ЛЕГКОВОЙ АВТОМОБИЛЬ С НЕСУЩИМ КУЗОВОМ

Полезная модель относится к автомобилестроению и может быть использована для уменьшения шума и вибрации в салоне легковых автомобилей, в частности внедорожников типа «Нива» и «Надежда».
В салоне выпускаемых серийно внедорожников семейства «Нива» и «Надежда» в силу их конструктивного исполнения при движении наблюдаются повышенные вибрации и шум. что не обеспечивает надлежащего комфорта пассажиров.
Кроме того, повышенные вибрации, вызванные дисбалансом вращающихся деталей, приводят к ускоренному их износу и сокращению срока эксплуатации автомобиля в целом. На практике предпринимаются действия для устранения указанных недостатков - усовершенствование существующей конструкции несущей рамы, а конкретно снабдить ее дополнительным подрамником.
Так известен легковой автомобиль с несущим кузовом, который содержит пол с усилителем его прочности, силовой агрегат, связанный с коробкой передач, раздаточную коробку, смонтированную на подрамнике, редуктор переднего моста, подвешенный отдельно от двигателя, жестко соединенный с коробкой передач на трех резиновых опорах, соединенных кронштейнами с поперечной балкой передней подвески. Раздаточная коробка установлена также на трех резиновых опорах на подрамнике и на этом же подрамнике размещена задняя опора силового агрегата (см. А.Миронов. Тихая Нива. Журнал «За рулем» №12, 2000 г., стр.180).
Указанное усовершенствование, и в первую очередь, установка дополнительного подрамника, позволяет снизить уровень вибрации, передаваемой на пол и кузов автомобиля, а следовательно и частично уменьшить шум в его салоне.
Однако консольная конструкция подрамника, установка раздаточной коробки на подрамнике на трех опорах, не позволяет в достаточной мере устранить вибрацию и шум в салоне автомобиля.
Известен также и легковой автомобиль с несущим кузовом, включающий пол с усилителем его прочности, силовой агрегат, соединенный с коробкой передач, раздаточную коробку, смонтированную на подрамнике, редуктор переднего моста, установленный на упругих опорах поперечной балки передней подвески. При этом стабилизатор поперечной устойчивости снабжен дополнительной балкой, на которой установлен на двух упругих опорах редуктор переднего моста, а подрамник выполнен в виде жесткой конструкции, состоящей из продольных и поперечных укороченных и удлиненных элементов, снабженных вертикальными стойками с упругими опорами для закрепления их к усилителям пола. Коробка передач установлена с помощью упругой опоры на укороченном поперечном элементе, а на другом укороченном элементе размещена передняя упругая опора раздаточной коробки, боковые же ее упругие опоры смонтированы на планках, расположенных на укороченных продольных элементах, причем упругая задняя опора неподвижно размещена на удлиненном поперечном элементе. Упругие опоры подрамника выполнены в виде вибродемпфирующих резинометаллических шарниров, из которых два демпфирующих резинометаллических шарнира редуктора переднего моста размещены на поперечной балке передней подвески, а два других установлены на дополнительной балке стабилизатора поперечной устойчивости. Коробка же передач закреплена на подрамнике на двух вертикальных стойках (см. Патент Российской Федерации на полезную модель №34918 B62Д 23/00 «Легковой автомобиль с несущим кузовом», опубликован 20.12.2003 г., Бюл. №38).
Данный ближайший аналог по решаемой задаче и достигаемому результату принят в качестве прототипа.
Но и он не лишен имеющихся недостатков.
Во-первых, при наличии глубокой колеи дороги имеющий прямоугольное построение подрамник задевал за ее боковые стороны.
Во-вторых, не регулируемые по вертикали и горизонтали упругие опоры не позволяют предельно точно выставить соосность валов коробки передач и раздаточной коробки.
В-третьих, крепление задней опоры раздаточной коробки выполнено не по центру узла, что приводит к излишнему дисбалансу валов и к наличию дополнительной вибрации.
