УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ КОНСТРУКТИВНОГО УЗЛА НА ДВИГАТЕЛЕ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
DEVICE TO SECURE STRUCTURAL ASSY AT ICE

Изобретение относится к более подробно определенному в ограничительной части пункта 1 формулы изобретения типу устройства для крепления конструктивного узла, прифланцованного к двигателю внутреннего сгорания непосредственно или посредством по меньшей мере одного промежуточного элемента.
Из общего уровня техники известно прямое или опосредованное прифланцовывание конструктивных узлов к двигателям внутреннего сгорания, в частности, например, к картеру двигателя. Практическим примером этого, в частности, может быть передача в качестве конструктивного узла, непосредственно прифланцовываемого или к картеру двигателя внутреннего сгорания, или к картеру маховика, который, в свою очередь, может прифланцовываться к картеру двигателя или по крайней мере частично выполняться с ним за одно целое. В этом случае установка двигателя внутреннего сгорания или блока из двигателя внутреннего сгорания и описанного конструктивного узла обычно осуществляется с помощью трех точек соответствующей рамной конструкции транспортного средства. При этом установленные точки могут быть расположены в области самого двигателя внутреннего сгорания или частично также в области конструктивного узла. Установочные точки крепления могут быть расположены в области несущей рамы, служащей для подвешивания блока из двигателя внутреннего сгорания и описанного конструктивного узла.
Если этого из соображений прочности достаточно, конструктивный блок путем прифланцовывания может быть соединен с двигателем внутреннего сгорания прямо или опосредованно. Однако по другим причинам может быть целесообразно и желательно совместно опереть или закрепить конструктивный узел в другой точке, например, для отведения дополнительных усилий и, в частности, для оказания воздействия на характер колебаний с целью, например, снижения уровня шума.
Поскольку двигатель внутреннего сгорания или его картер и конструктивный узел, а также при определенных условиях несущая рама обычно состоят из разных материалов и подвержены разным тепловым воздействиям, в области этого крепления могут иметь место значительные напряжения и нагрузки на материалы, которые могут привести к отказу материала и деталей или же лишить их возможности эффективного выполнения предъявляемых к ним требований в отношении механической установки и характера колебаний.
Различные возможности упругого подвешивания двигателя внутреннего сгорания описаны в US 2055279 A. При этом описаны различные упругие элементы для подвешивания передачи. При этом упругие элементы в разных пространственных направлениях имеют разные жесткости. Кроме того, другие аналогичные конструкции для подвешивания передачи, жестко соединенной с двигателем внутреннего сгорания, известны из СН 178298. Кроме того, конструкция для упругого подвешивания блока двигатель-передача и для поддерживания против действия силы тяжести известна из АТ 323570. Наконец, сопоставимая конструкция описана также в WO 89/05246 А1.
Поэтому задачей настоящего изобретения является создание устройства для крепления (поддерживания) такого конструктивного узла, которое исключало бы указанные недостатки и обеспечивало бы надежное крепление (поддерживание) конструктивного блока, подверженное целенаправленному воздействию.
Согласно изобретению эта задача решается тем, что крепление конструктивного узла на дополнительном месте, например на двигателе, несущей раме, раме транспортного средства или т.п., осуществляется посредством соответствующего соединительного средства. При этом соединительное средство выполнено по меньшей мере из трех элементов, причем первый элемент соединен с конструктивным узлом, второй элемент - с двигателем внутреннего сгорания или несущей рамой двигателя внутреннего сгорания. При этом согласно изобретению между этими обоими составными элементами в качестве третьего составного элемента выполнены упругие средства, соединяющие составные элементы между собой таким образом, что соединительное средство по меньшей мере в одном пространственном направлении имеет большую жесткость, чем по меньшей мере в одном другом пространственном направлении.
Соединение посредством соответствующего упругого средства, соответственно жесткого в одном или двух пространственных направлениях, в то время как в двух или одном другом пространственном направлении оно является менее жестким, идеально выполняет требование такого крепления (поддерживания). При этом, в частности, жесткость может выбираться таким образом, чтобы она в направлении действия силы тяжести имела большую жесткость и чтобы таким образом она могла идеально поддерживать (крепить) вес конструктивного узла. С помощью жесткости, соответствующим образом конструктивно настроенной в одном или в обоих других пространственных направлениях, можно, соответственно, оказывать благоприятное воздействие на характер колебаний, для чего, в частности, сдвигаются собственные частоты колебаний. Кроме того, могут лучше выдерживаться различные линейные расширения, например, между несущей рамой и конструктивным узлом, без передачи больших напряжений материалу конструктивного узла или несущей рамы.
