НЕСУЩИЙ ПРОФИЛЬ РАМЫ ХОДОВОЙ ЧАСТИ
RUNNING GEAR FRAME BEARING SECTION

Изобретение касается несущего профиля рамы ходовой части, в частности автомобиля промышленного назначения, с признаками ограничительной части пункта 1.
В автобусных транспортных средствах современной конструкции, будь то автобус, использующийся в качестве городского, междугородный автобус или туристический автобус, в области, по меньшей мере, одного заднего моста расположен двигатель и соответствующая трансмиссия. Преимущественно позади заднего моста автобуса находится дополнительно охлаждающий агрегат, служащий для охлаждения приводного двигателя. Система охлаждения воздуха и кондиционирования для салона автобуса во многих транспортных средствах уровня техники находится также, по меньшей мере, над одним задним мостом автобуса. Расположение вышеназванных важных для эксплуатации агрегатов автобуса в задней области транспортного средства, а также служащее для перевозки груза багажное отделение между передним мостом и, по меньшей мере, одним задним мостом требует максимального сокращения порожнего веса автобуса.
Из DE 102005015423 A1 известна концевая (замыкающая) поперечина для автомобиля промышленного назначения с рамой, снабженной двумя лонжеронами. При этом концевая поперечина представляет собой цельную выполненную по существу U-образно профильную часть с центральной перемычкой и примыкающие с двух сторон к продольным кромкам центральной перемычки фланцевые планки. На концевой поперечине с торцевой стороны находятся крепежные ушки, при этом верхнее и нижнее крепежные ушки соответственно отходят от двух фланцевых планок, а с двух сторон, соответственно проходит, по меньшей мере, приблизительно в поперечном направлении к верхним и нижним крепежным ушкам вертикальное крепежное ушко - от центральной перемычки U-образного профиля. На крепежных ушках предусмотрены отверстия, из которых отверстия, находящиеся в верхних и нижних крепежных ушках, расположены соответственно в верхней и нижней плоскости крепления. Расположенные с двух сторон центральной перемычки вертикальные крепежные ушки проходят по существу по всей высоте центральной перемычки и снабжены двумя отверстиями. Эти отверстия соответственно расположены в верхней и нижней плоскости крепления на верхнем и нижнем крепежном ушке.
Поэтому задачей изобретения является создание ходовой части автобуса, имеющей как можно более низкий собственный вес, с целью обеспечения возможности оптимального использования полезной нагрузки транспортного средства с учетом допустимого общего веса.
Эта задача решается в соответствии с изобретением с помощью признаков пункта 1 формулы изобретения.
Предлагаемая изобретением рама ходовой части включает в себя, по меньшей мере, один несущий профиль. Несущий профиль может представлять собой поперечину или лонжерон, при этом несколько поперечин и/или лонжеронов соединены друг с другом в продольном направлении или поперек друг другу. Изобретением также предусматривается соединение одной или нескольких поперечин под прямым углом с одним или несколькими лонжеронами. Поперечина и/или лонжерон имеют проходящую горизонтально или вертикально стенку и перпендикулярно стенке, по меньшей мере, одну полку. Стенка и, по меньшей мере, одна полка соединены друг с другом с геометрическим или силовым замыканием или замыканием материала. Лонжероны и/или поперечины могут также соединяться друг с другом таким образом, чтобы стенки двух несущих профилей плоско прилегали друг к другу. Возможно также плоское соединение полки одного несущего профиля с полкой другого несущего профиля или соединение полки одного несущего профиля со стенкой другого несущего профиля. Если смотреть в продольном направлении, несущий профиль на двух противоположных концах имеет по одной области стыка. С помощью области стыка несущий профиль может быть прикреплен под прямым углом к другому несущему профилю. Но возможно также примыкание одного несущего профиля своей областью стыка в осевом направлении к области стыка другого несущего профиля и образование, таким образом, соединения между двумя несущими профилями. Альтернативно возможно также соединение друг с другом двух параллельных стенок лонжерона и/или поперечины через полки и образование полого несущего профиля. Для соединения двух примыкающих друг к другу несущих профилей могут быть предусмотрены соединительные колодки. Ниже будет идти речь о прямоугольном расположении поперечины на лонжероне. При этом поперечина через свою область стыка жестко соединена со стенкой