车辆侧围立柱、侧围结构及车辆的制作方法

本发明涉及一种车辆侧围立柱、侧围结构及车辆。

背景技术：

客车侧翻事故容易造成大的交通伤亡，是客车事故中最严重的交通事故。客车侧翻后，大多由于客车车身骨架和刚度不够侵占乘客的生存空间引起重大伤亡事故。因此合理的车身侧围结构对提升乘客安全性起重要作用。客车侧围骨架立柱包括用于侧窗连接的侧窗段、用于客车腰梁连接的腰梁段和舱门段。目前，客车侧围骨架大多采用一根或两根型材焊接而成，客车立柱与顶盖骨架一般采用焊接连接，然后采用增加加强筋等方式对立柱和连接处进行结构加强，立柱存在冗余设计和加强区域小的缺点。

授权公告号为cn204110162u，授权公告日为2015.01.21的专利文件公开了全承载客车车身骨架封闭环处连接支架结构，如图1所示，下连接支架1主题呈直角三角形，下连接支架的长边1-1接触车身骨架的侧围立柱3，长边1-1两侧延伸出的塞焊孔通及长边上方延伸车的塞焊孔与侧围立柱3固定焊接，下连接支架1的短边1-2通过延伸的塞焊孔与地板横梁4固定连接，下连接支架1的短边方向两侧有延伸出塞焊孔与底板横梁4、底板斜梁5、侧围腰梁6固定连接；如图2所示，上连接支架1为两侧有倒角2-1的矩形结构，上连接支架2在顶盖横梁7与侧围立柱3的连接处，上连接支架2通过上部延伸的塞焊孔与顶盖横梁7通过固定连接，上连接支架2通过下部延伸的塞焊孔与侧围立柱3连接。该专利设计增强了客车上接头处和下接头处的刚度、强度，满足了客车上部结构的侧翻安全性要求，但存在接头处加强结构复杂的特点，过多的加强结构增加了客车骨架的重量。

授权公告号为cn202508172u,授权公告日期为2012.10.31的专利文件公开了一种延伸式客车侧围装置，如图3所示，包括上边梁1、侧围立柱2、侧窗下纵梁3、斜撑4、腰梁5、舱门段6、裙边梁7、腰立柱8、顶盖加强横梁10和顶盖加强纵梁9；上边梁1位于客车车身的侧围顶部，多根侧围立柱2间隔分布，侧围立柱2的下端与腰梁连接，在两侧围立柱2中间的上边梁1与腰梁5之间设有侧窗下纵梁3；侧围立柱2在上边梁1上端弯折后延伸至顶盖内部第一根纵梁，形成顶盖横梁；上边梁1位于两侧围立柱之间，上边梁1两端分别与两侧围立柱2焊接。该发明通过将侧围立柱2向顶盖总成内部延伸，打断传统客车结构中前后贯通的顶边纵梁，直至顶盖纵梁13，提高了客车在侧翻事故中的碰撞安全性。但上边梁1与顶盖加强纵梁9之间通过顶盖加强横梁10和顶盖加强纵梁9增加上边梁1的刚度和强度，下边梁与腰梁5之间通过腰力柱8和斜撑4增加下边梁的强度和刚度，存在加强结构冗余的特点，大大增加了车身骨架的重量。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种车辆侧围立柱，以解决现有技术中存在的客车车身骨架加强结构复杂、重量较大的问题；本发明还在于提供一种车辆侧围结构；本发明还在于提供一种车辆。

为实现上述目的，本发明的车辆侧围立柱、侧围结构及车辆采用如下技术方案：

本发明的车辆侧围立柱采用如下的技术方案：

技术方案1：车辆侧围立柱包括舱门段、侧窗段和与腰梁连接的腰梁段，腰梁段、舱门段和侧窗段分体设置，所述腰梁段包括与舱门段和侧窗段固定连接的加强件。根据客车侧翻时侧围立柱各部分的受力特点，对侧围立柱的腰梁段进行加强，增加了侧围立柱的抗弯强度，减少客车侧翻时立柱的变形。与现有技术相比，侧围立柱加强结构简单，保证了客车的强度的同时，且满足车辆的轻量化设计要求。

