УНИВЕРСАЛЬНАЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ПЕРЕНАЛАЖИВАЕМАЯ РАМА-ПЛАТФОРМА ДЛЯ МОНТАЖА И ДОВОДКИ СИЛОВЫХ АГРЕГАТОВ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2003 года по МПК G01M15/00 B62D21/00 

Изобретение относится к испытательному оборудованию и предназначено для проведения исследований и доводки конструкций транспортных средств по шуму и виброкомфорту.

Решение проблемы уменьшения акустического загрязнения окружающей среды и улучшения акустического комфорта в кабине (салоне) наземных колесных транспортных средств - важная актуальная задача разработчиков и исследователей транспортной техники, требующая больших материальных, временных и интеллектуальных затрат. Наиболее мобильными и продуктивными процессами исследований и доводки транспортных средств по шуму и виброкомфорту являются экспериментальные исследования, проводимые в стендовых условиях, с привлечением многообразной техники имитации скоростных и нагрузочных режимов, идентичных дорожным (полевым) условиям испытаний (например, динамических стендов с беговыми барабанами), стационарной измерительной и анализирующей аппаратуры. Постоянные, не зависящие от погоды и состояния дорожного покрытия условия испытаний, удобство съема и анализа измерительной информации способствуют все более широкому распространению стендовых исследований виброакустических процессов, протекающих в наземных колесных транспортных средствах. Ввиду того, что основным виброшумоактивным источником транспортного средства является его энергетическая установка - двигатель с трансмиссионными агрегатами (далее - силовой агрегат), то весьма важно проводить исследования и доводку силового агрегата на стенде при имитации различных скоростных и нагрузочных режимов (изменяя обороты двигателя, угол открытия дроссельной заслонки и т. п.) при его незакапотированном (незакапсулированном, незаэкранированном) состоянии, как это имеет место, например, в серийном автомобиле, силовой агрегат которого от внешней среды закрыт штатными панелями моторного отсека кузова. В этом случае, в процессе исследований исключается искажение звукового поля источников излучения (корпуса двигателя, свободного среза воздухозаборного патрубка воздухоочистителя, крыльчатки вентилятора системы охлаждения и т.п.), как это имеет место в обычном закапотированном транспортном средстве, когда в замкнутом пространстве моторного отсека формируется диффузное звуковое поле с многократными отражениями звуковых волн от панелей капотирования моторного отсека (капота, брызговиков колес, щитка передка, нижнего брызговика двигателя и т.п.).

С другой стороны, в практике исследований и доводки конструкций агрегатов и систем силового агрегата по виброакустике, часто возникают задачи преднамеренного исключения шумового излучения того или иного агрегата, системы или отдельной поверхности излучения звука из процесса исследований (например, оценка доли излучения вносимой преднамеренно закапсулированной зоной излучения звука, уменьшение шумового фона в зонах измерений при исследовании излучения от других поверхностей корпуса или агрегатов и т.д. и т. п. ). Такая задача относительно легко решается на транспортном средстве, не содержащем панелей моторного отсека, пола кузова и т.п., силовой агрегат которого полностью открыт для проведения акустических исследований. Однако преобразование серийного транспортного средства, например легкового автомобиля, в специальное транспортное средство без кузовных панелей, но с тем же силовым агрегатом - задача непростая, так как необходимо с одной стороны обеспечить требуемые прочностные и жесткостные характеристики оставшейся ослабленной несущей силовой агрегат части кузова, а с другой - исключить повышенную шумовиброактивность несущих элементов "оставшегося" каркаса, так как в этом случае существенно снижаются его жесткостные характеристики при неизменных, подводимых от агрегатов силовых нагрузках, передаваемых твердым путем через опорные связи подвесок силового агрегата, элементов подвески автомобиля и т.п.

Другим важным недостатком преобразованного (доработанного) серийного транспортного средства является возможность использования его только практически при исследовательских работах с конкретной моделью транспортного средства, конкретной компоновочной схемой силового агрегата, с весьма ограниченными возможностями монтажа других силовых агрегатов с отличными весо-габаритными размерами. Это вынуждает исследователей и доводчиков применять трудоемкую работу по изготовлению многочисленных несущих каркасов, расходовать большое число штатных транспортных средств и т.д.

