CN116639191A - 用于机动车辆的具有悬架附接结构的前部框架组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于机动车辆的前部框架组件，该前部框架组件包括：悬架附接结构(12)，该悬架附接结构具有能固定于限定机动车辆的乘坐室的车身单元(2)的附接部分(13)；一个或多个附接元件(15)，该一个或多个附接元件相对于悬架附接结构(12)固定并被配置为允许机动车辆的悬架(3)与附接部分(13)联接；以及转向箱(7)，该转向箱包括用于使机动车辆(1)的轮毂(5)转向的转向拉杆(40)、沿着直线的第一轴线(C)延伸的管状壳体(41)以及传动元件，该传动元件以能在管状壳体(41)内部沿着第一轴线(C)轴向地移动的方式与转向拉杆(40)和管状壳体联接，其中管状壳体(41)刚性地附接于悬架附接结构(12)。

Description

用于机动车辆的具有悬架附接结构的前部框架组件

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2022年2月24日提交的意大利专利申请第102022000003419号的优先权，将其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆的、特别是运动型机动车辆的包括悬架附接结构的前部框架组件。

背景技术

如已知的，机动车辆的前部框架具有用于车身(bodywork)元件(即，外部包覆板，例如保险杠或引擎顶盖)或各种连接支架的支撑功能，以及正面碰撞吸收功能(即，沿着机动车辆的向前方向发生的碰撞)。

