CN114889700A - 一种梁体、顶盖及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种梁体、顶盖及车辆。根据本申请的一个方面，提供了一种梁体，包括顶架及多个连接梁。其中，每一连接梁包括与顶架连接的连接部，以及与连接部连接且沿第一方向的延伸部，顶架与多个连接梁一体成型。连接梁通过一体成型工艺制得，因而，连接部与延伸部之间不需要采用其余的连接件进行连接，可以减少零件数量，且结构强度高。根据本申请的另一个方向，提供了一种顶盖，包括上述梁体，覆盖于梁体的覆盖层，以及贴合于覆盖层且与梁体连接的承接层，由于上述任一项的梁体采用一体成型工艺，因此，本申请提出的顶盖通过梁体与覆盖层的配合，在有效减少零件数量的同时也能提高顶盖的结构强度。本申请还提出了一种车辆，包括上述顶盖。
Description
技术领域
本发明涉及机车车身结构技术领域，特别是涉及一种梁体、顶盖及车辆。
背景技术
高顶顶盖是商用车驾驶室必要零件之一，它能充分利用驾驶室顶部的空间用来布置双层卧铺，隔绝驾驶室内外的温度传导和噪声传递，保证车内驾驶员的安全。
目前，商用车高顶顶盖按材料主要分为金属顶盖和非金属顶盖高顶顶盖。金属顶盖由金属蒙皮和金属框架梁组成，其中，金属框架梁由多段连接梁组成，其中有的连接梁向下弯曲，弯曲部与其余零部件连接需要借助一些其余的连接件，因此，金属顶盖零件数量较多；而非金属顶盖通常内部没有完整、连贯的框架梁结构，导致其结构强度较低。
发明内容
基于此，有必要针对目前商用车金属顶盖零件较多，非金属顶盖结构强低的问题，提供一种梁体、顶盖及车辆。
根据本申请的一个方面，提供了一种梁体，包括：
顶架；
多个连接梁，每一连接梁包括与顶架连接的连接部，以及与连接部连接且沿第一方向的延伸部；
其中，第一方向与顶架呈角度设置；
顶架与多个连接梁一体成型。
上述梁体，包括顶架及多个连接梁。其中，每一连接梁包括与顶架连接的连接部，以及与连接部连接且沿第一方向的延伸部，顶架与多个连接梁一体成型。连接梁通过一体成型工艺制得，因而，连接部与延伸部之间不需要采用其余的连接件进行连接，可以减少零件数量，且结构强度高。
在其中一个实施例中，多个连接梁包括设置于顶架沿第二方向的至少一侧的第一连接梁；以及设置于顶架沿第三方向的至少一侧的第二连接梁；第一连接梁和第二连接梁彼此交叉连接；其中，第二方向和第三方向彼此垂直，且均平行于顶架，如此，能有效提高梁体的结构强度。
在其中一个实施例中，多个连接梁的连接部围绕于顶架；每一连接梁均包括两个延伸部，两个延伸部分别连接对应的连接部的纵长两端，如此，能均匀梁体的受力情况。
根据本申请的另一个方面，提供了一种顶盖，包括：
上述梁体；
覆盖层，覆盖于梁体；
承接层，贴合于覆盖层的底侧，且与梁体连接。
上述顶盖，包括梁体，覆盖于梁体的覆盖层，以及贴合于覆盖层且与梁体连接的承接层，由于上述任一项的梁体采用一体成型工艺，因此，本申请提出的顶盖通过梁体与覆盖层的配合，在有效减少零件数量的同时也能提高顶盖的结构强度。
在其中一个实施例中，承接层开设有多个间隔设置的供延伸部远离顶架一端穿设的安装槽，以便于将梁体安装于承接层。
在其中一个实施例中，承接层还包括设于两个相邻安装槽之间的粘结层，承接层与覆盖层借助于粘结层粘结，以使盖体连接更为稳定。
在其中一个实施例中，粘结层包括聚氨酯胶，以保证承接层与覆盖层的粘结稳定性。
在其中一个实施例中，覆盖层开设有多个第一连接孔，承接层开设有与多个第一连接孔一一对应的第二连接孔；覆盖层与承接层借助于第一连接孔和第二连接孔连接，以保证覆盖层与承接层的连接稳定性。
在其中一个实施例中，覆盖层一体成型，如此，能减少顶盖的零件数量。
根据本申请的又一个方面，提供了一种车辆，包括上述顶盖。
上述车辆，包括上述顶盖，因而，本申请提供的车辆也具有零件少且结构强度高的优点。
附图说明
图1为传统技术中的顶盖梁体的结构示意图；
