Рулевое управление
Главные внутренние детали кабины со стороны водителя — это рулевое колесо и торпеда — панель управления и контроля за всеми автомобильными системами. Рулевое управление предназначено для передвижения автомобиля и состоит из главных запчастей.
- руль (рулевое колесо) с колонкой;
- механизм рулевой:
- привод (боковые тяги, поворотный и маятниковый рычаг);
- усилитель руля.
Конструктивно усилители руля, призванные облегчать водителю поворот рулевого колеса, перешли на легковые автомобили с грузового транспорта. Например, при повороте руля КАМаЗа без гидроусилителя водителю пришлось бы приложить усилие, равное повороту груза весом в 400 кг. В зависимости от типа используемого усиления приводы называются и классифицируются на гидравлические, механические, пневматические и пр.
Система рулевого управления остается самой простой в комплектации автомобиля, но одной из самых важных. Рулевой привод соединяет рулевое колесо с передними колесами через рулевой механизм. Передача вращательного движения колеса переходит в поступательное движение рейки в горизонтальной плоскости.
Трехобъемные
Они характеризуются обособленным моторным отсеком и багажным отделением. Преимуществом выступает легкий доступ к деталям, что сделало конструкцию классической. Однако она предполагает небольшие возможности для видоизменения. Популярные типы трехобъемных моделей следующие:
- седан;
- купе;
- пикап;
- лимузин;
- кабриолет, родстер, брогам и тарга.
Седан
Отличительные черты конструкции кузова легкового автомобиля седан – явно выступающее багажное и моторное отделение, 4 двери и 2 ряда сидений. Высота крыши всего салона одинакова. Сзади авто отсутствует подъемная дверь. Такая компоновка удобна для перевозок пассажиров, что сделало ее популярной. Многие производители разделяют седан на подклассы. Одним из таких является класс удлиненной машины (маркировка L). Обычно удлиненные части встречаются у седанов бизнес-класса. К ним относятся таун-кары – седаны с увеличенной высотой крыши.
Купе
Особенность – две удлиненные двери. Обычно кузов легковушки комплектуется двумя сиденьями, но в некоторых случаях задняя часть оснащается двумя дополнительными пассажирскими местами. В отличие от двухдверного седана, эти места неудобны и не рассчитаны на длительные поездки. Форма крыши купе всегда покатая, с уклоном назад, что улучшает аэродинамические характеристики машины.
Авто такого типа относятся к спортивному классу, поэтому представлены в основном высокой ценовой категорией. Они комплектуются двигателем большой мощности, усиленной подвеской и низким клиренсом для улучшения ходовых характеристик. Эти машины очень изящны, что также добавляет им престижа.
Авто с открытым верхом
Такие автомобили особенно популярны в странах с жарким климатом. Машина без крыши – оригинальное и престижное решение. К этим классам также относятся модели с откидной крышей. К таким типам устройств относятся:
- кабриолет;
- ландо;
- фаэтон;
- родстер;
- брогам.
Кузов кабриолет – классический вид машин без крыши или с откидным устройством. Проектируется на основе «Купе», реже – «Седана», обладает рамной конструкцией подобного вида. Чаще всего данный класс машин комплектуется мягкой откидной крышей.
Класс кузовов фаэтон – авто с откидной мягкой крышей. Отличие от кабриолета – полное отсутствие рамной конструкции над салоном. Благодаря этому окна боковых дверей в таких машинах являются съемными. Фаэтоны – наиболее открытые автомобили. Классические фаэтоны – правительственные авто без крыши с тремя рядами сидений, предназначенные в первую очередь для парадов. В настоящее время виды на удлиненной колесной базе без крыши не выпускаются.
Кузов родстер – открытый, на укороченной базе с двумя дверями. Такие автомобили также отличаются разборными боковыми стеклами или полным их отсутствием, мягкой крышей. Родстер без крыши называется спайдером. Исторически родстеры, кроме основных комфортабельных сидений, комплектовались дополнительным откидным, получившим в народе название «тещино место». Современные родстеры часто представлены спорткарами, в числе которых находится Lada Revolution.
Разновидность родстера, укомплектованная жесткой дугой сзади сидений, называется таргой. Автомобили также обладают съемными боковыми окнами и не имеют боковых рамных конструкций, но чаще комплектуются жесткой съемной или разборной крышей.
Пикап
Автомобили пикап – трехобъемные. Основная черта моделей – открытый багажник. Они предназначены не только для езды, но и для перевозки большого объема грузов.
