CN217892998U - 一种纯电动汽车铝合金后纵梁轮罩一体结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种纯电动汽车铝合金后纵梁轮罩一体结构，包括后纵梁和轮罩，所述后纵梁和轮罩为压铸铝合金一体结构，所述一体结构上设有轮罩外板匹配部、后地板后连接板匹配部、后纵梁后段匹配部、底盘空气弹簧匹配部、后地板匹配部、后地板横梁本体匹配部、底盘副车架安装座匹配部、前地板本体匹配部、门槛匹配部以及底盘减震器匹配部。后纵梁和轮罩为高压铸铝一体结构，代替传统多钢件焊接和铝合金结构，集成多个安装点于一体，实现模块化，有利于车身刚度的提升；其连接结构集成度高，连接简便，安装效率和安装精度高。

Description

一种纯电动汽车铝合金后纵梁轮罩一体结构

技术领域

本实用新型涉及纯电动汽车技术领域，尤其是涉及一种纯电动汽车铝合金后纵梁轮罩一体结构。

背景技术

随着新能源电动汽车的不断发展，为追求更高的续航里程，更轻质的材料应用、更简单实用的车身框架结构、零件集成化更高是汽车行业发展中必须面对现状，汽车车身的轻量化设计不仅是延长续航里程的有效措施，且能改善整车的操纵稳定性和乘坐舒适性。

汽车的结构件指的是汽车中的承载件或受力件，与汽车耐久和安全性能密切相关。在汽车车身中，现阶段车身的后轮罩及纵梁结构的主要形式是：后轮罩总成及纵梁总成分别单独由多个零件通过分装连接，然后再拼装一起连接而成，这种结构形式复杂、零件个数较多、连接方式复杂、实际生产中需要人工反复调试，效率非常低且装配精度很难控制一致，且复杂的连接方式容易造成，局部连接缺陷，易造成整个结构的结构强度不足；具体存在以下缺陷：

1、现阶段车身的后纵梁及后轮罩由多个钢板冲压件焊接而成，结构复杂、要实现与底盘及车身等结构的连接，必须配合相应的安装板、安装支座等零件，因此零件的数量增加，同时不利于整车轻量化需求，也不利于白车身扭转模态的提升；2、目前的后纵梁及后轮罩结构的主要材料是钢，这种材料密度较大，导致整个结构的重量较大，不利于轻量化设计；3、由多个钢板冲压件组成的后纵梁及后轮罩结构，需增加焊接工序，降低了尺寸安装精度，装配精度很难控制一致，且复杂的连接方式容易造成，局部连接缺陷，易造成整个结构的结构强度不足，还会增加车身缝隙，带来异响。

轻量化手段主要包括新材料和轻量化结构设计与新技术的应用。其中，新材料的应用是最为直接而高效的手段，目前铝合金在车身上应用较多。如中国专利CN112061243A公开的一种后轮罩及后纵梁一体化镁合金压铸结构，整体结构采用镁合金压铸结构，但其集成的连接结构较少，连接操作繁琐，局部结构强度不足。

实用新型内容

针对现有技术不足，本实用新型是提供一种纯电动汽车铝合金后纵梁轮罩一体结构，其集成度和结构强度高，连接简便。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：

该纯电动汽车铝合金后纵梁轮罩一体结构，包括后纵梁和轮罩，所述后纵梁和轮罩为压铸铝合金一体结构，所述一体结构上设有轮罩外板匹配部、后地板后连接板匹配部、后纵梁后段匹配部、底盘空气弹簧匹配部、后地板匹配部、后地板横梁本体匹配部、底盘副车架安装座匹配部、前地板本体匹配部、门槛匹配部以及底盘减震器匹配部。

进一步的：

所述一体结构上设有中地板本体匹配部和中地板横梁本体匹配部。

所述门槛匹配部包括门槛内板匹配部和门槛内板后部匹配部。

所述一体结构上设有空气悬架控制器安装孔、管路过孔、轮速传感器支架安装孔以及一组加强筋。

所述一体结构上设有后副车架安装孔、弹簧座安装孔、后减震器安装孔以及前副车架安装孔。

所述一体结构上设有空气弹簧防转销孔。

所述一组加强筋包括X向加强筋和Z向加强筋。

所述X向加强筋为交叉布置加强筋结构，Z向加强筋为“I”字型加强筋结构，所有加强筋结构均为内凹弧形结构。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

该纯电动汽车铝合金后纵梁轮罩一体结构设计合理，后纵梁和轮罩为高压铸铝一体结构，代替传统多钢件焊接和铝合金结构，集成多个安装点于一体，实现模块化，有利于车身刚度的提升；其连接结构集成度高，连接简便，安装效率和安装精度高。

