聚合物增強的金屬頂部弓梁的制作方法

專利名稱：聚合物增強的金屬頂部弓梁的制作方法
技術領域：
本發明總體涉及用于減少機動車的噪聲和振動的頂部弓梁。更特別而言，頂部弓梁包括本體和多個肋，每個肋具有特別的厚度。
背景技術：
在工業、商業和住宅應用中使用的物體具有振動并產生不希望有的噪聲的趨勢。例如洗碗機、洗衣機和衣物干燥機之類的家用器具通常由不銹鋼結合其他金屬和塑料制造。使用時，這些器具傾向于產生很高的噪聲和振動，它們在金屬中回響，是在商業上不希望有的。機動車，與家用器具類似，通常也是由金屬和塑料制造。因此，機動車也傾向于產生在金屬和塑料中回響的很高的噪聲和振動。為此，在現有技術中眾所周知的是研究噪聲、振動和刺耳聲(“NVH”)，也稱為噪聲和振動(“N&V”)，既包括機動車內部的又包括機動車外部的。內部NVH相對于由機動車的乘坐者經歷的噪聲和振動測量，而外部NVH相對于由機動車發出的噪聲和振動測量，并且通常包括行駛過的噪聲測試。盡管噪聲和振動可以容易地測量，但刺耳聲是一種主觀品質，其通常要么通過“評判團”評估來測量，要么利用提供反應人類主觀感覺的結果的分析心理聲學工具測量。機動車中的NVH源有許多個,包括發動機、傳動系統、輪胎觸點、框架和結構元件、剎車、路面和風。許多種噪聲和振動傳輸到機動車的框架和結構元件，然后在聲學上傳播到其駕駛室。這類噪聲和振動通常歸類為“結構噪聲和振動”。其他的噪聲和振動是聲學上產生的并通過空氣路徑傳播，并且通常歸類為“空氣噪聲和振動”。結構噪聲和振動通常通過隔離削弱，而空氣噪聲和振動通常通過吸收或通過使用屏蔽材料來減小。傳統上，有三種主要方法來改進在機動車及其他物體中的NVH。第一種方法包括減少噪聲和振動源的強度，例如通過使用消聲器或通過改進旋轉機構的平衡。第二種方法包括通過使用屏蔽器和/或隔離器阻斷噪聲和振動傳播的路徑。第三種方法包括通過使用泡沫噪聲吸收器來吸收噪聲和振動。其他傳統的改進NVH的方式包括使用調和質塊阻尼器，使用副車架、平衡活動部件、改進結構的剛性和質量、重新調整排氣和吸氣、改善隔離器的特征、增加消聲或吸收材料和利用有效的噪聲控制。盡管這些方法的每一種都可能是有效的，但是它們許多都是成本高昂的，并且不能減輕重量和改善能量效率。實際上，許多這些方法恰好正相反，其增加了重量并降低了能量效率。這相對于目前的美國聯邦標準以及所提出的2012美國聯邦能量星級要求(Federal Energy Star requirements)和所提出的公司平均燃料經濟(Corporate AverageFuel Economy, CAFE)標準是起反作用的,這些標準和要求大大地限制了通常的機動車、家用器具等可以消耗的能量量。許多減少NVH的上述機制與這樣的標準和要求是不相適應的。因此，仍然有機會開發在減輕重量和改進能量效率的同時減少在許多不同的物體中的噪聲和振動的支撐元件。

發明內容
本發明提供一種頂部弓梁。該頂部弓梁包括本體，本體具有長度和彼此間隔的兩個端部。本體包括金屬，大體上沿長度具有大約0.25mm到大約2mm的厚度，并且限定底基和從底基延伸的第一邊緣和第二邊緣。第一邊緣和第二邊緣及底基的每一個在兩個端部之間大體上沿著長度延伸。第一邊緣和第二邊緣各自橫向于底基設置并且大體上沿著長度橫向地彼此間隔。頂部弓梁還包括多個肋，所述多個肋具有從大約0.5mm到大約5mm的厚度，并且包括聚合物。所述多個肋設置在第一邊緣和第二邊緣之間并且聯接到本體。在頂部弓梁中的金屬和聚合物具有預料不到的協同作用并對在機動車中的噪聲、振動和刺耳聲產生預料不到的削減作用。金屬和聚合物兩者的微小厚度減少了頂部弓梁的總質量而同時保持了結構強度和完整性，且同時改進了機動車的燃料經濟性和能量效率。總質量的減小驚人地導致機動車中的噪聲、振動和刺耳聲的減少。


因為通過參考下列的結合附圖考慮的詳細說明，本發明將得到更好地理解，本發明的其他優點將變得容易領會，圖中:圖1A是現有技術的頂部弓梁的透視圖，該頂部弓梁由鋼形成并且不包括任何聚合物；圖1B是第二種現有技術的頂部弓梁的透視圖，該頂部弓梁與圖1A的現有技術的頂部弓梁類似，但是還包括與之連接的尼龍6或金屬帽；圖2A是包括本發明的頂部弓梁的一個實施例的機動車的框架的透視圖；圖2B是圖2A的機動車的框架的頂視圖，圖示了本發明的頂部弓梁的頂部組件、側軌(side rail)元件及其他實施例；圖3A是包括以頂部弓梁的各種實施例替代和/或補充的A，B, C支柱和包括設置在B支柱之間的頂部弓梁的一個實施例的機動車的透視圖；圖3B是包括以頂部弓梁的各種實施例替代和/或補充的A和C支柱和包括設置在A支柱之間的頂部弓梁的另一個實施例的機動車的透視圖；圖3C是以頂部弓梁的各種實施例替代和/或補充的A，B，C及D支柱和包括設置在D支柱之間的頂部弓梁的又一個實施例的機動車的透視圖；圖4A是本發明的頂部弓梁的一個實施例的透視圖，包括第一和第二槽，和以改進的(寬松的)交叉模式設置在第一和第二槽中的多個肋；圖4B是本發明的頂部弓梁的另一個實施例的透視圖，包括第一和第二槽，和以改進的(寬松的)交叉模式設置在第一和第二槽中的多個肋；圖4C是具有大約45°的角度(Θ )的以改進的(寬松的)交叉模式設置的圖4A的多個肋的放大視圖；圖4D是圖示了頂部弓梁的本體的厚度(Tl)的圖4a的頂部弓梁的側剖視圖；圖5A是本發明的頂部弓梁的另一實施例的透視圖，包括第一和第二槽，和以改進的(寬松的)交叉模式和以密集的交叉模式兩種方式設置在第一和第二槽中的多個肋；圖5B是具有大約22.5°的角度(a)的以密集的交叉模式設置的圖5A的多個肋的放大視圖6A是本發明的頂部弓梁的又一個實施例的透視圖，包括脊，第一和第二槽，和大體上垂直于脊設置在第一和第二槽中的多個肋；圖6B是圖6A的頂部弓梁的變體的透視圖；圖6C是圖6A的頂部弓梁的又一個變體的透視圖；圖6D是以大約90°的角度(β )大體上垂直于脊設置的圖6A的多個肋的放大視圖；圖7Α是顯示了多個肋的寬度(W2)和長度(L2)的本發明的頂部弓梁的另一實施例的側剖視圖；圖7Β是圖7Α的頂部弓梁的頂視圖，圖示了多個肋的厚度(Τ2)；圖8Α是本發明的頂部弓梁的另一個實施例的透視圖，包括第一和第二槽，和以改進的(寬松的)交叉模式設置在第一和第二槽中的多個肋；圖8Β是圖8Α的頂部弓梁的變體的透視圖；圖9是本發明的頂部弓梁的另一個實施例的透視圖，圖示了作為實例表示的前部、中部和后部測量位置；圖10是圖示了為多個肋的長度的函數的實例的弓梁1-7的Z位移的絕對值之和的線形圖；圖11是圖示了為多個肋的厚度(mm)的函數的實例的弓梁8_12的Z位移的絕對值之和的線形圖；圖12是圖示了為本體的厚度(mm)的函數的實例的弓梁13-25的Z位移的絕對值之和的線形圖；圖13是圖示了為多個肋的厚度(mm)的函數的實例的弓梁26_37的Z位移的絕對值之和的線形圖；圖14是圖示了為多個肋的厚度(mm)的函數的弓梁26_37的重量的線形圖；圖15是實例的數據匯總表格；和圖16是補充圖15的另一個表格并陳列了圖15的數據，其中實例的弓梁的總的Z位移以遞增的順序排序。
具體實施例方式本發明提供了一種支撐元件，用于減少物體的噪聲和振動。物體可以是任何現有技術中已知的，并且還可以還限定為家用器具、商業的、住宅的或工業的結構、機械組件和/或子組件、工具或機動車(24)，包括但不限于汽車例如卡車、大蓬車和轎車、舟、船等。在多種實施例中，物體還可以還地限定為洗碟機、洗衣機和/或衣物干燥機。支撐元件本身可以是現有技術中已知的任何類型，并可以還限定為頂部弓梁
(22)、頂蓋、支撐臂或段、汽車的A/B/C和/或D支柱、大梁、厚木板、橫桿、椽、壁、物體的外部或內部元件、銷、柱、梁、板、拱、殼體、鏈線、平板、板、±敦、葉片、圓頂、支柱、蓋、支腳、地基、粗地板、桁架、底基、頂部、底部或側部。支撐元件可以具有現有技術中已知的任何截面，包括但不限于矩形截面、方形截面、三角形截面、圓形或橢圓形截面、“I”型截面、“C”型截面、“L”型截面、“T”型截面、“U”型截面或如圖4D所示的“W”型截面。支撐元件可以是實心體、中空體，或具有實心截面和空心截面。最一般地，支撐元件進一步限定為頂部弓梁(22)，物體進一步限定為機動車(24)。支撐元件本體:支撐元件具有本體(32)，本體具有頂側(26)和底側(28)。本體(32)可以是曲線的或直線的，或者可以包括多個曲線段和直線段。本體(32 )可以是單體式的，例如由單一材料形成，或者可以由兩種或更多種材料形成。在多種實施例中，術語“由單一材料形成”指的是本體(32)包括的單一材料超過大約50，55，60，65，70，75，80，85，90或95重量百分比。替代地，本體(32)可以包括大約95到大約100、大約97到大約100、大約99到大約100、或大約100重量百分比的單一材料。本體(32) —般包括金屬。金屬可以包括但不限于鋼、鋁、不銹鋼、鐵、含鐵的金屬、堿金屬、貴重金屬、過渡金屬、其合金和它們的組合。本體(32)可以主要包括金屬或由金屬組成。在多種實施例中，如果本體(32 )主要包括金屬，本體(32 )通常不會包括聚合物，除了鋼、鋁、不銹鋼、鐵等之外的金屬。在其他的實施例中，本體(32)主要包括鋼、鋁、鐵和/或不銹鋼，并且通常不會包括其他類型的金屬或聚合物。在另一個實施例中，本體(32)主要包括鋼和鐵。在又一個實施例中，本體(32)主要包括鋼、不銹鋼、鐵和鋁。本體(32)可以通過鍍鋅、涂漆或其他的防腐方法來防止腐蝕。