Компоновка автомобиля

Hyundai Tiburon 2.0 турбо › Бортжурнал › Какие бывают компоновки автомобилей? Что все таки лучше?

Очень часто, оценивая конструкцию привлекшего наше внимание автомобиля, мы говорим, что он «ладно сложен». Его сложение определяется компоновкой, которую можно охарактеризовать как сочетание взаимосвязанного размещения агрегатов и узлов машины. Задача конструктора — так «сложить» изо всех обязательных элементов автомобиль, чтобы выкроить наибольшее пространство для пассажиров, удобно их поместить, сделать легкими вход и выход, оставить достаточный объем для багажа и обеспечить эффективное функционирование всех узлов и систем. При этом конструктор стремится получить наименьшие габарит и массу и избежать, несмотря на плотность «упаковки» всех компонентов, неудобств при обслуживании и ремонте. Решение столь сложной и многосторонней задачи может быть найдено только на основе тонко рассчитанных компромиссов.
Компоновочная схема прежде всего должна обеспечивать нагрузку на ведущие колеса, достаточную для получения нужных тяговых параметров и проходимости автомобиля. Ее оптимальное значение 53—55% от общей массы. Второе условие — пассажирское помещение должно находиться в зоне наибольшего комфорта, в пределах колесной базы. Еще одно важное соображение — минимальная длина. Она больше всех размеров сказывается на массе, которой пропорциональны не только расход материалов, но и себестоимость, а с ней и цена. Длина в современных условиях — это экономия или, наоборот, неразумный расход площади городов, уже перенасыщенных автомобилями.
Каким образом сложен современный автомобиль, как учитываются в нем названные выше соображения и какие плюсы и минусы дают применяемые сегодня три основные компоновочные схемы. Прежде всего обратимся к статистике. В традиционном ежегодном каталоге легковых машин, выпущенном в 1979 году к открытию женевской международной автомобильной выставки, приведены данные по 408 базовым моделям. Одни из них выпускаются сотнями тысяч в год, другие — десятками единиц. Среди этого многообразия львиная доля приходится на автомобили классической компоновки, впервые осуществленной почти 90 лет назад Л. Панаром и Э. Левассором.

