轻型卡车箱体前底梁、地板和前栏板结构

摘要

本公开涉及轻型卡车箱体前底梁、地板和前栏板结构。一种铝制轻型卡车货厢由冲压的前栏板、冲压的浅盘形地板和辊轧成型的前底梁装配而成。所述前栏板、从所述浅盘形地板向下延伸的浅盘形地板翼缘和所述前底梁的前壁形成三片夹层结构。流钻螺钉从所述前栏板侧部被安装到所述夹层结构中。所述前底梁包括封闭前翼缘和开放后翼缘，封闭前翼缘和开放后翼缘均被焊接到所述浅盘形地板上。

说明书

技术领域

本公开涉及轻型卡车结构的领域。更具体地，本公开涉及轻型卡车货厢 的结构。

背景技术

轻型卡车(pickuptruck)是具有后方顶部敞开的载货区域的机动车辆，该 载货区域通常被称为货厢(bed)。轻型卡车很受欢迎，主要是因为所述货厢 允许车辆以多种不同的方式使用，所述多种不同的方式包括运载各种类型的 货物和牵引各种类型的拖车。一般来说，轻型卡车上的车身结构大部分由钢 合金形成。通过多年的经验，轻型卡车的设计师已经掌握了如何设计承受各 种要求的轻型卡车应用的钢制卡车车身部件。目前的监管和经济环境都提高 了使轻型卡车燃料效率更高、以及更实用和更耐用的重要性。特别是在卸载 时，用于减少车辆的燃料消耗的一种方法是减少车辆结构重量。

铝合金通常比钢合金具有更高的强度重量比。因此，用铝代替钢提供了 减轻重量的可能性。然而，铝的弹性模量通常比钢的弹性模量低。此外，适 用钢部件的接合部件的制造技术和方法可能不适用同样的铝部件。由于这些 和其它的差异，简单的材料替换不一定产生可接受的设计。

铝合金通常由四位数字来标识，其中第一位数字通常标识主要合金元素。 当基于主要合金元素描述了铝合金的系列时，第一位数字后面可跟随三个x (大写字母或小写字母)或三个零。例如，6xxx(或6000)系列铝合金中的 主要合金元素是镁和硅，而5xxx系列的主要合金元素是镁，7xxx系列的主 要合金元素是锌。由系列代号中的字母“x”(或零)表示的其它数字限定确 切的铝合金。例如，6061铝合金具有0.4-0.8％的硅、0-0.7％的铁、0.15-0.4％ 的铜、0-0.15％的锰、0.8-1.2％的镁、0.04-0.35％的铬、0-0.25％的锌和0-0.15％ 的钛的成分。不同的合金提供强度、硬度、可加工性和其它属性的不同权衡。

此外，五种基本状态代号(temperdesignation)可用于铝合金，这五种 状态代号是：F-制造、O-退火、H-应变硬化、T-热处理和W-淬火(在固溶热 处理和人工老化或自然老化之间)。状态代号可跟随单位数或双位数，以进一 步描述。例如，具有T6状态代号的铝被固熔热处理和人工老化，但在固熔热 处理之后不被冷加工(或使得冷加工在材料属性中不会被识别)。

发明内容

一种铝制卡车货厢包括：浅盘形地板、前底梁和前栏板。所述前底梁可 包括：后壁、底壁、前壁、封闭前翼缘和后翼缘。所述前翼缘和后翼缘可被 焊接到所述浅盘形地板上。可在所述前底梁的底壁中形成多个孔，以便将所 述封闭翼缘焊接到所述浅盘形地板上。浅盘形地板翼缘可在所述前栏板和所 述前底梁的前壁之间从所述浅盘形地板向下延伸。可通过流钻螺钉紧固所述 前栏板、浅盘形地板翼缘和所述前底梁的前壁。

