车身骨架及低风阻客车的制作方法

本发明涉及一种车身骨架及低风阻客车。

背景技术：

客车是一种重要的交通工具，具有载客量大的特点。为了争取较大的乘客空间，现有客车的最后一排座椅一般都是并排设置五个。但随着交通工具的多样化以及私家车越来越广泛的普及，经常会出现客车的座位使用率很低，上座率不到一半甚至更少的情况，客运专线的盈利水平随之大幅下降。面对这样的情况，从降低运行成本的方面考虑，对客车提出了更高的节能要求。

客车运行过程中需要克服风阻，方形结构的车厢风阻系数较大，不利于节能。通过改变客车结构可以有效降低风阻系数。例如，申请公布号为cn107140039a，申请公布日为2017.09.08的中国专利中就公开了一种仿加勒比僧海豹的低风阻客车骨架结构，该骨架结构包括车身、车门、驾驶舱以及乘员舱等，车身的横截面的形状由其横截面的宽度和高度形成的抛物线所构建，车门布置在驾驶舱，驾驶舱骨架由曲梁焊接而成，驾驶舱前部设有类似海豹前颚的凸出结构，用于安装发动机，乘员舱由纵梁、横截面环形梁和地板构成。驾驶舱和乘员舱的轮廓线分别依据海豹的头部和身体的外形建立，因此具有类似于海豹在水中游泳时的低阻力特性，有利于节省燃油消耗，实现节能减排。但该客车骨架结构在实际实施时还存在较大的问题，例如，驾驶舱占据长度较大，可达3.65m，造成车辆空间的极大浪费，同时车内空间较低，通过性较差。

技术实现要素：

本发明提供了一种能够降低客车在行驶过程中所受风阻的车身骨架；本发明还提供了一种使用这种车身骨架的低风阻客车。

本发明的车身骨架包括侧围，侧围的尾部内收而使车身骨架的尾部从前向后宽度逐渐减小。车身骨架的尾部形成类似于楔形的结构，从而使客车在行驶过程中车体后方所形成的负压区范围减小，相应地，车体受到来自负压区的吸附力减小，客车所受风阻降低。

进一步地，车身骨架的侧围包括末二立柱，侧围从末二立柱开始向后逐渐内收。这样设置能够达到有效降低客车所受风阻的目的，同时也不需要大幅度改变现有客车的整体结构，只需要对车体内部的最后一排座椅的数量进行调整，给侧围内收提供一定的内收空间即可。

更进一步地，侧围在车身骨架宽度方向的内收距离不超过250mm。这样既不会因内收距离过小，使内收后负压区大小变化不明显而导致客车所受风阻不能得到显著降低，也不会因内收距离过大而过度挤压车体内部空间。

在上述三种车身骨架的技术方案的基础上，车身骨架还包括顶架，顶架的尾部下压而使车身骨架的尾部从前向后高度逐渐减小。可进一步减小负压区，从而减小负压区对车体的吸附力，使客车所受风阻进一步降低。

当车身骨架的侧围从末二立柱开始向后逐渐内收时，可以使顶架从末二立柱开始下压。这样在有效降低客车所受风阻的同时不需要大幅度改变现有客车的整体结构，末二立柱前方的结构都保持不变，只需要对车体内部最后一排座椅上方空间进行适当挤压即可。

进一步地，顶架在竖向方向上的下压距离不超过170mm。这样既不会因为下压距离偏小而不能真正有效的起到进一步减小风阻的作用，也不会因下压距离过大而过度挤压车内空间，导致车体后部过低，给车内后排乘客造成不便。

本发明的低风阻客车包括车体，车体包括车身骨架以及包覆在车身骨架外侧的蒙皮，车身骨架包括侧围，侧围的尾部内收而使客车的尾部从前向后宽度逐渐减小。客车在行驶过程中，气流沿车身向后流动而在车体后方形成负压区，负压区给车体向后的吸附力，吸附力大小与负压区大小相关，车身骨架的侧围的尾部内收而使客车的尾部从前向后宽度逐渐减小，客车的尾部形成类似于楔形的结构，从而使客车在行驶过程中负压区范围减小，从而减小了负压区对车体的吸附力，使客车所受风阻降低。

进一步地，车身骨架的侧围包括末二立柱，侧围从末二立柱开始向后逐渐内收而使蒙皮的外侧面形成内收面。这样设置能够达到有效降低客车所受风阻的目的，同时也不需要大幅度改变现有客车的整体结构，只需要对车体内部的最后一排座椅的数量进行调整，给侧围内收提供一定的内收空间即可。

更进一步地，内收面为平面，车体侧面与过末二立柱与末立柱的平面的夹角为5°-15°。将夹角控制在5°-15°，既不会因为内收程度偏小，内收后负压区大小变化不明显而导致客车所受风阻不能得到显著降低，也不会因内收程度偏大而过度挤压车内空间；另外，将夹角控制在5°-15°的范围，不影响车辆整体美观，也避免了意外追尾时对后方追尾车辆造成严重损坏。

