КЛАСИФІКАЦІЯ СУЧАСНИХ АВТОМОБІЛІВ
Якщо простежити історію розвитку автомобілів, можна зауважити, що ще
здавна визначилися три їх основних види – транспортні (легкові, вантажні та
автобуси), гоночні і спеціального призначення. Всі без виключення сучасні
автомобілі складаються з трьох основних частин : двигуна, шасі та кузова – і
класифікуються за загальним обсягом циліндрів двигуна (літражу). В залежності
від об’єму двигуна автомобілі поділяються на чотири класу: до 1,1 л – особливо
малий клас (малолітражки), від 1,2 до 1,8 – малий клас, від 1,8 до 3,5 – середній,
від 3,5 л і вище – великий (спортивні, вантажні).
В цьому розділі ми більш детально зупинимося на легкових автомобілях. До
них відносяться пасажирські машини з числом місць, не що перевищує вісім.
Основну масу легкових автомобілів займають малолітражки, малий і середній
класи. Рідко, але зустрічаються серед них і автомобілі великого класу.
Основне призначення малого автомобіля – бути машиною для індивідуальних
власників. Завдяки таким машинам мільйони людей щодня отримують
можливість швидко та зі зручностями їздити на роботу і повертатися додому,
здійснювати цікаві подорожі у вихідні дні та під час відпусток.
Приблизно таке ж призначення і у середнього класу автомобілів. Крім
індивідуального використання їх часто застосовують в як колективного
транспорту (мікроавтобуси, таксі).
Автомобілі великого класу можуть перебувати як у приватному, так і в
громадському володінні. Основна їх роль – надати деяку поїздці урочистість і
офіційність. Дуже часто такі машини називають представницькими.
Для того щоб якомога точніше описати автомобіль, разом з потужністю
двигуна і його літражем часто вказують тип кузова. За багаторічну історію
розвитку автомобіля для нього було розроблено таку велику кількість кузовів
різних видів, що якщо б кожному з них привласнювали власну назву, то
перерахування їх зайняло б половину цієї книги. Але не будемо зупинятися на
кузовах «одноденки» і познайомимося з найбільш поширеними у наш час типами.
Літраж – одиниця вимірювання обсягу двигуна. Вона дорівнює добутку
площі поршня на довжину його ходу і число циліндрів. Літраж характеризує
потужність і розміри двигуна, виражається в літрах або см3.
30 травня 1997 р. італійці відсвяткували 50-річний ювілей фірми «Феррарі».
Урочистості тривали 10 днів. Відзначали це знаменна подія відразу в п’яти містах:
в Маранелло, Римі, Флоренції, Сієні і Модені. У ньому взяло участь понад
півмільйона людей і було задіяно 2300 автомобілів «Феррарі» різних років
випуску. Завершилося дійство яскравим парадом по Модені і Маранелло
найрідкісніших і найдорожчих моделей «Феррарі».
КУЗОВА БУВАЮТЬ РІЗНІ
Скільки кузовів легкових автомобілів ви знаєте?
Рідко знайдеться фахівець, який зможе не тільки перерахувати всі сучасні
види автомобільних кузовів, але і пояснити їх розходження. І в цьому немає
нічого дивного, адже навіть у наш час у світовому автомобілебудуванні
використовується близько двох десятків типів кузовів.
Седан – трьохоб’ємний пасажирський кузов з двома, чотирма або шістьма
бічними дверима і двома або трьома рядами сидінь.
Комбі (хетчбек) – двохоб’ємний вантажопасажирський кузов з двома або
чотирма бічними дверима і однією вантажною в його задній частини (загальне
число дверей-три або п’ять). Автомобіль має два ряди сидінь. Другий ряд і
розташовану за ним полицю можна складати або знімати, різко збільшивши
корисний об’єм вантажного приміщення. Дах плавно опускається назад, задній
стінці – великий багажний люк.
Зовнішність автомобіля визначається, насамперед, його призначенням,
вимогами і фінансовими можливостями замовника. Природно, що ці вимоги були
і залишаються вельми різноманітними і часто надмірно оригінальними. Одні
віддають перевагу жорсткий дах над головою, інші ні на що не проміняють
гостроту відчуттів від їзди у відкритому автомобілі, третім досить зсувного люка
або частково доладного верху. Виконавши побажання першого, другого і третього
замовників, ми вже отримаємо три-чотири різних види автомобільних кузовів.
Найбільш поширеним критерієм класифікації типів кузовів автомобіля є
просторова композиція, тобто те, в якому вигляді поєднуються три основних
обсягу – пасажирський салон, відсік двигуна та багажне відділення. При цьому
враховуються факт наявності даху і її конструкція. До недавнього часу
найпопулярнішим був закритий кузов, просторова композиція якого являла собою
поєднання трьох ізольованих один від одного обсягів. Кузова, побудовані за
такою схемою, називаються трехобъемными.
Однооб’ємний (вагонний) вантажопасажирський кузов з двома, трьома або
чотирма бічними дверима, двома або трьома рядами сидінь. Задня частина салону,
як правило, виконується як кузов типу універсал, але має більше число крісел і
обладнання, що дозволяє виробляти всілякі трансформації.
Фастбек – двохоб’ємний пасажирський кузов з двома або чотирма бічними
дверима і дворядним розташований ием сидінь. Дах машини плавно опускається
назад. Ізольований від салону багажник по висоті займає місце від нижньої
кромки заднього вікна до рівня підлоги.
Двухобъемные кузова виникли у зв’язку з необхідністю більш раціонально
використовувати внутрішній простір автомобіля. Пасажирський салон і багажник,
як правило, об’єднані тут в одне ціле. Нарешті, третій тип – однооб’ємний, або, як
його називали раніше, вагонний, зобов’язаний своєю популярністю зростаючому
динамізму ділового життя в другій половині XX ст. і прагнення сучасної людини
до більш активного відпочинку, занять спортом і подорожей.
