重型货车的改进 |
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| 申请号 | CN201280011408.8 | 申请日 | 2012-03-02 | 公开(公告)号 | CN103502085A | 公开(公告)日 | 2014-01-08 |
| 申请人 | 丹尼斯伊格尔有限公司; | 发明人 | 罗杰·迈克尔·莱恩; 乔纳森·艾伦·塞耶斯; 马克·霍普金斯; 大卫·安东尼·柯林斯; 保罗·马克·布里登; | ||||
| 摘要 | 一种重型货车具有一个下凹车架（10），该车架包含：一个上表面（11）、一个下表面（12）和表面之间的横梁（13）。车架是自 支撑 的。车辆配备了独立后轮 马 达。车辆可以是柴电混合动 力 的。下凹车箱适用于送货和集运车辆，且尤其适用于垃圾车。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种具有纵向轴线的重型货车的底盘车架，其特征在于，该车架包含具有上表面、下表面和两者之间多个横向的梁的一个底板，其中该底板沿所述轴线有一条连续的下凹中间带。 |
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| 说明书全文 | 重型货车的改进[0001] 本发明涉及重型货车，具体涉及垃圾车等。 [0002] 重型货车（HGV）与轻型车辆在空载重量与装载重量上有着相当大的区别。其装载重量可大于空载重量的1.5倍。在某些法律法规中，装载重量超过3500千克的被视为重型货车。 [0003] 一辆典型的重型货车有一个便于承载不同车箱的传统两轨底盘、一个柴油发动机、一条同轴传动系统和刚性驱动桥。驾驶室通常位于引擎上方，这使得车箱能在法定长宽高限制内达到最大尺寸。最大装载体积对于密度相对小的货物来说会是一个重要因素，而最小空载重量在理论最大负载接近法定上限的情况下会显出其重要性。传统底盘、传动系统和后驱动桥有相当大的设计约束，尤其是在小幅增加装载货物量或装载体积就可总体改善车辆整个生命周期的运营经济性的情况下。在城市环境中，增强灵活性是一个强烈的设计考虑要素，但其受制于传统的刚性驱动桥和传动轴。 [0005] 这样的安排使一些通常被传动系统和刚性驱动桥所占据的空间可用于增加装载体积，同时也便于装卸货物。下凹底板沿车辆的纵向延伸，并且基本占据了车辆后轮间整个可用的车辆宽度。下凹底板确立了车辆的离地距离，并且可基本延伸至后轮旋转轴线。下凹底板确定了后轮旋转轴线，尤其还支撑后轮在其上旋转。后轮最好装备有独立的轮毂马达，这样可以去除传统的传动轴和差速器。轮毂马达最好是电动的。 [0006] 下凹底板最好包含一条具有基本平整底部的直边凹槽，凹槽开口横向位于车轮上方，其宽度接近于最大允许车宽。最好能有平整的底部，以便将装载体积的有效增加最大化。凹槽可以向下倾斜至车后部，并且可以在车后轮的后方有一个喇叭口。在后轮前方，凹槽要具有平行边，或者逐渐向前收窄。凹槽的边，虽然是笔直的，顶部比底部要宽。 [0007] 在最佳实施例中，后轮上安装了标准空气悬挂，这使得凹槽宽度能够达到最大。后悬挂由位于后轮前后凹槽边的气囊构成。或者，下凹底板在凹槽基座上可构成后悬挂托架，那里可为承载悬挂负载提供足够的刚度。 [0008] 在一个实施例中，上表面为一个连续的板。下表面可以连续和（或）分成几部分；下表面可有空洞。横梁构成了加强筋，与上下表面相连，由此形成了一个整体自支撑结构。这种布局形成刚性三明治结构。 [0009] 在一个实施例中，横梁基本上从下凹底板的一侧延伸到另一侧，并且是连续的。最好使用单体梁。横梁可从下表面穿过伸出，用以为车辆零部件和装置提供连接点。