一种客车驾驶员碰撞保护结构论文和设计-任春

全文摘要

本实用新型属于客车保护结构领域，具体的说是一种客车驾驶员碰撞保护结构。该结构包括驾驶室结构、正面碰撞驾驶员保护结构、左侧碰撞驾驶员保护结构、右侧碰撞驾驶员保护结构且各结构各部件之间通过焊接的方式连接,各组成部分均包括分散的多个防撞梁和吸能盒结构，其中防撞梁采用波纹截面的薄壁钢管，吸能盒采用变截面的薄壁钢管钢管，并通过合理设置圆弧形诱导槽和“V字形”吸能槽改善吸能特性。通过分散多方位布置驾驶员保护结构、合理匹配结构刚度和优化吸能盒结构，实现吸能速率和吸能效率同步控制，以最大程度减少碰撞能量传入驾驶室，从而实现全面保护驾驶员安全。

主设计要求

1.一种客车驾驶员碰撞保护结构，该结构位于客车驾驶室，具体位于客车驾驶室的前端和左右两侧，其特征在于，该结构包括驾驶室主体结构(01)、分布在驾驶室主体结构(01)前端的正面碰撞驾驶员保护结构(02)、分布在驾驶室主体结构(01)左侧的左侧碰撞驾驶员保护结构(03)和分布在驾驶室主体结构(01)右侧的右侧碰撞驾驶员保护结构(04)；所述的正面碰撞驾驶员保护结构(02)的后端与驾驶室主体结构(01)焊接；所述的左侧碰撞驾驶员保护结构(03)和右侧碰撞驾驶员保护结构(04)分别与驾驶室主体结构(01)的左侧和右侧焊接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种客车驾驶员碰撞保护结构，其特征在于，所述的主体结构(01)包括左侧围结构(011)、右侧围结构(012)、顶盖结构(013)和底架结构(014)；所述的左侧围结构(011)、右侧围结构(012)的上端和下端分别与顶盖结构(013)、底架结构(014)的左、右侧焊接；所述的左侧围结构(011)、右侧围结构(012)、顶盖结构(013)和底架结构(014)均由高强度矩形截面薄壁钢管构成；所述的左侧围结构(011)包括左侧围第一立柱(0111)、左侧围第二立柱(0112)、左侧围第三立柱(0113)、左侧围小纵梁(0114)、左侧围纵梁(0115)和左侧围斜撑(0116)；所述的左侧围第三立柱(0113)、左侧围纵梁(0115)均采用并行的两根矩形截面薄壁钢管；8根所述的左侧围小纵梁(0114)的两端分别与左侧围第三立柱(0113)和左侧围第二立柱(0112)焊接；所述的左侧围纵梁(0115)的一端与左侧围第二立柱(0112)焊接，另一端与左侧围第一立柱(0111)的上端焊接；所述的左侧围斜撑(0116)的下端与左侧围第一立柱(0111)的上端焊接，左侧围斜撑(0116)的上端与顶盖结构(013)焊接；所述的右侧围结构(012)包括右侧围第一立柱(0121)、右侧围第二立柱(0122)、右侧围第三立柱(0123)、右侧围小纵梁(0124)、右侧围纵梁(0125)和右侧围斜撑(0126)；所述的右侧围第一立柱(0121)、右侧围第三立柱(0123)、右侧围纵梁(0125)均采用并行的两根矩形截面薄壁钢管；8根所述的右侧围小纵梁(0124)的两端分别与右侧围第二立柱(0122)和右侧围第三立柱(0123)焊接；所述的右侧围纵梁(0125)的一端与右侧围第二立柱(0122)焊接，另一端与右侧围第一立柱(0121)的上端焊接；所述的右侧围斜撑(0126)的下端与右侧围第一立柱(0121)的上端焊接，右侧围斜撑(0126)的上端与顶盖结构(013)焊接；所述的顶盖结构(013)由上下两层构成，具体包括顶盖第一弯梁(01301)、顶盖第二弯梁(01302)、顶盖第三弯梁(01303)、顶盖斜撑(01304)、顶盖上纵梁(01305)、顶盖第一横梁(01306)、顶盖第二横梁(01307)、顶盖第三横梁(01308)、顶盖下边梁(01309)、顶盖下纵梁(01310)组成；所述的顶盖结构(013)的上层由顶盖第一弯梁(01301)、顶盖第二弯梁(01302)、顶盖第三弯梁(01303)和位于它们之间的四根顶盖斜撑(01304)构成；所述的顶盖斜撑(01304)等间距布置在顶盖第一弯梁(013010) 和顶盖第二弯梁(01302)之间，且其前、后两端分别与顶盖第一弯梁(01301)和顶盖第二弯梁(01302)通过焊接的方式垂直连接；所述的第一弯梁(01301)所在平面与车辆横向平面的夹角为60°；所述的顶盖第二弯梁(01302)和顶盖第三弯梁(01303)构成平面与车辆横向平面平行且通过位于它们之间等间距分布的四根纵向布置的顶盖上纵梁(01305)通过焊接的方式垂直连接；所述的顶盖结构(013)的下层由顶盖第一横梁(01306)、顶盖第二横梁(01307)、顶盖第三横梁(01308)、顶盖下纵梁(01310)和顶盖下边梁(01309)组成；其中所述的顶盖第一横梁(01306)和顶盖第二横梁(01307)通过对称布置的两根顶盖下边梁(01309)焊接接连；所述的顶盖第二横梁(01307)与顶盖第三横梁(01308)由等间距分布的6根顶盖下纵梁(01310)通过焊接的方式垂直连接；所述的顶盖结构(013)的上层和下层分别通过顶盖第一弯梁(01301)、顶盖第二弯梁(01302)、顶盖第三弯梁(01303)的两端和第一横梁(01306)、顶盖第二横梁(01307)、顶盖第三横梁(01308)的两端通过焊接的方式连接；所述的顶盖第三弯梁(01303)和顶盖第三横梁(01308)均由并行布置的两根高强度矩形截面薄壁钢管构成；所述的底架结构(014)包括底架上纵梁(0141)、底架下纵梁(0142)、底架左横梁(0143)、底架右横梁(0144)、底架前边梁(0145)和底架后边梁(0146)；所述的底架上纵梁(0141)和底架下纵梁(0142)的前后端分别与底架前边梁(0145)和底架后边梁(0146)焊接；所述的底架左横梁(0143)、底架右横梁(0144)的左右两端与底架上纵梁(0141)和底架下纵梁(0142)焊接。

