专利名称：十字形对接结构用加强板和具有该加强板的车架的制作方法
技术领域：
本发明涉及摩托车车架技术领域，具体是一种摩托车车架中对接处受较大弯曲应 力的非对称/对称十字形对接结构用的加强板。
背景技术：
由于摩托车技术含量低，国内外市场竞争越来越激烈。摩托车生产企业都想方设 法降低产品成本(在满足使用性能的前提下)。为了减轻整车重量、降低成本，80CC以下 的弯梁车、踏板车大多选用圆管材料、下弯式单主梁管车架。这种车架结构和制造工艺简 单、用料少、成本低，但是车架在主弯管和横管对接处受较大弯曲应力，造成车架从此处断 裂。为解决这个问题，99%以上的摩托车企业就被迫放弃了这种结构的车架，有的改为加 长左右弯管，再增加一根横管，还在加长的左右弯管上增加加强板，车架重量增加了 2-3公 斤，提高了车架成本，承载能力提高1. 5倍；有的在主弯管和横管之间加了两根6mm厚、30mm 宽、320mm长板，这种结构使车架重量增加1公斤左右，承载能力仅提高1倍左右；有的将主 梁管换成了方管，再加一般加强板，承载能力约提高1.5倍。为了提高车架的性价比，设计 了本专利，经过振动疲劳试验验证，使用专利后，上述单主梁管车架，其抗弯能力最强，振动 疲劳时间比上述各结构的车架至少多了 2. 2倍。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺点，本发明的目的在于提供一种十字形对接结构 用加强板，它加强效果好且有利于保持较低的车架自重条件下提高车架承载能力。该加强 板的整体结构为与所述对接结构相适应的非对称/对称十字形，该加强板包括与车架的主管对应的第一部分，其横截面为一方槽，该方槽由两侧翻边、中间连接 平板构成，且两侧翻边均与中间连接平板呈直角相连；两侧翻边之间的垂直距离与所述主 管的外径相当，两侧翻边的宽度与所述主管的半径相当；与车架的横管对应的第二部分，其横截面也为一方槽，该方槽也由两侧翻边、中间 连接平板构成，且两侧翻边均与中间连接平板呈直角相连；两侧翻边之间的垂直距离与所 述横管的外径相当，两侧翻边的宽度与所述横管的半径相当；与车架的摇臂限位管对应的第三部分，其截面是由两侧翻边、中间连接弧形板构 成的半圆型槽，半圆型槽的内径与所述摇臂限位管的外径相当；所述第一部分的两侧翻边与第二部分的一侧翻边之间分别通过斜板倒角过渡连 接，所述斜板与第一部分的中间连接平板、第二部分的中间连接平板垂直相连；所述第二部 分的另一侧翻边与所述第三部分的两侧翻边圆弧板过渡连接。进一步的该加强板中，所述第一部分的两侧翻边的高度等于所述主管半径士 1mm。该加强板中，所述第二部分的两侧翻边的高度等于所述横管半径士 1mm。该加强板中，所述第一部分的中间连接平板上沿所述主管轴向设有塞焊用长孔，所述第二部分的中间连接平板沿所述横管轴向也设有塞焊用长孔。该加强板中，所述斜边的翻折宽度小于第一部分的两侧翻边、第二部分的两侧翻 边的宽度。本发明还提供一种具有该加强板的车架，包括主管、横管、摇臂限位管，且所述主 管、横管、摇臂限位管构成非对称/对称十字形对接结构，还包括一加强板，该加强板的整 体结构为与所述对接结构相适应的非对称/对称十字形，该加强板包括包覆在主管上的第一部分，其横截面为一方槽，该方槽由两侧翻边、中间连接平板 构成，且两侧翻边均与中间连接平板呈直角相连；两侧翻边之间的垂直距离与所述主管的 外径相当，两侧翻边的宽度与所述主管的半径相当；包覆在横管上的第二部分，其横截面也为一方槽，该方槽也由两侧翻边、中间连接 平板构成，且两侧翻边均与中间连接平板呈直角相连；两侧翻边之间的垂直距离与所述横 管的外径相当，两侧翻边的宽度与所述横管的半径相当；包覆在摇臂限位管上的第三部分，其截面是由两侧翻边、中间连接弧形板构成的 半圆型槽，半圆型槽的内径与所述摇臂限位管的外径相当；所述第一部分的两侧翻边与第二部分的一侧翻边之间分别通过斜板倒角过渡连 接，所述斜板与第一部分的中间连接平板、第二部分的中间连接平板垂直相连；所述第二部 分的另一侧翻边与所述第三部分的两侧翻边圆弧板过渡连接。进一步的该车架，加强板中所述第一部分的两侧翻边的宽度等于所述主管半径士 1mm。该车架，加强板中所述第二部分的两侧翻边的宽度等于所述横管半径士 1mm。该车架，加强板中所述第一部分的中间连接平板上沿所述主管轴向设有塞焊用长 孔，所述第二部分的中间连接平板沿所述横管轴向也设有塞焊用长孔，所述加强板通过两
