Инженеры отвечают читателямМногие читатели, знакомясь с описанием конструкций легковых автомобилей, созданных.в последние годы, ищут объяснение разнообразию компоновочных схем, по которым они построены. Их интересует также, в чем преимущества и недостатки той или иной схемы, в каком направлении идет конструкторский поиск в мировом автостроении. Мы попросили ответить на эти вопросы сотрудника КБ общей компоновки автомобилей МЗМА инженера А. И. Веселова. Вопрос о расположении двигателя и сзади и приводящий задние колеса. других основных агрегатов возникает Такая схема сулит много выгод: объв самом начале проектирования автоединение всех агрегатов в один блок мобиля. Каждое компоновочное решедает экономию в весе (общие картение существенно влияет на его эксплуары); делает ненужными карданный вал тационные качества — безопасность, и высокий длинный туннель для него; условия управления, удобства пассажинезависимая подвеска задних колес, ров и т. п. необходимая в этом случае, способствуОбратим внимание на принциет улучшению удобства, а шум двигапиальную установку, которой руководтеля меньше беспокоит пассажиров. ствуются конструкторы. Они исходят Впервые в наиболее концентрированиз того, что лучше всего размещать пасном виде все преимущества расположесажиров в пределах колесной базы — ния двигателя сзади проявились на тогда они меньше чувствуют толчки от выпущенном в 1955 году итальянском дороги, смягчаемые подвеской (средняя автомобиле ФИАТ-600, по примеру кочасть автомобиля наименее подвержеторого многие фирмы в разных страна колебаниям), и, кроме того, находятнах Европы стали делать заднемоторся в самой широкой части кузова (рис. ные автомобили. До последнего време1 — на 2—3-й стр. вкладки). Их почти ни такая компоновка преобладала срене стесняют колесные ниши. В настоя-. ди машин длиной до .4000—4200 мм с щее время проектировщики автомобидвигателями рабочим объемом 600лей стремятся выделить максимально 1000 см 3 . возможный объем для пассажиров и их Может возникнуть вопрос: почему багажа, а двигателю и агрегатам же не все автомобили делают заднемотрансмиссии, подвеске отдать места поторными? Да потому, что наряду с меньше, предусмотрев, однако, удобпреимуществами эта схема имеет серьный доступ к ним для обслуживания. езные недостатки. Поскольку двигатель и все агрегаты трансмиссии распоКакие же компоновочные схемы сейложены у задних колес, они сильно начас применяют? гружены. Это ухудшает устойчивость Прежде всего отметим, что с давних автомобиля на высоких скоростях, осопор и до настоящего времени больше бенно при боковом ветре. всего распространена схема «двигатель — впереди, привод — на задние Чтобы уменьшить при такой компоколеса. Ее называют классической. новке вес, приходящийся на задние коПри этом можно разместить паслеса, конструкторы стремятся продвисажиров внутри базы — в «зоне комнуть вперед пассажирское помещение форта», а двигатель — в наиболее узи все, что можно вынести вперед — ком месте (между нишами передних кобензобак, запасное колесо, аккумулялес) и, кроме того, получить простортор и т. п., — располагают между пеный багажник. редними колесами. Но тогда в узком и коротком багажнике, зажатом межПри «классической» компоновке вес ду глубокими нишами передних колес, автомобиля распределен практически остается мало места для багажа (здесь равномерно между передними и задниже еще расположен рулевой механизм). ми колесами. Это придает ему лучшую И это не все — ноги водителя и пасустойчивость, и он хорошо «держит сажира, сидящего впереди, также стесдорогу» на все более высоких скоронены нишами передних колес. стях. В то же время, поскольку пассажиры располагаются недалеко от центРазвитие третьей компоновочной ра тяжести автомобиля, который при схемы — переднеприводной — было такой схеме находится в районе центдолгим и трудным. При этой схеме ральной стойки кузова, изменение навесь силовой агрегат, включающий те грузки (двое или четверо пассажиров) же узлы, что иу заднемоторных автомало меняет «развесовку», а поэтому мобилей, расположен впереди (рис. 2 не оказывает существенного влияния и 3) и ведущими являются передние на устойчивость машины. колеса *. Наряду с «классической» схемой за У заднеприводных автомобилей напоследнее десятилетие широкое распроправление движению задают передние странение получила заднёмоторная компоновка. Здесь двигатель, сцепление, коробка передач и редуктор объе* Об этом см. также «Признание переддинены в один агрегат, расположенный него привода» — «За рулем». 1966, № 3.колеса, а «толкают» — задние. На повороте направления тех и других не совпадают, и возникают силы, стремящиеся повернуть машину, способствующие заносу. У переднеприводных же передние колеса являются и ведущими и направляющими одновременно. Поэтому на поворотах, особенно зимой, при гололеде такие автомобили гораздо лучше сохраняют заданное направление движения. Это чрезвычайно ценное качество. То, что «тянуть» автомобиль лучше, чем «толкать», понимали уже на заре автомобилестроения. И не случайно первые машины с такой компоновкой появились еще в конце прошлого — начале нашего века. Однако они быстро сошли со сцены, так как техника того времени не .