车辆的制作方法

本发明涉及一种车辆，所述车辆包括：电动机，其操作地连接于所述车辆的至少一个驱动轮；框架结构，其包括沿所述车辆的相对侧在纵向上延伸的第一和第二侧梁以及在所述车辆的横向上延伸且连接于所述第一和第二侧梁的至少一个横梁，其中，所述电动机由所述框架结构支撑。

特别地，本发明涉及如何在电动车辆的前部框架结构内支撑电动机。

背景技术：

电动车辆即将成为设置有内燃发动机的车辆的普遍替换物。电动车辆的动力系统与常规车辆的差异主要在于：电动车辆不是装备有内燃发动机和齿轮箱，而是装备有操作地连接于车辆驱动轮的一个或多个电动机和通常用于存储电能的电池组。

本发明涉及通过车辆框架结构支撑的电动机，而不涉及并入驱动轮的轮毂的轮内(in-wheel)电机。

电动力传动系统针对用于电动车辆的车身框架结构的设计提供了若干可能性和挑战。一个示例问题是如何设置用于驱动小客车前轮的电动机，即如何在小客车通常被称为发动乘员室的前部内设置电动机。

jp2012041009公开了用于在车辆后部处支撑电动机的设备，其中电动机支承构件连接于左、右侧架和后横梁。该类型的设备可能适用车辆后部，但前部内的情况是不同的，主要由于前部内框架结构出于安全性的原因与后部相比设计差别很大。

例如，为了在正面撞击时吸收撞击能量，侧梁典型地被构造为通过弯曲、弯折等变形。jp2012041009的设备不适于侧梁变形或处理正面撞击能量。

用于在发动乘员室内支撑内燃发动机的常规设备适于正面碰撞的情况，例如通过在碰撞时将发动机从框架结构侧梁断开和分离的发动机支架。然而，电动机通常比常规发动机小得多，因此不能使用相同类型的发动机支架。可能开发和使用非常大的易碎的发动机/电动机支架，但这可能导致复杂和昂贵的设计。

需要如何在电动车辆内设置电动机、特别是如何在小客车前部内设置电动机的方案。

技术实现要素：

本发明涉及一种车辆，包括：操作地连接于车辆的至少一个驱动轮的电动机；框架结构，包括沿车辆相对侧在纵向上延伸的第一和第二侧梁以及在车辆的横向上延伸且连接于第一和第二侧梁的至少一个横梁，其中电动机由框架结构支撑。

本发明的特征在于：电动机设置在车辆的与车辆的一对前轮关联的前部内，其中每一侧梁至少沿其可变形部段被构造为当被超过阈值的纵向力挤压时例如在车辆受到足够大能量的正面撞击的情形下通过向内或向外横向的弯曲而变形，其中第一横梁在第一与第二侧梁之间在其所述可变形部段处延伸，其中电动机被第一横梁支撑，其中第一横梁经由安装设备安装于所述侧梁中的至少一个，所述安装设备包括沿相对于车辆横向呈相当大角度优选约90°的方向延伸的细长形的紧固元件，其中紧固元件贯穿横梁内的第一孔和相应侧梁内的第二孔，其中第一和第二孔中的至少一个至少沿横向比紧固元件的直径显著更大/更宽以允许侧梁至少初始弯曲变形而不将紧固元件压在更大/更宽孔的边缘上。

为允许该初始弯曲形变即允许侧梁相对于横梁在横向上移动，因而通过令至少一个孔的开口显著大于/宽于紧固元件的直径以在紧固元件与孔(如果有的话可能是开口槽)边缘之间提供空间。

在该类型的常规安装设备中，即螺栓或类似的紧固元件贯穿待安装在一起的两个独立部件中的孔时，孔和螺栓具有大致相同的直径(孔略大以便轴向插入螺栓)。当部件沿螺栓和孔的径向被拉开或推在一起时，通过安装设备内的摩擦力(例如常常通过调整螺栓的张紧来调整摩擦力水平)部分地防止部件相对移动，但通过螺栓/紧固元件按压在一个或两个孔的边缘上来更稳固地防止该相对移动。因而通过部件的(和螺栓的)材料防止径向移动。

