Alvázas vagy önhordó?

Melyik építési mód a kedvezőbb?

Az alábbi cikk áttekintést ad a különböző vázszerkezeti konstrukciókról és fogalmakról.

14114789_1086283318093811_8008939503091622792_o.jpg

Bevezetés

Az önhordó vázszerkezetű autóbuszok megjelenése óta vitatkoznak a szakemberek és üzemeltetők arról, hogy melyik építési mód – az alvázas vagy az önhordó – a kedvezőbb. Az eszmecserét nehezíti, hogy a hétköznapi életben pontatlanul, több esetben felcserélve használjuk a vázszerkezettel kapcsolatos fogalmakat (alváz, fenékváz, padlóváz).

 

A vázszerkezettel kapcsolatos követelmények

A járművek iránt érdeklődők rögtön mondhatják, hogy nincs ebben semmi bonyolult, vannak a masszív, nagy teherbírású, strapabíró és ezért nehéz alvázas járművek, és vannak a sokkal filigránabb, könnyebb szerkezetű önhordó konstrukciók. Mielőtt ennek részleteiben elmerülnénk, nézzük meg, hogy milyen terheléseket kell elviselnie egy jármű vázszerkezetének:

  • el kell viselnie a saját szerkezetének (motor, sebességváltó, segédberendezések, stb.) súlyát
  • hordoznia kell az utasok, csomagok, teherautóknál a rakomány súlyát
  • fel kell vennie a jármű üzemeltetéséből fakadó terheléseket (gyorsítás, lassítás, kanyarodás)
  • fel kell vennie a jármű haladása során az egyenetlen út okozta gerjesztésből származó terheléseket

A kis területen koncentrálódó terhelések felvétele erőbevezetéseken keresztül valósul meg (futómű bekötések, motorfelfüggesztés stb.), az erőhatásokat be kell vezetni a vázszerkezetbe. [5]

A terhelés lehet nyíró-, hajlító- és csavaró igénybevétel, más megközelítésből/szempontból statikus és dinamikus igénybevétel, valamint kifáradás is.

A vázszerkezet akkor felel meg a rendeltetésének, ha a terhelés során nem ébrednek benne a megengedettnél nagyobb feszültségek, és a ráható erők sem maradandó alakváltozást, sem repedést vagy törést nem okoznak benne. Ennek érdekében a vázszerkezeteket nemcsak statikus, hanem dinamikus erőhatásokra (újabban kifáradásra is) méretezik. A kellő szilárdság mellett fontos az alaktartás (merevség) és a balesetbiztonság is.

 

Az alvázas konstrukció jellemzői

  • nem egy meghatározott autóbusztípushoz (esetenként teherautó típushoz), hanem általában autóbusz építéshez lett kialakítva (az alváz tervezésekor még nem tudni, hogy milyen felépítmény fog rá kerülni)
  • főbb geometriai méretei (tengelytáv, nyomtáv, magasság, mellső kilógás stb.) adottak és nem változnak a ráépített karosszériától függően
  • meghatározott főegységek, s azok rendszereinek befogadására szolgál és ezekkel járóképes. A hajtáslánc, futóművek, kormányzás, fékrendszer stb. üzembe helyezhető, kipróbálható.
  • hidegen vagy melegen sajtolt (esetleg hengerelt), viszonylag kis magasságú és nagyobb vastagságú, nyitott vagy zárt profilú hossz- és kereszttartó szerkezettel rendelkezik. Az alvázkeretet két hossztartó és a velük összehegesztett (szegecselt, csavarozott) kereszttartók alkotják. Építésmódja és gyártástechnológiája jelentősen eltér a karosszéria könnyűszerkezetes kialakításától.
  • az alvázhoz a karosszéria néhány diszkrét ponton kapcsolódik, gyakran oldható kötéssel. Ezt a gépjármű építési módot differenciál építésmódnak is nevezzük, mivel a kocsitest szétválasztható. Az alvázat szokás alépítménynek, a karosszériát felépítménynek is nevezni.
  • az alvázas-differenciál építésmód nagyobb előnye, hogy a karosszéria kialakításakor a konstruktőr viszonylag nagy szabadságot élvez. A karosszéria csak néhány pontban és viszonylag rugalmasan van az alvázra erősítve, arról könnyen levehető. A főbb méret- és súlyhatárokon belül lényegében bármilyen karosszéria elképzelhető. Ugyanarra az alvázra autóbusz vagy teherautó felépítmény tervezhető, azok tetszés szerint módosíthatók, fejleszthetők.
  • a klasszikus alvázas autóbuszok nem alkalmasak sem az alacsonypadlós, sem a nagyméretű, átmenő csomagteret, WC-t stb. igénylő magasépítésű turista autóbuszok számára
  • az alapvető teherhordó szerkezet az alváz, amely teherviselés szempontjából úgy van kialakítva, hogy a teljes hajlítóterhelés elviselésére alkalmas, a karosszériának csak a saját funkcióival kapcsolatos erőket, igénybevételeket, és a csavaróterhelést kell felvennie. Az erőbevezetésekből származó terheléseket is teljes mértékben az alváz veszi fel (pl.: futómű, kormány, motor).

