RU2297936C2

RU2297936C2 - Method of fastening vehicle body to frame

Info

Publication number: RU2297936C2
Application number: RU2005124499/11A
Authority: RU
Inventors: Сергей Александрович Баженов (RU); Сергей Александрович Баженов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Автомобильный завод "Урал"
Priority date: 2005-08-01
Filing date: 2005-08-01
Publication date: 2007-04-27
Also published as: RU2005124499A

Abstract

FIELD: automotive industry.

SUBSTANCE: according to proposed method, body is installed on frame using elastic members and then position of body on frame is fixed by means of attachment members. Natural frequencies of acoustic vibrations of body gas medium are determined preliminarily, after which body is installed on vehicle frame without elastic members. Road tests of vehicle are carried out with measurements of noise inside body to receive frequency spectrum. Frequencies of noise spectrum received at road tests are identified with natural frequencies of acoustic vibrations of gas medium of body, and frequency is determined at which maximum level of sound pressure at road tests is realized. Zones of units of vertical vibration velocity of vehicle frame at bending vibration at frequency whose value is closed to frequency of maximum sound pressure level in body are determined. Then elastic members are installed in zones of units of vertical vibrating velocities of frame, and position of body on frame is fixed by attachment members.

EFFECT: improved quality of vehicle owing to reduction of noise inside body.

2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области автомобилестроения, в частности к способам крепления кузова к раме транспортного средства, и предназначено для снижения шума внутри кузова транспортного средства (ТС).The present invention relates to the field of automotive industry, in particular to methods for mounting the body to the frame of the vehicle, and is intended to reduce noise inside the vehicle body (vehicle).

Известен аналог заявляемого технического решения, описанный в патенте РФ №2031301, МПК 7 F16M 7/00, дата публикации 20.03.1995 г., содержащий жестко связанные с кузовом лапки, стремянки с гайками, охватывающие лапки и участки рамы в каждой точке крепления, опорные планки, установленные в контакте с соответствующими участками рамы в местах крепления, шайбы, а также упругий элемент, выполненный в виде пружин, каждая из которых установлена на соответствующей стремянке между шайбой и планкой. Недостатком аналога является то, что вибрации с рамы беспрепятственно передаются через лапки к основанию кузова и возбуждают его колебания, которые, в свою очередь, могут создать интенсивный шум внутри кузова, которым может быть, например, салон автобуса.A similar analogue of the claimed technical solution is described, described in RF patent No. 2031301, IPC 7 F16M 7/00, publication date 03/20/1995, containing paws rigidly connected to the body, ladders with nuts, covering paws and frame sections at each attachment point, supporting strips installed in contact with the corresponding sections of the frame at the attachment points, washers, as well as an elastic element made in the form of springs, each of which is mounted on a corresponding step ladder between the washer and the bar. The disadvantage of the analogue is that the vibrations from the frame are freely transmitted through the paws to the base of the body and excite its vibrations, which, in turn, can create intense noise inside the body, which can be, for example, the interior of the bus.

В качестве прототипа, как наиболее близкого по технической сути, выбрано устройство крепления кузова к раме ТС, описанное в книге авторов Сарафанова Ю.К. и Антипова Л.И. «Автобус КавЗ-685», М.: изд-во «Транспорт», 1976 г., стр.200, рисунок 93, содержащее жестко связанные с кузовом пластины основания, расположенные в каждой точке крепления, охватывающие участки рамы стремянки с гайками, опорные пластины, установленные в контакте с соответствующими участками рамы в местах крепления и размещенные между опорными пластинами и гайками шайбы, а также упругие элементы, выполненные в виде резиновых прокладок, устанавливаемых между пластинами основания кузова и рамой. Недостатком прототипа является то, что точки крепления кузова к раме ТС могут совпасть с зонами пучностей (максимумов) колебательной скорости рамы при ее изгибных колебаниях в вертикальной плоскости. Если при этом частота изгибных колебаний рамы окажется близкой к одной из частот собственных колебаний газовой среды кузова, то в нем может возникнуть акустический резонанс, характеризующийся высоким уровнем звукового давления, что снижает потребительские свойства ТС в целом.As a prototype, as the closest in technical essence, the device for attaching the body to the frame of the vehicle, described in the book of authors Sarafanov Yu.K. and Antipova L.I. KavZ-685 Bus, Moscow: Transport Publishing House, 1976, p. 200, Figure 93, containing base plates rigidly connected to the body, located at each attachment point, covering sections of the ladder frame with nuts, supporting plates installed in contact with the corresponding sections of the frame at the attachment points and placed between the support plates and washer nuts, as well as elastic elements made in the form of rubber gaskets installed between the body base plates and the frame. The disadvantage of the prototype is that the points of attachment of the body to the frame of the vehicle can coincide with the zones of antinodes (maxima) of the vibrational speed of the frame with its bending vibrations in the vertical plane. If the frequency of bending vibrations of the frame turns out to be close to one of the frequencies of natural vibrations of the gas environment of the body, then acoustic resonance may occur in it, characterized by a high level of sound pressure, which reduces the consumer properties of the vehicle as a whole.

