CN105292274B - 用于皮卡车车斗的吸能管和支撑结构 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于皮卡车车厢的吸能管和支撑结构。一种车辆包括一对纵向的车架纵梁以及位于车架纵梁之上的车厢。多个辊弯成型的铝横向构件接触车厢并设置在车厢和车架纵梁之间，用于另外支撑车厢。挤压加工的铝分隔件设置在一个横向构件和一个车架纵梁之间并与它们接触。吸能管旋转焊接到分隔件并接触车厢的底面，用于另外支撑以防止车厢的向下的相对运动。吸能管形成为具有穿过其延伸的长孔，以接纳紧固件，所述紧固件从车厢之上延伸穿过吸能管孔、穿过横向构件和分隔件并进入车架纵梁中。

Description

用于皮卡车车斗的吸能管和支撑结构

技术领域

本公开涉及一种用于皮卡车的吸能管。更具体地说，本公开涉及一种位于皮卡车的车厢与车架纵梁之间的挤压加工的吸能管。

背景技术

皮卡车是后部具有顶部敞开的货物区(通常被称为车厢)的机动车辆。皮卡车受欢迎，主要是因为车厢允许车辆按照许多不同的方式被使用，包括运送各种类型的货物以及拖曳各种类型的拖车。传统上，皮卡车的大部分车身结构由钢合金形成。通过多年的经验，皮卡车设计者已经了解到如何设计钢制货车车身部件来承受各种苛刻的皮卡车应用。目前的监管和经济环境提高了使得皮卡车具有更高的燃料效率同时保持或改善功能性和耐用性的重要性。降低车辆的燃料消耗(尤其是空载时)的一种方法是降低车辆结构重量。

铝合金通常具有比钢合金高的强度重量比(strength to weight ratio)。因此，用铝来替代钢提供了减轻重量的可能性。然而，铝的弹性模量通常低于钢的弹性模量。此外，对于钢部件来讲，行得通的连接部件的制造技术和方法对于同样的铝部件来讲可能是行不通的。由于这些和其他的区别，因此简单的材料替代不一定产生令人满意的设计。

铝合金通常通过四位数来识别，四位数中的第一位数表示主要的合金元素。当基于主要的合金元素来描述一系列铝合金时，第一位数后可紧跟着三个x(大写或小写)或三个零。例如，在6xxx(6000)系列铝合金中的主要合金元素是镁和硅，而5xxx系列的主要合金元素是镁，7xxx系列的主要合金元素是锌。在系列标示中用字母“x”(或零)表示的其他的数定义确切的铝合金。例如，6061铝合金具有的成分为：0.4-0.8％的硅、0-0.7％的铁、0.15-0.4％的铜、0-0.15％的锰、0.8-1.2％的镁、0.04-0.35％的铬、0-0.25％的锌和0-0.15％的钛。不同的合金提供对强度、硬度、可加工性以及其他特性不同的权衡。

另外，五个基本状态代号也用于铝合金，这五个基本状态代号为：F-自由加工状态(as-fabricated)，O-退火状态，H-加工硬化状态，T-热处理状态，W-新淬火状态(asquenched)(固溶热处理与人工或自然时效之间的状态)。状态代号后可紧跟着一位数或两位数来进一步描述。例如，具有状态代号T6的铝已经被固溶热处理并人工时效处理，但在固溶热处理后未进行冷加工(或者使得在材料特性中冷加工将是不能识别的)。

发明内容

根据一个实施例，提供了一种制造车厢组件的方法。所述方法包括挤压加工铝管，以及挤压加工铝加强构件，使铝加强构件具有带有内部表面的通道。管旋转焊接到加强构件的内部表面。辊弯成型横向构件，并在横向构件中形成孔。所述方法还包括将管插入横向构件的所述孔中，同时嵌套横向构件而抵住所述通道的内部表面。加强构件保持车辆的横向构件和车架纵梁处于隔开的关系。

所述方法还可以包括冲压加工铝制车厢，将管或横向构件连接到车斗，并将紧固件插入通过车斗、管、横向构件和加强构件中，以被连接到车辆的车架纵梁。

在另一实施例中，一种车辆包括一对纵向的车架纵梁以及设置在车架纵梁之上的车斗。横向地延伸的横向构件设置在车斗与车架纵梁之间并接触车斗。分隔件设置在横向构件与一个车架纵梁之间并与所述横向构件和所述车架纵梁接触。管旋转焊接到分隔件并接触车斗。

