CN210634383U - 一种新能源汽车轻量化动力总成悬置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新能源汽车轻量化动力总成悬置，包括尼龙支架、金属内芯、橡胶体、金属外管和金属环，所述金属环通过尼龙注塑与尼龙支架一体成型，所述金属内芯通过压装工装连接尼龙支架远离金属环的一端，所述橡胶体硫化连接金属内芯，所述金属外管硫化连接橡胶体，本实用新型提供的总成悬置，在保证悬置强度的基础上，降低了整个悬置的重量，优化了加工工序，降低了汽车整车重量。

Description

一种新能源汽车轻量化动力总成悬置

技术领域

本发明属于汽车零部件设计加工技术领域，具体涉及一种新能源汽车轻量化动力总成悬置。

背景技术

汽车动力总成的发动机是汽车的核心部分，其性能直接关系到汽车的安全和舒适等性能，汽车发动机悬置支架的主要作用是连接动力总成与车身，承载各工况下动力总成的重量，同时还要降低动力总成传递到车身的震动激励，不但对整车振动噪声有很大影响，而且对汽车安全性影响巨大。

目前人们对汽车各方面性能的要求越来越高，尤其体现在节能、环保、安全性能及乘车的舒适性，常规的悬置结构都是金属支架里面压装一个橡胶衬套，而这样的结构常常质量较重，金属支架表面需加防腐处理，进而会涉及到禁用物质要求，另一方面，金属支架很大程度上增加了整车的质量，增加了能耗的输出。

发明内容

本发明的目的是为了解决背景技术中所提出的问题，而提供一种减轻悬置重量、降低整车重量、节能减耗并能够保证整体强度的新能源汽车轻量化动力总成悬置。

本发明的目的是这样实现的：

一种新能源汽车轻量化动力总成悬置，包括尼龙支架、金属内芯、橡胶体、金属外管和金属环，所述金属环通过尼龙注塑与尼龙支架一体成型，所述金属内芯通过压装工装连接尼龙支架远离金属环的一端，所述橡胶体硫化连接金属内芯，所述金属外管硫化连接橡胶体。

进一步的，所述金属环通过螺栓连接电机，所述金属内芯通过螺栓连接副车架。

进一步的，所述金属环采用铝管。

进一步的，所述金属环设三个，所述三个金属环呈等腰三角形设置。

进一步的，所述金属内芯、橡胶体和金属外管通过硫化机硫化在一起，所述金属内芯、橡胶体、金属外管通过压装工装和尼龙支架压装装配。

进一步的，所述尼龙支架的工作温度范围为-40℃～120℃。

进一步的，所述金属环的外部设抗扭筋。

进一步的，所述金属环采用铸铝制成。

进一步的，所述金属环的扭矩k、应力N和弹性模量E满足

大于等于160小于等于1275，以提高金属环的抗转动能力。

进一步的，所述尼龙支架的阻尼系数满足：

其中，ξ为尼龙支架材料的阻尼比，M为尼龙支架质量，K为尼龙支架的动刚度。

进一步的，所述动力总成悬置的传递效率满足：

η=(1+FBλ^0.25)^1/2/[(1-λ²)³+FBλ^0.25]；

其中，λ表示汽车动力系统的激励频率与固有频率的比值，F表示悬置的最大扭转力。

进一步的，所述汽车动力系统的激励频率满足：

其中n为发动机的曲轴转速。

进一步的，所述增强尼龙为30%玻璃纤维增强尼龙，其弯曲强度Q1为125-145MPa，拉伸强度Q2为92-108MPa，缺口冲击强度Q3为4.6-5.8 KJ/m2；特别是增强尼龙的弯曲强度Q1和拉伸强度Q2之间满足Q1·Q2大于等于11650小于等于15650。

