CN108725591A - 车辆框架结构 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种车辆框架结构，以解决目前车辆的车身顶盖骨架刚度不足的问题。车辆框架结构包括顶盖横梁、顶盖纵梁和一端与顶盖横梁的端面对接、另一端固定在顶盖纵梁的侧面上的变截面连接件，所述变截面连接件具有与横梁的端面对接的小端端面和用于固定在纵梁侧面上的大端端面，所述变截面连接件的横截面尺寸从小端端面到大端端面逐渐变大。变截面连接件的横截面尺寸与其刚度存在正相关关系，所以其自身具有较高的刚度，通过变截面连接件连接顶盖横梁和顶盖纵梁能增强其连接刚度和强度。且设计人员可以根据不同的刚度需求改变变截面连接件的尺寸，在通过增加变截面连接件的尺寸增强刚度的同时不会对车辆的轻量化指标造成大的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种车辆框架结构。
背景技术
随着生活水平的提高，人们对客车舒适性的要求越来越高。由于客车车身较长，当路面状况较差时，车内会产生比较明显的低频结构噪声，易引起乘客干呕、耳膜压迫等不适症状，车身刚度不足是产生低频结构噪声的一个重要原因，所以开发高刚度的车身是降低低频结构噪声的一个重要途径。客车车身的刚度主要取决于车身骨架的刚度，增加车身骨架的刚度意味着车身重量的增加，车身重量的增加会降低车辆的燃油经济性，不满足车辆的轻量化指标，因此我们希望通过对车身关键位置的结构进行优化设计，增加车身刚度的同时不会使车身重量显著增加，同时满足轻量化指标和刚度指标的车身。例如，客车顶盖骨架作为车身的主要振动响应位置，对车内低频噪声贡献量较大，对顶盖骨架和侧围骨架连接处的刚度进行增强设计，可以有效降低整个车身的低频结构噪声，且车辆整体重量增加较少。
公开号为CN1876469A的中国发明专利公开了一种全承载车身，包括前围骨架、后围骨架、顶盖骨架、左侧围骨架、右侧围骨架和底架构成的整体式车身框架，所述顶盖骨架包括顶盖横梁、顶盖纵梁，顶盖横梁的左右两端分别与左右顶盖纵梁连接，顶盖横梁和顶盖纵梁均采用矩形管，连接方式为顶盖横梁的端部直接焊接到顶盖纵梁的侧面。但该方案中，如果需要增强顶盖横梁骨架的刚度，需要增加整个矩形管的尺寸，增加了车身骨架的重量。
公告号为CN203902685U中国实用新型专利公开了一种客车顶盖骨架结构及具有其的客车，所述客车顶盖骨架结构包括：侧围上纵梁、顶盖边纵梁和顶盖横梁，所述顶盖横梁的两端分别与左右顶盖边纵梁焊接连接，所述顶盖边纵梁沿客车的纵向方向焊接到侧围上纵梁上，所述顶盖边梁形成顶盖骨架结构的顶盖纵梁，所述客车顶盖骨架结构还包括支撑件，所述支撑件的第一端与顶盖横梁焊接连接，支撑件的第二端与侧围上纵梁焊接连接。该实用新型中，采用支撑件来对顶盖横梁进行支撑与加强，提高客车顶盖骨架结构的刚度和强度，但是此方案中的支撑件在其连接处需要一定的安装空间，且对车身刚度的提升较少。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车辆框架结构，以解决目前车辆的车身顶盖骨架刚度不足的问题。
为解决上述问题，本发明中的车辆框架结构采取如下技术方案：车辆框架结构包括顶盖横梁和顶盖纵梁，所述车辆框架结构还包括一端与顶盖横梁的端面对接、另一端固定在顶盖纵梁的侧面上的变截面连接件，所述变截面连接件具有与横梁的端面对接的小端端面和用于固定在纵梁侧面上的大端端面，所述变截面连接件的横截面尺寸从小端端面到大端端面逐渐变大。所述变截面连接件的横截面尺寸与其刚度存在正相关关系，所以变截面连接件自身具有较高的刚度，相比顶盖横梁与顶盖纵梁直接连接，通过变截面连接件连接顶盖横梁和顶盖纵梁能增强其连接刚度和强度。并且，当需要增强某一特定连接位置的刚度时，由于小端端面需要与顶盖横梁对齐对接，小端端面的尺寸保持不变，大端端面固定在顶盖纵梁的侧面，设计人员可以根据不同的刚度需求增大大端端面的尺寸，通过改变变截面连接件的尺寸，设计人员可以针对同一车型不同刚度需求的连接位置设计不同的变截面连接件，也可以针对不同车型的不同刚度需求设计不同的变截面连接件，由于变截面连接件的重量占车辆重量的比例极小，所以在通过增加变截面连接件的尺寸增强刚度的同时不会对车辆的轻量化指标造成大的影响。
