Кузова автомобилей классификация устройство и характеристики
Что такое и из чего состоит кузов легкового автомобиля
Автомобиль состоит из множества элементов, которые слаженно работают вместе. Основными из них принято считать двигатель, ходовую часть и трансмиссию. Однако, все они закреплены на несущей системе, которая и обеспечивает их взаимодействие. Несущая система может быть представлена разными вариантами, но наиболее популярным является кузов автомобиля. Это важный конструктивный элемент, который обеспечивает крепление составных частей транспортного средства, размещение пассажиров и грузов в салоне, а также воспринимает все нагрузки во время движения.
Назначение и требования
Если двигатель называют сердцем автомобиля, то кузов – это его оболочка или тело. Как бы то ни было, именно кузов является самым дорогим элементом машины. Основное его назначение – это защита пассажиров и внутренних компонентов от воздействия окружающей среды, размещение посадочных мест и прочих элементов.
Как к важному конструктивному элементу к кузову предъявляются определенные требования, среди которых:
Компоновка кузовов
Несущая часть автомобиля может состоять из рамы и кузова, только кузова или быть комбинированной. Кузов, который выполняет функции несущей части, так и называется несущим. Именно такой тип наиболее распространен на современных автомобилях.
Также кузов может быть выполнен в трех объемах:
Однообъемный выполняется как цельный корпус, который объединяет отделение для двигателя, пассажирский салон и багажный отсек. Такая компоновка соответствует пассажирским (автобусы, микроавтобусы) и грузопассажирским автомобилям.
Двухобъемный имеет две зоны пространства. Пассажирский салон, объединенный с багажником, и моторный отсек. К такой компоновке относятся хэтчбек, универсал и кроссовер.
Трехобъемный состоит из трех отсеков: пассажирского, отсека для двигателя и багажного отделения. Это классическая компоновка, которой соответствуют седаны.
Разные компоновки можно рассмотреть на рисунке ниже, а более подробно почитать в нашей статье о типах кузовов.
Устройство
Несмотря на разнообразие компоновок, кузов легкового автомобиля имеет общие элементы. Они показаны на рисунке ниже и включают в себя:
Конструкция может быть иной в зависимости от типа кузова (седан, универсал, микроавтобус и т.д.). Особое внимание в конструкции уделяется несущим элементам, таким как лонжероны и стойки.
Жесткость
Жесткость – это свойство кузова автомобиля сопротивляться динамическим и статистическим нагрузкам в процессе эксплуатации. Она напрямую влияет на управляемость.
Чем выше жесткость, тем лучше управляемость автомобиля.
Жесткость зависит от типа кузова, общей геометрии, количества дверей, размера машины и окон. Большую роль также играет крепление и положение лобового и заднего стекол. Они могут увеличить жесткость на 20-40%. Для большего увеличения жесткости устанавливаются различные распорки-усилители.
Наиболее устойчивыми считаются хэтчбеки, купе и седаны. Как правило, это трехобъемная компоновка, которая имеет дополнительные перегородки между багажным отделением и двигателем. Недостаточную жесткость показывают кузова типа универсал, пассажирский, микроавтобус.
Есть два параметра жесткости – на изгиб и на кручение. На кручение проверяют сопротивление при давлении в противоположных точках относительно его продольной оси, например, при диагональном вывешивании. Как уже было сказано, современные автомобили имеют цельный несущий кузов. В таких конструкциях жесткость обеспечивается главным образом за счет лонжеронов, поперечных и продольных балок.
Материалы для изготовления и их толщина
Прочность и жесткость конструкции можно увеличить за счет толщины стали, но это скажется на массе. Кузов должен быть легким и одновременно прочным. Это обеспечивается за счет применения низкоуглеродистой листовой стали. Отдельные детали изготавливаются путем штамповки. Затем части прочно соединяются друг с другом точечной сваркой.
Основная толщина стали составляет 0,8-2 мм. Для рамы применяется сталь толщиной 2-4 мм. Наиболее важные детали, такие как лонжероны и стойки, изготавливаются из стали, чаще всего легированной, толщиной 4-8 мм, большегрузные автомобили – 5-12 мм.
