Что такое компоновка автомобиля

Компоновка автомобиля

Компоно́вка легково́го автомоби́ля — общая схема расположения главных агрегатов.

Содержание

Число и расположение колёс

Подавляющее большинство легковых автомобилей имеют 4 одинаковых колеса, расположенных по углам прямоугольника. Некоторые имели и бо́льшее 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.

Источник

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.

Источник

Классическая компоновка

Компоно́вка легково́го автомоби́ля — общая схема расположения главных агрегатов.

Содержание

Число и расположение колёс

Подавляющее большинство легковых автомобилей имеют 4 одинаковых колеса, расположенных по углам прямоугольника. Некоторые имели и бо́льшее 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.

Источник

Компоновка легкового автомобиля

Компоно́вка легково́го автомоби́ля — общая схема расположения главных агрегатов на раме легкового автомобиля.

Содержание

Число и расположение колёс

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

Расположение управляемых колёс

Управляемые колёса (то есть используемые для изменения траектории движения автомобиля) 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.

Капотная и вагонная компоновка

Капотная компоновка — ВАЗ-2103

Вагонная компоновка — Fiat 600 Multipla

Однообъемная (бескапотная) компоновка — Renault Espace I

На подавляющем большинстве легковых автомобилей передняя часть кузова имеет малую высоту — там размещается двигатель или (при заднем расположении двигателя) багажник. Водитель размещается позади этого объёма малой высоты и смотрит поверх него. Это и образует капотную компоновку.

Неоднократно предпринимались попытки передвинуть пассажирское отделение автомобиля в крайнее переднее положение (что и составляют сущность вагонной компоновки). По мысли конструкторов, это должно было обеспечить более рациональное использование внутреннего пространства, а также лучший обзор с места водителя. В СССР были созданы экспериментальные автомобили вагонной компоновки НАМИ-013 и «Белка». Однако вагонная компоновка с размещением водителя и переднего пассажира в районе передних колёс затрудняет им вход и выход; кроме того, создаются проблемы с обеспечением пассивной безопасности. На автобусах же эти проблемы не так существенны, и для них вагонная компоновка стала стандартной.

Существует также полукапотная компоновка — капот и ветровое стекло сильно наклонены так, что сливаются в одну поверхность, что и обеспечивает «однообъёмность» кузова, хотя передняя часть кузова по-прежнему занята двигателем, как и при обычной капотной компоновке.

Расположение ведущих колёс

Заднеприводная компоновка

За́дний при́вод — конструкция трансмиссии автомобиля, когда крутящий момент, создаваемый двигателем, передаётся на задние колеса.

Задний привод в сочетании с передним расположением двигателя часто называют «классической компоновкой», потому что такая конструкция автомобиля ранее была наиболее распространённой из-за более простой технической реализации.

Переднеприводная компоновка

Передний привод — конструкция трансмиссии автомобиля, при которой крутящий момент, создаваемый двигателем, передаётся на передние колёса.

Полноприводная компоновка

Все колёса ведущие, двигатель может быть расположен как спереди («Субару», «Ауди»), так и сзади («Порше» и некоторые другие спортивные машины), или по центру («Ламборгини» и прочие экзотические марки).

Трансмиссия получается наиболее сложная и тяжёлая, но зато значительно улучшаются ходовые свойства и проходимость автомобиля. Используется как на внедорожниках, так и на достаточно дорогих легковых автомобилях («Субару», «Ауди», «Тойота», «Ниссан») и т. д.

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

Расположение двигателя

Заднемоторная компоновка

Двигатель расположен сзади, ведущие колёса задние (в редких случаях — как с Порше Турбо или модель 959 той же марки — привод полный). 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.

Центральномоторная (среднемоторная) компоновка

Двигатель расположен сзади, но перед задней осью. Это улучшает баланс нагрузки на переднюю и заднюю ось (50:50); кроме того, уменьшается момент инерции при вращении вокруг вертикальной оси, что улучшает поворачиваемость. Поскольку здесь двигатель (особенно продольного расположения) отнимает часть пространства от пассажирского салона, то такую компоновку используют главным образом на дорожно-спортивных машинах класса GT с одним рядом сидений или дополнительным рядом более компактных «детских» сидений (схема 2+2), а также на гоночных одноместных (монопосты) и двухместных (баркетты, родстеры, спайдеры и купе) болидах для трековых и шоссейно-кольцевых гонок, например, Формула-1, Ле-Ман, NASCAR, а также ралли (Lancia) и т. д. Существуют два варианта размещения двигателя в базе: продольное, например, у большинства моделей Ferrari и Lamborghini, и поперечное, например, Toyota MR2. Второй тип компоновки более компактен и дает возможность использовать силовой агрегат от массовых переднеприводных моделей.

На некоторых японских микровэнах вагонной компоновки, двигатель рабочим объемом до 660 см³ (Q-класс) с горизонтальным расположением цилиндров размещается в пределах колесной базы под полом салона, например, Daihatsu Atrai. Такую компоновку также можно считать среднемоторной.

Компоновки по расположению двигателя и ведущих колёс

Автомобили с соответствующими компоновками: