專利名稱：一種輕量化全承載式客車車體骨架結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及汽車制造領域，具體來說，涉及一種采用鋁合金材料制造成的全承載式公交客車車體骨架結構。
背景技術：
客車車體骨架由底架、四圍骨架及頂蓋骨架六大片骨架構成，根據車身承受載荷程度的不同，可以分為非承載式、半承載式和全承載式三種車體骨架結構。其中，非承載式，是指汽車有底盤車架，車身置于底盤車架之上，用彈性元件聯接，主要靠底盤車架承重，車身不參與受力。半承載式，是指汽車車身底架和底盤車架合為一體，通過在底盤車架上設置的牛腿、縱橫梁等車身底架構件，使底盤車架與車身底架連接，然后再與車身其他五大片連接，共同構成車身六面體。車身底架與底盤車架共同承重。全承載式，是指汽車沒有底盤車架，底盤部件，如發動機、前后橋等，直接裝在車身底架上，承重完全靠車身六大片結構。
現實中，利用鋁合金材料代替鋼材作為車體骨架材料已有應用，較之鋼材客車，鋁材客車的優勢是，車體重量降低，承載能力得以提高，能耗得以降低，而且，鋁不易被銹蝕，故，車體骨架使用壽命得以延長。材料的改變只是客車輕量化研究的一個方面，另一方面是，在材料改變的同時，如何保證客車強度不變，甚至提高，這則與客車車體骨架結構及其連接方式設計有關。如前所述，車體骨架結構分為三種，現實中，已有全鋁半承載式客車技術公開，如CN201020283977公開了一種采用全承載式鋁合金車架的電動汽車，其車架由底架、側圍骨架及頂蓋骨架構成，但該車仍含有底盤，車架只是部分承載，故僅為半承載式客車。客車車體骨架連接方式有三種，即螺接、鉚接和焊接。現實中，已有采用螺接、鉚接方式的全鋁全承載式客車技術公開，如CN201010146534公開了一種輕量化客車車身結構及其型材，其車體骨架包括四圍骨架、頂蓋骨架及底盤桁架，連接方式采用鉚接。但焊接較之前兩種方式，在車體骨架結構相同的情況下，有使整車重量更低些的優勢。
發明內容
本發明的目的就是提供一種輕量化全承載式客車車體骨架結構，該車體骨架采用鋁合金材料，通過焊接連接，較之鋼制客車，在保證了整車強度的同時，降低了車體重量，承載能力得以提高，客車能耗得以降低，而且，因為鋁材不易被銹蝕，故，該車體骨架的使用壽命也得到延長。本發明的具體技術方案如下—種輕量化全承載式客車車體骨架結構,包括頂蓋骨架、前圍骨架、后圍骨架、側圍骨架和底架，其特征在于，所述頂蓋骨架、前圍骨架、后圍骨架、側圍骨架和底架均采用鋁合金材料制成，且通過焊接連接，以圍合而成全承載式車體骨架結構。所述前圍骨架和后圍骨架分別通過焊接與所述側圍骨架和頂蓋骨架連接；所述頂蓋骨架和底架分別通過焊接與所述側圍骨架連接；所述側圍骨架包括左側圍骨架和右側圍骨架。
所述側圍骨架包括側圍立柱和側圍縱梁；所述側圍立柱包括側窗立柱、側艙門立柱、短腰立柱、前邊立柱、后邊立柱、頂邊立柱；所述側圍縱梁包括側圍頂邊梁、側窗上邊梁、偵_下邊梁、側艙門上邊梁、側艙門下邊梁；所述側圍頂邊梁、側窗上邊梁、側窗下邊梁、側艙門上邊梁、側艙門下邊梁依次對應由頂邊立柱、側窗立柱、短腰立柱、側艙門立柱焊接連接；所述側圍骨架通過所述前邊立柱和后邊立柱分別對應與所述前圍骨架和后圍骨架焊接連接，通過所述側圍頂邊梁與所述頂蓋骨架焊接連接，通過所述側艙門下邊梁與所述底架焊接連接。所述側圍骨架還包括輪轂罩連接板和輪轂罩立柱，所述輪轂罩連接板與所述側窗下邊梁、短腰立柱和輪轂罩立柱焊接連接，所述輪轂罩立柱與所述側艙門立柱焊接連接。