CN102530081A

CN102530081A - 一种电动汽车车架

Info

Publication number: CN102530081A
Application number: CN2011104047130A
Authority: CN
Inventors: 杨林海; 王瑛
Original assignee: Changzhou Science & Education Town New Energy Automobile Engineering Technology Research Institute
Current assignee: Changzhou Science & Education Town New Energy Automobile Engineering Technology Research Institute
Priority date: 2011-12-02
Filing date: 2011-12-02
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明公开了一种电动汽车车架，由网架结构形成底盘主体、前机舱，后尾舱三部分。所述主体由中部网架及上下纵梁构成，中部的空间网架形成中空的结构，作为电池舱及中部车辆部件安装位；所述前机舱的空间网架结构，用于固定连接前保险杠、悬架、电机、控制器等部件，并设计为碰撞时向下、向后溃缩结构；所述后尾舱的空间网架结构形成车架横梁、减震器固定板、减震器固定支撑梁、下层纵梁、加强梁等，用于固定连接后保险杠、悬架、座椅等部件。本发明的车架由镁铝合金等管状材料，采用焊接、铆接、粘接等工艺，生产工艺简单，强度大质量轻，保证了不同驱动型式的电动汽车各部件的布置及安装，推进了电动汽车的发展。

Description

一种电动汽车车架

技术领域

本发明涉及一种电动汽车车架，属于汽车领域，与新能源汽车制造有关。该技术同样适用于汽车制造。

背景技术

汽车车架是汽车底盘及汽车的基础构件，传统的汽车车架一般是由两种方式构成，一种是非承载式车身结构，如中国发明专利公开号为CN101117135A，采用左、右纵梁和若干横梁铆接或焊接构成载重底盘，把发动机、各主要总成连接成一整体，这种车型多数是卡车、专业越野车之类，这种车架一般都是矩形或者梯形的，布置在车身的最底部，上面很多的横纵梁构成一个矩形结构；另一种是承载式车身结构，如中国发明专利公开号为CN101348130A，采用金属冲压件焊接而成，由底板、车身、AB柱焊接成为一个整体，形成金属壳体车架结构，这种车型车身的外壳、车顶和地板以及通常我们所说的A、B、C三根柱都是连接在一起的，钢板先被冲压成不同的形状，然后焊接成一个完整的车身。这种承载式车身最大优点是相对非承载式车身重量轻，而且重心较低，车内空间利用率也比非承载式车身结构高，但承载式车身的抗扭刚性和承载能力相对较弱。

近年来，由于电动汽车在能源、环保、碳排放方面的优势，电动汽车技术发展迅速，而用于电动汽车的驱动系统及动力支持系统也出现了很多种型式，特别是电动汽车必须使用的能量储存系统--电池组，体积较大重量较大的特点，使得传统汽车的车架结构已无法满足新型动力系统及其部件的空间布置及安装要求。

即使对传统汽车来讲，降低油耗较少排放的要求也使得降低整车重量以降低油耗成为大势所趋，网架式车架结构比较上述的承载式车身和非承载式车身，在保证有效车身强度的情况下，可以大大降低了车身重量，使得大幅降低油耗成为可能。

发明内容

本发明是针对传统汽车的车架结构已无法满足新型动力系统及其部件的空间布置和安装要求，以及由于质量较重而导致的能耗较高等问题，提出了一种由镁铝合金作为主要原料的网状结构汽车车架。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种电动汽车车架，采用网架结构，构成车身主体框架、前机舱、后尾舱，在车架上设计有用于固定悬架、电机、电池组等部件的支撑部位。

一种电动汽车车架，设计有容纳驾驶员、电池、及各种附件的空间，有固定转向系统、制动、加速踏板等部件的安装点。

一种电动汽车车架，设计包括主体、前机舱、后尾舱，其特点是：主体由中部双层网架，前部延伸结构，后部延伸结构而成，其中前部延伸结构由车架前纵梁、横梁、减震器固定板、减震器固定支撑梁、前围、上层纵梁、横梁，加强梁构成，车架前纵梁上固定连接前保险杠；后部延伸结构由后纵梁、减震器固定板、减震器固定支撑梁、横梁构成，后保险杠固定连接在横梁上。

