车架及使用该车架的车辆的制作方法
【专利摘要】本发明提供了车架及使用该车架的车辆，车架包括位于驾驶员座椅支架后端吸能结构，吸能结构包括与前端车架固定连接的传力结构和固定连接在传力结构后端的吸能装置。本发明车架用于解决在独立悬架全承载车辆发生正面碰撞时驾驶员座椅后部车架严重变形威胁驾驶员及导游安全的问题。
【专利说明】
车架及使用该车架的车辆
技术领域
[0001]本发明涉及车辆碰撞安全性设计技术领域，特别涉及一种车架及使用该车架的车辆。
【背景技术】
[0002]在车辆正面碰撞过程中，保护驾驶员及乘客的安全是车辆被动安全设计的目标，非独立悬架全承载客车具有连接前桥与车架的推力杆和推力杆支座等结构，因此为提高正面碰撞安全性，可采用的技术路线主要是在车架最前端安装吸能器，并增加车架前部的纵向刚度，保证车架最前端吸能器压溃变形时，驾驶员座椅后部的车架不会发生较大的折弯变形。
[0003]但是当车辆悬架采用独立悬架全承载方式时，前桥的导向可通过悬架的上下摆臂实现，因此不需要连接前桥与车架的推力杆和推力杆支座等结构，这时驾驶员座椅支架后部的车架纵向刚度较弱，发生正面碰撞时驾驶员座椅支架后部的车架会严重变形，这种车架严重威胁驾驶员及导游的安全。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种车架，用于解决在独立悬架全承载车辆发生正面碰撞时驾驶员座椅后部车架严重变形威胁驾驶员及导游安全的问题;本发明的目的还在于提供一种使用该车架的车辆。
[0005]为实现上述目的，本发明车架的技术方案是:一种车架，包括前桥上部车架以及连接在前桥上部车架的驾驶员座椅支架，其特征在于:所述驾驶员座椅支架通过吸能架与前桥上部车架连接，吸能架包括与前端的驾驶员座椅支架固定连接的传力结构和固定连接在传力结构后端的吸能结构。此种车用吸能结构具有很好地纵向传力刚度，且吸能结构安装在纵向传力加强结构的后部，当发生正面碰撞时吸能结构能够很好地吸收碰撞能量，且其前部的车架不会发生很大的变形，即驾驶员座椅支架后部的车架不会发生变形，因此能够有效保证驾驶员及导游的安全。
[0006]所述传力结构包括由传力横梁和传力纵梁相互连接构成的传力桁架，所述吸能结构包括吸能盒，所述吸能盒的前端与传力桁架直接或间接连接，后端与前桥上部车架直接或间接连接，所述吸能盒的侧壁上设有垂直于前后方向延伸的诱导槽。传力结构采用桁架形式可以通过增大受力面宽来承接到足够多的冲击力并将其分散在桁架的各个纵向构件上，这样不仅可以加强车架纵向刚度，还有助于车辆轻量化，提高车辆性能;在吸能盒侧壁上开设诱导槽有利于受到正面撞击时吸能盒快速溃缩变形。
[0007]所述吸能盒有两个且均为前后延伸的U型槽结构，其中一个吸能盒的开口朝左，另一个吸能盒的开口朝右，诱导槽设于U型槽结构的槽底上，所述吸能盒通过前后延伸的U型加强板与前侧的传力桁架连接，所述U型加强板有两个且与吸能盒一一对应，U型加强板的后端与吸能盒的前端口对接。使用U型加强板作为连接传力桁架与吸能结构的中间件，其目的在于将传力桁架承接到的冲击力集中到吸能装置前端，有利于最大限度地消除冲击能量，同时也有助于车辆的轻量化。
[0008]所述U型加强板在水平面上的投影为直角梯形，其中长底边一端与传力桁架相连，短底边一端与吸能盒相连接。采用此种结构不仅有助于加强传力桁架的纵向刚度，同时也可以为其后部的吸能装置收集更多的冲击能量。
[0009]所述吸能架还包括与前桥上部车架连接的吸能横梁和吸能纵梁，吸能横梁和吸能纵梁共同围成开口朝前的U型框架，两个U型槽结构的吸能盒分别连接在U型框架内的左右两侧位置，传力桁架的左右两端分别通过左右两对连接梁与U型框架的左右两侧架体连接，吸能盒的U型槽结构的槽壁边缘连接在吸能纵梁的内侧壁上。采用此种U型框架作为吸能盒的底座，从而能提供强有力的纵向支撑力，保证吸能盒溃缩而产生纵向移动。
[0010]—对连接梁中，位于上部的连接梁水平布置，位于下部的连接梁后端的水平高度小于前端高度。采用此种布置形式有助于增大吸能装置的吸能区域，同时使吸能受力更加均匀稳定，达到更好的吸能效果。
[0011]本发明车辆的技术方案是:一种车辆，包括车架，车架包括前桥上部的车架以及连接在前桥上部车架的驾驶员座椅支架，所述驾驶员座椅支架通过吸能架与前桥上部车架连接，吸能架包括与前端的驾驶员座椅支架固定连接的传力结构和固定连接在传力结构后端的吸能结构。此种车用吸能结构具有很好地纵向传力刚度，且吸能结构安装在纵向传力加强结构的后部，当发生正面碰撞时吸能结构能够很好地吸收碰撞能量，且其前部的车架不会发生很大的变形，即驾驶员座椅支架后部的车架不会发生变形，因此能够有效保证驾驶员及导游的安全。
[0012]所述传力结构包括由传力横梁和传力纵梁相互连接构成的传力桁架，所述吸能结构包括吸能盒，所述吸能盒的前端与传力桁架直接或间接连接，后端与前桥上部车架直接或间接连接，所述吸能盒的侧壁上设有垂直于前后方向延伸的诱导槽。传力结构采用桁架形式可以通过增大受力面宽来承接到足够多的冲击力并将其分散在桁架的各个纵向构件上，这样不仅可以加强车架纵向刚度，还有助于车辆轻量化，提高车辆性能;在吸能盒侧壁上开设诱导槽有利于受到正面撞击时吸能盒快速溃缩变形。
[0013]所述吸能盒有两个且均为前后延伸的U型槽结构，其中一个吸能盒的开口朝左，另一个吸能盒的开口朝右，诱导槽设于U型槽结构的槽底上，所述吸能盒通过前后延伸的U型加强板与前侧的传力桁架连接，所述U型加强板有两个且与吸能盒一一对应，U型加强板的后端与吸能盒的前端口对接。使用U型加强板作为连接传力桁架与吸能结构的中间件，其目的在于将传力桁架承接到的冲击力集中到吸能装置前端，有利于最大限度地消除冲击能量，同时也有助于车辆的轻量化。
[0014]所述U型加强板在水平面上的投影为直角梯形，其中长底边一端与传力桁架相连，短底边一端与吸能盒相连接。采用此种结构不仅有助于加强传力桁架的纵向刚度，同时也可以为其后部的吸能装置收集更多的冲击能量。
[0015]所述吸能架还包括与前桥上部车架连接的吸能横梁和吸能纵梁，吸能横梁和吸能纵梁共同围成开口朝前的U型框架，两个U型槽结构的吸能盒分别连接在U型框架内的左右两侧位置，传力桁架的左右两端分别通过左右两对连接梁与U型框架的左右两侧架体连接，吸能盒的U型槽结构的槽壁边缘连接在吸能纵梁的内侧壁上。采用此种U型框架作为吸能盒的底座，从而能提供强有力的纵向支撑力，保证吸能盒溃缩而产生纵向移动。
[0016]—对连接梁中，位于上部的连接梁水平布置，位于下部的连接梁后端的水平高度小于前端高度。采用此种布置形式有助于增大吸能装置的吸能区域，同时使吸能受力更加均匀稳定，达到更好的吸能效果。
【附图说明】
[0017]图1为本发明车辆前部车架的结构示意图；
图2为图1中吸能架结构不意图；
图3为图2中第二传力结构的U型加强版结构示意图；
图4为图2中吸能盒的U型吸能板结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对发明车辆的实施方式作进一步说明。
[0019]本发明车辆的实施例一如图1至图4所示，包括车架，车架包括前部车架50，前部车架包括前桥上部的车架51以及连接在前桥上部车架的驾驶员座椅支架52，所述驾驶员座椅支架52通过吸能架21与前桥上部车架51连接，吸能架21包括与前端的驾驶员座椅支架52固定连接的传力结构和固定连接在传力结构后端的吸能结构。
[0020]传力结构包括传力桁架22和第二传力结构14以及吸能结构15，传力桁架22承接来自正面撞击的前部车架所受到的大部分冲击力，然后传递给第二传力结构14，第二传力结构把来自传力桁架22的冲击力集中传递给吸能结构15，这样既吸收了来自正面的冲击力又保证了驾驶员座椅后部的车架不会发生较大的折弯变形。
[0021]在传力桁架22中，传力纵梁I分为两层并水平布置，每一层4个间隔布置且左右对称，在传力纵梁I前端横向之间焊接传力横梁2实现固定连接，上下两层传力纵梁I竖向之间通过焊接型材23实现固定连接;在每层传力纵梁后端焊接一根直通传力横梁3实现其后端部的固定连接，在竖直方向上与前部一一对应焊接有连接型材23，这样便构成了一个可靠的长方体型传力桁架22。
