Pokud abstrahujeme od emocí, pak mají obě „strany barikády“ svým způsobem pravdu. Důležité je, za jakým účelem se auto kupuje. Potřebujete lehký nákladní automobil? Rám v tomto případě skutečně poskytne zvýšenou nosnost a světlá výška se nebude výrazně měnit v závislosti na míře zatížení. Jste velkým fanouškem tvrdého offroadu a cestování neprůchodnou divočinou vám přináší neuvěřitelné potěšení? Možná vám s tím pomůže konstrukce rámu, ale není to tak zřejmé. Zde bude hlavní výhodou „rámu“ schopnost poskytnout větší zdvih odpružení než nosné analogy. Kromě toho jsou podélníky přídavným tlumicím prvkem, který tlumí hluk a vibrace z vozovky. U nosných karoserií se budou muset projektanti postarat o dodatečnou hlukovou a vibrační izolaci. Dalším důležitým bodem je, že karoserie pro rámová auta se snadněji upravuje, to znamená, že vývojáři mají více příležitostí k rozšíření modelové řady založené na jedné platformě.
Na „skluzech“ montážní linky –
karoserie nového Land Roveru Defender.
Rámové SUV bude mít zároveň větší váhu – samotný rám utáhne 200 kilogramů.Je jasné, že se nejedná o doslovný rozdíl ve váze, protože samotná nosná karoserie se sadou prvků, které ji zpevňují, ne světlo. Nosná konstrukce je však lehčí než rám. To znamená, že jak dynamický výkon, tak účinnost takového vozu při stejném „poměru výkonu“ budou vyšší. Stejně jako manipulace. Zpřehlední se reakce na jízdu lehčím autem – sníží se v tomto případě jak odstředivé síly, tak setrvačné hmoty. Dobrým příkladem by zde byly sportovní vozy s ochrannou klecí. Takový „monolit“ vytváří nejtuhší spojení mezi předním a zadním zavěšením, umožňuje velmi přesně nastavit charakteristiku tlumičů, poskytuje vynikající zpětnou vazbu. Pokud mluvíme o dynamickém komfortu, pak vůz s monokokovou karoserií povede i sem.
Takto se montovaly rámové konstrukce prvních Defenderů.
Monokoková karoserie ještě více přispívá ke zvýšení úrovně pasivní bezpečnosti. Je obtížnější navrhnout zóny programovatelné deformace na rámu, protože při výpočtech je nutné vzít v úvahu dva konstrukční prvky: samotný rám a tělo k němu připevněné elastickými polštáři. Případy, kdy se tyto spojovací prvky při nehodě roztrhly, nejsou nijak výjimečné. Navíc je v nosné konstrukci jednodušší navrhnout vodítka, po kterých motor po nárazu sjede dolů, než do kabiny.
Tak vypadá struktura moderní monokokové karoserie zevnitř. Nosníky, bedny, zesilovače. A kombinace různých materiálů.
Mnoho lidí věří, že „rámy“ jsou odolnější. Ale ani v tomto případě není vše tak jednoduché. Za prvé, samotný rám je náchylný ke korozi. Za druhé, nárazy, ke kterým dochází v určitých oblastech rámu, mohou vést k jeho deformaci, a tím k jeho výměně. A tato operace bude vyžadovat jak čas, tak značné finanční investice. Pokud jde o karoserii, její životnost závisí na tom, jak dobře je chráněna před korozí, a tento bod je samozřejmě ve většině případů zohledněn. Vyrábí se například různé druhy galvanizace a při návrhu se snaží vyloučit výskyt galvanických párů (jako např. u přímého kontaktu oceli a hliníku – kombinace materiálů, která se stále více používá v moderním automobilovém průmyslu). A co moderní, high-tech karoserie?VAZ-2121 Niva s nosnými karoseriemi, které jsou od narození staré tři desítky let, se po našich silnicích stále prohánějí.
