cap 2

5/13/2018 Cap 2 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/cap-2-55a74c241253d 1/48

2.2 Soluţii constructive moderne de caroserii de autoturisme

2.2.1 Soluţia constructivă de principiu

Autoturismele sunt autovehicule care au ca destinaţie transportulunui număr redus de persoane în condiţii optime de securitate,ergonomie, confort şi economicitate. Caroseria de autoturism trebuiesă asigure spaţiul necesar pentru postul de conducere şi pentrupasagerii transportaţi, spaţiul necesar transportului de bagaje şispaţiul necesar amplasării şi ataşării tuturor subansamblurilor autoturismului.

De-a lungul istoriei automobilului, la proiectarea corpului caroserieiau fost aplicate diferite principii. O dată ce era stabilit un concept debază, pornind de la acesta, de-a lungul anilor, erau dezvoltate multemodele şi variante diferite de structuri de caroserie. Conceptuloriginal era inlocuit gradual, model cu model, atunci când era stabilitun concept de bază mai evoluat sau mai ieftin.

Soluţia constructivă de principiu a caroseriei de autoturism esterealizată dintr-o bază portantă şi o suprastructură formată dinhabitaclu (compartimentul pasagerilor), consola faţă şi consolaspate (fig.1).

Fig.1 Conceptul de bază de utilizat la construcţia caroseriei deautoturism

După cum s-a arătat în § 2.1 primele caroserii de autoturismeaveau o construcţie formată dintr-o suprastructură care era ataşatăbazei portante. În prezent, aproape la toate autoturismele actualebaza portantă şi suprastructura sunt îmbinate într-un corp unitar,formând aşa numitele caroserii autoportante. Aceste structuri foarte



complexe sunt realizate dintr-o combinaţie de componenteambutisate asamblate între ele prin puncte sau cordoane de sudură.

Arhitectura construcţiei, configuraţia şi dimensiunile elementelor componente sunt foarte importante pentru asigurarea unei rigidităţidorite pentru caroserie.

Compartimentul pasagerilor trebuie proiectat ca o structura rigidă,greu deformabilă, în schimb, consolele faţă şi spate trebuie proiectateca zone deformabile, de impact, impunându-se ca prin deformareaacestora sa se consume o mare parte din energia de impact.

2.2.2 Baza portantă

Baza portantă este structura pe care sunt așezate principalelesubansambluri și anexe ale acestora (ex: grupul motor, radiator,rezervor de combustibil, galerie de evacuare etc.), sunt prinse punțilefață și spate prin intermediul sistemului de suspensie și suntrezemate suprastructura caroseriei.

După cum s-a arătat în paragraful anterior, baza portantă poateforma un corp separat de structură sau poate forma împreună cusuprastructura, un corp unitar, în cazul caroseriilor autoportante.

Din punct de vedere constructiv, baza portantă este formată dintr-

un ansamblu de grinzi dispuse longitudinal (lonjeroane), grinzidispuse transversal (traverse) și elemente de tip placă. Structurabazei portante trebuie să asigure rigiditatea torsională și de

încovoiere a corpului caroseriei.

Baza portantă tip cadru-șasiu. În cazul în care baza portantăeste corp separat de structură, aceasta este de tip cadru-șasiu,format din două lonjeroane de lungime aproximativ egală cu lungimeaautovehiculului conectate prin mai multe traverse (fig.2). Acest tip debază portantă este folosită la caroseriile de autoturisme SUV șiautoutilitare pick-up dar poate fi găsită și la unele autoturisme (fig.3),ea poate asigura caroseriei o foarte bună rigiditate dar determină opoziție ridicată a centrului de greutate a autovehiculului.

Lonjeroanele structurii nu sunt drepte, distanța dintre ele fiind maimare în zona habitaclului și mai mică în zona punților pentru a oferiposibilitatea amplasării sistemului de suspensie și a roților. Pentrucoborârea centrului de greutate lonjeroanele sunt mai coborâte înzona habitaclului.



Fig.2 Bază portantă tip cadru-șasiu (SUV)



Fig.3 Bază portantă tip cadru-șasiu (autoturism)

Cadrul-șasiu trebuie să ofere suporții pe care se articuleazăbrațele punților și elementele de suspensie, suporții pe care seașează grupul motor și se prind anexe precum rezervorul decombustibil și galeria de evacuare dar și suporții pe care se așeazăsuprastructura (fig.4). Asamblarea dintre cadrul-șasiu șisuprastructură duce la creșterea rigidității torsionale a întregului corpde caroserie.

Fig.4 Subansamblurile rezemate pe bază portantă tip cadru-șasiu



La caroseriile autoportante, deoarece baza portantă formează uncorp unitar împreună cu suprastructura, forma bazei portante are o

mai strânsă legatură cu forma pe care trebuie sa o aibesuprastructura, având în vedere faptul că aceasta trebuie să fieconectată direct pe lonjeroanele și traversele bazei portanteneexistând alți suporți intermediari.

