RU2764325C1 - Housing of car driving axle, produced by cast iron casting - Google Patents

Abstract

FIELD: driving axles of vehicles.

SUBSTANCE: invention relates to driving axles of vehicles. The car driving axle housing obtained by cast iron casting comprises interconnected in a single casting housing, a rear cover, a left and a right shell, a left and a right trunnion. The crankcase has a variable cross-section, and in the longitudinal section has a variable wall thickness and shelves throughout the length of the crankcase. The thickness of the lower flange is significantly greater than the upper shelf and the side walls.

EFFECT: reduced weight of the drive axle housing while maintaining its overall dimensions and strength characteristics.

3 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к транспортным средствам, содержащим ведущие мосты.The invention relates to the field of transport engineering, in particular to vehicles containing driving axles.

Известен картер ведущего моста, изготовленный из чугуна, содержащий усиливающие элементы, которые сформированы как единое целое и имеющее равномерную толщину стенок 10-11 мм (CN204912662 (U), МПК B22C9/04, C22C33/08, C22C37/08, опубл. 30.12.2015).A drive axle housing is known, made of cast iron, containing reinforcing elements that are formed as a single unit and having a uniform wall thickness of 10-11 mm (CN204912662 (U), IPC B22C9/04, C22C33/08, C22C37/08, publ. 30.12. 2015).

Недостаток такой конструкции заключается в недостаточной прочности картера, т.к. высота усилительных ребер, расположенных на верхней полке картера, и влияющая на прочность картера, ограничивается диаметром банджо (корпуса картера). The disadvantage of this design is the insufficient strength of the crankcase, tk. the height of the reinforcing ribs located on the upper shelf of the crankcase, and affecting the strength of the crankcase, is limited by the diameter of the banjo (crankcase).

Также к недостаткам можно отнести то, что усилительные ребра не позволяют низко расположить детали, узлы и агрегаты автомобиля, которые находятся над картером моста. Also, the disadvantages include the fact that the reinforcing ribs do not allow low positioning of parts, components and assemblies of the car that are above the crankcase of the bridge.

Известен картер ведущего моста, изготовленный из чугуна и содержащий корпус, левый и правый кожухи, левую и правую цапфы, левый и правый фланцы для соединения с суппортов тормозных механизмов с этим картером моста (CN103587351 (U), МПК В60В35/16, опубл. 19.02.2014).A drive axle housing is known, made of cast iron and containing a housing, left and right casings, left and right trunnions, left and right flanges for connecting brake calipers with this axle housing (CN103587351 (U), IPC B60B35 / 16, publ. 19.02 .2014).

Недостаток такой конструкции заключается в значительном весе картера. Это следствие того, что толщина стенок картера на всех участках одинакова и не зависит от величины напряжений, возникающих от нагрузок на картер. The disadvantage of this design is the significant weight of the crankcase. This is a consequence of the fact that the thickness of the crankcase walls is the same in all areas and does not depend on the magnitude of the stresses arising from the loads on the crankcase.

Наиболее близкой к заявляемому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является картер ведущего моста автомобиля, изготовленный из чугуна и содержащий объединенные между собой в единой отливке, имеющей переменное поперечное сечение, корпус, заднюю крышку, левый и правый кожухи, левую и правую цапфы (CN201833830 (U), МПК В60В35/16, опубл. 18.05.2011).Closest to the claimed solution in terms of the essential features and the achieved technical result is the crankcase of the driving axle of the car, made of cast iron and containing combined in a single casting with a variable cross section, a body, a rear cover, a left and right casing, a left and right trunnion (CN201833830 (U), IPC B60B35/16, publ. 05/18/2011).

Недостатком такой конструкции является значительный вес картера моста, из-за того, что стенки картера в продольном сечении имеют одинаковую толщину в местах, где имеет место высокая прочность картера и в тех местах, где эта прочность незначительна.The disadvantage of this design is the significant weight of the crankcase of the bridge, due to the fact that the walls of the crankcase in the longitudinal section have the same thickness in places where there is a high strength of the crankcase and in those places where this strength is negligible.

Противоречия: Contradictions:

для снижения веса картера необходимо:to reduce the weight of the crankcase, it is necessary:

- уменьшить равномерно толщину вертикальных стенок, верхней и нижних полок картера, но это значительно снизит прочность картера;- reduce evenly the thickness of the vertical walls, upper and lower shelves of the crankcase, but this will significantly reduce the strength of the crankcase;

- увеличить размеры продольного сечения картера с одновременным уменьшением толщины стенок и полок картера, что значительно увеличит габаритные (вертикальные и горизонтальные) размеры картера, которые потребует изменить геометрическую конфигурацию рядом расположенных с картером деталей, узлов и агрегатов автомобиля.- increase the dimensions of the longitudinal section of the crankcase with a simultaneous decrease in the thickness of the walls and shelves of the crankcase, which will significantly increase the overall (vertical and horizontal) dimensions of the crankcase, which will require changing the geometric configuration of the parts, components and assemblies of the car adjacent to the crankcase.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является уменьшение веса картера ведущего моста при сохранении его габаритных размеров и прочностных характеристик. The task to be solved by the claimed technical solution is to reduce the weight of the drive axle housing while maintaining its overall dimensions and strength characteristics.

