機動車底架的製作方法
2023-05-21 04:46:36 1
專利名稱：機動車底架的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種如權利要求1所述的汽車底架或車架。
用於多軸汽車上的車架已是公知技術並廣為使用，在這種車架上，車輪的彈性元件由扭力彈簧構成。這裡主要分為兩種不同實例形式，即曲柄導向軸和擺臂軸。
在曲軸結構中，輪軸設置於一個可彈性轉動的臂上，該臂能夠根據車輪載荷的變化而相對輪軸的懸架改變角度。恢復扭矩通常隨角度的變化而增加，從而在輪軸上形成與慣性力的作用方向相反的回彈力。在這種裝置內，僅有的一個移動自由度就是圍繞扭力彈簧部件的有限彈性轉動，由於該裝置具有足夠的剛性，因此可在其它移動方向上實現所限定的車輪之導向。扭簧可被設計成一個位於自由轉動的軸線方向上的金屬杆，或被設計成一個主要通過剪切產生變形的合成橡膠彈簧部件。由於每個車輪都通過一個獨立的曲柄導向裝置進行導向，因此可使每個車輪都能夠獨立運動，即每個車輪都具有獨立的車輪懸架裝置。上述的曲柄導向軸最好被用於設置有較硬懸架裝置的載重汽車上。扭力彈簧具有很大的抗扭剛度，以使其作為導向部件具有足夠的剛性，從而為車輪的移動提供更多的自由度。該實例的缺陷在於在客運車輛上，出於舒適的目的，彈性元件必須較軟。但是，由於彈性元件較柔軟，因此扭簧不能良好地控制車輪的導向。在車輪載荷變化的情況下，這種不允許的側偏變化和外傾變化將使汽車的工況不穩定。
在設置有擺臂軸的實例中，彈簧的能量也被存儲於一個構件中，該構件的扭轉由一個相應的扭矩對抗。該實例與設置有曲柄導向軸的實例的區別之處在於沿其它方向的移動能夠被另外的部件部分限制。例如，在行駛方向上，彈簧平衡杆僅能實現車輪的縱嚮導向，這一點已是公知的。而側嚮導向、側偏角及外傾角的保持由車輪傳動裝置的半軸來完成。由於具有這種設置方式，因此除壓縮外，在所有方向上都能夠更加容易地在結構上實現一種不太靈活的車輪導向。但是，也可以使用擺臂對垂直輪胎接觸區域的壓縮單獨導向，同時用合適的車輪懸架裝置限定所有其它方向上的移動。這種結構的缺陷在於製造成本太高，而且故障率也很高。
本發明的目的在於提供一種上述類型的汽車底架，這種底架不僅能夠消除上述的缺陷，而且還能夠使曲柄導向軸的結構簡化，從而消除了在單性元件較軟的情況下對不足車輪導向的限制。
本發明的目的可由權利要求1的特徵部分來實現。
由權利要求1的特徵部分產生的優點在於最佳的車輪導向以極其簡單的結構實現，車輪的最佳導向能夠保證汽車的操縱性能穩定。通過將抗彎性和抗扭性連接到一起的中空型材製造主車架，而使汽車的車身也具有較好的抗扭性。此外，扭力彈簧還提供下述優點除了懸架裝置的彈性部件之材料利用率高之外，還可以利用這種彈性元件設計車輪的導向功能。不易彎曲的連接軸被用作車輪的導向部件。此外，這種抗彎的連接軸還提供以下優點車輪的側偏變化和外傾變化通過一連接軸剛性耦聯在一起。因此，輪距、側偏角及外傾角相對通過車輪與接觸表面的接觸點的平面是不變的。
根據權利要求2的實施例也非常有利，因為該實施例允許合理的製造，甚至可以使用焊接機器人。
在根據權利要求3和4的實施例中，扭力彈簧在其轉動的軸線方向和垂直該軸線的平面上提供了足夠的縱向剛度。
在根據權利要求5的實施例中，還可使主車架實現最佳的彎曲剛度和扭轉剛度。
