CN102574547B - 汽车副车架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车的副车架，包括两个纵梁(11)和至少一个横梁(12)以及一个在副车架纵梁(11)之间延伸的单壳层加固件(13)。加固件(13)有两个纵向支撑(20)和两个横向支撑(21)，它们构成一个基本上矩形的外框架。多个内部支撑(22)桁架状设在外框架内部。在加固件(13)的纵向支撑(20)上分别设计一个预定弯折点(26)。由此创造了一种副车架，它能便宜地生产、有小的构件重量以及不仅在汽车行驶时而且在发生碰撞的情况下具有在承力方面有利的机械性质。

Description

汽车副车架

本发明涉及一种汽车的副车架，包括两个纵梁和至少一个横梁以及一个在副车架纵梁之间延伸的单壳层加固件。

这种副车架通常使用在轿车的前车部分和后车部分上。它们尤其用于支承辅助机组，例如转向机构，以及提供车轮导杆的连接点。此外还加固汽车车身。在发生碰撞的情况下，通过副车架变形可以吸收部分变形能。

在EP0941912B1中展示了这种副车架的一个例子。在这种副车架中将加固件设计为单壳层的盆，它用螺钉固定在处于纵梁上的角撑架上。此外在纵梁外侧分别安置另一个用于支承车轮导杆的角撑架。在这里，用于车轮导杆的角撑架就汽车纵向而言处于加固件在纵梁上的连接点之间。通过由EP0941912B1已知的扁平加固件，可以达到发动机舱对下方的良好封闭。然而在维护的情况下难以从下方进入发动机舱。而且这种加固件相当重。此外壁面大会倾向于嗡嗡作响。

从由EP0941912B1已知的副车架出发，在DE102005061417A1中建议了另一种副车架，其中，纵梁将第一端分别通过一个沿行驶方向在前部的铸造连接件与横梁连接，这些连接件分别构成车轮导杆的连接装置，以及将平的加固件固定在铸造连接件上。在这里所有的固定功能均由铸造连接件提供。以相同的方式，另一些用于将副车架连接在汽车车身上的连接件处于纵梁后端，在这里，此另一些连接件同时提供加固件的后固定点。加固件基本上设计为有四个臂的星形，其中一个带纵肋的槽式凹陷处于中心。此外这些臂可通过加强筋加强。

在DE102006017225A1中针对相同的安装状况建议了另一种副车架，它有一个形式上为十字支撑的加固件。它可以用深冲法制成单壳层结构。为达到高的刚度，建议一种由上层和下层组成的双层结构。在这两种情况下，十字支撑将其端部固定在副车架的前和后铸造连接件上，其中前铸造连接件还连接纵梁与横梁。

以此为背景，本发明的目的是创造另一种副车架，它尤其可以便宜地生产、有小的构件重量以及不仅在汽车行驶时而且在发生碰撞的情况下具有在承力方面有利的机械性质。

此目的通过按权利要求1所述的副车架达到。按本发明的副车架包括两个纵梁和一个横梁以及一个在副车架纵梁之间延伸的单壳层加固件。这种副车架的特征在于，加固件有两个纵向支撑和两个横向支撑，它们构成一个基本上矩形的外框架。多个内部支撑呈桁架状设在外框架内部。在加固件的纵向支撑上分别设计至少一个预定弯折点。

与由DE102006017225A1和DE102005061417A1已知的方案相比，通过桁架结构与外框架相结合，达到更高的刚度，从而可以减小加固件的构件重量。

在发生碰撞的情况下，按本发明的副车架，尤其在纵向支撑的区域内，提供更好的能量吸收能力。通过其结构设计，在其变形期间形成良好的承力过程并因而良好的汽车减速过程。在纵向支撑上的预定弯折点防止副车架导致阻塞。

桁架结构可以有一个占加固件总面积至少27％的空缺表面，为了装配和维护，可以通过它方便地从下方进入发动机舱。

此外，加固件可以用薄板坯简单而经济地制造。在这里桁架结构通过相应地切割薄板坯获得。

通过变更切割、设计附加的卷边或加强筋和布置用于连接在纵梁上的固定点，按本发明的加固件可以无需高的费用适应具体的要求。

在从属权利要求中提供有利的进一步扩展设计。

例如可以设计两个用于将副车架连接在汽车车身上的按双层薄板结构的前部连接件。在这里，前部连接件分别固定在纵梁的前端段上。所述端段可以组合在各自的连接件内。尤其是，连接件可以设置为，其至少部分处于副车架纵梁与车身纵梁的端段之间。

