УЗЕЛ ПОДРАМНИКА ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ЧАСТЕЙ ПОДВЕСКИ, ИМЕЮЩЕЙ ПАРУ КОЛЕС, С ТРАНСПОРТНЫМ СРЕДСТВОМ
SUB-FRAME ASSEMBLY FOR JOINING SUSPENSION PARTS, HAVING PAIR OF WHEELS, WITH VEHICLE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к подрамникам для присоединения к транспортному средству компонентов подвески, которые создают опору для транспортного средства на колесах, соединенных с компонентами подвески, а в частности, к подрамникам, имеющим экструдированный металлический компонент.
Уровень техники
Подрамник представляет собой конструктивный компонент транспортного средства, например, автомобиля или воздушного судна, в котором в качестве опоры для определенных компонентов, например, подвески, используется отдельная конструкция в составе большей рамы или несущего кузова. Подрамник обычно крепится болтами или приваривается к раме транспортного средства. При использовании болтового крепления иногда используют резиновые втулки или пружины для гашения вибраций.
Основными функциями подрамника являются распределение высоких нагрузок на шасси в обширной области, изолирование низкочастотной вибрации кузова от остальной части транспортного средства и помощь в процессе производства за счет возможности крепления подузла подвески к транспортному средству на линии сборки. Подузлы подвески могут облегчить процесс установки двигателя, например, через нижнюю часть транспортного средства, во время изготовления по сравнению с установкой через отверстие капота или перед соединением кузова с рамой.
В отличие от автомобиля с полной рамой и шасси в некоторых современных транспортных средствах применяют отдельные передний и задний подрамники для повышения технологичности и снижения общих затрат.
Существует три основных формы подрамника: по типу моста, который обычно обеспечивает опору для нижних рычагов подвески и рейки рулевого механизма; рама по периметру кузова, которая обычно обеспечивает опору для вышеуказанных компонентов, но, кроме этого, является опорой для двигателя; а также рама по периметру кузова, которая обеспечивает опору для вышеуказанных компонентов, является опорой для двигателя, силовой передачи и, возможно, полной подвески, как иногда используется на переднеприводных автомобилях. Гибридный тип, мост-периметр, может обеспечивать опору для полной подвески, а также для рейки рулевого механизма и стабилизатора поперечной устойчивости.
Подрамник обычно изготавливают из прессованных стальных панелей, которые гораздо толще, чем панели каркаса кузова, и сваривают или крепят их друг к другу. Иногда подрамники изготавливают из легких сплавов (алюминий или магний) либо в виде единой цельной отливки, либо в виде сборки нескольких прессованных и отлитых компонентов. Также применяют стальные трубы, полученные гидравлической вытяжкой.
Раскрытие изобретения
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения представлен узел подрамника, который обеспечивает опору для пары колес, соединенных с транспортным средством. В соответствии с данным аспектом между колесами может быть расположено экструдированное металлическое основание, которое также может быть соединено с рамой транспортного средства. Кронштейны рычагов подвески расположены на противоположных концах основания для обеспечения нижних крепежных областей, предназначенных для присоединения частей независимой подвески к транспортному средству. Крепежные опоры проходят выше кронштейнов и обеспечивают верхние крепежные области для присоединения независимой подвески к транспортному средству. Кронштейны рычагов подвески, крепежные опоры и основание взаимодействуют друг с другом для обеспечения крепления частей независимой подвески к транспортному средству и создания опоры для колес.
Как было сказано выше, основание представляет собой экструдированное металлическое основание. Основание может иметь матрицу из экструдированных панелей, проходящих в вертикальном направлении. В качестве альтернативы основание может иметь матрицу из панелей, проходящих в поперечном направлении. Кронштейны рычагов подвески могут представлять собой экструдированные металлические кронштейны. Экструдированные металлические кронштейны могут представлять собой матрицу из экструдированных панелей, проходящих в поперечном направлении. Опоры могут представлять собой экструдированные металлические опоры. Экструдированные металлические опоры могут иметь матрицу из экструдированных панелей, проходящих в продольном направлении. В качестве альтернативы экструдированные металлические опоры могут иметь матрицу из экструдированных панелей, проходящих в поперечном направлении.
Один кронштейн и одна опора могут быть выполнены в виде единой опорной детали. Единая опорная деталь может быть выполнена из экструдированного металла и может иметь матрицу из экструдированных панелей, проходящих в поперечном направлении. Две единых опорных детали могут быть соединены с основанием. В данной конструкции основание может иметь матрицу из панелей, проходящих в вертикальном или поперечном направлении.
Одиночная опорная секция может включать в себя вышеуказанные основание, кронштейны и опоры и может быть выполнена из экструдированного металла. Одиночная опорная секция из экструдированного металла может иметь матрицу из экструдированных панелей, проходящих в поперечном направлении.
Предложенный сборный узел может включать в себя нижние рычаги независимой подвески, прикрепленные к нижним крепежным областям. Узел может включать в себя амортизаторы независимой подвески, соединенные с кузовом или рамой транспортного средства выше или рядом с верхними крепежными областями. Нижние рычаги подвески и амортизаторы могут быть выполнены с возможностью обеспечения опоры для колес и независимого шарнирного соединения колес относительно подрамника.
