CN101195387A - 三维车架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆底盘架及车辆底盘，提供一种三维车架，包括有效互连的第一下轨道、第二下轨道和第一上轨道、第二上轨道。横梁分别水平互连下轨道和上轨道，并且支柱分别垂直互连上轨道和下轨道。与现有技术相比，该车架以更小的质量提供了改善的硬度和强度。

Description

三维车架

技术领域

本发明涉及具有两个上轨道和两个下轨道的车辆底盘架。

背景技术

车辆通常以以下两种结构其中之一为特征，即车身与车架分离式(body-on-frame)结构和单体化(unibody)结构，后者有时也被称为车身-车架整体结构。如本领域的那些技术人员理解的，在一体成型式结构中车身和车架是同一体，即车身构成车架。对于承载式结构而言，车身被装配在分离的底盘架上。

现有技术的底盘架被称为“梯型车架”(“ladder frame”)，因为它们包括两个纵向的轨道，其大致延伸附接有车架的车身的长度，还包括两个或更多的横向的牢固地互连两个轨道的横梁。

发明内容

本发明提供了车架。该车架包括彼此水平间隔的第一下轨道和第二下轨道，以及彼此水平间隔并且垂直间隔于第一下轨道和第二下轨道的第一上轨道和第二上轨道。至少一个下横梁互连第一下轨道和第二下轨道，并且至少一个上横梁互连第一上轨道和第二上轨道。

在示意性实施例中，多个支柱垂直互连第一下轨道和第一上轨道，并且多个支柱垂直互连第二下轨道和第二上轨道，抗剪腹板互连上轨道和下轨道以提供扭转刚度，以及在撞击的情况下吸收能量并稳固上轨道和下轨道。

由于车架的整体弯曲硬度与总的轨道截面高度相关，使用本发明的新型上轨道和下轨道车架设计，特别使用在底盘车轴下被引导(routed)的下轨道，切实地增加了轨道截面高度，导致更高的弯曲硬度。通过上轨道和下轨道均可导引(channeled)外部载荷，这样可吸收能量。上轨道和下轨道还提供在外部载荷下车架的结构稳固性。本发明的车架能使用低规格(gauge)或者薄规格的金属例如等于或小于3.0毫米的金属作为车架的元件，产生轻量的车架。下轨道还可灵活地放置横梁，并且这样可以将横梁与期望的外部载荷路径对齐。

本发明的车架还提供增强的整体频率，包括弯曲、扭转以及横向弯曲，车架还提供增强的整体硬度，包括整体弯曲、整体扭曲以及整体匹配(matchboxing)。

结合附图，通过下文详细地描述实施本发明的最好模式可轻易地明白本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点。

附图说明

图1是根据所要求保护的发明的包括车架的车辆底盘的示意性透视图；

图2是图1中车架的上轨道和下轨道的示意性截面图；

图3是图2中上轨道和下轨道的另一示意性截面图；及

图4是图2和图3中上轨道和下轨道的又一示意性截面图。

具体实施方式

参照图1，示意性地描述了车辆底盘8。车辆底盘8包括车架10。车架10包括两个相对于车架10纵向导向的下轨道14A、14B，以及两个相对于车架10纵向导向的上轨道18A、18B。两个下轨道14A、14B彼此水平间隔，并且两个上轨道18A、18B彼此水平间隔。上轨道18A、18B垂直间隔于下轨道14A、14B。本领域的那些技术人员将明白，例如冲压、管坯液力成形、滚轧成形等的各种方法可用于形成所要求保护的发明范围内的轨道14A、14B、18A、18B。

车架10还包括多个在上轨道18A、18B之间横向延伸的上横梁22A-E。更具体而言，每个横梁22A-E的一端连接上轨道18A，并且每个横梁22A-E的一端连接上轨道18B，以充分牢固地连接两个上轨道18A、18B。本领域的那些技术人员将明白可采用例如焊接、例如螺栓的机械紧固件、粘胶结合等的各种方法和设备将车架构件连接在一起。