Задачей, решаемой настоящим изобретением является повышение потребительских свойств ТС за счет исключения акустических резонансов внутри кузова.The problem solved by the present invention is to increase the consumer properties of the vehicle by eliminating acoustic resonances inside the body.

Достигается это тем, что:This is achieved by the fact that:

- предварительно определяют собственные частоты акустических колебаний газовой среды кузова;- pre-determine the natural frequencies of acoustic vibrations of the gas environment of the body;

- после этого устанавливают кузов на раму ТС без применения упругих элементов;- then install the body on the frame of the vehicle without the use of elastic elements;

- проводят дорожные испытания ТС с измерением шума внутри кузова и получают его частотный спектр;- conduct road tests of the vehicle with noise measurement inside the body and get its frequency spectrum;

- идентифицируют полученные при дорожных испытаниях частоты спектра шума с собственными частотами акустических колебаний газовой среды кузова и определяют частоту, на которой при дорожных испытаниях реализуется максимальный уровень звукового давления в кузове;- identify the noise spectrum frequencies obtained during the road tests with the natural frequencies of the acoustic vibrations of the gas environment of the body and determine the frequency at which the maximum sound pressure level in the body is realized during road tests;

- после этого определяют зоны узлов вертикальной колебательной скорости рамы ТС при ее изгибных колебаниях на частоте, величина которой близка к частоте максимального уровня звукового давления в кузове;- after this, the zones of the nodes of the vertical vibrational speed of the vehicle frame are determined with its bending vibrations at a frequency whose value is close to the frequency of the maximum sound pressure level in the body;

- в зонах узлов вертикальной колебательной скорости рамы устанавливают упругие элементы и фиксируют положение кузова на раме посредством элементов крепления.- in the zones of the nodes of the vertical vibrational speed of the frame, elastic elements are installed and the position of the body is fixed on the frame by means of fastening elements.

Суть заявляемого способа поясняется на фиг.1, где схематично представлен кузов, установленный на раму ТС. Кузов 1 (это может быть салон автобуса, салон вахтового автомобиля и т.д.) имеет балку основания 2, выполненную, например, в виде швеллера, которая устанавливается на раму 3 (рама 3 на фиг.1 изображена в изогнутом состоянии) через упругие элементы 4 и фиксируется посредством элементов крепления 5, например, стремянок, как показано на виде I (фиг.2), опорных пластин 6 и гаек 7 (на фиг.1 элементы крепления для простоты не показаны). XOYZ - прямоугольная система координат, ось Х является осью симметрии рамы 3.The essence of the proposed method is illustrated in figure 1, which schematically shows the body mounted on the frame of the vehicle. The body 1 (it can be a bus interior, a shift car interior, etc.) has a base beam 2, made, for example, in the form of a channel, which is mounted on frame 3 (frame 3 in figure 1 is shown in a bent state) through elastic elements 4 and is fixed by means of fastening elements 5, for example, step-ladders, as shown in view I (FIG. 2), support plates 6 and nuts 7 (fastening elements are not shown in FIG. 1). XOYZ is a rectangular coordinate system, the X axis is the axis of symmetry of frame 3.