更进一步的，所述变截面连接件的沿顶盖纵梁的延伸方向为变截面连接件的宽度方向，所述变截面连接件只在其宽度方向上的尺寸逐渐变大。所述大端端面固定在顶盖纵梁的侧面上，变截面连接件的宽度方向和顶盖纵梁的延伸方向一致，在顶盖纵梁的横截面尺寸不变的情况下，变截面连接件只在其宽度方向变化时，其大端端面完全与顶盖纵梁的侧面接触固定，保证大端端面与顶盖纵梁的连接刚度，且变截面连接件在顶盖纵梁的延伸方向的尺寸变化不会增大其安装空间，提高结构的紧凑性。
更进一步的，所述变截面连接件在顶盖横梁的两端形成向下弯曲的部分，顶盖纵梁上侧面朝向车辆框架的内侧倾斜，变截面连接件的大端端面与顶盖纵梁上侧面固定。顶盖横梁和顶盖纵梁通过变截面连接件连接形成拱形结构，顶盖横梁位于拱形结构的顶部，当顶部受到外力冲击时，顶盖横梁把一部分冲击通过变截面连接件分散给顶盖纵梁，所述拱形结构能够承受更大的冲击力；当车身侧面受到外力冲击时，顶盖纵梁把一部分冲击通过变截面连接件分散给顶盖横梁，能够最有效的保护车内乘客的安全；所述顶盖纵梁的上侧面向内倾斜有利于顶盖横梁受到的力通过连接件垂直于顶盖纵梁的上侧面传递，顶盖纵梁能够承受较大的力。
更进一步的，所述变截面连接件包括变截面U型件和与变截面U型件分体设置的变截面封板，所述变截面封板焊接固定到变截面U型件具有开口的一面，所述变截面U型件的开口向上或向下，所述变截面封板延伸出变截面Ｕ型件的小端端面。所述变截面U型件与变截面封板分体设置便于加工，易于实现不同截面尺寸的变截面U型件和变截面封板的加工，变截面封板配合固定并覆盖住变截面U型件具有开口的一面，使变截面连接件形成一个整体，保证较高的整体刚度。
更进一步的，所述变截面连接件的小端端面上设有平板，所述平板与顶盖横梁的端面对接。设置平板且增强变截面U型件与顶盖横梁之间的连接强度。
更进一步的，所述平板在顶盖纵梁的延伸方向上延伸，并延伸出变截面连接件的侧面。所述变截面封板伸出小端端面的部分与顶盖横梁的外表面固定连接，使用焊接固定时，增大了焊接的面积，提高连接部位的刚度。
更进一步的，所述顶盖横梁包括前后并列设置的两根矩形管，两根矩形管并焊固定。双矩形管并焊能显著增强顶盖横梁的刚度，从而提高车身框架结构的刚度。
附图说明
图1为本发明中的车辆框架结构的一个实施例的俯视的结构示意图；
图2为本发明中的车辆框架结构的变截面连接件与顶盖横梁相互固定的立体示意图；
图3为图2正视图；
图4为图2俯视图；
图5为图2的***图；
图6为本发明中的变截面连接件的一个实施例的结构示意图；
图7为本发明中的变截面U型件的正视图；
图8为图7的俯视图；
图9为本发明中的变截面封板的结构示意图；
图10为本发明中的平板的结构示意图。
附图中，1-顶盖纵梁；2-变截面连接件；3-平板；4-顶盖横梁；5-变截面U型件；6-变截面封板；61-加强筋。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本申请中的固定连接方式均为焊接连接方式。
本发明中的车辆框架结构的一个实施例如图1-6所示，所述车辆框架结构包括顶盖横梁4、顶盖纵梁1和变截面连接件2，所述变截面连接件2具有与顶盖横梁4的端面对接的小端端面和用于固定到顶盖纵梁1侧面上的大端端面，顶盖横梁4和顶盖纵梁1通过变截面连接件2连接形成T字型结构，所述变截面连接件2的横截面尺寸从小端端面到大端端面逐渐变大。
