用于车身与车架的安装的底板承载结构.pdf

本发明公开了一种用于车身与车架的安装的底板承载结构。一种车辆底板结构包括横向构件，横向构件具有大致恒定的截面形状。间隔构件设置在横向构件之下，用于固定到底盘车架。间隔构件相对于横向构件定位以在间隔构件与横向构件之间限定封闭腔；底板结构还包括固定在封闭腔内的第一套环。紧固件延伸通过间隔构件和横向构件，当底板结构固定到底盘车架时，紧固件压紧第一套环。

权利要求书
1.  一种车辆底板结构，包括：
横向构件，具有大致恒定的截面形状；
间隔构件，设置在横向构件之下，用于固定到底盘车架，并在间隔构件与横向构件之间限定封闭腔；
第一套环，固定在封闭腔内；
紧固件，延伸通过间隔构件和横向构件，当底板结构固定到底盘车架时，紧固件压紧第一套环。

2.  根据权利要求1所述的车辆底板结构，其中，横向构件是大致横跨车辆的横向宽度延伸的铝挤压件。

3.  根据权利要求2所述的车辆底板结构，其中，横向构件限定内腔，内腔具有与第一套环轴向对齐地固定的第二套环，使得当底板结构固定到底盘车架时紧固件压紧第一套环和第二套环。

4.  根据权利要求2所述的车辆底板结构，其中，铝挤压件限定具有至少一个内壁的封闭腔，所述至少一个内壁按与内部部件的承载方向对齐的斜角定位。

5.  根据权利要求1所述的车辆底板结构，其中，横向构件由铝合金板材形成。

6.  根据权利要求1所述的车辆底板结构，其中，紧固件向上延伸通过横向构件，并具有用于附着内部座椅的延伸部。

7.  根据权利要求1所述的车辆底板结构，还包括设置在紧固件之上的座椅附着件，其中，座椅附着件定位为相对于紧固件有一定的横向偏移。

8.  一种车辆底板结构，包括：
安装构件，限定沿着长度延伸的第一封闭腔，并固定到底板；
间隔构件，设置在安装构件之下，以限定第二封闭腔；
套环，固定为与安装孔对齐，位于第一封闭腔和第二封闭腔中的各个内；
紧固件，延伸通过各个套环，用于将安装构件固定到底盘车架。

9.  根据权利要求8所述的车辆底板结构，其中，安装构件包括第一封闭腔内的内壁，内壁按对齐为抵消来自内部部件附着的载荷的斜角定位。

10.  根据权利要求8所述的车辆底板结构，其中，紧固件从底盘车架向 上延伸通过安装构件，并具有用于附着内部座椅的延伸部。

11.  根据权利要求8所述的车辆底板结构，其中，安装构件是长的铝挤压件，所述长的铝挤压件大致横跨车辆的横向宽度延伸并在至少两个位置固定到底盘车架。

12.  根据权利要求8所述的车辆底板结构，其中，安装构件和间隔构件均由铝合金板材形成。

13.  根据权利要求8所述的车辆底板结构，其中，安装构件具有接近紧固件的尺寸并在单个位置固定到底盘车架。

14.  根据权利要求8所述的车辆底板结构，还包括设置在安装构件之上的座椅附着件，其中，座椅附着件相对于紧固件横向地偏移。

15.  一种车辆，包括：
底盘车架；
乘客厢，具有安装到底盘车架的底板；
安装构件子组件，固定在底板之下，所述安装构件子组件包括：
基部板，具有水平的壁，所述水平的壁限定与底盘车架上的容纳部对齐的安装孔，基部板具有从所述水平的壁竖直地延伸的前凸缘和后凸缘；
至少一个双面板，固定到基部板并围绕安装孔设置；
套环，附着到所述至少一个双面板；以及
盖板，在套环之上附着到基部板的前凸缘和后凸缘，盖板在盖板与基部板之间限定封闭腔；以及
紧固件，在底板之下与底板隔开，并延伸通过用于将乘客厢固定到底盘车架的安装构件子组件。