Soluția constructivă de principiu (fig.5) poate fii considerată cafiind formată din trei cadre dispuse sub cele trei părți constructive alesuprastructurii (consola față, consola spate și habitaclu). Pelonjeroanele consolelor față și spate sunt poziționați suporții pentruarticularea punților și suspensiei și sunt conectate elementele desuprastructură a acestor console.

Cadrul situat situatat sub habitaclu este amplasat mai jos decâtcadrele consolelor pentru a coborî centrul de greutate aautovehiculului. De lonjeroanele acestui cadrului sunt conectați stâlpiipereților laterali. Deoarece aceste lonjeroane sunt poziționate pe subușile autovehiculului ele poartă denumirea de praguri.

Fig.5 Soluția constructivă de principiu a bazelor portante decaroserie autoportantă



Pornind de la această soluție constructivă de principiu suntrealizate multe variante de baze portante. În continuare vor fi

prezentate doar câteva dintre soluțiile constructive mai des întâlnite lacaroseriile de autoturisme.

Baza portantă cu cadru șasiu integral are lonjeroanele celor două console unite într-un cadru integral cu lungime aproximativegală cu lungimea autoturismului. Cadrul central este realizat dindouă grinzi de prag legate între ele și cu cadrul integral prin maimulte traverse (fig.6).



Fig.6 Bază portantă cu cadru integral

Această soluție constructivă a fost utilizată la unele din primelecaroserii autoportante fiind o soluție de trecere de la caroseriile cucadru șasiu separat la caroseriile autoportante in care cadrul șasiueste înglobat în structură. Podeaua habitaclului poate avea tunelcentral prin care trece transmisia sau galeria de evacuare. Acest tipde bază portantă asigură corpului de caroserie o rigiditate ridicată dar determină o greutate mai mare. În prezent structura este utilizată launele autoturisme tip SUV si pick-up cu caroserie autoportantă.

Baza portantă cu cadru central și semilonjeroane față și spate

este soluția cea mai apropiată de soluția de principiu (fig.7). Aceastăsoluție este dezvoltată din soluția anterioară prin renunțarea laelementele de lonjeron ale cadrului integral în zona podeleihabitaclului.



Fig.7 Bază portantă cu cadru central și semilonjeroane față șispate

Structura obținută este mai puțin rigidă dar poate asigura ocomportare bună la coliziune frontală. Modul în care sunt dispusetraversele pe podeaua habitaclului, precum și numărul acestora,contribuie la îmbunătățirea comportării la impactul lateral.Semilonjeroanele spate pot fi legate direct de praguri (fig.8).



Fig.8 Bază Semilonjeroane spate legate direct de praguri

Baza portantă cu cadru central, semilonjeroane față și spate şi tunel central este una din cele mai folosite soluţii constructive (fig.9).Utilizarea unui tunelul central dispus de-a lungul podelei habitacluluieste necesară în cazul soluţiilor de organizare ”clasice” 4x2 sau 4x4,pentru dispunerea transmisiei spre puntea din spate. Această soluţieconstructivă este folosită şi la multe autoturisme organizate ”totulfaţă”, tunelul central fiind folosit la amplasarea galeriei de evacuaresau în cazul în care caroseria va fi dotată cu o transmisie 4x4.Tunelul începe de la peretele față a habitaclului si sw termină îngrinda de sub bancheta din spate, zonă în care podeaua habitacluluise ridică la nivelul podelei portbagajului.

Tunelul central fiind ca o grindă longitudinală de profil U dispusăde-a lungul podelei habitaclului contribuie la cresterea rigidităţii plăciipodea. Tunelul poate fi conectat cu pragurile prin mai multe traversecare pot avea legături între ele pe deasupra sau in unele cazuri pesub tunel, sub forma unor traverse de legătură.



Fig.9 Bază portantă cu cadru central, semilonjeroane față și spate

şi tunel central

Pentru o distribuire mai eficientă a sarcinilor în cazul impactuluifrontal semilonjeroanele consolei față se bifurcă (fig.10),conectânduse cu pragul, cu primul stâlp al peretelui lateral (stâlpul A),cu tunelul central, cât și cu podeaua habitaclului, printr-un lonjeroncare ajunge la prima traversă a podelei (eventual în diagonală) sauchiar pâna la ultima traversă.

Semilonjeroanele consolei spate pot fi conectate direct de praguri.



Fig.10 Exemplu de bază portantă cu cadru central,

semilonjeroane față și spate şi tunel central

Baza portantă cu cadru central și semilonjeroane față estespecifică unor caroserii cu consola spate scurtă, la care se poaterenunță la lonjeroanele spate, compartimentul portbagaj fiind foartescurt și realizat ca o cutie (fig.11). Acest tip de bază portantă estefolosită la unele caroserii de autoturisme mici, ”de oraș”, cu corpulcaroseriei în două volume.



Fig.11 Baza portantă cu cadru central și semilonjeroane față

Există încă multe alte variante constructive de baze portante.Multe dintre ele sunt combinații ale soluțiilor prezentate. De exemplu,tunelul central poate fi folosit la oricare din soluțiile de bază portantă,dacă se consideră că este util în organizarea autovehiculului.

Bineînțeles, structura bazei portante a caroseriei trebuie să fieconcepută pornind de la soluția de organizare de ansamblu adoptată.Poziționarea lonjeroanelor și traverselor este dependentă de modul încare se dorește amplasarea și prinderea principalelor subansambluri,amplasarea locurilor pentru pasageri și așezarea bagajelor sausarcinii utile, dar și de modul în care se dorește a se comportacaroseria în situația unui impact frontal sau lateral.

Baza portantă are un rol însemnat în mărirea rigidității întreguluicorp de caroserie. Alegerea unei soluții constructive de bază portantăcât mai eficientă poate determina scăderea greutății caroseriei prin

posibilitatea de a reduce grosimea elementelor utilizate la construcțiasuprastructurii.

2.2.3 Compartimentul pasagerilor (habitaclul)

Compartimentul pasagerilor este spațiul special destinat pentrutransportul pasagerilor. Acesta, pe lângă condiții de confort bune,trebuie să asigure o securitate cât mai bună conducătorului auto șipasagerilor. Deformarea acestuia în caz de impact sau răsturnare



trebuie să fie cât mai redusă, impunânduse în situația accidentelor standard ca deformarea structurii să asigure un spațiu minim de

supraviețuire. Compartimentul pasagerilor este alcătuit dinurmătoarele părți componenete:- Podeaua;- Pereții laterali;- Acoperișul;- Peretele față;- Peretele spate.

Podeaua habitaclului (fig.12) este parte componentă a bazeiportante, în cazul caroseriilor autoportante. După cum s-a arătat,majoritatea caroseriilor de autoturism au în zona centrală a podeleihabitaclului, un tunel prin care este trecută transmisia sau galeria deevacuare. Tunelul începe din peretele față a habitaclului și se termină

în zona în care podeaua habitaclului se ridică spre podeauaportbagajului, în dreptul banchetei din spate. Tunelul este conectat cupragurile prin traverse care au rolul de a rigidiza structura podelei, dea permite asamblarea scaunelor (fig.13) și de a îmbunătățiicomportarea structurii la impactul lateral.

Fig.12 Podeaua habitaclului (de făcut figura!!)



Fig.13 Suport scaun (de făcut figura+ eventual secțiuni traverse!!)

Pentru o rigidizare mai bună traversele pot traversa si tunelul pedeasupra sau în unele cazuri și pe sub tunel prin traverse de legătură(fig.14).

Fig.14 Traverse de legătură (de făcut figura!!)Pentru a obține o rigidizare și o comportare mai bună la impact

frontal a zonei în care se găsesc picioarele conducătorului auto șipasagerului din față, se poate dubla podeaua cu un panousuplimentar, în zona panoului pedalier (fig.15).



Fig.15. Dublarea panoului habitaclului în partea din față

Pragurile sun grinzile longitudinale care sunt amplasate în părțilelaterale ale podelei habitaclului, pe sub uși. Ele sunt realizate, îngeneral, din două panouri (interior și exterior) ambutisate. Panoulinterior este mai drept, pe acest perete conectându-se traverselepodelei și panoul podea, iar panoul exterior este profilat, el fiind cel

care dă forma exterioară a pragului și asigură o îmbinare corectă aușii cu pragul (fig.16). Marginea ușii trebuie să se suprapună pestepraguri și stâlpi pentru a asigura o protecție maximă la impactullateral, fără ca ușa să pătrundă în habitaclu.

Fig.16 Pragul (secțiune) (de făcut figura+ranforsaresuplimentară!!)



Bordura pe care se face asamblarea celor două panouri servește în partea superioară la fixarea garniturii de etanșarea a ușii.

Utilizarea unor ranforsări suplimentare longitudinale duce la ocreștere a rigidității torsionale și de încovoiere a grinzii de prag și,implicit, a întregi caroserii.

Pe toată suprafața podelei se întinde panoul podea. Acesta nueste perfect plan, fiind nervurat, pentru a îmbunătății comportareavibratorie a podelei.

Lonjeroanele consolei față sunt conectate la panoul podea, modul în care se face acestă conectare se va arăta la prezentarea structuriiconsolei față.

Pereții laterali sunt formați din stâlpii laterali A, B, C, ai structurii(fig.17). La autoturisme break este prevăzut și al patrulea stâlp D.Acești stâlpi sunt conectați în partea de jos cu pragul, iar în partea desus cu centura acoperișului, cu raze de racordare mari, pentru o maibună rezistență a joncțiunilor.

Fig.17 Peretele lateral (de făcut figura!!)

Profilurile acestor stâlpi sunt formate din combinarea a douăpanouri (interior și exterior) care formează peretele lateral alcaroseriei (fig.18). Acest panou conține și rama laterală aacoperișului, pragul și panoul lateral al consolei spate. Panourile

exterioare și interioare ale peretelui lateral pot fi realizate folosindtehnologia ”tailored blanks”, din mai multe fâșii croite din tablă,sudate laser și apoi ambutisate, obținând întreg panoul sau părțilecomponente ale panoului [10].