图2为图1所示的顶盖梁体的部分结构示意图；
图3为本申请一实施例中的梁体的结构示意图；
图4为本申请一实施例中的顶盖的结构示意图；
图5为本申请一实施例中的连接梁的部分结构示意图；
图6为本申请一实施例中的承接层的结构示意图；
图7为本申请一实施例中的车辆的部分结构示意图；
图8为本申请一实施例中的车辆的剖面的结构示意图。
附图标号：100、梁体；10、顶架；11、减重孔；20、连接梁；21、连接部；22、延伸部；23、第一连接梁；24、第二连接梁；25、第四安装孔；200、顶盖；210、覆盖层；211、第一连接孔；212、第三安装孔；220、承接层；221、第二连接孔；222、第一安装孔；223、安装槽；224、粘结层；230、连接件；240、第一端；250、第二端；300、车辆；310、白车身；311、第二安装孔；S1、第一方向；S2、第二方向；S3、第三方向。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
高顶顶盖是商用车驾驶室必要零件之一，目前，商用车高顶顶盖按材料分为，金属高顶顶盖和非金属高顶顶盖，传统金属高顶顶盖零件数量较多，而传统的非金属高顶顶盖由于内部没有完整、连贯的框架梁结构，导致其结构强度较低。
请参阅附图1-2，传统的商用车顶盖包括固定支架100及多个加强梁200，固定支架100包括架体110和设于架体110外周的多个连接接头120，多个连接接头120环绕架体110间隔设置，加强梁200的数量与连接接头120的数量相等，加强梁200的一端连接于连接接头120，加强梁200的另一端背离固定支架100的方向延伸设置，且加强梁200的一端分别连接于固定支架100上的多个连接接头120，以将多个加强梁200均连接于固定支架100上，并在加强梁200的另一端设有加强板210，加强板210上设有连接孔220，将多个加强梁200的一端分别连接于固定支架100上的多个连接接头，以将多个加强梁200均连接于固定支架100。
传统的商用车顶盖的固定支架可以等同于本申请中的顶梁，传统商用车顶盖的加强梁等同于本申请中的连接梁，由此可见，传统商用车顶盖的固定支架上设有连接接头，每一加强梁通过连接接头与固定支架连接，加强梁与固定车架采用此中连接方式需要增加额外零件，例如连接接头与用于连接连接接头与固定支架以及连接接头与加强梁之间的连接件，因而，传统的商用车顶盖不可避免的需要多个零件。
且传统的商用车顶盖每一加强梁包括第一加强梁240、第二加强梁250及第三加强梁260，第一加强梁240、第二加强梁250及第三加强梁260的加强板210上均设有连接孔220，第一加强梁240、第二加强梁250及第三加强梁260分别通过连接孔与固定支架100连接，且每一加强梁都对应焊接有加强板210。
传统的商用车顶盖为保证顶盖的连接稳定性，每一加强梁都焊接有一加强板，如此，使得传统的商用车顶盖制备工艺复杂。
综上所述，传统的商用车顶盖通常采取多个零件连接，且为了保证顶盖的结构性能，需要加焊加强板。如此，使得传统的商用车顶盖需要多个连接零部件，且制备工艺复杂，一旦零部件之间的连接不稳定，则会影响顶盖的性能。
片状模塑料(Sheet Molding Compounds，简称为SMC)是一种干法制造玻璃钢产品的模压中间材料，由不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂、引发剂、内脱模剂、矿物填料等预先混合成糊状的树脂糊，再加入增稠剂等混合均匀后，对短切玻璃纤维(Glass Fiber，简称玻璃纤维)进行充分浸渍，形成片状的“夹芯”结构。片状模塑料预压片材的幅宽一般为0.4-2米，厚度一般为1.3-6.4毫米。
