CN114872794A - 一种车架纵梁、车架总成、车辆及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车架纵梁、车架总成、车辆及其制造工艺，其中，车架纵梁包括腹板、上翼板以及下翼板，所述上翼板及所述下翼板分别固定于所述腹板沿第一方向的相对两端，所述上翼板与所述下翼板中至少一者包括沿所述第一方向间隔设置的第一子翼板与第二子翼板，所述第一子翼板与所述第二子翼板的一端相互连接，另一端分别与所述腹板连接。本申请中上翼板和/或下翼板由第一子翼板及第二子翼板沿第一方向间隔设置而成，即第一子翼板与第二子翼板形成两层空心结构，由此，该空心化的翼板结构能够实现车架纵梁的高刚度要求，确保车架纵梁的强度，从而能够进一步减小车架纵梁的厚度，以实现轻量化。

Description

一种车架纵梁、车架总成、车辆及其制造工艺

技术领域

本发明涉及车辆结构技术领域，特别是涉及一种车架纵梁、车架总成、车辆及其制造工艺。

背景技术

随着国家对于节能减排的要求越来越高，轻量化已经成为车辆行业的重要发展方向之一。而车架总成作为整个车辆的脊梁结构，在其具有足够的强度和刚度的前提下，对其轻量化的要求也越来越高。

在车架总成中，车架纵梁是整个结构的关键承载零件。而目前，车架纵梁广泛采用冲压成型的变截面梁、直槽梁，或者采用辊压成型的单板直槽梁。其中，冲压成型的车架纵梁虽然生产效率较高，但其模具费用很高。并且，当材料屈服强度超过500Mpa之后，冲压成型后的回弹难以控制，因此只能适用于单一品种产量大、材料强度较低的车架纵梁的成型。而辊压成型的单板直槽梁虽然能够控制回弹，但其刚度低，限制了车架纵梁的进一步减薄降重，不利于实现车架纵梁的轻量化。

发明内容

基于此，有必要针对现有的车架纵梁无法在满足刚度的基础上，进一步实现轻量化的问题，提供一种车架纵梁、车架总成、车辆及其制造工艺。

第一方面，本申请提供一种车架纵梁，包括腹板、上翼板以及下翼板，所述上翼板及所述下翼板分别固定于所述腹板沿第一方向的相对两端，所述上翼板与所述下翼板中至少一者包括沿所述第一方向间隔设置的第一子翼板与第二子翼板，所述第一子翼板与所述第二子翼板的一端相互连接，另一端分别与所述腹板连接。

在一些实施例中，所述腹板、所述上翼板以及所述下翼板为一体成型结构。

在一些实施例中，所述腹板包括沿第二方向设置且相互连接的第一子腹板与第二子腹板，所述第一子腹板及所述第二子腹板的至少一端分别与所述第一子翼板及所述第二子翼板连接；

其中，所述第二方向与所述第一方向相交。

在一些实施例中，所述第一子腹板与所述第二子腹板固定连接，且所述第一子腹板与所述第二子腹板相互面向的表面彼此贴合设置。

在一些实施例中，所述第一子腹板与所述第二子腹板之间点焊相连或者铆接或者螺接。

在一些实施例中，所述第一子腹板和/或所述第二子腹板的厚度范围为1毫米-10毫米。

在一些实施例中，所述第一子翼板和/或所述第二子翼板的厚度范围为1毫米-10毫米。

第二方面，本申请提供一种车架总成，包括沿第三方向间隔设置的左纵梁与右纵梁以及沿所述第三方向连接于所述左纵梁及所述右纵梁之间的连接横梁，其中，所述左纵梁及所述右纵梁中的至少一者为如上所述的车架纵梁。

第三方面，本申请提供一种车辆，包括如上所述的车架总成。

第四方面，本申请提供一种用于制造如上所述的车架纵梁的制造工艺，包括步骤：

辊压，对原始板料进行多道次辊压，以形成腹板及位于腹板相对两端的上翼板及下翼板。

在一些实施例中，所述辊压步骤后，包括步骤：

连接固定，将第一子腹板与第二子腹板固定连接，使所述第一子腹板与所述第二子腹板相互面向的表面彼此贴合。

在一些实施例中，所述连接固定步骤中，还包括：

将所述第一子腹板或所述第二子腹板上相对的两端接头处固定连接。

上述车架纵梁、车架总成、车辆及其制造工艺，上翼板和/或下翼板由第一子翼板及第二子翼板沿第一方向间隔设置而成，即第一子翼板与第二子翼板形成两层空心结构，由此，该空心化的翼板结构能够实现车架纵梁的高刚度要求，确保车架纵梁的强度，从而能够进一步减小车架纵梁的厚度，以实现轻量化。

