CN206367515U - 用于机动车辆的加强构件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于机动车辆的加强构件，该加强构件包括横截面，横截面包括二十四个角并且包括形成十六个内角和八个外角的边和角。本实用新型的目的在于提供一种用于机动车辆的加强构件，以至少地实现在最小化加强构件的单位长度质量的同时最大化冲击能量吸收和抗弯强度。

Description

用于机动车辆的加强构件

技术领域

本公开通常涉及用于车身或其它结构的加强构件。本公开更具体地涉及具有二十四角横截面的加强构件以及包括具有二十四角横截面的加强构件的机动车辆。

背景技术

人们希望车辆加强构件在最小化加强构件的单位长度质量的同时，可以最大化冲击能量吸收和抗弯强度。例如，通过确保加强构件在遭受沿纵向轴线的冲击时能沿加强构件的此纵向轴线充分压缩，可最大化冲击能量吸收。此纵向压缩可称为加强构件的稳定轴向压碎。

当诸如车辆的前纵梁或发动机室内的其它加强构件受到正面冲击荷载而产生的力向加强构件施加压缩力时，加强构件可在纵向方向压碎以吸收碰撞能量。另外，当诸如车辆的前侧梁、B柱或其它加强构件受到侧面冲击荷载而产生的力向加强构件施加弯曲力时，加强构件可弯曲以吸收碰撞能量。

传统的加强构件依靠增加边和/或拐角部分的厚度和硬度来提高压碎强度。然而，这种增加的厚度和硬度会增加加强构件的重量，并降低制造可行性。人们可能希望提供一种加强组件，该加强组件经构造以在最小化构件的单位长度质量的同时获得与加厚边和/或拐角所提供的相同或类似的强度增加，并且保持高制造可行性。

人们可能还希望提供一种加强构件，当诸如正面和侧面冲击力等力施加到该加强构件上时，该加强构件可获得增加的能量吸收和更稳定的轴向压碎，同时还保存质量以降低车重并满足排放要求。此外，人们可能希望提供一种加强构件，该加强构件可在弯曲力施加到其上时获得提高的能量吸收和弯曲。此外，人们可能希望提供一种加强构件，该加强构件由于其拐角上的加工硬化而拥有提高的噪声振动不平顺性性能。此外，人们可能希望提供一种可调加强构件横截面，其经构造以在同样允许满足各种车辆应用的设计灵活性的同时获得超过基本多边形设计的强度增加（即，承载和吸能）。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种加强构件，以至少地实现在最小化加强构件的单位长度质量的同时最大化冲击能量吸收和抗弯强度。

根据本实用新型的一个方面，提供一种用于机动车辆的加强构件，加强构件包括横截面，横截面包括二十四个角并且包括形成十六个内角和八个外角的边和角。

根据本实用新型的一个实施例，每个内角的范围介于30度与175度之间。

根据本实用新型的一个实施例，每个外角的范围介于45度与175度之间。

根据本实用新型的一个实施例，十六个内角中的八个内角彼此相等，并且其中，十六个内角中的其他八个内角彼此相等。

根据本实用新型的一个实施例，八个外角中的每个外角相同。

根据本实用新型的一个实施例，至少一个内角为直角。

根据本实用新型的一个实施例，内角中的八个内角为直角。

根据本实用新型的一个实施例，外角中的每个外角为直角。

根据本实用新型的一个实施例，加强构件进一步包括沿着加强构件的长度延伸的至少一个凹陷部。

根据本实用新型的一个实施例，至少一个凹陷部由加强构件的两个内角和两个外角限定。

根据本实用新型的一个实施例，限定至少一个凹陷部的两个外角彼此相邻。

根据本实用新型的一个实施例，限定至少一个凹陷部的两个外角彼此相等。

根据本实用新型的一个实施例，两个内角中的每个内角均为钝角。

根据本实用新型的一个实施例，至少一个凹陷部由加强构件的三个边限定。

根据本实用新型的一个实施例，限定至少一个凹陷部的加强构件的三个边长度相同。

根据本实用新型的一个实施例，限定至少一个凹陷部的加强构件的三个边中的两个边长度相同，而三个边中的另一个边具有不同的长度。

根据本实用新型的一个实施例，横截面的角的厚度与横截面的边的厚度相同。

根据本实用新型的一个实施例，用于机动车辆的加强构件进一步包括四个凹陷区，其中，每个凹陷区沿着加强构件的长度从加强构件的第一端延伸到加强构件的第二端。

根据本实用新型的另一方面，提供一种用于机动车辆的用于机动车辆的加强构件，加强构件包括横截面，横截面包括二十四个角并且包括形成内角和外角的边和角，内角和外角在四个连续的内角和两个连续的外角之间交替。

根据本实用新型的一个实施例，用于机动车辆的加强构件进一步包括纵向轴线，其中，加强构件沿着纵向轴线锥化。

根据本实用新型的一个实施例，横截面具有两个以上对称的二等分面。

根据本实用新型的一个实施例，横截面具有四个对称的二等分面。

根据本实用新型的一个实施例，横截面的至少一个内角沿着加强构件的长度的至少一部分变化。

根据本实用新型的一个实施例，加强构件的至少一个边的厚度沿着加强构件的长度的至少一部分变化。

根据本实用新型的又一方面，提供一种车辆，该车辆包括：加强构件，加强构件包括横截面，横截面包括二十四个角并且包括形成十六个内角和八个外角的边和角。

根据本实用新型的一个实施例，加强构件为至少一个车辆结构构件或位于至少一个车辆结构构件内，至少一个车辆结构构件选自包括以下构件的组：压碎箱、前喇叭、前纵梁、前侧部纵梁、后侧部纵梁、后纵梁、车架横梁、枪型结构、铰链柱、A柱、B柱、C柱、门梁、横向车梁、前窗眉、后窗眉、前围上盖板、车顶纵梁、横向车顶弯梁、纵向车顶弯梁、车身横梁、背板横梁、摇杆、车底横梁以及发动机舱横梁。

