Płyty podłogowe. Miejska Ibiza, limuzyna Superb i dostawczy Caddy mają wspólną płytę podłogową. Jak to możliwe?

Jednakże zanim wyjaśnimy jak to jest możliwe i przybliżymy plusy tego rozwiązania, warto cofnąć się do początków motoryzacji, aby przypomnieć jak zmieniała się budowa karoserii automobili.

W XIX wieku, po prezentacji -w roku 1886- przez panów Karla Benz i Gotllieba Daimler, swych pojazdów opatentowanych jako Motorwagen (niem. pojazd silnikowy), wielu konstruktorów rozpoczęło budowę automobili. Ich cechą wspólną był napęd silnikowy oraz kształt przypominający bryczkę konną do której zapomniano zaprząc zwierząt.

Pierwszy model, który ma cechy bliższe dzisiejszym autom pochodzi dopiero z roku 1902. Powstał on na specjalne zamówienie Emila Jellinka (ojca panny Mercedes, której imię noszą dzisiaj samochody). Ten arystokrata z Riwiery Francuskiej był od od roku 1897 pierwszym dealerem Daimlera we Francji i sprzedawał duże ilości samochodów. Równocześnie od 1899 roku zgłaszał pojazdy do wyścigów i coraz bardziej precyzował swe żądania odnośnie modeli mających w czasie wyścigów dominować nad konkurencją. Według niego idealny pojazd to taki, który ma duży rozstaw osi, silnik z przodu i nisko umieszczony środek ciężkości. Tak powstał pierwszy pojazd o kształcie jaki znamy do dzisiaj. Był to stworzony dla niego Mercedes Simplex.

Od tego czasu zaczęła się „sztuka karoseryjna”. Ponieważ samochody miały konstrukcję ramową, rodzaj nadwozia uzależniony był tylko od potrzeb rynku. Budową karoserii zajmowały się często indywidualne firmy, zabudowujące otrzymaną platformę. Ten sam pojazd mógł więc posiadać: ostro ściętą tylną partię (coupé), czterodrzwiowe nadwozie (sedan, kareta itp), czy karoserię bez dachu (kabrio).

Sytuacja zmieniła się jednak po wprowadzeniu do produkcji nadwozi samonośnych (pierwszy model to Lancia Lambda z roku 1922). W tym przypadku słupki i konstrukcja dachu są elementami wpływającymi na sztywność całego nadwozia. Nie ma więc możliwości dowolnego kształtowania samochodu i każda modernizacja bryły jest poprzedzona badaniami, czyli... budową nowego modelu. Zniknęła więc forma efektownych sylwetek, a wszystkie samochody były bardzo podobne stylistycznie

Ostatnie kilkanaście lat to jednak duże zmiany w produkcji nadwozi. Nowe technologie i komputerowe wspomaganie projektowania spowodowały, że rozpoczęła się na niespotykaną dotychczas skalę ekspansja nowych modeli i typoszeregów.

Możliwość wykonania wielu produktów jest możliwe dzięki stabilnej płycie podłogowej. Ma ona określoną sztywność, dzięki czemu jest „opakowana różnymi karoseriami”, bez zmian wytrzymałości całej konstrukcji. I tutaj wkraczamy w interesujący nas temat....

Zapewne wielu z Czytelników, bawiąc się z dziećmi klockami, myślało jak prosto jest budować różne konstrukcje. Wystarczy zwiększyć długość, szerokość, wysokość, dodać inne dodatki i... mamy totalnie inny model. Okazało się, że tę samą ideę podjęli konstruktorzy samochodów...

