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CN104494700A - 轮梁式无桥车架 - Google Patents

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CN104494700A
CN104494700A CN201410805476.2A CN201410805476A CN104494700A CN 104494700 A CN104494700 A CN 104494700A CN 201410805476 A CN201410805476 A CN 201410805476A CN 104494700 A CN104494700 A CN 104494700A
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XING SHUCHEN
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XING SHUCHEN
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Abstract

本发明公开了一种轮梁式无桥车架，其从前至后依次由前挂架、前轮架、中联架、后轮架和后挂架五段组成，前挂架、前轮架、中联架、后轮架和后挂架各相邻段之间均采用统一标准的一体方式制造连接，采用模块化组合结构，前挂架、前轮架、中联架、后轮架和后挂架各自独立，可按要求装配组装及调整，并具有足够的强度和刚度，具有完全独立互换性。本发明实现了车架横向承载联接、车轮定位与悬架及弹性元件、阻点集于车架。去掉车桥，能合理承受所有的载荷。实现与各种独立悬挂，除钢板弹簧外所有弹性元件之匹配；可显著降低汽车地板高度，有效大幅提高利用车内空间，舒适性增强。其优势与电动车需求相吻合，在改变汽车动力系统中可体现电动化汽车的最佳配置车架。按要求改进又可适用燃油、混合动力各式乘用车、商务车。

Description

轮梁式无桥车架
技术领域
本发明涉及一种汽车关键支撑部件，是乘用车、商用车技术领域，特别是一种为实现汽车轻量化、电动化、智能化、模块化的通用型无桥车架。
背景技术
汽车行驶系统由车架、车桥、悬挂和车轮组成，车架是汽车的基础部件和行驶系统的重要组成部分，汽车动力总成、底盘的各总成都面对车架安装，车架又是车厢承载的基础，既要有足够的刚度，又要有适当柔性，对整车性能有关键影响。现有汽车车架结构仍沿用T型车(阵式车架)原理，前后桥(桥架、门式桥等)为横截面，车梁为纵截面，钢板弹簧铰接形成的车架，并支撑接受底盘及整车的载荷，车桥所具有的支撑、传动、定位功能仍未改变，这种结构虽然结构简单、工艺性好，但存在本身质量大、车载重心高，挤占中心位置多等缺点。近代全承载式客车及平台式承载轿车架解决一些缺点，但总成布置仍受局限。随着电动化、智能化、轻量化的推进，更呼唤着适应其要求的新车架的涌现。
现有的车架按其结构形式不同，主要分以下几类：其一是大梁式结构，包括脊梁式、边梁式和综合式，主要应用在客车和货车上。其二是平台式承载车架，一次成型，适合轿车综合批量生产。其三为骨架式(钢管式)全承载结构，主要应用在大型客车上，少量IRS型、半车架等形式。
但这三种方式都有不足，主要表现在，大梁式结构以前后桥为横向截面，纵向梁架置于车桥上方，车体中间空间大部分被占用，重心高度难下降，车架宽度受许多因素制约。平台式承载车架，人为设置桥架为支承，纵向骨架连接，横向一体成型连接，技术要求高，一车型一模具，生产工艺复杂，改型成本高。骨架式全承载车架，把大梁分解成若干桁架，占用整体空间、车身增高、且设计复杂、零件多，技术工艺要求严格，生产成本高，焊缝多，降低了允许应力。
