度增加了重量并降低了制造可行性。可能需要提供配置为实现与由增厚的角所提供的相同或相似的强度增加，同时使元件的单位长度的质量最小化并保持高的制造可行性。
[0005]当对加强元件施加例如前部和侧部的冲击力这样的力时，可能需要提供可以实现增加的能量吸收和更稳定的轴向压溃的加强元件。另外，可能需要提供具有由于加强元件的角的加工硬化的改进的噪声-振动-粗糙性性能的加强元件。
[0006]还可能需要提供将加强元件与其它机动车部件连接的结构以提升稳定的轴向挤压。当其它机动车部件的形状不同于加强元件的形状时，由于形状的变化可能很难应用焊接技术连接加强元件和其它部件。该困难可能导致不稳固并引起不稳定的轴向挤压的连接。
【发明内容】
[0007]根据不同的示例性实施例，本发明提供一种用于机动车辆的加强元件，该加强元件包括第一端和第二端。第一端具有包括形成内角和外角的边和角的十二个角的横截面。第二端配置为连接另一个机动车部件的四个角的横截面。加强元件的横截面沿着加强元件的长度从在第一端处十二个角的横截面过渡到在第二端处的四个角的横截面。
[0008]根据各个示例性实施例，本发明进一步提供一种包括加强元件和机动车部件的机动车辆总成。加强元件在加强元件的第一端处具有十二个角的横截面并且在加强元件的第二端处具有四个角的横截面。加强元件的横截面沿着加强元件的长度从第一端处的十二个角的横截面过渡到在第二端处的四个角的横截面。机动车部件在机动车部件的与加强元件的第二端连接的端部处具有四个角的横截面。
[0009]根据各个示例性实施例，本发明进一步提供一种包括加强元件和机动车部件的机动车辆总成。加强元件具有沿着加强元件的长度从加强元件的第一端到加强元件的第二端的十二个角的横截面。机动车部件在机动车部件的与加强元件的第二端连接的端部处具有十二个角的横截面。机动车部件的横截面沿着机动车部件的纵轴线从十二个角的横截面过渡到四个角的横截面。
[0010]根据各个示例性实施例，本发明进一步提供一种制造机动车辆的加强元件的方法，该方法包括从至少一个部件形成加强元件。该形成包括在加强元件的第一端处形成具有十二个角的横截面和在加强元件的第二端处形成具有四个角的横截面的加强元件。加强元件的横截面沿着加强元件的长度从第一端处的十二个角的横截面过渡到第二端处的四个角的横截面。
[0011]根据各个示例性实施例，本发明进一步提供一种制造机动车辆总成的方法，该方法包括提供在其至少一部分中具有十二个角横截面的加强元件。该方法进一步包括提供形成总成的结构部分的机动车部件。机动车部件沿着其至少一部分长度具有四个角的横截面。该方法进一步包括在加强元件和机动车部件彼此连接的加强元件和机动车部件中至少一个端部处的十二个角和四个角之间设置过渡部。而且，该方法包括将加强元件与机动车部件连接。
[0012]额外的目的和优势将在以下的说明书部分说明，并从说明书部分将是显而易见的，或可以通过本发明的实践获知。通过所附权利要求尤其指出的元件和组合来实现和获得本发明的目的和优势。
[0013]应当了解的是前面概括的说明和以下详细的说明仅是示例性和说明性的且不限制所要求的本发明。包含在说明书中且构成部分该说明书的附图和说明书一起起到解释本发明的原理的作用。
【附图说明】
[0014]根据以下【具体实施方式】，本发明的至少一些特征和优势将是显而易见的，其中说明应当考虑参照附图，其中:
[0015]图1说明了根据本发明的用于加强元件的具有十二个角的横截面的示例性实施例；
[0016]图2说明了具有大体上等厚度和周长的不同横截面的加强元件；
[0017]图3说明了图2所示的加强元件的示例性的轴向压溃；
[0018]图4说明了图2所示的具有横截面的示例性加强元件的平均挤压力和相关的轴向挤压距离的图表；
[0019]图5A-5D说明了根据本发明的具有包括十二个角的横截面的不同的横截面的没有卷曲的车辆的前纵梁；
[0020]图6A-6D说明了根据本发明的具有包括十二个角的横截面的不同的横截面的卷曲的车辆的前纵梁；
[0021]图7说明了具有相同厚度和周长的具有不同形状的十二个角的横截面和正方形横截面的几何图形；以及
[0022]图8示出了由图7示出的具有示例性横截面的加强元件吸收(对于给定的力)的碰撞能量的比较；
[0023]图9A是与具有四个角的横截面的机动车部件直接连接的具有十二个角的横截面的加强元件的透视图；
[0024]图9B描述了当沿着图9A的结构的纵轴线施加轴向冲击时产生的不稳定的轴向挤压；
[0025]图9C是沿着沿图9A的线C-C截取的十二个角的横截面的视图；
[0026]图9D是沿着沿图9A的线D-D截取的十二个角的横截面和四个角的横截面之间的重叠部分的视图；
[0027]图9E是沿着沿图9A的线E-E截取的四个角的横截面的视图；
[0028]图1OA是根据本发明的从第一端处的十二个角的横截面过渡到具有第二端的四个角的横截面以促进与机动车部件连接的加强元件的透视图；
