_(03).jpg/1280px-Proton_Prev%C3%A9_RESS_(Reinforced_Safety_Structure)_(03).jpg)
Рама транспортного средства , также исторически известная как его шасси , является основной несущей конструкцией автомобиля , к которой крепятся все остальные компоненты, сравнимые со скелетом организма.
До 1930-х годов практически каждый автомобиль имел раму, отдельную от кузова. Такая конструкция известна как « корпус на раме» . К 1960-м годам цельная конструкция легковых автомобилей стала обычным явлением, и тенденция к использованию цельных кузовов для легковых автомобилей сохранялась в последующие десятилетия. [1]
Почти все грузовики , автобусы и большинство пикапов продолжают использовать в качестве шасси отдельную раму.
Основными функциями рамы автомобиля являются: [2]
Обычно материал, используемый для изготовления шасси и рам транспортных средств, включает углеродистую сталь для прочности или алюминиевые сплавы для достижения более легкой конструкции. В случае отдельного шасси рама состоит из элементов конструкции , называемых рельсами или балками . Обычно они изготавливаются из стальных швеллеров , изготовленных путем складывания, прокатки или прессования стальных листов.
Для них есть три основных конструкции. Если материал сложить дважды, получится поперечное сечение с открытым концом, либо С-образное, либо шляпчатое (U-образное). «Коробчатые» рамы содержат направляющие шасси, которые закрыты либо путем сварки, либо с использованием готовых металлических трубок .
Безусловно, самая распространенная направляющая с C-образным каналом в то или иное время использовалась практически на каждом типе транспортных средств. [ нужна ссылка ] Его изготавливают из плоского куска стали (обычно толщиной от 1/8 до 3/16 дюйма, но в некоторых тяжелых грузовиках до 1/2 дюйма или более [3] [4 ] ] ) и переворачивая обе стороны, образуя балку С-образной формы, проходящую по всей длине транспортного средства. С-образный канал обычно более гибок по сравнению с (полностью) коробчатым профилем той же ширины.
Оправы шляп напоминают букву «U» и могут быть как перевернутыми, так и перевернутыми открытой частью вниз. Они обычно не используются из-за слабости и склонности к ржавчине. Однако их можно встретить на автомобилях Chevrolet и некоторых «Студебеккерах» 1936–1954 годов .
Заброшенная на некоторое время рама шляпы вновь обрела популярность, когда компании начали приваривать ее к днищу цельных автомобилей, фактически создавая коробчатую раму.
.jpg/1280px-Chassis_(4689544258).jpg)
Первоначально коробчатые рамы изготавливались путем сварки двух одинаковых С-образных направляющих в прямоугольную трубу. Однако в современных технологиях используется процесс, аналогичный изготовлению С-образных направляющих: кусок стали сгибается с четырех сторон, а затем приваривается в месте соединения обоих концов.
В 1960-х годах коробчатые рамы обычных американских автомобилей были сварены точечной сваркой в нескольких местах по шву; когда их превращали в гонщиков «стандартных автомобилей» NASCAR, коробка была непрерывно сварена от края до края для дополнительной прочности.
Хотя на первый взгляд рамы кажутся простой металлической формой, они испытывают большие нагрузки и изготавливаются соответствующим образом. Первая рассматриваемая проблема — это «высота балки» или высота вертикальной стороны рамы. Чем выше рама, тем лучше она способна противостоять вертикальному изгибу при приложении силы к верхней части рамы. Именно по этой причине у полуприцепов рельсы рамы выше, чем у других автомобилей, а не просто толще.
Поскольку внешний вид, качество езды и управляемость стали более важными для потребителей, в рамы были включены новые формы. Наиболее заметными из них являются арки и подъемы. Вместо того, чтобы проходить прямо над обеими осями , арочные рамы располагаются ниже — примерно на одном уровне с осями — и изгибаются вверх над осями, а затем опускаются на другую сторону для размещения бампера. Подъемы ногой делают то же самое, не изгибаясь вниз с другой стороны, и чаще встречаются на передней части.
