CN214001825U - 车框式前副车架及包括其的新能源汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种车框式前副车架及包括其的新能源汽车，所述车框式前副车架包括前横梁、后横梁、左纵梁、右纵梁、两个前塔，所述左纵梁安装在所述前横梁的一端和所述后横梁的一端之间，所述右纵梁安装在所述前横梁的另一端和所述后横梁的另一端之间，形成框架结构；所述前塔分别安装在所述左纵梁和所述后横梁连接处，以及所述右纵梁和所述后横梁连接处；每一所述前塔包括前塔内片、前塔外片和连接板，所述前塔内片和所述前塔外片之间通过所述连接板连接呈笼式结构，且所述前塔的高度高于所述后横梁的高度。本实用新型车可以有效地协调平衡模态、碰撞和重量等方面的矛盾。

Description

车框式前副车架及包括其的新能源汽车

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车领域，特别涉及一种车框式前副车架及包括其的新能源汽车。

背景技术

目前，在新能源汽车领域中，国际主流品牌新能源电动车框式前副车架对一阶扭转自由模态要求达到97赫兹以上，但必须保证重量不超过整车设计目标。

图1为现有技术中带闭口断面U形管梁的框式前副车架。图2为现有技术中闭口断面U形管梁的结构示意图。

如图1和图2，针对上述国际要求，本领域技术人员采用了大U形椭圆断面管100作为主要部件设计出了一款框式前副车架200。然而，经过验证其一阶扭转振动模态与设计目标相比低了10％左右，无论如何优化断面(断面周长变化受冲压工艺限制难以较大幅度提高，因而断面形状变化也十分有限)、走向或材料厚度，都难以提高。

同时，为了满足碰撞需要，上述大U形椭圆断面管100在其前车身安装塔附近的加强作用还较大程度的削弱了碰撞性能。

由此可见，本领域技术人员需要有好的方法来平衡模态、碰撞和重量等方面的矛盾，以期克服上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中框式前副车架无法解决平衡模态、碰撞和重量等方面的矛盾的缺陷，提供一种车框式前副车架及包括其的新能源汽车。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种车框式前副车架，其特点在于，所述车框式前副车架包括前横梁、后横梁、左纵梁、右纵梁、两个前塔，所述左纵梁安装在所述前横梁的一端和所述后横梁的一端之间，所述右纵梁安装在所述前横梁的另一端和所述后横梁的另一端之间，形成框架结构；

所述前塔分别安装在所述左纵梁和所述后横梁连接处，以及所述右纵梁和所述后横梁连接处；

每一所述前塔包括前塔内片、前塔外片和连接板，所述前塔内片和所述前塔外片之间通过所述连接板连接呈笼式结构，且所述前塔的高度高于所述后横梁的高度。

根据本实用新型的一个实施例，所述前塔分别固定在所述左纵梁和所述右纵梁上，且与对应的所述后横梁的两端处接头部分连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述接头部分设置有多个前下摆臂安装孔，用于安装前下摆臂。

根据本实用新型的一个实施例，所述前塔上分别设置有多个第一安装孔，所述左纵梁和所述右纵梁上设置有多个第二安装孔，位于所述前塔安装处，所述前塔通过所述第一安装孔和所述第二安装孔安装碰撞装置。

根据本实用新型的一个实施例，所述左纵梁和所述右纵梁采用上下片焊接结构，且所述左纵梁和所述右纵梁的端部呈扁平结构。

根据本实用新型的一个实施例，所述左纵梁和所述右纵梁上还分别设置有中塔和后塔，所述中塔安装在所述左纵梁、所述右纵梁与所述前横梁的连接处，所述后塔安装在所述左纵梁、所述右纵梁的后端部。