В связи с вышеизложенным, актуальна постановка задачи применения универсальной несущей рамы-платформы, позволяющей производить многократную установку на нее (раму) различных силовых агрегатов, различной компоновки, с последующим проведением разнообразных исследовательских и доводочных работ по виброакустике транспортных средств, используя одну и ту же установочную базу, в виде одного и того же транспортного средства, отличающегося только исследуемым силовым агрегатом.

Из патента ФРГ 4330014, кл. B 62 D 23/00, 1995 г., известно транспортное средство - автомобиль, отличительной особенностью которого обладает кузов, образованный несущей структурой из профилей с оперением. Рамная структура состоит из видимых относительно кузова профилей и балок, которые выполнены цельными и которые по меньшей мере своими передними поверхностями свободно располагаются относительно внешней облицовки кузова.

Из патента Франции 2714012, кл. B 62 D 21/02, 1995 г., известен автомобиль с отличительными особенностями передней части, заключающимися в том, что основные лонжероны выполнены прямолинейными, пропущенными под кабиной, и поддерживают передними концами боковые присоединительные элементы двигателя, а также внутренние шарниры каждого рычага.

Из патента Франции 2712555, кл. B 62 D 21/02, 1995 г., известна автомобильная рама, содержащая балочную опору и отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена, по меньшей мере, одним продольным элементом, связанным с балкой и расположенным параллельно с ней. Кроме того, предусмотрены концевые части элементов, расположенные за пределами концов центральной балки спереди и сзади рамы за счет деформации, обеспечивающие гашение энергии удара при аварийном столкновении.

В описанных транспортных средствах достаточно проблематичной является возможность использования их несущего каркаса при исследовательских работах, поскольку практические возможности проведения исследований ограничены только одной конкретной моделью транспортного средства, конкретной компоновочной схемой двигателя, возможностями установки других силовых агрегатов с весьма ограниченными весо-габаритными размерами соответствующего силового агрегата от базового серийного. В то же время, для широкомасштабных виброакустических исследований разработчикам вынужденно приходится применять трудоемкую работу по изготовлению многочисленных несущих каркасов, расходовать под переделку большое число серийных транспортных средств.

В качестве прототипа принята несущая рама-платформа колесного транспортного средства по заявке ф. "Порше АГ", ФРГ DE 4316095 A1, кл. B 62 D 25/20, 1994 г., используемая для монтажа на ней силового агрегата, узлов ходовой части кузова, органов управления и прочих необходимых элементов агрегатов и систем транспортного средства. Рама-платформа представляет собой пространственную каркасную конструкцию, штампованную и сварную из стального листа, интегрированную фасонными деталями из легких сплавов, в которой решается проблема повышения жесткости на кручение со снижением генерирования шума при движении транспортного средства. С этой целью, участки полого профиля рамы имеют специальные замыкающие закрывающие пластины, примыкающие горизонтальными фланцами к верхней и нижней сторонам фасонных деталей и соединяющиеся с ними посредством клея, сварки, пайки, болтового соединения и т.п.

Прототипу свойственны аналогичные проблемы, суть которых приведена выше в описании предшествующего уровня техники. В частности, это ограниченные возможности функциональных особенностей конструктивного исполнения несущего каркаса при проведении широкомасштабных разносторонних исследовательских работ по шуму и виброкомфорту транспортных средств и необходимость привлечения для этого дополнительных материальных ресурсов, повышение трудоемкости и времени проведения исследовательских работ.

Решение технической задачи предполагает в значительной степени сократить стоимость, трудоемкость и время проведения экспериментальных исследований.