Экструдированное металлическое основание, экструдированные металлические кронштейны рычагов подвески и экструдированные металлические крепежные опоры могут быть экструдированы из легких или стандартных металлов. Примерами экструдированных легких металлов являются экструдированный алюминий, экструдированный магний и экструдированные металлические сплавы, содержащие алюминий или магний. Примерами экструдированных стандартных металлов являются экструдированное железо, экструдированная сталь и экструдированные сплавы железа и стали.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложено транспортное средство, имеющее раму с экструдированным основанием, соединенным с рамой. Экструдированное основание проходит между парой колес. Кронштейны рычагов подвески расположены на соответствующих концах основания, шарнирно соединяя рычаги подвески с транспортным средством. Крепежные опоры проходят от каждого кронштейна рычага подвески, прикрепляя амортизаторы к транспортному средству. Рычаги подвески и амортизаторы прикреплены к кронштейнам и опорам, чтобы обеспечивать опору для транспортного средства на колесах.
Основание может иметь матрицу из панелей, проходящих либо в вертикальном, либо в поперечном направлении. Кронштейны рычагов подвески могут быть экструдированными и иметь матрицу из панелей, проходящих в поперечном направлении. Крепежные опоры могут быть экструдированными и иметь матрицу из панелей, проходящих в по существу продольном или поперечном направлении.
Одна из крепежных опор и один из кронштейнов рычагов подвески могут быть выполнены в виде единой опорной детали. Единая опорная деталь может быть экструдированной и иметь матрицу из панелей, проходящих в поперечном направлении. Основание, кронштейны рычагов подвески и крепежные опоры могут быть частями одиночной объединенной опорной секции. Единая опорная секция может быть экструдированной и иметь матрицу из панелей, проходящих в поперечном направлении.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предложен способ изготовления подрамника для транспортного средства из легкого металла. Данный способ включает в себя экструдирование основания, экструдирование кронштейна рычага подвески и экструдирование крепежной опоры. Эти этапы могут быть выполнены в любом порядке. После выполнения первых трех этапов способ предполагает крепление основания и крепежной опоры к кронштейну рычага подвески таким образом, чтобы направления экструдирования основания, кронштейна рычага подвески и крепежной опоры не были соосными.
Способ также может подразумевать сборку основания и крепежной опоры с кронштейном рычага подвески путем фрикционной сварки основания и крепежной опоры с рычагом подвески.
Перечисленные выше и прочие аспекты настоящего изобретения подробно описаны далее со ссылкой на сопроводительные чертежи.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 представлено схематическое изображение пары колес, опирающихся на компоненты независимой подвески.
На Фиг. 2 представлен общий вид спереди подрамника, имеющего штампованные стальные компоненты.
На Фиг. 3 представлен общий вид спереди модульного подрамника, имеющего экструдированные основание, кронштейны рычагов подвески и крепежные опоры, при этом направления экструдирования основания, кронштейнов рычагов подвески и крепежных опор не соосны.
На Фиг. 4 представлен общий вид спереди модульного подрамника, имеющего экструдированное основание, расположенное между двумя едиными опорными деталями, предоставляющими кронштейны рычагов подвески и крепежные опоры.
На Фиг. 5 представлен общий вид сзади подрамника, выполненного в виде одиночной экструдированной объединенной опорной секции после предварительной механической обработки.
На Фиг. 6 представлен общий вид сзади подрамника, выполненного в виде одиночной экструдированной объединенной опорной секции после окончательной механической обработки.
Осуществление изобретения
Варианты осуществления изобретения описаны со ссылкой на сопроводительные чертежи. Однако следует понимать, что описанные варианты осуществления изобретения должны рассматриваться исключительно как примеры осуществления изобретения, которые могут быть воплощены в различных альтернативных формах. На чертежах не обязательно соблюдается масштаб, при этом некоторые элементы могут быть увеличены или уменьшены для более подробного изображения определенных деталей. Описание конкретных конструктивных и функциональных элементов следует толковать не как ограничения, а как наглядные примеры для ознакомления специалистов в данной области техники с вариантами осуществления раскрытых в документе концепций.
На Фиг. 1 изображены левое колесо 10 и правое колесо 12, опирающиеся на компоненты 14 независимой подвески. Компоненты 14 независимой подвески могут включать в себя, среди прочего, левый нижний рычаг 16, правый нижний рычаг 18, левый амортизатор 20 и правый амортизатор 22. Левый нижний рычаг 16 может иметь переднее и заднее крепежные области 24, 26. Правый нижний рычаг 18 может иметь переднюю и заднюю крепежные области 28, 30. Левый амортизатор 20 может иметь левую верхнюю крепежную область 32, а правый амортизатор 22 может иметь правую верхнюю крепежную область 34. Амортизаторы 20, 22 могут включать в себя телескопическую стойку 36 Макферсон и цилиндрическую пружину 38. Хотя в настоящем описании и использованы термины «передний», «задний», «нижний» и «верхний», следует понимать, что ориентация рычагов подвески, амортизаторов и крепежных областей может быть изменена.