3.根据权利要求2所述的一种客车驾驶员碰撞保护结构，其特征在于，所述的正面碰撞驾驶员保护结构(02)包括正面碰撞驾驶员保护子结构一(021)、正面碰撞驾驶员保护子结构二(022)、中间防撞梁(023)和连接立柱(024)；所述的正面碰撞驾驶员保护子结构一(021)的左、右两端分别与驾驶室主体结构(01)的左侧围纵梁(0115)和右侧围纵梁(0125)的前端通过焊接的方式连接；所述的中间防撞梁(023)的左、右两端分别与驾驶室主体结构(01)的左侧围第一立柱(0111)和右侧围第一立柱(0121)通过焊接的方式连接；所述的正面碰撞驾驶员保护子结构二(022)的后端与底架上纵梁(0141)和底架下纵梁(0142)的前端通过焊接的方式连接；所述的正面碰撞驾驶员保护子结构二(022)与中间防撞梁(023)通过两根连接立柱(024)连接；所述的正面碰撞驾驶员保护子结构一(021)包括前第一防撞梁(0211)、前第一加强梁(0212)、前第二加强梁(0213)、前第三加强梁(0214)、前第一连接梁(0215)、前第二连接梁(0216)、前第一吸能盒(0217)、前第二吸能盒(0218)和前第三吸能盒(0219)；所述的前第一防撞梁(0211)为弧形结构，其两端与前第一加强梁(0212)左右两端焊接；所述的前第一吸能盒(0217)、前第三吸能盒(0219)和三个前第二吸能盒(0218)等间距布置在前第一防撞梁(0211)和前第一加强梁(0212)之间，并与前第一防撞梁(0211)和前第一加强梁(0212)焊接；三个所述的前第二吸能盒(0218) 与前第一加强梁(0212)垂直；所述的前第一吸能盒(0217)和前第三吸能盒(0219)与车辆纵向轴线的夹角为22°且分别与前第一连接梁(0215)和前第二连接梁(0216)同轴布置；

所述的前第二加强梁(0213)和前第三加强梁(0214)的一端与前第一加强梁(0212)的中点通过焊接的方式连接；所述的前第一连接梁(0215)的前、后两端分别与第一加强梁(0212)和第二加强梁(0213)通过焊接的方式连接；所述的前第二连接梁(0216)的前、后两端分别与第一加强梁(0212)和第三加强梁(0214)通过焊接的方式连接；所述的前第一加强梁(0212)与前第二加强梁(0213)、前第一连接梁(0215)构成直角三角形，其中所述的前第一连接梁(0215)与第二加强梁(0213)垂直、前第一加强梁(0212)与前第二加强梁(0213)的夹角为22°；所述的前第一加强梁(0212)与前第三加强梁(0214)、前第二连接梁(0216)构成直角三角形，其中所述前第二连接梁(0216)与第三加强梁(0214)垂直、前第一加强梁(0212)与前第三加强梁(0214)的夹角为22°；所述的正面碰撞驾驶员保护子结构二(022)包括前第二防撞梁(0221)、前第三防撞梁(0222)、四个前第四吸能盒(0223)、四个前第五吸能盒(0224)；所述的前第四吸能盒(0223)的两端分别与前第二防撞梁(0221)和底架上纵梁(0141)焊接；所述的前第五吸能盒(0224)的两端分别与前第三防撞梁(0222)和底架下纵梁(0142)焊接。

4.根据权利要求2所述的一种客车驾驶员碰撞保护结构，其特征在于，所述的左侧碰撞驾驶员保护结构(03)包括左侧第一防撞梁(031)、左侧第二防撞梁(032)、两个左侧第一吸能盒(033)和两个左侧第二吸能盒(034)；所述的左侧第一吸能盒(033)、左侧第二吸能盒(034)的两端分别与左侧第一防撞梁(031)和底架左横梁(0143)焊接；所述的左侧第二吸能盒(034)的两端分别与左侧第二防撞梁(032)和底架左横梁(0143)焊接。

5.根据权利要求2所述的一种客车驾驶员碰撞保护结构，其特征在于，所述的右侧碰撞驾驶员保护结构(04)包括右侧防撞梁(041)和两个右侧吸能盒(042)；所述的右侧吸能盒(042)的两端分别与右侧防撞梁(041)和底架右横梁(0144)焊接。

6.根据权利要求3所述的一种客车驾驶员碰撞保护结构，其特征在于，所述的前第一防撞梁(0211)、前第二防撞梁(0221)、中间防撞梁(023)、左侧第一防撞梁(031)、左侧第二防撞梁(032)和右侧防撞梁(041)均由波纹截面薄壁钢管组成；所述波纹截面薄壁钢管包括波纹板(051)、下板(052)、背板(053)、隔板(054)和上板(055)；所述的波纹板(051)、下板(052)、背板(053)、隔板(054)和上板(055)通过冲压成型后焊接到一起；所述的波纹板(051)包括4个大角波纹(0511)和3个小角波纹(0512)；所述的大角波纹(0511)的截面为等腰三角形，顶角为120°，腰长为10mm，所述的小角波纹(0512)的截面为等腰三角形，顶角为90°，腰长为8mm。

