专利名称：用于商用车车架的结构接头和形成有结构接头的车架的制作方法
技术领域：
本发明涉及诸如商用卡车车架等的车架，更具体地，涉及一种用于车架构件的接 头和包括这种接头的模块化车架组件。
背景技术：
典型的重型卡车车架包括通过横向构件联结的两个伸长的车架梁，从而形成大致 矩形结构。包括保险杠、发动机、变速器以及前后车桥和悬架的其它部件安装到车架上或由 车架支承。有利的是设计和制造包括多个结构分段或结构单元的商用车车架，每个结构分段 或结构单元均针对赋予商用车车架的载荷需求或维护需求而设计。这种解决方案允许对组 装和维护进行改进，包括使用模块化车架单元，该模块化车架单元可以在其它地点进行组 装并作为一个单元送到组装线上。另外，分段式解决方案允许重新设计车架来减轻重量，这 能够增加车辆的燃料里程。此外，可以选择具有各种材料和材料属性(例如，刚度、重量) 的车架分段，各个分段沿着车架的长度布置，以实现适当的质量、强度和耐久性的组合。车架中的每个车架分段、单元或模块需要与另一个分段、单元或模块连接的至少 一个结构联接部或结构接头。为了能够成功，该联接部在接头完整性和耐久性方面必须结 构可靠。出于制造效率和售后维护性考虑，如果该联接接头容易组装和拆卸，则是有利的。典型地，通过铆钉、焊接或者螺栓和螺母来组装商用车车架中的结构接头联接面。 铆钉和焊接通常被认为是“永久性”结构接头，因为这种接头的拆卸需要巨大的工作量，且 通常在一定程度上对接头和/或紧固件系统造成损坏。关于在非常高的载荷条件下的结构 联接接头，本行业普遍更喜欢铆钉。另一方面，可以在不损害车架构件或紧固件的情况下拆 下的螺栓和螺母不被认为是永久性的，这在维护、修理以及将卡车车架从一种用途转为另 一种用途方面是有利的。然而，通常认为螺栓和螺母不如铆钉可靠。
发明内容
本发明提供了如下一种系统，它用于以高度可靠的方式联结车架的构件，同时也 提供了容易地拆卸接头的能力。本发明的特征是形成或设置在车架部件的配合表面上的联 接系统。该联接系统包括配合表面，这些配合表面成形为相互接合，以抵抗在零件的配合表 面处的直线剪力和扭转剪力。根据本发明实施例的、用于车辆中的车架构件的可释放结构接头包括第一车架 构件，该第一车架构件具有第一波纹状联接表面；第二车架构件，该第二车架构件具有与第 一车架构件的波纹状联接表面互补的第二波纹状联接表面；以及多个可释放紧固件，所述 多个可释放紧固件用于将第二车架构件以可释放方式紧固到联接板，其中，所述波纹状联 接表面相互接合以抵抗直线剪力和扭转剪力。根据本发明，第一车架构件的波纹状联接表面和第二车架构件的波纹状联接表面每个均包括多个凸部和凹部。这些凸部和凹部可以形成为表面中的凸起和凹坑，或者形成 为凸脊和凹槽，或者形成为其它的互补接合形状。根据一个实施例，第一车架构件的波纹状联接表面和第二车架构件的波纹状联接 表面每个均包括至少一个凸脊和至少一个凹槽，每个波纹状联接表面上的至少一个凸脊与 另一个波纹状联接表面上的至少一个凹槽对准。更优选地，这些波纹状联接表面每个均包 括多个平行的凸脊和凹槽。第一车架构件的波纹状联接表面和第二车架构件的波纹状联接表面每个均具有 纵向方向，且可以包括相对于该纵向方向倾斜定向的至少一对、优选为多对的凸脊和凹槽。第一车架构件的波纹状联接表面和第二车架构件的波纹状联接表面每个均可以 包括至少一个纵向指向的凸脊和凹槽以及至少一个倾斜定向的凸脊和凹槽。根据本发明的另一方面，联接板的波纹状联接表面和第二车架构件的波纹状联接 表面由具有不同硬度值的不同材料形成。根据本发明的又一方面，一个波纹状联接表面形成在永久安装到车架构件的板 上。根据另一实施例，第一车架构件的波纹状联接表面和第二车架构件的波纹状联接 表面每个均包括同心布置的凹槽和凸脊以及多个直线布置的凹槽和凸脊。根据本发明，具有可释放结构接头的卡车车架包括第一车架构件；安装到第一 车架构件处的联接板，该联接板的联接表面呈波纹状地设有多个凸部和凹部；安装到第一 车架构件上的第二车架构件，所述第二车架构件的联接表面呈波纹状地设有与联接板的联 接表面的所述多个凸部和凹部互补的多个凸部和凹部；以及多个可释放紧固件，所述多个 可释放紧固件用于将第二车架构件以可释放方式紧固到所述联接板，其中，所述波纹状联 接表面相互接合，以抵抗直线剪力和扭转剪力。