Для решения поставленной задачи картер ведущего моста автомобиля, изготовленный из чугуна и содержащий объединенные между собой в единой отливке, имеющей переменное поперечное сечение, корпус, заднюю крышку, левый и правый кожухи, левую и правую цапфы, имеет в продольном сечении переменную толщину стенок и полок по всей длине картера, а также значительно большую толщину нижней полки, по сравнению с верхней полкой и боковыми стенками. В частном случае исполнения в местах невысокого изгибного напряжения вертикальные стенки, верхняя и нижняя полки имеют толщину от 4 до 8 мм, а в местах высокого напряжения изгиба нижние полки имеют толщину от 10 до 24 мм, а вертикальные стенки имеют незначительный уклон внутрь полости картера от 3° до 10°, который начинается на таком расстоянии от нижней полки, чтобы обеспечить прочность картера. To solve the problem, the crankcase of the driving axle of the car, made of cast iron and containing combined in a single casting with a variable cross section, a body, a rear cover, left and right casings, left and right pins, has a variable thickness of walls and shelves in the longitudinal section along the entire length of the crankcase, as well as a significantly greater thickness of the lower shelf compared to the upper shelf and side walls. In a particular case of execution in places of low bending stress, the vertical walls, upper and lower shelves have a thickness of 4 to 8 mm, and in places of high bending stress, the lower shelves have a thickness of 10 to 24 mm, and the vertical walls have a slight slope inside the crankcase cavity from 3° to 10°, which starts at such a distance from the bottom flange to ensure the strength of the crankcase.

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что заявляемое техническое решение имеет признаки, которые отсутствуют в аналогах, а их использование в заявляемой совокупности существенных признаков позволяет получить новый технический результат.An analysis of known technical solutions in this field of technology has shown that the proposed technical solution has features that are absent in analogues, and their use in the claimed set of essential features makes it possible to obtain a new technical result.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами:The proposed technical solution is illustrated by drawings:

фиг. 1 – картер ведущего моста автомобиля, полученный методом чугунного литья;fig. 1 - crankcase of the driving axle of the car, obtained by cast iron;

фиг. 2 – то же, поперечное сечение картера моста;fig. 2 - the same, the cross section of the crankcase of the bridge;

фиг. 3, 4 – то же, продольные сечения А-А на фиг. 2 в районе кожухов;fig. 3, 4 - the same, longitudinal sections A-A in Fig. 2 in the area of casings;

фиг. 5 – то же, продольные сечения Б-Б на фиг. 2 в районе крышки;fig. 5 - the same, longitudinal sections B-B in Fig. 2 in the area of the cover;

фиг. 6 – то же, результаты расчета методом конечных элементов картера ведущего моста на статическую прочность; fig. 6 - the same, the results of calculation by the finite element method of the drive axle housing for static strength;

фиг. 7 – то же, результаты расчета методом конечных элементов картера ведущего моста на циклическую долговечность.fig. 7 - the same, the results of calculation by the finite element method of the drive axle housing for cyclic durability.

Картер ведущего моста автомобиля изготовлен из высокопрочного чугуна и содержит объединенные в единую отливку корпус 1, заднюю крышку 2, левый и правый кожухи 3 и 4, левую и правую цапфы 5 и 6, элементы подвески, содержащие верхний кронштейн 7, нижние левый и правый рычаги 8 и 9 реактивной штанги, левый и правый суппорты 10 и 11 тормозных механизмов (см. фиг. 1). Присоединения ведущего моста к автомобилю производиться без дополнительных промежуточных деталей, т.к. все необходимые элементы уже выполнены и обработаны в картере моста. The crankcase of the drive axle of the vehicle is made of high-strength cast iron and contains a body 1, a rear cover 2, left and right casings 3 and 4, left and right trunnions 5 and 6, suspension elements containing an upper bracket 7, lower left and right levers combined into a single casting 8 and 9 of the torque rod, the left and right brake calipers 10 and 11 (see Fig. 1). The drive axle is connected to the vehicle without additional intermediate parts, because all the necessary elements have already been completed and processed in the crankcase of the bridge.

Картер в поперечном сечении имеет по всей длине переменную толщину стенок и полок (см. фиг. 2), причем нижняя полка имеет значительно большую толщину, чем верхняя полка и боковые стенки.The crankcase in cross section has a variable thickness of walls and shelves along its entire length (see Fig. 2), and the lower shelf has a significantly greater thickness than the upper shelf and side walls.

