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1、(10)申请公布号 CN 102161350 A (43)申请公布日 2011.08.24 CN 102161350 A *CN102161350A* (21)申请号 201110039710.1 (22)申请日 2011.02.17 12/707152 2010.02.17 US B62D 21/02(2006.01) B62D 21/09(2006.01) (71)申请人 通用汽车环球科技运作有限责任公 司 地址 美国密执安州 (72)发明人 L. V. 佩尚斯基 (74)专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公 司 72001 代理人 彭武 梁冰 (54) 发明名称 用于车辆的封闭截面结。
2、构化构件 (57) 摘要 本发明涉及用于车辆的封闭截面结构化构 件。构件以如下来表征 ： 外部形状 ； 长度 ； 方形截 面， 所述方形截面沿着构件长度具有大致一致形 状。 构件包括沿着构件长度设置的单个结合部分， 以保持外部形状和方形截面中的每个。构件附加 地包括两个紧固部分， 每个紧固部分设置在长度 的每端附近并且配置用于附连到以一定距离间隔 开的两个大致平行导轨中的一个。构件配置成使 得该长度足以跨越所述距离。 此外， 构件由高等级 钢通过工艺成型， 所述工艺能够使用高等级钢而 不需要采用再敲击操作以减轻材料回弹。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知。
3、识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 3 页 CN 102161351 A1/1 页 2 1. 一种构件， 包括 ： 外部形状 ； 长度 ； 方形截面， 所述方形截面沿着构件长度具有大致一致形状 ； 单个结合部分， 所述单个结合部分沿着构件的长度设置， 以便保持外部形状和方形截 面的形状中的每个 ； 和 两个紧固部分， 每个所述紧固部分靠近所述长度的每端设置， 并且每个紧固部分配置 用于附连到以一定距离间隔开的两个大致平行导轨中的一个 ； 其中 ： 所述长度足以跨越所述距离 ； 以及 所述构件通过工艺来成型， 所述工艺使得能够使用高等级钢而不需要采用再敲击操。
4、作 以减轻材料回弹。 2. 根据权利要求 1 所述的构件， 其中， 所述工艺是轧制成型以及弯曲的工艺。 3. 根据权利要求 1 所述的构件， 其中， 所述构件的外部形状沿着长度是可变的。 4. 根据权利要求 1 所述的构件， 其中， 结合部分是焊道。 5. 根据权利要求 1 所述的构件， 其中， 两个紧固部分中的每个包括延伸通过所述截面 的孔， 且配置成接收用于附连到导轨的紧固件。 6. 根据权利要求 1 所述的构件， 其中， 所述构件配置成由高等级钢制成横向构件， 以支 承在车辆中的变速器组件。 7. 根据权利要求 6 所述的构件， 还包括设置在两个紧固部分之间的孔， 所述紧固部分 配置成接。
5、收用于附连到变速器组件的紧固件。 8. 一种车辆结构， 包括 ： 车架， 所述车架包括以一定距离间隔开的两个大致平行导轨 ； 构件， 所述构件包括 ： 外部形状 ； 足以跨越所述距离的长度 ； 方形截面， 所述方形截面沿着构件长度具有大致一致形状 ； 单个结合部分， 所述单个结合部分沿着构件的长度设置， 以保持外部形状和方形截面 的每个 ； 以及 两个紧固部分， 每个所述紧固部分靠近所述长度的每端设置， 并且每个紧固部分配置 用于附连到两个导轨中的一个 ； 其中， 所述构件通过轧制成型以及弯曲来成型， 轧制成型以及弯曲使得能够使用高等 级钢而不需要再敲击操作以减轻材料回弹。 9. 根据权利要求。