本體(32)具有長度(L1)，寬度(W1)，和厚度(T1)，并具有通常沿著長度(L1)或者大體上沿著長度(L1)彼此間隔的兩個端部(30)，如圖中所示。本體(32)可以具有任何長度(L1)和寬度(W1X在多種實施例中，本體(32)具有的長度(L1)為大約I英寸至大約I英尺、大約I到10英尺、大約2至7英尺、大約3至5英尺、大約3至6英尺或大約4至5英尺。在其他的實施例中，本體(32)具有的寬度(W1)為大約0.1至12英寸、大約2至6英寸、大約3至4英寸、大約1/2至大約I英尺、大約I至5英尺、大約2至4英尺，或從大約2至3英尺。替代地，如果支撐元件在一結構或大物體中使用，本體(32)具有的長度(L1)和/或寬度(W1)可以大于大約5，10，20，30，40或50英尺，或甚至更大。本體(32)的厚度(T1)可以是恒定的或者可以是變化的，通常沿著長度(L1)或大體上沿著長度(L1)為大約0.25mm到大約2mm。在多種實施例中，本體(32)具有的厚度(T1)是恒定的或者可以是變化的，大體上沿著長度(L1)為大約0.25mm到大約0.55mm，大約
0.50mm到大約0.75mm,大約0.75mm到大約Imm,大約Imm到大約1.25mm,大約1.25mm到大約1.50mm,大約1.50mm到大約1.75mm,大約1.75mm到大約2mm,大約Imm到大約2mm,大約
1.5mm到大約2mm,或大約0.5mm到大約1mm。當然,應當理解的是,本體(32)可以具有任意的長度(L1)、厚度(T1)、或寬度(W1)，或全部或部分數值在上述范圍之內的任意長度/厚度/寬度范圍。長度/厚度/寬度的任意一個或多個可以變化± 1，2，43，4，5，10，15，20 + %
坐寸ο支撐元件的節段:除本體(32)之外，支撐元件還包括設置到本體(32)上或者設置到本體(32)中的一個或多個節段(例如肋(44))，以有助于減少物體的噪聲和振動。每個節段可以獨立地為曲線的或者直線的，或者包括多個曲線段和直線段。每個節段可以獨立地是單體式的，例如由單一材料形成，或者可以由兩種或更多種材料形成。每個節段也可以獨立地包括一種金屬，其可以與上述的金屬相同或不同，和/或可以包括聚合物。一個或多個節段可以是單體式的，而其他的節段可以由兩種或更多種材料形成。
在多種實施例中，術語“由一種材料形成”指的是一個或多個節段獨立地包括的單一材料超過大約50，55，60，65，70，75，80，85，90或95重量百分比。替代地，每個節段可以獨立地包括大約95到大約100、大約97到大約100、大約99到大約100、或大約100重量百分比的單一材料。在上面首次介紹的聚合物可以是現有技術中已知的任何聚合物，并且可以包括一種或多種熱塑性聚合物、熱固性聚合物、尼龍、聚苯乙烯、聚氯乙烯、橡膠、和/或一種或多種聚對苯二甲酸乙二醇酯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯等。在多種實施例中，聚合物進一步限定為一種或多種尼龍6，尼龍6/6和/或尼龍6/66。在其他的實施例中，聚合物進一步限定為聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和/或聚丙烯(PP)。在一個實施例中，聚合物是從尼龍6、PBT、PP及其組合的組中選出的。在另外他的實施例中，聚合物包括、主要包括從以下的組中選出的聚合物、或者由從以下的組中選出的聚合物組成:聚烯烴，聚酯，聚酰胺，高分子物，工程聚合物，塑料及其組合。在其他的實施例中，聚合物包括、主要包括從以下的組中選出的聚合物、或者由從以下的組中選出的聚合物組成:聚烯烴，聚酯，聚酰胺，工程聚合物，塑料及其組合。在另外的實施例中，聚合物包括、主要包括從以下的組中選出的聚合物、或者由從以下的組中選出的聚合物組成:聚烯烴，聚酯，聚酰胺及其組合。每個節段可以獨立地主要包括聚合物或者由聚合物組成。在多種實施例中，如果一個或多個節段主要包括聚合物，那么每個節段通常不會包括金屬。在一個實施例中，一個或多個節段主要包括尼龍6。在另一個實施例中，一個或多個節段主要包括尼龍6和另一種聚合物，例如尼龍6/6，尼龍6/66或熱塑性聚合物。在另外的實施例中，一個或多個節段主要包括或包括PBT，PP和/或它們的組合。節段可以通過鍍鋅、涂漆或其他的防腐方法來防止腐蝕。每個節段也具有長度(L2),寬度(W2)和厚度(T2)。厚度(T2)通常為大約0.5mm到大約5mm。