片状模塑料预压片材可在压机中进行模压成型为片状膜塑料成型片材，一般大型部件的成型周期为3-5分钟，模压工艺可满足部件大生产节拍要求。单条片状模塑料成型片材的模压生产线可满足年产20万套以上部件生产的节拍要求。而手糊玻璃钢部件成型周期为4小时，单条生产线仅能满足年产上千套样件规模；而一般钢质部件冲压成型周期仅为10-20秒，单条生产线可满足年产30-60万套部件规模。总体而言，片状模塑料成型片材产品具有成本低，可一次成型，生产效率高，产品尺寸精度高，产品表面可达A级等优点。
本申请的发明人发现，若提供一种梁体100，顶架10与连接梁之间采用一体成型工艺制得，能有效减少零件数，且能提高梁体100结构强度。提供一种顶盖200，包括覆盖于上述架体的覆盖层210与承接层220，覆盖层210选用SMC材料，以实现非金属与金属架体的结合，以得到零件数量少且结构强度高的顶盖200。
请参阅图3-4，在本申请的一些实施例中，提供了一种架体，包括顶架10和多个连接梁，每一连接梁包括与顶架10连接的连接部21，以及与连接部21连接且沿第一方向S1的延伸部22，其中，第一方向S1与顶架10呈角度设置，顶架10与多个连接梁一体成型。
上述梁体100，通过连接梁通过一体成型工艺制得，因而，连接部21与延伸部22之间不需要采用其余的连接件230进行连接，可以减少零件数量，且结构强度高。
在一些实施例中，多个连接梁包括设置于顶架10沿第二方向S2的至少一侧的第一连接梁23，以及设置于顶架10沿第二方向S3的至少一侧的第二连接梁24，第一连接梁23和第二连接梁24彼此交叉连接，其中，第二方向S2和第二方向S3彼此垂直，且均平行于顶架10，如此，能有效提高梁体100的结构强度。
具体地，顶架10通过连接部21分别与第一连接梁23和第二连接梁24连接，并通过一体成型制得，在提高梁体100的结构强度的同时，能减少零件数量，且顶架10中部开设有减重孔11，以此减小架体的重量，有利于架体的轻量化。
在一些实施例中，多个连接梁的连接部21围绕于顶架10，每一连接梁均包括两个延伸部22，两个延伸部22分别连接对应的连接部21的纵长两端，如此，能均匀梁体100的受力情况。
具体地，顶架10包括围绕顶架10设置的6个延伸部22，6个延伸部22和顶架10及与顶架10连接的连接部21形成预设空间，延伸部22与连接部21之间的角度为55°左右，延伸部22被构造为弯曲结构，有利于在行车过程中从多个方向减少风阻。
请再次参阅图3-4及图5，在本申请的一些实施例中，提供了一种顶盖200，包括上述梁体，覆盖层210以及承接层220，覆盖层210覆盖于梁体100，承接层220贴合于覆盖层210的底侧，且与梁体100连接。
上述顶盖200，包括覆盖于上述任一项的梁体100的覆盖层210，以及贴合于覆盖层210且与梁体100连接的承接层220，由于上述任一项的梁体100采用一体成型工艺，因此，本申请提出的顶盖200通过梁体100与覆盖层210的配合，在有效减少零件数量的同时也能提高顶盖200的结构强度。
在一些实施例中，承接层220开设有多个间隔设置的供延伸部22远离顶架10一端穿设的安装槽223，以便于将梁体100安装于承接层220。
在一些实施例中，承接层220还包括设于两个相邻安装槽223之间的粘结层224，承接层220与覆盖层210借助于粘结层224粘结，承接层220与覆盖层210借助于粘结层224粘结，以使盖体连接更为稳定。
具体地，每一延伸部22和与其连接的连接部21的断面呈“L”型，可以理解为L的竖直面与覆盖层210之间也采用粘结层224粘结，L型的水平面底面插设于安装槽223。
更具体地，为保证L型的水平面底面与安装槽223的连接稳定性，可在L型的水平面底面与安装槽223内粘贴一层粘结层224，以将L型的水平面底面与安装槽223粘接。
在一些实施例中，粘结层224包括聚氨酯胶，以保证承接层220与覆盖层210的粘结稳定性。
具体地，聚氨酯胶是分子链中含有氨酯基和异氰酸酯基的胶，含有强极性的异氰酸酯和氨基甲酸酯基，具有很高的反应性，能够室温固化，因而对金属、橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、木材、织物、皮革等多种材料都有优良的胶粘性能。因而，采用聚氨酯胶充当粘结层224可以保证覆盖层210与承接层220之间良好的粘结性能。
