CN1177321A - 具有轻合金支承结构的汽车 - Google Patents

Abstract

一种汽车,特别是一种小型电动汽车,具有一为轻合金网状构架(2)的支承结构。构架(2)包括两个侧面结构(3),各由焊接于已铸造成的各接合结点构件(5)上的挤制型材(4)制成。各侧面结构(3)由各横向构件(6、7、8、9)彼此连接起来,各横向构件也由依靠诸如螺丝等机械联接装置使其端部连接于各侧面结构(3)的挤制型材构件制成。

Description

具有轻合金支承结构的汽车

本发明涉及汽车，目的是要提出一种新型汽车结构，其特征在于具有许多切实的优点：重量较小、部件数量减少和结构的抗扭刚度增大。

本发明的另一目的是，提供一种新颖的汽车结构，可以采用低投资的工艺制造，以致即使对于规模小的市场也会作出适当的回应。

按照本发明，可以达到以上指出的各项目的，原因是，汽车具有一种由轻合金网状构架构成的支承结构，所述网状构架包括两个侧面结构，各由焊接于已铸造成的各接合结点构件上的挤制型材构件制成，所述侧面结构还由各横向构件彼此连接起来，这些横向构件的端部由机械联接装置连接于所述各侧向结构。

虽然本发明一般可用于任何类型的汽车，但它是申请人特别参照一种小型电动汽车而设计出来的。在本发明的这一优选实施例中，汽车的结构还包括一种复合材料制成的底板，由机械联接装置和/或粘接剂连接于所述网状构架，所述底板包括一中心纵向孔道状部分，可以用来在其下面设置蓄电池，以便向汽车的电气马达供电。

同样在所述优选实施例的情况下，汽车是只具有两个侧门的那种，而且网状构架不包括伸向每一侧的后梁后面的各部分。

上面提及的底板的中心纵向孔道状构件可以用作其他各部件的支承构件，诸如支承汽车各座位的导架。其次，复合材料制成的底板结构可以包容构成汽车全系统一部分的电线。最后，构成网状构架一部分的一个横向构件，亦即连接上面提及的两个侧面结构的各后下节点的横向构件，可以用作一预先装配好的分总成的支承构件，此分总成包括动力装置和汽车的全部悬挂装置，它们是以悬臂方式支承在所述横向构件的后面的。

按照本发明，汽车还具有一主体，包括复合材料制成的各面板，比如由机械联接装置(螺丝或铆钉)和/或粘接剂连接于所述网状构架。

按照本发明的另一特点，汽车的每一侧门还具有一框架，由挤制的轻合金型材构件制成，以及复合材料制成的外部和内部面板，由机械联接装置和/或粘接剂连接于所述框架。

由于上面指出的各项特点，符合本发明的汽车获得了许多重要的优点。首先，此结构是由极少部件组成的，可使装配和维修作业大为简化和非常便宜。即使结构重量与同样类型的通常汽车结构相比大大减小(大致减小30％)，整体上抗扭刚度却有切实的增大(大致增大20％)。与制造相关的各种工艺要求较低的设备投资，以致这种汽车特别合适于即使是数量较小的生产。

如上所述，符合本发明的汽车包括一预先装配好的动力和悬挂装置，可以预先装配起来再以容易而快速的操作装在汽车的支承结构上，并且可以以同样简单的操作拆卸下来，以便可能在悬挂和动力装置上进行维修和检查作业。

在优选实施例中，此装置包括：

一横向支承构件，由一挤制的金属型材制成，依靠机械联接装置固定于汽车的支承结构，

一对纵向臂杆，由固定于横向构件的各支座可扭转地围绕一平行于横向构件纵向的公共轴线连接于横向构件，所有各臂杆具有可转动地装有相应车轮支座的自由端，

一动力装置，以悬臂方式依靠一固定于横向构件的支承梁件由横向构件予以支承，并包括连接于所述各车轮支座以便向它们传送由动力装置产生的扭矩的两根车轴，以及

一对悬挂构件，各自包括分别夹置在两个纵向臂杆与两个固定于横向构件的相应支座之间的一减震油缸和一螺旋弹簧。

在应用于电动汽车的情况下，所述动力装置由一电气马达和一齿轮减速装置构成。

按照所述优选实施例的另一特点，各纵向臂杆以驱转方式装于其上的支座、支承动力装置的梁件和用于各悬挂构件的支座全都用螺丝固定于横向构件。其次，横向构件本身在其两端处用螺丝固定于汽车的支承结构。