在多種實施例中，該厚度(T2)為大約Imm到大約5mm,大約2mm到大約4mm,大約0.5mm到大約3mm,大約0.5mm到大約0.75mm,大約0.75mm到大約1mm，大約1.75到大約4mm,大約Imm到大約1.25mm,大約1.25mm到大約1.5mm,大約1.5mm到大約1.75mm,大約1.75mm到大約2mm,大約2mm到大約2.25mm,大約2.25mm到大約2.5mm,大約2.5mm到大約2.75mm,大約2.75mm到大約3mm,大約Imm到大約2mm,大約I到3mm,大約1.5mm到大約2mm,大約0.5mm到大約Imm,大約2mm到大約3mm,或大約1.5mm到大約3mm。節段可以具有任意的長度(L2)和寬度(W2)。在多種實施例中，一個或多個節段具有的長度(L2)為大約I到大約100mm，大約I到大約50mm，大約I到大約25mm，大約20到大約40mm,大約20到大約30mm,大約10到大約40mm,大約50到大約100mm,大約I英寸到大約I英尺，大約I到大約10英尺，大約2到大約7英尺，大約3到大約6英尺，或大約4到大約5英尺。在其他的實施例中，一個或多個節段具有的寬度(W2)為大約I到大約100mm，大約I到大約50mm,大約I到大約25mm,大約20到大約40mm,大約20到大約30mm,大約10到大約40mm,大約50到大約100mm,大約0.1到大約12英寸,大約1/2到大約I英尺,大約I到大約5英尺，大約2到大約4英尺，大約2到大約3英尺。替代地，如果支撐元件在一結構或大物體中使用，一個或多個節段具有的長度(L2)和/或寬度(W2)可以大于大約5，10，20，30，40或50英尺，或甚至更大。當然，應當理解的是，一個或多個節段可以具有任意的長度(L2)、厚度(T2)、或寬度(W2)，或全部或部分數值在上述范圍之內的任意長度/厚度/寬度范圍。長度/厚度/寬度的任意一個或多個可以變化±1，2，3，4，5，10，15，20 + %等。節段通常設置在本體(32)上或者在本體(32)中。最一般地，本體(32)和節段設置為在本體(32)和/或一個或多個節段上的一個或多個接觸點(例如在一個或多個節段的頂部、底部和/或一個或多個側部)相互直接接觸。然而，本發明并不限于這樣的實施例。本體(32)和一個或多個節段可以彼此聯接、連接或相連，或者可以“設置于彼此上”，即使沒有直接連接或相連。例如，可以在本體(32)和一個或多個節段之間設置材料，并且節段可以仍然與本體(32)聯接、連接或相連。換句話說，即使通過間隙或通過支撐元件的另一個區域或部分分隔，本體(32)和一個或多個節段也可以設置在彼此上。在一個實施例中，本體(32)和一個或多個節段利用粘合劑彼此粘接。替代地，節段可以過包覆成型在本體(32)上或本體(32)周圍。用于減少機動車的噪聲和振動的支撐元件:在多種實施例中，支撐元件進一步限定為用于減少機動車(24)的噪聲和振動(和通常的刺耳聲)的支撐元件，如多個附圖所示并如上所述。支撐元件還可以進一步限定為用于減少機動車(24)的噪聲和振動的頂部弓梁(22)，這也如上所述。在一個實施例中，本體(32)是曲線的，具有如上所述的長度和兩個端部(30)，并且包括金屬。在該實施例中，本體(32)還大體上沿著長度具有大約0.25mm到大約2mm的厚度。在另一個實施例中，本體(32)限定底基(52)和從底基(52)延伸的第一和第二邊緣(34，36)。底基(52)及第一和第二邊緣(34，36)各自通常在端部(30)之間大體上沿著長度延伸。第一和第二邊緣(34，36 )通常分別橫向于底基(52 )設置并且大體上沿著長度彼此橫向地間隔。在一個實施例中，底基(52)及第一和第二邊緣(34，36)形成“U”型通道。可以設想的是，本體(32)的一部分可以包括第一和第二邊緣(34，36)中的一個或兩個，而本體的一個或多個其他部分可以不帶有第一和第二邊緣(34，36)中的一個或兩個。在多種實施例中，第一和第二凸緣(54,56)設置為大致分別垂直于第一和第二邊緣(34，36)。可設想的是，本體(32)的一部分可以包括第一和第二凸緣(54，56)中的一個或兩個，而本體的一個或多個其他部分可以不帶有第一和第二凸緣(54，56)中的一個或兩個。第一和第二凸緣(54，56)在長度、寬度和厚度上沒有特別限制，并且通常延伸本體的長度，具有的寬度為大約I到大約10mm，大約2到大約8mm，大約3到大約7mm，大約4到大約6mm,大約6到大約8mm,大約0.1到大約12英寸,大約1/2到大約I英尺,大約I到大約5英尺，大約2到大約4英尺或大約2到大約3英尺。第一和第二凸緣(54，56)通常也具有與本體(32)相同的厚度。每個第一和第二凸緣(54，56)可以具有彼此相同的尺寸和形狀，或者可以具有不同的尺寸和/或形狀。當然，應當理解的是，每個第一和第二凸緣(54，56)可以具有任意的厚度/寬度，或者全部和部分數值在上述范圍內的任意的厚度/寬度范圍。