北美钢质焊接箱式半挂车 【技术领域】
本发明涉及一种北美钢质焊接箱式半挂车，尤其涉及一种北美钢质焊接箱式半挂车的侧板结构，更具体的说，本专利涉及使用薄壁钢板制造北美厢式半挂车轻质箱体侧板的结构问题。
背景技术
目前北美厢式半挂车的主要结构形式是无大梁铆接形式。
图1为现有技术中具有大梁16’的传统厢式半挂车的侧视图。北美厢式半挂车没有图1中所示的这种大梁。
由于产品制造资源及其技术的发展历史，使得追求轻质箱体降低运营成本成为北美厢式半挂车市场的主旋律。这样的背景下，轻质的无大梁铆接铝质侧板结构和无大梁铆接薄壁钢塑复合侧板结构就成为了当今北美市场的主流产品。而钢材由于板厚、制造工艺、自重等一系列问题，在过去从来没有成为北美厢式半挂车箱体侧板的主流制造材料。
众所周知，北美厢式半挂车外形长度的典型尺寸为53英尺、48英尺和45英尺，宽度为8.53英尺，高度为13.5英尺，具有无大梁、重量轻、体积大的特点，是北美主要的陆路物流运输工具。在本说明书中我们将用北美53英尺厢式半挂车为例进行说明，其它尺寸的车型均包含在内。
随着科技的进步，钢材制造水平的不端提升，目前已有一大批的高强度钢板进入商业化生产，这为我们制造重量轻的钢质箱体提供了物质基础。钢材和铝材相比所具有的价格优势，将会对整个行业和整个社会带来巨大的社会价值。
但是，由于钢材比铝材重，为了不使北美厢式半挂车的总重量增加势必会降低钢材的厚度，这又会导致箱体侧板的承重出现问题。
【发明内容】
鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种北美钢质焊接厢式半挂车，其能够使用薄壁钢板制造强度符合要求的箱体侧板，且可以使北美钢质焊接厢式半挂车箱体的侧板满足强度、刚度和稳定性的要求。
为实现上述目的，本发明提供了一种北美钢质焊接箱式半挂车，包括无大梁全钢焊接结构的箱体、位于所述箱体前部下方的牵引销、位于所述箱体前部下方且位于所述牵引销后方的支腿装置和位于所述箱体后部下方的行走机构，所述箱体包括底架、钢质前墙、钢质顶板、两钢质侧板、钢质后端和铺设在所述底架上的底板，所述底架包括两底侧梁和在所述底侧梁之间平行间隔垂直设置的多个底横梁，所述钢质侧板由多块波纹板拼焊而成，所述波纹板形成沿着所述箱体的上下方向延伸的波峰和波谷，在各所述钢质侧板的前部和后部的波纹板的波谷中，分别固定有自所述钢质顶板延伸至所述底侧梁的加强筋，所述加强筋左右对称设置在两所述钢质侧板中。
根据本发明的技术构思，所述加强筋设置在所述箱体的内侧或者设置在所述箱体的外侧。
根据本发明的技术构思，所述加强筋设置在所述箱体的内侧，且所述加强筋上形成有沿着所述加强筋的纵向排列的多个固货装置槽口。
根据本发明的技术构思，所述北美钢质焊接箱式半挂车为北美53英尺钢质焊接箱式半挂车，且沿着所述箱体纵向的以所述牵引销为中心的52英寸范围内设置有所述加强筋。
根据本发明的技术构思，所述北美钢质焊接箱式半挂车为北美53英尺钢质焊接箱式半挂车，且所述底侧梁的位于所述牵引销和所述支腿装置形成有一变截面段，所述变截面段的截面尺寸沿着从所述支腿装置向所述牵引销的方向逐渐变小，在沿着所述箱体纵向的以所述变截面段为中心的36英寸范围内设置有所述加强筋。根据本发明的技术构思，所述北美钢质焊接箱式半挂车为北美53英尺钢质焊接箱式半挂车，且所述支腿装置包括支腿和支腿板，所述支腿板平行所述底侧梁、位于两所述底侧梁之间的中间位置并固定在多个所述底横梁上，在沿着所述箱体纵向的以所述支腿板为中心的52英寸范围内设置有所述加强筋。
根据本发明的技术构思，所述底侧梁的位于所述牵引销和所述支腿装置形成有一变截面段，所述变截面段的截面尺寸沿着从所述支腿装置向所述牵引销地方形逐渐变小，所述加强筋位于在所述变截面段上方的波纹板中，所述变截面段和所述支腿板在所述箱体的纵向上重叠设置。