车架10还包括多个在下轨道14A、14B之间横向延伸的下横梁26A-E。更具体而言，每个横梁26A-E的一端连接下轨道14A，并且每个横梁26A-E的一端连接下轨道14B，以充分牢固地连接两个下轨道14A、14B。

车架10包括大致垂直的支柱30A-G、34A、34C-G，以连接上轨道和下轨道，并且提供车架10的扭转刚度。每个支柱30A-G在一端牢固地连接下轨道14B，并且在另一端牢固地连接上轨道18B，从而互连下轨道14B和上轨道18B。类似地，支柱34A、34C-G互连下轨道14A和上轨道18A。示意性的支柱包括空心管状构件。应注意到车架10对称于在车架10的中心线处纵向延伸的垂直平面。

抗剪腹板38A-C互连下轨道14A和上轨道18A。类似地，抗剪腹板38D-F互连下轨道14B和上轨道18B。图2是沿支柱30F后面的垂直平面获取的下轨道14B、上轨道18B和抗剪腹板38F的示意性截面图，其中类似的引用号指示图1中类似的元件。参照图2，下轨道14B限定了三个壁42A、42B、42C，其共同限定了向上敞开的腔体46。即下轨道14A限定了腔体46的开口50。下轨道14B还限定了焊接凸缘54，焊接凸缘54从与腔体46的开口50邻近的壁42C以直角延伸。

上轨道18B限定了三个壁58A、58B、58C，其共同限定了向下敞开的腔体62。即上轨道18B限定了腔体62的开口66。上轨道18B还限定了焊接凸缘70，焊接凸缘70从与腔体62的开口66邻近的壁58C以直角延伸。

和其它的抗剪腹板一样，抗剪腹板38F是被冲压成或用其它方式构成示出的形状的单件金属板。更具体而言，抗剪腹板38F包括第一段74、大体上与第一段74成直角的第二段78以及大体上与第二段78成直角的第三段82。第一段74在焊接凸缘70处和壁58A处通过例如点焊、缝焊或者粘胶接合而连接至上轨道18B，以延伸跨过且因此封闭开口66。这样，抗剪腹板38F的段74与上轨道18B共同构成封闭的截面。

类似地，第三段82在焊接凸缘54处和壁42A处通过例如点焊、缝焊或者粘胶接合连接下轨道，以延伸跨过且封闭开口50。这样，抗剪腹板38F的段82与下轨道14B共同构成封闭的截面。抗剪腹板的第二段78互连上轨道18B和下轨道14B。在描述的实施例中，段78包括加固结构86。

图3是沿接近支柱30E的垂直平面获取的下轨道14B和上轨道18B的示意性截面图，其中类似的引用号指示图1和图2中的类似的元件。参照图3，抗剪腹板38E包括第一段90、第二段94和第三段98。第一段90在焊接凸缘70处和壁58A处通过例如点焊、缝焊或者粘胶接合而连接至上轨道18B，以延伸跨过并由此封闭开口66。这样，抗剪腹板38E的段90与上轨道18B共同形成封闭的截面。

类似地，第三段98在焊接凸缘54处和壁42A处通过例如点焊、缝焊或者粘胶接合而连接至下轨道，以延伸跨过并由此封闭开口50。这样，抗剪腹板38F的段98与下轨道14B共同形成封闭的截面。抗剪腹板的第二段94互连上轨道18B和下轨道14B。

车架的截面包括两块抗剪腹板。在图3中，抗剪腹板102包括通过例如焊接连接至抗剪腹板38E的段90的凸缘106。凸缘110连接抗剪腹板38E的段98和焊接凸缘54。

图4是下轨道14B、上轨道18B和抗剪腹板38D的示意性截面图，其中类似的引用号指示图1至图3中的类似的元件。参照图4，抗剪腹板38D包括第一段114、第二段118和第三段122。第一段114在焊接凸缘70处和壁58A处通过例如点焊、缝焊或者粘胶接合而连接至上轨道18B，以延伸跨过并由此封闭开口66。这样，抗剪腹板38D的段114与上轨道18B共同形成封闭的截面。

