CN1080672C - 车辆的空间车架 - Google Patents

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Abstract

用于一低轮廓轻型卡车(A)的空间车架，该卡车带有位于车底下的空间车架(10)的三角形部件(62，65)，并带有乘客室(B)和前、后车轮组件(C、D)。空间车架(10)包括前轮组件(C)上方的前切部分(12)、后轮组件(D)上方的后切部分(17)、和支承乘客室(B)的基座的凹入部分(15)。

Description

车辆的空间车架
本申请要求保护所公开的发明，并要求同族未审的美国临时申请序列号60/026,255的优先权，该临时申请由同一发明人在1996年9月17日提出，其名称是“三角形圆管空间车架、带具有底板下三角结构的可折叠摆杆的低轮廓轻型卡车”。
发明领域
本发明涉及陆地车辆领域，尤其是涉及越野行驶的车辆。
发明背景
在越野行驶的车辆(如“沙地车辆”和“全地形车辆”)或赛车中，通常知道和一般会看到车辆的空间车架。
空间车架可包括抗翻笼架(roll cage)，以便在翻车时给车架提供强度和给乘员提供保护。越野车辆的空间车架包括抗翻笼架，因为越野行驶一般会要求车架承受由于车辆上的突然冲击；例如冲撞到诸如大石块、树木和护垛上、行驶在不平的地形上和掉入空穴中；而引起的剧烈负荷。这种冲击由于相对于车架产生不平衡(例如因一个前轮冲撞大石头而仅在一个前角产生负荷)，而将进一步压迫车架(例如扭转)。
空间车架的重量也是一个首要考虑的因素。通常希望空间车架尽可能地轻，以增大车辆速度、灵活性和燃油经济性，并降低空间车架的材料成本。一方面，大的部件一般比小的部件坚固，并且如上所述，车架的强度极为重要。
另外，当车辆欲用于军事应用时，更大的机动性、更高的速度、较低的重量和较低的轮廓变得非常重要。在这方面同样重要的是有效载荷相对于全装备重量之比，一般希望其尽可能地高。在大多数车辆中，该比率通常为0.3∶1。对于军事应用，经常需要更高的有效载荷，该比率应当非常高。最好是有效载荷相对于全装备重量之比应当大约为0.75∶1～1∶1或甚至更高。
依照下面更详细描述的本发明，这些优点、尤其是涉及军事应用要求的优点，将由用于低轮廓、带有可折叠摆杆的轻型卡车的三角形圆管空间车架提供，其中空间车架的三角形元件即使不是全部、也几乎都低于凹入(tub)部分或底板。
发明概述
本发明提供用于具有乘客室和前、后车轮组件的低轮廓、轻型卡车的三角形圆管空间车架，其中即使不是三角形圆管空间车架的所有的结构件、也几乎是所有这些结构件都低于底板。该空间车架包括前轮组件上方的前切部分(front clip portion)、后轮组件上方的后切部分(rear clip portion)，和支承乘客室基座的凹入部分(tub)。该凹入部分包括多个结构件，其中至少2个结构件以彼此水平共面的关系设置，而凹入部分的其它结构件，在低于凹入部分的至少两个水平共面结构件的高度处，以三角形构造连接在一起。
凹入部分的结构包括两个水平共面的结构件，而另外的结构件以三角形构造连接，以给凹入部分提供足够的强度，而无需抗翻笼架。取消抗翻笼架是一重要的进步，因为如上所述，越野车轮的车架可能遭受因与大石头、石块等相撞而产生的极大的力，该力相对于车架可能是不平衡的，因此增大了这种力的严重性。
取消抗翻笼架的优点是：改善了乘客和设备进入乘客室的方便性；使得较大的设备和构件可放置到乘客室内；并便于对安装在乘客室内的设备和构件进行定位、尤其是便于对伸出传统抗翻笼架外和受到抗翻笼架障碍的设备和构件进行定位。取消抗翻笼架的另一优点是降低了车架的重量。取消抗翻笼架的再一优点是降低了车轮轮廓，这对于军事应用是一重要的优点。
为方便和需要时，也可提供可折叠的摆杆。
从对优选实施例及附图的下列描述中，将更完整地理解本发明的这些和其它特征和优点。
附图简短说明