在夹角为5°-15°的范围内，优选地，将车体侧面与过末二立柱与末立柱的平面的夹角设为10°。

当车身骨架的侧围从末二立柱开始向后逐渐内收时，将侧围在车身骨架宽度方向的内收距离控制在不超过250mm。这样既不会因内收距离过小，内收后负压区大小变化不明显而导致客车所受风阻不能得到显著降低，也不会因内收距离过大而过度挤压车体内部空间。

车身骨架还包括顶架，顶架的尾部下压而使客车的尾部从前向后高度逐渐减小。进一步减小负压区，从而减小负压区对车体的吸附力，使客车所受风阻进一步降低。

当车身骨架的侧围从末二立柱开始向后逐渐内收时，可以使顶架从末二立柱开始逐渐下压而使顶部蒙皮形成下压面。有效降低客车所受风阻的同时不需要大幅度改变现有客车的整体结构，末二立柱前方的结构都保持不变，只需要对车体内部最后一排座椅上方空间进行适当挤压即可。

进一步地，下压面为平面，下压角度为5°-23°。既不会因为下压角度偏小而不能真正有效的起到进一步减小风阻的作用，也不会因下压角度过大而过度挤压车内空间，导致车体后部过低，给车内后排乘客造成不便。

在下压角度为5°-23°的范围内，优选地，将下压角度设为13°。

当顶架从末二立柱开始逐渐下压时，顶架在竖向方向上的下压距离不超过170mm。这样既不会因为下压距离偏小而不能真正有效的起到进一步减小风阻的作用，也不会因下压距离过大而过度挤压车内空间，导致车体后部过低，给车内后排乘客造成不便。

在车身骨架的侧围的尾部内收的基础上，在车体尾部设置导流结构，导流结构包括设置在侧围尾部的侧围导流板，侧围导流板的安装角度与侧围内收的角度相同，从而进一步减小负压区，降低风阻。

在车身骨架的侧围尾部内收同时顶架下压的基础上，在车体尾部设置导流结构，导流结构包括设置在侧围尾部的侧围导流板以及设置在顶架尾部的顶架导流板，侧围导流板的安装角度与侧围内收的角度相同，顶架导流板的安装角度与顶架下压角度相同，从而进一步减小负压区，降低风阻。

附图说明

图1为现有客车后排座椅布置示意图；

图2为本发明的低风阻客车的最优实施例中侧围内收的结构示意图；

图3为本发明的低风阻客车的最优实施例中顶架下压的结构示意图；

图4为本发明的低风阻客车的最优实施例中车身骨架尾部设有导流结构的示意图；

图5为本发明的低风阻客车的最优实施例中车身尾部的结构示意图；

图中：1、座椅；2、车身骨架；21、侧围；211、末二立柱；212、末立柱；213、内收面；214、车体侧面与过末二立柱与末立柱的平面的夹角；22、顶架；221、下压面；222、下压角；23、后围；3、导流结构；31、侧围导流板；32、顶架导流板。

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。

本发明提供了低风阻客车的多种实施方式。如实施例1，低风阻客车包括车体，车体内设有多排座椅，车体包括车身骨架以及包覆在车身骨架外侧的蒙皮，车身骨架包括侧围和顶架，侧围包括末立柱及末二立柱，侧围的尾部内收而使客车的尾部从前向后宽度逐渐减小。客车在行驶过程中，气流沿车身向后流动而在车体后方形成负压区，负压区给车体向后的吸附力，吸附力大小与负压区大小相关，车身骨架的侧围的尾部内收而使客车的尾部从前向后宽度逐渐减小，客车的尾部形成类似于楔形的结构，从而使客车在行驶过程中负压区范围减小，从而减小了负压区对车体的吸附力，使客车所受风阻降低。

客车在行驶时侧围气流的大致流向为水平流动，这样如果侧围尾部内收的前后距离较短且内收角度较大的话，不利于减小负压区，而如果侧围尾部内收的前后距离较长，考虑到车内的乘用空间，内收角度必然较小，这对于减小负压区也没有很大的帮助。因此，在实施例2中，车体的车身骨架的侧围从末二立柱开始向后逐渐内收而使蒙皮的外侧面形成内收面。

内收面可以为平面或者曲面。比如，在实施例3中，将内收面设为平面，将内收角度设为5°-15°，即车体侧面与过末二立柱与末立柱的平面的夹角的角度设为5°-15°，这样既不会因为内收程度偏小，内收后负压区减小不明显而导致客车所受风阻不能得到显著降低，也不会因内收程度偏大而过度挤压车内空间；另外，将夹角控制在5°-15°的范围，不影响车辆整体美观，也避免了意外追尾时对后方追尾车辆造成严重损坏。

在实施例3的基础上，优选地衍生出实施例4。在实施例4中，将车体侧面与过末二立柱与末立柱的平面的夹角设为10°。

考虑到一般客车的车体长度及宽度，使车体的车身骨架的侧围从末二立柱开始内收时，如果侧围在车身骨架宽度方向的内收距离偏大，将不利于减小负压区，而如果侧围在车身骨架宽度方向的内收距离偏小，对减小负压区也没有很大帮助，因此，实施例5中，将侧围在车身骨架宽度方向的内收距离控制在不超过250mm。

