CN102975771A - 三轮式汽车的管式车架结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于三轮式汽车的管式车架结构,该管式车架结构具有在上面沿汽车纵向(x)和汽车横向(y)延伸的上车架(12)和沿汽车纵向(x)和汽车横向(y)延伸的底车架(14),所述底车架通过多个基本沿汽车高度方向(z)延伸的连接管(16)与所述上车架(12)结构上相连以构成至少一个能量吸收结构。
Description
技术领域
本发明涉及一种三轮式汽车的管式车架结构以及一种与之相应的尤其具有电驱动装置的汽车。
背景技术
小型和微型汽车为纯电驱动理念的实际转化提供了可行的平台。在汽车中携带的电池的相对较小的容量和随之而来的频繁的充电周期以及相对较高的重量对于电驱动来说要求大幅地降低汽车重量,以便在纯电运行的汽车中实现可信赖的能量节省并因此实现顾客可接受的续航里程。
因此,例如由US 5 116 069已知一种具有一个前轮、两个后轮、安全车架和符合空气动力学的带有滑动门的车身设计的三轮汽车。在此,所述安全车架包括三个交叉设置的翻车保护弓架,所述翻车保护弓架通过三个纵向布置的管固定在环绕的保险杠上。所述翻车保护弓架和配属的管构成防滚车架地固定在沿保险杠的全部九个点上。
这种防滚车架然而不能满足今天的安全性要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于,提供一种用于汽车的在其碰撞吸收性能和能量吸收性能方面改进的承重结构,该承重结构尤其在其用于吸收和消散外部作用力的变形性能和抗侵性能方面被优化了。
所述技术问题通过一种汽车的管式车架结构解决。
所述的管式车架结构适用于汽车,尤其是三轮式汽车。该管式车架结构具有在由汽车纵向(x)和汽车横向(y)所构成的平面上延伸的上车架和同样地基本沿汽车纵向(x)和汽车横向(y)延伸的底车架,所述底车架和上车架在此通过多个基本沿汽车高度方向(z)延伸的连接管结构上相连构成至少一个能量吸收结构。
在此,上车架和底车架构成相对刚性的车架,所述车架在其整体构造高 度上一方面具有相对稳定的承重结构,并且另一方面具有尤其为前部碰撞和侧面碰撞优化的能量吸收性能和与之相应的保护乘客的变形性能。
在此,底车架很大程度上在底板侧复制了设计为主车架的上车架。沿切线方向观察,两个车架优选地很大程度上为封闭的,并且没有中断。汽车客舱的车门优选地在上车架之上。因此上车架不会由于移动设置的门结构而中断。
按照一种优选的结构设计规定,所述上车架和所述底车架基本相互平行地定向并且相对所述汽车高度方向(z)相互间隔地设置。在此,上车架和底车架基本可以相互遮盖地设置。也就是说,上车架和底车架的基本几何形状至少在两个部分中是基本一致的。由两个车架和连接管构成的车架具有基本立体的结构,其尤其有利地适用于吸收外部传递来的机械力。
此外规定,所述上车架和/或底车架具有两个侧向布置的并且基本沿汽车纵向(x)延伸的纵管。承担了纵梁功能的纵管在其沿行驶方向导向的前部末端部段通过相应的横管结构上相互连接以构成分别环绕的上车架和/或底车架。
在扩展设计中还规定,所述上车架和/或底车架的侧向相互间隔的纵管在前部末端部段和/或后部末端部段相互基本平行地定向。但是,在此沿汽车横向(y)观察的前部末端部段的间距和后部末端部段的间距是不同的。
在此尤其规定,所述上车架和/或底车架的纵管在前部区域的间距小于在后部区域的间距。所述上车架和/或底车架向前朝汽车前部设置的变窄结构尤其用于节省空间地在管式车架结构外侧设置车轮悬架的设计。
因此,对于三轮式汽车在前部区域中设置具有两个车轮的轴和在汽车尾部设置具有单独的车轮的轴。通过所述车架结构向前部(沿行驶方向指向的)比在车尾或客舱区域设计的更窄,前轮悬架以及关联的车轮可能在前部碰撞时可控地沿管式车架结构的外侧伸展。因此可以很大程度地阻止侵入管式车架结构内部和由此构成的客舱。
按照另一种优选的结构设计,上车架和/或底车架的至少一个纵管的前部和后部部段通过反向于行驶方向斜向外延伸的中间部段相互连接。在此,中间部段优选地设计为基本直线形的并且两个拐点或弯曲处与纵管的前部末端部段和后部末端部段相连。在此,拐点或弯曲处配备单独的加强件。
所述的从前部末端部段到后部末端部段延伸的纵管在此可以尤其设计 为一体式并且在中间部段的区域内具有相应的弯曲。另一种方案是所述纵管可以由多个基本上呈直线形设计的管部段也是相互连接,例如相互焊接来构成,其中,在连接处可以设置单独的加强件。
