CN102815338A - 一种轻量化全承载式客车车体骨架结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轻量化全承载式客车车体骨架结构，包括顶盖骨架、前围骨架、后围骨架、侧围骨架和底架，其车体骨架结构整体采用铝合金材料焊接连接而成。在保证车体整体强度不低于传统钢制车体骨架的同时，极大地降低了车体骨架的重量，使整车能耗降低，且因为全铝材质，故该车体骨架使用寿命得到延长。

Description

一种轻量化全承载式客车车体骨架结构

技术领域

本发明涉及汽车制造领域，具体来说，涉及一种采用铝合金材料制造成的全承载式公交客车车体骨架结构。

背景技术

客车车体骨架由底架、四围骨架及顶盖骨架六大片骨架构成，根据车身承受载荷程度的不同，可以分为非承载式、半承载式和全承载式三种车体骨架结构。其中，非承载式，是指汽车有底盘车架，车身置于底盘车架之上，用弹性元件联接，主要靠底盘车架承重，车身不参与受力。半承载式，是指汽车车身底架和底盘车架合为一体，通过在底盘车架上设置的牛腿、纵横梁等车身底架构件，使底盘车架与车身底架连接，然后再与车身其他五大片连接，共同构成车身六面体。车身底架与底盘车架共同承重。全承载式，是指汽车没有底盘车架，底盘部件，如发动机、前后桥等，直接装在车身底架上，承重完全靠车身六大片结构。

现实中，利用铝合金材料代替钢材作为车体骨架材料已有应用，较之钢材客车，铝材客车的优势是，车体重量降低，承载能力得以提高，能耗得以降低，而且，铝不易被锈蚀，故，车体骨架使用寿命得以延长。材料的改变只是客车轻量化研究的一个方面，另一方面是，在材料改变的同时，如何保证客车强度不变，甚至提高，这则与客车车体骨架结构及其连接方式设计有关。如前所述，车体骨架结构分为三种，现实中，已有全铝半承载式客车技术公开，如CN201020283977公开了一种采用全承载式铝合金车架的电动汽车，其车架由底架、侧围骨架及顶盖骨架构成，但该车仍含有底盘，车架只是部分承载，故仅为半承载式客车。客车车体骨架连接方式有三种，即螺接、铆接和焊接。现实中，已有采用螺接、铆接方式的全铝全承载式客车技术公开，如CN201010146534公开了一种轻量化客车车身结构及其型材，其车体骨架包括四围骨架、顶盖骨架及底盘桁架，连接方式采用铆接。但焊接较之前两种方式，在车体骨架结构相同的情况下，有使整车重量更低些的优势。

发明内容

本发明的目的就是提供一种轻量化全承载式客车车体骨架结构，该车体骨架采用铝合金材料，通过焊接连接，较之钢制客车，在保证了整车强度的同时，降低了车体重量，承载能力得以提高，客车能耗得以降低，而且，因为铝材不易被锈蚀，故，该车体骨架的使用寿命也得到延长。

本发明的具体技术方案如下：

一种轻量化全承载式客车车体骨架结构，包括顶盖骨架、前围骨架、后围骨架、侧围骨架和底架，其特征在于，所述顶盖骨架、前围骨架、后围骨架、侧围骨架和底架均采用铝合金材料制成，且通过焊接连接，以围合而成全承载式车体骨架结构。

所述前围骨架和后围骨架分别通过焊接与所述侧围骨架和顶盖骨架连接；所述顶盖骨架和底架分别通过焊接与所述侧围骨架连接；所述侧围骨架包括左侧围骨架和右侧围骨架。

所述侧围骨架包括侧围立柱和侧围纵梁；所述侧围立柱包括侧窗立柱、侧舱门立柱、短腰立柱、前边立柱、后边立柱、顶边立柱；所述侧围纵梁包括侧围顶边梁、侧窗上边梁、侧窗下边梁、侧舱门上边梁、侧舱门下边梁；所述侧围顶边梁、侧窗上边梁、侧窗下边梁、侧舱门上边梁、侧舱门下边梁依次对应由顶边立柱、侧窗立柱、短腰立柱、侧舱门立柱焊接连接；所述侧围骨架通过所述前边立柱和后边立柱分别对应与所述前围骨架和后围骨架焊接连接，通过所述侧围顶边梁与所述顶盖骨架焊接连接，通过所述侧舱门下边梁与所述底架焊接连接。