技术方案2：在技术方案1的基础上，所述加强件包括u形板，u形板上设有加强筋。加强件包括设有加强筋的u形板，具有较强的结构强度且结构简单。

技术方案3：在技术方案2的基础上，所述加强件还包括封装在u形板开口处以与u形板形成管状结构的盖板。加强件受力时受力均匀，结构简单，加工方便。

技术方案4：在技术方案2的基础上，所述u形板冲压成型。u形板上不用额外增加加强结构，再保证u形板结构的同时，不会增加u形板的重量。

技术方案5：在技术方案2的基础上，所述u形板包括相互平行的两侧边部分和底边部分，底边部分设有沿u形板长度方向延伸的至少一条纵向加强筋，两侧边部分均设有与u形板长度方向具有一定夹角的至少两条角度加强筋，纵向加强筋和角度加强筋构成u形板的加强筋。加强筋的布置形式可以增加加强件的加强区域。

技术方案6：在技术方案5的基础上，所述纵向加强筋与角度加强筋呈“鱼骨”状布置。利用仿生学原理，“鱼骨”形状实现了对腰梁段整体强度的加强，增加了侧围立柱的整体强度。

技术方案7：在技术方案1-6任意一项的基础上，所述腰梁段两端分别与舱门段和侧窗段嵌套连接。嵌套连接可以将侧围立柱受到的撞击力快速分散出去，减少由于撞击力分散不合理导致的局部变形过大问题。

技术方案8：在技术方案7的基础上，所述腰梁段两端具有减薄部，腰梁段通过两端减薄部嵌入侧窗段和舱门段的内部实现腰梁段分别与侧窗段和舱门段的嵌套连接。腰梁段通过两端减薄部嵌入侧窗段和舱门段进行嵌套连接，连接结构简单，增加连接可靠性。

技术方案9：在技术方案1-6任意一项的基础上，所述腰梁段还包括设置在加强件外表面的加强层。加强层增加了腰梁段的结构强度。

技术方案10：在技术方案9的基础上，所述加强层为粘接在加强件外表面的碳纤维板。碳纤维板在受力时具有变形量小的特点，提升了客车安全性。

技术方案11：在技术方案10的基础上，所述碳纤维板粘接在腰梁段用于与腰梁连接的腰梁连接部，所述碳纤维板上设有用于避让腰梁的豁口。碳纤维板对连接部起到较好的结构加强效果。

技术方案12：在技术方案11的基础上，所述碳纤维板呈u形。u形加强板还具有增加u形板与盖板连接可靠性的效果。

技术方案13：在技术方案1-6任意一项的基础上，所述侧围立柱还包括用于连接顶盖骨架的顶盖骨架连接件。侧围立柱通过顶盖骨架连接件与顶盖骨架连接，方便侧围立柱与顶盖骨架连接。

技术方案14：在技术方案13的基础上，所述顶盖骨架连接件包括u形连接件和封堵在u形连接件开口处以使u形连接件形成管状结构的盖板。u形连接件增加了连接处的结构强度。

技术方案15：在技术方案14的基础上，所述u形连接件的两端具有减薄部，u形连接件两端与侧窗段和顶盖骨架通过减薄部嵌套连接。嵌套连接可以快速的将连接件处受到的撞击力快速分散出去，减少连接处由于撞击力分散不合理导致的变形过大问题。

本发明的车辆侧围结构采用的技术方案：

技术方案1：车辆侧围结构，包括侧围立柱与横梁，侧围立柱包括舱门段、侧窗段和与腰梁连接的腰梁段，腰梁段、舱门段和侧窗段分体设置，所述腰梁段包括与舱门段和侧窗段固定连接的加强件。

技术方案2：在技术方案1的基础上，所述加强件包括u形板，u形板上设有加强筋。

技术方案3：在技术方案2的基础上，所述加强件还包括封装在u形板开口处以与u形板形成管状结构的盖板。

技术方案4：在技术方案2的基础上，所述u形板冲压成型。

技术方案5：在技术方案2的基础上，所述u形板包括相互平行的两侧边部分和底边部分，底边部分设有沿u形板长度方向延伸的至少一条纵向加强筋，两侧边部分均设有与u形板长度方向具有一定夹角的至少两条角度加强筋，纵向加强筋和角度加强筋构成u形板的加强筋。