按照一种扩展设计还规定,上车架和/或底车架分别配属的纵管在其前部末端部段的区域中通过至少一个横管结构上相互连接。在此尤其规定,两个车架也在前部末端部段通过基本沿汽车高度方向(z)延伸的连接管相互连接。
管式车架结构由此可以构成很大程度平坦的前部结构,该前部结构沿汽车高度方向(z)和汽车横向(y)提供封闭的、大约为矩形或甚至为正方形的框架,其尤其优化地在前部碰撞的情况中吸收碰撞能。
按照另一种优选的结构设计,所述上车架的纵管在在前部末端部段和后部末端部段之间延伸的中间部段的区域中通过基本沿汽车横向(y)延伸的横杆相互连接。所述横杆应该在所述纵管的相互分向延伸的和相互远离导向的中间部段的区域中使上车架变得稳定。
所述横杆尤其具有该功能,即,在前部碰撞的情况中遏制上车架的翘曲或分裂。否则在承载情况中由于上车架的纵管的中间部段向外突出或分离定向需要担心上车架结构大范围地张开。
在一种有利的扩展设计中,所述底车架的纵管在前部和/或后部部段的区域中通过多个横管相互连接。由此可以构成相对稳定的底板结构,其在侧向碰撞的情况中可以提供相对较高的抗变形性。
此外还可以规定,所述上车架和底车架至少在后部末端部段通过沿汽车高度方向(z)和汽车纵向(x)延伸的斜撑相互连接。这种斜撑结构进一步地稳定由上车架和底车架构成的车架结构。这种斜撑也可以用于例如在侧向碰撞中直接将力传递至管式车架结构。
按照另一种有利的结构设计,在将上车架和底车架的后部末端部段相互连接的连接管的延长段上分别设置沿汽车高度方向(z)和汽车纵向(x)延伸的翻车保护弓架,所述翻车保护弓架同时可以用作乘客椅背的固定结构。
对于电动机驱动来说尤其可以在汽车上携带功率相对更大的电池。在此规定,所述上车架和底车架在向外延伸的中间部段的区域中和/或纵管的后部末端部段的区域中通过至少一个向外突出的电池支架结构相互连接。
所述电池支架结构可以具有一个或多个,大约呈C形或U形的向外突 出的管部段,其可以容纳相应几何形状的电池。
在此尤其规定,在汽车中携带的电池设置在管式车架结构的外侧,尤其设置在所述纵管的外侧。电池和电池支架结构的设置以及构造在此这样选择,在前部碰撞或侧向碰撞的情况中可以很大程度地阻止电池侵入客舱内部。
按照另一种有利的结构设计,所述电池支架结构沿行驶方向观察位于具有两个车轮的前轴的的后方,此外位于所述纵管外侧,因此所述电池在例如前部碰撞的情况中总是向后位移,却不会向管式车架结构的内部区域位移。
按照另一种优选的结构设计,所述上车架设计为所谓的主车架,所述上车架沿汽车高度方向(z)观察优选地位于通常保险杠结构的高度。上车架的高度水平这样选择,使得上车架在与其他汽车碰撞时位于保险杠结构的区域中,以将外部导入的碰撞能量和碰撞力尽可能广泛地吸收。
此外,在一并列的方面中提供一种具有前述管式车架结构的三轮式汽车。所述汽车在此优选地具有一个具有两个车轮的前轴和一个后轮的后轴。
此外,按照一种扩展设计规定,这种三轮式汽车具有电驱动装置和至少一个固定在管式车架结构的上车架上的蓄能单元,例如汽车电池或至少一个蓄电池。
附图说明
通过以下对实施例的说明结合附图阐述其他的目的、特征以及其他有利的应用可行方案。在附图中:
图1示出从斜上方观察的管式车架结构的透视图,
图2示出按照图1的管式车架结构的另一视图,
图3示出具有电池支承结构的修正的管式车架结构,
图4示出配备有按照图3的管式车架结构的汽车构造,
图5示出基于按照图1的管式车架结构的汽车构造,和
图6示出按照图5的汽车构造的侧视图。
具体实施方式
在图1至图6中以不同视图显示的管式车架结构10具有上车架12和底车架14,所述车架在从上方观察的投影中大部分是完全重合的。上车架12 具有两个侧向纵管18并且底车架14具有两个沿汽车高度方向(z)与其相互错开的侧向纵管20。
上车架12和底车架14的纵管18、20分别在车架平面内通过前部横管44相互连接。上车架12和底车架14的纵管18、20还在前部区域中通过两个沿汽车纵向(x)相互间隔的基本沿汽车高度方向(z)延伸的连接管16相互连接。
底车架14的侧向纵管通过多个横管44、34、36、38相互连接,而上车架12仅具有一个前部横向连接44以及后部横向连接24,其中,后部横向连接24高于上车架12的平面并且在作为近似垂直定向的连接管22的延长段的翻车保护弓架26之间延伸。