7.根据权利要求3所述的一种客车驾驶员碰撞保护结构，其特征在于，所述的前第一吸能盒(0217)、前第二吸能盒(0218)、前第三吸能盒(0219)、前第四吸能盒(0223)、前第五吸能盒(0224)、左侧第一吸能盒(033)、左侧第二吸能盒(034)、右侧吸能盒(042)均由变截面薄壁钢管组成；所述的变截面薄壁钢管整体设计为梯形，其截面为“日字形”中空或者填设吸能材料；所述的变截面薄壁钢管侧表面设有环形诱导槽(061)；所述的环形诱导槽(061)为直径20mm的圆弧，槽深为5mm；所述的变截面薄壁钢管上、下端还设有两个“V字形”吸能槽(062)；所述的“V字形”吸能槽(062)的夹角为60°。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于客车保护结构领域，具体的说是一种客车驾驶员碰撞保护结构。

背景技术

当前，在客车的被动安全领域中，人们习惯于将注意力集中到客车乘员的安全上，对于客车驾驶员的安全关心较少。驾驶员作为客车的专业要操控人员，在客车发生危险时，由驾驶员来完成紧急操作，其安全不仅关系到客车内所有乘员的安全，而且关系到其他车辆和行人的安全。当发生正面和侧面碰撞时，由于碰撞能量未能在有限空间内被有效吸收而导致驾驶室变形严重或者碰撞冲击过大，进而造成驾驶员损伤。尤其是对于现在广泛应用于大型客车的全承载车身结构，由于没有专门承受碰撞载荷的大梁结构，导致传统的集中布置的客车碰撞保护结构无法满足现代客车安全的要求。目前，常见的客车碰撞保护结构主要分为以下三种类型：第一种是利用结构的塑性变形吸收能量，如中国专利授权公告号为：CN 102398559 A，授权公告日为：2012年04月04日的发明专利公开了一种客车正碰溃缩机构，该机构包括防撞梁、吸能盒、吸能盒导向板、连接座和车架纵梁并明确该结构安装在两根车架纵梁外端；中国专利授权公告号为：CN 103020233 A；授权公告日为：2013年04月03日的发明专利公开了一种客车防撞梁结构，该结构包括一根防撞梁和吸能纵梁，明确所述防撞梁通过吸能纵梁与客车大梁连接；中国专利授权公告号为：CN 202847620 U，授权公告日为：2013 年04月03日的实用新型专利公开了一种客车正碰吸能结构及具有该结构的客车，该结构包括保险杠和两根车架纵梁，两车架纵梁的前端通过车架横梁连接在一起；中国专利授权公告号为：CN 205524080 U，授权公告日为：2016年08月31日的时用新型专利公开了一种客车防撞装置及使用该装置的客车，该装置包括吸能框架，吸能框架包括连接部分和与连接部分固定连接的吸能部分，连接部分包括用于客车车架连接的、水平的连接型材，吸能部分包括吸能框以及倾斜设置在吸能框的靠近连接部分的一侧的吸能型材构成压溃式斜撑结构。第二种是通过运动部件之间的滑动摩擦吸收能量，如2005年01月09日的实用新型专利公开了一种多摩擦版式安全保险杠，该保险杠的内侧通过筋板连接有后向延伸的传力杆，传力杆后端连接有一组活动的摩擦板；2013年09月18日的发明专利公开了一种客车碰撞吸能机构以及使用该机构的客车，该机构包括吸能盒以及用于固定装配在客车保险杠上的、沿前后方向延伸的缓冲杆，吸能盒中装配有摩擦缓冲体，缓冲杆的后端设有摩擦缓冲头，摩擦缓冲体上设有与摩擦缓冲头对应的、供应摩擦缓冲头向后插入的滞动孔，滞动孔小于与之对应的摩擦缓冲头。第三种是利用流体的不可压缩性和粘性阻力吸收能量，如中国专利授权公告号为： CN 106904217 A，授权公告日为：2016年06月30日的发明专利公开了一种客车前碰撞保护装置，该装置包括安装支架总成，外筒体总成、嵌入设置在外筒体总成内部的且与外筒体总成同轴设置的内筒、导杆、设置在外筒体总成及内筒的左端部的导座总成、嵌入设置在内筒内部的活塞总成和设置在外筒体右端内侧及内筒的右端部的底座总成；所述导杆的左端部连接在安装支架总成上，右端部依次穿过导座总成和活塞总成后用锁紧螺母锁紧。其中，第一种结构应用范围最广，但是现有专利结构多将吸能结构集中设计在传统非承载客车的大梁前端，主要通过客车的大梁来承受碰撞载荷并将其传递到整个车身结构。然而，对于全承载式客车结构而言，没有专门承受碰撞载荷的大梁结构，因此这些结构并不能很好的应用于现在广泛使用的全承载客车车身结构。

发明内容

本实用新型根据全承载客车结构的载荷传递特点提出了一种结构简单、性能稳定、质量轻、效率高、可用于全程载客车结构的客车驾驶员碰撞保护结构，当客车发生正面和侧面碰撞时，驾驶员保护结构可以在有限空间内高效吸收碰撞能量、缓和碰撞冲击，有效保护驾驶员安全，解决了现有客车碰撞保护结构的上述不足。