再次参照所述优选实施例，横向支承构件是一轻合金挤制型材，把构成汽车支承结构一部分的两个所述侧面框架结构的两个下部后面结点彼此连接起来。

如上所述，符合本发明的汽车包括一底板，具有一复合塑料结构和许多埋置在复合塑料结构里面的电线。

在应用于电动汽车的情况下，所述埋置在底板里面的电线用于把在汽车上的供电蓄电池连接于汽车所配置的电气马达，以及连接于汽车电气系统的其它控制装置。

由于上述各项特点，符合本发明的底板大大地简化了各项制造作业。

按照另一最佳特性，所述各电线使其末端连接于各电气接头，它们也埋置在底板里面并至少部分地从底板表面伸出而连接于电气系统的多种装置。

在所述优选实施例中，底板具有一夹层状的结构，包括一聚氨酯材料的芯件并在其对置两侧上覆盖一加强材料的预制层，整个处在一热固聚酯树脂的基体里面。

最后，本发明的另一方面涉及支承和导引汽车座位的问题。

按照通常的技术，每一前座具有一框架，依靠用于沿着汽车的纵向来调节座位位置的导引装置由底板支承，这些导引装置包括一对固定于底板的平行轨道，上面可游动地装有与座位相联接的各导板。

在汽车前座的情况下，上面提及的各导轨设置在位于座位下面的底板水平部分并因而占据一个不能用于其他目的的空间，使得后座上的乘车人的位置不太舒服，因为他们不能把脚伸进这一空间；而且最终，在双门汽车中，它们对于后座上的乘车人造成就座和离座的妨碍。汽车一般做得使各导轨在座位两侧固定于底板的两个铅直侧面壁板上面，这从侧面限制了上面装有座位的底板的空间。不过，这种办法是不能完全令人满意的，因为面向汽车外方的座位一侧总要连接于相应的导轨，所以会妨碍从一侧进入在座位下面的空间。

按照本发明的汽车包括一种座位支承和导引装置，一方面非常简单可靠，另一方面克服了上面提及的所有缺点。

按照本发明，这种结果的取得是由于以下各项特点的综合：

汽车的底板具有一中心纵向孔道状部分，

座位的框架在中间置有一辅助支承结构的情况下支承到所述底板上面，

辅助支承结构以悬臂方式借助于各导轨由所述纵向孔道状部分的一块基本上铅直的壁板予以支承，各导轨沿着两个在铅直方向间隔开来的平行纵向固定于所述铅直壁板，并由固定于辅助支承结构的各导板与之接触，

座位框架装在所述辅助支承结构上方。

由于上述各项特点，座位下面的空间是完全腾空的，既用于在其中放置物品，又用于让坐在后座上的乘车人伸进双脚。托持座位框架的辅助支承结构以悬臂方式由底板的孔道状部分予以支承，  以致在面向汽车外方的座位一侧上，座位下面的空间是完全敞开的并是可以进入的。在双门汽车的情况下，乘车人在后座就座和离座时，在底板上不会遇到妨碍。

在一第一实施例中，座位框架刚性地连接于所述辅助支承结构，框架比如可以用轻合金制成，最好是用镁合金。

在另一实施例中，座位框架装在所述辅助支承结构上，可以围绕一铅直轴线转动。座位可以向侧面转动而朝向汽车外面，使得就座和离座容易一些。按照另一最佳特性，座位框架由另外的导引装置装在所述辅助装置上，这种装置可供所述框架向侧面向汽车外方推移而使上和下汽车的动作容易一些。

