CN108556919A - 一种轻量化铝合金车架 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种轻量化铝合金车架,车头架部分包括一对车头架边梁,两个车头架边梁之间由前向后顺次连接有防撞杆、车头架连接梁A和车头架连接梁B;车头架连接梁A和车头架连接梁B均为“[”型结构横截面的钣金件;中间架部分包括一椭圆圈梁,其长轴与轻量化铝合金车架的长度方向平行;椭圆圈梁的左右内侧之间由前向后顺次连接有与其短轴平行的中间架连接梁A和中间架连接梁B;其前后内侧分别设置有加强筋;车尾架部分包括一对车尾架边梁,两个车尾架边梁之间由前向后顺次连接有车尾架连接梁A和车尾架连接梁B;车尾架连接梁A和车尾架连接梁B均为“[”型结构横截面的钣金件。本发明具有的有益效果:能够在车架强度的情况下降低整体重量。

Description

一种轻量化铝合金车架
技术领域
本发明属于汽车技术领域,具体涉及一种轻量化铝合金车架。
背景技术
无论是传统汽车还是新能源汽车,轻量化设计已成为行业内研究的热点,对于乘用车而言,轻量化的意义更大,要求也更高。随着新材料的不断研发和使用,车身的轻量化问题也似乎看到了曙光。
碳纤维等高强材料尤其适合制造轻量化的车身,但是由于目前受制于工艺和产能等,碳纤维的造价居高不下,因此碳纤维材料仅能用于车身上极少部位使用,对车身整体的减重贡献较小,尚不能解决轻量化问题。铝合金材料已在其它行业广泛使用,如高速列车、飞机等交通工具,因此在汽车行业,铝合金成为当下最受欢迎的,能够解决轻量化问题的材料之一。
然而目前使用铝合金制造的汽车,其车架部分虽然采用铝合金代替合金钢,大大降低了整车重量,但是由于结构问题,车架强度仍有待于提高。例如,目前常见的车架大都包括两根贯穿长度方向的纵梁,在纵梁之间依次设置多道横梁,这种车架的缺陷是侧方向承受冲击的能力很低,当遇到来自车身一侧的冲击时,车架纵梁极容易变形。如果要提高强度,则需要增加更多的横梁,这无疑会增加重量。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足,提供一种轻量化铝合金车架,能够在车架强度的情况下降低整体重量。
为解决现有技术问题,本发明公开了一种轻量化铝合金车架,包括沿长度方向由前向后顺次焊接相连的车头架部分、中间架部分和车尾架部分;
车头架部分包括一对车头架边梁,两个车头架边梁之间由前向后顺次连接有防撞杆、车头架连接梁A和车头架连接梁B;防撞杆为圆管,其中间位置处安装有吸能块,车头架连接梁A和车头架连接梁B均为“[”型结构横截面的钣金件;车头架边梁为中间高两端低的空心结构件,其中间部分设置有前悬挂安装座;
中间架部分包括一椭圆圈梁,椭圆圈梁为空心结构件,其长轴与轻量化铝合金车架的长度方向平行;椭圆圈梁的左右内侧之间由前向后顺次连接有与其短轴平行的中间架连接梁A和中间架连接梁B;其前后内侧分别设置有加强筋;中间架连接梁A和中间架连接梁B均为中间低两端高的空心结构件;
车尾架部分包括一对车尾架边梁,两个车尾架边梁之间由前向后顺次连接有车尾架连接梁A和车尾架连接梁B;车尾架连接梁A和车尾架连接梁B均为“[”型结构横截面的钣金件;车尾架边梁为中间高两端低的空心结构件,其中间部分设置有后悬挂安装座。
作为优选方案,
加强筋为月牙状金属板。
作为优选方案,
车头架边梁的前端还设置有弹性件,弹性件包括一圆弧段和一折弯段,圆弧段的后部与车头架边梁连接,其顶部垂直连接折弯段,折弯段依次向后、向后下和向下折弯,折弯角为45°。
