用于车辆的框架组件的制作方法

本主题总体上涉及一种两轮或三轮车辆，并且更具体地但非排他地涉及一种用于两轮或者三轮车辆的框架组件。

背景技术：

通常，在具有框架组件的两轮或者三轮车辆中，框架组件在车辆的纵向方向上延伸。框架组件用作车辆的结构构件和承载构件。而且，驱动轮和从动轮由框架组件支撑。在鞍座式骑乘型车辆中，动力单元被安装到框架组件或者低位悬挂到框架组件。通常，车轮通过阻尼构件连接到框架。此外，在具有跨步式部分的车辆中，动力单元通过通常为悬架的阻尼构件可摆动地安装至框架组件。因此，由于动力单元在后部部分上的额外重量，作用在框架组件上的力很大。悬架在阻尼作用在车轮上的力和阻止来自动力单元的力到达框架组件方面起着至关重要的作用。

附图说明

参考附图描述本主题的详细说明。贯穿附图，使用相同的附图标记来指代相同的特征和部件。

图1示出了鞍座式骑乘型车辆。

图2示出了用于两轮车辆的示例性框架组件。

图3示出了安装在两轮车辆的框架组件上的减震器。

图4(a)示出了至少一个加固构件的实施例。

图4(b)示出了减震器安装轴的侧视图。

图4(c)示出了在图4(b)中示出的减震器安装轴的截面图的侧视图。

图5(a)示出了根据本发明的实施例的车辆框架组件的俯视图。

图5(b)和图5(c)示出了安装在加固构件的至少一部分上的减震器安装轴的截面图。

图6(a)和图6(b)分别示出了在没有添加所提出的非锚固凸缘和添加了所提出的非锚固凸缘的情况下，沿着减震器安装轴的应力线流的比较研究。

具体实施方式

通常，在车辆中，框架组件包括前部区域和后部区域。前部区域与车辆的前悬架一起支撑转向组件。前部区域包括主管，该主管提供刚度和强度以承受作用在其上的力。后部区域支撑包括动力单元以及动力系的车辆部件、后轮和与其连接的后悬架。因此，后部区域受到来自后轮通过悬架和来自动力单元的各种作用力。例如，来自道路的撞击(例如颠簸)和来自动力单元的振动也作用在框架组件上。而且，该车辆提供有安装到框架组件的实用和造型部件，以提供实用空间和美观，这些部件将以最小的变化安装。

为此，例如后悬架、安装到框架组件的工具箱的各种车辆部件需要焊接到框架组件的多个加固构件。此外，提供多个加固构件需要多次焊接，这增加了应力集中并且还降低了该局部区域上该特定点处的强度。而且，在附近的多次焊接导致框架组件的尺寸变化，从而影响那里的部件的组装/安装。例如，框架组件的任何尺寸变化都会影响悬架或者工具箱的安装位置。由于例如工具箱或者悬架的部件是具有固定安装点的刚性部件，所以上述变化将导致部件之间的干涉或者间隙。这样，承力点(它们是必不可少的承载点)会受到各种力的作用，并且在承力点处的任何尺寸变化将进一步影响特定点的强度。而且，车辆区域的行驶特性会受到损害，因为变化可能会影响车辆部件的安装定向。例如，尺寸变化可能会影响被安装到车辆的承力点的后悬架的安装。因为悬架的功能特性由于不正确的定向和对齐方式而改变，所以这会影响车辆的行驶特性。此外，悬架安装到框架组件的单个构件。因此，这种变化会影响框架组件的寿命，因为承力点受到力，从而导致由于作用在单个构件上的力而失效。安装在框架上的减震器是非常重要的部分，其设计成在公路上车辆行驶条件下或者在具有预定有效载荷的颠簸或者坑洼中骑行时，在减震器作用期间承受载荷并且提供足够的乘坐舒适性。