Левое и правое колеса 10, 12 показаны как управляемые колеса, однако колеса 10, 12 могут быть любым набором колес 10, 12, имеющих общую ось. Термин «ось» в настоящем описании не обязательно означает, что оба колеса 10, 12 прикреплены к общему валу или держателю, а указывает на то, что пара колес 10, 12 расположена поперечно относительно транспортного средства. Система 40 рулевого управления показана на рисунке содержащий рулевое колесо 42, вал 44 рулевого механизма, рейку 46 рулевого механизма, двигатель 48 усилителя рулевого управления и левую и правую поперечные рулевые тяги 50, 52. Каждое колесо 10, 12 может вращаться на ступичном подшипнике 54, который прикреплен к поворотному кулаку 56. Нижние рычаги 16, 18 подвески, амортизаторы 20, 22 и поперечные рулевые тяги 50, 52 могут быть также прикреплены к поворотному кулаку 56. Нижние рычаги 16, 18 подвески и амортизаторы 20, 22 взаимодействуют друг с другом, обеспечивая опору для колес 10, 12 и создавая независимое шарнирное крепление колес 10, 12 относительно транспортного средства (не показано). Также может быть предусмотрен стабилизатор 58 поперечной устойчивости.
На Фиг. 2 показан подрамник 70, состоящий из штампованных стальных компонентов. Штампованное стальное основание 72 и правая и левая штампованные стальные опоры (башни) 74, 76, проходящие вверх от основания 72, образуют главную часть подрамника 70. Основание 72 может также задавать задние крепежные области 78 к транспортному средству. Задние крепежные области 78 могут быть прикреплены к раме или кузову транспортного средства (не показано). Опоры 74, 76 могут образовывать передние крепежные области 82 к транспортному средству. Передние крепежные области 80, 82 могут быть прикреплены к раме или кузову (не показан) транспортного средства. Основание 72 может задавать левые переднюю и заднюю крепежные области 84, 86 нижних рычагов подвески, а также правые переднюю и заднюю крепежные области 88, 90 нижних рычагов подвески.
Левая передняя крепежная область 24 левого нижнего рычага 16 подвески (см. Фиг. 1) может быть соединена со штампованным стальным подрамником 70 в левой передней крепежной области 84 нижних рычагов подвески. Задняя передняя крепежная область 26 левого нижнего рычага 16 подвески (см. Фиг. 1) может быть соединена со штампованным стальным подрамником 70 в левой задней крепежной области 86 нижних рычагов подвески. Аналогичным образом правые переднее и заднее крепежные области 28, 30 правого нижнего рычага 18 (см. Фиг. 1) могут быть соединены со штампованным стальным подрамником 70 в правых передней и задней крепежных областях 88, 90 нижнего рычага подвески, соответственно.
Левая верхняя крепежная область 32 левого амортизатора 20 (см. Фиг. 1) обычно не соединена с подрамником 70, она проходит выше переднего места крепления 80 и соединена с компонентом рамы или кузовом транспортного средства (не показано), однако опора 74 обеспечивает структурную опору для сборки. Аналогичным образом, правая верхняя крепежная область 34 правого амортизатора 22 (см. Фиг. 1) может быть соединена с транспортным средством выше или рядом со стальным подрамником 70 в передней крепежной области 82. Таким образом, подрамник 70 расположен между транспортным средством (не показано) и компонентами 14 независимой подвески, образуя крепежные области 78, 80, 82, 84, 86, 88, 90 для компонентов 14 независимой подвески и для крепления подрамника 70 к транспортному средству. Подрамник 70 также может включать в себя втулки 92, расположенные между подрамником 70 и транспортным средством в крепежных областях 78, 80 82 с транспортным средством, для уменьшения передачи вибрации от подрамника 70 на транспортное средство.
Подрамник 70 также может включать в себя несколько крепежных областей 94 для системы рулевого управления и крепежных областей 96 для стабилизатора поперечной устойчивости. Такие компоненты системы 40 рулевого управления, как рейка 46 рулевого механизма или двигатель 48 усилителя рулевого управления (см. Фиг. 1), могут быть прикреплены к подрамнику 70 в крепежных областях 94 для системы рулевого управления. Стабилизатор 58 поперечной устойчивости (см. Фиг. 1) может быть прикреплен к подрамнику 70 в крепежных областях 96 для стабилизатора поперечной устойчивости.