本实用新型技术方案结合附图说明如下：

一种客车驾驶员碰撞保护结构，该结构位于客车驾驶室，具体位于客车驾驶室的前端和左、右两侧，该结构包括驾驶室主体结构01、分布在驾驶室主体结构01前端的正面碰撞驾驶员保护结构02、分布在驾驶室主体结构01左侧的左侧碰撞驾驶员保护结构03和分布在驾驶室主体结构01右侧的右侧碰撞驾驶员保护结构04；所述的正面碰撞驾驶员保护结构02的后端与驾驶室主体结构01焊接；所述的左侧碰撞驾驶员保护结构03和右侧碰撞驾驶员保护结构04分别与驾驶室主体结构01的左侧和右侧焊接。

所述的主体结构01包括左侧围结构011、右侧围结构012、顶盖结构013和底架结构014；所述的左侧围结构011、右侧围结构012的上端和下端分别与顶盖结构013、底架结构014 的左侧和右侧焊接；所述的左侧围结构011、右侧围结构012、顶盖结构013和底架结构014 均由高强度矩形截面薄壁钢管构成。所述的左侧围结构011包括左侧围第一立柱0111、左侧围第二立柱0112、左侧围第三立柱0113、左侧围小纵梁0114、左侧围纵梁0115和左侧围斜撑0116；所述的左侧围第三立柱0113、左侧围纵梁0115均采用并行的两根矩形截面薄壁钢管；8根所述的左侧围小纵梁0114的前、后两端分别与左侧围第二立柱0112和左侧围第三立柱0113通过焊接的方式垂直连接；所述的左侧围纵梁0115的前、后两端分别与左侧围第一立柱0111的上端和左侧围第二立柱0112通过焊接的方式垂直连接；所述的左侧围斜撑0116的下端与左侧围第一立柱0111的上端焊接，左侧围斜撑0116的上端与顶盖第一横梁01306的左端焊接，所述左侧围第一立柱的下端与底架前边梁0145的左端通过焊接的方式连接。所述的右侧围结构012包括右侧围第一立柱0121、右侧围第二立柱0122、右侧围第三立柱0123、右侧围小纵梁0124、右侧围纵梁0125和右侧围斜撑0126；所述的右侧围第一立柱0121、右侧围第三立柱0123、右侧围纵梁0125均采用并行的两根矩形截面薄壁钢管；8 根所述的右侧围小纵梁0124的前、后两端分别与右侧围第二立柱0122和右侧围第三立柱 0123通过焊接的方式垂直连接；所述的右侧围纵梁0125的前端与右侧围第一立柱0121的上端焊接、右侧围纵梁0125的后端与右侧围第二立柱0122通过焊接的方式垂直连接；所述右侧围斜撑0126的上、下两端分别与顶盖第一横梁01306的右端和右侧围第一立柱0121的上端焊接，所述右侧围第一立柱0121的下端与底架前边梁0145的右端连接；所述的顶盖结构 013由上下两层构成，具体包括顶盖第一弯梁01301、顶盖第二弯梁01302、顶盖第三弯梁01303、顶盖斜撑01304、顶盖上纵梁01305、顶盖第一横梁01306、顶盖第二横梁01307、顶盖第三横梁01308、顶盖下边梁01309、顶盖下纵梁01310组成；所述的顶盖结构013的上层由顶盖第一弯梁01301、顶盖第二弯梁01302、顶盖第三弯梁01303和位于它们之间的四根顶盖斜撑01304构成；所述的顶盖斜撑01304等间距布置在顶盖第一弯梁01301和顶盖第二弯梁01302之间，且其前、后两端分别与顶盖第一弯梁01301和顶盖第二弯梁01302通过焊接的方式垂直连接；所述的第一弯梁01301所在平面与车辆横向平面的夹角为60°；所述的顶盖第二弯梁01302和顶盖第三弯梁01303构成平面与车辆横向平面平行且通过位于它们之间等间距分布的四根纵向布置的顶盖上纵梁01305通过焊接的方式垂直连接；所述的顶盖结构013的下层由顶盖第一横梁01306、顶盖第二横梁01307、顶盖第三横梁01308、顶盖下纵梁01310和顶盖下边梁01309组成；其中所述的顶盖第一横梁01306和顶盖第二横梁 01307通过对称布置的两根顶盖下边梁01309焊接接连；所述的顶盖第二横梁01307与顶盖第三横梁01308由等间距分布的6根顶盖下纵梁01310通过焊接的方式垂直连接；所述的顶盖结构013的上层和下层分别通过顶盖第一弯梁01301、顶盖第二弯梁01302、顶盖第三弯梁01303的两端和第一横梁01306、顶盖第二横梁01307、顶盖第三横梁01308的两端通过焊接的方式连接；所述的顶盖第三弯梁01303和顶盖第三横梁01308均由并行布置的两根高强度矩形截面薄壁钢管构成；所述的底架结构014包括底架上纵梁0141、底架下纵梁0142、底架左横梁0143、底架右横梁0144、底架前边梁0145和底架后边梁0146，其中所述的底架上纵梁0141和底架下纵梁0142由四根纵向等间距布置的高强度矩形截面薄壁钢管组成，所述底架左横梁0143和底架右横梁0144分别由八根上下两层横向等间距布置的高强度矩形截面薄壁钢管组成；所述底架上纵梁0141和底架下纵梁0142的前、后两端通过焊接的方式分别与底架前边梁0145和底架后边梁0146垂直连接；所述底架左横梁0143、底架右横梁0144 等间距布置在底架上纵梁0141和底架下纵梁0142之间且其两端与底架上纵梁0141和底架下纵梁0142通过焊接的方式垂直连接。

