DIFERITE TIPURI DE ŞASIURI

Ladder Chassis (Şasiul Scară)

Figura 1. Şasiu AC Cobra

Aceasta este cel mai vechi tip de şasiu. De la primele automobile, până la începutul anilor '60, aproape toate maşinile din lume l-au folosit ca standard. Chiar şi în ziua de azi, cele mai multe SUV-uri încă îl folosesc. Construcţia sa, indicată după numele acestuia, arată ca o scară - două şine longitudinale interconectate prin mai multe bare laterale şi în cruce. Sinele longitudinale sunt cele mai încărcate. Ele suporta sarcina şi, de asemenea, cu forţele longitudinale cauzate de accelerare şi frânare. Şinele laterale şi încrucişate asigură o rezistenţă la forţele laterale şi măresc rigiditatea la torsiune.

Avantaje În prezent nu mai are multe avantaje ... este uşor şi ieftin de construit

Dezavantaje Deoarece este o structura în două dimensiuni, rigiditatea la torsiune este mult mai mică decât la alte şasiuri, mai ales atunci când este vorba de încărcări verticale sau denivelări.

Utilizări Cele mai multe SUV-uri, masini clasice, Lincoln Town Car, Ford Crown Victoria etc.

Cadru cu profil tubular

TVR Tuscan Lamborghini Countach

 

Ca sasiu scara nu este suficient de puternic, inginerii maşini de curse au dezvoltat un design 3 dimensional - cadru spaţial Tubular. Unul dintre primele exemple a fost după-război masina de curse Maserati Tipo 61 "Birdcage". Cadrul spaţial tubular are zeci de tuburi cu secţiune circulară (unele pot folosi tuburi cu secţiune pătrată pentru conectarea uşoară la panouri de caroserie, deşi secţiune circulară oferă maximum de rezistenta), poziţionate în diferite direcţii pentru a oferi rezistenţă mecanică împotriva forţelor din diferite direcţii. Aceste tuburi sunt sudate împreună şi formează o structură foarte complexă, după cum puteţi vedea în imaginile de mai sus.

Pentru rezistenţă mai mare cerută de maşinile sport de înaltă performanţă, cadrul spaţial tubular include, de obicei, o structură puternică în ambele uşi (a se vedea imaginea de Lamborghini Countach), prin urmare, ca rezultat pragul de uşă este neobişnuit de mare şi accesul în cabină este dificil.

În anii '50 timpurii, Mercedes-Benz a creat maşina de curse 300SLR folosind cadrul spaţial tubular. De asemenea, au creat primul cadru tubular spaţial pentru vehiculul rutier pentru Gullwing 300SL. Deoarece pervazul a redus dramatic accesibilitatea în carbină, Mercedes a trebuit să extindă uşile pe acoperiş, astfel încât a creat modelul "Gullwings".

De la mijlocul anilor '60, multe automobile sport de performanţă au adoptat, de asemenea, cadru tubular spaţial pentru a spori raportul rigiditate/greutate. Cu toate acestea, multe dintre ele au folosit de fapt, rame spaţiale pentru structura din faţă şi din spate şi au realizat cabina din monococa pentru reducerea costurilor. 

Avantaje: Foarte puternic în orice direcţie. (Comparativ cu

şasiul scara şi şasiul monococă de aceeaşi greutate)

Dezavantaje: Foarte complexe, costisitoare şi consumatoare de timp pentru introducerea în fabricaţie. Imposibil pentru robotizarea fabricaţiei. În plus, ocupă mult spaţiu şi ridicarea pragului de uşă conduce la accesul dificil la cabină.

Utilizări Toate Ferrari înainte de 360m, Lamborghini Diablo Jaguar XJ220, Caterham, TVR etc

Monocoque

Astăzi, 99% autoturisme produse pe această planetă sunt realizate din şasiu monococă din otel, datorită costurilor reduse de producţie şi capacitatea robotizare a producţiei.

Monococa este o structura dintr-o bucata care defineşte forma de ansamblu a maşinii. În timp ce scara, cadru spaţial tubular şi şasiul cu grindă centrală prevăd doar elemente de rezistenţă şi nevoia de a construi corpul în jurul lor, şasiu monoque este deja incoporat cu corpul într-o singură bucată, după cum puteţi vedea în imaginea de mai sus care prezintă un Volvo V70.