 

 

Padlóváz

Az autóbuszoknál a padló az, ami közvetlenül felveszi az utasterhelést: tartja az álló utasokat, ehhez rögzítik az üléseket és a kapaszkodók egy részét. Ezt a megfelelő szilárdságú szerkezeti egységet padlóváznak nevezzük. A padlóváz (amely lehet járóközös vagy járóköz nélküli, hátrafelé emelkedő esetleg lépcsővel ellátott) alapvetően egy vízszintes szerkezet, bár sokan (és tulajdonképpen ezzel a szemlélettel is egyet tudok érteni) a padlóváz részének tekintik a lépcsőtereket és a csomagtereket is. A padlóváz a karosszériának fontos része, de sem a főegységek befogadásában, sem az általános teherviselésben nem vesz részt. Padlóvázról klasszikus értelemben csak alvázas autóbuszok esetében beszélhetünk. [1]

Nagyon fontos megjegyezni, hogy ez a definíció csak autóbuszok esetében érvényes! A padlóváz fogalmát személyautók esetében is használják, de ott a buszokhoz képest eltérő szerkezetet jelent.

 

Önhordó karosszéria

A vázszerkezetben nincs külön tartószerkezet, nincs külön alváz. Az alváz és a felépítmény nem különböztethető meg, illetve nem választható szét egymástól. Az önhordó szerkezet hordozza, összekapcsolja a gépjármű fődarabjait és képes felvenni a járműre ható összes terhelést.[2]

Az önhordó megoldás a könnyűszerkezetekre való törekvés eredménye, ha úgyis szükség van burkolatra a külső hatások (eső, szél, hideg stb.) ellen, akkor az a szerkezeti elem vegyen részt a kocsitest merevségének, ill. szilárdságának a kialakításában is.

Az autóbuszokon jellegzetes a szerkezet alakja: a padló és a tető, valamint az oldalfalak alagútszerű, négyszög keresztmetszetű csövet alkotnak. Ez a „csőszerkezet” igen kiváló csavarónyomatékok felvételére, a hajlítónyomatékot pedig az oldalfalak veszik fel. [3]

Az önhordó járművek szerkezeti elemeinek falvastagsága közel egy nagyságrenddel kisebb, mint a fém alvázak szelvényeinek vastagsága, ezért a nagy, koncentrált erők (pl. futómű vagy motor bekötések) bevezetése az önhordó szerkezetekbe gondos tervezést igényel. [7] Az önhordó szerkezetek balesetbiztonság szempontjából is előnyösebbek, mint az alvázas konstrukciók.


Héjszerkezetű karosszéria

A vázszerkezetet a személyautók mintájára vékony lemezből készült szilárdságilag dolgozó héjszerkezet képezi. Szerkezeti anyaga előnyösen, a belső erőknek megfelelően van elosztva. A busz csőszerű formája igen nagy merevséget biztosít, csavarással és hajlítással szembeni ellenállása kiváló. Utasbiztonság tekintetében is előnyös, mert a keletkező tönkremenetel csak az ütközés helyére korlátozódik.

