Конструкция кузова легкового автомобиля – что это такое и из чего состоит, назначение и конструкция, а также толщина металла деталей, частей и элементов, алюминиевый

Содержание

Конструкция несущего кузова автомобиля

При­вет­ствую Вас на бло­ге Kuzov.info!

В этой ста­тье пого­во­рим о несу­щем кузо­ве авто­мо­би­ля, о исто­рии появ­ле­ния, его харак­те­ри­сти­ках и устрой­стве.

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.

Citroen-TractionНесу­щий 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.

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.

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.

Citroen-Traction

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.
aСрез 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.

a4

  • 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.

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.
gПанель 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.

 Зоны запланированного сжатия (смятия)

36

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.

36

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.

36

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.

Ремонт несущего кузова

Авто­мо­биль с несу­щим кузо­вом, в отли­чие от рам­ной кон­струк­ции, тре­бу­ет дру­гой под­ход к ремон­ту.

Так как кузов пред­став­ля­ет собой вза­и­мо­свя­зан­ную кон­струк­цию, то, часто, допол­ни­тель­но к основ­но­му, он  полу­ча­ет вто­ро­сте­пен­ные повре­жде­ния. Это нуж­но все­гда учи­ты­вать при осмот­ре перед ремон­том.

[adsp-pro‑4]

Печа­тать ста­тью

Ещё интересные статьи:

Кузов современного автомобиля

Любой автомобиль состоит из ряда составных узлов – силовой установки, трансмиссии, ходовой части, систем управления.Чтобы собрать все эти элементы в единую конструкцию и обеспечить их взаимосвязь между собой, используется еще один конструктивный компонент – несущая часть, к которой и осуществляется крепление всех составляющих элементов.

Назначение, конструкция и виды несущей части

По мере развития автомобилестроения было создано несколько видов несущей части. Но несмотря на имеющиеся различные типы, эта составляющая включает в себя один из основных компонентов – кузов автомобиля.

В задачу кузова входит не только крепление составных частей авто, а еще и восприятие всех нагрузок и воздействий окружающей среды, а также обеспечение пространства для размещения пассажиров и груза.

Изначально на автотранспорте применялась несущая часть, состоящая из двух элементов – кузова и рамы. В такой конструкции кузов по большей части принимал на себя только нагрузки, которые создавали пассажиры и груз. Основные же воздействия приходились на раму, которая также выступала основным связующим элементом для составных частей авто (именно к ней крепились узлы и механизмы).

Но существуют и другие виды несущей части. В целом, она подразделяется на:

  1. Рамную;
  2. С несущим кузовом;
  3. Комбинированную.

Рамный вид, как уже отмечено, состоит из двух элементов – рама и кузов автомобиля. Между собой эти элементы соединены посредством эластичных проставок. Изначально он применялся на всех авто. Сейчас же такую компоновку несущей части можно встретить только на грузовиках и внедорожниках (хотя на последних – не всегда). Поскольку кузов в такой конструкции не используется в качестве компонента, к которому крепятся составные элементы, второе название этого типа – с разгруженным кузовом.

Рамный кузов

Со временем на легковом транспорте рамную конструкцию вытеснил несущий кузов автомобиля. Особенность его заключается в том, что рама, как таковая, отсутствует. При этом все составные части крепятся к кузову. Но поскольку в этом типе вся нагрузка приходится на кузов, в некоторых участках присутствуют усиливающие элементы, повышающие жесткость конструкции. Сейчас этот тип несущей части используется на всех легковых авто, а также кроссоверах и некоторых внедорожниках.

Несущий кузов

Последний вид – комбинированный, он же – полунесущий кузов автомобиля, отличается тем, что в несущей части присутствуют как рама, так и сам кузов, но при этом они между собой жестко связаны. В такой компоновке воспринимаемая нагрузка распределена между ними, также оба они выступают в качестве элементов для крепления составных узлов. Этот тип несущей части применяется в автобусах.

Конструкция кузова

Как видно, во всех типах несущей части присутствует кузов автомобиля. От этого элемента во многом зависит внешний вид машины, комфортабельность, показатели безопасности. Поскольку на легковых авто наибольшее распространение получил несущий кузов, то в дальнейшем рассматривать будем именно его.

Такой кузов автомобиля представляет собой некий каркас, состоящий из ряда составных частей, к которым крепятся узлы авто, а также внешние элементы, выполняющие определенные функции, включая и декоративные – крылья, двери, капот, крышка багажника, оптические приборы, бампера и прочее.

Конструкция кузова

Конструкция кузова автомобиля включает в себя:

  • основание;
  • переднюю и заднюю часть;
  • боковины;
  • крышу.

Каждая из составных частей состоит из ряда компонентов. Все они соединены между собой при помощи сварки, что обеспечивает необходимую жесткость каркасу.

В качестве основания выступает днище, выполненное в виде щита с подогнутыми краями и проделанным в центральной части тоннелем. Этот тоннель не только повышает жесткость основы, но еще и выступает каналом для прокладки некоторых составных элементов авто – топливных и тормозных трубопроводов, труб системы отвода выхлопных газов, а в задне- и полноприводных авто – еще и для размещения ряда узлов трансмиссии. В некоторых авто в днище дополнительно проделывается ниша для размещения запасного колеса (в задней части).

Одной из основных функций передней части кузова авто является обеспечение пассивной безопасности. При фронтальном столкновении составляющие передка принимают на себя весь удар, и деформируясь гасят энергию. Поскольку для этого необходима достаточно высокая прочность, конструкция передка включает в себя продольные лонжероны. В авто с переднемоторной компоновкой они также выступают в качестве конструкции для крепления мотора. Дополнительно для выполнения этой функции передняя часть может комплектоваться подрамником.

Также в состав этой части входят передний щит, отделяющий мотор от салона, панель для крепления оптики и радиаторной решетки, боковины с колесными арками, которые могут быть выполнены заодно с крыльями. Но зачастую крылья делают съемными, поэтому являются навесной частью, так же, как и бампер с решеткой радиатора. Передняя часть сверху накрывается капотом – специальной крышкой.

