Задний привод

Основные компоновки с приводом на задние колёса: классическая…

…среднемоторная…

…и заднемоторная.

См. также категорию: Задний привод

За́дний при́вод — конструкция трансмиссии автомобиля, когда крутящий момент, создаваемый двигателем, передаётся на задние колеса. Реализовано это может быть при самом различном взаимном расположении двигателя и агрегатов трансмиссии (см. ряд иллюстраций справа).

Для российских и многих американских заднеприводных автомобилей характерной является жёсткая балка заднего моста^[1]. На европейских и японских моделях начиная с конца семидесятых годов как правило используются либо облегчённая зависимая задняя подвеска типа «Де-Дион», либо независимая — с качающимися полуосями на более старых конструкциях, на косых рычагах и различные варианты многорычажных, что вынуждает использовать в ней полуоси с шарнирами, — в настоящее время как правило используются шарниры равных угловых скоростей, аналогичные используемым на переднеприводных автомобилях.

Задний привод используется почти повсеместно на мотоциклах.

Плюсы и минусы

Плюсы

• Динамическая загрузка задней (ведущей) оси: при нажатии на газ вес машины динамически переносится на заднюю часть, тем самым нагружая задние колеса и разгружая передние. В результате при разгоне машина имеет лучшее сцепление с дорожным покрытием, ведущие колёса меньше буксуют, и тяга двигателя при разгоне используется эффективнее.^[2] Как результат — хорошая проходимость (за исключением заснеженных дорог, где лучше себя показывает передний привод) и динамика разгона, хорошая способность уверенно преодолевать подъёмы^[3].
• Занос на заднеприводном автомобиле более предсказуем и легко устраняется либо сбрасыванием газа (после срыва), либо нажатием на сцепление с одновременным поворотом руля в сторону заноса. Торможение при этом лучше не применять.

Водитель средней квалификации склонен в таких ситуациях инстинктивно именно бросать газ, а не нажимать.^[2] При переднем же приводе, напротив, для выхода из заноса приходится прибавить усилие на педали газа, а сбрасывание или торможение приведёт к ещё большей потери управляемости, — но при этом сам занос происходит на существенно большей скорости.^[2]

• На руль не передаётся реактивных моментов при разгоне.^[4]
• Меньший радиус разворота, так как углы поворота передних колёс не ограничены шарнирами равных угловых скоростей.^[3]
• 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.
• Лучшая управлемость чем на переднем приводе на асфальтированом покрытии.

Минусы

• Необходимость в тоннеле, уменьшающем полезную площадь салона.

Особенности 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.^[5]

• Задний привод позволяет водителю вести автомобиль в управляемом заносе, «поигрывая» педалью газа с повёрнутым в сторону заноса рулём.
• Парировав один занос, не стоит забывать о возможности возникновения так называемого обратного «хлыста» — заноса в другую сторону. Выйдя из скольжения, учитывайте эту особенность и приготовьтесь бороться с повторным заносом задней оси. Действуйте на опережение.

• 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 скользких покрытиях — в частности, зимой, и имеет место лишь до определённого предела, после перехода которого оно превращается в недостаток по сравнению с более интуитивным и более поддающимся корректировке задним приводом. И передний, и задний привод уступают в этом отношении легковому полному приводу, но опять-таки, лишь до определённого предела, после перехода которого управлять полноприводным автомобилем становится гораздо сложнее, чем моноприводным.

• 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.^[6] Тем не менее, задний привод позволяет намного легче сорвать автомобиль в занос и облегчить прохождение сложного поворота.

Компоновки автомобиля с задним приводом

С передним расположением двигателя

Переднемоторная, заднеприводная компоновка

Переднемоторная, заднеприводная компоновка

Основная статья: Переднемоторная, заднеприводная компоновка

См. также категорию: Автомобили с переднемоторной, заднеприводной компоновкой

Известна под названием «классическая компоновка»^[7]. 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

1. Примерно равное распределение веса автомобиля по осям; как следствие — лучше управляемость на сухом покрытии и равномерный износ шин;^[3]
   
2. Нейтральная или небольшая недостаточная поворачиваемость, что обеспечивает стабильную курсовую устойчивость;^[3]
3. Двигатель расположен перед водителем; это облегчает контроль за ним и управление, обеспечивет простую реализацию отопления салона;^[3]
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^[2];
5. 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;
6. Продольное расположение двигателя, как следствие, — возможность размещение двигателей, непригодных для поперечного расположения из-за своей длины — например, рядных шестицилиндровых; более простая конструкция передней подвески;
7. Как правило, при сравнимом технологическом уровне автомобиль такой компоновки долговечнее; это относится 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 сравнению 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^[7]; из этого следует:

• Увеличение массы и себестоимости автомобиля;^[7]
  
• Необходимость наличия в полу кузова специального тоннеля, уменьшающего объём пассажирского салона^[7];
• Повышение уровня шумности и вибраций;^[7]
• Некоторое затруднение при создании грузопассажирских модификаций из-за отсутствия ровного пола;^[3]

Заднеприводный, переднемоторный автомобиль получается одним из наиболее длинных по сравнению с другими компоновочными схемами, как следствие — наибольшая масса и, обычно, себестоимость;^[3] особенно эти недостатки чувствительны для микролитражного автомобиля, поэтому именно на них «классическая» компоновка вышла из употребления 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

Передняя среднемоторная, заднеприводная компоновка

Основная статья: Передняя среднемоторная, заднеприводная компоновка

См. также категорию: Автомобили с передней среднемоторной, заднеприводной компоновкой

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, примеры — Mazda RX-7, Dodge Viper, Lotus Seven.

С расположением двигателя у задней оси

Задняя среднемоторная, заднеприводная компоновка

Задняя среднемоторная, заднеприводная компоновка

См. также категорию: Автомобили с задней среднемоторной, заднеприводной компоновкой

Также называется «компоновкой с центральным расположением двигателя». Из легковых автомобилей, применяется почти исключительно на спортивных моделях, изредка — на автомобилях вагонной компоновки.

Характерный пример такой компоновки — Porsche Boxster с шестицилиндровым оппозитным двигателем, расположенным непосредственно перед задним ведущим мостом.

Расположение силового агрегата примерно в центре масс автомобиля даёт оптимальную развесовку при любой массе двигателя и хорошую динамическую загрузку ведущих колёс, что существенно улучшает их сцепление с асфальтом, особенно на скользком покрытии (хотя и в меньшей степени, чем в случае заднемоторной компоновки, о ней см. ниже).

Однако такое его размещение сильно затрудняет компоновку пассажирского салона (почти всегда такие автомобили делают двухместными; впрочем, существует и несколько моделей с посадочной формулой 2+2, то есть с двумя обычными местами и двумя ограниченной комфортабельности, «детскими»), а также доступ к силовому агрегату и его охлаждение, что делает эту компоновку непригодной для легковых автомобилей общего назначения.

Управляемость среднемоторных автомобилей лучше, чем заднемоторных, и для них характерны весьма высокие предельные скорости вхождения в поворот; при этом очень малое плечо момента инерции вокруг вертикальной оси из-за концентрации массы автомобиля в пределах колёсной базы приводит к плохой курсовой устойчивости (иными словами, такие автомобили очень легко сбить с траектории прямолинейного движения, так как момент инерции, противодействующий этому, у них весьма мал), а также очень резкому поведению в поворотах, что требует большого мастерства от водителя^[8].

На автобусах среднемоторная компоновка была широко распространена до появления низкопольных моделей. Хорошо известный пример — автобусы Ikarus, у которых рядный шестицилиндровый дизель RABA MAN размещался под полом пассажирского салона горизонтально.

Кроме того, среднемоторная компоновка использовалась на многих ранних автомобилях конца XIX — начала XX века, в частности, первых автомобилях Бенца и Даймлера, а также ранних американских автомобилях 1900-х. Двигатель располагался у них под высоким сидением водителя и приводил задние колёса при помощи цепи.

Заднемоторная, заднеприводная компоновка

Заднемоторная, заднеприводная компоновка

Fiat 500

См. также категорию: Автомобили с заднемоторной, заднеприводной компоновкой

В автомобилях, спроектированных по заднемоторной, заднеприводной компоновке, двигатель, трансмиссия и ведущий мост находятся в задней части автомобиля. В отличие от среднемоторной компоновки центр масс силового агрегата при этом находится за задней осью (не путать с общим центром масс всего автомобиля — если бы он располагался позади задней оси, было бы невозможно 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 встречается в основном на автобусах. Из легковых автомобилей поперечно расположенный мотор имели западногерманские малолитражки фирмы NSU выпуска шестидесятых — начала семидесятых годов.

