超高強(qiáng)度輕量化客車車身骨架結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種超高強(qiáng)度輕量化客車車身骨架結(jié)構(gòu)，所述車身骨架包括側(cè)圍立柱和頂圍橫梁，其特征在于：所述側(cè)圍立柱和所述頂圍橫梁均為輥壓成型的C型梁結(jié)構(gòu)；所述側(cè)圍立柱與車身骨架橫梁連接處還設(shè)有局部加強(qiáng)部件。本發(fā)明通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)布局，能夠有效降低車身骨架重量，進(jìn)而提高電動(dòng)/混合動(dòng)力客車的續(xù)航里程，同時(shí)保障客車的側(cè)翻安全性，提高乘客在側(cè)翻事故中的存活幾率，具有輕量化與實(shí)用化于一體等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】超高強(qiáng)度輕量化客車車身骨架結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種客車車身骨架優(yōu)化結(jié)構(gòu)，具體地說(shuō)是一種超高強(qiáng)度輕量化客車車身骨架結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，環(huán)境污染等問(wèn)題日益嚴(yán)重，環(huán)保措施和政策越來(lái)越多，尤其是近些年電動(dòng)汽車及混合動(dòng)力汽車的快速發(fā)展，使得電動(dòng)汽車以及混合動(dòng)力汽車替代傳統(tǒng)汽車成為可能，將大幅度減少汽車尾氣污染，符合綠色低碳這一交通運(yùn)輸業(yè)的環(huán)保理念。然而電池作為電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車的最為重要的能量來(lái)源，目前發(fā)展還不算成熟，不能保證汽車的足夠動(dòng)力續(xù)航，通常對(duì)于客車、校車及城市公交車等大型汽車，加大電池?cái)?shù)量是保證動(dòng)力續(xù)航的唯一有效措施，通常電池的重量占大型汽車滿載整車重量的10% -20%。但是電池重量存在臨界值，且主要由車身重量決定，繼續(xù)增加電池?cái)?shù)量不會(huì)增加續(xù)航里程，因此需要對(duì)車身進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)減重，以增加續(xù)航能力。
[0003]另一方面，再減重的同時(shí)，仍然要保障足夠高的安全性，一般對(duì)于客車、校車等大型汽車，側(cè)翻是其最主要的事故形式，而車身側(cè)圍立柱及頂圍橫梁是在側(cè)翻碰撞過(guò)程中最主要受力部件和變形最大的部件，其強(qiáng)度和剛度越大，越能保護(hù)車內(nèi)生存空間不被車身部件侵入，即側(cè)翻安全性越高?，F(xiàn)有技術(shù)中有通過(guò)變截面的客車側(cè)圍立柱來(lái)提高側(cè)翻安全性，但是其結(jié)構(gòu)增加了車身質(zhì)量，故不利于輕量化電動(dòng)/混合動(dòng)力客車的發(fā)展需要，其次變截面梁的制造工藝較等截面梁的工藝相對(duì)復(fù)雜，增加成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)上述提出的現(xiàn)有的電動(dòng)/混合動(dòng)力的客車校車車身重，車身骨架穩(wěn)定性差等技術(shù)問(wèn)題，而提供一種超高強(qiáng)度輕量化客車車身骨架結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的車身骨架主要型梁結(jié)構(gòu)及其連接部設(shè)置局部加強(qiáng)部件，從而起到減輕車體重量，同時(shí)增強(qiáng)其強(qiáng)度剛度的效果。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下:
[0006]一種超高強(qiáng)度輕量化客車車身骨架結(jié)構(gòu)，所述車身骨架包括側(cè)圍立柱和頂圍橫梁，其特征在于:所述側(cè)圍立柱和所述頂圍橫梁均為輥壓成型的型梁結(jié)構(gòu)；所述側(cè)圍立柱與車身骨架橫梁連接處還設(shè)有局部加強(qiáng)部件。
[0007]所述車身骨架橫梁包括側(cè)圍腰梁、窗腰梁等橫梁連接處，所述局部加強(qiáng)部件可以加大局部連接強(qiáng)度。所述側(cè)圍立柱和所述頂圍橫梁，是由焊接、鉚接或粘接工藝連接成一體，能夠進(jìn)一步增強(qiáng)側(cè)翻碰撞時(shí)的承受沖擊能力。
[0008]進(jìn)一步地，所述型梁是由高強(qiáng)度或超高強(qiáng)度的鋼板或鋁板經(jīng)過(guò)連續(xù)輥壓工藝成型的，所述￠:型梁的壁厚為0.8.-4.5111111，所述(:型梁的短邊長(zhǎng)度11為28.0.-52.0.,所述 0 型梁的長(zhǎng)邊長(zhǎng)度 12 為 32.0111111-68.0臟，12:11 = (1.20-1.85):1。
[0009]進(jìn)一步地，所述(:型梁的壁厚為1.0111111-4.0臟，所述(:型梁的短邊長(zhǎng)度11為