Примерно такую же компоновку имеет и задняя часть, но зачастую крылья у нее входят в конструкцию и не являются съемными.

Дополнительно заднее крыло входит в конструкцию боковины кузова. Помимо нее боковина включает в себя пороги – одни из основных элементов, которые на ряду с лонжеронами обеспечивает жесткость конструкции.

К боковинам также относятся стойки – передняя, средняя и задняя, к которым крепиться крыша – цельноштампованный лист металла заданной формы. Съемными элементами этой составляющей являются двери авто.

В целом, днище с порогами и стойки с крышей и дверьми формируют отсек для размещения пассажиров.

Как уже отмечено крепления составных элементов осуществлено при помощи сварки, что делает конструкцию кузова неразъемной, поэтому многие компоненты одновременно относятся к нескольким его составляющим частям.

Стоит сказать, что состав кузова автомобиля может не иметь каких-то определенных частей. К примеру, в кузове кабриолет крыша отсутствует как таковая. Но поскольку в обычной компоновке нагрузка распределяется и на нее (за счет цельной конструкции), и крыша тоже в некоторой мере обеспечивает жесткость, то в кабриолете для компенсации снижения жесткости кузова усиливают пороги и двери.

Компоновка кузовов

На конструктивные особенности кузова автомобиля также влияет и компоновка. Все существующие типы несущей части по этому параметру подразделяются на:

  1. Однообъемные;
  2. Двухобъемные;
  3. Трехобъемные.

Суть разделения кузовов авто по этому критерию сводится к тому, на сколько частей поделен кузов.

Особенность однообъемной компоновки заключается в том, что разделения между моторным отсеком, салоном и багажником – нет (но это условно). Еще этот вид компоновки называют вагонным.

В авто с таким кузовом передняя часть вообще отсутствует, а двигатель помещен в специальную нишу отсека для размещения пассажиров и груза. Отсутствие разделения между отсеками считается условным потому, что двигатель все же отделен от кабины перегородкой.

Однообъемный кузов автомобиля Tata Nano

В свою очередь однообъемный кузов делится на:

  1. Грузовой;
  2. Пассажирский;
  3. Грузопассажирский.

Разница между ними сводится к тому, под что большая часть внутреннего объема кузова отведена. Так, в грузовом для размещения пассажиров отведен совсем незначительный объем, в который входит также и отсек для мотора (по сути, водитель сидит возле, а то и вовсе на двигателе), а все остальное пространство отведено под размещение грузов.

В пассажирском же варианте весь доступный объем предназначен для размещения пассажиров, а под груз выделяется небольшое пространство (которого и вовсе может не быть).

Грузопассажирский кузов отличается тем, что внутренний объем условно делится на два отсека (пассажирский, грузовой). В некоторых случаях все пространство авто заполнено сиденьями для пассажиров, которые можно быстро демонтировать или сложить, тем самым получить грузовой отсек.

Двухобъемный кузов автомобиля включает в себя отдельно переднюю часть, являющуюся моторным отсеком и салон, который совмещен с отсеком для перевозки грузов. Самыми распространенными представителями такой компоновки являются хэтчбек и универсал. Также она используется у внедорожников с кроссоверами.

Двухобъемный кузов кроссовера

В большинстве случаев основная часть салона отведена под размещение пассажиров, а для груза отводится не очень много места. Но если взять универсал, то очень часто конструкторы делают задние сиденья складывающимися, что значительно повышает размеры грузового отсека, делая авто, по сути, грузопассажирским. Для доступа к грузовому отсеку в этом типе предусмотрена отдельная дверь – задняя (в некоторых авто она двойная).

Трехобъемный кузов автомобиля отличается тем, что моторный отсек, салон и грузовой отсек отделены перегородками друг от друга. Основным представителем такой компоновки является седан.

Современные реалии

Напоследок отметим, что конструкторами разработано большое количество разнообразных типов кузовов (перечисленные выше являются основными из них). Из-за этого в некоторых случаях разница между компоновками нивелируется.

К примеру, лифтбек имеет трехобъемную компоновку. Но у него крышка багажника объединена с задним стеклом, поэтому является, по сути, задней дверью. Вот и получается, что вроде и отдельный багажник есть, но в то же время он входит в состав салонного отсека (поскольку открывая багажник получаем одновременно и доступ к салону). И таких примеров несколько.

Но в целом, широкое разнообразие несущих кузовов позволяет делать автомобили разных типов и назначения.

Общее устройство кузова автомобиля. Применяемые материалы

Несущий кузов, характерный для большинства легковых автомобилей, содержит полые элементы, изготовленные из листовой стали, на которых устанавливаются и крепятся сваркой кузовные панели. В зависимости от типа автомобиля, около 5000 сварных точек должны быть выполнены вдоль сварочных фланцев общей длиной 120…200 м. Ширина сварочного фланца составляет 10-18 мм. Другие части (передние крылья, двери, капот, крышка багажника) крепятся к опорным конструкциям кузова на болтах или с помощью точечной сварки. Существуют также каркасные и скелетные типы конструкций кузовов.

В качестве материала для кузовов применяется тонколистовая сталь. Наиболее преобладающая толщина 0,75…1 мм, однако, отдельные части кузова могут иметь толщину от 0,6 до 3,0 мм.

Для изготовления высоконапряженных конструктивных элементов применяется высокопрочная низколегированная листовая сталь. Некоторые детали кузова, например, бампера, молдинги, люки, спойлеры, решетки радиаторов, облицовки надколесных ниш, колпаки и др. могут  изготавливаться из пластмасс.

