Что такое интегрированная рама автомобиля?

Куда уходит рама? Изучаем классическую силовую конструкцию автомобиля

Несущая часть является одним из важнейших компонентов в устройстве автомобиля, ведь именно благодаря ей удается собрать все составные части машины в единое целое.

Сейчас используется несколько видов несущей части, каждая из которых нашла применение на определенных видах авто. Изначально все автомобили строились на основе рамной несущей части. Но со временем ее вытеснили иные типы, к примеру, практически на всех легковых автомобилях используется несущий кузов, в котором рама отсутствует, а все ее функции выполняет усиленный кузов. И все же рамная несущая часть продолжает использоваться – на грузовых авто и внедорожниках.

Назначение, виды

Рама автомобиля представляет собой балочную конструкцию, выступающую в роли основы для крепления всех составных частей авто – силовой установки, узлов трансмиссии, ходовой части и прочего. Кузов, присутствующий в конструкции несущей части выполняет лишь некоторые функции – обеспечивает пространство для размещения пассажиров и грузов, а также выступает в качестве декоративного элемента.

Основным положительным качеством использования рамы является высокий показатель прочности несущей части. Именно благодаря этому она и используется на грузовиках и полноценных внедорожниках. Но при этом из-за рамы общая масса авто увеличена.

Также рама автомобиля позволяет по максимуму унифицировать узлы и механизмы между моделями разных классов. В свое время доходило до того, что многие автопроизводители выпускали шасси авто со всеми основными частями (рамы, мотора, трансмиссии, ходовой части), на которую «натягивали» разные типы кузовов.

При этом было разработано несколько типов рам, каждая из которых обладает своими конструктивными особенностями. Все их можно разделить на:

Лонжеронные
Хребтовые
Пространственные

Некоторые из этих видов имеют подвиды, также нередко используются комбинированные типы, в конструкции которых имеются составные элементы разных рам.

Лонжеронная и ее подвиды

Лонжеронная рама автомобиля является самой распространенной. Конструкция ее включает две продольных силовых балки – лонжероны, тянущихся вдоль всего кузова и соединенных между собой поперечинами.

Лонжеронная рама Toyota Land Cruiser

Сами лонжероны изготавливаются из стали, а для обеспечения высоких показателей на скручивание используются разные типы профиля сечения – короб, двутавр, швеллер.

Причем не обязательно, чтобы они были ровными, многие лонжероны имеют изгибы как вертикальной, так и горизонтальной плоскости. К примеру, на некоторых авто рама изогнута в передней и задней частях (в районе расположения колес), что позволяет переместить центр тяжести вниз.

Помимо этого, лонжероны размещаются как в строго горизонтальном положении относительно пола, так и могут находиться под углом. Второй вариант применяется на внедорожниках.

Лонжероны соединяются поперечинами, которые могут располагаться разными способами. В так называемой раме лестничного типа поперечины крепятся перпендикулярно лонжеронам (считается классической). Но есть и конструкции, у которых эти составные части располагаются под углами – К-образные и Х-образные рамы.

Лонжеронная х-образная рама

Для соединения лонжеронов с поперечинами применяется сварка (во внедорожниках), заклепки (грузовики). В некоторых случаях используются болтовые соединения. Для крепления узлов авто и лонжероны, и поперечины оснащаются кронштейнами.

Подвидом лонжеронной рамы является периферийная. Отличительной особенностью ее является большое расстояние между лонжеронами. После полной сборки авто они располагаются возле порогов кузова, что значительно повышает устойчивость к воздействию боковых ударов, а также позволяет опустить уровень пола (насколько это возможно).

Периферийная рама Corvette

Еще одна разновидность лонжеронной рамы – Х-образная. Суть конструкции такой рамы сводится к тому, что в передней и задней части лонжероны разведены, а в центральной – по максимуму сведены (пространство между ними позволяет разместить разве что валы трансмиссии). Внешне этот тип напоминает букву «Х», отсюда и название.

Еще один вариант – несущее основание. В конструкции этой рамы все так же используются продольные лонжероны, но здесь они соединены между собой не поперечинами, а днищем. При этом несущее основание, хоть в него и входит днище, не является элементом кузова, поэтому и относится этот вид к рамам.

