CN111605616A - 一种汽车前纵梁总成、汽车底盘结构以及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种汽车前纵梁总成、汽车底盘结构以及电动汽车，前纵梁总成包括前纵梁前段、前纵梁后段下部以及前纵梁后段上部；前纵梁后段下部和前纵梁后段上部通过搅拌摩擦焊工艺拼接形成前纵梁后段；前纵梁后段和前纵梁前段通过搅拌摩擦焊连接形成前纵梁总成；采用上述方案，能有效规避烧焊带来的材料性能下降和热应力集中等缺陷，使纵梁结构性能更稳定，有效提高纵梁强度；并且不会产生毒烟和毒气，能更好的保护操作者身体健康，减少环境污染；使得电动汽车的整体重量小、强度高，碰撞安全性能更优，有利于电动汽车轻量化，可有效延长电动汽车续航里程。

Description

一种汽车前纵梁总成、汽车底盘结构以及电动汽车

技术领域

本发明属于汽车技术领域，具体涉及一种汽车前纵梁总成、汽车底盘结构以及电动汽车。

背景技术

电动汽车作为一种新能源汽车，具有节能环保的优势；目前电动汽车受电池续航里程限制，对车身轻量化提出了较高要求。

当前市场上占比最大的电动车车身，其是由传统燃油车改制而来；车身前纵梁由钢板钣金成形，通过点焊工艺连接，零件多、模具投入大，同时车身的焊接钢板总成还需要电泳防腐，污染大，不利于环保要求；另外一部分新型电动车身采用铝合金材料，利用真空压铸工艺制成的前纵梁，真空压铸模模具费用高、压铸件重量大，零件质量控制成本高，不利于车身轻量化目标；并且真空压铸铝件的焊接性能差，导致前纵梁与周边搭接零件的连接方式不能只采用焊接工艺，无形的增加了制造工艺的复杂性和制造成本。

基于上述电动汽车制造过程中存在的技术问题，尚未有相关的解决方案；因此迫切需要寻求有效方案以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术中存在的不足之处，提出一种汽车前纵梁总成、汽车底盘结构以及电动汽车，旨在解决现有电动汽车制造过程中污染大、成本高、加工难度大的问题之一。

本发明提供一种汽车前纵梁总成，包括前纵梁前段、前纵梁后段下部以及前纵梁后段上部；前纵梁后段下部和前纵梁后段上部通过搅拌摩擦焊工艺拼接形成前纵梁后段；前纵梁后段和前纵梁前段通过搅拌摩擦焊连接形成前纵梁总成。

进一步地，前纵梁后段下部包括前纵梁后段外梁和前纵梁后段内加强梁；前纵梁后段外梁内套接前纵梁后段内加强梁，并且前纵梁后段外梁和前纵梁后段内加强梁的末端通过拉弯形成一体。

进一步地，前纵梁后段上部设置于前纵梁后段下部的顶部；前纵梁前段连接于前纵梁后段的一端部。

进一步地，前纵梁前段、前纵梁后段下部以及前纵梁后段上部均为铝合金挤压成型，再通过CNC加工而成。

进一步地，前纵梁前段由6082 T6牌号的铝合金材料通过挤压成型；前纵梁前段为中空结构，并且前纵梁前段的横截面为“目”字型。

进一步地，前纵梁后段上部由6082 T6牌号的铝合金材料通过挤压成型；前纵梁后段上部为中空结构，并且前纵梁后段上部的横截面为“口”字型。

进一步地，前纵梁后段外梁由6082 T6牌号的铝合金材料通过挤压成型；前纵梁后段外梁为中空结构，并且前纵梁后段外梁的横截面为“日”字型；前纵梁后段外梁底部设有安装卡槽。

进一步地，前纵梁后段内加强梁由6082 T6牌号的铝合金材料通过挤压成型；前纵梁后段内加强梁为中空结构，并且前纵梁后段内加强梁的横截面为“

”型。

相应地，本发明还提供一种汽车底盘结构，包括汽车前纵梁总成、前保横梁总成、前舱后横梁总成以及门槛梁总成，汽车前纵梁总成为上述所述的汽车前纵梁总成；汽车前纵梁总成对称连接于前保横梁总成两端，并且汽车前纵梁总成一端通过前纵梁前段与前保横梁总成固定连接，汽车前纵梁总成另一端通过前纵梁后段与前舱后横梁总成，前纵梁后段下部的拉弯部直接与前舱后横梁总成固定连接；前舱后横梁总成还与门槛梁总成固定连接；前舱后横梁总成与汽车前纵梁总成方向相互垂直。

