- Заднемоторная, заднеприводная компоновка
-
Основные компоновки с приводом на задние колёса: переднемоторная…
…среднемоторная…
…и заднемоторная.За́дний при́вод — конструкция трансмиссии автомобиля, когда крутящий момент, создаваемый двигателем, передается на задние колеса. Реализовано это может быть при самом различном взаимном расположении двигателя и агрегатов трансмиссии (см. ряд иллюстрация слева).
Для российских и многих американских заднеприводных автомобилей характерной является жёсткая балка заднего моста[1]. В европейских и японских автомобилях начиная с середины семидесятых годов задняя подвеска, как правило, независимая, и в ней применяются полуоси с шарнирами, в настоящее время как правило используются шарниры равных угловых скоростей, как в случае с переднеприводной схемой.
Для водителя средней квалификации и неэкстремальных условий эксплуатации, передне- и заднеприводный автомобили одного технологического уровня примерно эквивалентны с точки зрения управляемости и безопасности; преимущество переднего привода проявляется обычно лишь на скольких покрытиях — в частности, зимой. И передний, и задний привод уступают в этом отношении легковому полному приводу.
В некоторых дисциплинах автоспорта (например, в шоссейно-кольцевых гонках) задний привод имеет преимущество перед передним, вытекающее из преимуществ заднего привода перед полным и передним на покрытиях с высоким коэффициентом сцепления (сухой асфальт). В то же время в Ралли с присущими этому виду автоспорта скользкими грунтовыми, ледяными и заснеженными трассами с низким коэффициентом сцепления преимущество уже у полного и переднего привода. На заднем приводе при заносе достаточно сбросить газ, чтобы вернуть автомобиль на траекторию.[2]
Задний привод используется почти повсеместно на мотоциклах.
Содержание
Плюсы заднего привода
- Динамическая загрузка задней (ведущей) оси: при нажатии на газ, вес машины переносится на заднюю часть, тем самым нагружая задние колеса и разгружая передние, в итоге, вся машина имеет лучшее сцепление с дорожным покрытием, за счёт этого ведущие колёса меньше буксуют[3]. Как результат — хорошая проходимость (за исключением заснеженных дорог, где лучше себя показывает передний привод) и динамика разгона (точнее, более эффективное использование мощности двигателя при разгоне), хорошая способность уверенно преодолевать подъёмы[4];
- Занос на заднеприводном автомобиле более предсказуем и легко устраняется сбрасыванием газа и поворотом руля в сторону заноса. Средней квалификации водитель склонен в таких ситуациях инстинктивно именно бросать газ, а не нажимать.[3] При переднем приводе же, напротив, для выхода из заноса приходится прибавить усилие на педали газа, а сбрасывание приведет к ещё большей потери управляемости.[3]
- На руль не передается реактивных моментов при разгоне.[5]
- Меньший радиус разворота, так как углы поворота передних колёс не ограничены шарнирами равных угловых скоростей; [4]
- Технологически, задний привод зачастую проще по сравнению с передним; в частности, не требует обязательного использования относительно сложных и дорогостоящих шарниров равных угловых скоростей, даже в случае независимой задней подвески; однако, себестоимость очень сильно зависит от конкретной компоновки, что рассмотрено ниже, и конкретной реализации;
Минусы заднего привода
- На заднеприводном автомобиле повёрнутые передние колеса создают эффект торможения, а толкающие задние — избыточную толкающую силу, поэтому заднеприводные автомобили тяготеют к заносу (скольжению задней оси в повороте), что называется избыточной поворачиваемостью.[6]
- Недостаточно хорошая управляемость на скользких покрытиях (лёд, грунт).
Этот недостаток отчасти помогают решить современные системы контроля над сцеплением и стабилизации автомобиля. Также, хорошо помогают справляться с этой проблемой и последние разработки в области автомобильной резины.[7]
Остальные преимущества и недостатки в исключительно большой степени зависят от конкретной компоновки автомобиля, варианты которой описаны ниже.
Компоновки автомобиля с задним приводом
С передним расположением двигателя
Переднемоторная, заднеприводная компоновка
Известна под названием «классическая компоновка»[8]. Двигатель у таких автомобилей находится в передней части автомобиля, с центром масс перед или над передней осью, и передаёт крутящий момент на задние колёса.
