专利名称：用于车架组合的纵梁的制作方法
技术领域：
本发明涉及车辆的车体和车架组合。更具体地说，本发明涉及车架、车体用的敞口槽型纵梁截面的改进结构。
背景技术：
普通使用的陆地车辆如汽车、货车和卡车，均有车体和车架组合，它们借助弹性悬挂系统支承在一组接地轮上。已知的车体和车架组合结构可以分为两大类，即，分离式和整体式。在一个典型分离式车体和车架组合中，车体部分和车架部分的构件是彼此分开独立的。在组装时，组合的车体部分借助悬挂系统弹性地支承在车轮上，并成为组合的车体部分和车辆的其它构件安装用的平台。这种普通类型的分离式车体和车架组合可在最古老的车辆中找到，但在今天仍然被广泛地使用于许多相对较大或专门用途的现代车辆如大货车、体育用车辆及卡车中。在一种典型的整体式车体和车架组合中，车体和车架部分的构件组合成一个整体部件，然后此部件用悬挂系统弹性地支承在车轮上，这种典型的整体式车体和车架组合可以在许多相对较小的现代车辆例如汽车和小型货车中看到。
一个公知的车体和车架组合分离式的实例被通常称作梯形车架组合。一个梯形车架组合有一对纵长延伸的纵梁(侧梁)，纵梁由多个沿横向延伸的横件连接在一起。横接件将两纵梁连接在一起，并给梯形车架组合提供所期望的侧向，垂直方向和扭转刚性。横件还为车辆的各种构件提供支承。根据车辆的总长及其它因素，传统梯形车架组合的纵梁既可以用一根相当长的构件构成，也可由多个单独的、相对短的被相互紧固在一起的部分构成。例如，在总长相对较短的车辆中，大家都知道，各纵梁是用一根沿车体和车架全长延伸的整体构件制作的。而在相对较长的全长的车辆中，大家都知道，每根纵梁是两根或更多根单独结构部分构成的，这些结构部分例如用焊接连接在一起，从而提供延伸到车体和车架组合全长的一个组合的结构件。
通常，公知的车架和车体组合的纵梁是用一种敞口槽形构件来制作的，即具有非连续截面形状。在一种公知的开口槽形结构中，纵梁有垂直延伸的腹板，腹板具有从其本身水平地延伸出的上、下突边部分。此种结构被称为敞口C形构件。将横件紧固于由敞口C形构件制作的纵梁上相当容易，这是因为横件的突边部分可以平放贴靠在上、下突边部分的相应部位上。因此，横件的突边部分可以容易地用任何传统的方式，如焊接、铆接等紧固于纵梁的突边部分。
在另一种公知的敞口槽形结构中，纵梁有垂直延伸的腹板部分，腹板如上所述的沿水平方向延伸出的上、下突边部分，但还具有从上、下突边部分边缘垂直地向内延伸出的上、下突缘。此结构被称作封闭C形构件。封闭C形构件的扭转刚度合乎希望地高于敞口C形构件的扭转刚度。但是已经发现，与敞口C形构件相比则更难以将横件紧固于封闭C形构件上。其原因是封闭C形构件的向内延伸突缘部分阻碍横件的突边部分平放靠贴于上、下突边部分的相应部位上。为了做到这一连接，公知的措施是在突缘部分上制出一个或多个切口，以便允许横件的突边部分延伸穿过突缘到达纵梁的突边部分。但是，形成切口会削弱纵梁，减少其扭转刚度。因此，期望提供一种用于车体和车架组合的敞口槽形纵梁截面改进结构，以便在维持所期望的扭转刚度的情况下，便于将横件连接于此纵梁的上、下突边上。
发明内容
本发明涉及一种用于车体和车架组合的敞口槽形纵梁截面的改进结构，这种结构便于将横件直接连接于纵梁的上、下突边上而仍然能维持所期望的扭转刚度。纵梁有总的说来具有敞口C形的横截面，此截面由一垂直延伸的腹板，从腹板边缘延伸出的上、下突边，以及分别从上、下突边边缘延伸出的上、下突缘组成。上突缘从上突边的边缘延伸出来并被折叠，从而使上突缘的一部分平行于并贴靠在上突边的朝内表面上。与此相似，下突缘从下突边边缘延伸出来并被折叠，从而使下突缘的一部分平行于并贴靠在下突边的朝内表面上。上、下突缘的水平置位使纵梁的结构强度增大，同时允许将横件安置在上、下突缘两者之间并与之邻接。然后该横件就可以通过将其铆接在上、下突边上而连接于纵梁上。上、下突缘在用于形成纵梁的钢板上连接横梁的铆接部位处提供双倍规格的厚度。纵梁可以制成有沿纵梁全长延伸的上、下突缘，也可以被制成有多个配合作用的上、下突缘部分。在另一个实施例中，突缘有垂直延伸的部分，此垂直部分贴靠在腹板的朝内表面上。垂直延伸部分的自由端可制成相互靠近，并用例如用焊接连接在一起。
