Кузовы легковых автомобилей

Основой кузова легкового автомобиля является неразъемный корпус, к которому шарнирно прикреплены капот двигателя, крышка багажника, двери, крылья и детали декоративного оформления (облицовка радиатора, передний и задний бамперы, декоративные накладки и т. д.). Внутри кузова установлены сиденья для пассажиров и водителя.

Корпус кузова представляет собой жесткую сварную конструкцию, состоящую из отдельных, предварительно собранных, узлов: основания (пола) с передней и задней частями корпуса, левой и правой боковин с задними крыльями, крыши и передних крыльев. В передней части корпуса кузова часто имеется короткая рама (подмоторная рама) лонжеронного типа, предназначенная для крепления силового агрегата и передней подвески.
Основание кузова обычно выполняется в виде цельноштампованной панели, которая с внутренней стороны салона по периметру усилена жестким коробчатым профилем. С основанием соединены передняя и задняя части кузова. Передняя часть включает передний щит, па- нели, брызговики, а задняя часть — панели и брызговики. Боковины кузова изготавливают цельноштампованными или сварными из отдельных деталей (стоек, порога пола и т. д.). В боковинах имеются проемы для дверей. Крыша кузова цельноштампованная. Она часто выполняется вместе с проемами для ветрового и заднего окон.
Дверь кузова состоит из наружной и внутренней штампованных панелей, соединенных между собой. Она крепится к кузову на петлях. Чаще всего двери открываются вбок против движения автомобиля вперед. Это сделано для того, чтобы в случае открывания двери на ходу набегающий поток воздуха «помогал» ее закрыть. В некоторых моделях автомобилей двери открываются вверх, сдвигаются назад или, реже, открываются в сторону движения автомобиля вперед. Обычно такая схема применяется на автомобилях без средней стойки. В закрытом положении дверь удерживается специальным замком, исключающим произвольное открывание двери при движении. Ограничитель двери ограничивает угол открывания и обеспечивает ее фиксацию в открытом положении. В нижней части двери имеются щели для стока воды, попавшей внутрь нее.
Окна дверей в большинстве случаев изготавливаются из закаленного стекла. Иногда окно двери разделяют на две части, одна из которых неподвижное стекло, а другая подвижное. Как правило, подвижное стекло — опускное, реже — сдвижное или поворотное. Опускное стекло перемещается в специальных направляющих при помощи стеклоподъемника. Стеклоподъемник — с механическим или электрическим приводом, обеспечивает подъем, опускание и фиксацию стекла в любом положении, устанавливается внутри двери. На дорогих автомобилях, а также на автомобилях в северном исполнении, могут применяться двойные стекла.
Стекла ветрового и заднего окон кузова в большинстве случаев изготавливают гнутыми.
На автомобилях применяют трехслойное ветровое стекло (триплекс), склеенное из двух тонких полированных стекол с прозрачной эластичной пленкой между ними. Такое стекло более безопасно при аварии, чем закаленное, поскольку не рассыпается на острые, травмоопасные осколки. Стекла устанавливают в проемы кузова с резиновыми уплотнителями или вклеивают. Вклеенные стекла повышают жесткость кузова.
Капот закрывает сверху отсек двигателя и состоит из двух панелей (наружной и внутренней), соединенных между собой. Петли капота могут быть снабжены пружинами (механическими или газовыми), которые облегчают подъем капота и фиксируют его в открытом и закрытом положениях. Капот оборудован замком, удерживающим его в закрытом положении. Замок капота отпирают изнутри кузова специальной рукояткой, установленной обычно под панелью приборов. Если петли капота установлены сзади, дополнительно к замку устанавливают фиксатор, который удерживает капот от открывания при случайном разблокировании замка во время движения автомобиля.
Багажник при переднем расположении двигателя находится в задней части автомобиля. Он предназначен для размещения багажа, запасного колеса и инструмента водителя. В открытом положении крышка фиксируется упругими элементами (торсионами, пружинами). На внутренней панели крышки багажника установлен замок, удерживающий ее в закрытом положении.
Сиденья в кузове, в зависимости от типа и назначения автомобиля, могут быть установлены в один или два ряда. Двухрядные сиденья обычно применяются в легковых автомобилях малого и среднего классов общего назначения. В автомобилях большой вместимости (высшего класса) дополнительно имеется третий ряд сидений (средний), при желании эти сиденья могут быть сложены. Переднее сиденье обычно двухместное, оно выполняется сплошным или раздельным. Заднее сиденье в легковых автомобилях двух- или трехместное, выполняется сплошным (диванного типа). В средней части его спинки часто имеется подлокотник, при откидывании которого сиденье превращается в двухместное. При необходимости заднее сиденье может складываться, полностью или по частям — для перевозки крупногабаритных грузов.
Задача конструктора сделать кузов по возможности легким и дешевым и при этом долговечным, а также достаточно жестким (на кручение и на изгиб). Жесткость важна с позиции обеспечения устойчивости и управляемости автомобиля, а также для устранения нежелательных источников шума, связанных с вибрациями деталей кузова при движении. Особо остро проблема обеспечения жесткости стоит для открытых кузовов (кабриолет, фаэтон). Отсутствие объемного силового каркаса вынуждает усиливать конструкцию основания, боковин и других элементов кузова.
Создание кузова требует большего количества металла, а значит, больших материальных затрат. Искусство создания кузова и состоит в способности спроектировать его достаточно жестким при небольших затратах и с минимальной массой. Существенную помощь при выборе оптимальных параметров кузова оказывают программы компьютерного автоматизированного проектирования (CAD — Computer Aided Design), которые позволяют моделировать нагрузки на отдельные элементы и выбирать их характеристики. При проектировании кузов разбивается на большое число конечных элементов, каждый из которых может быть представлен простым уравнением в компьютерной программе и затем связан со всеми смежными элементами, для формирования так называемой сети. Чем больше ячеек в сети, тем более приближенной к реальным условиям становится модель, но и требуется больше времени для ее расчета на компьютере. Моделирование методом конечных элементов (FEM — Finite Element Modelling) используется в том числе и для базовых силовых расчетов, при изучении поведения кузова во время столкновения и исследованиях вибрации и шума.
Высокая крутильная жесткость кузова нежелательна для автомобилей, работающих на плохих дорогах и бездорожье. Постоянные перекосы кузова при переезде неровностей при высокой жесткости приводят к появлению трещин в наиболее нагруженных зонах. Поэтому несущие системы внедорожников выполняют в виде рамы, хорошо работающей на кручение, на которую устанавливают разгруженный кузов невысокой крутильной жесткости.
Кузовы современных легковых автомобилей в обязательном порядке оснащаются дополнительными элементами шумоизоляции за счет применения противошумных паст, битумных мастик, теплоизоляционных и перфорированных картонов и т. п. Пол кузова легковых автомобилей перед окраской покрывают термоплавкими битумными листами, которые при последующей горячей сушке расплавляются и прочно склеиваются с поверхностью пола и со слоистыми термошумоизоляционными прокладками, уложенными на битумные листы. Для шумоизоляции боковин кузова и дверей применяются шумоизоляционные мастики, войлок и картон с пеноволокном, а для изоляции крыши кузова — пенопласт, перфорированный картон и прокладки из стеклопластика. Шумоизоляционными материалами покрывают и стенки моторного отсека.