6、 8 所述的车辆结构， 其中， 所述构件由高等级钢成型。 10. 一种成型构件的方法， 包括 ： 轧制成型单件大致扁平的高等级钢片材以限定具有长度和方形截面的外部形状而不 需要再敲击操作以减轻材料回弹， 所述方形截面沿着构件长度具有大致一致形状 ； 弯曲所述轧制成型外部形状 ； 以及 通过结合部分保持外部形状和方形截面。 权 利 要 求 书 CN 102161350 A CN 102161351 A1/5 页 3 用于车辆的封闭截面结构化构件 技术领域 0001 本发明涉及用于车辆的封闭截面结构化支承构件。 背景技术 0002 通常， 车辆包括用于包围并支承各种车辆系统以及车辆乘员的结构。诸如。
7、货车和 厢式货车的重型车辆通常采用车架来支撑车身和车辆动力系。在另一方面， 诸如大多数乘 用车辆的轻型车辆往往采用避免分离车身和车架的单体结构或单体构造， 以得到更轻的整 体式结构。 此外， 一些较轻型车辆采用具有子车架的组合单体结构， 子车架用于装运车辆动 力系。常见的是， 附加结构化构件用于支承车辆结构以及用于支承各种底盘和动力系子系 统。 发明内容 0003 构件以如下来表征 ： 外部形状 ； 长度 ； 方形截面， 所述方形截面沿着构件长度具有 大致一致形状。构件包括沿着构件长度设置的单个结合部分， 以保持外部形状和方形截面 中的每个。构件附加地包括两个紧固部分， 每个紧固部分设置在该长。
8、度的每端附近并且每 个紧固部分配置用于附连到以一定距离间隔开的两个大致平行导轨中的一个。 构件配置成 使得该长度足以跨越所述距离。 此外， 构件由高等级钢通过工艺成型， 所述工艺能够使用宽 范围的材料规格和较高等级钢而不需要或采用再敲击操作以减轻材料回弹。 0004 可能需要轧制成型和随后弯曲操作， 以实现构件的期望外部形状。构件的外部形 状沿着该长度可变， 同时结合部分可以是焊道。每个紧固部分可包括延伸通过所述截面的 孔， 所述孔配置成接收用于附连到导轨的装置， 例如套筒和螺栓。 0005 构件可由高等级钢配置成横向构件， 以支承在车辆中的变速器组件。在这种情形 中， 构件还可包括设置在两个。
9、紧固部分之间的孔， 其中所述孔配置成接收用于附连到变速 器的紧固件。 0006 还公开了一种成型构件的方法。 所述方法包括轧制成型单件大致扁平的高等级钢 片材， 以限定具有长度和方形截面的外部形状， 所述方形截面沿着构件长度具有大致一致 形状。所述方法附加地包括弯曲所述轧制成型外部形状， 以便实现构件在其终端使用环境 中的合适配合和安装。所述方法不需要并且也未包括再敲击操作以减轻材料回弹。所述方 法附加地包括通过结合部分保持外部形状和方形截面。 0007 本发明涉及下述技术方案。 0008 1. 一种构件， 包括 ： 外部形状 ； 长度 ； 方形截面， 所述方形截面沿着构件长度具有大致一致形状。
10、 ； 单个结合部分， 所述单个结合部分沿着构件的长度设置， 以便保持外部形状和方形截 面的形状中的每个 ； 和 说 明 书 CN 102161350 A CN 102161351 A2/5 页 4 两个紧固部分， 每个所述紧固部分靠近所述长度的每端设置， 并且每个紧固部分配置 用于附连到以一定距离间隔开的两个大致平行导轨中的一个 ； 其中 ： 所述长度足以跨越所述距离 ； 以及 所述构件通过工艺来成型， 所述工艺使得能够使用高等级钢而不需要采用再敲击操作 以减轻材料回弹。 0009 2. 根据方案 1 所述的构件， 其中， 所述工艺是轧制成型以及弯曲的工艺。 0010 3. 根据方案 1 所述。