对于本领域的那些熟练人员来说，经过下面结合附图详细地介绍了最佳实施例后，将会清楚地了解本发明的优点及各种目的。对各附图简要地介绍如下附图简介
图1是包括一对用许多横件连接在一起的纵梁的现有技术车架立体图；图2是图1所示现有技术车架的一纵梁与一横件间连接点放大立体图；图3是本发明第一实施例纵梁的立体图；图4是沿图3之4-4线的第一实施例纵梁的放大剖视图；图5是图3-4所示纵梁和一横件间连接点的放大立体图；图6是本发明第二实施例纵梁的立体图；图7是沿图6之7-7线的第二实施例纵梁放大的剖视图；图8是一图5-6所示纵梁与一横件之间连接点的放大立体图；图9是本发明第三实施例纵梁的立体图；图10是沿图9之10-10线的第三实施例纵梁的放大剖视图；图11是图9-10所示纵梁与一横件间连接点的放大立体图；图12是利用图9-11所示纵梁的另一种连接点的放大剖视图。
最佳实施例现在参看附图，在图1中的是用数码10标示的现有技术车架。在整个讨论过程中应该注意到，方向性术语如水平、垂直、向内、朝外以及类似用语的使用只是为了便于解释本发明的结构，而不是用来对该结构限制。车架10有两个纵梁12，它们彼此分隔开又相互平行地延伸。每个纵梁12总的来说有细长梁的形状。多个横件14在纵梁12间延伸，并将其连接在一起。每个横件14一般有横梁的形状，比纵梁12短。横件14彼此平行地分隔开且沿大体上垂直于纵梁12的方向延伸。每个横件14有一中央部分16及一对端部18。横件14的每个端部18在以数码20标示的车架连接点处连接于一纵梁12上。
图2展示一图1所示车架10一横件14与一现有技术纵梁12之间的连接点20的详细结构。如图所示，纵梁12被制成有敞口的C形横截面，该截面包括一垂直延伸的腹板22及上、下水平方向延伸的突边24。所示横件14的端部18分开成两支腿，其中的每一条支腿均连接于连接点20处的纵梁12上。横件14端部18的支腿也有突边，这些突边邻近纵梁12的上、下沿水平方向延伸的突边24延伸，且被平放贴靠两上、下突边24。这样就可以用铆钉26将横件14连接于两突边24上(在图中仅展示在上突边24上的铆钉)。
图2也展示连接点20的另一结构，在此结构中，纵梁12被制成有封闭的C形截面，此截面有一个沿垂直方向延伸的腹板22，如上所述的沿水平方向延伸的上、下突边24，以及用虚线表示的上、下垂直延伸的突缘28。突缘28分别沿各自纵梁的突边边缘向内延伸。每个突缘28上在其连接点20区域内有切口29。切口29允许横件14穿过它，从而使横件14的突边部分平放贴靠着纵梁12的上、下水平方向延伸的突边24以如上所述地将横件24固接于纵梁12上。
参看图3,4,5，图中展示出本发明第一实施例纵梁30。纵梁30可以用来构成图1所示车架10的纵梁12。从图3,4中最清楚地看到的，纵梁30有大体上为敞口C形的截面形状，具有垂直延伸的腹板32。它限定上、下沿纵向延伸的边缘34、36。从腹板32上边缘34沿水平方向延伸出一纵向延伸的上突边38。与此相似地从腹板32下边缘36沿水平方向延伸出纵向延伸下突边40。上、下突边38、40大体上彼此平行地沿基本上垂直于腹板32的方向延伸。上突边38在纵向延伸上边缘42处终止，下突边40则终止于纵向延伸下边缘44处。腹板32及上、下突边38,40均有各自朝内的表面46、48及50，并有各自朝外的表面52、54及56。
