CN102211615A - 一种轻量化客车车身结构及其型材 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种客车车身结构，包括底盘、四围骨架和顶拱骨架，其特征在于，所述车身结构由铝合金型材铆接而成，所述四围骨架是由立柱与横梁组成的格栅式骨架，所述立柱的截面形状为空心矩形环，且矩形的一侧短边分别从两端向外延伸形成有两翼部。本发明采用铝合金全承载式车身，使得客车的整车重量下降，提高载客数量，降低燃油消耗，使整车排放大大降低；铝合金结构还使得客车的使用年限提高；由于采用铝合金结构车身，使得客车生产不用电泳防锈，节约生产成本，降低工业排放；发明的轻量化客车车身结构全部采用铆接形式，因此不再需要复杂而且昂贵的焊接设备，节约了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及汽车制造及其材料，尤其是一种采用铝合金型材的轻量化客车车身结构及其型材。
背景技术
传统的汽车整车结构一般包括底盘和车身，底盘和车身相对分离，底盘要承受自身和车身的重量，以及在底盘和大梁上安装的发动机等部件的重量；车身只承受自身重量及货物和乘客的重量，不承受底盘及车架的载荷。这种车身的重心相对较高，高速行驶稳定性差，在受撞击时底盘和车身会产生相对位移，整车强度较弱。
为解决上述问题，提出了一种全承载车身，其整车是一种整体框架式的结构。全承载车身一般由底架、四围骨架和顶盖骨架围合而成，四围骨架包括前围骨架、后围骨架、左侧围骨架和右侧围骨架。全承载式车身的优势在于整车骨架形成有效封闭的力环结构，使车身分担底盘的载荷，强度比普通汽车要高。中国专利CN100404347C公布了一种全承载车身，就属于这种结构，该车身主要是用矩形钢管焊接而成，因此这种全承载车身仍然存在车身重的问题。而对汽车本身来说，大约70％的油耗是用在车身质量上，因此，减轻车身重量能够降低油耗，符合节约能源及环保的趋势。为此，本发明将提出一种轻量化的全承载式车身结构以及应用在该车身结构上的铝合金型材。
发明内容
本发明的目的在于提出一种新的铝合金型材，可用于全承载式车身结构，以减轻车身重量。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于汽车的铝合金型材，所述铝合金型材的截面形状为空心矩形环，且矩形的一侧短边分别从两端向外延伸形成有两翼部。
进一步地，所述铝合金型材的矩形环的壁厚及其两侧翼部的厚度为3至8毫米。
相较于现有技术中的矩形钢管而言，采用铝合金型材能大大降低车身重量，从而减少汽车油耗。此外，钢管的使用寿命只有15年，而铝合金型材的使用寿命能达到25年，因此铝合金型材比钢管更环保。
本发明的另一个目的在于提出一种新的全承载式车身，尤其是轻量化的客车车身。
为实现上述目的，本发明提供了一种客车车身结构，包括底盘桁架、四围骨架和顶拱骨架，其特征在于，所述四围骨架是由立柱与横梁铆接形成的格栅式铝合金骨架，所述立柱的截面形状为空心矩形环，且矩形的一侧短边分别从两端向外延伸形成有两翼部。其中，所述立柱的壁厚及其两侧翼部的厚度为3至8毫米。
其中，所述四围骨架包括前围骨架、后围骨架、左侧围骨架和右侧围骨架，其中，左侧围骨架及右侧围骨架与底盘桁架铆接，前围骨架、后围骨架及顶拱骨架与所述左侧围骨架及右侧围骨架铆接。
特别地，所述立柱的翼部面向车内，与车身内蒙皮铆接，所述车身内蒙皮为受力蒙皮。
特别地，所述立柱与横梁之间的连接方式也不同于现有的车身，其特别之处在于采用L形角码连接，具体是：横梁的两端分别抵在两根立柱之间，并用L形角码的两个边分别与立柱及横梁铆接。
在本发明的一些实施例中，横梁的横截面形状为
形，所述L形角码与横梁铆接的一边置
形槽内，所述
形的短边与立柱的翼部对齐，且与车身内蒙皮铆接。其中，所
形横梁的厚度为3至6毫米。其中，立柱与横梁型材的截面形状及其连接方式都很特殊，对提高车身强度有很大帮助。
本发明的有益效果在于：立柱型材的形状是特别设计的，其翼部与内蒙皮铆接之后，使内蒙皮成为受力蒙皮，改变了传统车身由外蒙皮受力的情况；横梁也能和内蒙皮铆接，提高了车身的整体强度，比用钢管焊接的普通全承载式车身更耐撞击。并且，业内一般认为铝合金型材的强度较钢管低，因此即使有客车选用铝合金型材，其型材也不可能达到8毫米以下的厚度。然而在本发明中，经过发明人的认真研究和测算，结合上述车身结构，轻量化客车车身型材的厚度可以达到仅3毫米，突破了业内认为的极限。轻量化车身带来的直接效益是增加载客量，降低油耗，铝合金型材能延长汽车的使用寿命；而全承载式的车身则带来了底盘低、车内空间大等优点。此外，铝合金型材主要采用铆接工艺，摒弃了传统汽车生产过程中使用的大型焊接设备；同时，由于铝合金不生锈的特点，防锈处理的全套设备也随之淘汰，从生产角度来说，不仅减少了设备投资，也降低了工业能耗，还能够快速推广。
附图说明
图1为立柱铝合金型材的示意图；
图2为客车车身结构的示意图；
图3为四围骨架的局部示意图；
图4为立柱与横梁连接方式的立体分解图；
图5为立柱与横梁连接方式示意图；
其中，
1.铝合金型材 2.矩形环 3.翼部 4.车身
5.立柱 6.横梁 7.L形角码 8.内蒙皮
具体实施方式
如图1所示，铝合金型材1的横截面形状为空心矩形环2，矩形的一侧短边分别从两端向外延伸形成有翼部3，其中，矩形的短边和长边的比例为1∶2，矩形环2的壁厚和翼部3的厚度为3毫米。
在本发明的其他实施例中，矩形的短边和长边的比例还可以是1∶1，或者是1∶3，而矩形环的壁厚和翼部的厚度还可以是8毫米，或者是5毫米。
如图2所示，客车车身4是由底盘桁架、四围骨架和顶拱骨架围合而成的全承载式车身。其中，四围骨架中的左侧围骨架及右侧围骨架与底盘桁架铆接，四围骨架中的前围骨架和后围骨架以及顶拱骨架与左侧围骨架及右侧围骨架铆接。其中，四围骨架都是由立柱与横梁铆接形成的格栅式铝合金骨架，其中立柱就是采用图1所示的铝合金型材1。因此，在该车身中立柱的壁厚及其翼部的厚度可以达到3毫米，一般在3至8毫米范围内。
本发明中客车车身的特点之一在于采用了铝合金型材，而其中立柱与横梁的型材结构设计及其连接方式也较为特别。
结合图3至图5所示，其中立柱5的形状已在前述实施例中描述过，横梁6是一个截面形状为
形的铝合金型材，
形槽的两边及槽底的厚度为3毫米。横梁6安装在两根立柱5之间，立柱5的翼部面向车内，横梁6的
形短边与立柱5的翼部对齐，长边与立柱5的另一边对齐，然后用L形角码7的两边分别贴住立柱5的矩形长边和L形横梁的槽内，用铆钉固定。其他立柱与横梁照此方式依次连接，则可以分别构成所需的四围骨架。车身内蒙皮8分别用铆钉和立柱5的翼部以及横梁6的
形短边铆接，由此车身内蒙皮成为受力蒙皮，有别于普通车身中由外蒙皮受力的结构。
在本发明的其他实施例中，
形横梁的厚度还可以是4.5毫米或6毫米，只要在3～6毫米范围内就行。
在本发明的其他实施例中，横梁的形状也可以不是
形，比如矩形横梁也可以按照图3所示的方式用L形角码与立柱铆接。
上述实施例只展示了单层客车的车身结构，本领域的普通技术人员应能理解，该车身结构同样适用于双层客车，只要在图2所示的车身结构中加一个双层车的二层骨架就变成了一个双层车的车身。
采用铝合金结构的轻量化客车车身，带来了许多改进：(1)使得客车的整车重量下降，例如，对于12米双层客车而言，铝合金骨架双层车整车重为13吨，而钢结构车身骨架的整车则重达15吨，由于整车重量的下降，会提高载客量，降低燃油消耗，使整车排放大大降低。(2)铝合金结构还使得客车的使用年限提高，从原来的15年可以提高到25年，而且永不生锈，便于回收，循环利用；(3)由于采用铝合金结构车身，使得客车生产不用电泳防锈，节约生产成本，降低工业排放；(4)本发明的轻量化客车车身结构全部采用铆接形式，因此不再需要复杂而且昂贵的焊接设备，节约了生产成本。
Claims (10)
1.一种用于汽车的铝合金型材，其特征在于，所述铝合金型材的截面形状为空心矩形环，且矩形的一侧短边分别从两端向外延伸形成有两翼部。
2.如权利要求1所述的铝合金型材，其特征在于，所述矩形的长宽比为1∶1至1∶3。
3.如权利要求1所述的铝合金型材，其特征在于，所述矩形环的壁厚及其两侧翼部的厚度为3至8毫米。
4.一种采用权利要求1所述的铝合金型材的客车车身结构，包括由底盘桁架、四围骨架和顶拱骨架围合而成的全承载式车身，其特征在于，所述四围骨架是由立柱与横梁铆接形成的格栅式铝合金骨架，所述立柱的截面形状为空心矩形环，且矩形的一侧短边分别从两端向外延伸形成有两翼部。
5.如权利要求4所述的客车车身结构，其特征在于，所述立柱的壁厚及其两侧翼部的厚度为3至8毫米。
6.如权利要求5所述的客车车身结构，其特征在于，所述立柱的翼部面向车内，与车身内蒙皮铆接，所述车身内蒙皮为受力蒙皮。
7.如权利要求6所述的客车车身结构，其特征在于，所述立柱与横梁之间采用L形角码连接，具体是：横梁的两端分别抵在两根立柱之间，并用L形角码的两个边分别与立柱及横梁铆接。
8.如权利要求7所述的客车车身结构，其特征在于，所述横梁的横截面形状为
形，所述L形角码与横梁铆接的一边置于
形槽内，所述
形角码的短边与立柱的翼部对齐，且与车身内蒙皮铆接。
9.如权利要求8所述的客车车身结构，其特征在于，所述
形横梁的厚度为3至6毫米。
10.如权利要求4～9任一项所述的客车车身结构，其特征在于，所述四围骨架包括前围骨架、后围骨架、左侧围骨架和右侧围骨架，其中，左侧围骨架及右侧围骨架与底盘桁架铆接，前围骨架、后围骨架及顶拱骨架与所述左侧围骨架及右侧围骨架铆接。
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