CN105015621A - 一种低地板电动客车轻量化底盘结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电动汽车技术领域,特指一种低地板电动客车轻量化底盘结构,在双纵梁底盘主结构的前部通过一组横梁连接前桥鞍,在前桥鞍上定位装配双摆臂前悬挂总成,装配后该总成位于纵梁水平结构区的上方,在双纵梁底盘主结构的后部通过两组横梁分别连接有前支座盒和后支座盒,在前后支座盒上分别定位装配板簧式后桥总成的前后支点,装配后该总成也位于纵梁水平结构区的上方,纵梁水平结构区可作为车内地板支撑面。该发明的底盘主结构简单、安全,前后桥总成装配便利且工作空间没有干涉,车内地板高度和车门踏步高度明显降低,进而可显著降低整车高度,提高了上下车辆的舒适性和整车的通过性。

Description

一种低地板电动客车轻量化底盘结构
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域,特指一种低地板电动客车轻量化底盘结构。
背景技术
无论是传统汽车还是新能源汽车,车身轻量化已成为研究热点,尤其对电动汽车,轻量化的意义更大,对轻量化的要求更高。铝合金结构被广泛采用,并发明了不同的铝合金客车车身解决方案,但是,大部分铝合金客车的底盘结构仍然采用的是钢结构。其原因主要是:1)底盘受力复杂,既要承受来自于路面的各种载荷、也要承受车内的负载,因此对铝合金底盘结构的设计难度大;2)底盘系统空间复杂。在底盘结构上需要安装前悬挂总成、后悬挂总成、转向总成、能源总成和动力总成等,这些系统的布置空间及工作空间复杂,导致底盘结构为了适应这些空间要求而设计成复杂的空间结构,带来设计和制造的困难;3)底盘系统安装硬点承受的载荷大且变化复杂,导致支撑硬点均采用钢结构设计并通过焊接工艺焊接到底盘结构上。另外,为了简化铝合金底盘的开发难度,最好选择已经成熟的底盘系统(前悬挂总成、后悬挂总成等),并将成熟的底盘系统有效地嫁接到轻量化铝合金底盘结构上。最后,作为公交应用,希望整车的地板尽量低,以方便乘客上下车,同时尽量降低车辆总高,以提高车辆的整体通过性。因此,铝合金轻量化底盘设计的难度很大,要解决以上诸多方面的挑战。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种低地板、轻量化的电动客车铝合金底盘结构,并将成熟的皮卡底盘系统(前悬挂总成、后悬挂总成、转向系统等)有效嫁接到该底盘结构上,实现整车的显著轻量化、制造简便化,并通过有效降低客车地板高度,在满足车内高度的前提下,降低整个车身高度,提高客车在有限高要求环境下的通过性以及上下车的便利性。
为实现上述目的,本发明的一种低地板电动客车轻量化底盘结构,包括两条纵向大梁和若干横梁,所述纵向大梁包括水平结构区和竖直结构区,所述水平结构区设置于竖直结构区的底部,结构区的结构均为空腔结构,若干横梁通过榫接孔榫接于两条纵向大梁的不同纵向位置及不同高度位置形成整体承载式的双纵梁底盘主结构,所述双纵梁底盘主结构的前部通过横梁连接有前桥鞍,前桥鞍定位装配前桥双摆臂悬挂总成,装配后的前桥双摆臂悬挂总成位于纵梁水平结构区的上方,所述双纵梁底盘主结构的后部通过横梁连接有前支座盒和后支座盒,在前、后支座盒分别定位装配后桥钢板弹簧总成,装配后的后桥钢板弹簧总成位于水平结构区的上方,纵梁水平结构区作为车内地板支撑面。
作为优选,所述前桥鞍包括鞍面结构、前鞍腿和后鞍腿,所述鞍面结构由两条主边梁和若干横梁组成的梯形结构,所述前鞍腿是由两个以上的鞍腿水平套管和若干鞍腿结构筋组成的复合连接结构,所述后鞍腿是由两个以上的鞍腿水平套管和若干鞍腿结构筋组成的复合连接结构,所述前鞍腿和后鞍腿上的两个鞍腿水平套管分别与鞍面结构的横梁、双纵梁底盘主结构的横梁穿插配合,前桥鞍与双纵梁底盘主结构连接成一体。
