CN113525522B - 一种车身骨架及使用该车身骨架的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车身骨架及使用该车身骨架的车辆。车身骨架包括：边纵梁；侧围立柱，上端与边纵梁相连；顶横梁，与侧围立柱设于同一竖直面内，端部与边纵梁相连；加强连接件，设于边纵梁、侧围立柱、顶横梁的连接处，且与边纵梁、侧围立柱及顶横梁均固定相连；加强连接件包括槽型板，槽型板、顶横梁以及边纵梁和/或侧围立柱合围形成封闭的空腔。边纵梁、顶横梁和侧围立柱的相交处形成了空间立体结构。加强连接件同时与顶横梁、边纵梁和侧围立柱相连，顶横梁受到的载荷可以通过加强连接件疏导分散至边纵梁和侧围立柱处，增大接触面积并起到降低局部应力、提升刚度的作用。相比单薄的板体而言，空间立体结构的稳定性更强，不易发生变形。

Description

一种车身骨架及使用该车身骨架的车辆

技术领域

本发明涉及一种车身骨架及使用该车身骨架的车辆。

背景技术

客车结构形式大多为骨架型材焊接结构，大顶骨架及侧围骨架通常采用型材对接焊的方式连接。大顶骨架包括顶横梁，顶横梁的左右两端向下弯曲延伸；侧围骨架包括上下延伸的侧围立柱，骨架还包括前后延伸的边纵梁，顶横梁的端部、侧围立柱的上端以及边纵梁对焊拼装在一起。

一般地，顶横梁、侧围立柱以及底部的底横梁位于同一个竖直平面内，在竖直平面内形成闭环，来提高车身骨架的强度。但是，现有技术中，顶横梁、侧围立柱以及边纵梁之间没有过渡，仅通过对焊的方式进行相连，连接处焊接长度较短，焊接质量无法得到保证，连接处普遍存在连接强度薄弱、结构刚度差的情况，容易在此处形成高应力区并产生低频噪声。在侧翻或者正面碰撞时顶横梁受到左右、前后方向上的剪切力时可能在该连接处发生断裂，从而造成大顶脱落等安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车身骨架，以解决现有技术中车身骨架连接强度低的技术问题；还提供一种使用该车身骨架的车辆，以提高车辆的安全性能。

为实现上述目的，本发明车身骨架的技术方案是：一种车身骨架，包括：

边纵梁，前后延伸；

侧围立柱，上下延伸，上端与边纵梁相连；

顶横梁，左右延伸，与侧围立柱设于同一竖直面内，端部与边纵梁相连；

车身骨架还包括：

加强连接件，设于边纵梁、侧围立柱、顶横梁的连接处，且与边纵梁、侧围立柱及顶横梁均固定相连；

加强连接件包括槽型板，槽型板、顶横梁以及边纵梁和/或侧围立柱合围形成封闭的空腔。

本发明的有益效果是：由于槽型板、顶横梁以及边纵梁和/或侧围立柱合围形成封闭的空腔，从而在边纵梁、顶横梁和侧围立柱的相交处形成了空间立体结构。加强连接件同时与顶横梁、边纵梁和侧围立柱相连，顶横梁受到的载荷可以通过加强连接件疏导分散至边纵梁和侧围立柱处，不会集中到三者焊接连接处，增大接触面积并起到降低局部应力、提升刚度的作用。避免应力集中于焊接连接处，从而导致该处易发生断裂。相比单薄的板体而言，空间立体结构的稳定性更强，不易发生变形，对边纵梁、顶横梁、侧围立柱连接处的加强效率更好。

进一步地，形成所述槽型板的各分板一体弯折成型。

本方案的效果在于，采用一体弯折成型的方式来成型槽型板，结构强度更高。

进一步地，所述槽型板为自上而下截面渐变的变截面结构。

本方案的效果在于，加强连接件的变截面结构可以起到过渡的作用，将振动及应力由顶横梁的端部平稳分散至边纵梁与侧围立柱处，应力及振动逐步减小，起平稳过渡的作用，相比等截面的结构而言，其效果更好。

进一步地，槽型板包括：

侧板，左右延伸，设有两个且分置于顶横梁前后两侧，侧板上端设于顶横梁的前后方向侧面上，下端背向顶横梁延伸并设于边纵梁上，侧板与顶横梁、边纵梁形成朝向车内的内口和背向车内的外口；