根据本实用新型的一个实施例，所述扁平结构内安装有铝制件。

根据本实用新型的一个实施例，所述左纵梁和所述右纵梁呈弯曲型结构，所述弯曲型结构的凹口朝向外侧。

根据本实用新型的一个实施例，所述左纵梁和所述右纵梁的中间部断面的宽度为所述前横梁、所述后横梁的后端部的1.5倍至2倍。

本实用新型还提供了一种新能源汽车，其特点在于，所述新能源汽车包括如上所述的车框式前副车架。

本实用新型的积极进步效果在于：

本实用新型车框式前副车架及包括其的新能源汽车，在满足该前副车架需要连接前下摆臂、碰撞装置的情况下，将碰撞和模态两个方面的要求分开进行结构设计，将车身安装前塔结构来满足碰撞性能要求，将车架纵梁结构设计用来满足模态性能要求。所述车框式前副车架的结构可以有效地协调平衡模态、碰撞和重量等方面的矛盾。

附图说明

本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1为现有技术中带闭口断面U形管梁的框式前副车架。

图2为现有技术中闭口断面U形管梁的结构示意图。

图3为本实用新型车框式前副车架的结构示意图。

图4为本实用新型车框式前副车架简化后的衍架结构示意图。

图5为本实用新型车框式前副车架中左右纵梁和前后横梁的安装结构示意图。

图6为本实用新型车框式前副车架中前塔的安装示意图一。

图7为本实用新型车框式前副车架中前塔的安装示意图二。

图8为本实用新型车框式前副车架中前塔的爆炸图。

图9为本实用新型车框式前副车架中前塔与纵梁前端的安装示意图。

图10为本实用新型车框式前副车架中前塔的前塔外片的结构示意图。

图11为本实用新型车框式前副车架中前塔的连接板的结构示意图。

图12为本实用新型车框式前副车架的俯视图。

图13为图12沿B-B线剖开的剖视图。

图14为图12沿C-C线剖开的剖视图。

图15为图12沿D-D线剖开的剖视图。

图16为图12沿E-E线剖开的剖视图。

图17为本实用新型车框式前副车架中左纵梁的结构示意图。

图18为图17沿F-F线剖开的剖视图。

【附图标记】

U形椭圆断面管 100

框式前副车架 200

前横梁 10

后横梁 20

左纵梁 30

右纵梁 40

前塔 50

前塔内片 51

前塔外片 52

连接板 53

接头部分 21

前下摆臂安装孔 211

第一安装孔 54

第二安装孔 60

中塔 70

后塔 80

具体实施方式

为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

现在将详细参考附图描述本实用新型的实施例。现在将详细参考本实用新型的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。

此外，尽管本实用新型中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本实用新型说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。

此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本实用新型。

图3为本实用新型车框式前副车架的结构示意图。图4为本实用新型车框式前副车架简化后的衍架结构示意图。图5为本实用新型车框式前副车架中左右纵梁和前后横梁的安装结构示意图。图6为本实用新型车框式前副车架中前塔的安装示意图一。图7为本实用新型车框式前副车架中前塔的安装示意图二。图8为本实用新型车框式前副车架中前塔的爆炸图。图9为本实用新型车框式前副车架中前塔与纵梁前端的安装示意图。图10为本实用新型车框式前副车架中前塔的前塔外片的结构示意图。图11为本实用新型车框式前副车架中前塔的连接板的结构示意图。

如图3至图11所示，本实用新型公开了一种车框式前副车架，其包括前横梁10、后横梁20、左纵梁30、右纵梁40、两个前塔50，左纵梁30安装在前横梁10的一端和后横梁20的一端之间，右纵梁40安装在前横梁10的另一端和后横梁20的另一端之间，形成框架结构。前塔50分别安装在左纵梁30和后横梁20连接处，以及右纵梁40和后横梁连接处。每一前塔50包括前塔内片51、前塔外片52和连接板53，在前塔内片51和前塔外片52之间通过连接板53连接呈笼式结构，且前塔50的高度高于后横梁20的高度。

其中，前塔50分别固定在左纵梁30和右纵梁40上，且与对应的后横梁20的两端处接头部分21连接。在接头部分21设置有多个前下摆臂安装孔211，用于安装前下摆臂。

优选地，前塔50上分别设置有多个第一安装孔54，左纵梁30和右纵梁40上设置有多个第二安装孔60，位于前塔50安装处，前塔50通过第一安装孔54和第二安装孔60安装碰撞装置。

