Содержание
Из чего изготавливают кузов автомобиля? Какие материалы используются при производстве?
Разрабатывая новую модель автомобиля, каждый производитель стремится повысить динамику своей продукции, но вместе с тем не лишить автомобиль безопасности. Хотя динамические характеристики во многом зависят от типа двигателя, немалое значение играет кузов авто. Чем тяжелее он будет, тем больше усилий будет прилагать ДВС для того, чтобы разогнать транспорт. Но если машина будет слишком легкой, это часто отрицательно сказывается на прижимной силе.
Облегчая свою продукцию, производители стремятся улучшить аэродинамические свойства кузова (о том, что такое аэродинамика, рассказывается в другом обзоре). Уменьшение веса транспортного средства осуществляется не только за счет установки агрегатов из легкосплавных материалов, но и благодаря облегченным кузовным деталям. Разберемся с тем, какие материалы используются для изготовления кузовов автомобилей, а также в чем плюсы и минусы каждого из них.
Предыстория автомобильных кузовов
Кузову современного автомобиля уделяется не меньше внимания, чем его механизмам. Вот каким параметрам он должен соответствовать:
- Прочный. При столкновении он не должен травмировать людей, находящихся в салоне. Жесткость на кручение должна обеспечивать сохранение формы авто при передвижении по неровной местности. Чем меньшим будет этот параметр, тем больше вероятность, что каркас авто деформируется, и транспорт будет непригодным к дальнейшей эксплуатации. Особенное внимание уделяется прочности фронтальной части крыши. Так называемый «лосиный» тест помогает автопроизводителю определить, насколько безопасным будет машина при столкновении с высоким животным, например оленем или лосем (вся масса туши приходится на лобовое стекло и верхнюю перемычку крыши над ним).
- Современный дизайн. В первую очередь искушенные автомобилисты обращают внимание именно на форму кузова, а не только на техническую часть машины.
- Безопасность. Все, кто находится в салоне автомобиля, должны быть защищены от внешнего воздействия, в том числе при боковом столкновении.
- Универсальность. Материал, из которого изготавливается кузов авто, должен выдерживать разные погодные условия. Вдобавок к эстетичности лакокрасочное покрытие используется для защиты материалов, которые боятся агрессивного воздействия влаги.
- Долговечность. Нередки случаи, когда создатель экономит на материале кузова, из-за чего автомобиль приходит в негодность спустя всего несколько лет эксплуатации.
- Ремонтопригодность. Чтобы после небольшого ДТП не пришлось выбрасывать автомобиль, изготовление современных типов кузова подразумевает модульную сборку. Это означает, что поврежденную деталь можно заменить на аналогичную новую.
- Доступная цена. Если кузов автомобиля будет изготовлен из дорогостоящих материалов, на площадках автопроизводителей будет скапливаться огромное количество невостребованных моделей. Такое часто происходит не по причине плохого качества, а из-за дороговизны транспортных средств.
Чтобы модель кузова соответствовала всем этим параметрам, производителям приходится учитывать особенности материалов, из которых изготавливается каркас и наружные панели кузова.
Чтобы производство автомобиля не требовало много ресурсов, инженеры компаний разрабатывают такие модели кузовов, которые позволяют совместить их основную функцию с дополнительными. Например, к конструкции авто крепятся основные агрегаты и детали салона.
Изначально конструкция автомобилей в основе имела раму, к которой крепились остальные узлы машины. Такой тип до сих пор присутствует в некоторых моделях авто. Примером тому служат полноценные внедорожники (у большинства джипов просто усиленная конструкция кузова, но нет рамы, такой тип внедорожников называется кроссовером) и грузовики. На первых автомобилях каждая панель, закрепленная на рамной конструкции, могла изготавливаться не только из металла, но также из дерева.
Первая модель с несущей конструкцией без рамы была Lancia Lambda, сошедшая с конвейера в 1921 году. Цельную стальную конструкцию кузова получила европейская модель Citroen B10, поступившая в продажу в 1924-м г.
Lancia Lambda
Citroen B10
Эта разработка оказалась настолько популярной, что большинство производителей тех времен редко когда отходили от концепции цельностального несущего кузова. Такие машины были безопасными. От стали некоторые фирмы отказывались по двум причинам. Во-первых, этот материал не во всех странах был доступным, особенно в военные годы. Во-вторых, стальной кузов очень тяжелый, поэтому некоторые ради установки ДВС с меньшей мощностью шли на компромисс в материалах кузова.
В период Второй мировой войны во всем мире сталь была дефицитом, так как этот металл полностью шел на военные нужды. Из желания продержаться на плаву, некоторые компании решали производить кузова своих моделей из альтернативных материалов. Так, в те годы впервые появились машины, кузов которых был алюминиевый. Пример таких моделей – Land Rover 1-Series (кузов состоял из алюминиевых панелей).
Другая альтернатива – деревянный каркас. Пример таких автомобилей – Willys Jeep Stations Wagon модификация Woodie.
Так как деревянный кузов не долговечный и нуждался в серьезном уходе, вскоре от этой идеи отказались, а вот что касается алюминиевых конструкций, производители всерьез задумались над внедрением данной технологии в современное производство. Хотя основная кажущаяся причина – нехватка стали, на самом деле не это было побуждающим фактором, из-за которого автопроизводители стали искать альтернативные варианты.
- С момента всемирного топливного кризиса большинству автобрендов пришлось пересмотреть технологию своего производства. В первую очередь, аудитория, требующая мощных и объемных моторов, резко сократилась по причине дороговизны топлива. Автомобилисты стали искать менее прожорливые машины. А чтобы транспорт при менее объемном двигателе был достаточно динамичным, требовался легкий, но при этом достаточно прочный материал.
- Во всем мире со временем стали сильнее ужесточаться экологические нормы по выхлопу автотранспорта. По этой причине начала внедряться технология по снижению потребления топлива, повышению качества сгорания воздушно-топливной смеси и увеличению КПД силового агрегата. Для этого нужно уменьшить вес всего авто.