图1是装备有本发明空间车架的车辆的前侧透视图；和
图2是装入图1车辆中的本发明空间车架的平面图。
图中相应的参考标号表示相应的部件。
最佳实施例的描述
详细参见附图，尤其是图1，标号10总体上指用于车辆A的空间车架，该车辆具有乘客室B和前、后轮组件C、D。空间车架10包括前切部分12、凹入部分15和后切部分17。前切部分12和后切部分17分别设置在前、后轮组件C、D上。凹入部分15设置在前、后切部分12、17之间，并且支承乘客室B的基座。空间车架10包括以三角形构造连接到一起的结构件，最好是圆管。
此处采用的“接头”是指在空间车架10的圆管的两个或多个端部之间的焊接连接。在下面的描述中，借助于括号内插入的词“(凹入部分)”、“(筐架部分)”、“(前切部分)”和“(后切部分)”来表示本发明的元件的相对位置。这里，附有“a”的参考标号是指空间车架10的左侧，而附有“b”的参考标号则是指空间车架10的右侧。在图中，图1表示装有本发明的空间车架的车辆的右侧。在图2中，空间车架相对于标记“图2”的方位表示在图左侧车辆的前部，并且空间车架的左侧直接就在标记“图2”上。
凹入部分
如图2所示，凹入部分15包括由横向延伸的上前管(凹入部分)22和上中管(凹入部分)25连接的上左管(凹入部分)20a、上右管(凹入部分)20b和上左后管(凹入部分)27a、上右后管(凹入部分)27b。上左后管(凹入部分)27a、上右后管(凹入部分)27b相对于一水平面内的上中管(凹入部分)25倾斜。上左对角管(凹入部分)30a、上右对角管(凹入部分)30b从包括上中管(凹入部分)25和上左管20a及上右管20b的接头处向后延伸。
分别设置在上左管和上右管(凹入部分)20a、20b下方的是下左管和下右管(凹入部分)32a、32b，它们之间具有延伸的圆管。在下左管和下右管(凹入部分)32a、32b之间延伸的是横向延伸的下前管(凹入部分)40、下中管(凹入部分)42和下后管(凹入部分)45。下前管(凹入部分)40和下中管(凹入部分)42直接就在上前管(凹入部分)22和上中管(凹入部分)25下方。连接在上前管(凹入部分)22和下前管(凹入部分)40之间的是倾斜的前管(凹入部分)47。连接在上中管(凹入部分)25和下中管(凹入部分)42之间的是垂直的中管(凹入部分)50和倾斜的中管(凹入部分)51。
下后管(凹入部分)45设置在上后管(凹入部分)27a、27b之前。从下后管(凹入部分)45向上延伸的是两个垂直管柱(凹入部分)52，其上安装了横向管支承件(凹入部分)55，后轮悬架(未示出)就吊挂在该管支承件上。
从管支承件55(凹入部分)向上延伸、大体上邻近于管柱52(凹入部分)的是左、右后管(后切部分)57a、57b，它们横向和向后倾斜。位于上左后管和上右后管(凹入部分)27a、27b下方的左、右后管(后切部分)57a、57b考虑为凹入部分15。向左、右后管(后切部分)57a、57b延伸的是上左和上右对角管(凹入部分)30a、30b(上面已论述)。
从下后管(凹入部分)45大体上邻近并在管支承件(凹入部分)55的端部内向上延伸的是左、右后管(后切部分)60a、60b，它们也向后方向倾斜。位于上左和上右后管(凹入部分)27a、27b下的左、右后管(后切部分)60a、60b部分是凹入部分15的一部分。上左管和上右管20a、20b(凹入部分)向左、右管(后切部分)60a、60b延伸。上左后管和上右后管(凹入部分)27a、27b在左、右后管(后切部分)57a、57b和左、右后管(后切部分)60a、60b之间延伸，如图2所示。
下前对角管(凹入部分)62连接在下前管40，和包括下中管(凹入部分)42与下左侧管及下右侧管(凹入部分)32a、32b的接头之间。下前对角管(凹入部分)62构成如图2所示的一X形构造。下后对角管65连接在下后管(凹入部分)45，和包括下中管(凹入部分)42与下左侧管及下右侧管(凹入部分)32a、32b的接头之间。下后对角管65构成一X形构造。
