CN110901763A - 一体轻量化塑形三阶段约束后副车架 - Google Patents

Abstract

本发明创造涉及汽车部件设计制造领域，具体为一体轻量化塑形三阶段约束后副车架。他拥有大幅度轻便化的整体铝铸后付车架主体，部件也被大幅度的简化，降低的使用成本。包括主梁，其中：所述主梁为一体铝铸而成，主梁包括上凸铸板体、中凹板体、下凸铸板体，所述上凸铸板体包括上抗曲拉梁板和上前夹梁，上抗曲拉梁板上方塑形设置有低于上抗曲拉梁板的上前夹梁的顶部，上抗曲拉梁板左右两侧头端外侧向上延伸出上控制臂连接衬垫座，所述下凸铸板体包括下抗曲拉梁板和下前夹梁，下抗曲拉梁板的下方塑形设置有低于下抗曲拉梁板的下前夹梁。重量比传统钢制后副车架重量要轻很多，同大小的钢制后整体后副车架的自由模态要求本铝铸后副车架也能达到。

Description

一体轻量化塑形三阶段约束后副车架

技术领域

本发明创造涉及汽车部件设计制造领域，具体为一体轻量化塑形三阶段约束后副车架。

背景技术

副车架可以看成是前后车桥的骨架,是前后车桥的组成部分。副车架来说，在性能上主要目的是减小路面震动的传入，以及提高悬挂系统的连接刚度，因此装有副车架的车驾驶起来会感觉底盘非常扎实，非常紧凑。而副车架悬置软硬度的设定也面临着像悬挂调校一样的一个不可规避的矛盾。在新能源车辆中，需要提升硬度以及减轻重量，所以铝制的后副车架比较适应新能源车辆的属性，

但是呢重量是减轻了，但是也以为着承重的下降，所以在设计上为了增加承重力，会尽量的要求主梁能吸收和分散更多的应力，所以要和后悬挂结合后形成独立悬架结构，这些属性要素冲突比较多，需要在校调上花费过多的成本和时间，造成制造成本上升。

发明内容

本发明创造的设计目的是提供提供一体轻量化塑形三阶段约束后副车架，他拥有大幅度轻便化的整体铝铸后付车架主体，部件也被大幅度的简化，降低的使用成本。

本发明是通过下述技术方案实现的：一体轻量化塑形三阶段约束后副车架，包括主梁，其中：所述主梁为一体铝铸而成，主梁包括上凸铸板体、中凹板体、下凸铸板体，所述上凸铸板体一体塑形在主梁的上端为弧形或“〔”字符形状结构，包括上抗曲拉梁板和上前夹梁，上抗曲拉梁板上方塑形设置有低于上抗曲拉梁板的上前夹梁的顶部，上抗曲拉梁板左右两侧头端外侧向上延伸出上控制臂连接衬垫座，上控制臂连接衬垫座中央位置的上抗曲拉梁板镂空贯穿设置有上衬套管安装管体；

所述下凸铸板体一体塑形在主梁的下端为弧形或“〔”字符形状结构，包括下抗曲拉梁板和下前夹梁，下抗曲拉梁板左右两侧头端向外侧向下延伸出下控制臂连接衬垫座，下控制臂连接衬垫座中央位置的下抗曲拉梁板镂空贯穿设置有下衬套管安装管体；下抗曲拉梁板的下方塑形设置有低于下抗曲拉梁板的下前夹梁；

所述上凸铸板体、下凸铸板体互为镜像结构，两者之间由中凹板体与上凸铸板体、下凸铸板体一体塑形连接，中凹板体与上前夹梁和下前夹梁高度一致，或高于上前夹梁；

所述主梁设置有绕其边沿一周向下设置腔边，且主梁的上凸铸板体的底部利用加强格板在中央包绕或横纵连接塑形设置有中央加强腔体，中央加强腔体两侧利用加强格板塑形出上支架连接分力腔；

所述下凸铸板体的底部也利用加强格板在其中央塑形设置有下中央加强腔体，下中央加强腔体两侧利用加强格板塑形出下支架连接分力腔；

所述上支架连接分力腔的上方和下方的加强格板上卡扣或焊接上支架扣，所述下支架连接分力腔的上方和下方的加强格板上卡扣或焊接下支架扣。

作为优选所述上支架连接分力腔宽度是下支架连接分力腔的一倍。后副车架的后端主要是连接到车体后部的载重空间，本身就比较轻所以不需要太多宽度来进行支持，所以可以减少宽度来减少整个后副车架的重量。

