Chassis-Type

Ladder Chassis

AC Cobra's chassis.This is the earliest kind of chassis. From the earliest cars until the early 60s, nearly all cars in the world used it as standard. Even in today, most SUVs still employ it. Its construction, indicated by its name, looks like a ladder - two longitudinal rails interconnected by several lateral and cross braces. The longitude members are the main stress member. They deal with the load and also the longitudinal forces caused by acceleration and braking. The lateral and cross members provide resistance to lateral

forces and further increase torsional rigidity.  Advantage: Well, it has no much advantage in these days ... it is easy and cheap

for hand build, that's all.

Disadvantage: Since it is a 2 dimensional structure, torsional rigidity is very much lower than other chassis, especially when dealing with vertical load or bumps.

Who use it ? Most SUVs, classic cars, Lincoln Town Car, Ford Crown Victoria etc.

 

Tubular Space Frame 

TVR Tuscan Lamborghini Countach

 As ladder chassis is not strong enough, motor racing engineers developed a 3 dimensional design - Tubular space frame. One of the earliest examples was the post-war Maserati Tipo 61 "Birdcage" racing car. Tubular space frame chassis employs dozens of circular-section tubes (some may use square-section tubes for easier connection to the body panels, though circular section provides the maximum strength), position in different directions to provide mechanical strength against forces from anywhere. These tubes are welded together and forms a very complex structure, as you can see in the above pictures.For higher strength required by high performance sports cars, tubular space frame chassis usually incorporate a strong structure under both doors (see the picture of Lamborghini Countach), hence result in unusually high door sill and difficult access to the cabin.In the early 50s, Mercedes-Benz created a racing car 300SLR using tubular space frame. This also brought the world the first tubular space frame road car, 300SL Gullwing. Since the sill dramatically reduced the accessibility of carbin, Mercedes had to extend the doors to the roof so that created the "Gullwings".

Since the mid 60s, many high-end sports cars also adopted tubular space frame to enhance the rigidity / weight ratio. However, many of them actually used space frames

for the front and rear structure and made the cabin out of monocoque to cut cost.  

Advantage: Very strong in any direction. (compare with ladder chassis and monocoque chassis of the same weight)

Disadvantage: Very complex, costly and time consuming to be built. Impossible for robotised production. Besides, it engages a lot of space, raise the door sill and result in difficult access to the cabin.

Who use it ? All Ferrari before the 360M, Lamborghini Diablo, Jaguar XJ220, Caterham, TVR etc.

 

MonocoqueToday, 99% cars produced in this planet are made of steel monocoque chassis, thanks to its low production cost and suitability to robotised production.

Monocoque is a one-piece structure which defines the overall shape of the car. While

ladder, tubular space frame and backbone chassis provides only the stress members and need to build the body around them,  monoque chassis is already incoporated with the body in a single piece, as you can see in the above picture showing a Volvo V70.

In fact, the "one-piece" chassis is actually made by welding several pieces together. The floorpan, which is the largest piece, and other pieces are press-made by big stamping machines. They are spot welded together by robot arms (some even use laser welding) in a stream production line. The whole process just takes minutes. After that, some accessories like doors, bonnet, boot lid, side panels and roof are added.

Monocoque chassis also benefit crash protection. Because it uses a lot of metal, crumple zone can be built into the structure.

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.

There are many disadvantages as well. It's very heavy, thanks to the amount of metal used. As the shell is shaped to benefit space efficiency rather than strength, and the pressed sheet metal is not as strong as metal tubes or extruded metal, the rigidity-to-weight ratio is also the lowest among all kinds of chassis bar the ancient ladder chassis. Moreover, as the whole monocoque is made of steel, unlike some other chassis which combine steel chassis and a body made of aluminium or glass-fiber, monocoque is hopelessly heavier than others.

Although monocoque is suitable for mass production by robots, it is nearly impossible for small-scale production. The setup cost for the tooling is too expensive - big stamping machines and expensive mouldings. I believe Porsche is the only sports car specialist

has the production volume to afford that.  

Advantage: Cheap for mass production. Inherently good crash protection. Space efficient.

Disadvantage: Heavy. Impossible for small-volume production.

Who use it ? Nearly all mass production cars, all current Porsche.

 

ULSAB MonocoqueEnter the 90s, as tougher safety regulations ask for more rigid chassis, traditional steel monocoque becomes heavier than ever. As a result, car makers turned to alternative materials to replace steel, most notable is aluminium. Although there is still no mass production car other than Audi A8 and A2 to completely eliminate steel in chassis construction, more and more cars

use aluminium in body panels like bonnet and boot lid, suspension arms and mounting sub-frames. Unquestionably, this is not what the steel industry willing to see.

Therefore, American's steel manufacturers hired Porsche Engineering Services to develop a new kind of steel monocoque technology calls Ultra Light Steel Auto Body (ULSAB). As shown in the picture, basically it has the same structure as a conventional monocoque. What it differs from its donor is in minor details - the use of "Hydroform" parts, sandwich steel and laser beam welding.

Hydroform is a new technique for shaping metal to desired shape, alternative to pressing. Conventional pressing use a heavy-weight machine to press a sheet metal

into a die, this inevitably creates inhomogenous thickness - the edges and corners are always thinner than surfaces. To maintain a minimum thickness there for the benefit of stiffness, car designers have to choose thicker sheet metal than originally needed. Hydroform technique is very different. Instead of using sheet metal, it forms thin steel tubes. The steel tube is placed in a die which defines the desired shape, then fluid of very high pressure will be pumped into the tube and then expands the latter to the inner surface of the die. Since the pressure of fluid is uniformal, thickness of the steel made is also uniformal. As a result, designers can use the minimum thickness steel to reduce weight.