本发明自然可用于任何类型的汽车。不过，如已经说明如上，申请人特别参照小型电动汽车设计出了本发明，其中上面提及的、支承和导引座位的纵向孔道状构件也用于在其下面容放汽车的供电蓄电池。

自然，上述的用于支承座位的装置也可既用于司机座位和前面的乘车人座位，也用于后面座位(比如在大型汽车中，其后面座位沿纵向可以调节)。

本发明的其他各项特点和优点，从以下参照附图、纯粹通过非限制性范例所作的说明中，会成为显而易见的。附图中：

图1是符合本发明汽车的一项优选实施例的示意透视图，

图2是图1中汽车的支承结构的放大透视图，

图3是图2中结构的分解透视图，

图4是图1中汽车的一侧门的放大分解透视图，

图5是表明图1中汽车的支承结构的透视图，带有预先装配好的动力和悬挂装置，

图6是示于图5中的装置的分解透视图，

图7是图6中的一零件的横截面视图，

图9是符合本发明的汽车底板的一项优选实施例的透视图，

图10是沿图9的直线X-X所取的横截面视图，

图11是汽车底板的示意透视图，带有装在底板上的座位导引和支承装置的一部分，

图12是图1汽车的乘客室的平面示意图，

图13是沿着12的直线XIII-XIII所取的横截面视图。

图1表明一小型电动汽车，申请人为之设计出本发明的一项优选实施例。不过，显然，本发明一般可用于任何类似的汽车结构。在图1中，参照编号1从整体上标示电动汽车，此汽车具有一支承结构，在图2中从整体上由2标示。结构2由轻合金制成并包括(也见图3)两个侧面结构3，各由焊接于已铸造成的各轻合金结点构件5上的挤制型材4制成。两个侧面结构3由横向构件6、7、8、9彼此连接起来，而横向构件也是由轻合金挤制型材构件制成的，其各端部由机械联接装置，诸如螺丝，连接于各侧面结构3，需要时也用粘接剂。如图2、3所示，网状构架是由少量部件构成的，并不包括伸到各侧门后梁后面和连接这些梁下端的横向构件6后面的各个构件。这一横向构件，此后将作说明，也用作一分总成的支承构件，此分总成包括汽车的动力装置和后部悬挂装置。

同样如图2、3所示，网状结构2由机械联接装置(螺丝或铆钉)或粘接剂连接于底板10，此底板最好是由复合材料制成，包括一中心纵向孔道状部分11，用于在其下容入由一托盘状构件13托持的蓄电池12，这些蓄电池用来向汽车所配置的电气马达供电。复合材料制成的底板最好是做成可以在其中埋置构成电气系统一部分的电线，这在后面也要说明。其次，所述中心纵向孔道状部分11也可以用作其他各部件，具体地说诸如各前面座位的导架等的支承构件，这些部件都以悬挂方式由所述中心纵向孔道状部分予以支承，以致在每一座位下面留有空间，也容易从侧下方进入，这在后面也将说明。

汽车的主体包括由复合材料制成的各面板14，其中一些示于图中，用机械联接装置(螺丝或铆钉)和/或粘接剂连接于网状结构2。

图4表明汽车一侧门的结构，也包括由挤制和弯成的各轻合金型材构件制成的一轻合金框架15，以及由比如螺丝和/或粘接剂连接于框架15的一外部面板16和内部面板17。框架15可以用以支承导引车窗玻璃的挡风带条、密封带条、通常的防侵入横杠，以及门锁和车门铰链。聚合物复合材料制成的内部面板17适于支承用以摇动玻璃和开启车门的装置，以及车内装饰物。这种结构具有在下述各方面的一些切实的优点：重量减小，部件数量减少，生产成本低，各复合材料部件之中的附件易于集成化，以及即使很复杂也容易制造内、外形状。最后，使用各种型料面板可消除腐蚀问题。

