Bakre drivning

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 14 juni 2020; kontroller kräver 38 redigeringar .

Bakhjulsdrift  - konstruktionen av en bils transmission , när vridmomentet som genereras av motorn överförs till bakhjulen . Detta kan implementeras med ett helt annat inbördes arrangemang av motor och transmissionsenheter (se ett antal illustrationer till höger) .

Bakhjulsdrift används också nästan universellt på motorcyklar och cyklar .

För- och nackdelar

Här listas de fördelar och nackdelar som är gemensamma för alla bakhjulsdrivna layouter.

fördelar Minus

Generellt sett kommer en framhjulsdriven och en klassisk bakhjulsdriven bil av samma tekniska nivå att vara ungefär likvärdiga med varandra vad gäller hantering och aktiv säkerhet, men samtidigt kräver bakhjulsdriften mer noggrannhet och bättre köregenskaper från föraren i is och våta förhållanden, medan tid, som framhjulsdrivna modeller i de allra flesta förhållanden anses vara problemfria för föraren i detta avseende. [5]

I vissa motorsportgrenar ( till exempel inom roadracing ) har bakhjulsdrift en fördel framför framhjulsdrift, vilket är ett resultat av fördelarna med bakhjulsdrift framför fyrhjulsdrift och framhjulsdrift på ytor med hög dragkraft (torr asfalt) [6] . Samtidigt, i ett rally med hala smuts, is och snötäckta banor med låg vidhäftningskoefficient som är inneboende i den här typen av motorsport, finns fördelen redan med fyrhjulsdrift och framhjulsdrift. På bakhjulsdrift, vid sladd, räcker det att släppa gasen för att återföra bilen till banan. [7] Men bakhjulsdrift gör det mycket lättare att dra in bilen i en sladd och gör det lättare att ta sig igenom en knepig kurva. Dragförmågan hos ett bakhjulsdrivet fordon beror till stor del på belastningen av dess bakhjul. Till skillnad från bilar med framhjulsdrift, där drivhjulen alltid är lastade, är bilar med klassisk layout (inklusive lastbilar) mer benägna att slira, allt annat lika. Faktum är att med samma friktionskoefficient , kommer själva friktionskraften endast att bero på vikten som faller på drivhjulen. Därför är ren framhjulsdrift inte tillämplig för lastbilar. Dessutom, för att förbättra längdåkningsförmågan på vissa lastbilar, är det möjligt att höja en av bakaxlarna (vanligtvis den bakre). Samtidigt ökar greppet med vägen och dragkraften på mellanaxeln realiseras mer fullständigt.

Bakhjulsdrivna billayouter

Med motorn placerad utanför hjulbasen

Frammotor, bakhjulsdriven layout

I det postsovjetiska utrymmet är det känt som den "klassiska layouten" [8] . Motorn i sådana bilar är placerad framför bilen, med tyngdpunkten framför eller ovanför framaxeln, och överför vridmoment till bakhjulen.

Det finns två alternativ för placeringen av växellådan:

  • Växellådan , tillsammans med kopplingen, är sammankopplad med motorn och ansluten till bakaxeln med hjälp av en kardanaxel  - detta är det vanligaste schemat på massmodeller;
  • växellådan, ofta tillsammans med kopplingen, är placerad separat från motorn på bakaxeln och är sammankopplad med huvudväxeln (denna designlösning kallas " transexl "), och kardanaxeln eller dess ersättningsaxel utan gångjärn inuti transmissionen röret roterar alltid med motorns vevaxelhastighet. Ofta, med ett sådant schema, är motorn ansluten till en växellåda som är sammankopplad med en bakaxelväxellåda, ett ihåligt transmissionsrör, inuti vilket det finns en tunn axel utan gångjärn, som ersätter kardanaxeln; ofta är detta transmissionsrör också kraftbasen för bilkroppen, det vill säga ramen  - i det här fallet en sorts ryggradsram. Eftersom bakaxelns växellåda är stationär i detta schema, krävs en oberoende upphängning av bakhjulen. Fördelen med denna layout är bättre axelviktsfördelning, speciellt när den placeras framför en tung motor, så den används främst på sportbilar, till exempel den senaste Chevrolet Corvette .

