宝马i3铝制底盘骨架:驱动模块的特征

兼具高刚性车身与碰撞吸收性能的合理骨架结构

2017/10/23

概要

 宝马的纯电动车i3的底盘骨架结构上安装动力单元、电池、底盘组件,称之为驱动模块。与行驶性能相关的系统和组件全都安装在该驱动模块上,是提供支撑作用的基础,在上方安装采用CFRP材料、被称为驾乘座舱模块的车厢部分。搭载电机、变速箱、逆变器等动力控制单元、以及后悬架的车辆后端采用铝压铸材料。车辆前端作为支撑前悬架、吸收来自前方撞击力的结构,结合采用铝挤出成型材料、铝压铸材料以及铝板材,并进行焊接。此外,还进一步采用铝管材加强筋,形成牢固的骨架结构。在连接前端和后端的车厢下方,即车辆中央部分的铝骨架上安放电池。

BMW i3のドライブモジュールとライフモジュール
宝马i3的驱动模块与驾乘座舱模块

 

 MarkLines在总部位于底特律的车辆标杆工程公司Munro的协助下制作本报告。Munro公司对宝马i3等各种车辆进行拆解调研,并将分析结果制作成报告。Munro公司提供的报告对所有零部件的重量、尺寸等详细参数和成本进行分析,需要了解详细情况的用户请点击下方垂询。



相关报告: 宝马i3拆解调研

电池系统 (2017年4月)
CFRP驾乘座舱模块 (2017年4月)



驱动模块的基本结构

ドライブモジュール:アルミニウム製シャシーフレーム
驱动模块:铝制底盘骨架

 车辆后端的后悬架连接部位与车辆前端的前滑柱罩分别采用铝压铸材料,由梯子形状的铝制横梁将其连接起来,形成铝制底盘骨架。总共约有160个铝制构成件,通过焊接连接在一起,焊接线的长度长达19米以上。前后端的铝压铸件都在宝马的兰茨胡特工厂通过模具铸造而成。通过采用铝压铸材料,相比钢板材料,能减少零部件个数,提高尺寸精确度。该铝制底盘骨架为黑色,采取的是电泳附着涂装法。

BMW i3のドライブモジュールとライフモジュール
驱动模块:铝制底盘骨架


安装动力单元与后悬架的后端结构

ドライブモジュール車両後部
ドライブモジュール車両後部
驱动模块 车辆后端

 驱动模块的车辆后端采取的结构是由2个巨大的铝压铸骨架从两侧支撑动力单元。此外,该骨架上安装了后悬架的各个连杆。

ドライブモジュール車両後部
ドライブモジュール車両後部

驱动模块 电机安装部位 资料:宝马

 在后排座后方的行李厢下方,电机和变速箱一体化的动力单元通过橡胶减振座绝缘体,安装在铝制骨架上。如果是带增程器的车型,则发电专用发动机与电机和变速箱一起,作为动力单元形成一体,通过橡胶减振座绝缘体安装在骨架上。

 

ドライブモジュール リヤサスペンション取り付け部 ドライブモジュール リヤサスペンション取り付け部
ドライブモジュール リヤサスペンション取り付け部
ドライブモジュール リヤサスペンション取り付け部
驱动模块 后悬架安装部位


多连杆后悬架

マルチリンクリヤサスペンション リヤショックアブソーバー リヤストラットアッパーマウント
多连杆后悬架 后减振器 后滑柱上减振盖

 后悬架的减振器与弹簧的上减振盖采用铝压铸材料。减振盖绝缘体的结构是将圆筒形橡胶衬套压入上减振盖内。

マルチリンクリヤサスペンション リヤショックアブソーバー リヤストラットアッパーマウント リヤストラットアッパーマウント
5根悬架连杆 (钢材)

