Automobilio kėbulas - tai išorinis automobilio apvalkalas, saugantis keleivius ir suteikiantis vietos mechaniniams bei elektriniams automobilio komponentams įtvirtinti ir laikyti. Be to, automobilio kėbulas turi užtikrinti apsaugą avarijos atveju ir atlaikyti smūgio jėgą atsitrenkus į kitą automobilį ar konstrukciją.
Pagrindinės Kėbulo Funkcijos ir Savybės
Apsauga ir Konstrukcija
Automobilio kėbulas turi būti pakankamai tvirtas, kad atlaikytų smūgio jėgą ir apsaugotų keleivius nuo sužalojimų susidūrimo ar apvirtimo atveju. Be to, automobilio kėbulas turi būti saugi pakabos, jėgos agregato ir kitų mechaninių bei elektrinių komponentų tvirtinimo vieta. Todėl kėbulas turi būti gerai sutvirtintas elementais, pagamintais iš didelio atsparumo plieno, kitų metalų arba pažangių kompozitinių medžiagų, kurios gali atlaikyti aukštą temperatūrą, slėgį ir įtempius.
Aerodinaminės ir Eksploatacinės Savybės
Projektuojant ir gaminant automobilio kėbulą taip pat atsižvelgiama į aerodinamines ir eksploatacines savybes. Aerodinaminį automobilio kėbulo stilių galima pasiekti naudojant efektyvų, mažą pasipriešinimo koeficientą ir projektuojant automobilio kėbulą taip, kad būtų sumažintas oro pasipriešinimas.
Kėbulo Medžiagos
Tradicinės ir Pažangios Medžiagos
Plienas yra plačiausiai naudojama automobilių kėbulų medžiaga dėl savo tvirtumo, prieinamumo ir nedidelės kainos. Tačiau plienas yra sunkus, o tai yra trūkumas projektuojant degalus taupantį automobilio kėbulą. Pastaraisiais metais, siekiant pagerinti automobilio kėbulo funkcionalumą ir degalų naudojimo efektyvumą, atsižvelgiama į tokius kėbulo gamybos reikalavimus, kaip naudoti lengvas medžiagas ir mažinti automobilio kėbulo svorį.
Lengvųjų Medžiagų Svarba
Lengvųjų medžiagų naudojimo reikalavimai apima anglies pluoštu armuotų polimerų (CFRP) ir kitų pažangių kompozitinių medžiagų naudojimą, didelio stiprumo plieno, aliuminio lydinių ar kitų lengvųjų metalų naudojimą, plieno ir kitų medžiagų storio mažinimą.
Matomas Kėbulo Dizainas
Estetika ir Funkcionalumas
Matomas automobilio kėbulo dizainas yra svarbus bendros automobilio išvaizdos veiksnys. Jis lemia automobilio stilių ir daro įtaką klientų pasirinkimui perkant naują automobilį. Todėl matomo automobilio kėbulo dizainas turi būti patrauklus, atitikti visus funkcinius reikalavimus ir turi būti pagamintas iš tvirtų, lengvų ir nebrangių medžiagų.
Dizaino Veiksniai
Svarbiausi matomo automobilio kėbulo dizaino veiksniai yra bendra automobilio forma ir stilius, kėbulo dydis, aptakių linijų tipas, ratų angų, langų ir durų angų dizainas bei kėbului naudojamos medžiagos. Bendra automobilio forma ir stilius gali būti bet kokio dizaino, pavyzdžiui, hečbeko, sedano ar kupė, arba bet kokio stiliaus, pavyzdžiui, sportinio, prabangaus ar šeimyninio. Automobilio kėbulo dydis gali būti didelis arba mažas, o kėbulo ilgis, ratų įdubos ir langų bei durų angos priklauso nuo gamintojo ir dizainerių poreikių.
Komponentų Išdėstymas ir Kėbulo Tipai
Efektyvus Komponentų Išdėstymas
Elektroninių ir mechaninių komponentų išdėstymas automobilio kėbule turi būti efektyvus, patogus ir lengvai pasiekiamas aptarnavimui ar keitimui. Taip pat svarbu, kad naujus komponentus būtų lengva sumontuoti. Projektuotojas ir gamintojas turi atsižvelgti į variklio ir transmisijos vietą, degalų bako, degalų siurblio ir vamzdynų vietą, išmetimo sistemos vietą, aušinimo sistemos vietą, pakabos sistemos ir varančiųjų velenų vietą.
Sudarant išdėstymą taip pat turi būti atsižvelgiama į komponentų saugumą ir svorį, montavimo paprastumą, komponentų prieinamumą ir turimą erdvę automobilio kėbule. Automobilio kėbulo konstrukcija turi leisti nuosekliai išdėstyti komponentus, kad tie patys komponentai būtų naudojami skirtinguose modeliuose, o skirtingi modeliai - toje pačioje gamybos linijoje.