Решить задачу по устранению недостатков прототипа стало возможным путем модернизации его существующей действующей модели за счет изменения геометрического построения подрамника, центрирования раздаточной коробки по горизонтали и вертикали для лучшей соосности с коробкой передач и соответственно уменьшения вибраций и шума в салоне автомобиля.
Технический результат - уменьшение вибрации и шума до возможного минимума достигается за счет того, что продольные удлиненные элементы с боковыми опорами раздаточной коробки размещены равноудалено относительно оси симметрии подрамника, который имеет дополнительный поперечный элемент, при этом вертикальные стойки выполнены к крайним поперечным элементам внутрь наклонно на угол α=40-45°, а упругие опоры раздаточной коробки выполнены регулируемыми относительно поперечных и продольных элементов как по вертикали, так и по горизонтали. Снижают вибрацию и уменьшают шум также и менее жесткие вибродемпфирующие боковые опоры раздаточной коробки. Для этой же цели предусмотрена возможность использования крепления третьей опоры коробки передач на двух резино-металлических шарнирах, а также для лучшей балансировки крепление задней опоры раздаточной коробки выполнено по центру поперечного крайнего элемента подрамника. Для расширения диапазона применения новой конструкции подрамника на иные аналогичного типа автомобили в зависимости от системы выхлопных газов, его отдельные вертикальные стойки выполнены с изгибами, а для обеспечения вентиляции подрамника и исключения накопления влаги, вносящей дополнительный шум, в полых коробчатого типа продольных и поперечных элементах просверлены отверстия.
Полезная модель является новой, поскольку в источниках информации аналогичного технического решения обнаружено не было, и отвечает критерию «промышленной применимости» ввиду того, что в соответствии с формулой полезной модели изготовлены несколько модернизированных образцов легковых автомобилей с измененной конструкцией подрамника.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 показан легковой автомобиль с несущим кузовом в общем виде с установленным подрамником и размещенными на нем конструктивными элементами. На фиг.2 изображен отдельно подрамник с вертикальными наклонными стойками, присоединенными к усилителям пола, а на фиг.3 - разновидности модификаций для легковых автомобилей типа «Надежда», «Евро-2» и «Евро-3». На фиг.4 показана система крепления опор раздаточной коробки к подрамнику.
Легковой автомобиль с несущим кузовом 1 включает силовой агрегат 2, коробку передач 3, усилитель пола 4, поперечную балку 5 передней подвески, раздаточную коробку 6, установленную на подрамнике 7 с вертикальными наклонными стойками 8, соединенными с усилителями пола 4 посредством упругих опор 9. На третьей опоре 10, размещенной на подрамнике установлено на двух резино-металлических шарнирах 11 коробка передач 3. Раздаточная коробка 6 соединена с подрамником 7 посредством передней 12 и задней 13 упругих опор.
Коробка передач 3 и раздаточная коробка 6 соединены укороченным промежуточным валом 14. Подрамник 7 представляет собой жесткую сварную конструкцию, состоящую из продольных удлиненных и поперечных укороченных элементов соответственно 15 и 16, крайние из которых имеют наклоненные вертикальные стойки 8. Угол наклона вертикальных стоек α к поперечным элементам составляет внутрь от 40 до 45°. Для облегчения конструкции подрамника все его элементы выполнены коробчатыми. и в теле которых просверлены отверстия 17. Передняя и задняя опоры 12 и 13 а также боковые опоры 18 и 19 являются регулируемыми с помощью различной толщины прокладок 20 как по вертикали, так и по горизонтали путем выполнения в них эллиптических отверстий 21. Расположение продольных удлиненных элементов 15 равно удаленно от оси симметрии  подрамника 7 и установка на них боковых опор 18 и 19 позволили разместить по центру подрамника как саму раздаточную коробку 6, так и на третьей опоре 10 с двумя резино-металлическими шарнирами 11 коробку передач 3, что дало возможность уменьшить дисбаланс между их валами, а следовательно и снизить вибрацию и шум в салоне автомобиля.
