CN111994177A - 一种新能源汽车一体式车架与侧围连接结构及装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源汽车一体式车架与侧围连接结构及装配方法，属于非承载式车身技术领域。该连接结构包括车架和侧围，所述侧围的骨架为铝合金型材，所述车架为主副一体式结构，其包括分别一体成型的左纵梁和右纵梁，左纵梁和右纵梁之间通过若干个横梁进行连接，且左纵梁和右纵梁通过连接支架与侧围进行侧向连接。所述装配方法包括将车架定位、完成侧围与除了车架以外的其他车身结构的连接、完成连接支架与侧围的侧向安装以及完成侧围与车架的连接。采用本发明技术方案能够有效提高车架整体的刚性，便于侧围与车架的连接安装，减少了制造工时，降低了固定资产投入，减小了制造误差，且其生产装配过程以及维修保养过程也更加方便。

Description

一种新能源汽车一体式车架与侧围连接结构及装配方法

技术领域

本发明属于非承载式车身技术领域，更具体的说，涉及一种新能源汽车一体式车架与侧围连接结构及装配方法。

背景技术

现行非承载式汽车车身所用车架，分为主车架和副车架，通常将集成式前悬架梁的两根主体横梁至车头部分称为副车架，且副车架包括集成式前悬架梁的两根主体横梁；将集成式前悬架梁的两根主体横梁至车尾部分称为主车架。两者通过焊接、铆接、栓接等手段连接成一个车架主体，这种车架称为主副分体式车架，车架与侧围之间通过焊接、铆接、栓接等手段连接成车身骨架主体。

目前，侧围普遍采用的是钢型材骨架结构，钢板为外覆盖件，侧围的整体质量大，为保证侧围和车架的连接处在长时间的颠簸后不发生松动和开裂，侧围与车架的连接方式通常为侧围在上，车架在下，侧围整体放置在车架上，然后采用螺接、铆接或者焊接的方式将侧围与车架进行上下固定。采用这种主副分体式车架，并将其与侧围上下连接安装在一起，不仅车架的整体刚性不足，且制造工时较长，资产投入较大，存在各种制造误差，无法有效地将侧围与车架安装成功，不利于其生产装配过程，维修保养时侧围与车架也存在拆装困难的问题。

经检索，中国专利申请号为201921395673.6的申请案公开了一种贯通纵梁式客车车架，包括大梁、前桥安装架、后桥安装架及电池架。所述大梁包括两第一纵梁及连接两第一纵梁的若干第一横梁，所述两纵梁为由前向后贯通的一体式方管；所述前桥安装架包括两第二纵梁、若干第二竖梁及若干第二横梁，所述两第二纵梁平行分布于所述两第一纵梁的前段的下方，所述若干第二竖梁连接所述第一纵梁与所述第二纵梁，所述若干第二横梁连接两第二纵梁；所述后桥安装架包括两第三纵梁，所述第三纵梁连接在所述第一纵梁的后段的上方；所述电池架连接所述第一纵梁的中段。该申请案虽然采用了贯通式的纵梁，但该申请案并没有涉及车架与侧围的具体连接结构，其仍可能采用的是传统上下连接方式，生产装配过程不便，其整体设计有待进一步改进。

发明内容

1.要解决的问题

本发明的目的在于解决现有采用主副分体式车架的整体刚性不足，侧围与车架安装不便的问题，提供了一种新能源汽车一体式车架与侧围连接结构及装配方法。采用本发明技术方案能够有效提高车架整体的刚性，便于侧围与车架的连接安装，减少了制造工时，降低了固定资产投入，减小了制造误差，且其生产装配过程以及维修保养过程也更加方便。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种新能源汽车一体式车架与侧围的连接结构，包括车架和侧围，所述侧围的骨架为铝合金型材，所述车架为主副一体式结构，其包括分别一体成型的左纵梁和右纵梁，左纵梁和右纵梁之间通过若干个横梁进行连接，且左纵梁和右纵梁通过连接支架与侧围进行侧向连接。

更进一步的，所述连接支架包括连接板和支架主体，所述支架主体采用钢管，连接板封装于钢管的一端，二者组成T字型结构；所述连接板与侧围固定相连，支架主体垂直焊接于车架的两侧纵梁外侧壁。

更进一步的，所述左纵梁和右纵梁外侧自车头至车尾方向设有间隔分布的多个连接支架，且连接支架的连接板通过螺栓及铆钉与侧围连接。

更进一步的，所述连接支架包括自车头至车尾方向依次设置的第一连接支架、第二连接支架、第三连接支架、第四连接支架、第五连接支架和第六连接支架，其中第三连接支架位于车架的横向中心轴，第一连接支架、第二连接支架位于车架中心至车头之间。