Несущее основание

Хребтовая рама

Рамы хребтового типа в меньшей степени распространены и ее, по сути, используют только на грузовиках «Татра». Основным составным элементом этого типа несущей части выступает центральная балка, изготовленная из трубы.

Хребтовая рама

Примечательно, что в такой раме некоторые узлы авто используются в качестве несущих элементов, а именно мотор, КПП, корпусы главной передачи. Все они соединены между собой центральной балкой, вращение же между узлами осуществляется при помощи валов, располагаемых в трубе.

Особенность конструкции задних ведущих мостов заключается в том, что передача вращения на колеса осуществляется валами с карданными шарнирами, а не полуосями, поскольку корпусы главных передач жестко крепятся к балке. Но такое устройство в свою очередь дает возможность установить на все колеса авто независимую подвеску.

К основным достоинствам этого типа рамы относится высокая устойчивость на кручение и возможность сравнительно простого создания многоосных шасси. Для этого всего лишь необходимо добавить требуемое количество главных передач и соединить их при помощи центральной балки.

Но эта рама автомобиля широкого распространения не получила из-за сложности обслуживания и ремонта узлов трансмиссии, поскольку для этого приходится разбирать практически всю раму, чтобы отсоединить картеры главных передач и коробку передач. К тому же, кузов, закрепленный на трубе, располагается достаточно высоко над землей. Поэтому этот тип рамы пригоден только для использования на грузовиках.

Пространственная рама

Пространственной называется рама автомобиля, представленная в виде каркаса, сваренного из труб. Отличается небольшой массой и высокими показателями по прочности.

Этот каркас формирует не только отсеки для размещения и закрепления составных частей авто, а еще и кабину для пассажиров. Помимо этого, каркас выполняет еще и роль кузова, который в авто с такой рамой попросту отсутствует, а декоративная обшивка закрепляется прямо на составные трубы.

Такая рама нашла применение на спортивных авто, а также самодельных моделях — багги. Примечательно, что даже на массовых авто с несущим кузовом, которые переделывают для участия в соревнованиях, комплектуются внутренним трубчатым каркасом для повышения жесткости кузова. Но в этом случае устанавливаемый каркас нельзя назвать полноценной пространственной рамой.

Устройство рамы кузова

Если утрировать, то строение простое до безобразия. Две продольные металлические балки, которые соединяются поперечными. Обычно продольных балок всего две, а вот поперечных может быть значительно больше. Раньше продольные балки шли практически параллельно друг другу, но скоро выяснилось, что такое строение не очень то удобное, потому как двигатель который закрепляли на раме был очень высоко посажен. Поэтому позже переднюю часть расширили (чтобы двигатель крепился между продольными балками), а заднюю часть сузили, особенно в строениях грузовых автомобилей (также жесткость рамы увеличивается, соответственно увеличивается и грузоподъемность).

Нужно отметить что рама — это самая тяжелая часть кузова, около 20 % общей массы автомобиля. Но разработчики бьются над более легкими и прочными материалами, ведь чем меньше масса, тем меньше расход топлива.

По изготовлению рамы можно подразделить:

— НА клепанные (самый распространенный вид), элементы рамы присоединяются друг к другу при помощи клепок

— НА болтах, более трудозатратен, а поэтому менее распрастранен. Элементы соединяются болтами и гайками

— Сварная рама, самый редкий вид. В основном используют для тяжелой спец. техники. Элементы привариваются друг к другу.

Кому пригодится рама?

Зная о том, что значит «рамный автомобиль», мы без труда можем сделать вывод о назначении подобных транспортных средств. Они пригодны для использования в качестве коммерческой техники, а также специальных автомобилей, предназначенных для выполнения очень тяжёлых работ. Кроме того, рама обязательно нужна и внедорожнику, которого разработан не для преодоления городских бордюров. Если такие машины вам точно не нужны, стоит обратить более пристальное внимание на современные авто с несущим кузовом. Они обладают большей эффективностью использования топлива, а также безопасностью и практичностью.

Важнейшие преимущества

Если посмотреть на список рамных автомобилей легкового типа, то можно увидеть, что большая его часть принадлежит крупным внедорожникам, таким как Toyota Land Cruiser, Nissan Patrol, и прочим. Это неудивительно — ведь рама может переносить большие нагрузки по сравнению с несущим кузовом.