= (1.25-1.80):1。
[0010]以上型梁的結(jié)構(gòu)參數(shù)可以保障所述型梁的截面慣性矩足夠大，進(jìn)而提供足夠的剛度。
[0011]進(jìn)一步地，所述高強(qiáng)度或超高強(qiáng)度的鋼板屈服強(qiáng)度為4001？^12001？?所述鋁板屈服強(qiáng)度為250腿^-400腿^，以保障所述型梁有足夠的強(qiáng)度。
[0012]進(jìn)一步地，所述局部加強(qiáng)部件是由鋼板或鋁板制成的“幾”字型結(jié)構(gòu)，所述局部加強(qiáng)部件設(shè)置于所述側(cè)圍立柱與車身骨架橫梁連接處的側(cè)圍立柱的內(nèi)側(cè)。所述局部加強(qiáng)部件通過(guò)焊接、鉚接或粘接等連接工藝形式與側(cè)圍立柱及車身骨架橫梁連接成為一體，具有加大局部連接強(qiáng)度和提高骨架整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的功能。
[0013]進(jìn)一步地，所述局部加強(qiáng)部件的板料厚度為1.0111111-5.0皿，所述局部加強(qiáng)部件裝配方向(裝配方向是指垂直于“幾”字平面所在的方向)寬度12比所述側(cè)圍立柱內(nèi)側(cè)寬度II寬0.02臟-0.05臟，這樣保證裝配后有一定的預(yù)緊壓力，可以提高連接處的性能，所述局部加強(qiáng)部件與側(cè)圍立柱內(nèi)側(cè)貼合邊緣應(yīng)做打磨處理，以貼合側(cè)圍立柱內(nèi)側(cè)的內(nèi)棱邊圓角。
[0014]較現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述超高強(qiáng)度輕量化客車車身骨架結(jié)構(gòu)，以其高強(qiáng)度輕量化的側(cè)圍立柱及頂圍橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可廣泛應(yīng)用于客車、校車、城市公交車、機(jī)場(chǎng)擺渡車以及專用車等存在側(cè)圍立柱及頂圍橫梁的車身骨架結(jié)構(gòu)的交通運(yùn)輸工具。本發(fā)明能夠有效降低車身骨架重量，進(jìn)而提高電動(dòng)/混合動(dòng)力客車的續(xù)航里程，同時(shí)保障客車的側(cè)翻安全性，提高乘客在側(cè)翻事故中的存活幾率，有利于電動(dòng)/混合動(dòng)力等新能源客車、校車、城市公交車等大型汽車的推廣和應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0016]圖1是本發(fā)明車身骨架的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是圖1中4處局部放大圖。
[0018]圖3是本發(fā)明型梁截面示意圖。
[0019]圖4是本發(fā)明局部加強(qiáng)部件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖5是本發(fā)明局部加強(qiáng)部件安裝在型梁內(nèi)側(cè)的示意圖。
[0021]圖6是現(xiàn)有技術(shù)中車輛側(cè)翻變形示意圖。
[0022]圖7是本發(fā)明側(cè)翻變形示意圖。
[0023]圖中:1、側(cè)圍立柱2、頂圍橫梁3、局部加強(qiáng)部件。

【具體實(shí)施方式】
[0024]如圖1所示，一種超高強(qiáng)度輕量化客車車身骨架結(jié)構(gòu)，所述車身骨架包括側(cè)圍立柱1和頂圍橫梁2，所述側(cè)圍立柱1和所述頂圍橫梁2均為輥壓成型的型梁結(jié)構(gòu)，所述側(cè)圍立柱1和所述頂圍橫梁2是由焊接、鉚接或粘接工藝連接成一體，能夠進(jìn)一步增強(qiáng)側(cè)翻碰撞時(shí)的承受沖擊能力；所述型梁(如圖3所示)是由高強(qiáng)度或超高強(qiáng)度的鋼板或鋁板經(jīng)過(guò)連續(xù)輥壓工藝成型的，所述型梁的壁厚為1.6皿，所述型梁的短邊長(zhǎng)度11為40.0皿，所述型梁的長(zhǎng)邊長(zhǎng)度[2為58.0—，12:11 = 1.45,以保障所述0型梁的截面慣性矩足夠大，進(jìn)而提供足夠的剛度，所述高強(qiáng)度鋼板采用0？980鋼材質(zhì)，其屈服強(qiáng)度為552即3左右，抗拉強(qiáng)度為9721？3左右，以保障所述型梁有足夠的強(qiáng)度。
[0025]所述側(cè)圍立柱1與車身骨架橫梁連接處(如圖1中八處所示，圖2為其局部放大圖)還設(shè)有局部加強(qiáng)部件3，所述局部加強(qiáng)部件3(如圖4所示)是由鋼板或鋁板制成的“幾”字型結(jié)構(gòu)，所述局部加強(qiáng)部件3設(shè)置于所述側(cè)圍立柱1與車身骨架橫梁連接處的側(cè)圍立柱1的內(nèi)側(cè)(如圖5所示)。所述局部加強(qiáng)部件3通過(guò)焊接、鉚接或粘接等連接工藝形式與側(cè)圍立柱1及車身骨架橫梁連接成為一體，具有加大局部連接強(qiáng)度和提高骨架整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的功能。所述局部加強(qiáng)部件3的板料厚度為2.0皿，所述局部加強(qiáng)部件3裝配方向?qū)挾?2比所述側(cè)圍立柱1內(nèi)側(cè)寬度II寬0.02111111-0.05111111，保證裝配后有一定的預(yù)緊壓力，可以提高連接處的性能。所述局部加強(qiáng)部件3與側(cè)圍立柱1內(nèi)側(cè)貼合邊緣應(yīng)做打磨處理，以貼合側(cè)圍立柱內(nèi)側(cè)的內(nèi)棱邊圓角。