所述侧围骨架还包括轮毂罩连接板和轮毂罩立柱，所述轮毂罩连接板与所述侧窗下边梁、短腰立柱和轮毂罩立柱焊接连接，所述轮毂罩立柱与所述侧舱门立柱焊接连接。

所述底架分为前段、中段和后段，包括底架横梁、底架纵梁、动力系统支架和轮毂罩；所述底架纵梁包括底架前中段纵梁和底架后段纵梁，所述轮毂罩包括前轮毂罩和后轮毂罩；所述底架前段和中段由底架横梁、底架前中段纵梁和轮毂罩焊接构成；所述底架后段由底架后段纵梁、后轮毂罩和动力系统支架焊接构成，所述动力系统支架通过焊接设置于所述底架后段纵梁后段上；所述底架后段通过底架后段纵梁与底架前中段纵梁焊接连接，而与底架前段和中段连接；所述轮毂罩和底架后段纵梁为铝合金板材；所述底架通过所述底架横梁、动力系统支架和轮毂罩与所述侧围骨架焊接连接。

所述顶盖骨架包括顶盖纵梁、顶盖横梁和顶盖纵边梁；所述顶盖纵梁与顶盖横梁通过焊接相交接，以形成顶盖骨架内侧框架式结构体，所述顶盖纵边梁处于顶盖骨架外侧，与所述框架式结构体的纵向边沿焊接连接，以形成顶盖骨架结构；所述顶盖骨架通过所述顶盖纵边梁与所述侧围骨架焊接连接，通过所述顶盖横梁与所述前围骨架和后围骨架焊接连接。

所述顶盖骨架还包括顶盖V形纵梁，其截面轮廓呈“V”形，所述“V”形一条边的延伸端设有与所述顶盖横梁垂直的翻边，另一条边的延伸方向上设有另一个呈“V”形的延伸段，且所述呈“V”形的延伸段的延伸端设有与所述顶盖横梁相切的翻边；所述顶盖V形纵梁与所述顶盖纵梁通过焊接相连接，以形成车体顶部封闭的V形槽结构。

所述铝合金为6005、6061、5052或5083型铝合金。

较之钢制客车，本发明的有益效果是：因采用全铝全承载结构，该车体重量降低，承载能力得以提高，能耗得以降低，且车体骨架的使用寿命也得以延长。

附图说明

图1为本发明客车车体骨架结构图；

图2为本发明客车车体左侧围骨架结构图；

图3为本发明客车车体右侧围骨架结构图；

图4为本发明客车车体顶盖骨架结构图；

图5为图4中A处型材部件的截面图；

图6为本发明客车车体底架结构图；

图7为本发明客车车体前围骨架结构图；

图8为本发明客车车体后围骨架结构图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

顶盖骨架1、前围骨架2、后围骨架3、左侧围骨架4、右侧围骨架5、底架6、左侧窗立柱411、左侧舱门立柱412、左侧短腰立柱413、左侧前边立柱414、左侧后边立柱415、左侧顶边立柱416、左侧围顶边梁417、左侧窗上边梁418、左侧窗下边梁419、左侧舱门上边梁420、左侧舱门下边梁421、左侧轮毂罩连接板422、左侧轮毂罩立柱423、右侧窗立柱511、右侧舱门立柱512、右侧短腰立柱513、右侧前边立柱514、右侧后边立柱515、右侧顶边立柱516、右侧围顶边梁517、右侧窗上边梁518、右侧窗下边梁519、右侧舱门上边梁520、右侧舱门下边梁521、右侧轮毂罩连接板522、右侧轮毂罩立柱523、顶盖纵梁11、顶盖横梁12、顶盖纵边梁13、顶盖V形纵梁14、底架横梁61、底架纵梁62、动力系统支架63、轮毂罩64、底架贯通横梁611、底架连接横梁612、底架前中段纵梁621、两根底架后段纵梁622、前轮毂罩641、两个后轮毂罩642、前围立柱21、前围横梁22、前围右主立柱211、前围顶横梁221、前围左主立柱212、前围中横梁222、后围立柱31、后围横梁32、后围左主立柱311、后围顶横梁321、后围右主立柱312。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的技术方案做更进一步详细说明。

