CN117302351B - 一种汽车一体化副车架及其成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车一体化副车架，涉及到汽车车架技术领域，包括副车架主体、车桥连接组件、悬挂连接组件、防撞梁结构以及翻边，所述车桥连接组件与悬挂连接组件均设置为两组对称结构，且两组车桥连接组件与悬挂连接组件分别设置于副车架主体的四角处。本发明还公开了一种汽车一体化副车架的成型方法，包括以下步骤：目标分析，模型设计，铸造成型以及检验。本发明通过副车架主体，副车架主体的外侧设置有车桥连接组件、悬挂连接组件以及防撞梁，副车架主体、车桥连接组件、悬挂连接组件以及防撞梁采用铝合金材料压铸加工的方式一体成型，一体成型的加工方式使得副车架具有更加的抗拉强度、屈服强度和延伸率，有效的提高了副车架的性能。

Description

一种汽车一体化副车架及其成型方法

技术领域

本发明涉及汽车车架技术领域，特别涉及一种汽车一体化副车架及其成型方法。

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。副车架并非完整的车架，只是支承前后车桥、悬挂的支架，使车桥、悬挂通过它再与正车架相连，习惯上称为副架。副架的作用是阻隔振动和噪声，减少其直接进入车厢，所以大多出现在豪华的轿车和越野车上，有些汽车还为引擎装上副架。传统的没有副车架的承载式车身，其悬挂是直接与车身钢板相连的。因此前后车桥的悬挂摇臂机构都为散件，并非总成。在副车架诞生以后，前后悬挂可以先组装在副车架上，构成一个车桥总成，然后再将这个总成一同安装到车身上。

在对副车架进行设计时，考虑副车架具有一定的承载，同时兼顾轻量化，所以提高副车架的强度和结构简单化是副车架设计的重要目的，在副车架的设计中，必须满足副车架对强度的要求，这就需要对副车架中的各个细节部分进行精细设计，让应力能够均匀地分布于副车架的整体，防止应力集中在副车架中的某一个或某一些点上，现有的汽车副车架在受到严重的碰撞时容易出现变形，其稳定性还不是很完善，副车架的底盘受力不均，容易出现侧向连接架出现弯曲的状态，影响汽车副车架的正常使用。

公开号为CN110843914A的一种汽车副车架，主要包括前横梁、后横梁和纵臂，后横梁的两端各连接一根纵臂，纵臂的前端与前横梁相连接，前横梁的两端和两根纵臂的后端均设有套管，前横梁的两端与纵臂之间均设有前束安装支架，纵臂上固定有前控制臂安装支架。本发明有益的效果是：本发明结构简单，加工方便，制造成本低，有利于提高副车架整体和局部刚度、强度和疲劳，实现轻量化设计。

上述技术方案通过设置前横梁、后横梁和纵臂组成副车架结构，虽然满足了轻量化的要求，但是，多结构之间需要进行焊接连接，对其整体结构强度产生了一定的影响，而且，其在受到撞击，副车架变形难以控制，对车辆的防护性能产生了一定的影响。

因此，发明一种汽车一体化副车架及其成型方法来解决上述问题很有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车一体化副车架及其成型方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种汽车一体化副车架，包括副车架主体、车桥连接组件、悬挂连接组件、防撞梁结构以及翻边，所述车桥连接组件与悬挂连接组件均设置为两组对称结构，且两组车桥连接组件与悬挂连接组件分别设置于副车架主体的四角处，所述防撞梁结构设置于副车架主体的一端，所述翻边设置于副车架主体、车桥连接组件、悬挂连接组件和防撞梁结构的底端；

所述副车架主体包括主梁，所述主梁设置为蝶形结构，所述主梁的两侧分别设置有连接座和延伸座；

所述车桥连接组件包括安装凸台，所述安装凸台设置于延伸座的一端；

所述悬挂连接组件包括安装板，所述安装板设置于连接座的一侧；

所述防撞梁结构包括横梁，所述横梁设置于主梁的一端，且横梁的两端分别设置于两个连接座的内侧，所述横梁设置为弧形结构。

优选的，所述主梁的上表面中部设置有第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽，所述第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽均设置有两组，且两组第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽呈对称设置，所述第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽的截面设置为阶梯结构，且第一凹槽的一端延伸至主梁的外侧。