纵梁可以引入前部连接件的结构内，使纵梁分别超出转向机构槽延伸。

按本发明另一项有利的设计，横梁与纵梁直接连接，例如焊接。

加固件优选地用螺钉固定在副车架的其余部分上，所以它在需要时可以拆除，不必从汽车取下整个副车架。相应的固定点优选地处于外框架的纵向支撑上。在这里，纵梁可分别有两个固定点，它们优选地处于外框架的角部区内，纵向支撑在这些角部区内转入横向支撑。此外还可在纵向支撑上设附加的固定点，以提高前车结构的刚度和影响碰撞特性。

按本发明的一项有利的设计，加固件有前固定点以及通过它们，在前部连接件后方，固定在纵梁上。

在纵梁上可分别固定一个向内和向下延伸的角撑架，以及，加固件通过前固定点固定在角撑架上，并通过它们固定在纵梁上。术语“前”和“后”在本文中始终针对安装有副车架的汽车向前的行驶方向而言。“内”涉及朝汽车中央方向设置，而“下”应理解为朝路面方向定向。

此外加固件还有后固定点，以及通过它们固定在纵梁上。优选地，所述固定在后部连接件的前面进行，纵梁通过后部连接件固定在汽车车身上。

按本发明另一项有利的设计，加固件在纵向支撑上有设在前部与后部固定点之间的中央固定点，并在中央固定点与纵梁直接连接。

为保证副车架有针对性地变形，它在纵梁上有预定弯折点。内部支撑优选地布置和/或设计为，使它们同样能有针对性地弯折。按本发明一项有利的设计，预定弯折点在加固件的纵向支撑上，通过一个或多个横向压槽或横向褶皱，或通过纵向支撑的切边构成。在这两种情况下构成预定弯折点都可以直接在加固件成型期间实施。

根据需要，副车架的刚度可以通过在内部支撑和/或横向支撑上的纵向加强筋或纵向压槽进一步提高，它们同样不需要附加化费可以直接在加固件造型期间成形。

下面借助附图表示的实施例及其各种变型详细说明本发明。其中：

图1表示按本发明一种实施例的副车架立体图；

图2表示按图1的副车架的加固件视图；

图3表示在偏置碰撞期间在汽车上按图1的副车架处于部分变形状态的视图，此时主要发生汽车左侧变形；

图4表示加固件的第一种变型；

图5表示加固件的第二种变型；

图6表示加固件的第三种变型；以及

图7表示加固件的第四种变型。

图1至3表示的第一种实施例展示轿车的副车架10，它在前车部分或车身前部的区域内固定在汽车车身1上。汽车车身1在图3中通过车身纵梁2表示，它转入侧门槛3内。此外由图3还可看出车轮支架4，在它上面还作用有两个下部横向导臂5和6和一个支承在副车架10上的稳定器7，以及一个与未详细表示的转向机构连接的转向横拉杆8。

如图1所示，副车架10包括两个基本上沿汽车纵向延伸的纵梁11，在装入状态它们在车身纵梁2下方延伸。副车架10的纵梁11通过横梁12互相连接。在这里，横梁12将其端部直接作用在纵梁11上。此外，副车架10还包括一个单壳层加固件13，它在副车架10的纵梁11之间延伸，以及按下面详细阐述的方式固定在纵梁11上。

此外副车架10有两个前部连接件14，它们固定在纵梁11的前端段上，优选地通过焊接。前部连接件14设计为薄板结构以及在这里有一个内壳层15和一个外壳层16。内壳层15和外壳层16朝车身1的方向互相连接并围绕形成一个空腔，该空腔向下通过纵梁11的端段封闭。

纵梁11沿汽车纵向向前超过横梁12伸出，并因而增强连接件14。在加固件13的水平面上方，一个空腔直接在横梁12后，用于容纳在这里没有详细表示的转向机构。副车架10向外方向有相应的转向机构槽17，副车架10的纵梁11超出转向机构槽17向前延伸。

在纵梁11后端段上固定后部连接件18，副车架10借助它们在后侧、具体而言在车身纵梁2与侧门槛3的连接区内固定在汽车车身1上。连接件18和14优选地用螺钉与汽车车身1连接。

此外，副车架10有两个从纵梁11向内和向下延伸的角撑架19。它们优选地焊接在纵梁11上，以及分别用于连接下部横向导臂5。角撑架19在这里处于横梁12后方和前部连接件14的后方。