Со временем появились разработки из композитных материалов, которые позволили еще больше снизить вес транспорта. Рассмотрим, в чем особенность каждого материала, который используется для изготовления кузовов автомобилей.
Трансмиссия и КПП
Чтобы в каждом режиме мотор мог работать на оптимальных для него оборотах, когда мощность и крутящий момент на максимуме или близки к нему, нужна коробка передач. Также трансмиссия передает крутящий момент на колеса автомобиля через полуоси в случае с переднеприводными автомобилями или через карданный вал в случае с заднеприводными. Последняя схема конструкции является классической.
Давайте рассмотрим, как устроена коробка передач автомобиля. Существует четыре варианта КПП – это традиционная механическая коробка, автоматическая гидротрансформаторная КПП, роботизированная и вариаторная система.
Устроена МКПП следующим образом. В корпусе из стали или чугуна установлены шестеренки и валы. Последних всего три – это первичный, промежуточный и вторичный вал. Но это еще не все. Во всех моделях КПП имеется дополнительный вал и шестерни задней передачи. Также коробка состоит из картера, синхронизаторов, механизма переключения и селектора передач.
Валы КПП вращаются на подшипниках. Каждый имеет набор шестеренок с разным числом зубьев. Чтобы работа коробки была бесшумной, а включение передач плавным, шестерни оснастили синхронизаторами. Они предназначены для выравнивания угловых скоростей шестеренок в процессе вращения. Механизм переключения необходим для смены скорости. Водитель через рычаг-селектор выбирает необходимую передачу.
Стальной кузов: преимущества и недостатки
Большинство элементов кузова современного авто изготавливаются из стального проката. Толщина металла в некоторых отделах достигает 2.5 миллиметра. Причем преимущественно в несущей части используется низкоуглеродистый листовой материал. Благодаря этому автомобиль достаточно легкий и одновременно прочный.
На сегодняшний день сталь не в дефиците. Этот металл обладает высокой прочностью, из него можно штамповать элементы разной формы, а детали легко скрепить между собой при помощи точечной сварки. При изготовлении автомобиля инженеры уделяют внимание пассивной безопасности, а технологи – простоте обработки материала, чтобы себестоимость транспорта, насколько это возможно, была невысокой.
А для металлургии самая сложная задача состоит в том, чтобы угодить и инженерам, и технологам. Учитывая желаемые свойства, был разработан специальный сорт стали, который обладает идеальным сочетанием способности к вытяжке и достаточной прочности готового изделия. Это упрощает производство кузовных панелей и повышает надежность каркаса авто.
Вот еще некоторые плюсы стального кузова:
- Ремонт стальных изделий самый легкий – достаточно купить новый элемент, например, крыло, и заменить его;
- Его легко утилизировать – сталь отлично поддается вторичной переработке, благодаря чему у производителя всегда есть возможность получить дешевое сырье;
- Технология изготовления стального проката проще, чем обработка легкосплавных аналогов, поэтому сырье стоит дешевле.
Несмотря на эти преимущества, у стальных изделий есть несколько существенных недостатков:
- Готовые изделия самые тяжелые;
- На незащищенных деталях быстро появляется ржавчина. Если элемент не защитить лакокрасочным покрытием, повреждение быстро приведет кузов в негодность;
- Чтобы листовая сталь имела увеличенную жесткость, деталь нужно много раз штамповать;
- Ресурс у стальных изделий самый маленький по сравнению с цветными металлами.
На сегодняшний день свойство стали повышается за счет добавления в состав некоторых химических элементов, повышающих ее прочность, устойчивость к окислению и характеристик пластичности (сталь марки TWIP способна растягиваться до 70%, а максимальный показатель ее прочности составляет 1300МПа).
Пластмассы
В последнее время повышенный интерес вызывает возможность применения пластмасс в кузовостроении
, хотя цельные пластмассовые кузова или даже пластмассовые несущие узлы — дело далекого будущего. Однако известно много предложений по данной теме. с 1953 г. изготовливала в довольно большом количестве автомобиль «Шевроле-корвет» с кузовом, штампуемым из полиэфирного материала, армированного стекловолокном. Кузов имел несущий каркас из стальных труб. Определенный интерес представляет пол многослойной конструкции, экспериментально изготовленный для открытого пластмассового кузова, армированного стекловолокном. В будущем в небольшом количестве можно будет изготовлять легкие открытые кузова из термопласта для специальных автомобилей.
Преимуществами пластмасс являются малый вес, высокая прочность и жесткость, хорошие шумопоглощающие свойства, обусловливаемые высоким внутренним демпфированием, легкая сборка узлов, достигаемая благодаря возможности изготовления крупных деталей, высокая коррозионная стойкость.
Этим несомненным преимуществам пластмасс противостоят существенные недостатки, в частности, высокая стоимость материалов и их изготовления, большая длительность технологического цикла, затрудненные монтаж и ремонт, малое поглощение энергии.
Вследствие обладания этими недостатками пластмассы не подходят для кузовов массового выпуска. Тем не менее высокая технологичность пластмасс, возможность изготовления деталей методом литья или с помощью вакуумной вытяжки позволяют широко использовать пластмассы как для мелких, так и для больших штампованных деталей. При выборе пластмассы в основном руководствуются механическими и термическими свойствами материалов. В кузовостроении применяются следующие важнейшие виды пластмасс:
- Термореактивные пластмассы (так называемые реактопласты) по стандартам DIN 7708, DIN 16911, DIN 16912 используются для сильно нагруженных деталей (рычаги, ручки); если пластмасса армирована стекловолокном, то ее используют и для больших деталей специальных (спортивных) автомобилей под названием стеклопластик, например, для капотов, крышек багажников, декоративных решеток, крыльев, боковин и т. д.
