Автомобили с ДВС и гибриды: история, настоящее, будущее

В этом деле всегда смотрят на сочетание инвестиционных затрат, требуемого темпа, достижимого темпа, точности геометрических параметров, качества поверхности, корозионной стойкости, механической прочности и стойкости к деформации, и возможности ремонта повреждений.

Алюминий ручной выколотки применявшейся в 30-60-х давал почти отсутствующие начальные инвестиционные затраты на оборудование но очень большие затраты ручного труда на выколотку и доводку поверхности, к тому же это были особенно редкие и высоко квалифицированные специалисты. Темп поэтому не мог быть выше очень небольшого. Сборка таких элементов на раму производилась не как со сталью, чтобы исключить электрохимическую коррозию, повреждения устранялись не как с нею. Поэтому кроме совсем уж штучного автоспорта выпустили 152 копии дорожной 206-й машины и всё, дальше только навесные и открывающиеся элементы.

Стеклопластик ручной выкладки применявшейся в 70-х давал маленькие начальные инвестиционные затраты на оборудование, поэтому и был популярен у нишевых производителей типа Lotus, но большие затраты ручного труда на выкладку и доводку поверхности, и подготовку её к окраске. Плюс, эта технология не требовала такой квалификации специалистов как алюминий выше. Темп с нужным качеством поверхности был выше, но также не мог быть превышать определённого. Да, нет проблемы коррозии, ни обычной ни электрохимической, но, сборка таких элементов на раму производилась не как с металлом, ведь не сваришь, повреждения устранялись не как с ним, так как тоже не сваришь.

Когда в Фиате оценили все эти параметры, то вложились в гораздо более дорогие по затратам пресс-формы для автоматизированной штамповки стальных элементов, и выпуск 12,433 машин поколения 308 полностью вернул эти вложения.
 
Последнее редактирование:
Высокотиражное использование стеклопластиков долгое время ограничивалось процессами армирования короткими волокнами, из-за простоты и отработанности этой технологии.

Например, американские Форд, GM и Крайслер использовали в 80-х для своих минивэнов панели двери багажника из листового формовочного компаунда (SMC), который компаундируется до этапа прессования. Высокоавтоматизированный процесс соединения рубленого волокна и термореактивного связующего и наполнителей позволяет получить полугибкий лист, который затем используется для прессового формования элемента, который отверждается под воздействием тепла и давления.



Из-за напряжений, возникающих при высокотоннажном прессовании, для изготовления двухкомпонентных форм обычно используется только сталь марки P20. Алюминий и другие более мягкие металлы используются для изготовления прототипов, но имеют значительно более короткий срок службы.

Короткое (2–4 минуты) время цикла и использование стальных инструментальных форм позволяет достигать объемов производства более 500,000 единиц в год.

Высокая размерная стабильность составов SMC и использование прецизионной согласованной оснастки обеспечивают высокостабильные и предсказуемые размеры деталей, что, в свою очередь, позволяет производить сборки с жесткими допусками. Использование прецизионных форм которые можно отполировать до зеркального блеска позволяет получать поверхности класса А, на которые можно наносить финишное покрытие.

Недостатком является то, что ориентацию коротких волокон трудно контролировать, что приводит к большой вариативности прочностных характеристик. По этой причине данные элементы ограничены не конструкционными применениями.
 
Последнее редактирование:
В Европе, дверь багажника массового Фиата Типо образца 1988-го была изготовлена путем заполнения формы тестообразным формовочным компаундом (DMC), состоящим из термореактивного первичного ненасыщенного полиэфирного связующего с добавлением катализаторов и ингибиторов, и коротких волокон. Данный метод по сравнению с SMC обеспечивал меньше дефектов поверхности, ещё более короткое время цикла и более низкие трудозатраты. Недостаток, тот же.
 
Следующий по способности обеспечить невысокое время цикла процесс, впрыскивания двухкомпонентного реактивного полимера в форму под давлением (RIM).

