Двигатель? Коробка? Куда бы их пристроить? Эволюция компоновки автомобиля - «Автоновости»
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 бо?льший 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.
Daimler Stahlradwagen 1889 г. (вверху слева и в центре), Clement-Panhard Type VCP 1900 г. (вверху справа), а внизу — выводок моделей Benz, созданных в конце XIX века (слева направо — Patent Motorwagen Typ III, Victoria и Mylord). Двигатель располагался сзади, маховиком вперед. Коробка находилась перед ним и через цепь приводила ведущие колеса. Но если у Panhard и Benz мотор разместили над задней осью, то у Daimler — перед ней
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.
Daimler Grafton Tourer 1897 г. (слева) и Renault Type C 3,5 HP Tonneau 1900 г. (в центре). Двигатели у них были расположены спереди, однако за осью колес. Что интересно, передача момента на ведущие задние колеса у Renault осуществлялась уже карданным валом. Мотор Oldsmobile Curved Dash Runabout 1901 г. (справа) находился по центру колесной базы, под пассажирским сиденьем. Объем позади дивана — багажник
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.
Понятие тесно связано с такими моделями, оставившими след в истории автомобилестроения, как Ferrari 275 1963 г. (слева), Porsche 928 1977 г. (в центре) и Nissan GT-R 2008 г. (его шасси справа). Причем в последнем случае схема transaxle соседствует с полным приводом
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.
Например, Lancia Aurelia 1950 г. (слева) помимо «механики», отнесенной назад, имела первый V6 и задние тормоза, расположенные на приводных валах. Alfa Romeo 90 1984 г. (в центре) была вроде бы обычным E-классовым седаном, которому шасси досталось от модели Alfetta. А та, в свою очередь, располагала заряженными версиями с V-образными «шестерками», которые перешли и к Alfa Romeo 90. И только Volvo 300 1976 г. (справа) представлял собой компактный хэтчбек или седан. Зачем ему был нужен transaxle? Еще одна техническая особенность, объединявшая эти автомобили, — задняя подвеска типа Де Дион (на Aurelia сперва применялась многорычажная схема, но очень быстро итальянцы пришли к схеме, изобретенной известным французом)
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.
Skoda Popular 1934 г. (ее шасси на фото слева) не имела цельной балки, но мы не можем не рассмотреть ее конструкцию. Хребтовая рама — фактически труба, внутри которой проходил карданный вал — упиралась сзади в корпус коробки передач, сблокированный с редуктором. Подвеска представляла собой схему на качающихся полуосях, где роль упругого элемента играла поперечная рессора. Американский Stutz Bearcat 1914 г. (в центре) и Bugatti Type 46 1929 г. имели сзади цельный мост. Сколько при этом весила вся связка из балки и коробки, неизвестно. Отмечается лишь, что на ходу это было очень заметно
Это что касается transaxle с передним расположением двигателя. А ведь подобная схема впервые появилась на автомобильчиках, где мотор размещался сзади.
Например, на De Dion-Bouton Vis-a-Vis 1901 г. (вверху). И на Rumpler Tropfenwagen 1921 г. (внизу). На «рентгене» последнего хорошо видно, что двигатель находится продольно внутри базы, развернут маховиком назад, валы к колесам выходят прямо из коробки передач. Безусловно, Tropfenwagen, созданный австрийским авиаконструктором Эдмундом Румплером, вызывал интерес не только этим — аэродинамическим кузовом, задней подвеской с расположенными диагонально рессорами и двигателем W6, в котором три ряда цилиндров, по два в каждом, работали на один коленвал
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.
Характерные представители своего класса: VW Beetle, выпускавшийся до 2003 г., Fiat 500 1957 г. и ЗАЗ-965 1962 г. Разные моторы («оппозит», рядная «двойка» или «четверка» у более крупного Fiat 600 и V4 у «Запорожца»), но единая компоновка. Двигатель располагался продольно и висел в заднем свесе. Этим достигалась экономия пространства в салоне, ведь размер самого крупного автомобиля из них — Beetle — был около четырех метров. Fiat и вовсе «укоротили» на целый метр
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.
Renault Dauphine 1956 г., Skoda 1000 MB 1964 г. и ЗАЗ-966, что появился в 1966-м. Из этих седанов только Skoda создавалась с нуля, а Renault и, понятное дело, «Запорожец» имели модели-предшественники с подобным расположением силовой установки. Еще один любопытный момент. У Dauphine было заднемоторное продолжение в лице модели Renault 8/10, что выпускалась до 1973 г. Skoda эксплуатировала эту тему в моделях 100/110 и 105/120/125, последняя производилась до 1990-го. А «Запорожец», как мы знаем, дожил до 1994 года
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.
Слева вверху NSU Prinz четвертой серии 1962 г., с которого рисовался облик нашего ЗАЗ-966. Рядом Mitsubishi i 2006 г. Внизу — Renault Twingo 2014 г. Немецкий Prinz в свое время отличался простотой обслуживания и доступностью. «Японец» и «француз», скорее, экзотика. Что характерно, компактность силовой установки в двух последних случаях позволила разместить над ней вполне себе объемный багажник
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.
Зачем вообще нужен был передний привод? Безусловно, кого-то он привлекал новым потенциалом в управлении тягой. Других (наряду с этим) — возможностью отказаться от карданного вала и тоннеля пола.