Сущность изобретения заключается в том, что в известной универсальной несущей раме-платформе транспортного средства, содержащей пространственную каркасную трубчатую конструкцию, на которой смонтирован силовой агрегат системы и узлы ходовой части, составленную в виде неразъемно соединенных полых трубчатых продольных лонжеронов, полых трубчатых поперечных лонжеронов и полых трубчатых вертикальных стоек, а также средства для монтажа отдельных штатных или оригинальных деталей, узлов, систем и агрегатов. В частности, имеются в виду приварные металлические кронштейны и опорные присоединительные связи для установки серийных и оригинальных деталей агрегатов ходовой части (подвески, трансмиссии, колес, рулевого управления), систем двигателя, подвески силового агрегата, электрооборудования, педальных механизмов, сидений, рычагов переключения передач, топливопроводов и топливного бака, элементов тормозной системы, контрольно-измерительных приборов (спидометра, тахометра, указателей уровня топлива, температуры масла и охлаждающей жидкости и т.п.).

Полости трубчатой каркасной конструкции или по крайней мере часть полостей трубчатой каркасной конструкции заполнены виброшумодемпфирующим веществом, при этом монтажные элементы (соответствующие установочные отверстия в каркасе, демпфирующие элементы, штанги, реактивные тяги, сайлентблоки и пр.) для силового агрегата узлов ходовой части транспортного средства выполнены и размещены на раме-платформе как в ее передней, средней, так и в задней частях, с возможностью установки силового агрегата как вдоль, так и поперек относительно продольной оси рамы-платформы.

В другом варианте конструктивного исполнения каркасная конструкция предлагаемой рамы-платформы снабжена съемно-закрепленным на ней специальным подрамником, на котором устанавливается силовой агрегат, выполненным из полых трубчатых профилей, по меньшей мере часть полостей которых заполнена виброшумодемпфирующим веществом, при этом монтажные присоединительные элементы подрамника выполнены на раме-платформе с возможностью жесткого или виброизолированного его крепления вдоль продольной оси рамы-платформы, в заданном допустимом диапазоне геометрических весо-габаритных параметров и ограничений, вписывающихся в размеры каркасной конструкции.

Монтажные элементы каркасной конструкции и подрамника выполнены с возможностью крепления на них заданного весо-габаритного модельного ряда нескольких исследуемых силовых агрегатов, предназначенных для установки на конкретное транспортное средство. Это позволяет на одной базовой конструкции рамы-платформы (соответствующей базовой конструкции определенной модели транспортного средства) проводить экспериментальные исследования различных силовых агрегатов.

В качестве виброшумодемпфирующего материала, заполняющего полости полых профилей, может быть использовано сыпучее вещество, диссипирующее вибрационную энергию в тепловую в процессе сухого трения частиц, такое, как песок, металлическая дробь, либо может быть использовано монолитное вещество с высоким коэффициентом демпфирования, такое, как бетон, интегральная пенополиуретановая пена, мастика на основе битумных, полимерных материалов или другие, аналогичные по своим физико-механическим характеристикам виброшумодемпфирующие материалы.

Сущность изобретения поясняется на чертежах, где:
- на фиг.1 показан общий вид подготовленной для исследований и оснащенной необходимым оборудованием рамы-платформы транспортного средства;
- на фиг.2 и 3 показана каркасная конструкция рамы-платформы;
- на фиг.4 и 5 показана рама-платформа, на которой скомпонована версия переднеприводного транспортного средства с поперечным расположением силового агрегата;
- на фиг.6 и 7 показана рама-платформа, на которой скомпонована версия транспортного средства с продольным расположением силового агрегата классической компоновки;
- на фиг. 8 показан возможный вариант крепления подрамника к несущей каркасной конструкции;
- на фиг.9 показано крепление силового агрегата на подрамнике;
- на фиг.10 показан фрагмент крепления передней опоры силового агрегата к подрамнику;
- на фиг. 11 показано сечение подрамника в зоне присоединительных крепежных отверстий;
- на фиг.12 показан фрагмент крепления задней опоры силового агрегата к подрамнику;
- на фиг. 13 показан подрамник с поперечно расположенным силовым агрегатом относительно продольной оси рамы-платформы, закрепленный в передней части каркасной конструкции;
- на фиг. 14 и 15 показаны элементы крепления силового агрегата к подрамнику;
- на фиг.16 показана установленное в акустической полубезэховой камере на стенде с беговыми барабанами транспортное средство, выполненное на базе несущей рамы-платформы.