16.  根据权利要求15所述的车辆，其中，盖板大致横跨底板的横向宽度延伸，并包括大致恒定的截面形状。

17.  根据权利要求15所述的车辆，其中，所述至少一个双面板、套环和盖板均由具有表面涂层的钢合金形成，基部板由铝合金板材形成。

说明书用于车身与车架的安装的底板承载结构
技术领域
本公开涉及一种安装到子车架的车辆车身。
背景技术
皮卡车是具有前乘客区(通常被称作驾驶室)和顶部打开的后部货物区(通常被称作货厢(box))的机动车辆。车厢通常具有实质上的平坦的机架(bed)，其中，两侧壁和前互连接的前部板(headboard)从该平坦的机架向上延伸。皮卡车还可使用底部铰接的车门(通常被称作后挡板)，该车门铰接在机架的后边缘上并且是可关闭的，以提供用于货物区的第四个(后)壁。驾驶室和车厢可以是独立的组件或者相同的一体式结构的部件。皮卡车非常受欢迎，这是因为车厢允许人们以非常多种不同的方式使用(包括运输多种类型的货物和拖挂各种类型的拖车(trailer))。
传统地，皮卡车的大部分车身结构已经由钢合金形成。经过多年的经验，皮卡车设计者已经获知如何设计经受多种需求的皮卡车应用的钢的货车车身部件。当前的监管和经济环境增大了使皮卡车更节省燃料以及功能更多且更耐用的重要性。降低车辆的燃料消耗的一种方式是降低车辆结构重量。
车身的某些区域要求具有对频繁的高载荷条件的承受力。例如，当车身的重量压载在车身安装到底盘车架的位置时，这些位置接收相当大的道路载荷。对具有更大重量的大型车辆而言，安装位置的要求进一步提高。通过安装位置的载荷输入的频率和大小可由于不良影响的噪声、振动和声振粗糙度(NVH)表现而降低客户的整体驾驶品质。
发明内容
在一个示例中，一种车辆底板结构包括横向构件，横向构件具有大致恒定的截面形状。间隔构件设置在横向构件之下，用于固定到底盘车架。间隔构件相对于横向构件定位以在间隔构件与横向构件之间限定封闭腔。底板结构还包括固定在封闭腔内的第一套环。紧固件延伸通过间隔构件和横向构件， 当底板结构固定到底盘车架时，紧固件压紧第一套环。
在另一示例中，一种车辆底板结构包括安装构件，安装构件限定沿着长度延伸的第一封闭腔，并固定到底板。间隔构件设置在安装构件之下，并在间隔构件与安装构件之间限定第二封闭腔。套环设置在第一封闭腔和第二封闭腔中的每个内，其中，每个套环与安装孔对齐。紧固件延伸通过各个套环，用于将安装构件固定到底盘车架。
在又一示例中，一种车辆包括底盘车架和乘客厢，乘客厢具有安装到底盘车架的底板。车辆还包括固定在底板之下的安装构件子组件，用于将乘客厢固定到底盘车架。所述安装构件子组件包括具有水平的壁的基部板，所述水平的壁限定与底盘车架上的容纳部对齐的安装孔。基部板还包括从所述水平的壁竖直地延伸的前凸缘和后凸缘。至少一个双面板固定到基部板并围绕安装孔设置。安装构件子组件还包括：套环，附着到所述至少一个双面板；盖板，在套环之上附着到基部板的前凸缘和后凸缘处。盖板在盖板与基部板之间限定封闭腔。车辆还包括紧固件，紧固件在底板之下与底板隔开并延伸通过用于将乘客厢固定到底盘车架的安装构件子组件。
附图说明
图1是车辆的后部立视图。
图2是图1的车辆的剖面部的后部立视图。
图3是前子底板安装构件的分解视图。
图4是沿图2的线4-4截取的前子底板安装构件的截面侧视图。
图5是沿图2的线4-4截取的选择性的实施例的前子底板安装构件的截面侧视图。
图6是沿图2的线6-6截取的后底板横向构件组件的截面侧视图。
图7是沿图2的线7-7截取的后底板横向构件组件的截面后视图。
图8是可供选择的实施例的后底板横向构件组件的分解视图。
图9是沿图2的线6-6截取的选择性的实施例的后底板横向构件组件的截面侧视图。
图10是沿图2的线7-7截取的选择性的实施例的后底板横向构件组件的截面后视图。
具体实施方式
参照附图公开了示出的实施例。然而，将理解的是，公开的实施例仅意图是示例，示例可以以多种和可选形式实施。附图不一定按比例绘制，一些特征可被夸大或最小化以示出特定组件的细节。公开的具体结构和功能细节不被解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员如何实践公开的原理的代表性基础。
