CN114987615A - 用于车辆的车架结构 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种用于车辆的车架结构(100)，其包括：前轮悬挂装置，用于悬挂车辆的一对前轮；和后轮悬挂装置，用于悬挂车辆的一对后轮，其中，车架结构(100)包括承载车架装置(102)，其布置成定位在车辆的横向中心部处，承载车架装置(102)包括第一构件(104)和第二构件(106)，如在所述承载车架装置的横截面中所见，第一构件和第二构件中的每一个均形成对角延伸部，其中，对角的第一构件和第二构件在前轮悬挂装置和后轮悬挂装置之间纵向延伸，其中，第一构件(104)的对角延伸部与第二构件(106)的对角延伸部相互连接，从而形成第一构件和第二构件之间的连接点(108)。

Description

用于车辆的车架结构
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的车架结构。本发明还涉及一种包括这种车架结构的车辆。该车架结构适用于车辆，尤其是由电机推进的卡车。尽管将主要针对卡车来描述本发明，但本发明也可适用于由电机推进并且其中省略了传统推进轴的、其他类型的车辆。
背景技术
车辆的推进系统不断发展以满足市场的需求。一个特定的方面涉及对环境有害的废气的排放。因此，由电机推进的车辆已经越来越受欢迎，无论是用于轿车，还是用于卡车和其他重型车辆。
关于重型车辆，与推进该车辆的电机相连的电池需要相对较大，以便能够向电机输送大量电力，尤其是当目标是进行长距离行驶而无需给电池充电时。
电池在重型车辆中的常规放置是沿着车辆的纵向延伸的车架纵梁(framerails)。这与使用内燃发动机来推进的卡车的燃料箱所使用的位置基本相同。然而，该位置没有为足够大的电池腾出空间，并且传统车架纵梁的尺寸不适合相对大负载的车辆电池。因而，希望改进车辆结构，以应对足够尺寸的车辆电池。
发明内容
本发明的目的在于提供一种至少部分地克服了上述缺陷的车架结构。该目的通过根据本发明第一方面的车架结构来实现。
根据第一方面，提供了一种用于车辆的车架结构，其包括：前轮悬挂装置，用于悬挂车辆的一对前轮；和后轮悬挂装置，用于悬挂车辆的一对后轮，其中，该车架结构包括被布置成定位在车辆的横向中心部处的承载车架装置，所述承载车架装置包括第一构件和第二构件，如在所述承载车架装置的横截面中所见，第一构件和第二构件中的每一个形成对角延伸部(extension)，其中，对角的第一构件和第二构件在前轮悬挂装置和后轮悬挂装置之间纵向延伸，其中，第一构件的对角延伸部与第二构件的对角延伸部相互连接，从而形成第一构件和第二构件之间的连接点。
所述承载车架装置优选占用传统推进轴的位置。由于该车辆优选不包括这样的推进轴，所以承载车架装置可以布置在该位置处。第一构件和第二构件的对角延伸部将增加所述承载车架装置的刚度，所述承载车架装置可以吸收由连接到车架的相对重的车辆电池产生的负载。而且，第一构件和第二构件的对角延伸部呈现出改进的弯曲刚度以及改进的扭转刚度。
此外，由于所述承载车架装置被布置在车辆的横向中心部处，所以与车辆的传统纵向延伸车架纵梁相比，可以在所述承载车架装置的每一侧上布置更大的电池，因为存在用于电池的更多可用空间。此外，并且如下文将更详细地描述的，第一构件和第二构件的对角延伸部实现了允许封装布线要道(routing highway)、电力电子组件和其他组件的通道/空间。而且，由于可能在对角的第一构件和第二构件上预先安装布线和组件，所以提供了更大模块的更容易且更快速的组装。
根据示例实施例，所述连接点可以沿着第一构件和第二构件的对角延伸部定位。因而，由所述承载车架装置吸收的负载通过所述连接点进行引导。优选地，并且根据示例实施例，所述连接点可以布置成被定位在车辆的横向中心部处。
根据示例实施例，第一构件和第二构件可以由紧固元件彼此连接以形成所述连接点。在这种情况下，第一构件和第二构件被形成为彼此连接的分离的组件。优点是提供了简化的制造过程。第一构件和第二构件可以优选被形成为90度旋转的V形部分。根据示例实施例，第一构件的对角延伸部可以与第二构件的对角延伸部相互连接，从而形成X形的纵向延伸的承载梁。因而，在旋转的V形部分的情况下，这些部分可以彼此连接以形成X形。然而，X形承载车架装置可以形成为一个实心部分，由此，所述连接点由该X形的腰部形成。