На Фиг. 3 представлен модульный узел подрамника 100, имеющий экструдированное основание 102. Узел подрамника 100, аналогичный узлу подрамника 70 (см. Фиг. 2), выполнен с возможностью крепления к транспортному средству (не показано) и обеспечения опоры для пары колес 10, 12 (см. Фиг. 1). Экструдированное основание 102 расположено между колесами 10, 12. Экструдированное основание 102 может проходить в поперечном направлении относительно транспортного средства между колесами 10, 12. Основание 102 содержит матрицу из панелей 104, проходящих в вертикальном направлении. Основание 102 экструдировано в одном направлении. Основание 102 может быть экструдировано из легких или стандартных металлов. Примерами экструдированных легких металлов являются экструдированный алюминий, экструдированный магний и экструдированные металлические сплавы с более высоким процентным содержанием алюминия или магния по сравнению с другими компонентами сплава. Примерами стандартных металлов являются экструдированное железо, экструдированная сталь и экструдированные сплавы железа и стали.
Экструдированное основание 102 является центральным компонентом узла подрамника 100. Экструдированное основание 102 может быть в целом прямоугольным, где его внешний периметр образован его внешними краями. В настоящем описании «в целом прямоугольный» не относится к идеально прямоугольной форме, данный термин означает, что одно осевое направление экструдированного основания 102 длиннее другого осевого направления, и что экструдированное основание 102 имеет в целом симметричную прямоугольную форму. Внешний периметр экструдированного основания 102 необязательно должен иметь прямые стороны, при этом стороны необязательно должны быть непрерывными, как показано в виде изогнутого переднего края на Фиг. 3. Диагональ в целом прямоугольного экструдированного основания 102 составляет более 450 мм. Длина в продольном направлении экструдированного основания 102 составляет более 200 мм. Длина в поперечном направлении экструдированного основания 102 составляет более 400 мм. Высота экструдированного основания 102 может быть больше или равна 20 мм. Внутренняя часть экструдированного основания 102, часть основания в пределах внешнего периметра, составлена из экструдированных панелей 104, которые могут образовывать несколько больших отверстий для крепления компонентов транспортного к основанию 102, или могут образовывать отверстия с зазором, поддерживая компоненты транспортного средства или позволяя им пройти сквозь основание 102.
Экструдированное основание 102 может иметь несколько крепежных точек 106 для системы рулевого управления и крепежных точек 108 для стабилизатора поперечной устойчивости. Такие компоненты системы 40 рулевого управления, как рейка 46 рулевого механизма или двигатель 48 усилителя рулевого управления (см. Фиг. 1), могут быть прикреплены к узлу подрамника 100 в крепежных точках 106 для системы рулевого управления. Стабилизатор 58 поперечной устойчивости (см. Фиг. 1) может быть прикреплен к узлу подрамника 100 в крепежных точках 108 для стабилизатора поперечной устойчивости. Крепежные точки 106, 108 для системы рулевого управления и стабилизатора поперечной устойчивости могут представлять собой отверстия, образованные панелями 104 и проходящие в вертикальном направлении.
Левый и правый кронштейны 110, 112 рычагов подвески соединены с экструдированным основанием 102 и отходят от него на противоположных поперечных концах. Кронштейны 110, 112 рычагов подвески могут быть выполнены из экструдированного металла. Экструдированные кронштейны 110, 112 могут иметь матрицу из экструдированных панелей 114, проходящих в поперечном направлении. Кронштейны 110, 112 рычагов подвески представляют собой левые и правые передние и задние нижние крепежные точки 116, 118, 120, 122, соответственно. Левые и правые передние и задние нижние крепежные точки 116, 118, 120, 122 могут быть использованы для крепления частей независимой подвески 14 к транспортному средству и для обеспечения опоры для колес 10, 12. В частности, левые передняя и задняя крепежные области 24, 26 левого нижнего рычага 16 (см. Фиг. 1) могут быть соединены с узлом подрамника 100 в левых передней и задней крепежных точках 116, 118 для нижнего рычага подвески, соответственно. Правые передняя и задняя крепежные области 28, 30 правого нижнего рычага 18 (см. Фиг. 1) могут быть соединены с узлом подрамника 100 в правых передней и задней крепежных точках 120, 122 для нижнего рычага подвески, соответственно.
Крепежные опоры 124, 126 соединены с кронштейнами 110, 112 рычагов подвески и отходят от них. Аналогично экструдированному основанию 102, крепежные опоры могут быть экструдированными. Опоры 124, 126 могут иметь матрицу из экструдированных панелей 128, проходящих по существу в продольном направлении. В данном описании «по существу продольный» означает, что экструдированные панели 128 ориентированы скорее в продольном направлении, чем в поперечном или вертикальном направлениях. Крепежные опоры 124, 126 образуют верхние крепежные точки 130, 132, которые могут быть соединены с каркасом кузова транспортного средства. Крепежные точки 130, 132 могут быть использованы для крепления частей независимой подвески 14 к транспортному средству и, в конечном итоге, для обеспечения опоры для колес 10, 12. Левая и правая верхние крепежные области 32, 34 амортизаторов 20, 22 (см. Фиг. 1) могут быть соединены с каркасом транспортного средства выше или рядом с верхними крепежными точками 130, 132, но не с верхними крепежными точками 130, 132. Каркас кузова, будь то одиночный компонент, несколько компонентов кузова или компоненты рамы, обеспечивает совместно с узлом подрамника 100 дополнительную конструкцию для обеспечения опоры для амортизаторов 20, 22. В узле подрамника 100 также может быть использована муфта 134, приваренная к опоре 124, 126, при этом верхняя часть муфты 134 соединена с транспортным средством.