Первоначально пикапы были распространены в северной Америке среди фермеров и простых людей, позже получили распространение по Европе и всему миру. Современный пикап – комфортабельная машина, созданная на базе внедорожника. Существуют как двухдверные, так и четырехдверные авто с комфортабельной кабиной.
Особенностями пикапов являются:
- высокая мощность;
- высокая проходимость;
- большой объем двигателя;
- просторная, комфортабельная кабина.
Лимузин
Данный вид машин предназначен для представительского класса и отличается повышенным уровнем комфорта, тип кузова создан на основе концепции седана. Конструкция лимузина – легковой автомобиль на удлиненной базе с обязательной перегородкой между водителем и пассажирами. Комплектуется 2 или даже 3 рядами сидений, 4 дверьми. Именно жесткая перегородка отличает данный класс от удлиненного седана.
Классические лимузины создавались на базе седана, однако, в настоящее время имеются и авто на базе внедорожников. Встречаются лимузины довольно редко, отчего являются еще более эффектными.
Что такое рама автомобиля: назначение, плюсы и минусы
Рама автомобиля – балочная конструкция, которая выступает как основа для крепления всех узлов и агрегатов, таких как силовая установка, элементы трансмиссии, ходовой части и так далее. Кузов при такой конструкции несущей системы обеспечивает пространство для размещения пассажиров и багажа, а также выполняет декоративную функцию.
Рама автомобиля
Применение рамы дает возможность дать несущей части высокую прочность. Поэтому ее используют в грузовиках и внедорожниках. Также она дает возможность максимальной унификации узлов и механизмов между моделями различных классов.
Рама в автомобиле выступает как «скелет». Она воспринимает все внешние и внутренние нагрузки при движении машины и даже при ее стоянке. Ввиду этого к автомобильной раме предъявляется ряд требований:
- достаточная прочность и жесткость;
- небольшая масса;
- правильная форма, которая будет способствовать рациональной работе всех элементов автомобиля.
Рамная несущая часть обладает рядом преимуществ. Так, благодаря ей собирать машину и ремонтировать ее в дальнейшем становится значительно проще. Основное отличие рамной конструкции от кузовной в том, что любую поломку можно легко устранить благодаря хорошему специалисту и материалам
Еще одно важное достоинство: езда на плохих дорогах не будет чревата перекосами кузова (проемов дверей, стоек и т.д.)
Лонжеронная рама
Наряду с этим, есть и недостатки. Первый – существенное увеличение веса автомобиля ввиду наличия отдельных рамы и кузова. Соответственно, расход топлива также будет больше. Другой минус в том, что для размещения лонжеронов под кузовом нужно дополнительное место, что усложняет посадку в машину и отнимает существенную часть салона.
Также отмечается снижение пассивной безопасности, поскольку есть вероятность смещения рамы относительно кузова в случае удара. Поэтому несущий кузов – неотъемлемый элемент легкового автомобиля. В то же время рамная конструкция хорошо справляется с тяжелыми условиями, в которых ездят грузовые авто и внедорожники.
О технологии изготовления
Технология изготовления кузова авто достаточно сложна. Все кузовные составляющие легковых авто производят из высокопрочной стали – это общее сходство. Металл применяется небольшой толщины, что существенно снижает вес конструкции. В итоге можно добиться отличной динамики разгона и минимального расхода топлива. Конструкция для кузова автомобиля прорабатывается так, чтобы он был максимально прочным и имел минимальный вес, а также достаточную площадь.
Например, даже если крыло автомобиля будет тяжелым, то это отразится на расходе и динамике в дальнейшем. Для скрепления деталей кузова машины используют точечную сварку металла, при этом его толщина не имеет значения. Применение данной технологии позволяет добиться максимальной надежности соединений, а также снизить количество кромок, делающих детали прочными и легкими. Планируется, что детали легковых авто в дальнейшем будут свариваться посредством лазерной технологии. Кузовные размеры в итоге станут максимально точными. Далее могут применяться облицовочные детали из пластика.
Ликбез по отличиям конструкций
Рамные автомобили, созданные из двух балок с поперечиной, стали реже появляться на дорогах. Под словом «рама» понимают жесткий «скелет» машины, на котором держатся запчасти и узлы. Такой аппарат обслуживать и эксплуатировать проще. Можно выделить отличительные черты рамного и несущего кузовов.