Плюс низкоуглеродистой стали в том, что она хорошо подвергается формовке. Можно сделать деталь любой формы и геометрии. Минус в низкой устойчивости к коррозии. Для повышения стойкости к коррозии листы стали подвергаются оцинковке или добавляется медь. Лакокрасочное покрытие также защищает от коррозии.
Наименее важные детали, которые не несут основной нагрузки, изготавливаются из пластмасс или сплавов алюминия. Это снижает вес и стоимость конструкции. На рисунке показаны материалы и их прочность в зависимости от назначения.
Алюминиевый кузов
Современные конструкторы постоянно ищут способы снижения массы без потери жесткости и прочности. Одним из перспективных материалов является алюминий. Масса алюминиевых деталей в 2005 году в европейских автомобилях составила 130 кг.
Кроме алюминия рассматриваются пластиковые материалы. Например, инновационный сплав «Fibropur», который по жесткости практически не уступает стальным листам.
Кузов является одним из важнейших конструктивных компонентов любого автомобиля. От него во многом зависит масса, управляемость и безопасность транспортного средства. Качество и толщина материалов сказывается на долговечности и устойчивости к коррозии. Современные автопроизводители все чаще применяют углепластик или алюминий, чтобы снизить массу конструкции. Главное, чтобы кузов смог обеспечить максимально возможную безопасность для пассажиров и водителя в случае столкновения.
Устройство автомобилей
Кузова автомобилей
Назначение и типы автомобильных кузовов
Автомобильный кузов предназначен для размещения водителя, пассажиров и груза и их защиты. Кузова грузовых автомобилей предназначены для размещения грузов, при этом водитель и пассажиры (или один пассажир) размещаются, как правило, в отдельной кабине.
Кузова легковых автомобилей и автобусов предназначены для перевозки пассажиров, а также некоторого количества ручной клади или мелкого груза. Грузопассажирские автомобили могут перевозить и груз, и пассажиров. Кузова специальных автомобилей предназначены для размещения различного оборудования (технического, медицинского и т. п.).
Требования, предъявляемые к автомобильным кузовам
К автомобильным кузовам, в зависимости от назначения автомобиля, предъявляются разнообразные требования. Безусловно, любой кузов должен обладать достаточной жесткостью и прочностью, а также стойкостью к воздействию окружающей среды и коррозии.
Кузова, предназначенные для перевозки грузов, должны выдерживать требуемую нагрузку при любых дорожных условиях. В случае, если перевозимый груз требует защиты от внешних воздействий, применяются тентовые укрытия и кузова-фургоны. Для перевозки жидких и газообразных грузов используются специальные кузова, которые должны отвечать требованиям необходимой герметичности, термостойкости и прочности.
Кузова легковых автомобилей, наряду с требованиями прочности и стойкости к неблагоприятной среде, должны соответствовать основному назначению. Предназначенные для перевозки пассажиров легковые кузова должны обеспечивать их максимальную безопасность в случае аварии или ДТП, комфортность поездки. Для обеспечения комфорта водителя и пассажиров в кузовах легковых автомобилей предусматривают системы климатического контроля (отопление, освещение, вентиляция, кондиционер и т. п.). Хорошую обзорность обеспечивают оконные проемы достаточного размера.
Внутренний объем кузова должен быть достаточным, чтобы не утомлять пассажиров, а внешние габариты автомобиля должны доставлять удобство управления и перемещения, особенно в условиях городского движения.
Скоростные и спортивные автомобили имеют приземистые кузова высокой обтекаемости, чтобы снизить аэродинамическое сопротивление.
Для кузова легкового автомобиля немаловажен внешний вид, поэтому такие кузова изготавливают с использованием методов дизайна, красят в эстетически воспринимаемые цвета. Для покраски используют специальные автоэмали, длительное время сохраняющие первоначальный блеск и красоту кузова.
Требования к эстетике автобусных кузовов тоже с каждым годом ужесточаются. Современный автобусный кузов красив, безопасен и обеспечивает пассажиров максимумом комфорта при перевозке. Как правило, размещение сидений для пассажиров в кузове автобуса осуществляется достаточно высоко, что максимально предохраняет их в случае ДТП или аварии. Кузова автобусов обязательно оборудуются запасными выходами.