进一步地，左纵梁30和右纵梁40采用上下片焊接结构，且左纵梁30和右纵梁40的端部呈扁平结构。所述扁平结构内安装有铝制件。

优选地，在左纵梁30和右纵梁40上还分别设置有中塔70和后塔80，中塔70安装在左纵梁30、右纵梁40与前横梁10的连接处，后塔80安装在左纵梁30、右纵梁40的后端部。

图12为本实用新型车框式前副车架的俯视图。图13为图12沿B-B线剖开的剖视图。图14为图12沿C-C线剖开的剖视图。图15为图12沿D-D线剖开的剖视图。图16为图12沿E-E线剖开的剖视图。图17为本实用新型车框式前副车架中左纵梁的结构示意图。图18为图17沿F-F线剖开的剖视图。

如图12至图18所示，优选地，左纵梁30和右纵梁40呈弯曲型结构，所述弯曲型结构的凹口朝向外侧。左纵梁30和右纵梁40的中间部断面的宽度为前横梁10、后横梁20的后端部的1.5倍至2倍。

本实用新型还提供了一种新能源汽车，其包括如上所述的车框式前副车架。

根据上述结构描述，本实用新型车框式前副车架，针对世界一流品牌高等级电动轿车，行车速度高，前副车架的自由模态要求也较传统燃油车高。为了保持与同平台燃油车安装边界接口相同，必须对纵梁横梁的走向和断面进行力学和结构综合优化设计，以平衡重量、模态和刚度等需要之间的矛盾。根据该车架对应的总体布置，该车架前中安装塔相对车架总成的左右纵梁和前后横梁所在平面高出较多。

因此，在设计开发该产品时，本实用新型采取的方法是在满足该前副车架需要连接前下摆臂、碰撞装置(左右分别有两处：一处是前塔内外片及其连接板；另一处则是左右纵梁的前端部，如图8所示)将碰撞和模态两个方面的要求分开进行结构设计，将车身安装前塔结构设计主要用来进行碰撞性能要求设计，将该车架纵梁结构设计用来满足模态性能要求，同时采用了一下改进之处：

一、先将车身安装前塔设计得尽量能满足碰撞性能要求：结构上确保前、中塔身高不小于200毫米、组成塔身的内外片中外片(如图9所示)要相对软弱、连接板(如图10所示)也要容易变形。

二、采用钢板冲压焊接结构，其中纵梁为上下片焊接结构。纵梁的前端部与碰撞装置连接时呈现宽扁平结构，当较重的电动单元向下压迫纵梁后受到碰撞的纵梁前端易于向下变形(如图8所示)。

三、本实施例中前塔和中塔都比较高，尤其是前塔零件多(如图7所示，这些零件与结构主要用于连接前下摆臂和碰撞等功能机构)，将其简化为图4的桁架结构后可以看出：在发生自由扭转振动时，该框式前副车架绕对角线主惯性轴(接近左前塔和右后塔并略高于左右纵梁前后横梁所在平面)扭转时所形成的惯性矩中，前塔和中塔的质量分布所形成的占比较大。如果位于主惯性轴之下的左右纵梁腰部断面大且重量分布尽量多地接近上述对角线主惯性轴，则可以得到较小的惯性矩。

根据此原理进行如下分析推论：

第一、如图3所示，前副车架的俯视图中腰部断面接头相比如图1和图2所示的现有结构有较大断面尺寸和材料集中，以使其绕其几何中心的惯性轴包括X或Y轴或最大外形对角线等的质量相对集中、均布和对称，否则容易产生高次不解偶的惯性位移和惯性矩突变，从而降低振动频率即降低一阶扭转自由模态。通过测算显示，如图3所示的前副车架自身质量绕主惯性轴的扭矩无论是分解到X或Y或Z轴上都较如图1和图2所示结构逐一减小30％以上，这就必然导致扭转自由模态整体提升。

第二、如图12至18所示，在确保安装于边界间隙的前提下在靠近主惯性轴即中塔处使纵梁断面尽量变宽为两段约1.5倍。

第三、如图12所示，从俯视图上看，尽量使前后横梁分别接近前后车身安装中心连线，以使前后横梁的传力路径更容易接近上述车身安装中心连线并获得加大的一阶扭转模态。

第四、按以上设计后经过分析比较，如图3所示的框式前副车架的俯视图中腰部断面接头要有较大尺寸和材料集中，以使其绕其几何中心的惯性轴(接近框形前副车架外形矩形对角线)X或Y轴或最大外形对角线等的质量相对集中、均布和对称，不易产生高次不解偶的惯性位移和惯性矩突变，从而提高振动频率即提高一阶扭转自由模态(绕其主惯性轴三个方向力矩分别为1.474、2.604和3.945kgxm2)

然而，如图1所示，带有大U管框式前副车架自身质量绕主惯性轴的扭矩无论是分解到X或Y或Z轴上都有所不同程度增加(绕其主惯性轴三个方向力矩分别为1.932、3.216和4.99kgxm2。这必然导致扭转自由模态逐渐降低。

目前新能源车市场发展对该产品刚度性能需求发生了较大变化，本实用新型车框式前副车架结构设计的发明和运用切实可行，必然可在市场竞争中取得独特优势

综上所述，本实用新型车框式前副车架及包括其的新能源汽车，在满足该前副车架需要连接前下摆臂、碰撞装置的情况下，将碰撞和模态两个方面的要求分开进行结构设计，将车身安装前塔结构来满足碰撞性能要求，将车架纵梁结构设计用来满足模态性能要求。所述车框式前副车架的结构可以有效地协调平衡模态、碰撞和重量等方面的矛盾。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种车框式前副车架，其特征在于，所述车框式前副车架包括前横梁、后横梁、左纵梁、右纵梁、两个前塔，所述左纵梁安装在所述前横梁的一端和所述后横梁的一端之间，所述右纵梁安装在所述前横梁的另一端和所述后横梁的另一端之间，形成框架结构；

所述前塔分别安装在所述左纵梁和所述后横梁连接处，以及所述右纵梁和所述后横梁连接处；

每一所述前塔包括前塔内片、前塔外片和连接板，所述前塔内片和所述前塔外片之间通过所述连接板连接呈笼式结构，且所述前塔的高度高于所述后横梁的高度。

2.如权利要求1所述的车框式前副车架，其特征在于，所述前塔分别固定在所述左纵梁和所述右纵梁上，且与对应的所述后横梁的两端处接头部分连接。

3.如权利要求2所述的车框式前副车架，其特征在于，所述接头部分设置有多个前下摆臂安装孔，用于安装前下摆臂。

4.如权利要求2所述的车框式前副车架，其特征在于，所述前塔上分别设置有多个第一安装孔，所述左纵梁和所述右纵梁上设置有多个第二安装孔，位于所述前塔安装处，所述前塔通过所述第一安装孔和所述第二安装孔安装碰撞装置。

5.如权利要求1所述的车框式前副车架，其特征在于，所述左纵梁和所述右纵梁采用上下片焊接结构，且所述左纵梁和所述右纵梁的端部呈扁平结构。

6.如权利要求5所述的车框式前副车架，其特征在于，所述左纵梁和所述右纵梁上还分别设置有中塔和后塔，所述中塔安装在所述左纵梁、所述右纵梁与所述前横梁的连接处，所述后塔安装在所述左纵梁、所述右纵梁的后端部。

7.如权利要求5所述的车框式前副车架，其特征在于，所述扁平结构内安装有铝制件。

8.如权利要求1所述的车框式前副车架，其特征在于，所述左纵梁和所述右纵梁呈弯曲型结构，所述弯曲型结构的凹口朝向外侧。

9.如权利要求8所述的车框式前副车架，其特征在于，所述左纵梁和所述右纵梁的中间部断面的宽度为所述前横梁、所述后横梁的后端部的1.5倍至2倍。

10.一种新能源汽车，其特征在于，所述新能源汽车包括如权利要求1-9任意一项所述的车框式前副车架。

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