Реализация заявляемого способа осуществляется следующим образом.The implementation of the proposed method is as follows.

Предварительно определяют собственные частоты акустических колебаний газовой среды кузова 1, что может быть сделано расчетными методами, например, посредством программы ANSYS, либо экспериментальным путем с помощью синусоидального акустического сигнала, излучаемого громкоговорителем со сканированием по частоте и измерением шума в трех-четырех точках кузова. В результате этого получают набор собственных частот, на которых реализуются акустические колебания газовой среды кузова 1 резонансного типа. После этого устанавливают кузов 1 на раму 3 ТС без применения упругих элементов 4 и фиксируют его положение на раме с помощью элементов крепления 5, 6 и 7. Затем проводят дорожные испытания ТС с измерением шума внутри кузова согласно нормативным документам, например, ГОСТ Р 51616-2000 «Автомобильные транспортные средства. Шум внутренний. Допустимые уровни и методы испытаний», М.: изд-во Стандартов, 2002 г., и получают частотный спектр измеренного шума. После этого идентифицируют полученные при дорожных испытаниях кузова 1 частоты спектра шума с собственными частотами акустических колебаний газовой среды кузова 1 и определяют частоту, на которой при дорожных испытаниях реализуется максимальный уровень звукового давления в кузове 1 (эта частота, как правило, является одной из собственных частот колебаний газовой среды салона, для реализации которой создались благоприятные условия). Определив эту частоту (обозначим ее, например, f₀), далее определяют зоны расположения узлов (минимумов) вертикальной колебательной скорости рамы 3 ТС (вдоль оси Z на фиг.1) при ее изгибных колебаниях на частоте, которая близка к частоте (либо равна ей) максимального уровня звукового давления в кузове 1, т.е. на частоте f₀. На практике достаточно исследовать частотный диапазон изгибных колебаний рамы f₀-0,1f₀≤f≤f₀+0,1f₀. Для этого раму 3 возбуждают тональной вибрацией с частотой f₀ и с помощью акселерометров определяют зоны узлов вертикальной колебательной скорости рамы при ее изгибных колебаниях (в плоскости XOZ). На фиг.1 узловые зоны обозначены как A₁, А₂ и А₃ (зоны пучностей (максимумов) колебательной скорости рамы в плоскости X0Z на фиг.1 обозначены как B₁ и В₂). После этого в зонах расположения узлов вертикальной колебательной скорости рамы устанавливают упругие элементы 4, например, резиновые прокладки и фиксируют положение кузова 1 на раме 3 с помощью элементов крепления, состоящего, например, из стремянок 5, опорных пластин 6 и гаек 7. Таким образом, установка упругих элементов 4 в зонах узлов вертикальной колебательной скорости рамы 3 при ее изгибных колебаниях на частоте, близкой к частоте, на которой реализуется максимальное звуковое давление в кузове 1 при дорожных испытаниях ТС, позволяет свести к минимуму передачу возбуждений с рамы к основанию кузова, что, в свою очередь, приводит к существенному снижению уровня шума внутри кузова и исключает возникновение акустических резонансных явлений в кузове. Следует отметить, что указанную в заявляемом способе последовательность действий осуществляют не для каждого ТС, сходящего с конвейера, а только для характерного представителя типа ТС. Заявляемый автором способ опробован на автобусе специальном Урал-3255 и его модификациях, которые предназначены для перевозки людей в условиях бездорожья (лесозаготовки, тундра, гористая местность и т.д.). Величина снижения шума в кузове (салоне автобуса) составила 6,5...9 дБА (за счет снижения низкочастотных составляющих спектра шума на частотах 80...120 Гц), что позволило полностью решить проблему шума внутри кузова.The eigenfrequencies of the acoustic vibrations of the gas environment of the body 1 are preliminarily determined, which can be done by calculation methods, for example, using the ANSYS program, or experimentally using a sinusoidal acoustic signal emitted by a loudspeaker with frequency scanning and noise measurement at three to four points of the body. As a result of this, a set of eigenfrequencies is obtained at which acoustic vibrations of the gas medium of the body 1 of the resonant type are realized. After that, the body 1 is installed on the frame 3 of the vehicle without the use of elastic elements 4 and its position is fixed on the frame using the fastening elements 5, 6 and 7. Then, road tests of the vehicle with noise measurement inside the body are carried out in accordance with regulatory documents, for example, GOST R 51616- 2000 "Automotive vehicles. The noise is internal. Permissible levels and test methods ”, Moscow: Publishing House of Standards, 