Безопасность дорожного движения накладывают на конструкцию кузова автомобилей ряд определенных требований. Так, например, дверные ручки кузова не должны сильно выступать и иметь форму, способную поранить пешехода или зацепить его за одежду. То же самое относится ко всем выступающим элементам кузова.
Классификация автомобильных кузовов
По назначению различают кузова грузовые, легковые, автобусные, грузопассажирские и специальные.
По конструкции кузова бывают каркасные, полукаркасные и бескаркасные.
Каркасные кузова имеют жесткий пространственный каркас, к которому прикреплены наружная и внутренняя обицовки. Каркас воспринимает все нагрузки автомобиля, а облицовка их не воспринимает. Каркасные кузова применяются, преимущественно, на автобусах, а также на некоторых типах легковых автомобилей.
Полукаркасные кузова имеют только отдельные части каркаса (стойки, дуги, усилители и т. п.), которые соединяются между собой наружными и внутренними облицовками. Такие кузова применяются на легковых автомобилях и на некоторых типах автобусов. Цельнометаллические кабины грузовых автомобилей выполняются также полукаркасными.
Бескаркасные кузова представляют собой корпус, состоящий из небольших штампованных частей и панелей, соединенных между собой сваркой или резьбовым крепежом. Для придания корпусу требуемой жесткости детали выполняются определенной формы, имеют объемные конструкции и элементы, повышающие прочность и жесткость. Все нагрузки автомобиля воспринимаются корпусом. Такой кузов характерен для легковых автомобилей и кабин грузовых автомобилей.
По нагруженности кузова подразделяют на несущие, полунесущие и разгруженные.
Несущие кузова не имеют рамы и воспринимают все нагрузки автомобиля. Как правило, в конструкцию несущего кузова входят усилительные элементы, позволяющие крепить к нему двигатель, элементы и агрегаты трансмиссии, подвески, ходовой части.
Несущие кузова применяются на легковых автомобилях и некоторых типах грузовых автомобилей особо малой грузоподъемности.
Полунесущие кузова устанавливаются на раме жестко и при этом воспринимают часть действующей на нее нагрузки. Такие кузова применяются на автобусах.
Разгруженные кузова устанавливают на раме на упругих эластичных проставках (резиновые подушки, прокладки, пружины и т. п.). Такие кузова нагружены только перевозимым грузом и другие нагрузки не воспринимают. Такой тип кузовов применяется на грузовых автомобилях, легковых автомобилях высшего класса и автомобилях повышенной проходимости.
Назначение и классификация кузовов автомобилей.
Кузов автомобиля предназначен для размещения водителя, пассажиров и различных грузов, а также для защиты их от внешних воздействий.
Классификация автомобильных кузовов.
По назначению автомобильные кузова делятся на:
— общего назначения (бортовые платформы);
— специализированные (самосвальные, фургоны, цистерны и т. п.).
— специализированные, предназначенные для размещения различного оборудования и установок (пожарного, лабораторного и т. п.).
По конструкции кузова выполняют:
Каркасный кузов имеет жесткий пространственный каркас, к которому прикреплены наружная и внутренняя облицовки.
Полукаркасный кузов имеет только некоторые части каркаса (отдельные стойки, дуги, усилители и т. д.), соединенные между собой наружной и внутренней облицовками.
Для того чтобы бескаркасный кузов обладал необходимой жесткостью, отдельным частям кузова придают определенную форму и сечение.
По характеру воспринимаемых нагрузок кузова подразделяются на:
У несущего кузова рама отсутствует и все нагрузки воспринимаются кузовом.
Полунесущий кузов жестко соединяется с рамой и воспринимает часть нагрузок, приходящихся на раму.
Разгруженный кузов жесткого соединения с рамой не имеет (установлен на резиновых прокладках, подушках и т. п.) и, кроме веса груза, никакой нагрузки не воспринимает.
Большинство современных легковых автомобилей и автобусов имеют несущие кузова. Грузовые автомобили оборудуются разгруженными кузовами.
