用於車輛的封閉截面結構化構件的製作方法

2023-05-26 14:01:51

專利名稱：用於車輛的封閉截面結構化構件的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於車輛的封閉截面結構化支承構件。
背景技術：
通常，車輛包括用於包圍並支承各種車輛系統以及車輛乘員的結構。諸如貨車和廂式貨車的重型車輛通常採用車架來支撐車身和車輛動力系。在另一方面，諸如大多數乘用車輛的輕型車輛往往採用避免分離車身和車架的單體結構或單體構造，以得到更輕的整體式結構。此外，一些較輕型車輛採用具有子車架的組合單體結構，子車架用於裝運車輛動力系。常見的是，附加結構化構件用於支承車輛結構以及用於支承各種底盤和動力系子系統。

發明內容
構件以如下來表徵外部形狀；長度；方形截面，所述方形截面沿著構件長度具有大致一致形狀。構件包括沿著構件長度設置的單個結合部分，以保持外部形狀和方形截面中的每個。構件附加地包括兩個緊固部分，每個緊固部分設置在該長度的每端附近並且每個緊固部分配置用於附連到以一定距離間隔開的兩個大致平行導軌中的一個。構件配置成使得該長度足以跨越所述距離。此外，構件由高等級鋼通過工藝成型，所述工藝能夠使用寬範圍的材料規格和較高等級鋼而不需要或採用再敲擊操作以減輕材料回彈。可能需要軋製成型和隨後彎曲操作，以實現構件的期望外部形狀。構件的外部形狀沿著該長度可變，同時結合部分可以是焊道。每個緊固部分可包括延伸通過所述截面的孔，所述孔配置成接收用於附連到導軌的裝置，例如套筒和螺栓。構件可由高等級鋼配置成橫向構件，以支承在車輛中的變速器組件。在這種情形中，構件還可包括設置在兩個緊固部分之間的孔，其中所述孔配置成接收用於附連到變速器的緊固件。還公開了一種成型構件的方法。所述方法包括軋製成型單件大致扁平的高等級鋼片材，以限定具有長度和方形截面的外部形狀，所述方形截面沿著構件長度具有大致一致形狀。所述方法附加地包括彎曲所述軋製成型外部形狀，以便實現構件在其終端使用環境中的合適配合和安裝。所述方法不需要並且也未包括再敲擊操作以減輕材料回彈。所述方法附加地包括通過結合部分保持外部形狀和方形截面。本發明涉及下述技術方案。1. 一種構件，包括 外部形狀；
長度；
方形截面，所述方形截面沿著構件長度具有大致一致形狀；
單個結合部分，所述單個結合部分沿著構件的長度設置，以便保持外部形狀和方形截面的形狀中的每個；和兩個緊固部分，每個所述緊固部分靠近所述長度的每端設置，並且每個緊固部分配置用於附連到以一定距離間隔開的兩個大致平行導軌中的一個； 其中
所述長度足以跨越所述距離；以及
所述構件通過工藝來成型，所述工藝使得能夠使用高等級鋼而不需要採用再敲擊操作以減輕材料回彈。2.根據方案1所述的構件，其中，所述工藝是軋製成型以及彎曲的工藝。3.根據方案1所述的構件，其中，所述構件的外部形狀沿著長度是可變的。4.根據方案1所述的構件，其中，結合部分是焊道。5.根據方案1所述的構件，其中，兩個緊固部分中的每個包括延伸通過所述截面的孔，且配置成接收用於附連到導軌的緊固件。6.根據方案1所述的構件，其中，所述構件配置成由高等級鋼製成橫向構件，以支承在車輛中的變速器組件。7.根據方案6所述的構件，還包括設置在兩個緊固部分之間的孔，所述緊固部分配置成接收用於附連到變速器組件的緊固件。8. 一種車輛結構，包括
車架，所述車架包括以一定距離間隔開的兩個大致平行導軌； 構件，所述構件包括 外部形狀；
足以跨越所述距離的長度；
方形截面，所述方形截面沿著構件長度具有大致一致形狀；
單個結合部分，所述單個結合部分沿著構件的長度設置，以保持外部形狀和方形截面的每個；以及
兩個緊固部分，每個所述緊固部分靠近所述長度的每端設置，並且每個緊固部分配置用於附連到兩個導軌中的一個；