Двигатель и коробка передач — впереди, ведущие колеса — задние. По такой схеме выполнены 270 моделей (77% от 408), на которые приходится около 70% годового выпуска легковых автомобилей во всех странах мира. Она широко используется для всех классов, но чаще всего в среднем, большом и высшем (ФИАТ-132, ГАЗ—24, «Тойота-краун», «Волво-264», ЗИЛ—117). В малом же классе эта компоновочная схема сегодня уже сдает позиции.
Классическая схема не позволяет сместить далеко вперед салон и вместе с ним двигатель, поскольку в этом случае задние ведущие колеса окажутся недостаточно загруженными. Из-за специфики взаимного расположения агрегатов машина в целом получается довольно длинной и тяжелой — свойство, наиболее неудобное для моделей малого и особо малого классов. У машин более высокого класса на первый план выступают достоинства подобной схемы. Так, багажник, размещенный между кожухами задних колес, получается вместительным и в то же время коротким и широким. Двигатель, сцепление и коробка передач объединены в общий блок и по отдельности легко демонтируются при необходимости ремонта.
Чтобы в пределах классической компоновки сохранить желаемую загрузку задних ведущих колес и все-таки продвинуть вперед двигатель, а с ним и пассажирское помещение, на некоторых легковых, а также спортивных моделях малого класса («Альфа-ромео-альфетта», «Волво-343», «Порше-924», «Порше-928») коробку передач сблокировали с главной передачей. Таким образом, у ведущих колес сконцентрирована вся масса трансмиссии, чем и компенсируется уменьшение нагрузки на них. Эта схема (с «разнесенными агрегатами») дает выигрыш и пространства для ног водителя и переднего пассажира — на полу нет «горба», охватывающего коробку передач. Но длинные (около полутора метров) тяги в приводе управления коробкой передач пружинят, не обеспечивают четкого переключения; более жесткие и массивные тяги — это уже некоторое увеличение металлоемкости и себестоимости.
Конструкторы, продолжая искать альтернативу классической компоновочной схеме и ее разновидности с «разнесенными» двигателем и трансмиссией, пошли по пути создания компактного силового агрегата. Они исходили из того, что блок из двух или нескольких узлов всегда легче и дешевле, чем те же узлы, монтируемые порознь. Поэтому силовой агрегат, объединявший двигатель, сцепление, коробку передач и главную передачу, привлек внимание в первую очередь создателей малолитражных и спортивных машин.
Еще лет двадцать назад компоновка с двигателем сзади и задними ведущими колесами представлялась очень привлекательной. Она воплощена в таких известных моделях, как «Фольксваген-жук», «Рено-дофин», ФИАТ-126, ЗАЗ—965. Компактный силовой агрегат, отсутствие карданного вала, продвинутый вперед салон обеспечивают заметную экономию в длине, массе и себестоимости. Однако получить благоприятное распределение полной нагрузки между передними и задними колесами можно только у моделей с малогабаритными и, следовательно, легкими двигателями. На задние колеса у отдельных заднемоторных автомобилей малого класса приходилась чрезмерная (60—62%) доля массы, характеристика управляемости («врожденная» избыточная поворачиваемость) оставляла желать лучшего. Это обстоятельство предопределило резкое сокращение числа заднемоторных автомобилей — их оказалось около 6% общего числа, причем, конечно, главным образом это машины особо малого и малого классов (СЕАТ-133, «Субару-рекс-550», ЗАЗ—968М). Среди автомобилей среднего класса такая компоновка встречается как исключение («Татра-613»).
Для спортивных и гоночных автомобилей, довольно легких и имеющих сравнительно большой запас мощности, необходимость значительной (55—65%) загрузки ведущих колес особенно важна. В противном случае частая пробуксовка не позволила бы использовать тяговые возможности мощных двигателей. Но заднемоторная компоновка с вынесенным назад двигателем создает довольно большой момент инерции относительно вертикальной оси, проходящей через центр тяжести. В результате машина плохо входит в повороты и плохо из них выходит. Поэтому на заднемоторных спортивных («Лотос-эспри-С2», «Феррари-512ББ», «Порше-917» и др.) и гоночных (например, «Эстония—18», «Лотос-81», «Рено-РE20») автомобилях силовой агрегат развернут на 180, так, чтобы двигатель оказался внутри базы (рис. 5), — это компоновка с центральным расположением двигателя. Чтобы еще больше сократить длину, массу и момент инерции относительно вертикальной оси, на некоторых спортивных моделях («Лянча-стратос», «ФИАТ-Икс-1/9», «Матра-багира») применена разновидность центральной компоновки, где двигатель установлен поперек кузова между пассажирским отсеком и задними ведущими колесами.
В общей сложности доля моделей с задним и центральным расположением двигателя составила 11%, а в общем количестве легковых машин, выпущенных за год во всех странах, на них приходится 6%.
Самые первые автомобили К. Бенца, Г. Даймлера 1886 года, Е. Яковлева и П. Фрезе 1896 года имели заднемоторную компоновку. Если же говорить о паровых дилижансах, то годом рождения ее надо считать 1801-й, когда Р. Тревисик построил свою паровую карету, которая также имела заднемоторную компоновку.
Автомобили с передними ведущими колесами — их называют также переднеприводными — считаются продуктом последних десятилетий. Но они тоже появились давно — машина «Лятиль» с передними ведущими колесами увидела свет в 1899 году. Если же отвлечься от карбюраторного двигателя и заглянуть поглубже в биографию автомобиля, то найдем, что Н. Кюньо построил свою паровую телегу с передним ведущим колесом еще в 1769 году!
Вернемся, однако, к современности. Компоновки, обеспечивающие переднее расположение силового агрегата и привод на передние колеса, в настоящее время пользуются все возрастающей популярностью и составляют 21 %. Если же говорить о годовом выпуске легковых автомобилей в мире, то переднеприводные машины составляют в нем 24%. Одно из главных преимуществ, которые они обеспечивают, — малые длина и масса, ровный пол салона.
Поскольку эти автомобили имеют управляемыми передние колеса, то расстояние между их кожухами заметно (на 350—400 мм) меньше, чем между кожухами задних. Следовательно, багажник предпочтительней размещать в зоне задних колес, чтобы для получения нужного объема не увеличивать чрезмерно его длину, а следовательно длину и массу автомобиля. И в этом отношении компоновка с передними ведущими колесами оказывается наиболее рациональной. Она применяется не только в особо малом и малом классах, но и в среднем («Ситроен-ЦИкс», «Ауди-100», «Лянча-Гамма) и даже большом («Олдсмобиль-торонадо», «Бюик-ривьера»).
При передних ведущих колесах двигатель может быть размещен в пределах колесной базы («Ситроен-ДС19», «Рено-16») или вынесен вперед («Рено-12», «Ауди-100»). Первый вариант (рис. 7) применяется главным образом при довольно больших по рабочему объему и массе двигателях, вынос которых вперед за передние колеса создал бы чрезмерную их перегрузку. Кстати, у «Ситроена-ДС21», несмотря на все ухищрения, при полной нагрузке на передние колеса приходилось 59,5% общей массы, а без нагрузки — 66%. Неудивительно, что в соответствии с таким распределением на его колесах были установлены шины с разной шириной профиля: впереди — 180 мм, сзади — 155 мм.
Для укорочения силового агрегата, расположенного вдоль машины, конструкторы нашли несколько интересных решений. Так, у СААБов коробка передач и главная передача помещены под картером двигателя. Компактность агрегата, однако, была достигнута ценой усложнения конструкции (в трансмиссии введены три дополнительные шестерни). Сходное решение видим и в последней модели «Тойота-терсель». Здесь установленные вдоль автомобиля двигатель, сцепление и коробка передач расположены «цепочкой», а главная передача — под коробкой передач и связана с ней набором цилиндрических шестерен. Это компромиссное решение, продиктованное желанием максимально сохранить неизменными конструкцию картера двигателя, сцепления, а также коробки передач, которые по чисто производственным соображениям заимствованы от модели с классической компоновкой.
У автомобилей с двигателем очень большого рабочего объема («Олдсмобиль-торонадо», «Кадиллак-эльдорадо») коробка передач и главная передача находятся рядом с двигателем, а он установлен вдоль моторного отсека и смещен немного вбок. Для передачи от него на трансмиссию крутящего момента служит многорядная пластинчатая цепь.
При продольном расположении силового агрегата главная передача всегда представляет собой пару конических шестерен, чаще всего с гипоидным зацеплением. Их производство, налаженное во многих странах, требует сложных и дорогих специальных станков. И конструкторов соблазнила идея удешевить переднемоторные автомобили отказом от конических шестерен главной передачи в пользу более дешевых цилиндрических косозубых, что возможно только при поперечном расположении силового агрегата. Кроме того, как показал опыт последних десятилетий, именно в этом случае удается наиболее компактно разместить силовой агрегат в узком пространстве между кожухами передних колес и без увеличения длины машины. Такая схема более двадцати лет назад была осуществлена на моделях «Остин-мини», «Трабант-П50» и приобрела многочисленных последователей. Ее достоинства в том, что она позволяет получить желаемую загрузку передних ведущих колес, обеспечивает компактность моторного отсека, дает возможность продвинуть пассажирское помещение далеко вперед, в зону кожухов передних колес.
У ранних переднеприводных машин с поперечной установкой двигателя ценой конструктивных усложнений трансмиссии полуоси были сделаны одинаковой длины. Однако для новейших представителей этой компоновочной схемы («Опель-Кадет», «Форд-Фиеста», «Лянча-Дельта») характерна неодинаковая длина полуосей. На долговечность их шарниров это обстоятельство решающего влияния не оказывает, но позволяет свести к минимуму число шестерен в главной передаче.
Поперечно расположенный двигатель мы можем встретить как на машинах особо малого класса (например, «ФИАТ-Панда», «Трабант-601»), так и на моделях малого («Фольксваген-Гольф», «Рено-14ТЛ»), среднего («Ситроен-ЦИкс») и даже большого («Шевроле-Ситейшн») классов.
Мы познакомились с тремя основными компоновками и их разновидностями. Здесь не было речи о существующих только теоретически схемах, например с передними ведущими колесами при расположенном сзади двигателе. Нашедшие практическое применение компоновочные схемы постоянно используются конструкторами. Эти схемы родились еще в прошлом веке и живут поныне, причем каждая в силу своих особенностей находит свою сферу.