Кроме приведенной выше классификации, кузова легковых автомобилей различаются по внешнему виду и конструкции пассажирского салона. Типовые конструкции получили индивидуальные названия:
Седан (рис. 1, а) является трехобъемным закрытым четырехдверным кузовом с двумя (реже тремя) рядами сидений (третий ряд — откидной).
Лимузин (рис. 1, б) представляет собой трехобъемный закрытый четырехдверный кузов с двумя или тремя рядами сидений (третий ряд сидений — откидной). За передним рядом сидений расположена подъемная стеклянная перегородка, служащая при необходимости для отделения водителя от задних пассажиров.
Универсал (рис. 1, г) представляет собой закрытый трех- или пятидверный кузов с двумя рядами сидений. Дополнительная дверь находится в задней стенке кузова. При складывании заднего ряда сидений увеличивается багажное отделение, в результате чего кузов превращается в грузопассажирский.
Комби или хэтчбек (рис. 1, д) занимает промежуточное положение между кузовами седан и универсал. Хэтчбек является закрытым трех- или пятидверным кузовом с двумя рядами сидений. Дополнительная дверь находится в наклонной задней стенке кузова. Кузов может быть легко переоборудован из пассажирского в грузопассажирский если удалить съемную складную полку, которая установлена за задним рядом сидений и закрывает багажное отделение. При складывании заднего ряда сидений площадь багажного отделения увеличивается.
Кабриолет (рис.1, е) представляет собой кузов с откидывающимися задней стенкой и частью крыши. Кузов имеет жесткий или мягкий убирающийся верх и опускающиеся стекла в дверях и боковинах.
Фаэтон (рис.1, ж) представляет собой полностью открывающийся кузов. Кузов имеет две или четыре двери, мягкий складывающийся верх и съемные боковины, в которых выполнены окна.
Тарга (рис.1, с) — пассажирский кузов со съемной средней частью крыши.
Все виды и описания кузовов легковых автомобилей
Легковые автомобили представлены широким модельным рядом, отличающимся по цене, назначению, классу комфорта и другим параметрам. Характеристики машины и требования к ней накладывают серьезный отпечаток на виды кузовов легкового автомобиля. Кузов машины определяет ее внешний вид и выступает основной несущей конструкцией, поэтому в зависимости от требований изменяется и вид детали.
В некоторых модельных рядах основной несущей конструкцией выступают шасси и рама.
Функции
Кузов – основная деталь, определяющая:
Деталь во многом определяет дальнейшую компоновку, а вследствие и поведение машины на дороге. Поэтому наиболее распространена классификация легковых автомобилей по типу кузова.
Существуют 3 основных типа кузовов легковых автомобилей:
Количество объемов детали – обособленные блоки.
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
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.
Существуют также двухдверные седаны. Отличительная черта машины – наличие двух рядов сидений, например – «Запорожец».
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:
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.
Слово «фаэтон» в автостроении также акцентирует внимание на роскошь авто и увеличенное пространство внутри машины. Так, Volkswagen Phaeton, запущенный в производство в 2002 году, по типу корпуса является классическим седаном.
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:
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.
Двухобъемные
Кузова этого вида отличаются отдельным обособленным моторным и пассажирским отсеком. Грузовая часть машины слита в одно пространство с пассажирской. Это позволяет увеличить грузовую часть или салон без повышения длины колесной базы. Нахождение пассажирской и грузовой части машины в одном пространстве дает конструкторам авто больше пространства для маневра. К популярным видам двухобъемных моделей относятся:
Универсал
Кузов универсал – автомобиль грузопассажирского типа. Такой вид авто получил свое название благодаря многоцелевому использованию. Автомобили «комби» обладают 3 или 5 дверьми, 2 рядами сидений с большим объемом. В большинстве моделей задние сидения складываются, увеличивая багажник до огромных размеров. В начале нового века универсалы являются лидерами рынка, обогнав по продажам седаны.
Одним из подтипов универсала являются кузова шутинг брейк. Это двухдверные авто премиум-класса с прямой крышей, разработанные на основе спорткаров.