Sandwich steel is made from a thermoplastic (polypropylene) core in between two very thin steel skins. This combination is up to 50 percent lighter compared with a piece of homogenous steel without a penalty in performance. Because it shows excellent rigidity, it is applied in areas that call for high bending stiffness. However, it cannot be used in everywhere because it needs adhesive bonding or riveting instead of welding.

Compare with conventional monocoque, Porsche Engineering claimed it is 36% lighter yet over 50% stiffer. Although ULSAB was just annouced in early 1998, the new Opel Astra and BMW 3-Series have already used it in some parts. I believe it will eventually

replace conventional monocoque.  

Advantage: Stronger and lighter then conventional monocoque without increasing production cost.

Disadvantage: Still not strong or light enough for the best sports cars.

Who use it ? Opel Astra, BMW 3-series

 

Backbone Chassis

Kia's version Lotus Elan Mk II

Colin Chapman, the founder of Lotus, invented backbone chassis in his original Elan roadster. After failed in his experiment of glass-fibre monocoque, Chapman discovered a strong yet cheap chassis which had been existing for millions of years - backbone.

Backbone chassis is very simple: a strong tubular backbone (usually in rectangular section) connects the front and rear axle and provides nearly all the mechnical strength. Inside which there is space for the drive shaft in case of front-engine, rear-wheel drive layout like the Elan. The whole drivetrain, engine and suspensions are connected to both ends of the backbone. The body is built on the backbone, usually made of glass-fibre.

It's strong enough for smaller sports cars but not up to the job for high-end ones. In fact, the original De Tomaso Mangusta employed chassis supplied by Lotus and experienced chassis flex.

TVR's chassis is adapted from this design - instead of a rigid backbone, it uses a lattice backbone made of tubular space frames. That's lighter and stronger (mainly because

the transmission tunnel is wider and higher).  

Advantage: Stong enough for smaller sports cars. Easy to be made by hand thus cheap for low-volume production. Simple structure benefit cost. The most space-saving other than monocoque chassis.

Disadvantage: Not strong enough for high-end sports cars. The backbone does not provide protection against side impact or off-set crash. Therefore it need other compensation means in the body. Cost ineffective for mass production.

Who use it ? Lotus Esprit, Elan Mk II, TVR, Marcos

Glass-Fiber bodyTo many sports cars specialists, glass-fiber is a perfect material. It is lighter than steel and aluminium, easy to be shaped and rust-proof. Moreover, the most important is that it is cheap to be produced in small quantity - it needs only simple tooling and a pair of hands. There are a few drawbacks, though:

1) Higher tolerence in dimensions leads to bigger assembly gaps can be seen. This is usually percieved as lower visual quality compare with steel monocoque. 2) Image problem. Many people don't like "plastic cars".

Glass-fiber has become a must for British sports car specialists because it is the only way to make small quantity of cars economically. In 1957, Lotus pioneered Glass-Fiber Monocoque chassis in Elite (see picture). The whole mechanical stressed structure was made of glass-fiber, which had the advantage of lightweight and rigidity like today's carbon-fiber monocoque. Engine, transmission and suspensions were bolted onto the glass-fiber body. As a result, the whole car weighed as light as 660 kg.

However, this radical attempt caused too many problems to Colin Chapman. Since the connecting points between the glass-fiber body and suspensions / engine required very small tolerances, which was difficult for glass-fiber, Lotus actually scrapped many out-of-specification body. Others had to be corrected with intensive care. As a result, every Elite was built in loss. Since then, no any other car tried this idea again.

Today, no matter Lotus, TVR, Marcos, GM's Corvette / Camaro / Firebird, Venturi and more, employ glass-fiber in non-stressed upper body. In other words, they just act as a beautiful enclosure and provide aerodynamic efficiency. The stressed chassises are

usually backbone, tubular space-frame, aluminium space-frame or even monocoque.  

Advantage: Lightweight. Cheap to be produced in small quantity. Rust-proof.

Disadvantage: Lower visual quality. Unable to act as stressed member.

Who use it ? Lotus, TVR, Marcos, Corvette, Camaro, Firebird ...

 

Carbon-Fiber MonocoqueCarbon Fiber is the most sophisticated material using in aircrafts, spaceships and racing cars because of its superior rigidity-to-weight ratio. In the early 80s, FIA established Group B racing category, which allowed the use of virtually any technology available as long as a minimum of 200 road cars are made. As a result, road cars featuring Carbon-Fiber body panels started to appear, such as Ferrari 288GTO and Porsche 959.

There are several Carbon-fibers commonly used in motor industry. Kevlar, which was developed by Du Pont, offers the highest rigidity-to-weight ratio among them. Because of this, US army's helmets are made of Kevlar. Kevlar can also be found in the body panels of many exotic cars, although most of them simultaneously use other kinds of carbon-fiber in even larger amount.

Production process

Carbon-fiber panels are made by growing carbon-fiber sheets (something look like textile) in either side of an aluminium foil. The foil, which defines the shape of the panel, is sticked with several layers of carbon fiber sheets impregnated with resin, then cooked in a big oven for 3 hours at 120°C and 90 psi pressure. After that, the carbon fiber layers will be melted and form a uniformal, rigid body panel.