作为优选方案,
吸能块包括硬质塑料壳体和填充于硬质塑料壳体内的吸能泡沫,硬质塑料壳体上具有多道易折痕。
作为优选方案,
中间架连接梁A的顶面具有沿椭圆圈梁短轴方向延伸的筋A,中间架连接梁B的顶面具有沿椭圆圈梁短轴方向延伸的筋B;筋A的两端高中间低,其中间部分与两端部分以圆弧过渡连接;筋B的两端高中间低,其中间部分与两端部分以圆弧过渡连接。
作为优选方案,
中间架连接梁B的底面具有向其前后方延伸的水平筋。
作为优选方案,
椭圆圈梁的横截面、车头架边梁的横截面以及车尾架边梁的横截面均为“日”字型或“θ”字型,其空腔中填充吸能泡沫。
作为优选方案,
车头架连接梁A、车头架连接梁B、车尾架连接梁A和车尾架连接梁B的横截面的两侧部分与其中间部分的夹角为90°~100°。
作为优选方案,
椭圆圈梁的长轴与短轴的比值为(1.5~2):1。
作为优选方案,
车头架边梁、车尾架边梁、中间架连接梁A以及中间架连接梁B,其与椭圆圈梁连接的端部均设置有焊接板。
本发明具有的有益效果:能够在车架强度的情况下降低整体重量。
附图说明
图1是本发明的结构立体图;
图2是本发明的结构侧视图;
图3是本发明的结构俯视图;
图4是3中A-A线剖视图;
图5是3中B-B线剖视图;
图6是3中C-C线剖视图;
图7是3中D-D线剖视图;
图8是3中E-E线剖视图;
图9是3中F-F线剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1至9所示,一种轻量化铝合金车架,包括沿长度方向由前向后顺次焊接相连的车头架部分2、中间架部分1和车尾架部分3。本发明中将车架分为三个部分,并且以两两焊接的形式相连成为一体,三个部分均采用钣金件和空心件相结合的方式,大大减轻车架的重量,取代了传统的一整根纵梁的结构形式。
车头架部分2包括一对车头架边梁21,两个车头架边梁21之间由前向后顺次连接有防撞杆24、车头架连接梁A22和车头架连接梁B23;防撞杆24为圆管,其中间位置处安装有吸能块25,车头架连接梁A22和车头架连接梁B23均为“[”型结构横截面的钣金件;车头架边梁21为中间高两端低的空心结构件,其中间部分设置有前悬挂安装座27。车头架部分2主要用来承载动力总成、转向总成和前悬挂总成的,因此要承受较大的纵向载荷,前悬挂总成通过前悬挂安装座27安装到车头架边梁21的中间部分,此处较高,并且与两端倾斜连接,能够更好地承受纵向载荷。防撞杆24与吸能块25能够在遭受正面冲击时吸收更多的能量,避免冲击向后传递而造成更严重的损害,保证车内人员安全。
中间架部分1包括一椭圆圈梁11,椭圆圈梁11为空心结构件,其长轴与轻量化铝合金车架的长度方向平行;椭圆圈梁11的左右内侧之间由前向后顺次连接有与其短轴平行的中间架连接梁A12和中间架连接梁B13;其前后内侧分别设置有加强筋14;中间架连接梁A12和中间架连接梁B13均为中间低两端高的空心结构件。中间架部分1主要用来承载驾驶室,因此要保证该处承受不同方向载荷的能力,椭圆圈梁11的结构为椭圆形,由此可见,相比较于整根纵梁,当无论收到前后方向还是左右方向的冲击,冲击力作用点两侧都会对该点形成一定的支撑,再借助中间架连接梁A12、中间架连接梁B13和加强筋14,能够大幅提高承载能力,防止车架变形。