Хэтчбек
Тип кузова хэтчбек напоминает универсал, но отличается наклонной крышей. Эти авто часто называют фастбэками. Хэтчбеки часто выполняются в качестве легкрвых автомобилей с большим багажником. Они отлично подходят для городских условий, прекрасно справляются с транспортировкой пассажиров и грузов. Выполняются в виде трех- или пятидверных машин. Примерами отечественных хэтчбеков являются ВАЗ-2108 и ВАЗ-2109.
Лифтбек
Кузов лифтбек – средний вариант между хэтчбеком и седаном. По внешнему виду корпус напоминает седан или купе, но структурно более схож с хэтчбеком. Багажник такого автомобиля открываются при помощи люка, откидывается с задним стеклом. Между багажником и задними сиденьями устанавливаются мягкие перегородки. При необходимости они снимаются, после чего машина готова к транспортировке габаритных грузов.
Внедорожник
Авто данного класса похожи на универсалы, но обладают большим размером и высоким дорожным просветом. Отличительной особенностью выступает мощная рама, делающая корпус более прочным. Эти автомобили предназначены для езды по бездорожью, поэтому обладают высокой проходимостью. Почти все они обладают мощным двигателем и полным приводом, иногда с блокировкой дифференциала. В народе внедорожники, а иногда и другие авто, похожие по внешним характеристикам, называются джипами.
Создатели автомобилей повышенной проходимости пришли к тому, что снижение веса машины способно повысить ее ходовые характеристики. Так появился внедорожник без кузова – багги.
Кроссовер
Этот вид кузова довольно сильно похож на внедорожник, но значительно легче. Автомобили этого класса – гибрид между универсалом и внедорожником: вариант городского авто, приспособленного под езду по бездорожью. Также отличается высоким клиренсом, но не обладает рамами и блокировками. Отличается от внедорожника более высоким классом комфорта, при этом проходимость на порядок ниже.
Разновидность кроссоверов – класс SUV. Это увеличенный автомобиль универсал с высокой посадкой, отличающийся высоким клиренсом и дорожным просветом. Такие виды обладают упрощенным полным приводом. SUV (как и большинство кроссоверов) – гибрид универсала и внедорожника.
Фургон
Данный кузов полностью приспособлен под перевозку грузов. Фургоны – переходной вариант между легковыми и грузовыми автомобилями. Оснащаются обширным высоким грузовым отделом с большой задней дверью, без окон. В некоторых случаях они выполняются как глубокая модернизация устройства кузова легкового автомобиля («Москвич»-412 «пирожок»), но чаще как отдельная конструкция. Часть современных фургонов – однообъемные автомобили. Некоторых из них имеют определенное назначение, например, вмещают специальные приспособления, медицинское оборудование или рефрижератор.
Однообъемные
Кузова данного типа не имеют выступающих частей и представляют цельнометаллическую конструкцию. Моторный и багажный отсеки слиты с салоном машины в один блок. К этому классу относится большинство автобусов. Среди легковых авто они представлены самыми молодыми классами:
Минивэн
Кузов минивэна представляет собой однообъмную конструкцию длиной не менее 4,5 метра. Эта машина совмещает в себе комфорт универсала и вместимость фургона. Большой объем позволяет разместить третий ряд сидений и делает их идеальными семейными автомобилями. По виду кузова минивэн напоминает микроавтобус с отличием в том, что вмещает не более 8 посадочных мест.
Компактвэн
Компактвэн – уменьшенный вариант минивэна. Часто вмещает 3 ряда сидений. При этом отличается меньшим объемом салона и багажника, но выигрывает в маневренности.
Микровэн
Эту разновидность часто причисляют к хэтчбеку. По большей части характеристик автомобили похожи на однообъемные машины этого класса. Отличительная черта – большая высота пассажирской части, обеспечивающая комфорт находящимся в салоне, что особенно приятно в дальних поездках.
Грузовики
Тип кузова грузового автомобиля бывыет двухобъемным (КАМАЗ) или трехобъемным (КРАЗ). Однако это не является определяющей особенностью. Основной градацией кузовов выступает тип грузового отдела. Они делятся на:
Грани между классами автомобилей постепенно стираются. На рынке появляется все больше моделей машин, совмещающих характеристики тех или иных классов. Это дает возможность создавать универсальные авто, отвечающие потребностям водителей и пассажиров.