За счёт этого достигается лучшая проходимость — автомобиль не деформируется при преодолении существенных уклонов и серьёзных преград. Также увеличение допустимых нагрузок способствует и повышению массы транспортируемого груза. Именно поэтому большая часть коммерческого транспорта строится на основе жёсткой рамы.

УАЗ Патриот — представитель рамных автомобилей

С точки зрения производителей, рама также является более предпочтительной — к ней легче крепить основные агрегаты и навесное оборудование. Подобную конструкцию удобнее пропускать через конвейер — она может собираться отдельно от кузова, что существенно ускоряет процесс изготовления транспортного средства, позволяя разделить его на две технологические цепочки. В пользу рамы выскажутся и работники — при её использовании намного легче восстанавливать геометрическую целостность кузова. В случае же, когда повреждения являются чересчур сильными, можно просто заменить раму, которая обладает меньшей стоимостью, чем готовый к использованию несущий кузов. Тем не менее от рамной конструкции отказалось большинство — следовательно, на то были свои причины.

Минусы жёсткой основы

Даже применение современных материалов не способно существенно облегчить раму или уменьшить её габариты — она всё равно будет утяжелять автомобиль, и вынуждать придавать ему большие размеры без существенного повышения полезного объёма внутри кузова. Следовательно, увеличиваются выбросы выхлопных газов и происходит нанесение существенного вреда окружающей среде. В масштабах узкого сегмента внедорожников это не очень важно, а если большинство легковых машин будет иметь подобную компоновку, все преимущества рамной конструкции автомобиля меркнут перед подобными проблемами. Кроме того, повышение массы означает увеличение нагрузки на ходовую часть. Пружины не всегда способны справиться с весом рамного транспорта, поэтому их зачастую заменяют более выносливыми, однако, не столь комфортабельными рессорами.

Стоит сказать и . При использовании рамы неразрушимой связи между ней и остальными частями кузова не существует. Соответственно, при возникновении очень сильного удара происходит взаимное смещение различных частей транспортного средства. Это приводит к очень серьёзным последствиям, в частности, получению травм пассажирами или даже к летальному исходу. Следовательно, основной причиной отказа большинства изготовителей от рамы является изменение требований к современному автомобилю, который должен быть максимально безопасным и экономичным.

Интегрированная рама

Разновидности несущих систем

Несущие системы автомобилей можно разделить на несколько групп. Чаще всего их делят на рамные и безрамные.

В основе рамной конструкции лежит рама, которая в этом случае и воспринимает все основные нагрузки, т.е. является несущей.

В безрамных системах несущим является непосредственно кузов, что позволяет сделать машину более легкой и комфортной для рядового водителя.

Однако при классификации выделяют еще одну группу – автомобили с рамой, интегрированной в кузов. Что же представляют из себя автомобили этой группы? И что дает использование такой несущей системы?

Конструкция интегрированной рамы

По конструкции такая рама очень похожа на классический вариант (чередование продольных и поперечных стержней). Разница состоит лишь в том, что в данном случае, рама неотделима от кузова, т.е. крепится к нему не болтами, а представляет с ним единую сварную конструкцию.

Superleggera — фирменная пространственная рама ателье Carrozzeria Touring для спортивных автомобилей. Интегрированная трехмерная рама из тонких стальных труб выполняет несущую функцию

От обычного несущего кузова такая система тоже отличается. Несущий кузов в основании имеет не раму, а подрамники, в то время как у интегрированной рамы в основании настоящие рамные лонжероны (лонжерон с фр. «идущий вдоль»).

Если нагрузки небольшие, необходимую жесткость создает кузов, а рама, хотя она и неделима с кузовом, берет на себя основные нагрузки при езде по бездорожью.

История

Первыми стали отказываться от классической рамы спортсмены. Для них была важна не только масса машины, но и повышенная жесткость кузова, что позволяло улучшить управляемость. У несущего кузова жесткость на кручение больше, что тоже говорило в его пользу. Применение несущего кузова позволило уменьшить вес машины и сделать автомобиль значительно более послушным на высокой скорости.

