CN102009695B - 一种车架部件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽车制造领域，尤其是指一种用于客车骨架结构的车架部件。本发明车架部件为一个底边宽度大于两个侧边宽度的凹槽，该车架部件采用铝合金或镁合金材料制成。本发明车架部件主要用于车体两侧车架结构中，与组成车架的其他部件进行铆接，增强了车体侧面的抗弯、抗拉、抗扭强度，并且可同时对多个车体立柱进行固定连接，增强了车体的稳定性；同时，若车体局部受到外力冲击，还可通过本发明车架部件将局部的冲击力分散到与其连接的多个立柱以及整个车体上，从而保证了客车的安全。采用铝合金或镁合金材料，在不降低车架强度的前提下，减轻了重量，使得汽车行驶更加省油，并且延长了车体的使用寿命，汽车报废后，该车架部件还可回收再利用。
Description
技术领域
本发明涉及汽车制造领域，尤其是指一种用于客车骨架结构的车架部件。
背景技术
现有的客车骨架结构形式主要有三种：
第一种，非承载式。汽车有刚性车架，又称底盘大梁架。车身本体悬置于车架上，用弹性元件联接，主要靠车架承重，车身不参与受力。这种非承载式车身比较笨重，质量大，汽车质心高，高速行驶稳定性较差。
第二种，半承载式。半承载式车身的汽车没有刚性大梁架，只是加强了前围，侧围，后围，底架等部位，车身和底架共同组成了车身本体的刚性空间结构。这种半承载式，车身只是部分参与受力，质量比非承载式车身稍小。
第三种，采用巨型钢管焊接而成的全承载式车身结构。该全承载式车身结构虽然质量比前两种小，但还不能有效的大幅度降低车身重量。
以上三种结构均为钢制结构，整车重量大，导致承载能力下降，客车能耗偏高，再有钢骨架容易生锈，即使磷化处理过的骨架寿命也不过8年左右，而且不能回收利用。磷化液中的磷是一种剧毒物质，以及矩型钢管上所喷的防锈漆，均严重污染环境。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种新的铝型材部件来替代目前客车在侧围骨架中所使用的钢制骨架型材，在保证整车刚度需要的同时，大幅度降低车身的重量，并且不易腐蚀，延长骨架的使用寿命。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种车架部件，所述车架部件本体为长条形凹槽结构，所述长条形凹槽的底边宽度大于两个侧边的宽度，所述车架部件材料为铝合金或镁合金；所述底边向一侧延展出翻边，翻边的末端向翻边远离凹槽侧边的一侧延展出一支撑边。
本发明的有益效果是：底边宽度大于两个侧边宽度的结构设计，可使与底边相固定的车架立柱以及其他部件连接稳固，车架不易扭曲；凹槽的两个侧壁可有效防止本发明车架部件受外力冲击而弯曲，保证了车体侧围的抗冲击能力。本部件作为车身骨架的主要承重部件，其凹槽型结构配合壁厚加厚，能在保证整车刚度的情况下大幅度降低车身重量，且有利于和其它铝型材部件配合铆接，由于铝合金或镁合金不易被腐蚀的特点，使得骨架本身寿命可长达25年，整车报废后该部件还可回收利用，相对降低了整车成本，公开号为US6598923B2、US2072804A的专利以及李阳在2009年第1期的《客车技术与研究》中发表的《客车车身轻量化技术探讨》，均没有公开本发明车架部件在保证整车刚度的情况大幅度降低车身重量，且有利于和其它铝型材部件配合铆接，由于合金不易被腐蚀的特点，使得骨架本身寿命可长达25年。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述支撑边远离翻边的边缘为圆角。
采用上述进一步方案的有益效果是，防止当发明车架部件受到外力而变形或扭转时，支撑边的边缘因应力集中而产生裂纹。