所述底架分為前段、中段和后段，包括底架橫梁、底架縱梁、動力系統支架和輪轂罩；所述底架縱梁包括底架前中段縱梁和底架后段縱梁，所述輪轂罩包括前輪轂罩和后輪轂罩；所述底架前段和中段由底架橫梁、底架前中段縱梁和輪轂罩焊接構成；所述底架后段由底架后段縱梁、后輪轂罩和動力系統支架焊接構成，所述動力系統支架通過焊接設置于所述底架后段縱梁后段上；所述底架后段通過底架后段縱梁與底架前中段縱梁焊接連 接，而與底架前段和中段連接；所述輪轂罩和底架后段縱梁為鋁合金板材；所述底架通過所述底架橫梁、動力系統支架和輪轂罩與所述側圍骨架焊接連接。所述頂蓋骨架包括頂蓋縱梁、頂蓋橫梁和頂蓋縱邊梁；所述頂蓋縱梁與頂蓋橫梁通過焊接相交接，以形成頂蓋骨架內側框架式結構體，所述頂蓋縱邊梁處于頂蓋骨架外側，與所述框架式結構體的縱向邊沿焊接連接，以形成頂蓋骨架結構；所述頂蓋骨架通過所述頂蓋縱邊梁與所述側圍骨架焊接連接，通過所述頂蓋橫梁與所述前圍骨架和后圍骨架焊接連接。所述頂蓋骨架還包括頂蓋V形縱梁，其截面輪廓呈“V”形，所述“V”形一條邊的延伸端設有與所述頂蓋橫梁垂直的翻邊，另一條邊的延伸方向上設有另一個呈“V”形的延伸段，且所述呈“V”形的延伸段的延伸端設有與所述頂蓋橫梁相切的翻邊；所述頂蓋V形縱梁與所述頂蓋縱梁通過焊接相連接，以形成車體頂部封閉的V形槽結構。所述鋁合金為6005、6061、5052或5083型鋁合金。較之鋼制客車，本發明的有益效果是因采用全鋁全承載結構，該車體重量降低，承載能力得以提高，能耗得以降低，且車體骨架的使用壽命也得以延長。
圖I為本發明客車車體骨架結構圖；圖2為本發明客車車體左側圍骨架結構圖；圖3為本發明客車車體右側圍骨架結構圖；圖4為本發明客車車體頂蓋骨架結構圖；圖5為圖4中A處型材部件的截面圖；圖6為本發明客車車體底架結構圖；圖7為本發明客車車體前圍骨架結構圖；圖8為本發明客車車體后圍骨架結構圖。附圖中，各標號所代表的部件列表如下
頂蓋骨架I、前圍骨架2、后圍骨架3、左側圍骨架4、右側圍骨架5、底架6、左側窗立柱411、左側艙門立柱412、左側短腰立柱413、左側前邊立柱414、左側后邊立柱415、左側頂邊立柱416、左側圍頂邊梁417、左側窗上邊梁418、左側窗下邊梁419、左側艙門上邊梁
420、左側艙門下邊梁421、左側輪轂罩連接板422、左側輪轂罩立柱423、右側窗立柱511、右側艙門立柱512、右側短腰立柱513、右側前邊立柱514、右側后邊立柱515、右側頂邊立柱516、右側圍頂邊梁517、右側窗上邊梁518、右側窗下邊梁519、右側艙門上邊梁520、右側艙門下邊梁521、右側輪轂罩連接板522、右側輪轂罩立柱523、頂蓋縱梁11、頂蓋橫梁12、頂蓋縱邊梁13、頂蓋V形縱梁14、底架橫梁61、底架縱梁62、動力系統支架63、輪轂罩64、底架貫通橫梁611、底架連接橫梁612、底架前中段縱梁621、兩根底架后段縱梁622、前輪轂罩641、兩個后輪轂罩642、前圍立柱21、前圍橫梁22、前圍右主立柱211、前圍頂橫梁221、前圍左主立柱212、前圍中橫梁222、后圍立柱31、后圍橫梁32、后圍左主立柱311、后圍頂橫梁321、后圍右主立柱312。
具體實施方式
以下結合附圖，對本發明的技術方案做更進一步詳細說明。如圖I所示，本發明所提供的輕量化全承載式客車車體骨架結構，包括頂蓋骨架
I、前圍骨架2、后圍骨架3、左側圍骨架4、右側圍骨架5和底架6 ;其中，前圍骨架2和后圍骨架3分別通過焊接與左側圍骨架4、右側圍骨架5和頂蓋骨架I連接；頂蓋骨架I和底架6分別通過焊接與左側圍骨架4和右側圍骨架5連接。圖I所示的車體骨架采用6005、6061、5052或5083鋁合金材料制成，并且整體采用焊接方式連接。如圖2所示，本發明客車車體左側圍骨架結構，包括左側窗立柱411、左側艙門立柱412、左側短腰立柱413、左側前邊立柱414、左側后邊立柱415、左側頂邊立柱416、左側圍頂邊梁417、左側窗上邊梁418、左側窗下邊梁419、左側艙門上邊梁420、左側艙門下邊梁