Але тип даху – це ще не все. Крім неї існує ще ряд частин кузова, над формою
і видом яких зазвичай не проти помріяти замовник, наприклад багажник. Одним
подобається великий, об’ємний і при цьому ізольований від салону, другим –
суміщений з пасажирським салоном, якому можна перевозити великогабаритні
вантажі або влаштувати місце для роботи і відпочинку.
14 лютого 1997 р. на австрійським заводі кампанії «Опель» був початий
випуск самого маленького двигуна у виробничій програму фірми. Це 3-
циліндровий мотор об’ємом 973 см3 з чотирма клапанами на циліндр. Його
потужність-55л.с. Сьогодні цим двигуном компанія дизайнерські моделі «Корса» і
новинку – «Агіла».
Універсал – двохоб’ємний вантажопасажирський кузов з двома, чотирма або
шістьма бічними дверима і однієї в задній стінці кузова. В машині розташовані
два або три ряди сидінь (другий і третій складаються або легко демонтуються).
Пасажири на третьому ряду сидінь можуть розташовуватися або спиною до
напрямку руху, або на окремих кріслах уздовж бортів кузова.
Баркетта – пасажирський кузов без даху, з одним рядом сидінь та двома
боковими дверима. В окремих випадках бокові дверні отвори в машині можуть
бути відсутніми. Лобове скло виконується мінімальним по висоті, складним або
може бути відсутнім.
Кабріолет – пасажирський кузов зі складним верхи і опускаемыми бічними
стеклами. Такий тип кузова може мати дві, чотири або шість бічних дверей.
Сидіння встановлюються в два або три ряди. Конструкція кузова передбачає
кілька модифікацій: кабріолет-лімузин з заскленою перегородкою за першим
рядом сидінь і кабріолет-хардтоп – зі знімним жорстким верхом. Крім того,
кабріолет може бути обладнаний дугою безпеки в районі центральної бокової
стійки.
Крім вимог виробництва і фантазії замовників, на форму кузова легкового
автомобіля у XX ст. значно вплинули і такі фактори, як оптимізація ергономіки,
безпеки і аеродинаміки. Багато в чому саме вони визначають невидимі оку
недосвідченого споживача рамки, в яких автомобільні виробники, дизайнери та
стилісти змушені шукати нові види малюнка кузова, його нову пластику і форми.
Пікап – вантажопасажирський кузов з закритою кабіною для водія і
пасажирів і відкритою бортовою платформою для вантажу.
Кабіна автомобіля може бути обладнана двома, трьома або чотирма бічними
дверима і мати один або два ряди сидінь за схемою «2+1», «2+2» або «2+3».
Вантажна платформа має відкидний задній борт і м’який або жорсткий верх.
Можлива установка на вантажній платформі пасажирських сидінь.
Не менш важливі для класифікації кузовів такі параметри, кількість рядів
сидінь і загальне число дверей автомобіля. До речі, кришку багажника в
двухобъемных і однооб’ємних кузовах теж називають дверима, не тільки з-за
великих розмірів – у ряді випадків вона може служити для посадки пасажирів в
салон на третій ряд сидінь, який розташовується боком або спиною до напрямку
руху.
Купе – трьохоб’ємний або двухобъ-емный пасажирський кузов з двома
боковими дверима і двома рядами сидінь (схема «2+2»). Другий ряд сидінь
зазвичай виготовляється з частково стисненими посадковими розмірами.
Кузова зі стаціонарною (незнімної) класифікуються дахом по
наявності/відсутності таких особливостей конструкції: центральної бічній стійки;
дверей у задній частині кузова; перегородки з вікном (або без нього) між
пасажирським салоном і місцем водія; ізольованого перегородкою стаціонарного
вантажного відсіку.
Фаетон – пасажирський кузов зі складним верхи. Бічні скла знімні. Всі інші
параметри збігаються з конфігурацією кузова типу кабріолет.
Хардтоп – трьохоб’ємний або двохоб’ємний пасажирський кузов без
центральної бічної стійки, з двома або чотирма бічними дверима і двома рядами
сидінь. Розрізняють дві модифікації цього кузова – хардтоп-седан з чотирма
дверима і хардтоп-купе з двома.
Фургон – двохоб’ємний вантажопасажирський кузов з одним або двома
рядами сидінь. Другий ряд, як правило, відрізняється обмеженими розмірами
сидінь (схема «2+1» або «2+2»).
1 березня 1954 р. в результаті злиття двох американських автомобільних
підприємств «Неш-Кельвинатор» і «Хадсон» утворилася корпорація «Амери-кен
Моторс», яка разом з «Форд Мотор Компані», «Дженерал Моторс» і «Крайслер
Корпорейшн» стала складовою «великої четвірки» американської автомобільної
індустрії, яка потім була перетворена в «велику трійку».
Для кузовів зі складаним дахом важливий спосіб відкривання бічних вікон, а
для частково відкриваються дахів – яка саме частина складається або знімається.
Бічних дверей в машині дві або три. Одна з них призначена для доступу до
вантажного приміщення, яке відділяється від пасажирського салону жорсткою
перегородкою. У задній стінці кузова – ще одна вантажна двері. Частина кузова,
відведеного під вантажне приміщення, зазвичай має тверде покриття і велику
висоту.
Незважаючи на уявну ясність принципів класифікації, плутанина у назвах та
термінологічні неточності супроводжували автомобільний дизайн на протязі всієї
його історії. Причому непрощенні помилки допускали навіть професіонали –
майстра «кузовних справ».
