CN114953518A - 一种汽车底盘及其加工方法 - Google Patents

Abstract

一种汽车底盘及其加工方法，涉及车辆工程技术领域，该方法包括：对纤维束施加张紧力；将张紧后的纤维束在加工工装上缠绕固定形成底盘本体；将形成的底盘本体从加工工装上分离形成汽车底盘。该方法能够解决现有技术中因底盘由金属管梁拼接制得而导致的底盘整体质量较大的问题，从而有助于提升无人驾驶车的续航能力。

Description

一种汽车底盘及其加工方法

技术领域

本发明涉及车辆工程技术领域，具体而言，涉及一种汽车底盘及其加工方法。

背景技术

无人驾驶车是智能汽车的一种，也称为自动驾驶汽车、电脑驾驶汽车或轮式移动机器人，主要依靠车内的以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶的目的，在物流、消防等领域内应用广泛。

现有技术中，无人驾驶车的底盘一般由金属管梁通过焊接工艺拼接而成，底盘通过前桥和后桥对应与前轮和后轮连接，底盘还为动力电池包、汽车壳体等提供安装点。由于底盘是由金属管梁拼接而成，车身金属管梁及钣金件多，导致底盘整体质量较大，组装步骤繁琐，严重影响无人驾驶车的续航能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车底盘及其加工方法，能够解决现有技术中因底盘由金属管梁拼接制得而导致的底盘整体质量较大的问题，从而有助于提升无人驾驶车的续航能力。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例的一方面，提供一种汽车底盘的加工方法，包括：对纤维束施加张紧力；将张紧后的所述纤维束在加工工装上缠绕固定形成底盘本体；将形成的所述底盘本体从所述加工工装上分离形成汽车底盘。

作为一种可实施的方式，所述对纤维束施加张紧力之前，所述方法还包括：将多个纤维合股形成所述纤维束。

作为一种可实施的方式，所述对纤维束施加张紧力包括：将所述纤维束浸润在浸润剂内；将浸润后的所述纤维束夹持于相对且间隔设置的两个挤压辊之间，通过两个所述挤压辊的相对转动以滚动挤压张紧后的所述纤维束。

作为一种可实施的方式，所述将张紧后的纤维束在加工工装上缠绕固定形成底盘本体包括：提供加工工装，其中，所述加工工装包括支撑框架、固定框架和多个连接柱，所述固定框架设置在所述支撑框架上，多个所述连接柱分别设置在所述支撑框架和所述固定框架上；将张紧后的所述纤维束在多个所述连接柱之间配合缠绕固定形成所述底盘本体。

作为一种可实施的方式，所述将张紧后的所述纤维束在多个所述连接柱之间配合缠绕固定形成所述底盘本体包括：将张紧后的所述纤维束在位于所述支撑框架上的多个所述连接柱以及位于所述固定框架上的多个所述连接柱之间配合缠绕固定形成所述底盘本体。

作为一种可实施的方式，所述汽车底盘由所述底盘本体以及与所述底盘本体缠绕固定的多个所述连接柱和所述固定框架共同形成。

作为一种可实施的方式，所述将张紧后的所述纤维束在加工工装上缠绕固定形成底盘本体之后、将形成的所述底盘本体从所述加工工装上分离形成底盘之前，所述方法还包括：对形成的所述底盘本体干燥固化。

作为一种可实施的方式，所述纤维为玻璃纤维或碳纤维。

作为一种可实施的方式，所述浸润剂为环氧树脂和固化剂的混合溶液。

本发明实施例的另一方面，提供一种汽车底盘，采用上述的汽车底盘的加工方法制得。

本发明实施例的有益效果包括：

该汽车底盘的加工方法包括：先对纤维束施加张紧力；再将张紧后的纤维束在加工工装上缠绕固定形成底盘本体；再将形成的底盘本体从加工工装上分离形成汽车底盘。本申请提供的汽车底盘的加工方法，是一种三维编织工艺在车辆工程中的实际应用，本申请提供的汽车底盘是采用三维编织工艺通过纤维束缠绕固定形成的，由于纤维束相较于金属材料具有质量较轻的特点，因此，能够显著降低汽车底盘的整体质量，从而有助于提升无人驾驶车的续航能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的汽车底盘的加工方法的流程图之一；