通过结合附图参考以下详细描述，将更好地理解本发明，在附图中图1是根据现有技术的重型卡车车架的透视图；图2是示出了根据本发明的、附接到具有接头结构的车架上的前端模块的透视截 面图；图3是图2所示的接头结构的分解视图，该接头结构将发动机支承件连接到前端 结构；图4是根据本发明的第二接头结构的分解视图，该第二接头结构通过联接板将前 端模块连接到车架梁；图5是图3所示的接头结构的、从相反侧观察到的分解视图；图6是根据本发明另一实施例的接头结构的联接板的正视图；并且图7是根据本发明又一实施例的接头结构的联接板的正视图。
具体实施例方式在图1中以透视图示出了重型卡车的常规车架1。车架1由通过横向构件4(图中 示出了三个横向构件)和末端横向构件6联结的两个车架梁2、3形成，从而形成刚性的承重结构。车架梁2、3是伸长的U形构件，通常由钢板形成。图1所示的车架1具有前端部 7，在该前端部7处，所述车架梁弯曲地叉开，从而扩大了这些车架梁之间的空间，以容纳车 辆发动机。车架1旨在支承直接或间接安装到车架上的多个部件。发动机托架组件(图1中 未示出)安装在前端部7处且跨在车架梁2、3之间。前保险杠组件也可以安装到这些车架 梁的前端部。另外，这些车架梁的前端部也可以支承散热器安装组件。车架也对车桥和悬 架、驾驶室、以及牵引车型卡车中的第五轮进行支承。如果将车架自身重新设计为如下这种部件模块就会很方便所述部件模块可以根 据所期望的卡车最终用途来按需选择，且可以容易地送到组装线或组装地点并安装到车架 上。例如，较长的拖运卡车车架具有与混凝土卡车或自卸卡车不同的车架需求，并且，如果 将车架分解为多个部件或模块，则对于所有卡车或一些卡车来说，某些车架部件可以是通 用的，从而能够开发出模块化车架系统。此外，对于可能需要更换或修理的部件，如果具有可靠但可移除的接头系统以将 这些部件联结到车架，将会很方便。例如，前保险杠在碰撞之后可能需要更换。图2以透视截面图示出了具有车架梁12、13的车架，与图1的车架梁2、3类似，车 架梁12、13形成为伸长的U形通道。车架梁12、13沿着车架的纵向方向平行布置。根据本 发明，前端组件20在车架梁12、13的前端部处安装到车架，该前端组件20构造有车架臂 22,24和发动机支承构件26，以支承发动机。本发明提供了用于车架部件的可靠接头，并且，如果需要修理或更换，该可靠接头 可以移除。前端组件20包括车架臂22J4和发动机支承构件沈。发动机支承构件沈通 过接头组件30 (在图3中更详细地示出)连接到车架臂22、24，且横跨在两个车架臂之间。 车架臂22J4通过接头组件32连接到车架构件12、13，这在图4和图5中更详细地示出。车架臂22J4被构造为向车架构件12、13的前方延伸。车架臂22J4每个均包括 连接到各车架构件12、13的联接部40、41 ；向联接部40、41前方延伸的纵向延伸体42、43 ； 以及向下悬伸且横向成角度的支腿44、45，该支腿44、45连接到发动机支承构件26。发动机支承构件沈包括托架50，以支承发动机。凸缘5254横向延伸且从托架 50的相反端向上成角度。凸缘52、54与车架臂22、24的支腿44、45连接。转到图3，示出了将发动机支承构件沈连接到车架臂22的接头30的分解视图。 应当理解的是，将发动机支承构件沈的相反的凸缘M连接到车架臂M的接头是所述接头 30的镜像。接头30包括第一波纹状联接表面34，该第一波纹状联接表面34设置在从车架 臂22向下悬伸的支腿44上。