При этом упругое средство выполнено в виде пластинчатой пружины или стопы пластинчатых пружин, причем пластинчатая пружина или стопа пластинчатых пружин выполнена Г-образной.
Такая пластинчатая пружина, выполненная изогнутой на девяносто градусов, обеспечивает передачу усилий в одном направлении, в котором она имеет относительно большую жесткость. В обоих других направлениях Г-образных плечей одна из сторон проходит, соответственно, перпендикулярно пространственному направлению, так что здесь имеет место соответствующая большая упругость. Тем самым Г-образная пластинчатая пружина или стопа Г-образных пластинчатых пружин обеспечивает упругость в двух пространственных направлениях, в то время как в третьем пространственном направлении, по-прежнему, имеет место относительно большая жесткость. Поэтому такая пластинчатая пружина может использоваться, когда необходимо лишь поддерживание сил тяжести, в то время как различные расширения или характер колебаний должны подвергаться воздействию в обоих других направлениях.
Поскольку пружины в качестве деталей машин или полуфабрикатов поступают на рынок в большом многообразии, путем соответствующего выбора пружины в отношении их жесткости в разных пространственных направлениях можно осуществить идеальную подстройку к происходящим относительным движениям деталей между собой. Таким образом, конструкция согласно изобретению может быть приведена в соответствие с конструктивными требованиями к креплению (поддерживанию) конструктивного блока простыми, эффективными и экономичными средствами.
При этом согласно одному особенно благоприятному варианту выполнения изобретения конструктивным блоком является передача, в частности автоматическая передача. В одном из предпочтительных усовершенствованных вариантов выполнения изобретения передача содержит по меньшей мере один гидродинамический конструктивный элемент, в частности гидродинамический преобразователь.
В таком варианте выполнения конструктивного узла в виде передачи с гидродинамическим преобразователем, т.е. в виде типичной гидродинамической механической передачи, какие часто используются в автомобилях промышленного назначения, заявленное устройство для крепления (поддерживания) конструктивного узла может показать свои особые преимущества. Гидродинамический преобразователь в передаче обычно представляет собой собственный источник тепла, устанавливаемый обычно по центру или на одном из концов передачи. Благодаря этому источнику тепла осуществляется соответствующий ввод тепловой энергии, приводящей к тепловому расширению материала корпуса передачи. Поскольку отвод тепла в прилегающие области обычно происходит очень вяло, область между фланцем, к которому прифланцована передача, и креплением (опорой) через соединительное средство за пределами передачи, т.е., например, в несущей раме, определенно не будет расширяться так же сильно, как сама передача. Это подкрепляется участием в процессе разных материалов, например передачи из сплава легкого металла и несущей рамы из стали. Соответственно, в результате различного теплового расширения материалов возникают сильные термически индуцированные напряжения между областью, к которой прифланцована передача, и областью крепления (опоры). Благодаря использованию соединительного средства с упругими элементами согласно изобретению и целенаправленной ориентации упругого элемента в направлении, в котором могут произойти относительные тепловые расширения, тепловые напряжения могут быть эффективно минимизированы.
В одном из особенно благоприятных вариантов выполнения изобретения двигатель внутреннего сгорания и конструктивный узел сконструированы в виде общего блока, соединенного с транспортным средством посредством трех установочных точек, причем установочные точки расположены на двигателе внутреннего сгорания и на несущей раме, жестко соединенной с двигателем внутреннего сгорания со стороны конструктивного узла.
Эта конструкция с установкой на двигателе внутреннего сгорания и на несущей конструкции в трех точках обеспечивает статически определенную опору установочных точек для блока из двигателя внутреннего сгорания и конструктивного узла. Тем самым блок может крепиться (поддерживаться) и опираться идеальным образом.
При этом в одном из особенно благоприятных вариантов выполнения конструктивный узел опирается на несущую раму.