因此凹入部分15的圆管形结构件限定了垂直平面内、如左、右倾斜管(凹入部分)37a、37b，和倾斜的中管51(凹入部分)，以及水平平面内、如上左和上右对角管(凹入部分)30a、30b，和下前和下后对角管(凹入部分)62、65的三角形构造。这些三角形构造加强了凹入部分15的强度，其不需要抗翻笼架，如上所述。
筐架部分
空间车架10包括横向设置在凹入部分15相对侧的左、右筐架部分67a、67b。由于左、右筐架部分67a、67b是对称的，因此只详细描述左筐架部分67a。左筐架部分67a包括下左前管和下左中管(筐架部分)70a、72a，及下左后部件(筐架部分)75a。下左后部件(筐架部分)75a虽然可采用管件，但最好为矩形横截面。下左前管和下左后部件(筐架部分)70a、75a横向延伸，并且从包括下左管(凹入部分)32a的前、后端的接头向上倾斜。下左中管(筐架部分)72a从下左管(凹入部分)32a横向和水平地延伸，从而下左前管和下左中管(筐架部分)以及下左后部件(筐架部分)70a、72a、75a的外端具有大致相同的高度。
从下左前管(筐架部分)70a的向前方向上向上延伸的是左前管(前切部分)77a，其构成前切部分12的一部分。从下左后部件(筐架部分)75a的向后方向上向上延伸的是左后管(后切部分)80a，其构成后切部分17的一部分。
左筐架部分67a包括焊接到下左前管和下左中管(筐架部分)70a、72a以及下左后部件(筐架部分)75a的外端的下左管(筐架部分)82a。由于下左前管和下左中管以及下左后部件(筐架部分)70a、72a、75a的端部具有相同高度，因此下左管(筐架部分)82a虽然处在相对于下左管(凹入部分)32a的抬高的位置，但基本上是水平的。
左筐架部分67a包括上左管(筐架部分)85a，其端部焊接在左前管(前切部分)77a和左后管(后切部分)80a之间，从而上左管(筐架部分)85a具有与上左管(凹入部分)20a大致相同的高度。上左前管(筐架部分)87a在左前管(前切部分)77a和包括上左管(凹入部分)20a的前端的接头之间延伸。上左后管(筐架部分)90a在左后管(后切部分)80a和包括上左管(凹入部分)20a的后端的接头之间延伸。
前切部分
前切部分12是空间车架10在凹入部分15之前的区域。前切部分12包括从下左和下右管(筐架部分)82a、82b向前延伸的左、右前管(前切部分)77a、77b。左、右前管77a、77b延伸到左、右筐架部分67a、67b之外，并且向内弯曲以限定前切部分12前的一部分。
下左和下右管(前切部分)92a、92b从下前管(凹入部分)40延伸。下左和下右管(前切部分)92a、92b相互对称，因此仅详细描述下左管(前切部分)92a。下左管(前切部分)92a具有后部(前切部分)95a，其邻接于前管(凹入部分)40并且向前和向下倾斜。下左管(前切部分)92a包括在后部(前切部分)95a前并与之相邻的水平中部(前切部分)97a。下左管(前切部分)92a也具有向上倾斜的前部(前切部分)100a，其位于中部(前切部分)97a前并与之相邻。将3个横向前管102焊接在下左管和下右管(前切部分)92a、92b之间。
前切部分12包括一U形(在水平面内)中管(前切部分)105，将其支柱焊接到包括上左和上右侧管(凹入部分)20a、20b的前端的接头上。焊接在中管(前切部分)105和下左管及下右管(前切部分)92a、92b之间的是限定支承差速及转向机构(未示出)的笼架部分107的管件。
中管(前切部分)105具有与上左和上右管(凹入部分)20a、20b相同的总高度。下左和下右管(前切部分)92a、92b的后部和中部(前切部分)95a、95b、97a、97b，具有与下左和下右管(凹入部分)32a、32b大体相同的高度。这便于在前切部分和凹入部分12、15之间承载机械负荷。