所述的正面碰撞驾驶员保护结构02包括正面碰撞驾驶员保护子结构一021、正面碰撞驾驶员保护子结构二022、中间防撞梁023和连接立柱024；所述正面碰撞驾驶员保护子结构一021的左、右两端分别与驾驶室主体结构01的左侧围纵梁0115和右侧围纵梁0125的前端通过焊接的方式连接，所述中间防撞梁023的左、右两端分别与驾驶室主体结构01的左侧围第一立柱0111和右侧围第一立柱0121通过焊接的方式连接，所述正面碰撞驾驶员保护子结构二022的后端与底架上纵梁0141和底架下纵梁0142的前端通过焊接的方式连接；所述正面碰撞驾驶员保护子结构二022和中间防撞梁023通过两根连接立柱024焊接；所述的正面碰撞驾驶员保护子结构一021包括前第一防撞梁0211、前第一加强梁0212、前第二加强梁0213、前第三加强梁0214、前第一连接梁0215、前第二连接梁0216、前第一吸能盒0217、前第二吸能盒0218和前第三吸能盒0219；所述的前第一防撞梁0211为弧形结构，其两端与前第一加强梁0212左右两端焊接；所述的前第一吸能盒0217、前第三吸能盒0219和三个前第二吸能盒0218等间距布置在前第一防撞梁0211和前第一加强梁0212之间，且其前、后端分与前第一防撞梁0211和前第一加强梁0212焊接；三个所述的前第二吸能盒0218与前第一加强梁0212通过焊接的方式垂直连接；所述的前第一吸能盒0217和前第三吸能盒0219 与车辆纵向轴线的夹角为22°且分别与前第一连接梁0215和前第二连接梁0216同轴布置；所述前第二加强梁0213和前第三加强梁0214的一端与前第一加强梁0212的中点通过焊接的方式连接，所述前第一连接梁0215的前、后两端分别与第一加强梁0212和第二加强梁0213 通过焊接的方式连接，所述前第二连接梁0216的前、后两端分别与第一加强梁0212和第三加强梁0214通过焊接的方式连接；所述的前第一加强梁0212与前第二加强梁0213、前第一连接梁0215构成直角三角形，其中所述前第一连接梁0215与第二加强梁0213垂直、前第一加强梁0212与前第二加强梁0213的夹角为22°；所述的前第一加强梁0212与前第三加强梁0214、前第二连接梁0216构成直角三角形，其中所述前第二连接梁0216与第三加强梁 0214垂直、前第一加强梁0212与前第三加强梁0214的夹角为22°；所述的正面碰撞驾驶员保护子结构二022包括前第二防撞梁0221、前第三防撞梁0222、四个前第四吸能盒0223、四个前第五吸能盒0224；所述的前第四吸能盒0223的前、后两端分别与前第二防撞梁0221 和底架上纵梁0141通过焊接的方式连接；所述的前第五吸能盒0224的前、后两端分别与前第三防撞梁0222和底架下纵梁0142通过焊接的方式连接。

所述的左侧碰撞驾驶员保护结构03包括左侧第一防撞梁031、左侧第二防撞梁032、两个左侧第一吸能盒033和两个左侧第二吸能盒034；所述的左侧第一吸能盒033、左侧第二吸能盒034的两端分别与左侧第一防撞梁031和底架左横梁0143焊接；所述的左侧第二吸能盒034的两端分别与左侧第二防撞梁032和底架左横梁0143焊接。

所述的右侧碰撞驾驶员保护结构04包括右侧防撞梁041和两个右侧吸能盒042；所述的右侧吸能盒042的两端分别与右侧防撞梁041和底架右横梁0144焊接。

所述的前第一防撞梁0211、前第二防撞梁0221、中间防撞梁023、左侧第一防撞梁031、左侧第二防撞梁032和右侧防撞梁041均由波纹截面薄壁钢管组成；所述波纹截面薄壁钢管包括波纹板051、下板052、背板053、隔板054和上板055；所述的波纹板051、下板052、背板053、隔板054和上板055通过冲压成型后焊接到一起；所述的波纹板051包括4个大角波纹0511和3个小角波纹0512；所述的大角波纹0511的截面为等腰三角形，顶角为120 °，腰长为10mm，所述的小角波纹0512的截面也为等腰三角形，顶角为90°，腰长为8mm。

所述的前第一吸能盒0217、前第二吸能盒0218、前第三吸能盒0219、前第四吸能盒0223、前第五吸能盒0224、左侧第一吸能盒033、左侧第二吸能盒034、右侧吸能盒042均由变截面薄壁钢管组成；所述的变截面薄壁钢管整体设计为梯形，其截面为“日字形”中空或者填设其他吸能材料；所述的变截面薄壁钢管侧表面设有环形诱导槽061；所述的环形诱导槽061 为直径20mm的圆弧，槽深为5mm；所述的变截面薄壁钢管上、下端还设有两个“V字形”吸能槽062；所述的“V字形”吸能槽062的夹角为60°。

本实用新型的有益效果为：

该驾驶员碰撞保护结构在设计时充分考虑了全承载客车车身结构的特点和载荷传递的路径，通过分散多方位布置驾驶员保护结构、合理匹配结构刚度和优化吸能盒结构，实现防撞与吸能并举、吸能速率和吸能总量同步控制，从而实现全面保护驾驶员碰撞安全的目的，具体包括以下几个方面：

1、该驾驶碰撞保护结构充分考虑碰撞的不确定性，分别针对正面碰撞和左、右侧面碰撞设计了专门的驾驶员保护装置，以实现更可靠的驾驶员保护性能。

2、该驾驶碰撞保护结构充分考虑了驾驶室结构的不对称性和驾驶员的位置，采用了左右不对称的驾驶员保护装置，左侧由于吸能空间有限，为了兼顾吸能效率和客车侵入量设计了上下两套碰撞保护结构，而右侧由于有足够的吸能空间，所以在设计吸能结构时主要考虑吸能效率设计了一套碰撞保护结构。

