РАМА ДЛЯ ГРУЗОВОГО АВТОМОБИЛЯ
TRUCK FRAME

Изобретение относится к раме для грузового автомобиля с двумя продольными балками, которые многократно соединены друг с другом распределенными по длине автомобиля поперечными балками, при этом передние зоны обеих продольных балок соединены друг с другом с помощью передней поперечной балки, и при этом передняя поперечная балка присоединена через соединительный корпус к концам продольных балок.
Уже известны передние поперечные балки в представляющей в данном случае интерес форме, которые выполняют по существу функцию повышения жесткости рамы автомобиля. Кроме того, в отдельных случаях раскрыты передние поперечные балки, которые имеют соединительные точки для крепления деталей или узлов.
В основе данного изобретения в качестве уровня техники, среди прочего, имеется DE 19809209 А1. В этой публикации раскрыто шасси грузового автомобиля с вынесенной вперед откидываемой кабиной с рамой, обе продольные балки которой соединены друг с другом несколькими поперечными балками, и с жестким передним мостом, корпус которого через продольные рычаги прикреплен к неподвижным относительно рамы частям. Передние концы обеих продольных балок рамы соединены друг с другом с помощью по существу U-образной, - если смотреть спереди, - поперечной балки, которая состоит из двух закрепленных с помощью фланцев на соответствующей продольной балке рамы многофункциональных опорных щитов и проходящей внизу между ними, соединенной на концах с ними поперечины. При этом оба многофункциональных опорных щита выполняют функцию удерживающего, поддерживающего, опорного и крепежного органа для различных частей автомобиля.
Такая передняя поперечная балка имеет существенный недостаток, состоящий в том, что для ее выполнения необходимо множество деталей, которые в большинстве случаев нельзя изготавливать из стандартных заготовок и которые приводят к большому общему весу передней поперечной балки. Большая доля специально выполненных и подогнанных деталей, которые изготавливаются с помощью способов первичного формообразования или способов обработки давлением, не позволяет выполнять желаемую конфигурацию передней поперечной балки для других вариантов выполнения или типов грузового автомобиля, при этом агрегат радиатора/вентилятора расположен пространственно спереди и тем самым в целом относительно занимаемого места не может рассматриваться как оптимальный.
Для достижения величин выброса в соответствии с новыми нормативами для выбросов обычно применяемых в грузовых автомобилях дизельных двигателей с водяным охлаждением, необходимо иметь большую мощность охлаждения. Отсюда вытекает необходимость в больших охлаждающих модулях, которые требуют большое монтажное пространство. Согласно уровню техники, передняя поперечная балка монтируется либо между обеими продольными балками рамы, либо на специальной передней части, при этом охлаждающий модуль крепится между продольными балками или на передней части в большинстве случаев через резиновые детали, при этом требуется значительное монтажное пространство, а интеграция более крупных охлаждающих модулей невозможна или возможна лишь ограниченно.
Поэтому задачей данного изобретения является создание рамы для грузового автомобиля, которая имеет многофункциональную переднюю поперечную балку, которая обеспечивает требующую минимального монтажного пространства интеграцию охлаждающего модуля в переднюю часть грузового автомобиля и имеет простую и экономичную конструкцию.
Эта задача решена, согласно изобретению, с помощью рамы для грузового автомобиля с признаками пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные усовершенствования изобретения указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
Изобретение заключает в себе техническую идею, состоящую в том, что передняя поперечная балка изготовлена в виде модульного и имеющего множество конструктивных элементов сварного каркаса и выполнена в качестве рамообразного, многофункционального несущего блока для размещения, по меньшей мере, одного охлаждающего модуля.