图2为本发明实施例提供的汽车底盘的加工方法的流程图之二；

图3为本发明实施例提供的汽车底盘的加工方法的流程图之三；

图4为本发明实施例提供的编织设备的结构示意图之一；

图5为本发明实施例提供的汽车底盘的加工方法的流程图之四；

图6为本发明实施例提供的编织设备的结构示意图之二；

图7为本发明实施例提供的加工工装的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的汽车底盘的加工方法的流程图之五；

图9为本发明实施例提供的编织设备的结构示意图之三；

图10为本发明实施例提供的汽车底盘的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的汽车底盘的加工方法的流程图之六；

图12为本发明实施例提供的汽车底盘的加工方法的流程图之七。

图标：100-编织设备；10-加工工装；11-底座；12-支撑框架；13-固定框架；14-连接柱；20-底盘本体；30-汽车底盘；40-挤压辊；41-浸润槽；50-机械臂；60-进线机构；61-线筒。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

现有技术中，无人驾驶车的底盘一般由金属管梁通过焊接工艺拼接而成，随着车辆轻量化研究的不断深入，传统的金属材料因自重较大越来越难以满足车辆的设计要求。

为了解决上述问题，请结合参照图1至图12，本申请提供一种汽车底盘30及其加工方法，能够解决现有技术中因底盘由金属管梁拼接制得而导致的底盘整体质量较大的问题，从而有助于提升无人驾驶车的续航能力。

具体地，如图1所示，该汽车底盘30的加工方法包括：

S110、对纤维束施加张紧力；

S210、将张紧后的纤维束在加工工装10上缠绕固定形成底盘本体20；

S410、将形成的底盘本体20从加工工装10上分离形成汽车底盘30。

本申请提供的汽车底盘30的加工方法，是一种三维编织工艺在车辆工程中的实际应用，因此，需要使用编织设备100通过纤维束在加工工装10上缠绕固定形成底盘本体20。为了使得采用编织工艺制得的底盘本体20具有较好的强度，以满足无人驾驶车的实际需求，可以对纤维束提前施加张紧力，然后再将张紧后的纤维束在加工工装10上按照预设的编织轨迹进行缠绕固定形成底盘本体20，在编织完成之后，需要将形成的底盘本体20从加工工装10上拆解下来形成能够投入使用的汽车底盘30。

本申请提供的汽车底盘30是采用三维编织工艺通过纤维束缠绕固定形成的，由于纤维束相较于金属材料具有质量较轻的特点，因此，能够显著降低汽车底盘30的整体质量，从而有助于提升无人驾驶车的续航能力。示例地，在实际生产制造过程中，对于同一结构的底盘，通过金属材料制得的底盘重量重达460kg，而采用三维编织工艺通过将纤维束缠绕固定形成的汽车底盘30则仅有343kg，达到了显著降低汽车底盘30整体质量的目的。

示例地，纤维束可以是玻璃纤维和/或碳纤维，即纤维束可以是一股或多股玻璃纤维，或者，纤维束可以是一股或多股碳纤维，或者，纤维束还可以是至少一股玻璃纤维和至少一股碳纤维合股得到的，本领域技术人员应当能够根据实际情况进行合理的选择和设计，这里不作具体限制。玻璃纤维或碳纤维具有重量轻、强度高、刚度大、抗疲劳性能优异以及使用寿命较长等优点，采用玻璃纤维或碳纤维制备得到的汽车底盘30，既具有较轻的重量，还具有较高的强度和使用寿命，可以满足无人驾驶车的实际需求。

关于对纤维束施加张紧力的具体方式，本领域技术人员应当能够根据实际情况进行合理的选择和设计，这里不作具体限制。示例地，可以将纤维束依次缠绕在相互平行的两个辊子上，通过调整两个辊子之间的轴向距离，以调整纤维束的张紧力。或者，还可以将纤维束夹持于相互平行的两个辊子之间，通过两个辊子的滚动挤压，以使纤维束具备一定的张紧力，并且，通过调整两个棍子之间的夹紧力，可以对应调节纤维束的张紧力。在实际生产制造过程中，需要提前通过汽车底盘30的实际结构，计算编织过程中所需的纤维束的张紧力。