进一步，所述支撑边远离翻边的末端向支撑边远离翻边的一侧延展出一加强边。
采用上述进一步方案的有益效果是，延展出的加强边可继续加强本发明车架部件的抗弯曲能力，装饰效果更好。
进一步，所述加强边与支撑边之间的拐角为圆角，所述加强边远离支撑边的边缘为圆角；所述底边与侧边之间的拐角为圆角，所述侧边远离底边的边缘为圆角。
采用上述进一步方案的有益效果是，防止当发明车架部件受到外力而变形或扭转时，加强边与支撑边之间的拐角或者加强边的边缘因应力集中而产生裂纹；防止当发明车架部件受到外力而变形或扭转时，底边与侧边之间的拐角或者侧边边缘因应力集中而产生裂纹。
进一步，所述翻边与侧边之间的拐角为圆角；所述支撑边与翻边之间的拐角为圆角；所述凹槽长度为40～14000mm，底边宽度为100～400mm，侧边宽度为10～100mm，凹槽底边和侧边壁厚2～30mm，侧边和底边之间的夹角为50°～170°。
采用上述进一步方案的有益效果是，防止当发明车架部件受到外力而变形或扭转时，翻边与侧边之间的拐角或者支撑边与翻边之间的拐角因应力集中而产生裂纹。
进一步，所述翻边的宽度为5～100mm，所述支撑边的宽度为10～100mm，所述翻边的厚度为0.2～8mm，所述支撑边的厚度为0.2～8mm。
进一步，所述加强边的宽度为1～80mm，所述加强边的厚度为0.2～8mm。
进一步，所述铝合金为6005T5、6005T6、6082T5、6082T6、7A04、7003或者7005型铝合金。
采用上述进一步方案的有益效果是，保证本发明车架部件达到与钢材相近的强度或高于钢材的强度。
附图说明
图1为本发明车架部件实施方式1的结构图；
图2为图1中本发明实施方式1的车架部件沿A方向的横截面剖视图；
图3为本发明车架部件实施方式2的结构图；
图4为图1中本发明实施方式2的车架部件沿A方向的横截面剖视图；
图5为本发明车架部件实施方式3的结构图；
图6为图1中本发明实施方式3的车架部件沿A方向的横截面剖视图；
图7为本发明实施方式1的车架部件作为加强纵梁的连接结构图；
图8为图7中所使用的大角码的横截面结构图；
图9为图7中所使用的顶横梁以及立柱的横截面结构图；
图10为本发明实施方式1的车架部件作为加强纵梁的另一连接结构图；
图11为图10中所使用的中角码的横截面结构图；
图12为图10中所使用的侧窗下纵梁的横截面结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施方式1
如图1、图2所示，本实施方式车架部件为凹槽结构，凹槽底边101的宽度大于第一侧边102的宽度和第二侧边103的宽度，底边101与第一侧边102之间的拐角为圆角，底边101与第二侧边103之间的拐角为圆角，第一侧边102远离底边101的边缘为圆角，第二侧边103远离底边101的边缘为圆角。本实施方式车架部件材料采用镁合金或6005T5、6005T6、6082T5、6082T6、7A04、7003、7005型铝合金。
本实施方式中，凹槽的长度为40～14000mm，更为优选地为5000～13500mm；底边101的宽度为100～400mm，更为优选地为120～300mm；底边101的厚度为2～30mm，更为优选地为3～15mm；第一侧边102的宽度为10～100mm，更为优选地为15～50mm；第一侧边102的厚度为2～30mm，更为优选地为3～15mm；第二侧边103的宽度为10～100mm，更为优选地为15～50mm；第二侧边103的厚度为2～30mm，更为优选地为3～15mm；第一侧边102和底边101之间的夹角为50°～170°，更为优选地为80°～130°；第二侧边103和底边101之间的夹角为50°～170°，更为优选地为80°～130°。