相应地，本发明还提供一种电动汽车，包括汽车底盘结构，所述汽车底盘结构为上述所述的汽车底盘结构。

本发明提供的方案相比现有方案具有如下技术效果：

第一、本发明提供的方案，利用铝合金型材的挤压成型工艺，使得整车正常减重百分之三十以上，可有效降低成本；

第二、本发明提供的方案，利用两种铝型材采用搅拌摩擦焊工艺拼接而成的非等截面纵梁，既减轻零件重量又减少零件变形，提高了零件的焊接强度；

第三、本发明提供的方案，利用两个口字型型材套接叠加拉弯成型，有效提高纵梁根部的结构强度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

以下将结合附图对本发明作进一步说明：

图1 为本发明一种汽车前纵梁总成连接结构立体图；

图2 为本发明一种汽车前纵梁总成连接结构***图；

图3 为本发明一种汽车前纵梁总成连接结构主视图；

图4 为本发明汽车前纵梁后段下部总成结构示意图；

图5 为本发明汽车前纵梁后段下部总成***图；

图6 为本发明汽车前纵梁后段下部截面图一；

图7 为本发明汽车前纵梁后段下部截面图二；

图8 为本发明汽车前纵梁前段结构示意图；

图9 为本发明汽车前纵梁前段结构截面图；

图10 为本发明汽车前纵梁后段上部结构示意图；

图11 为本发明汽车前纵梁后段上部结构截面图；

图12 为本发明汽车前纵梁后段下部外加强梁结构示意图；

图13 为本发明汽车前纵梁后段下部外加强梁结构截面图；

图14 为本发明汽车前纵梁后段下部内加强梁结构示意图；

图15 为本发明汽车前纵梁后段下部内加强梁结构截面图；

图16 为本发明“

”型搅拌摩擦焊轨迹示意图；

图17 为本发明汽车前纵梁总成传力路径示意图。

图中：1、前纵梁前段；2、前纵梁后段下部；21、前纵梁后段外梁；211、腔体；22、前纵梁后段内加强梁；3、前纵梁后段上部；4、摩擦焊轨迹；10、前纵梁总成；20、前保横梁总成；30、前舱后横梁总成；40、门槛梁总成。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图 1至图16所示，本发明提供一种汽车前纵梁总成，可应用于现有电动汽车的底盘上；具体地，该前纵梁总成包括前纵梁前段1、前纵梁后段下部2以及前纵梁后段上部3；其中，前纵梁后段下部2和前纵梁后段上部3通过搅拌摩擦焊工艺拼接形成前纵梁后段，然后再将前纵梁后段和前纵梁前段1通过搅拌摩擦焊连接形成前纵梁总成；具体地，前纵梁后段上部3为直条形结构，且固定设置于前纵梁后段下部2的顶部；前纵梁前段1连接于前纵梁后段的一端部，从而形成汽车前纵梁总成结构；具体地，如图16所示，在整体连接结构上，前纵梁前段1、前纵梁后段下部2以及前纵梁后段上部3 采用的“

”型搅拌摩擦焊轨4进行连接；上述连接结构中，通过采用摩擦焊工艺可以避免MIG或CMT烧焊工艺带来的缺陷，有效提高纵梁的结构强度和尺寸精度；进一步地，前纵梁后段的上型材梁与下型材梁之间的焊接采用搅拌摩擦焊工艺，能有效规避烧焊带来的材料性能下降和热应力集中等缺陷，使纵梁结构性能更稳定，有效提高纵梁强度；并且搅拌摩擦焊不同于烧焊，不会产生毒烟和毒气，能更好的保护操作者身体健康，减少环境污染；同时，因为热变形引起的焊接变形少，故可省略板侧焊道的精整工艺，可减少焊接变形的校正工时；再者，搅拌摩擦焊采用的设备简单，工艺参数少且易于控制，焊缝没有凝固组织，不会产生与材料熔化相关的缺陷，焊接应力或变形也小，而且接头性能良好。

