集成的車(chē)輛結(jié)構(gòu)和動(dòng)力裝置排氣的制作方法
【專(zhuān)利摘要】公開(kāi)了一種用于車(chē)輛的框架，該車(chē)輛包括車(chē)身、車(chē)輛懸掛裝置、和配置為產(chǎn)生扭矩以及排氣氣流的動(dòng)力裝置。該框架包括管狀框架軌道，其和動(dòng)力裝置成流體連通，其中軌道由提供流體通道的完全閉合的橫截面限定。該框架軌道配置為支撐車(chē)身和車(chē)輛懸掛裝置。該流體通道被配置為將排氣氣流引導(dǎo)通過(guò)框架軌道且離開(kāi)車(chē)身。采用所述框架的車(chē)輛也被公開(kāi)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】集成的車(chē)輛結(jié)構(gòu)和動(dòng)力裝置排氣
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成有動(dòng)力裝置排氣系統(tǒng)的車(chē)輛結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]通常地，車(chē)輛包括將各種車(chē)輛系統(tǒng)以及車(chē)輛乘客容置在內(nèi)且支撐其的結(jié)構(gòu)。重載車(chē)輛，諸如輕型貨車(chē)和貨車(chē)，通常采用框架以支撐車(chē)身以及車(chē)輛的動(dòng)力傳動(dòng)系。在另一方面，輕載車(chē)輛，諸如大部分乘客轎車(chē)，通常采用單體或一體式構(gòu)造，其避免了分立的車(chē)身和框架，而是更偏好更輕、更整體式的結(jié)構(gòu)。此外，一些輕載車(chē)輛采用了單體式結(jié)構(gòu)和用于承載車(chē)輛的動(dòng)力傳動(dòng)系的子框架的組合。經(jīng)常地，附加的結(jié)構(gòu)部件被用于支持車(chē)輛結(jié)構(gòu)，以及用于支撐各個(gè)底盤(pán)和動(dòng)力傳動(dòng)子系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]公開(kāi)了一種用于車(chē)輛的框架，該車(chē)輛包括車(chē)身、車(chē)輛懸掛裝置、和配置為產(chǎn)生扭矩以及排氣氣流副產(chǎn)品的動(dòng)力裝置?？蚣馨ü軤羁蚣苘壍?，其與動(dòng)力裝置成流體連通，其中軌道由提供流體通道的完全閉合的橫截面限定。該框架軌道配置為支撐車(chē)身和車(chē)輛懸掛裝置。該流體通道被配置為將排氣氣流引導(dǎo)通過(guò)框架軌道且離開(kāi)車(chē)身。采用所述框架的車(chē)輛也被公開(kāi)。
[0004]該框架軌道包括間隔開(kāi)一距離的兩個(gè)基本平行軌道。
[0005]流體通道包括與排氣氣流直接接觸的內(nèi)表面，其中該內(nèi)表面包括施加至其的涂層，該涂層被配置為將框架軌道的腐蝕最小化。
[0006]涂層可經(jīng)由電鍍(galvanization)或電鍍退火(galvanealing)過(guò)程產(chǎn)生。附加地，涂層可為橡膠化化合物或環(huán)氧化合物。
[0007]框架軌道可由鍍鋁不銹鋼形成。
[0008]框架軌道橫截面可具有基本平行四邊形“框式”形狀或基本圓形形狀。
[0009]框架軌道可通過(guò)擠壓或液壓成型過(guò)程形成。
[0010]采用該框架的車(chē)輛也被公開(kāi)。
[0011]動(dòng)力裝置可為氫燃料電池，而電池可繼而還包括與該氫燃料電池流體連通的氫燃料箱。在這樣的情形中，框架還可被配置為支撐氫燃料箱。
[0012]當(dāng)結(jié)合附圖和所附的權(quán)利要求時(shí)，本發(fā)明的上述特征和優(yōu)勢(shì)以及其他特征和優(yōu)勢(shì)從下文中用于實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例(一個(gè)或多個(gè))以及最佳模式(一個(gè)或多個(gè))的詳盡描述中是輕易地明顯的。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是車(chē)輛結(jié)構(gòu)的示意平面圖，其包括框架、動(dòng)力傳動(dòng)系以及排氣通道，該動(dòng)力傳動(dòng)系包括動(dòng)力裝置、變速器、燃料箱以及整體式車(chē)輛框架軌道。