在另一個實施例中，支撐元件包括脊(38 )，所述脊在端部(30 )之間大體上沿著本體(32 )的長度從底基(52 )延伸，從而限定在脊(38 )和第一邊緣(34)之間的第一槽(40 )和在脊(38)和第二邊緣之間的第二槽。第一和第二槽(40，42)通常在本體(32)的頂側(26)上。脊(38)通常還限定在本體(32)的底側(28)上的第三槽(58)。第一、第二和第三槽(40，42，58)通常大體上沿著本體(32)的長度延伸。可設想的是，本體(32)的一部分可以包括第一和第二槽(40，42)中的一個或兩個，而本體的一個或多個其他部分可以不帶有第一和第二槽(40，42)中的一個或兩個。類似地，可設想的是，本體(32)的一部分可以包括第三槽(58)，而本體的一個或多個其他部分可以不帶有第三槽(58)。第一，第二和/或第三槽(40，42，58)通常各具有的寬度為大約I到大約100mm，大約I到大約50mm,大約I到大約25mm,大約20到大約40mm,大約20到大約30mm,大約10到大約40mm,大約50到大約100mm,大約I英寸到大約I英尺,大約I到大約10英尺，大約2到大約7英尺，大約3到大約6英尺，或大約4到大約5英尺。第一，第二和第三槽(40，42，58)還通常各具有的厚度為大約I到大約100mm，大約I到大約50mm，大約I到大約25mm，大約20到大約40mm,大約20到大約30mm,大約10到大約40mm,大約50到大約100mm,大約0.1到大約I英寸,大約0.2到大約0.8英寸,大約0.3到大約0.7英寸,大約0.4到大約0.6英寸，大約I到大約12英寸，大約1/2到大約I英尺，大約I到大約5英尺，大約2到大約4英尺,或大約2到大約3英尺。本體(32)，例如脊(38)，還通常具有從其延伸的軸線。在一個實施例中，軸線從其水平地延伸，或者從其近似水平地延伸。在另一個實施例中，軸線近似垂直于本體(32)和/或脊(38)設置。如果本體是曲線的，則軸線可以替代地描述為近似垂直于與曲線形本體
(32)相切的線設置，或者近似垂直于本體(32)本身設置。術語“近似垂直于”描述的是軸線在大約0.1到大約1，2，3，4，5，6，7，8，9或10度的范圍從本體垂直地設置。術語“近似水平于”也可以進一步描述為在大約0.1到大約1，2，3，4，5，6，7，8，9或10度的范圍內水平。本體(32)，例如脊(38)，還通常具有從其延伸的軸線。在一個實施例中，軸線從其水平地延伸，或者從其近似水平地延伸。在另一個實施例中，軸線近似垂直于本體(32)和/或脊(38)設置。如果本體是曲線的，則軸線可以替代地描述為近似垂直于與曲線形本體
(32)相切的線設置，或者近似垂直于本體(32)本身設置。術語“近似垂直于”描述的是軸線在大約0.1到大約1，2，3，4，5，6，7，8，9或10度的范圍從本體垂直地設置。術語“近似水平于”也可以進一步描述為在大約0.1到大約1，2，3，4，5，6，7，8，9或10度的范圍內水平。多個肋:用于減少機動車(24)的噪聲和振動的支撐元件可以還包括如上所述的一個或多個節段。最一般地，這些節段進一步限定為多個肋(44)。所述多個肋可以包括至少兩個或至少三個單獨的肋(44)。所述多個肋(44)可以在第一和第二槽(40，42)中的至少一個中設置，也可以在這兩者中都設置。替代地，所述多個肋(44)可以描述為設置在第一和第二邊緣(34，36)之間。所述多個肋(44)也可以設置在第三槽(58)中，或者是單獨地，或者是與設置在第一和/或第二槽(40，42)中的肋結合。在多種實施例中，所述多個肋(44)設置在第一和第二槽(40，42)的一個或兩個中，另外的多個肋設置在第三槽(58)中。所述多個肋
(44)可以以與如上所述的節段類似的任何方式進一步限定，或者它們可以與上述的不同。所述多個肋(44)中的一個或多個可以與組成所述多個肋(44)的一個或多個其他的單獨的肋(44)不同。例如，組成所述多個肋(44)的一定數量的單獨的肋(44)可以具有落入本發明范圍內的一定尺寸、大小、方位、組成等，而所述多個肋(44)的其他的單獨的肋可以在上述的一個或多個特征方面不同。換句話說，可設想的是，并非所述多個肋(44)中的所有肋(44)需要是一樣的或彼此類似。所述多個肋(44)(和/或多個第二組多個肋)可以相對于本體(32)、脊(38)和/或軸線以任何模式設置，包括但不限于方形模式、密集的交叉模式，和改進的(即寬松的)的交叉模式。所述多個肋(44)(和/或第二組多個肋)也可以大致垂直于或橫向于本體(32)、脊(38)或軸線設置，不論在本體(32)的頂側(26)還是底側(28)上。還可設想的是，所述多個肋(44)(和/或第二組多個肋)可以以上述的任意模式設置在第一、第二和/或第三槽(40,42,58)的一個中，或者以相同或不同的模式設置在其他兩個槽的一個或兩個中。