За перший автомобільний століття деякі типи кузовів зникли, так і не
встигнувши стати популярними. Практично зникли брогам і ландо, а фаетон
зберігся лише в декількох серійних моделях, серед яких можна назвати, мабуть,
лише російський джип УАЗ-469, та ще англійська автомобіль марки «Морган».
Брогам – пасажирський кузов зі складною або знімною частиною даху над
переднім рядом сидінь і чотирма бічними дверима.
Лімузин – трьохоб’ємний пасажирський кузов з чотирма або шістьма бічними
дверима, двома або трьома рядами сидінь і заскленій перегородкою, що
відокремлює пасажирський салон від місця водія.
Двохдверна версія купе де віль в даний час вже практично не зустрічається.
Часто кузова типу брогам є модифікацією кузовів типу лімузин. Вони мають два
або три ряди сидінь і засклену перегородку за першим рядом сидінь.
При трирядної компонуванні салону другий ряд сидінь в автомобілі або
складаний, або розташований спиною до напрямку руху.
З часом забуваються терміни, що прийшли до нас з історії
автомобілебудування. Мало хто зараз зможе відповісти на питання, що собою
являє кузов хардтоп. А адже цей закритий дводверний кузов без центральної
бічної стійки був і залишається вельми популярним, тільки називається він тепер
інакше – купе або спорт-купе.
До речі, про термін «спорт». Хоча офіційного статусу він не має, останнім
часом це слово все частіше додається до таким солідним назвами, як седан,
універсал і навіть пікап. Відрізняються такі кузова від класичних лише більш
динамічним зображенням силуету, агресивної пластикою, спортивної та
аеродинамічній атрибутикою. Ось
Родстер (спайдер) – пасажирський кузов зі складним верхом, двома бічними
дверима і одним або двома рядами сидінь.
Другий ряд сидінь відрізняється невеликими посадочними розмірами (схема
«2+1» або «2+2»). В окремих випадках ці кузова можуть виготовлятися зі знімним
жорстким верхом.
Ландо – пасажирський кузов зі складною або знімною частиною даху над
заднім рядом сидінь і чотирма бічними дверима.
Двохдверна версія кузова – ландолет майже повністю залишилася в
минулому. Всі інші параметри збігаються з кузовом брогам.
Повернемося до стандартної класифікації. Кузова всіх сучасних легкових
автомобілів за призначенням поділяються на пасажирські і вантажопасажирські, а
по конструкції даху – на закриті, відкриті та комбіновані:
1. Автомобілі із стаціонарним дахом називаються закритими. Тут дев’ять
основних типів кузовів – седан, купе, хардтоп, фастбек, комбі (хетчбек), універсал,
лімузин, фургон, однооб’ємний (вагонний).
2. Легкові автомобілі без даху, зі складним верхи або знімним жорстким
дахом називаються відкритими. До цієї групи можна віднести чотири типи кузовів
– баркетта, родстер (спай-дер), кабріолет, фаетон.
3. Легкові автомобілі складаються з частково або частково знімним верхом,
називаються комбінованими. До них відносяться чотири типи кузовів – брогам,
ландо, тарга, пікап.
Тарга – пасажирський кузов купе зі складною або знімною частиною даху
над першим рядом сидінь.
В конструкції даху автомобіля можливі варіанти, наприклад так звана «Т-
подібна» дах – з центральної, поздовжньої балкою, розділяє знімну частину на дві
половини.
«СКЕЛЕТ» АВТОМОБІЛЯ
Якщо мотор можна образно назвати «серцем» автомобіля, то у такому разі
шасі, на яких кріпляться всі механізми і кузов, – не що інше як його «кістяк».
Шасі включає в себе механізми, що сприяють руху автомобіля і забезпечують
його управління. Вони складаються з трансмісії, ходової частини і механізмів
управління, а трансмісія в свою чергу – з зчеплення, коробки передач, карданної
передачі, головної передачі, диференціалу і півосей.
ЗЧЕПЛЕННЯ
Знайомство з механізмами шасі почнемо зі зчеплення. Це пристрій
призначений для передачі крутного моменту від двигуна автомобіля на коробку
передач і дозволяє короткочасно від’єднувати від двигуна інші агрегати трансмісії
і знову плавно їх приєднувати.
Диференціал – набір шестерень, розподіляє енергію між півосями.
Кожух – зовнішня оболонка механізму.
Схема пристрою зчеплення (а – педаль віджата, зчеплення ввімкнено; б –
натиснута педаль, зчеплення вимкнено):
1 – маховик; 2 – кожух; 3 -ведучий вал; 4-тяга; 5-ведений диск; 6-важіль; 7 –
пружина
Основними деталями зчеплення можна назвати ведений диск і нажимный
диск з пружинами. Перший пов’язаний з ведучим валом, а другий – з коробкою
передач. У стані спокою обидва диска з’єднані між собою пружиною, яка при
натисканні педалі зчеплення відходить, розділяючи диски, що дозволяє від’єднати
механізми і вибрати потрібну передачу.
КОРОБКА ПЕРЕДАЧ
Наступний елемент трансмісії – коробка передач, яка необхідна для
перетворення обертального моменту за величиною і напрямком. Вона забезпечує
тривалу роботу двигуна на холостому ходу і дозволяє автомобілю рухатися в
широкому діапазоні швидкостей. На легкових автомобілях встановлюють
чотирирівневі (а іноді і п’ятиступінчасті) коробки передач, що мають чотири
передачі вперед і один назад.
При включенні зчеплення, двигун починає обертати вісь зчеплення, яка в
свою чергу змушує обертатися вісь трансмісії. Швидкість обертання цієї осі
безпосередньо залежить від обраної передачі. Кожної передачі в коробці
відповідає своя шестірня.