Carbon-Fiber Panels VS Carbon-Fiber Monocoque Chassis

Porsche 959, employed carbon-fiber in body panels only, is obviously ....

.... inferior to McLaren F1's carbon-fiber monocoque. This structure not only supports the engine / drivetrain and suspensions, it also serves as a very rigid survival cell.

Exotic car makers like to tell you their cars employ carbon-fiber in construction. This sounds very advanced, but you must ask one more question - where is the carbon-fiber used ? Body panels or Chassis ?

Most so-called "supercars" use carbon-fiber in body panels only, such as Porsche 959, Ferrari 288GTO, Ferrari F40 and even lately, the Porsche 911 GT1. Since body panels do nothing to provide mechanical strength, the use of carbon fiber over aluminium can barely save weight. The stress member remains to be the chassis, which is usually in heavier and weaker steel tubular frame.

What really sophisticated is carbon-fiber monocoque chassis, which had only ever appeared in McLaren F1, Bugatti EB110SS (not EB110GT) and Ferrari F50. It provides superior rigidity yet optimise weight. No other chassis could be better.

Carbon Fiber Monocoque made its debut in 1981 with McLaren's MP4/1 Formula One racing car, designed by John Barnard. No wonder McLaren F1 is the first road car to feature it.

 

Car Body Chassis

Ferrari 288GTO (1985) carbon fiber panels steel tubular space frame

Porsche 959 (1987) carbon fiber panels steel monocoque

Ferrari F40 (1988) carbon fiber panels + doors steel tubular space frame

McLaren F1 (1993) carbon fiber panels carbon fiber monocoque

Ferrari F50 (1996) carbon fiber panels + doors carbon fiber monocoque

Lamborghini Diablo SV (1998)

mostly aluminium panels, with carbon fiber bonnet + engine lid

steel tubular space frame

Lamborghini Diablo GT (1999)

mostly carbon fiber panels + aluminium doors

steel tubular space frame

 

Engine act as stressed member - Ferrari F50

 

Unlike McLaren F1, Ferrari F50's rear suspensions are directly bonded to the engine / gearbox assembly. This means the engine becomes the stressed member which supports the load from rear axle. Then, the whole engine / gearbox / rear suspensions structure is bonded into the carbon fiber chassis through light alloy. This is a first for a road car.

Advantage: lighter still.

Disadvantage: engine's vibration directly transfers to the body and cockpit.

In 1963, a revolutionary chassis structure appeared in Formula One, that is, the championship-winning Lotus 25. Once again, that was innovated by Colin Chapman. Chapman used the engine / gearbox as mounting points for rear suspensions in order to reduce the width of his car as well as to reduce weight. In particular, reduced width led to lower aerodynamic drag. Of course, the engine / chassis must be made stiffer to cope with the additional stressed from rear axle. Today, F1 cars still use this basic structure.

Characteristics of carbon-fiber monocoque:

Advantage: The lightest and stiffest chassis.

Disadvantage: By far the most expensive.

Who use it ? McLaren F1, Bugatti EB110SS, Ferrari F50.

 

Aluminium Space FrameAudi ASF

Audi A8 is the first mass production car featuring Aluminium Space Frame chassis.

Developed in conjunction with US aluminium maker Alcoa, ASF is intended to replace conventional steel monocoque mainly for the benefit of lightness. Audi claimed A8's ASF is 40% lighter yet 40% stiffer than contemporary steel monocoque. This enable the 4WD-equipped A8 to be lighter than BMW 740i.

ASF consists of extruded aluminum sections, vacuum die cast components and aluminum sheets of different thicknesses. They all are made of high-strength aluminium alloy. At the highly stressed corners and joints, extruded sections are connected by complex aluminum die casting (nodes). Besides, new fastening methods were developed to join the body parts together. It's quite complex and production cost is far higher than steel monocoque.

The Audi A2 employed the second generation of ASF technology, which involves larger but fewer frames, hence fewer nodes and requires fewer welding. Laser welding is also extensively used in the bonding. All these helped reducing the production cost to the

extent that the cheap A2 can afford it.  

Advantage: Lighter than steel monocoque. As space efficient as it.

Disadvantage: Still expensive for mass production

Who use it ? Audi

Lotus Elise

Elise's revolutionary chassis is made of extruded aluminium sections joined by glue and rivets. New technology can make the extruded parts curvy, as seen in the side members. This allow large part to be made in single piece, thus save bonding and weight.

  To Lotus and other low-volume sports car makers, Audi's ASF technology is actually infeasible because it requires big pressing machines. But there is an alternative: extruding. Extrusion dies are very cheap, yet they can make extruded aluminium in any thickness. The question is: how to bond the extruded parts together to form a rigid chassis ?

Renault Sport Spider bonds them by spot welding, while Lotus Elise uses glue and rivet to do so. Comparing their specification and you will know how superior the Elise is:

 

Renault Sport Spider Lotus Elise

Weight of chassis 80 kg 65 kg

Torsional stiffness 10,000 Nm/degree 11,000 Nm/degree

Thickness of extrusion 3 mm 1.5 mm

 

Lotus's technology was originated by its supplier, Hydro Aluminium of Denmark. Hydro discovered that aluminium extrusion can be bonded by epoxy resin (glue) if it is adequately prepared by a special chemical in the bonding surface. Surprisingly, glue can bond the sections together strongly and reliably. Most important, the aluminium extruded sections can be made much thinner than traditional welding technique. Why ? because welded joints are weak, so the thickness of material should be increased throughout a member just to make a joint strong enough. Therefore Elise's chassis

could be lighter yet stiffer.  