Еще одной особенностью являются конические направляющие, которые сужаются по вертикали или горизонтали перед кабиной автомобиля. Это делается в основном на грузовиках для экономии веса и небольшого увеличения места для двигателя, поскольку передняя часть автомобиля несет не такую большую нагрузку, как задняя. Конструктивные разработки включают рамы, в которых на одной направляющей рамы используется более одной формы. Например, некоторые пикапы имеют коробчатую раму перед кабиной, более короткие и узкие направляющие под кабиной и обычные С-образные направляющие под кроватью.
На рамах по периметру области, где направляющие соединяются спереди с центром и с центра назад, слабее по сравнению с обычными рамами, поэтому эта секция заключена в коробку, создавая так называемые «коробки крутящего момента».
.jpg/1280px-Developed_ladder_chassis_with_diagonal_cross-bracing_and_lightening_holes_(Autocar_Handbook,_13th_ed,_1935).jpg)
Лестничная рама, названная в честь сходства с лестницей, является одной из старейших, простых и наиболее часто используемых конструкций шасси и рамы под днищем кузова. Он состоит из двух симметричных балок, рельсов или швеллеров, проходящих по всей длине автомобиля и соединенных несколькими поперечными поперечинами. Первоначально встречавшаяся почти на всех автомобилях, лестничная рама постепенно была заменена на автомобилях рамами по периметру и унифицированной конструкцией кузова. Сейчас его можно увидеть в основном на больших грузовиках. Эта конструкция обеспечивает хорошее сопротивление балке благодаря непрерывным направляющим спереди назад, но плохую устойчивость к скручиванию или короблению, если используются простые перпендикулярные поперечины. Общая высота автомобиля будет больше за счет того, что поддон пола будет располагаться над рамой, а не внутри нее.
Магистральное шасси — это тип автомобильной конструкции с шасси, аналогичный конструкции кузова на раме. Вместо относительно плоской лестничной конструкции с двумя продольными параллельными направляющими рамы он состоит из единственной центральной прочной трубчатой конструкции (обычно прямоугольной в поперечном сечении), которая несет силовую передачу и соединяет переднюю и заднюю части. конструкции подвесного крепления. Хотя позвоночник часто вытягивается вверх, в пол автомобиля и в основном над полом, тело по-прежнему размещается на этой конструкции сверху или над ней (иногда оседлав ее).
.jpg/1280px-Chassis_(4689544886).jpg)
Это конструкция, использовавшаяся для полноразмерных американских моделей General Motors в конце 1950-х и начале 1960-х годов, в которой рельсы, идущие рядом с двигателем, казалось, пересекались в пассажирском салоне, каждая из которых в крайнем случае продолжалась до противоположного конца поперечины. задняя часть автомобиля. Он был выбран специально для уменьшения общей высоты машин, несмотря на увеличение размеров горб трансмиссии и карданного вала, поскольку каждый ряд должен был закрывать еще и рельсы рамы. В некоторых моделях дифференциал располагался не у привычной перемычки между осью и рамой, а у шарового шарнира наверху дифференциала, соединенного с гнездом в поперечном рычаге, шарнирно прикрепленном к поперечине рамы.
Утверждалось, что X-образная рама улучшена по сравнению с предыдущими конструкциями, но в ней отсутствовали боковые направляющие, и поэтому она не обеспечивала адекватную защиту от бокового удара и столкновения. [5] Эта конструкция была заменена рамами по периметру.
Похож на лестничную раму, но средние секции направляющих рамы расположены за пределами передних и задних направляющих, проходят вокруг ног пассажира, внутри порогов и панелей порогов. Это позволило опустить панель пола, особенно пространство для ног пассажира, снизив высоту сидения пассажиров и тем самым уменьшив как линию крыши, так и общую высоту автомобиля, а также центр тяжести, тем самым улучшив управляемость и устойчивость автомобиля на дороге. легковые автомобили.
