Сучасні тенденції розвитку конструкції кузовів різних типів автомобілів, зовнішнього та внутрішнього дизайну, покращення активної та пасивної безпеки.

- Зменшення довжини та збільшення висоти кузова зі збільшенням об’єму пасажирського салону;

- Створення кузовів з новими дізайнерськими та конструкторськими рішеннями, які раніше не створювались;

- Збільшення кількості кузовів легкових автомобілів, що виготовляються під заказ для забезпечення амбітних потреб заможних громадян;

- Підвищення прозорості кузовів, все більше застосування даху кузова з прозорим люком;

- Підвищення комфорту та безпеки водія і пасажирів за рахунок впровадження електронних систем керування, попередження та запобігання аварійних ситуацій, застосування подушок безпеки для водія, пасажирів та для пішоходів (під час наїзду);

- Aгрегати, вузли, механізми та системи у легкових автомобілях розташовуються з умовами забезпечення безпеки руху та комфорту пасажирів;

- Намітилась тенденція розвитку конструкцій кузовів легкових автомобілів, що забезпечують перевезення і пасажирів і вантажів. Такі конструкції автомобілів користуються попитом громадян середнього класу, що займаються бізнесом;

- Покращується захист пасажирів, вантажів від вібрацій, шумо-пило-газо-тепло і гідроізоляція;

- Зниження висоти розташування вантажної платформи, центра мас та розташування вантажу і використання засобів механізації під час навантаження (розвантаження);

- Використання компонувальних схем з розташуванням кабіни вантажного автомобіля над двигуном;

- Збільшення корисної посадочної площі та все більше збільшення використання скла для покращення прозорості кузовів автобусів;

- Збільшення кількості додаткового обладнання та автоматичних систем керування рухом, що встановлюється на автомобіль;

- Покращення жорсткісті та довговічністі кузовів;

- Зменшення масових параметрів за рахунок використання пластмас та вугленасичених волокон (кузов автомобіля Koenigsegg Agera R за рахунок використання вугленасичених волокон має масу 70 кг);

- Покращення захисту пасажирських салонів від корозії за рахунок покращення покриття металу фарбами та іншим покриттям, застосування алюмінію тощо;

- Збільшення собівартості виготовлення за рахунок впровадження у конструкцію кузова елементів автоматичних систем керування та нових матеріалів кузова (кевлар, карбон, алюміній тощо);

- На жаль, оцінка кузовів дуже часто проводиться по престижності тієї, чи іншої конструкції автомобіля за рекламою, що не завжди враховує реальні показники призначення кузова;

Сучасні легкові автомобілі роблять порівняно високими - висота серійних седанов складає близько 1,5 метра, що дозволяє оптимально розмістити водія і пасажирів, створити просторий салон без зайвого збільшення габаритів автомобіля. Деякі автомобілі роблять ще вище, наприклад седан Nissan Tiida має висоту 1535 мм. Це є прямим наслідком характерної для попереднього десятиліття моди на високі "паркетні" позашляховики і минивэны, в результаті якої споживач звик до високої посадки і просторому салону, характерним для цих автомобілів.

Завдяки високим кузовам, підвищеній поясній лінії, товстим боковинам, вищим капотам і моді на "геометричний" стиль сучасні покоління багатьох моделей виглядають істотно масивніше в порівнянні з попередніми.

Паливна економічність автомобіля великою мірою залежить від аеродинамічного опору кузова і автомобіля в цілому. Витрати потужності на подолання аеродинамічного опору пропорційні чиннику обтічності і третьої міри швидкості автомобіля. Вже на швидкості близько 50 км/год втрати потужності на аеродинамічний опір близькі до втрат потужності на опір коченню шин по твердій опорній поверхні. За експериментальними даними зниження витрат потужності на аеродинамічний опір на 10 % дозволяє отримати економію палива 3 %.

Безперервно покращуються аеродинамічні форми легкових автомобілів. Коефіцієнт обтічності перспективних легкових автомобілів Сх<0,3. Є дослідні зразки легкових автомобілів, для яких Сх<0,2.

Зниженню аеродинамічного опору вантажних автомобілів почали приділяти увагу тільки останніми роками. Особливе значення це має для автотранспортних засобів, що здійснюють міжміські перевезення і рухаються з великими середніми швидкостями. Для поліпшення обтічності між кабіною і напівпричепом (фургоном) встановлюють пластмасові обтічники. Одночасно з цим прагнуть надавати кузовам закруглені форми, без помітних виступів. Такі заходи дозволяють понизити витрату палива при русі зі швидкостями 70...80 км/год приблизно на 10%.