Glue can be clearly seen during production.

 

Unquestionably, Lotus Elise's aluminium chassis is a revolution. I expect to see more

British specialty cars to go this way.  

Advantage: Cheap for low-volume production. Offers the highest rigidity-to-weight ratio besides carbon fiber monocoque.

Disadvantage: Not very space efficient; High door sill.

Who use it ? Lotus Elise, forthcoming Lotus M250, Opel Speedster

 

One-Box design

It is widely believed that one-box design offers the biggest interior space for a given external dimensions. However, I always doubt its effectiveness. Compare with conventional two-box hatchback, one box car frees up the space in front of the driver by pushing the windscreen forward. Nevertheless, as shown in the above drawing, such additional room (grey area) does not really contribute to driver's comfort. It just create a "freer" feel to the driver.

Because the windscreen is pushed forward, visibility is actually deteriorated, as shown in the drawing. The driver even cannot see the front end of his car, thus made arise some problems for parking.

Cab-foward design 

Push the front-wheels towards the corners, shorten the engine compartment, move the windshield forward so that its base rests near the front wheels, this is the so-called "Cab-foward" design. Chrysler tells us Cab-foward design frees up the room for front passengers....

.... this is right when compare with long-nose traditional American cars ....

....but when compare with any standard European cars, Chrysler's cabin seems to be not so Forward.

 

Sandwich Structure - Mercedes A-Class

This stucture is called "Sandwich" because the horizontal-orientated engine is placed above the floorpan but under the cabin. As a result, the cabin is raised by a massive 200 mm and so is the roof. What is the advantage of such structure ? Firstly, because of the disappearance of the front engine compartment, it made the car more compact than any other cars but simultaneously offers class-leading cabin space (actually runs close to C class).Secondly, it provides exceptional crash-protection. Under crash, the engine will be pushed underneath the cabin instead of pushed towards the driver's legs as conventional cars. Therefore A class will pass any foreseeable crash test in the future. Thirdly, due to the inherent advantage in crash-protection, no additional crash structure is needed, thus a lot of weight is saved.

Chassis Ladder

Chassis de AC Cobra.

Este é o mais antigo tipo de chassi. Desde os primeiros carros até o início da década de 60, quase todos os carros do mundo usou-o como padrão. Mesmo hoje em dia, a maioria dos SUVs ainda empregá-lo.Sua construção, indicado por seu nome, parece uma escada - duas calhas longitudinais interligados por vários suportes laterais e cruz. Os membros longitude são o principal membro stress. Eles lidar com a carga e também as forças longitudinais causada pela aceleração e travagem. Os membros laterais e transversal proporcionar a resistência às forças laterais e aumentar ainda

mais a rigidez de torção.  Vantagem: Bem, ele não tem muita vantagem nestes dias é fácil e barato para

construir a mão, isso é tudo.

Desvantagem: Uma vez que é uma estrutura dimensional 2, rigidez de torção é muito menor do que outros chassis, especialmente quando se lida com a carga vertical ou solavancos.

Quem usá-lo? A maioria dos SUVs, carros clássicos, Lincoln Town Car, Ford Crown Victoria, etc

 

Tubular Space Frame

 

TVR Tuscan Lamborghini Countach

 Como chassis escada não é suficientemente forte, os engenheiros de corridas de automóveis desenvolvido a 3 dimensional - quadro espaço Tubular. Um dos primeiros exemplos foi o do pós-guerra Maserati Tipo 61 "Birdcage" carro de corrida. Chassis tubular espaço emprega dezenas de tubos de seção circular (alguns podem usar tubos de secção quadrada para fácil conexão com os painéis da carroceria, embora seção circular fornece a força máxima), posição em direções diferentes, para proporcionar resistência mecânica contra as forças de qualquer lugar. Esses tubos são soldados juntos e formam uma estrutura muito complexa, como você pode ver nas fotos acima.Para maior força necessária por carros esportivos de alto desempenho, chassis tubulares espaciais geralmente incorporam uma estrutura forte em ambas as portas (ver a imagem do Lamborghini Countach), portanto, resultar em invulgarmente elevado soleira da porta e de difícil acesso para a cabine.No início dos anos 50, a Mercedes-Benz criou um carro de corrida 300SLR usando armação espacial tubular. Isso também trouxe ao mundo o primeiro espaço de quadro tubular carro de estrada, 300SL Gullwing. Desde o peitoril reduziu drasticamente a acessibilidade dos carbin, Mercedes teve que estender as portas para o telhado para que criou o "Gullwings".

Desde meados dos anos 60, muitos carros esportivos de alto nível também aprovou armação espacial tubular para melhorar a relação rigidez / peso. No entanto, muitos deles realmente utilizados quadros de espaço para a estrutura dianteira e traseira e fez

a cabine de monocoque para cortar custos.  

Vantagem: Muito forte em qualquer direção. (Compare com chassis escada e chassis monocoque com o mesmo peso)

Desvantagem: Muito complexo, demorado, caro e demorado para ser construído. Impossível para a produção robotizada. Além disso, envolve um monte de espaço, elevar a soleira da porta e resultar em dificuldade de acesso à cabine.