纵梁30还有纵向延伸上突缘58，突缘58从上突边38之上边缘42处延伸并折叠，从而使突缘58向外的表面59贴靠在上突边38的朝内的表面48上。上突缘58沿大体上平行于上突边38的方向延伸并终止于纵向延伸边缘60。在所示实施例中，上突缘58的大部分贴靠在上突边38的朝内表面48上。上突缘52的其余部分形成弯曲的折叠部分62。如图4所示，折叠部分62有一轻微的径向突起64，突起64沿垂直方向延伸出上突边38之朝外表面54。径向突起64通常是在用于制作侧轨道30的滚压成形工艺的必然结果。如果想要的话，纵梁30可以制成使径向突起64沿垂直方向延伸到上突缘58之朝内表面66之下。折叠部分62也可以制成不具有径向突起64，从而使此折叠部分与上突边38之朝外表面及上突缘58的朝内表面垂直地平齐。
纵梁30还包括在结构上与上突缘58相似的纵向延伸下突缘68。下突缘68从下突边40之下边缘44外延伸并折叠，从而使朝外的表面70与下突边40的朝内表面50靠贴。下突缘68大体上平行地沿下突边40延伸，并在边缘72处终止。与上突缘58相似，下突缘68也有朝内的表面74及具有径向突起78的折叠部分76。当然，折叠部分也可以被制成不具有径向突起78。
纵梁可以用任何合适的制造方法例如滚轧成型工艺来制造。为了制造纵梁30，首先要提供一个如钢一类材料的单个细长坯件或板料。然后将板料沿纵向送入一系列辊子中。辊子将板料弯折形成如上所述的腹板32，上、下突边38、40及上、下突缘58、68。
如图5所示，纵梁30可以与一横件80连接而形成以数码82标引的连接点，所示横件80具有帽状截面，此截面由水平上腹板部分84，一对从上腹板部分84边缘垂直地向下延伸的侧边部分85，及一对从侧边85沿水平方向向外延伸出的下突边部分86构成。如果想要的话，横件80的端部可分叉出两个支腿。无论如何，上腹板部分84的一部分延伸靠近并水平地放置在上突缘58的向内表面66上。任何一种传统的紧固结构，例如铆钉88，均可用来将上腹板84紧固于上突缘58及上突边38上。铆钉88分别穿过在上突缘58及上突边38上制作的(未示出)孔。可以采用任何合适的铆钉数目。下突边部分86也相似地延伸到与下突缘68的朝内表面74邻近并平放贴靠在表面74上。任何传统的结构，例如铆钉89、均可用来将下突缘部分86固紧于下突缘68及下突边40。虽然所示横件80具有帽形截面，但可以想到横件80可被制成包括(但决不仅限于)敞口C形、封闭C形、I形等各种相似形状在内的任何形状。
与具有开口C形截面但无突缘58、68的纵梁相比，上、下突缘58、68的取向配置增加了纵梁30的结构强度。而且，上、下突缘58、68与贴接的上、下突边38、48协同作用，在纵梁30上配置铆钉88或别的紧固结构的区域内提供了厚度加倍的材料。加倍的材料厚度使此区域的剪切强度提高，在该区域内在运作期间可能会经受大的剪切应力。
现在参看图6-8，图中展示了本发明第二实施例纵梁100。纵梁100与图3-5所示纵梁30相似，具有腹板102，上、下突边104、106。但是纵梁100并没有沿其全长纵向延伸的连续上、下突缘。相反纵梁100只具有相对应的多个上、下突缘区段部分108、110。突缘区段部分108、110沿纵梁100的纵长方向不连续，且最好以成对形式配置。纵梁100可以制成具有任何合适数目的上、下突缘部分108、110。最好配合作用的上、下突缘区段部分108、110配置在纵梁100需要加强的部位处，例如在连接点112处，在此处连接有与如上所述的横件80相似的横件80。