附图说明

图1为本申请一些实施例中车架纵梁的结构示意图；

图2为图1中A-A向的剖视图；

图3为图1中A-A向的剖视图；

图4为图2或图3中B处的局部放大图；

图5为图1中A-A向的剖视图；

图6为图5中C处的局部放大图；

图中：100、车架纵梁；10、腹板；20、上翼板；30、下翼板；11、第一子腹板；12、第二子腹板；21、第一子翼板；22、第二子翼板；a、第一方向；b、第二方向。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1及图2，本发明一实施例提供了一种车架纵梁100，包括腹板10、上翼板20以及下翼板30，且上翼板20及下翼板30分别固定于腹板10沿第一方向a的相对两端。上翼板20与下翼板30中至少一者包括沿第一方向a间隔设置的第一子翼板21与第二子翼板22，第一子翼板21与第二子翼板22的一端相互连接，另一端分别与腹板10连接。

需要说明的是，车架纵梁100由车尾向车头延伸设置于车辆底盘下方，作为底盘的支撑结构。使用过程中，车架纵梁100受到竖直方向的外部压力，来自车身的压力，即沿竖直方向受到来自车身的压力作用。基于此，上翼板20与下翼板30分别沿竖直方向固定于腹板10的相对两端，以使上翼板20及下翼板30能够承受竖直方向的压力。

具体地，第一方向a设置为竖直方向。即第一子翼板21与第二子翼板22沿竖直方向间隔设置，以便于沿竖直方向承受来自车身的压力。

在一些实施例中，可以将上翼板20或下翼板30其中之一设置为由第一子翼板21及第二子翼板22组合而成的两层空心结构。例如，当上翼板20处刚度要求较高，而下翼板30处刚度要求较低时，可将上翼板20设置为由第一子翼板21及第二子翼板22组合而成的两层空心结构，而将下翼板30设置为一层实心结构。同理，当下翼板30处刚度要求较高，而上翼板20处刚度要求较低时，也可将下翼板30设置为由第一子翼板21及第二子翼板22组合而成的两层空心结构，而将上翼板20设置为一层实心结构。具体可根据车架纵梁100的实际受力需求进行调整。

具体到本实施例中，上翼板20与下翼板30均包括沿第一方向a间隔设置的第一子翼板21及第二子翼板22，由此，可提高车架纵梁100的整体刚度，以便于降低车架纵梁100的厚度以实现其轻量化。

在一些实施例中，腹板10、上翼板20以及下翼板30为一体成型结构。具体地，腹板10、上翼板20以及下翼板30均为同一块板材通过辊压成型制成。一方面，一体成型的结构能够提高车架纵梁100的整体刚度。另一方面，辊压成型的方式能够便于控制上翼板20、下翼板30与腹板10之间的成型角度，容易控制上翼板20与下翼板30的回弹，从而能够对强度较高的车架纵梁100进行成型。

进一步地，首先对同一块原始板料进行多道次辊压，形成由沿第一方向a间隔设置的第一子翼板21及第二子翼板22组成的上翼板20、由沿第一方向a间隔设置的第一子翼板21及第二子翼板22组成的下翼板30以及由相互连接的第一子腹板及第二子腹板组成的腹板10。

通过上述结构，不仅能够提高车架纵梁100的整体稳定性，还能够通过第一子翼板21与第二子翼板22的两层空心结构提高车架纵梁100的刚度，以便于减小车架纵梁100的厚度以实现轻量化。

在一些实施例中，腹板10包括沿第二方向b设置且相互连接的第一子腹板11与第二子腹板12，第一子腹板11及第二子腹板12的至少一端分别与第一子翼板21及第二子翼板22连接。其中，第二方向b与第一方向a相交。

具体地，第二方向b为腹板10的厚度方向，因此，第二方向b与第一方向a相互垂直。

通过对车架纵梁100进行多道次辊压后，将第一子翼板21及第二子翼板22继续朝向腹板10一侧进行辊压，以形成腹板10的第一子腹板11或第二子腹板12。由此，通过上述辊压过程，腹板10被构造为由第一子腹板11及第二子腹板12共同组成的双层结构，可提高腹板10的强度，以便于减小车架纵梁100的整体厚度。

