CN211851976U

CN211851976U - 一种轻量化铝合金尿素箱支架总成

Info

Publication number: CN211851976U
Application number: CN202020307584.8U
Authority: CN
Inventors: 杨辛; 林昌金; 杨潆奎
Original assignee: Shandong Fuzerui Metal Technology Co ltd
Current assignee: Shandong Fuzerui Metal Technology Co ltd
Priority date: 2020-03-13
Filing date: 2020-03-13
Publication date: 2020-11-03
Anticipated expiration: 2030-03-13

Abstract

本实用新型涉及轻量化铝合金尿素箱支架总成，其包括安装在车架体上的尿素箱体、以及安装在尿素箱体上的尿素泵组件；尿素箱体安装在框架体上，该框架体包括前框架支架、与前框架支架连接的后框架支架、以及设置在前框架支架前端的且用于安装尿素泵组件的泵体支架；前框架支架与后框架支架连接形成对应的侧框架体，在侧框架体之间下端设置有底板架，在侧框架体之间上端设置有防尘盖板，本实用新型设计合理、结构紧凑且使用方便。

Description

一种轻量化铝合金尿素箱支架总成

技术领域

本实用新型涉及轻量化铝合金尿素箱支架总成。

背景技术

目前，汽车排放污染物主要有碳氢化合物、氮氧化物、一氧化碳及微粒等，通常采用尿素作为催化剂，使用选择性催化还原技术（即SCR 技术）来净化发动机尾气中的污染物，因此汽车生产厂商需要设计尿素箱。伴随着排放标准的实施，汽车发动机后处理需求进一步提升，尿素箱等后处理设备的规格增大。例如，现阶段国Ⅴ排放标准重型商用车尿素箱容量规格 30L 左右，国Ⅵ排放标准实施后尿素箱规格需提升到 90L 左右。尿素箱容量规格的提高，对原有的产品结构提出更高的需求：其一，结构需要承载更高的载荷，其二，尿素箱总成质量增加导致整车整备质量增加，对尿素箱总成的轻量化要求更高。为满足这一具有挑战性需求，本发明开发了一种新型轻量化铝合金尿素箱支架总成。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题总的来说是提供一种轻量化、集成化程度高的、安装简易的轻量化铝合金尿素箱支架总成。本实用新型选用新型高强度铝合金材质，经过拓扑优化、结构设计、仿真验证、工艺可行性分析，最终以高真空压铸工艺生产的全新产品。

为解决上述问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种轻量化铝合金尿素箱支架总成，包括安装在车架体上的尿素箱体、以及安装在框架体上且与尿素箱体连接的尿素泵组件；

尿素箱体安装在框架体上，该框架体包括前框架支架、与前框架支架连接的后框架支架、以及设置在前框架支架前端的且用于安装尿素泵组件的泵体支架；

前框架支架与后框架支架连接形成对应的侧框架体，在侧框架体之间下端设置有底板架，在侧框架体之间上端设置有防尘盖板，在侧框架体中部上下端之间设置有中竖直立架，中竖直立架位于前框架支架与后框架支架之间；在侧框架体之间后侧上端连接有进口框架体，进口框架体下端与后框架支架上端连接，在进口框架体下端垂直设置有上倾斜支架，上倾斜支架穿过中竖直立架与前框架支架连接，在上倾斜支架与前框架支架连接处和底板架后框架支架连接处之间设置有穿过中竖直立架的下倾斜支架，在中竖直立架与上倾斜支架连接处设置有前上斜支架，该前上斜支架与前框架支架连接且与下倾斜支架平行。

作为上述技术方案的进一步改进：

前上斜支架通过连接弯头与前框架支架垂直连接，前上斜支架与连接弯头圆滑过渡连接。

在前框架支架与车架体通过法兰螺栓连接，在前框架支架和/或车架体上设置有用于插装法兰螺栓的钢套件；

钢套件包括中间管套、以及设置在中间管套两端的端定位套，在端定位套上设置有切槽平面；

在车架体上分布有八字槽孔；端定位套位于八字槽孔中且八字槽孔与切槽平面对应；

在车架体与前框架支架之间设置有减震垫。

在防尘盖板上设置有与尿素箱体上端连通的排液口，在进口框架体上分别设置有与尿素箱体上端连通的进液口与进气阀/排气阀。

中竖直立架、上倾斜支架、前上斜支架、和/或下倾斜支架均为抽壳设置，

在抽壳一侧壁上分布有连接工艺弧形凸起柱，在连接工艺弧形凸起柱与抽壳另一侧壁之间连接有八字形弧形弯板件；在上倾斜支架、前上斜支架、和/或下倾斜支架与中竖直立架连接处为连接过渡弧型部件。

尿素箱体与框架体为铝合金。本实用新型结构包含两个相互平行的框架支架，底板，尿素泵支架，上部连接板，上部防尘盖板。框架支架该结构由拓扑优化计算而来，在材料最节省的同时保证强度刚度，同时框架支架集成了尿素泵支架安装孔、上部连接板安装孔等安装孔。