类似地，第三段122在焊接凸缘54处和壁42A处通过例如点焊、缝焊或者粘胶接合而连接至下轨道14B，以延伸跨过并由此封闭开口50。这样，抗剪腹板38D的段122与下轨道14B共同形成封闭的截面。抗剪腹板的第二段118互连上轨道18B和下轨道14B。

抗剪腹板配置为在撞击情况下吸收能量和稳固上轨道和下轨道，并且配置为提供车架10的扭转刚度。

应注意到，尽管描述的实施例中的轨道具有由抗剪腹板封闭的开口截面，但可以在所要求保护的发明范围内的任何截面形状为轨道的特征。

参照图2-4，应注意到上轨道18B和下轨道14B在截面几何形状和尺寸上随车架的长度变化。而且，上轨道和下轨道之间的垂直距离随车架的长度变化。这样，如图3所示，例如在车架(如在图2和图4分别示出的)后部和前部处的轨道(或者腔体46、62)的截面面积小于车架中部处的截面面积。车架后部处(图2)的上轨道18B和下轨道14B之间的垂直距离大于车架中部处(图3)的垂直距离。上轨道18B和下轨道14B之间的相对水平距离也随车架的长度变化。例如，相对于下轨道，图3和图4中的上轨道18B比在图2中更靠外侧。

再次参照图1，上轨道18A和下轨道14A限定了后车轴130从其延伸穿过的开口空隙126。类似地，上轨道18B和下轨道14B限定了车轴130从其延伸穿过的开口空隙126。下轨道14A和上轨道18A还限定前车轴138延伸穿过的开口空隙134。下轨道14B和上轨道18B还限定前车轴延伸穿过的开口空隙。在前车轴130、后车轴138下对下轨道14A、14B的引导提供了前、后撞击优势并改善了整体弯曲硬度。

下轨道14A、14B邻近后车轴和横梁26E的部分可制造为子组件，并且在安装车轴和排气系统(没有示出)后，栓接在车架的其余部分上。该子组件也可以是选择性拆装的，以便于维修车轴和排气系统。

横梁26D配置为提供附接到底盘8的车身的乘客厢(没有示出)的撞击阻力。横梁26D、26E提供车架10的额外扭转和弯曲硬度。

车身托座142是各具有各自的孔146的支架。如本领域的那些技术人员理解的，车身托座142装配在上轨道18A、18B上以使车身(没有示出)紧密结合底盘8。根据本发明的车架10可减少采用的车身托座的数量。例如，描述的实施例的车架10采用10个车身托座，而不是通常的12个车身托座。

前缓冲梁150被装配在车架10的前向端的上轨道18A、18B上。后缓冲梁154被装配在车架10的后向端的上轨道18A、18B上。前、后悬挂支架158、162被装配在上轨道18A、18B上。

理想的是，例如轨道、支柱、横梁等的车架10的部件由高强度钢材形成。为了减轻总量、提供焊接通道、油漆以及涂料排放(coatingdrainage)，在抗剪腹板和横梁上构成孔。为了局部加强或在撞击情况下发生变形，也可构成焊珠和缺口。用于接合车架10的部件的示意性接头在2002年6月11日授予Kanodia等人的专利号为6,402,414的美国专利中描述，其全部内容通过引用结合在本文中。

由于已详细地描述了用于实施本发明的最好模式，熟知本发明相关领域的那些技术人员将明白，在附属权项的范围内，可用各种替代设计和实施例实现本发明。

Claims (14)

