С чего состоит кузов машины

Что такое и из чего состоит кузов легкового автомобиля

Автомобиль состоит из множества элементов, которые слаженно работают вместе. Основными из них принято считать двигатель, ходовую часть и трансмиссию. Однако, все они закреплены на несущей системе, которая и обеспечивает их взаимодействие. Несущая система может быть представлена разными вариантами, но наиболее популярным является кузов автомобиля. Это важный конструктивный элемент, который обеспечивает крепление составных частей транспортного средства, размещение пассажиров и грузов в салоне, а также воспринимает все нагрузки во время движения.

Назначение и требования

Если двигатель называют сердцем автомобиля, то кузов – это его оболочка или тело. Как бы то ни было, именно кузов является самым дорогим элементом машины. Основное его назначение – это защита пассажиров и внутренних компонентов от воздействия окружающей среды, размещение посадочных мест и прочих элементов.

Кузов автомобиля

Как к важному конструктивному элементу к кузову предъявляются определенные требования, среди которых:

стойкость к коррозии и долговечность;
сравнительно небольшая масса;
необходимая жесткость;
оптимальная форма, чтобы обеспечить ремонт и обслуживание всех агрегатов автомобиля, удобство погрузки багажа;
обеспечение необходимого уровня комфорта для пассажиров и водителя;
обеспечение определенного уровня пассивной безопасности при столкновении;
соответствие современным стандартам и тенденциям в дизайне.

Компоновка кузовов

Несущая часть автомобиля может состоять из рамы и кузова, только кузова или быть комбинированной. Кузов, который выполняет функции несущей части, так и называется несущим. Именно такой тип наиболее распространен на современных автомобилях.

Также кузов может быть выполнен в трех объемах:

Однообъемный выполняется как цельный корпус, который объединяет отделение для двигателя, пассажирский салон и багажный отсек. Такая компоновка соответствует пассажирским (автобусы, микроавтобусы) и грузопассажирским автомобилям.

Двухобъемный имеет две зоны пространства. Пассажирский салон, объединенный с багажником, и моторный отсек. К такой компоновке относятся хэтчбек, универсал и кроссовер.

Трехобъемный состоит из трех отсеков: пассажирского, отсека для двигателя и багажного отделения. Это классическая компоновка, которой соответствуют седаны.

Разные компоновки можно рассмотреть на рисунке ниже, а более подробно почитать в нашей статье о типах кузовов.

Компоновка кузовов

Устройство

Несмотря на разнообразие компоновок, кузов легкового автомобиля имеет общие элементы. Они показаны на рисунке ниже и включают в себя:

Передние и задние лонжероны. Представляют собой прямоугольные балки, которые обеспечивают жесткость конструкции и гашение колебаний.
Передний щит. Отделяет моторный отсек от пассажирского.
Передние стойки. Также обеспечивают жесткость и крепят крышу.
Крыша.
Задняя стойка.
Заднее крыло.
Багажная панель.
Средняя стойка. Обеспечивает жесткость кузова, изготавливается из прочной листовой стали.
Пороги.
Центральный тоннель, где располагаются различные элементы (выхлопная труба, карданный вал и т.д.). Также увеличивает жесткость.
Основание или днище.
Надколесная ниша.

Детальное устройство кузова автомобиля

Конструкция может быть иной в зависимости от типа кузова (седан, универсал, микроавтобус и т.д.). Особое внимание в конструкции уделяется несущим элементам, таким как лонжероны и стойки.

Жесткость

Жесткость – это свойство кузова автомобиля сопротивляться динамическим и статистическим нагрузкам в процессе эксплуатации. Она напрямую влияет на управляемость.

Чем выше жесткость, тем лучше управляемость автомобиля.

Жесткость зависит от типа кузова, общей геометрии, количества дверей, размера машины и окон. Большую роль также играет крепление и положение лобового и заднего стекол. Они могут увеличить жесткость на 20-40%. Для большего увеличения жесткости устанавливаются различные распорки-усилители.