以上的各种实施例概括地或者具体地给出了通过车身骨架的侧围内收使车尾部的负压空间减小从而减小风阻的目的，那么为了进一步减小风阻，可以将相同的设计构思应用于车身骨架的顶架上。比如，在实施例6中，顶架的尾部下压而使客车的尾部从前向后高度逐渐减小，使客车尾部在高度方向形成楔形空间。

那么根据客车在行驶时车顶气流的大致流向为水平流动，这样如果顶架开始下压的位置过于靠后、下压的前后距离较短、下压高度较大，也就是下压坡度较大的话，不利于减小负压区，而如果顶架开始下压的位置过于靠前、下压的前后距离较长，考虑到车内的乘用空间，下压高度必然较小，也就是下压坡度较小的话，对于减小负压区也没有很大的帮助。因此，在实施例7中，车身骨架的顶架从末二立柱开始逐渐下压而使顶部蒙皮形成下压面。

下压面可以为平面，当然也可以为曲面。比如，在实施例8中，将下压面设为平面，并将下压角度设为5°-23°，这样既不会因为下压角度偏小而不能真正有效的起到进一步减小风阻的作用，也不会因下压角度过大而过度挤压车内空间，导致车体后部过低，给车内后排乘客造成不便。

实施例9：在下压角度为5°-23°的范围内，优选地，将下压角度设为13°。

考虑到一般客车的高度，当车体的车身骨架的顶架从末二立柱开始下压时，顶架在竖向方向上的下压距离偏大或偏小，都不利于减小负压区，因此，实施例10中，将顶架在竖向方向上的下压距离控制在不超过170mm，这样既不会因为下压距离偏小而不能真正有效的起到进一步减小风阻的作用，也不会因下压距离过大而过度挤压车内空间，导致车体后部过低，给车内后排乘客造成不便。

以上的各种实施例都是对车体的车身骨架本身进行的一些改进以实现降低风阻的目的，为了进一步降低风阻，还可以在车体尾部加设导流结构。比如，在实施例11中，在车身骨架的侧围尾部加设了侧围导流板，侧围导流板的安装角度与侧围内收的角度相同，从而间接的增加了侧围内收在前后方向上的距离，使降低风阻效果更好。

进一步地，在实施例12中，在车身骨架的顶架尾部还加设了顶架导流板，顶架导流板的安装角度与顶架下压角度相同，从而间接的增加了顶架下压在竖向方向上的距离，进一步提高了降低风阻的效果。

将上述多种方案中的优化方案集成一体后，本发明还提供了一种最优的实施例。在最优实施例中，低风阻客车包括车体，车体内设有多排座椅，车体包括车身骨架以及包覆在车身骨架外侧的蒙皮。如图2至图5所示，车身骨架2包括侧围21及顶架22，侧围21包括末二立柱211和末立柱212，侧围21从末二立柱211开始向后逐渐内收而使蒙皮的外侧面形成内收面213，客车的尾部从前向后宽度逐渐减小。内收面213为平面，车体侧面与过末二立柱与末立柱的平面的夹角214设为10°。现有客车的座椅布置方式如图1所示，最后一排座椅1大多并排设为五个。本发明的低风阻客车在现有客车结构的基础上作出改进，不需要大幅度改变现有客车的整体结构，只对车体内部的最后一排座椅的数量进行调整，将最后一排座椅设置成四个，以便为车身骨架的侧围尾部内收提供一定的内收空间。车身骨架2的顶架22从末二立柱开始逐渐下压而使顶部蒙皮形成下压面221，使客车的尾部从前向后高度逐渐减小，进一步减小负压区，从而减小负压区对车体的吸附力，使客车所受风阻进一步降低。下压面221为平面，下压角222的角度设为13°。车身骨架的末二立柱211与末立柱212之间距离大于1000mm，末立柱与车身骨架的后围23之间距离大于350mm，侧围21从末二立柱开始内收而在车身骨架尾部形成楔形结构，楔形结构整体长度大于1350mm，从而保证更好的减阻效果。当然，末二立柱与末立柱之间距离以及末立柱与车身骨架的后围之间距离并不严格按照上述大小设置，可根据客车的实际情况灵活变通。为了进一步降低风阻，在车体的尾部还设有导流结构3，导流结构3包括设置在车身骨架的侧围21尾部的侧围导流板31以及设置在顶架尾部的顶架导流板32，侧围导流板31的安装角度与侧围内收角度相同，顶架导流板32的安装角度与顶架下压角度相同。导流结构进一步减小了负压区范围，从而使降低风阻的效果更好。导流板的长度根据客车实际情况而定，本实施例中，侧围导流板和顶架导流板的长度均大于350mm。

本发明的低风阻客车在行驶过程中，气流沿车身向后流动而在车体后方形成负压区，负压区给车体向后的吸附力，吸附力大小与负压区大小相关，车身骨架侧围在尾部内收而使客车尾部形成类似于楔形的结构，减小了负压区范围，从而减小了负压区对车体的吸附力，使客车所受风阻降低。

本发明的车身骨架的实施方式与上述低风阻客车的车身骨架的实施方式相同，此处不再赘述。