Узел подрамника 100 может быть соединен с рамой транспортного средства (не показано) в задних крепежных точках 136 для транспортного средства. Задние крепежные точки 136 для транспортного средства показаны в кронштейнах 110, 112 рычагов подвески, однако они могут быть также предусмотрены на экструдированном основании 102. Узел подрамника 100 может проходить консольно от задних крепежных точек 136, может быть соединен с транспортным средством на крепежных опорах 124, 126 или рядом с ними, или может включать в себя модульные компоненты нижнего пути передачи нагрузок (не показаны), которые могут быть прикреплены к передней части узла подрамника 100 и отходить от нее. Модульные компоненты нижнего пути передачи нагрузок могут быть прикреплены к узлу подрамника 100 в левой и правой передних крепежных точках 116, 120 или рядом с ними.
Экструдированные кронштейны 110, 112 рычагов подвески и экструдированные крепежные опоры 124, 126, аналогично экструдированному основанию 102, могут быть изготовлены из легких или стандартных металлов методом экструдирования. Однако кронштейны 110, 112 рычагов подвески и крепежные опоры 124, 126 необязательно должны представлять собой компоненты подрамника 100, полученные методом экструдирования, они также могут быть изготовлены штампованием или другими способами. Экструдированное основание 102, кронштейны 110, 112 рычагов подвески и крепежные опоры 124, 126 являются модульными компонентами, которые могут быть соединены методом сварки или другим известным способом крепления.
Модульный узел подрамника 100 с экструдированным основанием 102, выполненный с возможностью добавления в него уникальных модульных конструктивных компонентов, необходимых для различных случаев применения подрамника, обладает приспособляемостью для оптимизации конструкции подрамника в соответствии с различными требованиями, включая уникальную геометрию крепежных областей. Например, в двух транспортных средствах с одинаковой шириной колеи, но с различной высотой расположения кузова могут быть использованы те же самые экструдированное основание 102 и кронштейны 110, 112 рычагов подвески, при этом используются различные крепежные опоры 124, 126 для установки компонентов 14 подвески большего размера. В двух транспортных средствах с одинаковой высотой расположения кузова, но различной шириной колеи могут быть использованы те же самые кронштейны 110, 112 рычагов подвески и крепежные опоры 124, 126, но при этом могут быть установлены экструдированные основания 102 разной ширины.
Экструдированное основание 102 может потребовать достаточно большой экструзии. При отсутствии возможности осуществить такую большую экструзию в виде единого компонента, основание 102 также может быть изготовлено путем выполнения левой и правой частей (не показаны) в виде отдельных экструдированных компонентов и соединения этих частей. Соединение частей может быть выполнено методом фрикционной сварки. Если левая и правая части симметричны, то они могут быть изготовлены с помощью одного экструзионного инструмента. Основание 102 также может быть сконструировано с возможностью установки на него определенных дополнительных компонентов, которые позволяют адаптировать конструкцию к различным конфигурациям транспортного средства.
Как было сказано выше, модульные кронштейны 110, 112 нижних рычагов подвески могут представлять собой экструдированные панели 114, проходящие в поперечном направлении. Экструдированные панели 114 могут обеспечивать крепежные компоненты, которые не выровнены с направлением экструдирования основания 102. Несоосные направления экструдирования позволяют избежать необходимости в дополнительном материале и механической обработке основания, экструдированного в вертикальном направлении. Экструдирование отдельных частей также позволяет присоединять компоненты к основанию 102 в уникальных местах для различных транспортных средств, что позволяет обеспечить соответствие геометрической форме любой подвески.
Модульные крепежные опоры 124, 126 могут быть прикреплены к основанию 102 или кронштейнам 110, 112 рычагов подвески. Крепежные опоры 124, 126 могут быть изменены таким образом, чтобы обеспечивать их соответствие различной высоте расположения кузова различных транспортных средств. Модульные крепежные опоры 124, 126 также могут представлять собой панели 128, экструдированные в несоосном направлении. Несоосные направления экструдирования позволяют избежать необходимости в дополнительном материале и механической обработке основания 102, экструдированного в вертикальном направлении, или кронштейна 110, 112 рычага подвески, экструдированного в поперечном направлении.
На Фиг. 4 представлен полумодульный узел подрамника 150, имеющий экструдированное основание 152. Узел подрамника 150, аналогичный узлу подрамника 100 (см. Фиг. 3), выполнен с возможностью крепления к транспортному средству (не показано) и обеспечения опоры для пары колес 10, 12 (см. Фиг. 1). Экструдированное основание 152 расположено между колесами 10, 12. Экструдированное основание 152 может проходить в поперечном направлении относительно транспортного средства между колесами 10, 12. Основание 152 включает в себя матрицу из панелей 154, проходящих в вертикальном направлении. Экструдированное основание 152 представляет собой основание 152, экструдированное в одном направлении. Экструдированное основание 152 может быть изготовлено из легких или стандартных металлов методом экструдирования.