附图说明

下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本实用新型一体结构周边匹配示意图。

图2为本实用新型一体结构等轴侧视示意图。

图3为本实用新型一体结构正视示意图。

图4为沿图3中A-A剖视示意图。

图5为沿图3中B-B剖视示意图。

图6为沿图3中C-C剖视示意图。

图7为沿图3中D-D剖视示意图。

图8为本实用新型一体结构仰视示意图。

图9为本实用新型汽车后部总成仰视示意图。

图10为本实用新型汽车后部总成等轴侧视示意图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1至图10所示，该纯电动汽车铝合金后纵梁轮罩一体结构，包括后纵梁和轮罩，后纵梁和轮罩为高真空压铸铝合金一体结构。

后纵梁及轮罩结构采用一体化高真空压铸铝结构，将整个后纵梁及轮罩多个零件集成为一个零件结构，连接方式简单方便、零件个数少、尺寸精度高、解决公差难以保证；减少了人工多次反复调试，且内部有加强特征设计无过多连接，整个结构刚度较好，强度较高。

后纵梁及轮罩结构的铝合金材料密度较钢小，密度是钢的1/3，有利于压铸成型，有利于减轻结构的重量，达到轻量化效果。汽车车身的轻量化设计不仅是延长续航里程的有效措施，且能改善整车的操纵稳定性和乘坐舒适性。吸能性能是钢的2倍，且较耐腐蚀；当选用高真空压铸铝制造车身结构件时，不仅可减轻车身质量，还能保证车身局部安装点的动刚度，满足NVH及安全性能要求，提高整车耐久性能。

本实用新型提供的汽车铝合金后纵梁轮罩一体结构是优化出来的，在后部的整体区域内，优先地满足边界布置的位置要求，并开设相应的安装点；在满足上述要求的前提下，确定出优化可行区域，通过拓扑优化分析，获得材料密度和筋的传递路径；根据分析结果，确定优化后结构的减薄区域和筋的适合大小。

空高压铸造铝合金后纵梁有一个较大的设计空间和设计自由度，可采用有效的结构设计来改善其耐久，NVH及碰撞性能，提高轻量化效果；另外，以高压铸造一体成形技术，代替传统多钢件焊接结构，集成多个安装点于一体，实现模块化，有利于车身刚度的提升；其具有重量轻、集成性高、连接方式简单、能提高工作效率，安装精度高，耐久、NVH及安全性能好等优点。

一体结构上设有轮罩外板匹配部1、后地板后连接板匹配部2、后纵梁后段匹配部3、底盘副车架安装座匹配部4、后地板后横梁本体匹配部5、底盘空气弹簧匹配部6、后地板匹配部7、后地板前横梁本体匹配部8、底盘副车架安装座匹配部9、后地板横梁本体匹配部10、中地板本体匹配部11、中地板横梁本体匹配部12、前地板本体匹配部13、门槛内板匹配部14、门槛内板后部匹配部 15以及底盘减震器匹配部16。

进一步的，一体结构上设有安装定位孔17、空气悬架控制器安装孔18、管路过孔19、铆接孔21、轮速传感器支架安装孔22、螺栓安装孔23以及一组加强筋20。

一组加强筋包括X向加强筋24和Z向加强筋25；X向加强筋为交叉布置加强筋结构，Z向加强筋为“I”字型加强筋结构26，所有加强筋结构均为内凹弧形结构，占用空间小。

进一步的，一体结构上还设有后副车架安装孔27、弹簧座安装孔28、后减震器安装孔29、前副车架安装孔30、定位孔31、空气弹簧防转销孔32以及顶针33。

本实用新型优选具体实例为：

该实用新型的具体结构主要包括如图1、图2、图3和图9所示：匹配部1～16 为对接连接结构，本实用新型的铸铝件与其他零件连接均采用冷连接，如自冲铆接、流钻螺钉21和螺栓连接23。

自冲铆接：该连接方法主要用于材料属性不同的及很难用焊接方法连接的材料可以进行铆焊；用自冲铆接方法对铝及高强度钢材料进行铆接，铆接牢靠性要比点焊好；铆接质量稳定，达到牢固一致的铆接效果；铆接过程清洁，比焊接消耗能量少得多；铆接过程比较容易进行自动化。通过铆钉穿透铆钉端板材之后，在铆模的作用下铆钉尾部的中空结构扩张刺入铆模端板材，产生咬边效果来实现连接。如图1的匹配部与其他冲压件采用自冲铆接连接。