更进一步的，所述连接板中部设有一个螺栓孔，所述连接板内侧与螺栓孔对应位置均焊接有凸焊螺母，所述左、右侧围的下纵梁上与连接板的螺栓孔对应位置分别开设有通孔，通孔内铆入铆接螺套，螺栓穿过下纵梁、铆接螺套和凸焊螺母，将车架与侧围连接在一起；所述连接板上位于螺栓孔的两侧对称设有四个铆钉孔，连接板与下纵梁还通过四个铆钉进行铆接。

更进一步的，所述车架两侧的麦弗逊式前悬架座外侧也通过两个螺栓与侧围侧向连接。

本发明的新能源汽车一体式车架与侧围的装配方法，具体包括以下步骤：

步骤一、将主副一体式车架放置在安装基准台面上定位；

步骤二、完成侧围与除了车架以外的其他车身结构的连接；

步骤三、完成连接支架与侧围的侧向安装；

步骤四、完成侧围与车架的连接。

更进一步的，步骤三中，首先将侧围与车架两侧麦弗逊式前悬架座上的两处螺栓连接处的螺栓旋入，但不旋紧；然后将第一连接支架至第六连接支架的连接板与侧围用螺栓连接，但螺栓不旋紧；紧接着把所有连接支架的连接板与侧围之间所有的铆钉连接处用铆钉打紧；最后将所有螺栓全部旋紧至标准力矩。

更进一步的，步骤四中，将第一连接支架至第六连接支架与架的左纵梁、右纵梁进行定位，然后按照第三连接支架、第四连接支架、第二连接支架、第一连接支架、第五连接支架、第六连接支架的顺序完成六根连接支架在车架上的焊接。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的一种新能源汽车一体式车架与侧围的连接结构，通过采用以铝合金为骨架材质的侧围，并在车架的左、右纵梁外侧对称设有多个连接支架，且连接支架上焊接有连接板，有效地将车架与侧围进行侧向安装，相较于传统的上下连接方式，一方面能够实现侧围的轻量化，另一方面其生产装配过程以及维修保养过程更加方便，便于侧围与车架的连接安装，减少了制造工时，更有效地完成其生产装配过程。

(2)本发明的一种新能源汽车一体式车架与侧围的连接结构，采用了主副一体式车架，将左纵梁和右纵梁分别采用一整根矩形管折弯形成，通过左、右纵梁贯穿主车架和副车架，将主副车架结构连为一体，形成了主副一体式车架，从而有效提高车架整体的刚性，同时也减少了制造工时，降低了固定资产投入，减小了制造误差。

(3)本发明的一种新能源汽车一体式车架与侧围的连接结构，通过对车架外侧连接支架的分布以及连接支架与侧围之间的安装结构进行优化设计，从而能够有效提高车架与侧围安装的稳定性，同时也减少了安装时间，提高了工作效率。

(4)本发明的一种新能源汽车一体式车架与侧围的装配方法，通过对安装工艺进行优化，先完成连接支架与侧围的侧向安装，再完成连接支架与主副一体式车架的焊接，通过采用这种先装再焊的安装方式，实现车架与侧围的侧向连接，相较于传统的先焊再装的装配方法，焊接变形量较小，从而可以避免采用铝合金侧围因焊接变形量大后续无法进行安装的问题，因而能够采用铝合金侧围，实现了车体的轻量化设计，同时能够一次性将侧围与车架安装成功，有效降低了装配时间，效率较高。

(5)本发明的一种新能源汽车一体式车架与侧围的装配方法，通过按照第三连接支架、第四连接支架、第二连接支架、第一连接支架、第五连接支架、第六连接支架的顺序，分别将左、右侧围的六个连接支架焊接在左纵梁和右纵梁上，从而能够使侧围与支架在安装时保持平衡，便于侧围与车架安装的稳定安装，并最大程度地降低焊接变形，保证安装的顺利进行。

附图说明

图1为本发明的侧围与车架的装配效果图；

图2为本发明的车架的侧视结构图；

图3为本发明的车架的俯视结构图；

图4为本发明的侧围与连接支架采用铆钉及螺栓连接时的连接结构示意图；

图5为本发明的侧围与连接支架采用铆钉及螺栓连接时的局部放大示意图。

图中：1、车架；101、左纵梁；102、右纵梁；103、主体横梁；104、第一横梁；105、第二横梁；106、第三横梁；107、第四横梁；108、第五横梁；109、第六横梁；110、第七横梁；111、第八横梁；112、第一连接支架；113、第二连接支架；114、第三连接支架；115、第四连接支架；116、第五连接支架；117、第六连接支架；118、麦弗逊式前悬架座；119、连接板；120、支架主体；2、侧围；201、下纵梁；3、螺栓；4、凸焊螺母；5、铆接螺套；6、铆钉。