- Различные термопласты (ниже приведены только некоторые из возможных материалов, которые предлагаются под различными фирменными наименованиями). Например, акрилонитрил-бутадиенстирол используется для деталей, получаемых вакуумной вытяжкой, таких как облицовки радиатора, панели приборов; акрило-стекло — для прозрачных деталей, окон, рассеивателей, фонарей; полиамид — для быстроизнашивающихся деталей таких, как подвижные элементы замков, корпуса воздуховодов и др.; поливинилхлорид — для эластичных и мягких деталей, искусственной кожи, пленочных покрытий, шлангов, уплотнителей, изоляции; полиуретан- для высокопрочных деталей; пенистый полиуретан — для накладок, изоляционных материалов; полиуретан с твердой поверхностной зоной — для ручек, подлокотников, облицовок, панели приборов, деформируемой облицовки передней части и др.
- Эластомеры (этилен-пропилеп-резина) с монолитной оболочкой используются, например, для уплотнителей, устойчивых к погодным условиям и старению (двери, окна).
Этот перечень можно рассматривать только как ориентировочный. Промышленность, выпускающая полимеры, в состоянии предложить или разработать материалы, пригодные для определенных условий применения. Пластмассы имеют следующие преимущества:
- малые затраты на изготовление деталей и малый вес;
- удовлетворительная стабильность заданных размеров;
- простая технология обработки и соединения (склеивание);
- возможность получения поверхности различного цвета и тиснения (возможна блестящая и матовая металлизация);
- высокая устойчивость к погодным условиям и коррозии.
Вследствие широких возможностей для применения пластмасс не вызывает удивления тот факт, что доля пластмассовых деталей (по весу) в кузове постоянно увеличивается и в настоящее время у европейских автомобилей составляет примерно 7,8% общего веса. Пластмассы открывают большие возможности для уменьшения веса кузова.
Алюминиевый кузов: преимущества и недостатки
Раньше алюминий использовался только для изготовления панелей, которые закреплялись на стальной конструкции. Современные разработки производства алюминия позволяют использовать материал также и для создания элементов каркаса.
Хотя этот металл по сравнению со сталью менее подвержен воздействию влаги, он обладает меньшей прочностью и механической эластичностью. По этой причине для снижения массы авто данный металл используется при создании дверей, ляд багажников, капотов. Чтобы использовать алюминий в каркасе, производителю приходится увеличивать толщину изделий, что часто работает против облегчения транспорта.
Плотность алюминиевых сплавов намного меньше, чем у стали, поэтому в машине с таким кузовом гораздо хуже шумоизоляция. Чтобы в салон такого автомобиля поступало минимум наружных шумов, производитель использует особенные технологии шумоподавления, из-за чего автомобиль будет стоить дороже по сравнению с аналогичным вариантом, имеющим стальной кузов.
Изготовление алюминиевого кузова на первых этапах схоже с процессом создания стальных конструкций. Сырье разбивается в листы, затем они штампуются в соответствии с нужным дизайном. Детали собираются в общую конструкцию. Только для этого используется аргоновая сварка. В более дорогих моделях используется лазерная точечная сварка, особенный клей или заклепки.
Аргументы в пользу алюминиевого кузова:
- Листовой материал легче штампуется, поэтому в процессе изготовления панелей требуется не такое мощное оборудование, как для штамповок из стали;
- По сравнению со стальными кузовами идентичная форма, выполненная из алюминия, будет легче, а прочность в то же время остается на одинаковом уровне;
- Детали легко обрабатываются и поддаются вторичной переработке;
- Материал более долговечный по сравнению со сталью – он не боится воздействия влаги;
- Стоимость технологического процесса изготовления меньше по сравнению с предыдущим вариантом.
Не все автомобилисты соглашаются на покупку авто с алюминиевым кузовом. Причина в том, что даже при незначительном ДТП ремонт машины будет дорогостоящим. Само сырье стоит больше, чем сталь, а если деталь нужно менять, автовладельцу придется искать специалиста, у которого есть специальное оборудование для качественного соединения элементов.
Пластиковый кузов: преимущества и недостатки
Вторая половина ХХ-го века ознаменовалась появлением пластика. Популярность такого материала объясняется тем, что из него можно изготовить любую конструкцию, которая будет намного легче даже алюминия.
Пластик не нуждается в лакокрасочном покрытии. Достаточно добавить в сырье нужные красители, и изделие приобретает нужный оттенок. К тому же оно не выцветает и его не нужно перекрашивать, когда на нем появляются царапины. По сравнению с металлом пластик более долговечный, он вообще не вступает в реакцию с водой, поэтому он не ржавеет.
Модель Хади имеет пластиковый кузов
Стоимость изготовления пластиковых панелей намного ниже, так как для тиснения не нужны мощные прессы. Разогретое сырье текучее, благодаря чему форма кузовных деталей может быть абсолютно любой, чего сложно достичь при использовании металла.
Несмотря на эти явные преимущества, у пластика есть очень большой недостаток – его прочность напрямую связана с условиями эксплуатации. Так, если температура воздуха на улице опускается ниже нуля, детали становятся хрупкими. Даже небольшая нагрузка может привести к тому, что материал лопнет или разлетится на куски. С другой стороны, с повышением температуры увеличивается его эластичность. Некоторые типы пластмасс деформируются при нагреве на солнце.
Вот по каким еще причинам пластиковые кузова менее практичны:
- Поврежденные детали поддаются вторичной переработке, однако для этого процесса нужно специальное дорогостоящее оборудование. То же касается производства пластмассы.
- Во время изготовления пластмассовых изделий в атмосферу выбрасывается большое количество вредных веществ;
- Из пластмассы нельзя изготавливать несущие части кузова, так как даже крупный кусок материала не такой прочный, как тонкий металл;
- Если повреждается пластиковая панель, ее можно легко и быстро заменить на новую, однако это намного дороже, чем приварить металлическую заплатку к металлу.
Хотя в наши дни существуют разные разработки, которые устраняют большинство из перечисленных проблем, довести технологию до идеала все равно пока не удалось. По этой причине из пластика в основном делаются бамперы, декоративные вставки, молдинги, и лишь в некоторых моделях машин – крылья.