Универсальная исследовательская переналаживаемая рама-платформа для монтажа и доводки силовых агрегатов транспортных средств содержит пространственную каркасную трубчатую конструкцию 1, на которой смонтирован силовой агрегат 2, системы и узлы ходовой части, составленную в виде неразъемно соединенных полых продольных лонжеронов 3, полых поперечных лонжеронов 4 и полых вертикальных стоек 5, а также средства для монтажа отдельных штатных или оригинальных деталей, узлов, систем и агрегатов исследуемого транспортного средства. В частности, имеются в виду приварные металлические кронштейны 6 и опорные связи 7 для установки серийных и оригинальных деталей агрегатов ходовой части (подвески, трансмиссии, колес, рулевого управления), систем двигателя, подвески силового агрегата, электрооборудования, педальных механизмов, сидений, рычагов переключения передач, топливопроводов и топливного бака, элементов тормозной системы, контрольно-измерительных приборов - спидометра, тахометра, указателей уровня топлива, температуры масла и охлаждающей жидкости и т.п.

Полости трубчатой каркасной конструкции 1 или по крайней мере часть полостей каркасной конструкции заполнены виброшумодемпфирующим веществом 8, при этом монтажные присоединительные элементы (соответствующие отверстия в каркасе, демпфирующие элементы, штанги, реактивные тяги, сайлентблоки и пр.) для силового агрегата 2 выполнены и размещены на раме-платформе как в ее передней, средней, так и в задней частях, с возможностью установки силового агрегата 2 как вдоль, так и поперек продольной оси "Х-Х" рамы-платформы.

В другом варианте конструктивного исполнения каркасная конструкция 1 предлагаемой рамы-платформы снабжена съемно закрепленным на ней специальным подрамником 9, на котором установлен силовой агрегат 2, выполненным из полых трубчатых профилей 10, по меньшей мере часть полостей которых заполнена виброшумодемпфирующим веществом, при этом монтажные присоединительные элементы подрамника выполнены на раме-платформе с возможностью жесткого его крепления вдоль продольной оси рамы-платформы в диапазоне геометрических параметров, вписывающихся в размеры каркасной конструкции.

Монтажные элементы каркасной конструкции и подрамника выполнены с возможностью крепления на них модельного ряда исследуемых силовых агрегатов. Это позволяет на одной базовой конструкции рамы-платформы (соответствующей базовой конструкции определенной категории транспортного средства) проводить экспериментальные исследования с различными силовыми агрегатами.

В качестве вибродемпфирующего материала 8, заполняющего полости полых профилей каркасной конструкции 1 или подрамника 9, может быть использовано сыпучее вещество, такое, как песок, металлическая дробь, либо может быть использовано монолитное вещество, такое, как бетон, интегральная пенополиуретановая пена, мастика на основе битумных полимерных материалов с высоким коэффициентом демпфирования или другие, аналогичные по своим физико-механическим характеристикам материалы.

На универсальную несущую раму-платформу монтируются все необходимые агрегаты и системы, обеспечивающие безопасную эксплуатацию колесного исследовательского транспортного средства, включая как штатные серийные и оригинальные детали и узлы, так и исследуемый опытный объект испытаний. В качестве исследуемого объекта испытаний могут выступать отдельные опытные корпусные детали и узлы двигателя или трансмиссии, система впуска (воздухоочиститель, ресивер, резонаторы, воздуховоды), система выпуска отработавших газов (глушители, нейтрализаторы, компенсаторы колебаний, соединительные трубопроводы), опытные агрегаты двигателя (кривошипно-шатунный, газораспределительный), опытные агрегаты трансмиссии (коробка передач, раздаточная коробка, ведущие мосты в виде опытных корпусных деталей или опытных зубчатых зацеплений) и т.д. и т.п.