根据本发明的技术构思，在各所述底侧梁的外侧分别焊接有位于所述牵引销、所述变截面段的支撑板，所述支撑板与所述加强筋同中心线位于所述加强筋的下方并与所述底侧梁的外轮廓相贴合。
根据本发明的技术构思，所述北美钢质焊接箱式半挂车为北美53英尺钢质焊接箱式半挂车，且所述行走机构能够沿着所述箱体的纵向从最前端可定位地移动定位至最后端，所述行走机构包括悬挂前支座、悬挂中支座和悬挂后支座；在所述行走机构位于所述最前端位置时，在沿着所述箱体纵向的以所述悬挂中支座为中心的108英寸范围内设置5根所述加强筋；在所述行走机构位于所述最后端位置时，在沿着所述箱体纵向的以所述悬挂中支座为中心的94英寸范围内设置有3根所述加强筋。
根据本发明的技术构思，在各所述底侧梁的外侧分别焊接有位于所述牵引销、所述悬挂前支座和所述悬挂后支座处的支撑板，所述支撑板与所述加强筋同中心线位于所述加强筋的下方并与所述底侧梁的外轮廓相贴合。
根据本发明的技术构思，所述加强筋的数量根据所述波纹板的受力情况确定。
根据本发明的技术构思，所述钢质侧板的厚度为5/8英寸至1英寸，所述钢质侧板板材的厚度为0.043英寸。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于，本发明通过实施本发明的北美53英尺钢质无大梁焊接厢式半挂车箱体侧板结构，有效地解决了侧板13F和13R本身刚度不足，稳定性不足，受载后失稳屈曲的问题。运营过程中符合北美技术法规的要求，达到商业运行的目的。
【附图说明】
图1为现有技术中具有大梁的传统厢式半挂车的侧视图。
图2为本发明北美53英尺钢质焊接厢式半挂车的立体图。
图3为本发明北美53英尺钢质焊接厢式半挂车中钢质侧板的俯视示意图。
图4为示出了本发明北美53英尺钢质焊接厢式半挂车的箱体在承载后发生变形的部位。
图5为本发明北美53英尺钢质焊接厢式半挂车的立体图。
图6A为本发明北美53英尺钢质焊接厢式半挂车中侧板的结构图；图6B为本发明北美53英尺钢质焊接厢式半挂车中侧板的截面图示意图；图6C为本发明北美53英尺钢质焊接厢式半挂车中侧板的立体示意图。
图7示出了在箱体承载后侧板容易局部失稳屈曲的关键位置及尺寸。
图8是本发明北美53英尺钢质无大梁焊接厢式半挂车箱体侧板前部危险区域13F的关键位置13FK、13FS和13FL的界定。
图9A和图9B示出了侧板前部危险区域13F的关键位置13FS上的典型加强结构。
图10A和图10B示出了侧板前部危险区域13F的关键位置13FS上的典型加强结构。
图11A和图11B示出了侧板前部危险区域13F的关键位置13FL上的典型加强结构。
图12A和图12B示出了北美53英尺钢质无大梁焊接厢式半挂车箱体侧板后部危险区域13R的关键位置13RF和13RR上的界定。
图13A和图13B示出了侧板后部危险区域13R的关键位置13RF上的典型加强结构。
图14A和图14B示出了侧板后部危险区域13R的关键位置13RR上的典型加强结构。
图15A和图15B示出了底侧梁的截面形状和支撑板的形状。
图16A和图16B示出了本专利的一个优选实施例。
图17A和图17B示出了本发明的另一优选实施例。
图18A和图18B示出了本专利另一优选实施例。
【具体实施方式】
下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明，在本发明中将以相同的附图标记来指代相同或者近似的部件。本说明书中将以用北美53英尺钢质焊接厢式半挂车为例进行说明，本领域的技术人员根据本说明书的记载可以知道其它的车型也包含在本发明的权利要求保护范围之内。
图2为本发明北美53英尺钢质焊接厢式半挂车的立体图。图3为本发明北美53英尺钢质焊接厢式半挂车中钢质侧板的俯视示意图。