前切部分12还具有包括左、右支柱的上管(前切部分)110，其端部焊接到包括上左和上右管(凹入部分)20a、20b的前端的接头上。上管(前切部分)110的左、右支柱向前和向上延伸到U形部分(在水平面内)。上管(前切部分)110的前部与左、右前管(前切部分)77a、77b相交。
前切部分12包括左、右前摆杆基座112a、112b，如图1所示。由于左、右前摆杆基座112a、112b是对称的，因此仅描述左前摆杆基座。左前摆杆基座112a包括焊接到上管(前切部分)110的左前槽钢115a。左内管(前摆杆)118a焊接在左前槽钢115a和上管(前切部分)110之间。左外管(前摆杆)120a焊接在左前槽钢115a和包括上左管(筐架部分)85a的前端的接头之间。
左前槽钢115a这样定位，当从上观看时，使其U形横截面朝前。左前槽钢115a具有上、下成对的轴向对齐的孔(前槽钢)116a、117a，它们形成在槽钢的相对侧。
U形前摆杆122包括支柱，每一支柱具有一对在各自端部的通道(前摆杆)，当前摆杆122的端部放置到相应的左、右前槽钢115a、115b内时，通道(前摆杆)与相应成对的孔(前槽钢)116a、117a对准。如图1所示，通过穿经相应成对的孔(前槽钢)116a、117a和通道(前摆杆)，插入可拆卸的左上和左下销(前)125a、126a(图1中所示已拆下)，前摆杆122支承在左、右前槽钢115a、115b内。如果拆卸上、下前销125a、126a，则前摆杆122可绕下前销向前转动到图1所示位置。
后切部分
后切部分17是车架在凹入部分15后的区域。后切部分17包括从下左和下右管(筐架部分)82a、82b向后延伸的左、右外管(后切部分)80a、80b。左、右外管(后切部分)80a、80b向上和向后延伸到具有U形(在水平面内)上外管(后切部分)127的端部的接头。上外管(后切部分)127向后延伸，并且限定空间车架10的后端的一部分。
后切部分17包括从下后管(凹入部分)45向后延伸的下左和下右管(后切部分)130a、130b。下左和下右管(后切部分)130a、130b是对称的，所以仅详细描述下左管(后切部分)。下左管(后切部分)130a具有一前部(后切部分)132a，其邻接下后管(凹入部分)45，并且在向后方向朝下倾斜。下左管(后切部分)130a从前部(后切部分)132a向后的顺序还包括：水平中部(后切部分)135a、向上和向后倾斜的中部(后切部分)137a、向上和向后倾斜的中部(后切部分)140a、和向上和向前倾斜的后部(后切部分)142a。
后切部分17包括具有U形的(大致在水平平面内)中管组件(后切部分)145，其支柱焊接到包括左、右后管(后切部分)57a、57b后端的接头上。中管组件(后切部分)145的向后部分焊接到下左和下右管(后切部分)130a、130b上。中管组件(后切部分)145具有多个彼此端部相连的部段，如图2所示。
中管组件(后切部分)145的总高度与上左和上右管(凹入部分)20a、20b的相同。下左和下右管(后切部分)130a、130b的后部和中部(前切部分)132a、132b、135a、135b、137a、137b具有与下左和下右管(凹入部分)32a、32b大致相同的高度。这便于在后切部分和凹入部分12、15之间承载机械负荷。与下左和下右管(前切部分)92a、92b及中管(前切部分)105(上述的)的机械承载优点相结合，这就给空间车架10从前到后承载负荷提供了大致连续的两级通路。
后切部分17包括上横管(后切部分)147，左、右后管(后切部分)57a、57b、60a、60b以及左外管(后切部分)80a、80b的诸上端焊接到上横管147上。水平的左、右上内管(后切部分)150a、150b在上横管(后切部分)147与上外管(后切部分)127之间延伸。焊接在左、右上内管(后切部分)150a、150b；中管组件(后切部分)145；和下左及下右管(后切部分)130a、130b之间的是限定支承发动机和传动轴(未示出)的筐架部分152的管件。
