CN105683030B - 用于具有热力发动机的机动车辆的底架结构及其机动车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于机动车辆(1)的由金属制成的底架结构(10)，该底架结构包括通过多个横构件(14，15)连接的两个侧构件(11，12)，其特征在于，所述结构包括连接两个相邻横构件(14，15)的一个刚性金属交叉件(20)，所述刚性交叉件包括两个交叉的直线臂(21，22)和四个自由端，这些自由端中的两个自由端被刚性地附接到所述相邻横构件中的一个横构件(14)上，另外两个自由端(23c，23d)被刚性地附接到所述相邻横构件中的另一个横构件(15)上。
Description
本发明涉及一种用于具有热力发动机的机动车辆或电动车辆的底架结构。
车辆的底架支撑并组装车辆的所有机械部件，同时在事故情况下确保除了乘客之外对这些部件的保护。
本发明更加具体地涉及一种底架结构，该底架结构包括两个侧向侧构件 (总体上被称为门槛部分)，这些侧向侧构件基本上是平行的并且被多个横构件连接在一起。
在配备有这种类型的底架的电动车辆或具有热力发动机的车辆中，电池位于底板下方，发动机或电机因此位于车辆的相对于该电池的后方。根据被这些系统各自占据的体积，能量存储器(电池或燃料箱)的位置(在两个横构件之间)可以是不同的。
由于电池和燃料箱在底架的不同横构件之间的这些位置，在满足结构完整性的标准方面，难以对这两种类型的车辆使用相同的底架。更确切地讲，底架必须能够吸收在例如纵向冲击(前部冲击或后部冲击)或侧向冲击(固定桩冲击(chocpoteau)等冲击情况中所传递的能量而不变形。更确切地讲，在将用于具有热力发动机的车辆的底架用于电动车辆时，在横构件之间通常由燃料箱占据的空间保留为空置的，这样可能产生结构薄弱。在对不同长度的车辆使用相同的底架时，这样一种空间也可能保留为空置的。
因此，在包括这样一种空置空间的车辆经受前部冲击的情况下，由于冲击造成的力沿这些侧构件从车辆的前部传递至车辆的后部，但是由于发动机的质量位于后部，反向力纵向地移回至车辆的中心。在反向方向上的这些力可能致使底板受到剪切并且可能致使其焊接点破裂。在侧向冲击的情况下可能观察到类似的剪切现象。
需要一种底架，该底架具有改善的能力，从而即使在两个横构件之间存在空置空间时也吸收冲击而不变形，因此允许了将其用于具有不同长度和/或不同推进装置的车辆。
为此，本发明的主题涉及一种用于机动车辆的由金属制成的底架结构，该底架结构包括由多个横构件连接的两个侧构件，其特征在于，该底架结构包括连接两个相邻横构件的一个刚性金属交叉件，所述刚性交叉件包括两个相交直线臂和四个自由端，这些自由端中的两个自由端被刚性地附接到所述两个相邻横构件中的一个横构件上，另外两个末端被刚性地附接到所述两个相邻横构件中的另一个横构件上。
这样一种底架结构安排允许了改善结构在冲击情况下经受的力的分布，因此允许了通过减少尤其在附接至底架结构的底板的区域中的剪切的风险来限制底架结构的弱化区域。
例如，由于质量在由该刚性交叉件连接的横构件之一上的推力引起的纵向力将被该交叉件的臂倾斜地传递至另一个横构件并且传递至侧构件。类似地，由于由该刚性交叉件连接的横构件之一经受的侧向冲击引起的横向力将被该交叉件的臂之一倾斜地传递至另一个横构件。
本发明进一步允许了用减少数量的零件和以低成本来生产一种底架结构，所述底架结构具有在冲击情况下改善的性能。
最后，刚性交叉件可以改善底架结构的耐冲击性而无需修改该底架结构的其他部分。