Читайте также:  КШМ ВАЗ 2110, 2111, 2112

Компоновка автомобиля

Компоновка легкового автомобиля — общая схема расположения главных агрегатов.

Число и расположение колёс

Подавляющее большинство легковых автомобилей имеют 4 одинаковых колеса, расположенных по углам прямоугольника. Некоторые имели и большее число колёс — 6 или 8. Существовали также экспериментальные модели с ромбовидным расположением колёс — 1 спереди по центру, 1 сзади по центру, 2 по бокам в средней части автомобиля. Все эти экзотические варианты оказались малопригодными для массовых легковушек.

Далее речь будет идти только об обычном расположении колёс (4 по углам прямоугольника).

Расположение управляемых колёс

Управляемые колёса делают либо передние, либо все. Автомобиль с одними задними управляемым колёсами был бы чрезвычайно склонен к заносу, поэтому такую схему используют только на тихоходных машинах (например, автопогрузчиках).

При всех управляемых колёсах используют специальные алгоритмы. Казалось бы, логично было бы поворачивать задние колёса на тот же угол, что и передние, но в противоположную сторону. Однако такой автомобиль опять-таки был бы очень склонен к заносу, поэтому эта система применима только на тихоходных машинах (например, на вездеходах, где движение задних колёс по той же колее, что и передние, значительно уменьшает сопротивление на мягком грунте). На обычных автомобилях задние управляемые колёса на большой скорости поворачиваются “в ту же сторону “, что и передние (но на меньший угол) — это улучшает противозаносные свойства автомобиля, а на малой скорости они поворачиваются в противоположную сторону, чтобы улучшить маневренность.

Иногда задние управляемые колёса поворачиваются в ту же сторону, что и передние, при малом угле поворота передних колёс, и в противоположную сторону при большом угле поворота передних колёс — при этом исходят из того, что водитель поворачивает руль на большой угол только при малой скорости автомобиля.

Классическая компоновка

Двигатель расположен спереди, ведущие колёса задние. Пассажирский салон расположен внутри колёсной базы, сзади находится багажник. Благодаря разделению ведущих и направляющих колёс трансмиссия получается достаточно простой. Вес автомобиля равномерно распределяется между осями; в то же время при разгоне и движении на подъём загрузка задней оси увеличивается, что благоприятно сказывается на ходовых качествах.

С другой стороны, карданный вал и задний мост отнимают часть пространства от салона и багажника. «Растянутость» трансмиссии приводит к увеличению её веса, а также способствует повышению уровня вибрации в салоне.

Ранее классическая компоновка была самой распространённой, но сейчас встречается редко.

В последнее время, для улучшения развесовки все чаще стараются разместить двигатель в пределах колесной базы. Для этой же цели выносят коробку передач и главную пару к задней оси.

Переднеприводная компоновка

Двигатель расположен спереди, ведущие колёса передние. Двигатель и трансмиссия объединены в один компактный блок, расположенный спереди; благодаря этому не нужно делать тоннель под полом салона, мешающий задним пассажирам, и существенно увеличивается объём багажника из-за отсутствия заднего моста. Кроме того, переднеприводные автомобили меньше склонны к заносу, чем заднеприводные.

В то же время трансмиссия получается несколько более сложной из-за необходимости передачи вращения на управляемые колёса. При разгоне и движении на подъём передняя ось разгружается, поэтому приходится изначально распределять вес автомобиля в пользу передней оси, чтобы автомобиль не забуксовал.

Первоначально переднеприводная компоновка применялась главным образом на малых автомобилях, однако теперь она преобладает во всех классах.

Заднемоторная компоновка

Двигатель расположен сзади, ведущие колёса задние. Двигатель и трансмиссия объединены в один компактный агрегат (как в случае переднеприводной компоновки), однако здесь ведущие и управляемые колёса разделены, что упрощает конструкцию. Багажник расположен спереди, но его объём получается небольшим из-за того, что много места занимают ниши управляемых передних колёс. Как правило, задняя ось оказывается более нагруженной, чем передняя. Это улучшает проходимость, но в то же время создаёт повышенную склонность к заносу. В настоящее время заднемоторные легковые автомобили почти не выпускаются. Последние массовые заднемоторные автомобили выпускаются германским автопроизводителем Порше (Porsche).

