Несущая система служит для установки всех частей автомобиля и восприятия вертикальных, скручивающих и толкающих статических и динамических нагрузок, действующих на автомобиль в движении. Несущую систему образует рама или несущий кузов.

13.1. Рама

На раме размещаются и закрепляются практически все элементы автомобиля (двигатель, трансмиссия, грузовая платформа и т.д.).

Практически все грузовые, а так же легковые автомобили высшего класса и некоторые автобусы имеют рамную несущую систему. Различают два типа современных конструкций рам - лонжеронную и хребтовую рис 13.1.

Лонжеронная рама состоит из двух лонжеронов (продольные балки) 3 и 5 (рис. 13.1а), соединенных между собой поперечинами. Лонжероны отштампованы из листовой стали и имеют швеллерное сечение. Они, как правило, имеют переменную высоту сечения (наибольшую в середине длины), могут быть изогнуты в вертикальной плоскости. К лонжеронам и поперечинам крепятся (сваркой, клепкой, болтами) различные элементы (кронштейны опоры и т.п.) для установки механизмов и узлов автомобиля. На переднем конце рамы установлен буфер 2 и буксирные крюки 1. Буфер воспринимает передние удары при наезде на препятствие, а крюки служат для буксировки. В задней части рамы установлено буксирное (прицепное) устройство 10, предназначеное для присоединения прицепов и буксируемых автомобилей.

На рис. 13.1б представлен эскиз хребтовой рамы. Она состоит из одной центральной несущей рамы, как правило, трубчатого сечения, к которой крепятся различные установочные кронштейны. Часто несущая балка составляется из картеров (корпусов) отдельных механизмов трансмиссии (коробки, раздатки, мостов и т.д.), соединенных между собой патрубками. Такие рамы имеют большую жесткость, особенно крутильную, но здесь затруднен доступ к механизмам трансмиссии, корпуса которых составляют раму.

На рис 13.2 представлена конструкция рамы автомобиля КамАЗ 5320 (рис 13.2а), УРАЛ 4320 (рис. 13.2б) и конструкция сцепного устройства. На рисунках достаточно подробно представлена конструкция рам, так что дополнительных пояснений не требуется. Следует обратить внимание на то, как в конструкции рам (в форме ее элементов) учитывается назначение и компоновочные требования. Например, формы поперечин (выгнутая или вогнутая) обеспечивает компоновку двигателя на раме. Для обеспечения простоты и удобства сборки и обслуживания часть элементов рамы делается съемными.

На рамах седельных тягачей, предназначенных для буксировки полуприцепов, устанавливается седельное сцепное устройство (рис 13.3). Седельное устройство снабжено замком, обеспечивающим полуавтоматическую сцепку и расцепку тягача и полуприцепа. На раме сцепное устройство закреплено с возможностью качания в продольной и поперечной плоскости, что обеспечивает независимость перемещения полуприцепа и тягача при движении по неровностям дороги. Замок запирает шкворень полуприцепа автоматически, а открывается с помощью рычага 17. Произвольная расцепка предотвращается планкой 5, устанавливаемой после сцепки напротив штока запорного кулака.

13.2. Безрамная несущая система

Применяется, обычно, на легковых автомобилях малого и среднего классов, а так же для автобусов. Здесь функцию рамы выполняет цельнометаллический несущий кузов, имеющий достаточную прочность и жесткость при действии всего спектра нагрузок. Более подробно конструкция таких несущих систем будет рассмотрена ниже при изучении устройства кузовов.

13.3. Кузов

Кузов автомобиля служит для размещения водителя, грузов и пассажиров, а так же для защиты их от внешних воздействий. Кузова делятся на грузовые, пассажирские, грузопассажирские и специальные. Причем грузовые кузова могут быть общего назначения (грузовые платформы) и специализированные (самосвалы, фургоны, цистерны и т.д.). Пассажирские кузова также могут быть общего назначения и специализированные (медицинские, пожарные, лабораторные и т.п.).