[0022]第二传力结构14中，与传力桁架上层两侧的传力纵梁相对应在直通传力横梁3上焊接连接梁4，前端部与构成传力桁架下层两侧的直通型材相对应在直通传力横梁3上焊接另一端部斜向下的连接梁5，左右每侧的上、下传力纵梁4、5之间焊接刚好覆盖型其间隙的加强封板24，传力纵梁4、5与加强封板24构成第二传力结构14的外侧壁;在外侧壁的内侧焊接槽壁为梯形的U型加强板6，U型加强板6的槽壁纵向外沿19与传力纵梁4的内侧焊接固定，U型加强板6的梯形槽壁尺寸较大的底端13与其前方的直通传力横梁3焊接固定，U型加强板6的槽底前端部与其前端传力桁架22中竖直布置的连接型材23焊接固定，这样传力纵梁4、5与加强封板24以及U型加强板固定连接在一起构成第二传力结构14。
[0023]在传力纵梁4、5的后端部焊接竖梁26，与传力纵梁4、5相对应在竖梁26上焊接有水平向后延伸的吸能纵梁7，与竖直直通型材26相对称在吸能纵梁7的后端焊接有竖梁12，吸能纵梁7与竖梁26之间的矩形间隙焊接有封板9;左右两侧的竖梁通过吸能横梁25焊接固定，前端的两个竖梁26之间在吸能纵梁7确定下水平面内设置一根吸能横梁，而后端两个竖梁12之间在吸能纵梁7确定下水平面内7确定的上、下两个水平面内分别设置一根吸能横梁25;与第二传力结构14中的U型加强板6的后端部与U型吸能板8的前端部形状适配，从而对焊实现固定连接，该U型吸能板8的后端部刚好与后部位的吸能横梁25的前侧面相对接，该U型吸能板8的前端部刚好支撑在前端的吸能横梁上;上述竖梁26和竖梁12、U型加强板6及封板9共同构成吸能结构即吸能盒15。
[0024]所述U型吸能板8的槽底沿车架纵向方向并列设有条状诱导通槽10，诱导通槽10在槽底面上横向排布，U型吸能板8的槽底前部横向边缘17与第二传力结构中的加强板后部边缘对焊固定连接，该U型吸能板8的后端部与其对接的第二横向直通型材25焊接固定，U型吸能板的纵向边缘20与吸能纵梁内侧焊接固定。
[0025]本发明车架的实施例如本发明车辆实施例一中所述的车架实施方案。
[0026]作为本发明车辆的另一种实施方式，车架上吸能架中的传力桁架可以采用单层的加强传力纵梁和传力横梁来实现对撞击力的传递。这样会加重车架的重量，但是组装方便快捷。
[0027]作为本发明车辆的另一种实施方式，车架上吸能架的第二传力结构中槽壁为梯形的U型加强板可以设置为与后部U型吸能板的槽壁等高。这样可以使第二传力结构中的力沿直线传递，使传力更加直接，但是不能对第一传力结构提供足够的支撑，且因为受力面的减小会使传递的冲击力减少，不能传递给后部的吸能结构足够的冲击力，从而吸能装置不能达到很好地缓冲效果。
[0028]作为本发明车辆的另一种实施方式，车架上吸能架的第二传力结构中槽壁为梯形的U型加强板可以设置为以梯形中较长底为槽壁高度的矩形槽壁的槽型加强板，同时其后的槽型吸能板也增加槽壁宽度达到与槽型加强板相对接，相应地也在槽型吸能板的槽壁上开设纵向并排排列的诱导槽。这样的结构同样能起到保持前部车架相对稳定且吸收冲击能量的作用，但是由于吸能结构受力尺寸的增加会影响其溃缩变形的效果，同时也增加了车架的重量。
[0029]作为本发明车辆的另一种实施方式，车架上吸能架的第二传力结构中连接纵梁可以都水平布置，或者每侧上、下两根连接纵梁的后端部分别向上、下倾斜布置。当采用都水平布置时，传力更加直接，但是吸能装置的受力面变小，吸能效果会有所不同；当采用上下两根纵梁都倾斜布置时，吸能装置受力面增大，但是传力结构相对不稳定，因此优选一根水平布置，一根倾斜布置的形式。
[0030]作为本发明车辆的另一种实施方式，车架上吸能结构中吸能盒可以采用不同形式，如可以由多片矩形吸能板构成吸能盒与第二传力结构固定连接而不使用直通型材，还可以由两个槽型吸能板对接成吸能盒。
[0031]作为本发明车辆的另一种实施方式，车架上吸能结构可以不使用吸能盒形式，而采用吸能型材来实施。