Среднемоторная компоновка

Двигатель расположен сзади, но перед задней осью. Это улучшает баланс нагрузки на переднюю и заднюю ось; кроме того, уменьшается момент инерции при вращении вокруг вертикальной оси, что улучшает поворотливость. Поскольку здесь двигатель отнимает часть пространства от пассажирского салона, то такую компоновку используют главным образом на спортивных машинах (с одним рядом сидений), а также на машинах для шоссейно-кольцевых гонок (например, Формула-1).

На некоторых минивэнах двигатель с горизонтальным расположением цилиндров удаётся расположить под полом салона; это также можно считать среднемоторной компоновкой.

Полноприводная компоновка

Все колёса ведущие, двигатель может быть расположен как спереди (Субару, Ауди), так и сзади (Порше и некоторые другие спортивные машины) и по центру (Tommy Kaira, Ламборгини и прочие экзотические марки). Трансмиссия получается наиболее сложная и тяжёлая, но зато резко улучшаются ходовые свойства и проходимость автомобиля. Используется как на внедорожниках, так и на дорогих легковушках (Субару, Ауди).

Такому типу компоновки свойственны наибольшие трансмиссионные потери и наименее благоприятное влияние на компоновку салона и багажного отделения.

ТИПАЖ 2.Назначение и общая компоновка автомобиля

ам самодвижущаяся машина, предназначенная для перевозки по безрельсовому пути пассажиров, различных грузов или специального оборудования, а также для буксирования прицепов

ОБЩАЯ КОМПОНОВКА АВТОМОБИЛЯ

Компоновкой называют порядок размещения на автомобиле от­дельных его механизмов и систем (компоновка Шасси), а также частей кузова, отличающихся по назначению (компоновка кузова). Компоно­вочная схема автомобиля должна прежде всего отвечать условиям эксплуатации, назначению и стоимости автомобиля, а также характеру его производства. Основными целями компоновки, общими для автомо- 4 билей всех типов, являются обеспечение:

1) такого распределения полной массы автомобиля по осям, при
котором будет осуществляться надежное сцепление ведущих колес
с поверхностью дороги;

2) минимальных размеров-и массы автомобиля при заданной его грузоподъемности;

3) удобного и безопасного размещения людей и груза, доступности механизмов для их обслуживания и ремонта.

Компоновка шасси грузовых автомобилей общего назначения всех типов одинакова (см. рис. 1). У этих автомобилей сцепление, коробка передач объединены с двигателем в единый силовой агрегат, разме­щенный в передней части. Главная передача, дифференциал, полуоси и ведущие колеса представляют собой другую сборочную единицу — ведущий мост, расположенный в задней части автомобиля.

Целесообразность такой компоновки объясняется в основном сле­дующим. При переднем расположении силового агрегата повышается удобство управления им и упрощается охлаждение двигателя. Исполь­зование задних колес в качестве ведущих обусловлено их лучшим сцеп­лением с-дорогой, так как на задние колеса нагрузка всегда больше.

Для легковых автомобилей применяют следующие компоновочные схемы (рис. б):

двигатель установлен спереди; задние колеса ведущие—класси­ческая компоновка;

двигатель установлен спереди; передние колеса ведущие;

двигатель установлен сзади; задние колеса ведущие.

Преимущества первой схемы перечислены выше. Ее недостатком является наличие карданного вала. При установке карданного вала увеличивается масса автомобиля, усложняется трансмиссия, появ­ляется источник вибраций и шума; ограничивается возможность уменьшения высоты автомобиля; требуется устройство в днище кузова туннеля, выступающего внутрь пассажирского помещения и умень­шающего его объем. По этой схеме строят преимущественно автомо­били малого класса группы 2 и более высоких классов, для которых габаритные размеры, масса и стоимость не имеют решающего зна­чения.

При использовании других схем карданный вал не устанавли­вают, двигатель и трансмиссию можно объединить в единый силовой агрегат и компактно разместить его на автомобиле. По этим схемам строят автомобили преимущественно особо малого и малого классов.

ТИПАЖ 3. Классификация транспортных средств. Индексация автомобилей.

КЛАССИФИКАЦИЯ АВТОМОБИЛЕЙ ОСНОВНЫХ ТИПОВ

Грузовые автомобили по их основной характеристике — номиналь­ной грузоподъемности (в т) классифицируют на пять классов:

I —особо малой грузоподъемности. До 1 0 .

II —малой грузоподъемности. 10_______________ 3 0

III —средней грузоподъемности. . 3 0—50

IV—большой грузоподъемности . 50—100

V—особо большей грузоподъемности. Свыше 100

Автомобили грузоподъемностью до 8 т обычно являются двухос­ными. При большей грузоподъемности осевая нагрузка превышает до­пустимые пределы, и автомобиль приходится делать трехосным.

Для наиболее полного удовлетворения нужд народного хозяй­ства типаж автомобилей расширяют, выпуская модели, являющиеся производными от основных — базовых моделей и отличающиеся от них некоторой специализацией конструкции, которая обусловлена кон­кретным назначением автомобиля (рис.4). Производные модели назы­вают модификациями.

Легковые автомобили классифицируют по рабочему объему двига­теля и сухой массе автомобиля. По этим признакам их подразделяют на пять классов (табл. 2).