实施例1-5
按照实施方式1所述的铝型材部件，其可用于不同汽车的各参数具体长度大小如下表所示：
实施方式2
如图3、图4所示，为本发明实施方式2的车架部件。实施方式2的车架部件在实施方式1的基础上，底边101向第一侧边102所在一端的方向延展出一翻边104，翻边104的末端向翻边104远离凹槽的第一侧边102和第二侧边103的一侧延展出一支撑边105；翻边104和第一侧边102之间的拐角为圆角；翻边104和支撑边105之间的拐角为圆角；支撑边105远离翻边104一侧的边缘为圆角。
本实施方式中，翻边104的宽度为5～100mm，更为优选地为10～70mm；翻边104的厚度为0.2～8mm，更为优选地为0.5～5mm；支撑边105的宽度为10～100mm，更为优选地为15～70mm；支撑边105的厚度为0.2～8mm，更为优选地为0.5～5mm。
实施例6-10
按照实施方式2所述的铝型材部件，其可用于不同汽车的各参数具体长度大小如下表所示：
实施方式3
如图5、图6所示，为本发明实施方式3的车架部件。实施方式3的车架部件在实施方式2的基础上，支撑边105远离翻边104的末端向支撑边105远离翻边104的一侧延展出一加强边106；支撑边105和加强边106之间的拐角为圆角；加强边106远离支撑边105一侧的边缘为圆角。
本实施方式中，加强边106的宽度为1～80mm，更为优选地为5～55mm；加强边106的厚度为0.2～8mm，更为优选地为0.5～5mm。
实施例11-15
按照实施方式3所述的铝合金或镁合金型材部件，其可用于不同汽车的各参数具体长度大小如下表所示：
如图7所示，为本发明实施方式1的车架部件与车架中其它部件的连接结构图。图7中，本发明车架部件作为车架结构中两侧框架中的重要组成部分，对车体两侧的稳定性和抗冲击、抗扭转起到了重要的作用。本发明车架部件作为车架结构中的加强纵梁1，通过铆钉5与大角码1的一端以及立柱4铆接，大角码2的另一端与顶横梁3铆接，其中加强纵梁1铆接在大角码1和立柱4之间，这样可以使立柱4与顶横梁3稳定。根据车架整体长度的设计，加强纵梁1可以进行延展，并且同时与多个立柱4、大角码2以及顶横梁3进行铆接，使得立柱4受到侧面的冲击力能够快速的传到至整个车体，从而分散局部的受力，保证车体的抗冲击能力。
图7连接结构中的大角码2横截面结构如图8所示，其截面为“L”型结构，内侧呈圆弧状，从而避免应力在此部位集中而断裂，大角码2的夹角角度范围为80°～140°，更为优选地为100°～120°，其角度的变化可直接导致车体框架形状的变化；顶横梁3和立柱4的横截面如图9所示，为一方形的管状结构，方形管状结构中的一个侧边301向两侧延展形成第一翻边302和第二翻边303。方形管状结构的各个侧边之间的拐角均为圆角，第一翻边302以及第二翻边303与方形管状结构的侧边拐角也为圆角，第一翻边302和第二翻边303的边缘同样为圆角，此种圆角可以防止该部件拐角处因局部应力过大而产生裂纹。在图7所示的连接结构中，顶横梁3和立柱4均通过两个翻边进行铆接，这样，通过两个翻边的辅助作用，使得顶横梁3和立柱4的抗弯曲和抗冲击能力更强。
图7中的加强纵梁1、大角码2、顶横梁3以及立柱4均采用镁合金或6005T5、6005T6、6082T5、6082T6、7A04、7003、7005型铝合金，并采用铆接方式，在不减小车架强度的同时，极大的减轻了车架的重量，使汽车行驶更加省油，汽车报废后车架还可回收再利用。
图10为本发明实施方式1的车架部件作为加强纵梁的另一连接结构图。图10中，加强纵梁1的底边通过铆钉5与内蒙皮6铆接，并透过内蒙皮6与以及立柱4的两个翻边与立柱4铆接，立柱4的方形管状结构中，与两个翻边相邻的两个侧壁上，分别通过两个中角码7与两个侧窗下纵梁8铆接，侧窗下纵梁8中的一边透过内蒙皮6与加强纵梁1铆接。