如图8所示，横件80被用铆钉88、89(或其它连接结构)连接于纵梁100，铆钉88、89延伸穿过上、下部分突缘108、110及相应的上、下突边104、106。上、下突缘部分108、110增加了连接点112处的强度。但是由于突缘部分108、110不是连续地沿纵梁100连接的，纵梁100的总重要比上述的纵梁30小。
参看图9-11，它们展示了本发明的第三实施例纵梁130。如图10最清楚地展示的那样，纵梁130为敞口C横截面，此截面由具有沿纵向延伸的上、下边缘134、136的垂直延伸腹板132确定。沿纵向延伸的上突边138从腹板132上边缘134水平地延伸。沿纵向延伸下突边140也水平地从腹板132之下边缘136延伸。上、下突边138、140相互大体上平行且大体上垂直于腹板132。上突边138终止于上边缘142，下突边140则终止于下边缘144，腹板132，及上、下突边138、140分别具有朝内表面146、148、150及朝外表面152,154、156。
纵梁130还具有纵向延伸上突缘158，上突缘158有水平部分160及垂直部分162。水平部分160从上突边138之上边缘142水平地延伸和折叠，从而使水平部分160的朝外表面164贴靠在上突边138的朝内表面148上。水平部分大体上平行于上突边138，并终止于上边缘166。在本实施例中，上突缘158之水平部分160的大部分贴靠在上突边138的表面148上。上突缘158水平部分160之其余部分形成弯曲折叠部分168。如图10所示，折叠部分168有略微鼓突的径向突起170，突起170沿垂直方向延伸超出上突边138向外表面154。径向突起170通常是滚轧成形工艺的一种自然结果。如果想要的话，纵梁130可以制成使径向突起170沿垂直方向延伸到水平部分160的朝内表面172之下。当然折叠部分168也可以制成没有径向突起170，从而使折叠部分168与上突边的朝外表面154及水平部分160之朝内表面172在垂直方向平齐。
上突缘158的垂直部分162由水平部分160的上边缘166垂直向下延伸并终止于边缘174。垂直部分162大体上平行于腹板132延伸，并具有贴靠腹板132后内表面146上的向外表面176。垂直部分162可为任何高度，以便使边缘174沿腹板132随意定位。在如图9～11所示垂直部分162的实施例中，边缘174通常位于腹板132高度的中间点。边缘174也可和纵梁130的另一结构部件相连。下面将详细描述。
纵梁130还有结构上与上突缘158相似的下突缘178。下突缘178具有水平部分180及垂直部分182。水平部分180从下突边140的下边缘144延伸并折叠，从而使水平部分180之朝外表面184贴靠下突边140的朝内表面150。水平部分180平行于下突边140延伸并终止于下边缘186。与上突缘158的水平部分160相似，下突缘178之水平部分180有一向内表面188及一有径向突起192的折叠部分190。当然，折叠部分190也可以制成无径向突起192。下突缘178之垂直部分从水平部分180之下边缘186沿垂直方向向上延伸、并终止于边缘194。垂直部分182大体上沿平行于腹板132的方向延伸并有贴靠腹板132朝内表面146的朝外表面196。
垂直部分182可以有任何高度，从而使边缘194可以安置在腹板132上的任何位置处。在图9～11所示的垂直部分182的实施例中，边缘194大体上在腹板132高度的一半处，并邻近上突缘158的垂直部分162的边缘174。如果想要，边缘174和194可以通过如焊接198连接在一起。如果希望，也可以用焊接198或其它固接方法来将边缘174和194固接在腹板132上。