Ответы на вопросы
Что такое двигатель внутреннего сгорания?
Двигатель внутреннего сгорания — это двигатель, в котором топливо сгорает непосредственно в рабочей камере (внутри) двигателя. ДВС преобразует тепловую энергию от сгорания топлива в механическую работу.
Что такое коробка передач?
Коробка передач — это механизм для изменения крутящего момента, передаваемого от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам, для движения автомобиля задним ходом и длительного разобщения двигателя от трансмиссии во время стоянки автомобиля и при движении его по инерции (накатом).
Что такое подвеска автомобиля?
Подвеска — это совокупность деталей, узлов и механизмов, играющих роль соединительного звена между кузовом автомобиля и дорогой.
Что такое кузов?
Кузов – элемент несущей части, обеспечивающий размещение пассажиров и грузов, и очень часто выступающий в качестве остова для закрепления основных агрегатов и узлов автомобиля.
Кузов из композитных материалов: преимущества и недостатки
Под понятием композитный подразумевается материал, в состав которого входит более двух составляющих. В процессе создания материала композит приобретает однородную структуру, благодаря чему конечное изделие будет обладать свойствами двух (или более) веществ, из которых состоит сырье.
Нередко композит будет получаться при склеивании или спекании слоев из разных материалов. Нередко для повышения прочности детали каждый отдельный слой армируется, чтобы в процессе эксплуатации материал не отслоился.
Кузов монокок
Самый распространенный композит, применяемый в автомобилестроении это стеклопластик. Материал получается путем добавления полимерного наполнителя в стекловолокно. Из такого материала делаются наружные элементы кузова, например, бамперы, радиаторные решетки, иногда головная оптика (чаще она изготавливается из стекла, а облегченные варианты – из полипропилена). Установка таких деталей позволяет производителю в конструкции несущих частей кузова использовать сталь, но при этом сохранить модель достаточно легкой.
Помимо перечисленных выше достоинств, полимерный материал занимает достойное место в автомобилестроении по следующим причинам:
- Минимальный вес деталей, но в то же время они обладают достойной прочностью;
- Готовое изделие не боится агрессивного воздействия влаги и солнца;
- Благодаря эластичности на стадии сырья производитель может создавать абсолютно разные формы деталей, в том числе самые сложные;
- Готовые изделия выглядят эстетично;
- Можно создавать огромные кузовные детали, а в некоторых случаях даже полностью весь кузов, как в случае с кит-карами (подробней о таких автомобилях читайте в отдельном обзоре).
Однако инновационная технология не может быть полной альтернативой металлу. Вот несколько причин тому:
- Стоимость полимерных наполнителей очень высокая;
- Форма для изготовления детали должна быть идеальной. В противном случае элемент получится некрасивым;
- В процессе изготовления крайне важно соблюдать чистоту рабочего места;
- Создание прочных панелей требует много времени, так как композит долго высыхает, а некоторые детали кузова многослойные. Часто именно из этого материала изготавливаются сплошные кузова. Для их обозначения используется крылатый термин «монокок». Технология создания монококовых типов кузовов следующая. Слой углеволокна проклеивается полимером. Поверх него укладывается другой слой материала, только так, чтобы волокна располагались в другом направлении, чаще всего под прямым углом. После того, как изделие готово, его ставят в специальную печку и выдерживают определенное время под высокой температурой, чтобы материал запекся и приобрел монолитную форму;
- Когда ломается деталь из композитного материала, ее крайне сложно отремонтировать (пример того, как ремонтируются автомобильные бамперы, рассказывается здесь);
- Детали из композитов не перерабатываются, а только уничтожаются.
Ввиду дороговизны и сложности изготовления, обычные дорожные автомобили имеют минимальное количество деталей из стеклопластика или других композитных аналогов. Чаще всего такие элементы устанавливают на суперкар. Пример такого автомобиля – Ferrari Enzo.
2002 Ferrari Enzo
Правда, некоторые эксклюзивные модели гражданской серии получают габаритные детали из композита. Примером тому служит BMW М3. У этого автомобиля крыша изготовлена из углеволокна. Материал обладает нужной прочностью, но при этом позволяет переместить центр тяжести ближе к земле, что увеличивает прижимную силу при вхождении в повороты.
Еще одно оригинальное решение в применении легких материалов в кузове авто демонстрирует производитель знаменитого суперкара Corvette. Почти полвека компания использует в модели пространственную металлическую раму, на которую крепятся панели из композитов.
Конструкция кузова автомобиля
Несущий кузов пришёл на смену рамной конструкции автомобиля. Грубо говоря, он объединяет раму и кузов в одно целое и имеет дополнительные усиления в необходимых местах. Раму замещают продольные (лонжероны) и поперечные силовые элементы.
Некоторые автомобили, такие как грузовики и некоторые внедорожники, по-прежнему имеют рамную конструкцию.
Несущий кузов имеет похожий принцип и дизайн, который годами использовался в авиастроении ещё до появления его в автомобилях.
История появления несущей конструкции кузова
Первая попытка создания несущего кузова была предпринята в 1922 году. Был создан автомобиль Lancia Lambda. Он был без крыши и по конструкции больше напоминал раму с встроенными боковыми элементами. Ключевую роль в развитии несущего кузова съиграла американская компания Budd Company, которая снабдила оборудованием для прессовки листовой стали автопроизводителей Dodge, Ford, Buick и Citroën. В 1930-ом году инженер из Австрии Joseph Ledwinka совместно с компанией Budd создал прототип несущего кузова, который сразу запатентовал.
Несущий кузов автомобиля Citroen Traction Avant
Компания Citroen выпустила первый автомобиль с несущим кузовом Citroen Traction Avant. Этот автомобиль имел полноценный несущий кузов со всеми силовыми элементами, которые применяются на современных автомобилях. Как и при изготовлении современных несущих кузовов, для соединения элементов кузова была применена контактная сварка. Массовая продукция его была начата в 1934 году. В дальнейшем, такая конструкция кузова постепенно стала замещать традиционную рамную конструкцию.