作为优选,所述前支座盒和后支座盒均设置有两个,两个前支座盒和两个后支座盒分别通过两组横梁榫接固定于双纵梁底盘主结构,四个支座盒用于装配固定后桥钢板弹簧总成的前后支点。
作为优选,所述前支座盒是由两个以上前水平套管、一个前销孔和若干前结构筋组成的复合结构,钢板弹簧前段伸进该前支座盒上的内腔并通过连接销与前支座盒装配连接,前支座盒的前水平套管分别与双纵梁底盘主结构的横梁穿插榫接配合。
作为优选,所述后支座盒主要是由两个以上后水平套管、一个后销孔和若干后结构筋组成的复合结构,后桥钢板弹簧总成上的挂耳通过连接销连接装配到后支座盒上,挂耳内表面与后支座盒连接孔的外表面配合,后支座盒的后水平套管分别与双纵梁底盘主结构的横梁穿插榫接配合。
作为优选,所述前桥鞍采用铝合金型材构成,鞍面结构的主边梁配合装配有用于焊接前桥双摆臂悬挂总成的外钢套,鞍面结构两侧的外钢套之间焊接有加强横杆。
作为优选,所述前桥双摆臂悬挂总成通过焊接连接于前桥鞍。
作为优选,所述纵向大梁的横截面呈L型、型、I型、或[型,所述纵向大梁的水平结构区和竖直结构区经一体成型而成为一个整体。
作为优选,所述横梁为铝合金、钢或碳纤维制成的横梁,所述横梁内嵌钢材或碳纤维材料形成增强型复合铝合金横梁。
作为优选,所述纵向大梁在前段的竖直结构区开有一个缺口以作为前桥双摆臂悬挂总成的下摆臂的运动空间,在后端的竖直结构区开有一个缺口以作为后桥钢板弹簧总成的装配空间,在纵向大梁缺口部位附近的内腔插入钢或碳纤维材料的增强杆。
本发明的有益效果:1)发明了一种以两条纵向大梁和若干横梁为主体的双纵梁底盘主结构,该底盘主结构力学性能好、构成简单、制造方便;2)发明了前桥鞍和后桥支座盒等支撑连接结构,为前悬系统和后悬系统提供了安全的支撑硬点、并将载荷安全有效地传递到双纵梁底盘主结构上,且这些支撑连接结构具有制造装配简便、成本低的特点;3)通过将纵梁的水平结构区至于竖直结构区的下方,以及前桥鞍和支座盒的设计,成功地将纵梁水平结构区布置于前后桥总成下面,最大程度地降低了纵梁水平结构区的高度,从而提供了最低的地板表面,有效底降低了地板高度和整车高度。
附图说明
图1为现有技术中采用高地板电动客车底盘的客车车身结构示意图。
图2为采用本发明的低地板、轻量化电动客车底盘的客车车身结构示意图。
图3为本发明的结构示意图。
图4为本发明的前桥鞍的结构示意图。
图5为本发明的前桥鞍与双纵梁底盘主结构连接的结构示意图。
图6为本发明的前桥鞍与前桥双摆臂悬挂总成装配的立体结构示意图。
图7为本发明的前桥鞍与前桥双摆臂悬挂总成装配的截面结构示意图。
图8为本发明的前支座盒及后支座盒的结构示意图。
图9为本发明的前支座盒、后支座盒与双纵梁底盘主结构连接的立体示意图。
图10为本发明的前支座盒、后支座盒与双纵梁底盘主结构连接的侧面示意图。
图11为本发明的后桥钢板弹簧总成、支座盒与双纵梁底盘主结构的装配示意图。
图12为本发明的后桥钢板弹簧总成与双纵梁底盘主结构的装配位置示意图。
图13为本发明在纵向大梁的缺口附近区域的内腔插入增强杆的结构示意图。
图14为沿图13中A-A线的剖切示意图。
附图标记包括:
1—纵向大梁        11—水平结构区      12—竖直结构区
13—增强杆         2—横梁             3—双纵梁底盘主结构
4—前桥鞍         41—鞍面结构       411—主边梁
412—外钢套      413—加强横杆        42—前鞍腿