如图11所示，横件80可以连接于纵梁130上以构成连接点199。横件80可以用与如图3-5及6-8的各纵梁30、100相似的方法用铆钉88固定于纵梁130。上、下突缘158、178基本上在纵梁130的全长上提供了加倍的厚度。虽然，纵梁130也可以制作得具有类似于纵梁100的上、下部分突缘，以便围绕横件连接点199提供一加固区域。
现在参看图12，图中示出利用图9-11所示纵梁130的另一种连接结构200。为了简化起见，帽形横件80被简单敞口C形横件202所代替，件202有带上、下水平延伸突边206、208的垂直延伸腹板204。如前所述，铆钉88穿过纵梁130的纵向延伸上突边138及上突缘158，并穿过横件202的上突边206；同时铆钉89穿过纵梁130的沿纵向延伸的下突边140及下突缘178，并穿过横件202的沿纵向延伸下突边208。此外，还配置支架210用来将构件紧固于纵梁130的外面，例如，支架210可以是有一对悬垂支臂212及214的弹簧支架，用于将板弹簧(未示)的一个端部紧固于纵梁130上。
用一对铆钉214或别的传统连接结构将支架210固紧于纵梁130上。为此使铆钉214穿过形成在支架210的支臂212及纵梁130的腹板132、下突缘178的垂直部分182上的各孔。因此，铆钉214穿过纵梁130上配置铆钉或别的紧固结构以将支架210紧固于纵梁130的有双倍厚度材料的区域。
本发明的运作模式及基本实质已经根据专利法规的条款，在最佳实施例中予以展示和介绍。但应该明白，本发明亦可以用不同于上面专门介绍或展示的方式来实施而不会背离本发明的基本实质。
权利要求
1．一种用于车架的纵梁，其特征在于，它具有腹板；从所述腹板延伸出的第一突边；从所述腹板延伸出的第二突边，所述第一、二突边均具有朝内表面；以及至少从所述第一、二突边之一延伸出的突缘，所述突缘贴靠在所述的第一、二突边之一的朝内表面上。
2．如权利要求1所述纵梁，其特征在于，所述突缘平行于所述第一、二突边之一的所述朝内表面延伸。
3．如权利要求1所述纵梁，其特征在于，该突缘延伸长度小于所述第一、二突边之一的长度。
4．如权利要求1所述纵梁，其特征在于，所述第一、二突缘分别从所述第一、二突边延伸出，所述第一突缘贴靠在所述第一突边的朝内表面上，所述第二突缘贴靠在所述第二突边的所述朝内表面上。
5．如权利要求4所述的纵梁，其特征在于，每个所述第一、二突缘均分别平行于各自的所述第一、二突边的所述朝内表面延伸。
6．如权利要求4所述的纵梁，其特征在于，每个所述第一、二突缘延伸的长度分别小于各自的所述第一、二突边的长度。
7．如权利要求1所述纵梁，其特征在于，该突缘有贴靠所述朝内表面的第一部分，及从贴靠腹板的第一部分延伸出的第二部分。
8．如权利要求7所述纵梁，其特征在于，所述第一、二突缘分别从所述第一、二突边延伸出，所述第一突缘具有贴靠该朝内表面的第一部分及从贴靠腹板的第一部分延伸出的第二部分，所述第二突缘包括与该朝内表面贴靠的第一部分及从与腹板贴靠的第一部分延伸出的第二部分。
9．如权利要求8所述纵梁，其特征在于，所述第一、二突缘的所述第二部分终止端相互邻接。
10．如权利要求8所述纵梁，其特征在于，所述第一、二突缘的所述第二部分被固紧在一起。
全文摘要
车架用纵梁有敞口C形截面,由垂直腹板、从腹板边缘延伸出的上、下突边及分别从各自的上、下突边边缘延伸出的上、下突缘确定。上下突缘从上突边边缘伸出并折回,使结构强度增大。横件铆接于上、下突边上。纵梁也可以制成有沿其全长延伸的上、下突缘,或具有多个相互配合作用的上、下突缘部分。
文档编号E04C3/07GK1218751SQ9811870
公开日1999年6月9日 申请日期1998年8月26日 优先权日1997年11月10日
发明者罗纳德·A·莱因哈特 申请人:达纳公司