421、左側輪轂罩連接板422和左側輪轂罩立柱423。其中，左側圍頂邊梁417、左側窗上邊梁418、左側窗下邊梁419、左側艙門上邊梁420、左側艙門下邊梁421依次對應由左側頂邊立柱416、左側窗立柱411、左側短腰立柱413、左側艙門立柱412焊接連接；左側輪轂罩連接板422與左側窗下邊梁419、左側短腰立柱413和左側輪轂罩立柱423焊接連接，左側輪轂罩立柱423與左側艙門立柱412焊接連接；在需安裝左側輪轂罩連接板422及與其連接的左側輪轂罩立柱423的位置處，不需要焊接左側艙門上邊梁420和左側艙門下邊梁421。左側圍骨架4通過左側前邊立柱414和左側后邊立柱415分別對應與前圍骨架2和后圍骨架3焊接連接，通過左側圍頂邊梁417與頂蓋骨架I焊接連接，通過左側艙門下邊梁421與底架6焊接連接。與圖2左側圍骨架結構相似，如圖3所示，本發明客車車體右側圍骨架結構，包括右側窗立柱511、右側艙門立柱512、右側短腰立柱513、右側前邊立柱514、右側后邊立柱515、右側頂邊立柱516、右側圍頂邊梁517、右側窗上邊梁518、右側窗下邊梁519、右側艙門上邊梁520、右側艙門下邊梁521、右側輪轂罩連接板522和右側輪轂罩立柱523。其中，右側圍頂邊梁517、右側窗上邊梁518、右側窗下邊梁519、右側艙門上邊梁520、右側艙門下邊梁521依次對應由右側頂邊立柱516、右側窗立柱511、右側短腰立柱513、右側艙門立柱512焊接連接；右側輪轂罩連接板522與右側窗下邊梁519、右側短腰立柱513和右側輪轂罩立柱523焊接連接，右側輪轂罩立柱523與右側艙門立柱512焊接連接;與圖2左側圍骨架結構不同之處在于，右側圍骨架5中需要預留車門位置，在需要預留車門的位置處，不需要焊接右側窗上邊梁518、右側窗下邊梁519、右側艙門上邊梁520和右側艙門下邊梁521。右側圍骨架5通過右側前邊立柱514和右側后邊立柱515分別對應與前圍骨架2和后圍骨架3焊接連接，通過右側圍頂邊梁517與頂蓋骨架I焊接連接，通過右側艙門下邊梁521與底架6焊接連接。如圖4所示，本發明客車車體頂蓋骨架結構，包括頂蓋縱梁U、頂蓋橫梁12、頂蓋縱邊梁13和頂蓋V形縱梁14。其中，頂蓋縱梁11與頂蓋橫梁12通過垂直焊接相接，以形成頂蓋骨架內側框架式 結構；頂蓋縱邊梁13有兩根，處于頂蓋骨架外側，分別與所述內側框架式結構縱向邊沿焊接連接，以形成頂蓋骨架完整結構，且其縱向貫通于車體頂蓋骨架。頂蓋骨架I通過頂蓋縱邊梁13與左側圍骨架4和右側圍骨架5焊接連接，通過所述頂蓋橫梁12與前圍骨架2和后圍骨架3焊接連接。圖5為圖4中A處型材部件的截面圖，如圖5所示，頂蓋V形縱梁14的截面輪廓呈“V”形，所述“V”形一條邊的延伸端設有與頂蓋橫梁12垂直的翻邊，另一條邊的延伸方向上設有另一個呈“V”形的延伸段，且所述呈“V”形的延伸段的延伸端設有與頂蓋橫梁12相切的翻邊；頂蓋V形縱梁14有兩根，處于車體內，與頂蓋縱梁11焊接連接，縱向貫通于車體頂蓋骨架，以形成車體頂部封閉的V形槽結構。如圖6所示，本發明客車車體底架結構，分為前段、中段和后段，主要包括底架橫梁61、底架縱梁62、動力系統支架63和輪轂罩64，且通過焊接連接，以構成該底架結構。