具体实施方式

现有汽车普遍采用的是主副分体式车架，其侧围普遍采用的是钢型材骨架结构，钢板为外覆盖件，侧围的整体质量大，由于颠簸时产生的剪切力过大，若采用侧向连接则会直接剪断其侧向连接结构，因此侧围与车架的连接方式通常为侧围在上，车架在下，侧围与车架采用上下连接方式安装。但这样不仅车架的整体刚性不足，且主副分体式车架是将主副车架和副车架的左右纵梁通过焊接、铆接、栓接等手段连接成为一体，这种在焊接、铆接、栓接等过程增加了制造工时、增大了固定资产投入，并且产生各种制造误差，同时也无法有效地将侧围与车架安装成功，不利于其生产装配过程，装配生产线的工人需要在车架上或者在车架下进行装配操作，操作不便并且存在一定的安全隐患，维修保养时侧围与车架也存在拆装困难的问题。，

另外，根据车辆运行工况，车辆在过颠簸路段时，侧围因颠簸而产生的对连接结构造成破坏的能量为：

其中，m为侧围的质量，v为侧围颠簸时上下窜动的瞬时速度。由上可知，在相同的颠簸路段，车辆颠簸时侧围上下窜动的瞬时速度相同，由于侧围普遍采用的是钢型材骨架结构，其整体质量较大，颠簸对侧围与车架的连接部位产生的破坏能量就越大。因此如何降低侧围重量，对侧围进行轻量化设计，成为各大车企争相研究的课题，铝合金骨架加复合材料外覆盖件的侧围成为研究成果之一。但采用铝合金骨架加复合材料外覆盖件的侧围，其在焊接过程中会存在焊接变形量无法控制的问题，不利于车架与侧围的安装，从而不能很好的适用于汽车侧围范畴。

基于上述问题，本发明提供了一种新能源汽车车架与侧围的连接结构，通过采用以铝合金为骨架、复合材料为外覆盖件的侧围2，大幅降低了侧围2的质量，实现了侧围2的轻量化，从而因颠簸上下窜动时对连接结构产生破坏的能量也将大幅降低，进而能够将车架1与侧围2采用侧向连接的方式安装在一起，便于其生产装配过程以及维修保养过程。但由于采用以铝合金为骨架的侧围2进行焊接时，其焊接变形量无法控制，将其与车架1进行安装连接时，对孔安装不易，不能实现一次性将侧围2与车架1安装成功，安装效率低。因此，本发明对侧围2与车架1的连接结构及装配工艺进行优化，采用了先装再焊的安装方式，先完成连接支架与侧围2的侧向安装，再完成连接支架与车架1的焊接，从而有效实现车架1与侧围2的侧向连接，相较于传统的先焊再装的装配方法，有效降低了其焊接变形量，避免了传统先焊再装而导致的无法对孔安装的问题，进而能够一次性将侧围2与车架1安装成功，有效降低了装配时间，效率较高。

同时，本发明还采用了主副一体式车架1，将左纵梁101和右纵梁102分别采用一整根矩形管折弯形成，通过左、右纵梁贯穿主车架和副车架，将主副车架结构连为一体，形成了主副一体式车架1，相较于传统的主副分体式车架而言有效提高了车架整体的刚性，减少了制造工时，降低了固定资产投入，减小了制造误差，便于其生产装配和维修保养过程。另外，本发明还对车架1外侧连接支架的分布以及连接支架与侧围2之间的连接结构进行优化设计，通过设置六个连接支架，并对其具体安装结构进行优化，从而能够有效提高车架1与侧围2安装的稳定性，同时也减少了安装时间，提高了工作效率。

具体的，如图1所示，本发明的一种新能源汽车车架与侧围的连接结构，包括车架1和侧围2，所述侧围2的骨架为铝合金型材，外覆盖件材质为复合材料。如图2和图3所示，所述车架1为主副一体式结构，其包括一体成型的左纵梁101和右纵梁102，左纵梁101和右纵梁102之间从车头至车尾固定安装有第一横梁104、第二横梁105、第三横梁106、第四横梁107、第五横梁108、第六横梁109、第七横梁110和第八横梁111，所述第一横梁104前端还安装有集成式前悬架梁的两根主体横梁103，左纵梁101和右纵梁102上对称安装有麦弗逊式前悬架座118，且麦弗逊式前悬架座118位于靠车头的主体横梁103两侧。所述左纵梁101、右纵梁102、集成式前悬架梁的两根主体横梁103、第一横梁104至第八横梁111的主体结构均为矩形管，其规格为105×50mm，厚度为2.5mm，车架1的其余结构件为矩形管和钢板件。