参照图5-7，横向构件6用于支承汽车的预先装配好的动力和后部悬挂装置。横向支承构件6具有带T形横截面的各槽孔6a，容放各螺丝的状部，用于把横向构件6的各端部固定于支承结构2，以及用于固定动力和后部悬挂装置的其他各部件，此装置从整体上由参照编号16标示。横向构件6还设有两块端部盖板6b(图6)。装置18还包括两个纵向臂杆19，构成汽车后部悬挂装置的一部分，各自在一端处具有两个支臂19a，每一支臂的末端为一叉头20，用于支承横向构件6围绕一平行于横向构件6的纵向、即相对于汽车纵向是横向的公共铰接轴线21(图5)作旋转。叉头20由用螺丝拧在横向构件6上面的各铰接支座22铰接于横向构件6。

各臂杆19具有自由端，可转动地支承相应的车轮支座23。

参照编号24从整体上标示动力装置，在图示范例中，它包括一电气马达25和一齿轮减速装置26，从后者伸出两根车轴27，由通常的各万向接头连接于各车轮支座23，以便把动力装置24产生的扭矩传递给车轮。这一装置固定于一支承梁件28，其本身又用螺丝拧在横向支承构件6上面，以致动力装置24以悬臂方式由横向构件6支承在，参照图5中箭头A所示的汽车运动方向，此构件的后面。后部悬挂装置还包括两个悬挂构件29，各自包括一减震油缸30和一螺旋弹簧31。每一这种构件都夹装在一由相应臂杆19托持的支座32与一用螺丝拧在支承梁件6上的支座33之间。

从前面的说明中明显可见，整个装置18可以预先装配好，而后凭借单独一次作业、简单快速地装到汽车支承结构上面。同样地，它可以拆除下来以便从事维修和检验作业。

自然，采用上述类型的模块式装置也会使生产合理化，比如对于不同型号的车辆采用同一模块。已经指出，此装置与车辆支承结构的唯一连接装置是横向支承构件6两端处的机械联接装置，这使得装配和拆卸作业极为简单快速。虽然，已经指出，本发明可用于任何类型的汽车，但其应用于前面已经说明过的小型汽车，由于车辆支承结构的极其简单并因而价廉的构造，会导致其他一些优点。

参照图9、10，汽车的底板10具有一夹层状结构(图10)，包括一发泡塑料，最好是聚氨酯的芯件34，在其对置两侧上覆盖一预制的纤维玻璃层35。为了获得这种夹层结构，提供一种模具，具有符合于待获得的底板的构造，在模具上覆上一第一预制层35，后随预制的聚氨酯泡沫34和第二层35。封上模具，注塑一种热固性聚酯树脂，诸如艾什兰德化学品公司(Ashland  Chemical Inc.)的树脂“Aropol  7343”，在模具内部设置各金属嵌置件13，每件包括一管状圆筒主体37，其轴线38正交于底板平面并穿过底板的整个厚度，带有两个端部圆盘39、40。管状主体37具有一圆柱形孔眼用于套合螺丝，以便把其他一些构件(未画出)固定于底板。

按照本发明，在底板制造过程期间，在模具内部还配置把电源蓄电池连接于汽车的电气马达以及汽车所配置的各种控制装置的电线。这些电线在图9中用参照编号42标示，最好是没有绝缘护管，因为这种功能可由底板的结构本身完成。如图2所示，各种电线的末端都伸出在底板之外，有待连接于相应的接头。不过，自然，各种电线42的末端连接于其上的这些接头也可以埋置在底板里面。

参照图11-13，汽车的底板10具有一中心纵向孔道部分11，包括一块基本上水平的上部壁板43和两块基本上铅直的侧面壁板44。

在此图示的实施例属于只带两个侧门的汽车，具有两个前座45、  47和两个后座48。两个前座45、47中的每一个，装在一辅助支承结构49上，最好是由镁合金制成，以悬臂方式由汽车底板10的纵向中心孔道状部分17的相应侧面壁板44予以支承。在每一侧面壁板44上，固定两根导轨50、51(图13)，设置得沿着两个在铅直方向上彼此间隔开来的纵向平行方向。在这些导轨50、51上，可游动地装有与辅助支承结构49相联接的各配合导板，以使车座的位置可以相对于汽车底板10沿着汽车的纵向予以调节。