此外，关于加工工装10的实际形状以及纤维束的编织路径，本领域技术人员应当能够根据实际情况进行合理的选择和设计，这里不作具体限制。示例地，加工工装10的实际形状应当与形成的汽车底盘30的实际结构廓形相同或相近，以确保通过纤维束在加工工装10上按照编织路径缠绕固定能够得到所需的汽车底盘30，而编织路径应当考虑到汽车底盘30的形状和强度要求，通过预设算法得到加工工装10上的结点所在的位置，再将纤维束围绕结点进行反复的缠绕固定。

示例地，如图4、图6和图9所示，本申请还提供一种编织设备100，可以通过该编织设备100采用上述的汽车底盘30的加工方法制备汽车底盘30。具体地，该编织设备100包括两个相对且间隔设置的机械臂50，其中一个机械臂50用于固定加工工装10，以使机械臂50能够带动加工工装10在三维空间内进行运动，另外一个机械臂50上设置有进线机构60、浸润机构、张紧机构和运动机构等，纤维束依次经过上述的多个机构后伸出，以使机械臂50能够带动纤维束在加工工装10上按照编织轨迹进行缠绕固定。其中，可以通过该编织设备100的张紧机构对纤维束施加张紧力。

如图2、图6和图9所示，作为一种可实施的方式，S110、对纤维束施加张紧力之前，方法还包括：

S010、将多个纤维合股形成纤维束。

由于纤维的强度具有一定的局限性，因此，可以通过多个纤维进行合股形成用于编织汽车底盘30的纤维束。如前文所述，纤维束可以是玻璃纤维和/或碳纤维，因此，这里的纤维可以为玻璃纤维或碳纤维，将多个纤维合股形成纤维束时，可以是同一材质的纤维进行合股，也可以是不同材质的纤维进行合股。关于纤维束实际所需的纤维的股数和材质，以及若是不同材质进行合股、那么每个材质的纤维的对应的股数，本领域技术人员应当能够根据实际情况进行合理的选择和设计，这里不作具体限制。示例地，如图6和图9所示，该编织设备100的进线机构60包括三个工位，每个工位上可以放置一个线筒61，以将三个线筒61的三个纤维进行合股形成纤维束。

如图3和图4所示，作为一种可实施的方式，S110、对纤维束施加张紧力包括：

S111、将纤维束浸润在浸润剂内；

需要说明的是，将纤维束浸润在浸润剂内，可以通过浸润剂增大纤维束的纤维强度，还可以通过浸润剂使得编织形成的底盘本体20更加紧实，此外，若纤维束是由多个纤维合股形成的，还可以使得多个纤维之间的结合更加紧密，从而进一步增大纤维束的纤维强度。示例地，如图4所示，该编织设备100的浸润机构包括浸润槽41，以通过浸润槽41容置浸润剂。可选地，浸润剂为环氧树脂和固化剂的混合溶液。环氧树脂可以作为纤维束的粘接剂，环氧树脂与纤维束通过界面连在一起，环氧树脂将载荷通过界面传递给纤维束，不仅可以发挥纤维束抗张力性能优异的特点，还能起到使载荷均匀分布和保护纤维束免遭外界损伤的作用，而固化剂则可以使得环氧树脂能够干燥固化，从而使得底盘本体20能够固化成型。