Terénní schopnosti nového Land Roveru Defender. A: odjezdový úhel 40°. B: úhel rampy 28° (pro verzi 90-31°). C: nájezdový úhel 38°. D: Boční přívody vzduchu pomáhají vozidlu brodit vodu až do hloubky 900 mm. Stavba karoserie nového Land Roveru Defender. A: 29 000 Nm/st. Dosud nejtužší hliníková karoserie Land Roveru.B: Až 18 tun nárazového zatížení působícího na tažné zařízení. C: Konstrukce je třikrát pevnější než tradiční rámová konstrukce. D: až 300 kg statického zatížení střechy a až 168 kg dynamického zatížení střechy. E: až sedm tun vertikálního zatížení závěsu.
Inženýři Jaguar Land Rover mají rozsáhlé zkušenosti s navrhováním rámových konstrukcí i monokoků a mají více než dostatek možností pro porovnání charakteristik. Mimochodem, vozy Land Rover také používaly „přechodné“ možnosti, jako je integrovaný rám. V podstatě se jedná o silový rám, který opakuje geometrii prvků karoserie. Při testech se ukázalo, že tuhost karoserie s integrovaným rámem třetí generace Land Roveru Discovery je 15 000 Nm/st., což je samo o sobě výborný výsledek. Pokrok však nestojí na místě: u novější páté generace karoserie monokoku Discovery je toto číslo jedenapůlkrát vyšší: 23 000 Nm/stupeň. A nový Defender láme všechny rekordy a předvádí 29 000 Nm/stupeň. Souhlas, velmi dobrý argument.
Jurij Ovčinnikov,
organizátor nájezdu na trofej Ladoga Trophy
Pokud jde o konstrukci rámu, nebyl bych tak kategorický jako mnoho mých přátel jeeperů. Pokud jedete po nerovném terénu bez otočení hlavy, s velkým dynamickým zatížením, pak ano, pravděpodobně může být dána přednost rámu. Pokud jde o přežití karoserií, v obou případech bude vše záviset na tom, jak dobře jsou chráněny před korozí. Jakýkoli rám, navzdory své masivnosti, aktivně rezaví. Všiml jsem si toho na modelech Toyota Land Cruiser 60 a Land Cruiser 40, a to navzdory skutečnosti, že rám druhého jmenovaného měl ventilační otvory. A další příklad. Před třemi lety jsem si koupil 13 let starý Land Rover, jehož číslo na rámu bylo sotva čitelné na bočním světle. O rok později toto číslo úplně zmizelo. Při nehodách jsou deformace rámu zcela běžné a jedná se o velmi nákladnou opravu, navíc se často vyskytují případy, kdy karoserie po tvrdém nárazu vyletí z rámu. O „přehazovačkách“ ani nemluvím. Ano, starý Land Rover Defender s karoserií byl mezi nadšenci do terénu velmi oblíbený. Pořídili si ho za prvé pro jeho image, za druhé pro jeho vynikající průchodnost terénem, o kterou se zase postaralo optimální kloubové spojení náprav a velký zdvih odpružení. Ale z mého pohledu je nejdůležitější zbraní, kterou má džíp v boji o cross-country schopnosti, správný tlak v pneumatikách. A také znalost „materiálových dílů“ – pokud v okamžiku překonání překážky, zejména ve skalnatém terénu, přesně víte, kde se nachází „jablko“ nápravové převodovky, můžete se s takovými terénními podmínkami vyrovnat. A rám s tím nemá absolutně nic společného.
Každý ví, že opravdu cool SUV musí být rámové, jinak to vůbec není SUV, ale crossover. A vlastně proč? Zjistili jsme, proč designéři automobilů přišli s návrhy rámů a jak se takové návrhy v průběhu let vyvíjely.
Jak poskládat všechny součásti samojízdného kočárku a zajistit jejich přesnou vzájemnou polohu za jakýchkoliv jízdních podmínek? První automobiloví inženýři o tom dlouho nepřemýšleli. Vše bylo vynalezeno již před nimi a před očima jsme měli možnosti: buď nosná „nástavba“ vozíku a vagónu, nebo rámová konstrukce parní lokomotivy a dalších kolejových vozidel. Poté se problém vyřešil ve prospěch rámů a dnes jsou automobily s tradiční konstrukcí rámu poměrně vzácné. I když prvky rámového okruhu využívá většina moderních sériových vozů.
Co je rám?
