Кузов автомобиля

Кузов автомобиля

Кузов автомобиля предназначен для размещения пассажиров и груза. У грузовиков кузов крепится к раме автомобиля. В легковом автомобилестроении распространены безрамные несущие кузова, выполняющие одновременно функцию рамы. К ним крепятся все остальные узлы и агрегаты автомобиля.

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.

Конструкция кузова

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.4 «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).



Материалы, используемые при изготовлении кузовов

 

Листовая сталь

Для кузова обычно используется листо­вая сталь различного качества толщиной 0,6-3,0 мм; чаще всего используется лист толщиной 0,75-1,0 мм. Из-за высоких меха­нических свойств стали, таких как прочность и пластичность, и экономической эффектив­ности ее применения, никакие другие мате­риалы в качестве кузовных большого распро­странения не получили.

Для компонентов, подвергающихся боль­шим нагрузкам, используется высокопрочная низколегированная сталь (HSLA). Повышен­ная прочность этих элементов позволяет уменьшить их толщину.

Алюминий

Используется при изготовлении отдельных ча­стей кузова, таких как капот, крышка багажника и т.п., с целью снижения массы автомобиля. Начиная с 1994 г., алюминиевые кузова ис­пользуются в производстве одной из марок немецких легковых автомобилей представи­тельского класса. Рама автомобиля выпол­няется из алюминиевых экструдированных секций, а панельные части интегрируются как самонесущие (ASF — Audi Space Frame). Реа­лизация этого принципа делает необходимым применение соответствующих алюминиевых сплавов, а также новых технологических про­цессов и специального ремонтного оборудова­ния. Жесткость и характеристики деформации алюминия аналогичны тем, которые имеют стальные изделия, или даже превосходят их.

Пластмассы

Пластмасса заменяет сталь в ограниченном количестве случаев, в отдельных элементах кузова для снижения массы (см. табл.5 «Примеры альтернативных материалов»).

Примеры альтернативных материалов

Поверхности кузовов

 

Защита кузова от коррозии

Защиту кузова от коррозии необходимо пред­усмотреть еще на стадии его проектирования. Кодекс антикоррозионных мер (Канада) — со­глашение, разработанное скандинавскими ав­топроизводителями и организациями по защите прав потребителей, и определяющее, что все ав­томобили, выпущенные после января 1983 года не должны иметь поверхностной ржавчины в течение трех лет и сквозной коррозии или по­тери структурной жесткости в течение 6 лет.

К антикоррозионным мерам относятся:

  • 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 полостей;
  • предотвращение проникновения пыли и влаги в скрытые полости; выполнение дренажных отверстий;
  • снижение до минимума зон, подвергаю­щихся воздействию ударов камней;
  • исключение контактной коррозии.

Стальной листовой материал с предваритель­ным покрытием (электролитическое цинко­вание, термическое цинкование) часто при­меняется для изготовления тех частей кузова, которые в наибольшей степени подвержены коррозии (двери и силовые элементы в перед­ней части автомобиля). Фланцы, подвержен­ные активному коррозионному воздействию, должны обрабатываться специальными пастами (поливинилхлорид или эпоксидная смола) в зоне расположения точечных швов (общей длиной 10-15 м на один автомобиль) перед проведением сборочных работ.

Окрашивание кузова

Толщина лакокрасочного покрытияОперации, осуществляемые после электро­фореза:

  • нанесение ПВХ-герметика на швы точеч­ной сварки (до 90-110 м) и стыки;
  • нанесение ПВХ-покрытия на днище для защиты от камней (толщиной 0,3-1,4 мм, 10-18 кг на автомобиль); в качестве аль­тернативы — использование пластмассовых панельных секций;
  • заполнение полостей проникающим, не подверженным старению воском на во­дной основе;
  • использование стойких к коррозии пласт­массовых компонентов в областях высокого риска, таких как передний бампер (в таких местах ПВХ-покрытие не используется);
  • защита днища кузова и моторного отсека после окончательной сборки автомобиля (рис.6 «Толщина лакокрасочного покрытия»).

Элементы окончательной отделки кузова

Бамперы

Передняя и задняя части автомобиля должны быть защищены таким образом, чтобы при столкновениях или наездах с малой ско­ростью на препятствия отсутствовали или образовывались только незначительные по­вреждения кузова. Нормы США, часть 581, стандарты автомобильной безопасности Ка­нады CMVSS 215 и стандарты ЕЭК R42 в на­стоящее время устанавливают минимальные требования к ударопоглощающим характери­стикам бамперов и высоте их размещения на автомобиле. Требования к бамперам в США, установленные директивой US Part 581 (удар о препятствие со скоростью 4 км/ч, маятнико­вые испытания со скоростью 4 км/ч) и в Канаде (8 км/ч) требуют наличия в системе бамперов автоматически восстанавливаемых по­глотителей энергии. Требования стандарта ЕСЕ (ЕЭК) удовлетворяются за счет пласт­массовых деформируемых удерживающих элементов, размещаемых между гибкой штангой (бампером) и кузовом. В дополнение к листовой стали, многие гибкие детали из­готавливаются из армированной пластмассы и алюминия.