могла создать работоспособный и надежный привод передних управляемых колес. Для этого привода необходимы шарниры, могущие передавать равномерное вращение колесам, которые перемещаются в вертикальном направлении и поворачиваются. Как известно, обычный карданный шарнир, особенно при больших углах между осями, передает вращение неравномерно. Попытки применить привод передних колес с коническими шестернями такого типа, как показано на рис. 4, успеха не имели. Автомобиля с передними ведущими колесами на некоторое время были забыты. Так на каком-то этапе уровень развития техники, ограниченные технологические возможности изготовления деталей накладывают свой отпечаток на принятую компоновочную схему или даже выносят «смертный приговор», казалось, очень заманчивой и хорошей идее. Бывает и так, что решения, представлявшиеся неосуществимыми или слишком сложными и нежизненными, с течением времени становятся реальными и раскрывают свои достоинства. Второй этап «наступления» переднеприводных автомобилей начался в конце двадцатых годов. К тому времени научились делать шарниры равных угловых скоростей («Тракта»). Однако на этом этапе появилось другое препятствие — буксовали передние колеса. У автомобилей того времени пассажирское помещение было смещено назад, силовой агрегат находился между ним и передними колесами (рис. 5), на которые приходилась недостаточно большая нагрузка. К тому же при трогании автомобиль всегда «приседает» на задние колеса (влияние реактивного момента), что еще более разгружает передние, и они буксовали, особенно на мокрой дороге. Не лучше обстояло дело на подъемах, когда значительно уменьшается вес, приходящийся на передние колеса. В те годы с этим препятствием достаточно эффективно справиться не26 смогли, и переднеприводные автомобили не получили широкого распространения. Лишь две фирмы — французская «Ситроен» и немецкая ДКВ — продолжали непрерывно их выпускать. В 1959 году, когда развитие техники привело к появлению компактных двигателей, легко помещающихся даже поперек между колесами, появился английский автомобиль «Моррис миниминор» (см. рис. 2). Расположенный перед передней осью поперек автомобиля четырехцилиндровый двигатель дал возможность продвинуть пассажирское помещение почти до оси передних колес. На передние колеса этого автомобиля приходится 62 процента общего веса, что обеспечивает их хорошее сцепление с дорогой. Началось победное шествие переднеприводных автомобилей. Что же определило их распространение? Когда рядный двигатель расположен поперек перед передней осью, максимально эффективно используется длина автомобиля. По сравнению с другими компоновочными схемами пассажирское помещение получается наибольшим. Багажник шире, длиннее (благодаря продвинутому вперед пассажирскому помещению) и в общем гораздо вместительнее, чем у заднемоторных автомобилей. Установку рядного двигателя поперек перед передней осью стали применять и другие фирмы — «ФИАТ» на автомобиле «Примула», «Пежо» — на модели «204», «Симка» — на модели «1100». «Рено» и «Симка», выпуская массовые зад немоторные модели «Рено-RlO» и «Симка-1000», подготовили им замену — переднеприводные автомобили «Симка-1100» и «Рено-Р7». Это уже звучит как приговор заднемоторной компоновке на малолитражных машинах. За последние годы переднеприводные модели появились ив среднем литраже — с двигателями до 2000 см 3 : «Форд» моделей «12М» и «15М»; «Ауди», НСУ Ро-80 (с двигателем Ванкеля) в ФРГ; «Рено-16», «Ситроен» моделей «ИД» и «ДС 21» во Франции; «Остин-1800» в Англии; СААБ-97 и «99» в Швеции. Выпускаются переднеприводные автомобили даже большого литража. Это — «Олдсмобиль-Торонадо» (рис. 6) и «Кадиллак-Эльдорадо» в США. Казалось бы, преодолев на данном этапе развития техники свои недостатки, переднеприводная компоновка должна вытеснить остальные. Однако этого не произошло. В классах выше 1300 см 3 темпы «наступления» переднеприводных автомобилей оказались гораздо слабее. Здесь все же преобладают машины с классической компоновкой, а в США они по-прежнему господствуют (выпуск моделей «Торонадо» и «Эльдорадо» очень ограничен). Интересно, что у переднеприводных автомобилей с литражом двигателя больше 1300 см 3 наивыгоднейшуюпоперечную установку рядного двигателя не применяют (исключение — «Остин-1800»). Конструкторы устанавливают его вдоль оси кузова, но все же перед передней осью. Так расположен V-образный двигатель у автомобилей «Форд» (моделей «12М», «15М») и «Лянча фульвия», у ДКВ Ф 102 (рис. 7), у «Лянча флавия» (оппозитный), четырехцилиндровый рядный двигатель «Ауди» (рис. 8). Коробка передач находится между осью передних колес и пассажирским помещением и несколько уменьшает его. В других конструкциях перед передней осью помещают лишь коробку передач, а двигатель и сцепление — за ними, но всетаки перед пассажирским помещением — «Ситроен» моделей «ИД» и «ДС» (рис. 9), «Рено-Р16». Интересна компоновка английского автомобиля «Триумф». У него двигатель — над осью передних колес, а главная передача находится в его же картере (рис. 10). На автомобиле СААБ-99 