Заднемоторная компоновка наиболее пригодна для сравнительно малоскоростных автомобилей, построенных по вагонной компоновке, при которой передний ряд сидений расположен над или перед нишами передних колёс, что позволяет получить близкую к оптимальной развесовку с лишь немного переутяжелённым задним свесом. Именно таковы были многие концептуальные разработки заднемоторных автомобилей, такие как Stout Scarab, Ghia Selene, НАМИ-013, «Белка», ВНИИТЭ-ПТ и другие, а также один из наиболее удачных автомобилей, построенных по этой схеме — Volkswagen Transporter Typ 2. Особенно выигрышным при этом является использование «плоских» оппозитных двигателей, малая габаритная высота которых позволяет расположить над ними багажное отделение или выполнить ровный пол в микроавтобусе или фургоне.

Однако же, на практике в серию шли преимущественно заднемоторные автомобили с привычным публике традиционным трёхобъёмным кузовом «седан» (или реже двухобъёмным, «фастбэк», «хетчбэк», «комби» или «универсал»), в котором передний ряд сидений располагается сравнительно далеко позади передней оси, что сразу создавало неустранимое в рамках данной компоновки нарушение развесовки — задняя ось, на которую приходилось более 60 % массы автомобиля, оказывалась существенно перегруженной; отсюда — низкие ходовые качества.

Такая компоновка массово применялась на европейских малолитражках с тридцатых и до начала восьмидесятых годов — Volkswagen Type 1 («Жук») и всех моделях на его базе; Škoda 1000MB и ее потомках; всех «Запорожцах»; «Фиатах» моделей 500, 600, 850 и 126; Renault Dauphine, Caravelle, R8 и R10; Simca 1000, SEAT 133, BMW 700, NSU Prinz и других, а также на немногих спортивных купе класса GT: Alpine моделей A110, A310 и A610; DeLorean DMC-12; Porsche моделей 356 и 911 и некоторых других. В редчайших случаях её применяли на автомобилях среднего класса (Chevrolet Corvair, Volkswagen Type 4, VW 411 и VW 412), а также представительских или большого класса, например, «Татрах» от модели Т77 до Tatra T603, а также Tucker Torpedo.

На автомобиле Tatra T613 и ее более поздних версиях (до T700) использовалась уникальная компоновка с расположением двигателя V8 над задней осью, эта схема как правило тоже считается разновидностью заднемоторной компоновки.

В настоящее время заднемоторные легковые автомобили общего назначения 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.

В то же время в последние годы заднемоторная компоновка вновь начала применяться на малогабаритных городских автомобилях Tata Nano с невысокой максимальной скоростью или Smart Fortwo. Кроме того, она традиционно сохраняется на спортивно-дорожной модели Porsche 911^[3]. На европейских моделях Smart Fortwo и Porsche 911 для улучшения управляемости до приемлемого уровня используются сложные электронные устройства.

Тем не менее, Volkswagen объявил о намерении к 2010 году запустить в серию недорогой компактный 3,5-метровый заднемоторный городской автомобиль Volkswagen City Expert^[9] с трёхцилиндровым двигателем и невысокой максимальной скоростью.

Кроме того, эта схема широко используется на больших автобусах. По отношению к использованию на них эта схема имеет то преимущество, что расположение двигателя сзади весьма удобно с точки зрения организации пассажирского салона, в частности, позволяет опустить пол, что необходимо городским автобусам^[3].

В отличие от легкового автомобиля, при равномерно заполненном пассажирами салоне развесовка автобуса с задним расположением силового агрегата оказывается более благоприятной. Кроме того, скорости движения автобусов существенно ниже, чем у легковых автомобилей, а требования к управляемости не столь жёстки.

Однако, из-за использования на автобусах исключительно неразрезных задних мостов с приводом карданным валом эта схема конструктивно пригодна лишь для больших автобусов, с длиной не менее 8,5 метров.^[3]