[0032]作为本发明车辆的另一种实施方式，实施例一中的第二传力结构可以省去，而直接将前部传力桁架向后延伸直接与吸能结构相连。这样种方式不需要加强板，可以保证纵向传力刚度，但是吸能效果会有所下降。
[0033]作为本发明车辆的另一种实施方式，车架上吸能结构中的U型吸能板上开设的诱导槽形状可以有所改变，如将实施例一中的条状诱导通槽设置为每列多个的圆形诱导槽或方形诱导槽，或者将条状诱导通槽设置为不打通U型吸能板槽底的诱导槽。相比较所述几种不同的诱导槽，采用条状诱导通槽效果较佳。
[0034]作为本发明车辆的另一种实施方式，车架上的吸能架的第二传力结构与吸能装置的固定连接方式可以不采用直接对焊，可以采用平板对焊，即在对焊平面处增加一个平板，该对焊平板首先需要与周围型材焊接，采用平板对焊，传递到吸能盒的纵向力是通过该对焊平板传递，传递路径更优。
[0035]本发明车架的其他实施例如上述本发明车辆中车架的其他实施方案。
【主权项】
1.一种车架，包括前桥上部车架以及连接在前桥上部车架的驾驶员座椅支架，其特征在于:所述驾驶员座椅支架通过吸能架与前桥上部车架连接，吸能架包括与前端的驾驶员座椅支架固定连接的传力结构和固定连接在传力结构后端的吸能结构。2.根据权利要求1所述的车架，其特征在于:所述传力结构包括由传力横梁和传力纵梁相互连接构成的传力桁架，所述吸能结构包括吸能盒，所述吸能盒的前端与传力桁架直接或间接连接，后端与前桥上部车架直接或间接连接，所述吸能盒的侧壁上设有垂直于前后方向延伸的诱导槽。3.根据权利要求2所述的车架，其特征在于:所述吸能盒有两个且均为前后延伸的U型槽结构，其中一个吸能盒的开口朝左，另一个吸能盒的开口朝右，所述吸能盒通过前后延伸的U型加强板与前侧的传力桁架连接，所述U型加强板有两个且与吸能盒一一对应，U型加强板的后端口与吸能盒的如端口对接。4.根据权利要求3所述的车架，其特征在于:所述U型加强板在水平面上的投影为直角梯形，其中梯形长底边的一端与传力桁架相连，短底边的一端与吸能盒相连接。5.根据权利要求4所述的车架，其特征在于:所述吸能架还包括与前桥上部车架连接的吸能横梁、吸能纵梁以及吸能竖梁，吸能横梁、吸能纵梁以及吸能竖梁共同围成开口朝前的U型框架，两个U型槽结构的吸能盒分别连接在U型框架内的左右两侧位置，传力桁架的左右两端分别通过左右两对连接梁与U型框架的左右两侧架体连接，吸能盒的U型槽结构的槽壁边缘连接在吸能纵梁的内侧壁上。6.根据权利要求5所述的车架，其特征在于:一对连接梁中，位于上部的连接梁水平布置，位于下部的连接梁后端的水平高度小于前端高度。7.—种车辆，包括车架，车架包括前桥上部的车架以及连接在前桥上部车架的驾驶员座椅支架，其特征在于:所述驾驶员座椅支架通过吸能架与前桥上部车架连接，吸能架包括与前端的驾驶员座椅支架固定连接的传力结构和固定连接在传力结构后端的吸能结构。8.根据权利要求6所述的车辆，其特征在于:所述传力结构包括由传力横梁和传力纵梁相互连接构成的传力桁架，所述吸能结构包括吸能盒，所述吸能盒的前端与传力桁架直接或间接连接，后端与前桥上部车架直接或间接连接，所述吸能盒的侧壁上设有垂直于前后方向延伸的诱导槽。9.根据权利要求7所述的车辆，其特征在于:所述吸能盒有两个且均为前后延伸的U型槽结构，其中一个吸能盒的开口朝左，另一个吸能盒的开口朝右，诱导槽设于U型槽结构的槽底上，所述吸能盒通过前后延伸的U型加强板与前侧的传力桁架连接，所述U型加强板有两个且与吸能盒一一对应，U型加强板的后端与吸能盒的前端口对接。10.根据权利要求8所述的车辆，其特征在于:所述U型加强板在水平面上的投影为直角梯形，其中梯形长底边一端与传力桁架相连，短底边一端与吸能盒相连接。
【文档编号】B60R21/00GK106043438SQ201610576864
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月21日
【发明人】李政茂, 孙明英, 司俊德
【申请人】郑州宇通客车股份有限公司