在两轮车辆中存在各种类型的减震器安装件的构造。所有构造都设计成提供如上所描述的减震器功能，但是基于车辆要求，其承载能力类型略有不同。第一类型的减震器安装件设计包括减震器和在两侧支撑并且提供固定支撑的安装构件，该固定支撑被设计成主要承受剪切载荷。第二种减震器安装件设计包括在一侧由紧固的安装构件支撑并且在另一侧由安装螺母固定的减震器，该减震器为悬臂类型并且承受较大的弯曲载荷。第三种类型的减震器安装件设计是最常用的一种，其在两端均具有自由支撑。它由减震器和安装构件组成，该安装构件具有位于固定板上的变化的轴区段，固定板在两侧提供支撑。这种安装设计类型既承受弯曲载荷又承受剪切载荷，并且通常用于承受高载荷的车辆。在第三类型的减震器安装件的现有设计中，减震器安装凸台在两侧焊接到框架角撑板。面向框架角撑板内部的一侧以均匀的方式承受载荷，并且有效地分散了载荷。面向框架角撑板焊接外部的一侧在载荷分配上有一定困难，并且因此应力朝向此端集中。主要存在两个薄弱区域。在其中一个区域中，减震器安装轴焊接到框架角撑板，该角撑板由于焊接加热而变硬。另一个薄弱区域是在减震器安装轴上的尖锐过渡区域，在该区域中应力集中较高。这两个薄弱区域在减震器安装轴上彼此非常靠近，这导致具有非常高应力的区域。在疲劳载荷期间，由于压痕和倾斜效应，减震器安装轴可能会在这些区域中因剪切或者脆性裂纹而失效。因此，挑战在于提供一种在最小变化的情况下用于车辆部件的安装的框架组件，并且同时该框架组件应当能够提供结构强度。本主题的目的是提供一种减震器安装区域的改进设计。

本主题涉及通过对减震器安装区域进行的改进来改善框架设计。通过确保应力集中在整个框架结构中均匀分布，可以显著提高承载能力。

根据本发明的实施例，框架组件包括一对后框架。该对后框架倾斜地向后延伸，并且通过至少一个横向构件接合。此外，一对侧框架从所述一对后框架的至少一部分倾斜向下延伸。在所述一对后框架的至少一部分与所述一对侧框架之间附接有至少一个加固构件作为接合装置。根据一个实施例，所述至少一个加固构件被固定地附接，例如，焊接在所述一对后框架的至少一部分与所述一对侧框架之间。

此外，框架组件的后部部分由至少一个后悬架悬置。至少一个后悬架附接在一对后框架的至少一部分与车辆的后轮之间。根据本发明的一个实施例，至少一个后悬架安装到减震器安装轴。减震器安装轴被固定地附接到至少一个加固构件的至少一部分，该至少一个加固构件被附接在所述一对后框架与所述一对侧框架之间。

根据本发明的实施例，减震器安装轴包括具有更广的接触表面的非锚固凸缘区域。与常规的附接部分相比，更广的接触表面提供了用于与框架的至少一部分附接的增加的面积。用于在其间附接的增加的接触表面防止了压痕或者倾斜效应。这种非锚固凸缘改善了在轴的较薄弱区域中的应力流分布。

根据本发明的实施例，减震器安装轴包括变化的区段a、b、c，并且每个区段构造成满足具体功能。安装轴在车辆的左右两侧支撑减震器。特别地，区段a在框架的两侧上焊接到至少一个加固构件，区段b容纳减震器的至少一部分，并且区段c具有螺纹轮廓并且通过圆顶螺母紧固。

此外，减震器安装轴包括非锚固凸缘，以改善薄弱区域。与传统的安装轴相比，非锚固凸缘包括更广的接触表面，从而增加了焊接面积，使得压痕或者倾斜效应减少。添加到分割区段a的非锚固凸缘，即a2，有助于将局部应力区域分割为a1和a2，从而减少在局部区域出现的应力流水平。非锚固凸缘还将焊接凸起和焊接烙印与框架的部分和至少一个加固构件隔离，这进一步改善了远离应力区的焊接并且减轻了压痕和倾斜的效应。