Для расположения коробки передач здесь есть два варианта:
- КПП вместе со сцеплением сблокирована с двигателем и связана с задним мостом при помощи карданного вала — это наиболее распространённая на массовых моделях схема;
- КПП, часто вместе со сцеплением, расположена отдельно от двигателя у заднего моста и сблокирована с главной передачей (это конструктивное решение называется «трэнсэксл»), а карданный вал, либо заменяющий его вал без шарниров внутри трансмиссионной трубы, вращается всегда со скоростью коленчатого вала двигателя. Часто при такой схеме двигатель связан с коробкой передач, сблокированной с редуктором заднего моста, полой трансмиссионной трубой, внутри которой расположен тонкий вал без шарниров, заменяющий карданный вал; часто эта трансмиссионная труба по совместительству является и силовой основой кузова автомобиля, то есть, рамой — в данном случае, разновидностью хребтовой рамы. Так как картер редуктора заднего моста при такой схеме неподвижен, требуется независимая подвеска задних колёс. Преимущество этой компоновки — лучшая развесовка по осям, особенно при размещении спереди тяжёлого двигателя, поэтому её применяют в основном на спортивных автомобилях, например, Chevrolet Corvette последних выпусков.
Задний привод в сочетании с передним расположением двигателя часто называют «классической компоновкой», потому что эта компоновка автомобиля была наиболее распространена с начала XX века и до конца семидесятых годов.
Плюсы
- Примерно равное распределение веса автомобиля по осям; как следствие — лучше управляемость на сухом покрытии и равномерный износ шин;[4]
- Нейтральная или небольшая недостаточная поворачиваемость, что обеспечивает стабильную курсовую устойчивость;[4]
- Двигатель расположен перед водителем; это облегчает контроль за ним и управление, обеспечивет простую реализацию отопления салона;[4]
- Благодаря установке силового агрегата на мягких демпфирующих опорах, значительно уменьшается уровень вибрации в салоне по сравнению с передним приводом, особенно на моделях высоких классов[3];
- По сравнению с переднеприводными схемами и заднемоторными автомобилями, компоновка силового агрегата и трансмиссии намного менее плотная, что облегчает проектирование, изготовление и обслуживание автомобиля, позволяет использовать очень различные силовые агрегаты на одной и той же модели;
- Продольное расположение двигателя, как следствие, — возможность размещение двигаталей, непригодных для поперечного расположения из-за своей длины — например, рядных шестицилиндровых; более простая конструкция передней подвески;
- Как правило, при сравнимом технологическом уровне автомобиль такой компоновки долговечнее; это относиться в первую очередь к автомобилям с жёсткой балкой заднего моста; но и на автомобилях с независимой задней подвеской шарниры полуосей как правило имеют больший ресурс по сранвнению с установленными на передних полуосях перднеприводного автомобиля, так как задние колёса как правило не поворачиваются, и условия работы шарниров более щадящие;
Минусы
Главный минус компоновки — наличие карданного вала[8]; из этого следует:
- Увеличение массы и себестоимости автомобиля;[8]
- Необходимость наличия в полу кузова специального тоннеля, уменьшающего объём пассажирского салона[8];
- Повышение уровня шумности и вибираций;[8]
- Некоторое затруднение при создании грузопассажирских модификаций из-за отсутствия ровного пола;[4]
Заднеприводный, переднемоторный автомобиль получается одним из наиболее длинных по сравнению с другими компоновочными схемами, как следствие — наибольшая масса и, обычно, себестоимость;[4] особенно эти недостатки чувствительны для микролитражного автомобиля, поэтому именно на них «классическая» компоновка вышла из упортебления ещё в пятидесятые, и была заменена сначала на заднемоторную, а впоследствии — на переднеприводную. В настоящее время, по «классической» компоновке строят преимущественно относительно большие автомобили высоких классов.
Передняя среднемоторная, заднеприводная компоновка
Как правило, в самостоятельный тип её не выделяют, рассматривая совместно с «классической» компоновкой.
То же, что и предыдущий вариант, но с двигателем, расположенным в пределах колёсной базы автомобиля. Такая схема применялась преимущественно до конца тридцатых годов, до распространения независимых передних подвесок; впоследствии использовалась достаточно редко.
Плюсы и минусы в этом случае те же, но перемещение двигателя назад смещает и пассажирский салон, поэтому размещение пассажиров и грузов при такой компоновке не рационально, в частности, заднее сидение как правило располагалось над кожухами задних колёс, а отдельный багажник отсутствовал.