优选地，结合上述方案，如图 1至图16所示，前纵梁后段下部2包括前纵梁后段外梁21和前纵梁后段内加强梁22；其中，前纵梁后段外梁21内套接前纵梁后段内加强梁22，并且前纵梁后段外梁21和前纵梁后段内加强梁22的末端通过2D拉弯形成一体；具体地，前纵梁后段下部2由前纵梁后段外梁21和前纵梁后段内加强梁22先精密装配成总成，再采用2D拉弯工艺一起成型，2D滚弯精度达到±0.5mm，这样能够有效保证下部型材根部的强度和尺寸精度；同时，该前纵梁后段下部2成分为两层，在碰撞过程中受力可以沿两个个方向传递（见图17），在碰撞过程汇总能更好的对成员起到保护作用；前纵梁后段外梁21里面套接前纵梁后段内加强梁22，套接后一起采用2D拉弯技术，不使用任何焊接手段，能维持材料性能不发生变化，提高纵梁根部结构强度。

优选地，结合上述方案，如图 1至图16所示，前纵梁前段1、前纵梁后段下部2以及前纵梁后段上部3均为铝合金挤压成型，再通过CNC加工而成；本申请方案中，前纵梁前段1、前纵梁后段下部2以及前纵梁后段上部3采用本专利铝合金纵梁结构，可以减少零件重量，减少焊点，降低焊接工艺难度，增加关键受力点的结构强度；同时可避免铝合金压铸件固定投资大，产品受力不稳定的问题；由于采用铝合金纵梁结构，可以在传统钢板纵梁基础上减重百分之三十以上，降低和减少对环境的污染，且结构强度和碰撞性能不下降；进一步地，前纵梁前段1、前纵梁后段外梁21、前纵梁后段内加强梁22以及前纵梁后段上部3均采用高精度铝合金挤压成型再CNC加工而成；CNC加工通常是指计算机数字化控制精密机械加工，具体包括CNC加工车床、CNC加工铣床、CNC加工镗铣床等；采用CNC加工技术，能够大量减少工装数量，加工形状复杂的零件不需要复杂的工装，如要改变零件的形状和尺寸，只需要修改零件加工程序，适用于新产品研制和改型；同时加工质量稳定，加工精度高，重复精度高，适应飞行器的加工要求，可加工常规方法难于加工的复杂型面，甚至能加工一些无法观测的加工部位，能减少生产准备、机床调整和工序检验的时间，而且由于使用最佳切削量而减少了切削时间。

优选地，结合上述方案，如图 1至图16所示，本实施例中，前纵梁前段1是由6082T6牌号的铝合金材料通过挤压成型，再通过加工中心机加工而成，且其截面为“目”字形结构（如图9所示）；该6082 T6牌号的铝合金材料的屈服强度能够达到285Mpa，CNC的制造精度能够达到±0.3mm；进一步地，前纵梁前段1为中空结构，并且该前纵梁前段1的横截面为“目”字型，前纵梁前段1的截面到具备良好的力学特性，且内部形成有空腔，这样不但可以减轻重量，也能提高结构的刚性；上述汽车前纵梁总成能够应用于电动车上，在满足整车轻量化要求，能够提高电动车的续航里程，提高车身的碰撞性能和弯扭刚度。

优选地，结合上述方案，如图 1至图16所示，前纵梁后段上部3是由6082 T6牌号的铝合金材料通过挤压成型，再通过加工中心机加工而成，且其截面为“口”字形结构（如图11所示）；该6082 T6牌号的铝合金材料的屈服强度能够达到285Mpa，CNC的制造精度能够达到±0.3mm；进一步地，前纵梁后段上部3为中空结构，并且前纵梁后段上部3的横截面为“口”字型，前纵梁后段上部3的截面到具备良好的力学特性，且内部形成有空腔，这样不但可以减轻重量，也能提高结构的刚性；上述汽车前纵梁总成能够应用于电动车上，在满足整车轻量化要求，能够提高电动车的续航里程，提高车身的碰撞性能和弯扭刚度。