Ponieważ „pyta podłogowa”, stanowi około 60% kosztu samochodu, postanowiono zbudować jedną płytę dla wielu modeli. Taka możliwość pozwoliłaby na obniżenie kosztów, zarówno jeżeli chodzi o prace projektowe, ze względu na mniejszą liczbę projektów, jak i cenę finalną produktu ze względu na wielkość produkcji.
Należałoby tylko płytę rozbudować, aby ją zwiększać, zmniejszać, poszerzać, zwężać tak ja w przypadku klocków. Ponieważ zaś „płyta podłogowa” obejmuje następujące elementy:

1. podłoga;
2. zawieszenie z układem hamulcowym i układem kierowniczym z systemem wspomagania;
3. silnik, skrzynię biegów i układ przeniesienia napędu;
4. sieci elektryczne i elektroniczne.

niezbędne było wykonanie „konstruktorskiego kręgosłupa”, który będzie zawierał te podzespoły.

Pierwszym projektem zrealizowanym wg tej koncepcji była - w roku 2012 - platforma Volkswagena MQB (warto zwrócić uwagę, że nie mówimy już o „płycie podłogowej”, ale o platformie). Obecnie wszystkie modele koncernu są budowane z wykorzystaniem takich platform. Mamy więc:

• MQB co jest skrótem oznaczenia Modularer Querbaukasten (uniwersalna płyta z poprzecznym zamontowaniem silnika)
• MLB ( Modularer Längsbaukasten czyli uniwersalna płyta z wzdłużnym zabudowaniem silnika)
• MSB (Modulare Standardantriebsbaukasten, czyli uniwersalna płyta dla modeli z klasycznym układem napędowym – stosowana m.in. w Porsche Panamera i Bentley Continental czy Flying Spur).

Niewiele później, bo w roku 2013, identyczny projekt - oznaczony EMP2 (Efficient Modular Platform 2 - wydajna platforma modułowa) - zaproponowała Grupa PSA. Francuski koncern PSA kooperował przy projekcie z Toyotą, stąd też również w koncernie Toyota od roku 2015 mamy platformy TNGA (Toyota New Global Architecture)

Dotarliśmy do założeń projektu PSA, jaki kilkanaście lat temu przekazano konstruktorom:

Nowa modułowa płyta podłogowa posłuży do budowy nowych modeli należących do różnych segmentów i jest dostosowana do zróżnicowanych rynków światowych. Zastąpi stopniowo platformy 2 i 3, znajdzie zastosowanie w samochodach segmentów C i D i zostanie wykorzystana w przyszłości do budowy 50% modeli produkowanych przez Grupę PSA Peugeot Citroën.

Do jednolitego bloku przedniego dodać będzie można krótki lub długi blok tylny, niskie lub wysokie stanowisko kierowcy, różne typy zawieszenia tylnego oraz różne rodzaje układów napędowych.

Doskonale obrazuje to film przygotowany przez PSA

Ta modułowa konstrukcja płyty PSA miała umożliwić tworzenie różnych kombinacji na bazie:

• 4 szerokości rozstawu kół z przodu,
• 5 rozstawów osi,
• 2 wysokości stanowiska kierowcy i linii maski,
• 2 typów zawieszenia tylnego
• Bloków tylnych umożliwiających tworzenie wersji krótkich lub długich, 5 lub 7-miejscowych i zamontowanie zawieszenia tylnego typu hybryda elektryczna, zapewniając szerokie możliwości produkcyjne, zwłaszcza na poziomie zgrzewania blach.

Opisane powyżej wskazówki projektantów zostały zrealizowane we wszystkich koncernach i stąd też platformy podłogowe są tak uniwersalne.

Opracowując jednolitą platformę napotkano jednak na problem... różnych wersji napędowych. Opracowywana platforma będzie bowiem uniwersalna tylko w przypadku, gdy zainstalowanie każdego układu napędowego będzie jak dopasowanie kolejnego klocka. Po prostu wpinamy do platformy układ napędowy i... wszystko pasuje.

Aby było to możliwe, należało ujednolicić całą komorę silnikową. Zrealizowano to dzięki dwóm zabiegom
ustalając stałą odległość między pedałem gazu a środkiem przedniego koła, czyli odległość między ścianą grodziową, a półosiami przekazującymi napęd.