比如减震器的安装就可用这种方式。 [0010] 横梁可以是横向笔直的，并且可具有任何合适的横截面，比如平面网状、 “C”字型横截面或 “Z”字型横截面。在一个实施例中，下凹底板是一个焊接结构。 [0011] 横梁可以包含不垂直于纵向轴线的部分。这些梁被卷曲、折弯或弯曲，从而使它们可以在准备焊接到上下表面时，不需要其他支撑就能站立起来。这种安排的另一个优点是，它有增加刚度和阻止菱形扭动的效果。 [0012] 下凹底板位于上下表面之间的侧面最好能敞开。一个或多个非结构性的封闭板可在任意一侧使用。在上下表面和相邻横梁间的这些空间，可用于储物以及为车辆设备，比如电气部件，提供安置空间，还能作为车辆一侧到另一侧的电气和（或）液压连接通道。 [0013] 与传统车辆底盘相比，本发明的下凹底板改进为直接安装车箱而无需使用副车架或轨道。上表面通常就构成了车箱地面。 [0014] 下表面可打孔洞，为车辆部件提供容纳处，特别是在使用时相对向着上表面移动的无弹簧的部件。 [0015] 在最佳实施例中，下凹底板经改装与蓄电池相适应，一个或多个电池外罩被安装在凹槽的底部，通常在后轮中心线的前方。这个或每个外罩最好是盒状的，且与下凹底板整合在一起，这样能在质量最小的情况下对其刚度有利。或者，盒状电池外罩也可以安装在凹槽的一侧或双侧。 [0016] 在一个实施例中，下凹底板为焊接的钢结构，包含：一个厚度为3-8mm且基本无孔的上表面，一个厚度为2-5mm的下表面，以及厚度为2-10mm的横梁。通常需要8-12根横梁；在悬挂装置附近，横梁要排布得更紧密些。上下表面间的名义距离为100-150mm，且此间距在底板的宽度方向上会有所不同。下凹底板的深度为200-800mm，这取决于车辆的离地距离、车轮的大小及后驱动桥的类型，如果有的话。 [0017] 本发明还提供了一种制造本发明中的下凹底板的方法，其步骤包括：将上表面倒置，将横梁定位在上表面上并将其与上表面焊接，以及将下表面倒置放置在梁上并通过其上的孔洞对它进行焊接。 [0018] 横梁穿过下表面的第一个孔，并从第二个孔中校准下表面，以便与横梁进行焊接。在这个方法中，横梁为下表面提供了定位。下表面可以由几部分连接而成，并焊接成一个整体。 [0019] 在最佳实施例中，下凹底板用于垃圾车，并且凹槽朝车辆后部方向倾斜向下（以一个1-3°的小角度），这是为了帮助排水和排出垃圾。垃圾车车箱建立在底板上，还包含前后环架。但下凹底板仍适用于任何类型的市售车箱，这些车箱也能在传统的双轨底盘上找到。 [0020] 为了给前方向盘提供空间，也为了能留出接触内燃机的通道，下凹底板包含焊接固定在其前方向前伸出的支腿。然而，下凹底板承担了其所在车辆大致所有的运载能力。下凹底板有一个供这类横轨连接的整体前挡板。 [0021] 本发明中的下凹底板最好能适应有限的后轮转向，在±30°范围内。在向前直行条件下，后轮的旋转轴线是成一直线的，然而在低速移动的情况下，后轮会沿各自相应的耳轴或中枢进行独立的转动。如果后轮不需要转向，下凹底板的侧面就可以更接近后轮胎。 [0022] 在一辆车中，后轮转向由司机决定而与前轮无关，但最好后轮转向是自动的，并取决于司机对方向盘的输入和其他控制装置。后轮转向最好在车速大于一个预先设定的速度时禁用，比如15mph，这样后轮就能锁定在向前直行的状态。这个禁用速度，以及所允许转动的角度范围是可以选择的。后轮可采用不同的转动角度来获得最小轮胎磨损。独立的轮毂马达也能用扭矩矢量控制或以不同速度行驶来使车辆能以最小轮胎磨损转弯。 [0023] 本发明的另一个方面，是提供一种重型货车，其后轮在向前直行的条件下具有大致共同的旋转轴线，上述后轮具有独立的轮毂马达并可以操纵。其中，上述车辆包含一个位于上述车轮间的下凹底板，下凹中间带沿纵向轴线方向延伸并在后方开放，且上述车轮悬挂在上述底板上。 [0024] 上述下凹中间带不能与共同的旋转轴线相交，这可为保证后轮转向的机构提供空间，但仍然要基本有利于下凹中间带，特别是其基座，的刚度。下凹底板可与车辆轮胎有限重叠。 [0025] 本发明中的重型货车特别适合做垃圾车，其最大车箱体积是令人满意的，同时能将整个负载直接卸向后方。 [0026] 本发明中的车辆和下凹底板特别适用于混合动力技术，特别是有能量存储的柴电混合配置。合适的控制方法可使引擎直接驱动轮毂马达，并（或）将能量提供给能量储存装置；且该控制方法使能量储存装置能够驱动轮毂马达。能量储存装置通常是一个或多个牵引蓄电池。 [0027] 因此，本发明第二个方面中的车辆，通常包含：一个内燃机、一个发电机、一个或多个牵引蓄电池，和轮毂电机。对轮毂电机进行扭矩矢量控制，能提高灵活性并减少轮胎磨损。 [0028] 本发明中的车辆在由能量储存装置驱动时，可进行基本无声的操作，比如可用于清晨时分在人口居住密集的区域进行垃圾收集工作。 [0029] 牵引蓄电池可以方便地安装在下凹底板的底部、一侧或双侧、凹槽的外表面，并且通常在车辆前后轮之间。这个位置能确保车辆的重心低，且便于维修和更换。下凹底板最好为牵引蓄电池定义好托架。这个最佳位置也使牵引蓄电池能够刚好被置于相应的轮毂马达旁，因此能使电缆损耗最小化。蓄电池可放在位于下凹底板的底部或双侧的外罩中，且这样的外罩有利于下凹底板总成的刚度。 [0030] 在最佳实施例中，每个轮毂马达都与一个安装于马达旁的牵引蓄电池相连接，且最好在相应的车轮前。 [0031] 轮毂马达可利用制动效应来产生能量。例如，轮毂电机像发电机一样为能量储存装置工作。 [0032] 本发明的其他特征将从以下对附图所示的最佳实施例的描述中展现出来，其中：图1所示为本发明的车架的俯视图； 图2所示为车架的一根横梁的平面图； 图3所示为车架的一根横梁的立面图； 图4所示为与图3相应的另一种可选横梁的一侧； 图5所示为图1中的车架的一部分的侧视图； 图6所示为一辆垃圾车的传统车箱/底盘的可用截面积； 图7所示为按照本发明使用了整体车架的垃圾车的可用截面积； 图8所示为一辆配备下凹底板底盘的垃圾车的侧立面图； 图9所示为图8中底盘的平面图； 图10所示为图8中底盘的仰视图。 [0033] 如图1-图3所示，重型货车的车架包含一个底板10，该底板具有上表面11、下表面12以及在表面之间并与表面相连接的众多横梁13。通常，底板是一个钢的焊接结构，但也可以是铝；其他固定表面和梁的方法也是允许的。 [0034] 车的中心线由轴线21表示，后轮的中心线由轴线22表示。底板沿轴线21方向具有下凹中间带，这样能使建立在底板上的车箱的容量最大化，这将在下文中进一步解释。 [0035] 在图1所示示例中，共显示出八根横梁，但是按照车架的预期功能不同，可以使用更多或更少的横梁。 [0036] 上表面11最好是基本无孔，且厚度在3-8mm范围内的钢板。下表面12也是钢板，但可以有孔洞，且可由多个部分组成。下表面的厚度在2-5mm范围内。横梁13是厚度在2-10mm范围内的钢板，且大致垂直于上下表面。 [0037] 梁13在上下边处都有翼缘，以便于焊接到表面上，且这些翼缘可以是连续的或者断续的。梁可以全部或部分是“C”字型或“Z”字型截面。 [0038] 表面11、12间的正常距离为100-200mm，且底板10提供了一种自支撑车架，适用于支撑车辆的传动系统和车箱。 [0039] 图2所示为钢板梁13的平面图。梁的两端14弯折到横向平面外，这使梁能够在它的上下边上立起来。这样的安排有助于梁13在上下表面进行定位以供焊接。为了达到该目的，梁的任一接口都可位于横向平面外，且这些非横向部分能进一步加固整个底盘结构，防止菱形扭动。 [0040] 一条典型的横梁如图3所示。为了展示其特征，此图使用了尺寸夸张画法。基座部分31有外展的直立翼板32，其向外继续伸出形成自由端33；凹槽内的外展角度为与竖直方向成1-75°，但优选是20-60°，且最佳范围是45-55°。就像在图1中额外显示的，上侧表面构成了夹角小于10°的浅“V”型渠34，这有助于上表面的排水沟进行工作，相应的下侧表面通常是平的，且宽度与车轮所允许的宽度相同。内颊壁35为了排水而向下倾斜，而外颊壁36则基本水平。渠34也可以以一个小角度，在1-3°范围内，向车后部倾斜向下。 [0041] 在图3所示示例中，平面三角形角板37焊接在翼板32的外边缘上，或整体成形，以加宽底板的基座，举例来说，这样就能支撑如箭头39所代表的后轮悬挂。 [0042] 图4所示为一幅半剖图，其中无上述角板，但包含一个位于翼板32约一半位置的横向突起38。突起38可以为任何适当的形式，且在使用中，突起可以穿过下表面成为底盘零件，比如减震器，的托架。每根横梁13都可以使用这样的突起，这可作为加强底板10的承载能力或将负载传递到底板的一种方法。 [0043] 突起38对于下表面12的定位或下表面部分的装配也是有利的。如图5所示，突起38是一个盒状物，且同时在水平和垂直方向上对下表面12进行了定位。一系列的焊接孔40排列成行与每根横梁13对齐。 [0044] 因此，在一种制造方法中，上表面11是倒置的，横梁13被放置在其上所需的位置上。这些横梁靠弯折部分站立起来，就如图2所示，并被焊接到位。上表面是连续且基本无孔的。 [0045] 接着，下表面被放置在梁13上，可以分几部分进行，且依靠突起38进行定位。这种定位保证了焊接孔40能与横梁的边缘（或翼缘）对齐，使下表面的连接工作得以进行。完成后的总成要倒过来才能用，且在孔40处可见的焊接点也基本看不到了。 [0046] 图6所示为传统车辆41，比如垃圾车，的体积横截面，车身安装在车的“C”字型底盘轨道42上。传统车箱通常在底盘轨道和车箱间有副车架或托架。图7显示了将同样的车箱安装在本发明中的车架的上表面上时的情况。下凹底板使容积运载能力提升了5-10%。 [0047] 本发明中的整体车架可以构建成许多不同的形状，且材料的厚度和质量可由技术人员根据所需结构的强度和抗扭刚度进行选择。但显而易见的是，下凹底板除了能提供更大的潜在货运容量外，还大大提高了刚度和强度。 [0048] 图8所示为一辆使用了本发明中的下凹车架10的垃圾车。在前方和后方的环架51用于支撑一个顶出活塞（图中未显示）和一个后车斗52。支腿53向前伸出，用以支撑内燃机和传动部件，如果有的话。支腿给方向盘留出了转动空间。驾驶室57安装在支腿53上。 [0049] 任何合适的市售车箱都可安装在上述车架上。车辆可以是混合动力的，例如是串联混合动力，在其中内燃机向牵引蓄电池提供电力，然后由蓄电池驱动后轮电机。 [0050] 图9中所示的是车架10和支腿53的平面图。图10显示了仰视图。横梁13用虚线表示。平板54为后驱动桥的悬挂部件，比如空气悬挂的气囊，提供了支撑。该平板比下凹底板的基座要宽，扩大的部分由图3所示的角板支撑。这样的布局使悬挂载荷能够更好地受到下凹底板的支撑。 [0051] 牵引蓄电池可安装在位于后轮和后悬挂前的凹槽底部的长条形区间58内；该区间最好是一个整体，这样对下凹底板的强度和刚度有帮助，并且要与一根或更多的横梁相连接。 [0052] 可选的是，在后轮前方，底板10的一侧或双侧可以为牵引蓄电池安装锁55。该锁可以是焊接的钢结构，这对下凹底板总成的刚度有利，并可得到伸出下表面的横梁的直接支撑。 |
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