Почему надежную раму в конструкции автомобиля вытеснил несущий кузов
История автомобилестроения началась с рамы. И буквально еще несколько десятилетий назад все автомобили имели раму в основе своей конструкции. Но сейчас, за исключением мощных внедорожников и грузовиков, от рамы отказываются, предпочитая несущий кузов из листового металла. Почему так происходит, ведь рама проверенная и надежная конструкция? — Давайте разбираться.
Человечество много веков передвигалось с помощью лошадей и повозок, поэтому когда на заре 20 века началась эпоха автомобилей, первые конструкции были похожи на конные экипажи, но с двигателем вместо лошади. И конструкция была уже отработана: продольная рама с поперечинами (сначала дерево, потом металл), на которую монтируются агрегаты и сверху кузов для размещения людей. Так серийные автомобили строились много десятилетий, это простая, но в то же время прочная и надежная конструкция с облегченным доступом к агрегатам автомобиля.
Но с ростом разработок в области машиностроения, архитектура построения легкового автомобиля начала меняться. Первые несущие кузова появились еще в 30-х годах прошлого века, но массовый приход безрамного кузова в серийные модели начался в 70-х. Если раму можно сравнить с несущим скелетом, как у человека, то несущий кузов автомобиля напоминает строение насекомого с внешней прочной оболочкой.
На переход к несущему кузову есть целый ряд причин, они вытекают из «врожденных» недостатков рамных автомобилей.
1. Снижение массы. Рамная конструкция обладает большим запасом прочности и жесткости на кручение, но в то же время и значительно увеличивает массу и цену автомобиля. А когда разразился нефтяной кризис в 70-е годы прошлого века, автомобильные производители задумались об экономичности и эффективности новых автомобилей. Убираем раму (а это несколько сотен кг), и кузовной легковой автомобиль получает меньший расход топлива. Снижение массы автомобиля важный тренд в проектировании транспорта.
2. Пассивная безопасность. Это одна из главных причин, безопасность автомобиля вышла на одно из первых мест в ряду его конкурентных преимуществ. И произошло это не вчера. Как только автоматизированные компьютерные расчеты стали доступны инженерам, стало легко запрограммировать деформируемые сминаемые зоны в конструкции автомобиля с несущим кузовом. В случае рамного автомобиля пассивную безопасность по современным стандартам реализовать несколько сложнее. И столкновение рамного автомобиля с другим может быть опасно и для водителя и пассажиров (смещение двигателя в салон либо смещение кузова с рамы), там и для второго автомобиля (рама сработает как таран).
3. Улучшение управляемости и динамичных характеристик автомобиля. В большинстве случаев рамный автомобиль несколько выше кузовного, а значит у него выше центр тяжести, а значит хуже управляемость (валкость). Да рамная конструкция позволяет установить подвеску колес с большим ходом, но это прерогатива только внедорожных моделей, для городских автомобилей есть множество разработок для повышения жесткости несущего кузова и рама им будет только «в тягость». Как пример, LADA Нива, построенная на несущем кузове аж в 1977 году.
4. Увеличение комфорта и полезного объема кузова. Из-за дополнительного звена, в виде связки рамы и кузова, и обычно более жесткой подвески рамного автомобиля, может снижаться уровень вибрационного комфорта в салоне. А так же рама «съедает» часть полезного пространства по высоте автомобиля, которое можно направить на полезное расширение салона и багажника.
5. Долговечность рамных машин так же несколько преувеличенна, без должной противокоррозийной обработки рама так же страдает от ржавчины, как и листовой каркас, а современные методы защиты несущих кузовов (цинкование) предохраняют их от сквозной коррозии весь срок службы автомобиля.
В среде легковых городских автомобилей раму уже не встретить (последний из могикан: Ford Crown Victoria в США), но она остается у многих серьезных внедорожников и некоторых кроссоверов. Так же производители идут на некоторую хитрость, создавая модели с интегрированной рамой (где кузов связан с коробчатой рамой сваркой и есть лонжероны). Так у внедорожника повышается грузоподъемность и общая жесткость конструкции.
Спасибо за внимание.