Транспортное средство

 

Изобретение относится к транспортным средствам с рамными конструкциями силовых каркасов несущего кузова. Цель изобретения - повышение виброшумокомфортности, пассивной безопасности, прочности и долговечности автомобиля. В предлагаемом транспортном средстве силовой каркас несущего кузова содержит сваренные между собой полые силовые элементы: лонжероны, поперечины и стойки, туннели которых по крайней мере частично заполнены элементами из шумовибродемпфирующего материала. Новым является то, что элементы выполнены в виде сплошных брусьев из металлического пористого газопроницаемого волокнистого материала, беззазорно установленных в туннелях силовых элементов. Геометрическая форма брусьев соответствует траектории внутреннего пространства туннеля, в котором данный брус находится. Преимущественно техническое предложение может найти применение для автомобилей с улучшенными акустическими и аэродинамическими качествами. 3 ил.

Изобретение относится к автомобилестроению, в частности к устройству рамных конструкций силовых каркасов несущего кузова автомобиля.

Известным автомобили с несущим кузовом (Вершигора В.А. и др. Автомобиль ВАЗ-2108. - М.: ДОСААФ СССР, 1986, с. 252-256), силовыми элементами каркаса которых являются сваренные между собой лонжероны, поперечины, стойки, выполненные в виде замкнутых пустотелых профилей, соединенных между собой в единую пространственную конструкцию.

Одной из проблем является то, что названные протяженные коробчатые конструкции и присоединенные к ним тонкостенные кузовные панели являются непосредственными эффективными проводниками звуковой энергии (шумопроводами) воздушным путем и структурным возбудителем панелей, являясь, таким образом, источниками аэродинамического и структурного шума. Кроме того, в туннелях, образованных пустотелыми профилями, со временем возможно накопление влаги, воздействие которой вызывает прогрессивную коррозию конструкции кузова, что определяет надежность и долговечность конструкции автомобиля в целом.

Известны технические решения, основанные на принципе прерывания и затруднения передачи акустических колебаний по элементам силового каркаса кузова. В частности, в заявке японской фирмы "Ниссан дзидося К.К.", (JP) B N 61-53274, кл. B 62 D 65/00, публ. 17.11.86, БИ N2-1332 для снижения шума предлагается наносить на панель с помощью пульверизатора вещество, обладающее антикоррозионным свойством и способностью увеличивать свой объем под воздействием температуры.

Эта же фирма в заявке (JP) N 60-44187, кл. B 62 D 25/02, публ. 02.10.85, БИ N2-1105 для предохранения каркаса от коррозии и снижения шума предлагает последовательно накладывать на стенку каркаса сердечник из вспенивающегося материала, а затем использовать покрытую усиливающим слоем пластину, принимающую при нагревании необходимую форму.

Фирма "General Motors Corporation" (США) в заявке ЕПВ (EP) 0186319, кл. B 60 R 13/04, публ. 01.07.86, БИ N 27 для защиты соединения кузовных деталей от проникновения влаги использует пенопластовый валик, заформованный в стык.

В заявке Великобритании N 1567650, кл. B 62 D 25/20, публ. 21.05.80, БИ N 4756 предлагается пустотелые балки кузова заполнять губчатым пластическим материалом, что предотвращает передачу звука и тепла в салон и попадание влаги в пустотелые сечения (туннели) лонжеронов.

В заявке Японии N 59-45550, кл. B 62 D 25/06, публ. 07.11.84, БИ N 2-1139 фирма "Мацуда К.К." путем размещения в пустотелом пространстве кузовной детали теплостойкого упругого пеноматериала добиваются повышения ее жесткости и соответственно снижения вибровозбудимости каркаса и как следствие уменьшения корпусного шума присоединенных к каркасу панелей кузова.

Обобщая сказанное выше, можно сделать вывод о том, что, в частности, известные набухающие и вспенивающиеся материалы, перекрывая (герметизируя) проходные пустотелые сечения (туннели) силового каркаса, уменьшают передачу по нему шума в салон автомобиля, а также утечку из салона тепла в зимнее время или исключают подвод в салон теплого и грязного (загазованного картерными газами, парами топлива) воздуха летом. С точки зрения гибкого и продуктивного управления температурным полем пространства салона автомобиля, наличие существенных неуправляемых каналов утечек и подводов воздуха по крайней мере нецелесообразно.