Маса кузова складає значну частину маси автомобіля, тому зниження маси кузова важливе для поліпшення паливної економічності. Найбільший ефект дає застосування вуглепластикових кузовів і окремих пластмасових деталей (капот, кришка багажника, буфер, облицювальні деталі і т. п.). В середньому маса деталей, виготовлених з пластмас, в 2 рази менше маси деталей, виготовлених із сталі.

 

Рис 6. Mitsubishi Galant. Достатньо порівняти Mitsubishi Galant попереднього (1996—2006 років) і поточного (з 2004 року) поколінь.

Рис 7. Mitsubishi Galant поточного (з 2004 года) поколінь

Спостерігається тенденція до все більшого збільшення діаметру коліс і розмірності шин, при відповідному зниженні їх профілю. Це дозволяє не лише поліпшити зовнішній вигляд порівняно високих автомобілів за рахунок кращого пропорціонування, але і розмістити усередині коліс потужніші гальмівні механізми великого діаметру. Сьогодні на серійних легкових автомобілях можна зустріти і 18-дюймові колеса, хоча ще у восьмидесяті навіть на великих седанах ставили як максимум 15-дюймові.

Важливий вплив на форму автомобілів починають робити міркування пасивної безпеки, вимоги до якої істотно зросли після початку крэш-тестов за програмою EURO NCAP в другій половині дев'яностих років. Низькі результати, показані в них навіть безпечними, що вважалися, моделей, викликали широкий громадський резонанс і активну роботу над створенням максимально безпечних автомобілів.

До теперішнього часу усі виробники світового класу вивели свою продукцію на рівень відповідності новим стандартам безпеки при фронтальному зіткненні. Проте незабаром в програму випробувань були додані два нових - на безпеку при бічному ударі і при наїзді на пішохода. Для поліпшення цих характеристик автомобілів були прийняті рішення, що безпосередньо вплинули на їх зовнішність.

Необхідність підвищення безпеки при бічному ударі привела до появи кузовів з високою, добре захищаючою боковиною і товщими дверима. Тепер автомобілі мають високу поясну лінію і порівняно низький дах з дуже товстими, масивними стійками.

Для забезпечення безпеки при наїзді на пішохода необхідно збільшити відстань між капотом двигуна і силовим агрегатом для забезпечення необхідної енергопоглинаючої деформації - це призводить до появи автомобілів з істотно вищим капотом.

Аеродинаміка при цьому продовжує покращуватися: новітні досягнення в цій області дозволяють чекати появу найближчим часом масових автомобілів з Сх близько 0,2. У 2010-х роках серійні машини вже мають Сх близько 0,25.

У останнє десятиліття спостерігається повсюдний перехід до нових високотехнологічних типів автомобільної оптики: звичайні фари з класичним рефлектором і рассеивателем замінюються на "линзованную" оптику, що дає краще світло, а задні ліхтарі і інші додаткові освітлювальні прилади виконують на основі світлодіодів. При цьому до моди увійшли прозорі безбарвні стекла задніх ліхтарів і поворотников, під якими розташовані кольорові світлодіоди або колби ламп - замість характерних для попередніх епох ліхтарів з кольоровими стеклами

Легковий автомобіль є переважно товаром споживчим. У оцінці споживачем якості автомобіля роль зовнішнього вигляду, привабливості форми часом перебільшена. Це викликано підвищеним громадським інтересом до автомобіля, його "престижністю".

Класичне компонування

Panhard et Levassor "Systeme Panhard" - перший автомобіль, що мав класичне компонування.

Компонування легкового автомобіля

Автомобіль швидко розвивався Двигун зайняв досить незручне для розміщення пасажирів місце - між великими кожухами передніх керованих коліс; радіатор розмістився попереду - для охолодження його зустрічним потоком повітря; провідні колеса - задні що вигідно для поліпшення тягових якостей автомобіля. З конструктивної точки зору така компонувальна схема оказалсь цілком раціональної: удосконалюючись, вона збереглася до наших днів і дістала назву "Класичне компонування".

Двигун, трансмісія, ходова частина кріпилися до рами. Усе це в цілому називалося "шасі". Шасі могло рухатися і існувати без кузова. Кузов же встановлювався на шасі як окремий і незалежний для виконання агрегат. З кузовом виходив вже автомобіль, призначений для виконання певної функції.

Це дозволяло створювати на базі одного і того ж шасі самі різні автомобілі, включаючи вантажні модифікації, а також - віддавати замовлення на кузови стороннім кузовщикам, що широко практикувалося в ті роки: фірма-виготовник робила тільки шасі і пропонувала покупцям або замовити у неї один із стандартних кузовів (для чого при ній була своя, фірмова, кузовна майстерня), або звернутися в стороннє кузовне ательє із замовленням на кузов індивідуальної роботи, що обходилося набагато дорожче. Так часто поступали виробники автомобілів категорії "люкс" до кінця тридцятих років.

Деякі інші тенденції розвитку кузовів на початку ХХІ ст.:

- Поява нових моделей автомобілів за рахунок розвитку, або поєднання різних концепцій кузовів й приводів
- Збільшення висоти кузова: автомобілі ростуть більше у висоту, чим у довжину (насамперед автомобілі малого класу й компактні автомобілі).
- Зростання вимог споживачів. Кузов автомобіля повинен бути затребуваним, на кузова без іміджу немає попиту та немає розвитку і продаж.
- Збільшення кількості автомобілів з прозорим панорамним дахом, що забезпечує доступ світла й повітря в автомобіль.
- Використання для активного відпочинку автомобіля-фургону: типу Renault Kangoo, як дешева альтернатива сімейного автомобіля мінівенам.
- Використання високоякісних матеріалів, робить інтер'єр автомобіля другим будинком.
- Зміна дизайну світлотехніки: фари й задніх ліхтарів стають прикрасами. У центрі уваги - дизайн освітлення в нічний час.
- Масові моделі автомобілів випускаються на вимогу суспільства усе більше широкою гамою - як за ціною так і по потужності двигуна.
- Шестимісний салон актуальний завдяки добре продуманій системі складних сидінь, що дозволяє збільшити багажний відсік і забезпечує максимальну трансформацію салону.
- Збільшення кількості бортових інформаційно-розважальних систем, що робить автомобіль кінотеатром на колесах, концертним залом, інтернет-кафе. Прискорюється розробка й впровадження нових концепцій керування автомобілем.
- Останнім часом автомобілі все більше комплектуються дверима-крилами. Як правило автомобілі, що випускаються малими серіями (Mazda RX-8, новий Rolls-Royce).
- Створення автомобілів з нескладною трансформацією кузова, що завдяки твердому складному верху з електрогідравлічним приводом купе, пікап перетвориться в кабріолет, відкритий 2-місцевий автомобіль або у закритий 4-місцевий. Перші представники - Citroen Pluriel і Chevrolet SSR
- Керування "по проводам" (Drive-by-wire) в автомобілях дає можливість збільшити розміри салона кузова в силу нового компонування вузлів і агрегатів. Через відмову від традиційних органів керування простір салону може бути значно змінений та збільшений.
- Створення автомобілів зі знімними панелями даху, що швидко перетворюють позашляховик у пікап. Наскільки на сьогодні прослідковується тенденція розвитку хетчбеків, настільки через деякий час вона може зникнути.
Недавно французький журнал Ingenieurs de L"automobile назвав ряд характерних ознак автомобіля, гідного почати третє тисячоріччя. Серед них відзначалися:
- магнітні карти для команд на пуск двигуна й на відкривання дверей;
-керування автомобілем без кермового колеса;
- автоматичне регулювання динаміки залежно від умов руху автомобіля в цей момент;
-панель приладів з рідкокристалічним дисплеєм;
-надувні бічні подушки безпеки;
-відеокамера замість зовнішніх дзеркал заднього виду;
- прозорий дах з электрохромним покриттям, що затемнює натисканням кнопки;
