专利名称：三维车架的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有两个上轨道和两个下轨道的车辆底盘架。
背景技术：
车辆通常以以下两种结构其中之一为特征，即车身与车架分离式
(body-on-frame)结构和单体化(unibody)结构，后者有时也被称为车身-车架整体结构。如本领域的那些技术人员理解的，在一体成型式结构 中车身和车架是同一体，即车身构成车架。对于承载式结构而言，车
身一皮装配在分离的底盘架上。
现有技术的底盘架被称为"梯型车架"("ladderframe"),因为它们包 括两个纵向的轨道，其大致延伸附接有车架的车身的长度，还包括两 个或更多的横向的牢固地互连两个轨道的横梁。
发明内容
本发明提供了车架。该车架包括彼此水平间隔的第 一下轨道和笫 二下轨道，以及彼此水平间隔并且垂直间隔于笫一下轨道和第二下轨 道的第一上轨道和第二上轨道。至少一个下横梁互连第一下轨道和笫 二下轨道，并且至少一个上横梁互连第一上轨道和第二上轨道。
在示意性实施例中，多个支柱垂直互连第一下轨道和第一上轨 道，并且多个支柱垂直互连第二下轨道和第二上轨道，抗剪腹板互连 上轨道和下轨道以提供扭转刚度，以及在撞击的情况下吸收能量并稳 固上轨道和下轨道。
由于车架的整体弯曲硬度与总的轨道截面高度相关，使用本发明 的新型上轨道和下轨道车架设计，特别使用在底盘车轴下被引导 (routed)的下轨道，切实地增加了轨道截面高度，导致更高的弯曲硬 度。通过上轨道和下轨道均可导引(chameled)外部载荷，这样可吸收 能量。上轨道和下轨道还提供在外部载荷下车架的结构稳固性。本发 明的车架能使用低规格(gauge)或者薄规格的金属例如等于或小于3.0 毫米的金属作为车架的元件，产生轻量的车架。下轨道还可灵活地放 置横梁，并且这样可以将横梁与期望的外部载荷路径对齐。
本发明的车架还提供增强的整体频率，包括弯曲、扭转以及横向 弯曲，车架还提供增强的整体硬度，包括整体弯曲、整体扭曲以及整 体匹酉己(matchboxing)。
结合附图，通过下文详细地描述实施本发明的最好冲莫式可轻易地 明白本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点。
图1是根据所要求保护的发明的包括车架的车辆底盘的示意性透 视图2是图1中车架的上轨道和下轨道的示意性截面3是图2中上轨道和下轨道的另一示意性截面图；及
图4是图2和图3中上轨道和下轨道的又一示意性截面图。
具体实施例方式
参照图l，示意性地描述了车辆底盘8。车辆底盘8包括车架10。 车架10包括两个相对于车架10纵向导向的下轨道14A、 14B，以及两 个相对于车架10纵向导向的上轨道18A、 18B。两个下轨道14A、 14B 彼此水平间隔，并且两个上轨道18A、 18B彼此水平间隔。上轨道18A、 18B垂直间隔于下轨道14A、 14B。本领域的那些技术人员将明白，例 如冲压、管坯液力成形、滚轧成形等的各种方法可用于形成所要求保 护的发明范围内的轨道14A、 14B、 18A、 18B。
车架10还包括多个在上轨道18A、 18B之间横向延伸的上横梁 22A-E。更具体而言，每个横梁22A-E的一端连接上轨道18A,并且
每个横梁22A-E的一端连接上轨道18B,以充分牢固地连接两个上轨 道18A、 l犯。本领域的那些技术人员将明白可采用例如焊接、例如螺 栓的机械紧固件、粘胶结合等的各种方法和设备将车架构件连接在一 起。
车架10还包括多个在下轨道14A、 14B之间横向延伸的下横梁 26A-E。更具体而言，每个横梁26A-E的一端连接下轨道14A,并且 每个横梁26A-E的一端连接下轨道14B,以充分牢固地连接两个下轨 道14A、 14B。