S112、将浸润后的纤维束夹持于相对且间隔设置的两个挤压辊40之间，通过两个挤压辊40的相对转动以滚动挤压张紧后的纤维束。

示例地，如图4所示，该编织设备100的张紧机构包括两个相对且间隔设置的挤压辊40，将浸润后的纤维束夹持于相互平行的两个挤压辊40之间，通过两个挤压辊40夹持纤维束并对其进行滚动挤压，这样一来，纤维束不仅在编织前端受到拉力作用，还在挤压辊处受到阻力作用，拉力作用和阻力作用共同配合可以使得纤维束具备一定的张紧力，并且，通过调整两个挤压辊40之间的夹紧力，可以对应调节纤维束的张紧力，同时，由于纤维束浸润浸润剂以后，可能存在大量的浸润剂附着在纤维束上，对纤维束的编织过程造成影响，因此，将浸润后的纤维束夹持于相互平行的两个挤压辊40之间，通过两个挤压辊40夹持纤维束并对其进行滚动挤压，可以使得多余的浸润剂被挤出流入浸润槽41内，还可以将纤维束以及附着在纤维束上的浸润剂压紧固定，从而进一步增大纤维束的纤维强度。

如图5至图7所示，作为一种可实施的方式，S210、将张紧后的纤维束在加工工装10上缠绕固定形成底盘本体20包括：

S211、提供加工工装10，其中，加工工装10包括支撑框架12、固定框架13和多个连接柱14，固定框架13设置在支撑框架12上，多个连接柱14分别设置在支撑框架12和固定框架13上；

S212、将张紧后的纤维束在多个连接柱14之间配合缠绕固定形成底盘本体20。

示例地，如图6和图7所示，该加工工装10包括支撑框架12、固定框架13和多个连接柱14，固定框架13设置在支撑框架12上，多个连接柱14分别设置在支撑框架12和固定框架13上，除此以外，该加工工装10还可以包括底座11，以使支撑框架12能够通过底座11固定在机械臂50上，通过机械臂50在三维空间内的相对运动，以灵活调节该加工工装10在三维编织工艺中的工作位置和工作角度，从而满足三维编织工艺制备汽车底盘30的生产制造过程中的实际需求。

支撑框架12和固定框架13上均布设有多个连接柱14，以使纤维束能够按照编织轨迹缠绕固定在连接柱14上，从而在多个连接柱14之间配合缠绕固定形成底盘本体20。值得注意的是，纤维束应当避免在固定框架13的围合区域内进行编织，以使形成的底盘本体20在固定框架13的围合区域所在的位置对应形成容纳腔，从而通过容纳腔容置无人驾驶车的动力电池包，并通过固定框架13为动力电池包的安装固定提供支撑。

关于连接柱14的数量、位置、朝向和角度等，本领域技术人员应当能够根据汽车底盘30的实际结构进行合理的选择和设计，这里不作具体限制。示例地，上述的多个连接柱14的延伸方向可以相同，也可以相反，当纤维束在多个延伸方向相反的连接柱14上缠绕固定时，可以有效提高纤维束缠绕固定的张紧力。

如图8至图10所示，作为一种可实施的方式，S410、将张紧后的纤维束在多个连接柱14之间配合缠绕固定形成底盘本体20包括：

S411、将张紧后的纤维束在位于支撑框架12上的多个连接柱14以及位于固定框架13上的多个连接柱14之间配合缠绕固定形成底盘本体20。

这样一来，除了支撑框架12、固定框架13和连接柱14之间本身具有的固定连接关系以外，还通过纤维束使得支撑框架12、固定框架13和连接柱14之间实现固定连接，从而使得支撑框架12、固定框架13和连接柱14与纤维束能够共同形成呈一体成型结构的底盘本体20，进而能够增大形成的底盘本体20的强度。

如图10所示，作为一种可实施的方式，汽车底盘30由底盘本体20以及与底盘本体20缠绕固定的多个连接柱14和固定框架13共同形成。

在编织过程完成后，原本固定在支撑框架12上的连接柱14和固定框架13可以与支撑框架12解除固定，一方面，可以实现底盘本体20与支撑框架12的拆解分离，另一方面，由于连接柱14和固定框架13随着底盘本体20从支撑框架12上拆解分离，因此，底盘本体20、连接柱14和固定框架13能够形成可以投入使用的汽车底盘30，并使得汽车底盘30具有较强的强度，从而确保无人驾驶车的承载能力满足实际需求。