Bakhjulsdrift kombinerat med en främre motor kallas ofta för den "klassiska layouten" eftersom denna billayout var den vanligaste från tidigt 1900-tal fram till slutet av 1970-talet.

Fördelar:

  • Ungefär lika fördelning av bilens vikt längs axlarna; som ett resultat - bättre hantering på torra ytor och jämnt däckslitage; [2]
  • neutral eller lätt understyrning under normala förhållanden, vilket säkerställer stabil riktningsstabilitet; [2]
  • motorn är placerad framför föraren; detta underlättar kontroll över den och hanteringen, ger en enkel implementering av innervärme; [2]
  • på grund av installationen av kraftenheten på mjuka dämpande fästen, reduceras vibrationsnivån i kabinen avsevärt jämfört med framhjulsdrift, särskilt på högklassiga modeller [1] ;
  • jämfört med framhjulsdriftscheman och bakmotorbilar är layouten av kraftenheten och transmissionen mindre tät, vilket underlättar design, tillverkning och underhåll av bilen, gör att du kan använda olika kraftenheter på samma modell;
  • längsgående arrangemang av motorn, som ett resultat, möjligheten att placera motorer olämpliga för ett tvärgående arrangemang på grund av deras längd - till exempel in-line sexcylindrar; enklare framhjulsupphängning;
  • som regel, med en jämförbar teknisk nivå, är en bil med denna layout mer hållbar; detta gäller i första hand fordon med styv bakaxelbalk; men även på bilar med oberoende bakfjädring har halvaxelgångjärnen som regel en längre resurs än de som är installerade på framaxelaxlarna på en framhjulsdriven bil, eftersom bakhjulen som regel inte sväng, och gångjärnens arbetsförhållanden är mer skonsamma.

Nackdelar:
Den största nackdelen med layouten är närvaron av en kardanaxel [8] ; därför:

  • Ökning av bilens massa och kostnad; [åtta]
  • Behovet av en speciell tunnel i kroppens golv, vilket minskar volymen på passagerarutrymmet [8] ;
  • Öka nivån av buller och vibrationer; [8] "På grund av installationen av kraftenheten på mjuka dämpande fästen är vibrationsnivån i kabinen avsevärt reducerad jämfört med framhjulsdrift, speciellt på högklassiga modeller [1] ";
  • Vissa svårigheter att skapa lastpassagerarmodifieringar på grund av bristen på ett plant golv; [2]
  • Jämförelsevis stora transmissionsförluster (effektförlust) på grund av närvaron av en utökad transmission med en kardanaxel;
  • Relativt långt främre överhäng;
  • Motorn kan endast placeras längsgående.

En bakhjulsdriven bil med frontmotor visar sig vara en av de längsta jämfört med andra layoutscheman, och dessutom den högsta - som ett resultat kommer den också att ha den största massan och vanligtvis kostnaden; [2] Dessa brister är särskilt känsliga för en liten bil, så det var på dem som den "klassiska" layouten gick ur bruk redan på femtiotalet och ersattes först med en bakmotor och senare med en framhjulsdrift . För närvarande byggs enligt den "klassiska" layouten främst relativt stora högklassiga bilar.

Bakre motor, bakhjulsdrift layout

I bakmotordrivna, bakhjulsdrivna fordon är motorn, transmissionen och drivaxeln placerade baktill på fordonet. Till skillnad från mittmotorlayouten som nämns nedan , är kraftenhetens masscentrum placerat bakom bakaxeln (inte att förväxla med hela bilens allmänna masscentrum - om den var placerad bakom bakaxeln skulle den vara omöjligt att hålla framhjulen på marken) .

Med detta arrangemang kan kraftenheten placeras både längsgående och tvärgående. Men på de allra flesta bakmotoriserade bilar är kraftenheten placerad längsgående, och dess tvärgående arrangemang finns främst på bussar. Av personbilarna hade en tvärmonterad motor västtyska småbilar tillverkade av NSU från sextiotalet och början av sjuttiotalet.