Это стало преобладающей конструкцией для автомобилей с кузовом на раме в Соединенных Штатах, но не в остальном мире, пока цельный кузов не приобрел популярность. Например, компания Hudson представила эту конструкцию на своих моделях Commodore 3-го поколения в 1948 году. Этот тип рамы допускал ежегодную смену моделей и более низкие автомобили, представленные в 1950-х годах, для увеличения продаж - без дорогостоящих структурных изменений.
Платформа Ford Panther , производство которой было прекращено в 2011 году, была одной из последних платформ для легковых автомобилей с рамой по периметру в США. [1] В Chevrolet Corvette с четвертого по седьмое поколение использовалась рама по периметру, интегрированная с внутренним каркасом, который служил раскладушкой.
В дополнение к заниженной крыше, рама по периметру позволяет опустить сиденья, когда это желательно, и обеспечивает лучшую безопасность в случае бокового удара. Однако конструкции не хватает жесткости, поскольку переходные зоны от передней части к центру и от центра к задней части уменьшают сопротивление балки и скручиванию, и она используется в сочетании с коробками крутящего момента и мягкими настройками подвески.
Это модификация периметральной рамы или несущей рамы, в которой пол пассажирского салона, а иногда и пол багажного отделения интегрированы в раму в качестве несущих частей для обеспечения прочности и жесткости. Листовой металл , используемый для сборки компонентов, должен иметь гребни и впадины, чтобы придать ему прочность.
Платформенное шасси использовалось на нескольких успешных европейских автомобилях, в первую очередь на Volkswagen Beetle , где его называли конструкцией «кузов на сковороде». Другим немецким примером являются автомобили Mercedes-Benz «Ponton» 1950-х и 1960-х годов, [6] где в англоязычной рекламе его называли «рамным полом».
Французский Renault 4 , которых было выпущено более восьми миллионов, также использовал раму-платформу. Рама Citroën 2CV использовала очень минималистическую интерпретацию платформенного шасси под кузовом.
В (трубчатом) шасси с пространственной рамой подвеска, двигатель и панели кузова прикреплены к трехмерной скелетной раме из труб, а панели кузова имеют ограниченную структурную функцию или вообще не выполняют ее. Чтобы максимизировать жесткость и минимизировать вес, в конструкции часто максимально используются треугольники, и все силы в каждой стойке либо растягивающие, либо сжимающие, но никогда не сгибаются, поэтому их можно сделать как можно более тонкими.
Первые настоящие шасси с пространственной рамой были произведены в 1930-х годах Бакминстером Фуллером и Уильямом Бушнеллом Стаутом ( Dymaxion и Stout Scarab ), которые поняли теорию истинной пространственной рамы либо из архитектуры, либо из конструкции самолета. [7]
В гоночном спортивном автомобиле Jaguar C-Type 1951 года использовалась легкая многотрубчатая треугольная рама, поверх которой был создан аэродинамический алюминиевый кузов.
В 1994 году Audi A8 стал первым автомобилем массового рынка с алюминиевым шасси, которое стало возможным благодаря интеграции алюминиевой пространственной рамы в кузов. В моделях Audi A8 с тех пор используется этот метод конструкции, разработанный совместно с Alcoa и продаваемый как Audi Space Frame . [8]
Итальянский термин Superleggera (что означает «сверхлегкий») был зарегистрирован торговой маркой Carrozzeria Touring для обозначения легкой конструкции кузова спортивного автомобиля, которая только напоминает шасси с пространственной рамой. Используя трехмерную раму, состоящую из клетки из узких трубок, которые не только находятся под кузовом, проходят вверх по крыльям, над радиатором, капотом и крышей, а также под задним стеклом, он напоминает геодезическую структуру . К внешней стороне рамы крепится обшивка, часто изготовленная из алюминия. Однако такая конструкция кузова не является несущей и требует установки шасси.
