차체의 구성
새로운 자동차 모델을 개발할 때 각 제조업체는 제품의 역학을 높이면서 동시에 자동차의 안전을 빼앗지 않으려 고합니다. 동적 성능은 엔진 유형에 따라 크게 다르지만 차체가 중요한 역할을합니다. 무거울수록 내연 기관이 운송을 가속화하기 위해 더 많은 노력을 기울일 것입니다. 그러나 차가 너무 가벼우면 종종 다운 포스에 부정적인 영향을 미칩니다.
제조업체는 제품을 더 가볍게 만들어 신체의 공기 역학적 특성을 개선하기 위해 노력합니다 (공기 역학이란 무엇입니까? 다른 리뷰). 차량의 무게 감소는 경합금 소재로 만들어진 유닛의 설치뿐만 아니라 가벼운 차체 부품으로 인해 수행됩니다. 차체를 만드는 데 어떤 재료가 사용되는지, 각각의 장단점이 무엇인지 알아 봅시다.
차체의 선사 시대
현대 자동차의 차체는 그 메커니즘보다 덜 주목받습니다. 충족해야하는 매개 변수는 다음과 같습니다.
- 일종의 튼튼한 나사. 충돌시 승객 실에있는 사람이 다 치지 않아야합니다. 비틀림 강성은 고르지 않은 지형을 주행 할 때 차량의 모양을 유지해야합니다. 이 매개 변수가 작을수록 자동차 프레임이 변형 될 가능성이 높아져 운송 수단이 추가 작동에 적합하지 않습니다. 지붕 앞쪽의 강도에 특히주의를 기울입니다. 소위 "무스"테스트는 자동차 제조업체가 사슴이나 엘크와 같은 키가 큰 동물을 칠 때 자동차가 얼마나 안전한지 판단하는 데 도움이됩니다 (사체의 전체 덩어리가 앞 유리와 그 위에있는 지붕의 상부 상인방에 떨어집니다).
- 현대적인 디자인. 우선, 정교한 운전자들은 자동차의 기술적 부분뿐만 아니라 차체의 모양에도주의를 기울입니다.
- 안전. 차량의 모든 사람은 측면 충돌을 포함하여 외부 영향으로부터 보호되어야합니다.
- 다재. 차체를 만드는 재료는 다양한 기상 조건을 견뎌야합니다. 미학 외에도 페인트 작업은 공격적인 습기를 두려워하는 재료를 보호하는 데 사용됩니다.
- 내구성. 제작자가 차체 재료를 절약하는 것은 드문 일이 아니므로 단 몇 년 만에 자동차를 사용할 수 없게됩니다.
- 유지 보수성. 경미한 사고 후 차를 버릴 필요가 없도록 최신 차체 유형의 제조는 모듈 식 조립을 의미합니다. 이는 손상된 부품을 유사한 새 부품으로 교체 할 수 있음을 의미합니다.
- 적절한 가격. 차체가 값 비싼 재료로 만들어지면 자동차 제조업체의 현장에 수많은 미 청구 모델이 축적됩니다. 이것은 종종 품질이 좋지 않아서가 아니라 차량의 높은 비용 때문에 발생합니다.
차체 모델이 이러한 모든 매개 변수를 충족 시키려면 제조업체는 프레임 및 외부 차체 패널이 만들어지는 재료의 특성을 고려해야합니다.
자동차 생산에 많은 자원이 필요하지 않도록 회사의 엔지니어는 주요 기능을 추가 기능과 결합 할 수있는 차체 모델을 개발합니다. 예를 들어, 메인 유닛과 내부 부품은 자동차 구조에 부착됩니다.
처음에 자동차의 디자인은 프레임을 기반으로했으며 나머지 자동차 유닛이 부착되었습니다. 이 유형은 일부 자동차 모델에 여전히 존재합니다. 이것의 예는 본격적인 SUV입니다 (대부분의 지프는 단순히 강화 된 차체 구조를 가지고 있지만 프레임이 없습니다.이 유형의 SUV는 크로스 오버) 및 트럭. 첫 번째 자동차에서 프레임 구조에 부착 된 각 패널은 금속뿐만 아니라 나무로도 만들 수 있습니다.
프레임이 없는 하중 지지 구조를 가진 첫 번째 모델은 1921년 조립 라인에서 나온 Lancia Lambda였습니다. 10년 출시된 유럽형 시트로엥 B1924은 일체형 스틸 바디 구조를 받았다.