作为优选所述中凹板体底部设置有加强格板，加强格板交错成X形状设置，且形成的腔格子之间镂空设置有减重孔。因为如前面的结构上支架连接分力腔主要起到在支架扣和车体进行连接的时候的传力直接目标，在整体承重数据足够的情况下，就可以镂空进行整体重量控制，孔径不能随便打，正好可以用每个格子来进行调整，这样的设计可以使得重新的设计不需要进行再计算，直接利用加强格板形成的格腔来进行计算即可，比如打掉1个格腔减重是300g，一等模态下会将少10~15Hz的抗力，因为上凸铸板体和下凸铸板体的结构存在，中凹板体所需要的承重会变得非常少，比如上凸铸板体或下凸铸板体重量或厚度或底部每多1cm长的加强格板，中凹板体就可以镂空减少2cm²，这样的换算明显是利用我们进行减重的，但是极限是控制到一阶模态下中凹板体扭转频率下限可以达到127Hz而其他设计估计只能到达140Hz左右。

作为优选所述上凸铸板体、中凹板体、下凸铸板体的宽度比例为1:1:1或1:2:1.5或1:2:1.3。

作为优选所述上支架连接分力腔和被加强格板横纵交错形成田字形状结构，且田字形状结构的每个小格内都镂空设置分力腔减重孔。

作为优选所述上控制臂连接衬垫座和下控制臂连接衬垫座也设置有垫座减重孔。

作为优选所下衬套管安装管体套合设置有副车架加强支架。副车架加强支架用于连接副车架并且连接本结构后用于加强汽车后部结构。

作为优选所述中凹板体设置的减重孔为菱形。因为中凹板体主要是要应对上下左右来的扭力，每个传力方形都会对应菱形的三角头顶部，这种结构不容易变形。

作为优选所述上支架连接分力腔位置的上凸铸板体位置凸起塑形设置仰折拱台，以仰折拱台竖向轴线为基准，整个主梁的左右向上弯折110°~140°。

作为优选所述仰折拱台在上凸铸板体的上抗曲拉梁板和上前夹梁都有设置，且设置在同一纵轴线上。

作为优选所述仰折拱台设置的位置下方与上支架扣设置位置匹配。如上面3个结构所述的情况，仰折拱台的核心在于有利于上支架扣结构，下上支架扣结构主要是在与拖拽和定位，但是上支架扣则要连接前扭力梁和中央车体部分，它的来力要大非常多，为了进一步的分化已经能让他传递到上抗曲拉梁板上，所以要设置一种增加传力范围的结构，这个扩大口一样的仰折拱台就能达到这作用，而且他加强的上支架连接分力腔顶部板体的强度。

作为优选所述中凹板体两侧边沿的腔边为弧形。能增强中央受力后的弹性恢复能力。

通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：1.是完全的铝铸造整体结构，重量比传统钢制后副车架重量要轻很多，特别是在抗应力、抗拉伸、抗屈服强度下，同大小的钢制后整体后副车架的自由模态要求本铝铸后副车架也能达到，一阶模态能满足145Hz极限能达到130左右,二阶模态能满足244Hz，三阶模态能满足372Hz、四阶模态599Hz、五阶模态能满足636Hz、六阶模态能满足683Hz，在抗扭转上能达到145Hz，抗弯曲能达到244Hz,而且使用的是A356-T6是铸造铝合金材料，成本要钢制铸造同类现有技术梁的成本低非常多，但是要求属性却不会降低；2.不会如现有技术下如果是纯铝铸一般不会拥有传统的横梁或纵梁结构，本铝铸造梁会有本结构一体塑形出来的上凸铸板体来担当横梁，而利用上支架连接分力腔和下支架连接分力腔来进行应力范围的分隔，使得主梁在左右两侧以此处为轴线弯曲抬高形成羊角管结构，并且利用底部的支撑网格一般的加强筋板体来形成纵梁结构，从而结构虽然紧凑但也五脏俱全；3.因为本铝铸造副车架是一体的结构所以它的惯性释放能力是非常强的。