421—鞍腿水平套管             422—鞍腿结构筋
43—后鞍腿       5—前支座盒         51—前水平套管
52—前结构筋     53—前销孔           6—后支座盒
61—后水平套管   62—后结构筋        63—后销孔
7—地板结构       8—前桥双摆臂悬挂总成
9—后桥钢板弹簧总成   10—电池包。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细的描述。
如图1至图14所示,本发明的一种低地板电动客车轻量化底盘结构,包括两条纵向大梁1和若干横梁2,所述纵向大梁1包括水平结构区11和竖直结构区12,所述水平结构区11设置于竖直结构区12的底部,结构区的结构均为空腔结构,若干横梁2通过榫接孔榫接于两条纵向大梁1的不同纵向位置及不同高度位置形成整体承载式的双纵梁底盘主结构3,所述双纵梁底盘主结构3的前部通过横梁2连接有前桥鞍4,前桥鞍4定位装配前桥双摆臂悬挂总成8,装配后的前桥双摆臂悬挂总成8位于纵梁水平结构区11的上方,所述双纵梁底盘主结构3的后部通过横梁2连接有前支座盒5和后支座盒6,在前、后支座盒6分别定位装配后桥钢板弹簧总成9,装配后的后桥钢板弹簧总成9位于水平结构区11的上方,纵梁水平结构区11作为车内地板支撑面。
本发明在双纵梁底盘主结构3的前部通过一组横梁2连接前桥鞍4,在前桥鞍4上定位装配前桥双摆臂悬挂总成8,装配后该总成位于纵梁水平结构区11的上方,在双纵梁底盘主结构3的后部通过两组横梁2分别连接有前支座盒5和后支座盒6,在前后支座盒6上分别定位装配板簧式后桥总成的前后支点,装配后该总成也位于纵梁水平结构区11的上方,纵梁水平结构区11可作为车内地板支撑面。该发明的底盘主结构简单、安全,前后桥总成装配便利且工作空间没有干涉,车内地板高度和车门踏步高度明显降低,进而可显著降低整车高度,提高了上下车辆的舒适性和整车的通过性。
本发明以两条纵向大梁1和若干横梁2为主体的双纵梁底盘主结构3,该底盘主结构力学性能好、构成简单、制造方便;在前桥鞍4和后桥的前、后支座盒6等支撑连接结构,为前悬系统和后悬系统提供了安全的支撑硬点、并将载荷安全有效地传递到双纵梁底盘主结构3上,且这些支撑连接结构具有制造装配简便、成本低的特点;本发明还通过将纵梁的水平结构区11至于竖直结构区12的下方,以及前桥鞍4和前、后支座盒6的设计,成功地将纵梁的水平结构区11布置于前后桥总成下面,最大程度地降低了纵梁水平结构区11的高度,从而提供了最低的地板表面,有效底降低了地板高度和整车高度。
如图4至图7所示,本实施的前桥鞍4包括鞍面结构41、前鞍腿42和后鞍腿43,所述鞍面结构41由两条主边梁411和若干横梁2组成的梯形结构,所述前鞍腿42是由两个以上的鞍腿水平套管421和若干鞍腿结构筋422组成的复合连接结构,所述后鞍腿43是由两个以上的鞍腿水平套管421和若干鞍腿结构筋422组成的复合连接结构,所述前鞍腿42和后鞍腿43上的两个鞍腿水平套管421分别与鞍面结构41的横梁2、双纵梁底盘主结构3的横梁2穿插配合,前桥鞍4与双纵梁底盘主结构3连接成一体。鞍面结构41通过主边梁411和横梁2组成梯形结构,呈梯形结构的鞍面结构41有充足的空间可以固定前桥双摆臂悬挂总成8,鞍面结构41通过前鞍腿42和后鞍腿43固定于双纵梁底盘主结构3的横梁2,由于横梁2可以榫接于纵向大1的不同纵向位置及不同高度,鞍面结构41的位置可以随横梁2的位置变化而变化,从而使客车地板结构7的离地高度和前后轮的轴距也可以灵活调节。前鞍腿42和后鞍腿43分别通过鞍腿水平套管421与鞍面结构41的横梁2、双纵梁底盘主结的横梁2穿插配合,实现鞍面结构41与双纵梁底盘主结构3的连接,若干鞍腿结构筋422榫接于两个水平套管之间,增强水平套管之间的连接强度,从而提高前鞍腿42和后鞍腿43的连接强度。