优选的，所述第一凹槽设置为楔形结构，所述第二凹槽和第三凹槽均设置为梨形结构，且第二凹槽和第三凹槽的倾斜方向相反。

优选的，所述主梁的中部贯穿设置有减重槽，所述减重槽的两端分别延伸至第三凹槽的内部，且减重槽的两端均设置为“[”结构，所述第一凹槽的槽底设置有加强筋，所述加强筋设置为倾斜的抛物线结构，且加强筋朝着主梁的外侧倾斜。

优选的，所述主梁的一端设置有两个对称分布的形变槽，所述形变槽设置为弧形结构，所述形变槽的内侧顶端设置有月牙槽。

优选的，所述安装凸台上表面一端开设有圆形结构的安装凹槽，所述安装凹槽的一侧顶端开设有半圆形结构的延伸槽，所述安装凹槽的槽底中部贯穿设置有安装柱，所述安装柱的中部贯穿设置有安装孔，所述安装柱的顶端与安装凸台的下表面之间设置有环形结构的凸缘。

优选的，所述安装板设置为弧形结构，所述安装板的一端设置有弯折板，所述弯折板的顶端设置有稳定板，且稳定板的一端与安装板的上表面相贴合，所述弯折板的中部贯穿设置有安装通孔，且安装通孔的槽口处设置有圆形槽，所述稳定板的中部贯穿设置有适配槽，所述适配槽的一侧贯穿设置有通槽，且通槽的一端延伸至稳定板的外侧，所述通槽的两侧内壁顶端均设置有倾斜面。

优选的，所述横梁的外侧中部贯穿设置有多个条形结构的形变孔，所述形变孔的两端均贯穿设置有圆形孔。

优选的，所述主梁、安装凸台、安装板以及横梁的底端均设有翻边。

一种汽车一体化副车架的成型方法，包括以下步骤：

步骤一、目标分析，根据汽车车身在不同车速下的受力情况，对副车架的受力载荷进行分析获得数据；

步骤二、模型设计，根据步骤一中分析获得的数据，确定副车架上各区域的冲压、弯折幅度数据，以获得副车架三维结构模型；

步骤三、铸造成型，根据步骤二中获得的三维结构模型，经铸造型壳结构设计、浇注系统设计、铸造工艺参数确定、金属液浇注、冷却成型，获得副车架的胚料，而后根据三维结构模型，对胚料进行冲压、弯折、打磨加工，完成副车架的加工；

步骤四、检验，对加工完成后的副车架进行受力检验，以保证其质量。

本发明的技术效果和优点：

1、本发明通过副车架主体，副车架主体的外侧设置有车桥连接组件、悬挂连接组件以及防撞梁，副车架主体、车桥连接组件、悬挂连接组件以及防撞梁采用铝合金材料压铸加工的方式一体成型，一体成型的加工方式使得副车架具有更加的抗拉强度、屈服强度和延伸率，有效的提高了副车架的性能；

2、本发明通过设置副车架主体，副车架主体包括主梁，主梁的上方设置有第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽，第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽均通过冲压的方式进行加工，第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽的设置使得主梁在多个方向上的承载性能得到提升，且冲压加工的方式加工过程简单，有利于提高副车架整体和局部刚度、强度和疲劳，实现轻量化设计；

3、本发明通过设置车桥连接组件和悬挂连接组件，车桥连接组件和悬挂连接组件可以通过冲压和弯折的方式进行加工，其可以分别实现副车架与车桥、悬挂之间的螺栓连接，在保证了副车架整体结构强度的同时，避免了使用焊接螺座影响副车架结构强度的情况发生，通过设置防撞梁结构，防撞梁结构的设置使得副车架在受到高强度撞击时可以发生方向确定的形变，以保证汽车的安全性能。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的整体结构俯视示意图。