一种电动汽车车架，中间主体框架设计形成中间空间结构，用于电池组的放置，这样设计的电池组从侧面可以方便地取出和放进，以方便电动汽车需要的快速更换电池组结构。

一种电动汽车车架，前机舱的网架结构，特别设计成两段式结构，正常情况下的强度足够安装悬架系统，足够支撑整车重量，但是在遭遇正面碰撞时，两段式纵梁会从折弯处弯曲，即向下向后溃缩，达到相关正面碰撞标准要求。

一种电动汽车车架，设计采用镁铝合金材料，发明了镁铝合金焊接工艺，采用了铆接、螺丝固定、胶体粘接等加工工艺。

本发明设计使用镁铝合金作为主要原料，与其它结构材料相比，镁合金具有以下几个特点：

(1)镁合金的密度是钢的23％，铝的67％，塑料的170％，是金属结构材料中最轻的金属，镁合金的屈服强度与铝合金大体相当，只稍低于碳钢，是塑料的4-5倍，其弹性模量更远远高于塑料，是它的二十多倍，因此在相同的强度和刚度情况下，用镁合金做结构件可以大大减轻零件重量，这点对航空工业、船舶工业、汽车工业、军工、手提电子器材均有很重要的意义；

(2)镁合金与铝合金、钢、铁相比具有较低的弹性模量，在同样受力条件下，可消耗更大的变形功，具有降噪、减振功能，可承受较大的冲击震动负荷；

(3)镁合金具有良好的加工性能和尺寸稳定性：镁合金有相当好的切削加工性能，切削时对刀具的消耗很低，切削功率很小。镁合金、铝合金、铸铁、低合金钢切削同样零件消耗的功率比值为：1∶1.8∶3.5∶6.3。镁合金有较高的尺寸稳定性，稳定的收缩率，铸件和加工件尺寸精度高，除镁-铝-锌合金外，大多数镁合金在热处理过程及长期使用中由于相变而引起的尺寸变化接近于零。

据统计，若汽车整车重量降低10％，燃油效率可提高6％～8％；汽车整车质量每减少100公斤，每百公里油耗可降低0.3～0.6升，汽车重量降低1％，油耗可降低0.7％。

本发明的有益效果是：

(1)通过合理的设计，利用网架结构构成了汽车最重要的部位---底盘，代替了常规承载式和非承载式底盘，在合理的强度、合理安全性前提下，减少了材料的使用量，降低了材料重量。

(2)本发明的网架式结构，合理地设计了电机、控制器、电池组的安装位置和合理的空间。

(3)首度采用了镁铝合金材料的加工、焊接工艺，形成了镁铝合金网架式结构，使得整个车架重量大大降低。经过初步计算，本发明的一种电动汽车车架相对于相同尺寸的轿车底盘，重量减少了30％。

附图说明

图1：非承载式车身底盘；图2：承载式车身底盘；图3：电动汽车车架平面图(1-主体；2-上主纵梁；3-下主纵梁；4-主体合金管；5-球体；6-主体横梁合金管；7-后机舱横梁合金管；8-主体长方形空间；9-主体合金管；10-主体上下合金管；11-主体合金管；12-前机舱纵合金管；13-前机舱纵合金管；14-前机舱横合金管；15-前机舱横合金管；16-前机舱；17-主体合金管；18-主体合金管；19-后机舱；20-后机舱合金管；21-后机舱合金管)。