2002, and receive the frequency spectrum of the measured noise. After that, the noise spectrum frequencies obtained during road tests of body 1 are identified with the natural frequencies of the acoustic vibrations of the gas environment of body 1 and the frequency at which the maximum sound pressure level in body 1 is realized during road tests (this frequency, as a rule, is one of the natural frequencies fluctuations in the gas environment of the cabin, the implementation of which created favorable conditions). Having determined this frequency (we will designate it, for example, f ₀ ), the zones of the arrangement of nodes (minima) of the vertical vibrational velocity of the frame 3 of the vehicle (along the Z axis in Fig. 1) are determined at its bending vibrations at a frequency that is close to the frequency (or equal to she) the maximum sound pressure level in the body 1, i.e. at a frequency f ₀ . In practice, it is sufficient to study the frequency range of the bending vibrations of the frame f ₀ -0.1f ₀ ≤f≤f ₀ + 0.1f ₀ . For this, the frame 3 is excited by tonal vibration with a frequency f ₀ and using the accelerometers determine the zones of the nodes of the vertical vibrational speed of the frame with its bending vibrations (in the XOZ plane). In Fig. 1, the nodal zones are designated as A ₁ , A _2, and A ₃ (zones of antinodes (maxima) of the vibrational velocity of the frame in the X0Z plane in Fig. 1 are denoted as B ₁ and B ₂ ). After that, elastic elements 4, for example, rubber gaskets, are installed in the zones of vertical vibrational velocity nodes of the frame and the position of the body 1 is fixed on the frame 3 using fastening elements, consisting, for example, of stepladders 5, support plates 6 and nuts 7. Thus, the installation of elastic elements 4 in the zones of the nodes of the vertical vibrational speed of the frame 3 with its bending vibrations at a frequency close to the frequency at which the maximum sound pressure in the body 1 is realized during road tests of the vehicle allows minute to a minimum the transfer of excitation from the frame to the base body, which in turn leads to a substantial reduction in the noise level inside the body and eliminates the occurrence of acoustic resonance phenomena in the body. It should be noted that the sequence of actions indicated in the claimed method is carried out not for each vehicle coming off the conveyor, but only for a typical representative of the type of vehicle. The method claimed by the author was tested on a special Ural-3255 bus and its modifications, which are intended for transportation of people in off-road conditions (logging, tundra, mountainous terrain, etc.). The value of noise reduction in the body (passenger compartment) was 6.5 ... 9 dBA (due to the reduction of low-frequency components of the noise spectrum at frequencies of 80 ... 120 Hz), which allowed to completely solve the noise problem inside the body.

Учитывая новизну, наличие отличительных признаков и промышленную применимость предложения автора, заявитель считает, что заявляемое техническое решение может быть защищено патентом на изобретение.Given the novelty, the presence of distinctive features and the industrial applicability of the author’s proposal, the applicant believes that the claimed technical solution can be protected by a patent for an invention.

Claims

The method of attaching the body to the frame of the vehicle, namely, that the body is mounted on the frame using elastic elements, after which the position of the body on the frame is fixed by means of fastening elements, characterized in that the natural frequencies of the acoustic vibrations of the gas environment of the body are previously determined, after which the body is installed the body on the vehicle frame without the use of elastic elements, conduct road tests of the vehicle with noise measurement inside the body and receive its frequency spectrum, then the noise spectrum frequencies obtained during the road tests are identified with the natural frequencies of the acoustic vibrations of the gas environment of the body and the frequency at which the maximum sound pressure level is realized during road tests is determined, and then the nodes of the vertical vibrational velocity of the vehicle frame are determined during bending frequency, the value of which is close to the frequency of the maximum sound pressure level in the body, and then in the areas of the nodes of the vertical vibrational velocity frame is set to grow the elastic members and position of the body is fixed to the frame by means of fastening elements.