CN108725592A - 分体式连接件及车辆框架结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车辆框架结构，以解决现有技术中的顶盖横梁与顶盖纵梁的连接处弯曲产生变形引起的刚度不足的问题，同时提供了一种分体式连接件。车辆框架结构包括顶盖横梁、顶盖纵梁和一端与顶盖横梁的端面对接、另一端固定在顶盖纵梁的侧面上的分体式连接件，所述分体式连接件包括U型件和与U型件分体设置的封板，所述封板焊接固定到U型件具有开口的一面，所述U型件的开口向上或向下。所述分体式连接件自身具有较高的刚度和强度，增强顶盖横梁和顶盖纵梁通过分体式连接件连接的连接刚度和强度。分体式连接件包括U型件和封板，U型件和封板弯曲后再焊接到一起能够减弱分体式连接件的内部应力，增强框架结构的连接刚度和强度。

Description

分体式连接件及车辆框架结构

技术领域

本发明涉及一种分体式连接件及车辆框架结构。

背景技术

随着生活水平的提高，人们对客车舒适性的要求越来越高。由于客车车身较长，当路面状况较差时，车内会产生比较明显的低频结构噪声，易引起乘客干呕、耳膜压迫等不适症状，车身刚度不足是产生低频结构噪声的一个重要原因，所以开发高刚度的车身是降低低频结构噪声的一个重要途径。客车车身的刚度主要取决于车身骨架的刚度，增加车身骨架的刚度意味着车身重量的增加，车身重量的增加会降低燃油经济性，不满足车辆的轻量化指标，因此我们希望通过对车身关键位置的结构进行优化设计，开发出同时满足轻量化指标和刚度指标的车身。例如，客车顶盖骨架作为车身的主要振动响应位置，对车内低频噪声贡献量较大，对顶盖骨架和侧围骨架连接处的刚度进行增强设计，可以有效降低整个车身的低频结构噪声，且车辆整体重量增加较少。

公开号为CN1876469A的中国发明专利公开了一种全承载车身，包括前围骨架、后围骨架、顶盖骨架、左侧围骨架、右侧围骨架和底架构成的整体式车身框架，所述顶盖骨架包括顶盖横梁、顶盖纵梁，顶盖横梁的左右两端分别与左右顶盖纵梁连接，顶盖横梁和顶盖纵梁均采用矩形管，连接方式为顶盖横梁的端部直接焊接到顶盖纵梁的中部。但该方案如果需要增强顶盖横梁骨架的刚度，需要增加整个矩形管的尺寸，增加了车身骨架的重量。

公告号为CN203902685U中国实用新型专利公开了一种客车顶盖骨架结构及具有其的客车，所述客车顶盖骨架结构包括：侧围上纵梁、顶盖边纵梁和顶盖横梁，所述顶盖横梁的两端分别与左右顶盖边纵梁焊接连接，所述顶盖边纵梁沿客车的纵向方向焊接到侧围上纵梁上，所述顶盖边梁形成顶盖骨架结构的顶盖纵梁，所述客车顶盖骨架结构还包括支撑件，所述支撑件的第一端与顶盖横梁焊接连接，支撑件的第二端与侧围上纵梁焊接连接。该实用新型中，采用支撑件来对顶盖横梁进行支撑与加强，提高客车顶盖骨架结构的刚度和强度，但是此方案中的支撑件在其连接处需要一定的安装空间，且对车身刚度的提升较少，顶盖横梁采用矩形管，其在与顶盖纵梁的连接处具有一定的弯曲，顶部向外拱起，但是矩形管折弯后会发生变形，弯曲引起的内部应力较大，使连接处的刚度变小，增大矩形管尺寸可以满足刚度需求，但是会造成车身重量的增加，不能满足轻量化需求。