有利地并且通过非限定的方式，所述刚性交叉件可以被安排成使得该刚性交叉件的这两个臂的交点位于该结构的中央纵向线上或者位于距这条线的垂直于其的短距离处，例如在短于或等于150mm的距离处。这可以允许根据底架的类型使该底架经受的力更加均匀地分布。
这些臂的自由端的固定位置可能取决于该结构和不同的相邻部件的架构。
有利地并且通过非限定的方式，该刚性交叉件的这两个臂可以是垂直的或基本上垂直的。这样一种呈90°的相交可以有助于这些臂之间的连接、尤其是借助于焊缝的连接。
有利地并且通过非限定的方式，这两个臂形成角度，其等分线能够平行或基本上平行于所述底架结构的侧构件。该刚性交叉件的这两个臂可以具有相同的长度或不同的长度。
有利地并且通过非限定的方式，加固板可以被附接到所述刚性交叉件的这些臂上，所述板以所述臂的交点为中心。这尤其可以允许当该结构经受力时使该交叉件的这两个臂维持在相同平面中，换言之，允许了减小直线臂在冲击情况下弯折的风险。
为了改善在由该刚性交叉件连接的这两个横构件之间的力的传递，有利的是，该刚性交叉件的这两个臂在相同平面中延伸。
为此，该交叉件的第一臂可以例如是由单根杆形成的，该刚性交叉件的第二臂是由两根杆形成的，其一个末端被刚性地附接到所述第一臂上。
还可以想到的是，每个臂都是由刚性地附接在一起的两根杆形成的。
作为变体，该刚性交叉件的每个臂可以是由单根杆形成的，这些杆中的至少一个杆包括一个壳体以用于接纳另一个杆。
该刚性交叉件的这些臂可以是由一根或多根空心杆或实心杆形成的。然而，为了减小刚性交叉件的重量，使用空心杆是有利的。
有利地并且通过非限定的方式，该刚性交叉件的这些臂可以是由矩形截面的一根或多根杆形成的，并且这样可以允许改善力的传递。
该刚性交叉件的硬度可以根据其臂的横截面和/或这个截面的尺寸、和/ 或在空心截面的情况下金属的厚度来适配。
有利地，该刚性交叉件可以是由高机械强度的钢(例如不锈钢)制成的。
为了允许简单的安装和拆卸，该刚性交叉件可以通过多个螺钉附接到这些横构件上。然而还可以想到永久安装(例如通过焊接)。
有利地，该刚性交叉件可以在底架结构的下方(换言之，在该底架结构被安装在车辆上时该底架结构被安排在与地相对的一侧上)附接到这些横构件上。因此在车辆的组装过程中，该刚性交叉件被附接在容易触及的区域中，并且这不需要修改底架结构的其他部件。
有利地，该刚性交叉件被附接到被称为支撑横构件的横构件上并且被附接到在车辆前部的方向上的相邻横构件或中央横构件上。该支撑横构件例如支撑电动车辆的电机的一部分。
本发明进一步涉及一种配备有根据本发明的底架结构的机动车辆、尤其是电动车辆或具有热力发动机的车辆。具体地，该底架结构的刚性交叉件被有利地安排在该机动车辆的该底架结构的下方。
有利地，在该刚性交叉件所附接的横构件之间的空间是空置的，尤其是没有燃料箱类型的部件。
配备有根据本发明的底架结构的车辆可以是尤其具有长的长度的电动车辆、或是具有长的长度的带有热力发动机的车辆。
现在参照非限制性的附图来说明本发明，在附图中：
-图1是配备有根据本发明的实施例的底架结构的机动车辆的从下方观看的示意图，在其中示出了在前部冲击的情况下所述底架结构所经受的力；
-图2是类似于图1的示意图，在其中示出了在侧向冲击的情况下所述底架结构所经受的力；
-图3是图1的底架结构的承载刚性交叉件的这部分的放大透视图，
-图4是图3中示出的刚性交叉件的从下方观看的透视图。
在本说明书中，术语前、后、上、下指的是底架结构的前后方向、上下方向，这对应于当该底架结构安装在车辆上时该车辆的前后方向、上下方向。轴线X、Y、Z分别对应于该车辆和安装在该车辆上的底架结构的纵向轴线(从前至后)、横向轴线和竖直轴线。
“基本上水平、纵向或竖直”应被理解为一个方向/平面与水平、纵向或竖直方向/平面形成最大为±20°、或者甚至最大为±10°的角度。