[0014]圖2是由框架軌道支撐且連接至其的動(dòng)力裝置的放大視圖，該軌道框架被配置為將動(dòng)力裝置排氣引導(dǎo)出車(chē)輛，如圖1所示。
[0015]圖3是圖1和2中示出的軌道框架的橫截面的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]參見(jiàn)附圖，其中相同的附圖標(biāo)記指向相同的構(gòu)件，圖1示出了相對(duì)于路面12布置的機(jī)動(dòng)車(chē)10的示意圖。車(chē)輛10包括車(chē)輛結(jié)構(gòu)14，其包括車(chē)身16和車(chē)輛框架18。車(chē)輛10還包括配置為推進(jìn)車(chē)輛的動(dòng)力傳動(dòng)系20?？蚣?8被配置為支撐車(chē)身16且還將排氣氣流從車(chē)身引導(dǎo)出，如下文中關(guān)于圖3詳細(xì)地闡述的。
[0017]如圖1所示，動(dòng)力傳動(dòng)系20包括動(dòng)力裝置22，其配置為產(chǎn)生扭矩以向車(chē)輛10以及變速器組件24提供動(dòng)力。作為產(chǎn)生的扭矩的副產(chǎn)品，動(dòng)力裝置22產(chǎn)生排氣氣流25。在圖1中，車(chē)輛10示出為燃料電池類(lèi)型車(chē)輛，且動(dòng)力裝置22示出為燃料電池。替換地，車(chē)輛10可為汽油/電動(dòng)混合動(dòng)力車(chē)(未示出)，且采用包括和內(nèi)燃(IC)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合的一個(gè)或多個(gè)電機(jī)/發(fā)電機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)系20。此外，車(chē)輛10可為僅由IC發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的傳統(tǒng)類(lèi)型(未示出)。盡管沒(méi)有具體地示出汽油/電動(dòng)混合動(dòng)力或傳統(tǒng)車(chē)輛類(lèi)型，這樣的構(gòu)造是周知的，且將被本領(lǐng)域技術(shù)人員容易地預(yù)見(jiàn)。
[0018]繼續(xù)參照?qǐng)D1，車(chē)輛10還包括多個(gè)車(chē)輪26和28。如所示，多個(gè)車(chē)輪26、28中的每一個(gè)都可包括安裝在其上的充氣車(chē)胎30。盡管帶有車(chē)胎30的四個(gè)車(chē)輪26、28在圖1中示出，也可預(yù)見(jiàn)具有更少或更多數(shù)量的車(chē)輪的車(chē)輛。取決于動(dòng)力傳動(dòng)系20的具體構(gòu)造，動(dòng)力裝置22的扭矩可通過(guò)車(chē)輪26、車(chē)輪28、或通過(guò)全部車(chē)輪26和28傳輸?shù)铰访?2。
[0019]如圖1所示，車(chē)輛懸掛裝置32操作地將框架18連接至車(chē)輪26和28，用于保持車(chē)輪和路面12之間的接觸，且用于維持車(chē)輛10的操控。如所示，懸掛裝置32可包括多個(gè)上控制臂34以及下控制臂36，其中一個(gè)上控制臂以及一個(gè)下控制臂被連接至車(chē)輪26、28中的一個(gè)。盡管圖1中示出了懸掛裝置32的具體的構(gòu)造，可類(lèi)似地預(yù)見(jiàn)其他車(chē)輛設(shè)計(jì)。懸掛裝置32還包括彈簧38以及阻尼器40。每一個(gè)彈簧38和阻尼器40都被配置為在車(chē)輛10橫跨道路表面12時(shí)且在相關(guān)的車(chē)輪的后續(xù)反彈中控制相應(yīng)的車(chē)輪26、28的偏向。
[0020]如所示，框架18可從車(chē)身16分立，如在較重載荷的作業(yè)車(chē)輛中通常采用的(諸如輕型貨車(chē)和貨車(chē))，或是一體式結(jié)構(gòu)的一部分，如在較輕載荷的車(chē)輛中通常采用的。在分立的車(chē)身16和框架18的情形中，框架附加地支撐車(chē)身，而在一體式結(jié)構(gòu)的情形中，框架和車(chē)身各自承載結(jié)構(gòu)載荷的一部分。不論在分立的框架或在一體式的情形中，框架18被配置為承受可觀的應(yīng)力，而不發(fā)生結(jié)構(gòu)損壞，而同時(shí)支撐車(chē)輛動(dòng)力傳動(dòng)系20，吸收其振動(dòng)，以及承受在推進(jìn)中由發(fā)動(dòng)機(jī)18所產(chǎn)生的扭矩。此外，不論是在分立的框架或一體式的情形中，框架18都被配置為支撐車(chē)輛乘客和貨物的載荷以及通過(guò)懸掛裝置32傳遞來(lái)的任意附加載荷?？蚣?8可通過(guò)任意已知的方式附連至車(chē)身16，諸如焊接或經(jīng)由恰當(dāng)?shù)木o固件。