Работа легкового автомобиля осуществляется следующим образом. После приведения в действие силового агрегата 2 и соответствующего переключения коробки передач 3, и включения раздаточной коробки 6, легковому автомобилю сообщается скоростное перемещение в зависимости от условий его нахождения. Так как редуктор переднего моста (на фиг. не показан) подвешен отдельно от силового агрегата 2 на поперечной балке 5 передней подвески и дополнительной балке, то в этих условиях исключено воздействие в продольной вертикальной плоскости автомобиля реактивного момента на силовой агрегат 2, возникающий от передних вращающихся колес.
В результате этого устранены и колебания силового агрегата 2, возникающие из-за передачи на передние колеса циклически меняющегося момента в зависимости от меняющейся поверхности дороги. А поскольку силовой агрегат 2 связан через короткий, промежуточный вал 14 с коробкой передач 3 и раздаточной коробкой 6, то этот момент не возникает и на них, что уменьшает с этой стороны и вибрацию с шумом.
Далее, размещение третьей опоры 10 на двух резино-металлических шарнирах 11 коробки передач 3 и раздаточной коробки 6, соединенных между собой промежуточным валом 14 на едином подрамнике 7 позволяет обеспечить единую базу их установки, что гарантирует соосность их соединения, а для более точного обеспечения их соосности передняя и задняя опоры 12 и 13, а также боковые 18 и 19 регулируются по высоте и горизонтали за счет применения планок 20 (фиг.4)
Таким образом, достигается практически полная соосность вала коробки передач 3, промежуточного вала 14 ведущего вала и раздаточной коробки 6, что исключает их биение, а следовательно снижает вибрацию и дополнительно возникающий шум. Возникающие изгибающие моменты в подрамнике от задних колес усиленно гасятся через скошенные под утлом α=40-45° к поперечным элементам вертикальные стойки 8 и упругие опоры 9 и поступают на несущий корпус автомобиля ослабленными. Угол наклона вертикальных стоек 8 α=40-45° установлен экспериментально и позволяет избегать бокового трения в случае наличия глубоких дорожных канав, что также уменьшает наличие вибраций, передаваемых на корпус. Кроме того, передняя и задняя опоры 12 и 13, размещенные по центру подрамника 7, а также боковые опоры 18 и 19 раздаточной коробки 3 соответствующе выставленные по горизонтали и вертикали обеспечивают минимальный момент инерции при ее колебании и максимальное ее сопротивление перемещению от действия изгибающих моментов. Это позволяет уменьшить жесткость резиновых опор раздаточной коробки 3 и тем самым улучшив вибрацию, снизить уровень вибрации, передающихся на кузов 1. Вследствии всего этого перемещения и колебания раздаточной коробки 3 под действием изгибающих моментов стали незначительными. Крепление подрамника 7 к усилителям пола 4 передают нагрузку к более жестким местам кузова, распределяя через усилители пола 4 по большей поверхности кузова. В целом подрамник 7 не только повышает несущую способность кузова, но и защищает раздаточную коробку снизу, при этом клиренс автомобиля остается таким же как на серийно выпускаемом ВАЗ 21213.
Предназначаемая конструкция подрамника 7 адаптирована в соответствии с новой системой выхлопных газов с незначительными и не принципиальными изменениями и на ВАЗ 21214 («Евро-2» и «Евро-3»), а также на ВАЗ 2120 «Надежда» (см. фиг.3). Вертикальные стойки 8 справа выполнены с изгибом в виде буквы Г.
В связи с тем, что подрамник 7 состоит из пустотелых коробчатого типа профилей, то его полный вес не превышает 15 килограммов, что составляет менее 1% от общего веса автомобиля и естественно ощутимо не сказывается ни на снижении скорости движения автомобиля, ни на увеличении расхода горючего. Указанная модернизация подрамника и система его крепления к несущему кузову уже проведена на нескольких серийно выпускаемых автомобилях ВАЗ 21213, получены положительные результаты, теперь в салонах при скорости выше 100 км/час можно разговаривать не напрягаясь, а рычаги управления коробкой передач и раздаточной коробки не пляшут независимо от режима движения автомобиля.