根據權利要求6的另一實施例也非常有利，因為中空型材的抗扭連接是由型材兩側上的角板和特殊布置來完成的。為了將至少兩根型材以任意連接角度通過焊接相互剛性連接在一起，這種角板是必需的。這些型材可具有相同的垂直剖面。與傳統框架結構不同，在通常出現拉力和壓力的型材杆上，還有彎曲力和扭力在該結構中傳遞。
角板應該設置於型材的兩個側面上，以使焊縫定位於每個連接型材的主彎曲應力的中性面上。從而可以避免對該應力情況下焊縫受到拉伸載荷。這一點將對焊縫的穩定性產生有利的影響。
由於連接板雙側設置於連接型材上，因此常規載荷方向上的負載，例如彎曲、扭轉、拉或壓都能夠在焊縫沒有不利應變的情況下被傳遞出去。上述類型和級別的集中應力將對角板產生結構衝擊。而這種結構的組成部分本身不受影響。
這種角板連接的優點如下易於製造的各個型材部件可被用於構成處於垂直型材軸線的所有應力作用下且幾何形狀複雜的框架。
根據權利要求7的實施例也非常有利，因為這種型材能夠將高抗彎性和低抗扭性結合在一起。
在根據權利要求8和權利要求9的實施例中，連接軸的抗扭性可根據加固長度的不同而變化，而且能夠被預先計算出來。由於型條的彎曲剛度和抗扭強度之間的比率在具有不同型材截面、壁厚、尺寸和/或型材結構的不同區域都是變化的，因此就可能將軸的各個輪壓縮結合在一起。通過相應地增加連接銷的抗扭強度形成更為堅固的輪壓縮聯接，從而可特別防止汽車側傾即圍繞縱向軸線的轉動。這在汽車重心較高的車身中尤其必要。
根據權利要求10、11和12的實施例也很有利。不同的輪壓縮將總是使連接軸相對汽車車身交叉。在這種情況下，擺臂上被強加了一種扭轉，該擺臂一方面與連接軸剛性連接，另一方面只能垂直於行駛方向轉動。因此，擺臂應該被設計成沿縱向軸線具有低抗扭強度的結構形式，目的是能夠實現所需的軸交叉。這一點可用薄壁並具有平面狀結構形式的擺臂來實現。橫向力，例如那些隨方向的變化而作用於汽車上的側向力將使擺臂在垂直行駛方向的方向上產生不良的變形。
根據權利要求13的實施例也非常有利，因為設置於擺臂的轉動樞軸所形成的直線上的裝置不會另外受到在使用前制動器的制動過程中由制動力所產生的扭矩的作用，因此也就不存在通過制動力的彈簧反饋。當然，這種設置適用於前軸和後軸。
根據權利要求14的實施例也非常有利，因為其能夠保證部件的合理製造，從而不需要其它處理工藝。
根據權利要求15的實施例尤其有利，因為在這種結構中，汽車的轉向與壓縮無關。一般情況下，轉向橫拉杆通過一球窩接頭與轉向節的轉向臂相連接。這就允許轉向橫拉杆圍繞其縱向軸線有一定的轉動。一個能夠圍繞平行於轉向橫拉杆的軸線轉動的中間杆(relaylever)可與轉向橫拉杆一起抵消間距的變化。轉向橫拉杆上剛性設置了一個轉向橫拉杆臂，該拉杆臂在上端支承了一個其轉動軸線平行於轉向橫拉杆的鉸鏈。一中間杆鉸接在轉向橫拉杆臂的轉動軸線上，從而能夠圍繞一平行轉向橫拉杆的軸線轉動。中間杆與偏心軸相連接，以形成鉸鏈連接。這種結構將偏心軸平行於轉向橫拉杆的位移直接傳遞到轉向節的接頭，但其可被偏心軸垂直轉向橫拉杆的可變間距抵消。
下面將根據圖示的實施例對本發明作出詳細的說明。附圖
圖1為根據本發明的汽車底架斜視圖；圖2為根據本發明的汽車底架側視圖；圖3為根據本發明的汽車底架的頂視圖；圖4為本發明汽車底架轉向機構的局部斜視圖。