11、的构件， 其中， 所述构件的外部形状沿着长度是可变的。 0011 4. 根据方案 1 所述的构件， 其中， 结合部分是焊道。 0012 5. 根据方案 1 所述的构件， 其中， 两个紧固部分中的每个包括延伸通过所述截面 的孔， 且配置成接收用于附连到导轨的紧固件。 0013 6. 根据方案 1 所述的构件， 其中， 所述构件配置成由高等级钢制成横向构件， 以 支承在车辆中的变速器组件。 0014 7. 根据方案 6 所述的构件， 还包括设置在两个紧固部分之间的孔， 所述紧固部分 配置成接收用于附连到变速器组件的紧固件。 0015 8. 一种车辆结构， 包括 ： 车架， 所述车架包括以一定距离间。
12、隔开的两个大致平行导轨 ； 构件， 所述构件包括 ： 外部形状 ； 足以跨越所述距离的长度 ； 方形截面， 所述方形截面沿着构件长度具有大致一致形状 ； 单个结合部分， 所述单个结合部分沿着构件的长度设置， 以保持外部形状和方形截面 的每个 ； 以及 两个紧固部分， 每个所述紧固部分靠近所述长度的每端设置， 并且每个紧固部分配置 用于附连到两个导轨中的一个 ； 其中， 所述构件通过轧制成型以及弯曲来成型， 轧制成型以及弯曲使得能够使用高等 级钢而不需要再敲击操作以减轻材料回弹。 0016 9. 根据方案 8 所述的车辆结构， 其中， 所述构件由高等级钢成型。 0017 10. 根据方案8所述的。
13、车辆结构， 其中， 所述构件的外部形状沿着长度是可变的。 0018 11. 根据方案 8 所述的车辆结构， 其中， 结合部分是焊道。 0019 12. 根据方案 8 所述的车辆结构， 其中， 每个紧固部分包括延伸通过所述截面的 孔， 且配置成接收用于附连到导轨的紧固件。 0020 13. 根据方案 8 所述的车辆结构， 其中， 所述构件是配置成支承变速器组件的横 向构件。 0021 14. 根据方案 13 所述的车辆结构， 其中， 所述构件包括设置在两个紧固部分之间 的孔， 所述紧固部分配置成接收用于附连到变速器组件的紧固件。 0022 15. 一种成型构件的方法， 包括 ： 轧制成型单件大致。
14、扁平的高等级钢片材以限定具有长度和方形截面的外部形状而不 需要再敲击操作以减轻材料回弹， 所述方形截面沿着构件长度具有大致一致形状 ； 说 明 书 CN 102161350 A CN 102161351 A3/5 页 5 弯曲所述轧制成型外部形状 ； 以及 通过结合部分保持外部形状和方形截面。 0023 16. 根据方案 15 所述的方法， 其中， 所述接合部分是焊道。 0024 17. 根据方案 15 所述的方法， 其中， 扁平材料片材具有边缘， 当轧制成型所述片 材时， 所述边缘在结合部分处会合。 0025 18. 根据方案 15 所述的方法， 还包括配置两个紧固部分， 使得每个紧固部分靠。
15、近 所述长度的每端。 0026 19. 根据方案 18 所述的方法， 还包括在每个紧固部分处产生延伸通过所述截面 的孔， 使得每个紧固部分配置成接收用于附连到车架导轨的装置。 0027 20. 根据方案 19 所述的方法， 其中， 所述构件配置成横向构件， 用于支承在车辆 中的变速器组件。 0028 本发明的前述特征和优势以及其它特征和优势从用于实施本发明的最佳模式的 下述详细说明结合附图显而易见。 附图说明 0029 图 1 是车辆结构的示意性透视图， 所述车辆结构包括车架、 包括发动机和变速器 的动力系、 以及附连到车架并且支承变速器的轧制成型横向构件 ； 图 2 是图 1 中所示的横向构。
16、件的示意性透视图 ； 以及 图 3 是图 1 和 2 中所示的横向构件的截面的示意图。 图 4 示出成型横向构件的方法。 具体实施方式 0030 参考附图， 其中相同的附图标记指代相同的部件， 图 1 示出了车辆结构 12 的示意 性透视图。车辆结构 12 由车身 （未示出） 和车架 14 构成， 所述车身通过本领域技术人员能 够理解的大量部件和子结构构造而成。如所示的， 车辆结构 12 适于用于后轮驱动配置中， 但是也可能用于四轮驱动配置中， 如本领域技术人员将理解的那样。 0031 车架14包括两个大致平行的车架导轨14A和14B， 其在车辆结构12中以距离D分 离。车架导轨 14A 和 。