Таким образом, соединительное средство расположено между конструктивным узлом и несущей рамой, идеальным образом в области конструктивного узла, противолежащей фланцу, посредством которого конструктивный узел непосредственно или опосредованно прифланцован к двигателю внутреннего сгорания, и расположенной рядом с его продольной осью. Благодаря этому может быть обеспечено очень хорошее крепление, воспринимающее силу тяжести конструктивного узла. В этом случае сила тяжести вводится непосредственно в несущую раму, которая вместе с установочными точками на двигателе внутреннего сгорания несет весь блок из двигателя внутреннего сгорания и конструктивного узла. Тем самым может быть реализован хороший ввод сил тяжести без нагрузки на блок со стороны излишне больших изгибающих моментов.
При этом в одном из особенно благоприятных вариантов выполнения изобретения первый составной элемент разъемно соединен с конструктивным узлом, в частности с помощью свинчивания. Этим обеспечивается простой демонтаж крепления, так что, например, в случае передачи оно, например, в целях техобслуживания, может быть демонтировано очень просто.
Кроме того, в одном из особенно благоприятных вариантов выполнения может быть предусмотрено, чтобы пластинчатая пружина, или пластинчатые пружины стопы пластинчатых пружин, имели выемки и/или тисненные желобки.
С помощью этого специального варианта выполнения на жесткость пружины может быть оказано целенаправленное воздействие, для чего жесткость в определенных пространственных направлениях желательным образом подвергается воздействию с помощью выемок и/или тисненных желобков.
Другие предпочтительные варианты изобретения вытекают из остальных зависимых пунктов формулы изобретения и из примеров выполнения, более подробно поясняемых ниже со ссылкой на чертежи. При этом:
фиг. 1 изображает блок двигатель-передача с несущей рамой;
фиг. 2 - вид сбоку несущей рамы и передачи на фиг. 1;
фиг. 3 - вариант выполнения соединительного средства согласно изобретению.
На фиг. 1 в качестве примера изображен двигатель 1 внутреннего сгорания. Двигатель 1 внутреннего сгорания снабжен прифланцованной к нему передачей 2, в качестве конструктивного узла в смысле изобретения. Кроме того, конструкция содержит несущую раму 3, которая должна служить для установки блока из передачи 2 и двигателя 1 внутреннего сгорания на раме транспортного средства, не показанной здесь. Для этого несущая рама 3 имеет соответствующие установочные точки 4, в данном случае две установочные точки 4.1 и 4.2, снабженные, соответственно, отверстиями для обычного привинчивания несущей рамы 3 с помощью соответствующих амортизационных элементов к непоказанной раме транспортного средства. Третья установочная точка 4 показана в качестве примера на обращенной от передачи 2 стороне двигателя 1 внутреннего сгорания как установочная точка 4.3.
Посредством монтажа двигателя 1 внутреннего сгорания его установочной точкой 4.3 на самом двигателе 1 внутреннего сгорания и установочными точками 4.1 и 4.2 на несущей раме 3 на другой стороне достигается крепление блока из передачи 2 и двигателя 1 внутреннего сгорания в транспортном средстве в трех точках, так что реализована статически определенная опора блока двигатель-передача с большим расстоянием между установочными точками 4.1, 4.2 и 4.3.
При этом такой пример с передачей 2 и несущей рамой 3 следует рассматривать в качестве предпочтительного примера выполнения без ограничения изобретения этой конструкцией. Теперь на фиг. 2 на трехмерном виде сбоку более подробно еще раз показана передача 2 и несущая рама 3. При этом передача 2 должна быть выполнена в качестве гидродинамической механической автоматической передачи, причем этот вариант выполнения также следует понимать как чистый пример.
Наряду с закреплением передачи 2 путем ее прифланцовывания в области фланца 5 к двигателю 1 внутреннего сгорания, соответственно, как обычно, к картеру маховика, соединенному, в свою очередь, с двигателем внутреннего сгорания, осуществляется дополнительное крепление передачи 2 за счет соединительного средства 6, которое подробно показано в деталях в фрагменте III и которое в дальнейшем описании будет рассматриваться еще более подробно. Кроме того, в трехмерном изображении на фиг. 2 показаны три ортогональных пространственных направления X, Y, Z. При этом вдоль обозначенной штрихпунктиром продольной оси передачи 2, соответственно, блока двигатель-передача проходит пространственное направление, обозначенное через X. Поперек него проходят оба взаимно перпендикулярных пространственных направления Y и Z, причем Z должно символизировать пространственное направление в направлении действия силы тяжести, поскольку блок двигатель-передача, соответственно передача 2, находится в своем соответственно определенном встроенном положении, как это показано на фиг. 2.