Opracowując układy napędowe o identycznym mocowaniu do platformy

By temu sprostać, Volkswagen poddał rodzinę silników spalinowych modyfikacjom. Obrócono głowicę cylindrów i odpowiednio dostosowano układ przyłączy oraz zmieniono pochylenie silników. W wyniku tych zmian strona dolotowa znajduje się zawsze z przodu, a układ wydechowy z tyłu. W rezultacie można było po raz pierwszy zrealizować jednolity układ kołnierza między silnikiem a skrzynią biegów, który pozwolił na stosowanie takich samych przekładni dla wszystkich rodzin silników w każdej klasie momentu obrotowego.

Daje to możliwość montowania, w identycznej pozycji i bez żadnych ograniczeń, nie tylko konwencjonalnych silników spalinowych, lecz także wszystkich stosowanych obecnie napędów alternatywnych, od silników na gaz ziemny (CNG) poprzez wersje hybrydowe, aż po napędy czysto elektryczne.

Jak wynika z opisu, wprowadzenie platform podwoziowych znacznie uprościło proces projektowania i montażu samochodu. Są to z pewnością znaczne zyski dla firm. Ale gdzie są zyski dla klienta?

Postęp w dziedzinie motoryzacji – większe bezpieczeństwo, komfort i przestronność – oznaczał także większą masę nowego modelu. Konstrukcja z modułową platformą podłogową pozwoliła po raz pierwszy opracować podstawowe podzespoły dla wielu nowych modeli, które przy zwiększonej funkcjonalności i wydajności są znacznie lżejsze, niż w przypadku wcześniejszych generacji modelu.

Zbadano masę każdej części i zoptymalizowano ją, a dzięki tym działaniom udało się obniżyć ciężar prawie wszystkich podzespołów stosowanych przy MQB.

Dzięki zastosowaniu formowanej termicznie stali, której wytrzymałość przekracza wytrzymałość normalnej stali konstrukcyjnej ponad czterokrotnie (a wytrzymałość ma ogromne znaczenie, gdyż platforma musi sprostać bezpieczeństwu Fabii i Passata), udało się uzyskać redukcję masy o 18 kilogramów, i to przy poprawionym zachowaniu się podczas zderzenia.

W układzie napędowym zmniejszona została masa wszystkich wariantów silników i przekładni, głównie dzięki zastosowania aluminium do budowy skrzyni korbowej.

Dzięki udoskonalonym konstrukcjom i odpowiedniemu doborowi materiałów, masa zawieszenia zmniejszyła się o ponad 6 kg, przy czym poprawiły się jednocześnie właściwości jezdne i komfort, bowiem zredukowane zostały masy ruchome.
Tym samym samochody zbudowane na platformie są lżejsze o ok.40 kg, niż ich bezpośredni poprzednicy. Mniejsza masa oznacza zaś mniejsze zużycie paliwa;

Zalety platform podłogowych są bardzo różnorodne. Oprócz korzyści niższej masy, oferują też... więcej przestrzeni. Na przykład w platformie MQB Golfa VII, dzięki przesunięciu do przodu przednich kół o 40 mm (w porównaniu z wcześniejszymi modelami kompaktowymi koncernu) proporcje sylwetki stały się bardziej wyważone i poprawiło się wykorzystanie przestrzeni.

Jak wspomniano wcześniej, masowa produkcja jednej platformy dla wszystkich modeli to ogromne oszczędności. Nie dotyczy to jedynie większej produkcji jednakowych komponentów, co obniża ich cenę.

Jak pokazywano na prezentacji nowej platformy Volkswagena w roku 2012, obniżki cen to także pełna unifikacja wielu, pozornie nie związanych elementów. Jako przykład podano zakład w Kałudze, gdzie produkowane były wówczas VW Passat, VW Tiguan, VW Polo, Skoda Octavia i Skoda Fabia. W każdym z tych samochodów była inna deska rozdzielcza i inne wsporniki mocujące ją do ściany grodziowej. W przypadku platformy MQB deski rozdzielcze są oczywiście nadal różne, ale wsporniki mocowań do ściany grodziowej są częścią platformy, czyli we wszystkich samochodach są identyczne.