3、该驾驶员碰撞保护结构充分考虑了全承载车身结构没有大梁的结构特点，在设计正面碰撞驾驶员保护结构时分散布置了上、中、下层级保护装置，以实现有效吸收碰撞能量、合理传递碰撞载荷。

4、该驾驶员碰撞保护结构在设计防撞梁结构时采用了波形截面的带隔板的薄壁钢管结构，并在设计波纹板时充分考虑了对不同碰撞强度的适应性，采用了两种不同的波纹结构，有效提高了该结构的稳定性和吸能效率。

5、该驾驶员碰撞保护结构在设计吸能盒时采用了“日字型”截面的薄壁钢管并在中间位置增设两个“V字形”的吸能槽，不仅提高了吸能盒的吸能效率，而且改善了结构稳定性；此外，将吸能盒设计成梯形并在其表面开有环形诱导槽，可以适应不同的碰撞强度、同时实现渐进式吸能，很好地兼顾了吸能盒结构的吸能效率、吸能速率和吸能稳定性。

附图说明

图1为本实用新型中客车驾驶员碰撞保护结构的分解结构图；

图2为本实用新型中客车驾驶室主体结构的分解结构图；

图3为本实用新型中客车驾驶室主体结构的左侧围结构图；

图4为本实用新型中客车驾驶室主体结构的右侧围结构图；

图5为本实用新型中客车驾驶室主体结构的顶盖结构图；

图6为本实用新型中客车驾驶室主体结构的底架结构图；

图7为本实用新型中客车正面碰撞驾驶员保护结构图；

图8为本实用新型中客车正面碰撞驾驶员保护子结构一结构图；

图9为本实用新型中客车正面碰撞驾驶员保护子结构二结构图；

图10为本实用新型中左侧碰撞驾驶员保护结构图；

图11为本实用新型中右侧碰撞驾驶员保护结构图；

图12为本实用新型中波纹截面薄壁钢管结构图；

图13为图11中A-A处截面图；

图14为本实用新型中变截面薄壁钢管结构图。

图中：01、驾驶室主体结构；02、正面碰撞驾驶员保护结构；03、左侧碰撞驾驶员保护结构；04、右侧碰撞驾驶员保护结构；011、左侧围结构；012、右侧围结构；013、顶盖结构；014、底架结构；0111、左侧围第一立柱、0112、左侧围第二立柱；0113、左侧围第三立柱；0114、左侧围小纵梁；0115、左侧围纵梁；0116、左侧围斜撑；0121、右侧围第一立柱；0122、右侧围第二立柱；0123、右侧围第三立柱；0124、右侧围小纵梁；0125、右侧围纵梁；0126、右侧围斜撑；01301、顶盖第一弯梁；01302、顶盖第二弯梁；01303、顶盖第三弯梁；01304、顶盖斜撑；01305、顶盖上纵梁；01306、顶盖第一横梁；01307、顶盖第二横梁；01308、顶盖第三横梁；01309顶盖下边梁；01310、顶盖下纵梁；0141、底架上纵梁；0142、底架下纵梁；0143、底架左横梁；0144、底架右横梁；0145、底架前边梁；0146、底架后边梁；021、正面碰撞驾驶员保护子结构一；022、正面碰撞驾驶员保护子结构二；023、中间防撞梁；024、连接立柱；0211、前第一防撞梁；0212、前第一加强梁；0213、前第二加强梁；0214、前第三加强梁；0215、前第一连接梁；0216、前第二连接梁；0217、前第一吸能盒；0218、前第二吸能盒；0219、前第三吸能盒；0221、前第二防撞梁；0222、前第三防撞梁；0223、前第四吸能盒；0224、前第五吸能盒；031、左侧第一防撞梁；032、左侧第二防撞梁；033、左侧第一吸能盒；034、左侧第二吸能盒；041、右侧防撞梁；042、右侧吸能盒；051、波纹板；052、下板；053、背板；054、隔板；055、上板；0511、大角度波纹； 0512、小角度波纹；061、环形诱导槽；062、“V字形”吸能槽。

具体实施方式

参阅图1，一种客车碰撞驾驶员保护结构，该结构包括驾驶室主体结构01、正面碰撞驾驶员保护结构02，左侧碰撞驾驶员保护结构03和右侧碰撞驾驶员保护结构04，其中所述的正面碰撞驾驶员保护结构02后端与客车驾驶室主体结构01通过焊接的方式连接，所述的左侧碰撞驾驶员保护结构03和右侧驾驶员保护结构04分别与驾驶室主体结构01左侧和右侧通过焊接的方式连接。本实施例所设计的客车驾驶员碰撞保护结构及具有该结构的客车驾驶室可适用于全承载客车结构，其中驾驶室主体结构具体尺寸为：长1.48m、宽2.4m、高3.5m。