Den bakre motorlayouten är mest lämplig för relativt låghastighetsbilar byggda enligt vagnlayouten, där den främre stolsraden är placerad ovanför eller framför de främre hjulhusen, vilket gör att du kan komma nära optimal viktfördelning med endast något överviktigt baköverhäng. Dessa var de många konceptuella utvecklingarna av bakmotoriserade bilar, såsom Stout Scarab , Ghia Selene , NAMI-013 , Belka, VNIITE-PT och andra, såväl som en av de mest framgångsrika bilarna byggda enligt detta schema, Volkswagen Transporter Typ 2 Särskilt fördelaktigt här är användningen av "platta" boxermotorer, vars låga totalhöjd gör att bagageutrymmet kan placeras ovanför dem eller att göra ett plant golv i en minibuss eller skåpbil.

Men i praktiken var serien till övervägande del bakmotoriserade bilar med den traditionella trevolyms sedankarossen som är bekant för allmänheten (eller mer sällan tvåvolymer, fastback, halvkombi, kombi eller kombi), där den främre sätesraden ligger relativt långt bakom framaxeln, vilket omedelbart skapade en viktfördelningsöverträdelse som inte kunde elimineras inom ramen för denna layout - bakaxeln, som stod för mer än 60% av bilens massa, visade sig vara avsevärt överbelastad ; därav den låga nivån på körprestanda, och först och främst stabilitet och kontrollerbarhet.

Detta arrangemang användes massivt på europeiska småbilar från trettiotalet till början av åttiotalet - Volkswagen Type 1 ("Beetle") och alla modeller baserade på den; Škoda 1000MB och dess ättlingar; alla "kosacker" ; "Fiatah"-modeller Nuova 500 , 600 , 850 , 126 och 133 ; Renault 4CV , Dauphine , Caravelle , R8 och R10 ; Simca 1000 ; SEAT 133 ; BMW 700 ; NSU Prinz och andra, samt några GT -sportkupéer : alpina modellerna A110, A310 och A610; DeLorean DMC-12 ; Porsche modellerna 356 och 911 och några andra. I de mest sällsynta fallen användes den på bilar av medelklassen ( Chevrolet Corvair ; Volkswagen Type 4 , VW 411 och VW 412 ), såväl som representativa eller stora klasser, till exempel Tatras från T77- modellen till Tatra T603 , som samt Tucker Torpedo .

På bilen Tatra T613 och dess senare versioner (upp till T700 ) användes en unik layout med V8 -motorn placerad ovanför bakaxeln, detta schema anses som regel också vara en slags bakmotorlayout, även om det är närmare mittmotorn vad gäller viktfördelning.

För närvarande byggs praktiskt taget inte personbilar med bakmotorer för allmänna ändamål, eftersom man tror att den bakre motorns layout inte uppfyller kraven på säkerhet, stabilitet och kontrollerbarhet vid moderna hastigheter. Detta gäller generellt för en förare som är van vid bilar med frontmotorer, eftersom deras hantering är fundamentalt annorlunda än för en bil med bakmotor.

Samtidigt har den bakre motorlayouten under de senaste åren återinförts på Tata Nano små stadsbilar med låg toppfart eller Smart Fortwo , samt på den senaste generationen Renault Twingo . Dessutom är den traditionellt behållen på sportvägsmodellen Porsche 911 [2] . På de europeiska Smart Fortwo- och Porsche 911-modellerna används sofistikerade elektroniska enheter för att förbättra hanteringen till en acceptabel nivå.

Vid ett tillfälle tillkännagav Volkswagen sin avsikt att lansera en lågkostnads ​​kompakt 3,5-meters stadsbil med bakmotor Volkswagen City Expert (se Volkswagen upp! ) med en trecylindrig motor och en låg maxhastighet till 2010, men detta projekt kommer att inte tog inte med.

Dessutom används detta schema i stor utsträckning på stora bussar, för vilka den bakre motorn är mycket bekväm när det gäller passagerarutrymmesorganisation ; i synnerhet låter det dig bli av med kardanaxeln och sänka golvet, vilket är nödvändigt för stadsbussar [2] .

Till skillnad från en personbil, med ett passagerarutrymme jämnt fyllt med passagerare, är viktfördelningen för en buss med en bakre kraftenhet gynnsammare. Dessutom är bussarnas hastigheter betydligt lägre än personbilarnas, och hanteringskraven är inte så stränga.