Наиболее устойчивыми считаются хэтчбеки, купе и седаны. Как правило, это трехобъемная компоновка, которая имеет дополнительные перегородки между багажным отделением и двигателем. Недостаточную жесткость показывают кузова типа универсал, пассажирский, микроавтобус.

Есть два параметра жесткости – на изгиб и на кручение. На кручение проверяют сопротивление при давлении в противоположных точках относительно его продольной оси, например, при диагональном вывешивании. Как уже было сказано, современные автомобили имеют цельный несущий кузов. В таких конструкциях жесткость обеспечивается главным образом за счет лонжеронов, поперечных и продольных балок.

Материалы для изготовления и их толщина

Прочность и жесткость конструкции можно увеличить за счет толщины стали, но это скажется на массе. Кузов должен быть легким и одновременно прочным. Это обеспечивается за счет применения низкоуглеродистой листовой стали. Отдельные детали изготавливаются путем штамповки. Затем части прочно соединяются друг с другом точечной сваркой.

Основная толщина стали составляет 0,8-2 мм. Для рамы применяется сталь толщиной 2-4 мм. Наиболее важные детали, такие как лонжероны и стойки, изготавливаются из стали, чаще всего легированной, толщиной 4-8 мм, большегрузные автомобили – 5-12 мм.

Плюс низкоуглеродистой стали в том, что она хорошо подвергается формовке. Можно сделать деталь любой формы и геометрии. Минус в низкой устойчивости к коррозии. Для повышения стойкости к коррозии листы стали подвергаются оцинковке или добавляется медь. Лакокрасочное покрытие также защищает от коррозии.

Наименее важные детали, которые не несут основной нагрузки, изготавливаются из пластмасс или сплавов алюминия. Это снижает вес и стоимость конструкции. На рисунке показаны материалы и их прочность в зависимости от назначения.

Материалы для изготовления кузова

Алюминиевый кузов

Современные конструкторы постоянно ищут способы снижения массы без потери жесткости и прочности. Одним из перспективных материалов является алюминий. Масса алюминиевых деталей в 2005 году в европейских автомобилях составила 130 кг.

Сейчас активно применяется материал пеноалюминий. Это очень легкий и одновременно жесткий материал, который хорошо поглощает удар при столкновении. Пенистая структура обеспечивает высокую термостойкость и шумоизоляцию. Минусом данного материала является его высокая стоимость, примерно на 20% дороже традиционных аналогов. Широко применяют алюминиевые сплавы концерны «Ауди» и «Мерседес». Например, за счет таких сплавов удалось значительно снизить массу кузова Ауди А8. Она составляет всего 810 кг.

Алюминиевый кузов Audi A8

Кроме алюминия рассматриваются пластиковые материалы. Например, инновационный сплав «Fibropur», который по жесткости практически не уступает стальным листам.

Кузов является одним из важнейших конструктивных компонентов любого автомобиля. От него во многом зависит масса, управляемость и безопасность транспортного средства. Качество и толщина материалов сказывается на долговечности и устойчивости к коррозии. Современные автопроизводители все чаще применяют углепластик или алюминий, чтобы снизить массу конструкции. Главное, чтобы кузов смог обеспечить максимально возможную безопасность для пассажиров и водителя в случае столкновения.

Основные типы и виды кузова легкового автомобиля

Любой легковой автомобиль построен на базе кузова, и это самая большая деталь автомобиля, которая выполняет много функций. Особая конструкция кузова позволяет автомобилю выдерживать нагрузки при движении и поглощать энергию удара в случае аварии. Также эта часть машины служит основанием, на котором крепятся все функциональные детали и узлы. Производители легковых машин выпускают самые различные варианты кузовов, что делает каждую модель уникальной по внешним признакам. Однако те же производители придерживаются основных параметров при изготовлении, которые характеризуют тип кузова и вариант его исполнения.

Основные типы

Прежде чем разобрать, из чего состоит кузов легкового автомобиля, нужно выделить основные типы его исполнения. Легковые машины серийного производства выпускаются в таких основных типах:

Есть и другие типы, но эти три являются основными и наиболее распространенными.

