專利名稱：可變厚度管狀門梁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛門梁(doorbeams)。
背景技術(shù)：
車輛門梁廣泛應(yīng)用在汽車工業(yè)中以增強車門的沖擊強度并由此提高安全性。車輛生產(chǎn)者希望車輛對乘客安全并能提高燃料的效率。因此，門梁必須在抗沖擊強度和減重以增加燃料的效率之間來權(quán)衡利弊。
一種增強梁的強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)的美國專利5,277,469中說明的那樣在門梁上增加額外的金屬加強件。這些加強措施增加了梁的重量。而且這些加強措施也增加了制造梁的復(fù)雜性、成本和所需的勞力。
增強梁的強度另外一種技術(shù)是使用重量輕、強度高的合金來制造門梁。盡管這些合金相對較輕，但是它們卻價格不菲。增強梁強度的另外一種技術(shù)是使用諸如鋁的輕型材料來制造整個梁并具有相對較厚的橫截面和壁厚。此方法消除了大部分的重量減輕。這些梁制造起來也很困難并價格昂貴，較難適用于不同的門之間和很難安裝在輪廓狹窄的門之內(nèi)。
其它的方法還包括使用特制的幾何截面形狀來制造門梁，諸如2000年2月1日授予克萊恩等的美國專利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沖擊強度。所有這些梁制造困難、價格昂貴并耗時。它們也非常難適用于不同的車輛的構(gòu)造和模型中。

發(fā)明內(nèi)容
前述提及的問題在本發(fā)明中得以克服，其中整體的門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。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，梁就相對節(jié)省勞力和便宜，而同時提供必須的強度和所需的重量。梁也可以通過改變最終的軋制段的總體長度很容易適于車輛之間。
本發(fā)明的這些和其它目標、優(yōu)點以及特征將在參照優(yōu)選實施例的說明和附圖變得更加容易理解。


圖1顯示的是安裝在門內(nèi)的門梁的透視圖，其部分剖開；圖2顯示的是制造門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梁的截面圖；圖4顯示的是在制造可選門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梁的截面圖；圖6顯示的是在制造第二可選門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梁的截面圖；圖8顯示的是在制造第三可選門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梁的端視圖；圖10顯示的是在制造第四可選實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。
具體實施例方式
通過公開，而不是限制，在圖1-3中說明了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例構(gòu)造的管狀門梁并一般以10表示。
I.門梁的結(jié)構(gòu)門梁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將門梁10固定在門100中，如圖1所示。
梁腹板軋件40包括相對側(cè)邊50，如圖2和圖4中所示。在優(yōu)選實施例中，梁腹板軋件40由鹽鎂礬鋼(martinsitic steel)(即鹽鎂礬/martinsite)制造，諸如Inland M220超高強度低合金鋼。當(dāng)然，任何其它具有符合門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，盡管在一些實施例中可以使用多于兩個厚度(沒有說明)。第一和第二厚度42、44的位置可以變化，但是在優(yōu)選實施例中，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擇變化的類型以保證梁在任何給定點不比所需的厚度厚，由此允許重量和沖擊強度之間的理想平衡。
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梁10。門梁10通常包括中間段20和末段部分30。在一些實施例中，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所示在門梁10上大致相對的位置，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100上。所形成的梁100也可以不具有末端支架(未說明)，例如，形成為使用夾具、緊固件、焊接或者其它手段連接到門100的長中間段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的強度的同時節(jié)省重量。
II.制造方法門梁10開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)選實施例中，形成梁腹板軋件40的同時，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間形成。第一和第二厚度42、44可以通過軋制、沖壓或者任何其它工藝來形成。在優(yōu)選實施例中，梁腹板軋件40從連續(xù)梁腹板軋件40形成為連續(xù)的梁、切割至所需長度、并形成單個門梁10。連續(xù)的梁腹板軋件40也可以被形成為單個金屬板(未示出)，然后形成門梁10或者梁腹板軋件可以作為獨立的金屬板/坯件制造，所述獨立的金屬板然后被形成門梁10。
梁10然后沿著接縫26焊接。優(yōu)選的焊接機為激光焊接機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也可以通過焊接、緊固件、或者任何其它手段來連接。
III.可選實施例圖4和圖5顯示了所述梁腹板軋件40的第一可選實施例，以及門梁10的截面圖。在此可選實施例中，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顯示了門梁10的第二可選實施例。在此可選實施例中，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)選實施例中，金屬條46通過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將金屬條或者多個金屬條46連接到基部軋件48。額外的點焊54可以進一步固定金屬條46，如圖6和圖8中所示。
圖8和圖9顯示的是門梁10的第三可選實施例。第三可選實施例和第二可選實施例相似，除了金屬條46位于靠近每個側(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的實際放置位置并不關(guān)鍵，只要當(dāng)梁10被添加到門100，需要額外厚度的區(qū)域被放置以提供抗沖擊的最大強度。這種定位也可以在末端支架30被形成時設(shè)置，或者在梁被安裝到門100中時設(shè)置。
圖10和圖11顯示了門梁10的第四可選實施例。在第四可選實施例中，所形成的門梁10具有高強度中間部分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)選實施例形成。在第四可選實施例中的梁腹板軋件40和優(yōu)選實施例中的區(qū)別是第四可選實施例中的梁腹板軋件40在相對側(cè)邊之間具有更大的距離。大致垂直于相對的側(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的寬度大約為門梁10的中間段20的周長。門梁10的長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/卷為門梁，如圖11中所示。
對第四可選實施例的變化應(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和高強度的末端部分30。
本發(fā)明可以用于產(chǎn)生一個寬而且確實是無限種較輕但是高強度的管狀門梁10，所述門梁10只在需要平衡強度和重量時進行加固。本發(fā)明形成改良的門梁10，所述門梁10可以以較低的成本生產(chǎn)并具有增強的強度和減少的重量。
上述對本發(fā)明的這些優(yōu)選實施例進行了說明。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可以進行不同的改動和變化，這將根據(jù)專利法的原理包括等同的規(guī)則來進行解釋。
權(quán)利要求
1.一種門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中所述的門梁，其特征在于，所述可變形梁腹板包括相對側(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側(cè)邊的可變形梁腹板形成，所述中間段包括相對末端，所述末端部分連接到所述相對末端。
10.根據(jù)權(quán)利要求9中所述的門梁，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中所述的門梁，其特征在于，所述可變形梁腹板包括長基部和長條，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；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；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；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
一種制造具有增強的抗沖擊強度和減小的重量的方法。門梁從具有相對側(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度之間平衡時提供額外的加強材料。
文檔編號B60J5/00GK1516651SQ02811873
公開日2004年7月28日 申請日期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 申請人:施珀公司