如果这种常规安装设备用于将横梁安装于侧梁，则在正面撞击时它会防止侧梁沿横向恰当地变形/弯曲。横梁将在侧梁之间形成刚固(stiff)连接并使侧梁牢固。

通过令第一和第二孔中至少一个显著大于或宽于紧固元件沿横向的直径，有可能令侧梁的弯曲形变持续一定的起始时间/距离而不将紧固元件按压在该更大孔的任何边缘上。在该初始弯曲步骤期间，仅仅需要克服安装设备的摩擦力就能实现横梁与侧梁之间沿横向的相对移动。通过选择螺栓/紧固元件的适当张紧和/或通过利用适当的衬套、垫圈等，能够相应地调整摩擦力。摩擦力当然应该大到足以防止车辆正常运行期间的移动。

本发明设计的主要优点在于：在初始弯曲形变期间，允许侧梁获得相当大的速度和动量(即使该初始阶段可能仅持续若干毫秒)，这意味着更容易控制进一步的弯曲形变和撞击能量吸收。例如，横梁或侧梁的一些部分可被设计成当受到由于侧梁已启动的弯曲移动的速度和动量所致的力时坍塌。

如果不允许通过仅克服摩擦力就触发侧梁的弯曲运动以便获得相当大的速度和动量——在常规安装设备中如此，那么就非常难恰当地设计出考虑到侧梁适当弯曲形变的可坍塌部分。这将需要弱化第一或第二孔周围的材料，这可能危及整个结构的强度。

确切地哪些孔应当被制造的更大以及孔应当在紧固元件的外侧还是内侧或是两侧(横向)上延伸，这取决于框架结构、侧梁、横梁等等的特定设计。进一步地，侧梁可被构造为在特定的位置/弯曲线处沿不同的方向弯曲。例如，侧梁可意图在第一弯曲线处向内弯曲、在第二弯曲线处向外弯曲以及可能在第三弯曲线处再次向内弯曲。这种侧梁因而可能变形为z形或类似形状。因此，孔主要应该在紧固元件的外侧还是内侧上被制造的更大/更宽也取决于紧固元件相对于侧梁期望弯曲线的位置；孔可适于向外或向内弯曲，或二者皆可。

作为示例，侧梁可通过竖直延伸并向下插入穿过侧梁中的孔的螺栓形式的紧固元件定位在横梁的顶部上并通过横梁中的孔中的螺纹拧紧。在这种情况下被制造的更大的孔是侧梁中的孔(因为横梁中的孔具有将紧固元件保持到位的螺纹)。如果紧固元件被放置在其中侧梁被构造为向外弯曲的弯曲线处即沿远离横梁的方向(因而远离车辆的纵向中心线)，则侧梁内的孔应当(至少)在孔的内侧上(朝向横梁/中心线)被制造的更大/更宽。这就允许侧梁启动向外方向的弯曲形变。侧梁中的孔可形成在向内方向上开口即朝向车辆中心线开口的槽，从而允许紧固元件自侧梁完全松开而无安装设备或其它部分的任何特定或预期的破裂。

如果上述示例中的紧固元件被放置在其中侧梁被构造为向内弯曲的弯曲线处即沿朝向横梁的方向(因而朝向车辆的纵向中心线)，则侧梁中的孔应当(至少)在孔的外侧上被制造的更大/更宽。

在另一示例中，紧固元件可被向上插入和拧紧至横梁顶部上侧梁中的螺纹。随后在横梁内制造更大/更宽的孔。在紧固元件的哪侧扩大/拓宽孔取决于侧梁在该位置处意图向外还是向内弯曲。

其它示例包括如下结构，即，在该结构中，横梁在安装设备处设置在侧梁顶部上且紧固元件不拧紧在任何构件内而是用外部螺母拧紧。

放大/拓宽孔的精确最小宽度取决于应用但是在任何情况下都远大于允许紧固元件穿过孔的典型容差。在很多应用中，孔的横向宽度是紧固元件直径的至少两倍。

细长形的紧固元件优选垂直于横向即在竖直/纵向平面内设置以形成具有高强度的安装设备。紧固元件可沿略微偏离竖直/纵向平面的方向延伸。

侧梁之一处的安装设备可包括纵向隔开的第一和第二紧固元件以及相应的第一和第二组孔。这些安装子设备每个的设计可能不同。例如，紧固元件之一可定位在被构造为侧梁向外弯曲的弯曲线处，并且另一个可定位在被构造为向内弯曲的弯曲线处。安装设备当然也可包括更多的紧固元件和/或安装部件。第二或其它纵向紧固元件可定位在距其中侧梁不意图弯曲的任何弯曲线一定距离处。