Кузов типа седан являются самыми популярным. Серийный седан имеет четыре двери для пассажиров, моторный отсек и багажный. Такой тип кузова является наиболее оптимальным для перевозки пассажиров и небольшого багажа.

Хетчбэк представляет собой машину с двумя дверями для пассажиров, моторный отсек и багажное отделение, не разделенное с салоном. Такой тип имеет ограничения по перевозимому грузу, а также не очень удобен для перевозки пассажиров. Однако такое исполнение имеет свои преимущества. Автомобили в таком типе кузова имеют более низкий вес и размеры, что положительно сказывается на его экономичности относительно расхода топлива.

Легковые машины в кузове универсал рассчитаны на усиленные нагрузки. Багажное отделение таких машин отличается увеличенным объемом, что не мешает оставаться салону в полноценном размере. Устройство универсала дает возможность еще больше расширить багажное отделение за счет складывания задних пассажирских сидений.

Назначение кузова

Кузов автомобиля является самой дорогостоящей деталью автомобиля. Кузов автомобиля может быть как несущей системой, так и отдельным ее элементом. Кузов современного легкового автомобиля состоит из моторного отсека, пассажирского салона и багажника.

Кузов выполняет функцию несущего элемента современного легкового автомобиля. В кузове размещен салон автомобиля и на кузов устанавливается ходовая часть, трансмиссия, двигатель, механизмы управления, электро- и дополнительное оборудование. На кузов также замыкается «минус» электрической цепи. В основном кузов автомобиля изготавливается из металла, но бывают и исключения, когда используется специальная крепкая пластмасса.

Металлическая часть кузова состоит из следующих кузовных деталей:

Днище кузова (обрабатывается антикоррозийными материалами для уменьшения коррозии);
Крыша кузова;
Крылья кузова (обрабатываются антикоррозийными материалами для уменьшения коррозии);
Панели кузова;
Двери кузова(крепятся к стойкам кузова петлями, которые держатся винтами, с помощью которых регулируются двери по вертикали и горизонтали); Замки на дверях имеют специальную конструкцию, которая исключает открытие двери даже при ДТП.
Капот кузова;
Крышка багажника.

Спереди и сзади кузова установлены бампера. На современных автомобилях бампера изготавливаются из пластмассы или других схожих материалов. В случае ДТП именно бампер автомобиля первый воспринимает на себя удар.

Для размещения водителя и пассажиров в салоне автомобиля устанавливаются сиденья. Устанавливаются сиденья автомобиля на специальные салазки, которые позволяют регулировать сиденье в продольном направлении. Также можно регулировать наклон сиденья, что обеспечивается специальными ручками по бокам сидений. Регулировка наклона сиденья может осуществляться вплоть до установки спального места.

С недавнего времени очень популярными стали автомобили с формами кузова «хэтчбэк» и «универсал». Такая популярность объясняется возможностью трансформировать автомобиль как под грузовой, так и под пассажирский вариант.

Классификация кузовов легковых автомобилей

1. Закрытые
2. Открытые
3. Грузопассажирские

Основные типы – седан, купе, универсал

Седан – закрытый пассажирский кузов минимум с двумя основными рядами сидений. Альтернативные названия: saloon, berline, berlina, limousine. Изначально объединял как двух- так и трехобъемные кузова, но начиная со второй половины XX века седанами стали называть только трехобъемные автомобили с отдельным багажником. Большинство современных седанов 4-дверные, реже 2-дверные.

Производные: нотчбек, хэтчбек, лифтбэк, фастбэк, хардтоп, лимузин

Нотчбек (Notchback) – или классический седан – хрестоматийный пример современного трехобъемного седана. Принципиальная особенность кузова заложена в самом названии notch от английского “выемка”, “углубление”.
Примеры: ГАЗ-21, “Москвич-403”, Mercedes-Benz W123

Хэтчбек (Hatchback) – разновидность седана с двумя основными рядами сидений и задней дверью, предназначенной для погрузки багажа. По сути представляет гибрид седана и универсала, сочетая удобства двух кузовов.
Альтернативные варианты названия – “Комби”, Heckklappen limousine.
Примеры: ВАЗ-2108, “ИЖ-Комби”, Renault Sandero

Лифтбек (Liftback) – разновидность седана с задней дверью более пологой, нежели у хэтчбека или универсала формы. Лифтбеками также называют двухобъемные модели задняя дверь, которых замаскирована под классический седан.
Примеры: Skoda Superb, Daihatsu Applause, Peugeot 309, Lada Granta Liftback.

