專利名稱：一種兼具成本低及客車側(cè)翻安全的客車閉環(huán)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及客車領(lǐng)域，更具體的說涉及一種兼具成本低及客車側(cè)翻安全的客車閉環(huán)結(jié)構(gòu)，其在能確保達(dá)到ECE-R66法規(guī)的同時(shí)，還具有成本低的功效。
背景技術(shù)：
隨著我國城市交通網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和公路客運(yùn)量的迅猛增長，客車的安全性正越來越受到廣泛地重視。其中，側(cè)翻是客車交通事故中最為主要的形式之一，與轎車相比，由于客車乘員較多，一旦發(fā)生翻車事故，其造成的生命財(cái)產(chǎn)損失往往更加嚴(yán)重 。因此，如何提高客車的抗側(cè)翻能力，以期更好地保護(hù)乘客的生命安全已成為一個(gè)非常重要的問題。按照ECE-R66法規(guī)，客車在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)及試驗(yàn)后，應(yīng)確保其上部結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，與側(cè)窗立柱相關(guān)的具體要求為車身任何部分的位移都不允許侵入生存空間。目前，提高客車側(cè)翻安全性能主要是采用閉環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方式，每個(gè)閉環(huán)結(jié)構(gòu)基本包含了一根頂蓋弧桿、兩根側(cè)圍立柱、兩個(gè)側(cè)窗立柱以及地板骨架橫梁。此結(jié)構(gòu)為結(jié)構(gòu)受力的關(guān)鍵，在側(cè)翻碰撞過程中起到?jīng)Q定性作用。但中國客車公司許多車型的閉環(huán)結(jié)構(gòu)難以通過ECE-R66法規(guī)的要求。為了解決客車側(cè)翻的安全性問題，目前主要都是采用如下五種方式進(jìn)行問題的研究一、改進(jìn)側(cè)窗立柱截面形狀；二、改進(jìn)結(jié)構(gòu)的橫斷面強(qiáng)度，保證閉環(huán)的連續(xù)性；三、減小側(cè)窗跨度，提高結(jié)構(gòu)的緊湊性；四、改進(jìn)閉環(huán)內(nèi)桿件連接方式；五、采用聞強(qiáng)度材料，提聞結(jié)構(gòu)整體性能。上述方法往往需要聞品質(zhì)的材料或者是大量的材料，而聞品質(zhì)材料往往都具有價(jià)格高的特點(diǎn)，如此大大提高了客車造價(jià)，無法適應(yīng)激烈的市場競爭。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種兼具成本低及客車側(cè)翻安全的客車閉環(huán)結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有技術(shù)在達(dá)到客車側(cè)翻安全性結(jié)構(gòu)時(shí)，價(jià)格居高不下的問題。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是一種兼具成本低及客車側(cè)翻安全的客車閉環(huán)結(jié)構(gòu)，其中，包括頂邊縱梁、上腰梁、下腰梁以及兩根側(cè)圍立柱，該頂邊縱梁、上腰梁和下腰梁由高至低排布并均客車前后方向延伸，該兩根側(cè)圍立柱分別設(shè)置在客車前部和客車后部，并與頂邊縱梁、上腰梁和下腰梁均相連；該上腰梁與頂邊縱梁之間的區(qū)域?yàn)閭?cè)圍骨架上部，該下腰梁與上腰梁之間的區(qū)域?yàn)閭?cè)圍骨架下部，該側(cè)圍骨架下部的等效剛度為側(cè)圍骨架上部的等效剛度的2. 40 2. 60倍，客車頂棚的等效剛度為側(cè)圍骨架上部的等效剛度的O. 8 I. O倍。進(jìn)一步，該側(cè)圍骨架下部的等效剛度為側(cè)圍骨架上部的等效剛度的2. 5倍，該客車頂棚的等效剛度為側(cè)圍骨架上部的等效剛度的O. 9倍。采用上述結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明涉及的一種兼具成本低及客車側(cè)翻安全的客車閉環(huán)結(jié)構(gòu)，其通過使得側(cè)圍骨架下部的等效剛度為側(cè)圍骨架上部的等效剛度的2. 40 2. 60倍，以及客車頂棚的等效剛度為側(cè)圍骨架上部的等效剛度的O. 8 I. O倍，如此在達(dá)到側(cè)圍骨架不侵入客車生存空間的要求，即滿足ECE-R66法規(guī)的情形下，能讓側(cè)圍骨架的剛度不被浪費(fèi)掉，如此達(dá)到最佳的剛度利用，從而具有節(jié)省材料和成本低的功效。


圖I為客車處于正常運(yùn)行狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖IA為圖I的放大示意圖；圖2為客車處于側(cè)翻狀態(tài)的示意圖。
圖中閉環(huán)結(jié)構(gòu)100頂邊縱梁I上腰梁2下腰梁3側(cè)圍立柱4頂棚5生存空間S