- фари із крапковими джерелами, автоматично регулюючий світловий потік залежно від ситуації на дорозі й від швидкості руху.
Дизайн ХХІ століття.
Заміна в сучасному автомобілі гідравлічних і механічних вузлів на електричні сприяє збільшенню вільного простору. Наприклад, повністю електрична система рульового керування дозволяє обійтися без кермової колонки, а кермо може бути значно зрушать вперeд. Над цим рішенням уже працюють японські компанії NSK, Koyo і американська Delphi.
Зводячи до мінімуму кількість базових платформ, найбільші автовиробники будуть намагатися зберегти індивідуальність різних торговельних марок.
За прогнозами на Mays, у дизайнах-студіях як і раніше будуть популярні поверхні, в основі яких лежать такі геометричні фігури, як квадрати, трикутники й трапеції. В основному завдяки тому, що їх набагато легше одержати, використовуючи традиційні штампувальні преси. Нові можливості спричинять відкриття в області виробництва композитів - панелі із пластику, відлиті під тиском, зможуть сполучати в собі самим незвичайним образом прості плоскі й складні поверхні.
Але поки керування автомобілями залишається автономним, вони обов'язково будуть вимагати проектування зон деформації при зіткненні, захисту від перекидання й пристроїв, що знижують небезпеку травматизму при бічних ударів.
Відмітною рисою зростаючого числа спортивних автомобілів універсального призначення будуть різко обкреслені кути й геометричні форми вантажівки, покликані якнайкраще замаскувати їхнє походження від легкових автомобілів. І навпаки, геометричні форми автомобілів вищого класу, таких як Jaguar, дизайнери будуть трансформувати в більше плавні й текучі лінії. Всі ці зміни в зовнішньому вигляді будуть відбуватися більше радикальним образом, ніж сьогодні.
Системи освітлення автомобілів кардинально змінюються. З'являються інтелектуальні системи освітлення. Фари складаються з декількох світлових джерел, що адаптують форму й інтенсивність світлового променя до положення автомобіля на дорозі. Іде робота над світловими джерелом, розташованим горизонтально під автомобілем (Baroptic фірми Valeo) і освітлення автомобіля від одного джерела з використанням оптичного волокна (Denso, Visteon), що дозволяють зробити освітлювальні прилади менш помітними, але більше ефективними.
Процес їзди в автомобілі буде більше приємним, завдяки впровадженню ряду нововведень, а саме: спеціальних покриттів скла для поліпшення огляду, розгорнутих на 45градусів фар і вітрового скла щоб уникнути осліплення променями транспорту, що йде назустріч, і збереження видимості предметів, освітлюваних фарами власного автомобіля.
Відповідно до запитів пасажирів автомобіль може бути "персоніфікований", тобто салон автомобіля може бути доповнений модулями з категорії технічних засобів, що розважають,. Наприклад, автомобіль може бути обладнаний мобільним офісом з повним пакетом телекомунікаційних засобів для того, щоб водій або пасажир мали можливість виконати будь-який вид роботи, пов'язаної з бізнесом. За бажанням "власника" автомобіль може бути укомплектований аудиовідеоапаратурою і технічними засобами розваги, що імітують стиль будь-якого сторіччя. Всі автомобілі будуть містити мінімум електроніки, необхідної для керування автомобілем і комунікацією з новітніми системами керування.
Серед сучасних тенденцій розвитку автомобілебудування домінуючим є підвищення комфортності легкового автомобіля, пов'язане зі зростаючими запитами споживача.