Это решение обеспечивает то преимущество, что передняя поперечная балка выполнена в виде несущей рамы, которая обеспечивает размещение, по меньшей мере, одного охлаждающего модуля. Размещение охлаждающего модуля происходит в интегрированной форме, так что охлаждающий модуль крепится не на передней поперечной балке через резиновые элементы, а по существу интегрированно в рамообразном несущем блоке, так что не требуются дополнительные несущие элементы для охлаждающего модуля. Обеспечивающие жесткость компоненты передней поперечной балки расположены, по меньшей мере, вокруг одной части охлаждающего модуля, так что обеспечивается оптимизированная плотность интеграции передней поперечной балки и охлаждающего модуля. При этом размещенный в передней поперечной балке охлаждающий модуль имеет, по меньшей мере, один главный радиатор и один дополнительный радиатор. Главный радиатор можно интегрировать в плоскости рамы передней поперечной балки, при этом дополнительный радиатор расположен плоско-параллельно главному радиатору. Между главным радиатором и дополнительным радиатором находятся две или более проходящих горизонтально трубных распорок, так что увеличивающие жесткость конструктивные элементы вложены в охлаждающий модуль. С помощью этого решения можно согласовывать величину радиатора с требованиями повышенной мощности охлаждения без уменьшения по соображениям потребности в пространстве необходимой жесткости передней поперечной балки. Выполнение передней поперечной балки в виде сварного каркаса обеспечивает модульную конструкцию из многих конструктивных элементов, которые образуют рамообразный, многофункциональный несущий блок. За счет этого можно отказаться от тяжелой литой или кованой конструкции, при этом переднюю поперечную балку можно в модульном виде подогнать к грузовым автомобилям в зависимости от модели и оснащения за счет простого расширения или уменьшения сварного каркаса, или же за счет замены конструктивных элементов.
Конструктивные элементы для модульной конструкции передней поперечной балки предпочтительно имеют прессованные части, заготовки, такие как трубы, листы и/или кованые части. Сварной каркас из стандартных заготовок обеспечивает конструкцию минимальной стоимости, поскольку заготовки лишь с небольшими затратами можно подгонять к геометрическим размерам несущего блока, и в качестве операции сборки используется по существу лишь процесс сварки. Такие заготовки могут включать в себя трубы, металлические листы или профили, которые соответствуют стандартным и в лучшем случае нормированным основным размерам. Для согласования с размерами сварного каркаса необходимо лишь подогнать по длине и при необходимости с помощью простых операций изменить форму этих стандартных материалов, таких как, например, U-образные профили или трубы.
Согласно одному возможному усовершенствованию изобретения предлагается выполнять монтаж охлаждающего модуля в передней поперечной балке перед монтажом передней поперечной балки в раме автомобиля. Передняя поперечная балка монтируется с помощью двух соединительных тел на концах продольных балок рамы, при этом соединительное тело в виде цельных или состоящих из нескольких частей соединительных элементов располагается между концами продольных балок рамы и передней поперечной балкой. При этом соединение между передней поперечной балкой и продольными балками рамы можно осуществлять с помощью болтов и/или с помощью аналогичных, в частности, разъемных монтажных элементов, так что обеспечивается свободный монтаж и демонтаж передней поперечной балки на соединительных корпусах. Таким образом, переднюю поперечную балку можно монтировать саму по себе в неустановленном состоянии, при этом можно предварительно монтировать агрегаты, в частности охлаждающий модуль, на передней поперечной балке. После завершения предварительного монтажа можно весь блок из передней поперечной балки, охлаждающего модуля и, возможно, других агрегатов, интегрировать в раму грузового автомобиля с помощью расположенных слева и справа соединительных тел. При необходимости можно перед установкой блока проверять работу компонентов и агрегатов, при этом после установки их необходимо лишь соединить с периферийными устройствами грузового автомобиля и заполнить необходимыми рабочими материалами.
Монтируемые и/или предварительно монтируемые на передней поперечной балке агрегаты могут дополнительно включать в себя, по меньшей мере, один конденсатор охлаждающего средства, один охладитель надувочного воздуха, один масляный радиатор и/или один радиатор водяного охлаждения для низкотемпературного контура. Кроме того, к агрегатам могут относиться все детали, которые необходимы для конвективного теплообмена с потоком набегающего воздуха при работе грузового автомобиля, так что они предпочтительно расположены в передней области автомобиля. При этом компоненты можно монтировать на передней поперечной балке друг перед другом, сбоку или над держателями, при этом их можно, по меньшей мере, частично монтировать предварительно.