Устройство
Несмотря на разнообразие компоновок, кузов легкового автомобиля имеет общие элементы. Они показаны на рисунке ниже и включают в себя:
- Передние и задние лонжероны. Представляют собой прямоугольные балки, которые обеспечивают жесткость конструкции и гашение колебаний.
- Передний щит. Отделяет моторный отсек от пассажирского.
- Передние стойки. Также обеспечивают жесткость и крепят крышу.
- Крыша.
- Задняя стойка.
- Заднее крыло.
- Багажная панель.
- Средняя стойка. Обеспечивает жесткость кузова, изготавливается из прочной листовой стали.
- Пороги.
- Центральный тоннель, где располагаются различные элементы (выхлопная труба, карданный вал и т.д.). Также увеличивает жесткость.
- Основание или днище.
- Надколесная ниша.
Детальное устройство кузова автомобиля
Конструкция может быть иной в зависимости от типа кузова (седан, универсал, микроавтобус и т.д.). Особое внимание в конструкции уделяется несущим элементам, таким как лонжероны и стойки.
Характеристики несущего кузова
Конструкция кузова сделана из комбинации прессованных листовых панелей разных форм, соединённых в единую конструкцию при помощи точечной контактной сварки. Кузов получается относительно лёгким и очень прочным.
Такой тип конструкции часто сравнивают со скорлупой яйца. Если пытаться раздавить яйцо, прилагая усилие продольно, с противоположных концов, то это будет сделать не просто. Так получается из-за того, что вся сила не концентрируется в одном месте, а рассеивается по всей скорлупе. Подобным образом функционирует несущий кузов. В рамных автомобилях, которые были до появления несущих кузовов, рама принимала на себя все нагрузки, а кузов обеспечивал только функциональные нужды. В несущем же кузове силовые элементы являются частью кузова, который, в свою очередь, состоит из множества панелей, приваренных друг к другу и образующих единую конструкцию. Даже вклеенные стёкла автомобиля (лобовое и заднее) влияют на общую жёсткость. Таким образом, нагрузка распределяется по всему кузову.
Благодаря отсутствию рамы, автопроизводители получили возможность делать автомобили более компактным и лёгкими, а также появилась большая свобода в дизайне.
Недостатками несущего кузова можно считать шум и вибрацию, которая больше передаётся на кузов, чем на рамном автомобиле. В современных автомобилях эта проблема решается благодаря применению шумо-вибро изолирующих материалов.
В несущих кузовах используется достаточно тонкий листовой металл, прочность которого увеличена благодаря штампованию. Силовые элементы сделаны из высокопрочной стали. В таких типах кузовов ржавчина может влиять на структурную жёсткость кузова и на безопасность. Поэтому антикоррозионная защита, в особенности структурных элементов, очень важна.
Несущий кузов даёт преимущество более низкого центра тяжести автомобиля, увеличивается экономия и рейтинг безопасности. Благодаря более низкому центру тяжести улучшается устойчивость и управляемость и уменьшается вероятность переворота автомобиля.
Неоднократно проводились краш-тесты с автомобилями, имеющими рамную конструкцию и автомобилями с несущим кузовом. Автомобили с несущим кузовом показывают лучшую безопасность при фронтальном столкновении и при перевороте, но немного худшую безопасность при боковых столкновениях.
Рассмотрим конструкцию несущего кузова, разделив её на три части: переднюю, центральную и заднюю.
Тормозная система
Важной частью машины, обеспечивающей безопасность управления, является тормозная система. Главное её назначение состоит в том, чтобы принудительно остановить движущееся транспортное средство. Она также используется, когда необходимо резко сбросить скорость движения авто.
Существует три варианта системы торможения: рабочая, стояночная, запасная
Тормозная система бывает следующих видов по типу привода:
- механическая;
- гидравлическая;
- пневматическая;
- комбинированная.
На современных легковых авто устанавливается тормозная система с гидроприводом, которая состоит из следующих элементов:
- педали тормоза;
- главного гидроцилиндра тормозной системы;
- заправочного бачка главного цилиндра, для заправки тормозной жидкости;
- вакуумного усилителя, имеющегося не во всех моделях;
- системы трубопроводов для переднего и заднего тормоза;
- тормозных цилиндров колёс;
- тормозных колодок, прижимаемых колесными цилиндрами к ободу колеса при торможении транспортного средства.
Тормозные колодки бывают дисковые или барабанные и имеют возвратную пружину, которая отжимает их от обода колёс при завершении процесса торможения.
Электрооборудование, которое представляет собой совокупность электрических приборов и аппаратов, обеспечивающих нормальную работу двигателя
Смотрите также:
Типы кузова автомобилей
Конструкция передней части кузова
- Главными силовыми элементами передней части несущего кузова являются лонжероны. Это продольные полые элементы, крепящиеся ближе к низу передней части кузова. Они являются самыми прочными элементами несущего кузова автомобиля. Они изготавливаются из высокопрочной стали. Лонжероны крепятся частично к щиту моторного отсека и частично к низу передних брызговиков кузова. Лонжероны имеют зоны запланированного смятия при авариях, чтобы гасить энергию при фронтальном ударе.
- Фартуки (брызговики) передних крыльев являются внутренними панелями, которые располагаются вокруг колеса и защищают от грязи. Они частично приварены к лонжеронам. Брызговики также добавляют структурной жёсткости кузову.
- Верхнее усиление брызговика является структурным элементом передней части кузова. На него прикручиваются передние крылья.
- Чашки кузова – это усиленные элементы кузова, которые удерживают верхнюю часть стоек подвески. Они сформированы как часть брызговиков кузова.
- Рамка радиатора (поддержка радиатора, подкапотная рамка) – это структурный элемент, расположенный в передней части кузова и удерживает радиатор системы охлаждения, замок капота и другие смежные элементы автомобиля. Рамка радиатора крепится к лонжеронам и брызговикам. Она придаёт жёсткость передней части кузова, как поперечный структурный элемент.