Однако автомобили с такой конструкцией были гораздо более шумными, чем рамные. В связи с этим были разработаны системы расчета вибро- и шумораспределения., и простенькие резинки между рамой и кузовом заменили на шумопоглощающие покрытия.

Сидеть на заднем сиденье в рамном внедорожнике (например, в Mitsubishi Pajero 2) так неудобно, потому что сиденье расположено над колесными арками. Рама поднимается вверх, чтобы их «обогнуть»

В 30-е годы практически все производители легковых автомобилей старались уйти от использования рамы как таковой. В связи с этим начались поиски и эксперименты. Некоторые автомобили тех лет имели облегченный вариант рамы (довоенный Ford Prefect или КИМ-10). Эта рама хотя и существовала отдельно от кузова, но не была достаточно жесткой для восприятия нагрузок, и могла их воспринимать только в сочетании с кузовом. Такая рама значительно облегчала сборку автомобиля на заводе: с начала к ней прикреплялись все системы, а уже затем раму соединяли с кузовом.

В это же время появились первые автомобили, в которых рама с кузовом имели сварную конструкцию. Примерами таких машин являются «Победа» ГАЗ-М-20 и «Волга» ГАЗ-21. Хотя считалось, что это машины с несущим кузовом, в их основании были самые настоящие лонжероны. Передний подрамник был не плоским, а объемным, и представлял из себя небольшую, идущую до середины автомобиля раму . Задний подрамник был соединен с кузовом при помощи сварки и не отделялся от него. Но все равно представлял из себя заднюю часть классической лонжеронной рамы. Можно сказать, что это были автомобили с частично интегрированной рамой.

Интегрированную раму имеют пикапы и внедорожники (за исключением тяжелых внедорожников, у которых в основании обычная рама).

Самый первый в мире внедорожник с интегрированной рамой – Jeep Cherokee 1984 года. Сварную конструкцию с ланжеронной рамой имеет кузов автомобиля Иж Комби и многие другие, например, «ВАЗ 2121», ЛуАЗ 969, Volga Siber. У Chrysler Sebring в кузов вварена переферийная рама. Кроме того интегрированные рамы используют в автобусах.

Преимущества и недостатки

Конечно, всех преимуществ отдельной рамы интегрированная не имеет. Конструкцию не так легко ремонтировать, нет возможности легко менять дизайн и т.д. Однако в некоторых случаях интегрированная рама оказывается более дешевой и выгодной в производстве и может лучше воспринимать нагрузки, чем несущий кузов (нагрузки распределяются равномерно между рамой и кузовом). Иногда можно даже встретить такое название «рамно-кузовная» несущая система. Кроме того, в сравнении с обычной рамой, интегрированная повышает жесткость системы на кручение и уменьшает вес конструкции. А это, конечно, сказывается на управлении автомобилем.

Как правило, рамный автомобиль, значит — долговечный. Массивная рама не сгнивает полностью даже при непрерывном хранении автомобиля без движения в течение 25 лет

Минусом же является то, что изготовить интегрированную раму можно только из тонкого металла, следовательно, конструкция уступает по жесткости раме. Кроме того, тонкий металл более подвержен коррозии и усталости, а стало быть, срок эксплуатации автомобиля сокращается.

Сайт о внедорожниках, SUV, автомобилях повышенной проходимости

Нужна ли внедорожнику отдельная рама? Пока мы с вами дискутируем на эту тему, производители все больше склоняются к конструкции с несущим кузовом. Настоящий рамный — подобный эпитет часто служит решающим аргументом в защиту немолодого автомобиля. И это понятно : рамные машины, особенно внедорожники, действительно три четверти ХХ века были символом величайшей выносливости.

Нужна ли внедорожнику отдельная рама. Интегрированная рама, несущий кузов или несущий кузов с подрамниками у внедорожника.

Но в веке новом нам с вами придется совершенно иначе взглянуть на ту часть машины, которая обеспечивает ее прочность, а заодно понять куда же все таки делась эта самая толстенная железяка из под днища большинства современных машин и почему это совсем не плохо.

Отдельная рама это симбиоз прочности.

