Куда уходит рама? Изучаем классическую силовую конструкцию автомобиля

Если говорить глобально, то рамная конструкция автомобиля родилась с самим автомобилем. В те самые времена, когда «самодвижущиеся повозки» совершенно на равных конкурировали на дорогах с конными экипажами, по-другому делать просто не умели.

В век изготовления автомобильных кузовов из клееной древесины, фанеры и брезента, говорить о каких-либо технологиях жёсткого штампованного металла не приходится. Не сильно изменилась ситуация и к 30-м годам прошлого века. Конечно, первопроходцы технологии несущего кузова были. Например, Lancia Lambda (1922) или Citroen 7 Traction Avant (1934). Второй, кстати, был до кучи ещё и переднеприводным. Но подобные машины были редкими и стоили баснословных денег, поэтому о начале эпохи несущих кузовов речи не идёт.

Blitzen Benz 200 HP. 1909 год выпуска и… 212 км/ч максимальной скорости. Воплощение автомобильных гоночных технологий того времени. При этом, невооружённым взглядом видно, что построена машина вокруг металлических швеллеров – рамы. (Фото: сonceptcarz.com)

Однако, уже к середине 50-х годов, оклемавшись после Мировой войны, автопроизводители всё чаще стали пробовать себя на новом поприще, и тенденция стала прослеживаться всё более явно. Если в довоенные годы «безрамники» были редким и дорогим эксклюзивом, то какой-нибудь Morris Minor MM 1948 года с несущим кузовом, был машиной вполне народной и разошёлся по миру в количестве под четверть миллиона экземпляров (для того времени это очень серьёзная цифра). Почему производители очень быстро перешли на кузовные схемы, я объясню чуть позже, а сейчас давайте рассмотрим, о чём, собственно, речь.

«Миноров» было выпущено достаточно, чтобы до сих пор некоторые оставались на ходу и в хорошем состоянии. Разумеется, у коллекционеров. (Фото: wikimedia.org)

Хребет или лестница?

Вообще, считается, что рама автомобиля – это массивная замкнутая конструкция из металла (хотя были и деревянные), которая служит опорой для всех основных его узлов. И это так. Однако, не могу не затронуть такую важную составляющую рамостроения как хребтовый тип. Как видно из названия, данный силовой каркас своим видом (да и назначением) чем-то напоминает таковой у живых существ. Ниже картинка для понимания.

(Фото: zr.ru)

Из фото становится понятно, что основную нагрузку несёт массивный центральный «позвоночник», к которому крепятся вспомогательные боковые «рёбра». Плюсы такого решения – относительная компактность и вес. Однако, хребтовая рама имеет очень низкую устойчивость к продольным скручиваниям. То есть, если автомобиль достаточно длинный и тяжелый, то при наезде одним колесом на бордюр есть все шансы, что двери начнут заклинивать в проёмах – кузов просто скрутится винтом. Тем не менее, эта конструктивная особенность является и плюсом. Хребтовые рамы до сих пор с успехом применяются в грузовиках и многоколёсных тягачах. Для них возможность скручивания длинного «тела» является как раз насущной необходимостью.

(Фото: Tatra)

Куда более распространённый вид – рама лестничного типа. Здесь название также говорит за себя: достаточно посмотреть на конструкцию, чтобы воздержаться от долгих объяснений:

Классика жанра – рама всем известного «хаммера». (Фото: GM)

В плюсах «лестниц» - жёсткость по всем направлениям приложения силы. Соответственно, чем более монолитна конструкция – тем она тяжелее и тем сложнее её уложить в постоянно растущие нормы безопасности (об этом ниже). Традиционно такая схема силового каркаса используется на внедорожниках, хотя бывают и исключения. Так, всем известный по американским фильмам Ford Crown Victoria выпускался на раме аж до 2011 года.

Узнаваемый с детства профиль: Ford Crown Victoria Interceptor. Гражданская версия от полицейской отличалась минимально и тоже была рамная. (Фото: wallpaperup.com)

…а потом пошли гибриды

Впрочем, потом или изначально – вопрос весьма спорный. Когда автомобиль окончательно стал продуктом массовым (в масштабах эпохи, разумеется), дотошные инженеры не прекращали экспериментов с целью облегчить и усовершенствовать несущую конструкцию. Прекрасно понимая, что рама – это хоть надёжно и просто, но тяжело и компоновочно-невыгодно, первые попытки объединить её с самим кузовом были. Посмотрите на иллюстрацию ниже. Малоизвестный сегодня Nash 600 уже в 1942 году имел интегрированную раму. Сегодня любой кроссовер и 95% «легендарных внедорожников» построены по такому же принципу: силовая структура кузова усилена рамой, но вид она имеет не отдельных «шпал», а ещё на конвейере вписана в форму пола и кузовных панелей.

Рентген Nash 600, имевшего революционную тогда схему кузова «unibody» - с интеграцией рамы непосредственно в кузов

Поэтому, как ни банально, новое – это хорошенько забытое старое. Сегодня интегрированная рама давно и прочно прописалась на абсолютном большинстве внедорожников, кроссоверов и минивэнов. Её плюсы очевидны: она значительно легче и развязывает руки проектировщиков в плане компоновки: значительно проще впихнуть под днище подвеску, систему выпуска, бензобак и прочее – при этом, не повышая центр тяжести и не сильно увеличивая массу машины. Да и плавность хода будет лучше. Но и минусы на поверхности. Всё же, ни один unibody не сравнится по прочности с отдельным профильным каркасом.

Почему отказались от настоящей рамы?

Точнее так: почему исторически её оставили в очень ограниченном сегменте легковых автомобилей, включая внедорожники.

Во-первых, это всё нарастающая с каждым годом конкуренция. В развитых странах автомобиль уже в 60-е годы начал переходить из разряда роскоши в то самое банальное средство передвижения. Тогда борьба за клиента предполагала снижение конечной цены, а значит и себестоимости единицы, сошедшей с конвейера. Технологии потокового штампования формованных металлических листов выгодно отличались от трудоёмкого полу-ручного изготовления рам, и прежде всего – по количеству необходимого материала.

Во-вторых, потребитель научился разбираться в приобретаемом продукте. Тяжёлые высокие (ведь кузов так или иначе стоит на раме) автомобили перестали удовлетворять потребностям клиента. Кроме того, росли скорости движения по дорогам, и конечно, лишний вес машины и высокий центр тяжести никак не способствовали улучшению устойчивости, управляемости и прочим характеристикам. Да и постоянно ужесточяющиеся требования по пассивной безопасности делают проектировку рамных конструкций той ещё задачкой для инженеров. А для тех, кто не понял, почему бескомпромиссная жёсткость машины – это плохо, приглашаю ознакомиться вот с этой статьёй, где мы уже всё подробно разобрали.

А ещё есть трубчатая (пространственная) рама. Но продукт этот нынче штучный и эксклюзивный, а потому, вынесенный за рамки сегодняшнего обсуждения. (Фото: engineeredtoslide.com)

Подытоживая, можно резюмировать, что классическая рамная конструкция сегодня практически покинула сегмент легковых автомобилей. Даже среди внедорожников остались всего несколько могикан, которые ещё «держат оборону», но я уверяю: ещё одно, максимум два поколения этих машин - и они тоже покинут этот рубеж. Трудно однозначно сказать, хорошо это или плохо. Но одно я знаю точно: в стране без дорог честным рамникам всегда найдётся место под солнцем.