车尾侧的连接管22在上车架22和底车架14之间稍微朝斜上延伸,这尤其可以将例如在前部碰撞中相应的碰撞能量朝设置在上车架12上方的横管24和/或朝在汽车纵向上连接的翻车保护弓架结构28传递。
翻车保护弓架26基本在由汽车高度轴(z)和汽车横轴(y)构成的平面中延伸,而上车架和底车架12、14很大程度上沿水平定向,基本在由汽车横向(y)和汽车纵向(x)构成的平面中延伸。
在车尾侧设置另一翻车保护弓架28,其通过斜向上以及斜向下并向前延伸的斜撑30、32支承在连接管22上以及翻车保护弓架26上。
上车架12和底车架14的纵管18、20逐段地基本呈直线形。从汽车横向(x)观察,纵管18、20理论上至少被分为三个部段,即前部部段18’、20’,中间部段18”、20”和后部部段18”’、20”’。
前部和后部的管部段18’、18”’以及20’、20”’在此近似相互平行地延伸。前部和后部的管部段18’、18”’以及20’、20”’然而沿汽车横向(y)观察相互错开地设置,其中,纵管18、20在其后部部段18”’、20”’的区域中具有比在前部部段18’、20’的区域中更大的间距。
在前部和后部的部段18’、18”’以及20’、20”’之间设置反向于行驶方向斜向外延伸中间部段18”、20’’,该中间部段18”、20”根据纵管18、20的构造将前部和后部的部段18’、18”’以及20’、20”’要么连接为一体式要么连接成多体式。也就是说,整体的纵管18、20可以要么通过一个或多个弯曲变形加工安置在图1至图6所示的形状中,要么由多个单独零件组装,所述单独零件相互尤其通过焊接相连。
在弯曲处的区域中,尤其在中间部段18”、20”向后部末端部段18”’、20”’的过渡区域中设置单独的加强件70,通过该加强件70可以结构上加强上车架和/或底车架12、14的弯曲区域或弯曲处。
上车架12的纵管18的中间部段18”还通过横杆50结构上地相互连接。横杆50应该阻止管式车架结构10、尤其是上车架12在前部碰撞的情况中向外断裂或扩展,或者遏制这种形式的结构扩展。就这方面而言,横杆50在中间部段18”上的连接点构成了一种对于上部纵管18的例如碰撞条件下变形的转动支点。
此外,上车架12和底车架14在纵管18、20的后部部段18”’、20”’的区域中通过沿汽车纵向(x)和汽车高度方向(z)斜向延伸的斜撑46相互连接。
此外,底车架14在纵管20的后部末端部段20”’的前部和后部边缘部段的范围内分别具有横管36、38,其中,与中间部段20”邻接的前部横管36通过两个反向于行驶方向向外突出的斜撑40、42与后部的由横管38和纵管部段20”’构成的节点区域相连。
在按照图3的结构设计中,横管36一定程度地向外、面向观察者延长并且与设计为C形或U形型材式的电池支架结构62接合,该电池支承结构62向外突出的在上车架12和底车架14之间延伸。
沿汽车纵向(x)相对电池支架结构62平行错开地设置另一支架60,该支架60接近横杆50的高度并且相应地沿行驶方向设置在支架结构62之前。两个支架结构60、62构成了用于图4所示的电池64的容纳区域,所述电池可以在纵管18、20的外侧固定在管式车架结构10上。
电池64和电池支架结构62、60在此参照行驶方向位于前轮53、54的后方。
在图4中还显示了另一个设置在汽车右侧的电池66,电池66通过电池支架68固定在上车架12上。设计为主车架的和设置在保险杠结构的高度上的上车架12就这方面而言直接用作电池64、66的支承结构和悬挂装置。
在图4至图6中还显示了两个后轮振动平衡杆58,所述后轮振动平衡杆58从底车架14的后部末端部段向后延伸,并且在它们之间支承有在翻车保护弓架28上弹性支承的后轮56。前车轮52、54的车轮悬架相对地连接在由上车架12、底车架14以及由相应的横管44、34和连接管16构成的前车架结构上。
尽管所示的结构设计主要显示为四棱管,但本发明绝不局限于这种形式的几何形状。其同样地也可以将圆形管以及由多个零件或壳体组合成的管构件或承重结构构件应用到管式车架结构中。
在此显示的管式车架结构也不仅仅用于三轮汽车。原则上其也可以用于任意的四轮汽车并且可以相应地被改造。所述汽车既可以是纯电动车也可以是混合动力汽车或纯粹由内燃机作驱动的汽车。