Вроде бы все просто. Машины, у которых отдельная рама и кузов — для высоких нагрузок, бездорожья, грузовых перевозок. Несущий кузов, наоборот, удел экономичных и быстрых легковушек всех мастей. Ну а что дает промежуточный вариант — интегрированная в кузов рама? Почему для широкого спектра внедорожников она стала почти обязательным атрибутом и практически вытеснила старую добрую конструкцию?

Несущий кузов — мир экономии и высоких скоростей.

Первыми отказались от рамы спортсмены. Они боролись не только за снижение массы автомобиля, но и за максимальную жесткость кузова. Так кардинально улучшалась управляемость автомобиля, появлялась возможность более точно настроить работу подвесок и улучшить обратную связь «машина-водитель».

Несущий кузов меньше играет на неровностях чем отдельная рама, у него выше жесткость на кручение. А еще такое решение позволило понизить центр тяжести машины — как раз на толщину отсутствующей рамы. И опять же сделать автомобиль более послушным на высокой скорости.

Следом интегрировали раму в днище конструкторы массовых дешевых автомобилей. Вспомните довоенный Volkswagen Kofer по прозвищу «Жук» — его несущее днище сделало автомобиль простым и технологичным, очень прочным и достаточно комфортным.

Кстати, насчет комфорта. Рамные автомобили были заведомо тише машин с несущим кузовом, и производителям пришлось разработать заново систему расчета вибро и шумораспределения, заменив простенькие резинки между рамой и кузовом на целый арсенал шумопоглощающих матов и покрытий.

Отдельная рама нужна только для бездорожья.

Еще один повод для отказа от полноценной рамы — изменение ситуации с дорожной сетью. Среднестатистический автолюбитель стал значительно реже оказываться на настоящем бездорожье. Зато едва ли не вдвое выросли скорости передвижения по асфальту.

Как следствие, вместо прочности, больших колес, хорошо артикулирующих мостов и огромной тяги на «низах» в фавориты оценок современного автомобиля все чаще выходят его динамические качества, легкость управления и комфорт, только уже в скоростном понимании. Зачем нужна полноценная отдельная рама автомобилю, не съезжающему с асфальта?

У большинства легковушек усиление днища уже не так заметно — бывшая рама рассосалась в силовой конструкции кузова, превратившись в обычные лонжероны, поперечины, усиленные дверные проемы и даже стойки крыши.

Комфорт требует жертв.

Как мы уже говорили, машины с несущим кузовом при прочих равных неминуемо получаются более шумными и вибронагруженными. Для борьбы с этим, многие фирмы используют нечто вроде фрагмента рамы — подрамник, на котором монтируют переднюю или заднюю подвеску, силовой агрегат.

Подрамники уже не несут всего веса машины, как это делала отдельная рама, глобальные нагрузки воспринимает кузов, но обеспечивают изоляцию салона от шумов колес, подвески, мотора и сильно упрощают сборку автомобиля. Такие решения, как правило, свойственны престижным моделям, хотя современные технологии позволяют использовать подрамники и на компактных автомобилях малого класса.

Переход к несущему кузову — основа безопасности.

Еще одним аргументом за переход к несущему кузову стали сильно повысившиеся в последнее время требования по безопасности автомобиля. В мире тотальной прогнозируемой деформации зон безопасности кузова, сверхпрочных «капсул» обитаемого пространства и лояльных к пешеходам мягких передних оконечностей «морды» почти не осталось места упрощенным вариантам «рама+кузов». Единая конструкция всегда лучше и более предсказуема.

Немаловажную роль в этом сыграло применение современных материалов. Для несущих конструкций кузова, заменивших раму, — особо прочных и преднапряженных сталей, новых методов соединения наподобие пайки или склейки. А для декоративных внешних панелей все чаще используют легкие сплавы или пластик, позволяющий перенести весовой выигрыш в те элементы прочности кузова, которые нужно усилить.

Итак, мы видим, что отдельный, тяжелый железный профиль исчез из под днища вашего авто вовсе не в погоне за дешевизной или технологическим упрощением. Сделать несущий кузов, или кузов с интегрированной рамой, прочным ничуть не легче, чем вернуться к старым проверенным рецептам. Но этого требует время, которое неминуемо меняет все вокруг, включая даже кажущееся вечным 5-миллиметровое железо.