需要说明的是，上述的多道次辊压过程，即为将同一块原始板料进行多道次辊压，使其形成最终的车架纵梁100结构。其中，同一块原始板料在多道次辊压之后，可将两端接头处在第一子腹板11或者第二子腹板12处进行连接，从而形成一个封闭的整体结构。

请一并参看图2、图3以及图4，具体地，在两端接头处可通过焊接或者搭接的方式进行连接。如图4所示，当采用焊接的方式进行连接时，可以在第一子腹板11上将第二子腹板12的两端接头处进行焊接并形成焊缝，使第一子腹板11与第二子腹板12紧密连接在一起，可保证车架纵梁100的整体强度及刚度。

请参看图5及图6，当采用搭接的方式进行连接时，可以将第二子腹板12的两个尾端部分重叠，以使两个尾端搭接并焊接在一起形成焊缝。由此，同样可以保证车架纵梁100的整体强度及刚度。

在一些实施例中，第一子腹板11与第二子腹板12固定连接，且第一子腹板11与第二子腹板12相互面向的表面彼此贴合设置。将第一子腹板11与第二子腹板12紧密贴合形成腹板10，能够提高腹板10的强度，从而进一步减小车架纵梁100的厚度，以实现轻量化。

进一步地，第一子腹板11与第二子腹板12之间点焊相连或者铆接或者螺接。

具体地，第一子腹板11与第二子腹板12的连接方式可包括多种。如图2所示，当第一子腹板11与第二子腹板12之间点焊相连时，在第一子腹板11与第二子腹板12之间形成多个焊点，以使第一子腹板11与第二子腹板12紧密贴合且稳定连接。此外，第一子腹板11与第二子腹板12之间的焊点数量及焊点位置均可根据第一子腹板11及第二子腹板12的面积或其他具体需求进行设置，在此不做赘述。

如图3所示，当第一子腹板11与第二子腹板12之间螺接时，在第一子腹板11与第二子腹板12之间设置螺栓，使两者紧密贴合且稳定连接。此外，第一子腹板11与第二子腹板12之间的螺栓数量及螺栓固定位置均可根据第一子腹板11及第二子腹板12的面积或者其他具体需求进行设置，在此不做赘述。

如图5所示，当第一子腹板11与第二子腹板12之间铆接时，将第一子腹板11与第二子腹板12之间通过铆钉连接，并使第一子腹板11与第二子腹板12紧密贴合且稳定连接。此外，第一子腹板11与第二子腹板12之间的铆钉数量及铆钉固定位置均可根据第一子腹板11及第二子腹板12的面积或者其他具体需求进行设置，在此不做赘述。

可以理解地，在一些其他的实施例中，第一子腹板11与第二子腹板12也可以采用其他工艺进行连接，在此不做赘述。

在一些实施例中，第一子腹板11和/或第二子腹板12的厚度范围为1毫米-10毫米。其中，第一子腹板11与第二子腹板12可以设置为厚度相等，也可以设置为厚度不等。

当第一子腹板11与第二子腹板12设置为厚度相等时，可将第一子腹板11与第二子腹板12的厚度设置为各2毫米，或者各3毫米，具体数值可根据腹板10的实际受力情况进行选择。

当第一子腹板11与第二子腹板12设置为厚度不等时，可将第一子腹板11与第二子腹板12其中之一的厚度设置为3毫米，其中之另一的厚度设置为2毫米。第一子腹板11与第二子腹板12的具体厚度可根据腹板10的实际受力情况进行调整，在此不做赘述。

将腹板10的厚度设置为如上范围，可在确保腹板10具有良好强度的基础上，尽可能的使腹板10厚度更薄，以实现车架纵梁100的轻量化。

在一些实施例中，第一子翼板21和/或第二子翼板22的厚度范围为1毫米-10毫米。第一子翼板21、第二子翼板22以及两者之间的间隙共同形成上翼板20或下翼板30，因此，三者的厚度之和为上翼板20或下翼板30的总厚度。此外，第一子翼板21与第二子翼板22可以设置为厚度相等，也可以设置为厚度不等。

当第一子翼板21与第二子翼板22设置为厚度相等时，可将第一子翼板21及第二子翼板22的厚度设置为各3毫米，或者各2.5毫米，具体数值可根据上翼板20及下翼板30的实际受力情况进行选择。

