CN104918845A - 车辆的底板和自承重式车架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括自承重式车架的类型的车辆结构。所述车架的底板(5)具有形成力的路径的加强件(25，27，29)的配置，合理地布置所述力的路径以满足抵御正面、侧面和/或后部碰撞的要求。

Description

车辆的底板和自承重式车架

技术领域

本发明属于包括自承重式车架的车辆结构的领域。更具体地，本发明涉及包括这种结构的机动车辆。本发明还涉及构成这种结构的元件以及所述元件的配置。

背景技术

已知通过自承重式车架(自承重式外壳)来组装车辆，所述自承重式车架由通过焊接组装的冲压钢板来实施。与安装在底盘上的车身不同，自承重式车架的原理与在具有极好硬度等级的一体件中的车身和车架所被要求的所有功能相关联。注意到，根据需要，车身同时用作外观零件和支承零件，以作为围罩零件，以及车架用于固定机械部件。

由冲压钢板实施自承重式车架较适用于车辆的大批量生产，这是因为时间周期很短并且成本较低。然而，反过来，冲压板的使用需要极大量的投资，因此仅适用于大批量生产。在考虑小批量生产时，冲压板的使用由钢管式、或弯曲板式、或基于铝型材、或结合上述不同方法并且/或者与冲压零件相关联的金属组件的使用来代替。之后应该为该车架安装内部和外部围罩零件。总成本因此增加并且重量不再最佳。

已知一种涉及提供复合材料的自承重式车架的方法。该方法能够不再冲压用于形成车架的不同元件而是对这些不同元件进行模制成型。文件FR2732301描述了由通过粘贴彼此固定的元件的组装构成的这种结构的示例。通过实施对接边缘来实施不同元件之间的组装。

还从文件DE10203364中已知一种一体式车架，所述一体式车架装配有包括固定在一体式车架前部的管状支架的组件。后桥总成也可直接固定在一体式车架的后部。

自承重式结构经常遇到的其中一个缺点在于缺少有利于承载能力的坚固性。因此存在涉及更能抵御碰撞以及/或者在碰撞情况下具有良好的力的控制能力的车辆自承重式结构的需要，该碰撞为正面、后部或侧面碰撞。该需要对于复合材料的车辆车架来说特别强烈。

力的控制及传送在目前采用的技术中解决了许多问题。例如，已知对一些车辆的车架装配相对于车辆横向设置的侧向加强件，并且能够在侧面碰撞的情况下转移力的路径。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的至少其中一个缺点。更具体地，本发明的目的在于提供一种解决自承重型车辆结构中遇到的坚固性问题的经济节省且简单的方法。本发明提供了一种特别适用于具有复合材料车架的结构的方法。

为此，本发明的目的在于提供一种车辆的自承重式车架的底板，所述车架与前桥总成和后桥总成连接，所述前桥总成和所述后桥总成中的每个都承载有至少一个车轮并且具有不同的轮距，其特征在于，所述底板具有在碰撞情况下形成力的路径的至少一个加强件，所述至少一个加强件以相对所述底板的纵向轴线倾斜的方式设置，并且配置成当所述底板与前桥总成和后桥总成连接时使至少其中一个端部面对所述前桥总成和/或所述后桥总成的其中一个车轮安置。

根据特定实施例，该组件可包括以下单独或根据所有可能的技术结合采用的一个或多个特征：

-所述底板还包括在碰撞情况下形成力的路径并且平行于车辆纵向轴线设置的至少一个加强件。

-至少一个纵向加强件在其中一个端部处与倾斜加强件联结。

-所述底板还包括在碰撞情况下形成力的路径并且相对于所述底板的纵向轴线横向设置的至少一个横向加强件。

-至少一个横向加强件配置成安置在车辆乘客的盆骨和/或头部处。

-至少一个横向加强件在纵向加强件和倾斜加强件之间延伸。

-至少一个加强件为中空本体，优选地，所述中空本体包括插件，所述插件由聚氨酯发泡材料或轻木或聚丙烯蜂窝材料(nida polypropylène)制成。

-至少一个加强件为直线型的。

-至少一个加强件所具有的离地高度在整个长度上不变。

-至少一个加强件与所述底板形成单件。

-至少一个加强件设置在所述底板外表面上，术语“外”表示相对于车辆车厢延伸。

-至少一个纵向和/或倾斜加强件在车辆的整个长度上延伸。

-所述底板包括位于两个纵向加强件之间的中央区域，所述中央区域具有固定动力电池和/或燃料箱的固定接触面。

-所述底板包括固定前部模块的固定接触面，所述前部模块为包括动力系统和前桥总成的类型。

-所述底板包括固定后桥总成的固定接触面。

本发明的目的还在于提供一种车辆的自承重式车架，所述车架与前桥总成和后桥总成联接，所述前桥总成和所述后桥总成中的每个都承载有至少一个车轮并且具有不同的轮距，所述车架由元件的组装构成，其特征在于，其中一个元件为上面限定的底板。

