CN201694263U - 一种车架部件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种车架部件，所述车架部件的横截面为U型，所述U型截面的两侧分别为第一、第二侧边，U型截面的底部为底边，所述第一侧边与第二侧边相平行，所述底边与第一侧边和第二侧边呈相对垂直；所述车架部件的壁厚为1～8mm，并由铝合金或镁合金制成。本实用新型的有益效果是：采用加厚的横截面为U型的铝合金或镁合金制成的车架部件作用于车身，代替现有车身骨架的矩形钢管，达到钢材同样或类似的强度情况下减轻重量接近一半的效果，这样组合后的车身，重量大大减轻，强度却没有下降，制造和运营成本降低，更加节能环保，并且能够适应车身不同部位的安装。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种车架部件，属于汽车部件领域。
背景技术
目前客车的骨架结构形式主要有三种：非承载式车身的汽车有刚性车架，又称底盘大梁架。车身本体悬置于车架上，用弹性元件联接，主要靠车架承重，车身不参与受力。这种非承载式车身比较笨重，质量大，汽车质心高，高速行驶稳定性较差。半承载式车身的汽车没有刚性大梁架，只是加强了前围，侧围，后围，底架等部位，车身和底架共同组成了车身本体的刚性空间结构。这种半承载式，车身只是部分参与受力，质量比非承载式车身稍小。还有一种巨型钢管焊接而成的全承载式车身结构，虽然质量比前两种小，但还不能有效的大幅度降低车身重量。以上三种结构均为钢制结构，整车重量大，导致承载能力下降，客车能耗偏高，再有钢骨架容易生锈，即使磷化处理过的骨架寿命也不过8年左右，而且不能回收利用。而且磷化液中的磷是一种剧毒物质，以及矩型钢管上所喷的防锈漆，均严重污染环境。并且目前客车的骨架大部分为矩形钢管结构，若直接将矩形钢管改为矩形铝管来减重，则强度达不到要求，因为Q235钢的抗拉强度为375-460Mpa，而6082铝合金的抗拉强度为310Mpa。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术的不足，提供一种车架部件，以使车身的重量减轻，荷载下降，耗能少，使用寿命长。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种车架部件，所述车架部件的横截面为U型，所述U型截面的两侧分别为第一、第二侧边，该U型截面的底部为底边，所述第一侧边与第二侧边相平行，所述底边与第一侧边和第二侧边呈相对垂直；所述车架部件的壁厚为1～8mm，并由铝合金或镁合金制成。
本实用新型的有益效果是：采用加厚的横截面为U型的铝合金或镁合金制成的车架部件作用于车身，代替现有车身的矩形钢管，达到钢材同样或类似的强度情况下减轻重量接近一半的效果，这样组合后的车身，重量大大减轻，强度却没有下降，制造和运营成本降低，更加节能环保，而公开号为US6598923B2、US2072804A的对比文件1、2及对比文件3(《客车车身轻量化技术探讨》，李阳，客车技术与研究，1，2009-2-28，23-25)均没有公开通过U结构和加厚的壁，达到钢材同样或类似的强度情况下减轻重量接近一半的效果，这样组合后的车身，重量大大减轻，强度却没有下降；并且能够适应车身不同部位的安装，通过铆钉与其他部件连接，对比文件3和对比文件4(《现代化汽车壳体铝合金结构部件制造》，刘凯，铝加工，Vol.23，No.4，4-5，15，17，2000-8-31)均没有全公开这一特征，而且不容易生锈，使用寿命长。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步，所述车架部件还包括分别沿第一、第二侧边的垂直方向相对设置的第一、第二顶边，所述第一、第二顶边间形成一开口。
采用上述进一步方案的有益效果是，可根据实际的需要选择合适的结构，用于车架的不同位置，使用方便。
进一步，所述车架部件的第一侧边和/或底边上还设有凹槽。
采用上述进一步方案的有益效果是，可以起到加强作用，在不增加总体重量的情况下，更好的增加了整体型材的强度和抗扭效果，并且凹槽还可以更好的适应车身上不同位置形状的特殊要求，可以在增加车架部件整体宽度情况下，能够更好的适应车身情况，便于安装能够使部件加强，并且铆钉头沉入槽中，内装饰件避免与铆钉头相碰。