[0021]在其中動(dòng)力裝置22是燃料電池的具體情形中，如圖1和2所示，車(chē)輛10還包括一個(gè)或多個(gè)氫燃料箱42。氫燃料箱42和動(dòng)力裝置22成流體連通，且配置為向其提供氫燃料。當(dāng)車(chē)輛10采用氫燃料箱42時(shí)，框架18可附加地支撐氫燃料箱。在其中動(dòng)力裝置22是汽油/電力混合動(dòng)力(未示出)且包括電機(jī)/發(fā)電機(jī)和/或IC發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，車(chē)輛10可包括IC發(fā)動(dòng)機(jī)用燃料箱以及諸如一個(gè)或多個(gè)電池的能量存儲(chǔ)裝置。因此，在汽油/電動(dòng)混合動(dòng)力車(chē)輛中，框架18可附加地支撐燃料箱以及能量存儲(chǔ)裝置。在其中動(dòng)力裝置22是IC發(fā)動(dòng)機(jī)的情形中，框架18可被配置為支撐發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料箱。
[0022]如圖3所示，框架18包括由完全閉合的橫截面44所限定的管狀框架軌道。如圖1所示，框架18包括兩個(gè)基本平行的框架軌道46和8，其在車(chē)輛機(jī)構(gòu)14中隔開(kāi)一距離D。盡管兩個(gè)框架軌道被特別地示出且在此被描述，框架18可包括僅一個(gè)或任意其他數(shù)量的框架軌道，在支撐上述車(chē)輛子系統(tǒng)覺(jué)得必要時(shí)。框架軌道46和48可由恰當(dāng)?shù)母邚?qiáng)度材料(諸如鋼)通過(guò)任意恰當(dāng)?shù)姆绞?例如擠壓、液壓成型、軋制成型、以及沖壓和焊接)制成。
[0023]如圖2所示，軌道46、48中的每一個(gè)都限定沿特定的軌道的長(zhǎng)度隔絕地密封的容積。軌道46、48分別在第一遠(yuǎn)端端部46-1、48-1處連接至動(dòng)力裝置22。因此，每個(gè)軌道46和48的整個(gè)長(zhǎng)度和動(dòng)力裝置22成流體連通。軌道46、48也分別在第二遠(yuǎn)端端部46-2、48-2處敞開(kāi)至大氣。當(dāng)動(dòng)力裝置運(yùn)行且產(chǎn)生扭矩時(shí)，排氣氣流25經(jīng)由歧管50從動(dòng)力裝置22引導(dǎo)通過(guò)框架軌道46、48且離開(kāi)車(chē)身16至大氣。因此，在作為為框架48的部分的結(jié)構(gòu)部件之外，框架46、48附加地作為用于將排氣氣流25從動(dòng)力裝置22引導(dǎo)出的流體通道。由此，設(shè)置在框架軌道46、48中的流體通道各自包括內(nèi)表面46-3和48_3，其被配置為和排氣氣流25直接接觸。附加地，框架軌道46和48經(jīng)由聯(lián)接件51連接至交叉部件50_1和50_2。聯(lián)接件51可包括排水裝置，其將在動(dòng)力裝置22的操作中從排氣氣流25積聚在軌道46、48中的任意冷凝物排出。
[0024]框架軌道46、48可由鋼鐵制成，其范圍從通常的低等級(jí)碳鋼至高等級(jí)類(lèi)型(例如GMW3032M-ST-S熱軋HR550或冷軋CR560)，而同時(shí)使用針對(duì)由車(chē)輛10的框架軌道所經(jīng)受的特定的載荷恰當(dāng)?shù)膶挿秶牟牧弦?guī)格。此外，框架軌道46、48可由堅(jiān)固的材料制成，諸如鍍鋁不銹鋼。橫截面44可具有基本平行四邊形“框狀”(即閉合段)形狀或基本圓形形狀?？蚣苘壍?6、48可被后續(xù)地彎折或設(shè)定路線(routed)，以適應(yīng)其他構(gòu)件和子系統(tǒng)在車(chē)輛10中的封裝，而同時(shí)保持需要的承載特性。由此，上述的軌道46、48的材料選擇和外部形狀通常是期望的車(chē)輛載荷、耐久性和封裝要求的函數(shù)。