2013年11月6日公开的公开号为CN 103381851A、名称为《电动汽车底盘》的专利；2005年6月29日公开的公开号为CN 1631690A，名称为《后轮独立悬挂独立驱动电动汽车底盘》的专利。其整体车架都属于T型原理，局部改进，均未实现无桥式新结构，未能很好的实现电动化、轻量化、智能化功能要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种轮梁式无桥车架。
本发明针对电动车电机动力轴智能输出，车桥的定位承载功能已免除，因此无桥车架更为合理。按照力学结构原理，注重力与力矩的合理布局，克服以上底盘车架的缺点并吸收了其各自优点而优化设计的一种无桥型汽车车架，实现车桥功能分解至底板及边侧支持承载，保留了传动轴空间，车架与悬架直接铰接、承载，悬架与车轮直接连接，按运动轨迹传递力的作用，达到降低汽车底盘高度，阔展双轮间使用空间，延伸轴距的目的，形成整车可动力轴完全输出的全驱，全部独立悬架。
本发明完全去掉整体式车桥和断开式车桥及相应桥架的结构功能及作用。车架自成一体，悬挂系统一端直接安装在车架上，承载车身重量，另一端连接在车轮上，简化动力输出轴。车轮定位通过悬架由车架直接设计承担。
本发明充分考虑了汽车总体布置、结构力学特征、制造工艺、适应轻量化、智能化和电动化，调整其悬挂及转向系统布置、动力系统布置，使其实现多种性能提高的效果。
本发明从前至后依次由前挂架、前轮架、中联架、后轮架和后挂架五段组成，前挂架、前轮架、中联架、后轮架和后挂架各相邻段之间均采用统一标准的连接方式相互连接，采用模块化组合结构，前挂架、前轮架、中联架、后轮架和后挂架各自独立，可随意装配组装及调整，并具有足够的强度和刚度，具有完全独立互换性。
所述的前挂架位于前端，前挂架是由两根第一纵向主梁、第二副梁和多根第一横旦及附件组成，第一纵向主梁和第二副梁的位置根据不同车型的需要可以上下调整，左右位移铰接，并配合不同附件可设计成置机型、过道型和座位型。长度可根据需要调整。置机型用于安装发动机和变速箱等动力部件。过道型用于设置过道。座位型用于设置座位。
所述的前轮架和后轮架采用相同结构，均由两个桥梁、两个桥梁副架、两个H轮梁、两个H轮梁底座、两个H轮梁副架，两个M轮梁和四个M轮梁副架及部分附件组成。各部分相关配件连接一体，两个桥梁下宽上窄呈梯形结构，两个桥梁整体与H轮梁连接呈井字形结构，组成稳固的整体轮架，安装车轮组件并支撑车体。井字形侧面结构与M轮梁上部组成多位点连接空间，适应性更强更牢固，适合各种悬挂，适应多种车轮组合及多种车型。
所述的桥梁是一个U型整体部件，设置在前轮架和后轮架的中间部位，两个桥梁组成下宽上窄呈梯形结构，起主要支撑稳固作用，并能够起到扩大轮距空间的效果。两个桥梁副架位于前轮架和后轮架的桥梁的两侧，起到了横向托底、纵向连接的作用。两个H轮梁位于前轮架和后轮架的底面左右两侧，两个H轮梁与桥梁副架垂直相交，对整体轮架起稳定连接的作用。
所述的H轮梁底座设置在H轮梁的下面，H轮梁副架设置在H轮梁的上面，H轮梁副架与H轮梁合成一体组成整体框架，H轮梁副架与桥梁和桥梁副架垂直连接，并通过M轮梁副架与M轮梁相交。
所述的M轮梁是一个拱形梁，垂直安装在桥梁副架的上面，M轮梁的顶面与桥梁连接，左右各安装一个，左右各形成一个拱形空间，用于安装车轮悬挂组件，M轮梁起承载载荷、稳固竖柱、调整高度作用。M轮梁副架位于M轮梁和桥梁之间，侧面支撑M轮梁。
所述的中联架位于前轮架和后轮架之间，中联架是由两根第二纵向主梁、第二副梁和多根第二横旦及附件组成，中联架断面呈梯形结构，第二纵向主梁和第二副梁的位置根据不同车型的需要可以上下调整，左右位移铰接，并配合不同附件可设计成直底型、夹层型、外边型、内敛型。中联架可以根据需要任意调整长度，以适合不同轴距的要求。