КлассГруп­паРабочий объем двигателя, лСухая мае са автомо­биля, кгКлассГруп­паРабочий объем двигателя, лСухая мас­са автомо­биля, кг
I — особо малый II— малый III— сред-ний2 1 2 1 2До 0,9 0,9—1,2 1.2-1,5 1,5—1,8- 1,8-2,5 2,5-3,5До 700 700—850 850—950 950—1150 1150—1250 1250—1500IV — боль­шой V — выс­ший1 23,5—5,0 Более 5,0 Не регла­ментируется1500-1700 Более 1700

Автобусы классифицируют по двум признакам: по их конкрет­ному назначению (городские, междугородные, туристские и т. д.) и по вместимости. В качестве показателя, характеризующего вмести­мость, принята полная длина автобуса. Предусмотрены пять классов автобусов с длиной (в м): .

IОсобо малой вмест
IIмалой. 6,0-7,5
IIIсредней. 8,0—9,5
IVбольшой10,5—12,0
V-— особо большой вместимости . .. . 16,5 и более
Читайте также:  Как устранить выпуклость электронагревом

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студента самое главное не сдать экзамен, а вовремя вспомнить про него. 10489 – | 7736 – или читать все.

Двигатель? Коробка? Куда бы их пристроить? Эволюция компоновки автомобиля

Компоновка — базис, фундамент при создании автомобиля. Если не считать предназначения будущей модели (в общем-то, и определяющего ее технический облик), то именно компоновочная схема становится тем, с чего начинается разработка автомобиля. Так было на заре появления колесного транспортного средства и продолжается до нынешнего времени. Хотя, повторимся, сейчас конструкторы во многом ограничены. Даже более века назад у них был бо́льший выбор.

Сзади? Спереди? По центру?

Задние ведущие колеса, привод к ним — обычно цепью и, что принципиально, экипажная часть, схожая с таковой у гужевого транспорта. Кажется, в конце 19 века и самом начале 20-го конструкторы были связаны по рукам и ногам. Все, что рождалось первопроходцами, должно было иметь определенный вид и компоновку.

Можно сказать, что Stahlradwagen стал одним из первых автомобилей, в котором ДВС расположили в пределах колесной базы. На этом инженерные изыскания, безусловно, не закончились. Уже тогда — на стыке веков — конструкторы искали оптимальную компоновку, которая бы позволила увеличить пассажировместимость и отвести место для багажа или груза.

После того как имитация каретных кузовов создателями автомобилей осталась в прошлом, двигатель с коробкой передач переехали вперед, в отдельный объем, называемый моторным отсеком. Окончательно? Ну что вы! При кажущейся оптимальности такого расположения всегда находились доводы в пользу того, чтобы отойти от ставшей уже привычной компоновки, названной классической.

Мост с коробкой вместе, двигатель иной раз врозь

Бытует мнение, что термин transaxle (от transmission и axle, трансмиссия и ведущий мост) обязательно должен ассоциироваться с миром спорта или как минимум с автомобилями gran turismo. То есть когда двигатель спереди, ведущие колеса задние, коробка передач для правильной развесовки отнесена назад и сблокирована с редуктором и дифференциалом. В общем-то, не зря бытует.

Говоря о GT и спорте, мы забываем о том, что коробка передач, объединенная с редуктором, использовалась на моделях сугубо гражданских, хотя и имевших иногда мощные моторы.

Схема transaxle требовала и требует использования сзади независимой (читай, многорычажной) подвески как минимум того же De Dion, где правое и левое колеса все-таки имеют некий свободный ход относительно друг друга. Иначе при использовании моста значительно вырастает неподрессоренная масса. Исключения существовали.

Это что касается transaxle с передним расположением двигателя. А ведь подобная схема впервые появилась на автомобильчиках, где мотор размещался сзади.

Если вспоминать первые автомобили с задним расположением двигателя, то на том же Rumpler, получается, силовой агрегат перевернули, расположив как при классической компоновке, только сзади. В 1938 году установку развернули обратно. Сделал это, как мы знаем, Фердинанд Порше — на VW Kafer/Beetle. После войны многие производители посчитали такую компоновку оптимальной.

Но что, кроме экономии «жилплощади», давал transaxle и вынесенный за пределы колесной базы двигатель? В небогатой Европе да на автомобилях компактных даже отсутствие карданного вала и тоннеля пола экономило массу и снижало себестоимость. Поэтому подобная компоновка использовалась не только в формате хэтчбека.

Преимущества расположенного продольно в заднем свесе двигателя вместе с transaxle скоро перестало превалировать над минусами — ограничением багажных возможностей, организацией только заднего привода. Сейчас такая схема осталась прерогативой Porsche. Тем не менее ограниченно и все-таки до сих пор используется компоновка, где агрегат расположен поперечно.

Даешь передний привод!

В общем-то, все, что надо было сделать инженерам, чтобы получить переднеприводный автомобиль, — это перенести расположенный сзади агрегат вперед. А также создать и выпустить недорогие и надежные ШРУСы. Проблема долгое время заключалась как раз в последних. При этом ошибочно иной раз считается, что по части взаимного расположения силового агрегата и ведущей оси передний привод не имеет такого количества вариантов, как задний.

Полноценный передний привод появился в 20-х годах. Естественно, ни о каком поперечном расположении двигателя речи не шло.

Забегая несколько вперед, скажем, что впоследствии переднеприводная компоновка с двигателем позади коробки закономерно не снискала у инженеров популярности. Можно вспомнить Citroen Traction Avant 7CV, Citroen DC — знаменитую «богиню» — и компактные Renault 4 с Renault 5.

При продольно расположенном силовом агрегате куда большее распространение получила компоновка, при которой двигатель был вынесен вперед, за пределы колесной базы. Как и при моторе сзади и заднем приводе, она позволила экономить пространство салона. С одним принципиальным отличием — никоим образом не сказывалась на грузовых возможностях.