发明内容

本发明提供了一种车辆框架结构，以解决现有技术中的顶盖横梁与顶盖纵梁的连接处弯曲产生变形引起的刚度不足的问题，同时提供了一种分体式连接件。

为解决上述问题，本发明中的车辆框架结构采取如下技术方案：车辆框架结构包括顶盖横梁和顶盖纵梁，还包括一端与顶盖横梁的端面对接、另一端固定在顶盖纵梁的侧面上的分体式连接件，所述分体式连接件包括U型件和与U型件分体设置的封板，所述封板焊接固定到U型件具有开口的一面，所述U型件的开口向上或向下。所述分体式连接件自身具有较高的刚度和强度，增强顶盖横梁和顶盖纵梁通过分体式连接件连接的连接刚度和强度。分体式连接件包括U型件和封板，分体设置可以避免顶盖横梁和顶盖纵梁的连接处弯曲时产生较大的变形，从而导致连接处刚度不足的问题，U型件和封板弯曲后再焊接到一起能够减弱分体式连接件的内部应力，U型件开口向上或向下可以最大限度降低连接件的内部应力，且封板的厚度可单独增加，封板的厚度与其刚度呈正相关关系，当需要增强某一特定位置的刚度时，可以不改变原有结构，只通过加厚封板来实现增强连接位置的连接刚度和强度。

更进一步的，所述封板的中部设有沿其长度方向延伸的加强筋。封板的中部设置加强筋是为了增加封板的刚度，封板刚度增加能够保证分体式连接件整体刚度的增加，从而提高车辆框架的刚度。

更进一步的，所述U型件的与顶盖横梁的端面对接的端面上设有平板，所述平板与顶盖横梁的端面对接，所述平板沿顶盖纵梁的延伸方向延伸出U型件的侧面。设置平板且平板延伸出对接件的侧面，目的是通过平板连接顶盖横梁和分体式连接件，增大焊接的面积，提高顶盖横梁和分体式连接件的连接刚度和强度，从而提高车辆框架的刚度和强度。

更进一步的，所述平板朝向封板的一侧设有槽口。平板上设置开口用于避免因焊接连接时产生应力集中而引起断裂的问题，使连接更加安全。

更进一步的，所述U型件具有与顶盖横梁的端面对接的第一端面和用于固定在顶盖纵梁的侧面上的第二端面，所述U型件沿顶盖纵梁的延伸方向的尺寸从第一端面到第二端面逐渐变大。所述分体式连接件的横截面尺寸与其刚度存在正相关关系，所以分体式连接件自身具有较高的刚度，相比顶盖横梁与顶盖纵梁直接连接，通过分体式连接件连接顶盖横梁和顶盖纵梁能增强其连接刚度和强度。

更进一步的，所述分体式连接件在顶盖横梁的两端形成向下弯曲的部分，顶盖纵梁的上侧面朝向车辆框架的内侧倾斜，U型件的端面与顶盖纵梁的上侧面固定。顶盖横梁和顶盖纵梁通过分体式连接件连接形成拱形结构，顶盖横梁位于拱形结构的顶部，当顶部受到外力冲击时，顶盖横梁把一部分冲击通过分体式连接件分散给顶盖纵梁，所述拱形结构能够承受更大的冲击力；当车身侧面受到外力冲击时，顶盖纵梁把一部分冲击通过分体式连接件分散给顶盖横梁，能够最有效的保护车内乘客的安全。

本发明中的分体式连接件采取如下技术方案：分体式连接件包括U型件和与U型件分体设置的封板，所述封板焊接固定到U型件具有开口的一面，所述U型件的开口向上或向下。

更进一步的，所述封板的中部设有沿其长度方向延伸的加强筋。

更进一步的，所述U型件与顶盖横梁的端面对接的端面上设有平板，所述平板与顶盖横梁的端面对接，所述平板沿顶盖纵梁的延伸方向延伸出U型件的侧面。

更进一步的，所述平板朝向封板的一侧设有槽口。

更进一步的，所述U型件具有与顶盖横梁的端面对接的第一端面和用于固定在顶盖纵梁的侧面上的第二端面，所述U型件沿顶盖纵梁的延伸方向的尺寸从第一端面到第二端面逐渐变大。

附图说明

图1为本发明中的车辆框架结构的一个实施例的结构示意图；

图2为本发明中的分体式连接件的一个实施例的结构示意图；

图3为本发明中的U型件的正视图；

图4为图3的俯视图；

图5为本发明中的封板的结构示意图；

图6为本发明中的平板的结构示意图。

附图中，1-顶盖纵梁；2-分体式连接件；3-平板；4-顶盖横梁；5-U型件；6-封板；61-加强筋。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本申请中的固定连接方式均为焊接连接方式。