一种装配卡车货厢的方法包括：获得浅盘形地板，获得前底梁，获得前 栏板，将所述浅盘形地板紧固到所述前底梁的前翼缘上，并且安装多个螺钉 穿过所述前栏板、所述浅盘形地板的前翼缘和所述前底梁的前壁。所述螺钉 可以是从所述夹层结构的所述前栏板侧部安装的流钻螺钉。不需要预先钻孔。 可通过经由所述前底梁的底壁中的孔插入焊接工具，将所述前底梁的所述前 翼缘紧固到所述浅盘形地板上。可通过对诸如6111系列的铝合金坯料进行冲 压而形成所述浅盘形地板和所述前栏板。可通过对诸如6111系列的铝合金坯 料进行辊轧成型而形成所述前底梁。

附图说明

图1是轻型卡车货厢的剖视图；

图2是图1的轻型卡车货厢的横向构件的横截面示意图；

图3是图1的轻型卡车货厢的前底梁的横截面示意图；

图4是图1的轻型卡车货厢的流钻接合(flowdrilledjoint)的横截面示 意图；

图5是图1的轻型卡车货厢的部分的剖视图。

具体实施方式

本公开的实施例是示例，其它实施例可以采用各种和替代形式。附图不 一定按比例绘制，并且某些特征可被夸大或最小化以示出特定部件的细节。 公开的特定结构和功能细节不应被解释为具有限制性，而仅仅作为教导本领 域技术人员如何利用本发明的代表性基础。参照任一附图示出和描述的各种 特征可以与在一个或更多个其它附图中示出的特征进行结合，以产生未被明 确示出或描述的实施例。与本公开的教导一致的特征的组合和修改可用于特 定的应用或实现。

图1示出了轻型卡车箱体(box)和车架纵梁(framerail)的剖视图。该 货厢结构包括：浅盘形地板(floorpan)10、左侧围和右侧围12以及前栏板 (headboard)14。浅盘形地板、侧围和前栏板可以通过冲压过程由金属板形 成。为了增加刚性，多个横向构件16可被焊接到浅盘形地板10上。靠前栏 板最近的最前面的横向构件18可被称为底梁(sill)。该横向构件可使用辊轧 成型过程由金属板形成。由辊轧成型过程制成的部件具有稳定的横截面形状。 浅盘形地板、前栏板、侧围和横向构件可以由诸如6111系列的铝合金制成。 箱体结构被用螺栓固定到车架纵梁20上。

在使用期间，各种各样负荷可以被施加在箱体中的各个点和各个方向上。 在可接受的变形(deflection)水平并且未削弱或松开任何接合或保持任何残 留形变(permanentdeformation)的情况下，箱体结构被设计成将这些负荷传 递到车架纵梁。在现有技术的结构布置中，已经发现特定类型的负荷偶尔会 引起焊接接合出现问题。特别是，在前底梁、前栏板和浅盘形地板之间的接 合必须被设计成能经受住前栏板上很大的垂直力以及很靠近前栏板的浅盘形 地板上的集中垂直力。例如，这些负荷可能导致当卡车在崎岖不平的道路上 行驶时，使用改装的有篷野营车(pickupcamper)。

图2示出了被固定到浅盘形地板的横向构件16的横截面。横向构件包括 底壁22、前壁24和后壁26以及前翼缘28和后翼缘30。可沿着前翼缘和后 翼缘以一定间隔将横向构件16点焊到浅盘形地板上。从该横向构件的其余部 分向外延伸的翼缘(如图2中的翼缘28和30)都称为开放翼缘。由于该翼 缘的底面容易接近，所以开放翼缘便于焊接。当垂直负荷被施加到车架纵梁 之间的浅盘形地板上时，底壁被置于张力中，翼缘被置于挤压中，从而提供 抗弯刚度。