Экструдированное основание 152 является центральным компонентом узла подрамника 150. Экструдированное основание 152, аналогичное экструдированному основанию 102, может быть в целом прямоугольным, внешний периметр которого образован его внешними краями. В настоящем описании «в целом прямоугольный» не относится к идеально прямоугольной форме, данный термин означает, что одно осевое направление экструдированного основания 152 длиннее другого осевого направления экструдированного основания 152 и что экструдированное основание 152 имеет главным образом симметричную прямоугольную форму. Внешний периметр экструдированного основания 152 необязательно должен иметь прямые стороны, при этом стороны необязательно должны быть непрерывными. Диагональ практически прямоугольного экструдированного основания 152 составляет более 450 мм. Длина в продольном направлении экструдированного основания 152 составляет более 200 мм. Длина в поперечном направлении экструдированного основания 152 составляет более 400 мм. Высота экструдированного основания 152 может быть больше или равна 20 мм. Внутренняя часть экструдированного основания 152, часть основания в пределах внешнего периметра, образована экструдированными панелями 154, при этом экструдированные панели могут иметь несколько больших отверстий, с помощью которых компоненты транспортного средства могут быть прикреплены к основанию 152, или могут образовывать отверстия с зазором, поддерживая компоненты транспортного средства или позволяя им пройти через основание 152.
Левая и правая единые опорные детали 156, 158 соединены с экструдированным основанием 152 и отходят от него на противоположных поперечных концах. Единые опорные детали 156, 158 могут быть выполнены из экструдированного металла. Экструдированные единые опорные детали 156, 158 могут иметь матрицу из экструдированных панелей 160, проходящих в поперечном направлении. Единые опорные детали 156, 158 могут представлять собой кронштейны 162, 164, рычагов подвески. Единые опорные детали 156, 158 обеспечивают левые и правые передние и задние нижние крепежные точки 166, 168, 170, 172, соответственно. Левые и правые передние и задние нижние крепежные точки 166, 168, 170, 172 могут быть использованы для крепления частей независимой подвески 14 к транспортному средству и для обеспечения опоры для колес 10, 12. В частности, левые передняя и задняя крепежные области 24, 26 левого нижнего рычага 16 (см. Фиг. 1) могут быть соединены с узлом подрамника 150 в левых передней и задней крепежных точках 166, 168 для нижнего рычага подвески, соответственно. Правые передняя и задняя крепежные области 28, 30 правого нижнего рычага 18 (см. Фиг. 1) могут быть соединены с узлом подрамника 150 в правых передней и задней крепежных точках 170, 172 для нижнего рычага подвески, соответственно.
Единые опорные детали 156, 158 также могут представлять собой крепежные опоры 174, 176 (башни). Опоры 174, 176 участвуют в матрице из экструдированных панелей 160, проходящих в поперечном направлении. Крепежные опоры 174, 176 образуют верхние крепежные точки 180, 182. Крепежные точки 180, 182 могут быть использованы для крепления узла подрамника 150 к транспортному средству и для взаимодействия с транспортным средством с целью обеспечения опоры для колес 10, 12. Левая и правая верхние крепежные области 32, 34 амортизаторов 20, 22 (см. Фиг. 1) могут быть соединены с транспортным средством выше узла подрамника 150 в верхних крепежных точках 180, 182. Несмотря на то, что крепежные точки 180, 182 напрямую не соединяются с амортизаторами 20, 22, вместе с транспортным средством они обеспечивают усиленную жесткость конструкции узла. В узле подрамника 150 также может быть использована муфта 184, приваренная к опоре 174, 176, при этом верхняя часть муфты 184 соединена с транспортным средством.
Экструдированное основание 152 и/или единые опорные детали 156, 158 имеют несколько крепежных точек 188 для системы рулевого управления и крепежных точек 190 для стабилизатора поперечной устойчивости. Такие компоненты системы 40 рулевого управления, как рейка 46 рулевого механизма или двигатель 48 усилителя рулевого управления (см. Фиг. 1), могут быть прикреплены к узлу подрамника 150 в крепежных точках 188 для системы рулевого управления. Стабилизатор 58 поперечной устойчивости (см. Фиг. 1) может быть прикреплен к узлу подрамника 150 в крепежных точках 190 для стабилизатора поперечной устойчивости. Крепежные точки 188, 190 для системы рулевого управления и стабилизатора поперечной устойчивости могут представлять собой отверстия, образованные панелями 154, проходящими в вертикальном направлении, или могут представлять собой отверстия, просверленные в панелях 160, проходящих в поперечном направлении.