17、14B 通常由钢制成并且通过任何合适方法形成， 例如液压成型、 轧制成 型、 冲压成型和焊接。与单体式结构不同， 车架 14 通常用于较重型工作车辆中， 例如通常用 于装运负载的小货车和厢式货车。车架 14 使得工作车辆在装运各种附加负载时能够处理 可观的应力同时支承车架、 车辆动力系 16 和车辆乘员而不会经历结构化损坏。 0032 动力系 16 包括发动机 18 和联接到发动机的变速器组件 20， 并且配置成将发动机 扭矩经由传动轴 （未示出） 传输给驱动车轮。除了发动机 18 和变速器组件 20 之外， 动力系 16 还可包括用于混合动力地推进所述车辆的电动马达 / 发电机 （未示出） 。
18、， 如本领域技术人 员所理解的那样。变速器组件 20 包括连接到发动机 18 的输入构件 （未示出） 以及连接到驱 动车轮的输出构件 （未示出） ， 如本领域技术人员所理解的那样。变速器组件 20 还包括用于 可操作地连接输入和输出构件的齿轮系 （未示出） 和扭矩传递构件 （未示出） ， 其配置成能够 选择合适传动比， 用于最有效地推进所述车辆。 0033 发动机 18 经由一对发动机安装件 22 安装到车架 14 上， 其中一个安装件设置在发 说 明 书 CN 102161350 A CN 102161351 A4/5 页 6 动机的任一侧 （由于图 1 中的透视图， 示出仅一个安装件） 。。
19、安装件 22 尤其设计用于支承发 动机 18 质量、 以及吸收运行的发动机的振动、 并且耐受在推进所述车辆期间发动机所产生 的扭矩耦合 （torque couple） 。变速器组件 20 在变速器钟形壳体 20A 处经由合适紧固件 （未示出） 联接到发动机 18， 并且在变速器后端 20B 通过结构化横向构件 24 支承。变速器 安装件 26 设置在横向构件 24 与后端 20B 之间， 以便支承变速器组件 20 质量、 以及吸收从 运行的发动机和传动轴传输的振动、 并且耐受在推进期间发动机 18 所产生的扭矩耦合。 0034 横向构件 24 可通过钢轧制成型并随后弯曲， 所述钢包括从典型低等。
20、级的碳素钢 至高等级的碳素钢范围， 例如使用宽泛范围材料规格的 GMW3032M-ST-S 热轧 HR550 或冷轧 CR560， 如本领域技术人员所理解的那样。可需要采用随后的弯曲操作， 以实现变速器组件 20 在车辆结构 12 中的合适配合和安装。横向构件 24 以长度 L 表征， 所述长度足以跨越导 轨 14A 和 14B 之间的距离 D。构件 24 具有沿着长度 L 可变的形状 （在图 1 和 2 中示出为倒 转的海鸥形状） ， 这通常是通过弯曲操作实现的。横向构件 24 由一对支架 28 附连到车架 14 上， 其中一个支架设置在任一车架导轨 14A 或 14B 上 （由于图 1 中。
21、所示的透视图， 示出仅一 个支架） 。每个支架 28 包括一对孔 30。横向构件 24 具有一对紧固部分， 示出为包括靠近长 度 L 的每端设置的一对刚性套筒 32。每对套筒 32 配置成附连到导轨 14A 和 14B 中的一个 上。 0035 当横向构件 24 布置成用于连接到车架导轨 14A 和 14B 时， 刚性套筒 32 的开口与 孔 32 匹配。一对合适的紧固件 34 被插入通过孔 30 和 32。随后， 紧固件 34 被紧固以确保 将横向构件可靠地附连到车架 14。因此， 动力系 16 由车架 14 支承， 使得发动机 18 和变速 器组件 20 的组合质量在车架 14 上的四个位。