竖向连接板，封闭两侧板的内口，竖向连接板前后侧固设于对应侧板上，上端固设于顶横梁上，下端固设于边纵梁上；

封口板，与竖向连接板并行布置，封闭所述外口，两封口板形成供顶横梁放入的槽口。

本方案的效果在于，在顶横梁的两侧均有侧板，槽型板与顶横梁、边纵梁一起在顶横梁的前后两侧均形成内腔，对连接强度、刚度的加强效果更好。而且，槽型板布置在边纵梁的顶面上，不会占据边纵梁的朝向车内的内部空间，为风道行李架的布置留出空间。

进一步地，竖向连接板上对应于顶横梁的位置设有塞焊孔。

本方案的效果在于，设置塞焊孔后，能够提高竖向连接板与顶横梁之间的连接强度。

进一步地，所述侧围立柱贯穿边纵梁，侧围立柱上端端面与所述边纵梁的顶面平齐，所述侧围立柱的上端端面连接于所述竖向连接板的底面上。

本方案的效果在于，侧围立柱上端连于竖向连接板上，通过槽型板就可以同时连接侧围立柱、顶横梁和边纵梁，结构更加简单。而且，侧围立柱贯穿边纵梁，一方面，侧围立柱上端的两侧面均与边纵梁的端面进行焊接固定，增大焊缝的长度，提高焊接质量；另一方面，当车身受到前后方向载荷时，力流可以沿边纵梁直接传递至侧围立柱上，由切应力变为压应力，受力环境得到改善。

进一步地，所述边纵梁和侧围立柱中的其中一个为与顶横梁的端面直接相连的端面连接件；

所述槽型板的上部扣装于所述顶横梁的朝向车内的内侧上，下部扣装于所述端面连接件上部的朝向车内的内侧上；

所述加强连接件还包括连接片，连接片设于槽型板下端，连接片连接边纵梁和顶横梁。

本方案的效果在于，加强连接件由槽型板和连接片构成，而并不是全部均是槽型板，这样设计的目的在于，给边纵梁的朝向车内的一侧留出空间，来安装风道行李架。

进一步地，槽型板为变截面结构，所述顶横梁的端部向下弯曲延伸；

槽型板包括：

侧板，设有两个，两侧板前后间隔排布，所述侧板左右延伸，所述侧板的左右方向的一侧与顶横梁相连且该侧顺着顶横梁的朝向车内的内侧延伸布置；

竖向连接板，上下延伸，连接两侧板的左右方向的另一侧，竖向连接板的下端固设于端面连接件上；

顶板，连接两侧板以及竖向连接板的上端。

本方案的效果在于，加强连接件的变截面结构可以起到过渡的作用，将振动及应力由顶横梁的端部平稳分散至边纵梁与侧围立柱处，应力及振动逐步减小，起平稳过渡的作用，相比等截面的结构而言，其效果更好。

进一步地，加强连接件还包括：

搭接板，设于槽型板的上端，与所述顶横梁固定相连。

本方案的效果在于，设置搭接板后，能够提高槽型板与顶横梁的连接强度。

本发明车辆的技术方案是：一种车辆，包括车身骨架及设于车身骨架的蒙皮，车身骨架包括：

边纵梁，前后延伸；

侧围立柱，上下延伸，上端与边纵梁相连；

顶横梁，左右延伸，与侧围立柱设于同一竖直面内，端部与边纵梁相连；

车身骨架还包括：

加强连接件，设于边纵梁、侧围立柱、顶横梁的连接处，且与边纵梁、侧围立柱及顶横梁均固定相连；

加强连接件包括槽型板，槽型板、顶横梁以及边纵梁和/或侧围立柱合围形成封闭的空腔。

本发明的有益效果是：由于槽型板、顶横梁以及边纵梁和/或侧围立柱合围形成封闭的空腔，从而在边纵梁、顶横梁和侧围立柱的相交处形成了空间立体结构。加强连接件同时与顶横梁、边纵梁和侧围立柱相连，顶横梁受到的载荷可以通过加强连接件疏导分散至边纵梁和侧围立柱处，不会集中到三者焊接连接处，增大接触面积并起到降低局部应力、提升刚度的作用。避免应力集中于焊接连接处，从而导致该处易发生断裂。相比单薄的板体而言，空间立体结构的稳定性更强，不易发生变形，对边纵梁、顶横梁、侧围立柱连接处的的加强效率更好。通过设置加强连接件来提高车辆的安全性能。

进一步地，形成所述槽型板的各分板一体弯折成型。

本方案的效果在于，采用一体弯折成型的方式来成型槽型板，结构强度更高。

进一步地，所述槽型板为自上而下截面渐变的变截面结构。

本方案的效果在于，加强连接件的变截面结构可以起到过渡的作用，将振动及应力由顶横梁的端部平稳分散至边纵梁与侧围立柱处，应力及振动逐步减小，起平稳过渡的作用，相比等截面的结构而言，其效果更好。