Соединительное средство 6 по существу состоит из трех составных элементов 6.1, 6.2, 6.3, более подробно показанных в области, обозначенной III. Эти составные элементы 6.1, 6.2, 6.3 еще раз более подробно изображены на последующей фиг. 3. По существу первый составной элемент 6.1 соединен с передачей 2, соответственно, ее картером. Это может быть осуществлено с помощью разъемного соединения, например, путем свинчивания. Второй составной элемент 6.2 в данном примере осуществления выполнен за одно целое с несущей рамой 3. При этом такой вариант выполнения разъемных и цельных соединений мог бы быть выбран и по-другому, или оба составных элемента 6.1 и 6.2 могли бы быть выполнены, соответственно, за одно целое с несущей рамой 3 или с передачей 2 или оба составных элемента 6.1 и 6.2 могли бы быть соединены с передачей 2, соответственно, несущей рамой 3 с возможностью разъема. Однако первый из упомянутых вариантов имеет то преимущество, что он проще всего в реализации в случае возможного демонтажа передачи 2.
Составной элемент 6.3 выполнен в качестве упругого средства, соединяющего оба составных элемента 6.1 и 6.2 таким образом, чтобы это соединение по меньшей мере в одном пространственном направлении, здесь в направлениях Z и Y, имело большую жесткость, в то время как по меньшей мере в одном другом пространственном направлении, здесь в направлении Х, т.е. в направлении, параллельном продольной оси передачи 2, оно имело бы соответствующую упругость.
На фиг. 3 эта конструкция еще раз изображена детально. При этом показаны только составные элементы 6.1 и 6.2, а также соединительное упругое средство 6.3. Упругое средство в этом случае выполнено в качестве Г-образной пластинчатой пружины, однако оно могло бы содержать также стопу пластинчатых пружин, например две, три или более штабелированных пластинчатых пружин. Пластинчатая пружина 6.3 в изображенном примере выполнения свинчена с соответствующими составными элементами 6.1, 6.2 посредством прижимных пластин 7 и резьбовых средств 8.
Это исполнение в виде Г-образного упругого средства 6.3 с двумя плечами, проходящими в направлениях Х и Y, дает возможность упругому средству иметь большую упругость не только в одном, а в двух пространственных направлениях, а именно в направлениях Х и Y, в то время как в направлении Z действия силы тяжести при соответствующем определению использовании впредь имеет место очень большая жесткость. Тем самым эта конструкция не только позволяет компенсировать различные расширения и смещения деталей относительно друг друга в продольном направлении блока двигатель-передача, но и позволяет также обеспечивать подобную компенсацию в направлении Y. Это может быть особенно выгодно тогда, когда деталь должна быть подвержена воздействию колебаний в направлении Y. Благодаря расположению на фиг. 3 и исполнению в виде стопы (штабеля) пластинчатых пружин, в свою очередь, за счет трения между отдельными пружинами стопы может быть в ограниченной степени достигнуто демпфирование колебаний, поскольку здесь отдельные пружины стопы пластинчатых пружин также могут немного перемещаться относительно друг друга и за счет возникающего при этом трения вызывать это ограниченное демпфирование.
Таким образом, представленные примеры выполнения свидетельствуют о том, что очень простыми средствами можно добиться очень большой свободы в конструировании, обеспечивающей соответствующее крепление конструктивного узла, прифланцованного к двигателю 1 внутреннего сгорания, здесь передачи 2, не оказывая негативного воздействия на необходимую упругость при разных тепловых расширениях или прочих минимальных относительных перемещениях деталей друг относительно друга. Тем самым с оптимальными затратами простыми средствами удается минимизировать ненужные изгибающие моменты в блоке из двигателя 1 внутреннего сгорания и конструктивного узла 2.