По материалам автомобильного журнала 4х4 CLUB, № 12 2012 года.
Евгений Хапов.

Нужна ли внедорожнику отдельная рама?

И это понятно: рамные машины, особенно внедорожники, действительно три четверти ХХ века были символом величайшей выносливости. Но в веке новом нам с вами придется совершенно иначе взглянуть на ту часть машины, которая обеспечивает ее прочность, а заодно понять, куда же все-таки делась эта самая толстенная железяка из-под днища большинства современных машин и почему это совсем не плохо.

СИМБИОЗ ПРОЧНОСТИ
Вроде бы все просто. Машины, у которых кузов и рама отдельно, – для высоких нагрузок, бездорожья, грузовых перевозок. Несущий кузов, наоборот, удел экономичных и быстрых легковушек всех мастей. Ну а что дает промежуточный вариант – интегрированная в кузов рама? Почему для широкого спектра внедорожников она стала почти обязательным атрибутом и практически вытеснила старую добрую конструкцию?

МИР ЭКОНОМИИ И ВЫСОКИХ СКОРОСТЕЙ
Первыми отказались от рамы спортсмены. Они боролись не только за снижение массы автомобиля, но и за максимальную жесткость кузова — так кардинально улучшалась управляемость автомобиля, появлялась возможность более точно настроить работу подвесок и улучшить обратную связь «машина–водитель». Несущий кузов меньше «играет» на неровностях, у него выше жесткость на кручение. А еще такое решение позволило понизить центр тяжести машины – как раз на толщину отсутствующей рамы – и опять же сделать автомобиль более послушным на высокой скорости.

Следом интегрировали раму в днище конструкторы массовых дешевых автомобилей. Вспомните довоенный Volkswagen Kofer по прозвищу «Жук» – его несущее днище сделало автомобиль простым и технологичным, очень прочным и достаточно комфортным.

Кстати, насчет комфорта. Рамные автомобили были заведомо тише машин с несущим кузовом, и производителям пришлось разработать заново систему расчета вибро- и шумораспределения, заменив простенькие резинки между рамой и кузовом на целый арсенал шумопоглощающих матов и покрытий.

ВСЕ МЕНЯЕТСЯ
Еще один повод для отказа от полноценной рамы – изменение ситуации с дорожной сетью. Среднестатистический автолюбитель стал значительно реже оказываться на настоящем бездорожье. Зато едва ли не вдвое выросли скорости передвижения по асфальту. Как следствие, вместо прочности, больших колес, хорошо артикулирующих мостов и огромной тяги на «низах» в фавориты оценок современного автомобиля все чаще выходят его динамические качества, легкость управления и комфорт, только уже в скоростном понимании.

Классическая полноценная рама у кроссоверов и большинства универсальных внедорожников все же не исчезла полностью. Она, если позволите, внедрилась, интегрировалась в кузов. Причем чем тяжелее и вездеходнее машина, тем меньше это произошло и тем сильнее под его днищем проглядывают несущие профили. У большинства легковушек усиление днища уже не так заметно – бывшая рама «рассосалась» в силовой конструкции кузова, превратившись в обычные лонжероны, поперечины, усиленные дверные проемы и даже стойки крыши.

КОМФОРТ ТРЕБУЕТ ЖЕРТВ
Как мы уже говорили, машины с несущим кузовом при прочих равных неминуемо получаются более шумными и вибронагруженными. Для борьбы с этим многие фирмы используют нечто вроде фрагмента рамы – подрамник, на котором монтируют переднюю или заднюю подвеску, силовой агрегат. Подрамники уже не несут всего веса машины, как это делала рама (глобальные нагрузки воспринимает кузов), но обеспечивают изоляцию салона от шумов колес, подвески, мотора и сильно упрощают сборку автомобиля.

Такие решения, как правило, свойственны престижным моделям, хотя современные технологии позволяют использовать подрамники и на компактных автомобилях малого класса.

РАЗБИТЬ НА «ПЯТЕРКУ»
Еще одним аргументом за переход к несущему кузову стали сильно повысившиеся в последнее время требования по безопасности автомобиля.