特别地，为了吸收正面碰撞，框架具体地包括吸收盒(也称为碰撞吸能盒(crashbox))，其包括平行于向前方向延伸的一对侧部构件。

通常，侧部构件特别地直接从包括用于机动车辆悬架的附件的悬架附接结构(也称为减震塔(shock tower))开始延伸。

虽然侧部构件是压缩可变形的以满足其吸收正面碰撞的功能，但是为了减少由悬架运动引起的振动的传播以及充当用于悬架本身的坚固的支撑基座，悬架附接结构通常是刚性的。

在一些情况下，悬架附接结构包括通过压铸而在一件中获得的两个单独的主体；主体以突出的方式从车身壁(特别是隔火墙)在侧部构件与车身壁本身之间平行于向前方向延伸。

在这些情况下，悬架附接结构需要相对于剪切应力(即，横向于向前方向的应力)被加强。

由于此原因，前部框架通常设置有与向前方向正交并且布置在两个主体之间的一个或多个横杆，以便在主体本身之间产生刚性连接，即，实际而言充当主体之间的桥梁。

虽然横杆对于增加悬架附接结构相对于剪切应力的刚度是令人满意的，但是横杆本身在增加框架组件的总体尺寸和重量方面构成了缺点。

鉴于上述情况，感到需要对已知的框架组件进行改进，特别是通过限制其重量和尺寸，同时相对于横向应力保持可接受的刚度。

发明内容

本发明的目的是优选以简单且可靠的方式满足上述需要。

上述目的通过权利要求1限定的用于机动车辆的前部框架组件得以实现。

从属权利要求描述了本发明的特定实施方式。

附图说明

为了更好地理解本发明，在下文中通过非限制性示例并参照附图描述了本发明的一个实施方式，在附图中：

图1是包括根据本发明的框架组件的机动车辆的前部的示意性立体图；以及

图2是框架组件的一部分的示意性立体图。

具体实施方式

在图1中，附图标记1用于表示作为整体的机动车辆。

像所有机动车辆一样，机动车辆1具有正常的向前方向并且包括用于容纳至少一个驾驶员和可能的一个或多个乘客的乘坐室。

机动车辆1包括限定或围绕乘坐室的车身单元2。例如，车身单元2可以是整体式的。此外，车身单元可以包括碳纤维或者由碳纤维制成。

特别地，图1示意性示出了车身单元2的隔火墙。

机动车辆1还包括至少一个、一些或全部的典型部件，例如悬架3、转向节4、轮毂5、车轴6和转向齿轮箱或转向箱7。

轮毂5具有相对于转向节4固定的部分以及围绕相对于向前方向横向的轴线A旋转的部分。

固定部分由转向节4承载，而旋转部分与车轴6联接，使得其可以由后者驱动得旋转。

固定部分相对于转向节4固定。

车轴6沿着平行于轴线A但不一定与轴线A重合的直线的轴线B延伸。

转向箱7沿着平行于轴线A、B或横向于向前方向且更确切地说与向前方向正交的另一个直线的轴线C延伸。

轴线C是水平的，即，它属于与地面平衡的重力分量正交的平面。

转向箱7是众所周知的与轮毂5联接的装置，其具有使轮毂5的固定部分转向，特别是将机动车辆1的方向盘(未被示出)的旋转运动转换成对于使轮毂5的固定部分转向有用的沿着轴线C的直线运动的功能。

实际上，一般地说，转向箱7是机动车辆1的转向设备的一部分，其还包括例如方向盘并且被配置为使轮毂5的固定部分转向。

转向箱7包括以已知的方式与转向节4或轮毂5联接的转向拉杆40。

此外，转向箱7包括转向传动装置，该转向传动装置被配置为将方向盘的旋转传递到转向拉杆40使得转向拉杆40响应于方向盘的旋转而平移。

转向传动装置包括已知的且未被示出的传动元件，例如齿条或蜗杆，可选地利用球再循环。

传动元件与转向拉杆40联接；例如，传动元件相对于转向拉杆40固定，特别是固定于转向拉杆40。

转向箱7包括管状壳体41，其至少部分地容纳传动元件并且沿着轴线C延伸。

传动元件在壳体41内沿着轴线C以可轴向移动或平移的方式与管状壳体41联接。

因此，转向拉杆40被配置为响应于传动元件的平移而移动，从而使轮毂5转向，特别是引起转向节4围绕从底部向上指向的轴线的旋转。

传动元件可以经由转向传动运动链与方向盘联接，该转向传动运动链例如包括轴43，轴43与方向盘联接以便响应于方向盘的旋转而旋转并且以传动构件(未被示出)在壳体41内终止，该传动构件被配置为与传动元件配合以便将轴43的旋转传递到传动元件，该传动元件响应于该轴43的旋转而平移。

例如，传动构件可以包括与构成传动构件的一部分的齿条啮合的小齿轮。

因此，转向传动装置可以是典型的齿条和小齿轮型机构(未被示出)，其中与方向盘联接的小齿轮与和拉杆联接的齿条啮合；齿条响应于小齿轮的旋转而沿着轴线C平移，小齿轮的旋转又是由方向盘经由运动链引起的。

可选地，转向箱7可以包括用于执行动力转向功能的致动器装置44。

致动器装置44由壳体41承载且具有例如其相对于壳体41固定的壳体44a。

致动器装置44被配置为例如独立地或与方向盘的旋转配合地使传动元件沿着轴线C移动。

致动器装置44可以包括在壳体44a内的电动马达以及未被示出的用于将动力输出从电动马达传递到传动构件的另外的传动装置。

机动车辆1还包括前部框架组件11，其具有例如用于机动车辆1的车身元件(即外部面板或片材，例如保险杠8、挡泥板9、引擎顶盖10等)的支撑功能。

组件11包括悬架附接结构12，其替代地称为减震塔。

更确切地说，组件11包括布置在车身单元2的根据与向前方向正交的水平方向的侧向端部处的两个悬架附接结构或主体12。

结构12沿着平行于向前方向并且特别是与图1的隔火墙正交的相应轴线D彼此平行地延伸。

结构12相对于车身单元2以突出的方式延伸。更确切地说，结构12沿着轴线D从车身单元2突出，特别是直接从车身单元2突出。

优选地，结构12彼此相同。由于此原因，下面的描述将仅详细描述一个结构12，应当理解，针对一个结构12描述的每个特征也适用于其他的结构12。因此，表述“结构12”可不同地指代任何一个结构12。