Общая конструкция кузова легкового автомобиля показана на рисунке.
Кузов легкового автомобиля

Рис. Кузов легкового автомобиля:
1  – подоконная балка; 2 – передняя балка крыши; 3 – лонжерон крыши; 4 – задняя балка крыши; 5 – задняя стойка кузова; 6 – задняя панель; 7 – пол в задней части кузова; 8 – задний лонжерон; 9 – средняя стойка кузова; 10 – поперечина под задним сиденьем; 11 – передняя стойка; 12 – поперечина под сиденьем водителя; 13 – порог; 14 – надколесная ниша; 15 – поперечная балка опор двигателя; 16 – передний лонжерон; 17 – поперечина передняя; 18 — поперечина радиатора

Для защиты кузова от коррозии при изготовлении кузова применяются следующие меры:

  • снижение до минимума фланцевых соединений, острых кромок и углов
  • устранение зон, где могут скапливаться пыль и влага
  • выполнение отверстий для предварительной антикоррозионной обработки и обработки методом электрофореза
  • обеспечение доступности к элементам кузова для ввода ингибиторов коррозии
  • обеспечение вентиляции полых элементов
  • предотвращение проникновения пыли и влаги в скрытые полости
  • выполнение дренажных отверстий
  • снижение до минимума зон, подвергаю­щихся воздействию ударов камней
  • покрытие нижней части кузова и тех частей кузова, которые в наибольшей степени подвержены коррозии (двери и силовые элементы в передней части автомобиля) специальными защитными средствами

Для снижения массы кузова, при сохранении его прочности, в современных автомобилях применяют высокопрочную сталь, доля которой в верхней и нижней частях кузова составляет  50…60%. Применение высокопрочной листовой стали позволяет снизить массу применяемых деталей кузова на 25%.

Стальной листовой материал современных автомобилей подвергается электролитиче­скому или термическому цинкованию. Соединение отдельных деталей кузова производится с помощью лазерной сварки, обеспечивающей абсолютно гладкие швы.

Фланцы, подверженные активному коррозион­ному воздействию, обрабатываются специальными пастами (поливинилхлорид или эпоксидная смола) в зоне расположения точечных швов.

Перспективным направлением в развитии автомобильных кузовов является применение алюминия и в 2005 году масса алюминиевых деталей на один автомобиль в Европе составляет 130 кг. Среди новых материалов, активно завоевывающих автомобилестроение, следует назвать пеноалюминий  – чрезвычайно легкий, жесткий, с высоким энергопоглощением при столкновении. Металлические пенистые структуры обладают и высокими характеристиками, обеспечивающими шумоизоляцию и термостойкость, однако стоимость деталей из такого материала выше, чем у стальных, примерно на 20%.

Разработан новый материал «AAS» трехслойной структуры, способной кардинально изменить конструкцию кузова и снизить его массу до 50%.

В конструкции концептуальных автомобилей компаний «Ауди» и «Даймлер-Бенц» использованы каркасы из прессованных алюминиевых профилей. Масса кузова модели «Ауди А8» за счет этого снижена до 810 кг.

Структура передней части современных легковых автомобилей  разработана таким образом, чтобы в случае легкого ДТП (скорость до 15 км/ч) необходимо было менять только поперечину бампера 5 и прикрепленные к ней поглотители энергии деформации 1. Если повреждения структуры автомобиля более значительны, тогда может возникнуть необходимость замены лонжеронов, для этого также следует отвернуть болтовое соединение. Все значительные повреждения в передней части автомобиля могут быть устранены только сваркой соответствующих оригинальных деталей.
Нижняя часть легкового автомобиля Audi

Рис. Нижняя часть легкового автомобиля Audi:
1 – поглотитель энергии; 2 – лонжерон 1; 3 – лонжерон 2; 4 – болтовое соединение; 5 – поперечина бампера

Большой интерес представляет новый пластиковый материал под маркой «Fibropur». В его структуре – полиуретан и натуральные волокна (лен и сизаль в равных пропорциях). Детали из такого пластика отличаются легкостью, жесткостью, ударной вязкостью и меньшей стоимостью в сравнении с полиуретаном.

Замены металлических узлов и деталей на пластиковые позволили уменьшить стоимость их производства. В результате уже на нынешнем этапе создаются условия для снижения себестоимости автомобиля на 20 … 30%.

В настоящее время 48% всех пластмассовых деталей в легковом автомобиле приходятся на долю внутренней отделки кузова. Однако пластмассы применяются и в других агрегатах автомобилей – например, самоклеящиеся листовые материалы для повышения жесткости и прочности кузова из тонких стальных листов, оконные стекла из поликарбоната, которые на 40% легче, всасывающие патрубки из полиамида на двигателях.

В последнее время производители транспортных средств все большее внимание обращают на химические способы соединения узлов и деталей автомобиля. Так, компания «Крайслер» разрабатывает концептуальный автомобиль (CCV) с кузовом из термопластов, соединенный с рамой специальным клеем.

Стекла кузовов легковых автомобилей выполняют многослойными с высокой теплоотражающей способностью. Такие стекла эффективно защищают от теплового воздействия извне, причем теплоотражающая способность никак не сказывается на их прозрачности. Они уменьшают интенсивность ультрафиолетовых лучей и обладают шумоизолирующими свойствами. Для этого в многослойной структуре стекла предусмотрены защитная и отражающая прослойки. Многослойная конструкция травмобезопасна, потому что между слоями стекла находится защитная пленка, предотвращающая образование осколков.

Производители автомобилей большое внимание уделяют травмобезопасным конструкциям кузова, которые описаны в разделе  «Системы пассивной безопасности».

Конструкция кузова легкового автомобиля.


Конструкция кузова легкового автомобиля




Особенности конструкции и устройства кузовов легковых автомобилей рассмотрим на примере кузова автомобиля ВАЗ-2110.

Устройство кузова автомобиля ВАЗ-2110

Кузов легкового автомобиля ВАЗ-2110 — трехобъмный, цельнометаллический сварной четырехдверный седан (рис. 1).

Основными элементами каркаса кузова являются передок, пол, боковины, крыша 15 со стойками ветрового окна, панель задка и силовые элементы (лонжероны, поперечины, стойки). Панель 15 крыши закрепляется на боковинах, а усилители 13 обеспечивают ей необходимую жесткость. На каркас навешиваются крылья, капот 7, крышка багажника 17, передние и задние двери 8,12,22 и 27.
Двери, капот и крышка багажника устанавливаются на кузов шарнирно на петлях.