图1描绘了车辆10的外部立视图，车辆10包括位于前部的乘客厢(passengercabin)12和设置在乘客厢12的后面的货厢(cargobox)14。乘客厢12和货厢14两者都包括由金属板形成的组件。在至少一个实施例中，车辆10的绝大部分由6xxx系列铝合金形成。在其它实施例中，在制造车辆10的过程中使用不同金属的组合。车辆10还包括底盘车架(chassisframe)16，底盘车架16为多个主要车辆部件(包括悬架和车轮、发动机、动力传动系统、燃料箱(fueltank)、乘客厢12和货厢14)提供安装位置。
参照图2，移除车辆10的多个外部部件以示出底层结构的多个部分。从视图中移除乘客厢12的上部以及货厢14的上部。乘客厢12包括具有多个加强部件的底板组件18。底板组件18为车辆的许多组件(例如，内部座椅、操纵台(console)和其它装饰部件)提供安装位置。
底盘车架16在底板组件18之下纵向地延伸，并且包括一对横向隔开的车架纵梁20，每对车架纵梁20位于车辆10的相对两侧上。底盘车架16从底板组件18之下支撑底板组件18。例如，乘客厢12可通过紧固件(例如，螺栓)固定到底盘车架16。底板组件18包括位于用于将乘客厢12安装至车辆底盘车架16的各个位置的附着特征。例如，底板组件18包括一对横向隔开的前厢体安装部22。类似地，在中间厢体安装部24处底板组件18固定到底盘车架16。后厢体安装部26可以另外地将乘客厢12固定到底盘车架16。在发动机舱的区域中，乘客厢12可另外地通过发动机舱机身安装部28固定到底盘车架16。在行驶期间道路载荷从车轮传递到底盘车架16。在行驶期间，用于管理传递到乘客厢12的结构中的底盘载荷的策略可限制噪声、振动和声振粗糙度(NHV)。在乘客厢12的安装位置增大结构刚度以将来自底盘车架16附着位置的载荷分散到较大面积的底板组件18。
多个支撑加强件和横向构件可设置在底板组件之下。在底板组件18的前部可能有结构或前通道30，以提供用于设置在乘客厢12之下的传动装置组 件的空间。在前厢体安装部22处，可能有助于设置在车辆的任意一侧上横向隔开的独立的加强件。传动装置组件可阻止单个底板支撑部件横跨车辆10连续横向地延伸。在其它位置，延长的安装构件可设置为横跨乘客厢12的大部分横向宽度。每个安装构件在相应的附着位置增大当前位置的刚度，从而有效地分散在乘客厢处从底盘车架16接收的载荷。
参照图3和图4，描绘了安装构件的示例。示例组件可由对应于前厢体安装部22的前安装构件32表示。前安装构件32可以是具有多个加强件的子组件，以提供足够的安装刚度。基部板34具有大致水平的壁36，所述大致水平的壁36限定用于容纳紧固件的安装孔38，以将安装构件32固定到底盘车架16。
多个双面钢板可固定到位于安装孔38周围附近的基部板34。在图3的示例中，第一双面板40和第二双面板42固定到基部板34。第一双面板40和第二双面板42可相对于彼此横切地布置，以在多个不同的方向上抵抗载荷。例如，第一双面板40可横向地延伸为在安装孔38的任意一侧上固定到基部板34。第二双面板42可纵向地延伸为在安装孔38的前方和后方的相对的位置固定到基部板34。通过将第一双面板40和第二双面板42中的每个沿着相对的方向连接到基部板34，可避免过多的材料层叠。每个双面板可以利用两层厚度的连接件进行子装配。
基部板34设置有从水平的壁36延伸的至少一个大致直立的壁44。两个壁的布置限定腔46。在图3和图4的示例中，基部板34包括从水平的壁36延伸的两个大致直立的壁，使得基部板34限定U形截面。所述两个大致直立的壁设置在安装孔38的相对的侧部上，使得一系列相互连接的壁包围U形部的底部的安装孔。
盖板48固定到基部板34并封住腔46。通过安装构件32的多个组件的装配而形成封闭的盒形部分。盖板48包括用于容纳紧固件的固定的螺帽50，该紧固件通过连接提供夹紧载荷。套环52固定在双面板与盖板48之间的腔46内。封闭的盒形部分的构造增大紧固连接的总的力矩承载能力。
安装构件32的装配可包括由不相同的金属形成的多个组件的组合。例如，基部板34和底板组件18可由铝合金板材形成。双面板40、双面板42、套环52和盖板48中的每个可由钢合金形成。钢部件可包括弹性表面涂层(resilientsurfacecoating)，用于降低或消除关于混合材料选择可能另外地出 现的电化腐蚀影响。前安装构件32的布置使得基部板34固定到底板组件18。由于有涂层，钢部件能够与可由铝板材形成的底板组件18大体上隔离。