结构12也可以被认为是单个结构12。

结构12具有附接部分13，该附接部分相对于车身单元2固定，即该附接部分固定于车身单元2，例如借助于可释放紧固装置14，该可释放紧固装置14特别地包括螺纹构件，例如螺栓。

结构12具有支撑悬架3的功能。实际上，组件11还包括被配置为允许悬架3与附接部分13联接的多个附接元件或附件15(图2)。

一些附件15位于附接部分13处，但是这并不排除其他附件15可以位于结构12的其他部分处。

此外，附件15可以是结构12的一部分。

结构12或更好地每个结构12可以优选地是单件，例如使用铸造技术或更确切地说使用压铸制成。

悬架3承载转向节4并通过附件15(特别是以相对于结构12可移动的方式)与附接部分13联接。转向节4又可相对于悬架3移动。

此外，组件11包括具有转向拉杆40、管状壳体41和传动元件的转向箱7。

根据本发明，管状壳体41刚性地固定于结构12。

术语“刚性地固定”表示管状壳体41相对于结构12固定；换言之，壳体41不可以具有相对于结构12的相对运动，其超越通常识别为刚性的材料(例如金属)的可忽略的局部变形或振动。再换言之，管状壳体41不借助于弹性装置(例如弹簧或柔性体，可能由橡胶制成)相对于结构12悬置。

便利地，结构12包括多个螺纹孔，由此组件11包括多个螺纹构件49，例如方头螺钉，其与螺纹孔联接并且还与壳体41联接，以便将壳体41刚性地固定于结构12。

更确切地说，螺纹构件49穿过相应的套筒45，套筒45相对于壳体41固定并且在螺纹孔处同轴地布置。

套筒45形成转向箱7的一部分并且各自在两个端面之间轴向地延伸，其中一个端面围绕对应的一个螺纹孔布置，而另一个端面以相对的方式布置。

特别地，螺纹构件49具有相应的头部46，当螺纹构件49被拧入螺纹孔时，头部46被拧紧；头部46分别在套筒45的与围绕螺纹孔布置的那些面相对的面上被拧紧。

另外，可选地，组件11包括至少一个用于吸收机动车辆1的正面碰撞的吸收元件16。吸收元件16包括或更确切地说是平行于机动车辆1的向前方向延伸的侧部构件，即，梁，特别是盒状的梁。

元件16不同于结构12且相对于结构12固定，即，其固定于结构12。

元件16沿着平行于机动车辆1的向前方向的轴线D延伸。

元件16从结构12延伸，即，其相对于结构12突出，特别是朝向保险杠8突出。具体地，元件16直接从结构12延伸，即，它直接从结构12突出。

实际上，组件11还包括另一个吸收元件17，其优选地与前面的吸收元件相同并且平行于轴线D从另一个结构12(未被详细描述，因为它与详细描述的结构12类似)突出。

此外，组件11包括用于吸收机动车辆1的正面碰撞的第三吸收元件18。吸收元件18包括或更确切地说是横向地并且更确切地说与机动车辆1的向前方向正交地(特别是水平地)延伸的横杆，即梁，特别是盒状的梁。

元件18具有两个端部18a、18b，它们分别在元件16、17的沿着轴线D相对于结构12或车身单元2相对的对应端部处固定于元件16、17。

元件16、17、18分别是组件11的吸收盒的一部分；吸收盒替代地称为碰撞吸能盒。

结构12还包括根据轴线D位于元件16与附接部分13之间的可收缩部分20。

更确切地说，可收缩部分20沿着与轴线D和轴线C正交的轴线H(即，从上到下的轴线)在结构12的沿着相同的轴线H的整个延伸上延伸。换言之，可收缩部分20沿着该轴线H的延伸量等于结构12沿着该相同方向的延伸量。

