用于车辆的车架结构的紧固件

技术领域

本公开涉及一种用于车辆的车架结构的紧固件以及一种包括具有紧固件的车架结构的车辆。

背景技术

本部分中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

一些车辆包括位于车辆前端的副车架。动力传动系统的部件(诸如发动机和变速器)组装到副车架并且由所述副车架支撑。车辆的副车架通过多个紧固件联接到主车架的结构构件(例如，一体式车架车辆的结构构件)或车身车架分离式车辆的主车架纵梁。在一些车辆碰撞事件期间，可能期望这些紧固件在预定载荷下断裂，从而允许副车架和动力传动系统沿向下方向移动。

发明内容

本部分提供了对本公开的总体概述并且不是对其全部范围或其所有特征的全面公开。

在一种形式中，本公开公开了一种紧固件，所述紧固件包括头部、尾部以及设置在所述头部与所述尾部之间的主体。所述主体包括第一部分，所述第一部分包括晶格结构。所述晶格结构被配置为在预定载荷条件下断裂。

在上一段落的紧固件的变型中，其可以单独地或组合地实现：所述主体包括第二部分，第二部分具有比第一部分更大的轴向长度；所述第一部分和所述第二部分具有相等的外径；所述第二部分包括大于第一部分的剪切强度的剪切强度；所述第一部分包括对应于第二部分的外轮廓的外轮廓；所述主体的第一部分由与主体的第二部分的材料不同的材料制成；所述主体的包括晶格结构的第一部分位于主体的中心部分处；所述主体的包括晶格结构的第一部分包括中空中心部分；以及覆盖所述主体的涂层，所述涂层包括选自由锌和弹性体组成的组的材料。

在另一种形式中，本公开公开了一种紧固件，所述紧固件包括头部、尾部以及设置在所述头部与所述尾部之间的主体。所述主体包括第一部分和第二部分，所述第一部分包括晶格结构，所述第二部分包括实心结构。所述第二部分包括对应于第一部分的外轮廓的外轮廓并且具有大于第一部分的轴向长度的轴向长度。所述晶格结构被配置为在预定载荷条件下断裂。

在又一种形式中，本公开公开了一种车辆的车架结构，其包括主车架、副车架和将主车架连接到副车架的紧固件。所述副车架被配置为支撑车辆的动力传动系统。所述紧固件包括头部、尾部以及设置在所述头部与所述尾部之间的主体。所述主体包括第一部分和第二部分，所述第一部分包括晶格结构，所述第二部分包括实心结构。所述第二部分包括对应于第一部分的外轮廓的外轮廓。所述晶格结构被配置为在预定载荷条件下断裂以使主车架和副车架彼此分离。

在上一段落的车架结构的变型中，其可以单独地或组合地实现：主体的包括晶格结构的第一部分位于主体的中心部分处；主体的包括晶格结构的第一部分包括中空中心部分；以及覆盖主体的涂层，所述涂层包括选自由锌和弹性体组成的组的材料。