- Щит моторного отсека (или передняя перегородка) – это панель, делящая переднюю секцию кузова и центральную секцию салона. Щит моторного отсека помогает защитить водителя и пассажиров при возникновении пожара в моторном отсеки. За щитом идёт силовая конструкция, защищающая водителя и пассажиров в момент аварии.
- Передние крылья располагаются рядом с передними дверьми и доходят до переднего бампера. Они закрывают переднюю подвеску, и брызговики передней части кузова. На современных машинах крылья, обычно, прикручиваются к кузову болтами.
- Усилитель бампера прикручивается к передней части лонжеронов и предназначен для гашения удара при аварии.
Салон
В салоне размещаются органы управления автомобилем, а также устройства и приспособления, которые обеспечивают комфорт, удобство и безопасность во время движения автомобиля. Внешняя часть кузова окрашивается заводом изготовителем автомобиля. Для покраски автомобиля необходимо придерживаться технологии покраски кузова автомобиля. Технология покраски кузова современного легкового автомобиля это сложный и трудоемкий процесс, который состоит из нескольких основных этапов: подготовка кузова к покраске, грунтовка кузова, сушка кузова, нанесение основного слоя краски. Соблюдение правильной технологии покраски кузова гарантирует высокую антикоррозийную стойкость кузова, учитывая неблагоприятные условия эксплуатации автомобиля. К устройству кузовов легковых автомобилей предъявляются не только эстетические требования, но и аэродинамические, так как при движении легкового автомобиля с большой скоростью значительная часть мощности его двигателя расходуется на преодоление сопротивления воздуха. Чтобы уменьшить сопротивление, кузову необходимо придать обтекаемую форму.
Центральная часть несущего кузова
- Днище является главной структурной секцией нижней части салона кузова. Часто, днище штампуется как одна большая цельная панель. С нижней стороны днища кузова проходят продольные и поперечные силовые элементы. Места крепления сидений усилены и также придают жёсткость днищу.
Срез панели приборов показывает усиление, увеличивающее безопасность салона при аварии.
- Центральная часть кузова (салон) окружена усиленными панелями для безопасности водителя и пассажиров. Боковая центральная стойка имеет внутри усиление, двери имеют усилители внутри и сами являются достаточно прочной конструкцией, за панелью приборов находится усиленная конструкция, крыша обычно имеет усиленную поперечину, сберегающую салон при перевороте.
- Стойки кузова – это вертикальные элементы, которые удерживают конструкцию крыши и защищают салон кузова в случае переворота автомобиля. Стойки кузова состоят из внешних лицевых частей и внутреннего усиления из высокопрочной стали. В конструкции кузова типа «седан» имеется 3 типа стоек кузова (передние, средние или боковые и задние стойки, переходящие в задние крылья). Передние стойки кузова переходят в рамку лобового стекла. Центральные стойки удерживают конструкцию крыши между передними и задними дверями. Они помогают усилить крышу и обеспечивают места крепления шарниров задних дверей. Средние стойки кузова распределяют нагрузки с нижней части кузова к верхней и предотвращают сжатие боковых частей при боковых ударах, защищая салон кузова. Задние стойки кузова удерживают заднюю часть крыши и переходят в задние крылья. Они, также, являются посадочным местом для заднего стекла.
- Боковая панель является общей конструкцией, в которой передний и задний проём дверей сделан одним элементом, без сваривания частей. Такое устройство даёт преимущество в меньшей подверженности коррозии.
- Пороги – это усиленные конструкции, которые находятся в нижней части дверных проёмов. Они соединяются контактной сваркой с фланцами днища. Внутри лицевой части порогов расположено усиление. Пороги удерживают нижнюю часть средних стоек и служат боковой поддержкой для днища.
- Задняя «полка» — это панель, расположенная за задними сидениями, под задним стеклом.
- Задняя перегородка разделяет салон кузова и багажное отделение (на седанах).
- Двери имеют составную конструкцию. Они состоят из внешней панели, внутреннего усилителя и части, на которой крепятся стеклоподъёмники и другие элементы дверей, включая обшивку.
- Панель крыши закрывает центральную часть кузова и удерживается на стойках кузова. Панель крыши является одной из самых больших панелей кузова и, в то же время, представляет собой очень простую конструкцию. Жёсткость крыше придаёт её форма, а также усилители, которые располагаются с обратной стороны и приклеиваются к ней. Крыша, переходящая в заднее крыло приваривается при помощи латуни или кремнистой бронзы. Этот тип соединения позволяет делать длинный ровный шов, даёт эластичность и хорошо противостоит нагрузкам и вибрациям, воздействующим на это место кузова. К тому же, такое соединение меньше подвержено коррозии.
Основные типы
Прежде чем разобрать, из чего состоит кузов легкового автомобиля, нужно выделить основные типы его исполнения. Легковые машины серийного производства выпускаются в таких основных типах:
- седан;
- хетчбэк;
- универсал.
Есть и другие типы, но эти три являются основными и наиболее распространенными.
Кузов типа седан являются самыми популярным. Серийный седан имеет четыре двери для пассажиров, моторный отсек и багажный. Такой тип кузова является наиболее оптимальным для перевозки пассажиров и небольшого багажа.
Хетчбэк представляет собой машину с двумя дверями для пассажиров, моторный отсек и багажное отделение, не разделенное с салоном. Такой тип имеет ограничения по перевозимому грузу, а также не очень удобен для перевозки пассажиров. Однако такое исполнение имеет свои преимущества. Автомобили в таком типе кузова имеют более низкий вес и размеры, что положительно сказывается на его экономичности относительно расхода топлива.
Легковые машины в кузове универсал рассчитаны на усиленные нагрузки. Багажное отделение таких машин отличается увеличенным объемом, что не мешает оставаться салону в полноценном размере. Устройство универсала дает возможность еще больше расширить багажное отделение за счет складывания задних пассажирских сидений.