此外，特别地，可收缩部分20关于轴线D与元件16相邻。换言之，元件16以悬臂方式从可收缩部分20延伸，更具体地，直接从可收缩部分20延伸。

一些附件15可选地布置在可收缩部分20处。

优选地，结构12由部分13、20以及可能还有附件15组成。

可收缩部分20比附接部分13的压缩刚性小。换言之，可收缩部分20的压缩刚度比附接部分13的压缩刚度低。

此外，可收缩部分20的压缩刚度大于或等于元件16的压缩刚度，但是这不是严格必需的。实际上，根据替代的实施方式，可收缩部分20可以比元件16的压缩刚性小。

特别地，可收缩部分20的压缩强度由等于在140kN和200kN之间、更优选在160kN和180kN之间的范围内的任何值的压缩断裂应力限定。

此外，更详细地，可收缩部分20沿着轴线D的延伸量小于结构12沿着轴线D的总延伸量(即，元件16和车身单元2之间的距离)的一半。

更确切地说，可收缩部分20沿着轴线D的延伸量小于结构12沿着轴线D的总延伸量的五分之三。

特别地，可收缩部分20使得机动车辆1沿着轴线D的最大减速度等于在15G和25G之间的范围内的任何值。

优选地，壳体41固定在可收缩部分20处并且横向于轴线D(即，沿着轴线C)延伸。这里，术语“在……处”是指壳体41与结构12的实际固定点属于可收缩部分20。

更具体地，螺纹孔在可收缩部分20上形成。

特别地，根据轴线C，螺纹孔形成在吸收元件16、17内部或在吸收元件16、17之间。

有利地，壳体41是固定在可收缩部分20处并且横向于轴线D延伸的唯一的梁或梁元件。

换言之，组件11没有与壳体41不同的、固定在可收缩部分20处并且横向于轴线D延伸的梁元件或梁。

因此，不存在通过平行于C轴线或横向于轴线D延伸而连接结构12的可收缩部分20的梁或横杆。

类似地，没有梁或横杆将一个结构12的可收缩部分20连接到另一个结构12的附接部分13。

在所示的实施方式中，组件11包括在附接部分13处固定于结构12的梁或横杆48。

横杆48横向于轴线D或平行于轴线C延伸。此外，优选地，横杆48布置在结构12之间，更确切地说，它通过在两个结构12的附接部分13处固定于两个结构12而将它们连接起来。