进一步，在所述车架部件的第一侧边、第二侧边、第一顶边或第二顶边上还设有弯臂。
采用上述进一步方案的有益效果是，带有车架部件用于车身时，车架部件弯角的部位与外蒙皮通过粘接胶连接，可大大减少胶的用量，节省原料，降低成本。
进一步，所述车架部件的第一、第二侧边与顶边或底边的连接处的内侧与外侧均为圆角。
采用上述进一步方案的有益效果是，避免直角过度产生的应力过于集中，及局部受力过大型材开裂，提高了整体型材的强度和抗扭效果，公开号为CN101504682A的对比文件在U结构的内、外侧设圆角。
进一步，当所述部件的U型截面只包含第一、第二侧边和底边时，所述第一、第二侧边的宽为20～150mm，所述底边的宽为30～80mm。
进一步，当所述部件的U型截面只包含第一、第二侧边和底边时，所述第一、第二侧边更为优选的宽为30～120mm，所述底边更为优选的宽为30～60mm。
进一步，当所述部件的U型截面包含第一、第二侧边、底边和第一、第二顶边时，所述第一、第二侧边的宽为30～80mm，所述底边和第一、第二顶边的宽为20～150mm。
进一步，当所述部件的U型截面包含第一、第二侧边、底边和第一、第二顶边时，所述第一、第二侧边的宽为30～60mm，所述底边和第一、第二顶边的宽为30～120mm。
采用上述进一步方案的有益效果是，可根据具体应用选择合适参数和结构的部件，使用方便。
进一步，所述凹槽的宽为0～80mm，所述凹槽的深度为0.5～25mm。
进一步，所述凹槽更为优选的宽为5～55mm，所述凹槽更为优选的深度为1～10mm。
采用上述进一步方案的有益效果是，采用该长度和深度的凹槽在铆钉沉入槽中的同时，保证型材部件的适当强度，并且节省一定的材料。
进一步，所述弯臂所在圆的半径为0.5～8mm。
进一步，所述圆角的半径为0.5～8mm。
进一步，所述车架部件的壁厚更为优选地为2.5～5mm
采用上述进一步方案的有益效果是，具有此壁厚的车架部件在用料较少的同时，能够达到适当强度。
进一步，所述车架部件由牌号为6005T5、6005T6、6082T5、6082T6、7A04、7003或7005的铝合金制成。
采用上述进一步方案的有益效果是，可根据实际使用的需要选择合适的合金材料，以方便使用。
附图说明
图1为本实用新型所述的车架部件的第一种实施方式的横截面图；
图2为本实用新型所述的车架部件的第二种实施方式的横截面图；
图3为本实用新型所述的车架部件的第三种实施方式的横截面图；
图4为本实用新型所述的车架部件的第四种实施方式的横截面图；
图5为本实用新型所述的车架部件的第五种实施方式的横截面图；
图6为本实用新型所述的车架部件的第一实施方式与立柱铆接的结构示意图；
图7为本实用新型所述的车架部件的第一实施方式与立柱铆接的结构示意图；
图8为本实用新型所述的车架部件的第五实施方式与立柱铆接的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
本实用新型实施例所述的车架部件均具有以下特征。
所述车架部件的横截面为U型，所述U型截面的两侧分别为第一、第二侧边101、102，U型截面的底部为底边103，所述第一侧边101与第二侧边102相平行，所述底边103与第一侧边101和第二侧边102呈相对垂直，所述车架部件的壁厚为1～8mm，所述壁厚更为优选地为2.5～5mm，并由铝合金或镁合金制成，所述车架部件的长为40～14000mm，所述车架部件更为优选地长为1000～1800mm，或所述车架部件还包括分别沿第一、第二侧边101、102垂直方向相对设置的第一、第二顶边104、105，所述第一、第二顶边104、105间形成一开口，所述车架部件由镁合金或牌号为6005T5、6005T6、6082T5、6082T6、7A04、7003或7005铝合金制成。
当所述部件的U型截面只包含第一、第二侧边101、102和底边103时，所述第一、第二侧边101、102的宽为20～150mm，所述第一、第二侧边101、102更为优选的宽为30～120mm；所述底边103的宽为30～80mm，所述底边103更为优选的宽为30～60mm。
当所述部件的U型截面包含第一、第二侧边101、102及底边103和第一、第二顶边104、105时，所述第一、第二侧边101、102的宽为30～80mm，所述第一、第二侧边101、102更为优选的宽为30～60mm，所述底边103和第一、第二顶边104、105的宽为20～150mm，所述底边103和第一、第二顶边104、105的宽为30～120mm