- Нередко рамные модели, изготовленные из полых труб, используются в гоночном транспорте. Подобная конструкция увеличивает габариты транспортного средства.
- Несущий кузов «съедает» меньше салонного пространства.
- Несовершенство технологий немного отодвинуло рамные вариации на задний план продаж, но их применяют для производства тяжелых внедорожников, способных справляться с повышенными нагрузками. Причиной падения популярности стала пассивная безопасность при авариях.
- По мнению производителей, к раме легче крепится навесное оборудование и детали. Сам процесс изготовления намного проще, поскольку она собирается отдельно от кузовной части.
Вывод в вопросе выбора рамного или несущего кузова таков: рамные конструкции успешно выполняют предназначение по большей части в спецтехнике, когда встает ребром вопрос о необходимости провести тяжелые работы. В обычной жизни автолюбители в целях повышения безопасности предпочитают машины без остова.
Центральная часть несущего кузова
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.
Тормозная система
Первая система, которая позволяет водителю безопасно управлять авто — это тормоза. Большинство тормозных систем используют для работы гидравлику, где применяется тормозная жидкость.
Для легкового автомобиля в тормозную систему входят следующие узлы и комплектующие:
- тормозные цилиндры, диски, колодки;
- педаль тормоза, выведенная в салон;
- гидроцилиндр, бачок тормозной системы;
- усилитель вакуумный;
- тормозные патрубки (передний, задний).
В список систем безопасности авто тормозная система входит как основная; жесткость кузова и наличие элементов пассивной безопасности — как вторичная.
Виды независимых подвесок
МакФерсон
Подвеска McPherson — самая распространенная подвеска передней оси современных автомобилей. Нижний рычаг соединен со ступицей посредством шаровой опоры. В зависимости от его конфигурации может применяться продольная реактивная тяга. К ступичному узлу крепится амортизационная стойка с пружиной, ее верхняя опора закрепляется на кузове.
Двухрычажная передняя подвеска
Поперечная тяга, закрепленная на кузове и соединяющая оба рычага, является стабилизатором, противодействует крену автомобиля. Нижнее шаровое соединение и подшипник чашки стойки-амортизатора дают возможность для поворота колеса.
Детали задней подвески выполнены по тому же принципу, отличие заключается лишь в отсутствии возможности поворота колес. Нижний рычаг заменен на продольные и поперечные тяги, фиксирующие ступицу.
Плюсы:
- простота конструкции;
- компактность;
- надежность;
- недорогая в производстве и ремонте.
Минусы:
средняя управляемость.
Двухрычажная передняя подвеска
Более эффективная и сложная конструкция. Верхней точкой крепления ступицы выступает второй поперечный рычаг. В качестве упругого элемента может использоваться пружина или торсион. Задняя подвеска имеет аналогичное строение. Подобная схема подвески обеспечивает лучшую управляемость автомобиля.
Пневматическая подвеска
Пневмоподвеска
Роль пружин в этой подвеске выполняют пневмобаллоны со сжатым воздухом. При пневматической подвеске есть возможность регулировки высоты кузова. Также она улучшает показатели плавности хода. Используется на автомобилях класса люкс.
Гидравлическая подвеска
Регулировка высоты и жесткости гидроподвески Lexus
Амортизаторы подключены к единому замкнутому контуру с гидравлической жидкостью. Гидравлическая подвеска дает возможность регулировать жесткость и высоту дорожного просвета. При наличии в автомобиле управляющей электроники, а также функции адаптивной подвески она самостоятельно подстраивается под условия дороги и вождения.
Устройство каркаса кузова и его сечения
Устройство каркаса и его сечения показаны на рис. 8-1, 8-2, 8-3 и 8-4.
Рис. 8-1. Детали каркаса кузова: 1 — тоннель пола; 2 — передний правый лонжерон пола; 3 — левое переднее крыло; 4 — балка переднего бампера; 5 — нижняя поперечина рамки радиатора; 6 — правая стойка рамки радиатора; 7 — передний правый лонжерон пола; 8 — верхняя поперечина рамки радиатора; 9 — правый брызговик переднего крыла; 10 — щиток передка; 11 — переднее правое крыло; 12 — передняя правая дверь; 13 — передняя балка крыши; 14 — капот; 15 — усилитель крыши; 16 — задняя правая дверь; 17 — панель крыши; 18 — задний усилитель крыши; 19 — дверь задка; 20 — поперечина заднего пола; 21 — левое заднее крыло; 22 — левая боковина кузова; 23 — левая задняя дверь; 24 — левая центральная стойка боковины; 25 — задняя панель пола; 26 — левая передняя дверь; 27 — левый средний лонжерон пола; 28 — поперечина пола; 29 — панель пола передняя левая.