优选地，结合上述方案，如图 1至图16所示，前纵梁后段外梁21是由6082 T6牌号的铝合金材料通过挤压成型，再通过加工中心机加工而成，前纵梁后段外梁21的截面为“日”字形结构（如图13所示），并且前纵梁后段外梁21的底部带有安装卡槽；该6082 T6牌号的铝合金材料的屈服强度能够达到285Mpa，CNC的制造精度能够达到±0.3mm；进一步地，前纵梁后段外梁21为中空结构，并且前纵梁后段外梁21的横截面为“日”字型，前纵梁后段外梁21的截面到具备良好的力学特性，且其内部有空腔，这样不但减轻重量也能提高结构刚性；前纵梁后段外梁21底部设有安装卡槽，方向进行安装定位；上述汽车前纵梁总成能够应用于电动车上，在满足整车轻量化要求，能够提高电动车的续航里程，提高车身的碰撞性能和弯扭刚度。

优选地，结合上述方案，如图 1至图16所示，前纵梁后段内加强梁22由6082 T6牌号的铝合金材料通过挤压成型，再通过加工中心机加工而成，前纵梁后段内加强梁22截面为转九十度的“

”字形结构（如图15所示）；该6082 T6牌号的铝合金材料的屈服强度能够达到285Mpa，CNC的制造精度达到±0.3mm；前纵梁后段内加强梁22为中空结构，并且前纵梁后段内加强梁22的横截面为“

”型，前纵梁后段内加强梁22的截面到具备良好的力学特性，且其内部有空腔，这样设计不但减轻重量也能提高结构刚性；上述汽车前纵梁总成能够应用于电动车上，在满足整车轻量化要求，能够提高电动车的续航里程，提高车身的碰撞性能和弯扭刚度。

优选地，结合上述方案， 本申请汽车前纵梁总成采用的6082 T6牌号的铝合金材料具体为：6082属热处理可强化合金，具有良好的可成型性、可焊接性、可机械加工性；6082属热处理可强化合金，具有良好的可成型性、可焊接性、可机械加工性和耐腐蚀性，同时具有中等强度，在退火后仍能维持较好的操作性，主要用于机械结构方面，包括棒材、板材、管材和型材等；这种合金具有和6061合金相似但不完全相同的机械性能，并且6082-T6状态具有较高的机械特性。

相应地，结合上述方案，如图 1至图17所示，具体图17所示，本发明还提供一种汽车底盘结构，该汽车底盘结构可应用于现有电动汽车上；汽车底盘结构具体包括汽车前纵梁总成10、前保横梁总成20、前舱后横梁总成30以及门槛梁总成40；其中，汽车前纵梁总成10为上述所述的汽车前纵梁总成；进一步地，汽车前纵梁总成10对称连接于前保横梁总成20两端，并且汽车前纵梁总成10的一端通过前纵梁前段1与前保横梁总成20固定连接，汽车前纵梁总成10的另一端通过前纵梁后段与前舱后横梁总成30，同时前纵梁后段下部2的拉弯部直接与前舱后横梁总成30固定连接；前舱后横梁总成30还与门槛梁总成40固定连接，从而形成底盘结构；具体地，前舱后横梁总成30与汽车前纵梁总成10方向相互垂直，这样设计使得电动车在碰撞过程中受力可以沿两个方向F传递（见图17），在碰撞过程汇总能更好的对成员起到保护作用；同时本申请方案中的汽车前纵梁总成中的各个部件上下口字形型材连接采用搅拌摩擦焊工艺，搅拌摩擦焊工艺参数少且易于控制，焊缝没有凝固组织，焊接应力小，前纵梁在高速碰撞时候，受力可沿两个型材截面往车身传递，受力稳定性好，使得车身更具有安全性。

相应地，结合上述方案，如图 1至图17所示，本发明还提供一种电动汽车，包括汽车底盘结构，其中，所述汽车底盘结构为上述所述的汽车底盘结构；采用上述汽车底盘结构使得现有电动汽车的整体重量小、强度高，碰撞安全性能更优，有利于电动汽车轻量化，可有效延长电动汽车续航里程。

本发明提供的方案中，前纵梁总成各个单件采用高精度挤压的铝合金型材再经过CNC加工而成，6082 T6牌号的铝合金材料的屈服强度达到285Mpa，CNC制造精度达到±0.3mm，这样使得各个单件与单件连接可以采用搅拌摩擦焊工艺，整体重量小、强度高，碰撞安全性能更优，有利于电动汽车轻量化，可有效延长电动汽车续航里程。