车架10包括大致垂直的支柱30A-G、 34A、 34C-G,以连接上轨 道和下轨道，并且提供车架10的扭转刚度。每个支柱30A-G在一端 牢固地连接下轨道14B,并且在另一端牢固地连接上轨道18B，从而 互连下轨道14B和上轨道18B。类似地，支柱34A、 34C-G互连下轨 道14A和上轨道18A。示意性的支柱包括空心管状构件。应注意到车 架IO对称于在车架10的中心线处纵向延伸的垂直平面。
抗剪腹板38A-C互连下轨道14A和上轨道18A。类似地，抗剪腹 板38D-F互连下轨道14B和上轨道18B。图2是沿支柱30F后面的垂 直平面获取的下轨道14B、上轨道18B和抗剪腹板38F的示意性截面 图，其中类似的引用号指示图1中类似的元件。参照图2，下轨道14B 限定了三个壁42A、 42B、 42C,其共同限定了向上敞开的腔体46。即 下轨道14A限定了腔体46的开口 50。下轨道14B还限定了焊接凸缘 54，焊接凸缘54从与腔体46的开口 50邻近的壁42C以直角延伸。
上轨道18B限定了三个壁58A、 58B、 58C,其共同限定了向下敞 开的腔体62。即上轨道18B限定了腔体62的开口 66。上轨道18B还 限定了焊接凸缘70,焊接凸缘70从与腔体62的开口 66邻近的壁58C 以直角延伸。
和其它的抗剪腹板一样，抗剪腹板38F是净皮冲压成或用其它方式 构成示出的形状的单件金属板。更具体而言，抗剪腹板38F包括第一 段74、大体上与笫一段74成直角的第二段78以及大体上与第二段78
成直角的第三段82。第一段74在焊接凸缘70处和壁58A处通过例如 点焊、缝焊或者粘胶接合而连接至上轨道l犯，以延伸跨过且因此封 闭开口 66。这样，抗剪腹板38F的段74与上轨道18B共同构成封闭 的截面。
类似地，第三段82在焊接凸缘54处和壁42A处通过例如点焊、 缝焊或者粘胶接合连接下轨道，以延伸跨过且封闭开口 50。这样，抗 剪腹板38F的段82与下轨道14B共同构成封闭的截面。抗剪腹板的第 二段78互连上轨道18B和下轨道14B。在描述的实施例中，段78包 括加固结构86。
图3是沿接近支柱30E的垂直平面获取的下轨道14B和上轨道 18B的示意性截面图，其中类似的引用号指示图1和图2中的类似的 元件。参照图3，抗剪腹板38E包括第一段90、第二段94和第三段 98。第一段90在焊接凸缘70处和壁58A处通过例如点焊、缝焊或者 粘胶接合而连接至上轨道18B，以延伸跨过并由此封闭开口 66。这样， 抗剪腹板38E的段90与上轨道18B共同形成封闭的截面。
类似地，第三段98在焊接凸缘54处和壁42A处通过例如点焊、 缝焊或者粘胶接合而连接至下轨道，以延伸跨过并由此封闭开口 50。 这样，抗剪腹板38F的段98与下轨道14B共同形成封闭的截面。抗剪 腹板的笫二段94互连上轨道18B和下轨道14B。
车架的截面包括两块抗剪腹板。在图3中，抗剪腹板102包括通 过例如焊接连接至抗剪腹板38E的段90的凸缘106。凸缘110连4^抗 剪腹板38E的段98和焊接凸缘54。
图4是下轨道14B、上轨道18B和抗剪腹板38D的示意性截面图， 其中类似的引用号指示图1至图3中的类似的元件。参照图4，抗剪 腹板38D包括第一段114、第二段118和笫三段122。第一段114在焊 接凸缘70处和壁58A处通过例如点焊、缝焊或者粘胶接合而连接至 上轨道18B,以延伸跨过并由此封闭开口 66。这样，抗剪腹^反38D的 段114与上轨道18B共同形成封闭的截面。
类似地，第三段122在焊接凸缘54处和壁42A处通过例如点焊、 缝焊或者粘胶接合而连接至下轨道14B,以延伸跨过并由此封闭开口 50。这样，抗剪腹板38D的段122与下轨道14B共同形成封闭的截面。 抗剪腹板的第二段118互连上轨道18B和下轨道14B。