第二波纹状联接表面56设置在发动机支承构件沈的凸缘52 上。根据本发明，波纹状联接表面34、56每个均成形为具有多个凸部和凹部，这些凸 部和凹部布置成在所述波纹状联接表面组装以形成接头30时配合且相互接合。在图3所 示的接头30中，波纹状联接表面34、56被实施为多个平行凹槽和凸脊。所述波纹状联接 表面是互补的，即，在第一联接表面34具有凸部的位置处，第二联接表面具有凹部，反之亦 然。在配合时，这些联接表面的凸部及凹部的相互接合可以抵抗在配合表面处的直线剪力 和扭转剪力。这些相互接合的表面可以抵抗相对的直线滑动和相对的旋转滑动。根据本发 明的另一方面，构成接头的所述波纹状联接表面每个均可以由具有不同硬度值的不同材料形成，从而允许一个表面在与配合表面接合时产生某些变形。在图示的实例中，凸部和凹部形成为与车架的横向方向对准的凸脊和凹槽。有 利地，这种布置结构可以抵抗沿纵向方向的剪力(抵抗该发动机支承构件沈沿前后方 向的移位)。另外，这种布置结构还可以更好地抵抗促使凸缘52相对于车架臂22的支 腿44旋转的力(抵抗该发动机支承构件沈的相对枢转以及随之产生的车架梁平行移动 (paralleling))，这可能发生在车辆转弯或转向运动时。抵抗该车架平行移动有利地增加 了车辆的侧倾阻力。相配合的凸缘52和支腿44通过多个螺栓46和螺母48紧固，这些螺栓46和螺母 48延伸穿过设置在所述凸缘和支腿中的对准的孔。现在转到图4，示出了在臂22和车架梁12之间的接头32的分解视图。接头32包 括设置在车架梁12上的第一波纹状联接表面60以及设置在车架臂22的联接部40上的第 二波纹状联接表面62 (在图5中示出)。与图3的波纹状联接表面34、56类似，第一波纹 状联接表面60和第二波纹状联接表面62均形成有凸部和凹部。在图示的实施例中，波纹 状联接表面60包括沿纵向方向延伸且在表面60的顶部、中央部和底部处成组地布置的凹 槽和凸脊，且包括在顶部及中央部的凹槽和凸脊之间以及在底部及中央部的凹槽和凸脊之 间、倾斜定向地成组布置的凹槽和凸脊。凸部和凹部的这种组合有助于抵抗沿纵向方向和 竖直方向的直线剪力，且可以抵抗所述联接表面的相对旋转。参考图5，可以看到，车架臂 22上的波纹状联接表面62以互补方式形成，从而具有用于对设置在车架构件12上的波纹 状联接表面60的凸脊进行接纳的凹槽，且具有用于对波纹状联接表面60的凹槽进行接纳 的凸脊。这种布置结构也便于在组装期间使接头构件对准和配合。因为第一车架构件12由其上可能难以形成凹部和凸部的、相对薄的金属板制成， 所以波纹状联接表面60形成在安装于第一车架构件12的联接板64上。如图所示，联接板 64可以通过铆钉70安装到车架构件12。替代地，联接板64可以通过螺栓和螺母、焊接、粘 附或其他合适的永久或半永久性紧固系统来安装。在联接板64中设置有多个孔72并在第 一车架构件12中设置有与第一多个孔72对准的第二多个孔74，以用于所示的铆钉。在车 架构件12和联接板64中还设置有另外的孔，以用于组装接头构件，下文将对此进行描述。在图示的实施例中，车架构件22形成为铸造构件，替代地，也可以形成为锻造构 件，以允许第二波纹状联接表面62直接形成在第二车架构件22上。然而，如果相配合的另 一车架构件也是相对薄的构件，则可以设置有第二联接板。图5所示的联接部40的联接表面62包括沿车架的纵向方向定向的、彼此间隔开 的成组的凹槽和凸脊；以及多个倾斜地定向的凸脊和凹槽，所述凸脊及凹槽与联接板64的 联接表面60的凹槽及凸脊互补。如上所述，当组装该接头32时，联接板64例如通过铆钉70固定到车架构件12。 第二车架构件22放置成使得第二波纹状联接表面62与第一波纹状联接表面60配合接触， 从而使这些表面相互接合。