所述的后挂架位于后端，由两根第三纵向主梁、第三副梁和多根第三横旦及附件组成，第三纵向主梁和第三副梁的位置根据不同车型的需要可以上下调整，左右位移铰接，并配合不同附件可设计成置机型、货仓型、过道型和座位型。长度可根据需要调整。置机型用于安装发动机和变速箱等动力部件。货仓型用于储存货物。过道型用于设置过道，座位型用于设置座位。
另本发明只在前轮架和后轮架处的位置为设置轮胎预留宽度空间，其余部位，包括中联架、前挂架、后挂架、前轮架和后轮架的中间过道部分，均可设计低地板，显著降低汽车地板高度，合理利用空间。为实现不同车型的局部加固，与其相应连接而确立的各种附件二十余种。
前轮架和后轮架既能安装驱动轮又能安装被动轮，既能安装转向轮又能安装非转向轮，能够实现四轮转向、多轮驱动。其空间完全保证动力轴、转向球头、转向杆、弹性元件、减震器、平衡杆等空间布置。
H轮梁和双桥梁组成的井字型内外部件，利用M轮梁及周边空间，可实现现有轿车独立悬挂方式，利用多种弹性元件承载，调整悬架导向结构，增加传导装置，实现新的悬挂系统。适合各式独立悬挂，车轮通过悬挂系统直接与车架相联，以车架为基准直接实现车轮定位，实现无桥车架。
本发明的有益效果：
1.采用模块化组合方式，既便于批量生产，又可标准装配，成本低。车架可整体设计组装，也可分段组装。附件结构简单，变化性可控。便于合理地布置各总成和零部件。五段部分采用标准整体统一连接方式。也可以拆解、整合、变换成多种车型。
2.无桥(桥架)铰接车架达到车架横向承载联接。车轮定位(前轮外倾、前轮前束、主销后倾、主销内倾等)与悬架及弹性元件、阻点集于车架。去掉车桥，有利于轻量化提升，质量轻、强度高、刚度大，扭力、弯曲度可控范围内变化，能合理承受所有的载荷。实现与各种独立悬挂，除钢板弹簧外所有弹性元件之匹配，力学分布合理，重心下降，各种水平、垂直的力矩缩小，耗能降低。采用多种立体梯形结构，对横向、纵向、扭力分解。
3.可显著降低汽车地板高度，有效大幅提高利用车内空间，舒适性增强。
4.其优势与电动车需求相吻合，在改变汽车动力系统中可体现电动化汽车的最佳配置车架。适应性广，对各种承载车、乘用车、商务车，都有实用价值。最适用于电动车，对混合动力、燃油车也同样适用。
5.适度调控可提高汽车性能，适合四轮、多轮驱动并全部采用独立悬挂，轿车调整配件适应双横臂、麦弗逊、烛式、多连杆等各式悬挂，增加行驶舒适性。便于汽车整体性能开发利用，调整变化车身、通过能力、轴距、转弯半径，提高整车舒适性、平稳性。是搭建新型汽车设计制造的平台方式。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为本发明的俯视图。
图3为本发明的侧视图。
图4为本发明的中联架断面图。
图5为本发明的轴测图。
图6为本发明的轮架部分轴测图。
图7为本发明的轮架部分的桥梁部件的轴测图。
图8为本发明的轮架部分的桥梁副架部件的轴测图。
图9为本发明的轮架部分的H轮梁部件的轴测图。
图10为本发明的轮架部分的M轮梁部件的轴测图。
具体实施方式
请参阅图1至图10所示，本发明从前至后依次由前挂架1、前轮架2、中联架3、后轮架4和后挂架5五段组成，前挂架1、前轮架2、中联架3、后轮架4和后挂架5各相邻段之间均采用统一标准的连接方式相互连接，采用模块化组合结构，前挂架1、前轮架2、中联架3、后轮架4和后挂架5各自独立，可随意装配组装及调整，并具有足够的强度和刚度，具有完全独立互换性。
所述的前挂架1位于前端，前挂架1是由两根第一纵向主梁11、第二副梁12和多根第一横旦13及附件组成，第一纵向主梁11和第二副梁12的位置根据不同车型的需要可以上下调整，左右位移铰接，并配合不同附件可设计成置机型、过道型和座位型。长度可根据需要调整。置机型用于安装发动机和变速箱等动力部件。过道型用于设置过道。座位型用于设置座位。