附图说明

图1为整体结构划分俯视图。

图2为上凸铸板体和下凸铸板体主要结构标记图。

图3为支架扣设置位置及其相关结构图。

图4为后视图结构图。

图5为仰视结构图。

图6为俯视结构图。

图7为减重配合实施例1结构图。

图8为减重配合实施例2结构图。

具体实施方式

下面通过实施例，结合附图，对本发明的技术方案作作为优选具体的说明：

本发明中的形状成型以及连接方法主要指拉伸、弯折、压铸、焊接，以及铰接件的铰接连接，在现有铝铸造车架技术中是本技术领域内的固定生产制造和工艺方法，在本发明中如没有直接阐述连接方法的结构部件，都可以采用上述连接方法的一种或多种，在现有本领域技术员已经知晓的情况下，实施例中不赘述；本实施例中提到的上下左右等方向词主要指说书附图中相匹配的方向；

如图1所示，以往的现有技术中的后副车架一般都是包括有上横梁、下横梁和连接他们的纵梁的，整体会形成一个井字形状结构，本一体轻量化塑形三阶段约束后副车架，是完全的一个铝合金的一体塑造结构，所以它只包括1个主梁（1）整体结构，但是继续如图1所示情况在这个塑形中，它是有结构进行塑形划分的，其中：主梁（1）在塑形中会被塑形为上凸铸板体（2）、中凹板体（3）、下凸铸板体（4）上中下三个主要部分，上凸铸板体（2）和下凸铸板体（4）分别用来模拟现有技术的横梁，中凹板体（3）则用来连接两者也参考了冲压的双板体空腔结构的后副车架结构在下述的结构中它也有自己的腔体来增加自己的强度；

如图3所示，所述上凸铸板体（2）一体塑形在主梁（1）的表面上端为弧形或“〔”字符形状结构，上凸铸板体在塑形中我们推荐是1个实心结构，另在电动汽车上可以是空心结构进行进一步的减重，上凸铸板体包括上抗曲拉梁板（5）和上前夹梁（6），上抗曲拉梁板（5）上方塑形设置有低于上抗曲拉梁板（5）的上前夹梁（6）的顶部，上前夹梁（6）用来增加上抗曲拉梁板（5）整个主梁受到的前方来力，并且利用高低的双台阶结构来进行分化，使得前后的扭力抗性得到2-3倍的增强；

上抗曲拉梁板（5）左右两侧头端外侧向上延伸出上控制臂连接衬垫座（7），上控制臂连接衬垫座（7）中央位置的上抗曲拉梁板（5）镂空贯穿设置有上衬套管安装管体（10）；这里不用说主要是用于安装弹簧承重结构，和现有技术一样；

如图3所示，上抗曲拉梁板（5）的结构是这样的，他是两条塑形线上下塑形构造的，在这里按照凸起的位置我们先看图上的线体范围制定上抗曲拉梁板（5）是上下两个线划分后凸起的，上边线（28）由右侧衬套管安装管体（6）的2点位置向下延伸并连接到右侧衬套管安装管体（6）的10点位置上，整个上边线（28）是在两个仰折拱台（27）之间是平直的横线，在过了仰折拱台（27）后向上延伸是弧形，这样就形成拱形，所述上抗曲拉梁板（5）的下边线（29）由衬套管安装管体（6）的7~8点位置向下延伸并连接到另一侧的衬套管安装管体（6）的5~4点位置，它的弧形形状和下边线（29）是一致的，所以就会形成两端是一个扩口结构，并且在仰折拱台（27）位置还挤压内缩，而中央是笔直的横线结构；这样会形成对比技术中的弧形的上横梁结构；

而进一步的看图2的下端所述下凸铸板体（4）一体塑形在主梁（1）的下端为弧形或“〔”字符形状结构，包括下抗曲拉梁板（11）和下前夹梁（12），下抗曲拉梁板（11）左右两侧头端向外侧向下延伸出下控制臂连接衬垫座（13），下控制臂连接衬垫座（13）中央位置的下抗曲拉梁板（11）镂空贯穿设置有下衬套管安装管体（14）；这里的实际在的凸起结构和上抗曲拉梁板（5）的上边线、下边先结构一样，也就是说所述上凸铸板体（2）、下凸铸板体（4）互为镜像结构，两者之间由中凹板体（3）与上凸铸板体（2）、下凸铸板体一体塑形连接，中凹板体（3）与上前夹梁（6）和下前夹梁（12）高度一致，或高于上前夹梁（6）；