“基本上平行或垂直”应被理解为一个方向/平面与一个平行或垂直的方向/平面形成最大为±10°、或者甚至最大为±5°或最大为±1°的角度。
通过“刚性地附接”应被理解为在刚性交叉件与横构件之间不可能有移动。
“刚性交叉件”应被理解为一种交叉件，该交叉件的臂刚性地附接在其交点处。
图1和图2在从下方观看的视图中示出了配备有底架结构10的机动车辆 1。
这种由金属制成的底架结构10包括由多个横构件13、14、15连接的两个侧构件11、12。所示出的车辆1具有电力推动并且包括被安排在横构件13与14 以及侧构件11、12之间的电池2。因此电池2受到底架结构10的这些部件的保护。在横构件14与15之间的空间是空置的。
底架结构10进一步包括连接两个相邻横构件14、15的刚性金属交叉件 20。这个交叉件例如是由HX260YD级钢(EN 10346标准)制成的。
如在图3和图4中更加详细地示出的，这个刚性交叉件20包括两个直线臂 21、22和四个自由端23a、23b、23c、23d。这些自由端中的两个自由端23a、 23b被刚性地附接到横构件14上，并且另外两个末端23c、23d被刚性地附接到横构件15上。为此，这些末端23a-23d被多个螺钉24附接到横构件14和15上，从而允许简单的安装/拆卸。
在示出的实例中，刚性交叉件20的这两个臂21、22具有不同的长度，交叉件20被安排成使得其两个臂的交点I位于底架结构10的中央纵向线M上(图 1)或者位于距这个中央纵向线M的短距离(Δ≤150mm)处(图2)。此外，由这两个臂21、22形成的角度的等分线可以与这个中央纵向线M相合或者可以与其平行。换言之，该等分线可以平行于侧构件11、12，并且这两个臂21、22的相交中心I可以距这两个侧构件11、12是等距的，或者这两个臂 21、22的交点I可以相对于中央纵向线M横向地偏移距离Δ(如图2所示，该图与图1的不同之处仅在于这个交点I的位置)。
这两个臂21、22还在相同平面中延伸，该平面平行或基本上平行于由侧构件11、12和横构件14、15形成的平面。在该实例中，刚性交叉件20因此是由第一臂21和呈两个部分22a、22b的第二臂22形成的，这两个部分的末端在其整个周边上被焊接到第一臂21上。
为了避免这些臂21、22在冲击情况下的弯折，刚性交叉件20进一步包括加固板25，该加固板被附接到这些臂21、22上并且以这些臂的交点I为中心。可以通过在每个臂21、22与加固板25之间的焊缝26来实施这种附接。在这些臂21、22之间的90°的角度对于这样一种通过焊接的附接可能是有帮助的。然而，在这些臂21、22之间的角度可以不同于90°，并且可以取决于这些横构件 14与15之间的距离以及用于将这些臂21、22附接到这些横构件上的选项。
作为变体(未示出)，加固板25可以通过螺钉或铆钉来附接到这些臂 21、22上。
如在图4中可见的，这些臂21、22是矩形截面的空心杆，这使得能够以相对低的重量获得对力的良好耐受性和良好的力的传递。
因此，所获得的底架结构10在前部冲击或后部冲击的情况下或在侧向冲击的情况下具有对力的良好耐受性，尽管在横构件14与15之间不存在部件。由这些力遵循的路径在图1和图2中由箭头符号表示。
图1的箭头表明在(来自图1的左手侧的)前部冲击的情况下力所遵循的路径。这些力从侧构件11、12向后并且通过前轮2的推力穿过门槛部分朝该车辆的后部移动，遵循箭头F1。由于车辆的质量在后部，力F2经由刚性交叉件 20的臂从车辆的后部倾斜地移回至前部，并且因此侧向地沿横构件14朝门槛部分返回(箭头F3)，这些门槛部分是相对刚性的区域，因此限制了位于这些横构件14、15之间的底板区的剪切。