Термины «цельный корпус» и «единый кузов» являются сокращением от «единого кузова», «единой конструкции» или, альтернативно, (полностью) интегрированного кузова и рамы/шасси. Он определяется как: [9]
Тип конструкции кузова/рамы, при которой кузов автомобиля, его планировка и шасси образуют единую конструкцию. Такая конструкция, как правило, легче и жестче автомобиля, имеющего отдельный кузов и раму.
Конструкция автомобиля перешла от традиционной рамной архитектуры к более легкой унифицированной/интегрированной конструкции кузова, которая сейчас используется для большинства автомобилей. [10]
Цельная конструкция рамы и кузова требует большего, чем просто приваривание ненагруженного кузова к обычной раме. Весь автомобиль с полностью интегрированной конструкцией кузова представляет собой несущую единицу, которая воспринимает все нагрузки, испытываемые автомобилем – как силы движения, так и грузовые нагрузки. Кузова цельного типа для колесных транспортных средств обычно изготавливаются путем сварки предварительно отформованных металлических панелей и других компонентов, формования или отливки целых секций как одной детали или путем комбинации этих методов. Хотя иногда ее еще называют монококовой конструкцией , поскольку внешняя обшивка и панели автомобиля выполнены несущими, все же имеются ребра, переборки и коробчатые секции для усиления кузова, что делает описание полумонокок более подходящим.
Первая попытка разработать такой метод проектирования была предпринята на Lancia Lambda 1922 года , чтобы обеспечить структурную жесткость и меньшую высоту кузова автомобиля-торпеды . [11] Lambda имела открытую планировку с ненапряженной крышей, что делало ее не монококом , а скорее чашей. Было произведено 1000 экземпляров. [12]
Ключевую роль в создании унитарного органа сыграла американская фирма Budd Company, ныне ThyssenKrupp Budd . [12] Бадд поставлял кузова из прессованной стали, прикрепленные к отдельным рамам, автопроизводителям Dodge , Ford , Buick и французской компании Citroën .
В 1930 году Джозеф Ледвинка , инженер Бадда, спроектировал прототип автомобиля полностью унитарной конструкции. [13]
Citroën приобрел этот полностью унитарный дизайн кузова для Citroën Traction Avant . Этот крупносерийный автомобиль массового производства был представлен в 1934 году, и за следующие 23 года производства было продано 760 000 единиц. [12] Это приложение было первой итерацией современной структурной интеграции кузова и шасси с использованием точечной сварки глубоко штампованных стальных листов в каркас конструкции, включая пороги, стойки и балки крыши. [11] Помимо цельного кузова без отдельной рамы, Traction Avant также отличался другими инновациями, такими как передний привод . В результате получился автомобиль с низкой посадкой и открытым салоном с плоским полом. [14]
Для Chrysler Airflow (1934–1937) Бадд предложил вариант: три основные секции корпуса Airflow были сварены в то, что Крайслер назвал мостово-ферменной конструкцией. К сожалению, этот метод не был идеальным, поскольку подгонка панелей была плохой. [12] Чтобы убедить скептически настроенную публику в прочности цельного кузова, Citroën и Chrysler создали рекламные фильмы, показывающие автомобили, выжившие после падения со скалы. [12]
Opel был вторым европейским и первым немецким производителем автомобилей, выпустившим автомобиль с цельной конструкцией – производство компактной Olympia началось в 1935 году. Более крупный Kapitän был запущен в производство в 1938 году, хотя его передние продольные балки штамповались отдельно, а затем крепились к кузову. основной корпус. Он оказался настолько успешным, что советский послевоенный серийный автомобиль ГАЗ-М20 Победа 1946 года выпуска копировал цельную конструкцию Opel Kapitän. [15] Позже советский лимузин ГАЗ-12 ЗИМ 1950 года представил цельный дизайн для автомобилей с колесной базой длиной до 3,2 м (126 дюймов). [16]
В обтекаемом Lincoln-Zephyr 1936 года с традиционной переднемоторной и заднеприводной компоновкой использовался цельный кузов. [17] К 1941 году блочная конструкция уже не была новой идеей для автомобилей, «но о ней не было слышно в [американской] сфере низких цен, [и] Нэш хотел получить большую долю на этом рынке». [18] [19] Конструкция Nash 600 с единым корпусом обеспечила снижение веса, а председатель и главный исполнительный директор Nash Джордж Мейсон был убежден, «что цельный кузов - это волна будущего». [20] [21]
С тех пор все больше автомобилей были переработаны в цельную конструкцию, которая теперь «считается стандартом в отрасли». [21] К 1960 году унифицированный дизайн кузова использовался «Большой тройкой» Детройта на своих компактных автомобилях ( Ford Falcon , Plymouth Valiant и Chevrolet Corvair ). После того, как Nash объединился с Hudson Motors и образовал American Motors Corporation , ее автомобили под маркой Rambler продолжали выпускать исключительно вариации цельного кузова.