横向构件可以包括基部和一对从基部朝着车斗延伸的相对的侧壁。分隔件可以包括接触横向构件的所述基部以及一个车架纵梁，以使横向构件和车架纵梁分开。管可以包括中空的内部，中空的内部的尺寸形成为接纳连接构件或紧固件，所述连接构件或紧固件将车斗间接连接到车架纵梁并使车斗与车架纵梁之间具有空间。

在另一实施例中，提供了一种用于卡车的货厢的加强组件。横向构件具有限定贯穿其的孔口的表面以及延伸的通道。挤压加工的加强构件在通道的外侧被固定到横向构件。加强构件设置在卡车的横向构件和车架纵梁之间。挤压加工的管形构件旋转焊接到加强构件并设置为穿过孔口且进入到通道中。

附图说明

图1是根据本公开的一个实施例的具有车厢的皮卡车的透视图。

图2是根据一个实施例的连接有多个加强组件的车厢的底部平面图。

图3是根据一个实施例的用于固定到车厢的底表面的加强组件中的横向构件和一对加强构件的透视图。

图4是图3的加强组件的沿着线3-3截取的截面图。

图5是根据一个实施例的固定到皮卡车的车厢之下和车架纵梁之上的加强组件的侧透视图。

图6是根据一个实施例的用于旋转焊接到加强组件的横向构件的管构件的透视图。

具体实施方式

在此描述了本公开的实施例。然而，应该理解的是，公开的实施例仅是示例，其他实施例可采取各种方式和可选的形式。附图不一定要按比例绘制，可夸大或最小化一些特征，以示出特定组件的细节。因此，公开于此的具体结构和功能性细节不应该被理解为限制，而仅仅作为教导本领域的技术人员不同地实施实施例的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的，参照附图中的任何一个所示出和描述的各个特征可与在一个或多个其他附图中示出的特征结合以产生未被明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导相一致的特征的各种组合和修改可期望用于特定应用或实施。

图1示出了具有由铝制成的许多结构元件的皮卡车10。皮卡车10包括位于皮卡车的乘客舱14的后方的货厢或车厢12。虽然存在车厢被覆盖的其它实施例，但是车厢12被示出顶部敞开并暴露。后挡板16的底部被铰接，以提供到车厢12的上表面的入口。当被打开时，后挡板16和车厢12的上表面可共面，以提供平的装载表面。

皮卡车10的许多组件可由铝制成。车厢12也不例外，并可由6000系列的铝制成。如果选择这种材料来制造车厢12，则可提供另外的加强结构来提高车厢12的强度和刚性。如下面将要描述的这些加强结构也可由6000系列的铝制成。这些加强结构的特定构造提供强度比得上主要由钢制成的典型的货车的强度的铝制货车10。

图2示出了车厢12的底面20或底表面。车厢具有沿着货车的长度延伸的长度L以及宽度W。从图1中也可看出，车厢可包括一系列的纵向槽22，以提高结构刚度。即使具有这些纵向槽22，但由于车厢的上表面的大部分的确是平的，因此车厢仍可被称为大体上是平的。

车厢的底面20的下面是多个加强组件，在图3中单独示出了这些加强组件的一部分。加强组件中的每个加强组件包括横跨槽22并沿着车厢12的宽度延伸的横向构件24。每个横向构件24包括大体上水平(与车厢平行)的基部26。一对相对的侧壁28相对于基部26以钝角(例如，91度至110度之间)从基部26延伸。这些相对的侧壁28还沿着横向构件24的长度延伸，在横向构件24的内表面或凹面内形成通道29。一对凸缘30与基部26分开并与基部26平行，每个凸缘从各个侧壁延伸。凸缘提供接合表面，以将加强组件接合到车厢的底面20。

横向构件24可由通过辊弯成型的6000系列的铝制成。辊弯成型是制造冲压组件有效的方法，在该方法中，组件的形状是恒定的且在几何上没有任何起伏或突变。辊弯成型的横向构件24提供纵向的、单片式支撑梁，充分地对车厢提供支撑。

参照图2至图5，多个分隔件(spacer)或加强构件34设置在横向构件24中的每个横向构件的外表面上。每个加强构件34包括与各个横向构件24接合的基部36。加强构件34的侧壁38以与侧壁28从横向构件的基部26延伸的角度相似的角度从基部36延伸。由基部36和侧壁38限定通道。基部36和侧壁38被构造为与横向构件24的基部26和侧壁28接合并接触。