根据本发明的优选实施例，所述车架包括右侧部、左侧部、底板、隔板、后板和顶蓬上横梁。

优选地，至少一个元件由包括聚酯树脂或环氧树脂基质与玻璃纤维和/或碳纤维加强材料的复合材料制成。根据本发明的优选实施例，形成车架的元件的组件由复合材料制成，以及不同元件通过粘贴彼此组装。

所述车架包括隔板，以及底板和隔板具有用于固定前部模块的全部两个固定接触面，所述前部模块包括动力系统和前桥总成。

本发明的目的最后在于提供一种车辆，所述车辆包括前桥总成、后桥总成和车架，其特征在于，所述车架符合上面给出的限定。有利地，后桥总成所具有的轮距小于前桥总成的轮距。后轮距比前轮距更窄。注意到根据需要，轮距表示车辆上的同轴车轮相距的距离。

根据实施例，后桥总成固定在底板侧部上。后桥总成通过面对倾斜加强件的后端部设置的固定接触面固定在底板上。优选地，使后桥总成固定在底板上的接触面还面对纵向加强件的后端部设置。根据优选实施例，使后桥总成栓接在底板上的接触面设置在底板侧部，以使后部碰撞产生的力偏移到车架侧部上。

有利地，前部模块包括金属框架，优选地为铝质框架。根据一个实施例，前部模块包括带有至少一根纵梁的框架，以及所述底板包括至少一个纵向加强件。一根或多根纵梁与一个或多个纵向加强件端对端对齐，以当在前部模块处发生碰撞时将所接收的力传送至所述加强件。

在正面碰撞时，前部模块所包括的三根前横梁将这三根前横梁的表面提供为抵靠表面，以驱散能量。

如通过阅读刚给出的限定可以理解，根据第一方面，本发明涉及提供一种新型底板和新型的自承重式车身的车架，所述车架具有的加强件被合理地设置，以形成的力的路径，该路径满足抵御正面或后部碰撞的需要。本发明的特征在于提供了一种坚固的车架，并且包括在碰撞情况下的保护元件。车架、尤其是底板包括加强件。这些加强件被粘贴或与底板形成单件。

本发明提供了一种适用于使力在车辆侧部上偏移的所述加强件的配置。前部模块与底板之间的对接和/或后桥总成与底板之间的对接能够使由正面或后部碰撞产生的力传向加强件，并且限制对底板中央区域的撞击。更具体地，根据本发明的构造能够在后部碰撞时保护动力电池和/或燃料箱不受碰撞，因此限制了燃料和/或电解质泄漏的风险。加强件还设置在底板之下，即设置在底板的外表面上。

本发明还提出了通过增设侧向加强件来控制侧面碰撞，所述侧向加强件将与倾斜加强件配合，以驱散碰撞能量。

根据第二方面，本发明所提供的车架的全部或部分元件由复合材料制成。车架的制造因此适用于小批量车辆制造。由复合材料制成的不同元件被模制成型。这些不同元件包括加强件、外观零件、门框或不同槽口，这提供了这些元件的多功能特征。因此本发明能够优化待装配的零件数量，因此优化了车辆成品的质量和成本。

根据第三方面，本发明提供了一种装配简单的车辆。前部模块和/或后桥总成通过栓接简单地固定在车架上。然后，与传统车辆一样装配车门和其它围罩零件。

附图说明

通过阅读以下作为示例给出的详细说明和附图，本发明的其它特征和优点将更加清楚，在附图中：

-图1为根据本发明的自承重式车架的分解透视图；

-图2为根据本发明的车辆结构的透视图；

-图3为车辆结构的底侧视图。

具体实施方式

在不同的附图中，相同的附图标记表示相同或相似的元件。

首先参考图1，该图示出了根据本发明的车辆的车架1的分解图。本发明被描述成与电动车辆相关联，但也可容易地适用于混合动力车辆或热驱动车辆。

在该实施例中的车架1由六个子元件构成，即右侧部3a、左侧部3b、底板5、隔板7、后板9和顶蓬上横梁11。

有利地，车架的右侧部3a和左侧部3b包括后外观表面(即后翼子板)、车窗立柱和车身底部并且每个都具有用于车门的至少一个开口。右侧部3a和左侧部3b有利地具有在正面碰撞情况下形成力的路径的加强件。车窗立柱和顶蓬拱形结构经过这些力的路径。底板5包括固定后桥总成的固定接触面、固定前部模块的固定接触面的一部分(图2所示)以及本发明的电动或混合动力车辆的应用中固定动力电池的固定接触面。隔板7包括固定前部模块、车门铰链、驾驶位和脚踏板的固定接触面的一部分。后板9包括固定后门和后围罩零件的固定接触面。上横梁11承担挡风玻璃和顶蓬的固定。