Все детали, кроме навесных, соединяются в единое целое контактной точечной сваркой, а сильнонагруженные детали привариваются дополнительно электродуговой сваркой. Пол кузова включает в себя три основные детали: передний пол 29, средний пол 24 и задний пол (на рисунке не показан). Задний пол имеет цельнометаллическую нишу 25 для запасного колеса, устанавливаемого в багажнике. Наружные панели боковины выполняются цельными деталями с центральными, передними и задними стойками.

Моторный отсек отделен от пассажирского салона щитком 5 передка, а в передней части он ограничен панелью 35, на которую устанавливается рамка 2 радиатора с ее верхней поперечиной 3.
Багажный отсек отделен от салона перегородкой и образован арками задних колес, задним полом и панелью.
Спереди и сзади установлены энергопоглощающие бамперы 35 и 20, которые при столкновении деформируются и даже разрушаются, но при этом гасят энергию удара и пассажирский салон предохраняется от деформации. С этой же целью отдельные части кузова имеют различную жесткость и, следовательно, различную сопротивляемость ударам при дорожно-транспортных происшествиях. Некоторые детали кузова для усиления их жесткости имеют выштампованные ребра (например, пол 24) или делаются с коробчатым профилем (пороги, боковины, центральные стойки 26).

Для установки пружин подвески в кузове спереди и сзади выполняются опоры 31 и 16. Для улучшения антикоррозионных свойств часть кузовных панелей оцинкована. Цинковое покрытие нанесено с внутренней стороны на переднюю и среднюю панели пола, боковину кузова, усилитель ветровой стойки, внешние панели крышки багажника и дверей, передние и задние крылья и ряд других деталей.
Арки задних колес оцинкованы снаружи. Стыки панелей и сварные швы герметизированы мастикой.
После сварки панелей кузов фосфатируют, наносят грунт и окрашивают. Скрытые полости кузова обрабатывают консервантом.

Все стекла гнутые полированные безопасного типа. Ветровое стекло трехслойное, стекла дверей и заднее стекло – закаленные. Заднее стекло оборудовано элементом подогрева. Ветровое, заднее и боковые стекла вклеены в проемы кузова и являются частью его силовой схемы.

Двери с опускными стеклами в своих торцах имеют окна вытяжной вентиляции салона. К наружной панели двери прикреплена внутренняя панель, которая служит для размещения механизмов стеклоподъемника, замка и одновременно усиливает жесткость самой двери.

Стеклоподъемник (рис. 2) – тросовый, с механическим или электрическим приводом. Трос 5 охватывает два ролика 4, установленные на верхнем и нижнем кронштейнах направляющей трубы стеклоподъемника. В корпусе механизма 2 стеклоподъемника трос наматывается на барабан. На ведущем валике располагается пружинный тормоз, препятствующий самопроизвольному опусканию стекла.

Ручка стеклоподъемника крепится на шлицевом конце ведущего валика механизма. Обойма опускного стекла крепится к пластине 6, которая, в свою очередь, закреплена на тросе 5. В вариантном исполнении стеклоподъемник может быть укомплектован электроприводом, который обеспечивается посредством моторедуктора 7.

Замок дверей роторного типа. При закрывании двери на храповик 7 (рис. 3) действует палец фиксатора 16, закрепленного на стойке кузова. Храповик поворачивается, и собачка 6 под действием пружины запирает его на первый или второй зуб, обеспечивая предварительное или полное закрывание двери. Храповик и собачка устанавливаются на осях наружного замка.
Наружный замок вместе с внутренним замком крепятся двумя винтами к заднему торцу двери. Палец 5 привода замка концом входит во внутренний замок. К наружной панели двери крепится подпружиненная наружная ручка 11 и выключатель замка 9, который фиксируется на внутренней стороне панели скобкой 10. Поводок 13 наружной ручки тягой 14 соединен с рычагом 1 наружного привода, а выключатель замка 9 тягой 8 соединен с рычагом 3 выключения замка.

При воздействии на ручку 11 ее поводок 13 давит на тягу 14 и действует на рычаг 1 наружного привода, который, в свою очередь, давит на палец промежуточного рычага 2. Промежуточный рычаг нажимает на палец 5 привода замка. Палец отводит собачку 6 и освобождает храповик 7. Под действием сжатого уплотнителя дверь открывается.

При оттягивании внутренней ручки 22 двери тяга 23 внутреннего привода поворачивает рычаг внутреннего привода, который вторым плечом наживает на промежуточный рычаг 2, через палец 5 освобождает собачку и храповик – дверь открывается.

Для предотвращения доступа в салон снаружи предусматривается выключение замка. При нажатии на кнопку 15 тяга 18 кнопки поворачивает двуплечий рычаг 19, который плечом действует на рычаг 3. Последний отводит промежуточный рычаг 2 в сторону, чем исключает возможность воздействия на палец 5 и собачку, и, следовательно, не дает освободить храповик 7 замка.
Выключение замка может быть осуществлено и выключателем замка. При повороте ключа выключателя его поводок через тягу 8 воздействует непосредственно на рычаг 3 выключения замка.

В вариантном исполнении замок может иметь электроблокировку, которая осуществляется моторедуктором 24, воздействующим на тягу кнопки выключения.



Капот навешивается на петли по заднему краю передка кузова. Увеличенные отверстия в кронштейнах для петель допускают регулировку положения капота в проеме кузова. В передней части передка устанавливается замок, а на капоте – фиксатор и крючок, предупреждающий открывание капота при движении автомобиля. В открытом положении капот удерживается газонаполненными упорами.

Крышка багажника, как и капот, установлена в проеме кузова на петлях. Для увеличения жесткости она имеет внутреннюю панель 19 (см. рис. 1). Для регулировки положения крышки ее петли имеют крепежные отверстия увеличенного диаметра. Крышка фиксируется в закрытом положении с помощью замка, который замыкается на фиксатор панели задка кузова.