所述的前轮架2和后轮架4采用相同结构，均由两个桥梁21、两个桥梁副架22、两个H轮梁23、两个H轮梁底座24、两个H轮梁副架25，两个M轮梁26和四个M轮梁副架27及部分附件组成。各部分相关配件连接一体，两个桥梁21下宽上窄呈梯形结构，两个桥梁21整体与H轮梁连接呈井字形结构，组成稳固的整体轮架，安装车轮组件并支撑车体。井字形侧面结构与M轮梁26上部组成多位点连接空间，适应性更强更牢固，适合各种悬挂，适应多种车轮组合及多种车型。
所述的桥梁21是一个U型整体部件，设置在前轮架2和后轮架4的中间部位，两个桥梁21组成下宽上窄呈梯形结构，起主要支撑稳固作用，并能够起到扩大轮距空间的效果。两个桥梁副架22位于前轮架2和后轮架4的桥梁21的两侧，起到了横向托底、纵向连接的作用。两个H轮梁23位于前轮架2和后轮架4的底面左右两侧，两个H轮梁23与桥梁副架22垂直相交，对整体轮架起稳定连接的作用。
所述的H轮梁底座24设置在H轮梁23的下面，H轮梁副架25设置在H轮梁23的上面，H轮梁副架25与H轮梁23合成一体组成整体框架，H轮梁副架25与桥梁21和桥梁副架22垂直连接，并通过M轮梁副架27与M轮梁26相交。
所述的M轮梁26是一个拱形梁，垂直安装在桥梁副架22的上面，M轮梁26的顶面与桥梁21连接，左右各安装一个，左右各形成一个拱形空间，用于安装车轮悬挂组件，M轮梁26起承载载荷、稳固竖柱、调整高度作用。M轮梁副架27位于M轮梁26和桥梁21之间，侧面支撑M轮梁26。
所述的中联架3位于前轮架2和后轮架4之间，中联架3是由两根第二纵向主梁31、第二副梁32和多根第二横旦33及附件组成，中联架3断面呈梯形结构，第二纵向主梁31和第二副梁32的位置根据不同车型的需要可以上下调整，左右位移铰接，并配合不同附件可设计成直底型、夹层型、外边型、内敛型。中联架3可以根据需要任意调整长度，以适合不同轴距的要求。
所述的后挂架5位于后端，由两根第三纵向主梁51、第三副梁52和多根第三横旦53及附件组成，第三纵向主梁51和第三副梁52的位置根据不同车型的需要可以上下调整，左右位移铰接，并配合不同附件可设计成置机型、货仓型、过道型和座位型。长度可根据需要调整。置机型用于安装发动机和变速箱等动力部件。货仓型用于储存货物。过道型用于设置过道，座位型用于设置座位。
另本发明只在前轮架2和后轮架4处的位置为设置轮胎预留宽度空间，其余部位，包括中联架3、前挂架1、后挂架5、前轮架2和后轮架4的中间过道部分，均可设计低地板，显著降低汽车地板高度，合理利用空间。为实现不同车型的局部加固，与其相应连接而确立的各种附件二十余种。
前轮架2和后轮架4既能安装驱动轮又能安装被动轮，既能安装转向轮又能安装非转向轮，能够实现四轮转向、多轮驱动。其空间完全保证动力轴、转向球头、转向杆、弹性元件、减震器、平衡杆等空间布置。
H轮梁23和双桥梁21组成的井字型内外部件，利用M轮梁26及周边空间，可实现现有轿车独立悬挂方式，利用多种弹性元件承载，调整悬架导向结构，增加传导装置，实现新的悬挂系统。适合各式独立悬挂，车轮通过悬挂系统直接与车架相联，以车架为基准直接实现车轮定位，实现无桥车架。

Claims (9)

1.一种轮梁式无桥车架，其特征在于：其从前至后依次由前挂架(1)、前轮架(2)、中联架(3)、后轮架(4)和后挂架(5)五段组成，前挂架(1)、前轮架(2)、中联架(3)、后轮架(4)和后挂架(5)各相邻段之间均采用统一标准的连接方式相互连接，采用模块化组合结构，前挂架(1)、前轮架(2)、中联架(3)、后轮架(4)和后挂架(5)各自独立，可根据需要装配组装及调整，并具有足够的强度和刚度，具有完全独立互换性。