进一步的，为了提高尼龙支架的强度，以满足新能源汽车轻量化的要求，所述增强尼龙的弯曲强度Q1、拉伸强度Q2、缺口冲击强度Q3之间满足以下关系：

Q1/Q2=α·Q3^1/2；

其中，α为调节系数，取值范围为0.49-0.71。

进一步的，所述金属内芯、金属外管、金属环均采用铝合金制成，所述铝合金按质量百分比包括的成分和含量为：硅11.5-12.6％、铜0.01-0.09％、镁0.2-0.4％、硼0.02-0.05％、钛0.03-0.08％、锆0.03-0.08％、钒0.03-0.08％，余量为铝。

进一步的，所述铝合金中还包括铁0.15-0.19％、铽0.01-0.02％、镥0.01-0.02％、铈0.01-0.02％、铕0.01-0.03％。

进一步的，所述铝合金的布氏硬度Y为75-95，抗拉强度K1为243-310MPa，屈服强度K2为245-275MPa；优选的，所述铝合金的布氏硬度和抗拉强度K1满足Y=β·K1；其中，β为硬度系数，取值范围为0.25-0.39。

进一步的，为了使所述金属内芯、金属外管、金属环在满足动力总成轻量化的同时实现撞击强度满足保护车身和驾驶人员的安全，所述铝合金的布氏硬度、抗拉强度K1、屈服强度K2满足以下关系：

K1/K2=μ·Y^1/2；

其中，μ为关系因子，取值范围为0.10-0.14。

进一步的，为了提高新能源汽车的轻量化，并保证动力总成悬置的强度，所述铝合金的抗拉强度K1、屈服强度K2和增强尼龙的弯曲强度Q1、拉伸强度Q2、缺口冲击强度Q3之间满足以下关系：

K1/K2=π·ω·[Q1/(Q2·Q3)^1/2]；

其中，π为圆周率；ω为系数，取值范围为0.74-1.86。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明的新能源汽车轻量化动力总成悬置，尼龙支架和金属环通过尼龙注塑一体化成型，且金属环自身设计有抗扭结构，通过螺栓与电机连接，电机工作时可防止螺栓带动金属环转动。

2、本发明的新能源汽车轻量化动力总成悬置，将传统的金属支架改为尼龙支架，在保证悬置强度的基础上，既降低了悬置整体的质量，又能保证悬置本身的结构强度以及与外接部件之间的稳定连接，省去了机械加工工序，安装方便。

3、本发明的新能源汽车轻量化动力总成悬置，金属内芯、橡胶体和金属外管硫化在一起，通过螺栓连接在副车架上，电机工作时悬置主簧和起到减振、限位作用。

4、本发明的新能源汽车轻量化动力总成悬置，将悬置注塑内骨架的金属环用铝管代替钢，无需涂防锈油，减轻了悬置产品重量，具有节能减耗的效果。

5、本发明的新能源汽车轻量化动力总成悬置，优化后的支架的扭转、紧急制动和紧急转弯工况分散了局部的变形，提高了悬置的抵抗变形的能力，减小了与发动机产生共振的可能，以兼顾悬置刚度设计的平衡，满足隔振性能。

6、本发明的新能源汽车轻量化动力总成悬置，通过设置尼龙的类型、弯曲强度、拉伸强度、缺口冲击强度的范围及关系，以提高尼龙支架的整体强度，并保证动力总成的轻量化。

7、本发明的新能源汽车轻量化动力总成悬置，通过设置铝合金的硬度、抗拉强度的范围和关系，以保证金属内芯、金属外管、金属环的整体轻量化的实现，并保证强度和使用耐久度。

8、本发明的新能源汽车轻量化动力总成悬置，通过设置铝合金的抗拉强度K1、屈服强度K2和增强尼龙的弯曲强度Q1、拉伸强度Q2、缺口冲击强度Q3之间的关系，提高新能源汽车的轻量化，并保证动力总成悬置的强度。