此外，连接柱14还可以作为汽车底盘30与无人驾驶车的汽车壳体、车轮总成等组件之间的连接件，以使汽车底盘30与无人驾驶车的汽车壳体、车轮总成等组件能够通过连接柱14实现固定连接，固定框架13可以作为汽车底盘30与无人驾驶车的动力电池包之间的连接件，以使汽车底盘30与动力电池包能够通过固定框架13实现固定连接。

如图11和图12所示，作为一种可实施的方式，S210、将张紧后的纤维束在加工工装10上缠绕固定形成底盘本体20之后、S410、将形成的底盘本体20从加工工装10上分离形成底盘之前，方法还包括：

S310、对形成的底盘本体20干燥固化。

若纤维束浸润有浸润剂，那么在编织形成底盘本体20之后、将底盘本体20从支撑框架12上拆解分离之前，还需要确保浸润剂已经干燥固化，干燥固化时可以置于外部环境中进行，也可以置于真空负压下进行，以通过负压使得浸润剂能够进入纤维束的微孔间隙内，从而增大纤维束的致密性，进而增大底盘本体20的强度。

本实施例的另一方面，提供一种汽车底盘30，采用上述的汽车底盘30的加工方法制得。

需要说明的是，本实施例提供的汽车底盘30的具体结构与前文中汽车底盘30的加工方法相同的地方，本领域技术人员可以根据前文中汽车底盘30的加工方法的描述推理得到汽车底盘30的具体结构，本申请不再重复说明。由于本实施例提供的汽车底盘30是采用上述的汽车底盘30的加工方法制得的，因此，该汽车底盘30具有与上述的汽车底盘30的加工方法相同的有益效果，这里也不再赘述。

以上所述仅为本发明的可选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (10)

1.一种汽车底盘的加工方法，其特征在于，所述方法包括：

对纤维束施加张紧力；

将张紧后的所述纤维束在加工工装上缠绕固定形成底盘本体；

将形成的所述底盘本体从所述加工工装上分离形成汽车底盘。

2.根据权利要求1所述的汽车底盘的加工方法，其特征在于，所述对纤维束施加张紧力之前，所述方法还包括：

将多个纤维合股形成所述纤维束。

3.根据权利要求1所述的汽车底盘的加工方法，其特征在于，所述对纤维束施加张紧力包括：

将所述纤维束浸润在浸润剂内；

将浸润后的所述纤维束夹持于相对且间隔设置的两个挤压辊之间，通过两个所述挤压辊的相对转动以滚动挤压张紧后的所述纤维束。

4.根据权利要求1所述的汽车底盘的加工方法，其特征在于，所述将张紧后的纤维束在加工工装上缠绕固定形成底盘本体包括：

提供加工工装，其中，所述加工工装包括支撑框架、固定框架和多个连接柱，所述固定框架设置在所述支撑框架上，多个所述连接柱分别设置在所述支撑框架和所述固定框架上；

将张紧后的所述纤维束在多个所述连接柱之间配合缠绕固定形成所述底盘本体。

5.根据权利要求4所述的汽车底盘的加工方法，其特征在于，所述将张紧后的所述纤维束在多个所述连接柱之间配合缠绕固定形成所述底盘本体包括：

将张紧后的所述纤维束在位于所述支撑框架上的多个所述连接柱以及位于所述固定框架上的多个所述连接柱之间配合缠绕固定形成所述底盘本体。

6.根据权利要求5所述的汽车底盘的加工方法，其特征在于，所述汽车底盘由所述底盘本体以及与所述底盘本体缠绕固定的多个所述连接柱和所述固定框架共同形成。

7.根据权利要求3所述的汽车底盘的加工方法，其特征在于，所述将张紧后的所述纤维束在加工工装上缠绕固定形成底盘本体之后、将形成的所述底盘本体从所述加工工装上分离形成底盘之前，所述方法还包括：

对形成的所述底盘本体干燥固化。

8.根据权利要求2所述的汽车底盘的加工方法，其特征在于，所述纤维为玻璃纤维或碳纤维。

9.根据权利要求3所述的汽车底盘的加工方法，其特征在于，所述浸润剂为环氧树脂和固化剂的混合溶液。

10.一种汽车底盘，其特征在于，采用权利要求1～9任意一项所述的汽车底盘的加工方法制得。

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