通過說明，應該注意到在所述的實施例中，相同的部件由相同的附圖標記或相同的部件標號來表示，從而能夠將整個說明書中所包括的內容通過類推法應用於具有相同附圖標記或相同部件標號的相同部件上。此外，說明書中給出的位置細節，例如頂部、底部、側面等等與所述及所示的附圖有關，同時位置的變化應該以新位置為基礎。此外，根據本發明，所述實施例的單個特徵本身可能就代表獨立的解決方案。
圖1示出了一個用於運送至少一個人的四輪驅動汽車上的底架1。在其基本結構中，該汽車底架1包括一主車架2，該主車架2由大致環形的閉合中空型材製成。主車架2最好由兩根側向的中空型材3和兩根徑向相對的扭轉彈簧4構成，從而使扭轉彈簧4的轉動軸線垂直汽車的移動方向。由於在本實施例中主車架2是由中空的型材製成的，因此汽車的車身也可能是抗扭的。這種情況是可能的，因為主車架2的每根側向中空型材3都與扭轉彈簧4抗彎曲、抗扭轉地相連接。抗彎曲性和抗扭性最好通過與平面狀角板5形成連接而得以實現。角板5沿兩側固定於側向的中空型材3上，從而使焊縫位於各個連接型材的主彎曲應力的中性面上，在本實施例中，焊縫位於側向的中空型材3的中性面上。在這種應力條件下，可以消除焊縫上的拉伸應力，從而有利於焊縫的強度。此外，抗彎曲的連接軸7通過擺臂6設置在扭轉彈簧4上。該連接軸7在端部具有一軸承8，該軸承用於安裝汽車的車輪。
側向的中空型材3具有用於汽車裝飾件的垂直行駛方向設置的容放裝置9。此外，用於裝飾件的垂直向上的支撐10可被安裝於角板5上，角板5用於裝配後部扭力彈簧4。其它定位裝置或支架11即使突出到後部扭力彈簧4的範圍之外也可通過使用角板5而被安裝到主車架2和/或支撐10上。
連接銷7被設計成一個設置於擺臂6之間的區域內且具有扭轉彈性的開放式型材12。在擺臂6和框架7之間的區域內設置有一抗彎和抗扭加強部件13，從而使這種加強部件13能夠形成一中空的型材。連接軸7的抗扭強度可通過相應地選擇加強部件13的長度而得以變化。由於型材杆(在本實施例中為連接軸7)的抗彎強度和抗扭強度之間的關係可通過在許多區域內對型材截面的設計而得以改變，因此，就有可能將各個獨立的壓縮結合到一根軸上。因為高的抗扭強度將產生更有力的壓縮聯接，所以，可以積極地防止汽車的側傾。此外，這種結構還能夠控制連接軸7的扭力。
用於汽車轉向的控制面板14安裝於扭力彈簧4上，即安裝於面對行進方向看的前部扭力彈簧4上。控制面板14上裝配有一個控制管15，該控制管設置有一內部轉向管，控制面板14可被設計成由兩個部件組成的結構形式，而且每個部件都被安裝在靠近擺臂6的位置上。一轉向操縱杆17通過一連接部件16與控制管15相連接。
這種結構的總的優點在於各個部件之間的所有連接都毫無例外地由焊縫構成。此外，所有的中空型材，例如側向中空型材3、扭力彈簧4或連接軸7都具有垂直剖面從技術上看是最佳的，製造成本也是合理的。
根據圖2，扭力彈簧4通過角板5與側向的中空型材3相連接。此外，擺臂6設置在扭力彈簧4上，用於安裝前後連接軸7。此外，支架11設置於支撐10上或設置於後部轉軸4的角板上，例如用於汽車的駕駛室。同樣，在前部扭力彈簧4上設置有控制面板14及轉向柱管15和轉向手把17。