лонжерона. В общем, несущие профили могут представлять собой несущие и ненесущие детали, такие как, например, поперечины, лонжероны, шпангоуты и аналогичные используемые в автомобилестроении детали. Передача усилия в область стыка между соединяемыми друг с другом несущими профилями происходит через изогнутые и/или скрещивающиеся структурные линии. Эти структурные линии образуют так называемые траектории растяжения и сжатия. С их помощью происходит распределение усилий по стыкующимся друг с другом профилям с минимальной затратой материала. Изогнутые траектории растяжения и сжатия имеют свою исходную точку в соответствующей области стыка несущего профиля, на которую должны передаваться усилия. Благодаря этому получаются близкие к естественным траектории растяжения и сжатия, которые создают возможность оптимального использования материала внутри несущего профиля и равномерного распределения напряжений. Траектории растяжения и сжатия представляют собой воображаемые линии, которые проходят в плоскости стенки или полки и которые отражают ход силового потока, когда два несущих профиля соединены друг с другом. В соответствии с изобретением траектории растяжения и сжатия имеют форму параболы. В одном несущем профиле может проходить сколь угодно много траекторий растяжения и сжатия. Траектории растяжения и сжатия могут соответственно иметь общее начало или же различные начала. Каждая траектория растяжения и/или сжатия может иметь, по меньшей мере, одну точку пересечения с другой траекторией растяжения и сжатия. В области точки пересечения траектории растяжения с траекторией сжатия в плоскости стенки выполняется, по меньшей мере, один проем. По меньшей мере, один проем ограничивается в плоскости стенки, по меньшей мере, с каждой из двух сторон одной траекторией растяжения или сжатия. Точки пересечения траекторий растяжения и/или сжатия могут находиться в плоскости стенки или же располагаться вне стенки несущего профиля. Проемы выполнены в области точки пересечения каждой из одной траекторий растяжения и/или сжатия в виде параболических просечек, и благодаря этому естественным образом осуществляют изменение направления усилия. Благодаря использованию параболических просечек в области точки пересечения траекторий растяжения и/или сжатия уровень напряжений в области плоскости несущего профиля может быть значительно снижен и, таким образом, достигнута повышенная усталостная прочность несущего профиля. В соответствии с изобретением возможно достижение значительного снижения веса несущего профиля, дополнительно возможно уменьшение срезающего воздействия в проемах несущих профилей.
В одном другом варианте осуществления изобретения траектории растяжения и/или сжатия имеют форму логарифмических спиральных линий. Для уменьшения веса конструкции проемы, выполненные в несущих профилях, могут также иметь эллиптическую форму или формы, близкие к другим изогнутым геометрическим формам (например, кругам). Усилия, действующие в области стыка между двумя несущими профилями, преобразуются на изогнутых линиях в идеальном случае в центростремительно действующие усилия.
Поэтому в еще одном варианте осуществления изобретения существует возможность прохождения траекторий растяжения и/или сжатия по эллипсам или параболам.
В одном из дополнительных вариантов осуществления изобретения предусмотрено, что ход траекторий растяжения и/или сжатия является симметричным или асимметричным. При симметричном ходе траекторий растяжения и/или сжатия точки пересечения траекторий растяжения и/или сжатия лежат на одной воображаемой прямой. Однако далее речь пойдет об асимметричном ходе, при котором точки пересечения траекторий растяжения и сжатия лежат на кривой. При этом изгиб этой кривой направлен навстречу передаваемому усилию. При действии изгибающих моментов на несущие профили точки пересечения траекторий растяжения и/или сжатия располагаются так, что образуются соответственно проходящие во встречном направлении кривые.
В одном другом варианте осуществления изобретения проемы имеют острые углы. При этом эти углы могут принимать любое значение, меньшее 90°. Сильные пики напряжения, например, в углах <90°, в материале несущего профиля успешно предотвращаются параболическими переходами, благодаря чему значительно повышается усталостная прочность несущего профиля.
Другие предпочтительные варианты осуществления и целесообразные усовершенствованные варианты предлагаемого изобретением несущего профиля находятся в приведенном ниже описании примеров с помощью чертежей.