Расположенная со стороны низа рамная часть поперечной балки предпочтительно выполнена в виде переднего противоподкаточного профиля, при этом он имеет на наружной стороне опору для подъема. Таким образом, передний противоподкаточный профиль выполняет как функцию увеличения жесткости, так и функцию защиты для предотвращения выезда под кузов спереди. Передний противоподкаточный профиль выполнен в виде трубной конструкции, которая на обеих сторонах переходит в опоры для подъема, на которых можно монтировать ступеньки для облегчения попадания водителя в кабину. Передний противоподкаточный профиль образует нижний замыкающий элемент передней поперечной балки и имеет средний, прямой трубный участок, над которым проходит многофункциональный несущий блок передней поперечной балки, при этом он приваривается, по меньшей мере, в двух местах соединения. Тем самым средний участок переднего противоподкаточного профиля образует рамную часть для размещения дополнительных агрегатов и, в частности, охлаждающего модуля. Проходящая по сторонам участка рамы часть переднего противоподкаточного профиля U-образно отогнута противоположно направлению движения и переходит снаружи в ступенчатые элементы.
В другом улучшающем изобретение усовершенствовании предусмотрено, что передняя поперечная балка имеет приемные элементы для буксировочного устройства, через которые можно по выбору прикреплять специальную поперечную балку и/или приборный щит. Приемные элементы можно изготавливать, предпочтительно, литьем или ковкой, и они расположены на расположенных вертикально несущих боковых частях. Приемные элементы снабжены соответственно внутренней резьбой, в которую можно вкручивать буксировочное устройство, так что внутренняя резьба в приемных элементах открыта в направлении движения. На задней стороне приемные элементы могут частично образовывать монтажные соединения для соединительных тел для соединения с продольными балками рамы. Крепление приемных элементов на несущих боковых частях осуществляется через соединительные элементы, такие как, например, винты или заклепки или с помощью сварного соединения. На приемных элементах можно выполнять дополнительный монтаж специальной поперечной балки или другого приборного щита для размещения других агрегатов.
В качестве конструктивного варианта осуществления несущего блока предусмотрено, что передняя поперечная балка имеет одну левую и одну правую несущую боковую часть, при этом боковые несущие части расположены вертикально и по существу параллельно друг другу и соединены друг с другом, по меньшей мере, через одну, а предпочтительно две проходящие горизонтально трубные распорки. Несущие боковые части состоят из U-образного профиля, который раскрыт вниз. Несущие боковые части образуют вертикальную часть передней поперечной балки и на нижней стороне сварены с передним противоподкаточным профилем. Несущие боковые части соединены друг с другом с помощью горизонтально проходящих трубных распорок, при этом трубные распорки на концах приварены между несущими боковыми частями, или же, в качестве альтернативного решения, могут иметь винтовое соединение. С помощью трубных распорок обеспечивается необходимая жесткость конструкции передней поперечной балки, при этом могут быть предусмотрены предпочтительно две проходящие параллельно переднему противоподкаточному профилю трубные распорки. Верхняя трубная распорка может выполнять функции крепления для навесных частей для размещения трубопроводов, резервуаров или дополнительных охладителей, таких как масляный радиатор или охладитель надувного воздуха.
В качестве другого предпочтительного варианта осуществления для увеличения плотности интеграции передней поперечной балки предусмотрено, что несущие боковые части имеют держатели для размещения опоры для кабины водителя. Держатели для опор кабины водителя расположены в верхней области снаружи на левой и правой несущей боковой части, при этом держатели образуют шарнирное гнездо для кулисы, которая через демпфирующий элемент демпфирует колебания кабины, при этом демпфирующий элемент соединен с задней стороной приемного элемента. За счет этого создается колебательная система, на которую опирается с возможностью колебания кабина. При этом держатели с кулисой, демпфирующим элементом и задним соединением с приемным элементом имеются слева и справа на передней поперечной балке.
Левая или правая несущая боковая часть предпочтительно имеет опорную стойку для размещения промежуточной опоры рулевого вала и/или направляющей передачи рулевого вала. Опорная стойка может быть выполнена в виде единой части с держателем для размещения опоры кабины водителя, так что на наружной стороне держателя имеется возможность размещения элементов для присоединения частей рулевого управления. Таким образом, обеспечивается дальнейшее повышение степени интеграции передней поперечной балки, за счет возможности размещения и при необходимости предварительного монтажа частей рулевого управления.