其中，所述構件通過軋製成型以及彎曲來成型，軋製成型以及彎曲使得能夠使用高等級鋼而不需要再敲擊操作以減輕材料回彈。9.根據方案8所述的車輛結構，其中，所述構件由高等級鋼成型。10.根據方案8所述的車輛結構，其中，所述構件的外部形狀沿著長度是可變的。11.根據方案8所述的車輛結構，其中，結合部分是焊道。12.根據方案8所述的車輛結構，其中，每個緊固部分包括延伸通過所述截面的孔，且配置成接收用於附連到導軌的緊固件。13.根據方案8所述的車輛結構，其中，所述構件是配置成支承變速器組件的橫向構件。14.根據方案13所述的車輛結構，其中，所述構件包括設置在兩個緊固部分之間的孔，所述緊固部分配置成接收用於附連到變速器組件的緊固件。15. 一種成型構件的方法，包括
軋製成型單件大致扁平的高等級鋼片材以限定具有長度和方形截面的外部形狀而不需要再敲擊操作以減輕材料回彈，所述方形截面沿著構件長度具有大致一致形狀；彎曲所述軋製成型外部形狀；以及通過結合部分保持外部形狀和方形截面。16.根據方案15所述的方法，其中，所述接合部分是焊道。17.根據方案15所述的方法，其中，扁平材料片材具有邊緣，當軋製成型所述片材時，所述邊緣在結合部分處會合。18.根據方案15所述的方法，還包括配置兩個緊固部分，使得每個緊固部分靠近所述長度的每端。19.根據方案18所述的方法，還包括在每個緊固部分處產生延伸通過所述截面的孔，使得每個緊固部分配置成接收用於附連到車架導軌的裝置。20.根據方案19所述的方法，其中，所述構件配置成橫向構件，用於支承在車輛中的變速器組件。本發明的前述特徵和優勢以及其它特徵和優勢從用於實施本發明的最佳模式的下述詳細說明結合附圖顯而易見。


圖1是車輛結構的示意性透視圖，所述車輛結構包括車架、包括發動機和變速器的動力系、以及附連到車架並且支承變速器的軋製成型橫向構件；
圖2是圖1中所示的橫向構件的示意性透視圖；以及圖3是圖1和2中所示的橫向構件的截面的示意圖。 圖4示出成型橫向構件的方法。
具體實施例方式參考附圖，其中相同的附圖標記指代相同的部件，圖1示出了車輛結構12的示意性透視圖。車輛結構12由車身(未示出)和車架14構成，所述車身通過本領域技術人員能夠理解的大量部件和子結構構造而成。如所示的，車輛結構12適於用於後輪驅動配置中， 但是也可能用於四輪驅動配置中，如本領域技術人員將理解的那樣。車架14包括兩個大致平行的車架導軌14A和14B，其在車輛結構12中以距離D分離。車架導軌14A和14B通常由鋼製成並且通過任何合適方法形成，例如液壓成型、軋製成型、衝壓成型和焊接。與單體式結構不同，車架14通常用於較重型工作車輛中，例如通常用於裝運負載的小貨車和廂式貨車。車架14使得工作車輛在裝運各種附加負載時能夠處理可觀的應力同時支承車架、車輛動力系16和車輛乘員而不會經歷結構化損壞。動力系16包括發動機18和聯接到發動機的變速器組件20，並且配置成將發動機扭矩經由傳動軸(未示出)傳輸給驅動車輪。除了發動機18和變速器組件20之外，動力系 16還可包括用於混合動力地推進所述車輛的電動馬達/發電機(未示出)，如本領域技術人員所理解的那樣。變速器組件20包括連接到發動機18的輸入構件(未示出)以及連接到驅動車輪的輸出構件(未示出)，如本領域技術人員所理解的那樣。變速器組件20還包括用於可操作地連接輸入和輸出構件的齒輪系(未示出)和扭矩傳遞構件(未示出)，其配置成能夠選擇合適傳動比，用於最有效地推進所述車輛。發動機18經由一對發動機安裝件22安裝到車架14上，其中一個安裝件設置在發動機的任一側(由於圖1中的透視圖，示出僅一個安裝件)。安裝件22尤其設計用於支承發動機18質量、以及吸收運行的發動機的振動、並且耐受在推進所述車輛期間發動機所產生的扭矩耦合(torque couple)。