附图说明

图1是本发明一种新能源汽车轻量化动力总成悬置爆炸结构示意图。

图2是本发明一种新能源汽车轻量化动力总成悬置结构示意图。

图3是本发明一种新能源汽车轻量化动力总成悬置剖视图。

图4是金属支架和尼龙支架三大工况的最大位移对比图。

图中：1、尼龙支架；2、金属内芯；3、橡胶体；4、金属外管；5、金属环。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，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

结合图1-3，一种新能源汽车轻量化动力总成悬置，包括尼龙支架1、金属内芯2、橡胶体3、金属外管4和金属环5，所述尼龙支架1和金属环5通过尼龙注塑一体化成型，所述金属内芯2、橡胶体3和金属外管4通过硫化机硫化在一起，然后通过压装工装和尼龙支架1压装装配。

所述金属环5通过螺栓和电机相连，所述金属内芯2通过螺栓和副车架相连，将整个悬置装配在车身上。所述尼龙支架1和金属环5通过尼龙注塑一体化成型，且所述金属环5自身设计有抗扭结构，通过螺栓与电机连接，电机工作时防止螺栓带动金属环5转动。

所述金属内芯2、橡胶体3和金属外管4硫化在一起，通过螺栓连接在副车架上，电机工作时悬置主簧可起到减振、限位作用。

所述尼龙支架在常温下的强度超过金属压铸零件，耐腐蚀性强，工作温度范围完全满足悬置（-40℃～120℃）的工作范围，结构阻尼超过金属支架，共振时振幅较小，并且重量较金属支架下降30%～50%，将金属支架改为尼龙支架，在保证悬置强度的基础上，降低了整个悬置的重量，优化了加工工序，安装方便。

实施例2

在实施例1的基础上，所述金属环5采用铝管，所述金属环5设三个，所述三个金属环5呈等腰三角形设置。

与传统钢骨架（20#）相比，本专利的技术方案具有以下性能特点和优势：

（1）在产品重量上：20#钢密度为7.85g/cm³，铸铝A380密度为2.71/g/cm³，20#重量为104g，A380重量为36g，三个骨架可减重204g。

（2）在产品机械性能上：20#机械性能：抗拉强度≥410Mpa，屈服强度≥245Mpa，断后伸长率≥25%；A380机械性能：抗拉强度≥205Mpa，屈服强度≥55.2Mpa，延伸率≥25%，铸铝材料(A380)可满足整车性能需求。

（3）铸铝材料在空气中不易被氧化，而20#材裸露部分需增涂防锈油,以确保骨架不被氧化生锈。

因此，铸铝管金属环可减轻悬置产品重量，降低汽车整车重量，具有节能减耗的效果，缩减生产工艺，无需涂防锈油。

实施例3

在实施例2的基础上，所述金属环的扭矩k、应力N和弹性模量E满足

大于等于160小于等于1275，以提高金属环的抗转动能力。

所述尼龙支架的阻尼系数满足：

其中，ξ为尼龙支架材料的阻尼比，M为尼龙支架质量，K为尼龙支架的动刚度。

所述动力总成悬置的传递效率满足：η=(1+FBλ^0.25)^1/2/[(1-λ²)³+FBλ^0.25]；其中，λ表示汽车动力系统的激励频率与固有频率的比值，F表示悬置的最大扭转力。

所述汽车动力系统的激励频率满足：

n为发动机的曲轴转速。

动力总成传递到支承的传递率与支承振动传递给动力总成的振幅比值是完全相等的，只有η＜1时才有隔振效果，且η越小，隔振效果越好，此时，

随着系统阻尼比的增大隔振效果越差，此时应减小阻尼比。

结合图4，优化后发动机支架三种工况的最大应力值都有明显的改善，扭转工况的最大应力值也有明显改善，重构的发动机尼龙支架有效的提高了其抗断裂的能力，支架的刚度也得到了有效的提高。