Хотя у Chrysler Airflow 1934 года была более слабая, чем обычно, рама и каркас кузова, приваренный к шасси для обеспечения жесткости, в 1960 году Chrysler перешел от конструкции кузова на раме к конструкции цельного кузова для большинства своих автомобилей. [22]
Большинство автомобилей с цельным кузовом американского производства использовали в конструкции своих автомобилей коробки крутящего момента для уменьшения вибраций и гибкости шасси, за исключением Chevy II , у которого был прикрепляемый болтами передний фартук (ошибочно называемый подрамником). Компания American Motors (со своим партнером Renault ) в конце 1970-х годов при проектировании платформы Jeep Cherokee (XJ) использовала цельную конструкцию, используя производственные принципы (унисайды, панель пола со встроенными направляющими рамы и зонами деформации, а также панель крыши), используемые в ее легковых автомобилях. такие как Hornets и полноприводные Eagles , для нового типа рамы под названием «Uniframe [...] прочная рама из штампованной стали, приваренная к прочной конструкции кузова, что придает прочность обычной тяжелой раме с Весовые преимущества конструкции Unibody». [23] Этот дизайн также использовался в концепции XJC, разработанной American Motors до ее поглощения Chrysler, которая позже стала Jeep Grand Cherokee (ZJ) . Этот дизайн до сих пор используется в современных внедорожниках, таких как Jeep Grand Cherokee .
Цельный кузов в настоящее время является предпочтительной конструкцией для автомобилей массового рынка. Такая конструкция обеспечивает экономию веса, улучшенное использование пространства и простоту изготовления. Принятие резко выросло после двух энергетических кризисов 1970-х годов и кризиса 2000-х годов , когда компактные внедорожники, использующие грузовую платформу (в первую очередь рынок США), после 2005 года стали объектом стандартов CAFE (к концу 2000-х годов компактные внедорожники на базе грузовых автомобилей Внедорожники были сняты с производства и заменены кроссоверами). Дополнительным преимуществом автомобиля с сильным кузовом является улучшенная защита пассажиров от столкновений.
Подрамник — это отдельный структурный компонент рамы, усиливающий или дополняющий определенную часть конструкции автомобиля. Жесткий подрамник, обычно прикрепленный к цельному кузову или монококу, может выдерживать большие нагрузки от двигателя и трансмиссии и равномерно передавать их на большую площадь относительно тонкого листового металла унифицированного кузова. Подрамники часто находятся в передней или задней части автомобилей и используются для крепления подвески к автомобилю. Подрамник также может содержать двигатель и трансмиссию . Обычно он представляет собой конструкцию из прессованной или коробчатой стали, но может быть выполнен из труб и/или другого материала.
Примеры использования легковых автомобилей включают платформу GM F 1967–1981 годов , многочисленные годы и модели, построенные на платформе GM X (1962) , фургоны с платформой GM M/L (Chevrolet Astro/GMC Safari, включая полноприводный вариант). ), а также цельный AMC Pacer с передним подрамником, изолирующим салон от нагрузки на двигатель, подвеску и рулевое управление. [24] [25]
{{cite book}}: |author=имеет общее имя ( справка )