變速器組件20在變速器鐘形殼體20A處經由合適緊固件 (未示出)聯接到發動機18，並且在變速器後端20B通過結構化橫向構件M支承。變速器安裝件沈設置在橫向構件M與後端20B之間，以便支承變速器組件20質量、以及吸收從運行的發動機和傳動軸傳輸的振動、並且耐受在推進期間發動機18所產生的扭矩耦合。橫向構件M可通過鋼軋製成型並隨後彎曲，所述鋼包括從典型低等級的碳素鋼至高等級的碳素鋼範圍，例如使用寬泛範圍材料規格的GMW3032M-ST-S熱軋HR550或冷軋 CR560，如本領域技術人員所理解的那樣。可需要採用隨後的彎曲操作，以實現變速器組件 20在車輛結構12中的合適配合和安裝。橫向構件對以長度L表徵，所述長度足以跨越導軌14A和14B之間的距離D。構件M具有沿著長度L可變的形狀(在圖1和2中示出為倒轉的海鷗形狀)，這通常是通過彎曲操作實現的。橫向構件對由一對支架觀附連到車架14 上，其中一個支架設置在任一車架導軌14A或14B上(由於圖1中所示的透視圖，示出僅一個支架)。每個支架觀包括一對孔30。橫向構件M具有一對緊固部分，示出為包括靠近長度L的每端設置的一對剛性套筒32。每對套筒32配置成附連到導軌14A和14B中的一個上。當橫向構件M布置成用於連接到車架導軌14A和14B時，剛性套筒32的開口與孔32匹配。一對合適的緊固件34被插入通過孔30和32。隨後，緊固件34被緊固以確保將橫向構件可靠地附連到車架14。因此，動力系16由車架14支承，使得發動機18和變速器組件20的組合質量在車架14上的四個位置上分配，即該一對發動機安裝件22和該一對支架觀。此外，動力系16的振動在三個位置(該一對發動機安裝件22和該變速器安裝件 26)被吸收。在圖2中，橫向構件M示出為從車輛結構12分離。橫向構件M包括孔36，用於接收將變速器安裝件26附連到橫向構件M所採用的緊固件(未示出)。橫向構件M具有在圖2中示出的方形或多邊形截面A-A，其在圖3中以真實視圖示出。截面A-A是方形的， 即，具有完全封閉的形狀以在其整個周邊壁上傳送負載，用於有效的負載支承和剛度。方形截面A-A可以是基本上四邊形，以及甚至是大致正方形的形狀。雖然橫向構件M的外形或形狀沿著其長度L可變，但是方形截面A-A沿著其整個長度L具有大致一致的形狀。這種一致形狀對於能夠通過軋製成型來製造橫向構件M來說是重要的。橫向構件M的其它截面參數(例如，寬度、高度、角度和半徑)不受限制，只要它們沿著長度L是恆定的並且遵循軋製成型工藝的常規實踐即可，如本領域技術人員所理解的那樣。構件M的上述材料等級選擇和外部形狀通常根據預期車輛負載、耐用性和封裝需求而定。大體而言，軋製成型部件具有優於擠壓和/或衝壓成型得到類似形狀的優勢，在於軋製成型部件由於已經冷作硬化而通常顯著更輕且更強韌。此外，軋製成型省除了成本昂貴的再敲擊操作，所述再敲擊操作往往需要用來減輕由高等級鋼通過其它方法(例如，壓印成型)所形成的部件所固有的回彈。結果是，使用橫向構件M的高等級鋼允許選擇較小規格材料，因而附加地減少車輛結構12的重量而不會損害車輛性能和耐用性。在橫向構件 24被軋製成型並且方形截面A-A製成具有未連接橫向邊緣之後，示出為焊道38的結合部分沿著橫向邊緣24A和24B產生，以永久地封閉並保持方形截面(如圖3所示)。結果得到相對輕質、強韌和成本有效的橫向構件M，其能夠耐受在操作所述車輛期間的高應力水平。成型橫向構件M的方法40在圖4中示出，並且在下文參考圖1-3進行描述。該方法在框42開始，並推進到框44。在框44，單件大致扁平的高等級鋼片材被軋製成型，以限定具有長度L、截面A-A、和沿著長度L的大致一致形狀的外部形狀。在框44之後，該方法繼續至框46，其中軋製成型外部形狀被彎曲成橫向構件M的形狀。