Двухкомпонентные термореактивные полимеры, обычно используемые в нём, это дициклопентадиен (DCPD) и полиуретан (PUR). Также возможно добавление рубленых армирующих материалов.



Для этого процесса обычно используются двухкомпонентные алюминиевые формы, ради снижения стоимости оснастки можно использовать никелевые оболочки.

Короткое (4–6 минут) время цикла и использование обработанного алюминия позволяют поддерживать объём выпуска более 10,000 единиц в год.

Применяемые материалы, в частности DCPD, демонстрируют очень стойкость к ударным воздействиям. Использование прецизионных согласованных форм и свойства материалов позволяют создавать поверхности класса А, на которые можно наносить финишное покрытие. Низкая вязкость применяемых компонентов и использование металлических форм позволяют формовать различные элементы, сокращая или исключая необходимость во вторичных операциях механической обработки.

Также не подходит для структурных применений.
 
Процесс, пригодный для структурных применений, это трансферное формование (RTM), в его рамках армирующий материал помещается в форму вручную. Затем она закрывается, и одним из трёх методов, впрыскивания, инфузии или вакуумной вытяжки, в неё вводится связующее.



Ручной характер процесса позволяет использовать практически любой армирующий материал, как рубленый с короткими волокнами, так в виде тканых листов или матов с длинными. Аналогичным образом можно варьировать смесь связующего и катализатора, для достижения идеального результата. Формы могут быть изготовлены как из композитных материалов так и из алюминия. Детали, изготовленные этим методом, могут иметь очень качественную поверхностье с обеих сторон, обычно для улучшения её качества на формы наносят гелевое покрытие.

По сравнению с процессами формования в открытых формах, такими как ручная выкладка и распыление, здесь обеспечивается более точный контроль размеров, особенно толщины. Это достигается благодаря использованию оснастки с закрытыми, взаимно подобранными формами. Размер детали ограничен только возможностями изготовителей пресс-форм. Данный процесс используется для производства особо крупных элементов, которые было бы сложно изготовить с использованием любого другого.

Использование алюминия вместо композитов для пресс-форм позволяет улучшить качество поверхности и значительно продлить срок службы форм, до более чем 20,000 циклов. Закрытые формы, используемые здесь, позволяют формовать элементы непосредственно на обеих сторонах, с невысокими допусками.

Размещение армирующих волокон вручную перед заполнением связующим позволяет точно оптимизировать эксплуатационные характеристики элементов. Дополнительные (или же иные по типу) волокна можно расположить очень точно, например, в областях, подверженных повышенным нагрузкам.

Есть множество способов подачи связующего в закрытую форму в рамках этого процесса, два наиболее распространённых, под высоким давлением, и вакуумной инфузией, последняя устраняет необходимость в высокотоннажном оборудовании для удержания формы в закрытом состоянии, и позволяет изготавливать элементы практически где угодно.

Одним из вариантов литья под давлением является использование камеры, которая вставляется в форму и надувается перед заполнением её связующим. Этот процесс используется для создания компонентов с внутренними полостями.
 
В 1989-м Фиат опробовал на малосерийной Альфе SZ/RZ капот ракушечного типа, крышку багажника, панели крыльев, бамперы и пороги сформированные путём заполнения формы термореактивным метакриловым связующим Modar от ICI.









Панель крыши купе, алюминий, задний аэродинамический спойлер, углепластик.



Силовая основа машин, штампованно-сварная сталь.

 
Последнее редактирование:
В 1994-м Фиат опробовал на среднесерийных Альфе GTV/Spider капот ракушечного типа, полученный путём формования из полиэстерного связующего со стекловолоконными матами (KMC), на то время это была самая большая цельная композитная деталь на серийном автомобиле. Причина, изготовление детали такой формы из стали или алюминия путём прессования приводило к слишком высокому проценту брака.