Kėbulo Konstrukcijos Tipai
Automobilio kėbulo konstrukcija gali būti vienatūrė arba kėbulo ant rėmo konstrukcija. Vienatūris kėbulas yra labiausiai paplitęs automobilio kėbulo konstrukcijos tipas, kai kėbulo konstrukcija yra viena ištisinė dalis. Kėbulo ant rėmo konstrukcijoje naudojamas sustiprintas rėmas ir atskiras kėbulas.
Automobilio kėbulo konstrukcijos tipas priklauso nuo gamintojo konstrukcijos tikslų, naudojamų medžiagų, turimų išteklių ir medžiagų bei konstrukcijos kainos. Pasirinktos medžiagos turi užtikrinti reikiamą stiprumą, ilgaamžiškumą ir atsparumą korozijai už kainą, kuri būtų konkurencinga kitų medžiagų atžvilgiu.
Pasyvusis Saugumas ir Kėbulo Deformacija
Pasyviųjų Apsaugos Priemonių Svarba
Šiuolaikiniuose lengvuosiuose automobiliuose įrengiamos įvairios aktyvios apsaugos sistemos, kurios privalo sumažinti avarinės situacijos atsiradimo tikimybę. Tačiau šios priemonės negali visiškai apsaugoti nuo nelaimingų atsitikimų keliuose. Todėl, kartu su aktyviosiomis apsaugos priemonėmis, automobiliuose įrengiamos pasyvios keleivių apsaugos priemonės, kurių paskirtis - į avariją patekusių asmenų apsauga nuo sveikatai ir gyvybei pavojingų sužalojimų.
Šios apsaugos priemonės dažniausiai asocijuojasi su oro pagalvėmis, saugos diržais, priešgaisrinėmis priemonėmis ir papildomomis automobilio salono įrangos apsauginėmis funkcijomis, tačiau svarbiausią vaidmenį šiuo požiūriu turi kėbulo formos išlaikymas įvairiausiais įmanomais susidūrimų atvejais.
Kėbulo Konstrukcija Avarijos Atveju
Saugios konstrukcijos kėbulas, nepriklausomai nuo susidūrimo eigos, privalo apsaugoti automobilyje esančius keleivius nuo sutraiškymo ir vidaus organų pažeidimų dėl didžiulių apkrovų, daugelį kartų viršijančių Žemės traukos jėgą, veikiančių susidūrimo metu. Tai reiškia, kad automobilio kėbulo konstrukcija privalo būti tokia, kad avarijos metu salonas patirtų mažiausią deformaciją, o išorinės kėbulo dalys yra deformuojamos kontroliuojamu būdu ir absorbuoja didžiąją smūgio energijos dalį.
Demonstration crashes - Importance of child restraints
Deformacijos Zonos ir „Išlikimo Zona“
Eismo įvykių metu paprastai susiduriama su viena iš dviejų tipinių situacijų arba su abejomis įvykstančiomis paeiliui. Pirmoji situacija yra siejama su greitu didelės kinetinės energijos praradimu trumpoje kelio atkarpoje. Taip atsitinka, kai automobilis susiduria su kliūtimi arba gauna smūgį į priekinę ar galinę dalį (statmenai arba skersai), taip pat kai gauna smūgį į šoną. Kita situacija pasižymi tuo, kad automobilis apsiverčia, neretai net keletą kartų, ir, besivartydamas palaipsniu, nors dažnai - labai staigiai praranda energiją kiekvieno apsivertimo metu.
Tiek pirmoje, tiek antroje situacijoje susidūrimo vietą (vietas) veikia jėgos, kurios deformuoja ten esančius kėbulo elementus. Šioms jėgoms pasipriešina susidūrusio automobilio masės inercija, t.y. priešpriešinė jėga, veikianti iš automobilio svorio centro.
Priekinio arba galinio susidūrimo atvejais pirmiausiai yra sugniuždomos mažiausiu atsparumu pasižyminčios kėbulo dalys, po to yra deformuojami giliau esantys variklio skyriaus arba bagažinės elementai. Jeigu ir to nepakanka energijos išskaidymui, likusi veikiančios jėgos dalis yra perkeliama per stulpelius į automobilio grindis ir stogą, tačiau neturi jau jų sugniuždyti, kadangi tai yra elementai, kurie sudaro taip vadinamą „išlikimo zoną“ automobilyje esantiems asmenims.
„Hatchback“ ir „Kombi“ modeliuose sunkiau nustatyti ribą tarp keleivių salono ir zonos, skirtos deformavimui bei energijos sugėrimui. Kadangi dažniausiai smūgio jėga į automobilio galą yra žymiai mažesnė nei priekinio susidūrimo atvejais, todėl šių modelių konstrukcijose yra naudojamos žymiai trumpesnės gniuždymo zonos, o dalis nesubalansuotų jėgų kontrukcinių grindų ir stogo sprendimų pagalba yra nukreipiamos zonai, kuri galėtų apsaugoti keleivius nuo šiam avarijų tipui būdingų apkrovų. Šią funkciją atlieka tik išorinės slenksčių, stulpelių ir durelių skardos. Be to, šie elementai privalo būti atsparūs šoniniam lenkimui.
