Скелет внедорожника-несущий кузов
В 1919 году конструкторы фирмы Lancia разработали легковой автомобиль, у которого лонжероны и боковые стенки открытого кузова составляли единое целое. Их соединение осущесвтлялось, при помощи нескольких поперечин, служащих одновременно поперечными стенками кузова и основанием для сидений. Таким образом,Lacia Lambda, выпуск которой был начат в 1923 году, стала первым автомобилем с несущим кузовом.
Рождение идеи. И лишь спустя 11 лет компания Citroen применила несущий металлический кузов на своей первой переднеприводной модели 7CV. С тех пор прошло немало лет и несущий кузов практически полностью вытеснил рамы из конструкции легковых автомобилей. Иное дело внедорожники. Появившиеся в конце 30-х годов в качестве армейских машин и предназначенные для работы на тяжелом бездорожье, они с трудом представлялись без прочной рамы. Начиная с 30-х годов рамную конструкцию имели все армейские внедорожники, "выросшие" из соответствующих моделей легковых автомобилей и пикапов.
И все-таки в 50-е и 60-е годы существовало немало эксперементальных и серийных разработок легковых автомобилей повышенной проходимости, имевших несущий или полунесущий кузов. В последнем случае рама являлася составной частью основания кузова и представляла собой Х-образную пространственную конструкцию или мощные лонжероны с поперечинами.
Главной причиной перехода на безрамную конструкцию в те годы было желание снизить массу автомобиля. Однако выигрыш получался небольшим. Несущий кузов изготавливался из тонкого проката и требовал существенного усиления мест крепления элементов подвески, а какже прочих узлов, воспринимающих нагрузку. Это существенно утяжеляло конструкцию. Но поскольку к преимуществам безрамного кузова можно отнести увеличение общей жесткости несущей системы автомобиля, на несущие кузова постепенно стали переходить и фирмы, традиционно поставляющие армейские внедорожники.
Армейский внедорожник Austin Champ.
В 1954 году английский концерн BMC (British Motor Corporation) начал выпуск армейских полноприводных моделей Austin Champ, оснащенных двигателями рабочим объемом 2.66 и 2.84 литра. При габаритах 3670х1560х1800 мм. и колесной базе 2135 мм. кузов внедорожника был полунесущей конструкции. Основанием кузова являлась рама с крестообразной поперечиной, приваренной к полу. К основанию были приварены и щит передка, брызговики крыльев, рамка передних сидений. а также задний опорный брус кузова. А поскольку Austin Champ выпускался с брезентовым убирающимся верхом, выбранный англицскими конструкторами тип кузова представляется еще более интересным.
Кузов Austin Champ.
К середине 50-х годов появились полноприводные модификации легковых автомобилей "Москвич" и "Побед". У них также были усиленные несущие кузова. Силовой агрегат, радиатор и передняя подвеска автомобиля ГАЗ-М72 закреплялись на короткой раме, приваренной к кузову "Пободы". Подкосы крепились с помощью болтовых соединений, которые согласно инструкции требовалось периодически подтягивать.
Армейский внедорожник Ford M 151.
После почти двадцати лет выпуска армейского внедорожника (вначале это был Ford GPW, аналогичный по конструкции известной модели Willys MB, затем его усовершенствованные версии М38 и М38А1) американская компания Ford в своей модели 1960 года отказалась от отдельного рамного щасси. Внедорожник Ford M151и его трехосный вариант ХМ 408 имели полунесущие кузова, основу силовой системы которых составляли две мощные балки. На них крепился двигатель и две поперечины, связанные с кузовом сваркой. Открытый кузов внедорожника М151 состоял из семи узлов, включавших 176 отдельных деталей. Переднияя и задняя независимые подвески, предварительно собранные на подрамниках, крепились к нему болтами. Вес кузова без подрамников составлял всего 168.6 кг. Нижние элементы кузова были отштампованы из стального листа толщиной 1.58 мм, верхние - из листа толщиной 0.94-1.06 мм и соединялись между собой точечной сваркой. Для подразделений, расположенных в северных районах, выпускались машины, укомплектованные утепленной алюминиевой кабиной.
Схема силовых элементов кузова Ford M 151.
Вслед за "фордовскими" специалистами от рамного шасси отказались и их итальянские коллеги. При разработке нового внедорожника Fiat Ccampagnola Ii в конце 60-х годов они остановили свой выбор на полунесущем кузове с мощным основанием, к которому крепились независимые подвески всех колес и силовой агрегат с трансмиссией . Автомобиль был запущен в производство в 1974 году.