在框46之後，在框48， 彎曲外部形狀和方形截面A-A通過結合部分(焊道38)保持。焊道38沿著橫向邊緣24A和 24B產生，所述橫向邊緣已經成型以在結合部分處會合，以便永久地封閉並保持方形截面。 方法40在框50結束，其中已經完成完全成型的橫向構件M。可在工藝內或者在框48之後添加附加特徵，例如將緊固部分配置有用於接收套筒32的孔30，以及成型孔36。由此，方法40可用於從高等級鋼成型橫向構件M，而不需要採用再敲擊操作以減輕材料回彈。雖然已經詳細地描述用於實施本發明的最佳模式，但是本發明所屬領域的技術人員將認識到落入所附權利要求書範圍內的用於實踐本發明的各種替代性設計和實施例。
權利要求
1.一種構件，包括 外部形狀；長度；方形截面，所述方形截面沿著構件長度具有大致一致形狀；單個結合部分，所述單個結合部分沿著構件的長度設置，以便保持外部形狀和方形截面的形狀中的每個；和兩個緊固部分，每個所述緊固部分靠近所述長度的每端設置，並且每個緊固部分配置用於附連到以一定距離間隔開的兩個大致平行導軌中的一個； 其中所述長度足以跨越所述距離；以及所述構件通過工藝來成型，所述工藝使得能夠使用高等級鋼而不需要採用再敲擊操作以減輕材料回彈。
2.根據權利要求1所述的構件，其中，所述工藝是軋製成型以及彎曲的工藝。
3.根據權利要求1所述的構件，其中，所述構件的外部形狀沿著長度是可變的。
4.根據權利要求1所述的構件，其中，結合部分是焊道。
5.根據權利要求1所述的構件，其中，兩個緊固部分中的每個包括延伸通過所述截面的孔，且配置成接收用於附連到導軌的緊固件。
6.根據權利要求1所述的構件，其中，所述構件配置成由高等級鋼製成橫向構件，以支承在車輛中的變速器組件。
7.根據權利要求6所述的構件，還包括設置在兩個緊固部分之間的孔，所述緊固部分配置成接收用於附連到變速器組件的緊固件。
8.—種車輛結構，包括車架，所述車架包括以一定距離間隔開的兩個大致平行導軌； 構件，所述構件包括 外部形狀；足以跨越所述距離的長度；方形截面，所述方形截面沿著構件長度具有大致一致形狀；單個結合部分，所述單個結合部分沿著構件的長度設置，以保持外部形狀和方形截面的每個；以及兩個緊固部分，每個所述緊固部分靠近所述長度的每端設置，並且每個緊固部分配置用於附連到兩個導軌中的一個；其中，所述構件通過軋製成型以及彎曲來成型，軋製成型以及彎曲使得能夠使用高等級鋼而不需要再敲擊操作以減輕材料回彈。
9.根據權利要求8所述的車輛結構，其中，所述構件由高等級鋼成型。
10.一種成型構件的方法，包括軋製成型單件大致扁平的高等級鋼片材以限定具有長度和方形截面的外部形狀而不需要再敲擊操作以減輕材料回彈，所述方形截面沿著構件長度具有大致一致形狀； 彎曲所述軋製成型外部形狀；以及通過結合部分保持外部形狀和方形截面。
全文摘要
本發明涉及用於車輛的封閉截面結構化構件。構件以如下來表徵外部形狀；長度；方形截面，所述方形截面沿著構件長度具有大致一致形狀。構件包括沿著構件長度設置的單個結合部分，以保持外部形狀和方形截面中的每個。構件附加地包括兩個緊固部分，每個緊固部分設置在長度的每端附近並且配置用於附連到以一定距離間隔開的兩個大致平行導軌中的一個。構件配置成使得該長度足以跨越所述距離。此外，構件由高等級鋼通過工藝成型，所述工藝能夠使用高等級鋼而不需要採用再敲擊操作以減輕材料回彈。
文檔編號B62D21/09GK102161350SQ201110039710
公開日2011年8月24日 申請日期2011年2月17日 優先權日2010年2月17日
發明者V. 佩尚斯基 L. 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司