Он состоял из внешней облицовки, с высокими эстетическими характеристиками и высоким уровнем пластичности (класс поверхности А, то есть внешний вид, аналогичный листовому металлу, достигаемая точность размеров 0.4 мм на метр), и внутренней структурной части, с высокими прочностными характеристиками, устойчивой к повышенным температурам.

Две этих части были склеены между собой структурным эпоксидным двухкомпонентным адгезивом, обеспечивающим высокую жесткость и размерную стабильность. Конструкция обеспечивала высокую ударопрочность и, в частности, способностью поглощать незначительные удары без повреждений. При падении на него объекта массой 1 кг с высоты 2 метра он оставался неповрежденным, в то время как листовой металл повреждался. К тому же, он не был подвержен коррозии.

Масса такого капота составляла около 30 кг, что привело к необходимости использования двух телескопических азотонаполненных опор. Нижние панели передних крыльев изготавливались из полиуретана (PUR RIM процесс).

 
На ней же применили вместе с передним Макферсоном заднюю двухрычажную подвеску типа в колесе.



В модифицированном, 4-рычажном варианте, с разделением пружины и амортизатора, с дополнительной верхней тягой контроля схождения, и отдельными нижними рычагами. Система на уровне задней 5-рычажной Бенца, но, с фокусом не на величину рабочего хода, уровень оттягивания колеса назад на неровностях и увеличения за счёт этого комфорта, а на скорость отклика.



Она была разработана Джанклаудио Травальо из Фиата.

На каждый градус угла крена с ней приходится полградуса прироста отрицательного развала, в то время как на каждые 100 кг боковой силы в повороте приходится только один градус отклонения колеса. Изначально это обеспечивает очень небольшой эффект противо-подруливания, но если вы идёте с большими значениями g и кренами, происходит переход к синфазному подруливанию. На начальном этапе поворота центробежная сила создают небольшой эффект подруливания задних колёс в направлении, противоположном направлению поворота передних. Затем, по мере нарастания центробежной силы в повороте, задние колёса начинают поворачиваться в том же направлении, что и передние. В результате достигается большее ввинчивание в поворот первом этапе и повышенная устойчивость на последующих.

Чтобы закрепить рычаги амортизаторы и пружины такой подвески максимально жёстко, понадобился недешёвый пространственный подрамник, его выполнили из алюминия.




За счёт такой задней подвески машина обладала приличной устойчивостью. К тому же, посадка водителя по центру колёсной базы, и её сравнительно небольшое значение, 2.54 метра, улучшали качество реакций и скорость отклика. В общем, Golf GTI и прочие Peugeot 306 с их задними торсионными балками на фоне этой машины были совсем дубовым.




Но на фоне заднеприводных машин с продольной компоновкой агрегатов типа Е36 всё портил передний привод исходного Фиата Типо, применявшийся ради использования его силовой основы кузова (хоть и сильно упрочнённой), передней подвески Макферсон (хоть и переработанной в части опор) и поперечных коробок, не дававший реализовать потенциал альфовских моторов V6. Поперечная типовская компоновка агрегатов, с двигателем висящим над передней осью, высоко, не только избыточно нагружала переднюю ось, и разгружала заднюю, но и вдобавок приводила к повышенном полярному моменту, и повышенным кренам.
 
Последнее редактирование:
Веселая машина была, хоть и очень странная ))
 
Она странная, потому что разработка была неестественной.

Менеджмент Фиата хотел быстро выпустить для Альфы в конце 80-х модели-"затычки" на основе собственного переднеприводного Tipo класса С а потом уже разработать полноценные заднеприводные машины классов D и E с моторами нового поколения, с компоновкой а-ля E46/39, и моторами несколько смещёнными в базу. Достаточно хаотичная продуктовая логика, непредставимая для той же БМВ, приводящая к потере традиционной клиентской базы, но, как ни странно, так в Фиате тогда и планировали.