紧固件54向上延伸通过底盘车架16的容纳构件56或容纳部。紧固件54还可延伸通过基部板34的安装孔38、通过套环52的孔以被螺帽50容纳。沿着紧固件54的轴向方向产生夹紧载荷，并且夹紧载荷压紧紧固连接内的套环52。紧固件54被布置为使得在紧固件的顶端与底板组件18的下侧之间存在间隙，因此，紧固件54不突出到乘客厢中。
可使用多种不同的适当的附着方法构造安装构件子组件32，所述附着方法包括(例如)：自冲铆钉、空心铆钉、流钻螺钉、钳紧固、焊接、粘合剂或多种紧固类型的组合。
参照图5，描绘了前安装构件的可供选择的实施例。安装构件还可以在连接到底板组件之前进行子装配。然而，铝挤压加强件62将多个部分整合成单个部件。基部板64限定水平的壁66，水平的壁66可邻接底盘车架16的容纳构件56。基部板64限定至少一个直立的壁68，直立的壁68从水平的壁66延伸。与之前的实施例相同，两个壁按不同角度定位，以限定内腔70。挤压加强件62包括恒定的截面形状并限定封闭的中央部。挤压加强件62还包括相对于彼此以一定距离隔开的上壁72和下壁74。挤压加强件62设置在内腔70中并固定到基部板64。在图5的示例中，挤压加强件62的前凸缘76和后凸缘77中的每个连接到基部板64。挤压加强件62还可包括套环78，在紧固连接内压紧套环78。与之前的实施例相似，紧固件54向上延伸通过底盘车架16的容纳构件56。紧固件54还延伸通过基部板64的安装孔82、通过套环78的孔以被螺母80容纳。将紧固件54固定到螺母80使安装构件固定到底盘车架并压紧地夹住套环78。
挤压加强件62可通过在较高应力的位置增大壁厚而获得与多片组件相似的结构特性。例如，下壁74相对于上壁72可设置有增大的厚度。下壁接收来自底盘车架的较多的直接负载，因此，可能有利的是在安装孔82附近增大安装构件的附着位置刚度。
与乘客厢12的前部相比，在乘客厢12的后部出现不同的挑战。在货厢14之下的底盘车架16的竖直位置比在乘客厢12之下的底盘车架16的竖直位置高。相对高度之间的竖直变化可降低底板组件18的后部的用于提供给后厢体安装部26的封装空间。为了解决该限制，底板组件18包括在后部处连 接到升高的部分的向上转换部。因为通道30构造不延伸到底板组件18的后部，所以可期望设置大致跨过车辆的横向宽度延伸的子底板横向构件。增大的部件长度允许延长的横向构件在至少两个位置固定到底盘车架。不具有形成物或间隙缺口的连续部件将还具有改善的屈曲能力和车身安装附着刚度。
车辆内部的座椅在多个位置固定到底板组件18。在某些操作条件下，座椅在底板上施加载荷，例如，来自用户的重量、车辆动力学和/或碰撞事件的载荷。对于车辆认证，沿着向前和向后的方向向座椅施加高达座椅组件的重量的二十倍的载荷。因为座椅安装到底板组件，所以施加的载荷传递到底板结构。另外，通过在座椅安全带的附着位置向底板组件18施加斜拉力的应用而验证座椅安全带锚接附着件。车辆必须提供足够的刚度来防止响应于载荷的过度的变形。另外，后座椅的最后面的安装部趋向于被定位为接近后厢体安装部26。因此，座椅载荷传递到底板横向构件组件的结构。
参照图6和图7，后底板横向构件组件100可设置为在后厢体安装部26处加强乘客厢12的底板。具有大致恒定的截面形状的横向构件102横跨车厢横向地延伸。例如，横向构件102可具有U形截面并由铝板材辊弯成型。横向构件102从底板组件的下面邻接底板组件以限定具有第一封闭腔104的盒形部分。横向构件组件100还包括设置在横向构件102的每个相对端之下的间隔构件106，以增大纵向延伸的车架纵梁20与横向构件102之间的竖直间隙。
间隔构件106还可具有U形的截面，间隔构件106结合到横向构件102以限定第二封闭腔108。在第一封闭腔104和第二封闭腔108中的至少一个中，存在固定在紧固的连接件内的套环110。套环110操作为使下面的第二封闭腔稳定并分散来自底盘车架16的载荷输入。虽然在图6和图7的示例中描绘了一个套环，但是可供选择的实施例可包括串联连接的两个套环，其中，第一套环固定在第一封闭腔内，第二套环固定在第二封闭腔内。