[0029 ]图1OB描述了当沿着图1OA的纵轴线施加轴向冲击时产生的稳定的轴向挤压；
[0030]图1OC是沿着沿图1OA的线C-C截取的加强元件的十二个角的横截面的视图；
[0031]图1OD是沿着沿图1OA的线D-D截取的在过渡后的加强元件的四个角的横截面和机动车部件的四个角的横截面之间的重叠部分的视图；
[0032]图1OE是沿着沿图1OA的线E-E截取的机动车部件的四个角的横截面的视图；
[0033]图1lA是根据本发明的在具有十二个角的横截面的加强元件和具有四个角的横截面的机动车部件之间的连接的实施例的透视图；
[0034]图1lB描述了当沿着图1lA的加强元件的纵轴线施加轴向冲击时产生的稳定的轴向挤压；
[0035]图12A是根据本发明的在具有十二个角的横截面的加强元件和具有四个角的横截面的机动车部件之间的连接的第二实施例的透视图；
[0036]图12B描述了当沿着图12A的加强元件的纵轴线施加轴向冲击时产生的稳定的轴向挤压；
[0037]图13A是根据本发明的在具有十二个角的横截面的加强元件和具有四个角的横截面的机动车部件之间的连接的第三实施例的透视图；
[0038]图13B描述了当沿着图13A的加强元件的纵轴线施加轴向冲击时产生的稳定的轴向挤压；
[0039]图14A是根据本发明的在具有十二个角的横截面的加强元件和具有四个角的横截面的机动车部件之间的连接的第四实施例的透视图；
[0040]图14B描述了当沿着图14A的加强元件的纵轴线施加轴向冲击时产生的稳定的轴向挤压；
[0041]图15A是根据本发明的在具有十二个角的横截面的加强元件和具有四个角的横截面的机动车部件之间的连接的第五实施例的透视图；
[0042]图15B描述了当沿着图15A的加强元件的纵轴线施加轴向冲击时产生的稳定的轴向挤压；
[0043]图16A是根据本发明的在具有十二个角的横截面的加强元件和具有十二个角的横截面的机动车部件之间连接的实施例的透视图；
[0044]图16B描述了当沿着图16A的加强元件和机动车部件的纵轴线施加轴向冲击时产生的稳定的轴向挤压；
[0045]图16C是沿着图16A的线C-C截取的图16A的机动车部件的横截面图；
[0046]图16D是沿着图16A的线D-D截取的图16A的机动车部件的横截面图；
[0047]图16E是沿着图16A的线E-E截取的图16A的加强元件的横截面图；
[0048]图17A是根据本发明的具有十二个角的横截面的加强元件和具有四个角的横截面的机动车部件之间的连接的透视图，在该连接处机动车部件的一部分被加强元件接收；
[0049]图17B描述了当沿着图17A的加强元件和机动车部件的纵轴线施加轴向冲击时产生的稳定的轴向挤压；
[0050]图17C是沿着图17A的线C-C截取的图17A的机动车部件的横截面图；
[0051 ]图17D是沿着图17A的线D-D截取的图17A的机动车部件的横截面图；
[0052]图17E是沿着图17A的线E-E截取的图17A的加强元件的横截面图；
[0053]图17F是沿着图17A的线F-F截取的图17A的机动车部件的横截面图；
[0054]图17G是沿着图17A的线G-G截取的图17A的机动车部件的横截面图；
[0055]图18是具有十二个角的横截面的加强元件和具有四个角的横截面的机动车部件之间通过桥连接元件连接的透视图；
[0056]图19描述了根据示例性实施例的经受稳定的轴向压溃和不稳定的轴向压溃的加强元件的能量吸收的测试结果。
[0057]尽管以下详细的说明书参考了说明性的实施例，但其许多替代方案、修改和变化对本领域技术人员来说是显而易见的。因此，旨在广泛地考虑要求的主体。
【具体实施方式】
[0058]现在将详细地参照附图中说明的各个实施例、示例。各个示例性实施例不意味着限制本发明。相反，本发明旨在覆盖替代方案、修改和等同物。
[0059]本发明预期提供具有十二个角的横截面的加强元件，该十二个角的横截面具有贯穿边和角大体上增加的刚度而在角内没有增加厚度横截面。当对加强元件实施例如正面和侧面的冲击力时，加强元件可以实现增加的能量吸收和更稳定的轴向压溃。由于十二个角的加工硬化，加强元件还可以具有改进的耐久性和噪声-振动-粗糙性(NVH)性能。本发明的内角和外角的角度可以实现与增厚的角相同的强度，同时使元件的单位长度的质量减少到最小以及保持高的制造可行性这是因为可以通过弯曲、乳制、冲压、压制、液压成形、模塑、挤出、切割、铸造以及锻造来形成元件。
[0060]图1说明了根据本发明的加强元件的十二个角的横截面的示例性实施例。如图所示，横截面包含具有长度31-312和厚度T1-T12的十二条边、具有角Qil-Qi8的八个内角和具有角0el-0e4的四个外角。与现有的90°角度的横截面相比，可以改变内角和外角的角度以实现改进的强度和其它性能特征(例如折叠方式的稳定性)。该改进的强度避免了增加的角的厚度的需要，这是微调具有