Fig.18 Exemplu de panou realizat prin tehnologia ”tailored blanks”sau din mai multe părți (dreapta jos)

Forma secțiunii acestor stâlpi (fig. 19 și 20) poate fi destul decomplicată deoarece aceștia trebuie realizeze conturul corect de

închidere a ușilor, să permită montarea articulațiilor ușilor,amplasarea mecanismelor de închidere și zăvorâre a ușilor,prinderea aripii față, a parbrizului, a centurilor de siguranță și agarniturilor de etanșare.



Fig.19 Exemplu de secțiune în partea superioară a stâlpului A (defăcut figura + sectiune cu garnituri etc!!)

Fig.20 Exemplu de secțiune a stâlpului B (de făcut figura-doar sectiune nu figura asta!!)



Ranforsări suplimentare ale stâlpilor trebuiesc făcute în zona în

care sunt prinse articulațiile ușilor, în exemplul din figura 20, acesteranforsări sunt sudate pe partea exterioară a stâlpului. Mulțiconstructori de caroserii amplasează aceste ranforsări între panourileinterioare și exterioare care formează stâlpii. Aceste ranforsări reducdeformațiile diagonale ale cadrului ușii și pot avea influențe favorabileasupra acusticii [7].

La multe caroserii, stâlpii pot avea ranforsări suplimentare pentrua mări rigiditatea caroseriei. De exemplu, pentru a îmbunătățiicomportarea la răsturnare a caroseriilor de tip converibil (cabriolet) înstâlpul A se introduce o ranforsare sub forma unei bare tubulare de

înaltă rezistență (fig.21).

Fig.21 Ranforsare a stâlpului A la caroserii de tip cabriolet (defăcut figura!!)

Pentru a îmbunătății comportarea stâlpului B la impactul lateral, sepot utiliza ranforsări tot de forma unor bare profilate de marerezistență, care sunt intoduse în anumite zone din interiorul stâlpului,(fig.22).



Sau

Fig.22 Ranforsare a stâlpului B(de făcut figura!!)

Acoperișul împreună cu structura stâlpilor pereților laterali au omare influență asupra comportării caroseriei în situația răsturnării.



Înclinarea din motive aerodinamice a parbrizului, pereților lateraliși ai lunetei face ca acoperișul autoturismelor moderne să fie mult

mai redus ca suprafață comparativ cu modelele mai vechi deautoturismele și, în consecință, mult mai rigid. Forma exterioară aacoperișului trebuie să fie ușor convexă pentru a suprima de a vibrași a genera zgomote.

Structurile moderne de caroserie au rama laterală a acoperișuluirealizată în prelungirea stâlpului A, în unele cazuri terminându-se custâlpul C sau D (fig.23), ceilalți stâlpi fiind ancorați de această ramăcu raze de racordare mari.

Fig.23 Rama laterală a acoperișului (de făcut figura!!)

Ramele laterale ale acoperișului sunt legate între ele prin cel puțindouă traverse, una în partea superioară a parbrizului și una în parteadin spate, deasupra lunetei la caroserii berline, sau folosită laprinderea articulațiilor hayonului (fig.24).



Fig.24 Traversele acoperișului (de făcut figura!!)

Dispunerea unor traverse suplimentare în dreptul stâlpilor B și Csau pe diagonala cadrului acoperișului pot duce la o rigidizaresuplimentară a structurii și o îmbunătățire a comportării la impactlateral sau răsturnare (fig.25). Pot fi utilizate și traverse suplimentarecare au rol doar pentru prinderea capitonajului sau pentru limitareavibrațiior panoului acoperiș, care este sudat sau lipit pe structuracadrului acoperișului, din tablă de oțel, aliaj de aluminiu sau din

materiale plastice.



Fig.25 Soluții constructive privind dispunerea traverselor acoperișului (de făcut figura!!)

În figura 26 este prezentată o structură de caroserie la carepanoul acoperișului poate fi realizat din sticlă sau material plastictransparent (eventual demontabil), pentru a mării vizibilitateapasagerilor din spate, iar parbrizul este panoramic, prima traversăfiind amplasată spre centrul acoperișului.



Fig.26 Soluții constructive cu acoperiș panoramic

Forma unor secțiuni ale traverselor acoperișului se pot vedea înfigura 27.

Fig.27 Secțiuni ale traverselor acoperișului (a. traversa superioarăa parbrizului; b. Traversa în dreptul stâlpului B; traversa spate pe

care se găsesc articulațiile hayonului) (de făcut figura!!)



Peretele față al habitaclului este un perete despărțitor întrecompartimentul motor (la autoturismele cu grupul motor în față) și

habitaclu având în primul rând rol de scut termic (fig.28). El esteprevăzut cu multe orificii de trecere pentru cabluri electrice, cabluri deaccelerație și ambreiaj, pompa centrală de frână, coloană de direcție,galerie de ventilare etc. În partea de sus peretele este vertical, iar înpartea de jos este ușor înclinat, pentru a oferii o poziție comodă derepaus a tălpilor.

Cu toate că în caz de impact peretele nu poate absorbi o mareparte din energia de impact, el are rol și în protecția pasagerilor înzona picioarelor, fiind foarte important modul în care se conectează

în partea de jos cu structura bazei portante (lonjeroane față tunelcentral și podea), iar în părțile laterale cu carcasele roților consoleifață și cu stâlpii A.