车尾架部分3包括一对车尾架边梁31,两个车尾架边梁31之间由前向后顺次连接有车尾架连接梁A32和车尾架连接梁B33;车尾架连接梁A32和车尾架连接梁B33均为“[”型结构横截面的钣金件;车尾架边梁31为中间高两端低的空心结构件,其中间部分设置有后悬挂安装座34。车尾架部分3主要用来承载后悬挂总成和防止追尾碰撞,因此要承受较大的纵向载荷和后方冲击,后悬挂总成通过后悬挂安装座34安装到车尾架边梁31的中间部分,此处较高,并且与两端倾斜连接,能够更好地承受纵向载荷。车尾架边梁31的后端设置车尾架连接梁B33,能够提高车尾架部分3的侧冲击能力和后方冲击能力。
加强筋14为月牙状金属板,能够以更简洁的形状提高椭圆圈梁11对前方冲击和后方冲击的承受能力。
车头架边梁21的前端还设置有弹性件26,弹性件26包括一圆弧段和一折弯段,圆弧段的后部与车头架边梁21连接,其顶部垂直连接折弯段,折弯段依次向后、向后下和向下折弯,折弯角为45°。该弹性件26可以由5~8mm厚的弹簧钢板经过钣金制作而成,其具备较好的弹性变形能力,在受到冲击后会吸能变形,减少后方结构受到的载荷大小,当其与前保险杠连接时,能够降低车头对行人的撞击伤害。
吸能块25包括硬质塑料壳体和填充于硬质塑料壳体内的吸能泡沫,硬质塑料壳体上具有多道易折痕,易折痕会使硬质塑料壳体在受到冲击后快速溃缩而吸收能量。硬质塑料壳体可以由ABS塑料注塑而成。
中间架连接梁A12的顶面具有沿椭圆圈梁11短轴方向延伸的筋A16,中间架连接梁B13的顶面具有沿椭圆圈梁11短轴方向延伸的筋B17;筋A16的两端高中间低,其中间部分与两端部分以圆弧过渡连接;筋B17的两端高中间低,其中间部分与两端部分以圆弧过渡连接。筋A16和筋B17可以提高中间架连接梁A12和中间架连接梁B13防纵向折弯的强度。中间架连接梁B13的底面具有向其前后方延伸的水平筋。水平筋则可以提高中间架连接梁B13防横向折弯的强度。
椭圆圈梁11的横截面、车头架边梁21的横截面以及车尾架边梁31的横截面均为“日”字型或“θ”字型,具体结构是:
椭圆圈梁11的内部具有一横筋A15,其一方面提高椭圆圈梁11的机械强度,另一方面则将其腔体一分为二,每个分隔后的腔体内填充有若干吸能泡沫条A4。
车尾架边梁31的内部具有一横筋B27,其一方面提高车尾架边梁31的机械强度,另一方面则将其腔体一分为二,每个分隔后的腔体内填充有若干吸能泡沫条B5。
车头架边梁21内部构造与车尾架边梁31相同,故不赘述。
本发明中吸能泡沫为聚氨酯泡沫,其质量轻,吸能效果好,能够满足轻量化的安全要求。
车头架连接梁A22、车头架连接梁B23、车尾架连接梁A32和车尾架连接梁B33的横截面的两侧部分与其中间部分的夹角为90°~100°。优选角度为95°,此角度下的防变形能力和制造成本都最佳。
椭圆圈梁11的长轴与短轴的比值为1.5~2:1。当车身较短时,如五座汽车,椭圆圈梁11的长轴与短轴的比值为可为1.5:1,当车身较长时,如七座汽车,椭圆圈梁11的长轴与短轴的比值为可为2:1。
车头架边梁21的后端设置有焊接板A28,车尾架边梁31的前端设置有焊接板B35,中间架连接梁A12的两端分别设置有焊接板C18,中间架连接梁B13的两端分别设置有焊接板D19。通过焊接板可以使相应部件之间达到更牢固的连接。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种轻量化铝合金车架,其特征在于:
包括沿长度方向由前向后顺次焊接相连的车头架部分(2)、中间架部分(1)和车尾架部分(3);