В мире тотальной прогнозируемой деформации зон безопасности кузова, сверхпрочных «капсул» обитаемого пространства и лояльных к пешеходам мягких передних оконечностей «морды» почти не осталось места упрощенным вариантам «рама + кузов». Единая конструкция всегда лучше и более предсказуема.

Немаловажную роль в этом сыграло применение современных материалов. Для несущих конструкций кузова, заменивших раму, – особо прочных и преднапряженных сталей, новых методов соединения наподобие пайки или склейки. А для декоративных внешних панелей все чаще используют легкие сплавы или пластик, позволяющий перенести весовой выигрыш в те элементы прочности кузова, которые нужно усилить.

Итак, мы видим, что отдельный тяжелый железный профиль исчез из-под днища вашего авто вовсе не в погоне за дешевизной или технологическим упрощением. Сделать несущий кузов, или кузов с интегрированной рамой, прочным ничуть не легче, чем вернуться к старым проверенным рецептам. Но этого требует время, которое неминуемо меняет все вокруг, включая даже кажущееся вечным 5-миллиметровое железо.

Рамный или несущий? Какой тип кузова лучше для внедорожника и почему

Споров по поводу того, какая конструкция автомобильного кузова лучше — рамная или несущая, становится все меньше. Использование современных материалов и передовые методы проектирования позволяют создавать структуры, обеспечивающие несущему кузову и легкость, и прочность. И не случайно новейшие Land Rover Defender и Land Rover Discovery имеют в своей конструкции именно несущие кузова. А ведь эти автомобили — признанные покорители бездорожья.

Если абстрагироваться от эмоций, то обе «стороны баррикады» по-своему правы. Важно, для какой цели приобретается автомобиль. Нужен легкий грузовичок? В этом случае рама действительно позволит обеспечить повышенную грузоподъемность, да и клиренс в зависимости от степени загрузки существенно меняться не будет. Вы большой поклонник жесткого бездорожья и путешествия по непроходимым дебрям доставляют вам несказанное удовольствие? Возможно, рамная конструкция вам и в этом поможет, но это уже не столь очевидно. Здесь главным преимуществом «рамника» станет возможность обеспечить большие, нежели у несущих аналогов, ходы подвески. Кроме того, лонжероны — это дополнительный демпфирующий элемент, который экранирует шумы и вибрации от дороги. В случае с несущими кузовами конструкторам придется озаботиться дополнительной шумо- и виброизоляцией. Немаловажен и другой момент: кузов для рамных машин легче модифицировать, то есть у разработчиков появляется больше возможностей для расширения модельной гаммы, базирующейся на одной платформе.

На «стапелях» сборочного конвейера —
кузова нового Land Rover Defender.

В то же время рамный внедорожник будет обладать большей массой — только рама потянет килограммов на 200. Понятно, что это не буквальная разница в весе, так как сам несущий кузов, с набором усиливающих его элементов, тоже не легок. Но, тем не менее, несущая конструкция легче рамной. А значит, и динамические показатели, и экономичность у такого автомобиля, при равной «энерговооруженности», будут выше. Как и управляемость. Реакции на работу рулем более легкого автомобиля станут четче — и центробежные силы, и инерционные массы в этом случае сократятся. Здесь хорошим примером могут служить спорткары с каркасом безопасности. Такой «монолит» создает максимально жесткую связь между передней и задней подвесками, позволяет очень точно настроить характеристики амортизаторов, обеспечивает отличную обратную связь… Если же говорить о динамическом комфорте, то и тут будет лидировать автомобиль с несущим кузовом.

Так собирались рамные конструкции первых Defender.

Еще больший вклад несущий кузов вносит в повышение уровня пассивной безопасности. На раме сложнее спроектировать зоны программируемой деформации, так как при расчетах приходится рассматривать два конструктивных элемента: сам каркас и закрепленный на нем через эластичные подушки кузов. Случаи, когда во время ДТП эти крепления разрывало, отнюдь не редкость. Кроме того, в несущей конструкции легче спроектировать направляющие, по которым двигатель после удара уйдет вниз, а не в салон.

Так изнутри выглядит структура современного несущего кузова. Лонжероны, коробы, усилители. И комбинации различных материалов.