Fig.28 Peretele față al habitaclului (de făcut figura!!)

În partea superioară, o mare stabilitate a structurii este asiguratăde o traversă (în general, de mare volum) care susține parbrizul șipanoul de bord și, în unele cazuri, elemente ale sistemului declimatizare și de ștergere a parbrizului.

Pe peretele față poate exista o traversă care unește lonjeroaneleprincipale ale consolei față pe deasupra începutului tunelului central.Unii producători mai integrează în structură o traversă suplimentarăde siguranță, între cei doi stâlpi, pe sub panoul de bord (eventual



conectată printr-un panou și în zona centrală), cu rolul de a îmbunătății comportarea caroseriei la impactul lateral (fig.29).

Fig.29 Traversa suplimentară a peretelui față a habitaclului (defăcut figura!!)

Conectarea peretelui față cu elementele structurale precizateanterior duce la obținerea unei structuri cu o foarte bună rigiditatetorsională și de încovoiere în zona frontală a habitaclului. Bineînțeles,caracteristicile de rezistență ale acestei zone pot fi modificate

utilizând diferite grosimi ale tablei, diferite calități de material, șidiferite profiluri ale elementelor componente.

Peretele spate, în cazul soluției de organizare cu motorul înspate, poate avea rolul de scut termic. Deoarece majoritateaautoturismelor moderne au motorul în față, rolul acestui perete estediminuat, el fiind mai mult un perete despărțitor între compartimentulhabitaclului și compartimentul portbagaj, care are și rol de rigidizare acorpului caroseriei. Până acum câțiva ani, toate autoturismele aveauun astfel de perete, eventual decupat în zona centrală , decupaj făcut

în ideea posibilității de a transporta un bagaj mai lung, ca deexemplu, un sac cu schiuri (fig.30). Peretele fiind plan, pentru a limitatendința de vibrație, este necesară nervurarea acestuia pe toatăsuprafața. La autoturisme cu caroserie de tip berlină sau coupe,acest perete are și un panou orizonal, amplasat între o traversă pecare se sprijină spătarul banchetei (care unește la unele caroseriisuporții suspensiei pentru puntea spate) și traversa inferioară alunetei (fig.31).



Fig.30 Peretele spate al habitaclului (de făcut figura!!)

În special la caroseriile de tip hatchback sau break, dar și lacaroseriile berlină, îmbinarea compartimentului pentru pasageri cucompartimentul portbagaj, pentru mărirea volumului de bagaje carepot fi transportate prin rabaterea banchetei din spate, peretele spatea fost redus ca suprafață sau chiar eliminat. Acest lucru a fost posibil



doar dacă se asigurară structurii înconjurătoare o rigiditate și orezistență corespunzătoare, care să suplinească existența peretelui

spate (fig.31).

a.

b.

Fig.31 Perete spate eliminat parțial la o caroserie berlină (a) șitotal la o caroserie break (b) (de făcut figura!!)



2.2.4 Consola faţă

Consola față este o parte foarte importantă a caroseriei cu un rolesențial în comportarea la impactul frontal. Structura consolei fațătrebuie să fie capabilă să absoarbă prin deformare o mare parte dinenergia de impact, habitaclul rămânând, pe cât posibil, nedeformat,mai ales în cazul în care impactul are loc doar pe o jumătate astructurii. O deformare de aproximativ 400-700 mm a consolei față, încondițiile standard de testare la impact frontal cu o barieră, la vitezăde aproximativ 50 km/h, poate fi impusă pentru optimizareaarhitecturii acestei structuri [9]. Deoarece energia de impact esteegală cu energia cinetică pe care o are autovehiculul înainte deimpact, deci proporțională cu masa autovehiculului, consola față aunui autoturism cu masă mare trebuie să fie mai lungă sau/și mairigidă decât consola față a unui autoturism cu masă mică, pentru aobține o deformare similară a acestei console.

Principalele criterii care trebuiesc avute în vedere la optimizareastructurii sunt următoarele [1]:

-creșterea consitentă a rezistenței o dată cu deformarea șischimbarea formei structurii;

-absorbirea unui mare procent din energia de impact prin

încrețirea și deformarea controlată a lonjeroanelor (nu prin flambare);-evitarea imperfecțiunilor;-observarea zonelor care necesită ranforsări locale;-evitarea efectuării a prea puține puncte de sudură în zonele de

îmbinare, chiar dacă nu sunt necesare din punct de vedere alrezistenței.

Elementele de structură care formează, în general, consola fațăsunt (fig.32): lonjeroanele față, carcasele roților (contraaripile),lonjeroanele superioare, traversa față inferioară (principală) șitraversa față superioară.

Conform unor studii [1], în situația unui impact frontal la viteza de50 km/h, consola față a caroseriei absoarbe 79% din energia deimpact, restul fiind absorbit de grupul motor (12%) și de peretele fațăal habitaclului (9%). Energia absorbită de structura consolei față estedistribuită 72% spre lonjeroane, 22% spre contraaripi și 6% spre aripi.



