CN104843078A - 驾驶室碰撞安全性的优化方法、驾驶室和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种驾驶室碰撞安全性的优化方法、驾驶室和车辆，优化方法包括在驾驶室框架上连接局部框架，以通过该局部框架的支撑点将碰撞过程中在所述驾驶室框架内传递的力卸载到车架上，并且进一步地设置用于卸载B柱的力的传力结构。因此，本发明通过设置局部框架和传力结构可以设计出合理的力学传递路径，改善驾驶室碰撞变形模式，达到乘员最佳保护效果，优化效果显著。尤其是在轻卡车型中，相对于全体框架式结构的中重卡，可以降重、降低油耗，同时可以保证车辆的碰撞安全性能。并且本发明工艺简单、成本低廉，可以对相同模具生产的驾驶室进行不同碰撞安全性的优化，无需变更大量模具，经济效益巨大，具有较高的实用性和推广价值。

Description

驾驶室碰撞安全性的优化方法、驾驶室和车辆

技术领域

本发明涉及驾驶室碰撞安全性的优化领域，具体地，涉及一种驾驶室碰撞安全性的优化方法、实现该方法的驾驶室和使用该驾驶室的车辆。 

背景技术

在车辆工程高速发展的今天，采用平台化、模块化设计，有利于提高汽车零部件的质量，以及汽车的装配质量，同时可以增强产品之间的差异化特点和保持产品技术升级的便利性，并且可以缩短汽车的开发、生产周期。所谓模块化设计，就是在进行产品开发时，在产品功能分析的基础上，把整车按照功能分解为几大独立的模块，然后根据用户需求的不同，通过对功能模块的选择和组合，快速开发出不同系列、不同性能、不同用途的各种新产品，以满足不同国家、不同市场对产品多样性的需求。 

为了保证重点市场客户需求，在确定产品开发批次时一般会考虑重点市场、重点需求，以保证产品可以快速重点市场，这样为了实现最大程度的模块化、通用化，某些零部件的设计就会出现过量设计，以满足不同车型的需要，例如车身和车架等通用性非常高的零部件。 

周知，在汽车碰撞安全领域，用户对碰撞安全性能的要求愈发关注，各类碰撞安全法规的标准也在不断提高，如卡车领域的ECER29系列法规。因此，如何对相同模具生产的模块进行不同碰撞安全性优化则成为一个目前亟待解决的关键性技术难题，否则了满足不同的碰撞安全性的要求，将造成模具开发的时间和成本的巨大浪费，并与现阶段中模具共用常态化的趋势相违背。 

例如，卡车等车辆的驾驶室通常为一个模块，例如传统的轻卡驾驶室是 薄片钣金结构，耐撞性较差，在采用结构耐撞性评价方法对其分析时，如图1所示，其力学传递路径基本上可以简化为沿侧向框架12传递的平行四边形，不具有稳定性，承载能力差变形严重。 

因此，提供一种能够优化驾驶室安全性的技术，尤其是能够用于对相同模具生产的驾驶室进行不同碰撞安全性的优化的技术具有积极意义。局部框架结构在驾驶室碰撞安全性能设计优化方法是在基于结构力学承载力路径分析的基础之上，通过受力分析设计出合理局部框架结构，有效改善驾驶室的整体受力状态，从而达到优化结构耐撞安全性的要求。在设计开发卡车驾驶室结构的时候，采用局部框架结构设计方法，不仅可以节约成本，还可以在后续改进时迅速实现产品的技术升级和产品形象更新。 

发明内容

本发明的目的是提供一种驾驶室碰撞安全性的优化方法，该优化方法能够实现对驾驶室的碰撞安全性的优化，并且优化效果好。 

本发明的另一目的是提供一种驾驶室，该驾驶室应用本发明提供的优化方法。 

本发明的再一目的是提供一种车辆，该车辆使用本发明提供的驾驶室。 

为了实现上述目的，本发明提供一种驾驶室碰撞安全性的优化方法，该方法包括在驾驶室框架上连接局部框架，以通过该局部框架的支撑点将碰撞过程中在所述驾驶室框架内传递的力卸载到车架上。 

优选地，设计所述局部框架的支撑点与所述驾驶室的后悬置支座在竖直方向上相对应并连接，以通过该后悬置支座将所述力传递到车架上。 

优选地，在所述驾驶室框架的下表面外设计传力结构，以通过该传力结构将所述驾驶室的B柱的力传递到后悬置支座上。 

优选地，在设计所述传力结构的步骤中，使用传力件将所述驾驶室框架的底板纵梁和侧向框架进行连接，以连接在所述侧向框架后端的所述B柱的力依次通过该侧向框架、传力件以及所述底板纵梁传递到安装于该底板纵梁后端的所述后悬置支座上。 

优选地，将所述传力件设计为所述驾驶室框架的后挡泥板基体并形成为抗扭转梁结构。 

优选地，所述优化方法用于对同一模具生产出的驾驶室框架进行不同碰撞安全性的优化，其中不同的碰撞安全性通过所设计的所述局部框架的不同位置、规格、结构和/或布置方式实现。 

优选地，所述优化方法包括首先通过试验分析出所述驾驶室框架的力学传递路径，并确定所述局部框架的所述支撑点，然后在所述驾驶室框架上连接所述局部框架。 

根据本发明的另一方面，提供一种驾驶室，包括驾驶室框架，所述驾驶室框架中连接有局部框架，该局部框架具有将碰撞过程中在所述驾驶室框架内传递的力卸载到车架上的支撑点。 

优选地，所述局部框架通过在所述驾驶室框架上连接钣金件而形成。 

优选地，所述局部框架的所述支撑点与所述驾驶室框架的后悬置支座在竖直方向上相对应并连接。 

优选地，所述局部框架连接在所述驾驶室框架的后侧框架上，该局部框架包括与所述驾驶室的B柱大致平行的纵向支架，该纵向支架的下端为所述局部框架的所述支撑点。 

优选地，所述纵向支架为两个，并且分别两个所述后悬置支座相对应。 

优选地，所述局部框架还包括横穿并连接所述两个纵向支架的横向支架，以使得所述局部框架在所述后侧框架内关于宽度方向对称地内呈双十字格局布置。 

优选地，所述驾驶室框架的下表面外设置有将所述驾驶室的B柱的力传递到后悬置支座上的传力结构。 

优选地，所述传力结构包括所述驾驶室的底板纵梁和侧向框架以及连接在该底板纵梁和所述侧向框架之间的传力件，所述后悬置支座安装在所述底板纵梁的后端，所述B柱的根部连接在所述侧向框架的后端。 

优选地，所述传力件形成为抗扭转梁结构，该抗扭转梁结构连接在所述底板纵梁和所述侧向框架接近所述B柱的区域之间，并作为所述驾驶室框架的后挡泥板基体。 

根据本发明的再一方面，提供一种车辆，该车辆包括本发明提供的驾驶室。 

优选地，所述车辆为轻卡。 

通过上述技术方案，由于在原有驾驶室框架的基础增加了局部框架，因此可以多样化碰撞过程中驾驶室框架内力的传递路径，并且还能够通过局部框架的支撑点将这些力卸载到车架上，从而有效优化了驾驶室的碰撞安全性，并有效控制了驾驶室在高速碰撞过程中的变形模式，人员安全性更高。另外由于本发明提供的设计行车局部框架的优化方法实施方便、成本低廉、工艺简单，不会对原有驾驶室框架造成影响，通过设计的局部框架的不同位置、规格、结构和/或布置方式等参数，本发明提供的优化方法尤其适用于对相同模具生产的驾驶室进行不同碰撞安全性的优化，经济效益巨大。 

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。 

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中： 

图1是在发生前方撞击时，未进行优化的驾驶室框架内的力学传递路径示意图； 

图2是本发明优选实施方式提供的驾驶室框架的前视立体结构示意图； 

图3是本发明优选实施方式提供的驾驶室框架的后视立体结构示意图； 

图4是本发明优选实施方式提供的驾驶室框架的仰视结构示意图。 

附图标记说明 

1     驾驶室框架   2     局部框架 

3     后悬置支座   4     传力结构 

5     B柱          6     底板纵梁 

11    后侧框架     12    侧向框架 

21    纵向支架     22    横向支架 

41    传力件       42    前挡泥板基体 

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。 

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是本发明提供的车辆正常工作的情况下定义的，“前、后”则以车辆正常行驶的方向为基准，“内、外”则是指相应部件的轮廓的内和外。 

如图2至图4所示，本发明提供一种驾驶室碰撞安全性的优化方法，应用该优化方法的驾驶室，和使用该驾驶室的车辆。尤其是强度较软的轻卡车型的驾驶室。其中需要说明的是，除轻卡的驾驶室外，其他能够应用本发明进行碰撞安全性优化的车辆也应落在本发明的保护范围中。 

首先，作为本发明的构思，本发明提供的优化方法包括在驾驶室的驾驶室框架1上连接局部框架2，以通过该局部框架2的支撑点将碰撞过程中在驾驶室框架内传递的力卸载到车架上。即，在应用该优化方法的驾驶室中，驾驶室框架1中连接有局部框架2，该局部框架2具有将碰撞过程中在驾驶室框架内传递的力卸载到车架上的支撑点。 

因此，在本发明的技术方案中，由于在原有驾驶室框架1的基础增加了局部框架2，因此可以多样化碰撞过程中驾驶室框架内力的传递路径，缓解局部应力集中的状态并改善原有框架内的抗弯截面系数，并且更进一步地还能够通过局部框架2的支撑点将这些力卸载到车架上，因此通过优化力学传递路径而优化驾驶室的碰撞安全性，并有效控制了驾驶室在高速碰撞过程中的变形模式，降低碰撞时的驾驶室的侵入量，人员安全性更高。 

另外由于本发明提供的设计行车局部框架的优化方法实施方便、成本低廉、工艺简单，例如，可以通过在驾驶室框架1上连接钣金件而形成局部框架2，因此不会对原有驾驶室框架造成影响，工艺条件允许的情况下，还可以在钣金件上形成加强筋结构，以提供局部框架2本身的刚度。进一步地，通过设计的局部框架2的不同位置、规格、结构和/或布置方式等参数，本发明提供的优化方法尤其适用于对相同模具生产的驾驶室进行不同碰撞安全性的优化，不需改变已有产品平台的模具，节省大量模具研发成本，经济效益巨大。 

因此，可以看出实现本发明的不同碰撞安全性的关键在于如何根据不同情况和要求确定局部框架的位置、规格、结构和布置方式等参数，其中局部框架的规格包括材料种类、尺寸以及所具有的抗弯截面系数、承载能力等本身参数，而局部框架的位置则包括本身所安装的位置以及其支撑点的位置。为了合理确定这些参数，优选地，本发明提供的优化方法包括首先通过碰撞试验分析出驾驶室框架1的力学传递路径，具体地可通过有限元等分析软件 分析驾驶室框架的截向力变化然而得出驾驶室框架1的力学传递路径，再根据该力学传递路径确定出要连接的局部框架2的支撑点，然后在驾驶室框架1上连接局部框架2。 

这样，本发明提供的使用局部框架2对驾驶室进行碰撞安全性优化的方法是基于结构力学承载力路径分析的基础之上进行的，其中通过受力分析设计出合理的局部框架的位置、规格、结构和布置方式等，有效改善驾驶室的整体受力状态，从而达到优化结构耐撞安全性的要求。在设计开发卡车驾驶室结构的时候，尤其是轻卡车型的驾驶室时，采用本发明提供的局部框架结构的设计方法，不仅相对于全体框架式结构的中重卡，可以降重、降低油耗，节约成本，同时可以保证车辆的碰撞安全性能。 

需要说明的是，本发明提供的局部框架2的参数可以由本领域技术人员根据本发明的构思通过试验和分析软件等得出，这些实施方式根据不同车型和碰撞安全性的要求具有多种变形，对于各种局部框架2的参数、支撑点的位置以及将力卸载到车架上的方式的各种变形均应落在本发明的保护范围中。为了方便说明本发明，在此只重点介绍其中的优选实施方式，该优选实施方式只用于说明本发明，并不用于限制本发明。 

在本发明提供的优选实施方式中，设计局部框架的支撑点与驾驶室的后悬置支座3在竖直方向上相对应并连接，以通过该后悬置支座3将力传递到车架上。需要说明的是，本发明中的“支撑点”指驾驶室框架1支撑该局部框架的着力点，所述的“连接”包括支撑点和悬置支座3直接连接，也包括通过其他传力部件间接连接，“相对应”则包括二者相互对齐或大致对齐的情况，从而完成从支撑点到悬置支座3的传力，继而通过悬置支座3将力卸载到车架上。因此，通过在竖直方向上与后悬置支架3相对应的连接方式，局部框架2的支撑点可以高效地完成力的卸载，优化效果好。 

具体地，如图2和图3所示，在本发明的优选方式中，局部框架2连接 在驾驶室框架1的后侧框架11上，该局部框架2包括与驾驶室的B柱5大致平行的纵向支架21，该纵向支架21的下端为局部框架2的支撑点。这是由于B柱5为驾驶室框架1的主要受力部件，通过设立与其大致平行的纵向支架21能够有效分担B柱5的受力，使得驾驶室的碰撞安全性高。更优选地，纵向支架21为两个，并且分别与驾驶室框架1两个后悬置支座3相对应，从而更好地完成对B柱5的受力的优化。作为一种优选实施例，局部框架2还包括横穿并连接两个纵向支架21的横向支架22，以使得局部框架2在后侧框架11内关于宽度方向对称地呈双十字格局布置，其中此处的“对称”不仅包括理论上完全对此还包括趋向于对称的大致对称，从而均衡地卸载驾驶室框架1内的力。 

之所以在后侧框架11内设置局部框架2，是由于后侧框架11同时连接两侧的侧向框架12以及顶板和底板，能够在四个方向上同时接收到前方碰撞产生的力，此时通过设置在后侧框架11内的局部框架2可以有效地将这些力均衡地卸载到车架上，而避免如图1所示那样让碰撞力只在驾驶室框架内循环而造成驾驶室框架1变形。另外，通过这样合理设计的局部框架还可以增车门框架即侧向框架12的纵向刚度，以及在前A柱受到撞击时的承载能力。在其他实施方式中，为了满足各种要求和具体车型的情况，还可以将局部框架2设置在驾驶室框架1的其他部位并形成不同结构，对于此类变形也应落在本发明的保护范围中。 

上述介绍了本发明优选实施方式中所的局部框架2的作用，在本发明为了进一步优化驾驶室的碰撞安全性，优选地，可以在驾驶室框架1的下表面外设计传力结构4，以通过该传力结构4将驾驶室的B柱5的力传递到后悬置支座3上。即通过该传力结构4，可以更好地将B柱5的力进行卸载。 

如图4所示，具体地，传力结构4包括驾驶室1的底板纵梁6和侧向框架12以及连接在该底板纵梁6和侧向框架12之间的传力件41，后悬置支座 3安装在底板纵梁6的后端，B柱5的根部连接在侧向框架12的后端。即在设计传力结构4的步骤中，使用传力件41将驾驶室框架1的底板纵梁6和侧向框架12进行连接，以连接在侧向框架12后端的B柱5的力依次通过该侧向框架12、传力件41以及底板纵梁6传递到安装于该底板纵梁6后端的后悬置支座3上。其中此处的“底板纵梁”是为了加强驾驶室底部而设置的加强梁，其可以通过模具一体成型在驾驶室的底板上。其通常为两根并在宽度方向上对称设置，因此传力件41同样优选为两根并分别设置在两侧的底板纵梁6上。在其他变形方式中，传力结构4可以具有各种变形，例如传力件41可以直接连接B柱5根部和底板纵梁6，对于此类变形方式也应落在本发明的保护范围中。 

进一步地，可以将传力件41设计为驾驶室框架1的后挡泥板基体并形成为抗扭转梁结构。此时如图4所示，该抗扭转梁结构连接在底板纵梁6和侧向框架12接近B柱5的区域之间，以能够作为驾驶室框架1的后挡泥板基体。在使用时只需在该传力件41和位于前方的前挡泥板基体42上分别连接挡泥胶皮即可使用。这样，本发明提供的传力件41不仅本身具有传力所需的强度而且其设置位置可以作为后挡泥板基台，实用性强更好。 

综上，本发明通过设置局部框架2和传力结构4对与改善车辆驾驶室的碰撞安全性能显著，已经成功在车辆的研发生产中通过车辆碰撞安全性能的要求。其中通过合理设计局部框架结构的位置、抗弯截面系数和局部框架结构的支撑点等参数，可以设计出合理的力学传递路径，改善驾驶室框架的碰撞变形模式，并控制整车在碰撞后的侵入量，达到对乘员的最佳保护效果。尤其是在轻卡车型中，相对于全体框架式结构的中重卡，可以降重、降低油耗，同时可以保证车辆的碰撞安全性能，实现工艺简单、成本低廉，可以对相同模具生产的驾驶室进行不同碰撞安全性的优化，无需变更大量模具，可以节约上百万元的模具费用，经济效益巨大，具有较高的实用性和推广价值。 

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。 

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。 

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。 

Claims (17)

1.一种驾驶室碰撞安全性的优化方法，其特征在于，该方法包括在驾驶室框架(1)上连接局部框架(2)，以通过该局部框架(2)的支撑点将碰撞过程中在所述驾驶室框架内传递的力卸载到车架上。

2.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，设计所述局部框架的支撑点与所述驾驶室的后悬置支座(3)在竖直方向上相对应并连接，以通过该后悬置支座(3)将所述力传递到车架上。

3.根据权利要求1或2所述的优化方法，其特征在于，在所述驾驶室框架(1)的下表面外设计传力结构(4)，以通过该传力结构(4)将所述驾驶室的B柱(5)的力传递到后悬置支座(3)上。

4.根据权利要求3所述的优化方法，其特征在于，在设计所述传力结构(4)的步骤中，使用传力件(41)将所述驾驶室框架(1)的底板纵梁(6)和侧向框架(12)进行连接，以连接在所述侧向框架(12)后端的所述B柱(5)的力依次通过该侧向框架(12)、传力件(41)以及所述底板纵梁(6)传递到安装于该底板纵梁(6)后端的所述后悬置支座(3)上。

5.根据权利要求4所述的优化方法，其特征在于，将所述传力件(41)设计为所述驾驶室框架(1)的后挡泥板基体并形成为抗扭转梁结构。

6.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述优化方法用于对同一模具生产出的驾驶室框架进行不同碰撞安全性的优化，其中不同的碰撞安全性通过所设计的所述局部框架(2)的不同位置、规格、结构和/或布置方式实现。

7.根据权利要求1或6所述的优化方法，其特征在于，所述优化方法包括首先通过试验分析出所述驾驶室框架(1)的力学传递路径，并确定所述局部框架(2)的所述支撑点，然后在所述驾驶室框架(1)上连接所述局部框架(2)。

8.一种驾驶室，包括驾驶室框架(1)，其特征在于，所述驾驶室框架(1)中连接有局部框架(2)，该局部框架(2)具有将碰撞过程中在所述驾驶室框架内传递的力卸载到车架上的支撑点。

9.根据权利要求8所述的驾驶室，其特征在于，所述局部框架(2)通过在所述驾驶室框架(1)上连接钣金件而形成。

10.根据权利要求8或9所述的驾驶室，其特征在于，所述局部框架(2)的所述支撑点与所述驾驶室框架的后悬置支座(3)在竖直方向上相对应并连接。

11.根据权利要求10所述的驾驶室，其特征在于，所述局部框架(2)连接在所述驾驶室框架(1)的后侧框架(11)上，该局部框架(2)包括与所述驾驶室的B柱(5)大致平行的纵向支架(21)，该纵向支架(21)的下端为所述局部框架(2)的所述支撑点。

12.根据权利要求11所述的驾驶室，其特征在于，所述纵向支架(21)为两个，并且分别两个所述后悬置支座(3)相对应。

13.根据权利要求12所述的驾驶室，其特征在于，所述局部框架(2)还包括横穿并连接所述两个纵向支架(21)的横向支架(22)，以使得所述局部框架(2)在所述后侧框架(11)内关于宽度方向对称地内呈双十字格局布置。

14.根据权利要求8所述的驾驶室，其特征在于，所述驾驶室框架(1)的下表面外设置有将所述驾驶室的B柱(5)的力传递到后悬置支座(3)上的传力结构(4)。

15.根据权利要求14所述的驾驶室，其特征在于，所述传力结构(4)包括所述驾驶室(1)的底板纵梁(6)和侧向框架(12)以及连接在该底板纵梁(6)和所述侧向框架(12)之间的传力件(41)，所述后悬置支座(3)安装在所述底板纵梁(6)的后端，所述B柱(5)的根部连接在所述侧向框架(12)的后端。

16.根据权利要求15所述的驾驶室，其特征在于，所述传力件(41)形成为抗扭转梁结构，该抗扭转梁结构连接在所述底板纵梁(6)和所述侧向框架(12)接近所述B柱(5)的区域之间，并作为所述驾驶室框架(1)的后挡泥板基体。

17.一种车辆，其特征在于，该车辆包括根据权利要求8-16中任意一项所述的驾驶室。