参阅图2-6，所述的驾驶室主体结构01包括左侧围结构011、右侧围结构012、顶盖结构013和底架结构014，其中所述的左侧围结构011、右侧围结构012的上端和下端分别与顶盖结构013、底架结构014的左、右侧通过焊接的方式连接，各组成部分均由高强度矩形截面薄壁钢管构成，可有效增加驾驶室主体结构的刚度和强度，保证碰撞过程中驾驶室主体结构的侵入量最小，从而有效保证驾驶员的生存空间。所述的左侧围结构011包括左侧围第一立柱0111、左侧围第二立柱0112、左侧围第三立柱0113、左侧围小纵梁0114、左侧围纵梁0115和左侧围斜撑0116；所述的左侧围第三立柱0113、左侧围纵梁0115均采用并行的两根矩形截面薄壁钢管，以增加结构碰撞强度；8根所述的左侧围小纵梁0114的前、后两端分别与左侧围第二立柱0112和左侧围第三立柱0113通过焊接的方式垂直连接；所述的左侧围纵梁0115的前、后两端分别与左侧围第一立柱0111的上端和左侧围第二立柱0112通过焊接的方式垂直连接；所述的左侧围斜撑0116的下端与左侧围第一立柱0111的上端焊接，左侧围斜撑0116的上端与顶盖第一横梁01306的左端焊接；所述的右侧围结构012包括右侧围第一立柱0121、右侧围第二立柱0122、右侧围第三立柱0123、右侧围小纵梁0124、右侧围纵梁0125和右侧围斜撑0126；所述的右侧围第一立柱0121、右侧围第三立柱0123、右侧围纵梁0125均采用并行的两根矩形截面薄壁钢管，已补偿由于驾驶右侧开设车门而导致的结构强度不对称性；8根所述的右侧围小纵梁0124的前、后两端分别与右侧围第二立柱 0122和右侧围第三立柱0123通过焊接的方式垂直连接；所述的右侧围纵梁0125的前端与右侧围第一立柱0121的上端焊接、右侧围纵梁0125的后端与右侧围第二立柱0122通过焊接的方式垂直连接；所述右侧围斜撑0126的上端与顶盖第一横梁01306的右端焊接、右侧围第一立柱0121的下端与右侧围第一立柱0121的上端焊接；所述顶盖结构013由上下两层构成，具体包括顶盖第一弯梁01301、顶盖第二弯梁01302、顶盖第三弯梁01303、顶盖斜撑 01304、顶盖上纵梁01305、顶盖第一横梁01306、顶盖第二横梁01307、顶盖第三横梁01308、顶盖下边梁01309、顶盖下纵梁01310组成，这样设计的有益效果是可以保证在客车发生翻滚时有效增加驾驶室顶部结构的强度，最大限度保证客车驾驶员生存空间，此外，该设计还可以有效减少驾驶室顶部热量的传播，保证驾驶室温度适宜；所述顶盖结构013的上层由顶盖第一弯梁01301、顶盖第二弯梁01302、顶盖第三弯梁01303和位于它们之间的四根顶盖斜撑01304构成，所述顶盖斜撑01304等间距布置在顶盖第一弯梁01301和顶盖第二弯梁 01302之间，且其前、后两端分别与顶盖第一弯梁01301和顶盖第二弯梁01302通过焊接的方式垂直连接，其中所述第一弯梁01301所在平面与车辆横向平面的夹角为60°，所述顶盖第二弯梁01302和顶盖第三弯梁01303通过位于它们之间等间距分布的四根纵向布置的顶盖上纵梁01305通过焊接的方式垂直连接，这种设计的有益效果是可以保证在客车发生翻滚时有效缓和客车驾驶室顶部的冲击，减小客车驾驶员的损伤程度；所述顶盖结构013的下层由顶盖第一横梁01306、顶盖第二横梁01307、顶盖第三横梁01308、顶盖下纵梁01310和顶盖下边梁01309组成，其中所述顶盖第一横梁01306和顶盖第二横梁01307通过对称布置的两根顶盖下边梁01309焊接接连，所述顶盖第二横梁01307与顶盖第三横梁01308由等间距分布的6根顶盖下纵梁01310通过焊接的方式垂直连接；所述顶盖结构013的上层和下层分别通过顶盖第一弯梁01301、顶盖第二弯梁01302、顶盖第三弯梁01303的左、右两端和第一横梁01306、顶盖第二横梁01307、顶盖第三横梁01308的左、右两端通过焊接的方式连接；所述顶盖第三弯梁01303和顶盖第三横梁01308均由并行布置的两根高强度矩形截面薄壁钢管构成，以增加驾驶室结构的抗压性。所述的底架结构014包括底架上纵梁0141、底架下纵梁0142、底架左横梁0143、底架右横梁0144、底架前边梁0145和底架后边梁0146，其中所述的底架上纵梁0141和底架下纵梁0142由四根纵向等间距布置的高强度矩形截面薄壁钢管组成，所述底架左横梁0143和底架右横梁0144分别由横向等间距布置的上下两层高强度矩形截面薄壁钢管组成；所述底架上纵梁0141和底架下纵梁0142的前、后两端通过焊接的方式分别与底架前边梁0145和底架后边梁0146垂直连接；所述底架左横梁0143、底架右横梁0144等间距布置在底架上纵梁0141和底架下纵梁0142之间且其两端与底架上纵梁0141 和底架下纵梁0142通过焊接的方式垂直连接。本实用新型通过保证底架上纵梁0141、底架下纵梁0142的完整性和底架左横梁0143和底架右横梁0144的均匀分布保证了正面碰撞和侧面碰撞载荷传递的流畅性。本实施例中采用截面尺寸高50mm、宽50mm、厚3mm的矩形截面薄壁钢管。