„Mercedes“ Indėlis
Praėjusio amžiaus viduryje „Mercedes“ konstruktoriai automobilio kėbulą suskirstė į lanksčiąsias (variklio skyrius ir bagažinė) ir kietąsias (keleivių salonas) dalis. Po ilgų teorinių skaičiavimų ir praktinių testų, buvo įdiegtą naujoji, saugumą didinanti, automobilių kėbulų projektavimo metodika.
Saugumo Testavimas
Istorija ir Metodika
Praktinių testų metu buvo tikrinamos automobilio susidūrimo su nejudančia kliūtimi pasekmės. Nuo to laiko susidūrimų testų metodai buvo žymiai patobulinti. Jų metu vertinamos ne tik priekinio ir galinio susidūrimo pasekmės, bet ir šoninių bei skersinių susidūrimų eiga. Iš pradžių testams buvo naudojami du automobiliai. Vėliau susidūrimų testų mechanizmas buvo pakeistas - stovintis automobilis buvo taranuojamas nustatytos masės įrenginiu, judančiu numatytu greičiu ir kryptimi. Šis metodas neturi įtakos rezultatų patikimumui, kadangi pagal fizikos dėsnius svarbi yra susiduriančių kūno masių suma ir tarpusavio greitis.
Spartus elektronikos vystymasis leido sukurti įvairius daviklius, kurie tiksliai registruoja įvairių automobilio kėbulo dalių deformacijas, taip pat manekenus veikiančias apkrovas. Šiuo metu atsirado galimybė kompiuteriais modeliuoti tokius susidūrimus.
Euro-NCAP ir Pėsčiųjų Saugumas
Laikui bėgant saugumo testai tapo privalomi. Visi lengvųjų automobilių gamintojai prieš pradėdami masinę savo modelių gamybą juos išbando aktyviojo ir pasyviojo saugumo atžvilgiais. Beveik visi pasyviojo saugumo bandymai atliekami gamintojų laboratorijose. Pasaulyje masinės gamybos automobilius pasyviojo saugumo atžvilgiu išbando ir vertina nepriklausoma organizacija - Euro-NCAP (Europos naujų automobilių patikrinimo programa) kartu su Tarptautine automobilių federacija, automobilių asociacija, Didžiosios Britanijos karališkuoju automobilių klubu ir kt. Automobilių modeliai bandomi ir vertinami priekinio, šoninio ir galinio susidūrimo testais. Šiuo metu automobiliui yra privaloma atlikti net 40 saugumo testų.
Nuo praėjusio amžiaus septyniasdešimtųjų metų pradėti susidūrimų su pėsčiaisiais tyrimai, kurių tikslas - pėsčiųjų saugumo užtikrinimas. Pirmaisias sprendimais šioje srityje tapo kėbulo priekio formų užapvalinimas, durų rankenos be aštrių briaunų, sulenkiami šoniniai veidrodėliai, paslėptas valytuvų svirtelių tvirtinimas, atsisakyta kietų priekinių apdailų. Šiuo metu pirmaujančių gamintojų automobiliuose yra naudojamos pažangios saugos sistemos, tokios kaip energiją sugeriantys buferiai, aptakai su spyruokliuojančiu tvirtinimu, minkštai besideformuojantys variklių dangčiai ir kitos. Nepriklausomai nuo atliktų naujojo modelio testų, dauguma automobilių gamintojų labai kruopščiai analizuoja faktinių autoįvykių pasekmes savo markės automobiliams.
Iššūkiai ir Ateities Medžiagos
Atsparumas be Masės Didinimo
Elementų su kontroliuojama deformacija konstravimas nesudaro didesnių sunkumų. Didesnę problemą sudaro automobilio kėbulo griaučių elementų su padidintu atsparumu gniuždymui ir lenkimui kūrimas. Šis procesas negali būti vykdomas jų masės padidinimo sąskaita, kadangi tai turės neigiamos įtakos ekonominiams ir ekologiniams rodikliams, taip pat pakenks eismo saugumui.
Hibridinės Konstrukcijos
Tinkamiausias sprendimas - naujų medžiagų, pasižyminčių didesniu atsparumu ir mažesniu svoriu, kūrimas ir panaudojimas. Naujos kartos kėbuluose stulpelių išorinė dalis dažniausiai yra gaminama iš palyginus minkštos gilaus tempimo skardos, o jų vidinė dalis - iš padidinto atsparumo plieno (kintančio atsparumo elemento dalyse) kartais su papildomais sustiprinimais (daugiasluoksniais arba kryžminiais) profilio viduje. Taip pat yra taikomos hibridinės plieno ir aliuminio konstrukcijos.