导轨50、51和相应各导板的结构细节在此未予说明，由于这些细节可以以任何已知的方式给出，并且其本身不归于本发明的范围之内。这同样适用于也可以以任何已知方式配置的、用于把座位锁定在选定的纵向位置上的装置。因而，在此情况下，这些细节也没有画出来，因为它们不归于本发明的范围之内，并且从图中删掉还会使图纸更易于看明白。从图11、13中显然可见，由于上述配置，座位下面的空间是完全腾空的，既用于在其中放置物品，又用于让坐在后座上的乘车人伸进双脚。当各前座处于其最前位置而靠向前倾斜以使乘车人在后座上就座和离座时，底板不会对乘车人有任何妨碍。其次，座位以下的底板部分是完全解除载荷和应力的。最后，由于辅助支承结构7以悬臂方式装在孔道3上面，座位下面的空间在其面向汽车外的一侧上是完全敞开的，因而也容易从侧面进入。

按照另一些优选(尽管并非必不可少)的特点，座位45使装在辅助支承结构49上的框架可以围绕一铅直轴线46转动，以允许座位朝汽车外面转动90°，让乘车人就座和离座都容易一些。在一种可能的变型中，座位框架进一步在中间置有导引装置的情况下不装在辅助支承结构49上面，这种装置允许座位向侧面向外方推移而让乘车人更加容易地就座和离座。

从前面的说明中显然可见，按照本发明的用于支承和导引各前座的装置可以以简单而又便宜的方式予以配置，操作可靠，并且有效地克服了已经说明的先前技术中的所有缺点。

自然，在本发明的原理保持不变的前提下，结构的细节和各项实施例相对于纯粹以范例方式已经说明和图示的内容来说，可以广为变更而不偏离本发明的范畴。

Claims (23)

1.一种汽车，特征在于，它具有一由轻合金网状构架(2)构成的支承结构，所述网状构架包括两个侧面结构(3)，各由焊接于已铸造成的各接合结点构件(5)上的挤制型材构件制成，所述各侧面结构(3)由各横向构件(6、7、8、9)彼此连接起来，这些横向构件也由各挤制型材制成，它们的端部由机械联接装置连接于所述各侧面结构(3)。

2.按照权利要求1所述的汽车，特征在于，所述网状构架(2)连接于一包括纵向中心孔道状部分(11)的复合塑料底板(10)。

3.按照权利要求2所述的电动汽车，特征在于，所述孔道状部分(11)在其下面容放用于向汽车电气马达供电的蓄电池(12)。

4.按照权利要求1所述的只具有两个侧门的汽车，特征在于，所述网状构架(2)不具有任何伸向每一侧门后梁后面的部分。

5.按照权利要求1所述的汽车，特征在于，它具有包括连接于所述网状构架(2)的各复合塑料面板(14)的主体。

6.按照权利要求5所述的汽车，特征在于，所述各面板(14)由机械联接装置连接于支承结构(2)。

7.按照权利要求5或6所述的汽车，特征在于，所述各面板(14)由粘接剂连接于所述支承结构。

8.按照权利要求1所述的汽车，特征在于，每一侧门具有一框架结构(15)，由轻合金挤制和弯制的各型材构件制成，并具有复合塑料材料的一外部面板(16)和一内部面板(17)，连接于所述框架结构(15)。

9.按照权利要求1所述的汽车，特征在于，它具有一预先装配好的动力和悬挂装置(18)，包括：

一横向支承构件(6)，由一挤制的金属型材制成，依靠机械联接装置固定于汽车的支承结构(2)，

一对纵向臂杆(19)，由固定于横向构件(6)的各支座(22)可驱转地围绕一平行于横向构件(6)的纵向的公共轴线(21)连接于横向构件(6)，所述各臂杆(19)具有可转动地装有相应车轮支座(23)的自由端，