所述变截面连接件2包括变截面U型件5和变截面封板6，变截面U型件5与变截面封板6相互独立并通过焊接的方式固定在一起，所述变截面封板6固定在变截面U型件5具有开口的一面并覆盖住变截面U型件5的开口，使变截面连接件2形成一个整体，保证较高的整体刚度。所述变截面U型件5的横截面尺寸满足变截面U型件5能与顶盖横梁4的端面对齐对接固定，例如，变截面U型件5的U形截面的尺寸与顶盖横梁4的截面尺寸相同，以保证变截面U型件5的小端端面与顶盖横梁4的端面能够对齐，实现力流传递的连续性，避免力沿顶盖横梁4传递时在该连接部位产生过大变形。所述变截面连接件2沿顶盖纵梁1的延伸方向的尺寸逐渐变大，本实施例中，变截面U型件5的宽度方向与顶盖纵梁1的延伸方向一致。所述变截面U型件5在上下方向的尺寸不变，所述变截面U型件5的开口向下，当然在其他实施例中，变截面U型件5也可以开口向上，变截面U型件5的大端端面固定在顶盖纵梁1的侧面上，在顶盖纵梁1的尺寸不变的情况下，变截面U型件5只在宽度方向变化时，大端端面能够完全固定在顶盖纵梁1上，保证大端端面与顶盖纵梁1的连接刚度，且变截面U型件5的宽度方向的尺寸变化并不会增大安装空间。在其他实施例中，变截面U型件5也可以沿其他方向尺寸变化。
所述变截面连接件2在顶盖横梁4的两端形成向下弯曲的部分，顶盖纵梁1的上侧面朝向车辆框架的内侧倾斜，大端端面与顶盖纵梁1的上侧面固定。本实施中，变截面U型件5的大端端面固定在顶盖纵梁1的上侧面。所述变截面封板6伸出变截面U型件5与顶盖横梁4对接的端面，伸出部分与顶盖横梁4的表面固定，本实施例中的伸出距离为2.5cm-5cm，变截面封板6的另一端与变截面U型件5的另一端对齐并固定在顶盖纵梁1上，在其他实施例中，变截面封板6伸出的距离可以根据实际刚度需求进行适当的增减。所述变截面封板6内置在变截面U型件5的开口中，变截面封板6的侧面与变截面U型件6开口处的内表面对齐固定连接，内置的变截面封板6表面与变截面U型件5的开口的边缘平齐不向外突出，在其他实施例中变截面封板6也可以固定在变截面U型件5的外部，变截面U型件5的具有开口的一面固定在连接板6的表面。
所述变截面封板6的厚度大于或等于变截面U型件5的壁厚，变截面封板的6的厚度为变截面U型件5壁厚的1.5-2倍，在其他实施例中，可以根据实际的刚度需求对变截面封板6的厚度进行增减，所述变截面封板6的中部设有沿其长度方向的加强筋61，所述加强筋61通过冲压工艺形成冲压加强筋，在其他实施例中，也可以在变截面封板6的表面焊接设置加强筋61。顶盖横梁4和顶盖纵梁1通过弯曲的变截面连接件2连接形成拱形结构，应用在车辆上时，拱形结构的顶部朝向车辆外部，变截面封板6固定在变截面U型件5具有开口的一面，如果变截面U型件5的开口向下，变截面封板6位于拱形结构的下表面，如果变截面U型件5的开口向上，变截面封板6位于拱形结构的上表面，不论变截面封板6位于拱形结构的上表面还是下表面都能有效增强连接位置的刚度且不易发生变形；如果变截面U型件5的开口朝向平行于顶盖纵梁1的长度方向，此时的变截面封板6位于拱形结构的侧面，当受到外部的力时，连接件部位由于受力不均容易变形。在其他实施例中，变截面U型件5也可以替换为能与顶盖横梁4的端面对齐对接的其他部件，例如槽形件、C形件或者采用与顶盖横梁的横截面形同的结构。
所述变截面U型件5的与顶盖横梁4的端面对接的端面上设有平板3，所述平板3沿顶盖纵梁1的延伸方向延伸出变截面U型件5的侧面。本实施例中，平板3延伸出变截面U型件5的侧面的距离为0.5cm-1cm，变截面U型件5通过平板3与顶盖横梁4的端面对接固定，使用焊接方式固定时，平板3的延伸部分增大了顶盖横梁4、平板3和变截面U型件5之间的焊接面积，提高了连接部分的刚度和强度。所述平板3朝向变截面封板6的一面沿变截面封板6的延伸方向开有贯穿的开口，所述开口呈U型，当然也可以为其他开口形状，用于避免因焊接连接时产生应力集中而引起断裂，使连接更加安全。