根据本公开的各种示例性实施例，提供一种用于机动车辆的加强构件。该加强构件具有包括二十四个角并且包括形成十六个内角和八个外角的边和角的横截面。

根据本公开的另一方面，提供一种用于机动车辆的加强构件。加强构件具有包括二十四个角和包括形成内角和外角的边和角的横截面，内角和外角在四个连续内角和两个连续外角之间交替。

根据本公开的另一方面，提供一种包括加强构件的车辆。加强构件具有包括二十四个角和包括形成十六个内角和八个外角的边和角的横截面。

附加的目的和优势将部分列于下面的说明部分，并且部分将从说明书中明显可见，或者可通过实施本教示了解到。本公开的目的和优势可通过附录权利要求书中明确指出的元件和结合来实现或获得。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型的加强构件能够实现在最小化加强构件的单位长度质量的同时最大化冲击能量吸收和抗弯强度。

应了解的是，以上的一般说明和下面的详细说明均仅为示例性和说明性质，其不限制权利要求标的。并入并组成本说明书的部分的附图示出本公开的示例性实施例，并与说明一起用来解释本教示的原理。

附图说明

根据下面与教示一致的示例性实施例的详细描述，本教示的至少一些特征和优势将会显而易见，并且其描述应参考附图考虑，其中：

图1示出了根据本教示的具有包括十六个内角和八个外角的二十四角横截面的加强构件的横截面；

图2A至图2B示出了具有十六个内角和八个外角（如图1所示）的二十四角横截面的加强构件的第一示例性实施例的顶视图和透视图；

图3A至图3B示出了根据本教示的具有十六个内角和八个外角的二十四角横截面的加强构件的第二示例性实施例的顶视图和透视图；

图4A至图4B示出了根据本教示的具有十六个内角和八个外角的二十四角横截面的加强构件的第三示例性实施例的顶视图和透视图；

图5A至图5B示出了根据本教示的具有十六个内角和八个外角的二十四角横截面的加强构件的第四示例性实施例的顶视图和透视图；

图6A至图6B示出了根据本教示的具有十六个内角和八个外角的二十四角横截面的加强构件的第五示例性实施例的顶视图和透视图；

图7A和图7B示出了根据本教示的具有十六个内角和八个外角的二十四角横截面的加强构件的第六示例性实施例的顶视图和透视图；

图8A至图8B示出了根据本教示的具有十六个内角和八个外角的二十四角横截面的加强构件的第七示例性实施例的顶视图和透视图；

图9示出了具有大体上相同厚度、大体上纵向长度和沿着具有大体上相同长度的垂直定向的横轴线的横截面尺寸的多种横截面的加强构件；

图10示出了图9所示的加强构件的示例性准静态轴向压碎；

图11示出了图9所示的加强构件的示例性动态压碎；

图12为图9所示的示例性加强构件的动态压碎力和相关的压碎距离的图表；

图13为图9所示的示例性加强构件的动态轴向压碎能量和相关的轴线压碎距离的图表；

图14示出了用于具有二十四角横截面（其中十六个内角和八个外角可以使用）的加强构件的多个部件的车辆框架的示例性实施例；以及

图15示出了用于具有二十四角横截面（其中十六个内角和八个外角可以使用）的加强构件的多个部件的车辆上车身的示例性实施例。

尽管本实用新型已参照示例性说明性实施例进行了描述及说明，许多改变、修改和变化形式对于本领域内的技术人员是显而易见的。因此，本实用新型旨在以广泛地看待所要求保护的主题。

具体实施方式

现在将详细地参照各种示例性实施例，其实例在附图中示出。此各种实施例并不意欲限制本公开。与此相反，本公开意欲涵盖示例性实施例的所有替代、修改和等价物。在附图和说明中，相似的元件拥有相似的附图标号。应注意的是，说明中单独解释的特征可以任何技术变通方式相互结合，并披露本公开的附加实施例。

本教示设想带有十六角横截面的加强构件，其中，该二十四角横截面的所有边和拐角在没有像传统加强构件那样增加角内厚度的情况下，具有实质增强的刚度。所公开的加强构件的设计部分基于，诸如，各种可调参数，其可经配置以在允许满足各种车辆应用的设计灵活性的同时，获得超过基本多边形设计（诸如，具有较少或相等数量的边的多边形加强构件横截面）的强度增加（即，承载和吸能）。

根据本教示，本文所公开的加强构件的形状响应轴向施加的压碎力为加强构件提供稳定的折叠、缩短的压碎距离和增加的能量吸收。此形状也提高了加强构件的排水能力，并且允许其与其它车辆组件更加定制化配合。

当加强构件受到诸如正面和侧面冲击力等力时，根据本教示的加强构件可实现增加的能量吸收和更稳定的轴向压碎。此外，根据本教示的加强构件的边长和构造、和/或内角和外角的角度能够在最小化构件的单位长度质量的同时实现与加厚拐角相似（如果不是更大的话）的强度增加并且保持高制造可行性，因为该构件可以采用冲压、弯曲、压制、液压成型、模塑、铸造、挤压、均匀或非均匀辊轧成型、机械加工、锻造和/或其它已知的制造工艺成型。因此成型的区段可通过锻接、钎焊、焊接、粘接、紧固、压装或其它已知的连接技术连接。