Quem usá-lo? Todos Ferrari antes do 360M, Lamborghini Diablo, Jaguar XJ220, Caterham, TVR, etc

 

Monocoque

Hoje, 99% carros produzidos no planeta são feitos de aço chassis monocoque, graças ao seu baixo custo de produção e adequação à produção robotizada.

Monocoque é uma estrutura de uma só peça que define a forma geral do

carro. Enquanto escada, quadro espaço tubular e chassis backbone oferece apenas os membros de estresse e necessidade de construir o corpo em torno deles, chassis monoque incoporated já está com o corpo em uma peça única, como você pode ver na imagem acima mostrando um Volvo V70.

Na verdade, o chassis de "uma parte" é realmente feito soldando várias peças. O floorpan, que é a maior parte, e outras peças são de imprensa feitos por grandes máquinas de estamparia. Eles estão soldadas entre si por braços robóticos (alguns até mesmo usar a soldagem a laser) em uma linha de produção de fluxo. Todo o processo leva apenas minutos.Depois disso, alguns acessórios como portas, capô, tampa da mala, painéis laterais e teto são adicionados.

Chassis monocoque também se beneficiam de proteção contra colisão. Porque ele usa um monte de metal, zona de deformação pode ser construído sobre a estrutura.

Outra vantagem é a eficiência do espaço. Toda a estrutura é realmente uma camada externa, ao contrário de outros tipos de chassis, portanto, não há grande túnel de transmissão, alta soleiras de porta, grande roll over bar etc Obviamente, isso é muito atraente para carros de produção em massa.

Existem muitas desvantagens. É muito pesado, graças à quantidade de metal utilizado. À medida que a concha é em forma de beneficiar a eficiência do espaço, em vez do que a força, e a folha de metal pressionado não é tão forte como tubos de metal ou de metal extrudido, a proporção de rigidez-peso é também a mais baixa entre todos os tipos de barra chassis escada antiga . Além disso, como toda a monocoque é feita de aço, ao contrário de alguns outros chassi que combinam chassis de aço e um corpo feito de alumínio ou de fibra de vidro, é desesperadamente monocoque mais pesados do que os outros.

Embora monocoque é adequado para a produção em massa de robôs, é quase impossível para a produção em pequena escala. O custo de instalação para o ferramental é muito caro - grandes máquinas de estamparia e moldes caros. Acredito Porsche é o único especialista carro esportivo tem o volume de produção para dar a

esse luxo.  

Vantagem: Barata para produção em massa. Inerentemente boa proteção acidente. Eficiente do espaço.

Desvantagem: Pesado. Impossível para a produção de pequeno volume.

Quem usá-lo? Quase todos os carros de produção em massa, todos os atuais Porsche.

 

ULSAB Monocoque

Insira os anos 90, como as normas de segurança mais rígidas pedir chassis mais rígido, monocoque em aço tradicional torna-se mais pesado do que nunca. Como resultado, os fabricantes de automóveis virou-se para os materiais alternativos para substituir o aço, mais notável é o alumínio. Embora ainda haja nenhum carro de produção em massa que não Audi A8 e A2 para

eliminar completamente aço na construção do chassi, mais e mais carros usam alumínio em painéis de carroceria, como capô e tampa da mala, braços de suspensão e montagem de sub-frames. Sem dúvida, isso não é o que a indústria de aço dispostos a ver.

Por isso, os fabricantes de aço da América contratou serviços de engenharia de Porsche para desenvolver um novo tipo de aço tecnologia monocoque chama Ultra Light Steel Auto Body (ULSAB). Como mostrado na figura, que tem basicamente a mesma estrutura de um monobloco convencionais. O que difere de seu doador é em pequenos detalhes - o uso de "HydroFORM" peças de aço sanduíche e soldagem por feixe de laser.

Hydroform é uma nova técnica para moldar o metal a forma desejada, alternativa para pressionar. Convencional pressionando usar uma máquina de peso-pesado para pressionar uma folha de metal em um dado, este inevitavelmente cria espessura heterogênea - as bordas e cantos são sempre mais fino do que as superfícies. Para manter uma espessura mínima de lá para o beneficio de rigidez, os desenhadores de automóveis têm de escolher folha de metal mais grossa do que o inicialmente necessário. Hydroform técnica é muito diferente. Em vez de utilizar folha de metal, forma-se tubos de aço finos. O tubo de aço é colocado num molde que define a forma desejada, em seguida, fluido de pressão muito elevada será bombeado para dentro do tubo e, em seguida, se expande este último para a superfície interior da matriz.Uma vez que a pressão do fluido é uniformal, a espessura do aço feito também é uniformal. Como resultado, os projetistas podem usar o mínimo de espessura de aço para reduzir o peso.

Sandwich de aço é feita a partir de um núcleo de termoplástico (polipropileno) entre dois revestimentos de aço muito finas. Esta combinação é até 50 por cento mais leve em comparação com um pedaço de aço homogênea, sem uma penalidade no desempenho. Porque mostra excelente rigidez, ela é aplicada em áreas que exigem alta rigidez à flexão. No entanto, ela não pode ser utilizada em toda a parte porque necessita de colagem ou rebitagem, em vez de soldadura.