2.根据权利要求1所述的一种轮梁式无桥车架，其特征在于：所述的前轮架(2)和后轮架(4)采用相同结构，均由两个桥梁(21)、两个桥梁副架(22)、两个H轮梁(23)、两个H轮梁底座(24)、两个H轮梁副架(25)，两个M轮梁(26)和四个M轮梁副架(27)及部分附件组成，各部分相关配件连接一体，两个桥梁(21)下宽上窄呈梯形结构，两个桥梁(21)整体与H轮梁连接呈井字形结构，组成稳固的整体轮架，安装车轮组件并支撑车体；井字形侧面结构与M轮梁(26)上部组成多位点连接空间，适应性更强更牢固，适合各种悬挂，为改进悬架设计提供可靠条件，适应多种车轮组合及多种车型。
3.根据权利要求1所述的一种轮梁式无桥车架，其特征在于：所述的中联架(3)是由两根第二纵向主梁(31)、第二副梁(32)和多根第二横旦(33)及附件组成，中联架(3)断面呈梯形结构，第二纵向主梁(31)和第二副梁(32)的位置根据不同车型的需要可以上下调整，左右位移铰接，并配合不同附件可设计成直底型、夹层型、外边型、内敛型。中联架(3)可以根据需要任意调整长度，以适合不同轴距的要求。
4.根据权利要求1所述的一种轮梁式无桥车架，其特征在于：所述的前挂架(1)位于前端，前挂架(1)是由两根第一纵向主梁(11)、第二副梁(12)和多根第一横旦(13)及附件组成，第一纵向主梁(11)和第二副梁(12)的位置根据不同车型的需要可以上下调整，左右位移铰接，前挂架(1)的长度可根据需要调整。
5.根据权利要求1所述的一种轮梁式无桥车架，其特征在于：所述的后挂架(5)是由两根第三纵向主梁(51)、第三副梁(52)和多根第三横旦(53)及附件组成，第三纵向主梁(51)和第三副梁(52)的位置根据不同车型的需要可以上下调整，左右位移铰接。
6.根据权利要求1所述的一种轮梁式无桥车架，其特征在于：所述的前挂架(1)可设计成置机型、过道型或座位型；所述的后挂架(5)可设计成置机型、货仓型、过道型或座位型。
7.根据权利要求2所述的一种轮梁式无桥车架，其特征在于：所述的桥梁(21)是一个U型整体部件，设置在前轮架(2)和后轮架(4)的中间部位，两个桥梁(21)组成下宽上窄呈梯形结构，起主要支撑稳固作用，并能够起到扩大轮距空间的效果；两个桥梁副架(22)位于前轮架(2)和后轮架(4)的桥梁(21)的两侧，起到了横向托底、纵向连接的作用；两个H轮梁(23)位于前轮架(2)和后轮架(4)的底面左右两侧，两个H轮梁(23)与桥梁副架(22)垂直相交，对整体轮架起稳定连接的作用；
所述的H轮梁底座(24)设置在H轮梁(23)的下面，H轮梁副架(25)设置在H轮梁(23)的上面，H轮梁副架(25)与H轮梁(23)合成一体组成整体框架，H轮梁副架(25)与桥梁(21)和桥梁副架(22)垂直连接，并通过M轮梁副架(27)与M轮梁(26)相交；
所述的M轮梁(26)是一个拱形梁，垂直安装在桥梁副架(22)的上面，M轮梁(26)的顶面与桥梁(21)连接，左右各安装一个，左右各形成一个拱形空间，用于安装车轮悬挂组件，M轮梁(26)起承载载荷、稳固竖柱、调整高度作用；M轮梁副架(27)位于M轮梁(26)和桥梁(21)之间，侧面支撑M轮梁(26)。
8.根据权利要求1所述的一种轮梁式无桥车架，其特征在于：最适宜于各式电动车行驶系统，通过调整也适应于混合动力和燃油车。通过选加各种附件，调整整体及局部结构尺寸适合各种车型，包括大巴车、中巴车、拖挂车、厢式货车、越野车、商务车、轿车、跑车。
9.根据权利要求1所述的一种轮梁式无桥车架，其特征在于：是搭建新的汽车设计制造的平台。结构变化可带来功能变化，以无桥车架为基础，调整行驶系统中的车轮、悬架及转向系统的布置，微调传动系统配置，配置智能化设施，综合建立相应数据库，可构建汽车更好的性能指标设计平台。
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