所述车架部件的第一侧边101和/或底边103上还设有凹槽106，所述凹槽107的宽为0～80mm，所述凹槽107的深度为0.5～25mm，所述凹槽107更为优选的宽为5～55mm，所述凹槽107更为优选的深度为1～10mm。
在所述车架部件的第一侧边101、第二侧边102、第一顶边104或第二顶边105上还设有弯臂107，所述弯臂所在圆的半径为0.5～8mm。
所述车架部件的第一、第二侧边101、102与底边103或第一、第二顶边104、105的连接处的内侧与外侧均为圆角，所述圆角的半径为0.5～8mm。
以下为不同结构的实施例的具体描述。
如图1所示，本实用新型第一种实施方式所述的车架部件1，所述第一、第二侧边101、102的宽为20～150mm，所述第一、第二侧边101、102更为优选的宽为30～120mm，所述底边103的宽为30～80mm，所述底边103更为优选的宽为30～60mm。
实施例1-5
按照第一种实施方式所述的车架部件，其可用于不同汽车的各参数具体长度大小如下表所示：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 铝型材长(mm) | 1000 | 1400 | 1600 | 1700 | 1800 |
| 壁厚(mm) | 2.5 | 3.6 | 4 | 4.5 | 5 |
| 内、外部角部所设的圆角半 | 0.5 | 4.5 | 6 | 7 | 8 |
| 径(mm) | |||||
| 第一侧边的宽(mm) | 30 | 75 | 80 | 100 | 120 |
| 第二侧边的宽(mm) | 30 | 70 | 70 | 90 | 120 |
| 底边的宽(mm) | 30 | 55 | 60 | 70 | 80 |
如图2所示，本实用新型第二种实施方式所述的车架部件1，所述第一、第二侧边101、102的宽为20～150mm，所述第一、第二侧边101、102更为优选的宽为30～120mm；所述底边103的宽为30～80mm，所述底边103更为优选的宽为30～60mm，所述车架部件的底边103设有用于加强作用的凹槽106，所述凹槽106的宽为0～80mm，所述凹槽106更为优选的宽为5～55mm；所述凹槽106的深度为0.5～25mm，所述凹槽106更为优选的深度为1～10mm。
实施例6-10
按照第二种实施方式所述的车架部件，其可用于不同汽车的各参数具体长度大小如下表所示：
| 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | 实施例10 |
| 铝型材长(mm) | 980 | 1340 | 1540 | 1640 | 1780 |
| 壁厚(mm) | 2.6 | 3.7 | 4.2 | 4.7 | 5 |
| 内、外部角部所设的圆角半径(mm) | 0.8 | 4.8 | 6.5 | 7 | 8 |
| 第一侧边的宽(mm) | 35 | 84 | 88 | 112 | 118 |
| 第二侧边的宽(mm) | 34 | 74 | 82 | 110 | 120 |
| 底边的宽(mm) | 38 | 58 | 68 | 72 | 80 |
| 凹槽的宽(mm) | 5 | 30 | 35 | 50 | 55 |
| 凹槽的深度(mm) | 1 | 5.5 | 6 | 8 | 10 |
如图3所示，本实用新型第三种实施方式所述的车架部件1，所述第一、第二侧边101、102的宽为20～150mm，所述第一、第二侧边101、102更为优选的宽为30～120mm；所述底边103宽为30～80mm，所述底边103更为优选的宽为30～60mm，所述车架部件的底边103设有凹槽106，所述凹槽106的宽为0～80mm，所述凹槽106更为优选的宽为5～55mm；所述凹槽106的深度为0.5～25mm，所述凹槽106更为优选的深度为1～10mm；所述车架部件的第二侧边102上设有弯臂107，所述弯臂107所在圆的半径为0.5～8mm。
实施例11-15
按照第三种实施方式所述的车架部件，其可用于不同汽车的各参数具体长度大小如下表所示：
| 实施例11 | 实施例12 | 实施例13 | 实施例14 | 实施例15 | |