根据本教示的加强构件可包括，诸如，钢合金、钛合金、铝合金、镁合金、尼龙、塑料、聚合物、复合材料、纤维加强复合材料、杂化材料（即，多个异质材料）、形状记忆材料或其它任何合适的材料。本领域的普通技术人员将了解，例如，加强构件使用的材料可至少部分基于预期用途、强度/重量考虑、成本、包装空间和/或其它设计因素来选择。

根据本教示的具有二十四个角的加强构件100的横截面的示例性实施例在图1中例示。加强构件100具有二十四条边。加强构件100的例示的横截面包括具有长度S₁-S₂₄和厚度T₁-T₂₄的二十四条边、具有角度θ_i1-θ_i16的八个内角、和具有角度θ_e1-θ_e8的八个外角。

此二十四边横截面的周长大体上形成包含多个内角和外角的多边形。如本文所述以及图1所示，该多边形可由交替的内角和外角形成，并且具体地，可由交替的四个连续内拐角/角和两个连续外拐角/角组成。这种在四个连续内拐角/角和两个连续外拐角/角之间交替（即，交替的四—内—两—外构造）的重复构型导致具有多达四个对称的二等分面的横截面。在轴向和对称荷载条件下，包括本教示的各种实施例在内的带有对称、多边形横截面的加强构件可具有比那些具有相等拐角数和边数的非对称、多边形横截面的加强构件更好的承载能力和吸能能力。此外，包括本教示的各种实施例在内的带有超过两个对称的二等分面（诸如，三个对称的二等分面、或四个或更多对称的二等分面）的对称、多边形横截面的加强构件可具有比那些具有两个或更少对称的二等分面以及相等数量的拐角和边的非对称、多边形横截面的加强构件更好的承载能力和吸能能力。然而，本领域的技术人员将了解，使用非对称横截面可提供其它益处，其所带来的优势无法使用对称横截面实现。本公开设想，根据本教示，二十四边、二十四角的横截面可为对称的或非对称的。

根据加强构件的具体应用和/或所需特征，二十四边、二十四角加强构件的边长和边厚以及加强构件的内外拐角角度可以改变（即，可调），以获得与传统加强构件横截面相比增加的强度和其它性能特征（诸如，折叠构型的稳定性）。通过改变二十四边、二十四角加强构件的这些特征可避免对增加的边和/或拐角厚度的需要。根据本教示的各种示例性实施例，边长S₁-S₂₄和边厚T₁-T₂₄以及拐角角度的内角度θ_i1-θ_i16和外角度θ_e1-θ_e8可以在一定程度上改变，如本领域的技术人员将了解，例如根据车辆内的可用封装空间。

此外，在根据本教示的加强构件中，加强构件的每个内拐角角度θ_i1-θ_i16可在从约30°到约175°的范围内，并且加强构件的每个外拐角角度θ_e1-θ_e8可在从约45°到约175°的范围内。根据本教示，加强构件的内角θ_i1-θ_i16可全部大体相等，并且类似地，加强构件的外角θ_e1-θ_e8也可全部大体相等。此外，本教示设想实施例中一个或多个内角θ_i1-θ_i16是直角，以及实施例中一个、多余一个或所有外角θ_e1-θ_e16为直角。此外或替代地，本教示设想的实施例中，加强构件的至少一些内角θ_i1-θ_i16彼此不同，并且类似地，加强构件的至少一些外角度θ_e1-θ_e8彼此不同。图1示出的示例性实施例中，内角θ_i1、θ_i4、θ_i5、θ_i8、θ_i9、θ_i12、θ_i13以及θ_i16为大约135°，所有外拐角角度θ_e1-θ_e8为大约90°，并且纵横比约为1:1。

在本公开的某些示例性实施例中，诸如在汽车应用中，例如，加强构件的每条边长S₁-S₂₄可在从约10mm到约250mm的范围内。在其他的示例性实施例中，诸如在飞机、宇宙飞船、船只或建筑应用中，例如，加强构件的每条边长S₁-S₂₄可以更大。

在本公开的某些示例性实施例中，诸如在汽车应用中，例如，加强构件的边的厚度T₁-T₂₄可在从约0.6mm到约6.0mm的范围内。在其它的示例性实施例中，诸如在飞机、宇宙飞船、船只或建筑应用中，例如，加强构件的边的厚度T₁-T₂₄可以更大。在一个示例性实施例中，加强构件的每个边的厚度T₁-T₁₆可为大约3.3mm。在另一个示例性实施例中，每个边的厚度T₁-T₁₆可为大约2.3mm。在另一个示例性实施例中，每个边的厚度T₁-T₁₆可为大约2.2mm。在一些示例性实施例中，边的厚度T₁-T₁₆可与每边的拐角的厚度大体相等。在一些示例性实施例中，每个侧壁（诸如，侧壁202A-202X（参见图2A））的厚度T₁-T₁₆可关于其他侧壁变化。替代地或同时地，厚度T₁-T₂₄可在每个边的长度S₁-S₂₄内变化。

