CZ309630B6 - Rám vozidla s proměnnými mechanickými vlastnostmi - Google Patents

Abstract

Rám vozidla s proměnnými mechanickými vlastnostmi obsahuje pevné hlavní nosníky (2, 5), výztuhy (1) rámu a torzní výztuhy (7) a/nebo podélné výztuhy (8). Pevné hlavní nosníky (2, 5) a výztuhy (1) rámu obsahují uzlové montážní body (3) rámu pro uchycení torzních výztuh (7) a/nebo podélných výztuh (8), které jsou přes pevnou rozebíratelnou vazbu uloženy vždy minimálně ve dvou uzlových montážních bodech (3).

Description

Rám vozidla s proměnnými mechanickými vlastnostmi

Oblast techniky

Vynález se týká oblasti konstrukce motorových vozidel, zejména konstrukce jejich rámu a podvozku.

Dosavadní stav techniky

Rám vozidla je základní nosnou částí většiny vozidel. Úkolem rámu je vedení kol nebo podvozkových částí vozidla, čímž určuje základní jízdní vlastnosti. Dále pak vzájemně spojuje hlavní části vozidla a zejména odolává silovým a momentovým zatížením vznikajícím během pohybu vozidla. Základními požadavky na rámové konstrukce motorových vozidel jsou tedy zejména tuhost, pevnost, pružnost a únavová životnost společně s co nejnižší hmotností. Tyto požadavky jsou však na první pohled protichůdné. Samotná konstrukce rámů vozidel prošla vývojem od dřevěných hranolů spojovaných čepy, přes svařence lisovaných plechových profilů, až po moderní lehké trubkové rámy nebo karbonové monokoky. V konstrukcích rámů se vždy využívaly nejmodernější výpočetní postupy a ty nejmodernější materiály. Avšak jedna společná vlastnost provází rámy od počátků až po současnost. Touto vlastností je výroba konstantně tuhého rámu s co nejlepším využití materiálu, avšak zejména pro motocykly s neměnnými rozměry a neměnnou tuhostí nebo hmotností.

Mezi spisy, ve kterých je řešena problematika modifikace rámů vozidel, lze nalézt například spis SK 288523 B6, o názvu „Sposob výroby karosérie automobilu a karoséria automobilu“, který řeší problém snížení hmotnosti karoserie vozidla modifikací výroby jednotlivých dílů. Zde je modifikace řešena dodatečnou náhradou dílů, zejména však modifikací postupu výroby a materiálu. Obsahuje tzv. modulární části, které lze obměňovat. Primárním cílem však není úprava tuhosti rámu v předem daných kombinacích, ale pouze změna výrobní ceny nebo výsledné hmotnosti. Ve spise CN 201941906 U, o názvu „Modular motorcycle frame“, zde navržený trubkový rám pro motocykl umožňuje instalace různých konzolí pro přizpůsobení rámu mnoha variacím polohy jezdce na motocyklu nebo výměny jednotlivých částí motocyklu, jako je například motor, nádrž atd. Primárním cílem však není úprava tuhosti rámu nebo hmotnosti rámu v předem daných kombinacích.

Žádný z výše uvedených spisů však neřeší problém tuhosti rámu a jeho odolnosti proti deformaci v předem stanovených stupních, které lze navolit pomocí předem vypočtených výztuh konstrukce rámu, které je možno velmi rychle a bez demontáže hlavních částí vozidla měnit.

Podstata vynálezu

Vynález odstraňuje výše zmíněná omezení uvedených i v dnešní době používaných konstrukcí rámu. Podstatou tohoto vynálezu je rám vozidla, který je od počátku návrhu řešen jako velmi poddajný a pružný. V jeho konstrukci jsou však záměrně navrženy uzlové body, které jsou za pomoci simulací deformací rámu v přesně stanovených místech rámové konstrukce. V tvarovém řešení konstrukce rámu se již dopředu počítá s využitím těchto uzlových bodů jako bodů pro šroubové, nebo jiné demontovatelné připojení příček, podélníků nebo diagonálních vzpěr rámu (dále jen zjednodušeně rámové výztuhy).

Tyto rámové výztuhy jsou navrhovány současně s rámem vozidla. Celý rám je pak navržen jako mnoho rámových konstrukcí s instalovanými různými rámovými vzpěrami. Variace použití vzpěr je dáno počtem uzlových montážních bodů a návrh probíhá tak, aby rám montáží vzpěr zvyšoval svou tuhost v různých směrech. Takto navržený a zkonstruovaný rám poté dovoluje uživateli

- 1 CZ 309630 B6 vozidla dle předložené dokumentace různých variací konstrukce rámu, přizpůsobit tuhost rámu, potažmo jeho hmotnost, aktuálním podmínkám provozu za velmi malého úsilí montáže a bez dalších výpočtů výsledků tuhosti, hmotnosti či životnosti, které jsou již předem známy.

Tedy rám vozidla s proměnnými mechanickými vlastnostmi má pevné hlavní nosníky a výztuhy rámu. Dále obsahuje torzní výztuhy a/nebo podélné výztuhy. Součástí pevných hlavních nosníků a výztuh rámu jsou uzlové montážní body, které jsou určeny pro uchycení torzních výztuh a/nebo podélných výztuh a ty jsou přes pevnou rozebíratelnou vazbu uloženy vždy minimálně ve dvou uzlových montážních bodech.

Dále je důležité, že torzní výztuhy a/nebo podélné výztuhy tvoří mechanická soustava schopná přenášet síly nebo momenty.