根据本发明的另一个实施例，非锚固凸缘还确保与后座扶手安装支架的最大表面接触，从而免除了用于表面接触的额外垫圈。

如上所述的分割区域a1和a2确保将区段a和区段b的伸出长度被切短，使得由于长度减小而承受更好的轴向载荷和弯矩。

此外，在安装轴上增加了非锚固凸缘区域，这提供了在整个轴的均匀的应力分布，并且使应力线被引导以均匀地远离在安装轴上的通常的应力集中区域而平滑流动。

通常，框架上的减震器安装区域由减震器、安装轴和至少一个加固构件组成。至少一个加固构件焊接到一对后框架和一对侧框架。在至少一个加固构件中的封闭焊接区域需要在减震器安装轴上进行排气，以减轻焊接区域的某些应力。盲孔的添加有助于提供排气并且向至少一个加固构件提供拐角止裂，使得载荷不会直接传递到至少一个加固构件。

选择盲孔的设计，使得k：l与k'：l'之比大约为2：1，其中k是在焊缝之间的轴宽，并且l是盲孔的宽度，并且k'是轴的直径，并且l'是盲孔的直径。此外，盲孔的深度通过冷锻技术而实现，使得不存在内部空隙，并且获得均匀的晶粒结构。

此外，根据本发明的实施例，盲孔被构造为在承受载荷的同时向安装区域提供柔性，并且允许特定区域或者安装轴恢复其原始形状。盲孔的深度(l)大约是焊缝之间的轴的深度(k)的1/2，盲孔的长度(l')是轴长度(k')的1/2。

此外，根据优选实施例，盲孔通过冷锻技术而实现，使得材料中的晶粒沿着应力流线对齐。这也有助于改善负载条件期间的应力流集中，使得减轻在至少一个加固构件上的应力。

应力集中系数kt是确定局部区域的应力的参数。该系数取决于参数，较大直径“d”、较小直径“d”、纵臂高度“h”＝(d-d)/2、过渡半径r和施加到轴的载荷“p”。通过优化上述参数以及d/d和r/d的比率，可以降低应力集中。

根据优选实施例，选择最佳的过渡半径值，以具有最低的应力集中和与配合支架或者垫圈的最大表面接触。半径的改进还有助于减少过渡拐角处的应力集中，并且有助于应力在材料中流动时的流线平滑。从而，修改的设计具有优化的d/d和r/d比率，使得应力集中在过渡半径处减小到最小水平，并且与减震器的表面接触增加到最大水平。

通过有效地改变横截面积，使集中的应力流线更平滑，使得通过改善横截面和减小局部区域中的应力集中系数，可将标称应力和最大应力减小大约三倍。

这种类型的设计确保了在减震器安装区域的负载更好地分配，并且即使在减震器发生故障的情况下，框架也不会破裂或者剪切。

另外，根据本发明的另一个实施例，所提出的减震器安装轴的设计还有助于在车辆使用状态下改善与减震器孔眼和后座扶手支架的表面接触。

此外，根据本发明的另一实施例，所述至少一个加固构件连接并且支撑所述一对后框架和所述一对侧框架，并且还支撑所述减震器安装轴，使得所述至少一个加固构件承受来自减震器和安装轴的负载的一部分。

至少一个加固构件在所述一对后框架和所述一对侧框架的接合处设置有预定的止裂区域。至少一个加固构件的改进，使得会聚点处的焊接损失区域被封闭，并且进一步将压纹扩展到侧部，以使应力流有序地分散并且远离中心。