在两个相互平行的框架支架确定后，尿素箱最大化地占用框架支架留下的空间，以增加尿素箱的容积。

两个相互平行的框架支架之间是尿素箱，容量规格为 90L，每侧通过五个螺栓与尿素箱锁紧。底板同样是铝合金压铸件，与前、后框架支架两边各使用三个螺栓连接。底板与尿素箱通过四个螺栓锁紧。尿素箱共通过十四个螺栓锁紧，安装可靠。

尿素泵支架通过四个螺栓与前、后框架支架连接，尿素泵等功能组件。两个上部连接板与前、后框架支架连接通过两个螺栓连接，起到加强作用。上部防尘盖板通过六个螺栓穿过两个上部连接板以及前、后框架支架上的两个支架连接。最后，将组装好的尿素箱总成通过四个 M14 螺栓与汽车纵梁车架连接。

本发明在结构设计阶段，主要难点在：为实现更高水平的轻量化以及最大程度的集成化设计，在初步设计阶段，将尿素箱本体安装孔、尿素泵支架安装孔、上部防尘盖板支架安装孔集成设计，在尿素箱前部、后部、底部空间区域定义为可变设计区域，以保证结构强度为目标下进行拓扑优化，寻找最优的材料分布。

拓扑优化得到的多个方案中，经结构设计、仿真验证、工艺可行性分析，在工艺制造可行性、轻量化、成本之间选择最佳方案，我们规划出四条传力路径，如下图。再通过形貌优化，规划出框架支架各部分加强筋的位置，最后再通过尺寸优化，优化框架支架的厚度分布，进一步提升轻量化水平。

本发明另一难点是使用的螺栓规格较大，四颗 M14 法兰螺栓与车架连接，螺栓拧紧力矩高达 200N • m，铝合金尿素箱支架在振动工况易发生应力松弛而影响结构的可靠性。为解决这一问题，在车架安装孔位置放入钢套，钢套两端有隆起的圆柱圆台，并在两侧设计切槽，用以提高抗扭转能力。

附图说明

图1是本实用新型安装的结构示意图。

图2是本实用新型的结构示意图。

图3是本实用新型改进的结构示意图。

图4是本实用新型优化原理的结构示意图。

图5是本实用新型钢管套的结构示意图。

其中：1、尿素箱体；2、尿素泵组件；3、车架体；4、前框架支架；5、后框架支架；6、泵体支架；7、底板架；8、钢套件；9、防尘盖板；10、中竖直立架；11、进口框架体；12、上倾斜支架；13、前上斜支架；14、连接弯头；15、下倾斜支架；16、八字形弧形弯板件；17、连接工艺弧形凸起柱；18、连接过渡弧型部件；19、进液口；20、进气阀/排气阀；21、减震垫；22、中间管套；23、端定位套；24、切槽平面；25、八字槽孔；26、排液口。

具体实施方式

如图1-5所示，本实施例的轻量化铝合金尿素箱支架总成，包括安装在车架体3上的尿素箱体1用于存放尿素、以及安装在框架体上且与尿素箱体1连接的尿素泵组件2用于将尿素进行供给；

尿素箱体1安装在框架体上从而实现固定支承，该框架体包括前框架支架4、与前框架支架4连接的后框架支架5、以及设置在前框架支架4前端的且用于安装尿素泵组件2的泵体支架6；作为框架的基本构成。

前框架支架4与后框架支架5连接形成对应的侧框架体，在侧框架体之间下端设置有底板架7，在侧框架体之间上端设置有防尘盖板9，在侧框架体中部上下端之间设置有中竖直立架10从而实现辅助纵向支撑，中竖直立架10位于前框架支架4与后框架支架5之间；在侧框架体之间后侧上端连接有进口框架体11，从而方便安装进口部件，根据重力原理，箱体底部的承受力大于顶部受力，进口框架体11下端与后框架支架5上端连接，在进口框架体11下端垂直设置有上倾斜支架12，从而实现牵拉受力，上倾斜支架12穿过中竖直立架10与前框架支架4连接，从而提高强度，在上倾斜支架12与前框架支架4连接处和底板架7后框架支架5连接处之间设置有穿过中竖直立架10的下倾斜支架15从而承受底部受力，在中竖直立架10与上倾斜支架12连接处设置有前上斜支架13，该前上斜支架13与前框架支架4连接且与下倾斜支架15平行。从而利用优化受力结构，实现对箱体合理支撑同时减轻框架重量与组件。

前上斜支架13通过连接弯头14与前框架支架4垂直连接，前上斜支架13与连接弯头14圆滑过渡连接。从而实现合理受力。

在前框架支架4与车架体3通过法兰螺栓连接，在前框架支架4和/或车架体3上设置有用于插装法兰螺栓的钢套件8；

钢套件8包括中间管套22、以及设置在中间管套22两端的端定位套23，在端定位套23上设置有切槽平面24；利用管套两端实现定位安装，使得螺栓均匀受力，其内孔与螺栓杆外侧壁优选为零间隙配合或轻间隙配合。