抗剪腹板配置为在撞击情况下吸收能量和稳固上轨道和下轨道， 并且配置为提供车架10的扭转刚度。
应注意到，尽管描述的实施例中的轨道具有由抗剪腹板封闭的开 口截面，但可以在所要求保护的发明范围内的任何截南形状为轨道的 特征。
参照图2-4，应注意到上轨道18B和下轨道14B在截面几何形状 和尺寸上随车架的长度变化。而且，上轨道和下轨道之间的垂直距离 随车架的长度变化。这样，如图3所示，例如在车架(如在图2和图4 分别示出的)后部和前部处的轨道(或者腔体46、 62)的截面面积小于车 架中部处的截面面积。车架后部处(图2)的上轨道18B和下轨道14B 之间的垂直距离大于车架中部处(图3)的垂直距离。上轨道18B和下轨 道14B之间的相对水平距离也随车架的长度变化。例如，相对于下轨 道，图3和图4中的上轨道18B比在图2中更靠外侧。
再次参照图1，上轨道18A和下轨道14A限定了后车轴130从其 延伸穿过的开口空隙126。类似地，上轨道18B和下轨道14B限定了 车轴130从其延伸穿过的开口空隙126。下轨道14A和上轨道18A还 限定前车轴138延伸穿过的开口空隙134。下轨道14B和上轨道18B 还限定前车轴延伸穿过的开口空隙。在前车轴130、后车轴138下对 下轨道14A、 14B的引导提供了前、后撞击优势并改善了整体弯曲硬 度。
下轨道14A、 14B邻近后车轴和横梁26E的部分可制造为子组件， 并且在安装车轴和排气系统(没有示出)后，栓接在车架的其余部分 上。该子组件也可以是选择性拆装的，以便于维修车轴和排气系统。
横梁26D配置为提供附接到底盘8的车身的乘客厢(没有示出)的 撞击阻力。横梁26D、 26E提供车架10的额外扭转和弯曲硬度。
车身托座142是各具有各自的孔146的支架。如本领域的那些技 术人员理解的，车身托座142装配在上轨道18A、 18B上以使车身(没 有示出)紧密结合底盘8。根据本发明的车架IO可减少采用的车身托座 的数量。例如，描述的实施例的车架IO采用IO个车身托座，而不是 通常的12个车身托座。
前緩冲梁150 ^L装配在车架10的前向端的上轨道18A、 18B上。 后緩冲梁154被装配在车架10的后向端的上轨道18A、 18B上。前、 后悬挂支架158、 162被装配在上轨道18A、 18B上。
理想的是，例如轨道、支柱、横梁等的车架IO的部件由高强度钢 材形成。为了减轻总量、提供焊接通道、油漆以及涂料排放(coating drainage),在抗剪腹板和横梁上构成孔。为了局部加强或在撞击情况 下发生变形，也可构成焊珠和缺口。用于接合车架10的部件的示意性 接头在2002年6月11日授予Kanodia等人的专利号为6,402,414的美 国专利中描述，其全部内容通过引用结合在本文中。
由于已详细地描述了用于实施本发明的最好模式，熟知本发明相 关领域的那些技术人员将明白，在附属权项的范围内，可用各种替代 设计和实施例实现本发明。
权利要求
1.一种车辆底盘架包括第一下轨道；第二下轨道，其水平间隔于所述第一下轨道；第一上轨道，其垂直间隔于所述第一下轨道和第二下轨道；以及第二上轨道，其垂直间隔于所述第一下轨道和第二下轨道并且水平间隔于所述第一上轨道；至少一个下横梁，其互连所述第一下轨道和第二下轨道；以及至少一个上横梁，其互连所述第一上轨道和第二上轨道。
2. 如权利要求1所述的车架，其特征在于，还包括均互连所 述第一下轨道和所述第一上轨道的第一组支柱，以及均互连所述第 二下轨道和所述第二上轨道的第二组支柱。
3. 如权利要求1所述的车架,其特征在于，还包括互连所述 第 一下轨道和所迷第 一上轨道的抗剪腹板。
4. 如权利要求1所述的车架，其特征在于，所迷抗剪腹板是 单件的成形金属板。