图2A至图2B分别示出加强构件200的第一示例性实施例的俯视和透视图，其中，加强构件200具有带有十六个内角和八个外角的二十四角横截面。加强构件200具有二十四个拐角204A-P和206A-H以及二十四个侧壁202A-202X。其中，拐角中有十六个为内角拐角204A-204P，八个为外角拐角206A-206H。加强构件200还具有第一横向轴线208、第二横向轴线210和纵向轴线212。虽然其示出的纵向轴线212大体竖直定位，但是当加强构件200（以及根据本教示的所有其它各种实施例）安装在车内时，加强构件的纵向轴线212可基本上水平地定向。

图2A至2B的加强构件200还具有沿加强构件200的长度，从加强构件200的第一端部218至第二端部220的等截面。此外，每条边的长度S₁-S₂₄与在图2A至2B中所例示的大致相等。还如图所示，8个内角中的每一个大体相同，其他8个内角中的每一个大体相同，并且每个外角大体相等。具体而言，8个内角中的每一个为大约90°，其他8个内角中的每一个为约135度，并且每个外角为大约90°。每个侧壁202A-202X的厚度也大体相等。

图3A至图3B示出加强构件300的替代性的示例性实施例的俯视和透视图，其中，加强构件300具有带有十六内角和八个外角的二十四角横截面。加强构件300与加强构件200在多个方面不同。例如，分别如图3A和3B所示，加强构件的一个或多个侧壁可关于加强构件的纵向轴线312成角度，以为加强构件300的至少部分形状提供锥度。如图3A至3B所示，加强构件300沿其长度，从加强构件300的第一端部318至加强构件的第二端部320逐渐锥化。加强构件300沿其长度以角度α锥化，其中，角度α可在从约1°到约65°的范围内。每个侧壁的锥化程度可大体相同，或不同的侧壁可表现出不同的锥化程度。由于部件封装限制和/或为了将其它部件有效地连接、安装或以其它方式接合到加强构件上，可能需要锥化。

在图3A至图3B的示例性实施例中，内角θ_i1、θ_i4、θ_i5、θ_i8、θ_i9、θ_i12、θ_i13和θ_i16约为90°；内角θ_i2、θ_i3、θ_i6、θ_i7、θ_i10、θ_i11、θ_i14和θ_i15约为135°；所有的外角θ_e约为90°。还如图3A至图3B所示，加强构件300包括凹陷区314、315、316和317。每一凹陷区314、315、316和317沿着加强构件300从第一端318延伸至第二端320。在图3A至图3B所公开的示例性实施例中，当沿着加强构件300的纵向长度截取任何截面图时，二十四边的每个边的长度大约与其他边的长度相同。然而，每个边的长度逐渐/递增地沿着加强构件300的纵向轴线312从第一端318到第二端320增加，以提供锥形形状。如上所述，图3A至图3B中的实施例为示例性的，因此，所有根据本教导的加强构件的具有十六个内角和八个外角的二十四角横截面的内角和外角的角度以及边的长度和厚度的变化的预期实施例将不在图中示出，但基于本文的教导，对于本领域技术人员而言显而易见。

图4A至图4B分别示出了具有十六个内角和八个外角的二十四角横截面的加强构件400的替代示例性实施例的顶视图和透视图。与加强构件200相似，加强构件400具有沿着加强构件400的从加强构件400的第一端418到第二端420的一致横截面。然而，如图4A至图4B所示，加强构件400与加强构件200和300的不同在于：沿着横向轴线408、410截取的加强构件的横截面的尺寸对尺寸比例不是1:1，然而，纵横比约为6.5:10.0。图4A至图4B示出了具有沿着第一（最小）横向轴线408的第一长度422和沿着第二（最大）横向轴线410的第二长度424的加强构件，其中，第二横向轴线410垂直于第一横向轴线408。加强构件的纵横比可限定为【第一长度422】：【第二长度424】。在图4A至图4B的示例性实施例中，内角θ_i1、θ_i4、θ_i5、θ_i8、θ_i9、θ_i12、θ_i13和θ_i16不相同，且内角θ_i2、θ_i3、θ_i6、θ_i7、θ_i10、θ_i11、θ_i14和θ_i15不完全相同。特别地，如图4A所示，内角θ_i1、θ_i4、θ_i9和θ_i12具有第一计量，例如，约70°；内角θ_i5、θ_i8、θ_i13和θ_i16具有第二计量，例如，约110°；内角θ_i2、θ_i3、θ_i10、和θ_i11具有第三计量，例如，约145°；以及内角θ_i6、θ_i7、θ_i14和θ_i15具有第四计量，例如，约125°。此外，外角不完全相同。特别地，如图4A所示，外角θ_e1、θ_e4、θ_e5和θ_e8中的每一个具有第一计量，例如，约70°，而外角θ_e2、θ_e3、θ_e6和θ_e7具有第二尺寸，例如，约110°。还如图所示，加强构件400的各边长度不等。此外，图4A至图4B所示的示例性实施例的加强构件400包括凹陷区414、415、416和417，凹陷区414、415、416和417围绕加强构件的周界间隔开，并沿着加强构件400的长度延伸，每个凹陷区414-417从加强构件400的第一端418延伸至第二端420中。如上所述，图4A至图4B中的实施例为示例性的，并且因此，所有根据本教导的加强构件的具有十六个内角和八个外角的二十四角横截面的内角和外角的角度和边的长度和厚度而有变化的预期实施例将不在图中示出。