Tym samym mamy pełną unifikację, co znacznie obniża koszty globalne całego koncernu.
Tylko znowu mamy obniżki cen produkcji, czyli zysk dla koncernu. Tymczasem ceny samochodów nie są niższe. Jednakże gdy spojrzymy globalnie okaże się, że... mamy więcej za mniej.

Jak wspomniano na początku, platforma to także zabudowa elektryki i elektroniki. Wykorzystanie tej samej platformy do Passata i Polo sprawia, że w małym samochodzie możemy zastosować rozwiązania z zakresu bezpieczeństwa/elektroniki/infotainment jak w limuzynie. Tym samym koncerny, zamiast obniżać cenę, doposażają obecnie samochody w opcje nie dostępne w poprzednich generacjach. Tym samym nowy samochód jest bardziej atrakcyjny nie poprzez obniżkę ceny, ale poziom bezpieczeństwa i komfort wyposażenia.

Z całą pewnością w tym kierunku będzie rozwijał się przemysł motoryzacyjny. Tylko budowa solidnego, technologicznego kręgosłupa, który możemy „opakować dowolną motoryzacyjną szatą” zapewni możliwość budowy wielu wersji oraz szeroką ofertę i konkurencyjność na rynku.

Typowym przykładem jest w Grupie VW najnowsza platforma MEB (Modulare Elektrifizierungsbaukasten – platforma dla modeli elektrycznych), na której powstają wersje elektryczne koncernu.

Poniżej prezentujemy oferowane już i planowane wersje elektryczne wykorzystujące platformę MEB:
Audi Q4 e-tron od 2021, Audi Q4 Sportback e-tron od 2021, Audi Q5 e-tro – od 2022 oferta w Chinach.
Cupra Born – oferta od 2021, Cupra Urban Rebel - model koncepcyjny planowany od 2026
Škoda Enyaq iV;
VW ID.3, VW ID.4, VW ID.5 - Coupé-Variant ID.4, planowany w roku 2021/2022. VW ID. Buzz, planowany od 2020. VW Aero B Limousine, który ma być odpowiednikiem elektrycznego Passata - planowany od 2023. VW Aero B Kombilimousine, który ma być odpowiednikiem Passata kombi – planowany od 2023, VW ID.1 – miejski maluch planowany od 2023

Co więcej. Ogromna konsolidacja firm (FCA wspólnie z PSA, grupa VW, grupa Nissan-Renault-Mitsubishi itd.) spowoduje, że będą stosować wspólne platformy i wspólne układy napędowe. Tym samym wkrótce będziemy mieli różnorodne karoserie z charakterystycznymi DNA poszczególnych firm i... to samo serce napędowe oraz mięśnie umożliwiające ruch.
Bogusław Korzeniowski

Typy platform TNGA

GA-B - Toyota Yaris IV (2020 – ), Toyota GR Yaris (2020 – ), nowy subkompaktowy SUV Toyoty
GA-C - Toyota Prius IV (2015 – ), Toyota Prius Plug-in Hybrid II (2015 – ), Toyota C-HR (2016 – ), Toyota Corolla XII (2018 – ), Lexus UX (2018 – )
GA-K - Toyota Camry VIII (2017 – ), Toyota Avalon V (2017 – ), Lexus ES VII (2018 – ), Toyota RAV4 V (2019 – ), Toyota Highlander IV (2019 – )
GA-L - Lexus LS V (2017 – ), Lexus LC (2017 – ), Toyota Crown XV (2018 – ), Toyota Mirai II (2019 – )

I Generacja MQB od roku 2012 – pierwszy model VW Golf VII
Audi A3 (2012-2020), Audi Q2 (2016 – ), Audi TT (2016 – )
Seat Leon III (2012 – 2020)
Skoda Octavia III (2013 – 2020), Skoda Superb III (2015 – ),
Volkswagen Arteon (2017 – ), Volkswagen Golf VII (2012 –2020), Volkswagen Golf Sportsvan (2014 – 2020) ,Volkswagen Jetta VII (wersja USA 2018 – ), Volkswagen Passat (2014 – ), Volkswagen Touran II (2015 – ).