De fapt, şasiu l "dintr-o bucata" este efectiv realizat prin sudura mai multor piese împreună. Podeaua, care este cea mai mare piesă, şi alte piese sunt realizate prin presare pe maşini mari de ambutisare. Ele sunt sudate împreună la faţa locului de braţe robot (unele utilizează chiar sudarea cu laser) într-un flux de producţie pe linie. Întregul proces durează doar câteva minute. După aceea, unele accesorii cum ar fi uşile, capota, capacul portbagajului, panourile laterale şi acoperişul sunt adăugate.

Şasiu monococă beneficiază, de asemenea, de protecţia la impact. Pentru că se realizează în mare parte din metal, zonele de deformare poate fi create în structura lui.

Another advantage is space efficiency. The whole structure is actually an outer shell, unlike other kinds of chassis, therefore there is no large transmission tunnel, high door sills, large roll over bar etc. Obviously, this is very attractive to mass production cars.

Un alt avantaj este eficienţa spaţiului. Întreaga structură este de fapt o coajă exterioară, spre deosebire de alte tipuri de şasiu, prin urmare, nu există nici un tub mare de transmisie, praguri mari de uşi, bare rola mare peste etc. Evident, acest lucru este foarte atractiv pentru maşinile de producţie de masă.

Există, de asemenea, multe dezavantaje. Este foarte greu, datorită cantităţii de metal folosit. Realizat din table de metal presat şi având forma de cochilie el beneficiază, mai degrabă, de eficienţa spaţiului decât de rezistenţă, nu este la fel de puternic ca tuburile de metal sau metal extrudat, raportul rigiditate/greutate este, de asemenea, cel mai scăzut dintre toate tipurile, faţă de şasiul cu bare şi de bătrânul şasiu scara . În plus, la monococă ansamblu este realizat din oţel, spre deosebire de alte câteva şasiu care combină şasiu din oţel şi un corp din aluminiu sau fibră de sticlă, monococa este iremediabil mai grea decât altele.

 Deşi Monococa este potrivit pentru producţia de masă cu roboţi, este aproape imposibil pentru producţia la scară mică. Costul de instalare pentru scule este prea scump - Maşini ştanţare mari şi matriţe scumpe. Se pare că Porsche este singurul specialist de masini sport al cărui volum de producţie permite acest lucru.

Avantaje: Ieftine pentru producţia de masă. În mod inerent bună protecţie la accident. Eficientă a spaţiului

Dezavantaje: Grele. Imposibil pentru producţie de volum mic.

Utilizări Aproape toate maşinile de productie de masa, toate Porsche actuale.

ULSAB Monocoque

Introducerea reglementărilor de siguranţă, mai stricte, din anii '90, cer un şasiu mai rigid; tradiţionala monococa din otel devine mai grea decât oricând. Ca urmare, producătorii de automobile au apelat la materiale alternative pentru a înlocui oţel, cel mai important fiind aluminiul. Deşi nu există încă nici o maşină de producţie de masă, altele decât Audi A8 şi A2 care elimină complet oţelul din construcţia şasiului, mai multe maşini utilizează panourile de caroserie aluminiu cum ar fi capota si capacul portbagajului, braţele suspensiei si ansambluri sub-cadre. Indiscutabil, acest lucru nu este ceea ce industria siderurgică este dispusă să vadă.

Prin urmare, producătorii americani de oţel au fost angajaţi de Serviciul de Inginerie Porsche pentru a dezvolta un nou tip de tehnologie monococa din otel de înaltă rezistenţă (Ultra Light Steel Auto Body -ULSAB). Aşa cum se arată în imagine, practic are aceeaşi structură ca o monococă convenţională. Diferenţa este dată de detalii minore - utilizarea pieselor hydroformate, din oţel sandwich şi sudarea cu fascicul laser.

Hydroformarea este o noua tehnica pentru modelarea metalelor la forma dorită, alternativa la presare. O maşină convenţională de presare utilizează o greutatea mare de presare a tablei într-o matriţă, acest lucru creează în mod inevitabil grosime neomogenă - marginile şi colţurile sunt întotdeauna mai subţiri decât suprafeţele. Pentru a menţine o grosime mină acolo pentru a benefica de rigiditate, designeri auto trebuie să aleagă iniţial table de metal mai groase decât este necesar. Tehnica Hydroform este foarte diferită. În loc să utilizeze foi de metal, aceasta face tuburi subţiri de oţel. Tubul de oţel este plasat într-o matriţă care defineşte forma dorită, apoi un fluid de presiune foarte mare va fi pompat în tub şi se extinde pe acesta din

urmă la suprafaţa interioară a matriţei. Deoarece presiunea lichidului este uniformă, grosimea piesei realizată din oţel este, de asemenea uniformă. Ca urmare, designerii pot folosi oţel de grosime minimă pentru a reduce greutatea.