Буферы изготавливаются из мелкоячеистого пенополиуретана с добавлением 15% измельченного стекловолокна. Передний буфер устанавливается верхней частью на упоры передка кузова. Крепление осуществляется двумя винтами по концам буфера к кронштейнам кузова. По нижней кромке буфер крепится вместе с брызговиком пятью гайками, которые навертываются на шпильки передка кузова. Задний буфер крепится к панели задка кузова в верхней части двумя болтами и в нижней части двумя гайками.

Сиденья в зависимости от типа и назначения автомобиля могут быть установлены в кузове в один или два ряда. Переднее сиденье обычно двухместное сплошное или раздельное. Для удобства посадки сиденье делают регулируемым в продольном направлении и по наклону спинки.

Заднее сиденье двух- или трехместное, сплошное (диванного типа). Передние и задние сиденья обычно состоят из пружинных металлических каркасов, подушек и спинок, покрытых формовочной губчатой резиной и специальной декоративной обивкой.

Переднее сиденье трехдверного легкового автомобиля марки «ВАЗ» (рис. 4, а) состоит из двух отдельных сидений, оборудованных съемными, регулируемыми по высоте подголовниками 4 с каркасами 5. Каждое сиденье имеет регулировку в продольном направлении и по углу наклона спинки. Сиденье устанавливается на салазках 9 и качающейся стойке 11. Стойка крепится к полу кузова через кронштейны 12 и имеет для торсиона 13, облегчающих перемещение сиденья вперед. При повороте рукоятки 10 сиденье может перемещаться по салазкам.

Основание 1 подушки выполнено штампованным из листовой стали. Каркас 7 спинки – металлический пружинный. Основание и каркас соединены между собой шарнирно, что обеспечивает изменение угла наклона спинки путем вращения рукоятки 8.
Рукоятка 6 служит для управления механизмом опрокидывания спинки сиденья. Подушка 2 и спинка 3 имеющие пенополиуретановую набивку и декоративную обивку, установлены соответственно на основание 1 и каркас 7.

Заднее сиденье (рис. 4, б) трехместное нерегулируемое состоит из подушки 21, спинки 16 и их оснований, которые выполнены из листовой стали. Петли 18 и 22 служат для крепления к полу кузова и складывания сиденья. При складывании подушка откидывается к спинкам передних сидений, а спинка укладывается на место подушки. Спинка в нормальном положении удерживается двумя замками 15, управляемыми рукояткой 14, а подушка фиксируется замком с приводом 20.

Ремни безопасности устанавливаются в салоне автомобиля в качестве средства пассивной безопасности и служат для предохранения водителя и пассажиров в случае столкновения автомобиля с другими транспортными средствами или наезда на неподвижные препятствия. Ремни состоят из лямок и языка, который вставляется в специальный замок. Ремни регулируются по длине в соответствии с комплекцией пассажира или водителя.

***

Кузова автобусов



Рихтовка, сварка, покраска, антикоррозийная обработка

Конструкция кузова легкового автомобиля

Назначение кузова современного легкового автомобиля определяется двумя функциями: кузов обеспечивает пассажирам и водителю комфорт и безопасность в аварийных ситуациях.

По назначению и исполнению кузова легковых автомобилей подразделяют на следующие 5 классов:

– «седан» – двух– или четырехдверный, 4–5-местный, с отдельными отсеками для двигателя, пассажиров и багажа;

– «универсал» – автомобиль с вагонной формой кузова, используется для перевозки людей и грузов;

– «кабриолет» – 4–6-местный автомобиль со складной крышей и съемными стенками боковых окон;

– «лимузин» – автомобиль высокого уровня комфортабельности, водитель отделен от пассажиров стеклянной перегородкой;

– «купе» – двухместный автомобиль с двумя дополнительными местами на заднем сидении.

Кузова большинства легковых автомобилей являются несущим элементом конструкции, к ним крепятся элементы ходовой части и шасси. Это уменьшает массу автомобиля, снижает его общую высоту, а значит, и центр тяжести, делая автомобиль более устойчивым. С другой стороны, эта несущая конструкция создает трудности для шумоизоляции салона. Комфортабельные автомобили высокого класса имеют рамную конструкцию.

Основа кузова – каркас. Требования к нему следующие. Конструкцию каркаса рассчитывают так, чтобы при ударе с любой стороны энергия удара гасилась. Детали кузова, образующие салон, должны получить при этом минимально возможные деформации, другими словами, кузов должен устранить или снизить тяжесть последствий аварии.

Для поглощения энергии удара при столкновении служат бамперы. Для обеспечения безопасности внутри салона – мягкая панель приборов, накладки стоек, конструкция других элементов. Определенную роль в обеспечении безопасности играют также ремни безопасности.

Для примера охарактеризуем конструкцию кузова автомобиля ВАЗ-2108. Каркас кузова включает следующие элементы: передок, пол, боковины, крышу с рамой ветрового окна, панель задка и силовые элементы – лонжероны, поперечины, стойки. Детали оперения: лицевые панели кузова и навесные узлы – капот, дверь задка, передние крылья. Все детали и узлы, кроме навесных элементов и передних крыльев, соединены контактной точечной сваркой, а значительно нагруженные детали каркаса дополнительно приварены электродуговой сваркой.

Передок состоит из вертикального щитка, брызговиков, поперечин, коробки воздухопритока, усилителей и других мелких деталей. Брызговики соединены с передними лонжеронами.

Пол автомобиля включает передний, средний и задний полы. В переднем, имеющем корытообразную форму, находится тоннель для размещения выпускных труб, топливных и тормозных трубопроводов. Тоннель служит для предохранения этих деталей от повреждений и увеличения жесткости пола. Задний пол имеет нишу для запасного колеса. Вдоль полов приварены лонжероны. К полу приварены также передняя, средняя и задняя поперечины.