当第一子翼板21与第二子翼板22设置为厚度不等时，可将第一子翼板21与第二子翼板22其中之一的厚度设置为3毫米，其中之另一的厚度设置为2.5毫米，第一子翼板21及第二子翼板22的具体数值可根据上翼板20及下翼板30的实际受力情况进行选择。

将第一子翼板21及第二子翼板22的厚度设置为如上范围，可在确保上翼板20及下翼板30具有良好刚度的基础上，尽可能的使上翼板20及下翼板30厚度更薄，以实现车架纵梁100的轻量化。

在一些实施例中，上翼板20及下翼板30可以设置为对称结构，也可以设置为不对称结构，即上翼板20与下翼板30的宽度可以设置为相等，也可以设置为宽度不等。具体地，当车架纵梁100应用于车辆中，不同车型的车辆受力情况也不相同。若上翼板20处的受力大于下翼板30时，可将上翼板20宽度设置为大于下翼板30宽度。相反地，若下翼板30处的受力大于上翼板20时，可将下翼板30宽度设置为大于上翼板20宽度。具体宽度值可根据实际受力情况而定，在此不做赘述。

基于与上述车架纵梁100相同的构思，本申请提供一种车架总成，包括沿第三方向间隔设置的左纵梁与右纵梁以及沿第三方向连接于左纵梁及右纵梁之间的连接横梁。其中，左纵梁及右纵梁中的至少一者为如上所述的车架纵梁100。

具体地，左纵梁与右纵梁沿车身宽度方向间隔设置，即第三方向为车身宽度方向。连接梁沿第三方向延伸且连接于左纵梁与右纵梁之间，起到连接作用。

将上翼板20及下翼板30设置为沿第一方向a间隔的第一子翼板21及第二子翼板22，在第一子翼板21及第二子翼板22之间形成空心结构，即使上翼板20及下翼板30被构造为空心翼板结构，能够提高上翼板20及下翼板30的刚度，即提高车架纵梁100的整体刚度。由此，在确保高刚度的基础上，能够减小车架纵梁100的厚度，进一步实现车架总成整体结构的轻量化。

基于与上述车架总成相同的构思，本申请提供一种车辆，包括如上所述的车架总成。

具体地，将上翼板20及下翼板30设置为沿第一方向a间隔的第一子翼板21及第二子翼板22，在第一子翼板21及第二子翼板22之间形成空心结构，即使上翼板20及下翼板30被构造为空心翼板结构，能够提高上翼板20及下翼板30的刚度，即提高车架纵梁100的整体刚度。由此，在确保高刚度的基础上，能够减小车架纵梁100的厚度，进一步实现车辆整体结构的轻量化。

基于与上述车架纵梁100相同的构思，本申请还提供一种车架纵梁100的制造工艺，用于制造上述车架纵梁100。

在一些实施例中，一种车架纵梁100的制造工艺，包括步骤：

S10：辊压，对原始板料进行多道次辊压，以形成腹板10及位于腹板10相对两端的上翼板20及下翼板30。

需要说明的是，在辊压步骤之前，若待辊压的原材料为卷料，则需要预先经过开卷步骤及校平步骤。

具体地，开卷步骤是指将卷料展开，校平步骤是指将展开的卷料进行校平，确保展开后的卷料的平面度达到要求。可以理解地，若待辊压的原材料为板材，则无需进行上述开卷及校平步骤，可直接进行第一次辊压。

经过多道次辊压之后，原始板料成型为由上翼板20的第一子翼板21、第二子翼板22，下翼板30的第一子翼板21、第二子翼板22，以及第一子腹板11和第二子腹板12共同组成的车架纵梁100。其中，对应的第一子翼板21和第二子翼板22之间间隔设置，使得上翼板20和下翼板30被构造为中空结构，从而能够提高上翼板20和下翼板30的刚度。当上翼板20和下翼板30的刚度提高之后，可相应地减小上翼板20和下翼板30的厚度，从而实现轻量化。

