CN109720410B - 一种电动汽车的轻量化底盘结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车的轻量化底盘结构，包括上车架以及下车架，所述上车架左右两侧固定连接有支块，所述支块固定连接在下车架上端，所述上车架内固定安装有支架，所述下车架上插接安装有加强柱。通过外壳、第一缓冲弹簧以及第二缓冲弹簧的设计，第一缓冲弹簧与第二缓冲弹簧将托盘的重量分解成竖直方向与倾斜方向，托盘向下的重量一部分转化为对下车架向外的推力，缓解重压时车架向下的压力，本发明的底盘结构质量轻，底盘架与车轴受到的压力小；通过支架与侧孔的设计，支架增强上车架的横向支撑能力，侧孔方便加强柱与支柱在弹簧缓冲时的上下活动，地板托盘处减震效果好。

Description

一种电动汽车的轻量化底盘结构

技术领域

本发明属于电动汽车底盘架技术领域，具体为一种电动汽车的轻量化底盘结构。

背景技术

随着技术的发展和环保意识的逐渐增强，混动汽车和纯电动汽车有逐渐代替传统燃油汽车的趋势。人们一方面致力于研究开发低能耗小排量汽车发动机，另一方面开始研究以电能发动机代替汽油发动机来制造电动汽车。随着可充电池技术和电动机技术的不断提高，电动汽车越来越受到人们的重视。

现在电动汽车发展的主要瓶颈是续航里程。为了提高续航里程，主要有两个研究方向：一方面是提高电池容量；另一方面是减轻电动汽车的车身质量。

底盘是电动汽车的主要组成部分，其质量占了电动汽车质量的很大一部分。电动汽车底盘架又是电动汽车底盘的主要组成部分。为了减轻电动汽车的质量，电动汽车底盘的轻量化成为了研究的重点。为了达到显著的轻量化效果，需要从材料、结构以及制造工艺上寻找新的技术方案。

在保证电动汽车底盘结构的承载能力以及基础件的安装能力的基础上，实现电动汽车底盘的轻量化，追求内部空间的充足、乘坐的舒适感，并增大电动汽车的续航里程，是本发明的主要贡献方向。基于此本发明提出一种电动汽车的轻量化底盘结构，以实现上述目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动汽车的轻量化底盘结构，通过设置安装角度不同的弹簧将车架上方的压力转化为一部分对车架的横向的力，再设置加强柱增强车架的横向稳定性，并采用高强度低密度的车架材料，以解决上述背景技术中提出的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电动汽车的轻量化底盘结构，包括上车架以及下车架，所述上车架左右两侧固定连接有支块，所述支块固定连接在下车架上端，所述上车架内固定安装有支架，所述下车架上插接安装有加强柱，所述加强柱左右两端上安装有外壳，所述外壳上端固定连接有连接板，所述连接板固定连接在托盘下端，所述外壳一侧开设有侧孔，所述连接板下端固定连接有两组弹簧柱。

两组所述弹簧柱上分别固定连接有第一缓冲弹簧与第二缓冲弹簧，所述第一缓冲弹簧下端固定连接有支柱，所述支柱穿过侧孔固定安装在下车架上，所述第二缓冲弹簧下端固定连接有支座，所述支座固定安装在加强柱上。

优选的，所述加强柱设置为两组，两组所述加强柱位于托盘正下方。

优选的，所述加强柱左右两端开设有外螺纹，所述下车架边框上开设有通孔，所述加强柱左右两端上螺纹固定有螺母。

优选的，所述第二缓冲弹簧竖直安装在外壳中，所述第一缓冲弹簧与第二缓冲弹簧的安装夹角为度。

优选的，所述外壳左右两端开设有通孔，所述加强柱贯穿于外壳左右两端的通孔。

优选的，所述侧孔与所述外壳左右两端通孔的孔内竖直高度相同。

优选的，所述的上车架、下车架、支块、支架、加强柱、外壳、连接板、托盘、弹簧柱的材质为铝合金、铝镁合金、钛合金、碳纤维中的一种或者多种。

优选的，为了加强底盘的强度，保证电动汽车的底盘在受力时不会变形，所述上车架、下车架的材料是铝合金和碳纤维的混合材料。

优选的，所述上车架、下车架中铝合金和碳纤维的体积比λ为(3-4)：(1-1.5)。其中碳纤维的抗拉强度P为3500-3950MPa，抗拉弹性模量E为330000-420000MPa。

优选的，为了在实现电动汽车底盘轻量化的同时保证底盘的强度，所述的体积比λ、碳纤维的抗拉强度P、抗拉弹性模量E之间满足以下关系：

λ＝α·(E/P)；

其中，α为关系因子，取值范围为(1.7-4.5)×10^-2。

优选的，所述碳纤维的孔隙率ξ为4-7％。

优选的，为了平衡碳纤维和铝合金之间在上车架、下车架的材料中的占比，以更好地发挥碳纤维和铝合金的最大优势，使上车架、下车架的强度实现最大化，并实现电动汽车底盘的质量最小的目的，所述的碳纤维的孔隙率ξ和上车架、下车架中铝合金和碳纤维的体积比λ之间满足以下关系：