进一步地，槽型板包括：

侧板，左右延伸，设有两个且分置于顶横梁前后两侧，侧板上端设于顶横梁的前后方向侧面上，下端背向顶横梁延伸并设于边纵梁上，侧板与顶横梁、边纵梁形成朝向车内的内口和背向车内的外口；

竖向连接板，封闭两侧板的内口，竖向连接板前后侧固设于对应侧板上，上端固设于顶横梁上，下端固设于边纵梁上；

封口板，与竖向连接板并行布置，封闭所述外口，两封口板形成供顶横梁放入的槽口。

本方案的效果在于，在顶横梁的两侧均有侧板，槽型板与顶横梁、边纵梁一起在顶横梁的前后两侧均形成内腔，对连接强度、刚度的加强效果更好。而且，槽型板布置在边纵梁的顶面上，不会占据边纵梁的朝向车内的内部空间，为风道行李架的布置留出空间。

进一步地，竖向连接板上对应于顶横梁的位置设有塞焊孔。

本方案的效果在于，设置塞焊孔后，能够提高竖向连接板与顶横梁之间的连接强度。

进一步地，所述侧围立柱贯穿边纵梁，侧围立柱上端端面与所述边纵梁的顶面平齐，所述侧围立柱的上端端面连接于所述竖向连接板的底面上。

本方案的效果在于，侧围立柱上端连于竖向连接板上，通过槽型板就可以同时连接侧围立柱、顶横梁和边纵梁，结构更加简单。而且，侧围立柱贯穿边纵梁，一方面，侧围立柱上端的两侧面均与边纵梁的端面进行焊接固定，增大焊缝的长度，提高焊接质量；另一方面，当车身受到前后方向载荷时，力流可以沿边纵梁直接传递至侧围立柱上，由切应力变为压应力，受力环境得到改善。

进一步地，所述边纵梁和侧围立柱中的其中一个为与顶横梁的端面直接相连的端面连接件；

所述槽型板的上部扣装于所述顶横梁的朝向车内的内侧上，下部扣装于所述端面连接件上部的朝向车内的内侧上；

所述加强连接件还包括连接片，连接片设于槽型板下端，连接片连接边纵梁和顶横梁。

本方案的效果在于，加强连接件由槽型板和连接片构成，而并不是全部均是槽型板，这样设计的目的在于，给边纵梁的朝向车内的一侧留出空间，来安装风道行李架。

进一步地，槽型板为变截面结构，所述顶横梁的端部向下弯曲延伸；

槽型板包括：

侧板，设有两个，两侧板前后间隔排布，所述侧板左右延伸，所述侧板的左右方向的一侧与顶横梁相连且该侧顺着顶横梁的朝向车内的内侧延伸布置；

竖向连接板，上下延伸，连接两侧板的左右方向的另一侧，竖向连接板的下端固设于端面连接件上；

顶板，连接两侧板以及竖向连接板的上端。

本方案的效果在于，加强连接件的变截面结构可以起到过渡的作用，将振动及应力由顶横梁的端部平稳分散至边纵梁与侧围立柱处，应力及振动逐步减小，起平稳过渡的作用，相比等截面的结构而言，其效果更好。

进一步地，加强连接件还包括：

搭接板，设于槽型板的上端，与所述顶横梁固定相连。

本方案的效果在于，设置搭接板后，能够提高槽型板与顶横梁的连接强度。

附图说明

图1为本发明车身骨架实施例1中顶横梁、边纵梁和侧围立柱相交处的第一示意图；

图2为本发明车身骨架实施例1中顶横梁、边纵梁和侧围立柱相交处的第二示意图；

图3为本发明车身骨架实施例1中加强连接件的示意图；

图4为本发明车身骨架实施例2中顶横梁、边纵梁和侧围立柱相交处的第一示意图；

图5为本发明车身骨架实施例2中顶横梁、边纵梁和侧围立柱相交处的第二示意图；

图6为本发明车身骨架实施例2中加强连接件的示意图；

附图标记说明：1-顶横梁；2-侧围立柱；3-边纵梁；4-边纵梁分段；5-加强连接件；51-竖向连接板；52-侧板；53-封口板；54-塞焊孔；6-顶横梁；7-侧围立柱；8-边纵梁；9-加强连接件；91-槽型板；911-侧板；912-竖向连接板；913-顶板；914-搭接板；92-连接片。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明的车身骨架的具体实施例1：