根据本文中提供的描述，另外的适用领域将变得显而易见。应当理解，描述和具体示例仅意图用于说明目的，而不意在限制本公开的范围。

附图说明

为了可很好地理解本公开，现在将参考附图通过举例的方式描述本公开的各种形式，在附图中：

图1是根据本公开的原理的车辆的示意图；

图2是图1的车辆的车架的一部分的透视图；

图3是通过多个紧固件连接到车架的前端结构的图2的车架的纵梁的透视图；

图4是通过多个紧固件中的一个紧固件连接到车架的前端结构的图2的车架的纵梁中的一个纵梁的放大透视图；

图5是通过多个紧固件中的一个紧固件连接到车架前端结构的图2的车架纵梁中的一个纵梁的放大透视图，为了清楚起见，该纵梁以虚线示出；

图6是图3的多个紧固件中的没有保护涂层的一个紧固件的透视图；

图7是图6的紧固件的一部分的透视图；

图8A是沿着图6的线8a-8a截取的紧固件的截面视图；

图8B是包括保护涂层的紧固件的截面视图；以及

图9是图2的车架的透视图，示出了根据本公开的教导的以预定方式断裂的紧固件。

本文描述的附图仅用于说明目的，而不意在以任何方式限制本公开的范围。

具体实施方式

以下描述本质上仅仅是示例性的并且不意图限制本公开、应用或用途。应理解，贯穿附图，对应的附图标记指示相似或对应的零件和特征。

参考图1，提供了包括传动系统12和动力传动系统14的车辆10。在图1所示的特定配置中，传动系统12尤其包括传动轴16、主车桥18、辅助车桥20和后差速器24。由动力传动系统14生成的旋转动力(车辆扭矩)被传递到传动系统12。也就是说，由动力传动系统14产生的旋转动力经由传动轴16被传递到主车桥18以驱动一组后轮26。主车桥18包括第一轴18a和第二轴18b。第一轴18a和第二轴18b经由后差速器24从传动轴16接收旋转动力。第一轴18a驱动该组后车轮26中的第一车轮26a并且第二轴18b驱动该组后车轮26中的第二车轮26b。辅助车桥20包括第一轴20a和第二轴20b。第一轴20a连接到一组前轮32中的第一轮32a，并且第二轴20b连接到该组前轮32中的第二轮32b。动力传动系统14包括发动机34和变速器36。发动机34产生旋转动力并且可以是例如内燃发动机。变速器36将旋转动力从发动机34传递到传动系统12。虽然本文参考后轮驱动配置进行了描述，但是可以使用其他配置，诸如例如前轮驱动、四轮驱动或全轮驱动。虽然本文参考内燃发动机进行了描述，但是应理解，本公开的教导也可以应用于其中一个或多个车轮例如完全或部分地由电动马达驱动的电动或混合动力车辆。

另外参考图2至图5，车辆10还包括车架40，所述车架用作车辆10的主要支撑结构，各种部件直接或间接地附接到所述车架。在所提供的示例中，车辆10是一体式车辆架构，但是可以使用其他配置，诸如车身车架分离式车辆架构。在所提供的示例中，车架40包括相对的纵梁42a、42b和前端结构44。纵梁42a、42b彼此间隔开。横向构件42c(图中仅示出一个)在相对于车辆10的纵向方向(即，前/后方向)的横向方向上延伸，并且将纵梁42a、42b彼此连接。

如图2中所示，前端结构44包括保险杠46、一对相对的上纵梁50和副车架52。保险杠46在相对于车辆10的纵向方向的横向方向上延伸并且固定到纵梁42a、42b的前端。在一些形式中，纵梁42a、42b的前端是弓形的并且围绕车辆10的相应前轮延伸并且形成相应前轮室的一部分。上纵梁50定位在纵梁42a、42b的前端上方并且从车辆10的车身的上部(例如，相应的铰链柱)延伸。上纵梁50也形成相应的前轮室的一部分。

副车架52定位在车辆10的前悬架系统(未示出)下方，并且通过多个紧固件60固定到纵梁42a、42b，如下面将更详细描述的。副车架52可以支撑车辆10的一个或多个部件，诸如动力传动系统14和传动系系统12的部分。

副车架52包括一对相对的横向构件62、多个连接构件64和一对相对的臂66。横向构件62大体上沿着车辆10的纵向方向延伸并且经由相对于车辆10的纵向方向在横向方向上延伸的连接构件64相互连接。横向构件62的前端固定到纵梁42a、42b的前端。每个臂66从相应的横向构件62的后端延伸并且沿着车辆10的相应的前轮室延伸。每个臂66还通过紧固件60中的一者或多者固定到相应的纵梁42a、42b。控制臂(未示出)在一端联接到副车架52，并且在另一端联接到相应的前轮32a、32b，从而将前轮32a、32b固定到车辆10。

每个紧固件60呈可以通过增材制造过程制造的单个整体式主体的形式。以这种方式，紧固件60可以被制造为具有一种或多种材料并且被配置为在预定载荷条件(即，车辆碰撞事件)下断裂，从而使副车架52和纵梁42a、42b彼此分离(图9)。制造过程可以包括例如激光烧结，所述激光烧结通常可以包括激光器、用于施加后续粉末烧结材料(例如，金属粉末)层的装置以及控制激光器的操作和金属粉末沉积的量和时间的控制器。应理解，可以采用其他3D打印/增材制造方法连同各种不同的材料来实现组合式整体式主体，同时保持在本公开的范围内。