图2的箭头表明在固定桩冲击类型P的侧向冲击的情况下力所遵循的路径。因此，这些力是横向于车辆沿箭头F1'从侧构件11、穿过位于冲击点附近的横构件13和14而在相对的侧构件12的方向上施加的。横构件14所经受的力的一部分经由刚性交叉件20的这些臂之一、沿箭头F'2朝另一个横构件15传递，该另一个横构件在冲击过程中经受较小的力并且这些力然后遵循(箭头F'3)该另一个横构件直到侧构件12。这使得力能够在这三个横构件13、14、 15之间均匀传递并且能够减小这两个横构件14、15之间的横向剪切区。
Claims (11)
1.一种用于机动车辆(1)的由金属制成的底架结构(10)，该底架结构包括通过多个横构件(14，15)连接的两个侧构件(11，12)，其中，该底架结构包括连接两个相邻横构件(14，15)的一个刚性金属交叉件(20)，所述刚性金属交叉件包括两个相交的直线臂(21，22)和四个自由端(23a-23d)，这些自由端中的两个自由端(23a，23b)被刚性地附接到所述两个相邻横构件中的一个横构件(14)上，另外两个自由端(23c，23d)被刚性地附接到所述两个相邻横构件中的另一个横构件(15)上，其特征在于，所述刚性金属交叉件(20)被安排成使得其两个臂(21，22)的交点(I)位于该底架结构的一个中央纵向线(M)上或者位于距这个中央纵向线(M)的与其垂直的短距离处，其中，该刚性金属交叉件仅在底架结构的下方附接到所述横构件上，这些自由端(23a-23d)通过螺钉(24)附接到所述横构件(14，15)上以便允许简单的安装/拆卸，所述刚性金属交叉件(20)的四个自由端仅附接到所述两个相邻横构件，而与所述两个侧构件不接触。
2.如权利要求1所述的底架结构(10)，其特征在于，这两个臂(21，22)具有以下特征中的至少一个特征：
-这两个臂(21，22)是垂直或基本上垂直的，
-这两个臂(21，22)形成一个角度，其等分线基本上平行于所述底架结构的这些侧构件。
3.如权利要求1或2所述的底架结构(10)，其特征在于，一个加固板(25)被附接到所述刚性金属交叉件(20)的这些臂(21，22)上，所述加固板(25)以所述臂的交点(I)为中心。
4.如权利要求1或2所述的底架结构(10)，其特征在于，该刚性金属交叉件的这两个臂(21，22)在相同平面中延伸。
5.如权利要求4所述的底架结构(10)，其特征在于，该刚性金属交叉件的第一臂(21)是由单根杆形成的，该刚性金属交叉件的第二臂(22)是由两根杆(22a，22b)形成的，其一个末端被刚性地附接到所述第一臂(21)上。
6.如权利要求4所述的底架结构(10)，其特征在于，该刚性金属交叉件的每个臂都是由单根杆形成的，这些杆中的至少一个杆包括一个壳体以用于接纳另一个杆。
7.如权利要求1、2、5和6之一所述的底架结构(10)，其特征在于，该刚性金属交叉件(20)的这些臂(21，22)是由一根或多根空心杆或实心杆形成的。
8.如权利要求1、2、5和6之一所述的底架结构(10)，其特征在于，该刚性金属交叉件(20)被多个螺钉(24)附接到这些横构件上。
9.如权利要求1、2、5和6之一所述的底架结构(10)，其特征在于，该刚性金属交叉件(20)的这些臂(21，22)是由具有矩形截面的一根或多根空心杆或实心杆形成的。
10.如权利要求3所述的底架结构(10)，其特征在于，该刚性金属交叉件的这两个臂(21，22)在相同平面中延伸。
11.一种机动车辆(1)，该机动车辆配备有如以上权利要求之一所述的底架结构(10)。
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