Hátránya, hogy a vázszerkezeti elemek előállításához komoly présszerszámok szükségesek, ezért nem lehet túl sokféle változatot forgalomba hozni a gyártás átállítása, átszerszámozása nélkül. A héjszerkezetű kocsiszekrény csak korlátozott méretű utastéri és csomagtér ajtókat enged meg, és nem biztosítja a városi és városközi járművek közötti észszerű egységesítést. [6]

hejszerkezet.jpg

 Héjszerkezetű önhordó karosszéria. Ábra: [6]

 

Fenékvázas kialakítás

  • a fenékváz az önhordó autóbusz padló alatti szerkezeti része
  • adott autóbusztípushoz készül
  • a főegységek beépítését is szolgálja
  • könnyűszerkezetes építésmódú
  • szerkezeti kialakítása, technológiája azonos a felépítményével
  • mind a gyártást, mind a teherviselést tekintve része a vázszerkezetnek és az autóbusznak

Fontos megjegyezni, hogy önhordó autóbuszoknál a fenékváz és padlóváz nem különül el. A fenékváz, lévén egy integráns része a karosszériának, ellátja a padlóváz funkcióit is. [1,5]

Tapasztalataim szerint legtöbbször a padlóváz és a fenékváz fogalmát szokták összekeverni úgy, hogy a padlóváz szót használják, de igazából a fenékváz szerkezetet értik alatta.

 

Az Ikarus 556/180/557 vázszerkezete

A típuscsalád fenékváza acéllemezből sajtolt, két félből összehegesztett hossztartókból és körkeresztmetszetű acélcsőből, illetve sajtolt és két félből összehegesztett kereszttartókból állt. Ezt a sajtolt önhordó "létra-fenékváz" konstrukciót sem korábban, sem később nem alkalmazták. [9, 10]

ik556_fenekvaz_3_0003.jpg

 

Az átmeneti-integrál építésmód

Az autóbuszoknál idővel megjelentek a „hibrid” szerkezetek, az alvázszerű fenékvázak (pl.: Ik 259 ADA, LIAZ 5652 városi autóbusz) és a fenékvázszerű alvázak (pl.: Fiat 418 AL városi alváz, Scania BR116 alváz).  A cél mindkét esetben az volt, hogy ötvözzék az alvázas és önhordó konstrukciók előnyeit és kiküszöböljék hátrányaikat. [1]

Az integrál (kapcsolt, átmeneti, de nevezik vegyes építésű vagy együttdolgozó szerkezetnek is) építésmódot az jellemzi, hogy a felépítmény közvetlenül és mereven rá van erősítve (csavarozva, hegesztve) az alvázkeretre. Ilyenkor tehát az alvázkeret valamivel gyengébbre méretezhető, mert a karosszéria vázszerkezete a terhelés egy részét magára veszi.

A differenciál építésmóddal szemben az integrál építésmód már nem ad teljes szabadságot az alvázkeret vagy felépítmény kialakítására, nem lehet tetszőleges alvázra tetszőleges felépítményt feltenni, viszont súlycsökkenést lehet elérni. [3]

e95m_alvaz.jpg

Integrál vázszerkezet alsó része

 

A saját tömeg kérdése

Az alváz definíciójakor említettük, hogy az többnyire a teljes hajlító terhelés elviselésére méretezett. Mivel a tartószerkezet magassága viszonylag alacsony (200-300 mm) eleve nehezebb szerkezetek adódnak, mint a nagyobb tartómagasságú (450-650 mm) könnyűszerkezetes építésmódú önhordó/fenékvázas buszoknál. A pontos összehasonlításhoz azt is figyelembe kell venni, hogy az alvázas autóbuszoknál a karosszériának szükségszerűen van egy padlóváza, míg az önhordó konstrukciónál ez szerves része a teherviselő vázszerkezetnek. Egy 11m-es alvázas jármű kb. 400-500 kg-mal nehezebb önhordó társánál.

Elterjedt hiedelem/nézet, hogy az alvázas autóbusz erősebb, teherbíróbb, jobban megfelel a rossz útviszonyoknak. Elvileg mind az alvázas, mind az önhordó vázszerkezetekkel biztosítani lehet a megkívánt teherbírás és élettartam jellemzőket. Ez csak megfelelő szilárdsági számítások, mérések és gondos konstrukció kérdése. [1,5]

 