В зависимости от наличия или отсутствия элементов, составляющих жесткий пространственный остов (каркас) различают каркасные, полукаркасные и бескаркасные кузова. В бескаркасном кузове жесткость обеспечивается путем придания отдельным элементам определенной формы сечения (различные выштамповки, усиления, накладки и т.д.).

В настоящее время каркасные кузова выполняются, чаще всего, на автобусах. Легковые автомобили имеют кузова бескаркасной конструкции, а кабины грузовиков делают бескаркасными или полукаркасными.

По характеру воспринимаемых нагрузок кузова делят на несущие, полунесущие и разгруженные.

У несущего кузова нет рамы, и все нагрузки воспринимаются кузовом. Разгруженный кузов характерен для рамной несущей конструкции, причем кузов в этом случае воспринимает только вес груза и крепится на раме не жестко. Полуразгруженные кузова воспринимают совместно с рамой часть нагрузок и крепятся на ней жестко.

13.4. Несущий кузов легкового автомобиля

Обычно кузов легкового автомобиля имеет неразъемный стальной корпус 1 (рис.13.4), к которому прикреплены: капот двигателя 2, крышка багажника 4, двери 5, крылья и детали декоративного оформления (облицовка радиатора, буферы и т.д.). Внутри кузова установлены сиденья 3.

Корпус представляет собой жесткую сварную конструкцию, состоящую из отдельных (часто предварительно собранных) узлов: основания (пола) 6 с передней и задней частями корпуса, левой и правой боковин 8 с задними крыльями, крыши 9 и передних крыльев 7. В передней части корпуса выполнена из нескольких лонжеронов подмоторная рама для крепления силового агрегата (двигатель и сцепление) и передней подвески.

Основание - это, как правило, жесткая штампованная панель, усиленная по периметру жестким коробчатым профилем. В передней части основания имеются передний щит панели и брызговики, а в задней панели и брызговики. Боковины – цельноштампованные или сварные из отдельных деталей (стойки, пороги и т.д.). Крыша цельноштампованная, часто вместе с проемами заднего и переднего окон. Двери собраны из наружных и внутренних штампованных панелей. Они подвешиваются в проемах кузова на двух петлях, снабжены замками, ограничителями открывания. Внутри дверей смонтированы, также стеклоподъемники. Окна иногда выполняются двухсекционными, когда большая часть окна может опускаться внутрь двери, а меньшая (форточка) открывается поворотом вокруг вертикальной оси. Боковые и задние окна выполняются, как правило, из закаленного стекла, а переднее (ветровое) стекло из триплекса (трехслойное стекло). В проемах кузова стекла устанавливаются на резиновых уплотнителях. Двери также уплотняются специальным резиновым профилем.

Капот двигателя и крышка багажника выполнены из штампованных панелей с усиливающими накладками. Они крепятся к кузову двумя петлями и снабжены замками и иногда пружинами, облегчающими открывание и обеспечивающими фиксацию в открытом положении.

Сиденья устанавливаются в один или несколько рядов (в зависимости от класса и назначения автомобиля). Переднее сиденье обычно двухместное раздельное, а заднее – диванного типа. Переднее сиденье выполняется регулируемым в продольном направлении и по углу наклона спинки. Заднее сиденье иногда снабжаются откидывающимся подлокотником, превращающим его в двухместное.

Сиденья обычно выполняются из пружинных металлических каркасов, покрытых губчатой резиной и декоративной специальной обивкой.

Внутренняя поверхность кузова (крыша, двери) отделывается декоративной и шумо-, теплоизолирующей обивкой. Шумоизоляция обеспечивается за счет применения противошумных паст, битумных мастик, перфорированных картонов. Пример конструкции сидений приведен на рис. 13.5.

Кузов легкового автомобиля и кабина грузовиков снабжается ремнями безопасности, предохраняющими водителя и пассажиров от тяжелых травм и гибели при аварии. Для каждого человека предусмотрен охватывающий грудь диагональный и поясной ремни. Длина ремней регулируется. Фиксация ремней осуществляется путем защелкивания концевого язычка ремня в замке.