如图8至图12所示,本实施的前支座盒5和后支座盒6均设置有两个,两个前支座盒5和两个后支座盒6分别通过两组横梁2榫接固定于双纵梁底盘主结构3,四个支座盒用于装配固定后桥钢板弹簧总成9的前后支点。通过四个支座盒为钢板弹簧提供安装点,便于钢板弹簧前后支点的连接,使钢板弹簧的连接更为稳固。
本实施的前支座盒5是由两个以上前水平套管51、一个前销孔53和若干前结构筋52组成的复合结构,钢板弹簧前段伸进该前支座盒5上的内腔并通过连接销与前支座盒5装配连接,前支座盒5的前水平套管51分别与双纵梁底盘主结构3的横梁2穿插榫接配合。前支座盒5通过前水平套管51、前结构筋52连接而成,方便与双纵梁底盘主结构3的连接组装,保证结构强度,该复合结构设置有与钢板弹簧前支点销相配合的孔和侧面,便于钢板弹簧前支点的连接安装。
本实施的后支座盒6主要是由两个以上后水平套管61、一个后销孔63和若干后结构筋62组成的复合结构,后桥钢板弹簧总成9上的挂耳通过连接销连接装配到后支座盒6上,挂耳内表面与后支座盒6连接孔的外表面配合,后支座盒6的后水平套管61分别与双纵梁底盘主结构3的横梁2穿插榫接配合。同样,后支座盒6采用与前支座盒5基本相同的结构,后支座盒6通过后水平套管61、后结构筋62连接而成,方便与双纵梁底盘主结构3的连接组装,保证结构强度,该复合结构设置有与钢板弹簧后支点销相配合的孔和侧面,便于钢板弹簧后支点的连接安装。
本实施的前桥鞍4采用铝合金型材构成,鞍面结构41的主边梁411配合装配有用于焊接前桥双摆臂悬挂总成8的外钢套412,鞍面结构41两侧的外钢套412之间焊接有加强横杆413。采用外钢套412便于与前桥双摆臂悬挂总成8的牢固焊接。加强横杆413可以增强鞍面结构41两侧的外钢套412之间的结构强度。本实施的前桥双摆臂悬挂总成8通过焊接连接于前桥鞍4。
本实施的纵向大梁1的横截面呈L型、型、I型、或[型,所述纵向大梁1的水平结构区11和竖直结构区12经一体成型而成为一个整体。纵向大梁1的横截面根据具体的设计要求可以设计成不同的截面,设计纵向大梁1的水平结构区11位于前桥双摆臂悬挂总成8、后桥钢板弹簧总成9装配位置的下方时,可以从整体上降低地板结构7的高度。
本实施中榫接于纵向大梁1的横梁2向外侧延伸设有用于放置电池包10的电池仓,由于电池仓的空间是通过插接于纵向大梁1上的横梁2所形成的,因此在客车底盘的两侧可以形成足够的空间用于放置电池包10。
本实施例的横梁2根据设计要求可以采用不同的材质设计而成。作为优选,本实施的横梁2为铝合金、钢或碳纤维制成的横梁2,所述横梁2内嵌钢材或碳纤维材料形成增强型复合铝合金横梁2。
如图13、14所示,本实施的纵向大梁1在前段的竖直结构区12开有一个缺口以作为前桥双摆臂悬挂总成8的下摆臂的运动空间,在后端的竖直结构区12开有一个缺口以作为后桥钢板弹簧总成9的装配空间,在纵向大梁1缺口部位附近的内腔插入钢或碳纤维材料的增强杆13,通过上述结构的设计,在纵向大梁1开设避让缺口,避免前桥双摆臂悬挂总成8、后桥钢板弹簧总成9与纵向大梁1发生干涉。在纵向大梁1缺口部位附近的内腔插入钢或碳纤维材料的增强杆13,该增强杆13可以弥补纵向大梁1缺口部位的结构强度。
本发明提供一种低地板、轻量化的电动客车铝合金底盘结构,并将成熟的皮卡底盘系统(前悬挂总成、后悬挂总成、转向系统等)有效嫁接到该底盘结构上,实现整车的显著轻量化、制造简便化,并通过有效降低客车地板高度,在满足车内高度的前提下,降低整个车身高度,提高客车在有限高要求环境下的通过性以及上下车的便利性。