本发明中的车辆框架结构的一个实施例如图1-6所示，所述车辆框架结构包括顶盖横梁4、顶盖纵梁1和分体式连接件2，分体式连接件2具有与顶盖横梁4的端面对齐对接固定的第一端面和用于固定在顶盖纵梁1的侧面上的第二端面，所述分体式连接件2包括U型件5和分体设置的封板6，所述封板独立于U型件并通过焊接方式固定到U型件5具有开口的一面，所述封板6封闭U型件5的开口，使分体式连接件2形成一个整体，增强自身刚度，所述U型件5的开口向上或向下。

所述U型件5的横截面尺寸满足U型件5能与顶盖横梁4的端面对齐对接固定，例如，U形截面的尺寸与顶盖横梁4的截面尺寸相同，以保证U型件5的端面与顶盖横梁4的端面能够对齐，实现力流传递的连续性，避免力沿顶盖横梁4传递时在该连接部位产生过大变形。所述封板6延伸出U型件5的第一端面，延伸出的部分与顶盖横梁4的表面相互固定，本实施例中封板6延伸出U型件5的第一端面的距离为2.5cm-5cm，封板6的另一端与U型件5的第二端面对齐，在其他实施例中，封板6伸出的距离可以根据实际刚度需求进行适当的增减。所述封板6内置在U型件5的开口中，封板6的侧面与U型件6开口处的内表面对齐固定连接，内置的封板6表面与U型件5的开口的边缘平齐不向外突出，在其他实施例中连接件6也可以固定在U型件5的外部，U型件5的具有开口的侧面固定在连接板6的表面。

所述封板6的厚度大于或等于U型件5的壁厚，封板的6的厚度为U型件5壁厚的1.5-2倍，在其他实施例中，可以根据实际的刚度需求对封板6的厚度进行增减，所述封板6的中部设有沿其长度方向的加强筋61，所述加强筋61通过冲压工艺形成冲压加强筋，在其他实施例中，也可以在封板6的表面焊接设置加强筋61。

所述U型件5在顶盖横梁4的两端形成向下弯曲的部分，顶盖纵梁1的上侧面朝向车辆框架的内侧倾斜，U型件5的第二端面与顶盖纵梁上侧面固定，所述封板6与U型件5具有开口的一面相配合。顶盖横梁4和顶盖纵梁1通过弯曲的分体式连接件2连接形成拱形结构，应用在车辆上时，拱形结构的顶部朝向车辆外部，封板6固定在U型件5具有开口的一面，如果U型件5的开口向下，封板6位于拱形结构的下表面，如果U型件5的开口向上，封板6位于拱形结构的上表面，不论封板6位于拱形结构的上表面还是下表面都能有效增强连接位置的刚度且不易发生变形；如果U型件5的开口朝向平行于顶盖纵梁1的长度方向，此时的封板6位于拱形结构的侧面，当受到外部的力时，连接件部位由于受力不均容易变形。在其他实施例中，U型件5也可以替换为能与顶盖横梁4的端面对齐对接的其他部件，例如槽形件、C形件或者采用与顶盖横梁的横截面形同的结构。

所述U型件5的第一端面与顶盖横梁4的端面之间固定有平板3，所述平板3沿顶盖纵梁1的延伸方向延伸出U型件5的侧面，本实施例中，平板3延伸出U型件5的侧面的距离为0.5cm-1cm，U型件5通过平板3与顶盖横梁4的端面对接固定，使用焊接方式固定时，平板3的延伸部分增大了顶盖横梁4、平板3和U型件5之间的焊接面积，提高了连接部分的刚度。所述平板3朝向封板的一面沿封板长度方向开有贯穿的开孔，所述开孔呈U型，当然也可以为其他开口形状，用于避免因焊接连接时产生应力集中而引起断裂，使连接更加安全。

所述顶盖横梁4和顶盖纵梁1为矩形管，顶盖纵梁1为单根矩形管，顶盖横梁4为两根矩形管并焊而成，增强了梁的刚度和强度，提高车辆框架的安全性，在其他实施例中，顶盖横梁4和顶盖纵梁1可以根据实际刚度需求对并焊的矩形管进行数量的增减。