参阅图7—图9，所述的正面碰撞驾驶员保护结构02包括正面碰撞驾驶员保护子结构一 021、正面碰撞驾驶员保护子结构二022、中间防撞梁023和连接立柱024，其中所述的正面碰撞驾驶员保护子结构二022与中间防撞梁023通过连接立柱024连接；所述的正面碰撞驾驶员保护子结构一021包括前第一防撞梁0211、前第一加强梁0212、前第二加强梁0213、前第三加强梁0214、前第一连接梁0215、前第二连接梁0216、前第一吸能盒0217、前第二吸能盒0218、前第三吸能盒0219，其中所述的前第一防撞梁0211与前第一加强梁0212左右两端通过焊接的方式连接，所述的前第一吸能盒0217、前第二吸能盒0218、前第三吸能盒0219等间距布置在前第一防撞梁0211和前第一加强梁0212之间并与第一防撞梁0211和第一加强梁0212通过焊接的方式连接，其中前第二吸能盒0218与前第一加强梁0212垂直连接，前第一吸能盒0217和前第三吸能盒0219与车辆总轴线构成22°夹角且与前第一连接梁0215和前第二连接梁0216同轴布置，这样可以保证碰撞载荷传递的流畅性，同时增加结构的鲁棒性；所述的前第一加强梁0212与前第二加强梁0213、前第三加强梁0214、前第一连接梁0215和前第二连接梁0216构成直角三角形△OAB和△OCD，∠AOB与∠COD均为22°，这样设计的友谊效果是可以保证发生正面碰撞时前第一加强梁具有足够的抗弯刚度，同时可以将碰撞载荷传递到左侧围结构011和右侧围结构012，实现载荷的合理分配；所述的正面碰撞驾驶员保护子结构二022包括前第二防撞梁0221、前第三防撞梁0222、前第四吸能盒 0223、前第五吸能盒0224，其中所述的前第四吸能盒0223的两端分别与前第二防撞梁0221 和底架上纵梁0141通过焊接的方式连接，所述的前第四吸能盒0224的两端分别与前第三防撞梁0222和底架下纵梁0142通过焊接的方式连接。本实施例中，第一加强梁0212、第二加强梁0213和第三加强梁0214采用尺寸为宽50mm、高60mm、厚3mm的高强度矩形截面薄壁钢管，前第一吸能盒0217和前第三吸能盒0219的长度为140mm，前第二吸能盒的长度为203m m，前第四新能盒0223和前第五吸能盒0224的平均长度为244mm。

参阅图10，所述的左侧碰撞驾驶员保护结构03包括左侧第一防撞梁031、左侧第二防撞梁032、左侧第一吸能盒033、左侧第二吸能盒034，其中所述的左侧第一吸能盒033、左侧第二吸能盒034的两端分别与左侧第一防撞梁031、左侧第二防撞梁032和底架左横梁0143 通过焊接的方式连接。本实施例中，左侧第一吸能盒033和左侧第二吸能盒034的长度为均为236mm。

参阅图12，所述的右侧驾驶员保护结构04包括右侧防撞梁041和右侧吸能盒042，其中所述的右侧吸能盒042的两端分别与右侧防撞梁041和底架右横梁0144通过焊接的方式连接。本实施例中，右侧吸能盒042的长度为276mm。

参阅图12和图13，所述的前第一防撞梁0211、前第二防撞梁0221、中间防撞梁023、左侧第一防撞梁031、左侧第二防撞梁032和右侧防撞梁041均由波纹截面薄壁钢管，所述的波纹截面薄壁钢管包括波纹板051、下板052、背板053、隔板054和上板055，其中所述的波纹板051、下板052、背板053、隔板054和上板055通过冲压成型后焊接到一起；所述的波纹板051由4个大角波纹0511、3个小角波纹0512，所述的大角波纹0511的截面为等腰三角形△FGH，顶角∠FGH为120°，边FG与GH相等，所述的小角波纹0512的截面为△ HIJ，顶角∠HIJ为90°，边HI与IJ相等。这样设计的有益效果是通过采用了波形截面的带隔板的薄壁钢管结构，并在设计波纹板时充分考虑了对不同碰撞强度的适应性，采用了两种不同的波纹结构，有效提高了该结构的稳定性和吸能效率，同时，兼顾了结构在碰撞过程中的吸能特性和冲击强度。本实施例中，防撞梁的长度和轴线形状根据具体位置确定，防撞梁采用高强度钢材；防撞梁背板053的厚度为3mm，上板055、隔板054和下板052采用厚度均为2mm钢板，波纹板051采用厚度为2.5mm的钢板。

参阅图8、图9、图10、图11和图14，所述的前第一吸能盒0217、前第二吸能盒0218、前第三吸能盒0219、前第四吸能盒0223、前第五吸能盒0224、左侧第一吸能盒033、左侧第二吸能盒034、右侧吸能盒042均由变截面薄壁钢管组成且其小端和大端分别与相应防撞梁和驾驶室结构通过焊接的方式连接，所述的变截面薄壁钢管整体设计为梯形，其截面为“日字形”中空或者填设其他吸能材料，吸能盒表面设有环形诱导槽061，所述的环形诱导槽061为直径20mm的圆弧，槽深为5mm，为增加吸能效率所述的变截面薄壁钢管06还设有两个“V字形”吸能槽062，所述“V字形”吸能槽062的夹角为60°，该设计的有益效果是在保证结构碰撞稳定行的前提下最大限度吸收碰撞能量，以最大程度减少碰撞能量传入驾驶室，从而保护驾驶员安全。在设计吸能盒时采用了“日字型”截面的薄壁钢管并在中间位置增设两个“V字形”的吸能槽，不仅提高了吸能盒的吸能效率，而且改善了结构稳定性；此外，将吸能盒设计成梯形并在其表面开有环形诱导槽，可以适应不同的碰撞强度、同时实现渐进式吸能，很好地兼顾了吸能盒结构的吸能效率、吸能速率和吸能稳定性。本实施例中，所有吸能盒的大端尺寸为：宽75mm、高44mm、厚2mm，小端尺寸为：宽40mm、高23mm、厚2mm；环形诱导槽061为直径20mm的圆弧，槽深为5mm；“V字形”吸能槽062的夹角为60°。

发明人按照以上设计方法设计了一种可用于12米全承载客车的客车碰撞驾驶员保护结构及具有该结构的驾驶室，并对其进行碰撞仿真分析，分析结果显示本实用新型可以在不增加碰撞中驾驶室侵入量的条件下有效降低碰撞峰值加速度值，从而减小碰撞过程中驾驶员的损伤。

设计图

一种客车驾驶员碰撞保护结构论文和设计

一种客车驾驶员碰撞保护结构论文和设计-任春

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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