所述顶盖横梁4和顶盖纵梁1为矩形管，顶盖纵梁1为单根矩形管，顶盖横梁4为前后并列设置的两根矩形管并焊而成，增强了梁的刚度和强度，提高车辆框架的安全性，在其他实施例中，顶盖横梁4和顶盖纵梁1可以根据实际刚度需求对并焊的矩形管进行数量的增减。
在使用时，变截面U型件5与变截面封板6焊接固定，变截面封板6与变截面U型件5的大端端面对齐，变截面封板6的另一端延伸出变截面U型件5的小端端面，所述小端端面上固定有平板3，所述平板3上设有开口且开口朝向与变截面U型件5的开口朝向一致，所述变截面连接件2通过大端端面固定在顶盖纵梁1的侧面，小端端面通过平板3与顶盖横梁4的端面对齐对接固定，变截面封板6延伸出小端端面的部分与顶盖横梁4的表面固定，所述顶盖横梁4的另一端也通过一个变截面连接件2对称固定一个顶盖纵梁1，此时顶盖横梁4与两根顶盖纵梁1形成工字型的结构，顶盖横梁4与两根顶盖纵梁1形成拱形结构，当该拱形结构应用到车辆时，拱形结构的顶部朝向车辆的外部，拱形结构能够承受较大的外力而保持不变形，保证车内乘客的安全。设计人员通过改变变截面连接件2的截面尺寸的大小即可设计出不同刚度的连接件，本实施例中可以改变变截面U型件5的宽度和变截面封板6的厚度，如果需要增强某一特定位置的刚度时，可以不改变原有结构，只通过使用不同截面尺寸的变截面连接件2只即可满足不同连接位置的刚度需求。客车的顶盖的气瓶位置具有较强的刚度需求，可以通过增大此位置的变截面U型件5的宽度和增加变截面封板6的厚度来来满足刚度的需求，由于变截面连接件在整个框架中的重量占比非常小，在增强刚度的同时不会对车辆的轻量化指标造成大的影响；客车的顶盖骨架具有较强的刚度需求，变截面连接件2增强了顶盖横梁4和顶盖纵梁1之间的连接刚度和强度，降低顶盖横梁4的振动幅值，同时能降低因顶盖骨架结构振动导致的低频结构噪声问题。而且由于高刚度变截面连接件2处于顶盖骨架与侧围骨架的连接区域，可以大幅度提高车辆侧翻时侧围的屈服强度（抗变形能力），减少侵入量，提高安全性，保护车内乘客。
Claims (7)
1.一种车辆框架结构，包括顶盖横梁和顶盖纵梁，其特征在于：所述车辆框架结构还包括一端与顶盖横梁的端面对接、另一端固定在顶盖纵梁的侧面上的变截面连接件，所述变截面连接件具有与横梁的端面对接的小端端面和用于固定在纵梁侧面上的大端端面，所述变截面连接件的横截面尺寸从小端端面到大端端面逐渐变大。
2.根据权利要求1所述的车辆框架结构，其特征在于：所述变截面连接件的沿顶盖纵梁的延伸方向为变截面连接件的宽度方向，所述变截面连接件只在其宽度方向上的尺寸逐渐变大。
3.根据权利要求2所述的车辆框架结构，其特征在于：所述变截面连接件在顶盖横梁的两端形成向下弯曲的部分，顶盖纵梁上侧面朝向车辆框架的内侧倾斜，变截面连接件的大端端面与顶盖纵梁上侧面固定。
4.根据权利要求1、2或3所述的车辆框架结构，其特征在于：所述变截面连接件包括变截面U型件和与变截面U型件分体设置的变截面封板，所述变截面封板焊接固定到变截面U型件具有开口的一面，所述变截面U型件的开口向上或向下，所述变截面封板延伸出变截面Ｕ型件的小端端面。
5.根据权利要求4所述的车辆框架结构，其特征在于：所述变截面连接件的小端端面上设有平板，所述平板与顶盖横梁的端面对接。
6.根据权利要求5所述的车辆框架结构，其特征在于：所述平板在顶盖纵梁的延伸方向上延伸，并延伸出变截面连接件的侧面。
7.根据权利要求1所述的车辆框架结构，其特征在于：所述顶盖横梁包括前后并列设置的两根矩形管，两根矩形管并焊固定。
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