图3为本发明的整体结构仰视示意图。

图4为本发明的整体结构侧面示意图。

图5为本发明的主梁结构剖视示意图。

图6为本发明的车桥连接组件结构示意图。

图7为本发明的车桥连接组件结构仰视示意图。

图8为本发明的悬挂连接组件结构示意图。

图9为本发明的悬挂连接组件结构侧面示意图。

图中：1、副车架主体；2、车桥连接组件；3、悬挂连接组件；4、防撞梁结构；5、翻边；101、主梁；102、连接座；103、延伸座；104、第一凹槽；105、第二凹槽；106、第三凹槽；107、减重槽；108、加强筋；109、形变槽；110、月牙槽；201、安装凸台；202、安装凹槽；203、延伸槽；204、安装柱；205、安装孔；206、凸缘；301、安装板；302、弯折板；303、稳定板；304、安装通孔；305、圆形槽；306、适配槽；307、通槽；308、倾斜面；401、横梁；402、形变孔；403、圆形孔。

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。

本发明提供了如图1至图9所示的一种汽车一体化副车架及其成型方法，包括副车架主体1、车桥连接组件2、悬挂连接组件3、防撞梁结构4以及翻边5，车桥连接组件2与悬挂连接组件3均设置为两组对称结构，且两组车桥连接组件2与悬挂连接组件3分别设置于副车架主体1的四角处，防撞梁结构4设置于副车架主体1的一端，翻边5设置于副车架主体1、车桥连接组件2、悬挂连接组件3和防撞梁结构4的底端。

副车架主体1包括主梁101，主梁101设置为蝶形结构，主梁101的两侧分别设置有连接座102和延伸座103。

具体的，主梁101的上表面中部设置有第一凹槽104、第二凹槽105和第三凹槽106，第一凹槽104、第二凹槽105和第三凹槽106均设置有两组，且两组第一凹槽104、第二凹槽105和第三凹槽106呈对称设置，第一凹槽104、第二凹槽105和第三凹槽106的截面设置为阶梯结构，且第一凹槽104的一端延伸至主梁101的外侧，阶梯结构的设置使得第一凹槽104、第二凹槽105和第三凹槽106可以依次冲压，且冲压深度逐渐提高，从而保证了加工的连贯性。

更为具体的，第一凹槽104设置为楔形结构，楔形结构的设计在实现了第一凹槽104由内向外逐渐扩张，当主梁101受到撞击时，其可以沿着第一凹槽104发生形变，因此第一凹槽104可以起到引导形变的作用，第二凹槽105和第三凹槽106均设置为梨形结构，且第二凹槽105和第三凹槽106的倾斜方向相反，梨形结构的设置使得第二凹槽105和第三凹槽106在单个方向上的承载性能得到提升，而倾斜方向相反的设计使得第二凹槽105和第三凹槽106可以实现对主梁101整体结构的提升。

并且，主梁101的中部贯穿设置有减重槽107，减重槽107的两端分别延伸至第三凹槽106的内部，且减重槽107的两端均设置为“[”结构，减重槽107将两个第三凹槽106连通，其边缘的“[”结构设置，两个第三凹槽106之间的横向承载性能得到提升，从而在实现了对主梁101减重的同时保证了其结构强度。

而且，第一凹槽104的槽底设置有加强筋108，加强筋108设置为倾斜的抛物线结构，且加强筋108朝着主梁101的外侧倾斜，加强筋108的设置可以提升第一凹槽104纵向承载能力。

同时，主梁101的一端设置有两个对称分布的形变槽109，形变槽109设置为弧形结构，形变槽109的内侧顶端设置有月牙槽110，月牙槽110的设置使得形变槽109可以发生向外向内的形变，以控制主梁101的形变范围。

车桥连接组件2包括安装凸台201，安装凸台201设置于延伸座103的一端。

具体的，安装凸台201上表面一端开设有圆形结构的安装凹槽202，安装凹槽202的一侧顶端开设有半圆形结构的延伸槽203，安装凹槽202的槽底中部贯穿设置有安装柱204，安装柱204的中部贯穿设置有安装孔205，安装柱204的顶端与安装凸台201的下表面之间设置有环形结构的凸缘206，凸缘206的设置可以提升安装柱204的结构强度，而安装柱204由安装凹槽202的槽底冲压生成，其可以保证螺栓与安装凸台201之间的连接强度。