Конструкційні матеріали кузова
Кузова всіх, за невеликим винятком, сучасних автомобілів, виготовляються зі сталі. У наступному столітті сталь збереже свою перевагу завдяки низкій, у порівнянні з більшістю конструкційних матеріалів, вартості.
Уже завоювали собі місце в автомобільній промисловості алюміній, магній і композити продовжують участь у боротьбі автовиробників за зниження ваги. "Однак в 2025 р. лідируючі позиції як і раніше буде займати сталь", - уважає Jeff Dieffenbach, керівник проекту, IBIS Associates, Wellesley, Масачусетс. Дана компанія консультує в області матеріалів і виробництва.
Що, найімовірніше, зміниться - так це технологія одержання металу. Штампований несучий кузов, швидше за все, трансформується в конструкцію типу просторової рами, що представляє собою переплетення балок з видавлених і гнутих профілів.
На Токійському автосалоні 2001 року був представлений концепт Honda Unibox, кузовом, а точніше несучим каркасом якого служить алюмінієва просторова рама. Зовні до неї кріпляться зовнішні панелі кузова із пластику. Панелі виконані прозорими, але як тільки пасажирів або водія почне бентежити підвищена увага навколишніх, їх можна замінити на панелі, пофарбовані в будь-які необхідні кольори, а можна навпаки "роздягнути" свою машину до голого алюмінієвого кістяка. Панеллю приладів служить складний дисплей, що висувається. Сама необхідна інформація проектується на вітрове скло, а дзеркала заднього виду заміняє широкий панорамний екран, що дає повну картину того, що відбувається за бортом.
"У кожному разі такі автомобілі з'являться не раніше, ніж через 25 років", - говорить Dieffenbach. Хоча компанія GM надала публіці можливість побачити, як буде виглядати автомобіль через 20 років, продемонструвавши в Детройті в січні 2002 року концепт-проект AUTOnomy. AUTOnomy v це навіть не автомобіль у тім виді, у якому ми звикли його бачити сьогодні. Уявіть собі скейт-борд довжиною 4,2 м, шириною 1,8 м і товщиною 15 див. Це і є AUTOnomy - автономне шасі з усіма властивому дійсному автомобілю атрибутами, за винятком хіба що кузова. Кузов може бути змінений кожним залежно від вашого настрою, часу доби й мети поїздки. Що відрізняє AUTOnomy від звичайного скейтборда? Адже в автомобілі немає ні двигуна, ні коробки передач, ні трансмісії, а самими значними деталями, що рухаються, є колеса. Паливних баків теж ні, як і рідинного радіатора, масляного фільтра, гальмових гідромагістралей. Немає тосола, немає масла, немає гальмової рідини. Нічого ні, а автомобіль - є. Паливний бак заміняє воднева паливна батарея, двигун - мотор-колеса, гідравлічні системи - електричні проведення й електронні схеми, відповідальні за роботу силового агрегату, рульового керування, гальм.
Зверху на шасі навішується кузов: седан, універсал, мінівен, пікап - не має значення. Органи правління (забудьте про кермове колесо й педалі, їх у найкращому разі замінить джойстик або клавіатура ноутбука) і електропроводка підключаються до рознімань, виведеним на поворотні панелі в центральній частині шасі. Про те, де повинен розміщатися водій, говорити взагалі нема рації. Він може сісти ліворуч або праворуч, а може взагалі управляти автомобілем із заднього ряду сидінь або з "багажника". Автомобіль може служити від 15 до 20 років. Власникові залишиться лише міняти кузов і облагороджувати його по власному розсуді, а при бажанні використати шасі автономно, наприклад, для енергозабезпечення дачного будиночка. Але не зваблюйтеся. Виставлений GM експонат навіть не можна назвати робітником. Це іграшка, і її ціль v показати, наскільки далеко просунулася сьогодні інженерна думка. Думка, до якої сучасні технології поки ще не доросли.
Сам Jeff Dieffenbach упевнений в успішному майбутньому просторової рами з нержавіючої сталі. Вона дорожче звичайної сталі, але прочнее й стійкіше до корозії. Крім того, при меншій витраті нержавіючої сталі можна знизити вага автомобіля на 45 %, а також виграти від нескладної технології формувальних процесів.
Один зі шляхів зниження ваги легкового автомобіля v застосування облегчeнных матеріалів. Велике майбутнє уготовано пластмасам типу Noryl, що використається при виготовленні крил Mercedes Classe A, Renault Scenic і Clio II. Для деталей кузова більших розмірів застосовується алюміній: капот Peugeot 607, Audi A2. Програма ULSAB, одним з учасників якої є Porsche, припускає зниження ваги автомобіля за счeт використання стали в сполученні з новими складальними технологіями.
Панелі кузова легкових автомобілів 2100 р. будуть зроблені з термопласту, і їхню форму можна буде змінювати за допомогою електричного заряду. Застосування термопласту для автомобільного каркаса дозволить виготовляти автомобілі на трьох базах: для 2, 4 і 6 пасажирів. Ця система дозволить той самий каркас розсовувати в довжину або укорочувати, залежно від необхідного розміру. Додаючи або забираючи пластикові панелі, кузов можна укорочувати або подовжувати. Як опора для пластикових панелей кузова будуть використовувати конструкційні елементи із пластику, які для швидкої зміни щільно уставляються в один одного краями. Універсальність форми й конструкції дозволить зробити виробництво всіх трьох автомобілів економічним і крупносерійним. Центри техобслуговування можуть бути розміщені таким чином, що власники або водії, що взяли автомобіль у прокат зможуть змінити його місткість, залежно від числа перевезених пасажирів. Вибір варіанта буде залежати від бажання власника й реалізовуватися протягом пари годин. Можна буде одержати практично будь-який тип автомобіля.
Автомобілі, що мають яйцеподібну форму, будуть подовжуватися (або коротшати) у центральній частині, у те час як передня й задня частини, де буде розміщатися двигун, залишаться недоторканими. 4- і 6-місцеві версії будуть мати "ковзні" двері по обидва боки (як у сучасних мінівенів). Якщо або коли автомобіль вилучається з експлуатації за якимись причинами, кузов і корпус повністю переробляються для повторного використання.