在一些实施例中，覆盖层210开设有多个第一连接孔211，承接层220开设有与多个第一连接孔211一一对应的第二连接孔221，覆盖层210与承接层220借助于第一连接孔211和第二连接孔221连接，以保证覆盖层210与承接层220的连接稳定性。
具体地，顶盖200还包括用于连接第一连接孔211和第二连接孔221的多个连接件230，多个第一连接孔211和与多个第一连接孔211一一对应的第二连接孔221通过连接件230连接，如此，能保证覆盖层210与承接层220的连接稳定性。
更具体地，连接件230可以是螺栓。装配时，先将延伸部22固定于安装槽223，再通过设置于承接层220的粘结层224粘结覆盖层210，最后通过多个螺栓一一连接第一连接孔211和第二连接孔221，以实现覆盖层210与承接层220的连接。
在一些实施例中，覆盖层210一体成型，如此，能减少顶盖200的零件数量。
具体地，覆盖层210通过SMC一体模压成型，SMC复合材料是玻璃钢的一种，主要原料由GF(专用纱)、MD(填料)及各种助剂组成。SMC复合材料具有优异的电绝缘性能、机械性能、热稳定性、耐化学防腐性。采用此种材料一体模压形成的覆盖层210也具有上述优点。
更具体地，SMC材料密度为1.8g/cm3，对于相同的部件，使用SMC复合材料后重量较之钢材轻20％—30％，满足了汽车领域要求在保证零部件强度的情况下减轻重量的要求，是汽车工业节能的理想产品。且SMC物理性能指标可以与金属材料抗衡，而且在高温条件下仍能保持机械性能，是一般热塑性塑料不可比拟的，是以塑代钢的理想材料，而且其吸振功能强，可以达到降低噪声和震动的效果，以提高舒适性。同时，SMC材料是很好的耐腐蚀材料，因此它不需要为了防腐和提高粘接性能而进行磷化处理，与金属相比SMC板的应用可降低成本。SMC材料流动性好，可根据实际工况实现复杂结构的成型。经实际测量，本申请提出的顶盖200与传统技术中同等尺寸的金属顶盖200轻10kg，同时搭载某重卡驾驶室能够满足GB 26512-2021被动安全法规10t顶压要求。
在一些实施例中，覆盖层210采用变料厚设计，根据多次试验结果，将承力大较大的侧壁厚度设计为4.5mm，承力较小的顶部厚度设计为3mm，局部受力点进行增厚，如此，更有利于顶盖200结构的轻量化。
在一些实施例中，顶盖200具有沿第二方向S2相对设置的第一端240和第二端250，第一端240沿第二方向S3的长度小于第二端250沿第二方向S3的长度，以提高顶盖200的降风阻性能。
具体地，风阻是车辆300行驶时来自空气的阻力，一般空气阻力有三种形式：第一是气流撞击车辆300正面所产生的阻力，就像拿一块木板顶风而行，所受到的阻力几乎都是气流撞击所产生的阻力。第二是摩擦阻力，空气与划过车身一样会产生摩擦力，然而以一般车辆300能行驶的最快速度来说，摩擦阻力小到几乎可以忽略。第三则是外型阻力，一般来说，车辆300高速行驶时，外型阻力是最主要的空气阻力来源。由此可见，改善车辆300外型可以有效降低风阻。
更具体地，为了降低风阻，设定覆盖层210的模压制备参数，定义第一端240沿第二方向S3的长度为L1，定义第二端250沿第二方向S3的长度为L2，设定覆盖层210的L1/L2小于0.85，经过本申请的发明人多次试验得出结论，当覆盖层210的L1/L2小于0.85时，能有效降低顶盖200的风阻，有利于减小车辆300运行过程中受到风阻的影响，保证了车辆300行驶的稳定性。
在一些实施例中，覆盖层210所在平面与承接层220所在平面之间的夹角小于60°，有利于提高顶盖200的降风阻性能。
具体地，上文已提及，改善车辆300外型可以有效降低风阻，通过多次仿真计算出空气动力学夹角，当覆盖层210所在平面与承接层220所在平面之间的夹角小于60°时，能有效降低顶盖200的风阻，有利于减小车辆300运行过程中受到风阻的影响，保证了车辆300行驶的稳定性。