Иногда на современных двухместных спортивных автомобилях с тяжёлыми расположенными спереди двигателями их также сдвигают назад для лучшей развесовки, пример — Mazda RX-7.
С расположением двигателя у задней оси
Задняя среднемоторная, заднеприводная компоновка
Также называется «компоновкой с центральным расположением двигателя». Из легковых автомобилей, применяется исключительно на спортивных моделях. Характерный пример такой компоновки — Porsche Boxster с шестицилиндровым оппозитным двигателем.
Расположение силового агрегата примерно в центре масс автомобиля даёт оптимальную развесовку при любой массе двигателя и уникальную управляемость. Однако, такое его размещение сильно затрудняет компоновку пассажирского салона (как правило, такие автомобили делают двухместными), а также доступ к силовому агрегату и его охлаждение, что делает эту компоновку непригодной для легковых автомобилей общего назначения.
На автобусах среднемоторная компоновка широко распространена, хорошо известный пример — автобусы
Кроме того, среднемоторная компоновка использовалась на многих ранних автомобилях конца XIX — начала XX века, в частности, первых автомобилях Бенца и Даймлера. Двигатель располагался у них под высоким сидением водителя и приводил задние колёса через при помощи цепи.
Заднемоторная, заднеприводная компоновка
В автомобилях, спроектированных по заднемоторной, заднеприводной компоновке, двигатель, трансмиссия и ведущий мост находятся в задней части автомобиля. В отличие от среднемоторной компоновки центр масс двигателя находится за задней осью (не путать с общим центром масс всего автомобиля — если бы он располагался позади задней оси, было бы возможно удержать на земле передние колёса).
При такой компоновке силовой агрегат может располагаться как продольно, так и поперечно. Тем не менее, на абсолютном большинстве заднемоторных легковых автомобилей силовой агрегат расположен продольно, а поперечное его расположение втречается в основном на автобусах.
Такая компоновка массово применялась на европейских малолитражках тридцатых — шестидесятых годов — Volkswagen Type 1 («Жук»), Škoda 1000MB, «Запорожцах», Renault Caravelle, BMW 700 и других), а также — на спортивных автомобилях (DeLorean DMC-12, Porsche 911, и иногих других. В редчайших случаях её применяли на автомобилях среднего класса (Chevrolet Corvair) и представительских или большого класса (заднеприводные «Татры» от Т77 до Т613 и Tucker Torpedo).
В настоящее время, легковые автомобили этой схемы практически не строятся, так как считается, что при современных скоростях движения она не удовлетворяет требованиям безопасности, устойчивости и управляемости. Это в целом верно для водителя, привыкшего к переднемоторным автомобилям, так как их управляемость коренным образом отличается от таковой при заднем расположении двигателя.
Сохранилась эта компоновка только на малогабаритных городских автомобилях с невысокой максимальной скоростью типа Tata Nano или Porsche 911[4], на которых для улучшения управляемости до приемлемого уровня используются сложные электронные устройства.
Кроме того, она широко используется на автобусах, так как их скорости движения существенно ниже, чем у легковых автомобилей, требования к управляемости не столь жёстки, а расположение двигателя сзади весьма удобно с точки зрения удоства организации пассажирского салона, в частности, позволяет опустить пол, что необходимо городским автобусам[4]. Однако, эта схема пригодна только для больших автобусов, с длиной не менее 8,5 метров.[4]
Плюсы
- На ведущую ось приходится до 60 % (и даже более) массы автомобиля, плюс динамическая загрузка при разгоне; это предопределяет хорошую динамику разгона, что сделало логичным выбор такой схемы для спортивных автомобилей, а так же, в сочетании с гладким днищем, — очень хорошую для монопривода проходимость;[4]
- За счёт отсутствия карданного вала и объединения силового агрегата и трансмиссии в компактный блок, при том же размере салона масса заднемоторного автомобиля на 5…10 % меньше, а себестоимость — на 7…12 % ниже, чем при «классической» компоновке (и ниже, чем при переднеприводной, благодаря более просто конструкции, в частности, отсутствию шарниров равных угловых скоростей). Это предопределяло выбор такой схемы для недорогих микро- и малолитражных автомобилей;[4]