如图1至图3所示，车身骨架包括大顶骨架、侧围骨架和边纵梁3，大顶骨架包括左右延伸的顶横梁1，顶横梁1的端部向下弯曲延伸。侧围骨架包括侧围立柱2，侧围立柱2上下延伸，而且侧围立柱2的上端朝向顶横梁1有一定的弯曲。边纵梁3前后延伸，顶横梁1的端部、侧围立柱2的上端均与边纵梁3焊接固定。

如图1和图2所示，边纵梁3于侧围立柱2处断开，边纵梁3包括前后间隔的至少两个边纵梁分段4，可以认为，侧围立柱2的上端贯通并夹于边纵梁3中，侧围立柱2的上端端面与边纵梁3的顶面平齐。这样设计的目的在于，一方面，侧围立柱2上端的两侧面均与边纵梁分段4的端面进行焊接固定，增大焊缝的长度，提高焊接质量；另一方面，当车身受到前后方向载荷时，力流可以沿边纵梁3直接传递至侧围立柱2上，由切应力变为压应力，受力环境得到改善。

如图1和图2所示，侧围立柱2和顶横梁1的端部直接对焊。为了加强边纵梁3、顶横梁1和侧围立柱2的十字连接处的连接强度，本实施例中，在相交处另外增设有加强连接件5，此处的加强连接件5整体为槽型板，槽型板的结构如图3所示，槽型板整体为上窄下宽的变截面结构。槽型板整体上一体弯折成型，槽型板包括竖向连接板51、侧板52和封口板53，竖向连接板51为上窄下宽的板体，侧板52顺着竖向连接板51的侧边倾斜延伸，封口板53与竖向连接板51平行布置，两个封口板53一起形成槽型板的槽口，槽口上下等径，用来供顶横梁1适配放入。本实施例中，竖向连接板51、侧板52和封口板53的底面平齐。应当说明的是，侧板52与顶横梁1和边纵梁3形成了两个开口，朝向车内的为内口，背向车内的为外口，内口由竖向连接板51封闭，外口由封口板53封闭。

装配时，将槽型板由内向外放在顶横梁1和边纵梁3的相交处，侧板52和封口板53放置在边纵梁3上，两个侧板52分别位于顶横梁1的前后两侧，竖向连接板51的底面位于侧围立柱2和顶横梁1的相交处。然后将竖向连接板51的上端焊接在顶横梁1的内侧面上，下端焊接在边纵梁3和侧围立柱2上；侧板52的上端焊接在顶横梁1的前后侧面上；封口板53下端焊接在边纵梁3上，相对的侧边焊接在顶横梁1的前后侧面上。

如图3所示，为了加强竖向连接板51与顶横梁1的连接强度，在竖向连接板51上与顶横梁1对应的位置开设塞焊孔54，塞焊孔54为上下延伸的长圆孔。

将槽型板焊接于十字连接处后，槽型板、顶横梁1、边纵梁3和侧围立柱2一起形成封闭的空腔，形成空间三角稳定结构，空间三角稳定结构具有结构稳定，不易被破坏的优点，空间三角稳定结构的截面面积上小下大，从而形成变截面结构。顶横梁1接受到的载荷由槽型板疏导并分散至边纵梁3及侧围立柱2上，通过变截面及封闭空间结构有效降低局部应力并起到衰减并吸收振动的作用，对力流传递起过渡作用并减少应力集中。

具体地，竖向连接板51承受由顶横梁1沿左右方向和前后方向传递至边纵梁3上的力，侧板52通过与竖向连接板51、顶横梁1、边纵梁3和封口板53形成空间三角稳定结构来衰减、吸收振动并承受前后方向、左右方向的力，在正碰工况下抵抗车长方向(前后方向)的剪切力，侧翻工况下抵抗车宽方向(左右方向)的剪切力。

当然，应当说明的是，本实施例中，竖向连接板51、侧板52和封口板53一体弯折成型，其他实施例中，三者可以焊接拼装，各板均为分板。

本实施例中针对的使用环境是：边纵梁3断开，侧围立柱2贯穿边纵梁3并与边纵梁3的顶面平齐，竖向连接板51与侧围立柱2的顶面焊接固定。使用时在组装大顶骨架时，就可以将加强连接件一起进行组装，然后再焊装侧围立柱2和边纵梁3。

其他实施例中，本实施例中的加强连接件还适用于顶横梁贯穿边纵梁的使用环境，也适用于边纵梁整体前后延伸，顶横梁焊装在顶面上，侧围立柱焊装在底面上的使用环境。这两种使用环境下，槽型板无法与侧围立柱直接相连，此时，需要在槽型板上再加装连接片等结构来连接侧围立柱。

