专利名称：用于车辆的封闭截面结构化构件的制作方法
技术领域：
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：
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
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。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。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。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。本发明涉及下述技术方案。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作以减轻材料回弹。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。3.根据方案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.根据方案1所述的构件，其中，结合部分是焊道。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。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。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。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.根据方案8所述的车辆结构，其中，所述构件由高等级钢成型。10.根据方案8所述的车辆结构，其中，所述构件的外部形状沿着长度是可变的。11.根据方案8所述的车辆结构，其中，结合部分是焊道。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。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。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。15. 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。16.根据方案15所述的方法，其中，所述接合部分是焊道。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。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近所述长度的每端。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。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。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。
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。
具体实施例方式参考附图，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。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。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)，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。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动机的任一侧(由于图1中的透视图，示出仅一个安装件)。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M支承。变速器安装件沈设置在横向构件M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。横向构件M可通过钢轧制成型并随后弯曲，所述钢包括从典型低等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。横向构件对以长度L表征，所述长度足以跨越导轨14A和14B之间的距离D。构件M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。横向构件对由一对支架观附连到车架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中所示的透视图，示出仅一个支架)。每个支架观包括一对孔30。横向构件M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。当横向构件M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上的四个位置上分配，即该一对发动机安装件22和该一对支架观。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。在图2中，横向构件M示出为从车辆结构12分离。横向构件M包括孔36，用于接收将变速器安装件26附连到横向构件M所采用的紧固件(未示出)。横向构件M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，以及甚至是大致正方形的形状。虽然横向构件M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M来说是重要的。横向构件M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M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。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M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)。结果得到相对轻质、强韧和成本有效的横向构件M，其能够耐受在操作所述车辆期间的高应力水平。成型横向构件M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M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 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M。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M，而不需要采用再敲击操作以减轻材料回弹。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。
权利要求
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收用于附连到变速器组件的紧固件。
8.—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。
全文摘要
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。
文档编号B62D21/09GK102161350SQ201110039710
公开日2011年8月24日 申请日期2011年2月17日 优先权日2010年2月17日
发明者V. 佩尚斯基 L. 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司