扭力彈簧4由兩個同心設置的中空型材構成，外部中空型材為扭力彈簧管18，而內部中空型材為扭力彈簧軸19。至少一個彈性體部件20設置於扭力彈簧管18和扭力彈簧軸19之間。由於扭力彈簧4具有這種結構，因此就可沿其轉軸方向和該轉軸的垂直平面內得到足夠的縱向剛度。
擺臂6被剛性連接到連接軸7上。另外，該擺臂6被設計成沿其縱向具有較低抗扭強度的結構形式，而且為薄壁平面形狀。如上所述，不同的車輪壓縮必然使連接軸7相對汽車車身產生交叉。這樣，扭轉就被作用於與連接軸7剛性連接的擺臂6上，該擺臂6隻能在垂直於行進方向相交叉的方向上產生轉動。因此，擺臂6被設計成沿縱向軸線具有較低抗扭強度的結構形式，目的是能夠得到所需的軸交叉。擺臂6的轉動樞軸21沿整車重心22和車輪輪胎24的接觸點23之間的虛線所示作用線位於前部連接軸7上(面向行駛方向看)。這樣，擺臂6的轉動樞軸21就不會另外受到在制動裝置的制動過程中由制動力產生的扭矩的作用，而且也不會存在由制動力產生的彈簧反饋。
根據圖3，由側向中空型材3和扭力彈簧4構成的主車架2上設置有一汽車裝飾件的容納裝置9。支架11可面向行進方向突出到後部扭力彈簧4的範圍之外。
連接軸7還通過擺臂6安裝於後部扭力彈簧4上。連接軸7可被折彎，例如用於安裝傳動裝置。
在兩側設置有軸承8的前部連接軸7，在本實施例中設置有轉向節軸承25和被設計成盒式結構的轉向機構，該前部連接軸7安裝於前部扭力彈簧4上。轉向機構大體包括一個轉向橫拉杆26，轉向橫拉杆26通過一球窩接頭分別與可設置於兩側的轉向臂27相連接。該轉向臂又通過轉向節軸承25與轉向節28相連接，其中轉向節軸28與連接軸7形成一體。由於轉向橫拉杆26通過一球窩接頭29與轉向節28的轉向臂27相連接，因此可以使轉向橫拉杆26在一定範圍內圍繞其縱向軸線轉動。
在轉向節28上設置有用於車輪軸承的輪轂30，其中這些輪轂30備有制動盤31。
圖4詳細示出了轉向機構。轉向橫拉杆臂32被剛性安裝於轉向橫拉杆26上，在轉向橫拉杆上端備有鉸鏈33，其轉動軸線34平行於轉向橫拉杆26。在鉸鏈33上，一中間杆35鉸接在轉向臂32的轉動軸線34上，從而能夠圍繞一個平行於轉向橫拉杆26的軸線轉動。中間杆35通過一曲柄接頭36與一偏心軸37相連接，而偏心軸37又與控制管15相連接。
轉向機構通過轉向橫拉杆26傳遞偏心軸37的位移並平行於轉向橫拉杆26直接將上述位移傳遞給用於使車輪運動的接頭。另外，該轉向機構還能夠抵消垂直轉向橫拉杆26相對偏心軸37的可變距離。
總之，應該注意到為更好地理解本發明的技術方案，局部示出的部件並非是按照縮小或放大的比例繪製的，僅是示意圖而已。另外，根據圖式的實施例，具有組合特徵的各個部件可以表示具有創造力的獨立技術方案或當其與其它各個特徵組合時表示根據本發明的解決方案。
具體而言，圖1至4所示的各個實施例可以代表本發明的各個技術方案。根據本發明，相關的目的及技術方案可在對附圖的詳細說明中看到。
權利要求
1.一種用於汽車尤其是用於運送至少一人的四輪驅動汽車上的汽車底架或車架，其特徵在於有一個主車架(2)，主車架(2)由封閉的中空型材製成，該主車架(2)包括兩個徑向相對的扭力彈簧(4)，所述扭力彈簧(4)的轉動軸線垂直於行駛方向，所述扭力彈簧(4)通過角板(5)與主車架(2)上的側向中空型材(3)相連接，一抗彎連接軸(7)設置於具有擺臂(6)的扭力彈簧(4)上，所述連接軸(7)在其兩端設置有用於車輪的軸承(8)。