Sandwich-ul de oţel este făcut dintr-un miez termoplastic (polipropilenă) între două pelicule foarte subţire din oţel. Această combinaţie este de până la 50 de procente mai uşoară, comparativ cu o bucată de oţel, omogenă, fără ai scădea performanţele. Pentru că arată rigiditate excelentă, aceasta este aplicată în zonele în care se cere o rigiditate mare la îndoire. Cu toate acestea, nu poate fi utilizată pretutindeni, fiindcă are nevoie de adeziv lipire sau nituire în loc de sudare.

Comparând cu Monococa convenţională, Porsche Engineering a pretins că este cu 36% mai uşoară şi peste 50% mai rigidă. ULSAB deşi a fost doar anunţată la începutul anului 1998, noul Opel Astra şi BMW Seria 3 o au deja folosită în unele părţi. Se pare că va înlocui în cele din urmă monococa convenţionale.

Avantaje: Monococa mai puternică şi mai uşoră faţă de cele convenţionale, fără a creşte costul de producţie.

Dezavantaje: Încă nu suficient de puternică sau de uşoară pentru cele mai bune masini sport

Utilizare Opel Astra, BMW 3-seriesOpel Astra, BMW Seria 3

Backbone Chassis – Cadru cu tub cental

Kia's version Lotus Elan Mk II

Colin Chapman, fondatorul Lotus,a inventat şasiu cu grindă centrală în roadsterul lui original Elan. După ce a eşuat în experimentul său cu o caroserie monococa din fibra de sticla, Chapman a descoperit un şasiu puternic dar ieftin, care există de milioane de ani - coloana vertebrala.

Şasiu cu grindă centrală este foarte simplu: o coloană vertebrală puternică tubulară (de obicei în secţiunea dreptunghiulară) conectează puntea faţă şi spate şi oferă aproape toată puterea mecanică. În interiorul căruia nu există spaţiu pentru arborele de transmisie în cazul motor - faţă, avînd tracţiunea spate ca la Elan. Întregul trenul de rulare, şi suspendările motorului sunt conectate la ambele capete ale coloanei vertebrale. Organismul este construit pe coloana vertebrală, de obicei, realizată din fibra de sticla.

Este suficient de puternic pentru maşini mai mici, sport, dar nu pentru cele de solicitări mari. De fapt, şasiul original angajat De Tomaso Mangusta erau furnizate de Lotus şi încercate la încovoiere.

Şasiu TVR a fost adaptat la acest proiect - în loc de o coloană vertebrală rigidă, ea foloseşte o coloană vertebrală cu zăbrele realizate din

cadre spaţiale tubulare. Asta e mai uşoară si mai puternică (în principal din cauza tunelul de transmisie este mai largă şi mai mare).

Advantage: Suficient de puternic pentru automobile mai mici sport. Uşor să fie făcute de mână, prin urmare ieftine pentru producţie de volum mic. structură simplă cost avantajos. Cea mai mare economie de spaţiu, în afară de şasiul monococa.

Disadvantage: Nu este suficient de puternic pentru autoturisme sport de performanţă. Coloana vertebrală nu oferă protecţie împotriva impactului lateral sau „crash off-set”. Prin urmare, este nevoie de compensarea prin alte mijloace în corpul caroseriei. Cost ineficient pentru producţia de masă.

Utilizări Lotus Esprit, Mk II Elan, TVR, Marcos.

Examples of cars using a backbone chassis include DeLorean DMC-12, Lloyd 600, Lotus Elan, Lotus Esprit and Europa, Škoda 420 Popular, Tatra T-87, Tatra T111, Tatra T148, Tatra T815 etc., as well as TVR S1. Some cars also use a backbone as a part of the chassis to strengthen it; examples

include the Volkswagen Beetle and the Locost where the transmission tunnel forms a backbone.