II Generacja MQB od roku 2015 – pierwszy model Volkswagen Tiguan II
MQB A0 – Audi A1 (2018 –) , Seat Arona (2017 – ), Seat Ibiza V (2017 – ), Skoda Fabia IV (2021 –) , Skoda Scala (2019 –) , Skoda Kamiq (2019 – ),Volkswagen Polo VI (2017 – ), Volkswagen T-Cross (2018 – )
MQB A1 – Seat Ateca (2016 – ), Skoda Karoq (2017 – ), Volkswagen T-Roc (2017 – )
MQB A2 – Audi Q3 (2018 – ), Seat Tarraco (2018 – ), Skoda Kodiaq (2017 – ), Volkswagen Tiguan II (2015 – )

III Generacja - MQB evo od roku 2019. Pierwszy model Cupra Formentor
Audi A3 (2020 – ), Cupra Formentor, (2019 – ) Cupra Leon (2020 – ), Seat Leon IV (2020 – ), Skoda Octavia IV (2019 – ), Volkswagen Caddy V (2020 – ), Volkswagen Golf VIII (2019 – ).

Samochody powstałe na platformie EMP2:
Citroen – C4 Picasso (2013 - ), C5 Aircross (2017 - ), C5 X ( rynek chiński 2021 - ), C6 (rynek chiński 2016 - ), Berlingo III (2018 - ), Spacetourer (2016 - )
DS – DS 4 (2021 - ), DS 7 Crossback (2018 - ),
Opel – Combo (2018 - ), GrandlandX (2017 - ), Zafira Life (2019 - ), Astra L (2021 - )
Peugeot – 308 II (2013 – 2021), 308 III (2021 - ), 508 II (2018 - ), 3008 II (2016 - ), 5008 II(2017 - ), Rifter (2018 - ), Traveller (2016 - )

TABELA PREZENTUJĄCA RÓŻNICE MODELI ZBUDOWANYCH NA MQB

Eksperci o platformach podwoziowych

Wojciech Sierpowski – długoletni polski Juror konkursu Car of the Year
Koncerny samochodowe wprowadzają uniwersalne, zunifikowane platformy nośne, stanowiące bazę konstrukcyjną dla nowych modeli aut. Dzięki nim pokaźnie obniżane są koszty produkcji pojazdów, a nowe metody ich projektowania zapewniają poprawę wielu cech, takich jak obniżenie masy własnej oraz środka ciężkości, lepsze odizolowanie układu jezdno-napędowego, uzyskanie większej sztywności oraz zdolności pochłaniania energii zderzenia. O ile platformy takie jak MQB, EMP2 czy TNGA do pewnego stopnia wpływają na wielkość wnętrza, w niewielkim stopniu rzutują na proporcje nadwozia.

Na ten ostatni czynnik zdecydowanie wpływają platformy z akumulatorami mieszczącymi się w podłodze i silnikami elektrycznymi znajdującymi się przy osiach napędowych (np. MEB). Ich konfiguracja również zapewnia uniwersalność, jeszcze niższe położenie środka ciężkości, i przede wszystkim bardzo długie wnętrze z podłogą znajdującą się o ok 15-20 cm wyżej niż w tradycyjnie opracowanych platformach.

Wojciech Drzewiecki – Prezes Instytutu Badań Rynku Motoryzacyjnego SAMAR
Nowoczesne platformy podłogowe zapewniają producentom zdecydowanie większą elastyczność . Na ich bazie można budować różne modelu lub ich wersje zwiększając portfolio produktowe, a co za tym idzie konkurencyjność na rynku. Więcej modeli i ich wersji to większe szanse dotarcia do potencjalnych klientów. Z drugiej strony jedna platforma wykorzystywana do budowy różnych modeli to zdecydowanie mniejszy koszt dla producenta.

Zobacz także: Peugeot 308 w odmianie kombi