Compare com monocoque convencional, Porsche Engenharia alegou que é 36% mais leve ainda mais de 50% mais rígida. Embora ULSAB estava annouced no início de 1998, o novo Opel Astra e BMW Série 3 já tê-lo usado em algumas partes. Eu acredito

que acabará por substituir monocoque convencional.  

Vantagem: Mais forte e mais leve depois monocoque convencional, sem aumentar o custo de produção.

Desvantagem: Ainda não é forte ou leve o suficiente para obter os melhores carros esportivos.

Quem usá-lo? Opel Astra, BMW série 3

 

Chassis Backbone

Kia versão Lotus Elan Mk II

Colin Chapman, fundador da Lotus, inventou chassis backbone em seu roadster Elan originais. Depois de fracassar em sua experiência de monocoque de fibra de vidro, Chapman descobriu uma forte chassis ainda mais barato que tinha sido existentes há milhões de anos - espinha dorsal.

Chassis Backbone é muito simples: uma forte espinha dorsal tubular (geralmente na seção retangular) conecta o eixo dianteiro e traseiro e fornece quase toda a força mechnical. Dentro do qual não há espaço para o eixo de acionamento em caso de motor dianteiro, o layout de tração traseira como o Elan. Todo o sistema de transmissão, motor e suspensões estão ligados a ambas as extremidades da coluna vertebral. O corpo é construído sobre a coluna vertebral, geralmente feito de fibra de vidro.

É forte o suficiente para carros esportivos menores, mas não até o trabalho para high-end queridos. Na verdade, o original De Tomaso Mangusta empregada chassis fornecidos pela Lotus e experientes chassis flex.

Chassis do TVR é adaptado a partir deste projeto - em vez de uma espinha dorsal rígida, ele usa um backbone de rede feita de estruturas espaciais tubulares. Que é mais leve e mais forte (principalmente porque o túnel de transmissão é mais amplo e

mais elevado).  

Vantagem: Forte suficiente para carros esportivos pequenos. Fácil de ser feito à mão, portanto, mais barato para produção de baixo volume. Simples custo benefício estrutura. A economia de espaço diferente do chassis monocoque mais.

Desvantagem: Não é forte o suficiente para carros esportivos de alto nível. A espinha dorsal não oferece proteção contra impacto lateral ou acidente de off-set. Por isso, precisa de outros meios de compensação no corpo. Custo ineficaz para a produção em massa.

Quem usá-lo? Lotus Esprit, Elan Mk II, TVR, Marcos.

 

Corpo de fibra de vidroPara muitos especialistas em carros esportivos, de fibra de vidro é um material perfeito. É mais leve que o aço e alumínio, fácil de ser moldado e à prova de ferrugem. Além disso, o mais importante é que é mais barato para ser produzida em pequena quantidade - que necessita apenas

de ferramentas simples, e um par de mãos. Existem algumas desvantagens, porém: 1) tolerence Superior em dimensões leva a maiores lacunas de montagem pode ser visto. Isso geralmente é percebida como menor qualidade visual comparar com aço monocoque. 2) problema de imagem. Muitas pessoas não gostam de "carros de plástico".

Com fibra de vidro tornou-se um must para os especialistas do carro de esportes britânico, porque é a única maneira de fazer pequena quantidade de carros economicamente. Em 1957, a Lotus foi pioneira chassis monocoque de fibra de vidro na Elite (ver imagem). Toda a estrutura estressado mecânico era feito de fibra de vidro, que tinha a vantagem de leveza e rigidez como monocoque de fibra de carbono de hoje. Motor, transmissão e suspensões foram aparafusados no corpo de fibras de vidro. Como resultado, todo o carro leves como pesados 660 kg.

No entanto, esta tentativa radical causou muitos problemas para Colin Chapman. Uma vez que os pontos de ligação entre o corpo de fibras de vidro e as suspensões / motor necessária muito pequenas tolerâncias, o que era difícil de fibra de vidro, o Lotus efectivamente desmantelada muitos corpo fora de especificação. Outros tiveram que ser corrigidos com tratamento intensivo. Como resultado, cada Elite foi construído em perda. Desde então, nenhum outro carro tentou essa idéia novamente.

Hoje, não importa Lotus, TVR, Marcos, da GM Corvette / Camaro / Firebird, Venturi e mais, empregam fibra de vidro na parte superior do corpo não-estressados. Em outras palavras, eles só agir como um belo recinto e proporcionar eficiência aerodinâmica. Os chassises estressadas são geralmente backbone, tubular espaço-frame, alumínio

espaço-frame ou mesmo monocoque.  

Vantagem: Leve. Barato para ser produzido em pequena quantidade. À prova de ferrugem.

Desvantagem: Diminuir a qualidade visual. Incapaz de agir como membro estressado.

Quem usá-lo? Lotus, TVR, Marcos, Corvette, Camaro, Firebird ...

 

Monocoque de fibra de carbonoA fibra de carbono é o material mais sofisticado usando em aeronaves, naves espaciais e carros de corrida por causa de sua relação rigidez-peso superior. No início dos anos 80, a FIA estabeleceu Grupo B da categoria de corrida, o que permitiu o uso de praticamente qualquer tecnologia disponível, desde que um mínimo de 200 carros de rua são feitas. Como resultado, os carros de estrada apresentando painéis da carroceria de fibra de carbono começaram a aparecer, como 288GTO Ferrari e Porsche 959.