Боковины кузова состоят из наружных и внутренних панелей. Наружные являются цельными с центральными и задними стойками и с проемами боковых окон. Внутренние панели кузова конструктивно объединяют в себе наружные арки задних колес и усилители стоек. За усилителем у правой боковины есть ниша для установки улавливателя паров бензина, желобки и фланцы под уплотнители дверей и стекол.

Съемные узлы – это передние двери, дверь задка, капот, передние крылья, бамперы, облицовка радиатора и др. Крылья прикреплены к каркасу самонарезающими болтами; под крыльями для уменьшения вибрации установлены прокладки. Петли передних дверей и капота допускают регулировку их положения.

Для повышения жесткости и прочности кузова применяют усиливающие накладки, кронштейны, ребра жесткости.

Для защиты от механических повреждений, создания термо– и шумоизоляции нижняя наружная часть кузова, брызговики колес и внутренние поверхности крыльев покрыты антикоррозионным материалом, а пол салона и багажника – специальными вибродемпфирующими мастиками. Перед сваркой коррозионно– опасных мест свариваемые детали покрывают специальным консервирующим составом. Внешние и внутренние поверхности кузова обрабатывают специальными составами, в результате чего на них образуются не растворимые в воде защитные соединения. Снаружи кузов окрашивают синтетическими эмалями.

Стеклоподъемники отечественных автомобилей двух типов – рычажные и тросовые. Тросовый привод стеклоподъемника крепят на внутренней панели двери гайками к приварным болтам.

Трос охватывает два ролика на верхнем и нижнем кронштейнах направляющей стеклоподъемника. В механизме привода стеклоподъемника трос наматывается на барабан, на его ведущем валике есть пружинный тормоз, который препятствует самопроизвольному опусканию стекла.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Читать книгу целиком

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

Безопасная конструкция кузова автомобиля

Конструкция кузова автомобиля (рис. 1) должна отвечать многим требованиям. С одной стороны, необходимо снижать его массу и улучшать аэродинамические качества, с другой стороны, все большее значение приобретают факторы пассивной безопасности автомобиля.

Кузов легкового автомобиля

Кузов легкового автомобиля

Рис. 1. Кузов легкового автомобиля: 1 — подоконная балка; 2 — передняя балка крыши; 3 — лонжерон крыши; 4 — задняя балка крыши; 5 — задняя стойка кузова; 6 — задняя панель; 7 — пол в задней части кузова; 8 — задний лонжерон; 9 — средняя стойка кузова; 10 — поперечина под задним сиденьем; 11 — передняя стойка; 12 — поперечина под сиденьем водителя; 13 — порог; 14 — надколесная ниша; 15 — поперечная балка опор двигателя; 16 — передний лонжерон; 17 — поперечина передняя; 18 — поперечина радиатора

Кузов относится к элементу пассивной безопасности автомобиля и, чтобы в случае ДТП максимально снизить вероятность травм и летальных исходов, должен выполнять основные требования:

  1. Передняя и задняя части автомобиля должны легко деформироваться и при ДТП складываться в «гармошку».
  2. Для выживания пассажиров каркас салона автомобиля должен иметь максимальную жесткость и прочность. Для этого используют прочные и особо прочные стали, а некоторые конструктивные элементы в зоне каркаса автомобиля изготавливают методом горячей штамповки. Такие элементы позволяют уменьшить массу автомобиля, а также увеличить жесткость кузова.
  3. В случае лобового столкновения двигатель должен перемещаться вниз от салона.
  4. Зоны размещения ног в салоне водителя и пассажиров в случае ДТП должны минимально изменяться в объеме и геометрии.
  5. Установка контура безопасности для уменьшения деформации и придания жесткости конструкции салона в виде диагональных и продольных брусьев кузова: в дверях автомобиля, передней и задней панелях салона.
  6. Применение высокопрочных материалов для изготовления стоек автомобиля, обеспечивающих минимальную вероятность деформации крыши и днища салона, а также каркаса дверей.
  7. Защита топливной системы от повреждения должна обеспечиваться жесткой геометрией подвески автомобиля и рациональным расположением топливного бака.
  8. С целью смягчения удара при столкновении с пешеходом или другим объектом необходимо использовать эластичные защитные элементы на переднем бампере.

Жесткая конструкция салона кузова — основа безопасности при аварии. Для достижения высокой прочности кузова используются чрезвычайно прочные материалы, особенно в пассажирском пространстве, где допускаются только минимальные деформации. Чтобы удовлетворить противоречивые требования, конструкцию автомобиля совершенствуют в следующих направлениях:

  • использование алюминиевых и магниевых сплавов;
  • применение высокопрочного листового материала;
  • оптимизация толщины панелей;
  • новые технологии соединения деталей;
  • достижение, по возможности, наименьших зазоров в соединениях.

Для выдерживания внешних нагрузок в легковых автомобилях используются преимущественно несущие кузова. Несущий кузов достаточно легкий, однако благодаря целостной конструкции обладает значительной жесткостью на кручение и на изгиб. Он представляет собой сочетание тонких стальных штампованных листов различной формы, соединенных вместе точечной сваркой.

Передняя и задняя части автомобиля обеспечивают максимальное поглощение энергии во время аварии. Специальные опоры двигателя не допускают его перемещения в салон. Деформация передней и задней частей автомобиля обеспечивается путем продольного складывания, так называемой «гармошки». Для этого коробчатые профили, из которых изготавливается кузов, имеют углубления и выступы в определенных расчетных местах — точках концентрации напряжений.

При фронтальном столкновении особое внимание уделяется минимизации смещения элементов конструкции автомобиля в пространство для ног водителя и пассажира.

Требования к прочности кузова при ударе сзади состоят из жесткости каркаса салона и деформируемости задней части кузова. Защита топливной системы от удара сзади обеспечивается геометрией задней подвески и расположением топливного бака.

При боковом столкновении важнейшими конструктивными элементами, воспринимающими основную энергию бокового удара, являются средняя стойка и двери. При их изготовлении используются сверхвысокопрочные материалы. Центральным звеном системы является средняя стойка, которая переносит возникающие силы на порог и каркас крыши. Двери, усиленные диагональными брусьями безопасности, также гасят чрезмерную энергию столкновения. Таким образом, при боковом столкновении достигается невысокая скорость смятия и минимальное смещение конструктивных элементов внутрь салона.