根据示例实施例，该车架结构还可以包括连接到所述承载车架装置的多个支架。这些支架可以提高车架结构的刚度，同时用作车辆电池/多个电池的连接器元件。优选地，并且根据示例实施例，所述多个支架中的每一个均可以连接到所述承载车架装置，并且从所述连接点横向延伸离开。由此，这些支架例如可以在侧面碰撞期间对电池进行保护，因为来自这种侧面碰撞的负载将由支架直接引导到刚性的承载车架装置。
根据示例实施例，这些支架可以沿着所述承载车架装置的纵向延伸部被定位成彼此相距预定距离。由此，电池模块可以在一对支架之间连接到车架结构。
根据示例实施例，该车架结构可以还包括上面板结构，该上面板结构固定到所述承载车架装置的竖直上部。该上面板可以更进一步提高车架结构的刚度。优选地，并且根据示例实施例，该上面板结构可以包括在所述承载装置的横向方向和纵向方向上的延伸部。该上面板也可以优选由上述支架支撑并且连接到上述支架。根据示例实施例，该上面板结构可以固定到所述多个支架的竖直上部。
根据示例实施例，该上面板结构可以包括在竖向上定位在所述连接点上方的检修盖(access lid)。由此，提供了对形成在上面板结构和所述连接点之间的空腔的访问。因而，该空腔可以用作用于收纳例如高压电缆、低压电缆、冷却管、气动管等的位置。当然，其他组件和结构也可以布置在该空腔中，并且该检修盖允许操作者触及这些组件和结构。该检修盖可直接布置在所述连接点上方。
根据示例实施例，该车架结构还可以包括下面板结构，该下面板结构固定到所述承载车架装置的竖直下部。由此，可以更进一步提高车架结构的刚度。因而，上面板结构和下面板结构与所述承载车架装置一起形成高强度的“箱形结构”。
根据第二方面，提供了一种车辆，其包括：前轮悬挂装置，用于悬挂车辆的一对前轮；和后轮悬挂装置，用于悬挂车辆的一对后轮；以及根据上文关于第一方面所述的任一实施例的车架结构，其中，该车架结构在前轮悬挂装置和后轮悬挂装置之间延伸。
根据示例实施例，该车辆可以包括用于推进车辆的电机，该车辆还包括电连接到所述电机的多个车辆电池，其中，这些车辆电池在所述连接点的横向外侧连接到所述承载车架装置。
第二方面的效果和特征在很大程度上类似于上文关于第一方面所述的那些效果和特征。
在研究所附权利要求书和以下描述时，本发明的其他特征和优点将变得明显。本领域技术人员会认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，本发明的不同特征可以组合，以产生除了下文中描述的实施例以外的实施例。
附图说明
通过以下对示例性实施例的说明性而非限制性的详细描述，将更好地理解本公开的上述以及其它目的、特征和优点，其中：
图1是根据示例实施例的车辆的透视图；
图2是根据示例实施例的承载车架装置的透视图；并且
图3是根据示例实施例的包括图2中的承载车架装置的车架结构的透视图。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更全面地描述本公开，附图中示出了示例性实施例。然而，本公开可以以许多不同的形式体现，且不应被解释为限于本文中阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了彻底性和完整性。在整个说明书中，相同的附图标记指代相同的元件。
首先参考图1，提供了卡车形式的车辆1。图1中所示的车辆1包括一对前轮10和一对后轮20。然而，应容易理解的是，车辆1同样也可以包括第一对后轮和第二对后轮，其中，第一对后轮在纵向上位于第二对后轮的前方。第二对后轮可以连接到所谓的牵引轮轴(tag-axle)，而第一对后轮可以连接到所谓的非驱动轮轴(pusher axle)。
此外，车辆1包括多个模块50，所述多个模块50被布置成供应电力，用于驱动车辆1的电机(未示出)。因而，车辆1使用至少一个电机来操作，该电机可以被布置为连接到例如一对前轮的轮毂马达或单个电动马达的形式。因而，这些模块50可以形成用于向电机供应电力的多个车辆电池。另一方面，作为替选方案，这些模块50可以形成多个包含氢燃料的氢罐，氢燃料被供应给燃料电池系统，该燃料电池系统产生电力以供应给电池或直接供应给电机。
