кузов3

Пассивная безопасность — комплексный показатель, характеризующийся возможностью обеспечения защиты жизни и здоровья всех участников дорожного движения, при фронтальном, косом, боковом и заднем столкновении, опрокидывании на крышу, экстренном торможении и других аварийных дорожно-транспортных ситуациях.

Требования к конструктивной безопасности регламентируются Правилами ЕЭК ООН и соответствующими национальными стандартами РФ. Пассивная безопасность водителя и пассажиров (пользователей) механических транспортных средств, так же как и сохранность грузов, и багажа, обеспечивается конструктивными и технологическими мероприятиями, а также специальным оснащением кузова, салона/кабины. Именно за это в первую очередь ценится современный автомобиль и именно на решение этой главнейшей задачи (особенно актуальной в условиях чрезвычайной загруженности транспортных магистралей современных городов и населенных пунктов всех цивилизованных стран мира) направлены интеллектуальные усилия конструкторов, технологов и изобретателей. Главной в этом направлении можно считать тенденцию создания легкого или облегченного, технологичного в изготовлении и эксплуатации, прочного, прежде всего ударопрочного, кузова, главным образом, модульной конструкции.

Для решения этой задачи инженеры компании Audi предлагают собирать несущий кузов из отлитых под давлением стальных элементов длиной до 1,5 м и толщиной от 1 до 4 мм. В состав

используемой высококачественной легированной стали входит 5% Mn, 0,4% Si, 21% Gr, 1,1% Ni, 0,5% Cu. Это приводит без потери прочности к уменьшению массы стоек дверей на 25% по сравнению с традиционными конструкциями из обычной штампованной листовой стали. Сборка кузова на конвейере производится контактной сваркой элементов с сопряжением по стыковочным ребрам.

Инженеры фирмы Porsche AG, усовершенствовав роботизированную технологию контактной сварки, предлагают оригинальный способ соединения кузовных элементов современного автомобиля из материалов с разной электропроводностью, например, из алюминиевого сплава и стали без применения дорогостоящей меди, отличающейся высокой электропроводностью. Поставленная цель достигается размещением между сопрягаемыми элементами 2 (рис. 1) из стали и 7 из алюминиевого сплава S-образно изогнутой завальцованной биметаллической пластины 6 из стали 4 и алюминиевого сплава 5, что за счет улучшенной электропроводности равной таковой у сопрягаемых материалов повышает качество сварных швов 3 и 9 и прочность сопряжений 1 и 8.

Сниженную в сечениях дверных проемов жесткость кузова кабриолета Porsche рекомендуется, например, повышать дополнительными конструктивными мерами упрочнения с восприятием нагрузок изгиба и кручения, а также с компенсацией изгибных и крутильных колебаний. Такая конструкция содержит жесткие продольные

2

7

8

9

Рис. 1. Сварное сопряжение элементов кузова автомобиля из материалов с разной электропроводностью

стабилизаторы-усилители порогов и две передние усиленные косые растяжки, закрепленные на передней опоре днища кузова и порогах, а также два динамических, т. е. податливых, косых стабилизатора. Последние спереди закреплены на задних концах порогов, а сзади — на седлообразном усилителе листа днища кузова перед багажным отделением. Внутренние концы каждого из этих двух динамических стабилизаторов поперечной устойчивости соединены камерными овальными гидравлическими активаторами, изменяющими их длину по команде электронного блока управления.

Задача упрочнения порогов кузова решается использованием дополнительного облегченного элемента из алюминиевого сплава. Этот элемент упрочнения фасонного короба порога, состоящего из внутреннего стального листа 7 (рис. 2) полуоболочки лонжерона и составной стальной полуоболочки нижнего 1 и верхнего 2 штампованных листов кузова, представляет собой по-

5

24

6

7

3

1

8

10

9

Рис. 2. Упрочненный порог кузова автомобиля

вернутый на 900 против часовой стрелки полый профиль 3 из алюминиевого сплава. Он вложен внутрь оболочки порога и зажат вертикальными отростками полок 5 и 9 между фланцами 6, 4, 8 и 10 полуоболочек.

Модульная конструкция технологичного и дешевого в изготовлении миниавтомобиля Opel состоит из целикового штампованного несущего днища, ходовой части с тремя или четырьмя колесами, переднего, заднего и среднего модулей, модуля управления и оборудования салона. Передний стационарный модуль с практически полноразмерным лобовым стеклом и крыльями оперения передних колес представляет собой колпак передка с U-образной рамой окантовки, служащей дугой безопасности. Задний более развитый колпак модуля со стеклом заднего обзора также жестко соединен с днищем. Средний U-образный модуль с двумя боковыми или общим U-образным боковым потолочным стеклом, приподнимаясь, сдвигается в направляющих назад для входа-выхода пользователя. Для закрывания салона он опускается вперед до герметичного контакта с рамой окантовки переднего модуля. Модуль управления состоит из предварительно смонтированных на изогнутой стойке рулевого колеса, приборов, приспособлений, устройств вентиляции и отопления, фары, эмблемы, указателей поворота, педалей управления и т. п. При компактности кузова такая конструкция обеспечивает достаточную «живучесть», надежную защиту пользователя.