- Из предыдущих пунктов следует возможность за счёт хорошего сцепления колёс с дорогой и общего облегчения конструкции установить двигатель меньшей мощности по сравнению с другими компоновками (особенно переднеприводной) без ухудшения потребительских качеств, что опять же особенно ценно для недорогих моделей;
- При сравнимых внешних габаритах, салон заднемоторного автомобиля будет просторнее по сравнению с автомобилем «классической» компоновки за счёт отсутствия туннеля в днище для карданного вала и трансмиссии[9], а по сравнению с переднеприводным — как правило, больше пространство для ног водителя и переднего пассажира;
- Силовой агрегат — трэнсэксл, состоящий из двигателя, сцепления, коробки передач, редуктора заднего моста и полуосей, получается одним из наиболее компактных и достаточно дёшев в производстве;[4]
- Хороший доступ к двигателю относительно среднемоторной схемы;[4]
- Меньшая шумность в салоне по сравнению с передним расположением двигателя благодаря удалённости от пассажиров и хорошей изоляции моторного отсека[9] (повышенная шумность «Запорожцев» и других заднемоторных автомобилей с двигателями воздушного охлаждения связана с конструктивными особенностями их двигателей, а не компоновкой);
Минусы
- Худшая управляемость по сравнению с другими схемами[9]; на ведущую ось приходится до 60 % массы автомобиля, что приводит к «избыточной поворачиваемости», а также — плохой курсовой устойчивости и недостаточной эффективности рулевого управления из-за недостаточного сцепного усилия на передних колёсах, особенно на высоких скоростях и на дорогах с плохим коэффициентом сцепления[4]; частично компенсировать этот недостаток помогают такие меры, как: применение более короткого V-образного или оппозитного двигателя, поперечное расположение силового агрегата, смещение пассажирского салона вперёд, правильный выбор кинематики задней подвески, а также — повышение давления в шинах задних колёс с одновременным увеличением угла наклона шкворней передних колёс в продольной плоскости;
- Затруднённое охлаждение двигателя, усложнённое отопление салона[4];
- Большая длина приводов от рабочего места водителя к двигателю и трансмиссии;[4][9]
- Длинный задний свес, особенно при продольном расположении двигателя; [4]
- Объём багажного отделения обычно меньше, чем при «классической» компоновке из-за больших ниш передних (поворотных) колёс и деталей рулевого управления[4];
- Крайне затруднено создание грузопассажирских модификаций[4];
- По сравнению с переднеприводным, при том же объёме салона длина кузова заднемоторного автомобиля расходуется нерационально из-за расположения багажного отсека спереди;
Три последних недостатка частично устраняются применением плоских оппозитных двигателей, что позволяет добавить второй багажник сзади над двигателем (Chevrolet Corvair), и даже строить модификации с кузовом «универсал» (Chevrolet Corvair, VW 411 E Variant) и «фургон» (Volkswagen Type 2), причём в этом случае автомобили имеют два багажных отделения с большим общим объёмом — спереди и сзади;
Примечания
- ↑ Советский «Запорожец», имевший независимую заднюю подвеску, под определение российского автомобиля не попадает. Инвалидная мотоколяска может считаться российским автомобилем с независимой задней подвеской, но не всегда рассматривается как автомобиль.
- ↑ carseller Передний или задний привод?
- ↑ 1 2 3 4 mirsovetov.ru — Передний привод или задний
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Песков, В.И. Основы эргономики и дизайна автомобиля. Учебное пособие.. — Н. Новгород: Нижегородский Государственный Технический Университет, 2004. — С. 30, 52-53. — 225 с. — ISBN 5-93272-232-0
- ↑ automobile.tj — Типы приводов
- ↑ autoracer.ru ТЯНУТЬ ИЛИ ТОЛКАТЬ?
- ↑ inetauto.ru — Передний привод против заднего: что лучше?
- ↑ 1 2 3 4 5 Гаспарянц, Г.А. Конструкция, основы теории и расчёта автомобиля: Учебник для машиностроительных техникумов по специальности «Автомобилестроение».. — Москва: «Машиностроение», 1978. — С. 13-14. — 351 с.
- ↑ 1 2 3 4 Кленников, В.М., Кленников Е.В. Теория и конструкция автомобиля.. — Москва: «Машиностроение», 1967. — С. 179-180.
Ссылки
Компоновка автомобиля Компоновки ПП · СП (англ.) · ПЗ · ПСЗ · ЗСЗ · ЗЗ · П4 (англ.) · С4 (англ.) · З4 (англ.) Расположение двигателя Переднемоторная компоновка (англ.) · Среднемоторная компоновка (англ.) · Заднемоторная компоновка Ведущие колёса Передний привод · Задний привод · Полный привод
Wikimedia Foundation. 2010.