一动力装置(24)，以悬臂方式依靠一固定于横向构件(6)的支承梁件(28)由横向构件(6)予以支承，并包括连接于所述各车轮支座(23)以便向它们传送由动力装置(24)产生的扭矩的两根车轴(27)，以及

一对悬挂构件(29)，包括分别夹置在两个纵向臂杆(19)与两个固定于横向构件(6)的相应支座(33)之间的一减震油缸(30)和一螺旋弹簧(31)。

10.按照权利要求8所述的汽车，特征在于，动力装置(24)由一电气马达(25)和一齿轮减速装置(26)构成。

11.按照权利要求9所述的汽车，特征在于，各纵向臂杆(19)铰接于其上的支座(22)、支承动力装置(24)的梁件(28)和用于各悬挂构件的支座(33)全都用螺丝固定于横向构件(6)。

12.按照权利要求9所述的汽车，特征在于，横向构件(6)在其两端处用螺丝固定于汽车支承结构(2)。

13.按照权利要求9所述的汽车，特征在于，横向构件(6)是一铝合金挤制型材。

14.按照权利要求9所述的汽车，特征在于，支承预先装配的装置(18)的横向构件(6)在汽车支承结构的下部后面各结点处连接构成此结构的一部分的所述两个侧面框架结构(3)。

15.按照权利要求1所述的汽车，特征在于，它包括一具有一复合塑料结构(10)和许多埋置在复合塑料结构里面的电线(42)的底板。

16.按照权利要求15所述的汽车，特征在于，所述各电线(42)不具有绝缘护套。

17.按照权利要求15所述的汽车，特征在于，所述各电线(42)使其末端连接于也是埋置在底板(10)里面并至少部分地从底板表面伸出的各电气接头。

18.按照权利要求15所述的汽车，特征在于，它具有夹层状的结构，包括一发泡聚氨酯材料的芯件(34)并在其对置两侧上覆盖一加强材料的预制层(35)，整个结构处在一热固性聚酯树脂的基体里面。

19.按照权利要求18所述的汽车，特征在于，在底板(10)的夹层状结构的所述芯件(34)中埋置各金属嵌置件(36)，各件具有一轴向孔眼(41)，贯穿底板的整个厚度，用于套合螺丝而把其他各部件固定于底板(10)。

20.按照权利要求1所述的汽车，包括一支承和导引一座位的装置，其中所述座位(45)具有一框架，依靠用于沿着汽车的纵向调节座位(45)位置的导引装置(50、51)由底板(10)支承，这些导引装置包括一对固定于底板(10)的平行轨道(50、51)，上面可滑动地装有与座位(45)相联接的各导板，特征在于以下各项特点的结合：

汽车的底板(10)具有一个中心纵向孔道状部分(11)，

座位(45)的框架在中间置有一辅助支承结构(49)的情况下支承在所述底板(10)上面，

辅助支承结构(49)以悬臂方式借助于所述导引装置由所述纵向孔道状部分的一块基本上垂直的壁板(44)予以支承，所述各导轨(50、51)沿着所述垂直壁板(44)，而所述各导板固定于所述辅助支承结构(49)，

座位框架装在所述辅助支承结构(49)上面。

21.按照权利要求1所述的汽车，特征在于，座位的框架刚性地连接于所述辅助支承结构(49)。

22.按照权利要求1所述的汽车，特征在于，座位的框架如此装在所述辅助支承结构(49)上面，从而可以围绕一垂直轴线(46)转动。

23.按照权利要求1所述的汽车，特征在于，座位框架在中间置有另一导引装置的情况下装在辅助支承结构(49)上面，这一装置可使座位(45)向侧面向汽车外被推移，以使乘车人就座和离座容易一些。

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