1.一种车辆底盘架包括：

第一下轨道；

第二下轨道，其水平间隔于所述第一下轨道；

第一上轨道，其垂直间隔于所述第一下轨道和第二下轨道；以及

第二上轨道，其垂直间隔于所述第一下轨道和第二下轨道并且水平间隔于所述第一上轨道；

至少一个下横梁，其互连所述第一下轨道和第二下轨道；以及

至少一个上横梁，其互连所述第一上轨道和第二上轨道。

2.如权利要求1所述的车架，其特征在于，还包括均互连所述第一下轨道和所述第一上轨道的第一组支柱，以及均互连所述第二下轨道和所述第二上轨道的第二组支柱。

3.如权利要求1所述的车架，其特征在于，还包括互连所述第一下轨道和所述第一上轨道的抗剪腹板。

4.如权利要求1所述的车架，其特征在于，所述抗剪腹板是单件的成形金属板。

5.如权利要求4所述的车架，其特征在于，所述第一下轨道限定了以第一开口为特征的第一腔体；所述第一上轨道限定了以第二开口为特征的第二腔体；所述抗剪腹板具有第一段、第二段和第三段；所述抗剪腹板的所述第一段连接所述第一下轨道，以使所述第一段封闭所述第一开口；所述抗剪腹板的所述第二段连接所述第一上轨道，以使所述第二段封闭所述第二开口；并且所述第三段互连所述第一段和第二段。

6.如权利要求1所述的车架，其特征在于，所述车架以在所述第一下轨道和所述第一上轨道之间的第一开口空隙来容纳前车轴；并且所述车架以在所述第一下轨道和所述第一上轨道之间的第二开口空隙来容纳后车轴。

7.一种车辆底盘，包括：

车架，其包括：相互水平间隔的第一下轨道和第二下轨道、相互水平间隔并且垂直间隔于所述第一下轨道和第二下轨道的第一上轨道和第二上轨道、互连所述第一下轨道和第二下轨道的至少一个下横梁、以及互连所述第一上轨道和第二上轨道的至少一个上横梁；

所述第一下轨道和所述第一上轨道限定了在其之间的第一开口空隙；所述第一下轨道和所述第一上轨道限定了在其之间的第二开口空隙；

在所述第一上轨道和所述第一下轨道之间的第一开口空隙中的前车轴；以及

在所述第一上轨道和所述第一下轨道之间的第二开口空隙中的后车轴。

8.如权利要求7所述的车辆底盘，其特征在于，所述至少一个下横梁直接位于所述后车轴之下。

9.如权利要求7所述的车辆底盘，其特征在于，还包括均互连所述第一下轨道和所述第一上轨道的第一组支柱，以及均互连所述第二下轨道和所述第二上轨道的第二组支柱。

10.如权利要求7所述的车辆底盘，其特征在于，还包括互连所述第一下轨道和所述第一上轨道的抗剪腹板。

11.如权利要求10所述的车辆底盘，其特征在于，所述抗剪腹板是单件的成形金属板。

12.如权利要求11所述的车辆底盘，其特征在于，所述第一下轨道限定了以第一开口为特征的第一腔体；所述第一上轨道限定了以第二开口为特征的第二腔体；所述抗剪腹板具有第一段、第二段、和第三段；所述抗剪腹板的所述第一段连接所述第一下轨道，以使所述第一段封闭所述第一开口；所述抗剪腹板的所述第二段连接所述第一上轨道，以使所述第二段封闭所述第二开口；并且所述第三段互连所述第一段和第二段。

13.如权利要求7所述的车辆底盘，其特征在于，还包括多个有效连接至所述车架上的车身托座，且在所述车身托座处，车身可有效地连接到所述车辆底盘上。

14.一种车辆底盘架，包括：

第一下轨道；

第二下轨道，其水平间隔于所述第一下轨道；

第一上轨道，其垂直间隔于所述第一下轨道和第二下轨道；以及

第二上轨道，其垂直间隔于所述第一下轨道和第二下轨道，并且水平间隔于所述第一上轨道；

至少一个下横梁，其互连所述第一下轨道和第二下轨道；

至少一个上横梁，其互连所述第一上轨道和第二上轨道；

前缓冲梁；以及

后缓冲梁；

所述第一下轨道和第二下轨道以及所述第一上轨道和第二上轨道，延伸位于所述前缓冲梁和所述后缓冲梁之间的所述底盘的大致整个长度。

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