具體實(shí)施例方式為了進(jìn)一步解釋本發(fā)明的技術(shù)方案，下面通過具體實(shí)施例來對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述。本發(fā)明的核心在于對客車閉環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)的主要目的又是利用剛度匹配的方式達(dá)到各部分剛度的充分利用，避免出現(xiàn)局部剛度浪費(fèi)的問題。當(dāng)然設(shè)計(jì)的前提是使得客車能夠滿足客車上結(jié)構(gòu)強(qiáng)度法規(guī)要求，即在側(cè)翻試驗(yàn)中車身任何部分的位移都不侵入生存空間S，滿足ECE-R66側(cè)翻安全法規(guī)要求，保證結(jié)構(gòu)的可靠性設(shè)計(jì)，及保證結(jié)構(gòu)的可制作性和工藝性。造成側(cè)翻碰撞安全性原因有許多，其中封閉幾何環(huán)為結(jié)構(gòu)受力的關(guān)鍵，其剛度和強(qiáng)度設(shè)計(jì)起著決定性作用。請參照圖I和圖IA所示，本發(fā)明涉及的一種客車閉環(huán)結(jié)構(gòu)100，其包括頂邊縱梁I、上腰梁2、下腰梁3以及兩根側(cè)圍立柱4，該頂邊縱梁I、上腰梁2和下腰梁3由高至低排布并均客車前后方向延伸，該兩根側(cè)圍立柱4分別設(shè)置在客車前部和客車后部，并與頂邊縱梁I、上腰梁2和下腰梁3均相連；該上腰梁2與頂邊縱梁I之間的區(qū)域?yàn)閭?cè)圍骨架上部，該下腰梁3與上腰梁2之間的區(qū)域?yàn)閭?cè)圍骨架下部。在客車側(cè)翻時(shí)，該頂邊縱梁I會首先著地，產(chǎn)生一個(gè)大的碰撞力，并對側(cè)圍立柱4形成一個(gè)彎曲力矩。該碰撞力和力矩最可能對側(cè)圍立柱4與頂邊縱梁I或其它桿件的連接處造成破壞。所以，在大客車側(cè)翻中，側(cè)圍骨架上部(即側(cè)圍在頂邊縱梁I和上腰梁2間段)、側(cè)圍骨架下部(即側(cè)圍在上腰梁2和下腰梁3間段)和頂棚5間剛度匹配設(shè)計(jì)尤為重要。一、側(cè)圍骨架下部與側(cè)圍骨架上部等效剛度匹配設(shè)計(jì)由于在側(cè)翻中，底架變形較小，可以視為剛體，這樣客車上圍結(jié)構(gòu)可視為固連在底架上的懸支梁，受到一個(gè)載荷，即碰撞力。為了便于分析，現(xiàn)只針對碰撞側(cè)的側(cè)圍進(jìn)行分析，并根據(jù)側(cè)翻法規(guī)建立其剛度分析模型(將側(cè)圍簡化為一根側(cè)立柱)，如圖I所示。在圖中P為側(cè)翻著地時(shí)受到的碰撞力，F(xiàn)為碰撞力傳遞到A點(diǎn)的彎曲力。根據(jù)ECE-R66法規(guī)要求，C點(diǎn)侵入量不能超過W2 (約為140mm), A點(diǎn)侵入量不能超過W1 (約為380mm)。假設(shè)在側(cè)翻中側(cè)圍骨架只發(fā)生彎曲變形，則側(cè)圍骨架的侵入問題可以轉(zhuǎn)化為求側(cè)圍立柱4撓度的問題。a)假設(shè)側(cè)圍骨架為上下部等剛度結(jié)構(gòu)
根據(jù)碰撞力P和彎矩M平衡，可得出A點(diǎn)受到彎曲力F，則AD段
權(quán)利要求
1.一種兼具成本低及客車側(cè)翻安全的客車閉環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括頂邊縱梁、上腰梁、下腰梁以及兩根側(cè)圍立柱，該頂邊縱梁、上腰梁和下腰梁由高至低排布并均客車前后方向延伸，該兩根側(cè)圍立柱分別設(shè)置在客車前部和客車后部，并與頂邊縱梁、上腰梁和下腰梁均相連；該上腰梁與頂邊縱梁之間的區(qū)域?yàn)閭?cè)圍骨架上部，該下腰梁與上腰梁之間的區(qū)域?yàn)閭?cè)圍骨架下部，該側(cè)圍骨架下部的等效剛度為側(cè)圍骨架上部的等效剛度的2. 40 2. 60倍，客車頂棚的等效剛度為側(cè)圍骨架上部的等效剛度的O. 8 I. O倍。
2.如權(quán)利要求I所述的兼具成本低及客車側(cè)翻安全的客車閉環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于，該側(cè)圍骨架下部的等效剛度為側(cè)圍骨架上部的等效剛度的2. 5倍，該客車頂棚的等效剛度為側(cè)圍骨架上部的等效剛度的O. 9倍。
全文摘要
本發(fā)明公開一種兼具成本低及客車側(cè)翻安全的客車閉環(huán)結(jié)構(gòu)，包括頂邊縱梁、上腰梁、下腰梁以及兩根側(cè)圍立柱，該頂邊縱梁、上腰梁和下腰梁由高至低排布并均客車前后方向延伸，該兩根側(cè)圍立柱分別設(shè)置在客車前部和客車后部，并與頂邊縱梁、上腰梁和下腰梁均相連；該上腰梁與頂邊縱梁之間的區(qū)域?yàn)閭?cè)圍骨架上部，該下腰梁與上腰梁之間的區(qū)域?yàn)閭?cè)圍骨架下部，該側(cè)圍骨架下部的等效剛度為側(cè)圍骨架上部的等效剛度的2.40～2.60倍，客車頂棚的等效剛度為側(cè)圍骨架上部的等效剛度的0.8～1.0倍。本發(fā)明在達(dá)到側(cè)圍骨架不侵入客車生存空間的要求，即滿足ECE-R66法規(guī)的情形下，能讓側(cè)圍骨架的剛度不被浪費(fèi)掉，如此達(dá)到最佳的剛度利用，從而具有節(jié)省材料和成本低的功效。
文檔編號B62D31/00GK102874323SQ20121033543
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月11日
發(fā)明者陸勇, 周方明, 吳長風(fēng) 申請人:廈門金龍聯(lián)合汽車工業(yè)有限公司