技术方案6：在技术方案5的基础上，所述纵向加强筋与角度加强筋呈“鱼骨”状布置。

技术方案7：在技术方案1-6任意一项的基础上，所述腰梁段两端分别与舱门段和侧窗段嵌套连接。

技术方案8：在技术方案7的基础上，所述腰梁段两端具有减薄部，腰梁段通过两端减薄部嵌入侧窗段和舱门段的内部实现腰梁段分别与侧窗段和舱门段的嵌套连接。

技术方案9：在技术方案1-6任意一项的基础上，所述腰梁段还包括设置在加强件外表面的加强层。

技术方案10：在技术方案9的基础上，所述加强层为粘接在加强件外表面的碳纤维板。

技术方案11：在技术方案10的基础上，所述碳纤维板粘接在腰梁段用于与腰梁连接的腰梁连接部，所述碳纤维板上设有用于避让腰梁的豁口。

技术方案12：在技术方案11的基础上，所述碳纤维板呈u形。

技术方案13：在技术方案1-6任意一项的基础上，所述侧围立柱还包括用于连接顶盖骨架的顶盖骨架连接件。

技术方案14：在技术方案13的基础上，所述顶盖骨架连接件包括u形连接件和封堵在u形连接件开口处以使u形连接件形成管状结构的盖板。

技术方案15：在技术方案14的基础上，所述u形连接件的两端具有减薄部，u形连接件两端与侧窗段和顶盖骨架通过减薄部嵌套连接。

本发明的车辆采用如下的技术方案：

技术方案1：车辆，包括车体，车体上设有车辆侧围结构，车辆侧围结构包括侧围立柱与横梁，侧围立柱包括舱门段、侧窗段和与腰梁连接的腰梁段，腰梁段、舱门段和侧窗段分体设置，所述腰梁段包括与舱门段和侧窗段固定连接的加强件。

技术方案2：在技术方案1的基础上，所述加强件包括u形板，u形板上设有加强筋。

技术方案3：在技术方案2的基础上，所述加强件还包括封装在u形板开口处以与u形板形成管状结构的盖板。

技术方案4：在技术方案2的基础上，所述u形板冲压成型。

技术方案5：在技术方案2的基础上，所述u形板包括相互平行的两侧边部分和底边部分，底边部分设有沿u形板长度方向延伸的至少一条纵向加强筋，两侧边部分均设有与u形板长度方向具有一定夹角的至少两条角度加强筋，纵向加强筋和角度加强筋构成u形板的加强筋。