后切部分17包括左、右后摆杆基座155a、155b。由于左、右后摆杆基座155a、155b是对称的，所以仅详细描述左后摆杆基座。左后摆杆基座155a包括焊接到相邻于其左端的上横管(后切部分)147上的左后槽钢(未示出)。左内管(后摆杆)160a焊接在左后槽钢和上横管(后切部分)147之间。外管(后摆杆)162向上伸出，并焊接在左后槽钢与包括上左管(筐架部分)85a后端的接头之间。
左后槽钢这样定位，当从上观看时，使其U形横截面朝后。左后槽钢具有上、下成对的轴向对准的孔(后槽钢上)，它们形成在槽钢的相对侧上。这些孔(后槽钢上的)支承上、下销，这些销则依次与上述左前槽钢115a相同的形式支承U形后摆杆175。该结构的细节可由上面对左、右前槽钢115a、115b内可转动地支承前摆杆122的结构的描述中容易地获知。因此后摆杆175能以与前摆杆122相同的方式向下转动，不同之外是后摆杆沿向后方向朝下转动，而前摆杆则沿向前方向朝下转动。
车身板件
将金属车身板件连接到选择的外管和部件上，如图1所示。例如，将底板177由螺栓连接到包括在由上左和上右管(凹入部分)20a、20b限定的平面内的凹入部分15的管件上，以确定乘客室的底板。
前倾滑板180由螺栓固定在下左和下右管(前切部分)92a、92b的倾斜的前部(前切部分)100a、100b的下侧上。前平滑板182由螺栓固定到下左和下右管(前切部分)92a、92b的中部(前切部分)97a的下侧上。由于左、右管(前切部分)92a、92b的后部(前切部分)95a、95b向下倾斜，因此前平滑板182低于包括下左和下右管(凹入部分)32a、32b的平面。最好凹入部分15的所有部分都在表示凹入部分15的最低高度的平面内或平面上。
后倾滑板(未示出)由螺栓固定到下左和下右管(后切部分)130a、130b的倾斜中部(后切部分)137a、137b、140a、140b的下侧上。后平滑板(未示出)由螺栓固定到下左和下右管130a、130b的水平中部(前切部分)135a、135b的下侧上。由于下左和下右管130a、130b的前部(前切部分)132a、132b向下倾斜，因此后滑板190低于包括下左和下右管(凹入部分)32a、32b的平面。
金属板件由螺栓固定到左、右筐架部分67a、67b的管件上。由于左、右筐架部分67a、67b是对称的，因此仅详细描述右筐架部分的板件，如图1所示。右外侧管架板192b由螺栓固定到下右和上右管(筐架部分)82b、85b的外侧上。右内侧筐架板192b由螺栓固定到下右和上右管(凹入部分)20b、32b的外侧上。右前筐架板197b由螺栓固定到下右和上右前管(筐架部分)70b、87b的前侧上。右后筐架板(未示出)由螺栓固定到下右和上右后部件以及管件(筐架部分)75b、90b的后侧上。右底筐架板202b由螺栓固定到下右管(凹入部分)32b和下右管(筐架部分)82b的底侧上。右底筐板架板202b由于其高度差而从下右管(凹入部分)32b和下右管(筐架部分)82b横向向上倾斜。这些板件限定了可储藏物品的储藏箱。还可横跨上右管(凹入部分)20b和管件(筐架部分)85b设置盖板来覆盖储藏箱。该盖板可铰接到上右管(凹入部分)20b或上管(筐架部分)85b上，或者由其它合适的方式连接。
如果车辆A向前行驶时遇到相对于其前中心的一障碍物，则前倾滑板180就骑跨到该障碍物上，如果车辆继续前进，前平滑板182就驶过该障碍物。最好车辆经滑板180、182作用的重量足以压碎障碍物，以在该障碍物与包括下左和下右管(凹入部分)32a、32b的平面之间提供间隙。
如果车辆A反向行驶，遇到相对于其后中心的一障碍物，则后倾滑板与水平滑板以与上述前滑板180、182同样的方式骑跨到该障碍物上。如果车辆A的车轮滚到一障碍物上，底筐架板202a、202b的向上的横向倾斜度，就提供比凹入部分15的最低高度(即包括下左和下右管(凹入部分)32a、32b的平面)更大的垂直间隙。