При расчете передней части автомобиля учитываются дополнительные силы инерции и жесткость таких элементов, как двигатель и колеса.

Первоначальной целью конструкторов является проектирование такого автомобиля, чтобы его внешняя форма способствовала минимизации последствий при основных видах ДТП (при столкновениях, наездах, а также при повреждениях самого транспортного средства).

Наиболее тяжелым травмам подвергаются пешеходы, которые наталкиваются на переднюю часть автомобиля. Последствия столкновения с участием легкового автомобиля могут быть уменьшены лишь конструктивными мерами, которые включают:

  • убираемые фары;
  • спрятанные заподлицо стеклоочистители;
  • заделанные заподлицо с панелями сточные желоба;
  • утопленные дверные ручки.

Определяющими факторами обеспечения безопасности пассажиров являются:

  • деформационные характеристики кузова автомобиля;
  • длина пассажирского отсека, объем пространства для выживания во время и после возникновения столкновения;
  • удерживающие системы;
  • зоны возможного столкновения;
  • система рулевого управления;
  • извлечение пользователей;
  • противопожарная защита.

Для защиты от ударов на легковых автомобилях имеются три различные области, которые в случае аварии должны принимать удар на себя: верхняя, средняя и нижняя поверхности, т.е. соответственно крыша, боковая часть и днище автомобиля. Целью всех мер по защите от удара является минимизация деформации кузова и, следовательно, минимизация риска травматизма пассажиров при ударе. Она достигается за счет того, что возникающие при ударе силы целенаправленно действуют на конкретный компонент структуры кузова (рис. 3). Таким образом, снижается коэффициент деформации деталей, на которые приходится удар, так как возникающие при этом силы распределяются по большей площади.

Распределение сил при удареРаспределение сил при ударе

Рис. 3. Распределение сил при ударе: а — боковой удар; б — лобовой удар

Чтобы силовая конструкция кузова могла соответствовать предъявляемым требованиям, в ней используются прочные и особо прочные стали.

Одним из способов повышения безопасности при изготовлении кузовов является применение многофункциональных литых узлов, имеющих оптимизированные по толщине и массе стенки, а также оптимизированную общую конфигурацию. Такие узлы изготовлены из алюминиевых сплавов и отливаются в вакууме. Эти детали обладают не только высокой прочностью, но и высокой пластичностью. Поэтому их используют преимущественно в составе узлов, заведомо деформируемых при ДТП, например в виде лонжеронов, опор амортизаторных стоек, а также передних и центральных стоек кузова. Например, отливаемый в вакууме лонжерон (рис. 4) обладает рядом преимуществ по сравнению с лонжероном, изготовляемым по обычной технологии. Обе половины лонжерона оптимизированы по толщине стенок, а их конструкция и размещение ребер рассчитаны на строго определенные деформации. Места крепления подвески на нижних частях лонжеронов сконструированы так, что энергия удара расходуется прежде всего на деформацию лонжеронов, а не относительно жесткого подрамника. Обе литые части лонжерона образуют многофункциональную конструкцию: они воспринимают усилия с объединенной подвески двигателя и коробки передач, служат в качестве опор для домкрата и несут проушину для буксировки.

Передний лонжерон автомобиля Audi A2

Передний лонжерон автомобиля Audi A2

Рис. 4. Передний лонжерон автомобиля Audi A2, установленный на болтах: 1 — лонжерон; 2 — подрамник

Боковой удар или боковое столкновение имеют свою специфику в части повреждения водителя или пассажира при аварии. Запас зоны деформации при боковом столкновении, в отличие от передней или задней части автомобиля, составляет незначительную величину — всего 100…200 мм.

Фирма Faurecia разработала механизм для предотвращения последствий бокового удара (рис. 5). Механизм начинает работать за 0,2 с до столкновения по коду специальных сенсоров. По команде контроллера уже через 60 мс удлиняется изготовленный из сплава «с памятью» (Shape Memory Alloy) стержень 2, установленный под сиденьями поперек кузова автомобиля, выдвигая стальной штырь почти до самой двери. Одновременно срабатывает механизм внутри двери, поворачивая в рабочее положение упор 3. Теперь при боковом ударе дверь не сможет вмяться внутрь кузова. Указанный механизм позволяет уменьшить деформацию двери внутрь кузова на 70 мм.

Механизм для предотвращения последствий бокового удара

Механизм для предотвращения последствий бокового удара

Рис. 5. Механизм для предотвращения последствий бокового удара: а — исходное состояние механизма; б — рабочее состояние механизма; 1 — штырь; 2 — стержень; 3 — поворотный упор; 4 — возвратная пружина

Работа механизма обратима, так как в нем нет одноразовых пиропатронов. Если аварии не случилось, штанга укоротится до исходной длины, а пружина подтянет штырь обратно.

В процессе разработки кузова, наряду с безопасностью пассажиров, все большее внимание уделяется безопасности пешеходов. Для снижения риска травматизма пешеходов в переднем бампере автомобиля используется эластичный ударопоглощающий (защитный) элемент. Он позволяет достичь определенной зоны деформации передней части кузова при ударе.

Особенностями пассивной безопасности легковых автомобилей с кузовом «кабриолет», у которых отсутствует крыша, является защита пассажиров при опрокидывании автомобиля. В таких автомобилях усилены стойки и двери. Кроме того, за подголовниками задних сидений расположено по одному активному элементу безопасности. Вместе с усиленными стойками активные элементы обеспечивают защиту пространства для выживания при опрокидывании автомобиля (рис. 6).

В состоянии покоя электромагниты элемента безопасности обесточены и удерживают элементы с помощью фиксирующей планки во вдвинутом положении. Если блок управления подушек безопасности распознает столкновение или угрозу опрокидывания автомобиля, на электромагниты подается напряжение и они освобождают элементы безопасности. Находящиеся в сжатом состоянии пружины распрямляются и выдвигают элементы безопасности за 0,25 с.