副车架10借助加固件13增强。该加固件包括两个纵向支撑20和两个横向支撑21，它们构成一种基本上矩形的外框架。此外，加固件13包括多个内部支撑22，它们呈桁架状设在外框架内部。所有的支撑20、21和22互相连接成一体，也就是说，用一个薄板坯通过变形和切割制成。各支撑分别构成一种向下开口的U形型材，型材的边缘24折角以及平行于基本上是平面的加固件13的主延伸面延伸。

如此构成的桁架结构根据内部支撑22的配置有多个空缺23，由此可以穿过加固件13方便地进入发动机舱。空缺23占加固件13总面积的面积份额，在这里至少为27％，以及最多60％。在图示的实施例中，空缺的份额约为30％。

在图1所示的实施例中，内部支撑22在基本上矩形的外框架的角之间，沿对角线延伸以及大体在外框架中心相交。不仅内部支撑22而且横向支撑21，为了进一步增强均设有纵向加强筋25。

在加固件13的纵向支撑20上分别设计至少一个预定弯折点26，在如图3所示发生碰撞的情况下，纵向支撑20在这里向下弯折，以避免副车架10导致阻塞。在图示的实施例中，预定弯折点26分别通过各自纵向支撑20上的横向褶皱或横向压槽27构成。然而也可以在纵向支撑20上分别设置一个以上的横向褶皱或横向压槽。预定弯折点26就汽车纵向而言优选地处于内部支撑22交叉点的高度或纵向位置上。

本实施例的加固件13，通过每个纵向支撑20上的三个固定点，固定在副车架10的其余部分上。

在这里，加固件13的前固定点30处于外框架沿行驶方向的前角。这些前固定点30优选地布置在前部连接件14后方。在图示的实施例中，连接并不直接在纵梁11本身，而是在固定在纵梁11上的角撑架19上进行。但加固件13的前固定点30的固定，也可以直接在纵梁11上实施。

此外，加固件13的后固定点31处于外框架沿行驶方向的后角。这些后固定点31优选地处于后部连接件18的前面。在这里，固定可以直接在纵梁11上或在附加的固定在纵梁11上的角撑架上进行。也可以与图示的实施例不同，后固定点31的固定在后部连接件18上进行。

此外，加固件13在前部与后部固定点30和31之间通过中央固定点32直接与纵梁11连接。在这里，中央固定点32处于预定弯折点26的后方。它们可以得到直接作用在中央固定点32上的内部支撑29的支持。

加固件13在副车架10其余部分上的固定优选地借助螺钉实现，所以在需要的情况下可以方便地拆除加固件13，而不必取下整个副车架10。

如上面已提及的那样，内部支撑22在外框架的角之间沿对角线延伸，从而构成四叶苜蓿状排列的基本上三角形的空缺23。在外框架后角的区域内，在沿对角线方向的内部支撑22与纵向支撑20之间，分别有大体垂直于内部支撑22布置的另一个内部支撑29，它连接所述内部支撑22与中央固定点32，从而在外框架的后角，构成一个由此另一个内部支撑29、一段对角的内部支撑22以及纵向支撑20的一个后段组成的增强的三角桁架结构。

纵向加强筋25在内部支撑22上设置为，使前部加强筋25a连续地沿对角布置的内部支撑22各个前段延伸，亦即越过对角支撑22的交叉点连续延伸。以相同的方式，后部加强筋25b沿对角布置的内部支撑22的后段延伸。

对图示的加固件13可以进行多种变型设计，下面借助图4至7说明这些变型。

图4表示第一种变型，其中为了在纵向支撑20上提供预定弯折点26，设计多个沿行驶方向前后排列的横向褶皱或横向压槽27。

在图5所示的第二种变型中，通过纵向支撑20边缘24的切边或切口获得一个或多个预定弯折点26。如图5所示，为此边缘24在一个或多个位置24a间断，从而在那里有针对性地削弱所涉及的纵向支撑20型材，由此在发生碰撞的情况下纵向支撑20在这些地方向下弯折。

此外，可以组合上面说明的用于制备预定弯折点26的措施。为了制备预定弯折点26也可以采取其他措施，它们促使在纵向支撑20上形成有针对性的局部型材削弱部位。

图6表示加固件13的第三种变型，用于通过内部支撑22和29不同于第一种实施例的配置，说明桁架结构可能的改型。在图6中保持内部支撑22交叉的对角线布局。但示例性地采用纵向加强筋25的另一种延伸方向。一个左加强筋25c连续地沿一个对角的内部支撑22的前段和另一个对角的内部支撑22的后段延伸。以镜面对映的方式，右加强筋25d沿内部支撑22其余的前段和后段延伸，其中加强筋25c和25d分别越过对角支撑22的交叉点连续延伸。