МЕХАНІЧНА АБО АВТОМАТИЧНА?
Розглянувши пристрій звичайної механічної коробки передач, ми не можемо
обійти увагою її автоматичного побратима. Про те, що таке автоматична коробка
передач, знають багато, але не все рівнозначне ставляться до цього дива
інженерної думки. У деяких автолюбителів при одному лише згадці про неї
починають заздрісно блищати очі, інші невдоволено кривляться, треті ставляться
до цього агрегату з завидною холоднокровністю. Чому існує така різниця в
думках?
Якщо звернутися до статистики, то можна виявити досить цікавий факт – в
Америці кількість автомобілів з автоматичними коробками передач становить
понад 90%, а у Франції – всього 2,6%. Вважається, головна причина відмови від
французів «автоматів» пов’язана з економією – такі коробки дорожче механічних в
середньому на 1000 доларів, так і витрати палива у автомобілів з
гідромеханічними трансмісіями більше на 10-15%. Можна почути й іншу думку, в
основному існує у колах «активних» водіїв: «Передачі в «автоматі»
переключаються з запізненням, йти на обгін страшно, автомобіль не відчуваєш. І
взагалі, я не хочу, щоб хтось думав за мене!» Можливо, в цьому полягає причина
низької популярності автоматичних коробок серед французів, що славляться
своїм темпераментом на дорозі.
З тих пір, як після другої світової війни на американських автомобілях
з’явилися перші гідромеханічні автоматичні коробки передач, принципових змін в
їх конструкції не сталося. Гідротрансформатор, який являє собою три лопатевих
колеса, обертаються в заповненому спеціальним маслом герметичному корпусі, як
і раніше грає приблизно ту ж роль, що зчеплення в механічній трансмісії. А після
гідротрансформатора розташовується звичайна механічна коробка передач, тільки
перемикання в ній відбуваються не за команді руки водія, а з допомогою
гідравліки і фрикціонів.
Самий перший автомобіль марки «Порше» зареєстрований 8 липня 1948 р.
Це була модель 356. В 9 годин ранку 15 липня 1996 р. з конвеєра зійшов мільйон-
ний автомобіль – поліцейська машина «911-й» моделі, самої масової. Три чверті
всіх машин цієї меблів, випущених з 1963 р., ще на ходу.
Було б несправедливо стверджувати, що за ці роки автоматичні коробки
передач не піддавалися удосконаленням. Число перемикаються ними передач
зросла з 2-3 до 4-5. Їх зміною тепер керує електроніка, а гідротрансформатор –
основне джерело підвищених втрат і високої витрати палива на вищих передачах,
як правило, блокується при перехід на них. Незабаром і примітивні електронні
блоки управління були замінені цифровими мікропроцесорами, які працюють за
декількома алгоритмами – «спортивному», «зимовому», «економічному».
Останньою новинкою в цій області стало поява мінікомп’ютерів із закладеною в
них програмою, що дозволяє автоматичній коробці, по завіреннях виробників,
підлаштовуватися під стиль їзди водія. З’явилися навіть гідромеханічні трансмісії,
дозволяють водієві перемикати передачі послідовним натисканням кнопки,
розташованої на кермі. Такі «автомати», отримали назву «ZF Тайптроник», можна
зустріти в деяких моделях автомобілів, що випускаються фірмами «Порше» і
«Ауді».
Але основне завдання, поставлене перед фахівцями-трансмиссионщиками, –
удосконалити «автомат» так, щоб не треба було нічого смикати і перемикати, а
він все робив би сам і при цьому не помилявся – не була вирішена.
Серед європейських автомобільних фірм, що займаються власними
трансмісійними розробками, «Рено» займає провідне місце. В наші дні практично
все легко нові автомобілі фірми «Рено» комплектуються трьох – і
чотириступеневими «автоматами» власної розробки. Прикладом можуть служити
моделі «Твінго», «Кліо» та «Мегам. Тільки два типи трансмісій закуповуються
фірмою в інших виробників. «Автомати» фірми «Эйшин Уорнер»
встановлюються на моделі «Сафран» з двигунами 2,0 і 2,5 л, а «Лагуна» з V-
образним 6-циліндровим двигуном комплектується агрегатами виробництва
фірми ZF.
«Меган Сценік» – автомобіль фірми «Рено».
Останньою розробкою фірми «Рено» в області «автоматів» стала нова
проактивний автоматична коробка марки DPO. Вона була розроблена спільно з
фахівцями концерну «Пежо-Сітроен». Слід відзначити, що навіть ця новинка в
своїй конструкції не містить жодного принципово нового рішення. Фахівці
«Рено» застосували блокування гідротрансформатора не тільки на підвищених III
і IV передачах, як це частіше всього роблять інші, але і на II, а в особливих
випадках – на I передачі. При це блокування спрацьовує не тільки при розгоні, але
і при гальмуванні.
Якщо для аналізу стилю їзди водія використовувати звичайну логіку з
жорстким двійковим принципом так/ні, то помилка прийнятого рішення занадто
велика. Припустимо, електроніка керування коробкою вважає, що коли натиснута
педаль газу до половини ходу (50%), то водій веде себе «помірно», а коли ступінь
натиснення педалі газу виявляється більше половини, то водій «активний».
Виходячи з такого жорсткого визначення, електроніка розпізнає ситуацію з 49-
процентним натисканням педалі як «помірну», в той час як додаткові 2% ходу
педалі газу відразу ж переводить водія в розряд «активних». Наслідки такого
рішення можуть бути непередбачуваними.