Защита пассажиров при опрокидывании автомобиля на примере Volkswagen EOS

Защита пассажиров при опрокидывании автомобиля на примере Volkswagen EOS

Рис. 6. Защита пассажиров при опрокидывании автомобиля на примере Volkswagen EOS: 1 — элемент безопасности в исходном положении; 2 — элемент безопасности после срабатывания

Выдвинутые элементы безопасности можно разблокировать механически и вновь вернуть в исходное положение.

Защита при опрокидывании автомобиля срабатывает при помощи блока управления подушек безопасности при сильных лобовых, боковых и задних столкновениях, при опрокидывании автомобиля или при предельном боковом крене.

Конструкция рулевой колонки ограничивает движение рулевого колеса в случае фронтального удара. Конструкция педалей гарантирует соскальзывание в случае удара, уменьшая риск травмы ноги водителя.

Кузов — основа безопасности современного автомобиля. Сочетание специальных сминаемых зон, зон с повышенной энергоемкостью удара, успешное обеспечение прогрессивной деформации — вот лишь некоторые качества, присущие современному безопасному кузову.

Когда тяжесть аварии велика, есть вероятность того, что двигатель и (или) другие силовые агрегаты автомобиля могут проникнуть в его салон. Чтобы избежать этого, салон окружают особой «решеткой безопасности», которая помогает достичь наибольшей защиты водителя и пассажиров в подобных случаях. Такие же элементы жесткости (ребра, трубы и брусья) можно найти и в других элементах автомобиля, например в дверях (защита на случай боковых столкновений). Также в кузове присутствуют области погашения энергии.

Как правило, при тяжелой аварии автомобиль резко и неожиданно замедляется, вплоть до полной остановки. В результате этого тела водителя и пассажиров испытывают колоссальные перегрузки, и в некоторых случаях летальный исход неизбежен. Это означает, что жизненно важно найти способ, который помог бы уменьшить нагрузки на тело человека. Одним из вариантов решения этой задачи является проектирование областей разрушения, которые могли бы снижать энергию столкновения в передней и задней части кузова автомобиля. При этом разрушение автомобиля будет более сильным, так как кузов возьмет на себя значительную часть энергии удара, но пассажиры уцелеют. Обратный эффект может быть при авариях старых автомобилей, когда на машине остаются легкие царапины, а пассажиров приходится везти в реанимацию.

Конструкция современного кузова автомобиля предполагает, что при аварии определенные части кузова деформируются по отдельности.

Кроме того, в конструкции кузова широко применяются высоконапряженные листы металла, благодаря чему кузов становится более жестким, одновременно не увеличивая вес автомобиля.

Для производства кузовных элементов немецкие компании BASF и SGL разработали новый легкий и прочный материал, состоящий из полиамидной смолы и углеродного волокна. Специалисты BASF занимались разработкой новых полимерных матриц, а инженеры SGL готовили проекты термообработки нового материала при высоких температурах и сочетания его с углеродным волокном.

В конструкции новой, четвертой по счету генерации Range Rover компании Land Rover главным материалом является алюминий. Он применен как в постройке кузова, так и в деталях подвески. Новая модель получила цельный алюминиевый кузовной каркас. Благодаря этому конструкторам удалось снизить массу автомобиля на 420 кг, что на 39 % легче, чем масса стального кузова предыдущей модели.

Просмотров: 270

Кузов легкового автомобиля — устройство, какие типы кузовов бывают

Легковой автомобиль имеет несущий кузов, что в отличие от рамы позволяет уменьшить вес машины. Большое количество легковушек имеют несущий кузов, который воспринимает на себя нагрузки поступающие на автомобиль.

Какие бывают типы кузовов

  • Внедорожники имеют разгруженный кузов — имеющий с рамой упругое соединение. Этот кузов воспринимает нагрузки только от перевозимого груза и пассажиров.
  • Есть также ещё полунесущий кузов, который соединен жестко с рамой автомобиля, что позволяет усилить данную конструкцию.

Срок службы автомобиля, его комфорт и привлекательность определяет конструкция кузова. Отсюда вывод, что потребительские качества машины и кузов автомобиля единое целое.

Устройство кузова легкового автомобиля

Каркас или корпус — это основа кузова, к которому крепятся остальные узлы и агрегаты автомобиля. Корпус представлен сварной жесткой конструкцией, которая состоит из элементов.

Устройство кузова легкового автомобиля:
1 — передний лонжерон ; 2 — передний щит; 3 — передняя стойка; 4 — крыша; 5 — задняя стойка; 6 — заднее крыло; 7 — панель багажника; 8 — средняя стойка; 9 — порог; 10 — центральный тоннель; 11 — основание; 12 — брызговик.

— Как видите основание кузова сделано в своеобразной форме, по центру проходит тоннель в котором находятся трубопроводы тормозной и топливной системы, а также элементы выпускной системы.

— Если автомобиль с задним приводом, то там размещены узлы трансмиссии. Тоннель усиливает жесткость пола и защищает находящиеся там элементы от неблагоприятных воздействий. Часто в полу находится ниша для запаски и вдоль основания идут лонжероны, они приварены.

— В передней части находятся — передняя панель, передний щит, передние лонжероны, крылья и брызговики. На передних лонжеронах монтируется двигатель и подвеска. Крылья могут быть съемными и несъемными, зависит от конструкции кузова.

— Заднюю часть объединяют задние лонжероны, задняя панель, пол в задней части и брызговики.

— В боковину кузова входят внутренняя и наружная панель. В наружную панель входят задняя, средняя, передняя стойки и порог с задним крылом. Внутренняя панель представлена в виде усилителей стоек.

— Крыша кузова усилена поперечинами и имеет цельную конструкцию. Дверь кузова представлена двумя панелями, на которых монтируется замок и петли двери. Также, внизу двери сделаны отверстия для выхода воды.

Загрузка…

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о