При этом пробки из закрытоячеистого пенополиуретана или другого звукоизолирующего (термоизолирующего) материала, ухудшая вентиляцию пустотелых коробчатых туннелей силового каркаса, создают в ряде случаев благоприятные условия для коррозии элементов каркаса ввиду ухудшения вентилируемости этих пространств, что ведет к снижению надежности и долговечности кузова и автомобиля в целом.

В качестве прототипа принят силовой каркас несущего кузова автомобиля, описанный в проспекте фирмы "Perstorp Components", реквизиты головного офиса в Великобритании: DB, Cromwell Road, St Neots Cambridgeshire, PE19 2ER England, где туннели элементов силового каркаса мозаично заполнены шумовибродемпфирующим ESM материалом посредством помещения несущего каркаса перед сваркой в "химическую ванну".

Размещение ESM материала в туннелях силового каркаса улучшает его акустические качества в направлении передачи (транспортировки) шума из моторного отсека в салон, но, не являясь силовым элементом, этот материал не увеличивает прочность и жесткость и динамическое демпфирование элементов силового каркаса в целом. В этой связи для обеспечения требуемых условий пассивной безопасности и снижения виброактивности кузова (скелета и панелей) приходится усиливать элементы силового каркаса кузова за счет увеличения толщины стенок профилей и их поперечного сечения. В свою очередь это связано с увеличением веса автомобиля и уменьшением полезного объема пассажирского салона.

Цель изобретения - повышение прочности и долговечности конструкции силового каркаса несущего кузова автомобиля, шумовиброкомфортности и пассивной безопасности автомобиля.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном транспортном средстве, содержащем силовой агрегат, смонтированный на силовом каркасе несущего кузова автомобиля, включающем сваренные между собой полые силовые элементы, в частности лонжероны, поперечины и стойки, туннели которых по крайней мере частично заполнены элементами из шумодемпфирующего материала, последние выполнены в виде сплошных брусьев из металлического пористого газопроницаемого, волокнистого материала, беззазорно установленных в туннелях силовых элементов. Геометрическая форма брусьев соответствует траектории внутреннего пространства туннеля, в котором данный брус смонтирован.

В отличие от прототипа применение таких виброшумодемпфирующих брусьев из материала с высокими физико-механическими и одновременно с этим шумовибродемпфирующими свойствами позволяет не только эффективно решать проблему шума и вибраций, но и уменьшить сечение силовых элементов силового каркаса кузова при одновременном сохранении или даже увеличении прочности каркаса, увеличить полезный объем пассажирского салона автомобиля.

На фиг. 1 показан силовой каркас несущего кузова автомобиля; на фиг. 2 - фрагмент соединения продольного лонжерона с поперечиной; на фиг. 3 - сечение продольного силового элемента.

Силовой каркас несущего кузова автомобиля (фиг. 1) содержит сваренные между собой полые силовые элементы 1 (лонжероны), 2 (поперечины), 3 )стойки), в туннелях которых размещены сплошные виброшумодемпфирующие брусья 4, которые выполнены из металлического, пористого, газопроницаемого сетчатого или волокнистого, высокошумовибродемпфирующего материала. Брусья 4 беззазорно (фиг.2 и 3) установлены в туннелях элементов 1-3. Геометрическая форма брусьев 4 (фиг. 3) соответствует траектории внутреннего пространства туннеля, в котором брус 4 смонтирован.

колесное транспортное средство (автомобиль), двигаясь по дорожному покрытию, подвергается интенсивному динамическому воздействию со стороны дороги (микропрофиля покрытия, возбуждающего шину и трансформирующего динамическое возбуждение через элементы подвески автомобиля на силовой каркас кузова). С другой стороны, рабочие процессы в силовой энергетической установке (двигателе и агрегатных трансмиссии) в виде неуравновешенных сил и моментов передаются частично ослабленными через крепежные кронштейны и виброопоры силового агрегата также на элементы силового каркаса кузова. То есть силовой каркас несущего кузова воспринимает существенные знакопеременные динамические нагрузки (вибрации) и, совершая соответственные динамические колебания и деформации, в свою очередь возбуждает примыкающие к нему панели кузова, вследствие динамических деформаций и колебаний которых и излучается звук (шум) во внутреннее пространство пассажирского салона, являющийся нежелательным и вредным для здоровья, безопасности и комфорта фактором.