Внешние отделочные панели, защитные молдинги

Пластмассы стали преобладающим материа­лом для изготовления наружных защитных декоративных накладок, наружных элементов отделки, кромок крыльев и спойлеров, а также тех элементов кузова, которые позволяют улучшить аэродинамические характеристики автомобиля. Критериями выбора материала являются гибкость, сохранение формы при высокой температуре, коэффициент линейного расширения, жесткость, сопротивление цара­панию, химостойкость, качество поверхности и возможность окрашивания.

Стекла

Стекла в лобовом и боковых окнах обычно удерживаются посредством резиновых уплот­нителей и герметизируются или крепятся кле­евым составом в проеме окна. Общая масса стекол в автомобиле составляет 25-35 кг. За­мена стекла пластмассой (PC, РММА) в целях снижения массы не получила распространения из-за различных недостатков. В дверях иногда используется слоистое безопасное стекло для улучшения звуко- и теплоизоляции. Сдвижные крышки люков все чаще изготавливаются из стекла (обычно закаленного безопасного стекла).

Дверные замки автомобиля

Дверные замки имеют огромную важность для пассивной безопасности при ДТП. Различные изготовители за последнее время представили ряд решений, упрощающих эксплуата­цию, препятствующих кражам и повышающих безопасность при перевозке детей. К замкам предъявляются следующие требования:

ЕСЕ (ECE-R11)

Каждый замок должен иметь защелкиваемое положение и полностью закрытое положение. Продольная сила: замок должен выдер­живать 4440 Н в защелкнутом положении, 111101-1 в полностью закрытом положении.

Боковая сила: замок должен выдерживать 4440 Н в защелкнутом положении, 8890 Н в полностью закрытом положении.

Инерционная сила: замок не должен выби­ваться из полностью закрытого положения при боковом или продольном ускорении в 30 g, воздействующем на замок в обоих направлениях, и на боек и рабочее устрой­ство, когда запирающий механизм не на­ходится в зацеплении.

USA (FMVSS 206):

Каждый замок должен иметь полностью закры­тое положение. Двери с петельным креплением должны иметь защелкиваемое положение.

Продольная сила: замок должен выдер­живать 4450 Н в защелкнутом положении, 11000 Н в полностью закрытом положении.

Боковая сила: замок должен выдерживать 4450 Н в защелкнутом положении, 8900 Н в полностью закрытом положении.

Инерционная сила: замок не должен вы­биваться из полностью закрытого поло­жения при боковом или продольном уско­рении в 30 g, воздействующем на замок в обоих направлениях (на замок и рабочее устройство).

Замки багажников (Выдержка из FMVSS 401, действует с 9.1.2002)

Настоящие Правила безопасности для легко­вых автомобилей с багажным отделением содержат требования к механизму отпирания багажника. Такой механизм должен позво­лять человеку, запертому в багажнике, само­стоятельно выбраться оттуда. В соответствии с этими правилами должен быть предусмо­трен механизм отпирания с ручным управ­лением и с дополнительной функцией, на­пример, подсветкой или фосфоресценцией, позволяющей легко увидеть отпирающий ме­ханизм в закрытом багажнике.

Сиденья автомобиля

Строгие требования, которым должны удо­влетворять сиденья при возникновении аварийной ситуации, относятся к подушке и спинке сиденья, подголовнику, механизму регулировки положения сиденья и устрой­ствам крепления сиденья к полу кузова (соот­ветствующие требования обозначены в нор­мах и стандартах FMVSS 207, 202; ECE-R17, 25; RREG 74/408, 78/932 и других).

Одним из элементов активной безопасности в автомобиле является обеспечение комфорта пассажира. Сиденья должны иметь такую конструкцию, чтобы пассажиры разной ком­плекции могли сидеть на них длительное время, не уставая. Основные характеристики сидений:

  • обеспечение опоры для отдельных частей тела пассажира;
  • обеспечение боковой поддержки при дви­жении на повороте;
  • соблюдение климатических условий;
  • возможность пассажира изменять свое положение на сиденье без регулировки самого сиденья;
  • хорошие антивибрационные и демпфи­рующие характеристики;
  • возможность регулирования положений подушки, спинки и подголовника сиденья.

На вышеуказанные характеристики оказы­вают влияние следующие факторы:

  • размеры и форма обивки подушки и спинки сиденья;
  • распределение коэффициента жесткости по зонам сиденья;
  • общий коэффициент жесткости и демп­фирующая способность подушки сиденья;
  • удельная теплопроводность и способность к абсорбции влаги обивки и чехлов сиде­нья;
  • диапазон регулировок, осуществляемый регулировочным механизмом сиденья.

Отделка салона автомобиля

Отделка салона состоит из выполненной по необходимому размеру внутренней части (листовая сталь, листовой алюминий или пластмасса) с расположенным на ней ме­таллическим крепежом и амортизирующим удары пеноматериалом (например, полиуре­таном) и гибкого поверхностного слоя. Также применяются пластиковые отделочные сек­ции, изготовленные из термопластика мето­дом литьевого прессования.

Обшивка потолка изготавливается либо из натяжного полотна, либо крепится за­клепками. Используемые материалы должны быть пламезамедляющими и медленно горя­щими (FMVSS 302).

В следующей статье я расскажу о стартерных аккумуляторных батареях.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *