车辆底盘、车辆以及可展开加强设备的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种车辆底盘、车辆以及可展开加强设备，车辆底盘包括：彼此间隔开的一对纵梁；以及横梁，设置在所述一对纵梁之间并且包括以交替布置连接的壁和铰链；每个铰链连接至壁中的两个壁，壁可围绕铰链从塌缩位置旋转至展开位置。还提供了一种车辆和一种可展开加强设备。通过使横梁的壁可围绕铰链从塌缩位置旋转至展开位置，能够实现在不占用车辆的客舱中的空间的前提下对纵梁进行加强。
【专利说明】
车辆底盘、车辆以及可展开加强设备
技术领域
[0001]本实用新型涉及车辆底盘、车辆以及可展开加强设备。
【背景技术】
[0002]车辆(例如汽车)包括框架和支撑在框架上的车身。可将框架设计为提供结构上的刚性以防止在碰撞期间的不期望变形和/或防止侵入。例如，电动车辆包括电池，并且可将框架设计为对支撑电池的箱加强。例如，框架可包括一对纵梁，所述一对纵梁彼此间隔开并且在前后方向延伸以在纵梁之间形成电池箱。电池可从一个纵梁延伸至另一个纵梁。
[0003]纵梁的结构刚性对于限制电池的邻近区域的变形可能性和/或防止电池箱受到侵入可能是重要的。然而，附加至框架(例如，附加至纵梁)的结构可能会不利地产生不适合纵梁间电池的封装限制。这样的附加结构也可能会占据本该由车辆的客舱占据的空间，因此不利地减小了客舱的尺寸。
[0004]仍然有机会来提供纵梁间的加强件而同时最小化电池箱中以及车辆的客舱中的封装限制。
【实用新型内容】
[0005]针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于在不占用车辆的客舱中的空间的前提下对纵梁进行加强。
[0006]根据本实用新型的一个方面，提供了一种车辆底盘，包括:
[0007]彼此间隔开的一对纵梁；以及
[0008]横梁，设置在所述一对纵梁之间并且包括以交替布置连接的壁和铰链；
[0009]每个铰链连接至壁中的两个壁，壁可围绕铰链从塌缩位置旋转至展开位置。
[0010]根据本实用新型的一个实施例，进一步包括:设置在壁之间的可膨胀设备。
[0011]根据本实用新型的一个实施例，进一步包括:设置在壁之间的展开机构。
[0012]根据本实用新型的一个实施例，横梁连接至所述一对纵梁。
[0013]根据本实用新型的一个实施例，每个铰链包括中空构件和内部构件，其中，中空构件连接至壁中的一个壁，内部构件连接至壁中的另一个壁并且可旋转地设置在中空构件内。
[0014]根据本实用新型的一个实施例，中空构件包括向内的突起，并且内部构件包括配置为与向内的突起接触的向外的突起。
[0015]根据本实用新型的一个实施例，进一步包括:设置在横梁之上的电池。
[0016]根据本实用新型的另一方面，提供了一种车辆，包括:
[0017]彼此间隔开的一对纵梁；
[0018]横梁，设置在所述一对纵梁之间并且包括以交替布置连接的壁和铰链；
[0019]每个铰链连接至壁中的两个壁，壁可围绕铰链从塌缩位置旋转至展开位置；
[0020]设置在壁之间的展开机构；以及
[0021]与展开机构通信的碰撞感应系统。
[0022]根据本实用新型的一个实施例，展开机构为可膨胀设备。
[0023]根据本实用新型的一个实施例，碰撞感应系统包括碰撞传感器以及与碰撞传感器和展开机构通信的控制器。
[0024]根据本实用新型的一个实施例，横梁连接至所述一对纵梁。
[0025]根据本实用新型的一个实施例，每个铰链包括中空构件和内部构件，其中，中空构件连接至壁中的一个壁，内部构件连接至壁中的另一个壁并且可旋转地设置在中空构件内。
[0026]根据本实用新型的一个实施例，中空构件包括向内的突起，并且内部构件包括配置为与向内的突起接触的向外的突起。
[0027]根据本实用新型的一个实施例，进一步包括:设置在横梁之上的电池。
[0028]根据本实用新型的再一方面，提供了一种可展开加强设备，包括:
[0029]横梁，从第一端延伸至第二端并且形成有从第一端延伸至第二端的腔；
[0030]横梁包括以交替布置连接的壁和铰链，每个铰链连接至壁中的两个壁，壁可围绕铰链从塌缩位置旋转至展开位置；以及
[0031]设置在腔中的展开机构。
[0032]根据本实用新型的一个实施例，展开机构为可膨胀设备。