이 개발은 매우 인기가있어서 당시 대부분의 제조업체가 올 스틸 모노코크 바디의 개념을 거의 포기하지 않았습니다. 이 기계들은 안전했습니다. 일부 기업은 두 가지 이유로 철강을 거부했습니다. 첫째,이 자료는 모든 국가, 특히 전쟁 기간 동안 사용할 수 없었습니다. 둘째, 강철 몸체는 매우 무겁기 때문에 일부는 저출력으로 내연 기관을 설치하기 위해 몸체 재질이 손상되었습니다.
제 1 차 세계 대전 동안 강철은 전 세계적으로 공급이 부족했습니다.이 금속은 군사용으로 완전히 사용 되었기 때문입니다. 떠돌아 다니려는 욕구 때문에 일부 회사는 대체 재료로 차체 모델을 제조하기로 결정했습니다. 그래서 그해에 알루미늄 차체를 가진 자동차가 처음으로 나타났습니다. 이러한 모델의 예로 Land Rover XNUMX-Series (본체는 알루미늄 패널로 구성됨)가 있습니다.
또 다른 대안은 목재 프레임입니다. 그러한 자동차의 예는 Willys Jeep Station Wagon Woodie 수정입니다.
목재 몸체는 내구성이없고 심각한 관리가 필요했기 때문에이 아이디어는 곧 포기되었지만 알루미늄 구조의 경우 제조업체는이 기술을 현대 생산에 도입하는 것에 대해 진지하게 생각했습니다. 주된 명백한 이유는 강철 부족이지만 자동차 제조업체가 대안을 찾기 시작한 원동력은 아닙니다.
- 글로벌 연료 위기 이후 대부분의 자동차 브랜드는 제조 기술을 재고해야했습니다. 우선 강력하고 부피가 큰 모터를 필요로하는 관객은 높은 연료비로 인해 급격히 감소했다. 운전자들은 덜 탐욕스러운 차를 찾기 시작했습니다. 그리고 더 작은 엔진을 가진 운송이 충분히 역동적이 되려면 가볍지 만 동시에 충분히 강한 재료가 필요했습니다.
- 시간이 지남에 따라 전 세계적으로 차량 배기 가스에 대한 환경 기준이 더욱 엄격 해졌습니다. 이러한 이유로 연료 소비를 줄이고, 공기-연료 혼합물의 연소 품질을 향상시키고, 동력 장치의 효율을 높이는 기술이 도입되기 시작했습니다. 이렇게하려면 전체 자동차의 무게를 줄여야합니다.
시간이 지남에 따라 복합 재료의 개발이 나타나 차량의 무게를 더욱 줄일 수있었습니다. 차체 제조에 사용되는 각 재료의 특성을 고려해 보겠습니다.
스틸 바디 : 장점과 단점
현대 자동차의 대부분의 차체 요소는 압연 강철로 만들어집니다. 일부 섹션의 금속 두께는 2.5mm에 이릅니다. 또한 베어링 부분에는 저탄소 시트 소재가 주로 사용됩니다. 덕분에 자동차는 매우 가볍고 동시에 내구성이 있습니다.
오늘날 강철은 공급이 부족하지 않습니다. 이 금속은 강도가 높고 다양한 모양의 요소를 스탬핑 할 수 있으며 스폿 용접을 사용하여 부품을 쉽게 결합 할 수 있습니다. 자동차를 제조 할 때 엔지니어는 수동적 안전에주의를 기울이고 기술자는 자재 처리의 용이성에주의를 기울여 운송 비용을 최대한 낮 춥니 다.
그리고 야금의 경우 가장 어려운 작업은 엔지니어와 기술자 모두를 기쁘게하는 것입니다. 원하는 특성을 염두에두고 최종 제품에서 인발 성과 충분한 강도의 이상적인 조합을 가진 특수 등급의 강이 개발되었습니다. 이것은 차체 패널의 생산을 단순화하고 자동차 프레임의 신뢰성을 증가시킵니다.
강철 몸체의 몇 가지 이점은 다음과 같습니다.
- 강철 제품의 수리가 가장 쉽습니다. 예를 들어 날개와 같은 새 요소를 구입하여 교체하십시오.
- 폐기하기 쉽습니다. 강철은 재활용률이 높기 때문에 제조업체는 항상 저렴한 원자재를 얻을 수 있습니다.
- 압연 강재 제조 기술은 경합금 유사체 가공보다 간단하므로 원료가 저렴합니다.