此外，通过添加非锚固凸缘和盲孔，可显著改善面积惯性矩，该盲孔有助于实现均匀的横截面积并且减少轴的伸出长度。

此外，通过添加非锚固凸缘和盲孔，标称应力随着横截面积的增加而减小。最大应力随着应力集中系数的减小而减小。

在以下描述中将结合附图更详细地描述本主题的这些和其他优点。

图1示出了鞍座式骑乘型车辆100，其是示例性机动车辆，其具有竖直布置的ic发动机101。优选地，ic发动机101是单缸型ic发动机。该两轮车辆包括前轮110、后轮103、框架组件102、燃料箱121和座椅组件105。框架组件102包括头管111、主管(未示出)、下管(未示出)和座椅横档(未示出)。头管111支撑转向轴(未示出)，并且两个伸缩式前悬架114(仅示出一个)通过下部支架(未示出)附接到转向轴。一对伸缩式前叉114被前挡泥板115覆盖，前挡泥板115在转向轴端部处安装至伸缩式前悬架114的下部部分。车把108固定到上部支架(未示出)并且可以向两侧旋转。头灯组件109、遮阳板护罩(未示出)和仪表板(未示出)设置在头管111的上部部分。下管可以位于ic发动机101的前面，并且从头管111倾斜向下延伸。主管位于ic发动机101上方，并且从头管111向后延伸。ic发动机101通过下管安装在前部，并且在主管的后部部分处连接ic发动机101的后部。

燃料箱121安装在主管(未示出)的水平部分上。后摆臂(未示出)连接到框架组件102以竖直地摆动，并且后轮103连接到后摆臂118的后端。通常，后摆臂由后悬架117支撑。尾灯单元(未示出)在两轮车辆的端部布置在座椅组件105的后部。在座椅横档的后部还提供了扶手106。后挡泥板127布置在后轮103上方。

图2示出了用于两轮车辆的示例性框架组件。框架组件102包括头管111、从头管111向下倾斜延伸的主管201。一对后框架202从主管201的至少一部分向后延伸。该对后框架202被一个或多个横向构件206横跨连接。此外，一对侧框架203从该对后框架202的至少一部分向下延伸。该对侧框架203朝向主管201延伸。此外，在该对后框架202与该对侧框架203之间的连接通过至少一个加固构件204被加固。至少一个加固构件被构造成接收减震器安装轴205。至少一个加固构件204和减震器安装轴205安装在该对后框架202的左手侧和右手侧上。

图3示出了安装在用于两轮车辆的框架组件上的减震器。至少一个后减震器117安装在加固构件204的至少一部分上。特别地，减震器安装轴205构造成至少接收至少一个后减震器117的安装部分、孔眼117a。孔眼117a通过一个或多个安装构件117b安装到减震器安装轴205。根据本发明的另一实施例，后座扶手安装件106a的至少一部分也安装到至少一个减震器安装轴205。所提出的减震器安装轴205提供与后座扶手安装件106a对接的最大表面接触，从而消除了用于表面接触的额外垫圈。最大的接触表面还防止了在车辆操纵条件下，例如在运输车辆时或者在紧凑的停车空间中操纵车辆时，后座扶手106的任何变形。此外，孔眼117a和后座扶手安装件106a的共同安装消除了对垫圈的额外需求，并且共同的垫圈可以用于安装两个部件的共同目的。

图4(a)示出了至少一个加固构件的实施例。至少一个加固构件204包括：侧框架安装部分401，被构造为附接到所述一对侧框架(未示出)的至少一部分；以及后框架安装部分402，被构造为附接到所述一对后框架的至少一部分。侧框架安装部分401和后框架安装部分402都是连续的表面，并且分别提供与框架的结合部分的最大对接。这样的加固构件204可以承受最大的载荷并且为安装在其上的车辆部件提供稳定性。此外，至少一个加固构件204包括提供结构稳定性的特征，包括在最大应力集中区域添加材料。特别地，至少一个加固构件包括压纹部分，该压纹部分在构造成接收其他车辆部件的部分的区域的。所提出的设计中的压纹部分被扩展到更广泛的区域，以使得应力集中能够远离至少一个加固构件的中心。这样，可以实现对至少加固构件204的更稳定的操作。

图4(b)示出了减震器安装轴的侧视图。减震器安装轴205焊接到至少一个加固构件204的至少一部分。根据本发明的实施例，减震器安装轴205包括具有更广的接触表面的非锚固凸缘区域a2。与常规的附接部分相比，更广的接触表面提供了用于与框架的至少一部分附接的增加的面积。用于在其间附接的增加的接触表面防止了压痕或者倾斜效应。这种非锚固凸缘a2改善了在减震器安装轴205的较薄弱区域中的应力流分布。