如图1所示，本发明所提供的轻量化全承载式客车车体骨架结构，包括顶盖骨架1、前围骨架2、后围骨架3、左侧围骨架4、右侧围骨架5和底架6；其中，前围骨架2和后围骨架3分别通过焊接与左侧围骨架4、右侧围骨架5和顶盖骨架1连接；顶盖骨架1和底架6分别通过焊接与左侧围骨架4和右侧围骨架5连接。图1所示的车体骨架采用6005、6061、5052或5083铝合金材料制成，并且整体采用焊接方式连接。

如图2所示，本发明客车车体左侧围骨架结构，包括左侧窗立柱411、左侧舱门立柱412、左侧短腰立柱413、左侧前边立柱414、左侧后边立柱415、左侧顶边立柱416、左侧围顶边梁417、左侧窗上边梁418、左侧窗下边梁419、左侧舱门上边梁420、左侧舱门下边梁421、左侧轮毂罩连接板422和左侧轮毂罩立柱423。

其中，左侧围顶边梁417、左侧窗上边梁418、左侧窗下边梁419、左侧舱门上边梁420、左侧舱门下边梁421依次对应由左侧顶边立柱416、左侧窗立柱411、左侧短腰立柱413、左侧舱门立柱412焊接连接；左侧轮毂罩连接板422与左侧窗下边梁419、左侧短腰立柱413和左侧轮毂罩立柱423焊接连接，左侧轮毂罩立柱423与左侧舱门立柱412焊接连接；在需安装左侧轮毂罩连接板422及与其连接的左侧轮毂罩立柱423的位置处，不需要焊接左侧舱门上边梁420和左侧舱门下边梁421。

左侧围骨架4通过左侧前边立柱414和左侧后边立柱415分别对应与前围骨架2和后围骨架3焊接连接，通过左侧围顶边梁417与顶盖骨架1焊接连接，通过左侧舱门下边梁421与底架6焊接连接。

与图2左侧围骨架结构相似，如图3所示，本发明客车车体右侧围骨架结构，包括右侧窗立柱511、右侧舱门立柱512、右侧短腰立柱513、右侧前边立柱514、右侧后边立柱515、右侧顶边立柱516、右侧围顶边梁517、右侧窗上边梁518、右侧窗下边梁519、右侧舱门上边梁520、右侧舱门下边梁521、右侧轮毂罩连接板522和右侧轮毂罩立柱523。

其中，右侧围顶边梁517、右侧窗上边梁518、右侧窗下边梁519、右侧舱门上边梁520、右侧舱门下边梁521依次对应由右侧顶边立柱516、右侧窗立柱511、右侧短腰立柱513、右侧舱门立柱512焊接连接；右侧轮毂罩连接板522与右侧窗下边梁519、右侧短腰立柱513和右侧轮毂罩立柱523焊接连接，右侧轮毂罩立柱523与右侧舱门立柱512焊接连接；

与图2左侧围骨架结构不同之处在于，右侧围骨架5中需要预留车门位置，在需要预留车门的位置处，不需要焊接右侧窗上边梁518、右侧窗下边梁519、右侧舱门上边梁520和右侧舱门下边梁521。

右侧围骨架5通过右侧前边立柱514和右侧后边立柱515分别对应与前围骨架2和后围骨架3焊接连接，通过右侧围顶边梁517与顶盖骨架1焊接连接，通过右侧舱门下边梁521与底架6焊接连接。

如图4所示，本发明客车车体顶盖骨架结构，包括顶盖纵梁11、顶盖横梁12、顶盖纵边梁13和顶盖V形纵梁14。

其中，顶盖纵梁11与顶盖横梁12通过垂直焊接相接，以形成顶盖骨架内侧框架式结构；顶盖纵边梁13有两根，处于顶盖骨架外侧，分别与所述内侧框架式结构纵向边沿焊接连接，以形成顶盖骨架完整结构，且其纵向贯通于车体顶盖骨架。

顶盖骨架1通过顶盖纵边梁13与左侧围骨架4和右侧围骨架5焊接连接，通过所述顶盖横梁12与前围骨架2和后围骨架3焊接连接。

图5为图4中A处型材部件的截面图，如图5所示，顶盖V形纵梁14的截面轮廓呈“V”形，所述“V”形一条边的延伸端设有与顶盖横梁12垂直的翻边，另一条边的延伸方向上设有另一个呈“V”形的延伸段，且所述呈“V”形的延伸段的延伸端设有与顶盖横梁12相切的翻边；顶盖V形纵梁14有两根，处于车体内，与顶盖纵梁11焊接连接，纵向贯通于车体顶盖骨架，以形成车体顶部封闭的V形槽结构。