电动机优选设置在第一横梁的下侧上。除电动机之外，第一横梁可能支撑操作地连接于电动机的传动装置。

在本发明的一个实施例中，在第一横梁与第一和第二侧梁之间设置弹性材料以便消除或减少振动的传递。电动机和连接于电动机的任何传动单元(transmissionunit)产生的振动可能在车辆乘员室内生成噪音。在第一横梁与侧梁之间设置弹性材料以防止部件之间直接接触就可能消除或减少这种噪音的生成。

在本发明的一个实施例中，细长形的紧固元件设置有螺栓头。紧固元件因此可以是常规螺栓。可选地，它可为铆钉或类似物。

在本发明的一个实施例中，安装设备设置有由弹性材料制成的衬套设备，其中衬套设备包括环向设置在紧固元件周围的第一和第二环形部分，其中第一环形部分设置在螺栓头与侧梁或第一横梁之间，并且其中第二环形部分设置在侧梁与第一横梁之间。

用于分配压力或将物件保持到位的其它部分例如垫圈或嵌入件可设置在螺栓头与侧梁/第一横梁之间(无论哪个部件都定位为最接近螺栓头)以及侧梁与第一横梁之间。

如此设置第一和第二衬套部分的优点在于防止在第一横梁与侧梁之间传递振动。

该设备的其它效果在于侧梁或第一横梁之一的孔的边缘可被夹紧在第一与第二衬套部分之间(第一与第二衬套部分又被夹紧在螺栓头与构件之一之间)。与金属夹紧在金属上的情形相比，这能用于降低侧梁与第一横梁之间的摩擦，对于金属夹紧在金属上的情形，其导致允许启动弯曲形变的过高摩擦力，即用于相对于第一横梁横向移动侧梁的过高摩擦力。

在本发明的一个实施例中，衬套设备包括在第一与第二环形部分之间轴向延伸且连接第一与第二环形部分的第三环形部分，优选第一、第二和第三环形部分形成一一体的环形单元。这种衬套设备提供了改进的隔振并且在制造期间易于操纵一体的单个单元。

在本发明的一个实施例中，衬套设备的第一和第二环形部分沿紧固元件的径向向外伸出以便沿着和围绕第三环形部分形成凹陷。优选地，第一或第二孔的边缘一侧适于沿着和部分围绕衬套设备的第三环形部分装配在凹陷内。如果孔是细长形，则紧固元件和衬套设备能被定位在细长形孔的一端处同时孔的边缘在衬套设备侧上装配在凹陷内(另一侧面向细长形孔中的空的空间)。

在本发明的一个实施例中，细长形的紧固元件贯穿侧梁内的孔并且固定在第一横梁的孔内。优选地，侧梁内的孔沿横向显著大于/宽于紧固元件的直径。优选地，侧梁内的孔在紧固件的内侧处更大/更宽。

这在一些应用中是优选结构并且允许侧梁向外弯曲。

在本发明的一个实施例中，更大/更宽的孔提供了细长形的紧固元件的横向内侧和/或外侧的空间，其中当侧梁相对于横梁沿横向移动时所述空间适于接收安装设备的一部分。这是如上所述扩大/拓宽孔的结果。形成的空间不一定是空的而是可能包含可压缩材料(即泡沫或允许紧固元件占据大部分空间的其它易压缩材料；适于吸收振动和形成上述衬套的弹性材料不是“易压缩的”)。

在环形衬套或类似物在放大/拓宽孔处围绕细长形的紧固元件且当其沿椭圆形或者拓宽孔移动时追随紧固元件的情形下，孔的宽度即细长形的紧固元件的横向内侧和/或外侧提供的空间的尺寸可能需要适于考虑到紧固元件和衬套的总直径。

在本发明的一个实施例中，车辆包括操作地连接于电动机的传动单元，其中传动单元也由第一横梁支撑。这是支撑这种传动单元的有利方式，部分因为横梁能适于完成该任务，部分因为也能消除或减少来自传动单元的任何振动。