根据本发明的实施例，减震器安装轴205包括变化的区段a1、a2、b、c，并且每个区段构造成满足具体功能。减震器安装轴205在车辆的左右两侧都支撑减震器。特别地，区段a在框架的两侧焊接到至少一个加固构件204，区段b容纳减震器的至少一部分，并且区段c具有螺纹轮廓并且通过圆顶螺母紧固。

此外，减震器安装轴205包括非锚固凸缘a2，以改善薄弱区域。与传统的减震器安装轴205相比，非锚固凸缘a2包括更广的接触表面，从而增加了焊接面积，使得压痕或者倾斜效应被减小。添加到区段a的非锚固凸缘a2有助于将局部应力区域分割为a1和a2，从而减少在局部区域出现的应力流水平。非锚固凸缘a2还将焊接凸起和焊接烙印与框架的部分和至少一个加固构件204隔离，从而进一步改善了远离应力区的焊接并且减轻了压痕和倾斜的效应。

根据本发明的另一实施例，非锚固凸缘a2还确保与后座扶手安装支架对接的最大表面接触，从而排除了用于表面接触的额外垫圈。

如上所述的分割区域a1和a2确保将区段a和区段b的伸出长度被切短，使得由于长度减小而承受更好的轴向载荷和弯矩。

此外，在减震器安装轴205上添加非锚固凸缘a2区域，这提供了在整个轴205上的均匀的应力分布，并且使应力线被引导以均匀地远离在安装轴上的通常的应力集中区域而平滑流动。

图4(c)示出了如图4(b)中示出的减震器安装轴的剖视图的侧视图。通常，在框架上的减震器安装区域由减震器、安装轴205和至少一个加固构件204组成。至少一个加固构件204焊接到一对后框架和一对侧框架。在至少一个加固构件204中的封闭的焊接区域需要在减震器安装轴205上排气，以减轻焊接区域上的一些应力。盲孔403的添加有助于提供排气并且向至少一个加固构件204提供拐角止裂，使得载荷不会直接传递到至少一个加固构件204。

选择盲孔403的设计，使得k：l与k'：l'之比大约为2：1，其中k是轴205在焊缝之间的宽度，并且l是盲孔403的宽度，并且k'是轴205的直径，并且l'是盲孔403的直径。此外，盲孔403的深度是通过冷锻技术实现的，使得存在内部的空隙并且获得均匀的晶粒结构。

此外，根据本发明的实施例，盲孔403被构造为在承受载荷的同时向安装区域提供柔性，并且允许特定区域或者安装轴205恢复其原始形状。盲孔的深度(l)大约是在焊缝之间的轴的深度(k)的1/2，并且盲孔的长度(l')是轴的长度(k')的1/2。

此外，根据优选实施例，盲孔403通过冷锻技术而实现，使得材料中的晶粒沿着应力流线对齐。这也有助于改善在负载条件期间的应力流集中，以减轻在至少一个加固构件204上的应力。

根据本发明的实施例，与非锚固凸缘的直径相比，减震器安装轴205包括直径递减的变化的横截面。非锚固凸缘的任一侧都包括递减直径的横截面。在一个优选实施例中，减震安装轴205是双头螺栓或者销。

根据本发明的实施例，减震器安装轴205包括布置在大约中间部分的非锚固销a2。这样，减震器安装轴205包括在内侧的朝向减震器安装轴205的附接到加固构件204的部分的盲孔403，并且包括在外侧的螺纹构造。螺纹构造被构造成接收至少一个减震器117。减震器安装轴205包括变化的横向的区段a1、a2、b和c，这提供了协同作用，即，在非锚固凸缘a2的任一侧具有不同的递减直径、在内侧的的盲孔403和在横截面c上的螺纹结构。这提供了对盲孔的兼容，同时防止了特定区域的塑性变形。

图5(a)示出了根据本发明的实施例的车辆框架组件的俯视图。减震器安装轴205附接至车辆框架组件102的一对后框架202的两侧。图5(b)和图5(c)示出了安装至加固构件的至少一部分的减震器安装轴的截面图。通常，在框架上的减震器安装区域由减震器117、安装轴117a和至少一个加固构件204组成。至少一个加固构件204焊接到一对后框架202和一对侧框架。在至少一个加固构件204中的封闭的焊接区域需要在减震器安装轴205上进行排气，以减轻焊接区域上的一些应力。盲孔403的添加有助于提供排气并且向至少一个加固构件204提供拐角止裂，使得载荷不会直接传递到至少一个加固构件204。