如图2和图3所示，本发明的北美53英尺钢质焊接厢式半挂车包括无大梁全钢焊接结构的箱体，箱体由钢质前墙11、钢质顶板12、钢质侧板13、钢质后端14、底架和铺设在所述底架上的底板15组成，没有现有技术中的如图1所示的厢式半挂车传统意义上的大梁16’。
北美53英尺钢质焊接厢式半挂车箱体为无大梁全钢焊接结构，属于箱体承载式结构，在受载的过程中，它的侧板13将会承担负载的作用。
如图3所示，由于存在控制整车自重的要求，侧板13的材料厚度一般采用板厚为0.043英寸(1/32英寸)左右的钢板压制成波纹板，拼焊成为整个侧板且在两块波纹板之间形成焊缝131。
如图3所示，北美53英尺钢质焊接厢式半挂车箱体外宽为8.53英尺(102.375英寸)，内宽一般在100英寸以上，所以单面侧板的厚度约在1英寸以内。箱体侧板高度会在102.362英寸左右，其高度会根据不同的牵引车有少许变化。
在本说明书中，我们以侧板的外形尺寸约为长x高x厚＝620英寸x102.362英寸x1英寸为例来描述北美53英尺钢质焊接厢式半挂车箱体侧板。
如图4所示，侧板13包括前部侧板13F、中部侧板13M和后部侧板13R，单纯使用这样侧板结构的箱体，实际存在加载后箱体前部侧板13F和后部侧板13R剧烈变形，尺寸超出标准要求的局部屈曲状态。这是由于为了降低箱体的整体重量使用了较薄的板材来制作波纹板，导致侧板13本身刚度不足和稳定性不足，使得侧板在受载后出现失稳屈曲的表现，并使得普通意义的钢质无大梁焊接厢式半挂车箱体无法进入实质的商业运营。
参见图5，为了增加侧板的刚度，本发明提供了一种北美钢质焊接箱式半挂车，包括无大梁全钢焊接结构的箱体1、位于所述箱体1前部下方的牵引销18(请同时参见图8)、位于箱体1前部下方且位于牵引销18后方的支腿装置19(请同时参见图8)和位于箱体1后部下方的行走机构22(请同时参见图12A)，箱体1包括底架、钢质前墙11、钢质顶板12、两钢质侧板13、钢质后端14和铺设在底架上的底板15，底架包括两底侧梁16和在底侧梁之间平行间隔垂直设置的多个底横梁21(见图11A)，钢质侧板13由多块波纹板130通过焊缝131拼焊而成(请同时参见图6A)，各波纹板130形成沿着箱体1的上下方向延伸的波峰和波谷。为了能够使用薄壁钢板制造强度符合要求的侧板13，可以在两钢质侧板13的前部和后部的波纹板130的波谷中，分别固定从钢质顶板12延伸至底侧梁16的多个加强筋，所述加强筋的数量和设置位置根据波纹板130的受力情况确定。加强筋20左右对称设置在两钢质侧板13中，换句话说，加强筋20在两钢质侧板13上的设置位置和设置数量相同。
图6A、图6B和图6C示出了本发明北美53英尺钢质无大梁焊接厢式半挂车箱体侧板13的典型结构。如图6A-图6C所示，侧板13包括顶侧梁17和底侧梁16以及固定在顶侧梁17和底侧梁16之间的多块波纹板130。多块波纹板130通过焊缝131以拼焊的方式焊接在一起，各波纹板130的上端焊接于顶侧梁17，各波纹板130的下端焊接于底侧梁18。波纹板130是通过钢板压制成而成的，钢板板材的厚度在0.043英寸左右，单面侧板13的厚度约在1英寸以内。
图7示出了在箱体1承载后侧板13容易局部失稳屈曲的关键位置及尺寸。如图7示出了北美53英尺钢质无大梁焊接厢式半挂车箱体侧板13变形前部危险区域13F的核心尺寸165.35英寸和变形后部危险区域13R的核心尺寸212.6英寸，为了增加侧板13的强度，需要对形后部危险区域13R和变形前部危险区域13F范围内的侧板进行加强，才能在最小自重增加和结构强度、刚度、稳定性增加之间取得一个最佳平衡点。
图8示出了本发明北美53英尺钢质无大梁焊接厢式半挂车箱体侧板13前部危险区域13F的关键位置13FK、13FS和13FL的界定。