其他实施例中，可以将塞焊孔设计为圆孔，或者将塞焊孔取消。

本发明的车身骨架的具体实施例2：

如图4至图6所示，本实施例中的边纵梁8为完整的前后延伸的梁体，顶横梁6的端部、侧围立柱7的端部均焊接在边纵梁8的侧面上。本实施例中同样设置有加强连接件9，加强连接件9的结构如图6所示。

加强连接件9包括槽型板91和连接片92，槽型板91贴着顶横梁6和边纵梁8的内面扣装于顶横梁6端头与边纵梁8的连接处，连接处均焊接固定，连接片92连接边纵梁8和侧围立柱7。槽型板91包括两个侧板911，两个侧板911沿前后方向间隔排布，两个侧板911沿左右方向延伸，两个侧板911的朝内的一侧通过竖向连接板912相连。在竖向连接板912的上方一体弯折有顶板913，顶板913与两个侧板911以及竖向连接板912一起形成了凹槽，竖向连接板912的下端与边纵梁8直接相连。由于顶横梁6的端部向下延伸，侧板911的朝外的一侧顺着顶横梁6延伸。在顶板913上一体弯折有搭接板914，搭接板914能够加大槽型板91与顶横梁6的连接强度。由图6可以看出，槽型板91为变截面的结构，对力流传递起过渡作用，减少应力。

连接片92连接在竖向连接板912上，连接片92可以相对于竖向连接板912有一定的弯折，使得连接片92能够贴在边纵梁8和侧围立柱7上。本实施例中，槽型板91仅延伸到边纵梁8的上部，边纵梁8与侧围立柱7之间通过单薄的连接片92相连，这是由于边纵梁8处在实际使用时会有风道行李架，为了避让风道行李架。

本实施例中，边纵梁8与顶横梁6的端面直接对焊固定，边纵梁8形成与顶横梁6直接相连的端面连接件，其他实施例中，顶横梁、侧围立柱、边纵梁的布置方式可以与实施例1中的一致，此处侧围立柱形成了端面连接件。

本实施例中，竖向连接板912直接与端面连接件相连，其他实施例中，可以在竖向连接板的下方再设置底板，通过底板与端面连接件相连，将连接片固定在底板上即可。

本实施例中，竖向连接板912、侧板911和顶板913均为分板，各分板一体弯折成型，其他实施例中，各分板可以分体焊装。

应当说明的是，本发明中所指的封闭的空腔指的是，槽型板与对应的顶横梁以及边纵梁和/或侧围立柱相交处均紧密贴合固定，并不是指空腔完全封闭，比如可以在槽型板上开设减重孔等。

本发明车辆的具体实施例，车辆包括车身骨架和设置在车身骨架的蒙皮，车身骨架的结构与上述各实施例中的一致，在此不再赘述。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种车身骨架，包括：

边纵梁，前后延伸；

侧围立柱，上下延伸，上端与边纵梁相连；

顶横梁，左右延伸，与侧围立柱设于同一竖直面内，端部与边纵梁相连；

其特征在于：车身骨架还包括：

加强连接件，设于边纵梁、侧围立柱、顶横梁的连接处，且与边纵梁、侧围立柱及顶横梁均固定相连；加强连接件包括槽型板，槽型板、顶横梁以及边纵梁和/或侧围立柱合围形成封闭的空腔；所述槽型板为自上而下截面渐变的变截面结构；

槽型板包括：

侧板，左右延伸，设有两个且分置于顶横梁前后两侧，侧板上端设于顶横梁的前后方向侧面上，下端背向顶横梁延伸并设于边纵梁上，侧板与顶横梁、边纵梁形成朝向车内的内口和背向车内的外口；

竖向连接板，封闭两侧板的内口，竖向连接板前后侧固设于对应侧板上，上端固设于顶横梁上，下端固设于边纵梁上；

封口板，与竖向连接板并行布置，封闭所述外口，两封口板形成供顶横梁放入的槽口。

2.根据权利要求1所述的车身骨架，其特征在于：形成所述槽型板的各分板一体弯折成型。

3.根据权利要求1或2所述的车身骨架，其特征在于：竖向连接板上对应于顶横梁的位置设有塞焊孔。

4.根据权利要求1或2所述的车身骨架，其特征在于：所述侧围立柱贯穿边纵梁，侧围立柱上端端面与所述边纵梁的顶面平齐，所述侧围立柱的上端端面连接于所述竖向连接板的底面上。

5.一种车辆，包括车身骨架及设于车身骨架的蒙皮，其特征在于：车身骨架为权利要求1至权利要求4中任意一项所述的车身骨架。

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