图7表示一种变型的桁架结构作为第四种方案，其中对角的内部支撑22′分别大体从外框架的一个前角一直延伸到沿行驶方向处于后方的横向支撑21中央。连续的加强筋25e沿两个内部支撑22′延伸。外框架的后角分别通过附加的内部支撑29增强，在这种情况下它们在中央固定点32与后部横向支撑21之间延伸，构成一个三角桁架结构。

此外副车架10可以与图1所示的不同设计。例如副车架可以设计有两个横梁，它们沿汽车纵向彼此间隔，其中处于后方的横梁也可以位于加固件的后面。在这种情况下两个横梁分别连接两个纵梁。一个或两个横梁在纵梁上的连接可以直接或通过连接件作为中间连接装置实现。图1举例表示将副车架安装在前车车厢或车身前部上。但具有桁架结构的加固件的相应副车架也可以设置在后部车厢或后车身上。

以上借助一个实施例和该实施例的一些变型方案详细说明了本发明。但本发明不受此限制，而应包括所有通过权利要求书定义的设计方案。尤其是，在所述实施例和变型方案中所公开的特征可以互相组合。

附图标记列表

1         汽车车身

2         汽车车身纵梁

3         侧门槛

4         车轮支架

5、6      横向导臂

7         稳定器

8         转向横拉杆

10        副车架

11        副车架纵梁

12        横梁

13        加固件

14        前部连接件

15        内壳层

16        外壳层

17        转向机构槽

18        后部连接件

19        横向导臂5的角撑架

20        纵向支撑

21        横向支撑

22、22′  内部支撑

23        空缺

24        边缘

24a       间断的位置

25        纵向加强筋

25a       前部纵向加强筋

25b       后部纵向加强筋

25c       左纵向加强筋

25d       右纵向加强筋

25e       连续纵向加强筋

26        预定弯折点

27        横向褶皱或横向压槽

29        附加的内部支撑

30        前固定点

31        后固定点

32        中央固定点

Claims (9)

1.一种汽车的副车架，包括两个纵梁(11)和至少一个横梁(12)以及一个在所述副车架的纵梁(11)之间延伸的单壳层加固件(13)，其特征为：所述加固件(13)有两个纵向支撑(20)和两个横向支撑(21)，它们构成一个基本上矩形的外框架，以及多个内部支撑(22)呈桁架状设在该外框架的内部，其中，在所述加固件(13)的纵向支撑(20)上分别设计至少一个预定弯折点(26)，其中，所述加固件(13)有前固定点(30)以及通过所述前固定点固定在纵梁(11)上；以及，所述加固件(13)有后固定点(31)以及通过所述后固定点固定在纵梁(11)上；以及，所述加固件(13)在纵向支撑(20)上有设在前固定点与后固定点(30、31)之间的中央固定点(32)并在该中央固定点(32)处与纵梁(11)连接，并且所述加固件(13)的纵向支撑(20)分别在所述前固定点(30)与所述中央固定点(32)之间设有所述至少一个预定弯折点(26)。

2.按照权利要求1所述的副车架，其特征为，它有两个用于将副车架连接在汽车车身(1)上的按多层薄板结构的前部连接件(14)，它们分别固定在各纵梁(11)的前端段上。

3.按照权利要求1所述的副车架，其特征为，所述横梁(12)与纵梁(11)直接连接。

4.按照权利要求2所述的副车架，其特征为，所述加固件(13)通过所述前固定点在前部连接件(14)后方固定在纵梁(11)上；以及，所述加固件(13)通过所述后固定点在后部连接件(18)前固定在纵梁(11)上。

5.按照权利要求1至4之一所述的副车架，其特征为，在所述纵梁(11)上分别固定一个向内和向下延伸的角撑架(19)；以及，所述加固件(13)通过前固定点(30)固定在角撑架(19)上，并通过所述角撑架固定在纵梁(11)上。

6.按照权利要求1至4之一所述的副车架，其特征为，所述加固件(13)在中央固定点(32)与纵梁(11)直接连接。

7.按照权利要求1至4之一所述的副车架，其特征为，所述副车架的纵梁(11)分别超出转向机构槽(17)延伸。

8.按照权利要求1至4之一所述的副车架，其特征为，所述预定弯折点(26)在所述加固件(13)的纵向支撑(20)上通过一个或多个横向压槽(27)，或通过所述纵向支撑(20)的切边构成。

9.按照权利要求1至4之一所述的副车架，其特征为，所述加固件(13)的内部支撑(22)和/或横向支撑(21)有纵向加强筋(25)。