所述车头架部分(2)包括一对车头架边梁(21),两个车头架边梁(21)之间由前向后顺次连接有防撞杆(24)、车头架连接梁A(22)和车头架连接梁B(23);所述防撞杆(24)为圆管,其中间位置处安装有吸能块(25),所述车头架连接梁A(22)和所述车头架连接梁B(23)均为“[”型结构横截面的钣金件;所述车头架边梁(21)为中间高两端低的空心结构件,其中间部分设置有前悬挂安装座(27);
所述中间架部分(1)包括一椭圆圈梁(11),所述椭圆圈梁(11)为空心结构件,其长轴与所述轻量化铝合金车架的长度方向平行;所述椭圆圈梁(11)的左右内侧之间由前向后顺次连接有与其短轴平行的中间架连接梁A(12)和中间架连接梁B(13);其前后内侧分别设置有加强筋(14);所述中间架连接梁A(12)和所述中间架连接梁B(13)均为中间低两端高的空心结构件;
所述车尾架部分(3)包括一对车尾架边梁(31),两个车尾架边梁(31)之间由前向后顺次连接有车尾架连接梁A(32)和车尾架连接梁B(33);所述车尾架连接梁A(32)和所述车尾架连接梁B(33)均为“[”型结构横截面的钣金件;所述车尾架边梁(31)为中间高两端低的空心结构件,其中间部分设置有后悬挂安装座(34)。
2.根据权利要求1所述的一种轻量化铝合金车架,其特征在于:
所述加强筋(14)为月牙状金属板。
3.根据权利要求1所述的一种轻量化铝合金车架,其特征在于:
所述车头架边梁(21)的前端还设置有弹性件(26),所述弹性件(26)包括一圆弧段和一折弯段,所述圆弧段的后部与所述车头架边梁(21)连接,其顶部垂直连接所述折弯段,所述折弯段依次向后、向后下和向下折弯,折弯角为45°。
4.根据权利要求1所述的一种轻量化铝合金车架,其特征在于:
所述吸能块(25)包括硬质塑料壳体和填充于所述硬质塑料壳体内的吸能泡沫,所述硬质塑料壳体上具有多道易折痕。
5.根据权利要求1所述的一种轻量化铝合金车架,其特征在于:
所述中间架连接梁A(12)的顶面具有沿所述椭圆圈梁(11)短轴方向延伸的筋A(16),所述中间架连接梁B(13)的顶面具有沿所述椭圆圈梁(11)短轴方向延伸的筋B(17);所述筋A(16)的两端高中间低,其中间部分与两端部分以圆弧过渡连接;所述筋B(17)的两端高中间低,其中间部分与两端部分以圆弧过渡连接。
6.根据权利要求1所述的一种轻量化铝合金车架,其特征在于:
所述中间架连接梁B(13)的底面具有向其前后方延伸的水平筋。
7.根据权利要求1所述的一种轻量化铝合金车架,其特征在于:
所述椭圆圈梁(11)的横截面、车头架边梁(21)的横截面以及车尾架边梁(31)的横截面均为“日”字型或“θ”字型,其空腔中填充吸能泡沫。
8.根据权利要求1所述的一种轻量化铝合金车架,其特征在于:
所述车头架连接梁A(22)、所述车头架连接梁B(23)、所述车尾架连接梁A(32)和所述车尾架连接梁B(33)的横截面的两侧部分与其中间部分的夹角为90°~100°。
9.根据权利要求1所述的一种轻量化铝合金车架,其特征在于:
所述椭圆圈梁(11)的长轴与短轴的比值为(1.5~2):1。
10.根据权利要求1所述的一种轻量化铝合金车架,其特征在于:
所述车头架边梁(21)、车尾架边梁(31)、中间架连接梁A(12)以及中间架连接梁B(13),其与所述椭圆圈梁(11)连接的端部均设置有焊接板。
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