实施例4

一种新能源汽车轻量化动力总成悬置，包括尼龙支架1、金属内芯2、橡胶体3、金属外管4和金属环5，所述尼龙支架1和金属环5通过尼龙注塑一体化成型，所述金属内芯2、橡胶体3和金属外管4通过硫化机硫化在一起，然后通过压装工装和尼龙支架1压装装配。

所述金属环5通过螺栓和电机相连，所述金属内芯2通过螺栓和副车架相连，将整个悬置装配在车身上，所述尼龙支架1和金属环5通过尼龙注塑一体化成型，且所述金属环5自身设计有抗扭结构，通过螺栓与电机连接，电机工作时防止螺栓带动金属环5转动。

所述金属内芯2、橡胶体3和金属外管4硫化在一起，通过螺栓连接在副车架上，电机工作时悬置主簧可起到减振、限位作用。

所述尼龙支架在常温下的强度超过金属压铸零件，耐腐蚀性强，工作温度范围完全满足悬置（-40℃～120℃）的工作范围，结构阻尼超过金属支架，共振时振幅较小，并且重量较金属支架下降30%～50%，将金属支架改为尼龙支架，在保证悬置强度的基础上，降低了整个悬置的重量，优化了加工工序，安装方便。

所述增强尼龙为30%玻璃纤维增强尼龙，其弯曲强度Q1为125-145MPa，拉伸强度Q2为92-108MPa，缺口冲击强度Q3为4.6-5.8 KJ/m2；特别是增强尼龙的弯曲强度Q1和拉伸强度Q2之间满足Q1·Q2大于等于11650小于等于15650。

为了提高尼龙支架的强度，以满足新能源汽车轻量化的要求，所述增强尼龙的弯曲强度Q1、拉伸强度Q2、缺口冲击强度Q3之间满足以下关系：

Q1/Q2=α·Q3^1/2；

其中，α为调节系数，取值范围为0.49-0.71。

所述金属内芯、金属外管、金属环均采用铝合金制成，所述铝合金按质量百分比包括的成分和含量为：硅11.5-12.6％、铜0.01-0.09％、镁0.2-0.4％、硼0.02-0.05％、钛0.03-0.08％、锆0.03-0.08％、钒0.03-0.08％，余量为铝。

所述铝合金的布氏硬度Y为75-95，抗拉强度K1为243-310MPa，屈服强度K2为245-275MPa；优选的，所述铝合金的布氏硬度和抗拉强度K1满足Y=β·K1；其中，β为硬度系数，取值范围为0.25-0.39。

为了使所述金属内芯、金属外管、金属环在满足动力总成轻量化的同时实现撞击强度满足保护车身和驾驶人员的安全，所述铝合金的布氏硬度、抗拉强度K1、屈服强度K2满足以下关系：

K1/K2=μ·Y^1/2；

其中，μ为关系因子，取值范围为0.10-0.14。

实施例5

一种新能源汽车轻量化动力总成悬置，包括尼龙支架1、金属内芯2、橡胶体3、金属外管4和金属环5，所述尼龙支架1和金属环5通过尼龙注塑一体化成型，所述金属内芯2、橡胶体3和金属外管4通过硫化机硫化在一起，然后通过压装工装和尼龙支架1压装装配。

所述金属环5通过螺栓和电机相连，所述金属内芯2通过螺栓和副车架相连，将整个悬置装配在车身上，所述尼龙支架1和金属环5通过尼龙注塑一体化成型，且所述金属环5自身设计有抗扭结构，通过螺栓与电机连接，电机工作时防止螺栓带动金属环5转动。

所述金属内芯2、橡胶体3和金属外管4硫化在一起，通过螺栓连接在副车架上，电机工作时悬置主簧可起到减振、限位作用。

所述尼龙支架在常温下的强度超过金属压铸零件，耐腐蚀性强，工作温度范围完全满足悬置（-40℃～120℃）的工作范围，结构阻尼超过金属支架，共振时振幅较小，并且重量较金属支架下降30%～50%，将金属支架改为尼龙支架，在保证悬置强度的基础上，降低了整个悬置的重量，优化了加工工序，安装方便。