Кроме того, передняя поперечная балка может иметь держатели для укладки трубопроводов, таких как трубопроводы сжатого воздуха, электрические провода, трубопроводы для охлаждающего средства, масляные трубопроводы и/или трубопроводы для воды, а также крепежных элементов для буфера и/или осветительного блока. Держатели выполнены, например, в виде приваренных листовых частей, которые расположены предпочтительно на наружной стороне несущих боковых частей или на переднем противоподкаточном профиле и могут иметь проушины, отверстия, зажимы или аналогичные структуры для присоединения. Крепежные элементы для буфера и/или осветительного блока расположены в передней области передней поперечной балки на переднем противоподкаточном профиле или на несущих боковых частях и находятся в виде язычковых планок в вертикальной плоскости передней поперечной балки.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения предусмотрено, что передняя поперечная балка имеет замыкающую поперечную балку, на которой можно монтировать, по меньшей мере, дополнительный радиатор и/или резервуар, а также другие наружные средства, при этом замыкающая поперечная балка расположена между верхними концами левой и правой несущей боковой части. С помощью замыкающей поперечной балки можно создавать возможность крепления для компонентов охлаждающего модуля и других агрегатов, таких как дополнительный радиатор. Установка замыкающей поперечной балки осуществляется после монтажа главного радиатора и образует для него верхний замыкающий элемент.
Согласно другому примеру осуществления, предусмотрена возможность монтирования передней поперечной балки на выполненном соответствующим образом нарамнике грузового автомобиля с независимой подвеской колес переднего моста, при этом держатели и/или опорные стойки, и/или крепежные элементы выполнены с возможностью подгонки. Вследствие изменяющихся при монтаже на нарамнике на переднем мосту геометрических размеров, модульная конструкция передней поперечной балки обеспечивает подгонку дополнительно расположенных модулей и, в частности, опоры кабины водителя, при этом в этом примере осуществления можно также использовать преимущества конструкции в виде сварного каркаса и модульного, рамообразного выполнения.
Другие улучшающие изобретение признаки приведены в зависимых пунктах формулы изобретения или следуют из приведенного ниже подробного описания предпочтительного примера осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг.1 - передняя поперечная балка с интегрированным охлаждающим модулем, опорой для кабины водителя и другими присоединяемыми частями, в изометрической проекции;
фиг.2 - передняя поперечная балка с интегрированными главным и дополнительным радиатором, в изометрической проекции;
фиг.3 - сварной каркас передней поперечной балки, в изометрической проекции;
фиг.4 - передняя поперечная балка с замыкающей поперечной балкой, в изометрической проекции; и
фиг.5 - сварной каркас передней поперечной балки с верхней трубной распоркой с функцией крепления присоединяемых частей, в изометрической проекции.
На чертежах показаны приведенные лишь в качестве примера схематичные изображения.
Показанная на фиг.1 в изометрической проекции рама 1 автомобиля является частью передней области рамы грузового автомобиля и по существу имеет две проходящие в направлении движения продольные балки 2 рамы, которые на переднем конце соединены друг с другом поперек направления движения передней поперечной балкой 3. Соединение между продольными балками 2 рамы и передней поперечной балкой 3 имеет два соединительных тела 4, при этом за счет изометрической проекции видно лишь одно соединительное тело 4. Соединительные тела 4 имеют угловую форму и прикручены с боков к продольным балкам 2 рамы и к передней поперечной балке 3. Передняя поперечная балка 3 выполнена в виде рамы и на ней размещается, по меньшей мере, один охлаждающий модуль, при этом охлаждающий модуль содержит, по меньшей мере, один главный радиатор 5 и один дополнительный радиатор 6. Главный радиатор 5 расположен в раме передней поперечной балки 3, а дополнительный радиатор 6 находится в параллельной плоскости и в направлении движения перед главным радиатором 5.