Existem várias fibras de carbono utilizadas na indústria automóvel. Kevlar, que foi desenvolvida pela Du Pont, oferece a maior proporção de rigidez para o peso entre eles. Devido a isso, os capacetes do Exército dos EUA são feitos de Kevlar. Kevlar também podem ser encontradas nos diversos painéis de carroçaria de automóveis exóticos, embora a maioria deles utilizam simultaneamente outros tipos de fibra de carbono em quantidade ainda maior.

Processo de produção

Painéis de fibra de carbono são feitos por crescentes folhas de fibra de carbono (algo parecido têxtil) em ambos os lados de uma folha de alumínio. A película, que define a forma do painel, é colada com várias camadas de folhas de fibra de carbono impregnadas com resina, então cozinhadas num forno grande, durante 3 horas a 120 ° C e 90 psi de pressão. Depois disso, as camadas de fibra de carbono vai ser derretido e formar um painel de corpo rígido uniformal.

Painéis de fibra de carbono VS de fibra de carbono monocoque chassis

Porsche 959, empregado de fibra de carbono em painéis de corpo único, é, obviamente ....

.... inferior ao monocoque de fibra de carbono da McLaren F1. Esta estrutura não só suporta o motor / sistema de transmissão e suspensões, que também serve como uma célula de sobrevivência muito rígida.

Fabricantes de automóveis exóticos, como a dizer-lhe os seus carros empregar fibra de carbono na construção civil. Isso soa muito avançado, mas você deve fazer mais uma pergunta - onde está a fibra de carbono utilizada? Painéis de carroceria ou chassi?

A maioria dos chamados "supercarros" O uso de fibra de carbono em apenas painéis de carroceria, como o Porsche 959, Ferrari 288GTO, Ferrari F40 e até recentemente, o Porsche 911 GT1. Uma vez que os painéis de corpo não fazem nada para proporcionar resistência mecânica, a utilização de fibra de carbono ao longo de alumínio mal consegue poupar peso. O membro de tensão continua a ser o chassis, que é geralmente mais pesado e mais fraca estrutura de aço tubular.

O que realmente é sofisticado chassis monocoque de fibra de carbono, que só tinha aparecido em McLaren F1, Bugatti EB110SS (não EB110GT) e Ferrari F50. Ele oferece rigidez superior ainda otimizar o peso. Nenhum outro chassis poderia ser melhor.

Fibra de Carbono Monocoque fez sua estréia em 1981, com o McLaren MP4 / 1 carro de Fórmula Um, desenhado por John Barnard. Não é à toa McLaren F1 é o primeiro carro de estrada para apresentá-lo.

 

Carro Corpo Chassis

Ferrari 288GTO (1985) painéis de fibra de carbonoaço tubular armação espacial

Porsche 959 (1987) painéis de fibra de carbono aço monocoque

Ferrari F40 (1988)painéis de fibra de carbono + portas

aço tubular armação espacial

McLaren F1 (1993) painéis de fibra de carbonomonocoque de fibra de carbono

Ferrari F50 (1996)painéis de fibra de carbono + portas

monocoque de fibra de carbono

Lamborghini Diablo SV (1998)

principalmente painéis de alumínio, com capô de fibra de carbono + tampa do motor

aço tubular armação espacial

Lamborghini Diablo GT (1999)

principalmente painéis de fibra de carbono + portas de alumínio

aço tubular armação espacial

 

Motor atuam como salientou membro - Ferrari F50

 

Ao contrário McLaren F1, suspensões traseiras da Ferrari F50 estão diretamente ligadas à montagem do motor / caixa de velocidades. Isto significa que o motor se torna o elemento tensionado que suporta a carga do eixo traseiro. Então, o motor / caixa de velocidades / traseira toda estrutura suspensões é ligado ao chassi de fibra de carbono por meio de liga leve. Esta é a primeira vez para um carro de estrada.

Vantagem: mais leve ainda.

Desvantagem: a vibração do motor transfere diretamente para o corpo e cockpit.

Em 1963, uma estrutura de chassis revolucionário apareceu na Fórmula Um, isto é, o campeão de Lotus 25. Mais uma vez, que foi inovado por Colin Chapman. Chapman utilizado o motor / caixa de velocidades como pontos de montagem para suspensões traseiras, a fim de reduzir a largura do carro, bem como para reduzir o peso. Em particular, a largura reduzida levou a uma diminuição do arrasto aerodinâmico. Claro que, o chassis de motor / deve ser feita mais rígida para lidar com o sublinhado adicional de eixo traseiro. Hoje, os carros de F1 ainda usar esta estrutura básica.

Características de fibra de carbono monocoque:

Vantagem: O chassi mais leve e mais rígido.

Desvantagem: De longe, os mais caros.

Quem usá-lo? McLaren F1, Bugatti EB110SS, Ferrari F50.

 

Aluminium Space FrameAudi ASF

Audi A8 é o primeiro carro de produção em massa, com chassis Space Frame de

alumínio. Desenvolvido em conjunto com os EUA fabricante de alumínio Alcoa, ASF se destina a substituir monocoque em aço convencional, principalmente, para o benefício de leveza. Audi afirmou ASF do A8 é 40% mais leve ainda 40% mais duro do que monocoque em aço contemporânea. Isso permitirá a A8 4WD equipado para ser mais leve do que BMW 740i.