Fig.32 Elementele consolei față 1- ;2- ; 3- ....(de făcut figura!!)

Lonjeroanele față sunt cele mai importante elemente ale consoleifață, deoarece ele preiau cea mai mare parte din energia de impact.

Aceste lonjeroanele, pe lângă rolul de a absorbi energia deimpact, , fiind elemente componente ale bazei portante, au rolul de arezema caroseria pe puntea față prin brațele de legătură și prinelementele suspensiei, de a rezema grupul motor și alte anexe aleacestuia, precum și de a rezema alte subansambluri aleautoturismului, amplasate în această zonă.

O soluție întâlnită foarte de la caroseriile de acum câteva decenii

(fig.33), era cu lonjeronul față format din două părți, una superioară șiuna inferioară, care serveau la prinderea suportului pentru suspensie,a brațelor inferioare și superioare ale punții față și la prindereagrupului motor. La caroseriile moderne rolul lonjeronului inferior estepreluat de un cadru foarte rigid, demontabil de forma dreptunghiulară,H, sau U(fig.34), pe care se articulează brațele punții și se pot pune șireazemele elastoamortizoare ale grupului motor. Există autoturismela care grupul motor și puntea față poate fi demontate împreună cuacest cadru.



Fig.33 Lonjeron format din două părți (lonjeron superior și lonjeron

inferior) (de făcut figura!!)

Fig.34 Cadru motor (de făcut figura!!)



Proiectarea corectă a cadrului motor poate influența pozitivcomportarea la impactul frontal și poate reduce substanțial costul

reparației dacă (fig.35):-Trebuie să existe o distanță de 150-250 mm din parte frontalăpână la primul reazem al cadrului în care să se permită disipareaenergiei în cazul accidentelor cu viteză de impact mică sau medie,fără ca deformarea să ajungă la acest reazem;

-În cazul impactului cu viteză mare, cadrul trebuie să poată să sedesprindă în dreptul peretelui față al habitaclului și să gliseze,urmărind conturul lonjeronului. Astfel poate fi evitată lovirea pereteluihabitaclului de către grupul motor, iar lonjeronului i se permite să sedeformeze prin încrețire;

-Cadrul motor trebuie prins pe cele două lonjeroane față prinintermediul unor reazeme elastoamortizoare. Aceste reazeme au înprimul rând rolul de a reduce transmisibilitatea vibrațiilor de la punte,sistemul de direcție și de la grupul motor spre caroserie, iar în aldoilea rând au rolul de a nu permite deformarea cadrului în cazulunor accidente minore, favorizând și desprinderea cadrului de pelonjeron. Utilizarea elementelor de rezemare cu armături tronconicepermite orientarea și poziționarea precisă a cadrului față delonjeroane.

Fig.35 Prinderea cadrului motor (de făcut figura!!)

Cadrul poate servi la prinderea grupului motor așa cum se poateobserva în figura 34, dar la foarte multe caroserii reazemele



elastoamortizoare folosite la prinderea grupului motor sunt conectatedirect cu lonjeroanele. La această soluție constructivă se recomandă

ca aceste reazeme să fie amplasate în zone mai rigide alelonjeronului, în care acesta nu suferă deformații la viteze mici deimpact.

Lonjeronul față trebuie să asigure o deformare controlată astructurii consolei față. Pe măsură ce lonjeronul se deformează,structura trebuie să devină din ce în ce mai rigidă, deformându-semai greu. Lonjeronul poate fi împărțit în patru zone caracteristice [1],ținând cont de caracteristicile de rigiditate ale structurii consolei față(fig.36):

A-Zona de reversibilitate, în cazul impactului cu viteze foarte mici, în care toată energia de impact este absorbită de bara parașoc și,dacă există, de blocuri de absorbire a impactului, lonjeronul fiindprotejat. Deformarea acestor elemente este elastică, ele revenind laforma inițială, ne fiind necesare cheltuieli pentru reparație;

B-Zona deformabilă, în cazul impactului cu viteze mai mici de 25km/h, în care energia de impact este consumată prin deformareaplastică a barei parașoc, a blocurilor de absorbire a impactului și/saualte elemente deformabile, și prin deformarea lonjeronului până înzona în care se montează reazemul grupului motor. Deformația nu

trebuie să se extindă mai departe pentru a obține un cost acceptabilal reparației;C-Zona rigidă, în care deformarea plastică a lonjeronului se

extinde până la peretele față al habitaclului, pentru viteze cuprinse între 25 și 50 km/h. În cele mai multe cazuri se poate face repararea,dar cu un cost mare;

D-Zonă foarte rigidă, care nu ar trebui afectată de impactul cuviteze mai mici de 50 km/h. În cazul unor viteze mari de impact, dacădeformația a afectat peretele habitaclului sau alte elemente alehabitaclului, costul reparației este foarte mare, repararea fiindacceptabilă doar dacă autoturismul este nou.



Fig.36 Zone caracteristice de rigiditate ale lonjeronului (de făcutfigura!!)