Подобный упрощённый седан 155-ю на основе Tipo выпустили, но уже при другом менеджменте и с задержкой, в 1992-м, на три года позже плана, и потратили так много денег на переделку моторов старшей 164-й модели под меньшую ширину платформы Типо, что проекты заднеприводных отложили. Это же отдельные продольные коробки, покупные у Getrag или ZF, отдельные продольные моторы, производство под них, и отдельный сборочный завод для машин продольной агрегатной компоновки, суммарной стоимостью под миллиард долларов. Их надо было где-то взять, а все деньги Фиат вложил тогда в запуск своей линейки Punto. "Синергия" по заднеприводным машинам могла у него быть только с Мазерати, но у той меньше выпуск и более дорогие решения, окупающиеся более высокими ценами. Тупик.

Их него вышли банально, выпустив в середине-конце 90-х семейство 156, на модифицированной платформе фиатовской Marea, наследника Tipo, с унифицированными фиатовскими поперечными рядными моторами, незначительно модифицированными, фиатовскими поперечными коробками, и со сборкой унифицированной с Фиатами, на одном и том же заводе. То что планировалось временной "затычкой", стало постоянным решением. Отличия этого семейства от Фиатов, кроме стилистики кузовов, в своей передней двухрычажной подвеске типа HSLA, разработанной под крепления в кузов стойки фиатовского переднего Макферсона, чтобы их не менять, и его передний подрамник. А также в заднем Макферсоне от 164-й на подрамнике, на деле являвшегося подвеской разработанной в Фиате для лянчевской Delta и Thema, модифицированном под точки крепления подрамника задних одинарных диагонально-продольные рычагов Tipo/Marea.

Кузов данного купе разработали в Пининфарине в 1986-1987-м, изначально планируя его на замену кабрио Spider, наиболее старой разработке в альфовской гамме тогда. Купе названное GTV получили из кабрио Spider надстройкой задних стоек. Эти два проекта были утверждены менеджментом Фиата в 1987-м. Их автор Энрико Фумиа отстоял капот-ракушку и двойные фары с линзованным полиэллиптическим ближним и противотуманками в виде отличительных черт. Как и со 155-й затычкой, изначально в Фиате хотели взять дешёвые подвески Типо в неизменном виде, передний Макферсон с единственным нижним L-рычагом и задние одинарные диагонально-продольные рычаги. Логика точно как у Фольксвагена для линеек Ауди класса С, выполненных конвертацией Гольфов, с их экономно-унылой базой, передним Макферсоном с единственным нижним L-рычагом и задней торсионной балкой.

Но, Фиат тогда запускал на этой же технической базе собственное купе, названное банально Coupe, и отличия от него выходили совсем небольшими, а марки разводить по нишам надо было. Ровно та же проблема что и у Фольксвагена с Ауди, которую тот решил кузовами и салонами машин сегмента С в иной стилистике. Поэтому, для создания отличий, кроме стилистических, в Фиате для данных моделей разработали 4-рычажную заднюю подвеску с новым подрамником, под точки крепления подрамника задних одинарных диагонально-продольные рычагов платформы Tipo. Второй существенный плюс, значительно упрочнённый кузов доработанный под открытую версию без средних и задних стоек, в версии купе давал повышенную жёсткость, значительно большую чем у исходного Tipo. Тут же шёл и минус, невысокий уровень крыши. Минусы привода и компоновки Tipo я привёл выше.
 
Последнее редактирование:
Задача перед Фиатом стояла сложная.

Нужно было заменить вот эту механику разработки 50-60-х, которая у Альфы в семидесятых стала базовой для машин классов D и D/E, с её задним мостом Де Дион с направляющей трапецией и механизмом Уатта, и передней двухрычажной подвеской в колесе, с заднерасположенной коробкой собственной разработки и производства, совмещённой с двунакладочным сцеплением.

Tipo 116 и 162 (Alfetta/Alfetta GT/Giulietta и 75/SZ/RZ/90), 1972-1992.



Задний модуль.