Рис. 8-2. Скрытые полости кузова (вид сбоку):
Рис. 8-3. Скрытые полости кузова (вид сверху): 1 — кузов; 2 — балка переднего бампера; 3 — капот; 4 — петля капота; 5 — задняя дверь.
Рис. 8-4. Скрытые полости кузова (вид сзади): 1 — кузов; 2 — дверь задка; 3 — соединительная петля; 4 — верхняя петля двери.
Источник
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.
Конструкция кузова автомобиля
Унифицированный кузов (стандартная конструкция)
Унифицированный кузов состоит из листовых металлических панелей, пустотелых труб и панелей кузова, соединяемых между собой многоточечной сваркой. Отдельные детали могут также склеиваться, соединяться заклепками и свариваться лазером.
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. Существуют также каркасные и скелетные типы конструкций кузовов.
Все чаще используется гибридная конструкция кузова, когда отдельные его компоненты изготавливаются из разных материалов согласно их функциям и требуемой грузоподъемности. К примеру, кузов, изображенный на рис. «Конструкция кузова» (Mercedes-Benz W 211), состоит на 47% из высокопрочной стали, на 42% из стандартной стали, на 10% из алюминия и на 1% из пластика.
Общие требования, предъявляемые к конструкции кузова:
Жесткость кузова
Жесткость кузова должна быть как можно выше при кручении и изгибе для минимизации упругой деформации дверных проемов, проемов капота и крышки багажника. Необходимо учитывать влияние жесткости кузова на вибрационные характеристики автомобиля.
Вибрационные характеристики кузова
Вибрации кузова оказывают негативное влияние на комфортабельность подвески и приводят к возникновению резонансных колебаний. Частота собственных колебаний кузова и его узлов, подвергаемых вибрациям, может быть уменьшена путем изменения конфигурации отдельных элементов кузова, толщины стенок и поперечных сечений для снижения резонансных колебаний и их последствий.
Эксплуатационная надежность кузова
Изменяющиеся нагрузки в процессе эксплуатации автомобиля со временем деформируют кузов. Схема кузова (главное в нем с точки зрения эксплуатационной надежности — монтажные точки шасси, рулевого управления и привода) должна учитывать изменяющиеся нагрузки, чтобы кузов оставался неповрежденным даже в суровых условиях эксплуатации.
Деформация кузова при аварии
В случае возникновения аварии кузов должен обеспечивать превращение как можно большей части кинетической энергии удара в работу деформации кузова с одновременным снижением до минимума деформации салона.
Ремонтопригодность кузова
Те элементы кузова, которые в наибольшей степени могут повреждаться в результате небольших аварий (повреждения крыльев), должны легко заменяться или ремонтироваться (облегченный доступ к наружным панелям кузова изнутри, доступ к болтовым соединениям, оптимальное расположение швов и стыков, возможность повторной окраски отдельных элементов кузова).
Назначение кузова
Кузов автомобиля является самой дорогостоящей деталью автомобиля. Кузов автомобиля может быть как несущей системой, так и отдельным ее элементом. Кузов современного легкового автомобиля состоит из моторного отсека, пассажирского салона и багажника.
Кузов выполняет функцию несущего элемента современного легкового автомобиля. В кузове размещен салон автомобиля и на кузов устанавливается ходовая часть, трансмиссия, двигатель, механизмы управления, электро- и дополнительное оборудование. На кузов также замыкается «минус» электрической цепи. В основном кузов автомобиля изготавливается из металла, но бывают и исключения, когда используется специальная крепкая пластмасса.
Вывод
На автомобильном рынке сейчас гораздо больше моделей с несущим кузовом. Эта конструкция популярнее рамной, несмотря на очевидные недостатки. Главная причина, по которой безрамная конструкция пользуется популярностью – повышенная пассивная безопасность (сверхпрочная сталь, зоны запланированного сжатия).
Но даже если отбросить главную причину, во многих ситуациях несущий кузов действительно оказывается уместным решением. Подходит для массового производства, создания классических легковых автомобилей. Для быстрой, комфортной езды по городским дорогам. Не подходит для любителей бездорожья, для любителей премиум-класса (премиальные легковые авто создают на раме).