Csepel autóbusz alvázak

A Csepel Autógyár az Ik60/601/602 és az Ik620/630 típusok számára épített alvázak után (amelyekből összesen kb. 20.000 db készült), a 70-es évek elején áttért az Ik200-as család fenékvázainak gyártására. A 70-es évek közepén viszont - a fejlődő országok irányából érkezett igény kielégítésére - újra alvázak fejlesztésébe kezdtek. Megalkotásra került a 257-es számú orrmotoros autóbusz alváz az akkori magyar autóbuszok hagyományos főegységeivel (Rába motor, Csepel kuplung és váltó, Rába futóművek).  A szériagyártás és szállítás 1984-ben indult meg a kínai piac számára. Ezzel párhuzamosan 1983-ban az Autókut-tal együtt nagyszabású farmotoros alvázcsalád fejlesztési program indult, amely tartalmazta a 9-től 18 méterig terjedő hosszúságú, szóló- és csuklós alvázakat városi és távolsági kivitelben is. [1,5]

alvaz-257-es-5.jpg

 Csepel 257-es orrmotoros alváz és gépészeti komponensei. Ábra: Csepel prospektus

 

Tervcél

A farmotoros autóbusz alváz fejlesztési programjához kapcsolódóan elkészült a leglényegesebb szempontokat definiáló tervcél is. Ebből csak a témánk szempontjából releváns részt idézem:

„Az alvázak szilárdsági méretezésénél, kialakításánál figyelembe vehető a karosszéria részvétele a teherviselésben. Ennek megfelelően a csavarás felvételét teljes mértékben a karosszériára lehet bízni, a hajlításban a karosszéria legalább 30%-os részvételére lehet számolni, az erőbevezetés helyi szilárdsági problémáit azonban teljesen az alvázon kell megoldani. A fenti elveket tudatosan megvalósítva a „Karosszálási utasítás”-ban kell közölni a majdani karosszálóval, hogy milyen – a normál karosszálási technológiától lényegében nem eltérő – lépéseket kell tennie a tervezett és megkívánt alváz-karosszéria együttdolgozás megvalósítása érdekében.”

Látható, hogy a fenti tervcél feladta a klasszikus alvázdefiníció néhány alapkövét (önálló teherviselés, függetlenség a ráépítendő karosszériától, stb.) s ezzel igyekezett megszabadulni a klasszikus alvázak néhány jellegzetes hátrányától (nagy önsúly, nagy padlómagasság, kis csomagtér, stb.).

Az elkészült farmotoros alváz szokatlanul rugalmas konstrukció lett, a hossztartók deformációja alváz állapotban (tehát a motor-váltó, hűtő, akkumlátor stb. súlyának hatására) meghaladta a +/- 80mm-t.

A karosszéria teherviselő képességének biztosítására követelményként írták elő, hogy a kereszttartóknak (alváz – oldalfal csatlakozás fontos elemei) olyan merevnek és szilárdnak kellett lenniük, hogy ki tudják vinni az oldalfalakra az oda szánt terhelést (hajlítónyomatékot és csavarást). Számításaik szerint a padlóvázban indokolt a segéd-hossztartók és segéd-kereszttartók alkalmazása. [1,5]

Az alvázcsalád tervezésekor négy különböző magassági mérettel számoltak (városi, elővárosi, távolsági, luxus turista). A negyedik, emelt padlós változatnál a tengelyközben nem feltétlenül kell megtartani a hossztartókat. Eebben az esetben a teherviselést az - átmenő csomagtér kialakítására alkalmas - tengelyek közötti rácsszerkezet („rácsközép”) és az oldalfalak együtt biztosítják.

 

Merev és "lágy" alvázas autóbuszok felépítményezése

Az autóbusz alvázak felépítményezése, karosszálása többféleképpen történhet:

- az eredeti alváz hossztartók meghagyásával (tengelytáv változatlan marad)

- az alváz hossztartók tengelyek közötti részének kivágásával és rácsszerkezettel való helyettesítésükkel („rácsközép”). A tengelytáv változhat, de akár meg is maradhat.

- a hossztartók kivágására nincs szükség, nem is lehetséges, mert az alvázgyártó eleve rövid tengelytávolságú szerkezetet szállít a felépítménygyártó cég számára. Ebben az esetben nem is „igazi” alvázról, hanem inkább összeerősített mellső és hátsó gépészeti modulról beszélhetünk. Ez a megoldás előnyös a szállítás szempontjából (az "alváz" rövidebb, könnyebb, kompaktabb szerkezet, amelyet szükség szerint más földrészekre kell eljuttatni) és a ráépítendő karosszéria szempontjából is nagy rugalmasságot jelent (különböző tengelytávú, padlómagasságú változatok építhetők ugyanarra az alvázra, persze bizonyos határokon belül).