所述底架橫梁61主要包括若干底架貫通橫梁611和底架連接橫梁612，所述底架貫通橫梁611橫向貫通于車體底架，其兩端與左側圍骨架4和右側圍骨架5焊接連接，底架縱梁62主要包括兩根底架前中段縱梁621和兩根底架后段縱梁622，輪轂罩64包括兩個前輪轂罩641和兩個后輪轂罩642。底架6的前段和中段主要由若干底架貫通橫梁611、若干底架連接橫梁612、兩根底架前中段縱梁621、兩根底架后段縱梁622和兩個前輪轂罩641焊接構成，具體為兩根底架前中段縱梁621平行貫通于底架前段和中段；底架貫通橫梁611與所述兩根底架前中段縱梁621垂直焊接連接；底架連接橫梁612連接于位于底架中段的兩根底架前中段縱梁621之間；前輪轂罩641位于底架前段，與相鄰兩根底架貫通橫梁611和底架前中段縱梁621焊接連接。底架6的后段主要由兩根底架后段縱梁622、兩個后輪轂罩642和動力系統支架63焊接構成，具體為兩根底架后段縱梁622與上述兩根底架前中段縱梁621焊接連接，動力系統支架63焊接設于兩根底架后段縱梁622后段上，后輪轂罩642與上述底架貫通橫梁611、底架后段縱梁622和動力系統支架63焊接連接。 底架6通過底架貫通橫梁611、動力系統支架63和輪轂罩64與左側圍骨架4和右側圍骨架5焊接連接。
所述輪轂罩64和底架后段縱梁622為鋁合金板材。如圖7所示，本發明客車車體前圍骨架結構，主要包括前圍立柱21和前圍橫梁22，所述前圍立柱21和前圍橫梁22通過焊接連接，以構成該前圍骨架結構。具體為前圍左主立柱211、前圍頂橫梁221和前圍右主立柱212依次焊接連接，以構成前圍骨架主框架結構，前圍骨架2通過前圍左主立柱211、前圍右主立柱212分別對應于左側圍骨架4和右側圍骨架5焊接連接，通過前圍頂橫梁221與頂蓋骨架I焊接連接，其他前圍立柱21和前圍橫梁22與前圍左主立柱211、前圍頂橫梁221和前圍右主立柱212不在同一平面上，直接或間接與前圍左主立柱211、前圍頂橫梁221和前圍右主立柱212焊接連接，以構成前圍骨架結構。如圖8所示，本發明客車車體后圍骨架結構，主要包括后圍立柱31和后圍橫梁32，所述后圍立柱31和后圍橫梁32通過焊接連接，以構成該后圍骨架結構。具體為后圍左王立柱311、后圍頂橫梁321和后圍右王立柱312依次焊接連接， 架結構，后圍骨架3通過后圍左主立柱311和后圍右主立柱312分別對應與左側圍骨架4和右側圍骨架5焊接連接，通過后圍頂橫梁321與頂蓋骨架I焊接連接，其他后圍立柱31和后圍橫梁32與后圍左主立柱311、后圍頂橫梁321、后圍右主立柱312和后圍中橫梁322不在同一平面上，直接或間接與后圍左主立柱311、后圍頂橫梁321、后圍右主立柱312和后圍中橫梁322焊接連接，以構成后圍骨架結構。該輕量化全承載式客車車體骨架結構的安全性證明如下表I為該客車車體骨架的一次實際側翻試驗結果數據，具體測量側翻后的側圍立柱上面部分位置的橫向變化量，所測立柱共7根，從車體右側圍骨架前部到后部分別為前門后立柱、右側圍第三立柱、右側圍第四立柱、右側圍第五立柱、右側圍第六立柱、右側圍第七立柱、右側圍第八立柱，傳感器所在位置Z為相對于車體底架上平面的高度。具體數據如下表所示
測量側圍立柱位置傳感器位置側翻前的右側立側翻后的右側立 Δ 點Z (mm) 柱到生存空間右柱到生存空間右 L=L-L
面Y向距離L(mm)面Y向距離L’(ram)
(mm)
1前門后立柱1700402180214
2右側圍第三:立 1700403214196
_Jt_____
3右側圍第四、>: 170040321419權利要求
1.一種輕量化全承載式客車車體骨架結構，包括頂蓋骨架、前圍骨架、后圍骨架、側圍骨架和底架，其特征在于，所述頂蓋骨架、前圍骨架、后圍骨架、側圍骨架和底架均采用鋁合金材料制成，且通過焊接連接，以圍合而成全承載式車體骨架結構。