如图1中进一步示出的，该车辆包括车架结构100。该车架结构包括前轮悬挂装置30和后轮悬挂装置40。前轮悬挂装置30和后轮悬挂装置40未在图1中详细绘出，但应理解为它们分别悬挂一对前轮10和一对后轮20。车架结构100还包括在前轮悬挂装置30和后轮悬挂装置40之间延伸的承载车架装置102(参见图2至图3)。因此，图1中描绘的车辆1不包含传统的车架结构，传统的车架结构由定位成彼此相距一定横向距离的两个纵向延伸的车架纵梁组成。相反，车架结构100包括被定位在车辆1的横向中心部处的承载车架装置102。由于该车辆由电机推进，所以该车辆不包含传统的推进轴。因此，承载车架装置102优选定位在对于内燃发动机操作式车辆而言通常被这种推进轴占用的空间中。
为了更详细地描述车架结构100，现在参考图2。可以看出，车架结构100包括上述承载车架装置102，当布置在车辆1上时，承载车架装置102被定位在横向中心部处并在车辆1的纵向方向上延伸。承载车架装置102包括第一构件104和第二构件106。第一构件104和第二构件106沿车辆1的纵向方向(也如上所述地)在前轮悬挂装置30和后轮悬挂装置40之间延伸。此外，并且如在承载车架装置102的横截面中所见，第一构件104和第二构件106中的每一个均包括沿对角方向的延伸部，其由编号为202、204的箭头指示。第一构件104的对角延伸部204与第二构件106的对角延伸部202相互连接，从而在第一构件104和第二构件106之间形成连接点108。由此，承载车架装置102形成X形的纵向延伸的承载梁。
优选地，并且如图2中所示，连接点108被沿着第一构件104和第二构件106的对角延伸部定位，优选在车辆1的横向中心部处。如图2中所示，第一构件104和第二构件106可以由相应的第一板结构和第二板结构形成，这些板结构由紧固元件206在连接点108处彼此连接。紧固元件206例如可以由螺钉接头、螺栓、铆钉、焊接等形成。在这种构造中，第一构件104和第二构件106被形成为对应的旋转V形构件，这些旋转V形构件彼此固定而形成X形梁。
作为替选方案，该X形梁可以一体地形成，其中，上述紧固元件206是多余的。该X形梁可以通过铸造或挤压等形成为一体结构。一体的X形梁仍包括在对角延伸的第一构件和第二构件之间的连接点108。
如图2中进一步示出的，第一构件104和第二构件106中的每一个均包括基本水平的上支撑部208以及基本水平的下支撑部210。上支撑部208和下支撑部210被布置为支撑表面，用于连接到上面板结构和下面板结构(参见图3中的112和116)。上面板结构112通过合适的紧固元件212(例如螺钉、螺栓、铆钉、焊接等)在上支撑部208处连接到承载车架装置102。以类似方式，下面板结构116通过合适的紧固元件212(例如螺钉、螺栓、铆钉、焊接等)在下支撑部分210处连接到承载车架装置102。
现在参考图3，图3示出了根据示例实施例的上述车架结构100。如上所述，车架结构100包括X形承载车架装置102。如图3中可见，上面板结构112和下面板结构116通过紧固元件212连接到承载车架装置102。上面板结构112和下面板结构116各自具有在车辆1的横向方向和纵向方向上的延伸部，由此形成车架结构100的“顶板”和“底板”。优选地，并且如图1中所示，上面板112和下面板116在前轮悬挂装置30和后轮悬挂装置40之间延伸，由此在X形承载车架装置102的上方和下方形成全覆盖。上面板结构112与承载车架装置102一起形成上部容积302或空腔。特别地，承载车架装置102的上部被布置成V形形状，其形成上部容积302或空腔。以类似方式，下面板结构116与承载车架装置102一起形成下部容积304或空腔。特别地，承载车架装置102的下部被布置成倒V形形状，其形成下部容积304或空腔。上部容积302/空腔以及下部容积304/空腔有利地用于组件的封装，例如介质、电缆等的布线。还如图3中所示，上面板结构112包括检修盖114。由此，位于上部容积302内的组件可由车辆的操作者触及或在维护期间被触及。尽管图中未绘出，但是下面板结构也可以包括类似的检修盖，以获得对下部容积304的简易触及。