В начале 70-х внедорожники с несущими кузовами разрабатывались также в конструкторских бюро ВАЗа и ИЖмаша. А вот судьба их "детищ" сложилась совершенно по-разному. И если опытный образец ижевского вездехода обрел свое пристанище в зале заводского музея, то "Нива" ВАЗ-2121, фактически не имевшая в те годы аналогов на мировом рынке, за четверть века конвеерной жизни была разтирожирована в миллионах экземпляров. Перечень безрамных машин, появившихся вслед за "Нивой", дополнил VW Iltis 1979 года, а затем внедорожники с несущими и полунесущими кузовами посыпались как из "рога изобилия."
VW Iltis 1979 года, схема кузова и компановки.
Развитие идеи. Дело в том, что в начале 80-х годов особую популярность во всем мире получили так называемые городские внедорожники , появившиеся в ответ на все возрастающий спрос со стороны потребителей, активно проводящих свободное время, занимающихся спортом и часто выезжающих на природу. Многие из этих машин никогда не попадали на истинное бездорожье и довольствовались лишь редкими вояжами по проселкам. А следовательно, прочность и выносливость рамной машины им стала уже ненужна. Встречаются и вовсе любопытные вещи . Так. в Австралии безрамные полноприводники вообще официально несчитается внедорожником. Он относится к производным от легковых автомобилей и попадает в ту же налоговую шкалу. Налоги же на рамные внедорожники значительно выше.
В 1984 году на автомобильном рынке появился внедорожник Jeep Cheroкee компании AMC, мирный потомок легендарного Willys MB, и последователь не менее известного Jeep Wagonпer, выпускающегося еще с начала 50-х годов.
Джип - Jeep Cherokee 1984 года.
Автомобиль имел несущий кузов новой конструкции. Особенность конструкции кузова заключалась в том, что рама автомобиля была соединена с кузовом в единое целое, что позволило значительно облегчить раму и общую массу (автомобиль стал легче своего рамного предшественника на 453 кг), снизить центр тяжести, а главное повысить жесткость несущей системы на кручение. Это отразилось на многих, ценимых потребидельских характеристиках внедорожника, позволило значительно улучшить управляемость при движении по пересеченной местности и асфальту, а также добиться ощутимого снижения уровня шума и виброции.
Силовая рама Jeep Cherokee, интегрированная к кузов.
Мало того, отсутствие резиновых опор соединяющих традиционные кузов и раму, сняло проблему естественного старения резины, проявляющуюся в нежелательных деформациях узлов крепления и ухудшающие управляемость автомобиля. Конструкция кузова получила название как несущий кузов с интегрированной рамой, где кузов , жестко соединен с рамой и воспринимает вместе с ней часть нагрузки. Автомобиль Jeep Cherokee получился настолько хорошь, что в 1984 году получил звание "Лучшего внедорожника". Эта конструкция кузова в настоящее время имеет повсеместное применение на современных полноприводных автомобилях.
Mitsubishi Pajero 2000 года.
Хорошим примером современного подхода к созданию несущих систем может служить автомобиль Mitsubishi Pajero 2000 года выпуска, сменивший рамное шасси на полунесущий кузов с мощным силовым основанием. Отсутствие рамы позволило уменьшить вес пятидверного автомобиля на 100 кг. На 50 мм. снизился центр тяжести, но самое главное - в три раза повысилась жесткость несущей системы на кручение.
Силовые элементы кузова Mitsubishi Pajero 2000 года.
В настоящее время доля рамных легковых внедорожников значительно снизилась, и составляет менее 1.5 от общего количества. Даже военные большие серьезные внедорожники , такие как американский "Hummer" и российский Газ 2330 "Тигр", в бронированном варианте могли бы обойтись без рамы, однако не обошлись, но по другой причине...
ГАЗ 2330 "Тигр", бронекузов которого сварен из стальных листов толщиной 5 мм.
В заключение, можно отметить, что более комфортабельные, аэродинамически совершенные, безопасные и жесткие на кручение полунесущие и несущие кузова внедорожников полнее отвечают запросам основной массы потребителей. Это в полной мере получило распространение на современных полноприводных автомобилях, да и кузов подобного типа проще сконструировать в расчете на оптимальное поглащение энергнии удара при аварии.