Концепция модуля распространяется и на отдельные части кузова. Так, сотрудниками концерна Volkswagen AG разработана усовершенствованная модульная конструкция задней части кузова легкового автомобиля с более развитыми (по сравнению с традиционными исполнениями) энергопоглощающими деформируемыми элементами, обеспечивающими меньшую повреждаемость кузова при заднем столкновении. Цель достигается использованием устанавливаемых под основанием кузова и приворачиваемых к концам лонжеронов ячеистых модулей.

Идея защиты конструкции, пассажиров задних сидений и багажа в случае удара сзади удачно реализуется в виде конструктивного элемента кузова легкового автомобиля BMW. Он несложен по конфигурации, прост в изготовлении и легко встраивается в каркас кузова без существенного ограничения объема багажного отделения и размеров его проема. Этот элемент размещен внутри багажного отделения между кузовными элементами: задней стенкой, колесными нишами, опорным листом и боковинами, образуя с их помощью рамную структуру. Своими профильными стойками-раскосами и связями они жестко

(винтами, заклепками, клеем или сваркой) соединены друг с другом, с ваннообразным листом поддона грузовой опоры и другими элементами кузова. Коробчатая рама изготовлена из металла, пластмассы или слоистого материала и обеспечивает повышенную жесткость задней части кузова.

Конструкция каркаса задней части автомобиля (разработка концерна Daimler AG) с высоконагруженным грузовместительным багажным отделением с отсеком для запасного колеса обеспечивает повышенную изгибную и крутильную прочность и жесткость. Цель достигается использованием горизонтально размещенного Y-образного усилителя с двумя вертикальными стойками. Его задняя продольная хвостовая растяжка работает на растяжение-сжатие. Спереди через треугольный опорный кронштейн она соединяет в треугольном узле две косые растяжки с двумя вертикальными стойками, повышающими крутильную жесткость задней части кузова. Косые растяжки изготавливаются из толстой полосовой стали или прямоугольной трубы, вертикальные стойки штампуются из полосы в П-образные профили, задняя продольная растяжка выполнена из полосы с квадратным сечением.

Для усиления (при одновременном облегчении) каркаса задней части кузова автомобиля специалисты Daimler AG предлагают использовать высокопрочный штампованный стальной лист и облегченные профили. Такой каркас состоит из U-образной в сечении задней поперечины и отдельных соединяемых с ней участков лонжеронов: передних переменного L-образного поперечного сечения и задних с С- или U-образным, или замкнутым коробчатым сечением. Отогнутые полки С-образного профиля и вертикальная полка короба привариваются сбоку и соединяются с листом колесной ниши, а сверху к профилю или коробу приваривается лист пола кузова. По результатам прочностных испытаний, в том числе на пассивную безопасность при заднем столкновении, определяется толщина и марка стального листа профилей задних участков лонжеронов, а также возможность использования для изготовления передних участков лонжеронов и даже задней поперечины из алюминиевых сплавов, многослойных материалов и пластмасс.

Серьезное внимание автомобилестроители уделяют защитным качествам бамперов. Так, специалисты концерна Daimler AG полагают, что бамперы с выгнутой наружу поперечной балкой из легкосплавного экструзионного профиля с внутренними перегородками, закрепленной концевыми кронштейнами на концах лонжеронов, обладают хорошими энергопоглощающими свойствами. Во многом они обеспечиваются выбором

Рис. 3. Модульные элементы упрочненного интегрального бампера

отношения толщины верхнего участка задней образующей профиля к нижнему, равного 1,3, а к толщине верхней и нижней полок — 2. Толщина передней полки равна толщине верхнего участка задней образующей. К углам кронштейнов крепления балки по концам в двух вогнутых нишах ее средней области прикреплены с наклоном вперед-вверх в общей сложности четыре дистанционных датчика.

Защитное устройство, предлагаемое для своих новых автомобилей немецким концерном Volkswagen AG, представляет собой усовершенствованную дешевую и технологичную в изготовлении балку бампера с улучшенными энергопоглощающими свойствами. Балка состоит из почти прямоугольного в сечении наружного алюминиевого экструзионного профиля с внутренним поясом сжатия, закрепленным на кронштейнах лонжеронов, и наружным поясом растяжения, и размещенной внутри него деформируемой вставки. Она представляет собой общий или составной поэлементный стальной или алюминиевый полый профиль с внутренними ребрами жесткости или без них, просто вложенный или еще дополнительно прикрепленный к заднему внутреннему поясу сжатия наружного профиля и сопряженный с внутренними поверхностями его верхнего и нижнего поясов отдельными участками. Передний пояс образующей внутреннего профиля может контактировать или нет с внутренней передней поверхностью наружного профиля.