图10连接结构中的中角码7横截面结构如图11所示为“L”型直角结构，其内角以及两边的边缘处采用圆角结构，避免了局部应力过大而使中角码产生裂纹。
图10连接结构中的侧窗下纵梁8的横截面结构如图12所示为一“U”型结构，其中一个侧壁长于另一个侧壁，侧窗下纵梁8通过较长的一个侧壁与加强纵梁1以及内蒙皮6铆接，较短的侧壁末端伸出一个弯壁801，当在弯壁801所在侧壁一侧安装外蒙皮时，此弯壁801由于更加靠近外蒙皮，使得其与外蒙皮之间的距离更近，从而节省了大量的连接用胶水，在保证车架强度不受任何损失的前提下降低了车架的制造成本。
本发明与目前客车骨架结构中所使用的钢制部件相比，具有重量轻、寿命长的特点，并且本发明的车架部件的强度不低于钢制部件，举例说明如下：
以图1所示车架部件为例，其截面积为
S＝0.001674m2
若采用6082T6型铝合金，其抗拉强度为
Rm＝310MPa
由此可得其抗拉力为
F＝Rm×S＝519000N
而其1m长的重量仅为
G＝2.7g/cm3×1674cm3＝4.52kg
而对于目前客车骨架结构中所使用的钢制部件来说，假设钢骨架纵梁为120×50×2矩形钢管，其1m长的重量为5.34kg，其到屈服极限时的抗拉力为
F＝Rm×S＝415MPa×0.00068m2＝282200N
由此可知图1所示的加强梁采用6082T6型铝合金，在重量略低于120×50×2矩形钢管时，其到屈服极限时的抗拉力是矩形钢管的1.84倍。因此使用本发明的铝型材部件其在大大减轻重量的同时，能够达到现有骨架为矩形钢管结构的客车的强度，使客车的承载减轻，减少能耗，并且不会生锈，相比钢制部件，其使用寿命大大延长，可达25年。
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)
1.一种车架部件，其特征在于：所述车架部件本体为长条形凹槽结构，所述长条形凹槽的底边宽度大于两个侧边的宽度，所述车架部件材料为铝合金或镁合金；所述底边向一侧延展出翻边，翻边的末端向翻边远离凹槽侧边的一侧延展出一支撑边。
2.根据权利要求1所述的车架部件，其特征在于：所述支撑边远离翻边的边缘为圆角。
3.根据权利要求1所述的车架部件，其特征在于：所述支撑边远离翻边的末端向支撑边远离翻边的一侧延展出一加强边。
4.根据权利要求3所述的车架部件，其特征在于：所述加强边与支撑边之间的拐角为圆角，所述加强边远离支撑边的边缘为圆角；所述底边与侧边之间的拐角为圆角，所述侧边远离底边的边缘为圆角。
5.根据权利要求2至4任一项所述的车架部件，其特征在于：所述翻边与侧边之间的拐角为圆角；所述支撑边与翻边之间的拐角为圆角；所述凹槽长度为40～14000mm，底边宽度为100～400mm，侧边宽度为10～100mm，凹槽底边和侧边壁厚2～30mm，侧边和底边之间的夹角为50°～170°。
6.根据权利要求2至4任一项所述的车架部件，其特征在于：所述翻边的宽度为5～100mm，所述支撑边的宽度为10～100mm，所述翻边的厚度为0.2～8mm，所述支撑边的厚度为0.2～8mm。
7.根据权利要求4所述的车架部件，其特征在于：所述加强边的宽度为1～80mm，所述加强边的厚度为0.2～8mm。
8.根据权利要求1至4任一项所述的车架部件，其特征在于：所述铝合金为6005T5、6005T6、6082T5、6082T6、7A04、7003或者7005型铝合金。
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