实施至少其中一个金属子元件、例如钢制子元件是可能的。然而，出于成本、托架1的重量和/或制造子元件和组装这些子元件所需的工具(冲压机、焊接机器人等)折旧的原因，本领域技术人员将有利地用复合材料制成车架1的不同元件。

而且，至少一个元件以及优选地至少一个底板5由复合材料制成。同样优选地，用复合材料实施形成车架1的所有元件。在本发明范围内可用的复合材料例如由聚酯树脂或环氧树脂基质构成，并且包括由玻璃纤维和/或碳纤维织物构成的加强材料。

底板至少具有在碰撞情况下形成力的循环路径的加强件。这些加强件由中空本体形成。通过已知的方式借助于例如由聚氨酯(PU)发泡材料制成的插件来实施这些中空本体。最后，该插件被插设在两个树脂刚性壁之间，该树脂由玻璃纤维和/或碳纤维加强。该插件还可由轻木或聚丙烯蜂窝材料制成。

车架1所具有的固定接触面能够组装接收较大力的构件，例如：后桥总成、安全带、车门、座椅、脚踏板等。这些固定接触面优选地为金属的。

而且，有利地，至少一个、优选地每个子元件由较轻且坚固的复合材料制成，并且不需要用于制造的昂贵的工具，以使其可适用于小批量生产。

图2示出了如此组装并且与前部模块13和后桥总成15联接的车架的透视图。事实上，根据本发明的车架1设计用于使其前部与称为前部模块13的结构联接，所述前部模块承载有主机械部件，即动力系统(GMP)和前桥总成19。

注意到，总成为安置有车辆本体的部分并且承载有车轮。前桥总成19沿正常行驶方向位于车辆前部并且因此承载有前轮。后桥总成15沿正常行驶方向位于车辆后部并且因此承载有后轮。本发明的其中一个有利方面在于前桥总成19和后桥总成15的轮距不同。在示例中，后桥总成15的轮距比前桥总成19的轮距更窄，但是相反的情况同样可以考虑。而且，前桥总成和后桥总成中的每个都承载有两个车轮，但是可以考虑其中一个总成仅承载有设置在中央的一个车轮。

前部模块13具有由金属型材、例如铝型材制成的金属框架17。该框架17在由隔板7和底板5承载的固定接触面处简单地栓接在车架1上。因此该框架同时栓接在车架的隔板和底板上。因此施加在前部模块上的力将在隔板7和底板5之间分布。注意到如果后桥总成15直接与车辆的底板5连接，前桥总成19通过前部模块13与该底板间接连接。

根据本发明，金属框架17具有形成力的路径的三根前横梁21。横梁21的数量的增加将在正面碰撞情况下增大框架17所具有的抵靠表面，因此增加在车辆变形之前的能量驱散。如详细可见的，施加在横梁21上的力将通过纵梁(图3中由31表示)至少部分传送至底板的加强件。

现在参考图3。底板5具有用于接收动力电池的中央位置23。该底板还具有在该中央位置23两侧的不同加强件25、27、29，合理地安置所述加强件以形成在碰撞情况下的力的传播和驱散路径。这些加强件25、27、29在车辆纵向轴线的两侧以对称方式成对配置。加强件25、27、29优选地为包括插件的中空本体。

底板5还具有一对纵向加强件27，即平行于车辆纵向轴线的加强件。这些纵向加强件27在车辆的整个长度上延伸。这些纵向加强件的前端部33与前部模块的框架17的横梁31对齐，以能够在碰撞情况下将施加在前部模块13上的力传送至纵向加强件27。这些纵向加强件为基本直线型的，并且离地高度基本不变。该直线型特征有利于所述元件27受控变形，而不是在较大的力作用下弯曲，并且有助于保证乘客的安全性。这些纵向加强件的后端部35面对固定后桥总成15的固定接触面39安置。因此，纵向加强件27形成正面或后部碰撞情况下的力的路径。

此外，本发明的特征在于底板5具有使前轮37和后桥总成15的固定接触面39连接的另一对加强件25。前桥总成19和后桥总成15的轮距是不同的，这些加强件25是倾斜的，即与车辆纵向方向不平行。然而，这些倾斜加强件是直线型的并且在车辆的整个长度上延伸。倾斜加强件25形成力的路径，该路径将在正面碰撞时支承施加在前轮37上的力。这些倾斜加强件的前端部41面对前轮37安置，更确切地，面对前轮37的行驶胎面安置。后端部35面对固定后桥总成15的固定接触面39安置。如下面可见，纵向加强件27和倾斜加强件25在共用的后端部35处联结。