优选地，可收缩部分20具有沿着轴线C的通孔。转向箱7通过通孔穿过可收缩部分20。即，转向箱7沿着轴线C穿过通孔。特别地，转向拉杆40沿着轴线C穿过通孔。

更确切地说，可收缩部分20具有沿着轴线H的端部21，特别是上端部。

端部21具有凹部22，该凹部22包括沿着轴线C穿过并且沿着轴线H在深度上延伸的孔或由该孔限定。

凹部22容纳转向箱7或更确切地说容纳转向拉杆40。换言之，转向箱7或更确切地说转向拉杆40通过凹部22穿过结构12，即，其沿着轴线C穿过或延伸穿过凹部22。

壳体41特别地从悬架附件15的相对于结构12的相对侧延伸。

换言之，壳体41在结构12之间延伸。

转向拉杆40根据轴线C相对于壳体41突出或从壳体41出来。

优选地，凹部22沿轴线H打开，特别是向上打开。换言之，凹部22具有横向于轴线H延伸的入口开口，即上端部。

凹部22关于轴线H特别是朝向顶部具有U形或凹形形状。

根据轴线C，凹部22在可收缩部分20的沿着轴线C的整个长度或宽度上(即，在凹部22自身处)延伸。

优选地，凹部22具有沿着轴线H的深度，该深度大于可收缩部分20沿着轴线H的总延伸量的至少三分之一。

此外，便利地，凹部22具有平行于轴线D的延伸量，该延伸量大于可收缩部分20沿着轴线D的总延伸量的至少三分之一或更优选地至少一半。

替代地，凹部22的平行于轴线D的最大延伸量与结构12的沿着轴线D的总延伸量之间的比率等于1/15与1/3之间的任何值。

因此，由于凹部22和在凹部22处，可收缩部分20关于轴线D的横截面相对于附接部分13关于相同的轴线D的任何横截面被弱化。

因此，在这个意义上，可收缩部分20相对于附接部分13通常被弱化。这是可收缩部分20相对于附接部分13压缩刚度较低的原因。

便利地，可收缩部分20可被进一步弱化，例如因为可收缩部分20包括横向于轴线D、H(例如，平行于轴线C)延伸的一个或多个孔23。换言之，孔23沿着横向于轴线D、H或平行于轴线C的相应方向延伸。

可选地，孔23根据轴线H基本上与凹部22对齐。此处，术语“基本上”表示至少一个平行于轴线H的轴线在凹部22内延伸并且同时与一个孔23相交或相切。

每个孔33可以可选地是可收缩部分20的通孔。

优选地，凹部22与第一轴线D对齐。也就是说，轴线D在凹部22内延伸。为了清楚起见，这里应再次回顾，轴线D是限定元件16的梁或侧部构件的轴线。

优选地，用于紧固壳体41的螺纹孔具有与轴线H平行的相应轴线。

根据前述内容，根据本发明的组件11的优点是显而易见的。

实际上，可收缩部分20相对于附接部分13的较低的压缩刚度向通常根据现有技术是刚性的结构12增加了可变形的特性并因此增加了对正面碰撞的吸收特性。

以这种方式，可收缩部分20可以在吸收正面碰撞时与元件16配合，使得元件16不需要沿着轴线D的伸长。

然而，在这种情况下，可收缩部分20关于相对于轴线D的横向应力需要更多的加强。

该加强有利地由转向箱7的壳体41提供；实际上，壳体41限定梁元件或梁或横杆，其通过刚性地连接到结构12而基本上向结构12添加刚性材料，从而增加其加强。

特别地，加强有利地发生在相对于附接部分13被弱化的可收缩部分20处。

因此，以刚性方式将壳体41固定于可收缩部分20对设计要求作出响应，根据该设计要求，在可收缩部分20处平行于轴线C延伸的横杆或梁适用于避免框架组件11的摆动。

壳体41是转向箱7的一部分，因此在任何情况下是已经通常包括在机动车辆1中的元件。因此，总重量和总尺寸没有增加。

因此，壳体41执行结构加强元件和容纳传动元件的双重功能。

平行于轴线C或横向于轴线D的附加梁不是必需的，因此不存在，使得组件11的重量和体积保持有限。

最后，清楚的是，可以对根据本发明的组件11进行变化和变型，然而，这些变化和变型不脱离由权利要求限定的保护范围。

特别地，描述和示出的部件的数量和形状可以是不同的，特别是可以以大的自由度变化。

此外，描述的每个范围应被解释为多个单独的替代值。即使没有明确提及，范围内的每个单独的数值也必须被认为如同具体描述的一样。

最后，术语“可收缩”应当以相对于附接部分13的相对方式来进行理解，特别是具有比附接部分13更加可收缩的含义，应当理解，可收缩部分20的优选材料是延性材料，例如铝或钢。

Claims (12)

1.一种用于机动车辆(1)的前部框架组件(11)，所述前部框架组件(11)包括：

-悬架附接结构(12)，该悬架附接结构包括固定于车身单元(2)的附接部分(13)，所述车身单元(2)限定所述机动车辆(1)的乘坐室，

-一个或多个附接元件(15)，该一个或多个附接元件相对于所述悬架附接结构(12)固定并且被配置为允许所述机动车辆(1)的悬架(3)与所述附接部分(13)联接，以及