Forma lonjeroanelor determină într-o mare măsură modul în careva avea loc deformarea. Lonjeronul poate fi drept sau arcuit (fig.33),după cum acesta trebuie să satisfacă unele condiții impuse deorganizarea punții față. Forma arcuită poate avea influențe negativeasupra reparabilității.



Fig.33 Forma lonjeroanelor față 1- dreaptă; 2- arcuită

Lonjeronul drept care prezintă creșterea continuă a secțiunii și a

momentului de inerție din partea din față până la peretele habitaclului,este cel mai capabil în convertirea energiei cinetice de impact înenergie de deformare printr-un proces de deformare controlat.Controlul procesului de deformare se poate obține prin:

-creșterea continuă a ariei și momentelor de inerție ale secțiuniitransversale din partea frontală spre habitaclu;

-utilizarea semifabicatelor cu grosime variabilă, mai mare sprepartea dinspre habitaclu (prin tehnologia ”tailored blanks”);

-utilizarea unor nervuri, pliuri și ramforsări longitudinale (fig.37);-utilizarea unor profiluri interne adiționale de ramforsare;-utilizarea inițiatorilor de deformare (fig.38), care au rolul de

determina zona în care să apară primele deformații prin pliere alelonjeronului și direcția în care să se producă deformația. Bineînțeles,această zonă trebuie să fie în partea din față a lonjeronului, nu înpartea dinspre habitaclu, pentru ca deformarea lonjeronului prin plieresă se facă începând din față. Inițiatorii de deformație pot fi sub formăde pliuri, găuri, decupaje, modificări ale secțiunii, sau orice alteelemente care pot crea discontinuități în rezistența lonjeronului.



-------------------------------

-----Fig.3.15 din (1)----

--------------------------------

Fig.37 Nervuri, pliuri și ramforsări longitudinale ale lonjeronului (defăcut figura!!)

Fig.38 Inițiatori de deformare

Secțiunea lonjeronului este realizată în general, dintr-un profil U închis cu un panou plan sau din două profiluri U imbinate (fig.39).



După cum s-a arătat mai sus pot exista și profiluri adiționale deramforsare.

Fig.39 Forma secțiunii lonjeroanelor față a.;b.(de făcut figura!!) Forma secțiunii din zona deformabilă poate fi diferită de forma

secțiunii din zona rigidă a lonjeronului (fig.40). Pentru o mai bunăreparabilitate, zona deformabilă poate fi demontabilă.



Fig.40 Exemple de lonjeroane a.;b.;c.(de făcut figura!!)

Modul în care se face conectarea lonjeroanelor față cu elementelehabitaclului este foarte importantă pentru a preveni penetrări aleperetelui față al habitaclului. Lonjeronul trebuie să preia sarcina înmomentul impactului și să o distribuie în mai multe zone ale părțiifrontale ale habitaclului. Una din cele mai eficiente soluții este aceea

în care lonjeronul față continuă pe sub podeaua habitaclului până laprima traversă și are pe lângă peretele din față a habitaclului,bifurcații spre stâlpul A (sau spre prag) și spre tunel, pe deasupra



acestuia (spre celălalt lonjeron) sau/și pe lângă acesta (fig.41). Înacest mod se crează o structură rigidă, mai greu deformabilă, în jurul

picioarelor pasagerilor din față.



Fig.41 Soluție de conectare a lonjeronului față cu habitaclul (de

făcut figura!!) Carcasa roții (contraaripa) are rolul de a închide zona în care se

află roata, formând un perete protector între lonjeronul principal și

lonjeronul superior, care nu permite pătrunderea impurităților aruncate de roată spre compartimentul motor. În cazul suspensiei cu arc elicoidal și amortizor, carcasa roții

conține și reazemul pe care se așează pe suspensie caroseria. Acestreazem este foarte rigid legat de lonjeron, carcasa roții având înaceastă zonă ramforsări suplimentare. Carcasa roții se poate întindepe aproape toată lungimea lonjeronului, închizând total cavitatea roțiisau poate închide parțial această cavitate, doar între peretelehabitaclului și reazemul pentru suspensie, sau puțin după acesta, înzona rigidă a lonjeronului (fig.42), îmbunătățindu-se reparabilitatea. În

zona deformabilă se poate pune o carcasă din materiale plastice.



Fig.42 Soluții constructie de contraaripi (de făcut figura!!)

Lonjeroanul superior este o grindă auxiliară introdusă în parteade sus a consolei față, între reazemul suspensiei față și stâlpul A saude-a lungul întregii contraaripi (fig.43). Pe lonjeronul superior seprinde, în partea de sus, aripa.



Fig.43 Lonjeron superior (de făcut figura!!)

Acest lonjeron are rolul de a mării rigiditatea de încovoiere și de aasigura o comportare mai bună la impactul frontal. In cazul unuiimpact frontal mai sever, în care deformarea consolei față este mare,



lonjeronul superior preia o parte din energia de impact, transmițând-oprin stâlpul A și peretele lateral, spre parte din spate a habitaclului.