이러한 장점에도 불구하고 철강 제품에는 몇 가지 중요한 단점이 있습니다.
- 완제품이 가장 무겁습니다.
- 보호되지 않은 부품에 녹이 빠르게 나타납니다. 요소가 도장으로 보호되지 않으면 손상으로 인해 신체를 사용할 수 없게됩니다.
- 강판의 강성이 증가하려면 부품에 여러 번 스탬핑해야합니다.
- 철강 제품의 자원은 비철금속에 비해 가장 적습니다.
오늘날 강철의 특성은 강도, 내 산화성 및 가소성 특성을 증가시키는 일부 화학 원소를 조성에 추가하여 증가시킵니다 (TWIP 강철은 최대 70 %까지 늘어날 수 있으며 강도의 최대 지표는 1300MPa입니다).
알루미늄 본체 : 장단점
이전에는 알루미늄이 강철 구조물에 고정 된 패널을 만드는 데만 사용되었습니다. 알루미늄 생산의 현대적인 발전으로 인해 프레임 요소를 만드는데도 재료를 사용할 수 있습니다.
이 금속은 강철보다 습기에 덜 민감하지만 강도와 기계적 탄성이 적습니다. 이러한 이유로 자동차의 무게를 줄이기 위해이 금속은 도어, 러 기지 랙, 후드를 만드는 데 사용됩니다. 프레임에 알루미늄을 사용하려면 제조업체는 제품의 두께를 늘려야하는데, 이는 종종 더 쉬운 운송에 반대합니다.
알루미늄 합금의 밀도는 강철보다 훨씬 적기 때문에 이러한 차체가있는 자동차의 소음 차단은 훨씬 더 나쁩니다. 이러한 자동차의 내부가 최소한의 외부 소음을 수신하도록하기 위해 제조업체는 특수 소음 감소 기술을 사용하여 강철 몸체가있는 유사한 옵션보다 자동차를 더 비싸게 만듭니다.
초기 단계에서 알루미늄 바디를 만드는 것은 강철 구조물을 만드는 과정과 유사합니다. 원자재를 시트로 나눈 다음 원하는 디자인에 따라 스탬프를 찍습니다. 부품은 공통 디자인으로 조립됩니다. 이를 위해서만 아르곤 용접이 사용됩니다. 더 비싼 모델은 레이저 스폿 용접, 특수 접착제 또는 리벳을 사용합니다.
알루미늄 바디에 대한 찬성 :
- 시트 재료는 스탬핑이 더 쉽기 때문에 패널 제조 과정에서 강철 스탬핑보다 덜 강력한 장비가 필요합니다.
- 강철 몸체에 비해 알루미늄으로 만든 동일한 모양은 더 가볍고 강도는 동일한 수준을 유지합니다.
- 부품은 쉽게 처리하고 재활용 할 수 있습니다.
- 이 소재는 강철보다 내구성이 강합니다. 습기를 두려워하지 않습니다.
- 제조 공정 비용은 이전 버전에 비해 낮습니다.
모든 운전자가 알루미늄 바디로 자동차를 구입하는 데 동의하는 것은 아닙니다. 그 이유는 사소한 사고가 있어도 자동차 수리 비용이 비싸기 때문입니다. 원자재 자체가 강철보다 비싸고 부품을 변경해야하는 경우 자동차 소유자는 고품질 요소 연결을위한 특수 장비를 보유한 전문가를 찾아야합니다.
플라스틱 몸체 : 장점과 단점
XNUMX 세기 후반에는 플라스틱이 등장했습니다. 이러한 재료의 인기는 알루미늄보다 훨씬 가벼운 구조를 만들 수 있다는 사실 때문입니다.
플라스틱은 도장이 필요하지 않습니다. 원료에 필요한 염료를 추가하면 충분하며 제품은 원하는 그늘을 얻습니다. 또한 퇴색하지 않으며 긁 혔을 때 다시 칠할 필요가 없습니다. 금속에 비해 플라스틱은 내구성이 뛰어나고 물과 전혀 반응하지 않아 녹슬지 않습니다.
엠보싱에 강력한 프레스가 필요하지 않기 때문에 플라스틱 패널을 만드는 비용이 훨씬 저렴합니다. 가열 된 원료는 유동적이기 때문에 신체 부위의 모양이 절대적으로 될 수있어 금속을 사용하면 달성하기 어렵다.