-转向箱(7)，该转向箱包括用于使所述机动车辆(1)的轮毂(5)转向的转向拉杆(40)、沿着直线的第一轴线(C)延伸的管状壳体(41)以及传动元件，所述传动元件以能在所述管状壳体(41)内部沿着所述第一轴线(C)轴向地移动的方式与所述转向拉杆(40)和所述管状壳体联接，

其特征在于，所述管状壳体(41)刚性地附接于所述悬架附接结构(12)。

2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述悬架附接结构(12)包括多个螺纹孔，由此所述组件包括多个螺纹构件(44)，所述多个螺纹构件(44)分别与所述螺纹孔联接并且还与所述管状壳体(41)联接以便将所述管状壳体(41)刚性地固定于所述悬架附接结构(12)。

3.根据权利要求1所述的组件，其还包括：

-用于吸收所述机动车辆(1)的正面碰撞的吸收元件(16)，所述吸收元件(16)不同于所述悬架附接结构(12)，相对于所述悬架附接结构(12)固定并沿着直线的第二轴线(D)从所述悬架附接结构(12)以悬臂方式延伸，所述第二轴线(D)横向于所述第一轴线(C)，

其中，所述悬架附接结构(12)还包括根据直线的所述第二轴线(D)位于所述吸收元件(16)与所述附接部分(13)之间的可收缩部分(20)，所述可收缩部分(20)具有第一压缩刚度，所述第一压缩刚度大于或等于所述吸收元件(16)的第二压缩刚度且小于所述附接部分(13)的第三压缩刚度，

并且其中，所述管状壳体(41)固定在所述可收缩部分(20)处并且相对于所述第二轴线(D)横向地延伸。

4.根据权利要求3所述的组件，其特征在于，所述管状壳体(41)是固定在所述可收缩部分(20)处并且横向于所述第二轴线(D)延伸的唯一的梁元件，或者，所述组件没有与所述管状壳体(41)不同的、固定在所述可收缩部分(20)处并且横向于所述第二轴线(D)延伸的梁元件。

5.根据权利要求3所述的组件，其特征在于，所述可收缩部分(20)具有沿着第三轴线(H)的延伸量，所述第三轴线(H)与所述第一轴线(C)和所述第二轴线(D)正交，所述延伸量等于所述悬架附接结构(20)沿着所述第三轴线(H)的延伸量。

6.根据权利要求3所述的组件，其特征在于，所述可收缩部分(20)具有沿着所述第一轴线(C)的通孔(22)，由此所述转向箱(7)通过所述通孔(22)穿过所述可收缩部分(20)。

7.根据权利要求6所述的组件，其特征在于，所述可收缩部分(20)具有根据与所述第一轴线(C)和所述第二轴线(D)正交的第三轴线(H)的端部(21)，所述端部(21)具有沿着所述第二轴线(H)在深度上延伸并且包括所述通孔(22)的凹部(22)。

8.根据权利要求7所述的组件，其特征在于，所述凹部(22)与所述第二轴线(D)对齐。

9.根据权利要求7所述的组件，其包括一个或多个孔(23)，所述孔(23)沿着横向于所述第二轴线(D)和所述第三轴线(H)的相应方向延伸并且根据所述第三轴线(H)基本上与所述凹部(22)对齐。

10.根据权利要求3所述的组件，其特征在于，所述可收缩部分(20)在小于所述悬架附接结构(20)沿着所述第二轴线(D)的总延伸量的一半上沿着所述第二轴线(D)延伸。

11.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述悬架附接结构(12)是单件，例如通过压铸来制造。

12.一种机动车辆(1)，其包括：

-乘坐室，

-限定所述乘坐室的车身单元(2)，

-悬架(3)，以及

-根据权利要求1所述的前部框架组件(11)，

其中所述前部框架组件(11)的所述附接部分(13)固定于所述车身单元(2)，并且其中所述悬架(3)与所述附接元件(15)联接，

所述第二轴线(D)平行于所述机动车辆(1)的向前移动方向。