При этом показано:
Фиг.1 - система, состоящая из нескольких предлагаемых изобретением поперечин с двумя параллельными лонжеронами,
Фиг.2 - предлагаемые изобретением несущие профили, в соответствии с фиг.1, с нанесенными траекториями растяжения и сжатия,
Фиг.3 - вид в перспективе двух параллельных друг другу лонжеронов с предлагаемыми изобретением поперечинами,
Фиг.4 - упрощенный вид области точки пересечения траекторий растяжения и сжатия, и
Фиг.5 - сравнительное изображение срезающего действия на основании параболической просечки и круглой просечки.
На фиг.1 показан вид спереди нескольких несущих профилей 1, при этом области 3 стыка трех поперечин 2 расположены на внутренних поверхностях 4 или, соответственно, наружных поверхностях 5 стенки 6 лонжерона 7 рамы. При этом несущие профили имеют стенки 6, которые под прямым углом соединены с полками 8. На фиг.1 поперечины 2 соединены с лонжеронами 7 приблизительно под прямым углом. На фиг.1 представлен пример конструкции несущего профиля автобуса, при этом слева и справа вне наружных поверхностей 5 лонжеронов 7 расположены поперечины 2, к которым снаружи присоединена боковая стенка (не показана) автобуса. В плоскости 9 несущего профиля 1 проходят траектории 10 растяжения и траектории 11 сжатия. Траектории 10 растяжения и траектории 11 сжатия имеют соответственно одну общую исходную точку 12; 13. Траектории 10; 11 растяжения или, соответственно, сжатия могут также иметь различные исходные точки 12; 13. Исходные точки 12; 13 расположены в области 3 стыка несущего профиля 1. Траектории 10 растяжения и траектории 11 сжатия проходят изогнуто, при этом на поперечинах 21 пересекается каждая из траекторий 10 растяжения с соответственно тремя траекториями 11 сжатия в точках 14 пересечения, каждая из траекторий 11 сжатия пересекается с соответственно тремя траекториями 10 растяжения в точках 14 пересечения. Между траекториями 10 растяжения и траекториями 11 сжатия в несущем профиле 1 предусмотрены проемы 15. Отрезки 16 траекторий 10 растяжения и траекторий 11 сжатия в области 17 точек 14 пересечения имеют соответственно форму параболической просечки 18. Траектории 10 растяжения и траектории 11 сжатия отражают на фиг.1 форму силового потока между отдельными несущими профилями 1.
На фиг.2 показана сравнимая с фиг.1 система, состоящая из нескольких несущих профилей 1, при этом на фиг.2 изображены три поперечины 2, а также два параллельных друг другу лонжерона 7. В плоскостях 9 поперечин 2 изображены траектории 10 растяжения и траектории 11 сжатия. Траектории 10 растяжения и траектории 11 сжатия проходят на фиг.2 асимметрично друг другу, что заметно по расположению точек 14 пересечения на изогнутой линии 19. В плоскостях 9 несущего профиля 1 могут быть выполнены проемы 15, при этом проемы 15 соответственно могут быть ограничены траекториями 10 растяжения, и/или траекториями 11 сжатия, и/или полками 8, и/или областями 3 стыка несущих профилей 1.