Плюсы

1. На ведущую ось приходится до 60 % (и даже более) массы автомобиля, плюс динамическая загрузка при разгоне; это предопределяет хорошую динамику разгона и очень хорошие возможности разгона при недостаточном сцеплении задних ведущих колёс с дорогой — на мокром покрытии, в гололёд и на подъёме^[10], что сделало логичным выбор такой схемы для спортивных автомобилей, а также, в сочетании с гладким днищем, — очень хорошую для монопривода проходимость^[3];
2. 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 простой конструкции, в частности, отсутствию шарниров равных угловых скоростей). Это предопределяло выбор такой схемы для недорогих микро- и малолитражных автомобилей;^[3]
3. 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;
4. 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^[11], а по сравнению с переднеприводным — как правило, больше пространство для ног водителя и переднего пассажира;
5. Силовой агрегат — трансэксл, состоящий из двигателя, сцепления, коробки передач, редуктора заднего моста и полуосей, получается одним из наиболее компактных и достаточно дёшев в производстве, устанавливается на автомобиль за одну технологическую операцию;^[3] силовой поток получается коротким, что предопределяет небольшие потери мощности в трансмиссии;^[10]
6. Хороший доступ к двигателю относительно среднемоторной схемы;^[3][10]
7. Меньшая шумность в салоне по сравнению с передним расположением двигателя благодаря удалённости от пассажиров и хорошей изоляции моторного отсека^[11] (повышенная шумность «Запорожцев» и других заднемоторных автомобилей с двигателями воздушного охлаждения связана с конструктивными особенностями их двигателей, а не компоновкой);
8. Малое усилие на рулевом колесе благодаря малой загрузке передних колёс;^[10]
9. Простая конструкция передней подвески;^[10]
10. Оптимальное распределение тормозных сил;^[10]
11. Высокий уровень пассивной безопасности при лобовом ударе благодаря большой деформируемой зоне впереди кузова (однако, некоторыми специалистами напротив отмечается худшая пассивная безопасность заднемоторных автомобилей, как раз в связи с отсутствием впереди двигателя);

Минусы

1. Худшая управляемость по сравнению с другими схемами^[11]; 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^[3]; повышенная чувствительность к боковому ветру^[10]; 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 (кастора)^[10];
2. Затруднённое охлаждение двигателя, усложнённое отопление салона^[3]; требуется мощный вентилятор принудительного охлаждения, потребляющий дополнительную мощность, соответственно — топливо^[10]; при выносе радиатора вперёд охлаждение двигателя улучшается, возникает возможность использовать более экономичный электровентилятор, но уменьшается и без того небольшой объём багажного отсека, к тому же, появляются длинные теплотрассы, проложенные через весь кузов, что увеличивает потери тепла^[10];
3. Большая длина приводов от рабочего места водителя к двигателю и трансмиссии;^[3][11][10]
4. Трудности с расположением топливного бака в безопасной зоне (при расположении сзади повышается пожароопасность, при переднем возникает вероятность деформации при аварии)^[10];
5. Большая нагрузка на опоры двигателя при трогании с места;^[10]
6. Трудности с построением эффективной выхлопной системы и системы глушения шума двигателя, их настройки из-за малой доступной длины;^[10]
7. Длинный задний свес, особенно при продольном расположении двигателя; ^[3]
8. Объём багажного отделения обычно меньше, чем при «классической» компоновке из-за больших ниш передних (поворотных) колёс и расположения деталей рулевого управления^[3];
9. Крайне затруднено создание грузопассажирских модификаций^[3];
10. 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;

Наиболее радикальное решение для данной компоновки — построение автомобиля по вагонной схеме, что позволяет добиться близкой к оптимальной развесовки, но на практике применялось редко — например Volkswagen Type 2, оригинальный Fiat Multipla.

См. также

• Передний привод
• Полный привод

Примечания

1. ↑ 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.
2. ↑ ^{1 2 3 4} mirsovetov.ru — Передний привод или задний
3. ↑ ^{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
4. ↑ automobile.tj — Типы приводов
5. ↑ autoracer.ru ТЯНУТЬ ИЛИ ТОЛКАТЬ?
6. ↑ carseller Передний или задний привод?
7. ↑ ^{1 2 3 4 5} Гаспарянц, Г. А. Конструкция, основы теории и расчёта автомобиля: Учебник для машиностроительных техникумов по специальности «Автомобилестроение». — М.: «Машиностроение», 1978. — С. 13-14. — 351 с.
8. ↑ Раймпель, Й., Пройкшат, А. Шасси автомобиля: типы приводов /пер. с нем./ = Fahrwerktechnik: Antriebsarten. — М.: Машиностроение, 1989. — С. 96-105. — 232 с. — ISBN 5-217-00293-X
9. ↑ en:Volkswagen up!
10. ↑ ^{1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14} Раймпель, Й. Шасси автомобиля /сокр. пер. с нем./ = Fahrwerktechnik. — М.: Машиностроение, 1983. — Т. I. — С. 63. — 356 с.
11. ↑ ^{1 2 3 4} Кленников, В. М., Кленников Е. В. Теория и конструкция автомобиля. — М.: «Машиностроение», 1967. — С. 179-180.