下抗曲拉梁板（11）的下方塑形设置有低于下抗曲拉梁板（11）的下前夹梁（12）；和我们的优选技术所述的下抗曲拉梁板（11）的下前夹梁（12）会受到主要来自的前方来力和后方的来力，但是呢前方来力被前方的上抗曲拉梁板进行了分化，所里后方主要实际是大幅度的都是左右的扭力，在上抗曲拉梁板收到扭力的时候下抗曲拉梁板基本不会受到太多的力，所以我们可以将其镂空设置减重孔，并且将其底部的并且下支架连接分力腔（20）设置小，再利用高低的双台阶结构来进行分化，使得前后的扭力抗性得到增强；

然后我们看图4所示，所述主梁设置有绕其边沿一周向下设置腔边（15），也就是说，我们是一个立体，并且带有底部腔槽的结构，这样能增强整体的结构强度，且主梁（1）的上凸铸板体（2）的底部利用加强格板（16）在中央包绕或横纵连接塑形设置有中央加强腔体（17），中央加强腔体（17）两侧利用加强格板（16）塑形出上支架连接分力腔（18）；所述下凸铸板体（4）的底部也利用加强格板（16）在其中央塑形设置有下中央加强腔体（19），下中央加强腔体（19）两侧利用加强格板（16）塑形出下支架连接分力腔（20）；所述上支架连接分力腔（18）的上方和下方的加强格板（16）上卡扣或焊接上支架扣（21），所述下支架连接分力腔（20）的上方和下方的加强格板（16）上卡扣或焊接下支架扣（22）。一般来说就算是冲压结构的后副车架中央也因为都是弧形结构，中央受力最大，所以中央要加强结构，而本结构主要是为了减重，在减重后整个结构强度比现有技术更低，但是这个中央的加强田字隔的结构能增强中央强度，而且在下面所述的上、下支架连接分力腔是设置在它的两侧的，所以更是完美的解决了中央的受力问题，也顺带的提高了上、下支架连接分力腔继续带来的进一步的扭力问题。

作为优选所述上支架连接分力腔（18）宽度是下支架连接分力腔（20）的一倍。后副车架的后端主要是连接到车体后部的载重空间，本身就比较轻所以不需要太多宽度来进行支持，所以可以减少宽度来减少整个后副车架的重量。

作为优选所述中凹板体（3）底部设置有加强格板（16），加强格板（16）交错成X形状设置，且形成的腔格子之间镂空设置有减重孔（23）。因为如前面的结构上支架连接分力腔（18）主要起到在支架扣和车体进行连接的时候的传力直接目标，在整体承重数据足够的情况下，就可以镂空进行整体重量控制，孔径不能随便打，正好可以用每个格子来进行调整，这样的设计可以使得重新的设计不需要进行再计算，直接利用加强格板（16）形成的格腔来进行计算即可，比如打掉1个格腔减重是300g，一等模态下会将少10~15Hz的抗力，因为上凸铸板体（2）和下凸铸板体（4）的结构存在，中凹板体（3）所需要的承重会变得非常少，比如上凸铸板体（2）或下凸铸板体（4）重量或厚度或底部每多1cm长的加强格板（16），中凹板体就可以镂空减少2cm²，这样的换算明显是利用我们进行减重的，但是极限是控制到一阶模态下中凹板体（3）扭转频率下限可以达到127Hz而其他设计估计只能到达140Hz左右。