ξ/α＝κ·λ；

其中，κ为平衡系数，取值范围为0.28-1.85。

与现有技术相比，本发明的有益效果和优点是：

1、本发明的电动汽车的轻量化底盘结构，通过外壳、第一缓冲弹簧以及第二缓冲弹簧的设计，第一缓冲弹簧与第二缓冲弹簧将托盘的重量分解成竖直方向与倾斜方向，托盘向下的重量一部分转化为对下车架向外的推力，缓解重压时车架向下的压力，本发明结构简单，底盘架与车轴受到的压力小。

2、本发明的电动汽车的轻量化底盘结构，通过支架与侧孔的设计，支架增强上车架的横向支撑能力，侧孔方便加强柱与支柱在弹簧缓冲时的上下活动，本发明地板托盘处减震效果好。

3、本发明的电动汽车的轻量化底盘结构，通过设置上车架、下车架、支块、支架、加强柱、外壳等的材料，以在实现电动汽车底盘轻量化的同时保证底盘的强度。

4、本发明的电动汽车的轻量化底盘结构，通过设置上车架、下车架的材料，不同材料中的体积比，体积比λ、碳纤维的抗拉强度P、抗拉弹性模量E之间，以进一步在实现电动汽车底盘轻量化的同时保证底盘的强度。

5、本发明的电动汽车的轻量化底盘结构，通过设置碳纤维的孔隙率的范围以及与体积比λ之间的关系，平衡碳纤维和铝合金之间在上车架、下车架的材料中的占比，以更好地发挥碳纤维和铝合金的最大优势，使上车架、下车架的强度实现最大化，并实现电动汽车底盘的质量最小的目的。

附图说明

图1为本发明的电动汽车的轻量化底盘结构正面结构示意图。

图2为本发明的电动汽车的轻量化底盘结构俯视结构示意图。

图3为本发明电动汽车的轻量化底盘结构外壳的内部结构图。

图中：1上车架、2下车架、3托盘、4支块、5槽孔、6支架、7外壳、8加强柱、9螺母、10车轴架、11连接板、12第一缓冲弹簧、13第二缓冲弹簧、14支座、15侧孔、16支柱、17弹簧柱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1-3，一种电动汽车的轻量化底盘结构，包括上车架1以及下车架2，所述上车架1左右两侧固定连接有支块4，所述支块4固定连接在下车架2上端，所述上车架1内固定安装有支架6，所述下车架2上插接安装有加强柱8，所述加强柱8左右两端上安装有外壳7，所述外壳7上端固定连接有连接板11，所述连接板11固定连接在托盘3下端，所述外壳7一侧开设有侧孔15，所述连接板11下端固定连接有两组弹簧柱17

两组所述弹簧柱17上分别固定连接有第一缓冲弹簧12与第二缓冲弹簧13，所述第一缓冲弹簧12下端固定连接有支柱16，所述支柱16穿过侧孔5固定安装在下车架2上，所述第二缓冲弹簧13下端固定连接有支座14，所述支座14固定安装在加强柱8上。

所述加强柱8设置为两组，两组所述加强柱8位于托盘3正下方。加强柱8增强了下车架2横向承受能力。所述加强柱8左右两端开设有外螺纹，所述下车架2边框上开设有通孔，所述加强柱8左右两端上螺纹固定有螺母9。设置螺母9方便加强柱8的安装。

所述第二缓冲弹簧13竖直安装在外壳7中，所述第一缓冲弹簧12与第二缓冲弹簧13的安装夹角为45度。不同角度安装的缓冲弹簧能分解车底盘受到的竖直方向压力。所述外壳7左右两端开设有通孔，所述加强柱8贯穿于外壳7左右两端的通孔。

所述侧孔15与所述外壳7左右两端通孔的孔内竖直高度相同。孔径相同便于加强柱8在弹簧缓冲时的上下活动。

工作原理：通过外壳7、第一缓冲弹簧12以及第二缓冲弹簧13的设计，第一缓冲弹簧12与第二缓冲弹簧13将托盘3的重量分解成竖直方向与倾斜方向，托盘3向下的重量一部分转化为对下车架2向外的推力，缓解重压时车架向下的压力，本发明结构简单，底盘架与车轴受到的压力小；通过支架6与侧孔15的设计，支架6增强上车架1的横向支撑能力，侧孔15方便加强柱8与支柱16在弹簧缓冲时的上下活动，本发明地板托盘处减震效果好。