条长孔与主管、横管塞焊在一起。该车架，加强板中所述斜边的翻折宽度小于第一部分的两侧翻边、第二部分的两 侧翻边的宽度。本发明的有益效果是本发明充分分析了摩托车的性价比，认为虽然单主梁管 (圆管)下弯式车架强度低，导致车架断裂(在主管和横管对接处)，但是它的结构简单、各 种加工工艺简单、成本低，是其它类型的车架不可比拟的。因此本发明利用TRIZ理论的局 部质量原理，即A.将物体作用的均勻结构过渡到不均勻的；B.让物体的不同部分各具不 同功能；C.让物体的各部分处于完成各自功能的最佳状态。对车架进行分析，找出了车架 强度低的问题。再结合材料力学知识和有限元分析找到解决问题的方案。本发明大大增加了主管与横管搭接处的刚度和强度，解决了圆管抗弯能力差的问 题，满足了小排量车的强度要求，且在保持较低的车架自重条件下提高了车架承载能力。此 外，它结构简单，加强板成形工艺简单、焊接工艺简单、用料少、成本低。通过车架振动疲劳实验验证，使用本发明的技术方案之前，车架的实验时间最长 是9. 5小时，使用本发明的技术方案后，车架的实验时间是34. 5小时，约是原来的3. 7倍。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明
图1为本发明中车架的局部结构示意图，图2为图1的左视图，图3为本发明中加强板的结构示意图，图4为图3的左视图，图5为图3的俯视图，图中1主管，2横管，3摇臂限位管，4加强板，41第一部分，411翻边，412中间连接 平板，42第二部分，421翻边，422中间连接平板，43第三部分，431翻边，5斜板，6圆弧板，7 长孔，8长孔。
具体实施例方式如图1、2所示，该车架包括主管1、横管2、摇臂限位管3，且所述主管1、横管2、摇 臂限位管3构成一非对称十字形对接结构，该车架还包括一加强板4。如果没有加强板4，加一个P方向的力，在主管与横管搭接处(即图2中双点划线 区域内)就会产生应力集中，车架易在此区域断裂。如图3、4、5所示，该加强板4的整体结构为与所述对接结构相适应的非对称十字 形。该加强板4主要包括与车架的主管对应的第一部分41、与车架的横管对应的第二部分 42、与车架的摇臂限位管对应的第三部分43。第一部分41，其横截面为一方槽(如图5所示)，该方槽由两侧翻边411、中间连接 平板412构成，且两侧翻边411均与中间连接平板412呈直角相连；两侧翻边411之间的垂 直距离与主管1的外径相当，两侧翻边411的宽度hi等于主管1的半径士 1mm。第二部分42，其横截面也为一方槽(如图4所示)，该方槽由两侧翻边421、中间连 接平板422构成，且两侧翻边421均与中间连接平板422呈直角相连。两侧翻边421之间 的垂直距离与横管2的外径相当，两侧翻边421的宽度h2等于横管2的半径士 1mm。车架的主管、横管承受弯矩大，所以与之对应的加强板的第一部分、第二部分制成 方槽，对两处进行加强。第三部分43，其截面是由两侧翻边431、中间连接弧形板构成的半圆型槽(如图5 所示)，半圆型槽的内径与摇臂限位管3的外径相当。摇臂限位管处受力小，所以其对应的 第三部分的横截面制成半圆型，半圆型即可满足强度使用要求，所以以成形工艺为主，半圆 型成形工艺简单。第一部分41的两侧翻边411与第二部分42的一侧翻边421之间分别通过斜板5 倒角过渡连接(如图4所示)。斜板5与第一部分的中间连接平板412、第二部分的中间连 接平板422垂直相连。斜板5可提高加强板4的整体刚度和强度。此外，斜边5的翻折宽 度小于第一部分的两侧翻边411宽度hi、第二部分的两侧翻边421的宽度h2，如图4、5所 示，这样一是降低了对材料拉伸性能的要求，二是提高了结构的冲压工艺性。第二部分42的另一侧翻边与第三部分43的两侧翻边431通过圆弧板6过渡连接。 圆弧板6翻边小，节省材料，且满足强度使用要求下，成形工艺简单。该加强板中，第一部分的中间连接平板412上沿主管1轴向设有塞焊用长孔7，第 二部分的中间连接平板422沿横管2轴向设置了塞焊用长孔8。在制造该车架时，主管、横 管、摇臂限位管三者焊接完成后，再按图1所示位置组装加强板4，加强板4通过两条长孔
67、8与主管1、横管2塞焊在一起，塞焊有利于提高结构的承载能力。
除上述实施方式外，如果摇臂限位管2的中心线与主管1的中心线重合，就组成一 个对称十字形结构，那么加强板4的整体也随之制成对称十字形结构即可，其余技术同非 对称十字形结构的加强板，所以不再赘述。本发明的加强板应用于对称十字形对接结构效 果最好。
权利要求
十字形对接结构用加强板，其特征是，该加强板的整体结构为与所述对接结构相适应的非对称/对称十字形，该加强板包括与车架的主管对应的第一部分，其横截面为一方槽，该方槽由两侧翻边、中间连接平板构成，且两侧翻边均与中间连接平板呈直角相连；两侧翻边之间的垂直距离与所述主管的外径相当，两侧翻边的宽度与所述主管的半径相当；与车架的横管对应的第二部分，其横截面也为一方槽，该方槽也由两侧翻边、中间连接平板构成，且两侧翻边均与中间连接平板呈直角相连；两侧翻边之间的垂直距离与所述横管的外径相当，两侧翻边的宽度与所述横管的半径相当；与车架的摇臂限位管对应的第三部分，其截面是由两侧翻边、中间连接弧形板构成的半圆型槽，半圆型槽的内径与所述摇臂限位管的外径相当；所述第一部分的两侧翻边与第二部分的一侧翻边之间分别通过斜板倒角过渡连接，所述斜板与第一部分的中间连接平板、第二部分的中间连接平板垂直相连；所述第二部分的另一侧翻边与所述第三部分的两侧翻边圆弧板过渡连接。
2.根据权利要求1所述的十字形对接结构用加强板，其特征是所述第一部分的两侧 翻边的宽度等于所述主管半径士 1mm。
3.根据权利要求1所述的十字形对接结构用加强板，其特征是所述第二部分的两侧 翻边的宽度等于所述横管半径士 1mm。
4.根据权利要求1所述的十字形对接结构用加强板，其特征是所述第一部分的中间 连接平板上沿所述主管轴向设有塞焊用长孔，所述第二部分的中间连接平板沿所述横管轴 向也设有塞焊用长孔。
5.根据权利要求1所述的十字形对接结构用加强板，其特征是所述斜边的翻折宽度 小于第一部分的两侧翻边、第二部分的两侧翻边的宽度。
6.一种车架，包括主管、横管、摇臂限位管，且所述主管、横管、摇臂限位管构成非对称 /对称十字形对接结构，其特征是还包括一加强板，该加强板的整体结构为与所述对接结 构相适应的非对称/对称十字形，该加强板包括包覆在所述主管上的第一部分，其横截面为一方槽，该方槽由两侧翻边、中间连接平板 构成，且两侧翻边均与中间连接平板呈直角相连；两侧翻边之间的垂直距离与所述主管的 外径相当，两侧翻边的宽度与所述主管的半径相当；包覆在所述横管上的第二部分，其横截面也为一方槽，该方槽也由两侧翻边、中间连接 平板构成，且两侧翻边均与中间连接平板呈直角相连；两侧翻边之间的垂直距离与所述横 管的外径相当，两侧翻边的宽度与所述横管的半径相当；包覆在所述摇臂限位管上的第三部分，其截面是由两侧翻边、中间连接弧形板构成的 半圆型槽，半圆型槽的内径与所述摇臂限位管的外径相当；所述第一部分的两侧翻边与第二部分的一侧翻边之间分别通过斜板倒角过渡连接，所 述斜板与第一部分的中间连接平板、第二部分的中间连接平板垂直相连；所述第二部分的 另一侧翻边与所述第三部分的两侧翻边圆弧板过渡连接。
7.根据权利要求6所述的车架，其特征是所述第一部分的两侧翻边的宽度等于所述 主管半径士 1mm。
8.根据权利要求6所述的车架，其特征是所述第二部分的两侧翻边的宽度等于所述横管半径士 1mm。
9.根据权利要求6所述的车架，其特征是所述第一部分的中间连接平板上沿所述主 管轴向设有塞焊用长孔，所述第二部分的中间连接平板沿所述横管轴向也设有塞焊用长 孔；所述加强板通过两条长孔与主管、横管塞焊在一起。
10.根据权利要求6所述的车架，其特征是所述斜边的翻折宽度小于第一部分的两侧 翻边、第二部分的两侧翻边的宽度。
全文摘要
十字形对接结构用加强板和具有该加强板的车架，其加强板包括与车架的主管对应的第一部分、与车架的横管对应的第二部分、与车架的摇臂限位管对应的第三部分；三部分构成与主管、横管、摇臂限位管对应的非对称/对称十字形结构；第一部分、第二部分的横截面为方槽，第三部分的横截面为半圆型。第一部分的两侧翻边与第二部分的一侧翻边之间分别通过斜板倒角过渡连接，第二部分的另一侧翻边与所述第三部分的两侧翻边圆弧板过渡连接。它大大增加了主管与横管搭接处的刚度和强度，解决了圆管抗弯能力差的问题，此外，它结构简单，加强板成形工艺简单、焊接工艺简单、用料少、成本低。
文档编号F16B7/00GK101975209SQ201010529638
公开日2011年2月16日 申请日期2010年11月3日 优先权日2010年11月3日
发明者代举秀, 冯延勇, 刘海波, 张晓青, 苏秀华, 谭日春 申请人:济南轻骑摩托车股份有限公司