在车架体3上分布有八字槽孔25；端定位套23位于八字槽孔25中且八字槽孔25与切槽平面24对应；从而利用八字结构实现对中心距间隙的补偿，提高装配效率。

在车架体3与前框架支架4之间设置有减震垫21。

在防尘盖板9上设置有与尿素箱体1上端连通的排液口26，实现泵输出，在进口框架体11上分别设置有与尿素箱体1上端连通的进液口19与进气阀/排气阀20，可以增加外设空滤，通过进气阀保证泵抽取的时候，压强平衡，通过排气阀，当其在振动或高温时候，压强升高超值后，打开排出，安全可靠。

中竖直立架10、上倾斜支架12、前上斜支架13、和/或下倾斜支架15均为抽壳设置，减轻重量。

在抽壳一侧壁上分布有连接工艺弧形凸起柱17，在连接工艺弧形凸起柱17与抽壳另一侧壁之间连接有八字形弧形弯板件16；在上倾斜支架12、前上斜支架13、和/或下倾斜支架15与中竖直立架10连接处为连接过渡弧型部件18，从而提高支撑强度，避免应力集中。

尿素箱体1与框架体为铝合金，减轻重量。

本实用新型设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。

本实用新型充分描述是为了更加清楚的公开，而对于现有技术就不再一一例举。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述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；作为本领域技术人员对本实用新型的多个技术方案进行组合是显而易见的。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种轻量化铝合金尿素箱支架总成，其特征在于：包括安装在车架体（3）上的框架体、尿素箱体（1）、以及安装在框架体上且与尿素箱体（1）连接的尿素泵组件（2）；

尿素箱体（1）安装在框架体上，该框架体包括前框架支架（4）、与前框架支架（4）连接的后框架支架（5）、以及设置在前框架支架（4）前端的且用于安装尿素泵组件（2）的泵体支架（6）；

前框架支架（4）与后框架支架（5）连接形成对应的侧框架体，在侧框架体之间下端设置有底板架（7），在侧框架体之间上端设置有防尘盖板（9），在侧框架体中部上下端之间设置有中竖直立架（10），中竖直立架（10）位于前框架支架（4）与后框架支架（5）之间；在侧框架体之间后侧上端连接有进口框架体（11），进口框架体（11）下端与后框架支架（5）上端连接，在进口框架体（11）下端垂直设置有上倾斜支架（12），上倾斜支架（12）穿过中竖直立架（10）与前框架支架（4）连接，在上倾斜支架（12）与前框架支架（4）连接处和底板架（7）后框架支架（5）连接处之间设置有穿过中竖直立架（10）的下倾斜支架（15），在中竖直立架（10）与上倾斜支架（12）连接处设置有前上斜支架（13），该前上斜支架（13）与前框架支架（4）连接且与下倾斜支架（15）平行。

2.根据权利要求1所述的轻量化铝合金尿素箱支架总成，其特征在于: 前上斜支架（13）通过连接弯头（14）与前框架支架（4）垂直连接，前上斜支架（13）与连接弯头（14）圆滑过渡连接。

3.根据权利要求1所述的轻量化铝合金尿素箱支架总成，其特征在于: 在前框架支架（4）与车架体（3）通过法兰螺栓连接，在前框架支架（4）和/或车架体（3）上设置有用于插装法兰螺栓的钢套件（8）；

钢套件（8）包括中间管套（22）、以及设置在中间管套（22）两端的端定位套（23），在端定位套（23）上设置有切槽平面（24）；

在车架体（3）上分布有八字槽孔（25）；端定位套（23）位于八字槽孔（25）中且八字槽孔（25）与切槽平面（24）对应；

在车架体（3）与前框架支架（4）之间设置有减震垫（21）。

4.根据权利要求1所述的轻量化铝合金尿素箱支架总成，其特征在于:在防尘盖板（9）上设置有与尿素箱体（1）上端连通的排液口（26），在进口框架体（11）上分别设置有与尿素箱体（1）上端连通的进液口（19）与进气阀/排气阀（20）。

5.根据权利要求1所述的轻量化铝合金尿素箱支架总成，其特征在于: 中竖直立架（10）、上倾斜支架（12）、前上斜支架（13）、和/或下倾斜支架（15）均为抽壳设置，

在抽壳一侧壁上分布有连接工艺弧形凸起柱（17），在连接工艺弧形凸起柱（17）与抽壳另一侧壁之间连接有八字形弧形弯板件（16）；在上倾斜支架（12）、前上斜支架（13）、和/或下倾斜支架（15）与中竖直立架（10）连接处为连接过渡弧型部件（18）。

6.根据权利要求1所述的轻量化铝合金尿素箱支架总成，其特征在于: 尿素箱体（1）与框架体为铝合金。