På grund av användningen på bussar av uteslutande kontinuerliga bakaxlar som drivs av en kardanaxel, är detta schema strukturellt endast lämpligt för stora bussar med en längd på minst 8,5 meter. [2]

fördelar

  1. Drivaxeln står för upp till 60 % (och ännu mer) av fordonets massa, plus dynamisk belastning under acceleration; detta förutbestämmer god accelerationsdynamik och mycket bra accelerationsförmåga med otillräcklig vidhäftning av de bakre drivhjulen till vägen - på våta ytor, i isiga förhållanden och i sluttningar [9] , vilket gjorde det logiskt att välja ett sådant system för sportbilar, och även, i kombination med en platt botten, - mycket bra cross-country förmåga för en monodrive [2] ;
  2. På grund av frånvaron av en kardanaxel och kombinationen av kraftenheten och transmissionen till en kompakt enhet, med samma inre storlek, är massan på en bakmotorbil 5-10% mindre och kostnaden är 7-12 % lägre än med den "klassiska" layouten (och lägre än med framhjulsdrift, på grund av en enklare design, i synnerhet frånvaron av leder med konstant hastighet). Detta förutbestämde valet av ett sådant system för billiga mikro- och småbilar; [2]
  3. Kraftenheten - transexl , bestående av en motor, koppling, växellåda, bakaxelväxellåda och axelaxlar, visar sig vara en av de mest kompakta och ganska billiga att tillverka, installeras på en bil i en teknisk operation; [2] kraftflödet är kort, vilket minimerar effektförlusten i transmissionen; [9]
  4. Av de föregående styckena följer att det, på grund av hjulens goda vidhäftning mot vägen och den allmänna förenklingen av designen, är det möjligt att installera en motor med lägre effekt jämfört med andra layouter (särskilt framhjulsdrift) utan att kompromissa konsumentkvaliteter, vilket återigen är särskilt värdefullt för billiga modeller;
  5. Dessutom, som i framhjulsdrivna bilar, kan motorn placeras både längs och tvärs över;
  6. Med jämförbara yttre dimensioner kommer interiören i en bil med bakmotor att vara rymligare jämfört med en bil med en "klassisk" layout på grund av avsaknaden av en tunnel i botten för en drivaxel och transmission [10] , och jämfört med en framhjulsdriven bil, som regel finns det mer benutrymme för föraren och främre passageraren;
  7. God tillgång till motorn i förhållande till mittmotorschemat; [2] [9]
  8. Mindre ljud i kabinen jämfört med den främre motorn på grund av avståndet från passagerarna och bra isolering av motorrummet [10] (ökat buller från Zaporozhets och andra bakre motorfordon med luftkylda motorer är förknippat med designegenskaperna hos deras motorer och inte layouten) ;
  9. Låg ansträngning på ratten på grund av låg belastning av framhjulen; [9]
  10. Enkel framhjulsupphängning; [9]
  11. Optimal fördelning av bromskrafter; [9]
  12. En hög nivå av passiv säkerhet vid en frontalkollision på grund av en stor deformerbar zon framför karossen (men vissa experter noterar tvärtom den värsta passiva säkerheten hos bakmotoriserade bilar, just på grund av frånvaron av en motor framför);