作为优选所述上支架连接分力腔（18）和被加强格板（16）横纵交错形成田字形状结构，且田字形状结构的每个小格内都镂空设置分力腔减重孔（24）。

作为优选所述上控制臂连接衬垫座（7）和下控制臂连接衬垫座（13）也设置有垫座减重孔（25）。

作为优选所下衬套管安装管体（14）套合设置有副车架加强支架（26）。副车架加强支架（26）用于连接副车架并且连接本结构后用于加强汽车后部结构。

作为优选所述中凹板体（3）设置的减重孔（23）为菱形。因为中凹板体（3）主要是要应对上下左右来的扭力，每个传力方形都会对应菱形的三角头顶部，这种结构不容易变形。

作为优选所述上支架连接分力腔位置的上凸铸板体位置凸起塑形设置仰折拱台（27），以仰折拱台（27）竖向轴线为基准，整个主梁（1）的左右向上弯折110°~140°。

作为优选所述仰折拱台（27）在上凸铸板体的上抗曲拉梁板（5）和上前夹梁（6）都有设置，且设置在同一纵轴线上。

作为优选所述仰折拱台（27）设置的位置下方与上支架扣（21）设置位置匹配。如上面3个结构所述的情况，仰折拱台（27）的核心在于有利于上支架扣（21）结构，下上支架扣结构主要是在与拖拽和定位，但是上支架扣则要连接前扭力梁和中央车体部分，它的来力要大非常多，为了进一步的分化已经能让他传递到上抗曲拉梁板（5）上，所以要设置一种增加传力范围的结构，这个扩大口一样的仰折拱台就能达到这作用，而且他加强的上支架连接分力腔顶部板体的强度。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一体轻量化塑形三阶段约束后副车架，包括主梁，其特征是：所述主梁为一体铝铸而成，主梁包括上凸铸板体、中凹板体、下凸铸板体，所述上凸铸板体一体塑形在主梁的上端为弧形或“〔”字符形状结构，包括上抗曲拉梁板和上前夹梁，上抗曲拉梁板上方塑形设置有低于上抗曲拉梁板的上前夹梁的顶部，上抗曲拉梁板左右两侧头端外侧向上延伸出上控制臂连接衬垫座，上控制臂连接衬垫座中央位置的上抗曲拉梁板镂空贯穿设置有上衬套管安装管体；

所述下凸铸板体一体塑形在主梁的下端为弧形或“〔”字符形状结构，包括下抗曲拉梁板和下前夹梁，下抗曲拉梁板左右两侧头端向外侧向下延伸出下控制臂连接衬垫座，下控制臂连接衬垫座中央位置的下抗曲拉梁板镂空贯穿设置有下衬套管安装管体；下抗曲拉梁板的下方塑形设置有低于下抗曲拉梁板的下前夹梁；

所述上凸铸板体、下凸铸板体互为镜像结构，两者之间由中凹板体与上凸铸板体、下凸铸板体一体塑形连接，中凹板体与上前夹梁和下前夹梁高度一致，或高于上前夹梁；

所述主梁设置有绕其边沿一周向下设置腔边，且主梁的上凸铸板体的底部利用加强格板在中央包绕或横纵连接塑形设置有中央加强腔体，中央加强腔体两侧利用加强格板塑形出上支架连接分力腔；

所述下凸铸板体的底部也利用加强格板在其中央塑形设置有下中央加强腔体，下中央加强腔体两侧利用加强格板塑形出下支架连接分力腔；

所述上支架连接分力腔的上方和下方的加强格板上卡扣或焊接上支架扣，所述下支架连接分力腔的上方和下方的加强格板上卡扣或焊接下支架扣。

2.根据权利要求1所述的一体轻量化塑形三阶段约束后副车架，其特征是：所述上凸铸板体、中凹板体、下凸铸板体的宽度比例为1:1:1或1:2:1.5或1:2:1.3。

3.根据权利要求1或2所述的一体轻量化塑形三阶段约束后副车架，其特征是：所述中凹板体底部设置有加强格板，加强格板交错成X形状设置，且形成的腔格子之间镂空设置有减重孔。

4.根据权利要求1所述的一体轻量化塑形三阶段约束后副车架，其特征是：所述上支架连接分力腔位置的上凸铸板体位置凸起塑形设置仰折拱台，以仰折拱台竖向轴线为基准，整个主梁的左右向上弯折110°~140°。

5.根据权利要求1或4所述的一体轻量化塑形三阶段约束后副车架，其特征是：所述上支架连接分力腔和被加强格板横纵交错形成田字形状结构，且田字形状结构的每个小格内都镂空设置分力腔减重孔。

6.根据权利要求1或4所述的一体轻量化塑形三阶段约束后副车架，其特征是：所述上支架连接分力腔宽度是下支架连接分力腔的一倍。

7.根据权利要求1所述的一体轻量化塑形三阶段约束后副车架，其特征是：所述上控制臂连接衬垫座和下控制臂连接衬垫座也设置有垫座减重孔。

8.根据权利要求1所述的一体轻量化塑形三阶段约束后副车架，其特征是：所下衬套管安装管体套合设置有副车架加强支架。

9.根据权利要求1或2所述的一体轻量化塑形三阶段约束后副车架，其特征是：所述中凹板体设置的减重孔为菱形。

10.根据权利要求1或4所述的一体轻量化塑形三阶段约束后副车架，其特征是：所述仰折拱台在上凸铸板体的上抗曲拉梁板和上前夹梁都有设置，且设置在同一纵轴线上，所述仰折拱台设置的位置下方与上支架扣设置位置匹配。

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