22、置上分配， 即该一对发动机安装件 22 和该一对 支架 28。此外， 动力系 16 的振动在三个位置 （该一对发动机安装件 22 和该变速器安装件 26） 被吸收。 0036 在图 2 中， 横向构件 24 示出为从车辆结构 12 分离。横向构件 24 包括孔 36， 用于 接收将变速器安装件 26 附连到横向构件 24 所采用的紧固件 （未示出） 。横向构件 24 具有 在图 2 中示出的方形或多边形截面 A-A， 其在图 3 中以真实视图示出。截面 A-A 是方形的， 即， 具有完全封闭的形状以在其整个周边壁上传送负载， 用于有效的负载支承和刚度。 方形 截面 A-A 可以是基本上四边形，。
23、 以及甚至是大致正方形的形状。虽然横向构件 24 的外形或 形状沿着其长度 L 可变， 但是方形截面 A-A 沿着其整个长度 L 具有大致一致的形状。这种 一致形状对于能够通过轧制成型来制造横向构件 24 来说是重要的。横向构件 24 的其它截 面参数 （例如， 宽度、 高度、 角度和半径） 不受限制， 只要它们沿着长度L是恒定的并且遵循轧 制成型工艺的常规实践即可， 如本领域技术人员所理解的那样。构件 24 的上述材料等级选 择和外部形状通常根据预期车辆负载、 耐用性和封装需求而定。 0037 大体而言， 轧制成型部件具有优于挤压和 / 或冲压成型得到类似形状的优势， 在 于轧制成型部件由于。
24、已经冷作硬化而通常显著更轻且更强韧。此外， 轧制成型省除了成本 昂贵的再敲击操作， 所述再敲击操作往往需要用来减轻由高等级钢通过其它方法 （例如， 压 印成型） 所形成的部件所固有的回弹。结果是， 使用横向构件 24 的高等级钢允许选择较小 规格材料， 因而附加地减少车辆结构 12 的重量而不会损害车辆性能和耐用性。在横向构件 24被轧制成型并且方形截面A-A制成具有未连接横向边缘之后， 示出为焊道38的结合部分 沿着横向边缘 24A 和 24B 产生， 以永久地封闭并保持方形截面 （如图 3 所示） 。结果得到相 说 明 书 CN 102161350 A CN 102161351 A5/5 。
25、页 7 对轻质、 强韧和成本有效的横向构件 24， 其能够耐受在操作所述车辆期间的高应力水平。 0038 成型横向构件24的方法40在图4中示出， 并且在下文参考图1-3进行描述。 该方 法在框 42 开始， 并推进到框 44。在框 44， 单件大致扁平的高等级钢片材被轧制成型， 以限 定具有长度 L、 截面 A-A、 和沿着长度 L 的大致一致形状的外部形状。在框 44 之后， 该方法 继续至框 46， 其中轧制成型外部形状被弯曲成横向构件 24 的形状。在框 46 之后， 在框 48， 弯曲外部形状和方形截面 A-A 通过结合部分 （焊道 38） 保持。焊道 38 沿着横向边缘 24A 和。
26、 24B 产生， 所述横向边缘已经成型以在结合部分处会合， 以便永久地封闭并保持方形截面。 方法 40 在框 50 结束， 其中已经完成完全成型的横向构件 24。可在工艺内或者在框 48 之后 添加附加特征， 例如将紧固部分配置有用于接收套筒 32 的孔 30， 以及成型孔 36。由此， 方 法 40 可用于从高等级钢成型横向构件 24， 而不需要采用再敲击操作以减轻材料回弹。 0039 虽然已经详细地描述用于实施本发明的最佳模式， 但是本发明所属领域的技术人 员将认识到落入所附权利要求书范围内的用于实践本发明的各种替代性设计和实施例。 说 明 书 CN 102161350 A CN 102161351 A1/3 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 102161350 A CN 102161351 A2/3 页 9 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 102161350 A CN 102161351 A3/3 页 10 图 4 说 明 书 附 图 CN 102161350 A 。