[0033]根据本实用新型的一个实施例，每个铰链包括中空构件和内部构件，其中，中空构件连接至壁中的一个壁，内部构件连接至壁中的另一个壁并且可旋转地设置在中空构件内。
[0034]根据本实用新型的一个实施例，中空构件包括向内的突起，并且内部构件包括配置为与向内的突起接触的向外的突起。
[0035]本实用新型的有益效果在于，通过使横梁的壁可围绕铰链从塌缩位置旋转至展开位置，能够实现在不占用车辆的客舱中的空间的前提下对纵梁进行加强。
【附图说明】
[0036]图1是车辆的部分的立体图，车辆的部分包括车身、包括两个纵梁的框架、以及在纵梁间延伸的可展开的加强设备。
[0037]图2是车辆的部分的底部示意图。
[0038]图3是车辆的部分的立体图，其中，出于示出设置在可展开的加强设备之上的电池的说明目的去除了地板。
[0039]图4是其中一个纵梁以及可展开加强设备的部分的横截面图。
[0040]图5A是纵梁间的可展开加强设备(为了说明的目的以虚线示出)的立体图，其中，可展开加强设备处在塌缩位置。
[0041 ]图5B是其中一个可展开加强设备处在展开位置的立体图。
[0042]图6是处在塌缩位置的可展开加强设备的横截面图。
[0043]图7是图6中所示的铰链的放大部分。
[0044]图8是处在展开位置的可展开加强设备的横截面图。
[0045]图9是碰撞传感系统的示意图。
【具体实施方式】
[0046]参照附图，大致示出了用于车辆12的可展开加强设备10，其中，在所有几个附图中，相同的标号表不相同的部分。车辆12的底盘14包括彼此间隔开的一对纵梁16、18。该设备10包括设置在这对纵梁16、18之间的横梁20。横梁20包括以交替布置的方式连接的壁22、24、26、28和铰链30。每个铰链30连接至壁22、24、26、28中的两个。壁22、24、26、28可绕铰链30从塌缩位置旋转至展开位置。设备10包括设置在壁22、24、26、28之间的展开机构32。
[0047]参照图5A至5B，在车辆12碰撞期间，展开机构32可在壁之间展开以使壁绕铰链30旋转。换句话说，展开机构32会迫使横梁20从如图5A所示的塌缩位置向如图5B所示的展开位置。如下文进一步讨论的，在展开位置，横梁20提供了结构刚性。在塌缩位置，壁22、24、26、28和铰链30相对于彼此塌缩以减小横梁20的尺寸。
[0048]参照图1至图3，车辆12包括底盘14和电池36(如图3所示)，其中，底盘14包括框架34。如上所述，框架34包括纵梁16、18。具体地，框架34包括第一纵梁16和第二纵梁18，该第一纵梁16和第二纵梁18彼此间隔开并且各自在前后方向延伸。纵梁16、18可大致彼此平行地延伸。除了纵梁16、18，框架34可包括在纵梁16、18之间延伸的横向构件(未示出)、发动机舱38等。
[0049]如下文所进一步描述的，设备10从第一纵梁16延伸至第二纵梁18。设备10可由第一纵梁16和第二纵梁18支撑，例如，如下文所进一步描述的，设备10可直接连接至第一纵梁16和第二纵梁18。在展开位置，设备10加强了车辆12的框架34，例如，设备10在第一纵梁16和第二纵梁18之间刚性地延伸以加强第一纵梁16和第二纵梁18。可选地，设备10可设置在车辆12的任何合适的位置中。例如，设备10可沿车辆12的柱(例如A柱、B柱、C柱等)设置。在这样的配置中，设备10可在碰撞期间(例如车辆12翻滚)展开至展开位置以抵抗车顶挤压。作为另一个实例，可将设备10沿车顶弯梁和/或车顶前梁设置以在设备10展开至展开位置时加强车辆12的车顶，以抵抗车顶挤压和/或由侧面碰撞导致的挤压。
[0050]参照图4至图5B，纵梁16、18可具有大致矩形横截面。纵梁16、18可包括固定(例如，通过焊接)在一起的两部分(如图4所示的)，或可选的可以是一件式单元或可包括任何合适数量的部分。纵梁16、18可由金属(例如钢、铝)形成。
[0051 ] 参照图3，纵梁16、18可在纵梁16、18之间形成电池36箱体并且电池36可支撑在电池箱40中。电池36可支撑在纵梁16、18上，例如，可包括连接至纵梁16、18中的一个或两个纵梁的盒体42 (如图3所示)。电池36可从纵梁16、18中的一个延伸至纵梁16、18中的另一个。例如，如图3所示，电池36的盒体42可从纵梁16、18中的一个延伸至纵梁16、18中的另一个。