Картер в продольном сечении в районе кожухов (см. фиг. 3, 4), крышки (см. фиг. 5) и наиболее нагруженных мест имеет тоже переменную толщину стенок и полок по всей длине картера. The crankcase in longitudinal section in the area of casings (see Fig. 3, 4), cover (see Fig. 5) and the most loaded places also has a variable thickness of walls and shelves along the entire length of the crankcase.

За счет переменной толщины стенок и полок продольном сечении на всей длине картера, уменьшается его вес при сохранении габаритных размеров, т.к. в местах картера, где имеют место невысокие изгибные напряжения, вертикальные стенки, верхняя и нижняя полки тонкие от 4 до 8 мм (см. фиг. 3, 4 - Sв.полки, Sстенки и фиг. 5 - Sв.крышки), а в местах, где имеют место высокие напряжения изгиба, т.е. необходимо повысить прочность картера, - нижние полки картера значительно толще от 10 до 24 мм (см. фиг. 3, 4 - Sн.полки и фиг. 5 - Sн. крышки).Due to the variable thickness of the walls and shelves in the longitudinal section along the entire length of the crankcase, its weight is reduced while maintaining the overall dimensions, because in places of the crankcase where there are low bending stresses, vertical walls, the upper and lower shelves are thin from 4 to 8 mm (see Fig. 3, 4 - Sv.shelves, Swalls and Fig. 5 - Sv.lids), and in places where high bending stresses occur, i.e. it is necessary to increase the strength of the crankcase, - the lower shelves of the crankcase are much thicker from 10 to 24 mm (see Fig. 3, 4 - Sn. shelves and Fig. 5 - Sn. covers).

Вертикальные стенки могут иметь незначительный уклон внутрь полости картера от 3° до 10° (см. фиг. 3 – угол β), который начинается на таком расстоянии от нижней полки, чтобы обеспечить прочность картера. The vertical walls may have a slight slope inside the crankcase cavity from 3° to 10° (see Fig. 3 - angle β), which begins at such a distance from the bottom shelf to ensure the strength of the crankcase.

Обоснование верхних и нижних границ толщин стенок, полок и величины уклона подтверждается расчетами, выполненными методом конечных элементов на трехмерных моделях картеров различных типов мостов. The substantiation of the upper and lower limits of the wall thicknesses, flanges and slope values is confirmed by calculations performed by the finite element method on three-dimensional models of crankcases of various types of bridges.

На фиг. 6 показано, что прочность картера моста имеет запас прочности ≈ 3.5 для чугуна ВЧ60, а на фиг. 7 - то, что циклическая долговечности достаточна даже при 2.5 кратной нагрузке и составляет ≈ 3.5 для чугуна ВЧ60. In FIG. 6 shows that the strength of the axle housing has a margin of safety of ≈ 3.5 for cast iron VCh60, and in Fig. 7 - that the cycle life is sufficient even at 2.5 times the load and is ≈ 3.5 for cast iron VCh60.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет уменьшить вес картера ведущего моста при сохранении его габаритных размеров и прочностных характеристик. Thus, the proposed technical solution allows to reduce the weight of the drive axle housing while maintaining its overall dimensions and strength characteristics.

Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании.The claimed technical solution meets the requirement of industrial applicability and is possible for implementation on standard process equipment.

Claims (3)

1. Картер ведущего моста автомобиля, полученный методом чугунного литья и содержащий объединенные между собой в единой отливке, имеющей переменное поперечное сечение, корпус, заднюю крышку, левый и правый кожухи, левую и правую цапфы, отличающийся тем, что в продольном сечении имеет переменную толщину стенок и полок по всей длине картера, а также значительно большую толщину нижней полки, по сравнению с верхней полкой и боковыми стенками. 1. The crankcase of the drive axle of a car, obtained by cast iron and containing combined in a single casting with a variable cross section, a body, a rear cover, a left and a right casing, a left and a right trunnion, characterized in that in longitudinal section it has a variable thickness of walls and shelves along the entire length of the crankcase, as well as a significantly greater thickness of the lower shelf, compared to the upper shelf and side walls. 2. Картер по п. 1, отличающийся тем, что в местах невысокого изгибного напряжения вертикальные стенки, верхняя и нижняя полки выполнены тонкими и имеют толщину от 4 до 8 мм, а в местах высокого напряжения изгиба нижние полки имеют толщину от 10 до 24 мм.2. The crankcase according to claim 1, characterized in that in places of low bending stress the vertical walls, the upper and lower shelves are made thin and have a thickness of 4 to 8 mm, and in places of high bending stress the lower shelves have a thickness of 10 to 24 mm . 3. Картер по п. 1, отличающийся тем, что вертикальные стенки имеют незначительный уклон внутрь полости картера от 3° до 10°, который начинается на таком расстоянии от нижней полки, чтобы обеспечить достаточную прочность картера.3. The crankcase according to claim 1, characterized in that the vertical walls have a slight slope inside the crankcase cavity from 3° to 10°, which begins at such a distance from the bottom shelf to ensure sufficient strength of the crankcase.

Images