Що таке і з чого складається кузов легкового автомобіля

Автомобіль складається з безлічі елементів, які злагоджено працюють разом. Основними з них прийнято вважати двигун, ходову частину і трансмісію. Однак, всі вони закріплені на несучій системі, яка і забезпечує їх взаємодію. Несуча система може бути представлена ​​різними варіантами, але найбільш популярним є кузов автомобіля. Це важливий конструктивний елемент, який забезпечує кріплення складових частин транспортного засобу, розміщення пасажирів і вантажів в салоні, а також сприймає все навантаження під час руху.

Призначення та вимоги

Якщо двигун називають серцем автомобіля, то кузов - це його оболонка або тіло. Як би там не було, саме кузов є найдорожчим елементом машини. Основне його призначення - це захист пасажирів і внутрішніх компонентів від впливу навколишнього середовища, розміщення посадкових місць і інших елементів.

Як до важливого конструктивного елементу до кузова пред'являються певні вимоги, серед яких:

• стійкість до корозії і довговічність;
• порівняно невелика маса;
• необхідна жорсткість;
• оптимальна форма, щоб забезпечити ремонт і обслуговування всіх агрегатів автомобіля, зручність завантаження багажу;
• забезпечення необхідного рівня комфорту для пасажирів і водія;
• забезпечення певного рівня пасивної безпеки при зіткненні;
• відповідність сучасним стандартам і тенденціям в дизайні.

компонування кузовів

Несуча частина автомобіля може складатися з рами і кузова, тільки кузова або бути комбінованою. Кузов, який виконує функції несучої частини, так і називається несучим. Саме такий тип найбільш поширений на сучасних автомобілях.

Також кузов може бути виконаний в трьох обсягах:

• однооб'емний;
• двохоб'ємний;
• трьохоб'ємний.

Однооб'ємний виконується як цілісний корпус, який об'єднує відділення для двигуна, пасажирський салон і багажний відсік. Така компоновка відповідає пасажирським (автобуси, мікроавтобуси) і вантажопасажирських автомобілів.

Двохоб'ємний має дві зони простору. Пасажирський салон, об'єднаний з багажником, і моторний відсік. До такої компонуванні відносяться хетчбек, універсал і кросовер.

Трьохоб'ємний складається з трьох відсіків: пасажирського, відсіку для двигуна і багажного відділення. Це класичне компонування, якій відповідають седани.

Різні компонування можна розглянути на малюнку нижче, а більш детально почитати в нашій статті про типи кузовів.

Пристрій

Незважаючи на різноманітність компоновок, кузов легкового автомобіля має спільні елементи. Вони показані на малюнку нижче і включають в себе:

1. Передні і задні лонжерони. Являють собою прямокутні балки, які забезпечують жорсткість конструкції і гасіння коливань.
2. Передній щит. Відокремлює моторний відсік від пасажирського.
3. Передні стійки. Також забезпечують жорсткість і кріплять дах.
4. Дах.
5. Задня стійка.
6. Заднє крило.
7. Багажна панель.
8. Середня стійка. Забезпечує жорсткість кузова, виготовляється з міцної листової сталі.
9. Пороги.
10. Центральний тунель, де розташовуються різні елементи (вихлопна труба, карданний вал і т.д.). Також збільшує жорсткість.
11. Підстава або днище.
12. Надколісні ніша.

Конструкція може бути іншою залежно від типу кузова (седан, універсал, мікроавтобус і т.д.). Особлива увага в конструкції приділяється несучих елементів, таким як лонжерони і стійки.

Жорсткість

Жорсткість - це властивість кузова автомобіля опиратися динамічним і статистичним навантаженням в процесі експлуатації. Вона безпосередньо впливає на керованість.

Чим вище жорсткість, тим краще керованість автомобіля.

Жорсткість залежить від типу кузова, загальною геометрії, кількості дверей, розміру машини і вікон. Велику роль також відіграє кріплення і стан лобового і заднього скла. Вони можуть збільшити жорсткість на 20-40%. Для більшого збільшення жорсткості встановлюються різні розпірки-підсилювачі.

Найбільш стійкими вважаються хетчбеки, купе і седани. Як правило, це трьохоб'ємна компоновка, яка має додаткові перегородки між багажним відділенням і двигуном. Недостатню жорсткість показують кузова типу універсал, пасажирський, мікроавтобус.

Є два параметра жорсткості - на вигин і на кручення. На кручення перевіряють опір при тиску в протилежних точках щодо його поздовжньої осі, наприклад, при діагональному вивішуванні. Як вже було сказано, сучасні автомобілі мають цілісний несучий кузов. У таких конструкціях жорсткість забезпечується головним чином за рахунок лонжеронів, поперечних і поздовжніх балок.

Матеріали для виготовлення і їх товщина

Міцність і жорсткість конструкції можна збільшити за рахунок товщини стали, але це позначиться на масі. Кузов повинен бути легким і водночас міцним. Це забезпечується за рахунок застосування низьковуглецевої листової сталі. Окремі деталі виготовляються шляхом штампування. Потім частини міцно з'єднуються один з одним точковим зварюванням.

Основна товщина стали становить 0,8-2 мм. Для рами застосовується сталь товщиною 2-4 мм. Найбільш важливі деталі, такі як лонжерони і стійки, виготовляються зі сталі, найчастіше легованої, товщиною 4-8 мм, великовантажні автомобілі - 5-12 мм.

Плюс низьковуглецевої сталі в тому, що вона добре піддається формуванню. Можна зробити деталь будь-якої форми і геометрії. Мінус в низькій стійкості до корозії. Для підвищення стійкості до корозії листи стали піддаються оцинкування або додається мідь. Лакофарбове покриття також захищає від корозії.

Найменш важливі деталі, які не несуть основного навантаження, виготовляються з пластмас або сплавів алюмінію. Це знижує вагу і вартість конструкції. На малюнку показані матеріали і їх міцність в залежності від призначення.

алюмінієвий кузов

Сучасні конструктори постійно шукають способи зниження маси без втрати жорсткості і міцності. Одним з перспективних матеріалів є алюміній. Маса алюмінієвих деталей в 2005 році в європейських автомобілях склала 130 кг.

Зараз активно застосовується матеріал пеноалюминия. Це дуже легкий і одночасно жорсткий матеріал, який добре поглинає удар при зіткненні. Піниста структура забезпечує високу термостійкість і шумоізоляцію. Мінусом даного матеріалу є його висока вартість, приблизно на 20% дорожче традиційних аналогів. Широко застосовують алюмінієві сплави концерни «Ауді» і «Мерседес». Наприклад, за рахунок таких сплавів вдалося значно знизити масу кузова Ауді А8. Вона становить всього 810 кг.

Крім алюмінію розглядаються пластикові матеріали. Наприклад, інноваційний сплав «Fibropur», який по жорсткості практично не поступається сталевим листам.

Кузов є одним з найважливіших конструктивних компонентів будь-якого автомобіля. Від нього багато в чому залежить маса, керованість і безпеку транспортного засобу. Якість і товщина матеріалів позначається на довговічності і стійкості до корозії. Сучасні автовиробники все частіше застосовують вуглепластик або алюміній, щоб знизити масу конструкції. Головне, щоб кузов зміг забезпечити максимально можливу безпеку для пасажирів і водія в разі зіткнення.