为了增强单片式辊弯成型的横向构件24的强度，加强构件34可由被挤压的6000系列的铝制成。在挤压工艺中，处于可塑阶段的铝可被“推挤”穿过成型的形状(诸如，加强构件的形状)并被切割或断开至一定长度。当被放置在横向构件24的下方并与车厢相对时，加强构件34用作分隔件，以为车厢下面的组件创建间隙区域。这样消除了在车厢或横向构件24中创建局部凹入的需要，从而由于恒定的形状(如前所述)而能够进行辊弯成型。

加强构件34的基部36可被挤压并成型为使得其尺寸对于车厢12下面的给定的车辆封装间隙条件提供充足的间隙。基部36可比侧壁38厚，从而不仅相对于横向构件24的侧部在横向构件24的下面辅助支撑，还为横向构件24的下面提供间隙。基部36和侧壁38增强横向构件24的强度，防止横向构件24在重载荷下被压溃，同时保持车厢与下面的组件之间的间隙。

典型的皮卡车包括设置在车厢12的下方并沿着车厢的长度L延伸的一对车架纵梁。参照图5，横向构件24和支撑构件34被示出作为车厢12与皮卡车的一个或更多个车架纵梁44之间的加强组件42的一部分。车厢12与车架纵梁44之间不是直接连接，而是可通过加强组件42在车厢12的底面与车架纵梁44之间提供空间。具体地讲，横向构件24的凸缘30接触车厢12的底面，同时支撑构件34的基部36接触车架纵梁44中的一个车架纵梁。

为了固定车厢12与车架纵梁44之间的加强组件42，在每个支撑构件34上设置吸能管或挤出管(crush tube or extruded tube)46。每个管46可被旋转焊接到加强构件34的基部36的上表面。例如，在一个实施例，管46的端面48可旋转焊接到基部36，管46的长度在侧壁38之间延伸。围绕管46的外表面设置多个沿圆周方向间隔开的表面特征50，以在旋转焊接期间有利于铝的流动。表面特征50被示出为均匀地沿圆周方向间隔开并沿着管46的长度延伸的圆滑的肋。表面特征50可以是能够围绕管的外表面提供其他材料以有利于旋转焊接的任何其他形状。在其他实施例中，表面特征50包括形成在管46的外表面中的一个或更多个纵向凹槽。在又一实施例中，在外表面上形成一些类交替的凹槽和肋。

被旋转焊接到挤压铝加强构件34的挤压铝管46在车厢12下面提供另外的支撑并保持车厢12与加强构件34与车架纵梁44之间的间隔开的关系。管46用于进一步防止横向构件24及其支撑组件在重载荷下被压溃。

现在将描述制造和装配加强组件的示例性方法。通过辊弯成型形成包括如上所述的基部26、侧壁28和凸缘30的多个6000系列铝横向构件24。在横向构件24中通过冲压、切割或其他方式在间隔开的位置处形成至少两个间隙孔(clearance hole)52，以稍后与横贯横向构件的车架纵梁44对齐。通过挤压6000系列的铝形成上面描述的具有基部36和侧壁38的加强构件34，使得加强构件34包括通道。具有表面特征50的管也通过挤压的6000系列的铝来形成。管46也可被挤压成孔54通过管46的中心轴线。每个管46被旋转焊接到每个加强构件34的通道内的内表面。也可在加强构件34内形成与管46的孔54对齐的孔(未示出)。

一旦被焊接，管46中的一个管被插入通过横向构件24中的一个横向构件的间隙孔52。由于基部和侧壁的形状相似，因此，加强构件34可被加压使得其内表面嵌套在横向构件24的外表面。这样使得加强构件34和一个横向构件24的管46与车架纵梁44中的一个车架纵梁对齐。可重复该过程，以将两个加强构件34在将被固定到车架纵梁44的位置处与每个横向构件24嵌套(下面将解释)。每个加强构件34保持横向构件24与车架纵梁44之间的间隔关系，同时将两者间接连接。然后可将紧固件56(例如，螺栓、螺钉等)驱动或插入到车厢12，通过管46的孔54、通过加强构件34并插入到车架纵梁44中。这样将加强组件42固定在货厢组件中的车厢12与车架纵梁44之间。

如上所述以及图2中最佳所见，加强组件42包括一个辊弯成型的横向构件24，具有一对分隔开的挤压的支撑构件34。支撑构件34中的每个支撑构件与车厢下面的沿着车厢的长度L延伸的一个相应的车架纵梁对齐。换句话说，连接到不同的横向构件24的多个支撑构件34沿着单个车架纵梁对齐。在图2中示出的实施例中，设置三个横向构件24，每个横向构件24具有一对支撑构件34。支撑构件34的一半直线地对齐，以连接到一个车架纵梁，同时支撑构件34的另一半直线地对齐，以连接到另一车架纵梁。其他实施例预期提供比示出的横向构件和/或支撑构件的数量更多或更少。