[0052]再次参照图1至图3，车辆12包括支撑在框架34上的车身44。车身44可以以例如焊接的任何合适的形式支撑在框架34上。可将车身44的至少一部分支撑在框架34的纵梁16、18上。框架34和车身44可具有非承载式(body-on-frame)构造、承载式(unibody)构造、或其他合适的结构。
[0053 ]车身44可包括多个面板。面板可包括侧面板46、地板48等。面板(例如地板48)可固定至框架34的纵梁16、18ο车身44可由例如钢、铝等的任何合适的材料形成。例如，车身44可由例如金属板材的合适板材形成。
[0054]地板48可在电池36下方从纵梁16、18中的一个延伸至纵梁16、18中的另一个。电池36(例如电池36的盒体42)可支撑在地板48和/或纵梁16、18上方和/或固定至地板48和/或纵梁16、18。
[0055]参照图6和图8，横梁20可从第一端50延伸至第二端52并可形成从第一端50延伸至第二端52的腔54。横梁20可从第一纵梁16延伸至第二纵梁18。横梁20可连接至该对纵梁。例如，可将横梁20的第一端50连接至第一纵梁16以及可将横梁20的第二端52连接至第二纵梁18。可将横梁20以例如焊接、粘接、紧固等任何合适方式固定至纵梁。
[0056]横梁20可以是矩形横截面。通过这样的配置，横梁20包括了顶壁22、与顶壁22间隔开的底壁24、以及彼此间隔开并从顶壁22延伸至底壁24的两个侧壁26、28。腔54形成在顶壁22、底壁24和侧壁之间。如上所述，壁和铰链30围绕腔53以交替布置的方式连接。换句话说，铰链30设置在相邻的壁22、24、26、28之间，S卩，铰链30分别设置在顶壁22和每个侧壁之间，并且铰链30分别设置在底壁24和每个侧壁之间。
[0057]横梁20可包括第五壁56，即分隔壁，该第五壁56从顶壁22延伸至底壁24并将腔54分隔为第一部分58和第二部分60。分隔壁56和顶壁22之间设置有铰链30，并且分隔壁56和底壁24之间设置有铰链30。在横梁20处在展开位置时，分隔壁56可增加横梁20的刚性。横梁20可具有替代图中所示的矩形的任何合适形状。
[0058]如图5A至5B所示，横梁20的顶壁22可支撑在纵梁16、18上，侧壁26、28以及底壁24可由顶壁22支撑，S卩，侧壁26、28以及底壁24可从顶壁22向下悬垂。随着设备10展开至展开位置，横梁20的顶壁22可保持固定至纵梁16、18。
[0059]例如，横梁20可由金属(例如铝)形成。作为另一个实例，横梁20可由碳纤维加强聚合物(CFRP)形成。可选地，横梁20可由钢、塑料、或任何其他合适材料形成。
[0060]可将电池36设置在梁20之上。如下文进一步所述，在横梁20处于展开位置时，横梁20可增加车辆12的框架34的结构刚性以减小对电池36的箱的侵入可能性。
[0061 ] 参照图5A至5B，展开机构32设置在壁22、24、26、28之间。具体地，展开机构32设置在腔54中。可将展开机构32配置为响应于感应到碰撞而被启用以将设备10从塌缩位置展开至展开位置。
[0062]例如，展开机构32可以是可膨胀设备62。可膨胀设备62也可称作气囊组件，并且可从如图5A所示的未膨胀位置膨胀至如图5B所示的膨胀位置，以将横梁20从塌缩位置移动至展开位置。
[0063]可膨胀设备62可设置在腔54中。可膨胀设备62可包括设置在腔54中的气囊64、66。例如，可膨胀设备62可包括设置在腔54的第一部分58中的第一气囊64和设置在腔54的第二部分60中的第二气囊66。第一气囊64和第二气囊66可以是彼此相同的或也可以是彼此不同的。第一气囊64和第二气囊66可从横梁20的第一端50延伸至第二端52。可选地，第一气囊64和/或第二气囊66可仅延伸第一端50和第二端52之间的距离的一部分。
[0064]第一气囊64和第二气囊66可由例如编织聚合物的任何合适类型的材料形成。例如，第一气囊64和第二气囊66可由编织尼龙线(例如尼龙6，6)形成。其他合适的实例包括聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚酯、或其他合适的聚合物。编织聚合物可包括涂层，如，硅胶、氯丁橡胶、尿烷等。例如，涂层可以是聚有机硅氧烷。