如图8所示，关键位置13FK位于车辆前部的牵引销18附近，在以牵引销18为中心的沿着箱体1纵向的52英寸范围内为核心变形区域，需要加强。
关键位置13FS位于车辆底侧梁16的变截面段161处，变截面段161的截面尺寸沿着从支腿装置19向牵引销18的方形逐渐变小，以变截面段161处为中心沿着箱体1纵向36英寸范围内为核心变形区域，需要加强。
请同时参见图8和图11A，支腿装置19包括支腿板191和支撑在支腿板191下方的支腿，支腿板191平行底侧梁16、位于两底侧梁16之间的中间位置并固定在多个底横梁21上。关键位置13FL位于车辆支腿板191的安装位置附件，以支腿板191为中心沿着箱体1纵向的52英寸范围内为核心变形区域，需要加强。当支腿板191尺寸变化时，变形区随着变化。
尽管如图8中所示关键位置13FS和关键位置13FL是连续的，其加强件重叠，如果变截面段161处和车辆支腿板191的距离发生变化，需要在支腿板191的前端另外加强。
图9A和图9B示出了侧板13前部危险区域13F的关键位置13FS上的典型加强结构，其中18L指代牵引销18的中心线。
如图9A和图9B所示，加强筋20是和侧板131等长(沿着箱体高度方向)的一个零件。加强筋20在箱内的安装尺寸最大不超过侧板的内壁，也就是分别设置在两侧板13上的两相对加强筋20之间的宽度等于或大于100英寸以上。加强筋20和侧板13可采用断续焊接或连续焊接的形式连接在一起。加强筋20上面可以同时开各种常用的固货装置槽口22(请同时参见图10B)，起到固货装置的作用。尽管如图9A和图9B所示加强筋20设置在车厢的内侧，但是加强筋20放置在车厢外侧中也具有相同功能。
图10A和图10B示出了侧板13前部危险区域13F的关键位置13FS上的典型加强结构。如图10A和图10B所示，底侧梁16具有变截面段161，变截面段161前部的尺寸DF最大，变截面段161后部的尺寸高度DR最小，DR＞DF。当箱体受载时，在变截面段161处，侧板131有较大屈曲变形，所以在底侧梁16变截面处加加强筋20，并在其最小作用范围36英寸内加2根加强筋。尽管如图10A和图10B所示加强筋20设置在车厢的内侧，但是加强筋20放置在车厢外侧中也具有相同功能。
图11A和图11B示出了侧板13前部危险区域13F的关键位置13FL上的典型加强结构。如图11A和图11B所示，支腿安装板191将支腿的支撑力通过底横梁21传递到底侧梁16和侧板13上。当箱体受载时，位于支腿安装板191前端和后端的波纹板130会有较大屈曲变形，所以在其屈曲变形的最小作用范围52英寸内，加2根加强筋20。如果支腿安装板19的位置和底侧梁16变截面处重叠，可以在重叠位置只加一个加强筋20示。尽管如图11A和图11B所示加强筋20设置在车厢的内侧，但是加强筋20放置在车厢外侧中也具有相同功能。
图12A和图12B示出了北美53英尺钢质无大梁焊接厢式半挂车箱体侧板13后部危险区域13R的关键位置13RF和13RR上的界定。
我们知道，在北美53英尺钢质无大梁焊接厢式半挂车中，根据承载的需要，行走机构22可以沿着箱体的纵向从最前端可定位地移动定位至最后端。行走机构22包括悬挂系统的前支座221、中支座222和后支座223。
关键位置13RF是当车辆行走机构22位于所能够移动的最前端位置时，以车辆行走机构悬挂前支座221、中支座222和后支座223处为中心的52英寸范围的核心变形区域，需要加强。后部危险区域13RF的最小作用范围为108英寸，如图12A所示。
关键位置13RR是当车辆行走机构22位于所能够移动的最后端位置时，以车辆行走机构悬挂前支座221、中支座222和后支座223处为中心的52英寸范围的核心变形区域，需要加强。后部危险区域13RR的最小作用范围为94英寸，如图12B所示。