如图2中所示，如果前栏板底梁具有两个开放翼缘，那么前栏板必须与 该底梁的前壁分离，以便将前翼缘焊接到浅盘形地板。前栏板上的垂直负荷 随后通过浅盘形地板传递到该底梁，然后，最终传递到车架纵梁。这使得浅 盘形地板在一区域中受到弯曲，在该区域中，浅盘形地板具有有限的抗弯刚 度。因此，该变形可能过大。由于铝合金的弹性模量低，所以铝制卡车货厢 比钢制卡车货厢更有可能关注该变形。此外，可通过对后底梁翼缘上的焊接 处进行拉动回应一些弯曲负荷，这可能会导致这些焊接处被削弱或出现问题。

图3是前底梁18、前栏板14和浅盘形地板10的横截面视图。前底梁18 包括底壁32、前壁34和后壁36以及前翼缘38和后翼缘40。前翼缘38是从 前壁34的顶部边缘向后延伸的封闭翼缘，底壁32以同一方向从前壁34的底 部边缘延伸。底壁32沿其长度每隔一定间隔具有孔，该孔提供用于将前翼缘 38焊接到浅盘形地板10的底表面的入口。在没有具体规定的情况下，后翼 缘40为允许焊接的开放翼缘。浅盘形地板10包括从前边缘向下延伸的前翼 缘42。前翼缘42被夹在前栏板14和前壁34之间，这三个工件被紧固。

可使用流钻螺钉(flowdrilledscrew)接合前栏板14、前翼缘42和前壁 34之间的三个厚度的接合处。在流钻(flowdrilling)过程中，当一组螺钉被 迫使穿过这三个材料的厚度时，这三个工件被夹在一起。插入工具旋转每个 螺钉，同时其将轴向力施加到所述材料中，以接合所述材料。导向钻孔不是 必要的。当螺钉被迫使穿过时，流钻过程临时局部熔化局部金属板。当螺钉 周围的金属重新固化时，螺纹形成在该金属中。图4示出了通过一个流钻螺 钉44的横截面。注意，浅凸台46是由来自螺丝螺钉44当前所占据的空间的 多余材料形成。

流钻针对这一接合提供了许多优于焊接的优点。流钻适合于在单个接合 处连接两个以上的工件。流钻不会受到铝的高导电性的不利影响。在没有进 入部件的两个侧部的情况下，可以完成流钻。由于形成螺纹接合，所以螺钉 可被取出，并且随后重新安装或用另一螺钉进行更换。

三个厚度的接合提供了将前栏板14上的垂直负荷传递到底梁18的前壁 34的有效方法。此外，前翼缘提供刚性给前边缘附近的浅盘形地板10，并且 将垂直负荷有效地传递到底梁18的前壁34。这些负荷主要经由通过流钻螺 钉44作用的剪切力来传递。由于不产生弯曲负荷，所以在后翼缘40和浅盘 形地板10之间的焊接接合处上的应力是最小的。所述负荷容易从底梁18的 前壁传递到车架纵梁20，其中，用螺栓将底梁18固定到车架纵梁20。

图5示出了浅盘形地板10、前栏板14和前底梁18的剖视图。沿着货厢 组件的前部按照一定间隔安装多个流钻螺钉44。底梁18的底壁上的一个孔 48也是可见的，所述一个孔48适于将前翼缘38焊接到浅盘形地板10。

虽然以上描述了示例性实施例，但是这些实施例并不意在描述被权利要 求所包含的所有可能的形式。在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制 性词语，应理解的是，可作出各种变化并且可将各种实施例的特征进行结合， 以形成未被明确描述和示出的本发明的进一步的实施方案。虽然各种实施例 被描述为提供优点或优于其它实施例或现有技术的实现方式，但本领域的普 通技术人员应该认识到，一个或多个特征或特性可以被折衷以实现取决于特 定应用和实现方式所需的整体系统属性。相对于一个或更多个特性，被描述 为不如其它实施例或现有技术实现方式的实施例不在本公开的范围之外，可 期望用于特定的应用。