车架结构100还包括在横向上布置在承载车架装置102外侧的多个支架110。具体地，每个支架都连接到承载车架装置102，并且在从上述连接点108横向离开的方向上延伸。这些支架110被沿着承载车架装置102的纵向延伸部定位成彼此相距预定距离。支架110优选通过诸如螺钉、螺栓、铆钉等的紧固元件308连接到承载车架装置102。另外，支架110还通过例如螺钉、螺栓、铆钉等形式的支架连接器310附接/连接到上面板结构112和下面板结构116。
支架110与承载车架装置102、上面板结构112和下面板结构116一起形成空腔320，模块50(在下文中仅被称为电池/电池模块)可以定位在该空腔中。特别地，一个或多个电池模块可以在一对支架之间布置在形成于这一对支架之间的空腔320中。在插入到空腔320中之后，电池被以合适的方式固定到车架结构。通过以这种方式布置电池模块，这些支架将在例如侧面碰撞的情况下充当负载传递元件。因而，来自这种侧面碰撞的负载将经由支架110传递到承载车架装置102，从而保护电池免受损坏。
因此如图3中可见，车架结构100包括多个支架，所述多个支架被沿着承载车架装置的纵向延伸部定位成彼此相距预定距离，其中，所述多个支架中的每一个被连接到对角延伸的第一构件104和第二构件106，并且从所述连接点横向离开地延伸。
应当理解，本公开不限于上文所述和附图中所示的实施例；而是，本领域技术人员将认识到，可以在所附权利要求书的范围内进行许多修改和变型。

Claims (15)

1.一种用于车辆的车架结构(100)，包括：前轮悬挂装置，用于悬挂所述车辆的一对前轮；和后轮悬挂装置，用于悬挂所述车辆的一对后轮，其中，所述车架结构(100)包括承载车架装置(102)，所述承载车架装置(102)被布置成定位在所述车辆的横向中心部处，所述承载车架装置(102)包括第一构件(104)和第二构件(106)，如在所述承载车架装置的横截面中所见，所述第一构件和所述第二构件中的每一个均形成对角延伸部，其中，对角的所述第一构件和所述第二构件在所述前轮悬挂装置和所述后轮悬挂装置之间纵向延伸，其中，所述第一构件(104)的对角延伸部与所述第二构件(106)的对角延伸部相互连接，从而形成所述第一构件和所述第二构件之间的连接点(108)。
2.根据权利要求1所述的车架结构，其中，所述连接点被沿着所述第一构件和所述第二构件的对角延伸部定位。
3.根据权利要求1或2所述的车架结构，其中，所述连接点被布置成定位在所述车辆的所述横向中心部处。
4.根据权利要求1或2所述的车架结构，其中，所述第一构件和所述第二构件由紧固元件彼此连接，以形成所述连接点。
5.根据权利要求1或2所述的车架结构，其中，所述第一构件的对角延伸部与所述第二构件的对角延伸部相互连接，从而形成X形的纵向延伸的承载梁。
6.根据权利要求1或2所述的车架结构，还包括连接到所述承载车架装置的多个支架(110)。
7.根据权利要求6所述的车架结构，其中，所述多个支架中的每一个均连接到所述承载车架装置，并且从所述连接点横向延伸离开。
8.根据权利要求6所述的车架结构，其中，所述支架被沿着所述承载车架装置的纵向延伸部定位成彼此相距预定距离。
9.根据权利要求6所述的车架结构，还包括上面板结构(112)，所述上面板结构(112)固定到所述承载车架装置的竖直上部。
10.根据权利要求9所述的车架结构，其中，所述上面板结构包括在所述承载车架装置的横向方向和纵向方向上的延伸部。
11.根据权利要求9所述的车架结构，其中，所述上面板结构包括在竖向上定位在所述连接点上方的检修盖(114)。
12.根据权利要求9所述的车架结构，其中，所述上面板结构固定到所述多个支架的竖直上部。
13.根据权利要求1或2所述的车架结构，还包括下面板结构(116)，所述下面板结构(116)固定到所述承载车架装置的竖直下部。
14.一种车辆，包括：前轮悬挂装置，用于悬挂所述车辆的一对前轮；和后轮悬挂装置，用于悬挂所述车辆的一对后轮；以及根据前述权利要求中的任一项所述的车架结构，其中，所述车架结构在所述前轮悬挂装置和所述后轮悬挂装置之间延伸。
15.根据权利要求14所述的车辆，其中，所述车辆包括用于推进所述车辆的电机，所述车辆还包括电连接到所述电机的多个车辆电池，其中，所述车辆电池在所述连接点的横向外侧连接到所述承载车架装置。
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