2.如權利要求I所述的輕量化全承載式客車車體骨架結構，其特征在于，所述前圍骨架和后圍骨架分別通過焊接與所述側圍骨架和頂蓋骨架連接；所述頂蓋骨架和底架分別通過焊接與所述側圍骨架連接；所述側圍骨架包括左側圍骨架和右側圍骨架。
3.如權利要求I所述的輕量化全承載式客車車體骨架結構，其特征在于，所述側圍骨架包括側圍立柱和側圍縱梁；所述側圍立柱包括側窗立柱、側艙門立柱、短腰立柱、前邊立柱、后邊立柱、頂邊立柱；所述側圍縱梁包括側圍頂邊梁、側窗上邊梁、側窗下邊梁、側艙門上邊梁、側艙門下邊梁；所述側圍頂邊梁、側窗上邊梁、側窗下邊梁、側艙門上邊梁、偵彳艙門下邊梁依次對應由頂邊立柱、側窗立柱、短腰立柱、側艙門立柱焊接連接；所述側圍骨架通過所述前邊立柱和后邊立柱分別對應與所述前圍骨架和后圍骨架焊接連接，通過所述側圍頂邊梁與所述頂蓋骨架焊接連接，通過所述側艙門下邊梁與所述底架焊接連接。
4.如權利要求3所述的輕量化全承載式客車車體骨架結構，其特征在于，所述側圍骨架還包括輪轂罩連接板和輪轂罩立柱，所述輪轂罩連接板與所述側窗下邊梁、短腰立柱和輪轂罩立柱焊接連接，所述輪轂罩立柱與所述側艙門立柱焊接連接。
5.如權利要求I所述的輕量化全承載式客車車體骨架結構，其特征在于，所述底架分為前段、中段和后段，包括底架橫梁、底架縱梁、動カ系統支架和輪轂罩；所述底架縱梁包括底架前中段縱梁和底架后段縱梁，所述輪轂罩包括前輪轂罩和后輪轂罩；所述底架前段和中段由底架橫梁、底架前中段縱梁和輪轂罩焊接構成；所述底架后段由底架后段縱梁、后輪轂罩和動カ系統支架焊接構成，所述動カ系統支架通過焊接設置于所述底架后段縱梁后段上；所述底架后段通過底架后段縱梁與底架前中段縱梁焊接連接，而與底架前段和中段連接；所述輪轂罩和底架后段縱梁為鋁合金板材；所述底架通過所述底架橫梁、動カ系統支架和輪轂罩與所述側圍骨架焊接連接。
6.如權利要求I所述的輕量化全承載式客車車體骨架結構，其特征在于，所述頂蓋骨架包括頂蓋縱梁、頂蓋橫梁和頂蓋縱邊梁；所述頂蓋縱梁與頂蓋橫梁通過焊接相交接，以形成頂蓋骨架內側框架式結構體，所述頂蓋縱邊梁處于頂蓋骨架外側，與所述框架式結構體的縱向邊沿焊接連接，以形成頂蓋骨架結構；所述頂蓋骨架通過所述頂蓋縱邊梁與所述側圍骨架焊接連接，通過所述頂蓋橫梁與所述前圍骨架和后圍骨架焊接連接。
7.如權利要求6所述的輕量化全承載式客車車體骨架結構，其特征在于，所述頂蓋骨架還包括頂蓋V形縱梁，其截面輪廓呈“V”形，所述“V”形一條邊的延伸端設有與所述頂蓋橫梁垂直的翻邊，另一條邊的延伸方向上設有另ー個呈“V”形的延伸段，且所述呈“V”形的延伸段的延伸端設有與所述頂蓋橫梁相切的翻邊；所述頂蓋V形縱梁與所述頂蓋縱梁通過焊接相連接，以形成車體頂部封閉的V形槽結構。
8.如權利要求I至7中任一項所述的輕量化全承載式客車車體骨架結構，其特征在于，所述鋁合金為6005、6061、5052或5083型鋁合金。
全文摘要
本發明涉及一種輕量化全承載式客車車體骨架結構，包括頂蓋骨架、前圍骨架、后圍骨架、側圍骨架和底架，其車體骨架結構整體采用鋁合金材料焊接連接而成。在保證車體整體強度不低于傳統鋼制車體骨架的同時，極大地降低了車體骨架的重量，使整車能耗降低，且因為全鋁材質，故該車體骨架使用壽命得到延長。
文檔編號B62D23/00GK102815338SQ20121028270
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月9日 優先權日2012年8月9日
發明者不公告發明人 申請人:湖南晟通科技集團有限公司