CN103085887B - 一种变截面客车侧围立柱结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及客车安全性防护技术领域，具体涉及一种对客车侧翻安全性能有明显改善作用的变截面冲压拼焊客车侧围立柱结构。由外板结构（6）和U型内板结构（7）两部分焊接而成，外板结构（6）从顶部纵梁（2）到窗腰梁（3）之间宽度相同，窗腰梁（3）到下腰梁（5）之间，其宽度从上向下逐渐增大；U型内板结构（7）截面尺寸沿立柱长度方向由上向下逐渐增大，U型内板结构（7）各个截面的尺寸宽度均小于相同截面位置处外板结构（6）的截面宽度，U型内板结构（7）与外板结构（6）连接处有等宽度的焊接搭接区域。本发明能够保证在客车侧翻过程中客车车身侧围立柱的碰撞力矩与立柱截面尺寸相匹配，使侧围立柱变性更加均匀，提高客车的侧翻安全性能。

Description

一种变截面客车侧围立柱结构

技术领域

本发明涉及客车安全性防护技术领域，具体涉及一种对客车侧翻安全性能有明显改善作用的变截面冲压拼焊客车侧围立柱结构。

技术背景

随着公共交通的迅猛发展，客车已成为当今社会最主流的公共交通工具，随之也引起了各种客车交通事故的发生，其中侧翻是客车最严重的交通事故之一，容易造成群死群伤现象，因此如何最大程度地减轻客车侧翻过程中对驾驶员和乘员的伤害，提高客车的侧翻安全性能已成为亟待解决的问题。

大量文献资料和仿真结果表明：在客车侧翻碰撞过程中，主要承受冲击载荷、吸收碰撞能量的是客车车身的封闭环结构，在封闭环结构中又以客车侧围立柱作为主要的变形吸能部件，因此客车侧围立柱的结构设计直接影响到封闭环的抗侧翻特性，进而影响到客车整车的侧翻安全性能。

客车侧翻碰撞时，侧围立柱顶部首先与地面接触，导致其所承受的碰撞力矩沿立柱长度方向由上向下逐渐增大。从理论设计角度分析，为保证侧围立柱变形均匀、减小车身结构的变形量，侧围立柱截面尺寸由上往下应该逐渐增大。而现有客车的侧围立柱结构均采用等截面尺寸的矩形钢管，导致其在侧翻碰撞过程中，侧围立柱变形不均匀，侧围结构侵入量较大，影响整车的侧翻安全性能。

发明内容

针对客车侧翻碰撞过程中，客车侧围立柱承受碰撞力矩不均等的特点，本发明在现有客车车身结构的基础上，提供了一种能够匹配侧翻碰撞力矩的变截面冲压拼焊客车侧围立柱结构。

一种变截面冲压拼焊客车侧围立柱结构，由外板结构6和U型内板结构7两部分焊接而成，外板结构6从顶部纵梁2到窗腰梁3之间宽度相同，窗腰梁3到下腰梁5之间，其宽度从上向下逐渐增大；U型内板结构7截面尺寸沿立柱长度方向由上向下逐渐增大，U型内板结构7各个截面的尺寸宽度均小于相同截面位置处外板结构6的截面宽度，U型内板结构7与外板结构6连接处有等宽度的焊接搭接区域。

所述的外板结构6从顶部纵梁2到窗腰梁3之间的宽度为50-60mm，窗腰梁3到下腰梁5之间最大宽度为80-100mm，壁厚为3-4mm。

所述的U型内板结构7截面的高宽尺寸比为0.6-0.9，最小截面尺寸与最大截面尺寸相比较，高度比为0.4-0.7，宽度比为0.4-0.7，壁厚为3-4mm。

有益效果

本发明所提出的变截面冲压拼焊客车侧围立柱结构，能够保证在客车侧翻过程中客车车身侧围立柱的碰撞力矩与立柱截面尺寸相匹配，使侧围立柱变性更加均匀，以有效避免立柱产生局部失稳，改善结构的吸能效果，达到减小车身结构的变形量、提高客车的侧翻安全性能的目标。

附图说明

图1为ECE-R66法规规定的客车侧翻示意图；

图2为本发明所述的变截面冲压拼焊客车侧围立柱结构在客车车身左侧围结构中的安装示意图；

图3为本发明所述的变截面冲压拼焊客车侧围立柱结构在客车车身右侧围结构中的安装示意图；

图4为本发明所述的变截面冲压拼焊客车侧围立柱结构的斜视图；

图5为本发明所述的变截面冲压拼焊客车侧围立柱结构的正视图；

图6为本发明所述的变截面冲压拼焊客车侧围立柱外板结构的正视图；

图7为本发明所述的变截面冲压拼焊客车侧围立柱冲压内板结构的正视图；

图8为本发明的变截面冲压拼焊客车侧围立柱结构A-A截面示意图；

图9为客车车身段侧翻仿真结果示意图；

图10为采用了变截面冲压拼焊客车侧围立柱结构的客车车身段侧翻仿真结果示意图；

其中，1、侧围立柱结构、2、顶部纵梁、3、窗腰梁、4、斜撑、5、下腰梁、6、外板结构、7、U型内板结构、8、焊点。

具体实施方式

以下结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细描述。

变截面冲压拼焊客车侧围立柱结构1由外板结构6和U型内板结构7两部分组成，两部分采用焊接工艺连接。

外板结构由板料冲裁而成，其结构特征为：顶部纵梁2到窗腰梁3之间的外板结构的宽度相同，取值范围为50-60mm，以保证足够的侧窗视野与玻璃粘接方便；窗腰梁3向下至下腰梁5之间的外板结构6，其宽度从上向下逐渐增大，最大宽度为80-100mm，保证与U型内板结构7有一定焊接搭接区域，便于焊接；外板结构6的壁厚尺寸范围为3-4mm。