实施例2

一种电动汽车的轻量化底盘结构，包括上车架1以及下车架2，所述上车架1左右两侧固定连接有支块4，所述支块4固定连接在下车架2上端，所述上车架1内固定安装有支架6，所述下车架2上插接安装有加强柱8，所述加强柱8左右两端上安装有外壳7，所述外壳7上端固定连接有连接板11，所述连接板11固定连接在托盘3下端，所述外壳7一侧开设有侧孔15，所述连接板11下端固定连接有两组弹簧柱17

两组所述弹簧柱17上分别固定连接有第一缓冲弹簧12与第二缓冲弹簧13，所述第一缓冲弹簧12下端固定连接有支柱16，所述支柱16穿过侧孔5固定安装在下车架2上，所述第二缓冲弹簧13下端固定连接有支座14，所述支座14固定安装在加强柱8上。

所述加强柱8设置为两组，两组所述加强柱8位于托盘3正下方。加强柱8增强了下车架2横向承受能力。所述加强柱8左右两端开设有外螺纹，所述下车架2边框上开设有通孔，所述加强柱8左右两端上螺纹固定有螺母9。设置螺母9方便加强柱8的安装。

所述第二缓冲弹簧13竖直安装在外壳7中，所述第一缓冲弹簧12与第二缓冲弹簧13的安装夹角为45度。不同角度安装的缓冲弹簧能分解车底盘受到的竖直方向压力。所述外壳7左右两端开设有通孔，所述加强柱8贯穿于外壳7左右两端的通孔。

所述侧孔15与所述外壳7左右两端通孔的孔内竖直高度相同。孔径相同便于加强柱8在弹簧缓冲时的上下活动。

所述的上车架、下车架、支块、支架、加强柱、外壳、连接板、托盘、弹簧柱的材质为铝合金、铝镁合金、钛合金、碳纤维中的一种或者多种。

为了加强底盘的强度，保证电动汽车的底盘在受力时不会变形，所述上车架、下车架的材料是铝合金和碳纤维的混合材料。

所述上车架、下车架中铝合金和碳纤维的体积比λ为(3-4)：(1-1.5)。其中碳纤维的抗拉强度P为3500-3950MPa，抗拉弹性模量E为330000-420000MPa。

为了在实现电动汽车底盘轻量化的同时保证底盘的强度，所述的体积比λ、碳纤维的抗拉强度P、抗拉弹性模量E之间满足以下关系：

Λ＝α·(E/P)；

其中，α为关系因子，取值范围为(1.7-4.5)×10^-2。

所述碳纤维的孔隙率ξ为4-7％。

优选的，为了平衡碳纤维和铝合金之间在上车架、下车架的材料中的占比，以更好地发挥碳纤维和铝合金的最大优势，使上车架、下车架的强度实现最大化，并实现电动汽车底盘的质量最小的目的，所述的碳纤维的孔隙率ξ和上车架、下车架中铝合金和碳纤维的体积比λ之间满足以下关系：

ξ/α＝κ·λ；

其中，κ为平衡系数，取值范围为0.28-1.85

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种电动汽车的轻量化底盘结构，包括上车架（1）以及下车架（2），其特征在于：所述上车架（1）左右两侧固定连接有支块（4），所述支块（4）固定连接在下车架（2）上端，所述上车架（1）内固定安装有支架（6），所述下车架（2）上插接安装有加强柱（8），所述加强柱（8）左右两端上安装有外壳（7），所述外壳（7）上端固定连接有连接板（11），所述连接板（11）固定连接在托盘（3）下端，所述外壳（7）一侧开设有侧孔（15），所述连接板（11）下端固定连接有两组弹簧柱（17），其中一个弹簧柱（17）上固定连接有第一缓冲弹簧（12），另一个弹簧柱（17）上固定连接有第二缓冲弹簧（13），所述第一缓冲弹簧（12）下端固定连接有支柱（16），所述支柱（16）穿过侧孔固定安装在下车架（2）上，所述第二缓冲弹簧（13）下端固定连接有支座（14），所述支座（14）固定安装在加强柱（8）上。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车的轻量化底盘结构，其特征在于：所述加强柱（8）设置为两组，两组所述加强柱（8）位于托盘（3）正下方。

3.根据权利要求1或2所述的一种电动汽车的轻量化底盘结构，其特征在于：所述加强柱（8）左右两端开设有外螺纹，所述下车架（2）边框上开设有通孔，所述加强柱（8）左右两端上螺纹固定有螺母（9）。

4.根据权利要求1所述的一种电动汽车的轻量化底盘结构，其特征在于：所述第二缓冲弹簧（13）竖直安装在外壳（7）中，所述第一缓冲弹簧（12）与第二缓冲弹簧（13）的安装夹角为45度。

5.根据权利要求1所述的一种电动汽车的轻量化底盘结构，其特征在于：所述外壳（7）左右两端开设有通孔，所述加强柱（8）贯穿于外壳（7）左右两端的通孔。

6.根据权利要求5所述的一种电动汽车的轻量化底盘结构，其特征在于：所述侧孔（15）与所述外壳（7）左右两端通孔的孔内竖直高度相同。

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