Экструдированные единые опорные детали 156, 158, аналогично экструдированному основанию 102, могут быть изготовлены из легких или стандартных металлов методом экструдирования. Полумодульный узел подрамника 150 с экструдированным основанием 152, выполненный с возможностью добавления в него уникальных модульных конструктивных компонентов, необходимых для различных случаев применения подрамника, может быть адаптирован для оптимизации конструкции подрамника в соответствии с различными требованиями, включая уникальную геометрию точек крепления. Например, в двух транспортных средствах с одинаковой шириной колеи может быть использовано одно экструдированное основание 152, при этом для установки компонентов 14 подвески большего размера будут использоваться различные единые опорные детали 156, 158. В двух транспортных средствах с одинаковыми компонентами 14 подвески и одной высотой расположения кузова может быть использовано одно экструдированное основание 152, при этом для обеспечения соответствия различным значениям ширины колеи используются различные единые опорные детали 156, 158. В качестве альтернативы в транспортных средствах с различной шириной колеи могут быть использованы одинаковые единые опорные детали 156, 158 и экструдированные основания 102 различной ширины.
Как было сказано выше, модульные единые опорные детали 156, 158 могут представлять собой экструдированные панели 160, проходящие в поперечном направлении. Экструдированные панели 160 могут обеспечивать крепежные приспособления, которые расположены не на одной прямой с направлением экструдирования основания 152. Несоосные направления экструдирования позволяют избежать необходимости в дополнительном материале и механической обработке основания 152, экструдированного в вертикальном направлении. Экструдирование отдельных частей также позволяет присоединять компоненты к основанию 152 в уникальных местах для различных транспортных средств, что позволяет обеспечить соответствие геометрической форме любой подвески. Узел 150 подрамника может быть соединен с рамой транспортного средства (не показано) в задних крепежных точках 186 для транспортного средства. Узел подрамника 150 крепит амортизаторы 20, 22 и рычаги 16, 18 подвески к транспортному средству для создания опоры для транспортного средства на колесах 10, 12.
На Фиг. 5 и 6 показан подрамник 200а, 200b после предварительной механической обработки и после окончательной механической обработки. Подрамник 200а, 200b является одиночной экструдированной объединенной опорной секцией 202, имеющей матрицу из панелей 204, проходящих в поперечном направлении. Одиночная экструдированная объединенная опорная секция 202, аналогичная узлу подрамника 150 (см. Фиг. 3), выполнена с возможностью крепления к транспортному средству (не показано) и обеспечения опоры для пары колес 10, 12 (см. Фиг. 1). Одиночная экструдированная объединенная опорная секция 202 расположена между колесами 10, 12. Одиночная экструдированная объединенная опорная секция 202 может быть изготовлена из легких или стандартных металлов методом экструдирования.
Подрамник 200а после предварительной механической обработки может представлять собой одиночную экструдированную объединенную опорную секцию 202, которая включает в себя профиль 205 основания, кронштейны 206, 208 рычагов подвески и крепежные опоры 210, 212. Экструдированный профиль 205 основания экструдирован в одном направлении. Кронштейны 206, 208 рычагов подвески могут быть обработаны таким образом, чтобы обеспечивать левые и правые передние и задние нижние крепежные точки 214, 216, 218, 220, соответственно. Как и в вышеуказанных вариантах конструкции, левые и правые передние и задние нижние крепежные точки 214, 216, 218, 220 могут быть использованы для крепления частей независимой подвески 14 к транспортному средству и для обеспечения опоры для колес 10, 12.
Профиль 205 основания представляет собой центральный компонент цельного опорной секции 202. Профиль 205 основания, аналогичный экструдированным основаниям 102 и 152, может быть в целом прямоугольным, при этом его внешний периметр образован внешними краями, также он включает в себя поперечную переходную зону от профиля 205 основания до кронштейнов 206, 208 рычагов подвески. В настоящем описании понятие «в целом прямоугольный» не относится к идеально прямоугольной форме, данный термин означает, что одно осевое направление профиля 205 основания длиннее другого осевого направления профиля 205 основания и что профиль 205 основания имеет симметричную форму на основе прямоугольника. Периметр профиля 205 основания необязательно должен иметь прямые стороны, при этом стороны необязательно должны быть непрерывными, как показано вырезом на переднем крае на Фиг. 6. Диагональ практически прямоугольного профиля 205 основания составляет более 450 мм. Длина в продольном направлении профиля 205 основания составляет более 200 мм. Длина в поперечном направлении профиля 205 основания составляет более 400 мм. Высота профиля 205 основания может быть больше или равна 20 мм. Внутренняя часть профиля 205 основания, часть профиля 205 основания в пределах периметра, указанного выше, образована поперечно проходящими экструдированными панелями 204, при этом экструдированные панели могут иметь вырезы, которые образуют несколько больших отверстий, с помощью которых компоненты транспортного средства могут быть прикреплены к профилю 205 основания, или образуя отверстия с зазором для обеспечения опоры для компонентов транспортного средства или позволяя им пройти через профиль 205 основания.
Крепежные опоры 210, 212 (башни) могут быть механически обработаны таким образом, чтобы образовывать верхние крепежные точки 222, 224. Крепежные точки 222, 224 могут быть соединены с кузовом или рамой транспортного средства и вместе с ними могут быть использованы для крепления частей независимой подвески 14 к транспортному средству и для обеспечения опоры для колес 10, 12 аналогично другим вариантам осуществления, описанным выше.