技术方案6：在技术方案5的基础上，所述纵向加强筋与角度加强筋呈“鱼骨”状布置。

技术方案7：在技术方案1-6任意一项的基础上，所述腰梁段两端分别与舱门段和侧窗段嵌套连接。

技术方案8：在技术方案7的基础上，所述腰梁段两端具有减薄部，腰梁段通过两端减薄部嵌入侧窗段和舱门段的内部实现腰梁段分别与侧窗段和舱门段的嵌套连接。

技术方案9：在技术方案1-6任意一项的基础上，所述腰梁段还包括设置在加强件外表面的加强层。

技术方案10：在技术方案9的基础上，所述加强层为粘接在加强件外表面的碳纤维板。

技术方案11：在技术方案10的基础上，所述碳纤维板粘接在腰梁段用于与腰梁连接的腰梁连接部，所述碳纤维板上设有用于避让腰梁的豁口。

技术方案12：在技术方案11的基础上，所述碳纤维板呈u形。

技术方案13：在技术方案1-6任意一项的基础上，所述侧围立柱还包括用于连接顶盖骨架的顶盖骨架连接件。

技术方案14：在技术方案13的基础上，所述顶盖骨架连接件包括u形连接件和封堵在u形连接件开口处以使u形连接件形成管状结构的盖板。

技术方案15：在技术方案14的基础上，所述u形连接件的两端具有减薄部，u形连接件两端与侧窗段和顶盖骨架通过减薄部嵌套连接。

附图说明

图1为全承载式客车车身骨架封闭环处连接支架结构的下连接支架结构图；

图2为全承载式客车车身骨架封闭环处连接支架结构的上连接支架结构图；

图3为延伸式车辆侧围装置示意图；

图4为本发明的车辆侧围结构具体实施例一的示意图；

图5为本发明的车辆侧围结构具体实施例一的侧围立柱示意图；

图6为本发明的车辆侧围结构具体实施例一的腰梁段的立体图；

图7为本发明的车辆侧围结构具体实施例一的u形板的主视图；

图8为本发明的车辆侧围结构具体实施例一的u形板的左视图；

图9为本发明的车辆侧围结构具体实施例二的示意图；

图10为本发明的车辆侧围结构具体实施例二的侧围立柱示意图；

图11为本发明的车辆侧围结构的具体实施例三中的u形板的主视图；

图12为本发明的车辆侧围结构的具体实施例三中的u形板的左视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的车辆侧围结构的具体实施例一，如图4至图7所示，车辆侧围结构包括侧围立柱3与腰梁5，侧围立柱3包括舱门段9、侧窗段7和与腰梁5连接的腰梁段8、顶盖骨架连接件6，且为分体式结构。根据客车侧翻时侧围立柱3每部分的受力特点，侧围立柱3各个部分采用不同的结构类型，可有效地增强车辆侧围立柱3的强度和刚度。其中腰梁段8在客车侧翻时受到的弯矩最大，在腰梁段上设有与舱门段和侧窗段固定连接的加强件，可以通过增强腰梁段8的抗弯强度，进而实现对侧围立柱3抗弯强度的加强，减少客车侧翻时立柱的变形。此外，客车横梁包括侧窗上横梁2、侧窗下横梁4和腰梁5，不需要额外增加斜撑等部件对横梁与侧围立柱的连接处进行结构加强。与现有技术相比，侧围立柱3无需额外增加加强梁等复杂加强结构，横梁除必须的横梁结构外，无需设计加强横梁。不仅保证了客车的强度和刚度要求，且减轻了车身骨架重量。

如图5至图8所述，腰梁段包括u形板81、盖板82和碳纤维板83。其中u形板81上设有冲压加强筋，冲压加强筋不仅增加了u形板81的结构强度，且冲压加强筋不会增加u形板81重量，加工方便。在其他实施例中加强筋可采用弯折或焊接的方式形成型。如图7和图8所示，利用了仿生学原理，u形板81底边部分设有沿u形板81长度方向延伸的纵向加强筋812和设置在u形板81两侧边部分的与u形板长度方向具有一定夹角的角度加强筋811，本实施例中的纵向加强筋设有1条，角度加强筋设有6条且位于u形板81同一侧边的角度加强筋与u形板81长度方向的夹角相同。纵向加强筋812、角度加强筋811与u形板81形成“鱼骨”形状，“鱼骨”形的加强筋充分增加了腰梁段8的加强区域。盖板82通过激光焊接封装在u形板81的开口处，使u形板形成管状结构。u形板81和盖板82构成腰梁段8的加强件，碳纤维板83构成设置在加强件表面的加强层。在其他实施例中加强件可设置为l形板，并用盖板封堵在l形板的开口处形成三角形管状结构；加强件还可设置为两个l形板，两个l形板通过激光焊接固定为管状结构；加强件还可设置为管状结构。在其他实施例中，u形板的开口处可以不设置封堵的盖板。

在车辆侧翻时，腰梁段8受碰的风险最大，为了将此处受到的撞击力快速的分散出去，减少此处由于碰撞力分散不合理导致的变形过大问题，腰梁段8与侧窗段7和舱门段9采用嵌套连接。u形板81和盖板82两端设有减薄部，腰梁段8通过减薄部嵌入侧窗段7和舱门段9内形成嵌套连接。为了增加在腰梁段8与侧窗段7和舱门段9的嵌套连接处的连接稳定性，在嵌套连接处用激光进行焊接。