在使用时，U型件5与封板6焊接固定，封板6的一个端面与U型件5的第二端面对齐，封板6的另一端延伸出U型件5的第一端面，所述第一端面上固定有平板3，所述平板3的开口朝向与U型件5的开口朝向一致，所述分体式连接件通过第二端面固定在顶盖纵梁1的侧面上，第一端面通过平板3与顶盖横梁4的端面对齐固定，封板6延伸出第一端面的部分与顶盖横梁4的表面固定，所述顶盖横梁4的另一端也通过一个分体式连接件对称固定一个顶盖纵梁1，此时顶盖横梁4与两根纵梁1形成工字型的结构，顶盖横梁4与两根顶盖纵梁1形成拱形结构，当该拱形结构应用到车辆时，拱形结构的顶部朝向车辆的外部，拱形结构能够承受较大的外力而保持不变形，保证车内乘客的安全。所述封板6的厚度可单独增加，增加某一位置的封板6的厚度可实现该位置的连接刚度的增强，如果需要增强某一特定位置的刚度时，可以不改变原有结构，只通过加厚封板来实现增强连接位置的连接刚度和强度。客车的顶盖的气瓶位置具有较强的刚度需求，可以通过在此位置加厚封板来满足刚度的需求，由于封板在整个框架中的重量占比非常小，在增强刚度的同时不会对车辆的轻量化指标造成大的影响；客车的顶盖骨架具有较强的刚度需求，分体式连接件2增强了顶盖横梁4和顶盖纵梁1之间的连接刚度和强度，降低顶盖横梁4的振动幅值，同时能降低因顶盖骨架结构振动导致的低频结构噪声问题。而且由于高刚度分体式连接件处于顶盖骨架与侧围骨架的连接区域，可以大幅度提高车辆侧翻时侧围的屈服强度（抗变形能力），减少侵入量，提高安全性，保护乘客。

本发明中的分体式连接件的一个实施例，所述分体式连接件与车辆框架结构中的分体式连接件结构相同，分体式连接件结构简单，方便组焊，工艺要求低，能够在钢车身上实现产业化推广应用。分体式连接件的具体结构在上述车辆框架结构的实施例中已经做过叙述，这里不再赘述。

Claims (11)

1.一种车辆框架结构，包括顶盖横梁和顶盖纵梁，其特征在于：所述车辆框架结构还包括一端与顶盖横梁的端面对接、另一端固定在顶盖纵梁的侧面上的分体式连接件，所述分体式连接件包括U型件和与U型件分体设置的封板，所述封板焊接固定到U型件具有开口的一面，所述U型件的开口向上或向下。

2.根据权利要求1所述的车辆框架结构，其特征在于：所述封板的中部设有沿其长度方向延伸的加强筋。

3.根据权利要求1或2所述的车辆框架结构，其特征在于：所述U型件的与顶盖横梁的端面对接的端面上设有平板，所述平板与顶盖横梁的端面对接，所述平板沿顶盖纵梁的延伸方向延伸出U型件的侧面。

4.根据权利要求3所述的车辆框架结构，其特征在于：所述平板朝向封板的一侧设有槽口。

5.根据权利要求1或2所述的车辆框架结构，其特征在于：所述U型件具有与顶盖横梁的端面对接的第一端面和用于固定在顶盖纵梁的侧面上的第二端面，所述U型件沿顶盖纵梁的延伸方向的尺寸从第一端面到第二端面逐渐变大。

6.根据权利要求1所述的车辆框架结构，其特征在于：所述分体式连接件在顶盖横梁的两端形成向下弯曲的部分，顶盖纵梁的上侧面朝向车辆框架的内侧倾斜，U型件的端面与顶盖纵梁的上侧面固定。

7.一种分体式连接件，其特征在于：所述分体式连接件包括U型件和与U型件分体设置的封板，所述封板焊接固定到U型件具有开口的一面，所述U型件的开口向上或向下。

8.根据权利要求7所述的分体式连接件，其特征在于：所述封板的中部设有沿其长度方向延伸的加强筋。

9.根据权利要求7或８所述的分体式连接件，其特征在于：所述U型件与顶盖横梁的端面对接的端面上设有平板，所述平板与顶盖横梁的端面对接，所述平板沿顶盖纵梁的延伸方向延伸出U型件的侧面。

10.根据权利要求9所述的分体式连接件，其特征在于：所述平板朝向封板的一侧设有槽口。

11.根据权利要求7或8所述的分体式连接件，其特征在于：所述U型件具有与顶盖横梁的端面对接的第一端面和用于固定在顶盖纵梁的侧面上的第二端面，所述U型件沿顶盖纵梁的延伸方向的尺寸从第一端面到第二端面逐渐变大。