悬挂连接组件3包括安装板301，安装板301设置于连接座102的一侧；

具体的，安装板301设置为弧形结构，安装板301的一端设置有弯折板302，弯折板302的顶端设置有稳定板303，且稳定板303的一端与安装板301的上表面相贴合，稳定板30、弯折板302与安装板301可以组成三角形结构，其可以保证安装板301与弯折板302的结构强度，且三角形结构中的弯折板302与稳定板303均可以通过弯折进行加工，加工方式简单。

更为具体的，弯折板302的中部贯穿设置有安装通孔304，且安装通孔304的槽口处设置有圆形槽305，稳定板303的中部贯穿设置有适配槽306，适配槽306的设置方便了对穿过安装通孔304内的螺栓进行操作，适配槽306的一侧贯穿设置有通槽307，且通槽307的一端延伸至稳定板303的外侧，通槽307的两侧内壁顶端均设置有倾斜面308，倾斜面308可以通过通槽307边缘进行加工，其可以提升稳定板303的结构强度。

防撞梁结构4包括横梁401，横梁401设置于主梁101的一端，且横梁401的两端分别设置于两个连接座102的内侧，横梁401设置为弧形结构，弧形结构的设置使得横梁401在受到高强度撞击时可以发生形变，以减少缓冲对车辆造成的损伤。

具体的，横梁401的外侧中部贯穿设置有多个条形结构的形变孔402，形变孔402条形结构的设置使得横梁401的可以由外向内的发生形变，以保证其在受到高强度撞击时可以发生范围可控的形变，以减少缓冲对车辆造成的损伤。

更为具体的，形变孔402的两端均贯穿设置有圆形孔403，圆形孔403可以起到对形变孔402的扩展，在保证了形变孔402形变引导作用的同时降低了横梁401的重量，以实现减重作用。

并且，主梁101、安装凸台201、安装板301以及横梁401的底端均设有翻边5，翻边5可以通过冲压的方式加工，翻边5的设置可以对副车架整体结构边缘起到一定的防护作用，同时也可以一定程度的提升副车架的结构强度。

综上所述，本装置在使用时，通过车桥连接组件2可以实现副车架主体1与车桥之间的螺栓连接，通过悬挂连接组件3可以实现副车架主体1与悬挂之间的螺栓连接，在使用过程中，副车架主体1可以实现车桥与悬挂之间的连接与受力传递作用，同时，当汽车受到高强度撞击时，防撞梁结构4的设计使得副车架主体1前端的抗冲击性能得到提升，当撞击超过副车架主体1的承受范围时，副车架主体1可以沿着防撞梁结构4发生形变，其形变范围可控，以保证汽车整体的结构强度。

本发明还提供了一种汽车一体化副车架的成型方法，包括以下步骤：

步骤一、目标分析，根据汽车车身在不同车速下的受力情况，对副车架的受力载荷进行分析获得数据；

步骤二、模型设计，根据步骤一中分析获得的数据，确定副车架上各区域的冲压、弯折幅度数据，以获得副车架三维结构模型；

步骤三、铸造成型，根据步骤二中获得的三维结构模型，经铸造型壳结构设计、浇注系统设计、铸造工艺参数确定、金属液浇注、冷却成型，获得副车架的胚料，而后根据三维结构模型，对胚料进行冲压、弯折、打磨加工，完成副车架的加工；

步骤四、检验，对加工完成后的副车架进行受力检验，以保证其质量。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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。

Claims (6)

1.一种汽车一体化副车架，其特征在于，包括副车架主体（1）、车桥连接组件（2）、悬挂连接组件（3）、防撞梁结构（4）以及翻边（5），所述车桥连接组件（2）与悬挂连接组件（3）均设置为两组对称结构，且两组车桥连接组件（2）与悬挂连接组件（3）分别设置于副车架主体（1）的四角处，所述防撞梁结构（4）设置于副车架主体（1）的一端，所述翻边（5）设置于副车架主体（1）、车桥连接组件（2）、悬挂连接组件（3）和防撞梁结构（4）的底端；