Rám (v terminologii první poloviny minulého století kostra) je v obecném pojetí dvojice nosníků z kovového profilu, spojených několika příčníky. Rám slouží jako základ, silový rám, na který se „zavěšuje“ karoserie, pohonná jednotka, závěsné prvky atd.
„Kostra“ auta z počátku století, foto: Wikipedia.org
Proč designéři zvolili rám?
1. Nosná karoserie buď nebyla dostatečně tuhá, nebo příliš těžká – to bylo způsobeno nízkou úrovní tehdejší techniky.
Důležitou vlastností rámové konstrukce, která je v podstatě plochá, je její nízká torzní odolnost ve srovnání s nosnou konstrukcí v podstatě skříňového tvaru. Po celou dobu „rámové éry“ byl tento problém řešen dvěma způsoby – zvýšením tloušťky kovu a počtu příčných členů nebo změnou vlastností samotného kovu.
Problém se v zásadě ukázal jako řešitelný, zejména proto, že nízký torzní odpor ne vždy automobilům škodil. V sériově vyráběném sovětském nákladním vozidle ZIS-5 tak „elastický“ rám („rozdíly“ mezi diagonálně protilehlými konci rámu mohly dosáhnout 3–4 cm) výrazně zvýšil průchodnost třítunového nákladního vozu, zabránění viset kol na výmolech. Ztráta kontaktu kola hnací nápravy s vozovkou je spojena s zastavením vozu v důsledku „ztráty“ točivého momentu na zvednuté kolo, proto byl třítunový ZIS ceněn v předních terénních podmínkách během Velká vlastenecká válka.
2. Na stejné platformě bylo možné prodávat mnoho modelů aut, aby vyhovovaly různým potřebám zákazníků.
V dnešní době je pojem „platforma“ chápán jako určitá shoda dílů dvou různých vozů. V první polovině XNUMX. století technika doslova fungovala.
Mnoho aut se prodávalo jako podvozek – rám se všemi podvozkovými komponenty až po volant a pedály a karoserii si klient objednal sám ve specializovaném studiu. V důsledku toho si kupující s dostatečnými finančními prostředky mohl dovolit naprosto exkluzivní vůz s plně sériovou komponentovou základnou. Nyní už to bohužel není možné.
„Kostra“ auta z počátku století, foto: Wikipedia.org
Vývoj rámu
Zpočátku se k výrobě rámu používalo tvrdé dřevo a méně často kovové trubky. V 1910. letech XNUMX. století se na nákladní automobily začaly zavádět rámy s otevřeným profilem, který známe.
Nosné rámy
V anglické terminologii se tento typ rámu často nazývá žebřinový rám kvůli vnější podobnosti se stejnojmenným předmětem. Dva podélné nosníky jsou nejčastěji vyrobeny z otevřeného profilu. Tvar příčných nosníků může být různý (ve tvaru K, X, kolmý) a fragmenty rámu mohou být navzájem spojeny svařováním (hlavně osobní automobily), nýty (nákladní automobily) nebo dokonce šrouby (jednodílné jednotky ).
Nosný rám, foto: Wikipedia.org
Dnes se nýtované rámy nejčastěji používají na pickupy a nákladní vozy. Někteří inženýři také klasifikují rámy ve tvaru X jako nosné rámy, které jsou mnohem lehčí (na nich byly postaveny všechny americké klasiky 50. let, stejně jako sovětské „Racek“ – GAZ-13 a GAZ-14). Hlavní výhodou nosného rámu je jeho jednoduchost designu a vyrobitelnosti. Mezi hlavní nevýhody patří velká hmotnost a objemnost, což negativně ovlivnilo užitný prostor uvnitř vozu.
Rámy páteře
Historie páteřních (centrálních) rámů začala v České republice ve 20. letech XNUMX. století. Konstruktéři vozů Tatra jako první vyvinuli a implementovali nové schéma do svých vozů. Hlavním konstrukčním prvkem je potrubí spojující skříň zadní hnací nápravy s pohonnou jednotkou a převodovkou. Uvnitř této trubky, která nese celou zátěž, se nachází hřídel bez kardanového kloubu, který přenáší točivý moment z motoru na kola. To znamená, že spojení bylo na rozdíl od všech moderních vozů s pohonem zadních a všech kol tuhé.