Задняя часть кузова
- Задние лонжероны являются силовыми продольными элементами задней части кузова. Они изготавливаются из высокопрочной стали. Они удерживают пол багажника и принимают на себя всю нагрузку при перевозке багажа.
Панель пола багажника с полостью для запасного колеса
- Пол багажника представляет собой штампованный лист, которые часто имеет вогнутую форму и образует место под запасное колесо. Пол приварен к задним лонжеронам, задним брызговикам (или аркам) и задней панели кузова.
- Задние крылья представляют собой несъёмные панели, приваренные к кузову и являются частью структуры задней части кузова.
- Задние чашки кузова удерживают верхнюю часть задних стоек.
- Задние арки кузова крепятся к задним крыльям.
Виды кузова
В настоящее время наибольшее распространение имеют устройства кузовов легковых автомобилей следующих типов: • трехобъемный кузов с двумя или четырьмя боковыми дверями седан;• трехобъемный кузов с двумя или четырьмя боковыми дверями и с перегородкой сзади переднего сиденья, отделяющей водителя от пассажиров — лимузин;• кузов с мягким складывающимся тентом и съемными боковыми окнами — фаэтон;• двухобъемный кузов с задней дверью с грузовым помещением, не отделенным перегородкой от пассажирского салона — универсал;• двухобъемный кузов с двумя или четырьмя боковыми дверями, имеющий заднюю дверь — комби (хетчбек);
• кузов грузопассажирского автомобиля с открытой платформой, убирающимися боковыми сиденьями и с двухместной закрытой кабиной — пикап.
Каркасные несущие кузова легковых автомобилей имеют специальный каркас, к которому прикреплены детали основания из тонкостенных про филей, образующих жесткую сварную пространственную форму, на которой крепятся облицовочные панели.В бескаркасных кузовах, применяемых на современных легковых автомобилях массового производства, достаточную жесткость достигают соответствующим соединением панелей облицовки, в которые заформовывают стальную арматуру из тонкостенных профилей. Комфортабельные легковые автомобили с двигателями большой мощности обычно имеют рамную конструкцию. Хорошему обзору дороги в непосредственной близости от автомобиля способствует низко опущенный капот двигателя. Для защиты пассажиров и водителя от пыли, влаги, низких и высоких температур кузов должен быть герметичным. С этой целью применяют специальную изоляцию.
Зоны запланированного сжатия (смятия)
Это зоны кузова, прочность которых специально ослаблена при изготовлении автомобиля. Это сделано, чтобы, сжимаясь в этих местах, элементы кузова гасили энергию удара. Зоны запланированного смятия обеспечивают определённый контроль второстепенных повреждений и увеличивают безопасность водителя и пассажиров. Элементы кузова с такими ослабленными зонами сминаются более предсказуемо, чем без них. Передние и задние лонжероны имеют зоны запланированного сжатия, в которых они сгинаются при аварии, гася энергию удара. Капот, также, имеет такие зоны.
Несущий кузов так спроектирован, что передняя и задняя часть сминается относительно легко, в то время как средняя часть, где находится водитель с пассажирами, остаётся целым.
Типы стали в конструкции несущего кузова
Сталь по-прежнему самый часто используемый материал при изготовлении различных видов транспорта. При изготовлении силовых элементов несущего кузова применяется высокопрочная сталь, высокопрочная низколегированная сталь и сверхпрочная сталь. Предел прочности такой стали в 2–4 раза больше обычной, низкоуглеродистой стали. Штампование ещё больше усиливает прочность панелей. Применение высокопрочной стали, позволило автопроизводителям уменьшить толщину листового металла при изготовлении структурных элементов без ухудшения прочности кузова.
На некоторых современных автомобилях структурные элементы кузова могут быть сделаны, из комбинации разных типов стали. Лазером сваривается сталь разной толщины и прочности. Получается одна цельная панель.
Пенный наполнитель внутри закрытых конструкций несущего кузова
Расположение пенного наполнителя внутри закрытых конструкций кузова может варьироваться у разных автомобилей. Пена может располагаться в порогах, стойках кузова, лонжеронах. Пенный наполнитель используется для уменьшения шума, вибрации и увеличения прочности кузова.
Нежелательно сваривать панели рядом с местом, где расположен пенный наполнитель. Если есть такая необходимость, то наполнитель нужно сначала удалить, а потом восстановить по завершению ремонта.
Пенный наполнитель не плавится и не горит, если резать «болгаркой» часть кузова рядом с ним.
Для замены специального пенного наполнителя не рекомендуется использовать строительную пену.
Виды и типы кузовов легковых автомобилей. Особенности!
Любой автомобиль, выпускающийся в мире – это набор механизмов и систем, выполняющих определенную функцию и которые закреплены на остов. Этот остов называется несущей частью.
Поначалу на автомобилях роль несущей части выполняла рама, но со временем при производстве легковых автомобилей от использования рамы отказались, отдав предпочтение несущему кузову. Но рамы используются до сих пор на грузовых автомобилях.
Если брать во внимание легковые автомобили, выпускающиеся на данный момент, то типов их кузовов великое множество.
Какие бывают типы кузова
Каждый тип кузова автомобиля рассчитан на свой сегмент покупателей. В данной статье будет рассмотрено, какие бывают типы кузова авто.
Типы кузовов
Отличаются между собой своей конструкцией. Каждый из них имеет свое название.
Выпускаются автомобили в кузовах:
- купе;
- седан;
- хэтчбек;
- универсал;
- лимузин;
- пикап;
- кроссовер;
- фургон;
- минивен;
- внедорожник.
Данные типы кузовов применяются на легковых автомобилях, пассажирских, грузопассажирских и грузовых, а также на авто повышенной проходимости.
В большинстве случаев используется производителями, которые занимаются выпуском спортивных автомобилей. Представляет он собой трехобъемный кузов, то есть конструкцией предусмотрено отведение отдельного объема кузова для двигателя, отдельного объема для пассажиров и объема для багажного отсека.