Програма перемикання передач і блокування гідротрансформатора працює за
принципом так званої нечіткої логіки. Такий вид управління коробкою передач
називається проактивний. Мікрокомп’ютер аналізує сигнали, що надходять
віддавців положення педалей газу, гальма, температури і обертів двигуна,
гідротрансформатора, використовуючи не звичайні для інших коробок, двійкові
правила (двигун гарячий/холодний, педаль газу натискання/відпускання), а схожі
з тими, які використовує водій під час поїздки, – тобто допускають безліч
проміжних положень. Це дозволяє мікропроцесору більш досконало аналізувати
ситуацію. Тому й рішення він приймає більш відповідні дійсної ситуації, що
виникла під час руху автомобіля.
Важіль управління про активної коробки DPO практично не відрізняється від
звичайних «автоматів».
Комп’ютерний блок управління новою коробкою «Рено DPO» був
розроблений корпорацією «Сіменс», яка одна з перших почала впроваджувати
принципи нечіткої логіки в автомобільну електроніку. Скоро працюють за новою
програмою мікрокомп’ютери з’являться і в блоках управління подушками безпеки,
де вони найбільш точно будуть визначати тип і тяжкість зіткнення і в залежно від
цього моделювати конфігурацію і ступінь цього надуву засоби захисту.
Можливо, повсюдне застосування проактивних, «думаючих» автоматичних
коробок передач остаточно поставить крапку в питанні, яку коробку бажано мати
в своєму автомобілі. До цього часу «помірним» водіям краще використовувати
«автомат», а «активним» – «механіку».
ГОЛОВНА ПЕРЕДАЧА
Наступним механізмом, що входять до складу трансмісії, є головна передача.
Вона сприяє збільшенню крутного моменту і змінює його напрям під прямим
кутом до поздовжньої осі автомобіля, передаючи його на диференціал і
забезпечуючи плавність і безшумність в роботі. Диференціал у свою чергу
передає крутний момент від головної передачі до піввісь і дозволяє їм обертатися
з різною швидкістю під час повороту автомобіля.
При русі автомобіля по прямій задні колеса зустрічають однаковий опір і
обертаються з однаковою швидкістю, але як тільки умови руху змінюються
(автомобіль здійснює поворот), ліва піввісь починає обертатися з меншою
частотою, так як ліве колесо в цьому випадку зустрічає більший опір.
РУЛЬОВЕ УПРАВЛІННЯ
Для того щоб автомобіль міг рухатися в заданому водієм напрямку,
необхідний такий механізм, як рульове управління, яке складається з рульового
механізму та рульового привода. Рульовий механізм служить для збільшення і
передачі на рульовий привід зусилля, яке прикладає водій кермового колеса, а
рульовий привід передає це зусилля колесам. Зміна напрямку руху здійснюється
за рахунок повороту передніх коліс.
Сателіт – зубчасте колесо головної передачі з рухомою віссю обертання.
Рульове управління автомобіля (а – при русі по прямій; б – при повороті):
1-рульова передача;
2-рульове колесо;
3 – сошка рульового привода;
4-рульовий вал;
5 – поздовжня тяга;
6 – нижнийрычаг;
7 – поворотна цапфа;
8 – поперечна тяга.
Гідравлічний привід – сукупність пристроїв з одним або кількома
об’ємними, гідравлічними двигунами для приведення у рух магиин і механізмів за
допомогою гідравлічних рідин під тиском.
ГАЛЬМІВНА СИСТЕМА
Всі автомобілі обладнані робочої, запасної та стоянкової гальмівними
системами, кожна з яких виконує свої функції. Так, робоча гальмівна система
необхідна для зниження швидкості руху, зупинки автомобіля, а також для
утримання машини в нерухомому стані. Для робочої гальмівний системи
застосовується гідравлічний привід, а для стоянкової – механічний.
Дисковий гальмо (вільний хід; б – гальмування):
1 – поршневий циліндр;
2 – гальмовий диск;
3 – вісь;
4 – гальмівна колодка.
Гальмівні системи бувають двох видів – барабанні і дискові. При роботі
гальмівної системи її механізми перешкоджають обертанню коліс, що викликає
виникнення гальмівної сили між колесами і дорогою, яка здатна зупинити
автомобіль. Гальмівні механізми розташовуються на передніх і задніх колесах.
Гальмівний привод служить для передачі зусилля від ноги водія на гальмові
механізми. Тиск ноги посилюється гідравлічної системою, а це в свою чергу
призводить до пересування гальмівних колодок до колесу.
Сила тертя, що виникає між двома поверхнями, йде на уповільнення руху
колеса. На задні колеса зазвичай встановлюються барабанні гальма, а на передні –
дискові, так як вони більш потужні. Конструктивною особливістю дискових
гальмівних систем є те, що в цьому разі гальмівні колодки розташовуються з обох
боків диска, який обертається разом з колесом.
У 1965 р. в Ганновері (ФРН) був продемонстрований автомобіль, оснащений
п’ятнадцятьма пристосуваннями і пристроями проти викрадення. Його власник
Отто Шварц назвав свою машину «Отто недоторканний». Величезні замки
замикали все, що можна було замкнути. Вони Отмыкались п’ятнадцятьма
ключами. Через тиждень після демонстрації «Отто недоторканний» вночі зник з-
під вікна власника і не був знайдений.
Щоб підвищити надійність гальмівних систем, у приводах застосовують різні
пристрої, які сприяють збереженню працездатності системи навіть у разі виходу з
ладу якого-небудь гальмівного механізму. В якості прикладу такого пристрою
можна привести роздільник, який автоматично відключає при гальмуванні
несправну частину гальмового приводу.