[0065]可膨胀设备62可包括与第一气囊64和第二气囊66连通的至少一个充气机68(在图9中示意示出)，该充气机68通过膨胀介质(例如气体)使气囊64、66膨胀。例如，充气机68可以是烟火充气机68，该烟火充气机68利用化学反应以将膨胀介质驱使至气囊64、66。充气机68可以是例如冷气充气机68的任何合适类型的充气机。充气机68可以安装至车辆的任何合适部分，并且可以以任何合适的形式与第一气囊64和第二气囊连通。
[0066]车辆12可包括图9示意示出的碰撞感应系统70。碰撞感应系统70与展开机构32(例如，可膨胀设备62的充气机68)通信。碰撞感应系统70可包括用于感应车辆12的碰撞的至少一个传感器72、与传感器72通信的控制器74以及展开机构32。例如，在传感器72感应到车辆12的碰撞时，控制器74可与可膨胀设备62的充气机68通信来启用充气机68，例如，来为充气机68的爆破充气(pyrotechnic charge)提供脉冲。该碰撞感应系统70除了可感应碰撞之外或替代感应碰撞，可配置为在碰撞之前感应碰撞，即预先碰撞感应。传感器72可以是利用雷达、激光雷达、和/或视觉系统的任何合适类型的传感器。视觉系统可包括一个或多个摄像器、C⑶图像传感器、和/或CMOS图像传感器等。
[0067]控制器74可以是基于微处理器的控制器。传感器72与控制器74通信以向控制器74传输数据。基于传感器72传输的数据，控制器74指示充气机68以启用。
[0068]控制器74和传感器72可连接至车辆12的通信总线76(例如控制器局域网(CAN)总线)ο控制器74可利用来自通信总线76的信息来控制充气机68的启用。充气机68可如图9所示连接至控制器74，或者可以直接连接至通信总线76。
[0069]参照图6至图8，壁可绕铰链30从塌缩位置旋转至展开位置。在展开机构32被启用后，铰链30会允许壁相对于彼此旋转以允许横梁20从塌缩位置打开至展开位置。图6至图8的横梁20包括了分别在顶壁22、侧壁26、28、以及底壁24的交叉部分处的四个铰链30。图6至图8的横梁20还包括分隔壁56和顶壁22之间的铰链30以及分隔壁56和底壁24之间的铰链30。铰链30可以是弹簧加载的(未示出)以在正常操作期间将梁20向塌缩位置偏压。
[0070]例如，每个铰链30可包括中空构件78和内部构件80，该中空构件78连接至壁22、24、26、28中的一个，该内部构件连接至壁22、24、26、28中的另一个。具体地，每个壁22、24、26、28包括了一个中空构件78和一个内部构件80，其中，该中空构件78会接收邻近的壁22、24、26、28的内部构件80以形成一个铰链30，该内部构件80被接收在邻近的壁的中空构件78中以形成另一个铰链30。每个铰链30的内部构件80可旋转地设置在该铰链30的中空构件78内。中空构件78和内部构件80可以是如图6至图8所示的圆柱形的，并且中空构件78可围绕内部构件80环状延伸。铰链30可以是替代中空构件78和内部构件80的任何合适的配置。[0071 ]如图7所最佳示出的，中空构件78形成了槽82，其中，连接至内部构件80的壁22、24、26、28延伸穿过槽82。每个中空构件78的槽82可从横梁20的第一端50延伸至第二端52。
[0072]继续参照图6至图8，可将铰链30配置为在展开位置处停止。例如，中空构件78可包括向内的突起84，并且，内部构件80可包括配置为在展开位置与向内的突起84接触的向外的突起86。具体地，中空构件78可包括以接近90度彼此间隔开的四个向内的突起84。内部构件80包括以接近180度彼此间隔开的两个向外的突起86，其中，连接至内部构件80的壁22、24、26、28与每个向外的突起86成接近90度设置。槽82可在两个向内的突起84之间延伸。
[0073]参照图6和图7，在横梁20处在塌缩位置时，向外的突起86与向内的突起84接触，并且连接至内部构件80的壁22、24、26、28在槽82处与向内的突起84接触。如图8所示，在横梁20移动至展开位置时，中空构件78和内部构件80相对于彼此旋转接近90度(例如，如图6至图8所示的顺时钟方向)，直到向外的突起86和向内的突起84在如图8所示的位置彼此接触。向内的突起84和向外的突起86之间的接触防止了铰链30和壁的进一步旋转，以阻止铰链30和壁在展开位置旋转。换句话说，向内的突起84和向外的突起86起到了阻止处在展开位置的横梁20移动的止动件的作用。