Výhodou vynálezu je tedy možnost modifikovat jeden rám pro více jízdních podmínek a tím zvýšit jeho užitnou hodnotu. Tato vlastnost je maximálně využitelná u vozidel, které jsou velmi závislé na tuhosti rámu, avšak zároveň vyžadují vždy co nejnižší možnou hmotnost. Takovými vozidly jsou zejména motocykly, kdy jedna jízdní situace je jízda nízkou rychlostí s jedním členem posádky a situace jiná, kdy motocykl veze dva členy posádky v terénu. Dalším příkladem mohou být například závodní vozidla (motocykly), u kterých značnou část pružení a tlumení přebírá rám, zejména u vozidel, která mají omezený zdvih kol, nebo speciálně motocykly pohybující se zatáčkou v určitém náklonu, který již téměř neumožní využívat zdvih tlumičů podvozku k tlumení odskoků kola od nerovností vozovky. Dalším příkladem můžou být terénní vozidla, u kterých dochází při tzv. křížení náprav na nerovnosti ke ztrátám kontaktu kola s povrchem terénu. Tato situace je důsledkem nepoddajnosti rámu vozidla, který spojuje nápravy. Snížením jeho tuhosti lze do určité míry tento jev potlačit.

Pro účely této přihlášky je možné ke konstrukci pevných a demontovatelných částí rámu využít jakéhokoliv konstrukčního materiálu.

Objasnění výkresů

Na obr. 1 se nachází trubkový rám bez instalovaných rámových výztuh opatřený kotvícími uzlovými body demontovatelných vzpěr. Obr. 2 představuje rám s instalovanou torzní vzpěrou do uzlových bodů v horním podélníku rámu, viz příklad 1 uskutečnění. Obr. 3 znázorňuje rám s maximální tuhostí ve všech směrech, tedy s instalovanou torzní i podélnou vzpěrou v uzlových bodech, tedy vzájemně provázaných vzpěr omezujících deformaci podélnými i příčnými silami, viz příklad 2 uskutečnění. Na obr. 4 je znázorněn rám s instalovanými podélnými vzpěrami, u kterého se mírně zvýší torzní tuhost, avšak i zásadně odolnost proti deformaci podélnými silami nebo svislými - (brzdění, náklad), viz příklad 3 uskutečnění. Obr. 5 představuje rám dvoustopého vozidla s instalovanými podélnými vzpěrami, viz příklad 4 uskutečnění.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad standardního trubkového rámu využívajícího řešení bez montovatelných výztuh je znázorněn na obr. 1 a je složen tímto způsobem. Ke sloupku 6 řízení je upevněný spodní hlavní nosník 2, nad kterým je umístěn horní hlavní nosník 5. Oba hlavní nosníky 2, 5 jsou sestaveny z jednotlivých podélníků spojených uzlovými montážními body 3 rámu a jsou vybaveny výztuhami 1 rámu. Horní hlavní nosník 5 je zakončen konzolí 4 pro podsedlový rám. Na obrázku jsou uzlové montážní body 3 rámu prázdné, tedy bez volitelných torzních výztuh 7 a podélných výztuh 8.

- 2 CZ 309630 B6

Příklad 1

Na obr. 2 je mezi uzlové montážní body 3 horního hlavního nosníku 5 instalována volitelná torzní výztuha 7.

Příklad 2

Příklad 2 na obr. 3 se od příkladu 1 odlišuje tím, že od sloupku 6 řízení je centrálně vedena volitelná podélná výztuha 8, která je vlastním uzlovým montážním bodem 3 spojena s volitelnou torzní výztuhou 7 a zároveň uzlovým montážním bodem 3 rámu na sloupku 6 řízení, který na obr. 3 není viditelný.

Příklad 3

V tomto případě na obr. 4 jsou z uzlového montážního bodu 3 rámu na sloupku 6 řízení vedeny dvě volitelné podélné výztuhy 8, které jsou uchyceny z vnitřní části k uzlovým montážním bodům 3 rámu horního hlavního nosníku 5.

Příklad 4

Na obr. 5 je řešení využito pro rám dvoustopého motorového vozidla, kde jsou v uzlových montážních bodech 3 rámu instalovány volitelné podélné výztuhy 8.

Průmyslová využitelnost

Vynález je využitelný v oboru konstrukce dopravních prostředků. Zejména u vozidel, která nemají možnost nastavení tuhosti podvozku či odpružené vedení kol, nebo u kterých se předpokládá různorodé využití a velmi různorodé zatížení například nákladem či provozem v extrémním podmínkách. Rám tohoto typu zároveň umožňuje používání jednotné platformy podvozku pro různě zatížitelná vozidla, čím sníží například výrobní náklady, ale také náklady plynoucí z dodatečných úprav výrobce či samotným uživatelem.

Claims (2)

1. Rám vozidla s proměnnými mechanickými vlastnostmi, obsahující pevné hlavní nosníky (2,5) a výztuhy (1) rámu, vyznačující se tím, že dále obsahuje torzní výztuhy (7) a/nebo podélné výztuhy 5 (8); a že pevné hlavní nosníky (2, 5) a výztuhy (1) rámu obsahují uzlové montážní body (3) pro uchycení torzních výztuh (7) a/nebo podélných výztuh (8), které jsou přes pevnou rozebíratelnou vazbu uloženy vždy minimálně ve dvou uzlových montážních bodech (3).

2. Rám vozidla s proměnnými mechanickými vlastnostmi podle nároku 1, vyznačující se tím, že torzní výztuhy (7) a/nebo podélné výztuhy (8) tvoří mechanická soustava schopná přenášet síly nebo 10 momenty.