이러한 분명한 장점에도 불구하고 플라스틱에는 매우 큰 단점이 있습니다. 그 강도는 작동 조건과 직접 관련이 있습니다. 따라서 외기 온도가 영하로 떨어지면 부품이 부서지기 쉽습니다. 작은 하중이라도 재료가 파열되거나 조각으로 날아갈 수 있습니다. 반면에 온도가 상승하면 탄성이 증가합니다. 일부 유형의 플라스틱은 햇볕에 가열하면 변형됩니다.
다른 이유로 플라스틱 본체는 실용성이 떨어집니다.
- 손상된 부품은 재활용이 가능하지만이 과정에는 특수하고 값 비싼 장비가 필요합니다. 플라스틱 산업도 마찬가지입니다.
- 플라스틱 제품을 제조하는 동안 다량의 유해 물질이 대기로 방출됩니다.
- 몸의 하중을받는 부분은 플라스틱으로 만들 수 없습니다. 큰 재료라도 얇은 금속만큼 강하지 않기 때문입니다.
- 플라스틱 패널이 손상되면 새 것으로 쉽고 빠르게 교체 할 수 있지만 금속 패치를 금속에 용접하는 것보다 훨씬 비쌉니다.
요즘에는 나열된 문제의 대부분을 제거하는 다양한 개발이 있지만 아직 기술을 완벽하게 구현할 수는 없습니다. 이러한 이유로 범퍼, 장식용 삽입물, 몰딩 및 일부 자동차 모델에서만 날개가 주로 플라스틱으로 만들어집니다.
복합 바디 : 장점과 단점
합성물은 두 개 이상의 구성 요소를 포함하는 재료를 의미합니다. 재료를 만드는 과정에서 복합재는 균질 한 구조를 얻으므로 최종 제품은 원료를 구성하는 두 개 이상의 물질의 특성을 갖습니다.
종종 복합 재료는 서로 다른 재료의 층을 접착하거나 소결하여 얻을 수 있습니다. 종종 부품의 강도를 높이기 위해 각 개별 레이어가 강화되어 작업 중에 재료가 벗겨지지 않습니다.
자동차 산업에서 사용되는 가장 일반적인 합성물은 유리 섬유입니다. 재료는 유리 섬유에 폴리머 필러를 추가하여 얻습니다. 외부 바디 요소는 범퍼, 라디에이터 그릴, 때로는 헤드 옵틱과 같은 재료로 만들어집니다 (더 자주 유리로 만들어지고 경량 버전은 폴리 프로필렌으로 만들어 짐). 이러한 부품을 설치하면 제조업체가지지 본체 부품의 구조에 강철을 사용할 수 있지만 동시에 모델을 충분히 가볍게 유지할 수 있습니다.
위에 나열된 장점 외에도 폴리머 소재는 다음과 같은 이유로 자동차 산업에서 가치있는 위치를 차지합니다.
- 부품의 최소 무게이지만 동시에 적절한 강도를 가지고 있습니다.
- 완제품은 습기와 태양의 공격적인 영향을 두려워하지 않습니다.
- 원료 단계의 탄력성으로 인해 제조업체는 가장 복잡한 부품을 포함하여 완전히 다른 모양의 부품을 만들 수 있습니다.
- 완제품은 심미적으로보기 좋습니다.
- 고래 자동차의 경우처럼 거대한 신체 부위를 만들 수 있으며 경우에 따라 전신을 만들 수도 있습니다 (이러한 자동차에 대한 자세한 내용은 별도 검토).
그러나 혁신적인 기술은 금속의 완전한 대안이 될 수 없습니다. 이에 대한 몇 가지 이유가 있습니다.
- 폴리머 필러의 비용은 매우 높습니다.
- 부품을 만들기위한 모양은 완벽해야합니다. 그렇지 않으면 요소가 추악한 것으로 판명됩니다.
- 제조 과정에서 작업장을 깨끗하게 유지하는 것은 매우 중요합니다.
- 복합재가 건조되는 데 오랜 시간이 걸리고 일부 신체 부위가 다층 구조이기 때문에 내구성있는 패널을 만드는 데 시간이 많이 걸립니다. 솔리드 바디는 종종이 재료로 만들어집니다. 그들의 지정을 위해 날개 달린 용어 "모노코크"가 사용됩니다. 모노코크 체형을 만드는 기술은 다음과 같습니다. 탄소 섬유 층은 폴리머로 접착됩니다. 그 위에 또 다른 재료 층이 놓여져 섬유가 다른 방향, 가장 자주 직각으로 위치합니다. 제품이 준비되면 특수 오븐에 넣고 고온에서 일정 시간 동안 보관하여 재료가 구워지고 단일체 모양을 취합니다.