所述侧围2是以铝合金型材为骨架、复合材料为外覆盖件材质的，铝合金骨架中铝合金密度ρ_铝大致是钢铁件的

复合材料外覆盖件中复合材料的密度ρ_复大致是钢板密度的

由于侧围的质量m＝ρ×V，其中，ρ为铝合金和复合材料的密度，V为铝合金和复合材料的体积。由上可知，以铝合金为骨架材质，复合材料为外覆盖件材质的侧围，其质量大致相当于钢骨架和钢板外覆盖件侧围的

至

因为侧围与车架连接后，在车辆的行驶过程中，车辆颠簸时侧围上下窜动而产生的对其连接结构破坏的能量

侧围质量大幅降低，则侧围因颠簸上下窜动时，其产生的对连接结构产生破坏的能量E也必将大幅降低，从而为侧围与车架的连接方式提供了更多的可行方案，本发明的侧围2与车架1采用的侧向连接方式就是在此技术背景下产生的。

所述左纵梁101和右纵梁102分别为一整根矩形管通过折弯形成，从车架1头部贯穿至车架1尾部，左纵梁101、右纵梁102与上述诸多横梁一起，形成车架1的主体结构。所述左纵梁101和右纵梁102通过连接支架与侧围2进行侧向连接。具体的，如图4和图5所示，所述连接支架包括连接板119和支架主体120，所述支架主体120采用钢管，连接板119焊接封装于钢管的一端，二者组成T字型结构；所述连接板119与侧围2固定相连，支架主体焊接于车架1的两侧纵梁外侧壁。如图3所示，所述左纵梁101和右纵梁102的外侧均对称焊接有六个连接支架，即自车头向车尾方向分别依次设有第一连接支架112、第二连接支架113、第三连接支架114、第四连接支架115、第五连接支架116和第六连接支架117；其中，第三连接支架114位于车架的横向中心线，第一连接支架112、第二连接支架113位于车架中心与车头之间，第四连接支架115、第五连接支架116和第六连接支架117位于车架中心与车外之间，且第二连接支架113与第四连接支架115对称分布于第三连接支架114的两侧。

所述车架1两侧的麦弗逊式前悬架座118外侧盖板上设有两个螺栓孔，其通过两个螺栓3与侧围2进行侧向连接。第一连接支架114至第六连接支架117通过一个螺栓3和四个铆钉6与侧围侧向连接。具体的，如图4和图5所示，所有连接支架117的连接板119中部设有一个螺栓孔，所述连接板119内侧与螺栓孔对应位置均焊接有M10的凸焊螺母4，所述左、右侧围2的下纵梁201上与连接板119的螺栓孔对应位置分别开设有10个φ15的通孔，该通孔的位置与车架1上螺栓孔的位置相对应，在通孔内铆入内径为12mm的铆接螺套5，将M10的螺栓3穿过下纵梁201、铆接螺套5和凸焊螺母4，将车架1与侧围2连接在一起；所有连接板119上的螺栓孔两侧对称设有四个φ5mm的铆钉孔，铆钉孔内安装有铆钉6，连接板119通过一个螺栓3和四个铆钉6与侧围进行侧向连接。所述侧围2与车架1之间所用的螺栓3、铆接螺套5、凸焊螺母4的规格型号均相同。

本发明的一种新能源汽车一体式车架与侧围的装配方法，其具体包括以下步骤：

步骤一、车架定位

将主副一体式车架1放置在有主副定位销的安装基准台面上，将基准台面上的主副定位销插入车架1的主副定位孔中，进行定位。

步骤二、完成侧围2与除了车架1以外的其他车身结构的连接

用吊具将左、右侧围2吊装，在焊接夹具上将除了车架1以外的其他车身结构和侧围2进行连接。

步骤三、完成连接支架与侧围2的侧向安装

首先分别将左、右侧围2与车架1两侧麦弗逊式前悬架座118上的两处螺栓连接处的螺栓旋入，但不旋紧；然后将第一连接支架112至第六连接支架117的连接板119与左、右侧围2之间用螺栓3连接，但螺栓3不旋紧；紧接着把所有连接支架的连接板119与左、右侧围2之间所有的铆钉连接处用铆钉6打紧；最后将所有螺栓3全部旋紧至标准力矩。