参考图3至图8，多个紧固件60竖直地延伸穿过纵梁42a、42b和副车架52的臂66，从而将纵梁42a、42b和副车架52彼此连接。每个紧固件60包括头部72、尾部74以及设置在头部72与尾部74之间的主体76。在一些形式中，每个紧固件60沿着其长度(即，从头部72到尾部74)具有连续可变的材料成分，或者在不同区域中具有不同的材料。例如，头部72和尾部74可以由与主体76不同的材料制成。头部72包括大于主体76和尾部74的外径的外径。在一些形式中，尾部74包括具有螺纹的外部部分。螺母78可以联接到相应的纵梁42a、42b，并且在一种形式中，可以至少部分地延伸穿过相应的纵梁42a、42b。螺母78螺纹连接到尾部74的螺纹。在一些形式中，螺母78与相应的纵梁42a、42b成一体(即，焊接到纵梁)。

主体76包括由相同或不同材料制成的多个部分82、84。在所示的示例中，部分82包括具有实心均匀结构的多个区段82a、82b。在一个示例中，实心区段82a由碳钢制成，并且实心区段82b由硼钢制成。在另一个示例中，实心区段82a和实心区段82b由碳钢制成。在所示的示例中，实心区段82a、82b设置在部分84的相对侧上，并且包括具有相同形状(即，圆柱形形状)的外部轮廓。换句话说，实心区段82a可以在头部72与部分84之间，而实心区段82b在部分84与尾部74之间。在一些形式中，实心区段82a、82b的外部轮廓具有不同的形状。也就是说，实心区段82a的外部轮廓可以是八边形的，并且实心区段82b的外部轮廓可以是圆柱形的。实心区段82a的轴向长度可以大于或等于实心区段82b的轴向长度。实心区段82a、82b的组合轴向长度(即，轴向长度的总和)大于部分84的轴向长度。例如，实心区段82a、82b的组合轴向长度可以是部分84的轴向长度的至少五(5)倍大。换句话说，如果实心区段82a、82b的组合轴向长度为10毫米(mm)，则部分84的轴向长度为2毫米(mm)。

部分84包括晶格结构，所述晶格结构被配置为在预定载荷条件下断裂。换句话说，晶格部分84包括由多个支柱89形成的晶格结构，所述多个支柱以预定模式取向以在支柱89之间限定空隙91。以这种方式，网格部分84的剪切强度是预定的。例如，实心部分82可以具有大于网格部分84的剪切强度的剪切强度。在所示的示例中，晶格部分84包括对应于实心区段82a、82b的外部轮廓的外部轮廓。也就是说，在所示的示例中，晶格部分84的外部轮廓是圆柱形的，以匹配实心区段82a、82b的圆柱形外部轮廓。在一些形式中，晶格部分84包括与实心区段82a、82b的外部轮廓不同的外部轮廓。在所示的示例中，晶格部分84位于主体76的中心区域处。在一些形式中，晶格部分84位于主体76的端部处或其附近。在所示的示例中，晶格部分84包括具有圆柱形内部轮廓的中空中心85。以这种方式，减轻了紧固件60的重量。在一些形式中，晶格结构还占据晶格部分84的中心。晶格结构是宏观晶格结构。

保护涂层90可以覆盖紧固件60并且为紧固件60提供均匀的外观。以这种方式，当观察紧固件60时，主体76的晶格部分84是不可见的。在一个示例中，保护涂层90保护紧固件60免受腐蚀。例如，保护涂层90可以由锌或弹性体材料制成。在所示的示例中，保护涂层覆盖主体76和头部72。在一些形式中，保护涂层覆盖整个紧固件(即，主体76、头部72和尾部74)。在一个示例中，紧固件60可以使用浸涂/旋涂工艺涂覆有保护涂层90，其中紧固件60被1)清洁，2)涂覆有保护涂层90，并且3)固化。在另一个示例中，可以使用镀锌工艺来涂覆紧固件60，其中将紧固件60放置在穿孔金属篮中并且完全浸入熔融锌浴中。