紧固件112向上延伸通过底盘车架容纳构件114并通过第二封闭腔108内的套环110。固定的螺母116设置在第一封闭腔104内，用于容纳紧固件112。当紧固件112固定到固定的螺母116时，紧固件112在套环110上施加压紧载荷。至少一个双面板118还可设置在横向构件102和间隔构件106中的每个上，以进一步分散来自底盘车架16的载荷。
紧固件112设置在底板组件18之下以保持与底板组件18的竖直间隙。 座椅附着件120可直接固定到紧固件112之上的底板组件18。紧固件112与底板组件之间的间隙使座椅附着件120与厢体安装紧固件112隔开。附着件的隔开可提供关于座椅附着件120的位置的增大的灵活性。可不相对于底盘车架容纳构件114的位置而定位座椅附着件120。在图7中示出的实施例中，座椅附着件120定位为包括相对于紧固件112的横向偏移122。
参照图8、图9和图10，描绘了后底板横向构件组件200的可供选择的实施例。挤压的横向构件202包括沿其长度的大致恒定的截面形状。横向构件202是长的铝挤压件，铝挤压件大体上横跨车辆10的横向宽度延伸。横向构件组件200还包括设置在横向构件202的相对两端之下的间隔构件204，以增大挤压的横向构件202与车架纵梁20之间的竖直间隙。
与之前的实施例相似，横向构件组件200包括由间隔构件204限定的第一封闭腔206。第一套环208固定在第一封闭腔206内，以在间隔构件204处增大附着的刚度。第一套环与安装孔209对齐。
挤压的横向构件202包括至少一个内壁，所述至少一个内壁用于在挤压的横向构件202内限定单独的封闭腔。在图9中的示例中，挤压的横向构件202包括第一内壁210和第二内壁212，第一内壁210和第二内壁212将挤压的横向构件202的封闭腔分成三个不同的部分。中央部分214可容纳围绕附着紧固件218固定的第二套环216。第二套环216与第一套环208和安装孔209轴向对齐。紧固件218从底盘车架16的容纳构件114向上延伸通过套环208、216两者，以被螺母220容纳。套环208、216串联地堆叠并操作为吸能管(crushtube)，以将来自底盘车架16载荷传递通过第一封闭腔206、传递到挤压的横向构件202的中央部分214。
参照图9和图10，紧固件218示出为螺纹螺栓。该螺栓设置有足够的长度以使突出超过螺母220的延伸部222延伸通过横向构件202。延伸部222包括足够的螺纹接合以允许内部部件直接附着到紧固件218。例如，内部座椅或座椅安全带锚接件可固定到紧固件218的延伸部222。来自内部部件的载荷可通过紧固件218的路径直接传递到底盘车架16。虽然作为示例示出了长的螺栓，但是与之前的实施例相似，紧固件218可以可选择地终止于封闭部分214内，单独的座椅附着件可设置为与紧固件218隔开。
特别地参照图9，挤压的横向构件202的第一内壁210和第二内壁212按对应于内部部件的承载方向的斜角定位。如上所讨论的，座椅载荷验证要 求前水平力和后水平力施加到内部座椅组件。另外，斜拉力可在座椅安全带锚接附着件的位置施加到底板组件18。例如，力224描绘为表示内部部件(例如，座椅附着件或座椅安全带锚接件)的反作用载荷的方向。内壁210、212的定位与内部部件承载方向对齐。所述定位有助于直接抵消力224并抵抗由力224导致的横向构件202的变形。尽管座椅和座椅安全带附着件描述为示例，其它内部部件也可受益于结合到厢体安装紧固件的附着件。
通过螺纹紧固件将厢体提供给具有封闭腔的车架附着件可提供改善的载荷分布，其中，封闭腔具有在腔内被压紧的套环。夹紧单个板层对在紧固件附近的局部板弯曲有较低的抵抗力。用于接合封闭腔的上壁和下壁两者的紧固件的延长部显著地增大对沿着竖直侧壁的剪切载荷的方向的弯曲扭矩的抵抗力。换句话说，根据本公开改善了对由水平载荷(前/后载荷、遍布汽车的载荷)导致的弯曲扭矩的抵抗力。此外，在封闭部分的上壁和下壁之间压紧的套环的竖直高度可进一步影响附着位置刚度。横向刚度作为在连接中使用的套环的高度的函数而增大。
虽然上面描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了本发明的所有可能的形式。更确切地，在说明书中使用的词语是描述性的词语而非限制性的词语，并且应理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。此外，可以对各个实现的实施例的特征进行组合以形成本发明的进一步的实施例。