Изобретение относится к испытательному оборудованию и предназначено для проведения исследований и доводки конструкций транспортных средств по шуму и виброкомфорту. Устройство содержит несущую пространственную каркасную конструкцию, на которой смонтирован силовой агрегат, составленную в виде неразъемно соединенных полых продольных лонжеронов, полых поперечных лонжеронов и полых вертикальных стоек, а также средства для монтажа, виброизоляции и крепления отдельных штатных или оригинальных деталей, узлов, систем и агрегатов. Отличительной особенностью первого варианта конструктивного исполнения является то, что полости трубчатой каркасной конструкции заполнены виброшумодемпфирующим веществом, при этом монтажные присоединительные элементы для силового агрегата выполнены на раме-платформе как в ее передней, так и в средней и задней частях, с возможностью установки силового агрегата как вдоль, так и поперек продольной оси рамы-платформы. В другом варианте конструктивного исполнения каркасная несущая конструкция снабжена съемно закрепленным на ней специальным подрамником, на котором непосредственно монтируется силовой агрегат, выполненным из полых профилей, трубчатые полости которых также заполнены виброшумодемпфирующим веществом, при этом монтажные присоединительные элементы подрамника выполнены с возможностью его жесткого или виброизолированного крепления вдоль продольной оси рамы-платформы, в допустимом диапазоне геометрических габаритных параметров и ограничений, вписывающихся в размеры каркасной конструкции. Оба варианта конструктивного исполнения универсальной несущей рамы-платформы могут быть использованы, в частности, на крупных автомобильных заводах, научно-исследовательских и проектных организациях при проектировании, доводке конструкций и постановке на производство новых модельных рядов автомобилей. Технический результат заключается в повышении объективности и информативности исследований, сокращении стоимости, трудоемкости и времени проведения экспериментов. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Универсальная исследовательская переналаживаемая рама-платформа для монтажа и доводки силовых агрегатов транспортных средств, содержащая пространственную каркасную трубчатую конструкцию, на которой смонтирован силовой агрегат, системы и узлы ходовой части, составленную в виде неразъемно соединенных полых продольных лонжеронов, полых поперечных лонжеронов и полых вертикальных стоек, а также средства для монтажа отдельных штатных или оригинальных деталей, узлов, систем и агрегатов, отличающаяся тем, что замкнутые полости каркасной трубчатой конструкции заполнены виброшумодемпфирующим веществом, при этом монтажные присоединительные элементы для установки силового агрегата выполнены на раме-платформе как в ее передней, так и в средней и задней частях, с возможностью установки силового агрегата как вдоль, так и поперек продольной оси рамы-платформы. 2. Универсальная исследовательская переналаживаемая рама-платформа для монтажа и доводки силовых агрегатов транспортных средств, содержащая пространственную каркасную трубчатую конструкцию, на которой смонтирован силовой агрегат, системы и узлы ходовой части, составленную в виде неразъемно соединенных полых продольных лонжеронов, полых поперечных лонжеронов и полых вертикальных стоек, а также средства для монтажа отдельных штатных или оригинальных деталей, узлов, систем и агрегатов, отличающаяся тем, что каркасная трубчатая конструкция снабжена съемно закрепленным на ней несущим подрамником, на котором установлен силовой агрегат, выполненным из полых трубчатых профилей, полости которых заполнены виброшумодемпфирующим веществом, при этом монтажные присоединительные элементы подрамника к раме-платформе выполнены с возможностью жесткого или виброизолированного его крепления вдоль продольной оси рамы-платформы, в диапазоне допустимых геометрических весогабаритных параметров, вписывающихся в размеры каркасной конструкции. 3. Универсальная исследовательская переналаживаемая рама-платформа по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что монтажные присоединительные элементы каркасной конструкции и подрамника выполнены с возможностью крепления на них заданного весогабаритного модельного ряда исследуемых силовых агрегатов. 4. Универсальная исследовательская переналаживаемая рама-платформа по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что в качестве виброшумодемпфирующего материала, заполняющего полости полых трубчатых профилей, использовано сыпучее вещество типа песка, металлической дроби. 5. Универсальная исследовательская переналаживаемая рама-платформа по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что в качестве виброшумодемпфирующего материала, заполняющего полости полых трубчатых профилей, использовано монолитное вещество с высоким коэффициентом демпфирования типа бетона, интегральной пенополиуретановой пены, мастики на основе битумных полимерных материалов.