以寬松的交叉模式設置的所述多個肋(44)(和/或第二組多個肋)通常橫向于軸線(即與軸線成一定角度地)設置，但是也可以還或者替代地橫向于本體(32)和/或脊(38)設置。然而，該角度通常比與密集的交叉模式相關的角度大。所述多個肋(44)的寬松的交叉模式的非限制的實施例在圖4A，4B，4C，8A和8B中示出。如圖中所示，所述多個肋(44)以該模式與軸線成一定角度(Θ )設置，該角度近似為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)。還可設想的是，以該模式設置的所述多個肋(44)(和/或第二組多個肋)可以描述為成與上述的和/或圖中所示的角度互補的一定角度設置，例如以互補的角度橫向于脊(38)設置。以密集的交叉模式設置的所述多個肋(44)(和/或第二組多個肋)通常也橫向于軸線(即與軸線成一定角度地)設置，但是可以還或者替代地橫向于本體(32)和/或脊(38)設置。所述多個肋(44)的密集的交叉模式的非限制性的實施例如如圖5A和5B所示。如圖所示，以該模式設置的所述多個肋(44)相對于從脊(38)垂直地延伸的軸線成一定角度(α )設置，該角度近似為5到35，10到25，15到20，20到25，或大約22到23度(±1，2，3，4，5，6，7，8，9或10度)還可設想的是，以該模式設置的所述多個肋(44)(和/或第二組多個肋)可以描述為成與上述的和/或圖中所示的角度互補的一定角度設置，例如以互補的角度橫向于脊(38 )設置。方形模式的(例如在第二和第三槽(42，58)中設置的肋)所述多個肋(44)的非限制性的實施例在圖6Α，6Β和6C中示出。通常，以方形模式設置的所述多個肋(44)(和/或第二組多個肋)設置在彼此大致平行的第一和第二槽(40，42)的至少一個中。另外，以該模式設置的所述多個肋(44)通常沿著垂直于本體(32)和/或脊(38)的軸線設置，如圖6Α，6Β和6C所示。替代地，所述多個肋(44)(和/或第二組多個肋)可以相對于軸線和/或脊
(38)以近似垂直的角度(β )設置(±1，2，3，4，5，6，7，8，9或10度)。頂部弓梁的另外的非限制性的實施例:在一個實施例中，支撐元件進一步限定為頂部弓梁(22)，其包括本體(32)，本體具有長度和大體上沿著長度彼此間隔的兩個端部(30)。本體(32)也包括金屬并大體上沿著長度具有0.25mm到2mm的厚度。另外，本體(32)限定底基(52)和從底基(52)延伸的第一和第二邊緣(34，36)。底基(52)及第一和第二邊緣(34，36)各自在端部(30)之間大體上沿著長度延伸。此外，第一和第二邊緣(34，36 )分別設置為橫向于底基(52 )并且大體上沿著長度橫向地彼此間隔。在該實施例中，頂部弓梁(22)也包括在端部之間大體上沿著本體的長度從底基(52)延伸的脊(38)。脊(38)限定在脊(38)和第一邊緣(34)之間的第一槽
(40)和在脊(38)和第二邊緣(36)之間的第二槽(42)。在該實施例中，頂部弓梁(22)還包括設置在第一和第二槽(40，42)中的至少一個中的所多個肋(44)。所述多個肋(44)包括聚合物，并可具有0.5mm到5mm的厚度。頂部組件:現在參考一個特別的實施例，物體進一步限定為機動車(24)，例如汽車，具有框架(46)和頂部組件(48)，如圖2B中所示。頂部組件(48)可以是可拆除的或永久的，并且可以包括堅固的和/或柔軟的節段，還可以是可手動或電動收縮的。頂部組件(48)通常包括一對側軌元件(50)，側軌元件彼此橫向間隔并且大致平行于機動車(24)的框架(46)設置，如圖2B所示。頂部組件(48)通常還包括連接到機動車
(24)的框架(46)的一對支柱，它們彼此橫向地間隔并且與所述一對側軌元件(50)連接。所述對支柱的每一個通常進一步限定為從其延伸的“A”支柱，“B”支柱，“C”支柱和/或“D”支柱，如圖2B和3A，3B和3C所示。最一般地，框架(46)包括從其延伸的至少兩個”A”支柱和至少兩個”C”支柱。通常，一個或多個支柱從框架(46)豎直地(或成一定角度地)延伸，并且連接到側軌元件(50)。當然，應當理解的是，頂部組件(48)可以包括兩個或多于兩個的任意的A，B，C和/或D支柱。通常，支撐元件在所述對側軌元件(50)和所述對支柱之間延伸，例如在“A”支柱，“B”支柱，“C”支柱和/或“D”支柱之間。換句話說，支撐元件通常大致垂直于頂部的側軌元件(50)在所述一個或多個支柱之間延伸。在這些實施例中，支撐元件通常進一步限定為頂部弓梁(22)，但是并不限制于這種方式。在一個實施例中，支撐元件在“C”支柱之間延伸。在另一個實施例中，支撐元件在“A”支柱之間延伸。還可設想的是，所述對側軌元件(50)和/或支柱中的一個或多個可以被頂部弓梁的多種實施例替換和/或互補。本發明還提供一種機動車本身，其包括如上所述的頂部弓梁和/或頂部組件。支撐元件，頂部弓梁，和/或頂部組件的每個可以由現有技術中已知的任何方法形成。在一個實施例中，頂部弓梁利用一種方法形成，該方法包括以下的步驟:提供本體