Jak ukázaly provozní zkušenosti, hlavními přednostmi páteřového rámu je vysoká torzní tuhost a možnost snadného vytváření vícenápravových konstrukcí pohonu všech kol. Za hlavní nevýhodu je považován obtížný přístup k jednotkám zabudovaným v rámu.
Páteřní rámy se kdysi používaly na osobních autech a dnes se úspěšně používají na terénních nákladních automobilech Tatra. Stačí říci, že v takové tatrovce se Karel Loprais, závodící v maratonu Paříž-Dakar, stal ve 14 letech šestkrát mistrem ve třídě kamionů (v letech 1988 až 2002) a čtyřikrát získal stříbro.
Vidlicovo-hřbetní rámy
A zase Česká republika. Vidlicovo-páteřové rámy se poprvé objevily před XNUMX. světovou válkou na autech původem z této země – Škodě a Tatře. Někdy se vidlicově-hřbetní rámy nazývají typem páteřového rámu. Hlavním znakem tohoto typu je, že přední a zadní část jsou trojzubce tvořené středovou trubkou rámu a z ní vybíhajícími dvěma nosníky, které slouží k upevnění komponentů a sestav.
Na rozdíl od vozidel s páteřovým rámem používají vozidla s vidlicovým rámem konvenční hnací hřídel a skříně nápravy a motoru nejsou integrální s centrální trubkou. Prominentními nosiči této konstrukce jsou předválečné Tatra-77 a Tatra-87. Na svou dobu to byly revoluční pohodlné vozy: vyznačovaly se extrémně nízkým součinitelem aerodynamického odporu na třicátá léta (30), mírnou „chuť k jídlu“ a špatnou ovladatelností způsobenou uspořádáním motoru vzadu. Vidlicovo-páteřové rámy se dnes v automobilovém průmyslu nepoužívají.
Obvodové rámy
Jsou dalším kolem vývoje nosných rámů a byly široce používány na amerických „dreadnoughtech“ a velkých evropských osobních vozech (například Opel Admiral) v první polovině 60. let; všechny sovětské výkonné limuzíny, počínaje ZIL-114 , byly vytvořeny podle stejného principu.
Nosníky v tomto provedení jsou rozmístěny tak široce, že když je nástavba instalována, skončí těsně vedle prahů. Přenesení masivních rámových prvků na boky vozu umožnilo konstruktérům výrazně snížit úroveň podlahy ve voze a snížit výšku samotného vozu.
Za hlavní přednosti obvodového rámu je považována vysoká odolnost konstrukce proti bočním nárazům a také lepší přizpůsobivost k montáži dopravníku. Jeho hlavní nevýhodou je, že takový rám sám o sobě neunese všechna zatížení, takže karoserie musí být odolnější a tužší, což má vliv na jeho hmotnost.
S tímto typem rámu se donedávna (do roku 2012) vyráběl pohodlný sedan Ford Crown Victoria, který se stal symbolem amerického taxi a policejního vozu 1990.-2000. let. Inženýrům se podařilo dosáhnout úžasné úrovně pohodlí, a to i díky použití speciálních pryžových tlumičů, kterými byla karoserie připevněna k rámu.
Ford Crown Victoria
Prostorové rámy
Prostorové nebo trojrozměrné rámy se poprvé objevily ve velkém motorsportu ve 20. letech minulého století. Nejčastěji byly vytvořeny z tenkých trubek (vyrobených z legovaných ocelí, výrobky z nichž nejsou náchylné na kroucení).
Trubkové konstrukce obecně obtížně odolávají ohybovým zatížením. Konstruktéři se proto vždy snažili zajistit, aby trubky byly zatěžovány pouze v tlaku nebo tahu, ale ne „v lomu“. Dnes v motorsportu ustoupily prostorové rámy monokokům, ale našly druhý život v konstrukci autobusů. Mimochodem, až do počátku roku 2000 byly všechny minivany Renault Espace postaveny na prostorovém rámu – trubkový rám byl pokryt panely karoserie. Z důvodu bezpečnosti a levnější výroby bylo od tohoto schématu upuštěno.