Останнім часом автоматика прийшла на допомогу людині навіть у такій,
здавалося б, простій системі, як гальмівна. Пристрій дістало назву АБС. Однак її
застосування на автомобілі викликало таку ж неоднозначну реакцію
автолюбителів, як і у випадку з автоматичною коробкою передач. Постараємося
розібратися, чи дійсно АБС є помічником людини чи це лише рекламний трюк
автовиробників, які вирішили підняти вартість свого автомобіля на кілька сотень
доларів за нікчемну дрібничку.
Сформулювати основне призначення АБС нескладно – ця система призначена
для усунення ефекту блокування коліс, що виникає при гальмуванні. Особливо
часто це відбувається при екстреному гальмуванні, коли водій різко натискає на
педаль гальма, переводячи її в крайнє нижнє положення. Наслідки бувають
сумними, адже в разі блокування коліс машина некеровано ковзає по дорозі
прямо, навіть коли кермо вивернуть до упору. Ніж в подібній ситуації може
допомогти АБС?
Педаль гальма різким рухом «втиснута в підлогу». Електроніка АБС,
постійно аналізуючи сигнали, що надходять з датчиків швидкості обертання,
встановлених на кожному колесі, визначає момент раптової зупинки колеса і,
відкриваючи електромагнітний клапан, скидає надлишки тиску, що виникли в
гальмівній системі, в спеціальний гідроакумулятор. Гальмівні колодки при цьому
кілька розтискаються, обертання коліс відновлюється, і клапан знову підключає
гальмівну систему до тиску, яке з допомогою вакуумного підсилювача створює
нога водія, натиснувшого на педаль гальма. Якщо це тиск виявляється все ще
більшим – процес знову повторюється.
У салоні автомобіля спрацьовування системи можна визначити лише за
неголосного тріску, який супроводжує роботу виконавчого блоку, і поштовхам,
що передається на педаль гальма, сила яких залежить від якості і конструкції
системи.
Фактично АБС імітує дії досвідченого водія, який, опинившись на слизькій
дорозі, уникаючи блокування коліс, починає пригальмовувати за переривчастою
схемою. Тільки АБС це робить більш акуратно, з властивою автоматиці суворої
регулярністю і більшою частотою – 10-15 циклів у хвилину. В результаті дії
автоматики автомобілю забезпечується мінімальний гальмівний шлях. І що
важливо – під час процесу гальмування автомобіль залишається слухняним діям
водія і керма, адже його колеса продовжують котитися. За висновком фахівців, у
цьому і полягає основна перевага АБС.
Чому ж ставлення до цієї системи так само неоднозначно, як і до
автоматичної коробки передач? Причина та ж сама – автоматика втручається в дії
людини і навіть блокує їх. У разі екстреного гальмування людина повністю
виключений з цього процесу. З якою б силою він ні тиснув на педаль, вона
поштовхами буде «видавлюватися» назад. «Ніяка електроніка не зможе зрівнятися
з діями досвідченого водія» – таку думку звучить з вуст професіоналів для АБС,
як вирок. Машина з антиблокиратором гальмує самостійно, водій не впливає на
уповільнення руху і, отже, не може навіть спрогнозувати, де зупиниться його
автомобіль. Для тих, хто звик володіти ситуацією на дорозі, це непробачно. Адже
не дарма гонщики, які беруть участь в ралі, принципово відмовляються від АБС.
Втім, не всі за кермом поводяться, як спортсмени на трасі, для них в першу чергу і
призначений антиблокиратор.
На 1 січня 1964 р. в світі було зареєстровано 114,4 млн. легкових автомобілів,
31,7 млн. вантажних і 1,2 млн. автобусів.
У 1999 р. автоматичними коробками передач в США було оснащене 90 %
всіх легкових автомобілів, в Японії – 80 %, в Європі – 13%.
ХОДОВА ЧАСТИНА АВТОМОБИАЯ
Однією з основних частин автомобіля є його ходова частина. Всі її деталі
(підрамник, передній і задній мости, передня і задня підвіски, маточини коліс і
колеса з шинами) з’єднують колеса з кузовом, забезпечують сприйняття всіх сил,
що діють на автомобіль, знижують навантаження і гасять коливання кузова при
русі по нерівній дорозі.
За плавний рух автомобіля на дорозі відповідає підвіска. Пружини,
розташовані між осями коліс і кузовом, пом’якшують поштовхи і роблять
коливання корпуса менш відчутним. Але одних пружин для цього недостатньо.
Маточина – центральна потовщена частина колеса, що має отвір сУгя осі гігі
валу.
Схема будови задньої підвіски (а – амортизатор без навантаження; б –
амортизатор під навантаженням):
1-верхній важіль;
2 – поперечна балка;
3-колесо;
4-амортизатор;
5-вертикальнаястойка;
6 – нижній важіль.
Профіль металевий – виріб, отримане прокаткою, пресуванням, формуванням
між валками.
Тому підвіска оснащена амортизаторами, прокладками і важелями.
Задня підвіска по своїй конструкції відрізняється від передній, але при цьому
вона виконує практично ті ж функції.
Безпосередній зв’язок автомобіля з дорогою, забезпечення руху та зміна його
напрямку виконують колеса. В залежності від призначення вони поділяються на
провідні, керовані і комбіновані. Провідні колеса перетворюють крутний момент
від трансмісії, на силу тяги, в результаті чого виникає поступальний рух
автомобіля; керовані задають напрямок руху; комбіновані здатні одночасно
виконувати функції ведучих і керованих коліс.
Колесо кріпиться на маточині, яка встановлюється з використанням
підшипників, що знижують тертя, на осі.
Основними частинами колеса є диск, який штампують з листової сталі за
спеціальним профілем, і пневматична шина. Диск має обід, який також
штампується з сталі. В середній його частині є поглиблення, що забезпечує і
полегшує шиномонтаж:.