选择盲孔403设计，使得k：l与k'：l'之比为大约2：1，其中，k是轴205在焊缝之间的宽度，并且l是盲孔403的宽度，并且k'是轴205的直径，并且l'是盲孔403的直径。此外，盲孔403的深度是通过冷锻技术实现的，使得存在内部的空隙并且获得均匀的晶粒结构。

此外，根据本发明的实施例，盲孔403被构造为在承受载荷的同时向安装区域提供柔性，并且允许特定区域或者安装轴205恢复其原始形状。盲孔的深度(l)大约是在焊缝之间的轴的深度(k)的1/2，并且盲孔的长度(l')是轴的长度(k')的1/2。

此外，根据优选实施例，通过冷锻技术实现盲孔403，使得材料中的晶粒沿着应力流线对齐。这也有助于改善在负载条件期间的应力流集中，以减轻至少一个加固构件上的应力。

应力集中系数kt是确定局部区域的应力的参数。该系数取决于参数，较大直径“d”、较小直径“d”、纵臂高度“h”＝(d-d)/2、过渡半径r和施加到轴的载荷的“p”。通过优化上述参数以及d/d和r/d的比率，可以降低应力集中。

图6(a)和图6(b)分别示出了在没有添加所提出的非锚固凸缘和添加了所提出的非锚固凸缘的情况下，沿着减震器安装轴的应力线流的比较研究。如图6(a)中所示，面对框架焊接外部的一侧在载荷分布上具有一定困难，并且因此应力朝向此端集中。主要有两个薄弱区域。在该区域之一中，减震器安装轴205焊接到至少一个加固构件，该加固构件由于焊接加热而变硬。另一个薄弱区域是减震器安装轴205上的尖锐过渡区域，在该区域中应力集中较高。这两个薄弱区域在减震器安装轴205上非常靠近彼此，这导致具有非常高应力的区域。在疲劳载荷期间，由于压痕和倾斜效应，减震器安装轴205可能会在这些区域中因剪切或者脆裂而失效。然而，如图6(b)中所示，减震器安装轴205包括具有更广的接触表面的非锚固凸缘区域a2。与常规的附接部分相比，更广的接触表面提供了用于与框架的至少一部分附接的增加的面积。用于在其间附接的增加的接触表面防止了压痕或者倾斜效应。这种非锚固凸缘改善了在轴的更薄弱区域中的应力流分布。

与传统的减震器安装轴205相比，非锚固凸缘403包括更广的接触表面，从而增加了焊接面积，以减小了压痕或者倾斜效应。添加到区段a的非锚固凸缘403有助于将局部应力区域分割为a1和a2，从而减少发生在局部区域的应力流水平。非锚固凸缘403还将焊接凸起和焊接烙印与框架的部分和至少一个加固构件204隔离，进一步改善了远离应力区的焊接并且减轻了压痕和倾斜的效应。

根据本发明的另一个实施例，非锚固凸缘403还确保与后座扶手安装支架对接的最大表面接触，从而排除了用于表面接触的额外垫圈。

如上所述的分割区域a1和a2确保将区段a和区段b的伸出长度被切短，使得由于长度减小而承受更好的轴向载荷和弯矩。

此外，将非锚固凸缘区域添加到安装轴上，这提供了在整个轴上的均匀的应力分布，并且使应力线被引导以均匀地远离在安装轴上的通常的应力集中区域而平滑流动。

因此，由于所提出的减震器安装轴的设计，应力流线均匀地传播到安装轴的外部并且远离中心。

尽管已经参考具体实施例描述了本主题，但是这种描述并不意味着以限制性的意义来解释。在参考本主题的描述之后，所公开的实施例的各种修改以及本主题的替代实施例对于本领域技术人员将变得显而易见。因此，可以预期，在不脱离所限定的本主题的精神或者范围的情况下，可以进行这种修改。