步骤四、完成侧围2与车架2的连接

将第一连接支架112至第六连接支架117以及车架1的左纵梁101、右纵梁102通过简易工装进行定位，保证第一连接支架112至第六连接支架117在车架1的左右两根纵梁上的相应焊接位置正确；然后按照第三连接支架114、第四连接支架115、第二连接支架113、第一连接支架112、第五连接支架116、第六连接支架117的顺序，分别将已经固定于左、右侧围2的六根连接支架焊接在车架1的左纵梁101和右纵梁102上，完成六根连接支架在车架1上的焊接，且车架1左右两侧的六根连接支架的焊接方式和顺序相同。至此，侧围2与主副一体式车架1的安装完成。

Claims (9)

1.一种新能源汽车一体式车架与侧围的连接结构，包括车架(1)和侧围(2)，其特征在于：所述侧围(2)的骨架为铝合金型材，所述车架(1)为主副一体式结构，其包括分别一体成型的左纵梁(101)和右纵梁(102)，左纵梁(101)和右纵梁(102)之间通过若干个横梁进行连接，且左纵梁(101)和右纵梁(102)通过连接支架与侧围(2)进行侧向连接。

2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车一体式车架与侧围的连接结构，其特征在于：所述连接支架包括连接板(119)和支架主体(120)，所述支架主体(120)采用钢管，连接板(119)封装于钢管的一端，二者组成T字型结构；所述连接板(119)与侧围(2)固定相连，支架主体垂直焊接于车架(1)的两侧纵梁外侧壁。

3.根据权利要求1或2所述的一种新能源汽车一体式车架与侧围的连接结构，其特征在于：所述左纵梁(101)和右纵梁(102)外侧自车头至车尾方向设有间隔分布的多个连接支架，且连接支架的连接板(119)通过螺栓(3)及铆钉(6)与侧围连接。

4.根据权利要求3所述的一种新能源汽车一体式车架与侧围的连接结构，其特征在于：所述连接支架包括自车头至车尾方向依次设置的第一连接支架(112)、第二连接支架(113)、第三连接支架(114)、第四连接支架(115)、第五连接支架(116)和第六连接支架(117)，其中第三连接支架(114)位于车架的横向中心轴。

5.根据权利要求4所述的一种新能源汽车一体式车架与侧围的连接结构，其特征在于：所述连接板(119)中部设有一个螺栓孔，所述连接板(119)内侧与螺栓孔对应位置均焊接有凸焊螺母(4)，所述左、右侧围(2)的下纵梁(201)上与连接板(119)的螺栓孔对应位置分别开设有通孔，通孔内铆入铆接螺套(5)，螺栓(3)穿过下纵梁(201)、铆接螺套(5)和凸焊螺母(4)，将车架(1)与侧围(2)连接在一起；所述连接板(119)上位于螺栓孔的两侧对称设有四个铆钉孔，连接板(119)与下纵梁(201)还通过四个铆钉(6)进行铆接。

6.根据权利要求3所述的一种新能源汽车一体式车架与侧围的连接结构，其特征在于：所述车架(1)两侧的麦弗逊式前悬架座(118)外侧也通过两个螺栓(3)与侧围(2)侧向连接。

7.一种新能源汽车一体式车架与侧围的装配方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤一、将主副一体式的车架(1)放置在安装基准台面上定位；

步骤二、完成侧围(2)与除了车架(1)以外的其他车身结构的连接；

步骤三、完成连接支架与侧围(2)的侧向安装；

步骤四、完成侧围(2)与车架(1)的连接。

8.根据权利要求7所述的一种新能源汽车一体式车架与侧围的装配方法，其特征在于：步骤三中，首先将侧围(2)与车架(1)两侧麦弗逊式前悬架座(118)上的两处螺栓连接处的螺栓旋入，但不旋紧；然后将第一连接支架(112)至第六连接支架(117)的连接板(119)与侧围(2)用螺栓(3)连接，但螺栓(3)不旋紧；紧接着将所有连接支架的连接板(119)与侧围(2)之间所有的铆钉连接处用铆钉(6)打紧；最后将所有螺栓(3)全部旋紧至标准力矩。

9.根据权利要求8所述的一种新能源汽车一体式车架与侧围的装配方法，其特征在于：步骤四中，将第一连接支架(112)至第六连接支架(117)与车架(1)的左纵梁(101)、右纵梁(102)进行定位，然后按照第三连接支架(114)、第四连接支架(115)、第二连接支架(113)、第一连接支架(112)、第五连接支架(116)、第六连接支架(117)的顺序完成六根连接支架在车架(1)上的焊接。

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