第一子腹板11和第二子腹板12贴合设置，共同组成腹板10。由此，能够确保腹板10的强度，从而进一步减小腹板10的总厚度，以实现轻量化。

在一些实施例中，辊压步骤后，包括步骤：

S20：连接固定，将第一子腹板11与第二子腹板12固定连接，使第一子腹板11与第二子腹板12相互面向的表面彼此贴合。

将第一子腹板11与第二子腹板12固定连接后，可使第一子腹板11与第二子腹板12共同组成完整的腹板10结构，使得腹板10的整体强度更高。

具体地，第一子腹板11与第二子腹板12的连接方式可以采用点焊工艺、铆接工艺或螺接工艺，以使第一子腹板11与第二子腹板12紧密连接。

在一些实施例中，连接固定步骤中，还包括：

S21：将第一子腹板11或第二子腹板12上相对的两端接头处固定连接。

在辊压过程中，对同一块原始板料进行多道次辊压，最终形成车架纵梁100结构。因此，辊压成型之后，原始板料的两端需要进行固定连接，以形成一个封闭的整体结构。

具体地，原始板料的两端接头处在第一子腹板11或者第二子腹板12上，由此，两端接头的连接处位于第一子腹板11或第二子腹板12上。两端接头处的连接方式可以采用焊接或者搭接，例如，采用焊接连接时，在第一子腹板11上将第二子腹板12的两端接头处焊接并形成焊缝，使得第一子腹板11与第二子腹板12能够紧密连接在一起，保证车架纵梁100的整体强度及刚度。此外，采用搭接连接时，将两个尾端部分重叠，以使两个尾端搭接并焊接在一起形成焊缝，同样可保证车架纵梁100的整体强度及刚度。

本申请具体使用时，对原始板料进过多道次辊压之后，形成最终的车架纵梁100结构。然后将第一子腹板11与第二子腹板12固定连接，使其紧密贴合，以形成完整的腹板10。进一步地，将上翼板20的第一子翼板21与下翼板30的第一子翼板21的端部进行固定连接，以形成一个封闭的整体。由此，可形成整体的车架纵梁100。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种车架纵梁，其特征在于，包括腹板、上翼板以及下翼板，所述上翼板及所述下翼板分别固定于所述腹板沿第一方向的相对两端，所述上翼板与所述下翼板中至少一者包括沿所述第一方向间隔设置的第一子翼板与第二子翼板，所述第一子翼板与所述第二子翼板的一端相互连接，另一端分别与所述腹板连接。

2.根据权利要求1所述的车架纵梁，其特征在于，所述腹板、所述上翼板以及所述下翼板为一体成型结构。

3.根据权利要求1所述的车架纵梁，其特征在于，所述腹板包括沿第二方向设置且相互连接的第一子腹板与第二子腹板，所述第一子腹板及所述第二子腹板的至少一端分别与所述第一子翼板及所述第二子翼板连接；

其中，所述第二方向与所述第一方向相交。

4.根据权利要求3所述的车架纵梁，其特征在于，所述第一子腹板与所述第二子腹板固定连接，且所述第一子腹板与所述第二子腹板相互面向的表面彼此贴合设置。

5.根据权利要求4所述的车架纵梁，其特征在于，所述第一子腹板与所述第二子腹板之间点焊相连或者铆接或者螺接。

6.根据权利要求1所述的车架纵梁，其特征在于，所述第一子腹板和/或所述第二子腹板的厚度范围为1毫米-10毫米。

7.根据权利要求1所述的车架纵梁，其特征在于，所述第一子翼板和/或所述第二子翼板的厚度范围为1毫米-10毫米。

8.一种车架总成，其特征在于，包括沿第三方向间隔设置的左纵梁与右纵梁以及沿所述第三方向连接于所述左纵梁及所述右纵梁之间的连接横梁，其中，所述左纵梁及所述右纵梁中的至少一者为如权利要求1-7任一项所述的车架纵梁。

9.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求8所述的车架总成。

10.一种车架纵梁的制造工艺，其特征在于，用于制造如权利要求1-7任一项所述的车架纵梁，所述车架纵梁的制造工艺包括步骤：

辊压，对原始板料进行多道次辊压，以形成腹板及位于腹板相对两端的上翼板及下翼板。

11.根据权利要求10所述的车架纵梁的制造工艺，其特征在于，所述辊压步骤后，包括步骤：

连接固定，将第一子腹板与第二子腹板固定连接，使所述第一子腹板与所述第二子腹板相互面向的表面彼此贴合。

12.根据权利要求11所述的车架纵梁的制造工艺，其特征在于，所述连接固定步骤中，还包括：

将所述第一子腹板或所述第二子腹板上相对的两端接头处固定连接。

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