本实施例中碳纤维板为u形，碳纤维板83粘接在u形板81和盖板82的外表面，并且具有避让腰梁5的豁口。由于碳纤维板具有受力时变形量小的特点，采用碳纤维板83作为腰梁段8的加强板可以保证客车在侧翻过程中变形量小，提升客车的侧翻安全性。另外碳纤维板83粘贴在u形板81和盖板82的连接处也可增加u形板81和盖板82连接处的可靠性。在其他实施例中碳纤维板可为l形；加强件外表面也可以不粘接碳纤维板。在进行侧围结构的腰梁段连接时，首先把焊接在一起的u形板81和盖板82与侧窗段7和舱门段9进行嵌套连接，并对连接处进行激光焊接；然后把侧窗上横梁2、侧窗下横梁4、腰梁5焊接连接在两侧围立柱之间；最后把碳纤维板83粘接在腰梁段3的外侧靠近腰梁5处。在其他实施例中碳纤维板可粘接在腰梁段8的其他位置，腰梁段8上也可粘接有多个碳纤维加强板。通过冲压“鱼骨”形加强筋和粘接碳纤维板83实现对腰梁段8强度的加强，进而实现侧围立柱3整体强度的加强，在增加侧围立柱强度的同时，满足了车辆的轻量化设计要求。

顶盖骨架与侧围立柱3连接处是客车侧翻时另一处容易变形部分，因此在侧窗段7上端设置结构强度较强的顶盖骨架连接件6。如图4所示，顶盖骨架连接件6包括u形加强板61和盖板62，u形加强板61和盖板62采用激光焊接连接，保证了u形加强板61与盖板62连接的可靠性。u形加强板61与盖板62一起构成顶盖骨架连接件增加了连接件的厚度，进而增强了客车侧翻时该连接处的结构强度。顶盖骨架连接件6通过两端减薄部与侧窗段7和顶盖骨架1进行嵌套连接，然后在接口处进行激光焊接，可以实现快速将侧围和顶盖骨架碰撞力分散出去，减少此处由于碰撞力分散不合理导致的变形过大问题。在其他实施例中，侧围立柱3可与顶盖骨架直接通过焊接连接；侧围立柱与顶盖骨架的连接件也可为普通的板材。

由于腰梁段8和顶盖骨架连接件6在碰撞时受到的弯矩最大，优选地，u形板81厚度为4.0毫米，两端打薄2.5毫米，盖板82厚度为4.0毫米，两端打薄2.5毫米。优选地，顶盖骨架连接件6的u形加强板61和盖板62厚度均为4.0毫米，两端打薄2.5毫米。侧围立柱3的舱门段9和侧窗段7在客车侧翻时受到的弯矩较小，优选地，采用普通2mm至3mm厚度的型材即可，侧窗段7和舱门段9采用普通厚度的型材，可以实现在保证车辆侧围立柱3的结构强度的情况下，尽可能降低车辆侧围立柱3的成本。

车辆侧围结构的具体实施例二：与车辆侧围结构的具体实施例一相比，区别仅在于：如图9和图10所示，腰梁段81的u形板8101和盖板8102两端不设置减薄部，u形板8101与盖板8102激光焊接连接后，两端口分别与侧窗段71的型材端口和舱门段91的型材端口直接进行焊接连接；顶盖骨架连接件61的u形加强板6101和盖板6102两端也不设置减薄部，顶盖骨架连接件61两端分别与侧窗段71的型材端口和顶盖骨架11的型材端口直接进行焊接连接。

车辆侧围结构的具体实施例三：与车辆侧围结构的具体实施例一相比，区别仅在于：如图11和图12所示，u形板上位于纵向加强筋81101两侧的角度加强筋81201设置三条，且位于u形板同一侧边的角度加强筋81201与u形板长度方向的夹角不完全相同。在其他实施例中角度加强筋可设置两条、四条、五条和六条以上。

本发明的车辆侧围立柱的实施例，本实施例中的车辆侧围立柱与上述车辆侧围结构的具体实施例一至实施例三中任意一项所述的侧围立柱的结构相同，不再赘述。

本发明的车辆的实施例，本实施例中的车辆包括车体，车体上设有车辆侧围结构，车辆侧围结构与上述车辆侧围结构的具体实施例一至实施例三中任意一项所述的车辆侧围结构的结构相同，不再赘述。