多个紧固件、例如螺栓80定位在第二车架构件22、联接板64和 第一车架构件12各自的对准的孔中，且利用相应的多个螺母82固定。参考图4，对于前端组件20到车架梁12、13的安装来说，方便的是，在车架梁12、 13的端部中相对于纵向方向形成一定的偏离角度Φ并在车架构件22、24中相对于纵向方 向形成相应的偏离角度β。这允许前端组件20接近车架梁12、13，且仅在完全对准时才使这些接头部件定位成完全接触。已结合图3、图4和图5例示并描述了波纹状联接表面的实 施例。对于凹槽和凸脊来说，相对于剪力预计会作用在接头上的方向垂直或至少倾斜的定 向被认为是有效的。也可以使用其它形式的凸部和凹部。图6示出了可替代的波纹状联接 表面60a，为方便起见，将其图示在联接板6 上。根据此实施例，在表面60a上形成有圆形 或非圆形的、多个同心凹槽和凸脊84(如图所示)。这些同心凹槽和凸脊可以是一组或布置 成多组。在图7中示出了联接板64b上的、波纹状联接表面60b的另一个实施例，且该波纹 状联接表面60b —体地形成有与图4所示的联接表面60的凹槽及凸脊类似的凹槽和凸脊。 在此实施例中，在联接表面60b上形成有多个凸起和腔体88。已经结合安装于前端车架组件的发动机支承件和安装于常规车架梁12的前端组 件描述了根据本发明的结构接头。然而，如本领域普通技术人员将会理解的，本发明的接头 能够适用于联结其它车架构件或部件。如也将理解的，在不偏离如所附权利要求限定的本 发明范围的情况下，可以进行等价替换。
权利要求
1.一种用于车辆中的车架构件的结构接头，包括第一车架构件，所述第一车架构件具有第一波纹状联接表面；第二车架构件，所述第二车架构件具有第二波纹状联接表面，所述第二波纹状联接表 面以互补方式成形以与所述第一车架构件的所述波纹状联接表面相互接合；以及多个紧固件，所述多个紧固件用于将所述第二车架构件紧固到联接板，其中，相互接合 的所述波纹状联接表面抵抗直线剪力和扭转剪力。
2.根据权利要求1所述的结构接头，其中，所述第一车架构件的波纹状联接表面和所 述第二车架构件的波纹状联接表面每个均包括多个凸部和凹部。
3.根据权利要求1所述的结构接头，其中，所述第一车架构件的波纹状联接表面和所 述第二车架构件的波纹状联接表面每个均包括至少一个凸脊和至少一个凹槽，每个波纹状 联接表面上的所述至少一个凸脊与另一个波纹状联接表面上的所述至少一个凹槽对准。
4.根据权利要求3所述的结构接头，其中，所述第一车架构件的波纹状联接表面和所 述第二车架构件的波纹状联接表面每个均进一步包括相对于所述至少一个凸脊和至少一 个凹槽倾斜的至少一个第二凸脊和凹槽。
5.根据权利要求1所述的结构接头，其中，所述第一车架构件的波纹状联接表面和所 述第二车架构件的波纹状联接表面每个均具有纵向方向，并且包括多个相对于所述纵向方 向倾斜定向的多个凸脊和凹槽。
6.根据权利要求1所述的结构接头，其中，所述联接板中的一个联接板的波纹状联接 表面和所述第二车架构件的波纹状联接表面由具有不同硬度值的不同材料形成。
7.根据权利要求1所述的结构接头，其中，所述第一波纹状联接表面形成在安装于所 述第一车架构件的板上。
8.根据权利要求1所述的结构接头，其中，所述第一车架构件的波纹状联接表面和所 述第二车架构件的波纹状联接表面每个均包括同心布置的凹槽和凸脊。
9.一种用于车辆中的车架构件的结构接头，包括联接板，所述联接板能够安装到第一车架构件，所述联接板具有波纹状联接表面；第二车架构件，所述第二车架构件具有与所述联接板的波纹状联接表面互补的波纹状 联接表面，以与所述联接板的波纹状联接表面接合；以及多个可释放紧固件，所述多个可释放紧固件用于将所述第二车架构件以可释放方式紧 固到所述联接板，其中，所述波纹状联接表面相互接合，以抵抗直线剪力和扭转剪力。
10.根据权利要求9所述的结构接头，其中，所述联接板的波纹状联接表面和所述第二 车架构件的波纹状联接表面每个均包括多个凸脊和凹槽。