在本发明的一个实施例中，电动机操作地连接于至少一个前轮、优选连接于两个前轮。

在本发明的一个实施例中，车辆是包括乘员室的小客车，其中第一横梁位于乘员室的前部。

附图说明

下面对本发明的描述参照以下附图，其中；

图1以示意性视图示出根据本发明实施例的包括横梁与侧梁之间连接机构的车辆前部的某些部分。

图2-4以示意性的视图示出图1的横梁-侧梁连接机构之一以及指示在正面撞击时侧梁弯曲顺序的放大视图。

图5以示意性剖面图示出用于将横梁连接于侧梁的安装设备的第一示例。

图6以示意性剖面图示出用于将横梁连接于侧梁的安装设备的第二示例。

具体实施方式

现在将参照图1-6描述本发明。所有附图或多或少地是示意性的并且意图公开原理而非具体设计，其可根据应用而不同。

图1示出小客车1的前部的俯视图。乘员室(未示出)位于右侧。附图是示意性的并且仅示出前部的少数部分。车辆1具有框架结构，框架结构包括沿车辆1的相对侧纵向延伸的第一和第二侧梁2、3。框架结构进一步包括沿车辆1的横向延伸且连接于第一和第二侧梁2、3的第一和第二横梁4、5。第二横梁5设置在框架结构的正前方处并且被称为保险杠(也称缓冲梁)。

车辆1具有经由驱动工具7a、7b操作地连接于前驱动轮8a、8b以便推进车辆1的电动机6。电动机6被第一横梁4的下侧支撑且设置在第一横梁4的下侧上。

每一侧梁2、3具有沿纵向呈一定延伸的特定可变形部段。沿着该可变形部段，每个侧梁2、3被构造为当被超过阈值的纵向力挤压时例如在车辆1受到足够大能量的正面撞击的情形下通过在预定弯曲线处向内或向外横向弯曲而变形。在特定的弯曲线处，侧梁2、3意图向外弯曲，在另一个弯曲线处侧梁2、3意图向内弯曲。可变形部段的目的是在(正面)撞击的情形下吸收撞击能量。已知的弯曲形变结构就是这样。

可变形部段位于车辆的与前轮8a、8b等相同的纵向区域内(并且在该示例中如图3-4所示稍微向后延伸)。第一横梁4因此在第一与第二侧梁2、3之间延伸且在其可变形部段处连接于第一和第二侧梁。

第一横梁4经由第一和第二安装设备10、11分别安装于第一和第二侧梁2、3。每一个安装设备10、11包括螺栓12、13形式的第一和第二细长紧固元件，其沿竖直方向延伸从而相对于车辆1的横向呈90°左右的角度。图1-4仅示出螺栓12、13的螺栓头。

两个安装设备10、11在该示例中是相同(但镜像对称)的。第一和第二螺栓12、13形成两个独立安装子设备的一部分，其结构大体类似但如前所述可根据弯曲线位置等而在特定设计方面不同。在下文中，焦点放在第一螺栓12即第一安装子设备上。假设侧梁2、3在第二螺栓13处不弯曲。

第一螺栓12、12'、12″贯穿第一横梁4内的第一孔15、15'和相应侧梁内的第二孔16、16'、16″(参见图5-6)。在此处示出的示例中，第一孔15、15'具有对应于第一螺栓12、12'、12″的直径，参见图5-6并且进一步如下所述。第一螺栓12、12'、12″相对于第一横梁4固定。

相反地，第二孔16、16'、16″在该示例中是沿横向细长的并且基本上大于/宽于第一螺栓12、12'、12″的直径以至少允许侧梁2的初始弯曲变形而不将第一螺栓12、12'、12″压在更大/更宽的第二孔16、16'、16″的边缘上。

图2-4示出图1的第一横梁4与第一侧梁2之间连接机构的放大视图，按顺序示意性地示出在正面撞击时侧梁2如何弯曲以及安装设备10怎样主要作用。细长的第二孔16如图2-4所示。

此处不关注包括第二螺栓13的第二安装子设备。在真实的情形下，当然会发生涉及第二螺栓13的某些变形，但这对第一螺栓12处结构的主要性能没有特别的影响。

如图2所示，第一螺栓1设置在由箭头18表示的弯曲线处，其中侧梁2被构造为当在正面撞击情形下被挤压时远离车辆1的纵向中心线向外弯曲。螺栓12位于孔16内其正常位置，即横向细长孔16的外边缘处。

在图3中，侧梁2已经沿向外方向开始其弯曲变形，即侧梁2已经相对于第一横梁4因而相对于固定于第一横梁4的螺栓12侧向向外移动。已经克服了安装设备的摩擦并且现在螺栓位于横向细长孔16的内边缘处。在这一点处，涉及弯曲变形的部分已经获得了相当大的速度和动量。