Продольная компоновка в сочетании с передним приводом родила еще одну конструкцию — самую любопытную из существующих.

Вот это была безусловная экзотика, которая имела ограниченное использование (вспомним еще Toyota Tercel 80-х годов и Honda Ascot/Rafaga из 90-х). Между тем, еще до Второй мировой в Германии мотор под капотом умудрились разместить поперечно.

Встречалась и обратная компоновка, когда двигатель выносили перед осью колес.

Ну а нынешнюю компоновку автомобили с передним приводом начали получать с 70-х. Считается, что первопроходцем здесь был концерн VW с моделью Golf дебютного поколения.

С тех пор на большинстве «переднеприводников» такой «фэн-шуй» под капотом превратился в единственно верное решение. В какой-то момент стало совсем не важно, какой агрегат в моторном отсеке — рядная «четверка», V6, VR5 или VR6. Все они без проблем вместе с коробками размещались между лонжеронами. Разве что для этого, за редким исключением, пришлось отказаться от двухрычажной подвески, заменив ее McPherson. Наконец, уже в нашем веке инженеры научились засовывать поперечно рядные «пятерки» и «шестерки» (Volvo, Chevrolet Epica). Впрочем, сейчас при повальном переходе на 4-цилиндровые моторы подобные компоновочные «упражнения» неактуальны.

По центру или…

Наверное, лишне говорить о том, что все эти «пляски» двигателя вокруг передней или задней оси были связаны не только с необходимостью высвободить место под пассажиров и багаж — получить нужную нагрузку на ведущие колеса. В итоге — оптимальную развесовку. В этом смысле лучших результатов удавалось добиться, прибегая к среднемоторной компоновке. Правда, сперва надо разобраться, что это такое. Ведь при переднем приводе двигатель, развернутый маховиком вперед или поперечно расположенный за осью колес, — это вроде бы тоже среднемоторная компоновка.

Обычно этот термин имеет хождение в том случае, когда силовой агрегат приводит задние (или все) колеса, чаще расположен продольно и, как правило, находится за пассажирскими сиденьями.

Вместе с тем иногда к среднемоторным относят и автомобили, чей двигатель расположен спереди, но сдвинут в пределы колесной базы.

Впрочем, в большинстве случаев подобное размещение силового агрегата относят к классическим. А среднемоторная компоновка, по мнению многих, предполагает мотор позади салона.

Эта схема актуальна до сих пор, однако повторимся, используется на специфичных моделях. Как и компоновка с двигателем спереди (при заднем приводе), отодвинутым за ось. Никто уже не разворачивает мотор маховиком вперед — не важно для привода каких колес, передних или задних. Само собой, не пытаются инженеры как-то по-иному располагать двигатель на «переднеприводниках». Размещение его в переднем свесе у VAG и Subaru, похоже, единственное исключение. И на единичных машинах мотор поперечно располагается над задней осью. В общем, устаканилось все. Ломающих стереотипы компоновок ДВС и традиционной трансмиссии ожидать не приходится. Теперь конструкторам все больше нужно думать о том, как раскидать под кузовом компоненты «гибридов» и чистых электромобилей — электромоторы, зарядные двигатели-генераторы, батареи. Что ж, новое время — новые тенденции.

Компоновка автомобиля

1.1. Компоновочные параметры автомобиля 1.1.1 Общая компоновка автомобиля

С позиций влияния конструкций транспортного средства на его свойства важное значение имеет компоновка автомобиля – взаимное расположение его основных систем (двигателя, трансмиссии, движителя, систем управления,

несущей системы, кузова). За критерий, который позволит оценить целесообразность дальнейшего развития того или иного вида компоновки автомобиля, может быть принято то, насколько данные конструкции отвечают требованиям активной безопасности. Учитывая это положение, рассмотрим наиболее характерные виды компоновки современных автомобилей (рис. 1.1.1.).

Рис. 1.1.1. Компоновка легковых автомобилей: а – классическая; б – переднеприводная; в – заднемоторная; г – полноприводная с двигателем на базе классической; д – среднемоторная.

Переднемоторная компоновка является традиционной на всех этапах развития конструкций автомобиля и характеризуется расположением двигателя перед пассажирским салоном. Вынесение двигателя далеко вперед позволяет максимально придвинуть салон к переднему мосту, частично используя пространство между кожухами передних колес. Таким образом, обеспечивается наивыгоднейшее использование пространства в пределах базы и легко достигается необходимая нагрузка на передний мост. Несмотря на эффективное использование пространства внутри базы, автомобили данной схемы имеют значительную габаритную длину вследствие достаточно большого переднего свеса.

Увеличение базы за счет заднего багажника нежелательно из-за чрезмерной перегрузки переднего моста. Кроме того, расположение двигателя в самой

передней части автомобиля не позволяет улучшить его обтекаемость путем понижения линии капота. В последнее время широкое распространение получили переднеприводные автомобили, у которых управляемые колеса

являются ведущими. Автомобиль с такой компоновкой имеет наилучшую устойчивость и управляемость при движении с высокой скоростью, особенно по скользкой или мокрой дороге. Популяризации такой компоновки

способствовали также изменения в общем облике автомобиля и его развесовке по осям. Уменьшение габаритных размеров двигателей (при сохранении их мощности) и применение независимых передних подвесок позволили располагать двигатель над передним мостом или даже перед ним, что обеспечило необходимый сцепной вес (более 50% от общего веса автомобиля) на передние ведущие колеса. Еще одно преимущество переднеприводных автомобилей – меньший, чем в автомобилях с другой компоновкой, уровень шума в салоне вследствие удаленности ведущего моста и отсутствия карданного вала, часто являющегося источником вибраций. Однако как показывает практика, класс автомобиля (его размеры, качество изготовления и отделки, наличие шумоизолирующих обивок и мастик), а также тип кузова (рамный или несущий) влияют на уровень шума в салоне значительно больше, чем компоновочная схема.