Societe Parisienne Victoria Combination 1899 г. был, пожалуй, первым автомобилем с передним приводом. Ну как автомобилем? Скорее самобеглой коляской, которая управлялась поворотом всей передней тележки с закрепленным на ней двигателем. По такому же принципу в начале прошлого века были созданы несколько трициклов
Полноценный передний привод появился в 20-х годах. Естественно, ни о каком поперечном расположении двигателя речи не шло.
Вверху слева и в центре французская Tracta 1925 г. и ее двигатель. Вверху справа — американский Miller 91 1926 г. Внизу — английский Alvis F-series 1925 г. и американский Cord L-29 1929 г. с рядной «восьмеркой». У всех моделей двигатель был развернут маховиком вперед, затем шла коробка, а на оси ведущих передних колес располагался редуктор. Правда, у Alvis главная пара находилась внутри КП, ближе к двигателю — агрегат представлял собой transaxle. Даже с рядными «четверками», как у Tracta и Alvis, моторный отсек съедал значительную часть длины автомобиля. Что говорить о Miller и Cord с «восьмерками» — агрегатам было просторнее, чем водителю и пассажиру. На машинах применялись ШРУСы разной конструкции либо валы с карданными шарнирами
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.
Если подобное в целом соответствовало Traction Avant и DC (слева) — неординарные во многих отношениях были модели — то чем такая компоновка приглянулась создателям бюджетного Renault 4? Очень хотелось иметь массовый переднеприводный автомобиль, а как-то по-иному скомпоновать расположение агрегатов не могли? Похоже на то
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.
В передний свес помещался не только двухцилиндровый «оппозитник», как на Citroen 2CV (слева вверху, 1948 г.) и Panhard Dyna (вверху в центре, 1954 г.), но и рядная «четверка». Наш «Москвич»-2141 (справа вверху) имел именно такой двигатель. У луцкого вездехода, как известно, был V4, который «изъяли» у «Запорожца» сзади и воткнули ЛуАЗу вперед. Многие модели Audi и самые распространенные у Subaru до сих пор эксплуатируют такую компоновку. Причем если у японцев в переднем свесе находится опять же «оппозит» (хотя 4- или 6-цилиндровый), то немцы в разное время размещали там V6, V8, V10 и даже W12
Продольная компоновка в сочетании с передним приводом родила еще одну конструкцию — самую любопытную из существующих.
В ней двигатель располагался над коробкой передач и редуктором. Например, у Oldsmobile Toronado 1966 г. (вверху) V8 был напрямую состыкован только с гидротрансформатором. От него через многорядную цепь момент передавался на расположенный внизу/сбоку «автомат», в чьем корпусе находилась главная пара с дифференциалом. У SAAB 99 1969 г. (внизу) двигатель развернули маховиком вперед, коробку с редуктором разместили под его картером. Момент на них передавался через промежуточную шестерню
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.
Такой эксперимент осуществили в DKW. Несмотря на всего лишь два двухтактных цилиндра, без малого 600-кубовый моторчик размещался не над осью ведущих колес — за ней. С коробкой, расположенной между ним и главной передачей, его связывала цепь. С 1931-го по 1942 годы разных моделей с этой компоновкой выпустили 218 тысяч
Встречалась и обратная компоновка, когда двигатель выносили перед осью колес.
Характерный представитель такого решения — Austin Seven, или Mini, 1959 г. Помимо подобного размещения его силовой агрегат отличался еще одной особенностью — коробка передач находилась в поддоне двигателя
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.
Golf I 1974 г., похоже, первый автомобиль с такой компоновкой. Его двигатель сдвинули вправо по ходу движения, а в образовавшееся слева пространство умудрились впихнуть коробку передач, чей первичный вал теперь находился на одной линии с коленвалом мотора
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.
Одно из исключений — Pontiac Fiero 1984 г. Его рядная «четверка» и V6 располагались поперечно перед задней осью
Вместе с тем иногда к среднемоторным относят и автомобили, чей двигатель расположен спереди, но сдвинут в пределы колесной базы.
Ярчайший пример — Lotus Seven 1957 г. и все его реинкарнации. Можно еще назвать Honda S2000, Mercedes-Benz SLR McLaren и ряд других Мерседесов. А также Mazda RX-7, некоторые Ferrari и Maserati. Среди моделей «обычных» стоит отметить автомобили начала прошлого века и многие микроавтобусы
Впрочем, в большинстве случаев подобное размещение силового агрегата относят к классическим. А среднемоторная компоновка, по мнению многих, предполагает мотор позади салона.
Безусловно, среди среднемоторных автомобилей можно встретить абсолютно «овощные» модели, например, микроавтобус Daewoo Damas (вверху). Но большинство — это все же машины из мира спорта или GT. Слева направо, сверху вниз: Ford GT40 1965 г., Ferrari F40 1987 г., Toyota MR2 1989 г., Porsche Boxter 1996 г., концепт Renault Twin`Run, построенный на базе Twingo с использованием ниссановского V6, расположенного за спинками передних сидений. И раллийный Ford RS200 1984 г. Последний интересен тем, что коробка его была отнесена вперед для лучшей развесовки
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.
Другие статьи из раздела «Устройство автомобиля»
186147 477
Автоматические трансмиссии сегодня: долгие пробуксовки и короткая жизнь?
65749 396
Шесть японских цилиндров в ряд — 1G, RB26: уравновешенно и тихо; где-то надежно, где-то не очень
139329 245
Роторный двигатель. Великий, ужасный! Перспективный?
63606 228
Газораспределительный механизм (ГРМ). То завоет, то порвется ремень
91552 443
Особенности национального двигателестроения. Часть 1. «Немцы»-«европейцы». Брать молодыми!