Minus

  1. Sämsta kontrollerbarheten jämfört med andra system [10] ; drivaxeln står för upp till 60 % av fordonets vikt, vilket leder till "överstyrning", samt dålig riktningsstabilitet och otillräcklig styreffektivitet på grund av otillräckligt grepp på framhjulen, särskilt i höga hastigheter och på vägar med dåligt grepp [2] ; överkänslighet mot sidovind [9] ; åtgärder som användning av en kortare V-formad eller boxermotor, kraftenhetens tvärgående arrangemang, passagerarutrymmets förskjutning framåt, rätt val av kinematik för den bakre fjädringen, samt öka trycket i däck på bakhjulen med en samtidig ökning av lutningsvinkeln, hjälper till att delvis kompensera för denna brist stift på framhjulen i det längsgående planet ( länkhjul ) [9] ;
  2. Svår motorkylning, komplicerad kupévärmning [2] ; en kraftfull forcerad kylfläkt krävs, som förbrukar ytterligare kraft, respektive bränsle [9] ; när kylaren flyttas framåt förbättras motorkylningen, det blir möjligt att använda en mer ekonomisk elektrisk fläkt, men den redan lilla volymen i bagageutrymmet minskar, dessutom dyker det upp långa värmeledningar som läggs genom hela kroppen, vilket ökar värmeförlust [9] ;
  3. Stora körsträckor från förarens arbetsplats till motor och transmission; [2] [9] [10]
  4. Svårigheter med placeringen av bränsletanken i ett säkert område (när den är placerad på baksidan ökar brandrisken, med framsidan finns det risk för deformation vid en olycka) [9] ;
  5. Stor belastning på motorfästena vid start; [9]
  6. Svårigheter att bygga ett effektivt avgassystem och motorljudsdämpningssystem, deras inställningar på grund av den lilla tillgängliga längden; [9]
  7. Långt bakre överhäng, speciellt med en längsgående motor; [2]
  8. Bagageutrymmets volym är vanligtvis mindre än med den "klassiska" layouten på grund av de stora nischerna på de främre (svängbara) hjulen och placeringen av styrdelarna [2] ;
  9. Det är extremt svårt att skapa passagerar- och fraktmodifieringar [2] ;
  10. Jämfört med framhjulsdrift, med samma inre volym, förbrukas kroppslängden på en bakmotorbil irrationellt på grund av läget för bagageutrymmet framför;

De tre sista bristerna elimineras delvis genom användningen av platta boxermotorer, som gör att du kan lägga till en andra trunk bakom motorn ( Chevrolet Corvair ), och till och med bygga kombimodifieringar ( Chevrolet Corvair ; Fiat 500 Gardinera; VW 411 E Variant) , och i detta fall hade bilar två bagageutrymmen med en stor total volym - fram och bak;

Den mest radikala lösningen för denna layout är att bygga en bil enligt ett vagnschema, vilket gör det möjligt att uppnå nära optimal viktfördelning, men i praktiken användes den sällan - till exempel de tre första generationerna av Volkswagen Transporter , den ursprungliga Fiat 600 Multipla , ett antal japanska modeller från 70-talet - början av 90-talet.

Med motorn placerad inom hjulbasen

Främre mittmotor bakhjulsdrift layout

Som regel särskiljs den inte i en oberoende typ, med tanke på den tillsammans med en frammotor, bakhjulsdrift.

Ett sådant schema användes huvudsakligen under första hälften av 1900-talet, före spridningen av oberoende främre fjädringar; Därefter användes den uteslutande på sportbilar med tunga motorer för att undvika onödig överbelastning av framaxeln och minska det främre överhänget till dess fullständiga frånvaro. Samtidigt flyttas motorn bakåt i passagerarutrymmet, så placeringen av passagerare och last med detta arrangemang är irrationell; i synnerhet var baksätet som regel placerat ovanför de bakre hjulkåporna, och det fanns ingen separat bål.

Ibland på moderna tvåsitsiga sportbilar med tunga frontmonterade motorer växlas de även bakåt för bättre viktfördelning, exempel är Mazda RX-7 , Dodge Viper , Lotus Seven .

Bakre mittmotorstyrda bakhjulsdrift layout

Kallas även "midmotorlayout". Från personbilar - det används nästan uteslutande på sportmodeller, ibland - på vagnsmonterade bilar.

Ett typiskt exempel på detta arrangemang är Porsche Boxster med en sexcylindrig boxermotor placerad direkt framför den bakre drivaxeln.

Kraftenhetens placering ungefär i bilens masscentrum ger optimal viktfördelning för alla motorvikter och god dynamisk belastning av drivhjulen, vilket avsevärt förbättrar deras vidhäftning mot asfalt, särskilt på hala underlag (dock i mindre utsträckning). än i fallet med en bakre motorlayout, se ovan).

Denna placering komplicerar dock kupéns layout avsevärt ( nästan alltid görs sådana bilar dubbla; det finns dock flera modeller med en 2 + 2 landningsformel, det vill säga med två vanliga säten och två begränsad komfort, "barns" ), samt tillgång till kraftenheten och dess kylning, vilket gör detta arrangemang olämpligt för allmänna personbilar.