图5A至图5B分别示出了具有十六个内角和八个外角的二十四角横截面的加强构件500的替代示例性实施例的顶视图和透视图。在图5A至图5B的示例性实施例中，八个内角中的每个角为约90°，其他八个内角中的每个角为约135°，且每个外角为约90°。如图5A所示，相较于侧壁502A、502C、502E-G、502I、502K-M、502O、502Q-S、502U、502W和502X的长度，侧壁502B、502D、502H、502J、502N、502P、502T和502V的长度更大。这种侧壁长度上的差异提供了凹陷区514、515、516和517，每一凹陷区沿着加强构件500的长度从加强构件的第一端518延伸到第二端520。这些凹陷区514-517各具有深度δ₅₁₄–δ₅₁₇，其相比较于图2A至图4B所示的加强构件所展示的凹陷区，深度有所增加（其可认为相对深）。参数调整的类型，即，改变边的长度以增加凹陷区514-517的深度，能够进一步提高加强构件500与其他车辆部件的配合。特别地，凹陷区的增加的深度组合和凹陷区的相对壁（边）的增加的长度一起减小了加强构件的总数目，因此增加了围绕加强构件的外部的空间，其他车辆部件能够长久、暂时或周期性地安装、定位或在其他方面设置在此空间中。这样的车辆部件可包括，例如，制动管路、管道、电线、电缆和座位安全带。限定凹陷区的侧壁可用作在车辆碰撞事件期间保护其他车辆部件免遭损坏的庇护。

图6A至图6B分别示出了具有十六个内角和八个外角的二十四角横截面的加强构件600的替代示例性实施例的顶视图和透视图。类似加强构件300，加强构件600沿着其纵向轴线612从加强构件的第一端618到加强构件600的第二端620逐渐变细。每个侧壁602A-602X的厚度也大体上彼此相等并且贯穿每个侧壁602A-602X的纵向长度。然而，如图6A至图6B所示，加强构件600不同于加强构件200和300之处在于：每个侧壁602A-602X的每个边的长度不完全相同。例如，如图6A所示，第一组侧壁602A、602E、602G、602K、602M、602Q、602S和602W的横截面长度大体上全部相同，第二组侧壁602B、602D、602H、602J、602N、602P、602T和602V的横截面长度大体上全部相同，第三组侧壁602C、602I、602O和602U的横截面长度大体上全部相同；以及第四组侧壁602F、602L、602R和602X的横截面长度大体上全部相同。然而，如图6A所示，例如，在前述第一组侧壁中的每一侧壁的横截面长度与在前述第二、第三、第四组侧壁中的每一侧壁的横截面长度有所不同；在前述第二组侧壁中的每一侧壁的横截面长度与在前述第三和第四组侧壁中的每一侧壁的横截面长度有所不同；以及在前述第三组侧壁中的每一侧壁的横截面长度与在前述第四组侧壁中的每一侧壁的横截面长度有所不同；

加强构件600包括十六个内角θ_i1-θ_i16和八个外角θ_e1-θ_e8。如图6A至图6B所示，内角θ_i1-θ_i16的每个角和八个外角θ_e1-θ_e8的每个角为钝角。在图6A至图6B的示例性实施例中，例如，内角θ_i1、θ_i4、θ_i5、θ_i8、θ_i9、θ_i12、θ_i13和θ_i16的每个角约为117°；内角θ_i2、θ_i3、θ_i6、θ_i7、θ_i10、θ_i11、θ_i14和θ_i15的每个角约为135°；以及外角θ_e1-θ_e8的每个角约为135°。此外，与图5A至图5B中所示的加强构件500相反，相比较于侧壁602C、602I、602O和602U的长度，侧壁602A、602E、602G、602K、602M、602Q、602S和602W的长度较短。这种侧壁长度上的差异提供了凹陷区614-617，每一凹陷区沿着加强构件600的长度从加强构件600的第一端618延伸到第二端620。这些凹陷区614-617分别具有深度δ₆₁₄–δ₆₁₇，其相比于图5A至图5B所示的加强构件所示的凹陷区，深度有所减小。然而，凹陷区614-617的减小的深度可通过变化加强构件横截面的内角和外角而得到补偿。例如，如图6A至图6B所示，将每一内角θ_i1、θ_i4、θ_i5、θ_i8、θ_i9、θ_i12、θ_i13和θ_i16和/或外角θ_e1-θ_e8增大至大于90度导致凹陷区614，在凹陷区614，凹陷部分的所有壁形成等腰梯形状（与图2A至图5B的实施例中所示的矩形状凹陷相反）。由于内角θ_i1-θ_i16和外角θ_e1-θ_e8的每个角的钝角性质，这种配置还可提供更稳定的压碎。

图7A至图7B分别示出了具有十六个内角和八个外角的二十四角横截面的加强构件700的替代示例性实施例的顶视图和透视图。加强构件700具有二十四个角704A-P和706A-H、以及二十四个侧壁702A-702X。角的十六个为内角704A-704P，八个为外角706A-706H。加强构件700还具有第一横向轴线708、第二横向轴线710和纵向轴线712。虽然显示出其纵向轴线712大致上竖直定位，但是当加强构件700（以及根据本教导的其他所有各种实施例）安装在车辆内时，加强构件的纵向轴线712可大体上水平定向。在此位置，第一横向轴线708可大体上水平定向，第二横向轴线710可大体上竖直定向，如图7A所示。当安装在这样的位置上时，加强构件700的形状有助于减少或防止沿着加强构件的壁部分的水分收集或汇集。例如，其壁形成邻近的90度外角或形成矩形、正方形或U形凹槽或凹陷部分的某些传统的加强构件可收集水分或允许水分在凹槽中汇集，通过生锈、退镀、破裂等（例如，由于存在水分，加强构件的制造材料可更易于遭受任何形成的氧化或其他物理或化学变形）来增加减弱加强构件的可能性。