虽然结合优选实施例描述了本发明，但应当理解，在所述本发明构思的实质和范围内可作多种变化。因此，本发明不意欲局限于所公开的实施例。而本发明是包括由权利要求书所涉及的全部范围。

Claims (17)

1.用于具有乘客室和前、后车轮组件的车辆的空间车架，该空间车架包括：
在前轮组件上的前切部分；
在后轮组件上的后切部分；和
支承乘客室基座的凹入部分，所述凹入部分包括多个结构件，至少2个结构件以彼此水平共面的关系设置，其特征在于所述凹入部分的其它结构件，在低于所述凹入部分的所述至少两个水平共面结构件的高度处，以三角形构造连接在一起。
2.如权利要求1所述的空间车架，其特征在于，所述凹入部分的基本上所有的所述结构件，均低于所述凹入部分的所述至少两个水平共面的结构件的高度。
3.如权利要求1所述的空间车架，还包括覆盖于所述凹入部分的所述至少两个水平共面的结构件上的板件，其特征在于，所述板件限定由所述凹入部分的所述结构件支承的底部。
4.如权利要求3所述的空间车架，其特征在于，还包括安装在所述底部上表面上的车座构件。
5.如权利要求1所述的空间车架，其特征在于，所述凹入部分的所述结构件包括管件。
6.如权利要求1所述的空间车架，其特征在于，还包括横向连接到所述凹入部分一侧的筐架部分。
7.如权利要求6所述的空间车架，其特征在于，所述筐架部分包括由管件构成的结构件。
8.如权利要求1所述的空间车架，其特征在于，所述凹入部分包括纵向的下左和下右管，它们限定所述凹入部分的底侧平面区域，所述凹入部分还包括纵向的上左和上右管，它们限定所述凹入部分的顶侧平面区域，所述左上和左下管限定所述凹入部分的左侧平面区域，并且所述右上和右下管限定所述凹入部分的右侧平面区域，所述凹入部分还包括设置在所述平面区域底部的X形结构，该X形结构具有连接到所述下左和下右管上的至少一个端部。
9.如权利要求1所述的空间车架，其特征在于，还包括连接到所述凹入部分前的前切部分。
10.如权利要求9所述的空间车架，其特征在于，所述前切部分包括由管件组成的结构件。
11.如权利要求9所述的空间车架，其特征在于，所述凹入部分包括纵向的下左和下右管，它们限定所述凹入部分的底侧平面区域，所述凹入部分还包括纵向的上左和上右管，它们限定所述凹入部分的顶侧平面区域，所述左上和左下管限定所述凹入部分的左侧平面区域，并且所述右上和右下管限定所述凹入部分的右侧平面区域；
所述前切部分包括机械地连接到所述凹入部分的、所述上左和上右管上的纵向上左和上右承载管，所述前切部分还包括机械地连接到所述凹入部分的、所述下左和下右管上的纵向下左和下右载承管，从而便于承载所述前切部分和凹入部分之间的机械负荷。
12.如权利要求1所述的空间车架，其特征在于，还包括连接到所述凹入部分后的后切部分。
13.如权利要求12所述的空间车架，其特征在于，所述后切部分包括由管件组成的结构件。
14.如权利要求12所述的空间车架，其特征在于，所述凹入部分包括纵向的下左和下右管，它们限定所述凹入部分的底侧平面区域，所述凹入部分还包括纵向的上左和上右管，它们限定所述凹入部分的顶侧平面区域，所述上左和下左管限定所述凹入部分的左侧平面区域，并且所述右上和右下管限定所述凹入部分的右侧平面区域；
所述后切部分包括机械地连接到所述凹入部分的、所述上左和上右管上的纵向上左和上右承载管，所述后切部分还包括机械地连接到所述凹入部分的、所述下左和下右管上的纵向下左和下右承载管，从而便于承载所述后切部分和凹入部分之间的机械负荷。
15.如权利要求1所述的空间车架，其特征在于，所述车辆是一低轮廓的、带有可折叠摆杆的轻型卡车。
16.一种包括权利要求1所述的圆管空间车架的车辆。
17.如权利要求16所述的车辆，其特征在于，所述车辆为一低轮廓的、带有可折叠摆杆的轻型卡车。
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