请再参见图7，北美53英尺钢质无大梁焊接厢式半挂车箱体侧板13后部危险区域13R的最小作用范围从车厢后端测量为218英寸(从侧板尾端测量为212.6英寸)。
如果，加强筋20在13RF的最后位置和在13RR的最前位置重叠，可以在重叠位置只加一个加强筋20。
图13A和图13B示出了侧板13后部危险区域13R的关键位置13RF上的典型加强结构。
在此位置，车辆行走机构悬挂的前支座221、中支座222和后支座223将行走机构22提供的支撑力，通过底横梁21传递到底侧梁16和侧板131上。当箱体1受载时，在行走机构22的悬挂的前支座221、中支座222和后支座223处，波纹板130有较大屈曲变形，所以在其屈曲变形的最小作用范围108英寸内，加5根加强筋20。其中在行走机构悬挂前支座221、中支座222和后支座223处的中心(即中支座222的中心线222L)范围内需要加3个加强筋20，其余2根加在两支座中心距离的一半附近。加强筋20可以设置在箱体内侧，也可以设置在箱体的外侧。
图14A和图14B示出了侧板13后部危险区域13R的关键位置13RR上的典型加强结构。
在此位置，车辆行走机构悬挂前支座221、中支座222和后支座223将行走机构22提供的支撑力，通过底横梁21传递到底侧梁16和侧板13上。当箱体受载时，在行走机构悬挂前支座221、中支座222和后支座223处，侧板131有较大屈曲变形，所以在其屈曲变形的最小作用范围94英寸内，加3根加强筋20在行走机构悬挂前支座221、中支座222和后支座223处的中心范围内。加强筋20可以设置在箱体内侧，也可以设置在箱体的外侧。
图15A和图15B示出了底侧梁16的截面形状和支撑板23的形状。由于底侧梁16的形状特点，使得箱体1在受载时，底侧梁16有张开的运动趋势，这种趋势对于侧板13的屈曲变形有增强的作用。
针对这种现象，在底侧梁16的关键位置上配合加强筋20增加支撑板23。支撑板23和底侧梁16通过焊接结合成为整体，起到阻止在受载时底侧梁16在关键位置张开的趋势。支撑板23中心和关键位置上箱体内的加强筋20的中心重合，且支撑板23与底侧梁16的外轮廓相贴合。
根据本发明的优选实施例，可以在本发明中使用4对支撑板23，其中第一对可以设置在牵引销18处，第二对可以设置在在底侧梁16变截面段161处，第三对可以设置在行走机构22的前支座221处，第四对可以设置在行走机构22的后支座223处。
图16A和图16B示出了本专利的一个优选实施例。如图16A和图16B所示，侧板13前部危险区域13F的关键位置13FS上的加强结构包括4个加强筋，4个加强筋20连续在以牵引销中心线18L中心的4个波中使用，加强筋20可以设置在车厢内侧，也可以放置在车厢外侧，具有相同的功能。
图17A和图17B示出了本发明的另一优选实施例。如图17A和图17B所示，侧板13后部危险区域13R的关键位置13RF上的典型加强结构包括3个加强筋20，分别设置在车辆行走机构22的悬挂前支座221、中支座222和后支座223的位置上，受载时仍能满足法规和使用要求。加强筋20放置在车厢外侧也具有相同功能。
图18A和图18B示出了本专利另一优选实施例。如图18A和图18B所示，侧板13后部危险区域13R的关键位置13RR上的典型加强结构包括两个加强筋20。对于轮组经常在后部13R位置的车辆，可以在图示位置增加2个加强筋20，受载时仍能满足法规和使用要求。加强筋20放置在车厢外侧也具有相同功能。
以上所述的仅为本发明的较佳可行实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的专利保护范围。