Одиночная экструдированная объединенная опорная секция 202 может иметь несколько крепежных точек 226 для системы рулевого управления и крепежных точек 228 для стабилизатора поперечной устойчивости. Компоненты системы 40 рулевого управления (см. Фиг. 1) могут быть прикреплены к одиночной экструдированной объединенной опорной секции 202 в крепежных точках 226 для системы рулевого управления. Стабилизатор 58 поперечной устойчивости (см. Фиг. 1) может быть прикреплен к одиночной экструдированной объединенной опорной секции 202 в крепежных точках 228 для стабилизатора поперечной устойчивости. Одиночная экструдированная объединенная опорная секция 202 может быть соединена с рамой транспортного средства (не показано) в задних крепежных точках 230 для транспортного средства. Одиночная экструдированная объединенная опорная секция 202 также может быть соединена с транспортным средством в крепежных точках 222, 224 или в передней части секции 202 или рядом с ее передней частью.
Одиночная экструдированная объединенная опорная секция 202 может быть изготовлена методом экструдирования из таких легких металлов, как алюминий или магний. Экструдирование непосредственно создает поверхности для крепления кузова и полости для узлов рычагов подвески. Необходимо выполнить некоторые последующие операции механической обработки для того, чтобы обрезать края подрамника 200а до требуемого профиля и вырезать отверстия на верхней поверхности для установки в них узлов требуемых компонентов ходовой части/подвески.
Одним из указанных способов является экструдирование подрамника 200а, прошедшего предварительную механическую обработку, в поперечном направлении. Данная операция позволяет получить поверхности 204 панелей для подрамника, которые используются для соединения транспортного средства и в качестве карманов для крепления рычагов подвески. Дополнительная экструдированная ячейка 232 может быть проходить вдоль задних полостей рычагов подвески и в верхней части основной конструкции 234 подрамника 200а. В сочетании с нижними ячейками 236, полученными в процессе механической обработки, это позволит создать карман большего размера, который может потребоваться для задних креплений 26, 30 рычагов подвески. Панели 204, образующие карманы для переднего и заднего рычагов подвески, могут быть спроектированы и получены экструдированием на основании заданного пространства для установки компонентов и требований к люфту. Панели 204 внутри передних опор 210, 212 для соединения кузова спроектированы и выполнены для усиления опоры с целью обеспечения соответствия требованиям к жесткости.
Другие панели 204 с поперечным экструдированием спроектированы и экструдированы в областях, где на верхней и нижней поверхностях могут быть вырезаны отверстия для создания точек крепления компонентов системы рулевого управления, стабилизатора поперечной устойчивости и ограничителя крена 240. Увеличенная матрица панелей 204 увеличивает жесткость подрамника в соответствующей области.
Передняя поверхность 242 экструдированного компонента 200а подрезана по краям для получения необходимой формы в зависимости от установочного пространства. Приподнятая часть 244 экструдированного компонента подрезана по краям для создания опор 210, 212, используемых для соединения кузова транспортного средства и обеспечения опоры для амортизаторов. Задняя поверхность 246 экструдированного компонента обрезана по краям для получения необходимой формы в зависимости от установочного пространства. Часть дополнительной ячейки 232 обрезана по краям для завершения верхней поверхности.
Способ формовки модульной сборки позволяет выполнять экструдирование отдельно для каждого компонента. Данный способ включает в себя экструдирование основания, экструдирование кронштейна рычага подвески и экструдирование крепежной опоры. Данные компоненты могут быть изготовлены в любом порядке. Далее способ включает в себя сборку основания и крепежной опоры с кронштейном рычага подвески таким образом, чтобы направления экструдирования основания, кронштейна рычага подвески и крепежной опоры не являлись соосными.
Этап сборки основания и крепежной опоры с кронштейном рычага подвески может включать в себя крепление основания и крепежной опоры к рычагу подвески методом фрикционной сварки. Для каждого компонента может потребоваться выполнение дополнительной механической обработки с целью обрезания компонента до нужной формы. Для каждого компонента может потребоваться выполнение дополнительной механической обработки с целью создания отверстий для некоторых точек крепления. К каждому компоненту могут быть добавлены дополнительные части, такие как муфты, втулки, шайбы и т.д. Механическая обработка и/или сборка дополнительных компонентов к каждому компоненту может быть выполнена на отдельных компонентах до или после сборки, в зависимости от конкретного случая. Данный способ изготовления подрамника из легкого металла для транспортного средства позволяет создать узел подрамника, аналогичный подрамнику с Фиг. 3.
Хотя выше приведены примеры вариантов осуществления, это не означает, что они описывают все возможные формы представленного устройства и способа. Приведенный текст используется исключительно для описания, а не для ограничения, также следует понимать, что без отступления от объема и сущности изобретения возможно внесение различных изменений. Характеристические признаки различных вариантов осуществления могут быть объединены для создания других вариантов осуществления, соответствующих раскрытым концепциям.