请参阅图6-图8，在本申请的一些实施例中，提供了一种车辆300，包括：如上述任一项的顶盖200。
上述车辆300，包括上述顶盖200，因而，本申请提供的车辆300也具有零件少且结构强度高的优点，且有效降低车辆300运行过程中受到风阻的影响。
在一些实施例中，承接层220开设有多个第一安装孔222，车辆300白车身310开设有与多个第一安装孔222一一配合的第二安装孔311，承接层220与车辆300白车身310之间借助多个第一安装孔222和多个第二安装孔311配合连接。
具体地，第一安装孔222与第二安装孔311借助连接件进行连接，在本申请的实施例中，连接件选用螺栓。在安装时，先将梁体100的延伸部22插设入承接层220的安装槽223，承接层220与梁体100构成了顶盖200的主要框架结构，再在承接层220、第一连接梁23以及第二连接梁24上设有粘结层224，用于粘接覆盖层210，覆盖层210被构造为贴合梁体100的形状，以最大限度的降低顶盖200的风阻，覆盖层210开设有多个第三安装孔212，梁体上也开设于多个与第三安装孔212一一对应开的第四安装孔25，相邻的第四安装孔25之间设有粘结层224，使得覆盖层210与梁体100粘接更牢固，覆盖层210和梁体100之间通过螺栓连接以及粘结层224粘接的连接方式，覆盖层210和承接层220也通过螺栓连接以及粘结层224粘接的连接方式，能保证覆盖层210与梁体100的连接稳定性。顶盖100装配完成后，在承接层220远离梁体100的一端设有粘结层224，以使顶盖200粘接至车辆300的白车身310，在等待粘结层224固化过程中，通过螺栓连接在第一安装孔222和第二安装孔311，使得顶盖200与白车身310连接紧密，省去了等待粘结层224固化的过程，能大幅提高车辆300的装配速度。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种梁体，其特征在于，所述梁体包括：
顶架；
多个连接梁，每一所述连接梁包括与所述顶架连接的连接部，以及与所述连接部连接且沿第一方向的延伸部；
其中，所述第一方向与所述顶架呈角度设置；
所述顶架与多个所述连接梁一体成型。
2.根据权利要求1所述的梁体，其特征在于，多个所述连接梁包括设置于所述顶架沿第二方向的至少一侧的第一连接梁；以及设置于所述顶架沿第三方向的至少一侧的第二连接梁；
所述第一连接梁和所述第二连接梁彼此交叉连接；
其中，所述第二方向和所述第三方向彼此垂直，且均平行于所述顶架。
3.根据权利要求2所述的梁体，其特征在于，多个所述连接梁的所述连接部围绕于所述顶架；
每一所述连接梁均包括两个所述延伸部，两个所述延伸部分别连接对应的所述连接部的纵长两端。
4.一种顶盖，其特征在于，所述顶盖包括：
如上述权利要求1-3任一项所述的梁体；
覆盖层，覆盖于所述梁体；
承接层，贴合于所述覆盖层的底侧，且与所述梁体连接。
5.根据权利要求4所述的顶盖，其特征在于，所述承接层开设有多个间隔设置的供所述延伸部远离所述顶架一端穿设的安装槽。
6.根据权利要求5所述的顶盖，其特征在于，所述承接层还包括设于两个相邻所述安装槽之间的粘结层，所述承接层与所述覆盖层借助于所述粘结层粘结。
7.根据权利要求6所述的顶盖，其特征在于，所述粘结层包括聚氨酯胶。
8.根据权利要求4所述的顶盖，其特征在于，所述覆盖层开设有多个第一连接孔，所述承接层开设有与多个所述第一连接孔一一对应的第二连接孔；
所述覆盖层与所述承接层借助于所述第一连接孔和所述第二连接孔连接。
9.根据权利要求4所述的顶盖，其特征在于，所述覆盖层一体成型。
10.一种车辆，其特征在于，包括：
如上述权利要求4-9任一项所述的顶盖。
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