Всі деталі та системи сучасних машин однаково важливі і необхідні.
Наскільки точні і надійні в роботі будуть всі її механізми, у чому залежить від
автовласника. Користуючись послугами «залізного коня», не варто забувати і про
свої обов’язки. Своєчасна заміна мастил та фільтрів, заміна охолоджуючої рідини,
контроль за якістю палива, профілактичні огляди і багато що інше забезпечать
безперебійну роботу будь-якого автомобіля.
Сама витривала машина – «Мерседес-Бенц 180» 1957 р. випуску. За 21 рік
служіння господареві, Роберту о’рейлі р. з Олімпії (штат Вашингтон, США),
автомобіль пройшов шлях в 2 млн. 14,5 тис. км, тобто майже 50 разів об’їхав
Землю по екватору.
«ВЗУТТЯ» ДЛЯ АВТОМОБІЛЯ
Пневматична шина в сучасному автомобілі є найбільш важливою частиною
колеса. Вона пом’якшує поштовхи і удари при русі по дорозі. Відбувається це
завдяки еластичності шини, а також за рахунок стисненого повітря, що наповнює
її.
Як відомо з історії розвитку транспортних засобів, у перший час на
автомобілі використовували колеса, виготовлені з дерева, що дісталися в спадок
від кінних екіпажів. Потім на колесо почали одягати металевий обід, але все одно
комфорт поїздки на автомобілі від цього не збільшився. Лише після використання
шин, виготовлених з гуми, автомобільне колесо набуло сучасного вигляду. Але
перед цим автомобільну гуму ще треба було винайти.
ТРОХИ ПРО ІСТОРІЮ ГУМИ
Майбутній винахідник гуми Чарльз Гудьір народився в сім’ї вихідців з
Великобританії в місті Нью-Хевен, штат Коннектикут (США), в 1800 р. Через 30 з
невеликим років Гудьїр почав виготовляти і продавати гумові іграшки, взуття та
одяг. У рекламних цілях він і сам носив костюм з гуми, який, втім, в жарку погоду
плавився, перетворюючись на в’язку чорну масу.
Так тривало до тих пір, поки в один із зимових днів 1839 р. Чарльз, ставлячи
черговий експеримент над Гудьір, вважалися серед своїх сучасників диваком,
божевільним на гумі, не зміг або не захотів отримати фінансову вигоду зі свого
відкриття. Відкривши новий спосіб термічної обробки каучуку, названий
вулканізацією, він повернув гроші фірмі, раніше катившей його патент на хімічну
обробку, вирішивши, що тепер такий спосіб застарів.
Перший серйозний удар по двигуну внутрішнього згоряння був нанесений в
1990 р., коли, задихаючись від смогу над Лос-Анджелесом, члени
каліфорнійського комітету з повітряним ресурсів САШ (California Air Resources
Board) винесли рішення про обмеження токсичності вихлопу транспортних
засобів. Поряд з поступово вводяться все більш жорсткими нормами викидів СО,
СН і NO у законі був сенсаційний пункт – 2% всіх транспортних засобів, які
будуть продані в 1998 р., не повинні викидати в атмосферу токсичні речовини.
Вже у 2001-2003 рр. частка транспортні коштів з «нульовими викидами повинна
буде скласти відповідно сумішшю каучуку з сіркою, не кинув цей склад піч. Він
почув кроки своєї дружини, якій обіцяв назавжди кинути даремні досліди і
зайнятися чимось більш серйозним. Незабаром вирішивши, що каучук наповнить
кухню неприємним запахом гару, він викинув палаючу суміш у вікно. Матеріал,
який він після підібрав в заметі, виявився надзвичайно пружним і міцним, а
головне – не втрачав своїх властивостей під впливом спеки.
Захоплений спробами знайти ще більш прогресивний спосіб обробки
каучуку, Гудьір до 1844 р. не запатентував відкритий ним процес вулканізації.
Така безпечність звернулася для нього неприємністю. За дві тижні до того, як
Гудьїр зареєстрував права на свій винахід у США, англієць Томас Хенкок
отримав патент в Англії. Винахіднику тільки після тривалого судового розгляду
вдалося довести свій пріоритет.
Після участі у виставці, яка проходила в Парижі, був Гудьїр нагороджений
французьким Орденом Почесного Легіону. Однак він отримав орден рук своєї
дружини, перебуваючи у в’язниці, куди винахідника запроторили кредитори.
Чарльз Гудьір помер 1 липня 1860 р., залишивши після себе лише борги.
У 1898 р. американський підприємець Френк Сиберлинг викупив заводські
будівлі компанії «Гудьір» за 13 500 доларів. Організована їм фірма «Гудьір Таер
& Раббер Компані» зберегла у своїй назві ім’я великого винахідника гуми. Сім’я
поставилася до придбання більш ніж скептично. Вільних грошей для вкладення в
нове виробництво не було, а каучук (сировина для виробництва гумових виробів)
доводилося везти з іншого континенту – з Південної Америки.
Тим не менш, 21 листопада 1898 р. 13 робочих приступили до виробництва
шин для екіпажів і велосипедів. Комерційне чуття не підвело Сиберлинга. У
перший же місяць його фірма продала гумових виробів більш ніж на 8 тис.
доларів. Велосипедний бум, і зростаючий попит на дешеві шини призвели до того,
що сума продажів; фірми в 1900 р. перевищила мільйон доларів.
«Мерседес 60». 1903 р. Випускався як автомобіль туристичного класу.
Величезні передні і непоказні задні колеса мали шини, виготовлені цілком
изрезины.