相反，加强构件700不包括长期保留液体或水分的凹陷部分。特别地，内角θ_i1-θ_i16和外角θ_e1-θ_e8的每个角一直被选择，使得加强构件的壁彼此成角度，从而促进流出降落在加强构件的凹陷部分的任何水分或液体。例如，如图7A和图7B所示，加强构件700包括由侧壁702B、702C和702D限定的第一凹陷部分714。内角θ_i3、θ_i4、θ_i5,和θ_i6、以及外角θ_e1和θ_e2均为钝角。因此，侧壁702A-702E以撞击或收集在侧壁702A-702E上的液体将部分或全部由于重力的原因而流掉并且朝向侧壁702A的端部的方式成斜坡或角度侧壁。同样地，例如，如图7A和图7B所示，加强构件700包括由侧壁702H、702I和702J限定的第二凹陷区715。内角θ_i7、θ_i8、θ_i9、和θ_i10、以及θ_e3和θ_e4均为钝角。因此，侧壁702G-702K以撞击或收集在侧壁702A-702E上的液体将部分或全部由于重力的原因而流掉并且朝向侧壁702A的端部的方式成斜坡/角度侧壁。还包括的是由侧壁702N、702O和702P限定的第三凹陷部716和位于侧壁702T、702U和702V之间的第四凹陷部717。

凹陷部714-717相对较浅。当车辆部件，诸如电缆/电线、燃料管线/导管、制动管路/管线和座位安全带需要穿过加强构件的内部空间或安装在加强构件的内部空间里面时，具有减少深度的凹陷区，例如加强构件700的凹陷区可十分有利。

图8A至图8B分别示出了具有十六个内角和八个外角的二十四角横截面的加强构件800的替代示例性实施例的顶视图和透视图。类似于加强构件700，加强构件800的内角θ_i1-θ_i16和外角θ_e1-θ_e8的每个角均为钝角。已经选择侧壁的长度，使得凹陷区814-817分别具有深度δ₈₁₄–δ₈₁₇，其相比较于图7A至图7B所示的加强构件中所示的凹陷区，深度有所增加。因此，加强构件800提供根据本实用新型的加强构件的示例性实施例，其能够促进水分流下并且还提供围绕加强构件的外部的更大空间，车辆部件可永久地、暂时地或周期地安装、定位或其他方面设置在该更大空间中。

一般而言，本教示的各种示例性实施例设想，例如，具有带有不同弯曲半径的拐角、具有非均匀截面、具有不对称形状，具有厚度不等的边和/或具有不等锥化边的加强构件。各种附加示例性实施例设想弯曲的和/或弧形的加强构件。另外，为进一步调整构件的折叠构型和/或峰值负载能力，各种附加示例性实施例也设想具有触发孔、凸缘和/或褶积的加强构件，而本领域的普通技术人员对此将有所理解。上述变形的一个或多个的结合也可设想。

如本文所讨论和实施，加强构件的边的长度S₁-S₂₄和厚度T₁-T₂₄为加强构件的可调参数。边的长度S₁-S₂₄和厚度T₁-T₂₄可经调节以提供加强构件中所需的特性。例如，在图3A至3B的实施例中，这些参数经调节以提供带有侧壁和拐角的加强构件300，其中，侧壁和拐角沿加强构件300的纵向长度锥化。

如本文所讨论和所述，根据本教示，加强构件的横截面的纵横比为可调参数。加强构件的横截面的纵横比可经调节以提供加强构件中所需的特性。例如，在图4A至4B所示的实施例中，这些参数经调节以提供具有沿垂直定向的横向轴线的两个截面尺寸的加强构件400，其中，该垂直定向的横向轴线在加强构件400的纵向长度上的长度大体不等。

如本文所讨论和实施，根据本教示，横截面的边的长度S₁-S₁₆为可调参数。加强构件的边的长度S₁-S₁₆可经调节以提供加强构件中所需的特性。例如，在图5A至5B所示的实施例中，此参数经调节以提供带有具有特定深度δ₅₁₄–δ₅₁₇的凹陷区域514-517的加强构件500，其中，该特定深度δ₅₁₄–δ₅₁₇沿加强构件500的纵向长度延伸。

如本文所讨论和实施，十六个内角θ_i1-θ_i16和八个外角θ_e1-θ_e8为加强构件的可调参数。内角θ_i1-θ_i16和外角θ_e1-θ_e8可经调整以提供加强构件中所需的特性。例如，在图6A至6B所示的实施例中，这些参数经调整以提供带有具有特定深度δ₆₁₄–δ₆₁₇的锥化凹陷区域614-617的加强构件600，其中，该特定深度δ₆₁₄–δ₆₁₇沿加强构件600的纵向长度延伸。附加地，内角θ_i1-θ_i16和外角θ_e1-θ_e8可经调节以促进水分流下，如在图7A至图7B和图8A至图8B的实施例中所例示。

如本文所讨论和实施，多个可调参数包括但不限制于加强构件的边的长度S₁-S₂₄和厚度T₁-T₂₄、加强构件的横截面的纵横比、拐角的内角θ_i1-θ_i16和外角θ_e1-θ_e8、以及凹陷区域的深度δ_j1-j4—均可在同一加强构件中被调节。这些参数可在同一加强构件中被调节，以提供加强构件中所需的特性。