Многие считают, что «рамники» долговечнее. Но и в этом случае все не так просто. Во-первых, сама рама подвержена коррозии. Во-вторых, удары, пришедшиеся в определенные зоны рамы, могут привести к ее деформации, а значит и замене. А эта операция потребует и времени, и значительных финансовых вложений. Что касается кузова, то его долговечность зависит от того, насколько хорошо он защищен от коррозии, и этот момент, конечно же, в большинстве случаев учитывается. Например, производятся различные виды оцинковки, а при конструировании стараются исключить возникновение гальванических пар (как, к примеру, при непосредственном контакте стали и алюминия — комбинации материалов, все шире и шире используемой в современном автомобилестроении). Да что там современные, высокотехнологичные кузова — по нашим дорогам еще вовсю бегают ВАЗ-2121 «Нива» с несущими кузовами, которым от рождения по три десятка лет.

Внедорожные возможности нового Land Rover Defender. A: угол съезда 40°. B: угол рампы 28° (для версии 90 — 31°). C: угол въезда 38°. D: боковые воздухозаборники помогают автомобилю преодолевать брод глубиной до 900 мм. Структура кузова нового Land Rover Defender. A: 29 000 Нм/град. Самый жесткий алюминиевый кузов Land Rover.B: до 18 тонн рывковой нагрузки, приложенной к буксирным крюкам. C: структура в три раза более жесткая, чем традиционная рамная конструкция. D: до 300 кг статической нагрузки на крышу и до 168 кг динамической нагрузки на крышу. E: до семи тонн вертикальной нагрузки на подвеску.

Инженеры компании Jaguar Land Rover имеют богатый опыт проектирования как рамных конструкций, так и несущих кузовов, и возможностей для сравнения характеристик у них более чем достаточно. Кстати, в автомобилях Land Rover использовались и «переходные» варианты, такие как интегрированная рама. По сути это — силовой каркас, повторяющий геометрию кузовных элементов. В ходе испытаний выяснилось, что жесткость кузова с интегрированной рамой Land Rover Discovery третьего поколения составляет 15 000 Нм/град., что само по себе отличный результат. Но прогресс не стоит на месте: у более свежего несущего кузова Discovery пятого поколения этот показатель в полтора раза выше: 23 000 Нм/град. А новый Defender и вовсе бьет все рекорды, демонстрируя 29 000 Нм/град. Согласитесь, весьма неплохой аргумент.

Юрий Овчинников,
организатор трофи-рейда Ladoga Trophy

По поводу рамной конструкции я бы не был столь категоричен, как многие из моих друзей-джиперов. Если ездить по пересеченной местности «не включая голову», с жесткими динамическими нагрузками, то да, наверное, здесь предпочтение может быть отдано раме. Что касается живучести кузовов, то в обоих случаях все будет зависеть от того, насколько хорошо они защищены от коррозии. Любая рама, несмотря на свою массивность, активно ржавеет. Я обратил на это внимание еще на моделях Toyota Land Cruiser 60 и Land Cruiser 40, несмотря на то что рама последней имела вентиляционные отверстия. И еще пример. Три года назад я купил 13‑летний Land Rover, номер на раме которого еле-еле читался в боковом свете. А через год номер и вовсе исчез. При авариях достаточно часты деформации рамы, а это весьма дорогостоящий ремонт, кроме того, нередки случаи, когда кузов после жесткого удара слетает с рамы. Я уже не говорю о «перевертышах». Да, старый рамный Land Rover Defender был очень популярен среди любителей езды по бездорожью. Приобретали его, во-первых, за имидж, во-вторых, за отличную проходимость, которую, в свою очередь, обеспечивали оптимальная артикуляция мостов и большие ходы подвески. Но, с моей точки зрения, самое важное оружие джипера в борьбе за проходимость — это правильное давление в шинах. И еще знание «матчасти» — если в момент преодоления препятствия, особенно в каменистой местности, ты точно знаешь, где у тебя находится «яблоко» редуктора моста, то с таким бездорожьем ты справишься. И рама здесь абсолютно не при чем.

block

Что такое интегрированная рама автомобиля?

Куда уходит рама? Изучаем классическую силовую конструкцию автомобиля