(32)，提供多個肋(44)，和將所述多個肋(44)設置在本體(32)中或在本體(32)上。在另一個實施例中，頂部組件利用一種方法形成，所述方法包括以下的步驟:提供一對側軌元件，提供一對支柱，提供頂部弓梁，和在一對側軌元件和一對支柱之間設置頂部弓梁。上述的設置步驟不是特別限制性的。通常，設置的步驟進一步限定為通過粘合、焊接等連接或定位。實例為多個肋的長度的函數的位移之和的評估:根據本發明，形成第一系列的頂部弓梁(弓梁1-7)。弓梁1-7通常包括本體，脊以及第一，第二和第三槽，如上所述。本體具有大約0.75 (mm)的厚度和大約1047mm的長度。脊具有的高度(和第一，第二和第三槽具有的深度)大約為18_。弓梁1-7還包括設置在第一和第二槽中的多個肋。本體包括作為金屬的鋼，而多個肋包括作為聚合物的尼龍6。還形成了兩個控制梁(控制弓梁I和2)，但是這不是根據本發明的。控制弓梁I和2具有與弓梁1-7相同的形狀、長度、厚度和高度，并且由相同的鋼形成。然而，控制弓梁I不包括任何的多個肋或任何的尼龍6，通常如圖1A所示。控制弓梁2不包括任何肋，但是包括設置在弓梁頂部上的450mm尺寸的尼龍6帽，基本上如圖1B所示。關于弓梁1-3，多個肋以“方形”模式設置，基本上如圖6A，6B和6C中顯示。在弓梁1-3中的多個肋的每一個具有大約3.5mm的厚度，且分別具有大約為0.18，0.38和0.58英寸的長度。關于梁4和5，多個肋以“密集的交叉”模式設置，基本上如圖5A和5B中顯示。在梁4和5中的多個肋的每一個具有大約3.5mm的厚度，且分別具有大約為0.2和0.6英寸的長度。
關于弓梁6和7，多個肋以“寬松的交叉”模式設置，基本上如圖4A，4B和4C中顯示。在弓梁6和7中的多個肋的每一個具有大約3.5mm的厚度，且分別具有大約為0.19和
0.58英寸的長度。弓梁1-7的每一個利用建模軟件(可以從Altair公司商購得，商品名為Hyperfforks)評估，以確定在各個梁上的三個點即前部、中部和后部點的最大的Z位移。前部、中部和后部點的每一個相對于其長度大約位于各個梁的中部，如圖9所示。“前部”點大約位于前部邊緣位置。“中部”點大約位于中部位置。“后部”點大約位于后部邊緣位置。在以下的表格I中列出了 Z位移的計算結果，其中所有的數據單位為_。然后計算在弓梁1-7及控制弓梁I和2中的每個弓梁的前部、中部和后部點的各個最大Z位移的絕對值之和。作為多個肋的長度的函數，與弓梁1-7有關的數據在圖10中列出。表格I
權利要求
1.一種頂部弓梁，所述頂部弓梁包括: 本體，該本體具有長度和彼此間隔的兩個端部，其中所述本體包括金屬，大體上沿著長度具有大約0.25mm到大約2mm的厚度，并限定底基及從所述底基延伸的第一邊緣和第二邊緣，其中所述第一邊緣和第二邊緣及所述底基的每一個在所述兩個端部之間大體上沿著長度延伸，并且其中所述第一邊緣和第二邊緣各自橫向于所述底基設置且大體上沿著所述長度橫向地彼此間隔；和 多個肋，所述多個肋具有大約0.5mm到大約5mm的厚度并且包括聚合物，其中所述多個肋設置在所述第一邊緣和第二邊緣之間并且與所述本體聯接。
2.根據權利要求1所述的頂部弓梁，其中該頂部弓梁還包括脊，所述脊在所述兩個端部之間大體上沿著所述本體的所述長度從底基延伸，從而限定了在所述脊和所述第一邊緣之間的第一槽和在所述脊和所述第二邊緣之間的第二槽，其中所述多個肋設置在所述第一槽和第二槽的至少一個中。
3.根據權利要求2所述的頂部弓梁，其中所述本體具有從其大致垂直地延伸的軸線，其中所述多個肋以大約35到大約85度的角度橫向于所述軸線設置。
4.根據權利要求2所述的頂部弓梁，其中所述本體具有從其大致垂直地延伸的軸線，其中所述多個肋以大約5到大約35度的角度橫向于所述軸線設置。
5.根據權利要求2所述的頂部弓梁，其中所述本體具有從其大致垂直地延伸的軸線，其中所述多個肋沿著所述軸線設置。
6.根據權利要求2至5中的任一項所述的頂部弓梁，其中所述脊還限定了在所述本體的底側上的第三槽，并且其中第二組多個肋設置在所述第三槽中。
7.根據權利要求7所 述的頂部弓梁，其中所述本體具有從其大致垂直地延伸的軸線，其中所述第二組多個肋的每一個以大約35到大約85度的角度橫向于所述軸線設置。
8.根據權利要求6所述的頂部弓梁，其中所述本體具有從其大致垂直地延伸的軸線，其中所述第二組多個肋的每一個以大約5到大約35度的角度橫向于所述軸線設置。
9.根據權利要求6所述的頂部弓梁，其中所述本體具有從其大致垂直地延伸的軸線，其中所述第二組多個肋的每一個沿著所述軸線設置。
10.根據權利要求1至9中的任一項所述的頂部弓梁，其中所述聚合物還進一步限定為尼龍6。
11.根據權利要求1至9中的任一項所述的頂部弓梁，其中所述聚合物還進一步限定為聚對苯二甲酸丁二醇酯。
12.根據權利要求1至9中的任一項所述的頂部弓梁，其中所述聚合物還進一步限定為聚丙烯。
13.一種形成根據權利要求1至12中的任一項所述的頂部弓梁的方法，所述方法包括以下步驟:提供本體，提供多個肋，和在本體內設置多個肋。
14.一種包括根據權利要求1至12中的任一項所述的頂部弓梁的車輛。
15.一種連接到機動車的框架的頂部組件，所述頂部組件包括: 一對側軌元件，所述側軌元件彼此橫向間隔并且大致平行于所述機動車的所述框架設置； 一對支柱，所述支柱連接到所述機動車的所述框架，該支柱彼此橫向間隔，大致垂直于所述機動車的所述框架設置，并且連接至所述一對側軌元件；和 設置在所述一對側軌元件和所述一對支柱之間的頂部弓梁，其中所述頂部弓梁包括: 本體，該本體具有長度和彼此間隔的兩個端部，其中所述本體包括金屬，大體上沿著長度具有大約0.25mm到大約2mm的厚度，并限定底基及從所述底基延伸的第一邊緣和第二邊緣，其中所述第一邊緣和第二邊緣及所述底基的每一個在所述兩個端部之間大體上沿著長度延伸，并且其中所述第一邊緣和第二邊緣各自橫向于所述底基設置且大體上沿著所述長度橫向地彼此間隔；和多個肋，所述多個肋具有大約0.5mm到大約5mm的厚度并且包括聚合物，其中所述多個肋設置在所述第一邊緣和第二邊緣之間并且與所述本體聯接。
16.根據權利要求15所述的頂部組件，其 中該頂部弓梁還包括脊，所述脊在所述兩個端部之間大體上沿著所述本體的所述長度從底基延伸，從而限定了在所述脊和所述第一邊緣之間的第一槽和在所述脊和所述第二邊緣之間的第二槽，其中所述多個肋設置在所述第一槽和第二槽的至少一個中。
17.根據權利要求16所述的頂部組件，其中所述本體具有從其大致垂直地延伸的軸線，其中所述多個肋以大約35到大約85度的角度橫向于所述軸線設置。
18.根據權利要求16所述的頂部組件，其中所述本體具有從其大致垂直地延伸的軸線，其中所述多個肋以大約5到大約35度的角度橫向于所述軸線設置。
19.根據權利要求16所述的頂部組件，其中所述本體具有從其大致垂直地延伸的軸線，其中所述多個肋沿著所述軸線設置。
20.根據權利要求15至19中的任一項所述的頂部組件，其中所述脊還限定了在所述本體的底側上的第三槽，并且其中第二組多個肋設置在所述第三槽中。
21.根據權利要求20所述的頂部組件，其中所述本體具有從其大致垂直地延伸的軸線，其中所述第二組多個肋的每一個以大約35到大約85度的角度橫向于所述軸線設置。
22.根據權利要求20所述的頂部組件，其中所述本體具有從其大致垂直地延伸的軸線，其中所述第二組多個肋的每一個以大約5到大約35度的角度橫向于所述軸線設置。
23.根據權利要求20所述的頂部組件，其中所述本體具有從其大致垂直地延伸的軸線，其中所述第二組多個肋的每一個沿著所述軸線設置。
24.根據權利要求15至23中的任一項所述的頂部組件，其中所述聚合物還進一步限定為尼龍6。
25.根據權利要求15至23中的任一項所述的頂部組件，其中所述聚合物還進一步限定為聚對苯二甲酸丁二醇酯。
26.根據權利要求15至23中的任一項所述的頂部組件，其中所述聚合物還進一步限定為聚丙細。
27.一種形成根據權利要求15至26中的任一項所述的頂部組件的方法，所述方法包括以下的步驟:提供一對側軌元件，提供一對支柱，提供頂部弓梁，和在所述一對側軌元件和所述一對支柱之間設置頂部弓梁。
28.—種包括根據權利要求15至26中的任一項所述的頂部組件的車輛。
全文摘要
頂部弓梁(22)減少機動車的噪聲和振動，其包括本體，本體具有長度和彼此間隔的兩個端部。本體還包括金屬并大體上沿著長度具有大約0.25mm到大約2mm的厚度。此外，本體限定底基及從所述底基延伸的第一邊緣和第二邊緣。第一邊緣(34)和第二邊緣(36)及底基的每一個在本體的端部之間大體上沿著長度延伸。第一邊緣和第二邊緣分別設置為橫向于底基并且大體上沿著長度橫向地彼此間隔。頂部弓梁還包括多個肋。多個肋(44)具有大約0.5mm到大約5mm的厚度并包括聚合物。多個肋設置在第一邊緣和第二邊緣之間并聯接至本體。
文檔編號B62D25/06GK103209883SQ201180053520
公開日2013年7月17日 申請日期2011年9月22日 優先權日2010年9月22日
發明者D·克魯格, F·A·艾爾-克哈提布, M·張 申請人:巴斯夫歐洲公司