具体实施方式

通过图3所示，简单介绍本发明的实现方式。

如图3所示，通过计算，本案设计使用2.5mm壁厚的镁铝合金方管做上下主纵梁图3中所示的上主纵梁(2)下主纵梁(3)，使用2mm壁厚的镁铝合金方管主体合金管(4)、主体横梁合金管(6)、后机舱横梁合金管(7)、主体合金管(9)、主体上下合金管(10)、主体合金管(11)、前机舱纵合金管(12)、前机舱纵合金管(13)、前机舱横合金管(14)、前机舱横合金管(15)、主体合金管(18)、后机舱合金管(20)、后机舱合金管(21)、球状体(5)等形成底盘主体的其他部分；底盘主体中间留有长方形空间(8)，并在右侧留有同尺寸的开口，以满足更换电池组的整车设计方案；下纵梁(3)的延伸与2mm壁厚的镁铝合金方管(12)、前机舱纵合金管(13)、前机舱横合金管(14)、前机舱横合金管(15)、焊接形成前机舱，前机舱的下管(13)设计为折弯结构，这样的设计就可以在车辆碰撞时产生向下后方向的溃缩，提高车辆的安全性；后机舱与底盘主体焊接在一起，有2mm镁铝合金方管(6)、后机舱横梁合金管(7)、后机舱合金管(20)、后机舱合金管(21)形成网架结构，除了满足后悬挂的安装外，还形成了后座椅的支撑面(7)，还设计了后储物仓空间(19)。

前机舱满足了悬架减震器、电机、保险杠及各种控制器的布置和固定，车架的中舱承载了座椅、乘员、电池组、车身及其附件，车架的后尾舱满足了后减震器、部分电器控制器支持系统等的布置及安装；同时悬架、电机减速机半轴、转向机构等采用了橡胶悬置与车架相连接，使其对道路不平和旋转质量失衡等激励的响应受到了隔离和阻尼，因而减弱对乘员振动和噪声的干扰。

车架的主体结构可以满足低速集中电机和铅酸电池驱动、低速轮毂电机和锂电池驱动、低速轮毂电机和燃料电池驱动、高速集中电机和锂电池驱动、高速轮毂电机和锂电池驱动及高速轮毂电机和燃料电池驱动的六种不同平台的设计要求，达到了车架主体平台统一化、生产成本较低、装配系统化、工装夹具的简单化等要求。

整体车架对于中心线左右对称，该车架设计与整车的总布置同时进行，使车身空间得到充分的利用，纵梁和横梁的位置更适合零部件安装定位，同时可以满足不同配置平台下主车架的统一，简化了加工夹具和工装，为提高整车性能，节省成本，提高效率和效益创造了条件，从而为整车底盘的建立打下了基础。

通过设计不同外观形状，设计不同的覆盖件，可以使用本发明的车架设计不同款式的电动汽车。

经过实际制造证明，这种网架式电动汽车车架，完全满足汽车设计各方面的要求，将成为新能源汽车的一个创新。

Claims

1.一种电动汽车车架，其特征在于：电动汽车车架包括主体(1)、前机舱(16)，后尾舱(20)，全部采用镁铝合金管材、铝合金球状体(5)形成网架结构构成。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车车架，其特征在于：所述主体由中间网架结构(4)、前部延伸结构(12)、后部延伸结构形成(21)，其中前部延伸结构形成前机舱的一部分；后部延伸结构形成后尾舱的一部分。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车车架，其特征在于：所述网架结构的底盘主体、前机舱，后尾舱，设计了前后悬架、电机、减速机、半轴、座椅、前后保险杠、车身覆盖件等汽车部件的安装点和支撑点。

4.根据权利要求1所述的一种电动汽车车架，其特征在于：所述的前机舱的网架结构，特别设计成两段式结构，正常情况下的强度足够安装悬架系统，足够支撑整车重量，但是在遭遇正面碰撞时，两段式纵梁会从折弯处弯曲，即向下向后溃缩，达到相关正面碰撞标准要求。

5.根据权利要求1所述的一种电动汽车车架，其特征在于：所述车架采用镁铝合金材料加工而成。

6.根据权利要求1所述的电动汽车车架，其特征在于：所述车架采用了镁铝合金的焊接工艺。

7.根据权利要求2所述的一种电动汽车车架，其特征在于：所述的车架主体，由镁铝合金管材组成的网架结构，即保证了设计强度，又减少了材料质量(前面写法不明确，不是保护内容)。

8.根据权利要求2所述的一种电动汽车车架，其特征在于：所述网架结构构成的主体，在中间位置形成一个较完整空间(8)，适合电池组从侧面放进放出。