Prostorový rám Mercedes-Benz 300SL Coupe (Gullwing) W198 (1954)
Nosné dno
Nosná základna automobilu je mezistupeň mezi rámovou konstrukcí a nosnou karoserií. V této verzi je rám kombinován s podlahou karoserie. Nejrozšířenějším a nejznámějším majitelem nosného dna je německý Volkswagen Beetle, jehož karoserie byla přišroubována k plochému podlahovému panelu. Také další sériově vyráběný vůz ze sousední Francie, Renault 4CV, má uspořádání pohonu zadních kol podobné jako Beetle a je vyroben na podobném principu.
Tato konstrukce je pro velkosériovou výrobu technologicky vyspělá a navíc je možné zajistit nízké těžiště vozu a nízkou úroveň podlahy v kabině. Spodek většiny moderních autobusů je také nosný, ale karoserie je k němu spíše přivařena než přišroubována.
hybridní designy
Konec 40. let byl ve znamení masivního přechodu automobilek na nosné karoserie. Přechod byl ale pozvolný a mnoho vozů s pontonovou karoserií, které byly v té době nové, mělo prvky rámových konstrukcí. Nejčastěji se k instalaci pohonné jednotky používaly rámy vyrobené na polovinu délky vozu. V tomto ohledu je typický design GAZ-21 „Volga“ (1955).
Jeho karoserie byla sice již typická všenosná, ale vpředu měla plnohodnotný pomocný rám. Přivařené k podlaze to vypadalo jako dva podélníky táhnoucí se od předního nárazníku k prostoru pro nohy předních cestujících. Integrace rámů do těla karoserie (nebo chcete-li „zašpinění“ karoserie prvky rámu) je však jiné téma, kterému se budeme věnovat v příštím článku.
Viz také:
Pro komentování musíte být přihlášeni
Co je tedy na autech s rámem tak skvělého? Absolutně nesystematicky citoval úryvky známých skutečností. Ale podstatou této soutěže dispozičních schémat je boj mezi odolným a technologickým. A byznys se postavil na stranu technologie – více prodejů – více příjmů. Která automobilka potřebuje, aby její auto vydrželo 40 a více let.
Co je tedy na autech s rámem tak skvělého? Absolutně nesystematicky citoval úryvky známých skutečností. Ale podstatou této soutěže dispozičních schémat je boj mezi odolným a technologickým. A byznys se postavil na stranu technologie – více prodejů – více příjmů. Která automobilka potřebuje, aby její auto vydrželo 40 a více let.
Výrobce si vybral mezi něčím levnějším na výrobu (rám) a bezpečnějším (monokoková karoserie), přičemž zároveň vynaložil obrovské náklady na vylepšení výrobního zařízení, aby vyhovovalo novým bezpečnostním normám. A vybral jsem něco, co projde nárazovými testy EuroNcap a NHTSA nejen v oslabené verzi pro kamiony, jako samostatný rám! Životnost automobilu je na celém světě kromě Kuby již dlouho určována jeho zastaralostí, nikoli dobou, po kterou nosný systém ztrácí své vlastnosti.
Věřte, že staré americké rámové vozy, platformu Panther atd. dobře znám. A to, že haraburdí s karoserií zcela prohnilou pod sloupky se stále nějak pohybuje v prostoru díky tomu, že rám zadržuje smrtelné ostatky před úplným rozpadem, není v žádném případě úspěch!
Rám jako na UAZ, na který jeepeři obvykle myslí – se 7 mm silným kovem, na kterém vše spočívá – není na osobních autech 40. 50 let, od konce 60. let – začátku 70. let. Některé z posledních takových vozů byly Rolls-Royce Silver Cloud a Imperial, které byly v roce 1966 ukončeny. Obě byla extrémně nepohodlná auta s vysokou podlahou a nízkým interiérem kvůli kolejnicím rámu, které se pod ní táhly!
Rám stejného „Crown Vicki“ nebo „Toyota Crown“ je jednoduše velký pomocný rám, na kterém jsou jednotky zavěšeny pro snadnou montáž. U novějších vozů to bylo rozděleno na přední a zadní pomocný rám, ale podstata se nezměnila!