[0074]参照图8，对于每个铰链30，连接至内部构件80的壁22、24、26、28在展开位置处可在槽82中邻接外部构件以防止铰链30和壁22、24、26、28的进一步旋转，以使横梁20在展开位置停止。在附图中，内部构件80在槽82中的这种邻接与向内的突起84和向外的突起86的邻接一起操作。然而，应当意识到，除了使用向内的突起84和向外的突起86之外或者作为向内的突起84和向外的突起86的替代，可以使壁22、24、26、28在槽82中与外部构件邻接。换句话说，可将壁22、24、26、28设计成没有向内的突起84和向外的突起86，使得仅由连接至内部构件80的壁在槽82中与外部构件之间的接触来阻止壁22、24、26、28和铰链30在展开位置的旋转。
[0075]在操作中，当车辆12在正常条件下操作时，横梁20保持在塌缩位置。这样，在正常条件下，设备10具有小轮廓，即占用很少的空间。
[0076]在碰撞感应系统70检测到车辆碰撞的情况中(例如，侧面碰撞)，控制器74会指示展开机构32将设备10从塌缩位置移动至展开位置，例如指示充气机68将第一气囊64和第二气囊66充气至如图5B所示的膨胀位置。随着第一气囊64和第二气囊66在腔54内膨胀，气囊推动底壁24从顶壁22向下离开。在底壁24向下移动期间，侧壁26、28和分隔壁56会在铰链30处相对于顶壁22和底壁24旋转。随着底壁24从顶壁22向下离开，顶壁22可相对于纵梁保持固定。在横梁20到达展开位置时，向内的突起84和向外的突起86会彼此接触以防止壁的进一步相对旋转，从而使横梁20停止在展开位置。在展开位置，横梁20加强了纵梁16、18，即将力从受碰撞的纵梁16、18转移至另一个纵梁16、18以抵抗纵梁16、18的变形。
[0077]本公开已经以说明性的方式被描述，并且应当理解所使用的术语旨在以词性来描述而非来限制。通过上述教导本公开的许多变型和变化是可能的，并且本公开可以以具体描述之外的方式实践。
【主权项】
1.一种车辆底盘，其特征在于，包括: 彼此间隔开的一对纵梁；以及 横梁，设置在所述一对纵梁之间并且包括以交替布置连接的壁和铰链； 每个所述铰链连接至所述壁中的两个壁，所述壁可围绕所述铰链从塌缩位置旋转至展开位置。2.根据权利要求1所述的车辆底盘，其特征在于，进一步包括:设置在所述壁之间的可膨胀设备。3.根据权利要求1所述的车辆底盘，其特征在于，进一步包括:设置在所述壁之间的展开机构。4.根据权利要求1所述的车辆底盘，其特征在于，所述横梁连接至所述一对纵梁。5.根据权利要求1所述的车辆底盘，其特征在于，每个所述铰链包括中空构件和内部构件，其中，所述中空构件连接至所述壁中的一个壁，所述内部构件连接至所述壁中的另一个壁并且可旋转地设置在所述中空构件内。6.根据权利要求5所述的车辆底盘，其特征在于，所述中空构件包括向内的突起，并且所述内部构件包括配置为与所述向内的突起接触的向外的突起。7.根据权利要求1所述的车辆底盘，其特征在于，进一步包括:设置在所述横梁之上的电池。8.一种车辆，其特征在于，包括: 彼此间隔开的一对纵梁； 横梁，设置在所述一对纵梁之间并且包括以交替布置连接的壁和铰链； 每个所述铰链连接至所述壁中的两个壁，所述壁可围绕所述铰链从塌缩位置旋转至展开位置； 设置在所述壁之间的展开机构；以及 与所述展开机构通信的碰撞感应系统。9.根据权利要求8所述的车辆，其特征在于，所述展开机构为可膨胀设备。10.一种可展开加强设备，其特征在于，包括: 横梁，从第一端延伸至第二端并且形成有从所述第一端延伸至所述第二端的腔； 所述横梁包括以交替布置连接的壁和铰链，每个所述铰链连接至所述壁中的两个壁，所述壁可围绕所述铰链从塌缩位置旋转至展开位置；以及设置在所述腔中的展开机构。
【文档编号】B62D21/02GK205469278SQ201620184583
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月10日
【发明人】赛伊德·努希尔, 穆罕默德·里达·巴库什, 郑质·詹姆斯, 贾梅尔·E·贝尔瓦法
【申请人】福特环球技术公司