- 복합 소재 부품이 고장난 경우 수리가 매우 어렵습니다 (자동차 범퍼 수리 방법의 예를 설명합니다. 여기에);
- 복합 부품은 재활용되지 않고 폐기 될뿐입니다.
높은 비용과 제조의 복잡성으로 인해 일반 도로 차량에는 유리 섬유 또는 기타 복합 유사체로 만들어진 최소한의 부품이 있습니다. 대부분의 경우 이러한 요소는 슈퍼카에 설치됩니다. 그러한 자동차의 예는 Ferrari Enzo입니다.
사실, 민간인 시리즈의 일부 독점 모델은 합성물에서 전반적인 세부 정보를 받습니다. BMW M3가 대표적이다. 이 차는 탄소 섬유 지붕을 가지고 있습니다. 이 소재에는 필요한 강도가 있지만 동시에 무게 중심을 지면에 더 가깝게 이동할 수 있으므로 코너에 진입할 때 다운포스가 증가합니다.
자동차 차체에 가벼운 재료를 사용하는 또 다른 독창적 인 솔루션은 유명한 슈퍼카 Corvette 제조업체가 시연합니다. 거의 반세기 동안 회사는 복합 패널이 부착 된 공간 금속 프레임을 모델에 사용해 왔습니다.
카본 바디 : 장점과 단점
다른 소재의 출현으로 안전성과 동시에 자동차의 가벼움이 새로운 수준에 도달했습니다. 실제로 탄소는 동일한 복합 재료이며, 새로운 세대의 장비 만이 모노코크 제조보다 내구성이 뛰어난 구조를 만들 수 있습니다. 이 소재는 BMW i8 및 i3와 같은 유명 모델의 차체에 사용됩니다. 다른 자동차의 탄소가 이전에 장식용으로 만 사용 되었다면 차체가 모두 탄소로 만들어진 세계 최초의 생산 자동차입니다.
두 모델의 디자인은 비슷합니다.베이스는 알루미늄으로 만든 모듈 식 플랫폼입니다. 자동차의 모든 장치와 메커니즘이 고정되어 있습니다. 차체는 이미 내부 세부 사항이있는 두 개의 반쪽으로 구성됩니다. 볼트 클램프를 사용하여 조립하는 동안 서로 연결됩니다. 이 모델의 특징은 첫 번째 자동차와 동일한 원칙, 즉 프레임 구조 (가능한 한 가벼워 야 함)로 제작되었으며 다른 모든 명예가 고정되어 있다는 것입니다.
제조 과정에서 부품은 특수 접착제를 사용하여 서로 연결됩니다. 이것은 용접 금속 부품을 시뮬레이션합니다. 이러한 재료의 장점은 강도가 높다는 것입니다. 차가 큰 충돌을 극복 할 때 차체의 비틀림 강성이 변형되는 것을 방지합니다.
탄소 섬유의 또 다른 장점은 첨단 장비가 전자 장치로 제어되기 때문에 부품을 제조하는 데 최소한의 작업자가 필요하다는 것입니다. 카본 바디는 특별한 모양으로 형성된 개별 부품으로 만들어집니다. 특수 조성의 폴리머가 고압으로 금형에 펌핑됩니다. 이것은 섬유를 수동으로 윤활하는 것보다 패널의 내구성을 향상시킵니다. 또한 작은 음식을 구울 때는 작은 오븐이 필요합니다.
이러한 제품의 단점은 주로 고가의 장비를 사용하기 때문에 높은 품질의 서비스가 필요하다는 점입니다. 또한 폴리머의 가격은 알루미늄보다 훨씬 높습니다. 그리고 부품이 파손되면 직접 수리하는 것이 불가능합니다.
다음은 BMW i8의 카본 바디가 어떻게 조립되는지 보여주는 짧은 비디오입니다.
질의 응답 :
차체에는 무엇이 포함되어 있습니까? 자동차 본체는 전면 스파, 전면 실드, 전면 기둥, 지붕, B 기둥, 후면 기둥, 흙받이, 트렁크 패널 및 후드, 바닥으로 구성됩니다.
차체는 무엇에 지지되나요? 본체는 스페이스 프레임입니다. 이것은 몸의 전체 둘레에 위치한 새장 형태로 만들어진 구조입니다. 본체는 이 지지 구조에 부착됩니다.