在图2A至8B所示的实施例中，加强构件可具有整体式结构。如上所述，图2A至8B所示的整体式结构仅为示例性，而且本教示设想诸如两件式结构或具有三件或更多件式的其他结构的加强构件。

为证明根据本教示，具有十六个内角和八个外角的二十四角横截面的提高的强度和性能特征，实用新型人将各种现有和传统的加强构件横截面设计与基于本文所公开的设计的横截面做了比较。示例性的加强构件被模仿并且进行压碎模拟运行，如以下参考图9至图13所示和所述。

具有相同的质量、厚度、纵向长度和沿垂直横向轴线的相同横截面长度的不同形状（即，横截面）的加强构件被模仿，如在图9中所例示。接着，对每个构件进行压碎模拟，以用相同的刚性质量（诸如，撞击器）、冲击速度和初始动能来模拟撞击。

图10示出的横截面构件已经经受了模拟的准静态压碎。在每次准静态压碎期间，冲击速度慢（诸如1英寸/分钟）。撞击器将构件压缩受控制的位移。因此，所有构件使用相同的压碎时间达到相同的压碎距离。因此，使多个加强构件经受准静态压碎可提供加强构件的折叠长度和压碎稳定性上的比较。如图10所示，根据本教示的二十四角横截面展示出最稳定的轴向塌陷和最小的折叠长度。

图11的横截面构件已经经受了模拟动态压碎。在每次动态压碎期间，撞击器由气枪推进，其中，指定气枪的质量和初始冲击速度以产生指定的初始动能。此初始动能压碎构件。通过测量每个加强构件的压碎距离和具体能量吸收，可以比较每个加强构件的性能。如图11所示，根据本教示的二十四角横截面也展示出最短的压碎距离。

图12示出用于模拟动态压碎的动态压碎力（单位为kN）和相关轴向压碎距离（单位为mm），其中，模拟动态压碎轴向地施加在具有如图9所示的横截面的示例性加强构件上。如图12所示，和正方形、六边形、圆形、八边形和十二角形横截面相比，具有二十四角横截面的加强构件对于给定的产生的压碎距离可承受更高的压碎力。具体而言，根据本教示的二十四角横截面与八边形相比，在平均压碎力和/或碰撞能量吸收上获得约104.2%的提高。

图13示出针对施加在具有如图9所示的横截面的示例性加强构件上的模拟动态压碎的动态轴向压碎能量（单位为kN*mm）和相关的轴向压碎距离（单位为mm）。如图13所示，和正方形、六边形、圆形、八边形横截面相比，具有二十四角横截面的加强构件能够在更短的距离吸收总量相同的撞击动能。具体而言，根据本教示的二十四角横截面在基本八边形横截面的约46.9%的轴向压碎距离内吸收全部轴向压碎能量。

因此，根据本教示的二十四角横截面可允许超过，例如，包括基本二十四边多边形横截面的基本多边形加强构件横截面的提高的撞击能量管理，同时最小化单位长度质量，为减少车辆重量提供质量削减方案并满足新的CAFE和排放标准。

除了提高的承载和吸能能力之外，根据本教示的加强构件可提供附加的优势或益处，诸如提高的排水能力（如上所述）、增大的弯曲能量吸收能力、提高的制造可行性、以及在一体式装置（例如，以上提及的车辆）的其他部件之间的形状的更好的配合。

此外，根据本教示的二十四角加强构件也可经调节以适应用于在各种车辆中使用的独特的封装要求。凭借至少若干个二十四角横梁的横截面的特定形状，将其它设备部件连接、粘合、安装或以其它方式粘接到加强构件上更加容易。其它设备部件可包括但不局限于发动机架或变速器悬置支架。

根据本教示的二十四角加强构件设想用作多种环境下的结构构件。例如，在机动车中，本文所公开的加强构件可用作，诸如，一个或多个粉碎罐、前纵梁、中纵梁、后纵梁、边梁、枪型结构、横梁、车顶结构、腰线管、门梁、车柱、内部加强件以及其它可以从增加的碰撞能量吸收或本文所述的其它优势受益的其它部件。此外，本教示既可应用于车架分离型产品也可应用于组合车辆或其他类型的结构。

例如，如图14和15所示，根据本公开，带有十六内角和八个外角的二十四角加强构件可用于形成车架和/或车辆上车身的一部分或形成在车架和/或车辆上车身内。图14示出车架1400的示例性实施例，其中，车架1400具有多个可使用加强构件的部件。例如，根据本公开的加强构件可形成或用作前喇叭1402、前纵梁1404、前边梁1406、后边梁1408、后纵梁1410、和/或一个或多个横梁1412的一部分。同样，图15示出车辆上车身1500的示例性实施例，其中，车辆上车身1500具有多个可使用加强构件的部件。例如，根据本公开的加强构件可形成或用作枪型结构1502、铰链柱1504、A柱1506、B柱1508、C柱1510、一个或多个门梁1512、横车梁1514、前顶盖1516、后顶盖1518、前围上盖板（cow top）1520、车顶纵梁1522、横向顶梁1524、纵向顶梁1526、一个或多个车身横梁1528、和/或车身横梁1530的一部分。

此外，根据本公开的加强构件可用作或形成车底部件的一部分，诸如，作为门槛和/或一个或多个车底横梁。此外，根据本公开的加强构件也可用作或形成车辆发动机室部件的一部分，诸如，作为一个或多个发动机室横梁。