ASF é composta por perfis de alumínio extrudido, componentes fundidos a vácuo e chapas de alumínio de diferentes espessuras. Todos eles são feitos de liga de alumínio de alta resistência. Nos cantos e juntas altamente estressados, seções extrudados de alumínio são conectados por complexo de fundição (nós). Além disso, os novos foram desenvolvidos métodos de fixação para unir as partes do corpo em conjunto. É bastante complexo e custo de produção é muito maior do que o aço monocoque.

O Audi A2 empregou a segunda geração da tecnologia ASF, que envolve maiores, mas menos quadros, portanto, menos nós e exige menos de soldagem. A soldadura a laser também é amplamente utilizada na colagem. Tudo isso ajudou a reduzir o custo de

produção na medida em que a A2 barato pode pagar.  

Vantagem: Mais leve que o aço monocoque. Como o espaço mais eficiente que.

Desvantagem: Ainda caro para produção em massa

Quem usá-lo? Audi

Lotus Elise

Chassis revolucionário de Elise é feita de perfis de alumínio extrudido unidas por cola e rebites. A nova tecnologia pode fazer as peças de extrusão curvilínea, como visto nos elementos laterais. Isto permite grande parte a ser feita em peça única, a ligação e, assim, poupar peso.

  Para Lotus e outros fabricantes de carros de baixo volume de esportes, tecnologia ASF do Audi é realmente inviável porque requer grandes máquinas de prensagem. Mas há uma alternativa: extrusão. Matrizes de extrusão são muito baratos, mas eles podem fazer de alumínio extrudado em qualquer espessura. A questão é: como unir as peças de extrusão para formar um chassis rígido?

Renault Sport Spider-lhes títulos por solda a ponto, enquanto a Lotus Elise usa cola e rebite a fazê-lo. Comparando a sua especificação e você vai saber como superiores a Elise é:

 

Renault Sport Spider Lotus Elise

Peso do chassis 80 kg 65 kg

Rigidez torcional 10.000 Nm / grau 11.000 Nm / grau

Espessura de extrusão 3 milímetros 1,5 milímetros

 

A tecnologia da Lotus foi originado pelo seu fornecedor, a Hydro Aluminium da Dinamarca. Hidro descoberto que a extrusão de alumínio pode ser ligado por epoxi resina (cola) se está adequadamente preparado por um produto químico, em especial a superfície de ligação. Surpreendentemente, a cola pode unir as seções juntas fortemente e de forma confiável. Mais importante, as secções de alumínio extrudido pode ser feito muito mais fino do que a técnica de soldagem tradicional. Por quê? porque juntas soldadas são fracos, então a espessura do material deve ser aumentada ao longo de um membro apenas para fazer um conjunto bastante

forte. Portanto chassis de Elise poderia ser mais leve ainda mais duro.  

Cola pode ser visto claramente durante a produção.

 

Inquestionavelmente, chassi de alumínio do Lotus Elise é uma revolução. Espero ver

carros de especialidade mais britânicos para ir por este caminho.  

Vantagem: Barata para produção de baixo volume. Oferece a maior relação rigidez-peso além de monocoque de fibra de carbono.

Desvantagem: Não é muito eficiente do espaço; alta soleira da porta.

Quem usá-lo? Lotus Elise, Lotus próxima M250, Opel Speedster

 

Um projeto-Box

Acredita-se que o projeto de uma caixa oferece o maior espaço interior para uma determinada dimensões externas. No entanto, eu sempre duvidam de sua eficácia. Compare com dois box convencional hatchback, um carro de caixa libera o espaço em frente do motorista, empurrando o pára-brisas para a frente. Não obstante, conforme mostrado no desenho acima, tal espaço adicional (zona cinzenta) em realidade não contribui para o conforto do condutor. É apenas criar uma sensação de "mais livre" para o motorista.

Porque o pára-brisas é empurrado para a frente, a visibilidade é realmente deteriorada, como mostrado no desenho. O motorista ainda não pode ver a extremidade dianteira de seu carro, assim, fez surgir alguns problemas para estacionamento.

Projeto Cab-para a frente 

Empurre as rodas da frente em direção aos cantos, encurtar o compartimento do motor, coloque o pára-brisa para a frente de modo que sua base repousa perto das rodas dianteiras, este é o chamado projeto "Cab-para a frente". Chrysler diz Cab-projeto para a frente libera o espaço para os passageiros da frente ....

.... isso é certo quando se compara com longo nariz carros americanos tradicionais ....

.... Mas quando se compara com os carros europeus padrão, Camarote do Chrysler parece não ser tão Forward.

 

Estrutura Sandwich - Mercedes Classe A

Este stucture é chamado de "sanduíche", porque o motor horizontal orientado é colocado por cima do floorpan mas sob a cabina. Como resultado, a cabine é levantada por um maciço 200 mm e assim é o telhado. Qual é a vantagem de tal estrutura? Em primeiro lugar, por causa do desaparecimento do compartimento do motor dianteiro, que fez o carro mais compacto do que todos os outros carros, mas ao mesmo tempo oferece espaço líder da classe de cabine (na verdade é executado próximo à classe C).Em segundo lugar, ele fornece excepcional de protecção contra queda. Sob acidente, o motor vai ser empurrado por baixo da cabine ao invés de empurrado para as pernas do motorista como carros convencionais. Portanto A classe vai passar qualquer teste de colisão previsível no futuro. Em terceiro lugar, devido à vantagem inerente de protecção de impacto, sem estrutura colisão adicional é necessário, portanto, uma grande quantidade de peso é guardado.