所述增强尼龙为30%玻璃纤维增强尼龙，其弯曲强度Q1为125-145MPa，拉伸强度Q2为92-108MPa，缺口冲击强度Q3为4.6-5.8 KJ/m2；特别是增强尼龙的弯曲强度Q1和拉伸强度Q2之间满足Q1·Q2大于等于11650小于等于15650。

为了提高尼龙支架的强度，以满足新能源汽车轻量化的要求，所述增强尼龙的弯曲强度Q1、拉伸强度Q2、缺口冲击强度Q3之间满足以下关系：

Q1/Q2=α·Q3^1/2；

其中，α为调节系数，取值范围为0.49-0.71。

所述金属内芯、金属外管、金属环均采用铝合金制成，所述铝合金按质量百分比包括的成分和含量为：硅11.5-12.6％、铜0.01-0.09％、镁0.2-0.4％、硼0.02-0.05％、钛0.03-0.08％、锆0.03-0.08％、钒0.03-0.08％、铁0.15-0.19％、铽0.01-0.02％、镥0.01-0.02％、铈0.01-0.02％、铕0.01-0.03％，余量为铝。

所述铝合金的布氏硬度Y为75-95，抗拉强度K1为243-310MPa，屈服强度K2为245-275MPa；优选的，所述铝合金的布氏硬度和抗拉强度K1满足Y=β·K1；其中，β为硬度系数，取值范围为0.25-0.39。

为了使所述金属内芯、金属外管、金属环在满足动力总成轻量化的同时实现撞击强度满足保护车身和驾驶人员的安全，所述铝合金的布氏硬度、抗拉强度K1、屈服强度K2满足以下关系：

K1/K2=μ·Y^1/2；

其中，μ为关系因子，取值范围为0.10-0.14。

为了提高新能源汽车的轻量化，并保证动力总成悬置的强度，所述铝合金的抗拉强度K1、屈服强度K2和增强尼龙的弯曲强度Q1、拉伸强度Q2、缺口冲击强度Q3之间满足以下关系：

K1/K2=π·ω·[Q1/(Q2·Q3)^1/2]；

其中，π为圆周率；ω为系数，取值范围为0.74-1.86。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的保护范围内所做的任何修改，等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种新能源汽车轻量化动力总成悬置，其特征在于：包括尼龙支架（1）、金属内芯（2）、橡胶体（3）、金属外管（4）和金属环（5），所述金属环（5）通过尼龙注塑与尼龙支架（1）一体成型，所述金属内芯（2）通过压装工装连接尼龙支架（1）远离金属环（5）的一端，所述橡胶体（3）硫化连接金属内芯（2），所述金属外管（4）硫化连接橡胶体（3）。

2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车轻量化动力总成悬置，其特征在于：所述金属环（5）通过螺栓连接电机，所述金属内芯（2）通过螺栓连接副车架。

3.根据权利要求1或2所述的一种新能源汽车轻量化动力总成悬置，其特征在于：所述金属环（5）采用铝管。

4.根据权利要求1所述的一种新能源汽车轻量化动力总成悬置，其特征在于：所述金属环（5）设三个，所述三个金属环（5）呈等腰三角形设置。

5.根据权利要求1所述的一种新能源汽车轻量化动力总成悬置，其特征在于：所述金属内芯（2）、橡胶体（3）和金属外管（4）通过硫化机硫化在一起，所述金属内芯（2）、橡胶体（3）、金属外管（4）通过压装工装和尼龙支架（1）压装装配。

6.根据权利要求1所述的一种新能源汽车轻量化动力总成悬置，其特征在于：所述尼龙支架（1）的工作温度范围为-40℃～120℃。

7.根据权利要求1所述的一种新能源汽车轻量化动力总成悬置，其特征在于：所述金属环采用铸铝制成，其外部设置有抗扭筋。

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