本公开的增材制造的紧固件60提供了允许主体76的一部分包括晶格结构的益处。以这种方式，主体76的具有晶格结构的部分可以包括预定的并且与主体76的其余部分的剪切强度不同的剪切强度。尽管本公开的紧固件60被示出为将副车架52和纵梁42a、42b彼此连接，但是还应当理解，紧固件60可以在期望紧固件60的预定剪切强度的其他应用中使用。

除非本文另有明确指示，否则指示机械/热性质、组成百分比、尺寸和/或公差或其他特性的所有数值在描述本公开的范围时应理解为由词语“约”或“大约”修饰。出于各种原因期望进行这种修饰，所述原因包括：工业实践；材料、制造和组装公差；以及测试能力。

如本文所使用，短语A、B和C中的至少一者应被解释为使用非排他性逻辑“或”表示逻辑(A或B或C)，并且不应被解释为表示“A中的至少一者、B中的至少一者以及C中的至少一者”。

在本申请中，术语“控制器”和/或“模块”可指以下项、是以下项的一部分或包括以下项：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合模拟/数字离散电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；可组合的逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享、专用或群组)；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路(共享、专用或群组)；提供所描述的功能性的其他合适的硬件部件(例如，作为热通量数据模块的一部分的运算放大器电路积分器)；或者以上项的一些或全部的组合，诸如在片上系统中。

术语存储器是术语计算机可读介质的子集。如本文所使用的术语计算机可读介质不涵盖通过介质(诸如在载波上)传播的暂时性电信号或电磁信号；因此，术语计算机可读介质可被认为是有形的和非暂时性的。非暂时性有形计算机可读介质的非限制性示例为非易失性存储器电路(诸如快闪存储器电路、可擦除可编程只读存储器电路或掩模只读电路)、易失性存储器电路(诸如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁性存储介质(诸如模拟磁带或数字磁带或硬盘驱动器)以及光学存储介质(诸如CD、DVD或蓝光光盘)。

本申请中所描述的设备和方法可以由专用计算机部分地或完全地实施，所述专用计算机通过将通用计算机配置为执行计算机程序中体现的一种或多种特定功能来创建。功能框、流程图组成部分和上文描述的其他要素用作软件规范，所述软件规范可通过技术人员或程序员的例行工作来转译成计算机程序。

本公开的描述本质上仅仅是示例性的，并且因此，不背离本公开的实质的变型意图在本公开的范围内。不应将此类变型视为脱离本公开的精神和范围。

根据本发明，提供了一种紧固件，其具有：头部；尾部；以及设置在所述头部与所述尾部之间的主体，所述主体包括第一部分和第二部分，所述第一部分包括晶格结构，所述第二部分包括实心结构，所述第二部分包括对应于第一部分的外轮廓的外轮廓并且具有大于第一部分的轴向长度的轴向长度，其中所述晶格结构被配置为在预定载荷条件下断裂。

根据一个实施例，所述主体的第一部分和第二部分的外轮廓是圆柱形的，并且其中所述外轮廓具有相等的直径。

根据一个实施例，第二部分包括大于第一部分的剪切强度的剪切强度。

根据一个实施例，所述主体的包括晶格结构的第一部分位于主体的中心部分处。

根据一个实施例，所述主体的包括晶格结构的第一部分包括中空中心部分。

根据一个实施例，本发明的特征还在于覆盖所述主体的涂层，所述涂层包括选自由锌和弹性体组成的组的材料。

根据一个实施例，所述主体的第一部分由与所述主体的第二部分的材料不同的材料制成。

根据本发明，提供了一种车辆的车架结构，其具有：主车架；副车架，所述副车架被配置为支撑车辆的动力传动系统；以及将主车架连接到副车架的紧固件，所述紧固件包括：头部；尾部；以及设置在所述头部与所述尾部之间的主体，所述主体包括第一部分和第二部分，所述第一部分具有晶格结构，所述第二部分具有实心结构，第二部分包括对应于第一部分的外轮廓的外轮廓，其中所述晶格结构被配置为在预定载荷条件下断裂以使主车架和副车架彼此分离。

根据一个实施例，所述主体的包括晶格结构的第一部分位于主体的中心部分处。

根据一个实施例，所述主体的包括晶格结构的第一部分包括中空中心部分。

根据一个实施例，本发明的特征还在于覆盖所述主体的涂层，所述涂层包括选自由锌和弹性体组成的组的材料。