| 铝型材长(mm) | 1000 | 1350 | 1550 | 1650 | 1800 |
| 壁厚(mm) | 2.6 | 3.8 | 4.2 | 4.7 | 5 |
| 内、外部角部所设的圆角半径(mm) | 0.8 | 4.8 | 6.5 | 7 | 8 |
| 第一侧边的宽(mm) | 30 | 80 | 85 | 110 | 120 |
| 第二侧边的宽(mm) | 30 | 75 | 80 | 100 | 120 |
| 底边的宽(mm) | 35 | 55 | 60 | 70 | 80 |
| 凹槽的宽(mm) | 5 | 30 | 35 | 50 | 55 |
| 弯角半径 | 0.8 | 4.8 | 6.5 | 7 | 8 |
| (mm) | |||||
| 凹槽的深度(mm) | 1 | 5.5 | 6 | 8 | 10 |
如图4所示，本实用新型第四种实施方式所述的车架部件1，所述第一、第二侧边101的宽为20～150mm，所述第一、第二侧边101更为优选的宽为30～120mm；所述底边103的宽为30～80mm，所述底边103更为优选的宽为30～60mm；所述车架部件的第一侧边101上设有凹槽106，所述凹槽106的宽为0～80mm，所述凹槽106更为优选的宽为5～55mm；所述凹槽106的深度为0.5～25mm，所述凹槽106更为优选的深度为1～10mm。
实施例16-20
按照第四种实施方式所述的车架部件，其可用于不同汽车的各参数具体长度大小如下表所示：
| 实施例16 | 实施例17 | 实施例18 | 实施例19 | 实施例20 | |
| 铝型材长(mm) | 1000 | 1450 | 1650 | 1750 | 1800 |
| 壁厚(mm) | 2.7 | 3.5 | 4.1 | 4.4 | 4.9 |
| 内、外部角部所设的圆角半径(mm) | 1 | 5 | 7 | 7.5 | 8 |
| 第一侧边的宽(mm) | 40 | 80 | 85 | 95 | 120 |
| 第二侧边的宽(mm) | 40 | 70 | 80 | 85 | 110 |
| 底边的宽(mm) | 35 | 50 | 65 | 70 | 75 |
| 凹槽的宽(mm) | 5 | 25 | 40 | 45 | 50 |
| 弯角半径(mm) | 1 | 5 | 7 | 7.5 | 8 |
| 凹槽的深度(mm) | 2 | 5.5 | 6 | 7 | 10 |
如图5所示，本实用新型第五种实施方式所述的车架部件1，所述第一、第二侧边101、102的宽为30～80mm，所述第一、第二侧边101、102更为优选的宽为30～60mm；所述底边103和第一、第二顶边104和105的宽为20～150mm；所述底边103和第一、第二顶边104和105更为优选的宽为30～120mm；所述车架部件的底边101上设有凹槽106，所述凹槽106的宽为0～80mm，所述凹槽106更为优选的宽为5～55mm；所述凹槽106的深度为0.5～25mm，所述凹槽106更为优选的深度为1～10mm。
实施例21-25
按照第五种实施方式所述的车架部件，其可用于不同汽车的各参数具体长度大小如下表所示：
| 实施例21 | 实施例22 | 实施例23 | 实施例24 | 实施例25 | |
| 铝型材长(mm) | 1000 | 1550 | 1700 | 1780 | 1800 |
| 壁厚(mm) | 2.8 | 3.9 | 4.3 | 4.6 | 5 |
| 内、外部角部所设的 | 0.8 | 4.8 | 6.5 | 7.8 | 8 |
| 圆角半径(mm) | |||||
| 第一侧边的宽(mm) | 30 | 40 | 45 | 50 | 60 |
| 第二侧边的宽(mm) | 30 | 40 | 45 | 50 | 60 |
| 第一顶边的宽(mm) | 20 | 40 | 42 | 50 | 55 |
| 第二顶边的宽(mm) | 18 | 40 | 45 | 50 | 55 |
| 底边(mm) | 40 | 86 | 90 | 108 | 115 |
| 凹槽的宽(mm) | 5 | 32 | 38 | 45 | 55 |
| 凹槽的深度(mm) | 1 | 5.5 | 6 | 8 | 10 |