11.根据权利要求10所述的结构接头，其中，所述联接板的波纹状联接表面和所述第 二车架构件的波纹状联接表面还包括相对于所述多个凸脊和凹槽倾斜定向的第二多个凸 脊和凹槽。
12.根据权利要求10所述的结构接头，其中，所述多个凸脊和凹槽沿着车架的纵向方 向定向，所述接头组装在所述车架上。
13.根据权利要求9所述的结构接头，其中，所述联接板中的一个联接板的波纹状联接 表面和所述第二车架构件的波纹状联接表面由具有不同硬度值的不同材料形成。
14.根据权利要求9所述的结构接头，其中，所述第一车架构件的波纹状联接表面和所述第二车架构件的波纹状联接表面每个均包括多个凸部和凹部。
15.根据权利要求9所述的结构接头，其中，所述第一车架构件的波纹状联接表面和所 述第二车架构件的波纹状联接表面每个均包括同心布置的凹槽和凸脊。
16.一种用于具有结构接头的卡车车架的前端组件，包括联接板，所述联接板能够安装到卡车车架的车架梁，所述联接板的联接表面呈波纹状 地设有多个凸部和凹部；车架构件，所述车架构件能够通过所述联接板安装到所述车架梁，所述车架构件的联 接表面呈波纹状地设有与所述联接板的联接表面的所述多个凸部和凹部互补的多个凸部 和凹部；以及多个可释放紧固件，所述多个可释放紧固件将所述车架构件紧固到所述联接板，其中， 所述波纹状联接表面相互接合，以抵抗直线剪力和扭转剪力。
17.根据权利要求16所述的前端组件，还包括安装到所述车架构件的发动机支承构 件，所述发动机支承构件具有联接凸缘，所述联接凸缘的表面呈波纹状地设有多个凸部和 凹部，并且，其中所述车架构件的支腿呈波纹状地设有多个互补地布置的凸部和凹部，在所 述凸缘的波纹状表面和所述支腿的波纹状表面相互接合以抵抗直线剪力和扭转剪力的情 况下，所述凸缘和所述支腿被紧固在一起。
18.根据权利要求16所述的前端组件，还包括第二联接板，所述第二联接板能够安装 到所述卡车车架的第二车架梁，所述第二联接板的联接表面呈波纹状地设有多个凸部和凹 部；第二车架构件，所述第二车架构件能够通过所述第二联接板安装到所述第二车架梁， 所述第二车架构件基本平行于第一车架构件，所述第二车架构件的联接表面呈波纹状地设 有与所述联接板的联接表面的所述多个凸部和凹部互补的多个凸部和凹部；以及多个可释放紧固件，所述多个可释放紧固件将所述车架构件紧固到所述联接板，其中， 所述波纹状联接表面相互接合，以抵抗直线剪力和扭转剪力。
19.根据权利要求18所述的前端组件，还包括安装到所述第一车架构件和所述第二车 架构件的发动机支承构件，所述发动机支承构件具有彼此相反的联接凸缘，每个联接凸缘 均形成呈波纹状地设有多个凸部和凹部的表面，其中，所述第一车架构件和所述第二车架构件每个均具有支腿，所述支腿呈波纹状地 设有多个互补地布置的凸部和凹部，其中，在所述发动机支承构件跨越所述第一车架构件和所述第二车架构件之间的空间 的情况下，所述支腿和所述彼此相反的联接凸缘被紧固在一起，并且其中，分别被紧固的所述凸缘和所述支腿的波纹状表面相互接合，以抵抗直线剪力和 扭转剪力。
全文摘要
卡车牵引车车架中的结构接头包括第一车架构件，该第一车架构件上永久地安装有联接板，该联接板的联接表面呈波纹状地设有多个凸部和凹部，这些凸部和凹部可以是凹槽和凸脊。第二车架构件的联接表面呈波纹状地设有与所述联接板的联接表面的所述多个凸部和凹部互补的多个凸部和凹部。利用将第二车架构件紧固到所述联接板的多个可释放紧固件、在所述联接表面接触的情况下将第二车架构件安装到第一车架构件，其中，上述波纹状联接表面相互接合，以抵抗直线剪力和扭转剪力。
文档编号B62D21/00GK102149591SQ200880131098
公开日2011年8月10日 申请日期2008年9月12日 优先权日2008年9月12日
发明者托马斯·史蒂文·亨特 申请人:沃尔沃集团北美有限公司