Фастбек (Fastback) – седан-фастбэк это разновидность седана с плавно опускающейся линией крыши.
Примеры: ГАЗ-М20 “Победа”, Buick Century (1978)

Хардтоп (Hardtop) – седан-хардтоп это автомобиль без центральной стойки крыши (при опущенных стеклах). Популярный прежде всего в США в 60-х годах, к 80-м этот тип кузова из-за соображений безопасности (недостаточная жесткость крыши при перевороте) в своем изначальном виде практически исчез с рынка. Вместо него автомобильные компании предлагали эрзац-варианты: colonnade hardtop, pillared hardtop с тонкими или замаскированными центральными стойками.
Примеры: Chevrolet Impala, Cadillac 62, Dodge Polara

Лимузин (Limousine) – закрытый пассажирский кузов с перегородкой между водительским отсеком и пассажирским салоном. Альтернативные варианты названия: stretch, stretch limousine
Примеры: ЗИЛ 4104, Mercedes-Benz W100 Pullman

Универсал – закрытый пассажирский кузов минимум с двумя основными рядами сидений и интегрированным грузовым отсеком с доступом через заднюю дверь. Большинство универсалов пятидверные, хотя в прошлом выпускались и трехдверные модели. Большинство внедорожников и кроссоверов представляют собой универсалы. Принципиальное отличие от хэтчбека – в большем грузовом отделении. Альтернативные названия: station wagon, break, wagon, estate, giardiniera.

Производные: “шутинг брэк”, “хардтоп-универсал”

“Шутинг брэк” (Shooting break буквально “охотничий универсал”) – разновидность 3-дверного универсала, созданная на базе автомобиля престижной марки или спорткара.
Пример: Volvo 1800 ES, Jaguar Lynx XJS

Хардтоп-универсал – сейчас практически не встречающийся универсал без центральной стойки крыши (при опущенных стеклах).
Пример: Mercury Commuter, AMC Ambassador

Купе – двух- или трехобъемный кузов, с двумя или тремя дверями и одним основным или одним основным и одним дополнительным рядом сидений. Сегодня большинство купе представляют собой как правильно престижные, спортивные и дорогие модели. Однако на заре автомобилизации купе считались одними из самых дешевых автомобилей. Сама этимология слова Coupe – от французского отрезать – подчеркивает сущность компактного салона.

Альтернативное название: berlinetta

Производные: фастбэк-купе, хардтоп-купе, клаб-купе, бизнес-купе.

Фастбэк-купе (Fastback coupe) – разновидность купе с плавно опускающейся линией крыши.
Примеры: Ford Mustang, Plymouth Barracuda

Хардтоп-купе (Hardtop coupe) – разновидность купе без центральной стойки крыши при опущенных стеклах.
Пример: AMC AMX, Dodge Coronet, Chevrolet Camaro

Клаб-купе (Club coupe) – купе с увеличенным запасом места для задних пассажиров, что, если задуматься, фактически превращает его в 2-дверный седан. В настоящее время не применяется.
Пример: Dodge Custom Club Coupe

Бизнес-купе (Business coupe) – разновидность купе без дополнительного второго ряда и с увеличенным багажным отсеком. Пользовались популярностью у коммивояжеров в середине XX века. Альтернативное название: Commercial coupe.
Пример: Dodge Business Coupe, Studebaker Champion Business Coupe

Основной тип – кабриолет

Кабриолет (Cabriolet) – пассажирский кузов со складной крышей. Изначально подразумевал наличие откидных/съемных боковых окон. Сегодня кабриолетом называют любой автомобиль с откидным верхом с формулой сидений 2+2 (один основной ряд и один дополнительный) или, значительно реже, двумя основными рядами сидений. Количество дверей и механизм складывания крыши значения не имеет.
Альтернативные названия: convertible, cabrio, drophead coupe.