[0025]在軌道46、48由鍍鋁不銹鋼或不銹鋼形成時(shí)，該鍍鋁不銹鋼或不銹鋼被電鍍(galvanized)或使用電鍍退火(Galva aneal)過(guò)程處理，即被電鍍退火(galvannealed)。軌道的內(nèi)表面46-3、48-3可包括施加至其的抗高溫涂層52 (如圖3所示)。在這樣的情形中，排氣氣流25將沿軌道46、48的長(zhǎng)度在至大氣的路徑上跨過(guò)帶有涂層的表面46-3、48-3。涂層52可為聚氨酯橡膠或橡膠化化合物，其配置為保護(hù)內(nèi)表面46-3和48-3不受由于排氣氣流25中存在的各種顆粒的腐蝕和氧化。涂層52可為環(huán)氧樹(shù)脂，由硅樹(shù)脂形成，或配置為實(shí)現(xiàn)相同結(jié)果的任意合適的抗高溫化合物。此外，為了產(chǎn)生涂層52，鋅質(zhì)保護(hù)層可由電鍍產(chǎn)生，或相關(guān)表面可經(jīng)由電鍍和退火的組合過(guò)程被電鍍退火。
[0026]在其中動(dòng)力裝置22是氫燃料電池的實(shí)施例中，排氣氣流25的溫度可低于100攝氏度。另一方面，其中動(dòng)力裝置22是IC發(fā)動(dòng)機(jī)，排氣氣流25的溫度可超過(guò)800攝氏度。由此，在內(nèi)表面46-3、48-3上的熱應(yīng)力和腐蝕和IC發(fā)動(dòng)機(jī)相比可能在燃料電池的情形中顯著地低。因此，在其中動(dòng)力裝置22是氫燃料電池的情形中，軌道46、48的內(nèi)表面46-3、48-3可涂覆有高溫橡膠化化合物，或環(huán)氧樹(shù)脂。在其中動(dòng)力裝置22是IC發(fā)動(dòng)機(jī)的情形中，軌道46、48可由航空等級(jí)不銹鋼制成，而涂覆有橡膠化化合物或環(huán)氧樹(shù)脂的部件可經(jīng)由任意已知的方法被附加地?zé)岣綦x。上述針對(duì)軌道46、48的不銹鋼的選擇可允許軌道耐久地經(jīng)受在排氣氣流25中存在的升高的溫度，以及保持上述的車(chē)輛子系統(tǒng)的長(zhǎng)期的結(jié)構(gòu)性支撐。[0027]該詳盡的描述和附圖或圖表僅用于支持和描述本發(fā)明，但本發(fā)明的范圍應(yīng)僅由權(quán)利要求書(shū)限定。盡管已經(jīng)描述了用于執(zhí)行所公開(kāi)的發(fā)明的最佳模式(如果已知的話)以及其他實(shí)施例，存在有各種可替換設(shè)計(jì)和實(shí)施例用于實(shí)施由所附的權(quán)利要求書(shū)限定的本發(fā)明。
【權(quán)利要求】
1.一種用于車(chē)輛的框架，該車(chē)輛包括車(chē)身、車(chē)輛懸掛裝置、和配置為產(chǎn)生扭矩以及排氣氣流的動(dòng)力裝置，所述框架包括: 管狀框架軌道，其與動(dòng)力裝置成流體連通，其中所述框架軌道由提供流體通道的完全閉合的橫截面限定: 其中: 該框架軌道配置為支撐車(chē)身和車(chē)輛懸掛裝置；且 該流體通道被配置為將排氣引導(dǎo)通過(guò)框架軌道且離開(kāi)車(chē)身。
2.如權(quán)利要求1所述的框架，其中所述框架軌道包括間隔開(kāi)一距離的兩個(gè)基本平行軌道。
3.如權(quán)利要求1所述的框架，其中所述流體通道包括與排氣氣流直接接觸的內(nèi)表面，該內(nèi)表面包括施加至其且配置為將框架軌道的腐蝕最小化的涂層。
4.如權(quán)利要求3所述的框架，其中所述涂層經(jīng)由電鍍過(guò)程產(chǎn)生。
5.如權(quán)利要求3所述的框架，其中所述涂層經(jīng)由電鍍退火過(guò)程產(chǎn)生。
6.如權(quán)利要求1所述的框架，其中所述框架軌道由鍍鋁不銹鋼形成。
7.如權(quán)利要求1所述的框架，其中框架軌道橫截面形成基本平行四邊形“框式”形狀。
8.如權(quán)利要求1所述的框架，其中框架軌道橫截面形成基本圓形形狀。
9.如權(quán)利要求1所述的框架，其中所述框架軌道通過(guò)擠壓過(guò)程形成。
10.如權(quán)利要求1所述的框架，其中所述車(chē)輛動(dòng)力裝置是與氫燃料箱流體連通的氫燃料電池，且其中所述框架被附加地配置為支撐該氫燃料箱。
【文檔編號(hào)】B60K13/06GK103921844SQ201410018049
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月15日
【發(fā)明者】B.S.桑加, M.特科 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司