Hanteringen av bilar med mitten av motorerna är bättre än de bakre, och de kännetecknas av mycket höga hastigheter för att ta sig in i en sväng; samtidigt leder en mycket liten skuldra av tröghetsmomentet runt den vertikala axeln på grund av koncentrationen av bilens massa inom hjulbasen till dålig riktningsstabilitet (med andra ord, sådana bilar är mycket lätta att slå av rätlinjig rörelsebana, eftersom tröghetsmomentet som motverkar detta är mycket litet), samt mycket skarpt beteende i kurvor, vilket kräver stor skicklighet av föraren [11] .

På bussar var layouten med mitten av motorer utbredd före tillkomsten av låggolvsmodeller. Ett välkänt exempel är Ikarus -bussar , där den sexcylindriga dieselmotorn RABA MAN placerades horisontellt under golvet i kupén .

Layouten med mitten av motorer användes i stor utsträckning på tidiga bilar i slutet av 1800-talet och början av 1900-talet, i synnerhet de första bilarna från Benz och Daimler. Motorn satt under deras höga förarsäte och drev bakhjulen med en kedja.

Många motoriserade sidvagnar från 1920- och 1950-talen med motorcykelmotorer och kedjedrift till de bakre drivhjulen använde också denna layout, ett exempel är Victoria 250 Spatz .

Se även

Anteckningar

  1. 1 2 3 4 5 mirsovetov.ru - Framhjulsdrift eller bakhjulsdrift (otillgänglig länk) . Hämtad 7 april 2009. Arkiverad från originalet 16 april 2009. 
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Peskov, V.I. Fundamentals of ergonomics and car design. Handledning. - Nizhny Novgorod : Nizhny Novgorod State Technical University, 2004. - S. 30, 52-53. — 225 sid. - ISBN 5-93272-232-0 .
  3. automobile.tj - Drivtyper Arkiverad 6 april 2009 på Wayback Machine
  4. autoracer.ru DRAG ELLER PUSH? . Datum för åtkomst: 30 oktober 2008. Arkiverad från originalet den 30 januari 2009.
  5. A. Proikshat (red. av J. Reimpel): Bilchassi: Typer av enheter. Moskva, "Engineering", 1989, sid. 95
  6. http://www.autoracer.ru/racing/privod.php Arkiverad 30 januari 2009 på Wayback Machine : “Denna skillnad uppträder endast vid mycket snabb kurvtagning. Det är här racingupplevelsen kommer väl till pass. Det låter dig dra en slutsats som är ganska oväntad för många läsare: bakhjulsdrift på asfalt är bättre. Bilen klarar bättre och håller vägen bättre. Bevis på? Om det vore tvärtom skulle Formel 1-bilar definitivt ha framhjulsdrift, och segrarna för bakhjulsdrivna karosssportbilar i motorvägs-ringracing skulle betraktas som en olycka, men idag är det tvärtom, en regelbundenhet. "En bakhjulsdriven bil är lättare att köra, den vill svänga av sig själv", beskrev Lev Fridman, en välkänd racerförare från City Motorsport-teamet, beteendet hos sin racing BMW. "Och viktigast av allt, vid utgången av svängen, när du trycker på gasen, accelererar den bakhjulsdrivna bilen intensivt, och framhjulsdriften blåser oundvikligen av den ideala banan, vilket i hög grad stör accelerationen."
  7. bilsäljare Fram- eller bakhjulsdrift? . Hämtad 30 oktober 2008. Arkiverad från originalet 16 april 2009.
  8. 1 2 3 4 5 Gasparyants, G. A. Konstruktion, grunderna för bilens teori och beräkning: En lärobok för ingenjörshögskolor i specialiteten "Automotive". - M . : "Engineering", 1978. - S. 13-14. — 351 sid.
  9. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Reimpel, J. Bilchassi / förk. per. från tyska/ = Fahrwerktechnik. - M . : Mashinostroenie, 1983. - T. I. - S. 63. - 356 sid.
  10. 1 2 3 4 Klennikov, V. M., Klennikov E. V. Bilens teori och design. - M . : "Engineering", 1967. - S. 179-180.
  11. Reimpel, J., Proikshat, A. Bilchassi : typer av drivningar / transl. från tyska/ = Fahrwerktechnik: Antriebsarten. - M . : Mashinostroenie, 1989. - S.  96 -105. — 232 sid. — ISBN 5-217-00293-X .