13.5. Кузов грузового автомобиля

Кузов рамного грузового автомобиля состоит из кабины, оперения и грузового кузова рис 13.6.

Кабина представляет собой жесткую сварную, цельнометаллическую конструкцию, состоящую из каркаса 1 (рис. 13.6а), крыши 2, верхней 1, задней 3 и боковых 5 панелей. Для обеспечения доступа к двигателю и его системам в грузовиках с кабиной, расположенной над двигателем, она выполняется откидывающейся. Устройство откидывания кабины обеспечивает легкое опрокидывание кабины (за счет уравновешивания ее специальными пружинами или торсионами) примерно на 45% вперед, а также надежную фиксацию ее в откинутом и опущенном положении.

Оперение кабины грузового автомобиля включает капот 6 (рис 13.6б), крылья 7, подножки 8 и облицовку радиатора 9.

В случае, когда кабина грузового автомобиля расположена над двигателем, капот отсутствует.

Грузовой кузов может выполняться в виде грузовой платформы, самосвальным, в виде фургона, цистерны и т. д.

Грузовая платформа часто делается дерево-металлической (рис 13.6в). Она состоит из основания, пола и бортов. Основание включает брусья 11 и 13. К нему крепятся пол 14, неподвижный передний борт 16 и откидные боковые 15 и задние 12 борта. Доски пола и бортов скрепляются металлическими планками 19. Откидные борта крепятся к основанию с помощью петель 20, а передний – специальными стойками.

Откидные борта в поднятом положении удерживаются запорами 17. Бортовая платформа в сборе крепится к раме с помощью стремянок 10 и гаек 18. Часто ботовые платформы снабжаются дополнительными устройствами для наращивания бортов и установки тентов.

13.6. Вентиляция и отопление кузова

Система вентиляции и отопления кузова предназначена для регулирования воздухообмена и температуры воздуха в салоне автомобиля. Для легкового автомобиля она, обычно, включает отопитель жидкостного типа с дополнительными устройствами. Отопитель состоит из радиатора 12 (рис 13.7), к которому подводится горячая жидкость из системы охлаждения двигателя. Одновременно через коробку 10 воздухопритока к радиатору подводится наружный воздух.

Наружный воздух во внутрикапотное пространство поступает через щели в задней части капота. Проходя сквозь радиатор, воздух нагревается и поступает в салон. Крышка 9 воздухопритока позволяет регулировать количество воздуха, поступающего в салон через отопитель.

Во время движения автомобиля воздух подается в салон за счет скоростного напора, а во время стоянки или при недостатке скоростного напора свежий воздух подается в салон электровентилятором 3. Температура воздуха, поступающего в салон, регулируется количеством горячей жидкости, поступающий в радиатор отопителя. Воздух, поступающий в салон через отопитель, направляется к дефлекторам 8 и воздухопроводу 1. Распределительная крышка 16 регулирует расход воздуха через дефлекторы и воздухопровод. При открытой крышке большая часть воздуха идет через воздухопровод 1, а при закрытой – через дефлекторы 8. Соответственно изменяется подвод нагретого воздуха вниз к ногам водителя, или вверх, на обогрев стекол и верней части салона.

В автобусах тепло на обогрев салона обычно отбирается от радиатора системы охлаждения двигателя и теплый воздух по каналам обогрева поступает в салон.

Легковые автомобили имеют, как правило, естественную приточную и вытяжную вентиляцию салона (открывающиеся окна, форточки, люки). Приточная вентиляция осуществляется через заборный люк в крышке капота, а вытяжная через отверстие (щели) в боковинах кузова и перфорированную обивку внутренней поверхности крыши.

13.7. Конструктивные мероприятия, обеспечивающие безопасность

Конструкция кузова автомобиля существенно влияет на безопасность движения. В смысле обеспечения активной безопасности большое значение имеют: хорошая обзорность с места водителя во всех направлениях, величина поверхности очистки лобового стекла, предохранение от запотевания и обмерзания стекол, удобства посадки водителя снижающее его утомляемость.