В случае установки в полые коробчатые сечения силовых элементов 1-3 шумовибродемпфирующих брусьев 4 последние, воспринимая деформации внешней оболочки силовых элементов, деформируются сами. В силу того что внешние и внутренние слои волокнистый структуры шумовибродемпфирующего бруса 4 будут деформироваться в существенно различной степени (например, внешние растягиваются, а внутренние сжимаются), такой процесс будет вызывать интенсивные сдвиговые деформации слоев и/или отдельных волокон с соответствующим преобразованием работы их деформации в тепловую энергию трения и сопутствующего рассеивания. Таким образом, будет осуществляться динамическое успокоение структуры силовых элементов каркаса примыкающих панелей и соответственно снижение шума в пассажирском салоне транспортного средства.

Вибрационное и акустическое возбуждение на силовой каркас кузова автомобиля в наибольшей степени происходит со стороны непосредственных механических связей силового агрегата, систем и автономных агрегатов (не показаны), непосредственно закрепленных на элементах силового каркаса 1-3 (на передних лонжеронах 1 и поперечине 2 смонтированы опоры силового агрегата - двигателя и коробки передач), к поперечинам 2 днища крепятся кронштейны муфт карданного вала (не показаны) и т.д.

Установка в туннели элементов 1-3 выброшумодемпфирующих брусьев 4 из металлических пористых волокнистых, сетчатых, спеченных или прессованных газопроницаемых материалов, таких как пористые сетчатые материалы, металлорезина, прессованная металлическая шерсть или путанка, позволяет направленно в заданных зонах повышать жесткость и прочность силового каркаса, формирующего пространство салона, в котором находится водитель и/или пассажиры, уменьшать виброшумовозбудимость самих элементов каркаса и присоединенных к ним панелей кузова, что целесообразно как с точки зрения улучшения шумовиброкомфорта в салоне автомобиля, так и, с точки зрения повышения пассивной безопасности автомобиля (фронтальный удар, наезд сзади, боковой удар и т.п. ).

Кроме того, поскольку предлагаемые материалы, из которых изготовлены брусья 4, обладают высокими физико-механическими свойствами, то для обеспечения требуемых жесткостных и прочностных характеристик кузова возможно использование значительно менее габаритных сечений силовых элементов 1-3 (в сравнении и традиционными "крупногабаритными" решениями), что благоприятно не только, с точки зрения расхода материалов на сами силовые элементы, но и расхода большого количества сопутствующих вибродемпфирующих и звукоизолирующих материалов, устанавливаемых на примыкающие панели кузовов. При этом увеличивается полезное пространство салона, упрощается компоновка внутренних узлов и агрегатов автомобиля, улучшается аэродинамика днища кузова (за счет придания ему менее рельефной поверхности не только за счет менее выступающих лонжеронов, но и более гладких панелей).

Полезное пространство салона увеличивается еще и из-за того, что в результате снижения виброактивности силового каркаса возможно применение более тонкой виброшумоизоляции обивки внутренних панелей салона.

Достоинством шумовибродемпфирующих брусьев из металлических пористых сетчатых материалов, обеспечивающих также и эффективное звукопоглощение аэродинамического шума, распространяющегося по туннелю, и продуваемость (воздухопроницаемость), а также улучшающих термоизоляцию за счет уменьшения утечек воздуха, является и повышение культуры производства, поскольку исключаются высокотоксичные технологические операции формообразования под воздействием температуры и химических реакций высокомолекулярных соединений, которые имеют место при применении соответствующих пробок из набухающих или вспенивающихся полимерных материалов.

Технологически закладка шумовибродемпфирующих брусьев 4 в туннели осуществляется перед сваркой силовых элементов.

Формула изобретения

Транспортное средство, содержащее силовой агрегат, установленный на силовом каркасе несущего кузова автомобиля, включающем сваренные между собой и образующие объемную конструкцию полые силовые элементы, по крайней мере частично заполненные элементами из шумовибродемпфирующего материала, отличающееся тем, что последние выполнены в виде сплошных виброшумодемпфирующих брусьев из металлического пористого газопроницаемого сетчатого волокнистого материала, беззазорно установленных в туннелях силовых элементов, при этом геометрическая форма брусьев соответствует траектории внутреннего пространства туннеля, в котором данный брус смонтирован.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3