Читайте также:  Нагрузочные режимы (подвеска и мосты)

Наряду с достоинствами переднеприводная схема не свободна и от недостатков, являющихся следствием либо перегрузки переднего моста, либо

наличия передних ведущих колес.

Во-первых, перераспределение веса при торможении приводит к тому, что в момент торможения на задние колеса приходится лишь 25-30% сцепного

веса, что, с одной стороны, вынуждает предусматривать в системе привода тормозов ограничитель тормозного усилия на задних колесах, с другой – увеличивать эффективность передних тормозов, а следовательно, и их

размеры, что не всегда возможно при использовании современных колес с малым диаметром диска (10-13″).

Во-вторых, шины передних ведущих, управляемых и более нагруженных колес изнашиваются значительно быстрее, чем задних, поэтому в

эксплуатации требуется достаточно частая перестановка передних колес назад, и наоборот.

В-третьих, передний ведущий мост требует либо относительно сложных в

производстве и дорогих шарниров равных угловых скоростей, либо дополнительных устройств (например, упругих муфт или торсионов) при использовании одинарных карданных шарниров.

В-четвертых, объединение двигателя в один силовой агрегат вместе с трансмиссией и ведущим мостом усложняет конструкцию и затрудняет доступ к отдельным элементам и вспомогательным агрегатам, особенно в тех

случаях, когда двигатель расположен поперечно и его картер объединен с картером коробки передач и дифференциала.

Однако широкое распространение легковых автомобилей с передним приводом в последние годы свидетельствует о том, что перечисленные

недостатки рассматриваемой схемы не могут служить серьезным препятствием для ее дальнейшего развития на легковых автомобилях разных классов.

Долгое время считалось, что переднеприводная компоновка применима лишь на автомобилях малого и среднего классов, мощность двигателей которых не превышает 100-110 л. с. На автомобилях больших размеров с мощными

двигателями переднеприводная компоновка не использовалась вследствие

опасений за работоспособность и надежность шарниров равных угловых скоростей, нагруженных большим крутящим моментом. Вызывала затруднения компоновка двигателя больших размеров в сочетании с передним ведущим мостом. Трудно было обеспечить необходимую развесовку. Кроме того, считалось, что для большого автомобиля достаточную устойчивость и управляемость можно получить и при классической компоновке. Тщательное изготовление элементов шасси и широкое применение шумопоглощающих материалов на дорогих моделях практически исключают возникновение шумов и вибраций даже от достаточно длинного карданного вала. Тем не менее сегодня даже в

автомобилях с объемом двигателя 2500-3500 см3 передний привод нашел широкое применение.

На характеристики автомобилей с передним приводом оказывает влияние относительное положение двигателя и переднего моста. Для автомобилей с двигателями большего рабочего объема расположение последнего над

ведущим передним мостом – практически единственный возможный вариант, так как по условиям развесовки и вследствие значительных габаритов двигателя его расположение впереди или за ведущим мостом невозможно, а

поперечное расположение также не дает преимуществ вследствие примерно равных габаритов двигателя по длине и ширине. Расположение двигателя над передним мостом позволяет добиться удовлетворительных результатов по

развесовке и использованию подкапотного пространства без увеличения переднего свеса (при наличии рядного четырехцилиндрового двигателя с рабочим объемом 1,3-1,6 л). При этом упрощается управление коробкой передач, но несколько затрудняется доступ к агрегатам трансмиссии.

Расположение двигателя за передним ведущим мостом позволяет плавно понизить линию капота до уровня переднего бампера и тем самым существенно снизить лобовое сопротивление автомобиля. Свободное

пространство под капотом перед двигателем в автомобилях с передним приводом позволяет разместить там запасное колесо, освободив от него задний багажник. Недостаток компоновки – внедрение двигателя в нижнюю

переднюю часть пассажирского салона между водителем и пассажиром, что уменьшает пространство для ног последних. Несколько затруднено также управление коробкой передач, которая оказывается вынесенной далеко

Компоновка автомобиля, когда двигатель размещается в пределах колесной базы автомобиля, практически за спинками сидений водителя и пассажира, встречается в автомобилестроении достаточно редко. Для улучшения

развесовки по колесам, в зависимости от объема и конструкции двигателя, он может размещаться как вдоль, так и поперечно. Хорошее распределение веса автомобиля по осям и повышенная безопасность при движении – основные

преимущества автомобилей с центральным расположением двигателя. Поэтому не удивительно, что по среднемоторной компоновке строятся скоростные, высокоманевренные автомобили, такие как Lamborghini, Ferrari,

MG. Например, Lamborghini – Callardo с двигателем V10 с рабочим объемом

4961 см3, способным развивать мощность до 500 л. с., что позволяет автомобилю развивать скорость до 309 км/ч.

При заднемоторной компоновке двигатель, объединенный с трансмиссией, располагается за задней подвеской автомобиля, что позволяет значительно снизить габариты автомобиля, а следовательно, его вес. Но при

заднемоторной компоновке на задние ведущие колеса приходится до 60% от общего веса автомобиля, что положительно сказывается на проходимости автомобиля, но отрицательно на его устойчивости и управляемости при движении с большой скоростью. Поэтому для улучшения развесовки,

приходится сдвигать пассажирский салон вперед, что при ограниченных габаритах автомобиля сокращает пространство для ног водителя и переднего пассажира. Сегодня только одна фирма в мире строит свои автомобили по

заднемоторной компоновке – Porsche.

Классическая компоновка это компоновка с передним расположением двигателя и с приводом на задние колеса. Применение карданного вала не

позволяет создать салон автомобиля без трансмиссионного туннеля, что сказывается на комфорте пассажиров. Кроме того, вибрации от карданного вала передаются на кузов автомобиля. Поэтому приходится применять

лучшую шумо- и виброизоляцию, что приводит к удорожанию автомобиля. Классической компоновке свойственен занос задних колес, особенно при прохождении поворотов на сырой или скользкой дороге. Сегодня

классическая компоновка встречается реже, но ей остаются верными такие гранды автомобилестроения, как BMW, Mercedes и Jaguar.

3.2 Схемы расположения агрегатов автомобиля

Изначально схем взаимного расположения агрегатов было немного. Если вспомнить самые первые самодвижущиеся повозки Даймлера и Бенца, то следует отметить, что в них двигатель был расположен сзади, над задней осью. Однако с развитием автомобильной индустрии, конструкторы и инженеры начали решать проблемы, связанные с более рациональным использованием пространства кузова.

Развесовка автомобиля

То, в каком месте расположены двигатель, коробка передач и главная передача влияет на так называемую развесовку автомобиля, а от нее, в свою очередь, напрямую зависит управляемость автомобиля.

Развесовка автомобиля – распределение веса автомобиля на переднюю и заднюю оси, выраженное в процентах. Проще говоря, когда автомобиль стоит на поверхности, он давит на нее с определенной силой, соответствующей его весу. Распределение веса по осям зависит от конструкции транспортного средства.

Примечание
Развесовка указывается в процентах, причем первое число отображает вес, приходящийся на переднюю ось, а второе — вес, приходящийся на заднюю. Например: «60% на 40%» или «50% на 50%».

Компоновочные схемы автомобилей

Расположение основных агрегатов — двигателя, коробки передач и главной передачи — друг относительно друга, в пределах кузова, естественно, называют компоновочной схемой автомобиля.

1. Первая и одна из самых распространенных до недавнего времени схем – классическая .

Под классической компоновкой подразумевается установка двигателя спереди продольно (т. е. вдоль оси автомобиля) над передней осью с приводом на задние колеса (схема изображена на рисунке 3.5) .


Рисунок 3.5 Классическая компоновочная схема автомобиля.

При этом коробка передач может быть присоединена к двигателю, а может быть расположена рядом с главной передачей, а в отдельных случаях даже иметь общий с главной передачей корпус (тогда говорят, что «коробка передач в блоке с главной передачей»). В плане взаимного расположения элементов шасси и двигателя — все предельно просто, но есть недостаток: тоннель в днище кузова, внутри которого проходит карданный вал, передающий вращение от двигателя к колесам, он «съедает» пространство для ног пассажиров заднего сиденья.

2. Продольно расположенный двигатель с приводом на передние колеса (показан на рисунке 3.6) . Такая компоновка характерна для автомобилей марки Audi. Данной схемой расположения основных агрегатов конструкторы практически избавились от центрального тоннеля в днище кузова, по крайней мере, в задней части салона.


Рисунок 3.6 Продольное расположение двигателя с приводом на передние колеса.

3. Поперечно расположенный двигатель с приводом на передние колеса (показан на рисунке 3.7) . Коробка передач подсоединена к двигателю и имеет общий с главной передачей корпус. Положительным аспектом сего конструктивного решения является компактность всего силового агрегата и возможность рационального и полного использования всего пространства внутри салона автомобиля (отсутствует центральный тоннель и тоннель под коробку передач).


Рисунок 3.7 Поперечное расположение двигателя с приводом на передние колеса.

4. Продольное расположение двигателя за задней осью с приводом на задние колеса (еще называют с «задним расположением двигателя») (показано на рис 3.8) . Такая компоновка нынче редкость и применяется, в основном, фирмой Porsche.


Рисунок 3.8 Продольное расположение двигателя за задней осью с приводом на задние колеса.

5. Продольное расположение двигателя перед задней осью с приводом на задние колеса (показано на рис. 3.9) . Коробка передач при этом находится за двигателем.


Рисунок 3.9 Продольное расположение двигателя перед задней осью с приводом на задние колеса.

О таком расположении иногда говорят: «двигатель в базе», подразумевая, что геометрически двигатель находится в пределах колесной базы автомобиля (смотрите «Основные технические характеристики автомобиля»).

Примечание
К слову сказать, есть варианты, когда для получения лучшей развесовки по осям, двигатель, расположенный спереди продольно, смещают далеко за переднюю ось, помещая его в пределах колесной базы (такая компоновка показана на рис. 3.10).


Рисунок 3.10 Продольное расположение двигателя за передней осью с приводом на задние колеса.

6. Поперечное расположение двигателя перед задней осью с приводом на задние колеса (рисунок 3.11) .


Рисунок 3.11 Поперечное расположение двигателя перед задней осью с приводом на задние колеса.

Стоит отметить, что практически при любом расположении двигателя возможен привод на все колеса (подробнее об этом — в главе «Трансмиссия»).

Различают два основных варианта полного привода:

  • Постоянный полный привод
    Это когда все четыре колеса воспринимают вращение от двигателя постоянно.
  • Подключаемый полный привод (большая часть всех современных легковых автомобилей оборудованы именно по такой схеме).
    В этом случае передние или задние колеса подключаются (в дополнение к основным ведущим колесам) к тяге двигателя через специальный механизм (муфту), только когда электроника сочтет это нужным, например, если ведущие колеса начнут буксовать.

Ссылка на основную публикацию