 后方多连杆悬架的5个连杆全部采用钢材。未采用铝锻造材料的原因是连杆长度较短,轻量化效果不明显、以及考虑到连杆衬套变形时连杆的挠曲量。

マルチリンクリヤサスペンション リヤショックアブソーバー
驱动模块车辆后端  资料:宝马 车辆后端加强筋

 动力单元安装部位的后面,焊接铝挤出成型材料与铝板材的支撑板安装在两侧铝压铸材料的骨架上。动力单元安装部位的下面也安装了相同的下盖罩,这样一来,大幅提高了车身后端的刚性。

 

車両後部アンダーカバー 車両後部アンダーカバー
车辆后端下盖罩

 动力单元下面的下盖罩采取铝板夹着隔离垫片铆接在钢骨架上的结构。

 



前悬架、转向器的安装部分、以及吸收碰撞的前端结构

ドライブモジュール車両前部 ドライブモジュール車両前部
前端模块 车辆前端

 在车辆前端,前悬架和转向器安装在铝骨架上。基本骨架采用铝挤出成型材料,与铝压铸滑柱罩通过焊接相连接。

ライフモジュールとドライブモジュール結合ブラケット
ライフモジュールとドライブモジュール結合ブラケット
ライフモジュールとドライブモジュール結合ブラケット
ライフモジュールとドライブモジュール結合ブラケット
驾乘座舱模块与驱动模块的连接支架

 滑柱罩的上方通过螺钉与连接在CFRP驾乘座舱模块的前立柱部上的前悬置支架 (铝压铸材料) 相连接。粘合剂方面,采用结构粘合剂,如右下图所示的粘合面,当粘合部位从整车上剥离下来时,剥离的不是粘合剂,而是CFRP的表面,附着在支架上。右上图为安装在驾乘座舱模块上的状态,该状态下紧压着悬置支架,露出充分涂布的粘合剂。

 



车辆前端的碰撞吸收结构

车辆前端的碰撞吸收结构  资料:宝马

 发生前方碰撞时,驱动模块的铝制骨架的结构能吸收碰撞。直接连接前保险杠的前纵梁的横截面积最大,能承受的冲击力也最大。前纵梁上方是前格栅支撑加固件,下方是连接保险杠下端与悬架横梁的加固件,形成上下三层骨架结构。三层骨架结构吸收前方撞击力的同时,还能使能量传导至地板下的骨架,使车厢骨架—CFRP驾乘座舱模块的变形控制在最小程度。


驱动模块  资料: 宝马
前格栅支撑加固件
前保险杠加固件

 前保险杠加固件采用铝挤出成型材料,位于后方的相同高度的前纵梁也与铝挤出成型材料的纵梁伸出部分相连接。其上一层采用前格栅支撑加固件,后方则通过与纵梁平行的挤出成型材料横梁连接至滑柱罩。

 

车辆前端加固件

 左右前纵梁 (铝挤出成型材料) 的内侧采用呈X形的铝管材加固件,提高驱动模块前端的刚性。这是为了在发生碰撞时控制变形,但同时也用来保证提高操作稳定性所需的刚性。通过提高这部分的刚性,能提高转向操作的响应能力。

前悬架横梁

 悬架横梁的基本骨架为铝挤出成型材料,各零部件通过焊接相连接。与上层的前纵梁平行,发生碰撞时能吸收撞击力。

 



滑柱式前悬架

前滑柱 前转向节

 前悬架为滑柱式。转向节采用铝压铸材料,从滑柱安装处向下,连接至转向横拉杆安装处,拥有足够厚度,采取了能提高外倾刚度的形状。

横连杆 前滑柱上减振盖

 横连杆采用铝材时一般为锻造,但宝马i3采用的却是铝压铸件。滑柱上减振盖与后端采用的结构基本相同,通过弹簧钢板承受弹簧的负载,通过中央圆筒形橡胶衬套 (右图中央部分的反面) 承受减振器的负载。

 

 

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关键词:
拆解、Munro、宝马、i3、驱动模块、驾乘座舱模块、铝、悬架

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