如图6所示，本发明客车车体底架结构，分为前段、中段和后段，主要包括底架横梁61、底架纵梁62、动力系统支架63和轮毂罩64，且通过焊接连接，以构成该底架结构。所述底架横梁61主要包括若干底架贯通横梁611和底架连接横梁612，所述底架贯通横梁611横向贯通于车体底架，其两端与左侧围骨架4和右侧围骨架5焊接连接，底架纵梁62主要包括两根底架前中段纵梁621和两根底架后段纵梁622，轮毂罩64包括两个前轮毂罩641和两个后轮毂罩642。

底架6的前段和中段主要由若干底架贯通横梁611、若干底架连接横梁612、两根底架前中段纵梁621、两根底架后段纵梁622和两个前轮毂罩641焊接构成，具体为：两根底架前中段纵梁621平行贯通于底架前段和中段；底架贯通横梁611与所述两根底架前中段纵梁621垂直焊接连接；底架连接横梁612连接于位于底架中段的两根底架前中段纵梁621之间；前轮毂罩641位于底架前段，与相邻两根底架贯通横梁611和底架前中段纵梁621焊接连接。

底架6的后段主要由两根底架后段纵梁622、两个后轮毂罩642和动力系统支架63焊接构成，具体为：两根底架后段纵梁622与上述两根底架前中段纵梁621焊接连接，动力系统支架63焊接设于两根底架后段纵梁622后段上，后轮毂罩642与上述底架贯通横梁611、底架后段纵梁622和动力系统支架63焊接连接。

底架6通过底架贯通横梁611、动力系统支架63和轮毂罩64与左侧围骨架4和右侧围骨架5焊接连接。

所述轮毂罩64和底架后段纵梁622为铝合金板材。

如图7所示，本发明客车车体前围骨架结构，主要包括前围立柱21和前围横梁22，所述前围立柱21和前围横梁22通过焊接连接，以构成该前围骨架结构。

具体为：前围左主立柱211、前围顶横梁221和前围右主立柱212依次焊接连接，以构成前围骨架主框架结构，前围骨架2通过前围左主立柱211、前围右主立柱212分别对应于左侧围骨架4和右侧围骨架5焊接连接，通过前围顶横梁221与顶盖骨架1焊接连接，其他前围立柱21和前围横梁22与前围左主立柱211、前围顶横梁221和前围右主立柱212不在同一平面上，直接或间接与前围左主立柱211、前围顶横梁221和前围右主立柱212焊接连接，以构成前围骨架结构。

如图8所示，本发明客车车体后围骨架结构，主要包括后围立柱31和后围横梁32，所述后围立柱31和后围横梁32通过焊接连接，以构成该后围骨架结构。

具体为：后围左主立柱311、后围顶横梁321和后围右主立柱312依次焊接连接，后围中横梁322连接于后围左主立柱311和后围右主立柱312之间，以构成后围骨架主框架结构，后围骨架3通过后围左主立柱311和后围右主立柱312分别对应与左侧围骨架4和右侧围骨架5焊接连接，通过后围顶横梁321与顶盖骨架1焊接连接，其他后围立柱31和后围横梁32与后围左主立柱311、后围顶横梁321、后围右主立柱312和后围中横梁322不在同一平面上，直接或间接与后围左主立柱311、后围顶横梁321、后围右主立柱312和后围中横梁322焊接连接，以构成后围骨架结构。

该轻量化全承载式客车车体骨架结构的安全性证明如下：

表1为该客车车体骨架的一次实际侧翻试验结果数据，具体测量侧翻后的侧围立柱上面部分位置的横向变化量，所测立柱共7根，从车体右侧围骨架前部到后部分别为前门后立柱、右侧围第三立柱、右侧围第四立柱、右侧围第五立柱、右侧围第六立柱、右侧围第七立柱、右侧围第八立柱，传感器所在位置Z为相对于车体底架上平面的高度。具体数据如下表所示：