Она восходила к автоспортивным машинам Grand Prix 30-х, Auto Union Type D и W125, и к их гоночной 159-й с такими же подвесочными системами.

Auto Union Type D, 1938-1939.





Benz W125. 1937.




Alfa 158/159, 1938-1940, 1946-1951.




По сути, в альфовских бытовых машинах классов D и D/E 70-80-х с несущим штампованно-сварным кузовом выпускаемых суммарным тиражом порядка 100 тысяч в год и продаваемых за достаточно небольшие деньги стояла механика гоночной машины 30-50-х, только совмещённая не с компрессорной рядной 8-кой а с атмосферной рядной 4-кой. Это было как минимум необычно. Но, конечно, дорого в производстве.
 
Последнее редактирование:
В 80-х годах возникла развилка.

Или развивать дальше эту систему, выполнив 6-ступенчатый вариант такой заднерасположенной коробки, роботизировав его, перенеся тормозные механизмы для лучшего охлаждения к колёсам, а сцепление ради снижения вибраций к мотору, заключив при этом карданный вал в трубу жёсткости, сохранив переднюю двухрычажную подвеску типа в колесе, и поставив сзади модифицированную двухрычажную подвеску, также в колесе, и вынести обе подвески на развитые пространственные подрамники ради увеличения жёсткости.

По сути, получалась система применямая Фиатом для Феррари начиная с 1970-х, и адаптированная для 4200/Quattroporte V от Мазерати в 2002-2003-м годах. Дорогая.

Или менять это всё что-то более дешёвое в производстве и более компактное, пригодное к массовому выпуску, с переднерасположенными 6-ступенчатыми коробками, либо собственной разработки и выпуска, либо закупаемыми у профильных поставщиков типа Getrag, и такими же автоматическими закупаемыми у ZF, по сути, пойдя по пути БМВ.

Но, как указывалось выше, ни у IRI в 80-х ни у Фиата в 90-х было свободного миллиарда долларов на индустриализацию этого сценария. Поэтому, в 90-х Фиатом был реализован самый дешёвый и единственно возможный в условиях таких ограничений путь, получение новых модельных линеек Альфы путём модификации его массовых переднеприводных платформ класса С, с использованием их агрегатов, с производством на его существующих заводах.
 
Последнее редактирование:
Cвободные деньги нашлись у Фиата только в 2014-м, с поправкой на инфляцию это было уже 2 миллиарда долларов, он тут же вложил их, и вернул Альфы класса D на задний привод.

Две трети ушли на роботизированные прессовое оборудование и сварочный участок, на 1,400 роботов суммарно, производство пластиковых частей, участок очистки и подготовки, а также окраски, сборочный конвейер, а также метрологию. Потенциальный темп выпуска в три смены, 400 тысяч машин в год. Примерно треть ушла на моторный завод. Механические 6-ступенчатые коробки под переднее расположение стали закупать у Getrag и ZF, автоматические 8-ступенчатые у ZF. Задний дифференциал (и межосевой полноприводной верии) у Magna.

Чтобы соблюсти баланс между минимальным полярным моментом, наилучшей загрузкой по осями, удобством обслуживания, и стоимостью, была выбрана компоновка с сильно смещённым за переднюю ось мотором, в случае короткого V6 он полностью расположен за ней в пределах базы, и коробкой переднего расположения, с одноэлементным карданным валом из углепластика. И, с посадкой водителя посередине колёсной базы, максимально низко.

Модифицированная передняя двухрычажная подвеска (типа HSLA VSA, выбранная ради соблюдения баланса комфорта точности установки и угловой жёсткости, а также для несложного создания на этой базе полноприводных СУВов) уже полностью в кованом алюминии, на алюминиевом литом/сварном нижнем подрамнике, с литыми алюминиевыми верхними опорами рычагов и стоек. Модифицированная задняя двухрычажная подвеска (типа 4.5 Multilink с большим нижним пустотным H-рычагом, ради соблюдения баланса комфорта точности установки и угловой жёсткости) тоже полностью в кованом/литом алюминии, на стальном гидроформированно-сварном (либо опционально гидроформированно-сварном алюминиевом) нижнем подрамнике, также с алюминиевыми верхними опорами стоек. Передние тормозные суппорты, моноблочные 4-поршневые от Brembo (опционально, 6-поршневые, с углеволоконными тормозные дисками с алюминиевыми центрами).