Производные: фаэтон, родстер, ландоле, таун кар, кабрио-коуч, тарга.

Фаэтон (Phaeton) – близкий родственник кабриолета и один из наиболее популярных типов кузова на заре автомобильной эры. Изначально фаэтон подразумевал полностью открытый автомобиль лишенный защиты от непогоды. В крайнем случае, фаэтон оснащался пристяжными боковыми окнами и съемной, но не складной, как на кабриолете, мягкой крышей. Со временем определение фаэтона эволюционировало и стало включать автомобили со складным верхом, но по-прежнему без стекол или как вариант с откидными, а не опускающимися стеклами. Со временем фаэтоны уступили по популярности более практичным кабриолетам и ныне практически не выпускаются.
Интересной и редкой разновидностью кузова можно назвать Double Cowl Phaeton, в котором пассажирский салон отгорожен от водителя жесткой перегородкой и порой оснащался даже собственным лобовым стеклом.
Альтернативное название: Touring
Примеры: Ford Model A, Duesenberg Model J Double Cowl Phaeton, ГАЗ-69

Родстер (Roadster) – изначально двухместная версия фаэтона с минимальной защитой от непогоды. Реже комплектовалась дополнительным рядом сидений. В настоящий момент родстерами считаются все автомобили со складным верхом и строго двухместным салоном.
Альтернативные названия/схожие варианты – speedster (в современном значении без боковых стекол), torpedo (линия капота поднятая до уровня боковой линий), runabout, spyder/spider, barchetta.
Примеры: MG TC, BMW 700, Alfa Romeo Spider

Ландоле (Landaulet) – пассажирский кузов с закрытой кабиной водителя и откидным верхом над пассажирским салоном или его частью.
Альтернативное название: Landau
Примеры: Maybach SW38 Pullman Laundaulet, Mercedes-Benz 300d Laundaulet, Maybach 62 Landaulet

Таун-кар (Town car) – в противоположность ландоле, это кузов с полностью закрытым пассажирским салоном и открытым местом водителя. Альтернативные названия: sedanca, coupe de ville, victoria, brogham.
Примеры: Peugeot Type 27, Chrysler Imperial C-15, Cadillac V12

Кабрио-коуч (cabrio coach) – вариант кабриолета с фиксированными дверными рамками и центральными стойками крыши, в котором открывается только верхняя часть крыши.
Примеры: Citroen 2CV, Nissan Figaro, FIAT 500C

Тарга – изначально вариант открытого кузова с фиксированной центральной стойкой и съемными элементами крыши. Зарегистрирован как торговая марка фирмы Porsche. Отличается усиленной центральной стойкой, выполняющей функцию дуги безопасности при перевороте.
Примеры: Porsche 911 Targa. Альтернативные названия/схожие варианты – Surrey top (без усиленной центральной стойки), T-Top (с фиксированной продольной перемычкой между лобовым стеклом и центральной стойкой).

Основные типы – пикап, фургон

Пикап – грузопассажирский кузов с закрытой кабиной водителя отделенной от открытой грузовой платформы стационарной перегородкой. Водительская кабина может быть как с одним, так и с двумя рядами сидений, с двумя или четырьмя боковыми дверями. Альтернативное название: Truck

Юты (utes) – или coupe utility это пикапы построенные на шасси легковых моделей, а не внедорожников.
Примеры: Ford Ranchero, Chevrolet El Camino, Subaru Baja

Фургон – одно- и двухобъемный закрытый кузов с перегородкой, отделяющей рабочее место водителя от грузового/пассажирского отсека. Современные фургоны, впрочем, счастливо обходятся и без перегородки. Пассажирские версии фургона принято называть микроавтобусом.
Альтернативные названия: Van, Kastenwagen, Fourgonette.