 

 

Összegzés

Láthattuk, hogy az autóbusz vázszerkezeteket három csoportba, kategóriába sorolhatjuk:

- alvázas (differenciál)

- önhordó (ennek egyik alváltozata a fenékvázas önhordó)

- integrál (átmeneti, kapcsolt, vegyes, együttdolgozó)

A köznyelvben „alvázas”-nak nevezett autóbuszok többsége igazából az átmeneti-integrál csoportba tartozik. Azoknál az átmeneti szerkezeteknél pedig, ahol a két tengely közti részen nem hagyományos hossz- és kereszttartókat, hanem rácsközepet találunk, ott a teljes vázszerkezet sokkal-sokkal közelebb áll az önhordó buszokhoz, mint a klasszikus alvázasokhoz.

Véleményem szerint a köznyelvben, a mindennapokban nem tragédia Volvo, Scania, MAN stb alvázasnak nevezni egy átmeneti-integrál felépítésű autóbuszt, de a tervezőknek, gyártóknak, üzemeltetőknek tisztában kell lenniük a pontos fogalmakkal.

A bevezetőben feltett kérdésre pedig, - hogy melyik építésmód a jobb – nem lehet, és nem is kell elkötelezett választ adnunk. Az adott célország, az adott üzemeltető igényei, közlekedési körülményei, útviszonyai, szokásai és tradíciói szerint kell az építésmódot kiválasztani illetve alkalmazni. Az a konstrukció, amely 2019-ben ideális Nyugat-Európában, az nagy valószínűséggel nem lesz optimális az afrikai vagy dél-amerikai utasforgalom számára. Mindhárom építési módnak azonos időben, párhuzamosan, egymás mellett, megvan a létjogosultsága.

 

Irodalom:

[1] Dr. Várnai Tibor – Dr. Matolcsy Mátyás: Alvázas autóbuszok, autóbusz alvázak

Járművek, Mezőgazdasági Gépek 33. évfolyam, 1986. 9-10. szám

[2] Gion János – Szilvási Bertalan – Tramontini Ferenc: Korszerű gépjárműszerkezetek; Budapest., 1979

[3] http://www.lezo.hu/szerkezettan/kocsitest/ALVAZ/vazszerkezet.html

[4] http://zerkovitz.hu/ikarus31.htm

[5] Dr. Matolcsy Mátyás: A 800-as autóbuszcsalád fejlesztése

Járművek, Mezőgazdasági Gépek 36. évfolyam, 1989. 4. szám

[6] F. L. Picard - E. M. Haug: A korszerű autóbuszok tervezési alapelvei

Járművek, Mezőgazdasági Gépek 15. évfolyam, 1968. 9. szám

[7] Borbás Lajos - Dóra Sándor- Vincze-Pap Sándor: Járműfelépítmények vizsgálata

[8] Mávag (Ikarus) Tr3,5 kiadvány

[9] Gerlei Tamás - Kukla László - Lovász György: Gördülő legendák. Budapest, 2006.

[10] Ikarus 180 prospektus

[11] Wolfgang H. Gebhardt: Deutsche Reiseomnibusse, 2001

[12] https://www.scania.com/hu/hu/home/products-and-services/buses-and-coaches

[13] http://www.manchile.cl/Buses/Chasis-MAN

[14] https://www.volvobuses.hu/hu-hu/our-offering/chassis.html

[15] http://autocart.biz/volvo-b12r/

 

A bejegyzés trackback címe:

https://sony872.blog.hu/api/trackback/id/tr6914369171

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

Nincsenek hozzászólások.

avatar_bwb_sm.png

Üdvözöljük az oldalon! Mi van itt?

Hírek, aktualitások, érdekességek az autóbuszok világából, járműtesztek, formatervezés-elemzések, vélemények, értékelések, utazási beszámolók, műszaki cikkek, történetek... és még sok más, járművekkel & közlekedéssel kapcsolatos téma kül- és belföldről egyaránt.

Általános

Kiegészítene valamit? Hozzászólna? Kérdése van? Felhasználná valamelyik fényképet?

> > > Tudnivalók & moderáció < < <

Írjon nekünk!

> > > Üzenetküldés < < <

 If you have any questions feel free to contact us
> > > via message < < <

 

Kellemes & hasznos időtöltést kívánunk az oldalon!

© BusWorld blog 2008 – 2019.