如图6所示，本实用新型第一种实施方式所述的车架部件1作为侧窗下纵梁与立柱2铆接，所述车架部件1的结构边缘为环槽铆钉3连接的位置，所述铆钉3通过增设的中角码4与立柱2铆接，所述中角码4置于U车架部件1的内部与立柱铆接，所述U型车架部件1的第一侧边101与内蒙皮5相连，内蒙皮5的内侧连接有加强纵梁6。
如图7所示，本实用新型第一种实施方式所述的车架部件1作为侧窗上纵梁与立柱2铆接，所述车架部件1的结构边缘为环槽铆钉3连接的位置，所述铆钉3通过增设的中角码4与立柱2铆接，所述中角码4置于车架部件1的外部与立柱2铆接，所述型车架部件1的第一侧边与加强纵梁6连接。
如图8所示，本实用新型第五种实施方式所述的车架部件1作为侧窗下纵梁与立柱2铆接，所述车架部件1的结构边缘为环槽铆钉3连接的位置，所述铆钉3通过增设的中角码4与立柱2铆接，所述中角码4置于车架部件1的外部上下两端与立柱2铆接，所述型车架部件1的第一侧边101与内蒙皮5相连，内蒙皮5的内侧连接有加强纵梁6。
具体试验验证
以图1所示的铝合金型材部件为例，其横截面积S＝0.00043m2，铝合金6082T6的抗拉强度Rm＝310MPa，可得抗拉力F＝Rm×S＝133300(牛)，其1米长的重量为G＝2.7g/cm3×430cm3＝1.16kg。
与现有技术相比，假设钢骨架纵梁为40×50×1.75矩形钢管，则其1米长的重量为2.378kg，其到屈服极限时的抗拉力为F＝Rm×S，其中Rm是抗拉强度，单位是MPa，S为矩形钢管横截面积，单位是m2，矩形钢管Q235的抗拉强度Rm是415MPa，计算知矩形钢管横截面积S＝0.0003m2，可得抗拉力F＝Rm×S＝124500(牛)，因而图1所示的铝合金纵梁到屈服极限时的抗拉力高于矩形钢管纵梁，而重量却不到矩形钢管纵梁的一半。
因此我们可以看出使用本实用新型的车架部件其在大大减轻重量的同时，能够达到现有骨架为矩形钢管结构的客车的强度，使客车的承载能力提高，减少能耗，并且不会生锈，延长使用寿命。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种车架部件，其特征在于，所述车架部件的横截面为U型，所述U型截面的两侧分别为第一、第二侧边，U型截面的底部为底边，所述第一侧边与第二侧边相平行，所述底边与第一侧边和第二侧边呈相对垂直；所述车架部件的壁厚为1～8mm，并由铝合金或镁合金制成。
2.根据权利要求1所述的车架部件，其特征在于，所述车架部件还包括分别沿第一、第二侧边垂直方向相对设置的第一、第二顶边，所述第一、第二顶边间形成一开口。
3.根据权利要求1或2所述的车架部件，其特征在于，所述车架部件的第一侧边和/或底边上还设有凹槽。
4.根据权利要求1或2所述的车架部件，其特征在于，在所述车架部件的第一侧边、第二侧边、第一顶边或第二顶边上还设有弯臂。
5.根据权利要求1或2所述的车架部件，其特征在于，所述车架部件的第一、第二侧边与顶边或底边的连接处的内侧与外侧均为圆角。
6.根据权利要求1所述的车架部件，其特征在于，所述第一、第二侧边的宽为20～150mm，所述底边的宽为30～80mm。
7.根据权利要求6所述的车架部件，其特征在于，所述第一、第二侧边的宽为30～120mm，所述底边的宽为30～60mm。
8.根据权利要求2所述的车架部件，其特征在于，所述第一、第二侧边的宽为30～80mm，所述底边和第一、第二顶边的宽为20～150mm。
9.根据权利要求8所述的车架部件，其特征在于，所述第一、第二侧边的宽为30～60mm，所述底边和第一、第二顶边的宽为30～120mm。
10.根据权利要求3所述的车架部件，其特征在于，所述凹槽的宽为0.5～80mm，所述凹槽的深度为0.5～25mm。
11.根据权利要求10所述的车架部件，其特征在于，所述凹槽的宽为5～55mm，所述凹槽的深度为1～10mm。
12.根据权利要求4所述的车架部件，其特征在于，所述弯臂所在圆的半径为0.5～8mm。
13.根据权利要求5所述的车架部件，其特征在于，所述圆角的半径为0.5～8mm。
14.根据权利要求1或2所述的车架部件，其特征在于，所述车架部件的壁厚为2.5～5mm。
15.根据权利要求1或2所述的车架部件，其特征在于，所述车架部件由牌号为6005T5、6005T6、6082T5、6082T6、7A04、7003或7005的铝合金制成。
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