表2为该客车车体骨架通过CAE分析的理论侧翻试验结果数据，具体数据如下表所示：

从上述两个表中可以看到，侧翻后的侧围立柱上面的部分位置的理论和实际横梁变化量，其中，由表中数据可以看出，△L和△L’值都符合GB/T 17578-1998。由此可以证明该客车车体结构能够在客车发生侧翻时，满足乘客区的生存空间，保证乘客安全。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种轻量化全承载式客车车体骨架结构，包括顶盖骨架、前围骨架、后围骨架、侧围骨架和底架，其特征在于，所述顶盖骨架、前围骨架、后围骨架、侧围骨架和底架均采用铝合金材料制成，且通过焊接连接，以围合而成全承载式车体骨架结构。

2.如权利要求1所述的轻量化全承载式客车车体骨架结构，其特征在于，所述前围骨架和后围骨架分别通过焊接与所述侧围骨架和顶盖骨架连接；所述顶盖骨架和底架分别通过焊接与所述侧围骨架连接；所述侧围骨架包括左侧围骨架和右侧围骨架。

3.如权利要求1所述的轻量化全承载式客车车体骨架结构，其特征在于，所述侧围骨架包括侧围立柱和侧围纵梁；所述侧围立柱包括侧窗立柱、侧舱门立柱、短腰立柱、前边立柱、后边立柱、顶边立柱；所述侧围纵梁包括侧围顶边梁、侧窗上边梁、侧窗下边梁、侧舱门上边梁、侧舱门下边梁；所述侧围顶边梁、侧窗上边梁、侧窗下边梁、侧舱门上边梁、侧舱门下边梁依次对应由顶边立柱、侧窗立柱、短腰立柱、侧舱门立柱焊接连接；所述侧围骨架通过所述前边立柱和后边立柱分别对应与所述前围骨架和后围骨架焊接连接，通过所述侧围顶边梁与所述顶盖骨架焊接连接，通过所述侧舱门下边梁与所述底架焊接连接。

4.如权利要求3所述的轻量化全承载式客车车体骨架结构，其特征在于，所述侧围骨架还包括轮毂罩连接板和轮毂罩立柱，所述轮毂罩连接板与所述侧窗下边梁、短腰立柱和轮毂罩立柱焊接连接，所述轮毂罩立柱与所述侧舱门立柱焊接连接。

5.如权利要求1所述的轻量化全承载式客车车体骨架结构，其特征在于，所述底架分为前段、中段和后段，包括底架横梁、底架纵梁、动力系统支架和轮毂罩；所述底架纵梁包括底架前中段纵梁和底架后段纵梁，所述轮毂罩包括前轮毂罩和后轮毂罩；所述底架前段和中段由底架横梁、底架前中段纵梁和轮毂罩焊接构成；所述底架后段由底架后段纵梁、后轮毂罩和动力系统支架焊接构成，所述动力系统支架通过焊接设置于所述底架后段纵梁后段上；所述底架后段通过底架后段纵梁与底架前中段纵梁焊接连接，而与底架前段和中段连接；所述轮毂罩和底架后段纵梁为铝合金板材；所述底架通过所述底架横梁、动力系统支架和轮毂罩与所述侧围骨架焊接连接。

6.如权利要求1所述的轻量化全承载式客车车体骨架结构，其特征在于，所述顶盖骨架包括顶盖纵梁、顶盖横梁和顶盖纵边梁；所述顶盖纵梁与顶盖横梁通过焊接相交接，以形成顶盖骨架内侧框架式结构体，所述顶盖纵边梁处于顶盖骨架外侧，与所述框架式结构体的纵向边沿焊接连接，以形成顶盖骨架结构；所述顶盖骨架通过所述顶盖纵边梁与所述侧围骨架焊接连接，通过所述顶盖横梁与所述前围骨架和后围骨架焊接连接。

7.如权利要求6所述的轻量化全承载式客车车体骨架结构，其特征在于，所述顶盖骨架还包括顶盖V形纵梁，其截面轮廓呈“V”形，所述“V”形一条边的延伸端设有与所述顶盖横梁垂直的翻边，另一条边的延伸方向上设有另一个呈“V”形的延伸段，且所述呈“V”形的延伸段的延伸端设有与所述顶盖横梁相切的翻边；所述顶盖V形纵梁与所述顶盖纵梁通过焊接相连接，以形成车体顶部封闭的V形槽结构。

8.如权利要求1至7中任一项所述的轻量化全承载式客车车体骨架结构，其特征在于，所述铝合金为6005、6061、5052或5083型铝合金。

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