Основа кузова выполнена преимущественно из высокопрочных сталей. Из алюминия реализованы балки бамперов, экструзией, крылья, двери и капот, штамповкой, и поперечина за коробкой, литьём (опционально, капот и панель крыши из углепластика). Применение алюминия в таком объёме это вопрос бюджета проекта, здесь он был.



Сама по себе разработка не была проблемой, или основными затратами, например задняя подвеска этих машин была разработана в фиатовском CRF во второй половине 90-х для лянчевской Thesis, передняя была чуть упрощённой от него же, разработанной тогда же, кузов не меньшей прочности был разработан тогда же, для того же Thesis.

Если бы всё это вышло в 90-х, это был бы фурор. Но, в середине 10-х было уже поздно привлекать механикой, клиенты стали хотеть в основном проработанную развлекательную систему, и ADAS, а тут бортовая система была разработки Крайслера, а ADAS от сторонних поставщиков.
 
Последнее редактирование:
В итоге купе с двухрычажками, мотором в базе и прочими спортатрибутами в альфе сделали, но только с ценником в миллион
 
Их собрали 80000 за все время, спайдер и gtv. Гольф в то время был 4 поколения, 1.8T 180 л.с. Предположу, что раза в 2 дешевле Альфы в то время. Гольф был и 3х и 5 дверный хэтч, легко чиповался и накатывали на него St1, st2, т.е по динамике разгона быстрее V6 2.0T
 
Реакции: 2014
Гольф на момент дебюта в 1994-м был 3-й, в 97-м он сменился на 4-й, но, остался с той же задней торсионной балкой. Прайс 1995-го в Германии в марках, GTV с тем же базовым 150-сильным мотором 2.0 стоила на 12% дороже Гольфа. Небольшая доплата за нормальную заднюю подвеску. Машина с наддувным 2.0 V6 стоила дороже чем с Гольф с VR6 на 24%.

1995 Golf III
2.0 L4 150PS = 42,200
2.8 VR6 174PS = 43,000

1995 GTV
2.0 L4 150PS = 47,300
2.0 V6 Turbo 200PS = 53,300

В 1997-м GTV с базовым 150-сильным мотором 2.0 стоила на 14% дороже Гольфа с наддувным той же пиковой отдачи. Машина с наддувным 2.0 V6 стоила дороже чем такой Гольф на 30%. С 3.0 V6 стоила дороже чем такой Гольф на 35%.

1997 Golf IV
2.0 L4 Turbo 150PS = 42,500

1995 GTV
2.0 L4 150PS = 48,500
2.0 V6 Turbo 200PS = 55,000
3.0 V6 220PS = 57,500

В GTV нет практичности совсем, это двухместка с низкой крышей и низкой посадкой, и почти без багажника, когда как Гольф семейная машина с довольно высокой посадкой и большим для своих габаритов объёмом салона даже с 3-мя дверьми, и там есть короткий но багажник. Совсем разные целевые аудитории.

Наддувный 2.0 V6 у GTV, разработчики сказали что он был создан и испытан как значительно более мощный, чем паспортные 200 сил, но в серии поставили небольшой турбокомпрессор чтобы снизить лаг, и сохранить ресурс стандартного дифференциала в коробке. Даже с таким небольшим компрессором он легко корректируется прошивкой до 230 сил. Но зачем, если для переднего привода и 200 много.

 
Последнее редактирование:
Вам необходимо войти или зарегистрироваться, чтобы здесь отвечать.
Меню
Вход
Регистрация