虽然上面描述的实施例针对一种皮卡车，应当理解的是，本公开的结构特征可也可用于其他车辆，例如，运动型多用途车(SUV)、厢式小货车等。

虽然上面描述了示例性实施例，但这些实施例并不意味着描述了权利要求涵盖的所有可能的形式。说明书中使用的词语是描述性词语而不是限制性词语，且应理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可进行各种改变。如前所述，可结合各个实施例的特征，以形成可能未明确描述或示出的本发明的进一步的实施例。虽然各种实施例可能已经被描述为相对于一个或更多个期望的特性提供优势或优于其他实施例或现有技术实施，但本领域普通技术人员将认识到，一个或更多个特征或特性可被折衷来实现取决于具体应用和实施的期望的整体系统属性。这些属性可包括(但不限于)成本、强度、耐久性、寿命周期成本、市场性、外观、包装、尺寸、可服务性、重量、可制造性、易于组装等。因此，被描述为相对于一个或更多个特性比其他实施例或现有技术实施不太满意的实施例也不排除在本公开的范围之外并可期望用于特定应用。

Claims (18)

1.一种制造车厢组件的方法，包括：

挤压加工铝管；

挤压加工铝加强构件使铝加强构件具有带有内部表面的通道；

将所述铝管旋转焊接到所述铝加强构件的内部表面；

辊弯成型横向构件；

在横向构件中形成孔；以及

将所述铝管插入横向构件的所述孔中，同时嵌套横向构件而抵住所述通道的内部表面。

2.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括冲压加工铝制车厢，并将所述铝管或横向构件连接到车厢。

3.如权利要求2所述的方法，所述方法还包括将紧固件插入通过所述车厢、所述铝管、所述横向构件和所述铝加强构件，以被连接到车辆的车架纵梁。

4.如权利要求1所述的方法，其中，挤压加工铝管的步骤还包括使所述铝管成型为包括在所述铝管的外表面周围的沿着圆周方向间隔开的多个表面特征。

5.如权利要求4所述的方法，其中，所述表面特征是沿所述铝管的长度延伸的肋。

6.一种车辆，包括：

一对纵向的车架纵梁；

车斗，设置在车架纵梁之上；

横向地延伸的横向构件，设置在车斗与车架纵梁之间并接触车斗；

分隔件，设置在横向构件与车架纵梁中的一个车架纵梁之间并与所述横向构件和所述车架纵梁接触；

管，旋转焊接到分隔件并接触车斗。

7.如权利要求6所述的车辆，其中，分隔件将横向构件间接连接到车架纵梁中的一个车架纵梁。

8.如权利要求6所述的车辆，其中，横向构件包括基部和一对从基部朝着车斗延伸的相对的侧壁。

9.如权利要求8所述的车辆，其中，分隔件包括基部，分隔件的基部接触横向构件的基部以及车架纵梁中的一个车架纵梁。

10.如权利要求6所述的车辆，其中，管包括在管的外表面周围的沿着圆周方向间隔开的多个表面特征。

11.如权利要求10所述的车辆，其中，表面特征是沿管的长度延伸的肋。

12.如权利要求6所述的车辆，其中，管包括中空的内部，中空的内部的尺寸形成为能够接纳紧固件，所述紧固件将车斗间接连接到车架纵梁并使车斗与车架纵梁之间具有空间。

13.如权利要求6所述的车辆，其中，所述分隔件和管都是挤压铝。

14.一种用于卡车的货厢的加强组件，包括：

横向构件，具有限定贯穿其的孔口的表面以及延伸的通道；

挤压加工的加强构件，在通道的外侧被固定到横向构件，加强构件设置在卡车的横向构件和车架纵梁之间；以及

挤压加工的管形构件，旋转焊接到加强构件并设置为穿过孔口且进入到通道中。

15.如权利要求14所述的加强组件，其中，挤压加工的管形构件在挤压加工的管形构件的与车架纵梁相对的端部处接合卡车的货厢。

16.如权利要求14所述的加强组件，其中，挤压加工的管形构件包括在挤压加工的管形构件的外表面周围的表面特征。

17.如权利要求16所述的加强组件，其中，表面特征为沿挤压加工的管形构件的长度延伸的肋。

18.如权利要求14所述的加强组件，所述加强组件还包括穿过挤压加工的管形构件、横向构件中的孔口、挤压加工的加强构件和车架纵梁延伸的紧固件。