На фиг.3 показана система, состоящая из различных несущих профилей 1, при этом изображены по два параллельных лонжерона 7 и три поперечины 2. Поперечины 2 проходят при этом со смещением относительно друг друга в осевом направлении. Поперечины 2 и лонжероны 7 на фиг.3 соединены друг с другом соединительными колодками 20. Соединительные колодки 20 при этом свинчены с соответствующими несущими профилями 1. В соединительных колодках 20 и несущих профилях 1 в соответствии с изобретением выполнены проемы 15. Проемы 15 отграничены друг от друга траекториями 10 растяжения, траекториями 11 сжатия и областями 3 стыка, а также полками 8 соответствующих несущих профилей 1. Соединение двух лонжеронов 7 с двумя поперечинами 21 осуществляется таким образом, что поперечины 21 своими областями 3 стыка примыкают к наружным поверхностям 5 перемычек 6 лонжеронов 7. Передача усилий от лонжеронов 7 к поперечинам 21; 22 осуществляется соответственно траекториям 10 растяжения и траекториям 11 сжатия. На фиг.3 траектории 10 растяжения и траектории 11 сжатия поперечин 21 и 22 имеют свою исходную точку в областях 3 стыка поперечин 21 и 22. В обрамлении между траекториями 10 растяжения и траекториями 11 сжатия, а также полками 8 и областями 3 стыка поперечин 21 и 22 располагаются проемы 15. Между отрезками 16 траекторий 10 растяжения и/или траекторий 11 сжатия в областях 17 лежат точки 14 пересечения, в которых траектория 10 растяжения пересекается с траекторией 11 сжатия. В области 17 отрезков 16 траекторий 10 растяжения и траекторий 11 сжатия точки 14 пересечения выполнены в виде параболических проемов 18. В области между траекториями 10 растяжения и траекториями 11 сжатия, а также областями 3 стыка или, соответственно, полок 8 проемы 15 на фиг.3 имеют приблизительно треугольную или четырехугольную форму. Но проемы 15 в плоскости 9 несущих профилей 1 могут также принимать любую другую геометрическую форму. В месте соединения лонжеронов 7 с поперечинами 21 передача усилий к поперечинам 21 направлена соответственно проходящим в плоскости 9 поперечин 21 траекториям 10 растяжения и траекториям 11 сжатия. Передача усилий от двух лонжеронов 7 к поперечине 22 направлена соответственно траекториям 10 растяжения и траекториям 11 сжатия в плоскости 9 поперечины 22, например, через соединительные колодки 20 или аналогичным образом.
На фиг.4 показана точка 14 пересечения в области 17 между траекторией 10 растяжения и траекторией 11 сжатия. Оба отрезка 16 траектории 10 растяжения или, соответственно, траектории 11 сжатия образуют при этом параболическую просечку 18. По сравнению с параболической просечкой 18, на фиг.4 в области 17 штриховой линией нанесен круговой радиус 23 точки 14 пересечения траектории 10 растяжения и траектории 11 сжатия. Параболическая просечка 18 в качестве примера нагружена усилием, направленным соответственно стрелке f. С другой стороны, точки 14 пересечения траектории 10 растяжения и траектории 11 сжатия (обе названные траектории 10, 11) объединены в одну единственную траекторию 24 растяжения и сжатия. В случае параболической просечки 18 эпюра напряжений между траекторией 10 растяжения и траекторией 11 сжатия лежит в плоскости 9 несущего профиля 1 в области 25 (см. ууууу). В случае круглой просечки 28 эпюра напряжений в точке 14 пересечения распределяется на две области 26; 27 (см. xxxxx).
2
На фиг.5 показана эпюра напряжений в параллельной просечке 18 и круглой просечке 28 в системе координат. По оси Y нанесена при этом эпюра 29 напряжений в Н/мм, а по оси X длина отрезка 16 траектории 10 растяжения или, соответственно, траектории 11 сжатия. Подобно предыдущей фиг.4, на фиг.5 показано, что эпюра 29 напряжений круглой просечки 28, в отличие от параболической просечки 18, имеет два отчетливых пика 30 напряжений (соответствует областям 26; 27 на фиг.4), которые соответственно лежат слева и справа от точки 14 пересечения двух отрезков 16 траектории 10 растяжения или, соответственно, траектории 11 сжатия (см. фиг.4). На эпюре 29 напряжений параболической просечки 18 пики 31 напряжений намного меньше по сравнению с круглой просечкой 28.
Список ссылочных позиций
1 Несущий профиль
2 Поперечина
3 Область стыка
4 Внутренняя поверхность стенки
5 Наружная поверхность стенки
6 Стенка
7 Лонжерон
8 Полка
9 Плоскость несущего профиля
10 Траектория растяжения
11 Траектория сжатия
12 Исходная точка
13 Исходная точка
14 Точка пересечения
15 Проем
16 Отрезок
17 Область точки 14 пересечения
18 Параболическая просечка
19 Изогнутая линия/кривая
20 Соединительная колодка
21 Поперечина
22 Поперечина
23 Радиус
24 Траектория растяжения или, соответственно, траектория сжатия
25 Область (yyyyy)
26 Область (xxxxx)
27 Область (xxxxx)
28 Круглая просечка
29 Эпюра напряжений
30 Пик напряжений круглой просечки
31 Пик напряжений параболической просечки
f Стрелка