所述副车架主体（1）包括主梁（101），所述主梁（101）设置为蝶形结构，所述主梁（101）的两侧分别设置有连接座（102）和延伸座（103）；

所述车桥连接组件（2）包括安装凸台（201），所述安装凸台（201）设置于延伸座（103）的一端；

所述悬挂连接组件（3）包括安装板（301），所述安装板（301）设置于连接座（102）的一侧；

所述防撞梁结构（4）包括横梁（401），所述横梁（401）设置于主梁（101）的一端，且横梁（401）的两端分别设置于两个连接座（102）的内侧，所述横梁（401）设置为弧形结构；

所述主梁（101）的上表面中部设置有第一凹槽（104）、第二凹槽（105）和第三凹槽（106），所述第一凹槽（104）、第二凹槽（105）和第三凹槽（106）均设置有两组，且两组第一凹槽（104）、第二凹槽（105）和第三凹槽（106）呈对称设置，所述第一凹槽（104）、第二凹槽（105）和第三凹槽（106）的截面设置为阶梯结构，且第一凹槽（104）的一端延伸至主梁（101）的外侧；

所述第一凹槽（104）设置为楔形结构，所述第二凹槽（105）和第三凹槽（106）均设置为梨形结构，且第二凹槽（105）和第三凹槽（106）的倾斜方向相反；

所述主梁（101）的中部贯穿设置有减重槽（107），所述减重槽（107）的两端分别延伸至第三凹槽（106）的内部，且减重槽（107）的两端均设置为“[”结构，所述第一凹槽（104）的槽底设置有加强筋（108），所述加强筋（108）设置为倾斜的抛物线结构，且加强筋（108）朝着主梁（101）的外侧倾斜；

所述主梁（101）的一端设置有两个对称分布的形变槽（109），所述形变槽（109）设置为弧形结构，所述形变槽（109）的内侧顶端设置有月牙槽（110）。

2.根据权利要求1所述的一种汽车一体化副车架，其特征在于：所述安装凸台（201）上表面一端开设有圆形结构的安装凹槽（202），所述安装凹槽（202）的一侧顶端开设有半圆形结构的延伸槽（203），所述安装凹槽（202）的槽底中部贯穿设置有安装柱（204），所述安装柱（204）的中部贯穿设置有安装孔（205），所述安装柱（204）的顶端与安装凸台（201）的下表面之间设置有环形结构的凸缘（206）。

3.根据权利要求1所述的一种汽车一体化副车架，其特征在于：所述安装板（301）设置为弧形结构，所述安装板（301）的一端设置有弯折板（302），所述弯折板（302）的顶端设置有稳定板（303），且稳定板（303）的一端与安装板（301）的上表面相贴合，所述弯折板（302）的中部贯穿设置有安装通孔（304），且安装通孔（304）的槽口处设置有圆形槽（305），所述稳定板（303）的中部贯穿设置有适配槽（306），所述适配槽（306）的一侧贯穿设置有通槽（307），且通槽（307）的一端延伸至稳定板（303）的外侧，所述通槽（307）的两侧内壁顶端均设置有倾斜面（308）。

4.根据权利要求1所述的一种汽车一体化副车架，其特征在于：所述横梁（401）的外侧中部贯穿设置有多个条形结构的形变孔（402），所述形变孔（402）的两端均贯穿设置有圆形孔（403）。

5.根据权利要求1所述的一种汽车一体化副车架，其特征在于：所述主梁（101）、安装凸台（201）、安装板（301）以及横梁（401）的底端均设有翻边（5）。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种汽车一体化副车架的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、目标分析，根据汽车车身在不同车速下的受力情况，对副车架的受力载荷进行分析获得数据；

步骤二、模型设计，根据步骤一中分析获得的数据，确定副车架上各区域的冲压、弯折幅度数据，以获得副车架三维结构模型；

步骤三、铸造成型，根据步骤二中获得的三维结构模型，经铸造型壳结构设计、铸造工艺参数确定、压铸加工，获得副车架的胚料，而后根据三维结构模型，对胚料进行冲压、弯折、打磨加工，完成副车架的加工；

步骤四、检验，对加工完成后的副车架进行受力检验，以保证其质量。