Все кузова типа купе оборудованы двумя дверьми для пассажиров. Конструктивной особенностью купе является, то, что кузов рассчитан на двух, реже четырех, человек. Причем пространство пассажиров сидящих сзади сильно ограничено.
Ярким представителем автомобилей, в которых используется кузов типа купе – Porsche 911 (на фото ниже).
Седан
Одним из самых популярных типов кузовов легковых автомобилей является седан.
Данный тип кузова является трехобъемным. Но отличается он тем, что кузов типа седан конструктивно длиннее и обладает двумя рядами сидений и позволяет размещаться комфортабельно пассажирам на передних и на задних сиденьях.
В большинстве случаев седан имеет четыре двери, но выпускались модели и с двумя дверьми.
- В отечественном производстве представителями четырехдверных седанов являются ВАЗ-2101, 2103, 2105, 2106, 2107, «Волга», а представителем двухдверного седана – «Запорожец».
- В модельных рядах зарубежных производителей, таких как Volkswagen BMW, Audi Toyota Ford и других, также имеются как двух, так и четырехдверные седаны.
Хэтчбек
Последнее время наряду с седанами популярными стали кузова типа хэтчбек.
Конструктивной особенностью хэтчбеков является двухобъемный кузов. Конструкцией кузова не предусмотрено отдельное пространство для багажного отсека.
Роль багажника в хэтчбеке играет специальная ниша в пассажирском отсеке, доступ к которой осуществляется через установленную сзади дверь.
Конструкция хэтчбека предусматривает наличие двух или четырех дверей для пассажиров и дополнительной задней дверью для погрузки груза.
К представителям трехдверных хэтчбеков относится ВАЗ-2108, Volkswagen Polo, Hyundai i30 и др. Пятидверными хэтчбеками являются ВАЗ-2109, Volkswagen Golf, Hyundai Getz и др.
Универсал
Для людей, которым требуется легковой автомобиль, но с возможностью перевозки грузов выпускаются автомобили с кузовом типа универсал. Автомобили с таким кузовом являются двухобъемными, как и хэтчбеки, но длина кузова у универсала значительно больше.
Рассчитаны они на перевозку как пассажиров, так и грузов, но после небольшой трансформации салона, при которой сиденья для пассажиров складываются, тем самым увеличивая объем для груза.
В основном выпускаются пятидверные универсалы ( ВАЗ-2104, Opel Astra, Volkswagen Passat) но встречаются и трехдверные (Opel Record, Ford Sierra).
Лимузин
В наше время производятся также автомобили, кузов которых похож на седан, но носит название этот тип кузова – лимузин. Также как и у седана, конструкция лимузина является трехобъемной.
Но рассчитана эта модель авто на комфортабельное размещение пассажиров на задних сиденьях, для чего длина кузова значительно увеличена, по сравнению с седанами.
У лимузинов возможно отделение впередисидящих пассажиров от тех кто находится сзади при помощи специальной перегородки.
К автомобилям с кузовом лимузин относится «Чайка», Imperial Crown, Lincoln Town Car.
Пикап
Для перевозки грузов также используются автомобили с типом кузова пикап. Примечательны пикапы тем, что кузов имеет кабину для размещения пассажиров и открытую платформу для грузов, причем конструктивно данная платформа соединена с кабиной.
Кабины у пикапов могут быть оснащены двумя дверьми и одним или двумя рядами сидений для пассажиров или же четырьмя дверьми.
К пикапам относится ВАЗ-ВИС, Dacia Logan Pickup, Mitsubishi L200 (фото ниже).
Кроссовер
С недавнего времени стали популярны автомобили, в конструкции которого используется такой тип кузова как кроссовер.
По сути, данный кузов представляет собой симбиоз кузовов универсал и внедорожник, о котором речь пойдет ниже. Также как и у универсала, в кроссоверах используется двухобъемная компоновка с использованием трех или пяти дверей.
От внедорожника кроссоверам достался увеличенный клиренс и полный привод.
В отличие от полноценных внедорожников, кроссоверы не обладают высокой проходимостью, за что в народе получили прозвище «Паркетник».
Представителями кроссоверов являются Toyota RAV 4, Land Rover Freelander, Nissan Juke.
Фургон
Еще одним автомобилем, предназначенным для перевозки грузов, является фургон.
Кузов типа фургон представляет собой однообъемную, полутораобъемную или же двухобъемную цельнометаллическую конструкцию. В которой кабина для пассажиров объединена с грузовым отсеком, единственное, возможно их отделение перегородкой.
К фургонам относятся Lada Largus, Volkswagen Caddy, Fiat Doblo (фото ниже).
Минивен
Очень схожи по внешнему виду с фургонами автомобили с типом кузова минивен, поскольку при их производстве используется одна и та же платформа. Отличаются авто с такими кузовами тем, что рассчитаны они на перевозку пассажиров, для чего салон автомобиля оборудован несколькими рядами сидений.
Особенностями минивена является использование однообъемной и полутораобъемной конструкции.
Минивенами являются ВАЗ «Надежда», Volkswagen Sharan, Opel Zafira.
Внедорожник
Также, автопроизводители выпускают автомобили высокой проходимости – внедорожники.
У внедорожников тип кузова можно отнести к универсальному, ещё он увеличен по высоте.
Отличительной особенностью внедорожника является высокий клиренс, полный привод и колеса большого диаметра.
УАЗ «Патриот», Jeep Wrangler, Ford Maverick.
Посмотрите полезное видео, типы кузовов легковых автомобилей, безопасность и дорожный просвет (клиренс):
Надеюсь, что видеоролик помог вам лучше разобраться в автомобильных кузовах.
Источник https://truescooters.ru/tehservis/iz-chego-sdelan-kuzov-avtomobilya.html
Источник https://ilifia-club.ru/tehobsluzhivanie/ustrojstvo-kuzova.html
Источник http://avto-i-avto.ru/ustrojstvo-avto/vidy-i-tipy-kuzovov-legkovyx-avtomobilej-ix-osobennosti.html
Источник