本发明提供的方案相比现有方案具有如下技术效果：

第一、本发明提供的方案，利用铝合金型材的挤压成型工艺，使得整车正常减重百分之三十以上，可有效降低成本；

第二、本发明提供的方案，利用两种铝型材采用搅拌摩擦焊工艺拼接而成的非等截面纵梁，既减轻零件重量又减少零件变形，提高了零件的焊接强度；

第三、本发明提供的方案，利用两个口字型型材套接叠加拉弯成型，有效提高纵梁根部的结构强度。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述所述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种汽车前纵梁总成，其特征在于，包括前纵梁前段（1）、前纵梁后段下部（2）以及前纵梁后段上部（3）；所述前纵梁后段下部（2）和所述前纵梁后段上部（3）通过搅拌摩擦焊工艺拼接形成前纵梁后段；所述前纵梁后段和所述前纵梁前段（1）通过搅拌摩擦焊连接形成前纵梁总成。

2.根据权利要求1所述的汽车前纵梁总成，其特征在于，所述前纵梁后段下部（2）包括前纵梁后段外梁（21）和前纵梁后段内加强梁（22）；所述前纵梁后段外梁（21）内套接所述前纵梁后段内加强梁（22），并且所述前纵梁后段外梁（21）和所述前纵梁后段内加强梁（22）的末端通过拉弯形成一体。

3.根据权利要求1所述的汽车前纵梁总成，其特征在于，所述前纵梁后段上部（3）设置于所述前纵梁后段下部（2）的顶部；所述前纵梁前段（1）连接于所述前纵梁后段的一端部。

4.根据权利要求2所述的汽车前纵梁总成，其特征在于，所述前纵梁前段（1）、所述前纵梁后段下部（2）以及所述前纵梁后段上部（3）均为铝合金挤压成型，再通过CNC加工而成。

5.根据权利要求4所述的汽车前纵梁总成，其特征在于，所述前纵梁前段（1）由6082 T6牌号的铝合金材料通过挤压成型；所述前纵梁前段（1）为中空结构，并且所述前纵梁前段（1）的横截面为“目”字型。

6.根据权利要求4所述的汽车前纵梁总成，其特征在于，所述前纵梁后段上部（3）由6082 T6牌号的铝合金材料通过挤压成型；所述前纵梁后段上部（3）为中空结构，并且所述前纵梁后段上部的横截面为“口”字型。

7.根据权利要求4所述的汽车前纵梁总成，其特征在于，所述前纵梁后段外梁（21）由6082 T6牌号的铝合金材料通过挤压成型；所述前纵梁后段外梁（21）为中空结构，并且所述前纵梁后段外梁（21）的横截面为“日”字型；所述前纵梁后段外梁（21）底部设有安装卡槽。

8.根据权利要求4所述的汽车前纵梁总成，其特征在于，所述前纵梁后段内加强梁（22）由6082 T6牌号的铝合金材料通过挤压成型；所述前纵梁后段内加强梁（22）为中空结构，并且所述前纵梁后段内加强梁（22）的横截面为“

”型。

9.一种汽车底盘结构，包括汽车前纵梁总成（10）、前保横梁总成（20）、前舱后横梁总成（30）以及门槛梁总成（40），其特征在于，所述汽车前纵梁总成（10）为上述权利要求1至8任一项所述的汽车前纵梁总成；所述汽车前纵梁总成对称连接于所述前保横梁总成（20）两端，并且所述汽车前纵梁总成（10）一端通过前纵梁前段（1）与所述前保横梁总成（20）固定连接，所述汽车前纵梁总成（10）另一端通过前纵梁后段与所述前舱后横梁总成（30），所述前纵梁后段下部（2）的拉弯部直接与所述前舱后横梁总成（30）固定连接；所述前舱后横梁总成（30）还与所述门槛梁总成（40）固定连接；所述前舱后横梁总成（30）与所述汽车前纵梁总成（10）方向相互垂直。

10.一种电动汽车，包括汽车底盘结构，其特征在于，所述汽车底盘结构为上述权利要求9所述的汽车底盘结构。

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