[0026]如圖6、7所示，為驗(yàn)證和說(shuō)明本發(fā)明的客車車身骨架結(jié)構(gòu)的安全及輕量化有效性，基于[3-0價(jià)^大型有限元分析軟件，對(duì)裝配本發(fā)明的整車(某款長(zhǎng)頭型校車)和原始結(jié)構(gòu)整車進(jìn)行側(cè)翻碰撞有限元模擬計(jì)算并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。通過(guò)獲取側(cè)圍立柱的變形量的平均值來(lái)評(píng)價(jià)其側(cè)翻碰撞安全性，變形量越大，車內(nèi)生存空間越容易被侵入(側(cè)圍立柱與生存空間的距離越近原始校車的側(cè)圍立柱及頂圍橫梁采用16胞鋼材質(zhì)的矩形管，其尺寸是2111111。采用本發(fā)明結(jié)構(gòu)的尺寸是1.6111111,材料選用0？980鋼材質(zhì)的型梁。經(jīng)側(cè)翻碰撞模擬仿真后的結(jié)果顯示，原始校車結(jié)構(gòu)的側(cè)圍立柱變形量平均值是574.5^,而采用本發(fā)明結(jié)構(gòu)的側(cè)圍立柱變形量平均值是548.3^,并且其側(cè)圍立柱和頂圍橫梁共減重74.2匕，因此基于側(cè)翻碰撞仿真分析，本發(fā)明可以有效減輕車身重量的同時(shí)保障了側(cè)翻安全性。
[0027]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種超高強(qiáng)度輕量化客車車身骨架結(jié)構(gòu)，所述車身骨架包括側(cè)圍立柱(I)和頂圍橫梁(2)，其特征在于:所述側(cè)圍立柱(I)和所述頂圍橫梁(2)均為輥壓成型的C型梁結(jié)構(gòu)；所述側(cè)圍立柱(I)與車身骨架橫梁連接處還設(shè)有局部加強(qiáng)部件(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高強(qiáng)度輕量化客車車身骨架結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述C型梁是由高強(qiáng)度或超高強(qiáng)度的鋼板或鋁板經(jīng)過(guò)連續(xù)輥壓工藝成型的，所述C型梁的壁厚為0.8mm-4.5mm,所述C型梁的短邊長(zhǎng)度LI為28.0mm-52.0mm,所述C型梁的長(zhǎng)邊長(zhǎng)度L2為32.0mm-68.0mm, L2:L1 = (1.20-1.85):1。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超高強(qiáng)度輕量化客車車身骨架結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述C型梁的壁厚為1.0mm-4.0mm,所述C型梁的短邊長(zhǎng)度LI為30.0mm-50.0mm,所述C型梁的長(zhǎng)邊長(zhǎng)度 L2 為 35.0mm-60.0mm，L2:L1 = (1.25-1.80):1。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超高強(qiáng)度輕量化客車車身骨架結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述高強(qiáng)度或超高強(qiáng)度的鋼板屈服強(qiáng)度為400MPa-1200MPa，所述鋁板屈服強(qiáng)度為250MPa_400MPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高強(qiáng)度輕量化客車車身骨架結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述局部加強(qiáng)部件(3)是由鋼板或鋁板制成的“幾”字型結(jié)構(gòu)，所述局部加強(qiáng)部件(3)設(shè)置于所述側(cè)圍立柱⑴與車身骨架橫梁連接處的側(cè)圍立柱⑴的內(nèi)側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超高強(qiáng)度輕量化客車車身骨架結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述局部加強(qiáng)部件(3)的板料厚度為1.0mm-5.0mm，所述局部加強(qiáng)部件(3)裝配方向?qū)挾萕2比所述側(cè)圍立柱(I)內(nèi)側(cè)寬度Wl寬0.02mm-0.05mm。
【文檔編號(hào)】B62D31/00GK104309708SQ201410620044
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】胡平, 盈亮, 于野, 趙曦, 范蓉, 戴明華 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)