流钻螺钉：该连接方法主要用于无法使用自冲铆接或铆钉连接，可用于封闭型腔结构，壁厚大或封闭腔体里，板件被加热，板件与螺钉接触好，连接强度大。螺钉可拆卸，回收方便，可使用公制螺栓进行返修，工作环境清洁，无火花，碎屑，几乎无噪声。流钻螺钉利用流钻螺钉的高速旋转使连接材料摩擦生热而塑性变形，同时将螺钉旋入材料实现螺纹连接，如图2有流钻螺钉过孔之间均采用流钻螺钉连接。

螺栓连接：该连接方法主要用于铆枪不可达的位置，采用螺栓连接，且接触面积增大，耐久性能提升。搭接边强度不够用螺栓连接。

加强筋：对于压铸件，随着壁厚的增加，铸件内部气孔、缩孔、缩松等缺陷会增加，设计加强筋时应尽量避免通过加厚来提升强度刚度，因此在进行铸件结构增强时优先考虑增设加强筋。后纵梁铸件加强筋设计主要依据以下原则: 首先，根据拓扑优化结果，在纵梁空腔区域布置合理加强筋，以传递载荷，随后根据各个安装点受力特点交叉布置“X”向加强筋24，“Z”向加强筋25，“I”字型筋26并呈一定角度的加强筋，如副车架安装点受力特点是三个方向的受力以“X”向加强筋24为主，后减和弹簧座安装点受力特点是Z向受力以“I”型加强筋为主，后减在轮罩中间以“Z”向加强筋提升刚度，加强筋的布置最终是提高纵梁强度和刚度；其次，为增加安装点区域强度，在安装点区域的根部做加强筋局部加强；最后，考虑轻量化，加强筋整体做成内凹弧形，以最大限度减少不必要的材料使用，壁厚根据功能需求有所不同，与钣金连接区域及上下功能面壁厚定义为3mm，非功能面壁厚为2.5mm，如轮罩非受力面。为利于轻量，结合拓扑优化材料密度分布结果，局部区域可分段确定壁厚，如副车架点区域。

顶针：顶针是把产品顶出来实现产品与模具的脱离。

通过材料选择、结构设计和性能分析，最终优化出一种高真空压铸铝后纵梁轮罩一体结构。相比传统钢制结构，一体铸造技术实现了后纵梁结构的模块化和轻量化，得到的后纵梁质量约17kg左右，比原件减轻26％。经CAE分析，后副车架安装点、弹簧座安装点及减震器安装点均满足疲劳要求，且安装点静刚度满足目标值，接附点等效动刚度大于目标值，安全也满足性能。

本实用新型纯电动汽车铝合金后纵梁轮罩一体结构设计合理，后纵梁和轮罩为高压铸铝一体结构，代替传统多钢件焊接和铝合金结构，集成多个安装点于一体，实现模块化，有利于车身刚度的提升；其连接结构集成度高，连接简便，安装效率和安装精度高。

上述仅为对本实用新型较佳的实施例说明，上述技术特征可以任意组合形成多个本实用新型的实施例方案。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种纯电动汽车铝合金后纵梁轮罩一体结构，包括后纵梁和轮罩，其特征在于：所述后纵梁和轮罩为压铸铝合金一体结构，所述一体结构上设有轮罩外板匹配部、后地板后连接板匹配部、后纵梁后段匹配部、底盘空气弹簧匹配部、后地板匹配部、后地板横梁本体匹配部、底盘副车架安装座匹配部、前地板本体匹配部、门槛匹配部以及底盘减震器匹配部。

2.如权利要求1所述纯电动汽车铝合金后纵梁轮罩一体结构，其特征在于：所述一体结构上设有中地板本体匹配部和中地板横梁本体匹配部。

3.如权利要求1所述纯电动汽车铝合金后纵梁轮罩一体结构，其特征在于：所述门槛匹配部包括门槛内板匹配部和门槛内板后部匹配部。

4.如权利要求1所述纯电动汽车铝合金后纵梁轮罩一体结构，其特征在于：所述一体结构上设有空气悬架控制器安装孔、管路过孔、轮速传感器支架安装孔以及一组加强筋。

5.如权利要求1所述纯电动汽车铝合金后纵梁轮罩一体结构，其特征在于：所述一体结构上设有后副车架安装孔、弹簧座安装孔、后减震器安装孔以及前副车架安装孔。

6.如权利要求1所述纯电动汽车铝合金后纵梁轮罩一体结构，其特征在于：所述一体结构上设有空气弹簧防转销孔。

7.如权利要求4所述纯电动汽车铝合金后纵梁轮罩一体结构，其特征在于：所述一组加强筋包括X向加强筋和Z向加强筋。

8.如权利要求7所述纯电动汽车铝合金后纵梁轮罩一体结构，其特征在于：所述X向加强筋为交叉布置加强筋结构，Z向加强筋为“I”字型加强筋结构，所有加强筋结构均为内凹弧形结构。

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