Автомобільна шина на початку століття представляла собою збільшений
варіант велосипедної покришки. Але шланг, армований бавовняної тканиною,
добре зарекомендував себе на велосипеді, не витримував нових швидкостей і
навантажень і погано тримав повітря. Їзда на такій гумі була досить ризикованим
заняттям – шини, володіли дуже низьким профілем, часто лопалися і
пошкоджувалися зверненими всередину краями обода. Така конструкція була
необхідна, щоб утримувати шину на диск. Таке колесо проходило не більше 2500
км, але більшість виробників продовжували випускати шини саме цієї
конструкції. Можливо, тому, що вони вимагали частої заміни.
АВТОМОБІЛЬНА ШИНА СЬОГОДНІ
За більш ніж вікову історію розвитку автомобіль отримав велика кількість
прогресивних механізмів і пристроїв, тому він істотно відрізняється від свого
«предка», виготовленого на початку XX ст. З’явилися двигуни з безпосереднім
вприскуванням палива, автоматичні коробки передач, бортові системи навігації,
АБС – всі ці новинки знайомі кожному, хто цікавиться сучасним
автомобілебудуванням. Але багато чи зможуть відповісти на запитання: «Що
змінилося в шині з тих часів, коли по дорогах світу покотилися покришки з
радіальним металокордом?» Швидше за все, у відповідь ми побачимо лише
здивоване потиск плечима – а що в них може змінитися?
Остаточно увірувала в те, що його чекає компанію велике майбутнє,
Сиберлинг в 1901 р. вніс в емблему фірми новий елемент – крилату ступню бога
Меркурія, покровителя торгівлі, бронзова статуетка якого стоялау нього в
кабінеті. «Меркурій допоможе перенести наші шини на інші континенти», – сказав
тоді Сиберлинг своїй дружині. Ця крилата ступня досі залишається невід’ємною
частиною торгового знаку фірми «1удъир», стала в наш час лідером серед
виробників автомобільних шин.
У 1994 р. на звалищах США знаходилося понад 3 млрд. старих
автомобільних покришок.
Єдиною шинної компанією, якій вдалося залишити сліди від своїх покришок
не тільки на Землі, але і на позаземний поверхні, до досі залишається «Гудъир». У
1971 р. весь світ побачив американських астронавтів, катящих по поверхні Місяця
невелику двоколісну механізоване візок з інструментами, «взуту* спеціальні
космічні шини наднизького тиску. Вони були розроблені компанією ще в початку
60-х рр., але залишалися незатребуваними ціле десятиліття.
Спортивний автомобіль «Астон Мартін Ульстер». 1934 р. Шини,
армовані металокордом, дозволили цьому автомобілю зайняти в змаганнях
«24 часаЛеМана» 12-місце.
Щоб зрозуміти, на якому технологічному рівні знаходяться зараз провідні
виробники шин, давайте звернемо увагу на останні розробки фірми «Бріджстоун»,
яка щорічно витрачає на нові розробки до 6% обсягу продажів своїх глин по
всьому світу.
Основним інструментом сучасного фахівця-шинника є потужний комп’ютер,
забезпечений спеціальними програмами проектування. Адже це тільки зовні
покришка – шматок гуми певної форми. Насправді це складна система, в якій все
взаємопов’язане, і для щоб при поліпшенні одних якостей не погіршити інші,
потрібно прораховувати кожен крок, враховуючи всі без винятку характеристики.
За роботою фахівців можна простежити на прикладі того, як створювалася одна з
останніх розробок фірми.
Несучою основою шини, як відомо, служить каркас – металеві нитки корду,
що пронизують всю покришку. Напруга ниток і форма боковини покришки
безпосередньо впливають на те, наскільки вона деформується при повороті
колеса. А від цього в свою чергу залежить, наскільки точно автомобіль буде
дотримуватися заданої траєкторії руху.
Після проведених досліджень фахівці фірми прийшли до висновку, що
характеристики шини і керованість автомобіля молено поліпшити, надавши
боковині покришки більш складний профіль. Для цього напруга ниток корду в
бортовій частині боковини, яка прилягає до ободу, має бути вище звичайного, а в
середині боковини – навпаки, нижче. Проте тести, проведені з допомогою
комп’ютера, показали, що шина з такою боковиною буде більше чинити опір
коченню, що спричинить за собою збільшення витрати палива і підвищений
рівень шумів.
Фахівці знову звернулися за допомогою до комп’ютера. Було отримано
просте і в той лее час оригінальне рішення – застосування бортового шнура,
складається не з одного, а з трьох сортів гуми з різними характеристиками
еластичності. Сама жорстка гума застосовувалася біля борту, м’яка – посередині і
напівжорстка – при переході до брекеру. В результаті керованість нової шини
покращилася, а шум не збільшився. Вартість такої шини вийшла ненабагато вище
старої.
Прикладом ще одного успішного застосування комп’ютерної техніки при
розробці нових шин може служити розробка «тихого» малюнка протектора. Якщо
всі шашки на ньому будуть однакового розміру, то така шина буде «співати»
однотонним голосом, і тому голосно. Але якщо шашки нарізати нерівномірно, то
кожна зазвучить на свій лад, і загальний спектр шуму стане рівніше і
непомітніше. Це відомо давно, але як саме вибрати нерівномірність нарізки і
розташування шашок? Адже якщо за кожного можливого варіанту виготовляти
шину і проводити її випробування, на це підуть десятиліття. Звичайно ж, треба
застосувати комп’ютерну обробку, що дозволить прорахувати тисячі різних
комбінацій, оптимізуючи спектр шуму, і вибрати з всіх запропонованих
найкращий варіант.
Ще одна проблема, з якою стикаються автолюбителі, – биття колеса. Як воно
виникає? Цим питанням зацікавилися фахівці фірми «Бріджстоун». