CN106184245B - 一种轻量化车体结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轻量化车体结构，该轻量化车体结构包括车体骨架、地板、车顶外板、侧墙板和端墙板，所述车体骨架是由车底骨架、车顶骨架、侧墙骨架和端墙骨架焊接形成的框架结构，所述地板、车顶外板和侧墙板分别粘接在所述车底骨架、车顶骨架和侧墙骨架上，所述端墙板焊接在所述端墙骨架上。本发明的轻量化车体结构在性能满足相关标准的前提下具有良好的轻量化效果，并且能够避免因点焊造成的平面度差、应力集中、密封性差等问题，车体外观更加美观。

Description

一种轻量化车体结构

技术领域

本发明涉及一种车体结构，特别是一种轻量化车体结构。

背景技术

目前，轨道车辆的车体通常为全焊接结构铝合金车体或全焊接结构不锈钢车体。全焊接结构铝合金车体的主结构由大型中空铝型材整体拼焊而成，而车顶、底架、端墙、侧墙采用铝型材焊接而成。全焊接结构不锈钢车体的主结构由底架框架、车顶框架、侧墙框架、端墙等由不锈钢板焊接而成，在不锈钢车体主结构的基础上点焊不锈钢蒙皮。

上述全焊接结构铝合金车体所采用的铝型材需要开模具，原材料成本较高，车体轻量化水平一般；而全焊接结构不锈钢车体采用钢骨架承载，波纹地板、波纹顶板及侧墙板与钢骨架采用点焊，存在工艺复杂、外观效果差、密封性差等问题，且车体轻量化水平较低。

发明内容

本发明提供一种轻量化车体结构，其节能、美观、环保，具有良好的轻量化效果，能够在一定程度上降低成本。

本发明提供一种轻量化车体结构，包括车体骨架、地板、车顶外板、侧墙板和端墙板，

所述车体骨架是由车底骨架、车顶骨架、侧墙骨架和端墙骨架焊接形成的框架结构，

所述地板、车顶外板和侧墙板分别粘接在所述车底骨架、车顶骨架和侧墙骨架上，所述端墙板焊接在所述端墙骨架上。

进一步地，所述车底骨架和车顶骨架的材质为碳钢，所述侧墙骨架和端墙骨架的材质为不锈钢。

进一步地，所述车底骨架是由左端底架、中间底架和右端底架焊接形成的几字形结构，

所述左端底架和右端底架分别是由钢板和型钢焊接形成的框架结构，

所述中间底架是由过渡地板和枕梁组成焊接形成的壳体结构，其中所述过渡地板由相对设置的两层板和焊接在所述两层板之间的加强筋构成，所述枕梁组成由补强板和板体拼焊而成。

进一步地，所述车顶骨架是由车顶边梁、车顶端梁和中顶弯梁焊接形成的框架结构，并且在该框架结构的左端和右端分别焊接左上铰安装座和右上铰安装座。

进一步地，所述侧墙骨架包括侧墙边梁和分别焊接在所述侧墙边梁下方的多个窗立柱组成和多个门立柱组成，

在所述侧墙边梁上设置有边梁补强筋，

在相邻窗立柱组成之间设置有横梁组成，相邻窗立柱组成与侧墙边梁和横梁组成围设成窗框，

在所述横梁组成的下方设置有立柱，所述立柱位于所述窗框与车底骨架的连接处。

进一步地，所述端墙骨架是由帽形梁焊接形成的框架结构，在所述端墙骨架的上部梁上设置有上部梁加强筋。

进一步地，所述车顶外板和侧墙板均为夹芯结构，所述夹芯结构包括相对设置的两层铝板和粘接在所述两层铝板之间的结构芯材，在两层铝板的外部设置有铝型材封边。

进一步地，所述地板为夹芯结构，所述夹芯结构包括相对设置的两层玻璃钢板和设置在两层玻璃钢板之间的复合材料芯材，在两层玻璃钢板的外部设置有铝型材封边。

进一步地，所述端墙板为不锈钢板。

进一步地，所述粘接形成的粘接层的厚度为3-5mm。

本发明的轻量化车体结构将地板、车顶外板和侧墙板分别粘接在车底骨架、车顶骨架和侧墙骨架上，在性能满足相关标准的前提下，具有良好的轻量化效果；此外，由于大面积采用粘接结构代替点焊蒙皮结构，因此能够避免因点焊造成的平面度、应力集中、密封等问题，车体外观更加美观。

附图说明

图1为本发明一实施方式的轻量化车体结构的爆炸结构示意图；

图2为本发明一实施方式的轻量化车体结构的车底骨架的结构示意图；

图3为本发明一实施方式的轻量化车体结构的车顶骨架的结构示意图；

图4为本发明一实施方式的轻量化车体结构的侧墙骨架的结构示意图；

图5为本发明一实施方式的轻量化车体结构的端墙骨架的结构示意图。

附图标记说明：

1：车底骨架；11：左端底架；12：中间底架；13：右端底架；14：钢板；15：型钢；16：过渡地板；17：补强板；18：板体；2：车顶骨架；21：车顶边梁；22：车顶端梁；23：中顶弯梁；24：左上铰安装座；25：右上铰安装座；3：侧墙骨架；31：侧墙边梁；32：窗立柱组成；33：门立柱组成；34：边梁补强筋；35：横梁组成；36：立柱；4：端墙骨架；41：上部梁加强筋；5：地板；6：车顶外板；7：侧墙板；8：端墙板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图和实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明的轻量化车体结构，包括车体骨架、地板5、车顶外板6、侧墙板7和端墙板8，车体骨架是由车底骨架1、车顶骨架2、侧墙骨架3和端墙骨架4焊接形成的框架结构，地板5、车顶外板6和侧墙板7分别粘接在车底骨架1、车顶骨架2和侧墙骨架3上，端墙板8焊接在端墙骨架4上。

本发明的轻量化车体结构将地板5、车顶外板6和侧墙板7分别粘接在车底骨架1、车顶骨架2和侧墙骨架3上，在性能满足DIN5510-2、IEC61373等标准的前提下，达到了良好的减重效果；此外，由于大面积采用粘接结构代替点焊蒙皮结构，因此能够避免因点焊造成的平面度差、应力集中、密封性差等问题，车体外观更加美观，能够更好地得到用户的青睐。

本发明对车体骨架的材质不作严格限制，可以采用本领域常规使用的材质。特别是，车底骨架1和车顶骨架2的材质可以为碳钢，侧墙骨架3和端墙骨架4的材质可以为不锈钢，从而有利于车体结构的轻量化。

本发明的车底骨架1可以为本领域的常规结构，如图2所示，在一实施方式中，车底骨架是由左端底架11、中间底架12和右端底架13焊接形成的几字形结构，左端底架11和右端底架13分别是由钢板14和型钢15焊接形成的框架结构，中间底架12是由过渡地板16和枕梁组成焊接形成的壳体结构，其中过渡地板16由相对设置的两层板和焊接在两层板之间的加强筋构成，加强筋可以根据受力情况而按照一定的间距排列设置在两层板之间；枕梁组成由补强板17和板体18拼焊而成。

具体地，左端底架11可以为由三个钢板14和八个型钢15拼焊形成的框架结构，右端底架13可以为由三个钢板14和十个型钢15拼焊形成的框架结构；补强板17可以为由两个钢板拼焊形成的倒几字形结构；枕梁组成可以为由补强板17和四块板体18拼焊形成的壳体结构。进一步地，过渡地板16可以焊接在枕梁组成上，并与补强板17呈十字形设置。上述结构的车底骨架1具有较好的轻量化效果。

本发明的车顶骨架2可以为本领域的常规结构，如图3所示，在一实施方式中，车顶骨架2是由车顶边梁21、车顶端梁22和中顶弯梁23焊接形成的框架结构，并且在该框架结构的左端和右端分别焊接左上铰安装座24和右上铰安装座25。本发明对中顶弯梁23的设置位置不作严格限制，鉴于设备件布置在车顶，因此车顶骨架2在设计时可以按照设备布置的位置对中顶弯梁23的位置和断面进行设计。

本发明的侧墙骨架3可以为本领域的常规结构，如图4所示，在一实施方式中，侧墙骨架3包括侧墙边梁31和分别焊接在侧墙边梁31下方的窗立柱组成32和门立柱组成33，在侧墙边梁31上设置有边梁补强筋34，在窗立柱组成32之间设置有横梁组成35，相邻窗立柱组成32与侧墙边梁31和横梁组成35围设成窗框，在横梁组成35的下方设置有立柱36，立柱36位于窗框与车底骨架1的连接处。此外，可以理解的是，相邻门立柱组成33与侧墙边梁31围设成门框。

鉴于整个车体设备都集中安装在车顶上，故对侧墙进行设计时，对侧墙的抗压能力进行加强。具体地，可以在侧墙边梁31上设置十四个边梁补强筋34，边梁补强筋34可以沿着窗立柱组成32、门立柱组成33、窗框、门框的中心处设置；此外，在窗框与车底骨架1的连接处设置的立柱36便于引导车顶设备重量传递，即垂向力传递；而在相邻窗立柱组成32之间设置横梁组成35，便于车体纵向力的传递。上述结构的侧墙骨架3具有良好的抗压能力。

本发明的端墙骨架4可以为本领域的常规结构，如图5所示，在一实施方式中，端墙骨架4可以为由帽形梁焊接形成的框架结构，在端墙骨架的上部梁上可以设置上部梁加强筋41，从而便于车顶的设备垂向力传递；具体地，可以通过1.5mm左右厚度的不锈钢板加工成帽形梁。此外，为了增强端墙骨架4与侧墙骨架3的连接强度，可以在端墙骨架4和侧墙骨架3的连接处设置连接架，并且可以在端墙骨架4与连接架之间设置加强筋。

在本发明中，车顶外板6和侧墙板7均为夹芯结构，夹芯结构包括相对设置的两层铝板和粘接在两层铝板之间的结构芯材，结构芯材的材质例如可以为PET泡沫等，此外在两层铝板的外部设置有铝型材封边。

进一步地，车顶外板6可设置为一块，其厚度可以为21mm左右，车顶外板6根据中顶弯梁的位置可以整体粘接在车顶骨架2上，该设置方式不仅能够满足强度设计的要求，并且美观，使得平面度得到保证。此外，车顶外板6在设备相应的安装位置上可以焊接有28个左右的C型槽，从而利于后续设备的安装。

进一步地，侧墙板7可以设置为多块，例如八块，各侧墙板7相应粘接在侧墙骨架3的对应位置上；该设置方式既减轻了粘接的难度，又保证了粘接的质量，同时还有利于整体外观质量的提高。

在本发明中，地板5可以为夹芯结构，该夹芯结构可以包括相对设置的两层玻璃钢板和设置在两层玻璃钢板之间的复合材料芯材，在两层玻璃钢板的外部设置有铝型材封边；其中，复合材料可以通过真空灌注等成型工艺设于两层玻璃钢板之间。进一步地，地板5的厚度可以为24mm左右。地板5可以设置为多块，例如四块，各块地板5可以相应粘接在车底骨架1的对应位置上；此外，在地板5与车底骨架1的接触处，可以开设5mm深左右的凹槽，以适应弹性粘结胶的粘结间隙。该设置方式可以大大提到粘接质量和效率。

在本发明中，端墙板8可以为不锈钢板，其厚度可以为2mm左右，并且可以通过点焊方式固定在侧墙骨架4上。

本发明的粘接可以在一定的环境温度下、按照相应的工艺流程进行。其中，车顶外板6与车顶骨架2之间可以采用3mm厚的弹性粘结胶进行粘接(即粘接形成的粘接层的厚度为3mm)，侧墙板7与侧墙骨架3之间可以采用4mm厚的弹性粘结胶进行粘接，地板5与车底骨架1之间可以采用5mm厚的弹性粘结胶进行粘接。

本发明的轻量化车体结构在性能满足相关标准的前提下，车体重量仅为同等车型的全焊接结构铝合金车体重量的75％，为全焊接结构不锈钢车体重量的65％，不仅适应节能、环保的生产要求，一定程度上节约了成本，此外还能够避免因点焊造成的平面度差、应力集中、密封性差等问题，车体外观更加美观。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种轻量化车体结构，其特征在于，包括车体骨架、地板、车顶外板、侧墙板和端墙板，

所述车体骨架是由车底骨架、车顶骨架、侧墙骨架和端墙骨架焊接形成的框架结构，

所述地板、车顶外板和侧墙板分别粘接在所述车底骨架、车顶骨架和侧墙骨架上，所述端墙板焊接在所述端墙骨架上；

所述车底骨架和车顶骨架的材质为碳钢，所述侧墙骨架和端墙骨架的材质为不锈钢；

所述车底骨架是由左端底架、中间底架和右端底架焊接形成的几字形结构，

所述左端底架和右端底架分别是由钢板和型钢焊接形成的框架结构，

所述中间底架是由过渡地板和枕梁组成焊接形成的壳体结构，其中所述过渡地板由相对设置的两层板和焊接在所述两层板之间的加强筋构成，所述枕梁组成由补强板和板体拼焊而成；

所述车顶外板和侧墙板均为夹芯结构，所述夹芯结构包括相对设置的两层铝板和粘接在所述两层铝板之间的结构芯材，在两层铝板的外部设置有铝型材封边；

所述地板为夹芯结构，所述夹芯结构包括相对设置的两层玻璃钢板和设置在两层玻璃钢板之间的复合材料芯材，在两层玻璃钢板的外部设置有铝型材封边；

所述端墙板为不锈钢板；

所述粘接形成的粘接层的厚度为3-5mm。

2.根据权利要求1所述的轻量化车体结构，其特征在于，所述车顶骨架是由车顶边梁、车顶端梁和中顶弯梁焊接形成的框架结构，并且在该框架结构的左端和右端分别焊接左上铰安装座和右上铰安装座。

3.根据权利要求1或2所述的轻量化车体结构，其特征在于，所述侧墙骨架包括侧墙边梁和分别焊接在所述侧墙边梁下方的多个窗立柱组成和多个门立柱组成，

在所述侧墙边梁上设置有边梁补强筋，

在相邻窗立柱组成之间设置有横梁组成，相邻窗立柱组成与侧墙边梁和横梁组成围设成窗框，

在所述横梁组成的下方设置有立柱，所述立柱位于所述窗框与车底骨架的连接处。

4.根据权利要求1或2所述的轻量化车体结构，其特征在于，所述端墙骨架是由帽形梁焊接形成的框架结构，在所述端墙骨架的上部梁上设置有上部梁加强筋。