2.根據權利要求1所述的汽車底架，其特徵在於單個部件之間的所有連接都由焊縫構成。
3.根據權利要求1或2所述的汽車底架，其特徵在於所述扭力彈簧(4)由兩個同心設置的中空型材構成，其中將至少一個彈性部件(20)設置於兩個中空的型材之間，最好設置於擺臂(6)的安裝區域內。
4.根據上述權利要求中的一個或多個所述的汽車底架，其特徵在於所述扭力彈簧(4)包括一外部扭力彈簧管(18)、一個彈簧部件(20)和一個扭力彈簧軸(19)。
5.根據上述權利要求中的一個或多個所述的汽車底架，其特徵在於所述主車架(2)由兩個側向的中空型材(3)和兩個扭力彈簧管(18)構成並被構造成一個大致環形的抗彎、抗扭裝置。
6.根據上述權利要求中的一個或多個所述的汽車底架，其特徵在於側向中空型材(3)和扭力彈簧管(18)或其它連接型材之間的連接最好由設置於側向中空型材(3)兩端的最好平面狀角板(5)來完成。
7.根據上述權利要求中的一個或多個所述的汽車底架，其特徵在於所述連接軸(7)被構造成一個在擺臂(6)之間的區域內具有低抗扭強度的開放式型材。
8.根據上述權利要求中的一個或多個所述的汽車底架，其特徵在於所述連接軸(7)在擺臂(6)和軸承(8)之間的區域內，具體而言是在轉向節軸承(25)上設置有一抗彎和抗扭的加強件(13)。
9.根據上述權利要求中的一個或多個所述的汽車底架，其特徵在於所述連接軸(7)被設計成一個位於擺臂(6)和軸承(8)之間的區域內具體而言是位於轉向節軸承(25)上的中空型材。
10.根據上述權利要求中的一個或多個所述的汽車底架，其特徵在於擺臂(6)與連接軸(7)剛性連接。
11.根據上述權利要求中的一個或多個所述的汽車底架，其特徵在於擺臂(6)被設計成沿其縱向軸線具有低抗扭強度的形式。
12.根據上述權利要求中的一個或多個所述的汽車底架，其特徵在於擺臂(6)為薄壁的平面形狀。
13.根據上述權利要求中的一個或多個所述的汽車底架，其特徵在於擺臂(6)的轉動樞軸(21)沿整車重心(22)和車輪輪胎(24)的接觸點(23)之間的作用線位於面對行駛方向看的前部連接軸(7)上。
14.根據上述權利要求中的一個或多個所述的汽車底架，其特徵在於所有的中空型材都具有垂直剖面。
15.根據上述權利要求中的一個或多個所述的汽車底架，其特徵在於還設置有一轉向連杆，其包括一個與轉向橫拉杆(26)剛性連接的轉向橫拉杆臂(32)和一個能夠在轉向橫拉杆臂(32)上圍繞一平行轉向橫拉杆(26)的軸線轉動的中間杆(35)，所述中間杆(35)通過一曲柄接頭(36)與一偏心軸(37)相連接。
全文摘要
本發明涉及一種用於汽車尤其是用於運送至少一人的四輪驅動汽車上的底架或車架(1)。有一個主車架(2),所述主車架(2)由封閉的中空型材構成。該主車架(2)還包括兩個徑向相對的扭力彈簧(4),所述扭力彈簧(4)的轉動軸線垂直於行駛方向。所述扭力彈簧(4)與主車架(2)上設置有角板(5)的側向中空型材(3)相連接。一抗彎連接軸(7)設置於具有擺臂(6)的扭力彈簧(4)上。所述連接軸(7)在其兩端設置有用於車輪的軸承。
文檔編號B62D21/11GK1322171SQ99811853
公開日2001年11月14日 申請日期1999年10月5日 優先權日1998年10月6日
發明者奧斯卡·瓦紹爾 申請人:奧斯卡·瓦紹爾