[发明专利]一种客车用的钢铝混合顶部骨架结构

说明书

一种客车用的钢铝混合顶部骨架结构，包括钢骨架边框和中部铝合金桁架，钢骨架边框包括两根边横梁、两根边纵梁；中部铝合金桁架包括复数根第一中横梁、第二中横梁、中纵梁；第一中横梁和第二中横梁均两侧分别通过钢制弧杆与两根边纵梁连接；钢制弧杆还通过斜撑与客车侧围骨架连接；每个中纵梁的两个端部均连接有横式连接件，用于与第一中横梁或第二中横梁或边横梁连接。本发明解决了采用全铝车身骨架的客车车身附加模态较多，整车NVH模态规划工作任务繁重的问题；避免了以往全铝车身骨架或铝顶盖车身骨架设计中，顶盖边纵梁不减重甚至增重的问题；工艺简单可靠；提高了抗侧翻的能力。

技术领域

本发明涉及一种客车用顶部骨架结构，尤其是指一种客车用的钢铝混合顶部骨架结构。

背景技术

由于汽车轻量化对节能增效日益重要，各大客车产商都投入大量科研经费寻求轻量化设计的有效措施。

现今，为了实现客车骨架的轻量化，主要采用两种途径，一是采用密度较低的材料，如铝合金或复合材料，这种方法涉及较先进的焊接工艺或连接件的设计；二是不论使用传统的钢材还是新材料，通过对骨架拓扑结构或者型材截面结构等进行优化，来充分发挥结构的强度和刚度潜力。

申请公布号为CN106021668A的中国发明专利申请中研究了车身各大片骨架、地板骨架、车架对于整车骨架弯曲刚度和扭转刚度的贡献，结合工程经验，得出结论：对于弯曲刚度，车架、地板骨架和侧围骨架的贡献较大，前后围骨架次之，顶盖骨架几乎没有贡献；对于扭转刚度，车架、地板骨架和侧围骨架的贡献较大，顶盖骨架次之，前后围骨架几乎没有贡献。通过对以往全铝车身或钢铝混合车身骨架应变能分布的研究，扭转工况下，梁的应变能和连接头的应变能占比接近，表明梁和连接头的结构强度对扭转变形起是作用几乎同等重要。

目前公开的中国实用新型专利中，铝车身客车的车身骨架就采用了上文所提到的第一种途径，整车骨架结构通常使用全铝材质制作。但由于铝的杨氏模量约为钢的三分之一，而且侧围骨架对于整车弯曲刚度、扭转刚度贡献均较大，所以这种全铝车身骨架会大幅度降低整车的弯曲刚度和扭转刚度。同时在白车身模态分析中，车身部分的附加模态很多，对整车NVH设计开发和模态匹配带来了不小的工作难度。

目前绝大多数铝车身的顶盖和侧围的连接都使用连接件铆接侧围和顶盖边纵梁。由于铝型材目前的挤压成型工艺只能实现型材的轻微弯曲，无法做到和钢制弧杆一样大的弧度，因此为保证整车刚度和整车高度，铝合金边纵梁的截面大且复杂，质量比传统钢边纵梁大很多，再考虑连接件的附加重量，顶盖骨架轻量化程度非常有限，甚至增重。

发明内容

本发明提供一种客车用的钢铝混合顶部骨架结构，致力于在较大幅度减轻顶盖骨架质量的同时，保持整车骨架主要的力学性能，使载荷分配更加合理，以克服全铝车身骨架的客车车身附加模态较多，整车NVH模态规划工作任务繁重的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种客车用的钢铝混合顶部骨架结构，包括钢骨架边框和中部铝合金桁架，

所述钢骨架边框包括与客车侧围骨架连接的两根边纵梁以及分别与客车前围、后围骨架连接的两根边横梁，该两根边纵梁与两根边横梁相互连接形成一框架；

所述中部铝合金桁架包括复数根装设于所述钢骨架边框之内的第一中横梁，相邻两个第一中横梁之间均装设有一第二中横梁，并且相邻的第一中横梁和第二中横梁之间、相邻的第一中横梁与边横梁之间均连接有复数根中纵梁；

每个所述第一中横梁和第二中横梁均两侧分别通过钢制弧杆与两根边纵梁连接；每个所述钢制弧杆还通过斜撑与所述侧围骨架连接；

每个中纵梁的两个端部均连接有横式连接件，用于与所述第一中横梁或第二中横梁或边横梁连接。