本教示的实施例取决于应用会有不同的形状（即，各种横截面）以适应特定构件空间限制。例如，当用作车辆前纵梁时，为获得优化的轴向压碎性能，边的长度和厚度和/或拐角的角度均可调整（调节）以提供优化的强度、尺寸和形状，从而满足发动机室约束条件。

虽然本文所述的各种示例性实施例均被描述为经构造与自动车辆一起使用，但是要设想的是，根据本教示的各种加强构件可经构造与其它种类的交通工具（诸如飞机、宇宙飞船和船只）和/或结构一起使用，因为其提供所需的增加的碰撞能量吸收。因此，具有本公开效益的本领域的普通技术人员将了解，本教示为各种应用提供加强构件。鉴于本描述，对于本领域的技术人员来说，本教示的各个方面显然可进行进一步的修改，并具有替代实施例。

应了解的是，本文陈述的具体实例和实施例为非限制性，其可在不脱离本教示的范围的情况下对结构、尺寸、材料和方法作出修改。

具体而言，本领域的技术人员将理解，加强构件可包括一个以上的纵向截面或部分，其中，根据本公开的教示，每个区域或部分具有一个和多个变形。所述变形可沿每个纵向截面的长度连续或间歇形成。换言之，具有改变所公开可调参数的一个或多个以上变形结合的加强构件也可设想，其未被示出或明确描述。

为了本说明书和附录权利要求书，除非另有指示，否则所有表达数量、百分比或比例的数字、以及本说明书和权利要求书中使用的其它数值在所有实例中均应理解为由术语“大约”修饰。因此，除非另有说明，否则书面说明和权力要求书中陈述的数值参数均为近似值，其可根据使用本实用新型想要获得的性质而改变。至少地，每个数值参数并非试图将等价物教义的应用限制于权利要求书范围，其应至少根据报告的有效数字，并通过运用普通的舍入法来理解。

虽然给出本教示广阔范围的数值范围和参数为近似值，但是特定实例中给出的数值报告尽可能准确。然而，任何数值都固有地包含某些由分别测试测量中出现的标准偏差必然导致的某些误差。甚者，本文所公开的所有范围都应理解为包含位于其内的所有子范围。

要注意的是，如本说明书和附录权利要求书中使用的单数形式“一”、“一种”和“所述”包括多个所指对象，除非明确且清楚地限制为一个所指对象。如本文所用的术语“包括”及其语法变形均意欲为非限制性，因此引用列表中的物品并非排除其它可用来替代或添加到列表上的类似物品。

对本领域的技术人员来说，本公开的设备和方法显然可在不脱离本教示的范围的情况下，做出各种修改和变形。鉴于本说明书和本文所公开教示的实践，本公开的其它实施例对本领域的技术人员来说显而易见。本说明书和本文描述的实施例仅意欲被视为示例性。

Claims (18)

1.一种用于机动车辆的加强构件，其特征在于，所述加强构件包括横截面，所述横截面包括二十四个角并且包括形成十六个内角和八个外角的边和角。

2.根据权利要求1所述的用于机动车辆的加强构件，其特征在于，每个所述内角的范围介于30度与175度之间。

3.根据权利要求1所述的用于机动车辆的加强构件，其特征在于，每个所述外角的范围介于45度与175度之间。

4.根据权利要求1所述的用于机动车辆的加强构件，其特征在于，所述十六个内角中的八个内角彼此相等，并且其中，所述十六个内角中的其他八个内角彼此相等。

5.根据权利要求1所述的用于机动车辆的加强构件，其特征在于，所述八个外角中的每个外角相同。

6.根据权利要求1所述的用于机动车辆的加强构件，其特征在于，至少一个所述内角为直角。

7.根据权利要求6所述的用于机动车辆的加强构件，其特征在于，所述内角中的八个内角为直角。

8.根据权利要求6所述的用于机动车辆的加强构件，其特征在于，所述外角中的每个外角为直角。

9.根据权利要求1所述的用于机动车辆的加强构件，其特征在于，所述加强构件进一步包括沿着所述加强构件的长度延伸的至少一个凹陷部。

10.根据权利要求9所述的用于机动车辆的加强构件，其特征在于，所述至少一个凹陷部由所述加强构件的两个所述内角和两个所述外角限定。

11.根据权利要求10所述的用于机动车辆的加强构件，其特征在于，限定所述至少一个凹陷部的所述两个外角彼此相邻。

12.根据权利要求11所述的用于机动车辆的加强构件，其特征在于，限定所述至少一个凹陷部的所述两个外角彼此相等。

13.根据权利要求11所述的用于机动车辆的加强构件，其特征在于，所述两个内角中的每个内角均为钝角。

14.根据权利要求9所述的用于机动车辆的加强构件，其特征在于，所述至少一个凹陷部由所述加强构件的三个所述边限定。

15.根据权利要求14所述的用于机动车辆的加强构件，其特征在于，限定所述至少一个凹陷部的所述加强构件的所述三个边长度相同。

16.根据权利要求14所述的用于机动车辆的加强构件，其特征在于，限定所述至少一个凹陷部的所述加强构件的所述三个边中的两个边长度相同，而所述三个边中的另一个边具有不同的长度。

17.根据权利要求1所述的用于机动车辆的加强构件，其特征在于，所述横截面的所述角的厚度与所述横截面的所述边的厚度相同。

18.根据权利要求9所述的用于机动车辆的加强构件，其特征在于，进一步包括四个凹陷区，其中，每个所述凹陷区沿着所述加强构件的长度从所述加强构件的第一端延伸到所述加强构件的第二端。