以上内容仅为本发明的较佳实施例,对于本领域的普通技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种低地板电动客车轻量化底盘结构,包括两条纵向大梁和若干横梁,其特征在于:所述纵向大梁包括水平结构区和竖直结构区,所述水平结构区设置于竖直结构区的底部,结构区的结构均为空腔结构,若干横梁通过榫接孔榫接于两条纵向大梁的不同纵向位置及不同高度位置形成整体承载式的双纵梁底盘主结构,所述双纵梁底盘主结构的前部通过横梁连接有前桥鞍,前桥鞍定位装配前桥双摆臂悬挂总成,装配后的前桥双摆臂悬挂总成位于纵梁水平结构区的上方,所述双纵梁底盘主结构的后部通过横梁连接有前支座盒和后支座盒,在前、后支座盒分别定位装配后桥钢板弹簧总成,装配后的后桥钢板弹簧总成位于水平结构区的上方,纵梁水平结构区作为车内地板支撑面。
2.根据权利要求1所述的一种低地板电动客车轻量化底盘结构,其特征在于:所述前桥鞍包括鞍面结构、前鞍腿和后鞍腿,所述鞍面结构由两条主边梁和若干横梁组成的梯形结构,所述前鞍腿是由两个以上的鞍腿水平套管和若干鞍腿结构筋组成的复合连接结构,所述后鞍腿是由两个以上的鞍腿水平套管和若干鞍腿结构筋组成的复合连接结构,所述前鞍腿和后鞍腿上的两个鞍腿水平套管分别与鞍面结构的横梁、双纵梁底盘主结构的横梁穿插配合,将前桥鞍与双纵梁底盘主结构连接成一体。
3.根据权利要求1所述的一种低地板电动客车轻量化底盘结构,其特征在于:所述前支座盒和后支座盒均设置有两个,两个前支座盒和两个后支座盒分别通过两组横梁榫接固定于双纵梁底盘主结构,四个支座盒用于装配固定后桥钢板弹簧总成的前后支点。
4.根据权利要求3所述的一种低地板电动客车轻量化底盘结构,其特征在于:所述前支座盒是由两个以上前水平套管、一个前销孔和若干前结构筋组成的复合结构,钢板弹簧前段伸进该前支座盒上的内腔并通过连接销与前支座盒装配连接,前支座盒的前水平套管分别与双纵梁底盘主结构的横梁穿插榫接配合。
5.根据权利要求3所述的一种低地板电动客车轻量化底盘结构,其特征在于:所述后支座盒主要是由两个以上后水平套管、一个后销孔和若干后结构筋组成的复合结构,后桥钢板弹簧总成上的挂耳通过连接销连接装配到后支座盒上,挂耳内表面与后支座盒连接孔的外表面配合,后支座盒的后水平套管分别与双纵梁底盘主结构的横梁穿插榫接配合。
6.根据权利要求2所述的一种低地板电动客车轻量化底盘结构,其特征在于:所述前桥鞍采用铝合金型材构成,鞍面结构的主边梁配合装配有用于焊接前桥双摆臂悬挂总成的外钢套,鞍面结构两侧的外钢套之间焊接有加强横杆。
7.根据权利要求1、2或6任一所述的一种低地板电动客车轻量化底盘结构,其特征在于:所述前桥双摆臂悬挂总成通过焊接连接于前桥鞍。
8.根据权利要求1所述的一种低地板电动客车轻量化底盘结构,其特征在于: 所述纵向大梁的横截面呈L型、型、I型、或[型,所述纵向大梁的水平结构区和竖直结构区经一体成型而成为一个整体。
9.根据权利要求1所述的一种低地板电动客车轻量化底盘结构,其特征在于: 所述横梁为铝合金、钢或碳纤维制成的横梁,所述横梁内嵌钢材或碳纤维材料形成增强型复合铝合金横梁。
10.根据权利要求1或8所述的一种低地板电动客车轻量化底盘结构,其特征在于:所述纵向大梁在前段的竖直结构区开有一个缺口以作为前桥双摆臂悬挂总成的下摆臂的运动空间,在后端的竖直结构区开有一个缺口以作为后桥钢板弹簧总成的装配空间,在纵向大梁缺口部位附近的内腔插入钢或碳纤维材料的增强杆。
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