Производные: универсалы повышенной вместимости

Универсалы повышенной вместимости (УПВ) – можно спорить к какому основному типу они ближе: к легковым универсалам или к фургонам? По сути же УПВ это одно- или двухобъемные грузопассажирские кузова минимум с двумя полноценными рядами сидений, высокой линией крыши. По габаритным размерам подразделяются на микровэны, компактвэны и минивэны. Граница в определении микроавтобуса и минивэна достаточно размытая. В нашей стране принято относить к минивэнам, модели с максимум 9-местным салоном, подпадающим под водительские права категории B. Часто, впрочем, не всегда микроавтобусы отлича.тся вместительность 10-15 пассажиров.
Примеры: Renault Estafette (фургон/микроавтобус), Opel Meriva (микровэн), Renault Scenic (компактвэн), Ford Galaxy (минивэн).

Материал и технология изготовления

Кузов современного легкового автомобиля изготавливается из высокопрочной стали, которая проходит несколько этапов обработки. Небольшая толщина используемого металла позволяет намного уменьшить общий вес машины, что положительно сказывается на его динамике и экономичности. Несмотря на маленькую толщину стали, конструкция кузова рассчитана таким образом, что он является одновременно и легким, и прочным.

На большинстве современных авто кузовные детали скрепляются между собой точечной сваркой. Это позволяет обеспечить надежность соединения элементов и уменьшить количество кромок и острых углов, которые наиболее уязвимы по отношению к коррозии. В перспективе автомобильная промышленность будет применять лазерное сваривание деталей. Такой подход сводит к минимуму наличие выпуклостей и впадин на швах, а конструкция кузова станет более простой и надежной.

Общее устройство кузова

Чтобы разобраться, из чего состоит кузов легкового автомобиля, следует рассмотреть основные детали, которые входят в его устройство. Для более простого понимания, устройство кузова автомобиля можно условно разделить на три отсека. Из чего же состоит кузов? Общая схема расположения частей следующая:

моторная зона – предназначена для расположения силового агрегата и дополнительно выполняет функцию пассивной безопасности автомобиля;
пассажирская часть – нужна для размещения пассажиров и органов управления автомобилем;
багажный отсек – используется для багажа;

Рассмотрим, из чего состоит каждый из этих элементов более подробно.

Моторная часть состоит из следующих основных деталей:

передние верхняя и нижняя поперечины;
фронтальные лонжероны;
нижняя поперечина для расположения двигателя.

Схема моторного отсека устроена таким образом, что при столкновениях энергию удара принимают на себя лонжероны и передняя балка. Деформируясь, они уменьшают нагрузку на пассажирский отсек. Такая конструкция повышает шансы водителя и пассажиров уберечься от травм в ДТП.

Схема расположения деталей пассажирского отсека легкового авто следующая:

нижняя передняя балка под лобовым окном;
передняя и задняя поперечины крыши;
боковой лонжерон крыши;
передние, боковые и задние стойки;
пороги;
днище;
усиливающие конструкции днища.

В других источниках названия деталей кузова могут незначительно отличаться, однако сути дела это не меняет. Приведенная схема позволяет в общих чертах разобраться, из чего состоит кузов и каково его устройство.

Все части пассажирского отсека легкового авто имеют необходимую жесткость, которая обеспечивает надежное крепление облицовочных и функциональных деталей. Помимо этого устройство пассажирской части делается таким образом, чтобы обеспечить максимальную пассивную защиту в случае боковых столкновений.

Багажный отсек легкового авто состоит из задней панели и крыльев. Схема этого отделения разработана таким образом, что его устройство позволяет выдерживать нагрузки от полезного багажа, а также обеспечить пассивную безопасность в случае ударов в заднюю часть автомобиля.

Устройство кузова легковых машин зависит от модели, производителя и других деталей. Однако в большинстве серийно выпускаемых машин схема расположения кузовных деталей примерно одинакова. Резкое отличие имеют только спортивные автомобили и прототипы концептуально новых моделей, произведенных в количестве нескольких единиц. Кузов таких машин может иметь иную конструкцию.