所示实施方式仅示出本发明的一些可能的构造方式,而其他大量变形方式都是可以考虑的并且属于本发明的范围。在此示例性示出的实施例绝不应解释为对于本发明范围、适用性或者可行配置方式形成限制。上述说明仅向本领域技术人员提供一些实现本发明实施例的可行方式。因此对所述部件的功能和设置方式可以进行各种各样的变型修改,只要不脱离本申请权利要求书所限定的保护范围或其等同保护范围即可。
附图标记清单
10承重结构
12上车架
14底车架
16连接管
18纵管
20纵管
22连接管
24横管
26翻车保护弓架
28翻车保护弓架
30斜撑
32斜撑
34横管
36横管
38横管
40斜撑
42斜撑
44连接管
46斜撑
50横杆
52车轮
54车轮
56车轮
58振动平衡杆
60电池支架结构
62电池支架结构
64电池
66电池
68电池支架
70加强构件。
Claims (15)
1.一种用于汽车的管式车架结构,该管式车架结构具有在上面沿汽车纵向(x)和汽车横向(y)延伸的上车架(12)和沿汽车纵向(x)和汽车横向(y)延伸的底车架(14),所述底车架通过多个基本沿汽车高度方向(z)延伸的连接管(16)与所述上车架(12)结构上相连以构成至少一个能量吸收结构。
2.按照权利要求1所述的管式车架结构,其中,所述上车架(12)和所述底车架(14)基本相互平行地定向并且沿汽车高度方向(z)相互间隔地设置。
3.按照权利要求1或2所述的管式车架结构,其中,所述上车架(12)和/或所述底车架(14)分别具有两个侧向设置的、基本沿汽车纵向(x)延伸的纵管(18、20)。
4.按照前述权利要求之一所述的管式车架结构,其中,所述上车架和/或所述底车架(12、14)的侧向相互间隔的纵管(18、20)在前部部段(18’、20’)和/或后部部段(18”’、20”’)处相互基本平行地定向。
5.按照权利要求3或4所述的管式车架结构,其中,所述至少一个纵管(18、20)的前部部段和后部部段(18’、18”’、20’、20”’)通过反向于行驶方向斜向外(y)突出的中间部段(18”、20”)相互连接。
6.按照权利要求3至5之一所述的管式车架结构,其中,所述上车架(12)和/或所述底车架(14)的所述纵管(18、20)在其前部末端借助横管(44)结构上地相互连接。
7.按照权利要求3至5之一所述的管式车架结构,其中,所述上车架(12)的纵管(18)在所述中间部段(18”)的区域中通过基本沿汽车横向(y)延伸的横杆(50)结构上地相互连接。
8.按照权利要求3至7之一所述的管式车架结构,其中,所述底车架(14)的所述纵管(20)在前部和/或后部部段(20’、20”’)的区域中通过横管(34、36、38)相互连接。
9.按照权利要求4至8之一所述的管式车架结构,其中,所述上车架(12)和所述底车架(14)在其后部部段区域中通过沿汽车高度方向(z)和汽车纵向(x)延伸的斜撑(46)结构上地相互连接。
10.按照前述权利要求之一所述的管式车架结构,其中,在将所述上车架和所述底车架(12、14)的后部末端相互连接的连接管(22)的延长段上设置在由汽车高度方向(z)和汽车横向(y)形成的平面内延伸的翻车保护弓架(26)。
11.按照前述权利要求之一所述的管式车架结构,其中,所述纵管(18、20)在所述上车架和/或底车架(12、14)中的中间部段(18”、20”)的区域中和/或所述后部部段(18”’、20”’)的区域中通过至少一个向外突出的电池支架结构(60、62)结构上相互连接。
12.按照权利要求11所述的管式车架结构,其中,所述电池支架结构(60、62)沿行驶方向观察位于具有两个车轮(52、54)的汽车前轴的后方。
13.按照前述权利要求之一所述的管式车架结构,其中,所述上车架(12)设计为主车架,并且沿汽车高度方向(z)观察位于保险杠结构的高度。
14.一种三轮式汽车,具有按照前述权利要求之一所述的管式车架结构。
15.按照权利要求14所述的汽车,其中,所述汽车具有电驱动装置和至少一个固定在所述管式车架结构(10)的上车架(12)上的蓄电池单元(64、66)。
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PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130320 |
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |