[发明专利]汽车的梯形车架总成

说明书

发明背景

1．发明的领域

   本发明涉及汽车的纵梁式车架总成及其制造方法。

2．背景材料

  在汽车领域、特别是越野车、轻便客货两用车之类车辆，公知有用来安装车身、发动机、悬挂装置等各种车辆部件的梯形车架总成。该车架总成一般包括一对一般沿着车辆相对两边伸展的纵向平行的纵梁和许多相间距地排列在这对纵梁上而互连这对纵梁的横梁件。该车架总成代替标准轿车中通常使用的“整体”结构式车身而用作具有一定刚性和强度的主要承载件。

近年来，车架总成的制造日益模件化。更确切地说，车架总成可方便地分成前车架模件、中车架模件和后车架模件，从而便于制造并使某些车架模件可用于一种以上的车辆或模型车。而且，模件设计具有车架总成的不同部分可制造成不同结构的优点。例如，前车架模件最好用闭式条钢纵梁(即横截面形状为封闭式)制成，从而使车架总成在驾驶室下方具有抗碰撞的最大强度和抗扭刚度。另一方面，中车架模件和后车架模件最好用U形横截面的纵梁制成，U形的开口朝向车内以提高弯曲效率并便于安装横梁件和其他部件。这里所使用的U形一词与“C形”同义，因此U形的两端上可有朝里的凸缘。

在制造车架总成时，制造者一般使用冲压工艺。进行冲压时，使用一个或多个相对的冲模件(用冲力)压缩其间的的一张通常为钢的原材料而制成一定形状(例如U形横截面)的车架纵梁件和横梁件。在冲压过程中，顺序移动原材料而在不同冲模工段冲压，直到获得最终形状。而且，冲模和冲压设备较昂贵且须定期更换。因此可以看到，冲压成的车架件在制造和装配时的物化劳力和设备成本是很高的。

冲压平直金属板的另一个问题是不得不浪费大量原材料，在生产形状不规则的车架部件时更是如此。更确切地说，在用原材料板材冲压出不规则形状时，不管在板材上如何设法套裁所冲压形状，总有大量边角料无法利用。根据某一分析，发现高达30％-40％的原材料卷材由于所冲压部件的形状不规则而无法使用。可以看出，在大量生产时，使用冲压法的材料浪费从而其成本是很大的。

把各冲压件装配成车架总成时也会发生问题。此时一般使用网焊工艺而把大量热量加到冲压部件上。在此装配过程中，必须把冲压部件夹住以防止反弹并控制加热和成形过程中的应力。若不夹住的话，这些应力会使总成发生很大的变形(总变形一般为6-12mm)。在大量生产时要想获得合格车架总成，这一装配成本和刀具加工成本提高了投资、生产成本和再加工成本。

现有专利提出用轧制工艺而不是用冲压工艺来生产纵梁式车架件。更确切地说，美国专利No.2,127,618提出一种设备，在这种设备中，原材料板材通过一系列互相配合的轧辊，这些轧辊顺序把该板材弯曲出方形横截面的管状纵梁件。轧制成形较之冲压成形具有许多优点。例如，生成设备所需投资大大下降。此外，轧制成形机工作时不象冲压模那样产生极大的冲击应力，因此它的维修工作少、工作寿命长。而且，由于板料可连续通过一系列轧辊，因此车架纵梁的生产时间缩短。此外，由于板料完全被用来制造纵梁，因此原材料浪费少或没有浪费。由于各部件在轧制过程中连接成一完整的封闭方形截面，因此装配过程缩短。因此可以看到，轧制成形的生产成本较之冲压成形大大下降。

但是，轧制成形的好处迄今为止由于它无法生产出任何所需形状的纵梁件而受到限制。例如，在最需要的形状中，中纵梁件不仅如上所述其横截面最好呈U形，而且要求该纵梁的中部在垂直方向上具有弯头，以便比方说用来安装后轮的轴。与冲压成形不同，由于轧制成形只能加工出笔直的纵梁件(例如，在垂直方向上没有任何弯头)，因此只能在其后的工序中加工垂直弯头。例如上述美国专利设想，在轧制成形后，笔直的方形横截面纵梁可在一弯管机中弯成从前到后向上弯曲。方形横截面由于其固有的强度而较便于弯曲，但迄今为止尚无法弯制U形横截面的轧制成形纵梁件。更确切地说，之所以无法弯制U形横截面的轧制成形纵梁件，是因为U形的开口部强度较弱而容易发生扭曲和变形。用于前钢梁的盒形管状侧架件由于须保持横截面不变而也省略不用，从而由于发动机、前悬架、车身和其他发动机室部件的几何形状要求而无法封装它们。结果现有的设计无法充分利用材料而只能用于不考虑材料损耗以及封装要求不很严格的小批量生产和大卡车中。

发明概述