В нижней области рамы передней поперечной балки 3 находится передний противоподкаточный профиль 7, при этом он по существу состоит из трубного материала и U-образно загнут слева и справа против направления движения. На концах переднего противоподкаточного профиля 7 выполнены опоры 8 для подъема, которые облегчают водителю вход и выход из кабины.
Соединение передней поперечной балки 3 с соединительным телом 4 осуществляется через приемные элементы 9, которые прикручены или приварены слева и справа к несущим боковым частям 10, которые образуют вертикальную часть передней поперечной балки 3. Приемные элементы 9 снабжены направленной в направлении движения внутренней резьбой 15 для вкручивания при необходимости буксировочного устройства. По бокам несущих боковых частей 10 расположены держатели 11 для размещения опоры 12 кабины водителя, которая через пружинно-демпферные элементы 13 опирается на жесткую раму передней поперечной балки 3 с возможностью колебаний в вертикальном направлении. Пружинно-демпферные элементы 13 на задней стороне присоединены через демпферный приемный элемент 14 к несущим боковым частям 10. Кроме того, по сторонам несущих боковых частей 10 расположены стойки 19 подшипников для создания возможности размещения промежуточной опоры (не показана) рулевого вала и/или отклоняющей передачи (не показана) рулевого вала.
На фиг.2 показана в изометрической проекции передняя поперечная балка 3 с интегрированным главным радиатором 5 и расположенным перед главным радиатором 5, представленным наполовину в разрезе дополнительным радиатором 6. Система из продольных балок 2 рамы, соединительных тел 4, приемных элементов 9 с интегрированной внутренней резьбой 15 и демпферных приемных элементов 14, наряду с соединительными элементами (не показаны), выполнена симметрично слева и справа в направлении движения на передней поперечной балке 3. Нижний замыкающий элемент образует передний противоподкаточный профиль 7, который проходит по всей ширине грузового автомобиля.
На фиг.3 показан сварной каркас, который образует основную структуру передней поперечной балки 3. Каркас по существу имеет две расположенные вертикально, U-образные несущие боковые части 10, которые вместе с образующим нижнюю поперечину передним противоподкаточным профилем 7 и горизонтально проходящими трубными распорками 16 образует жесткую на кручение раму. Кроме того, предусмотрены держатели 17, например, для укладки трубопроводов, таких как трубопроводы сжатого воздуха, электрические провода, трубопроводы для охлаждающего средства, масляные трубопроводы и/или трубопроводы для воды. Другие крепежные элементы 18 служат для крепления буфера и/или осветительного блока (не показан).
На фиг.4 показано выполнение верхней трубной распорки 16, которая имеет держатель 21 для присоединяемых частей для крепления трубопроводов, резервуаров или дополнительных радиаторов, таких как масляный радиатор или охладитель надувочного воздуха. Для этого трубная распорка 16 слегка изогнута вверх для соответствующего расположения держателя 21, так что можно располагать дополнительные агрегаты вне несущей рамы передней поперечной балки 3. На фиг.5 показана передняя поперечная балка 3, которая имеет замыкающую поперечную балку 20, которая образует верхний замыкающий элемент передней поперечной балки 3. Замыкающая поперечная балка 20 установлена на верхнем конце между обеими несущими боковыми частями 10 и обеспечивает возможность крепления компонентов охлаждающего модуля. Установка замыкающей поперечной балки 20 осуществляется после установки главного радиатора 5 и образует для него верхний замыкающий элемент.
Изобретение не ограничивается в своей реализации указанным выше предпочтительным примером выполнения. Наоборот, возможны многочисленные варианты выполнения, которые даже при принципиально другом выполнении используют указанное решение.
Перечень позиций
1. Рама автомобиля
2. Продольная балка рамы
3. Передняя поперечная балка
4. Соединительное тело
5. Главный радиатор
6. Дополнительный радиатор
7. Передний противоподкаточный профиль
8. Опора для подъема
9. Приемный элемент
10. Несущая боковая часть
11. Держатель
12. Опора кабины водителя
13. Пружинно-демпферный элемент
14. Демпферный приемный элемент
15. Внутренняя резьба
16. Трубная распорка
17. Держатель
18. Крепежный элемент
19. Опорная стойка
20. Замыкающая поперечная балка
21. Держатель