Pentru a realiza un proces de deformare controlat, ca și în cazullonjeronului principal drept, lonjeronul superior prezintă inițiatori dedeformație și o creșterea continuă a secțiunii și a momentului deinerție din partea din față până la joncțiunea cu stâlpul A.

Utilizarea lonjeronului superior în construcția consolei față duce lacreșterea costului reparației, în cazul în care este avariată și aceastăzonă.

Traversa față unește capetele celor două lonjeroane față. Ea areun rol destul de însemnat în cazul unui impact minor, fiind primulelement din spatele barei de protecție, sau in cazul unui impact carenu se produce direct pe lonjeron.

Traversa față poate fi sudată direct pe cele două lonjeroane(fig.44) sau poate fi demontabilă, fiind sudată pe capeteledeformabile ale lonjeroanele față (fig.45), fiind îmbunătățităreparabilitatea consolei față.

Pentru rezemarea capotei față, a radiatorului și a elementelor defar, există si o traversă superioară mai puțin rigidă, conectată lalonjeroanele superioare sau la contraaripi (fig.44).

Fig.44 Traversa față nedemontabilă



Fig.45 Traversa față demontabilă

2.2.5 Consola spate [1]

Structura consolei spate este relativ mai simplă decât structuraconsolei față și este diferită în funcție de tipul autoturismului (berlină,hatchback, break etc.).

La autoturismele berlină (3 volume), consola spate este realizatăpe principiul unei cutii oferind soluția cea mai bună din punct devedere al rigidității torsionale și de încovoiere. Structura acesteia

cuprinde podeaua portbagajului care conține cele două lonjeroanespate și, eventual, cavitatea în care este așezată roata de rezervă,panoul spate care poate conține traversa spate, iar pe fiecare partelaterală, carcasa roții care poate conține suportul de arc și cele douăpanouri în spatele stâlpului C. Cutia portbagajului se închide cu uncapac articulat pe traversa inferioară a lunetei.

La autoturismele hatchback structura este asemanătoare cu cea aautoturismului break, consola spate este mai scurtă, iar stâlpul D careeste inclinat spre stâlpul C, formează cadrul pe care este așezathayonul (fig.46).



Fig.46 Consola spate, autoturism hatchback (de făcut figura!!)

2.2.6 Anexe (componente auxiliare) eventual elemente deranforsare

???????

???

Barele de protecție trebuie să fie capabile să absoarbă energia în cazul unui impact cu viteză foarte mică, revenind la forma inițială.De asemenea, trebuie să protejeze cât mai bine, zona picioarelor unui pieton, în situația în care acesta este lovit de către autoturism.

La autoturismele moderne, barele de protecție sunt din materialplastic deformabil, sunt umplute cu spume poliuretanice, cu structuri



tip fagure din material plastic sau conțin diferite sisteme de absorbțiea șocurilor, între bara deformabilă și structura de rezistență a

autoturismului.Tendința actuală a design-ului adoptat de majoritateaproducătorilor este cu forma barei integrată în forma exterioară acaroseriei autoturismului, bara fiind vopsită cu aceeași culoare cu ceaa întregii caroserii, creând senzația unui corp comun.

Figura din BOSCH?

Aripile față sunt asamblate demontabil pe lonjeronul superior,stâlpul A și traversa față superioară. Aripile pot fi realizate dinmateriale metalice dar si din materiale plastice.

Forma și soluția de rezemare a aripilor trebuie aleasă astfel încât, în cazul unor coliziuni frontale minore, spațiul dintre aripă și ușă să nufie imediat anulat, iar ușa trebuie să se poată deschide fără sălovească în aripă.

Capota compartimentului motor și capota compartimentuluiportbagaj nu contribuie la rigiditatea structurii. Sunt realizate dindouă componente, un panou exterior și un cadru de ranforsareasamblate între ele prin îndoirea marginilor și lipire (fig.47).

Fig.47 Elementele componente ale capotelor



Cadrul trebuie să asigure pentru capota asamblată, o construcțierigidă, cu greutate redusă și cu accesibilitate bună pentru repararea

eventualelor loviri minore ale panoului exterior. În cazul unor panouri mari, se pot adăuga bare de rigidizarediagonale sau alte elemente de ranforsare, lipite în diferite zone depanoul exterior în scopul rigidizării torsionale și prevenirii vibrațiilor.

Cadrul de ranforsare trebuie să asigure o rigiditate mărită înspecial în zona din față a capotei și în zona pe care se poziționeazăarticulațiile capotei. Aceste articulații trebuie montate pe structura derezistență a caroseriei în zone care nu suferă deformații foarte mari încazul unui impact.

Cu toate că trebuie să aibă o anumită rigiditate, capota trebuie săaibă capacitatea să se deformeze în timpul unui impact cu un pietonsau cu un biciclist pentru a reduce riscul vătămării corporale aacestora. De asemenea rigidizările făcute trebuie să asigure, în cazulunui impact frontal sau din spate, deformarea capotelor prin ondulare(eventual figură?).

(eventual figură?)

Ușile

Hayonul

Ușa spate

Panoul acoperiș?

Parbrizul și luneta

2.2.7 Caroserii pentru autoturisme speciale ?

cap 2

Documents