5. 如权利要求4所述的车架，其特征在于，所述第一下轨道 限定了以第一开口为特征的第 一腔体；所述第 一上轨道限定了以第 二开口为特征的第二腔体；所述抗剪腹板具有第一l殳、第二段和第 三段；所述抗剪腹板的所述第一段连接所述第一下轨道，以使所述 第一段封闭所述第一开口 ；所述抗剪腹板的所述第二段连接所述第 一上轨道，以使所述第二段封闭所述第二开口；并且所述第三段互 连所述笫一段和第二段。
6. 如权利要求1所述的车架，其特征在于，所述车架以在所 述第一下轨道和所述笫一上轨道之间的第一开口空隙来容纳前车 轴；并且所迷车架以在所述第一下轨道和所述第一上轨道之间的第二开口空隙来容纳后车轴。
7. —种车辆底盘，包括车架，其包括相互水平间隔的第一下轨道和第二下轨道、相 互水平间隔并且垂直间隔于所述第一下轨道和第二下轨道的第一上轨道和第二上轨道、互连所述第一下轨道和第二下轨道的至少一 个下横梁、以及互连所述第 一上轨道和第二上轨道的至少一个上横梁；所述第一下轨道和所述第一上轨道限定了在其之间的第一开 口空隙；所述第 一下轨道和所述第一上轨道限定了在其之间的第二 开口空隙；在所述第 一上轨道和所述第 一下轨道之间的第 一开口空隙中 的前车轴；以及在所述第 一上轨道和所述第 一下轨道之间的第二开口空隙中 的后车轴。
8. 如权利要求7所述的车辆底盘，其特征在于，所述至少一 个下横梁直接位于所述后车轴之下。
9. 如权利要求7所述的车辆底盘，其特征在于，还包括均互 连所述第一下轨道和所述第一上轨道的第一组支柱，以及均互连所 述第二下轨道和所述第二上轨道的第二组支柱。
10. 如权利要求7所述的车辆底盘，其特征在于，还包括互连 所述第一下轨道和所述第一上轨道的抗剪腹板。
11. 如权利要求10所述的车辆底盘，其特征在于，所述抗剪 腹板是单件的成形金属板。
12. 如权利要求11所述的车辆底盘，其特征在于，所述第一 下轨道限定了以第 一开口为特征的第 一腔体；所述笫 一上轨道限定 了以第二开口为特征的第二腔体；所述抗剪腹板具有第一段、第二 段、和第三段；所述抗剪腹板的所述第一段连接所述第一下轨道， 以使所述第一段封闭所述第一开口 ；所述抗剪腹板的所述第二段连接所述第一上轨道，以使所述第二段封闭所述第二开口；并且所述 第三段互连所述第 一段和第二段。
13. 如权利要求7所述的车辆底盘，其特征在于，还包括多个 有效连接至所述车架上的车身托座，且在所述车身托座处，车身可 有效地连接到所述车辆底盘上。
14. 一种车辆底盘架，包括 第一下轨道；第二下轨道，其水平间隔于所述第一下轨道；第一上轨道，其垂直间隔于所述第一下轨道和第二下轨道；以及第二上轨道，其垂直间隔于所述第一下轨道和第二下轨道，并 且水平间隔于所述第 一上轨道；至少一个下横梁，其互连所述第一下轨道和第二下轨道； 至少一个上横梁，其互连所述第一上轨道和第二上轨道； 前緩沖梁；以及 后緩沖梁；所述第一下轨道和第二下轨道以及所述第一上轨道和第二上 轨道，延伸位于所述前緩冲梁和所述后緩冲梁之间的所述底盘的大 致整个长度。
全文摘要
本发明涉及车辆底盘架及车辆底盘，提供一种三维车架，包括有效互连的第一下轨道、第二下轨道和第一上轨道、第二上轨道。横梁分别水平互连下轨道和上轨道，并且支柱分别垂直互连上轨道和下轨道。与现有技术相比，该车架以更小的质量提供了改善的硬度和强度。
文档编号B62D21/05GK101195387SQ200710196708
公开日2008年6月11日 申请日期2007年11月28日 优先权日2006年11月28日
发明者A·M·乔希, D·R·琼斯, G·M·巴纳西亚克, J·K·卡特拉尔, R·R·查克拉瓦蒂, R·库尔茨, V·萨维克, W·S·徐, Y·W·尹, Z·郑 申请人:通用汽车环球科技运作公司