图4示出变形过程的下一个阶段，其中力已经变得足以断裂框架结构的部分并且将侧梁2与第一横梁4分离。这由第一横梁4中的裂口20所示。现在侧梁2能够在弯曲线18处自由继续其变形。这仅为示意性示例并且当然可能设计系统使得当受到发展的力时其它部分断裂或坍塌。

图5和6以示意性的截面侧视图示出用于将第一横梁4连接于侧梁2的安装设备的第一和第二示例。两个示例与图2-4所示的一致，即螺栓12'、12”被固定于第一横梁4，更大/更宽的孔设置在侧梁2内，侧梁2意图如箭头18所示向外弯曲(远离相对于图5和6位于右侧某处的另一侧梁3)。

如图5所示，带有螺栓头的螺栓12'贯穿孔16'和15并且通过螺母14紧固在第一横梁4的下侧处。如图5所示，在螺栓12'的一侧(图5中的右侧)设置空间允许侧梁2相对于横梁4朝向图5中的左侧移动而不将螺栓12'压靠在侧梁2中的孔16'的任何边缘上。对于该相对运动，必须超过安装设备中的仅一个摩擦阈值。

图6所示的示例原理上类似于图5所示的示例。一个差异在于螺栓12"通过旋入第一横梁4被固定。另一个差异在于安装设备包括由弹性材料制成的衬套设备21。

衬套设备21在这种情况下形成周向围绕螺栓12"的单个环形一体单元。衬套设备21包括设置在螺栓头与这种情况下侧梁2的上侧之间的第一部分21a以及这种情况下设置在侧梁2下侧与第一横梁4上侧之间的第二部分21b。侧梁2——更具体地——侧梁2接近于孔16"左边缘的部分被夹紧在衬套设备21的第一与第二部分21a、21b之间。

衬套设备进一步包括在第一和第二环形部分21a、21b之间延伸且连接第一和第二环形部分的第三环形部分21c。第一和第二环形部分21a、21b沿螺栓12"的径向向外伸出以便沿第三环形部分21c围绕其形成凹陷。侧梁2中的孔16"的边缘的一侧适于沿衬套设备21的第三环形部分21c部分围绕其装配在凹陷内。

衬套设备21消除或减少从第一横梁4传至侧梁2的振动。电动机6和耦合于电动机的任何传动装置能够产生振动，若振动传至第一横梁4并进一步传至侧梁2和其余框架结构则可能在乘员室内产生烦扰的噪音。

衬套设备21对于在安装设备中产生合理水平的摩擦力也是有帮助的；摩擦力不太高使得第一横梁4能锁定侧梁2并且防止其初始的横向弯曲运动，并且不太低使得在车辆的正常运行期间侧梁2可相对于第一横梁4移动。从图6和上述信息可以理解，在初始弯曲形变期间侧梁2放置在衬套设备21的第一与第二环形部分21a、21b之间的衬套凹陷内。参照图6，侧梁移动/滑动至左侧以便孔16"中的空间变得处于螺栓12″的左侧上。在该移动期间在安装设备处(金属)侧梁2与(金属)第一横梁4之间没有直接接触。

图6中的孔16″在纵向上比图5中的孔16'略大从而适配在紧固元件12″和衬套21的第三部分21c周围。图6中的孔16″可以比图5中的孔16'更宽从而为紧固元件12″和衬套21的(第三部分21c)提供更多空间。

如果所有部件由金属制成并且螺母14被紧紧地紧固则图5所示的示例可能呈现过高的摩擦。进一步地，该主要示例缺乏振动隔离。

图6所示的安装设备可在螺栓头下面设置有垫圈和/或设有用于在螺栓12″周围提供一些游隙(play)的内环形形嵌入件(衬套21的径向内侧)，从而提供在制造期间将螺栓12″装配到孔15'内的一些容差。这种嵌入件可在上端处设置有凸缘，其能抵靠在衬套设备21的第一环形部分21a上以便将嵌入件夹持到位。这种凸缘也可作为垫圈。

作为图5和6所示的可选方案，螺栓12'、12″可被放置为更接近开口16'、16″的中心位置，即在螺栓的两侧上均可能有自由空间以提供沿两个方向的弯曲形变。

进一步的可选方案是孔16'、16″一直开放至其设置其上的部件的端部，从而仅需要克服安装设备中的摩擦就能将侧梁2从第一横梁4完全分离。

本发明不受到如上所述实施例的限制，而是可在权利要求的范围内以多种方式改进。