Весьма успешно с подобной задачей справляется и компания Audi со своим усовершенство-

Рис. 4. Интегральный бампер в сборе

ванным интегральным устройством упрочнения нижней части бампера (рис. 3 и 4) , отличающимся простотой конструкции, небольшой массой и высокой стабильностью этого энергопоглощающего комбинированного (облицовка-фартук бампера) узла кузова. Благодаря встраиванию защитной решетки радиатора 5 в облицовку бампера 4 в качестве несущего и упрочняющего элемента устраняется необходимость в используемых до сих пор элементах замыкания и упрощается технология его изготовления и сборки. Защитная решетка радиатора 5 вдвигается и надежно фиксируется клипсовыми зажимами 7 и 8 в вырезе облицовки бампера.

С этой же целью предлагается безопасная составная планка, устанавливаемая с двух сторон выдвижного основания багажного отделения легкового и грузопассажирского автомобилей, легкого грузовика и микроавтобуса Ford Transit. Планка состоит из наружной, средней и внутренней одинаковых по длине частей, закрепленных на боковых торцах двух составных панелей основания. Для предотвращения возможности повреждения пассажиров задних сидений при заднем столкновении посредине всех трех составных частей выполнены две, три или пять продолговатых просечек под углом 30–600 к горизонтали. В задвинутом положении панелей основания кузова просечки составных частей перекрывают друг друга, образуя сечение запрограммированного защитного разрушения.

Для фиксации жесткого багажа в грузовом отсеке грузопассажирского автомобиля компании Audi рекомендуется надежное функциональное устройство. Поклажа пакуется в жесткие чемоданы со специальной продольной контурной окантовкой. В нижней полости чемодана размещен рычажно-кулисный механизм фиксации, управляемый ключом, вставляемым в поворотную личинку замка наружной задней поверхности чемодана. Продольно устанавливаемые в багажнике чемоданы фиксируются при повороте ключа жестким сопряжением загнутых назад крючков, шарнирно закрепленных на профильной тяге складывающегося рычажно-кулисного механизма, с поперечными перемычками продольных пазов основания грузовой платформы. Устройство обеспечивает сохранность любого, даже хрупкого, упакованного груза при аварийных ситуациях, связанных с ударным столкновением автомобиля.

Для эффективной фиксации груза в кузовефургоне грузового автомобиля от соскальзывания и опрокидывания при движении в различных неблагоприятных скоростных и дорожных условиях сотрудниками Daimler AG предлагается следующая конструкция. Полые жесткие передние и задние стойки каркаса кузова-фургона обе-

спечивают телескопическое выдвижение вверх стоек крыши, облегчая проведение погрузочноразгрузочных работ. Задние стойки четырьмя упругими шарнирными рычагами с каждой стороны соединены с вертикальными боковыми стойками прижимной стенки упора штабелированных пакетов груза. Верхние шарнирные рычаги своими серединами соединены винтовыми пружинами сжатия с продольными брусьями каркаса крыши, которая автоматически опускается при прижимной фиксации задней подвижной стенки.

Боковую прочность прямоугольного кузова фургона Iveco Daily с нижними боковыми и верхними продольными несущими профилями повышенной жесткости рекомендуется усиливать параллельно друг другу на определенном расстоянии установленными между ними стойками S- и U-образного, трапециедального или прямоугольного профиля. Они придают жесткость боковым стенкам контейнерного фургона, в том числе за счет прочного углового сопряжения несущих элементов. Нижние и верхние профили имеют максимально жесткое прямоугольное сечение с максимально удобными и прочными продольными ребрами сопряжения с вертикальными стойками. Предварительная подготовка (разделка) опорных нижних, верхних и вертикальных образующих элементов конструкции фургона, а также его обшивки, делает процесс сборки оптимально технологичным.

Тенденция упрочнения модульной конструкции прослеживается и на примере двери, являющейся, что называется, слабым звеном при (в первую очередь) боковом, а также фронтальном (лобовом) и заднем столкновениях. Так, специалистами Volkswagen AG предлагается технологичная и дешевая в изготовлении и сборке автомобильная дверь с наружным отштампованным сварным металлическим листом с наружным поясным профилем, сопряженными с ним угловыми накладками, нижним вырезом с боковыми и нижними крепежными проушинами-бобышками

ипластмассовым модулем агрегатов. Этот модуль с предварительно смонтированными на нем элементами стеклоподъемника, деталями замка с ручкой, динамиком аудиосистемы и т. п. служит внутренней обшивкой двери и крепится в отверстиях угловых накладок и проушин листа с дополнительным наклеиванием, привариванием

ипрочим сопряжением. Жесткость модуля повышается внутренними ячеистыми ребрами, а пассивная безопасность при фронтальном, заднем

ибоковом столкновении — внутренним стальным полосовым усилителем, закрепленным на полках корытообразного в сечении профиля модуля в плоскости поясного профиля наружного листа.