двигатель установлен сцеплением вперед, что дает возможность опустить капот в передней его части и обеспечить лучшее охлаждение сцепления. Однако во всех этих конструктивных решениях длина автомобиля используется менее эффективно, так как пассажирское помещение продвигается вперед в меньшей степени, чем при поперечном расположении рядного двигателя. Объясняется это тем, что, когда наклонный пол, находящийся под ногами водителя и его соседа — пассажира, продвинут далеко вперед, их начинают стеснять ниши передних колес (см. рис. 1). Именно по этой причине конструкторы не стремятся смещать слишком далеко вперед пассажирское помещение у автомобилей длиной 4200—4600 мм (рабочий объем двигателя 1300—1800 см 3 ). Итак, для автомобилей среднего и большого литража по-прежнему предпочитают «классическую» схему компоновки. Она обеспечивает достаточно удобное пассажирское помещение и просторный багажник. Лишь туннель для карданного вала является недостатком. Но за многие годы применения такой схемы появились способы уменьшить и это неудобство. Начнем с того, что большая часть автомобилей среднего класса — пятиместные: на переднем сиденье водитель и один пассажир, которым туннель не мешает. Посадка же третьего человека на переднем сиденье при любой компоновочной схеме была бы неудобной — в средней части под панелью приборов обычно устанавливают отопитель и рычаг управления коробкой передач на полу. Иное положение с задним сиденьем. Здесь пассажиру, находящемуся посредине, высокий туннель мешает. За последние годы конструкторы нашли несколько способов снизить его. Для этого уменьшают вертикальные перемещения карданного вала, применяя промежуточные опоры под- передним сиденьем и гипоидный редуктор заднего моста, у которого смещена вниз ведущая шестерня (рис. 11). С ростом мощности двигателей выяснилось, что широко применявшаяся задняя рессорная подвеска не обеспечивает хорошего «держания дороги» на высокой скорости. Это объясняется тем, что рессоры с их ограниченной «поперечной» жесткостью нечетко фиксируют автомобиль в боковом направлении. Поэтому сейчас находят распространение рычажно-пружинные системы, у которых задняя ось подвешена к кузову через два продольных рычага с каждой стороны, а поперечные нагрузки воспринимаются так называемой «тягой Панара» (рис. 12). Если сделать верхние рычаги короче нижних, то при вертикальных перемещениях заднего моста передний конец хвостовика редуктора-, а вместе с ним задний конец карданного вала перемещаются гораздо меньше, чем при рессорной подвеске (рис. 13). И наконец, карданный вал вовсе не перемещается по вертикали, если в качестве верхних рычагов использовать удлиненный хвостовик редуктора заднего моста, качающийся вокруг опоры, помещенной под задним сиденьем (рис. 14). Можно сделать туннель невысоким и при независимой задней подвеске, так как в этом случае редуктор моста закрепляется на кузове, а вращение к колесам передается через качающиеся полуоси. Как видим, много можно еще сделать ив давно применяемой «классической» компоновочной схеме, и она не собирается сдавать свои позиции. Столь же рационально, как длину автомобиля, конструкторы стремятся использовать и каждый сантиметр его ширины. Особую актуальность приобрел этот вопрос, когда на заднее сиденье стали сажать трех пассажиров. Увеличить же из-за третьего пассажира габаритную ширину автомобиля —- значит повысить его вес. Оказалось, что резервы лучшего использования ширины скрыты в конструкции и геометрии... дверей. Действительно, в таком, казалось бы, простом элементе автомобиля, как дверь, скрыто несколько механизмов: стеклоподъемники, замки с внутренними и наружными рукоятками их привода, ограничители открывания. Каждый из этих механизмов занимает определенное место. В последние годы применяют не плоские, а гнутые опускные стекла и направляющие для их перемещения. Боковина и вертикальные стойки кузова приобрели большую кривизну (если посмотреть на них сзади). Это дало значительный выигрыш пространства по ширине (рис. 15), которое можно «отдать» пассажирам при тех же габаритах автомобиля. Поэтому, когда увидите очень выпуклую боковину легкового автомобиля (рис. 16), не думайте, что это только замысел художника или дань моде. Здесь, как ив любом элементе конструкции и внешности машины, заложен определенный смысл. Какой вывод можно сделать из анализа компоновочных схем легковых автомобилей и современных конструктивных решений? Ни одна из схем не является идеальной (если бы такая была, ее давно применяли бы для всех автомобилей). Больше недостатков имеют сегодня заднемоторные, которые в последнее время появляются реже. Правда, на маленьких автомобилях неудобствам этой компоновки придают меньшее значение. Что же касается переднеприводных и автомобилей «классической» схемы, то как те, так и другие имеют много преимуществ, но в то же-время обладают и своими недостатками. Поэтому трудно отдать какой-нибудь схеме решительное предпочтение. Все зависит от того, насколько удалось конструктору реализовать преимущества той или иной компоновочной схемы и уменьшить влияние ее недостатков. А. ВЕСЕЛОВ, инженер27