U型内板结构7，通过冲压工艺成型，各截面的高宽尺寸比取值范围为0.6-0.9（规定其U型深度为截面尺寸高，U型宽度为截面尺寸宽），截面尺寸沿立柱长度方向由上向下逐渐增大，最小截面尺寸与最大截面尺寸相比较，高度尺寸比取值范围为0.4-0.7，宽度尺寸比取值范围为0.4-0.7；壁厚尺寸范围为3-4mm；U型内板结构7各个截面的尺寸宽度均小于相同截面位置处外板结构6的截面宽度，并保证U型内板结构7与外板结构6连接处有等宽度的焊接搭接区域。

变截面冲压拼焊客车侧围立柱结构安装时，外板结构朝向车身的外侧，冲压内板结构朝向车身内侧；车窗玻璃通过玻璃粘接剂粘接在外板结构上。

如图2、3所示，本发明选取一款较为成熟的12m全承载式公路客车，将其侧围立柱替换为本发明所提出的变截面冲压拼焊客车侧围立柱结构；

如图4、5、6、7、8所示，所述的变截面冲压拼焊客车侧围立柱结构1由外板结构6和U型内板结构7两部分组成；外板结构6由板料冲裁而成，顶部纵梁2到窗腰梁3之间的外板结构的宽度相同、宽度值为60mm，窗腰梁3到下腰梁5之间的外板结构的宽度逐渐增大，宽度为80mm；外板结构6的厚度取值为3mm；U型内板结构7，通过冲压工艺成型，其截面尺寸沿立柱长度方向由上向下逐渐增大，最小截面尺寸为30mm*35mm*3mm（高度*宽度*厚度），最大截面尺寸为60mm*70mm*3mm（高度*宽度*厚度）；U型内板结构7与外板结构6连接处有等宽的焊接搭接区域，宽度为5mm，U型内板结构7与外板结构6通过焊点8相连接；

如图2、3所示，所述的变截面冲压拼焊客车侧围立柱结构1安装时，外板结构6朝向车身结构的外侧，U型内板结构7朝向车身结构内侧；客车车身左、右侧围的车窗玻璃通过粘接剂与所述的变截面冲压拼焊客车侧围立柱结构1的外板部分6相连接。

所述的变截面冲压拼焊客车侧围立柱结构1上端通过焊点与车身左、右侧围的顶部纵梁结构2相连接；下端通过焊点与车身左、右侧围的下腰梁结构5相连接；客车车身左、右侧围的窗腰梁结构3、腰梁之间的部分斜撑4通过焊点与所述的变截面冲压拼焊客车侧围立柱结构1的U型内板结构7相连接；

为了验证本发明的有效性，本发明人以某款客车为例，按照ECE-R66法规的要求同时建立客车原有的车身段有限元模型和装有变截面冲压拼焊客车侧围立柱结构的车身段有限元模型。利用LS-Dyna软件进行仿真分析，并根据分析结果对本发明提升客车侧翻安全性的能力进行评价，结果如附图6、7所示（车身段结构内的梯形为法规要求的生存空间）。附图6为客车原有车身段模型的仿真结果，其碰撞侧客车侧围立柱到生存空间的最近距离为24.4mm；附图7为采用了本发明所提出的变截面冲压拼焊客车侧围立柱结构的车身段模型仿真结果，其碰撞侧客车侧围立柱到生存空间的最近距离为55.7mm；通过结果对比可以明显地看出采用本发明的车身段结构能够很有效的减少车身侧围结构的变形量，明显提高客车的侧翻安全性能。

Claims (1)

1.一种变截面客车侧围立柱结构，其特征在于：由外板结构（6）和 U型内板结构（7）两部分焊接而成，外板结构（6）从顶部纵梁（2）到窗腰梁（3）之间宽度相同，窗腰梁（3）到下腰梁（5）之间，其宽度从上向下逐渐增大； U型内板结构（7）截面尺寸沿立柱长度方向由上向下逐渐增大，U型内板结构（7）各个截面的尺寸宽度均小于相同截面位置处外板结构（6）的截面宽度， U型内板结构（7）与外板结构（6）连接处有等宽度的焊接搭接区域；

所述的外板结构（6）从顶部纵梁（2）到窗腰梁（3）之间的宽度为50-60mm，窗腰梁（3）到下腰梁（5）之间最大宽度为80-100mm，壁厚为3-4mm；

所述的 U型内板结构（7）截面的高宽尺寸比为0.6-0.9，最小截面尺寸与最大截面尺寸相比较，高度比为0.4-0.7，宽度比为0.4-0.7，壁厚为3-4mm。