可以理解，在正面碰撞时，碰撞能量由两对加强件25、27驱散。碰撞能量在底板5之下被引导，这减小了所述底板5的变形风险并且有助于保护车辆乘客的安全。

纵向加强件27和倾斜加强件25有利地将在后端部35处联结。两个加强件25、27联结成大体“V”形形状，“V”指向轮距较窄的总成，此处为后桥总成。应用在车辆后部上的力在纵向路径和倾斜路径之间分布并且绕过车辆下底板的中央部分23，该中央部分23固定有动力电池。

为此，固定后桥总成的固定接触面39设置在底板5的侧部，面对纵向加强件27和倾斜加强件25的共用端部。因此力有利地绕开重要区域在车辆车架侧部上传送，这能够限制对中心处的影响，因此在后部碰撞情况下限制燃料或电解质的泄漏。

除了纵向加强件27和倾斜加强件25，本发明的特征在于提供的横向加强件29能够在侧面碰撞情况下回收力。为此，底板5有利地具有配置用于安置在乘客盆骨和头部处的至少一对横向中空本体。这些横向加强件29设置在纵向加强件27和倾斜加强件25之间。三个加强件25、27、29联结成大体“A”形形状，“A”的顶点指向轮距较窄的总成，此处为后桥总成。在侧面碰撞情况下，倾斜加强件25在横向加强件29之前被撞击。倾斜加强件25将在驱散一部分碰撞能量的力传送至横向加强件29之前在该力的作用下损坏。在倾斜中空本体25中的插件的存在将在一定损坏距离上保持一定等级的力。

Claims (10)

1.一种车辆的自承重式车架(1)的底板(5)，所述车架与前桥总成(19)和后桥总成(15)连接，所述前桥总成和所述后桥总成中的每个都承载有至少一个车轮并且具有不同的轮距，其特征在于，所述底板(5)具有至少一个加强件(25)，所述至少一个加强件以相对于所述底板(5)的纵向轴线倾斜的方式设置，并且配置成当所述底板与前桥总成(19)和后桥总成(15)连接时使至少其中一个端部面对所述前桥总成和/或所述后桥总成的其中一个车轮安置。

2.根据权利要求1所述的底板(5)，其特征在于，所述底板(5)还包括平行于车辆纵向轴线设置的至少一个纵向加强件(27)，优选地，至少一个纵向加强件(27)在其中一个端部处与倾斜加强件(25)联结。

3.根据权利要求1或2所述的底板(5)，其特征在于，所述底板(5)还包括相对于所述底板(5)的纵向轴线横向设置的至少一个横向加强件(29)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的底板(5)，其特征在于，至少一个加强件(25，27，29)为中空本体，优选地，至少一个加强件(25，27，29)为包括插件的中空本体，所述插件由聚氨酯发泡材料或轻木或聚丙烯蜂窝材料制成。

5.一种车辆的自承式车架(1)，所述车架与前桥总成(19)和后桥总成(15)联接，所述前桥总成和所述后桥总成中的每个都承载有至少一个车轮并且具有不同的轮距，所述车架(1)由元件的组装构成，其特征在于，其中一个元件为根据权利要求1至4中任一项所述的底板(5)，优选地，至少一个元件由包括聚酯树脂或环氧树脂基质与玻璃纤维和/或碳纤维加强材料的复合材料制成。

6.根据权利要求5所述的车辆的车架，其特征在于，所述车架还包括隔板(7)，以及底板(5)和隔板(7)具有用于固定前部模块(13)的固定接触面，所述前部模块(13)装有动力系统和前桥总成(19)。

7.一种车辆，其包括前桥总成(19)、后桥总成(15)和车架，其特征在于，所述车架(1)符合权利要求5或6，以及后桥总成(15)的轮距比前桥总成(19)的轮距更窄。

8.根据权利要求7所述的车辆，其特征在于，后桥总成(15)通过面对底板(5)的倾斜加强件(25)的后端部(35)设置的固定接触面(39)固定在底板(5)上。

9.根据权利要求8所述的车辆，其特征在于，所述车架符合权利要求6，以及前部模块(13)包括金属框架(17)，优选地为铝质框架(17)。

10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，前部模块(13)的框架(17)包括至少一根纵梁(31)，底板(5)包括至少一个纵向加强件(27)，以及一根或多根纵梁(31)与一个或多个纵向加强件(27)对齐，以当在前部模块处发生碰撞时将所接收的力传送至所述加强件(27)。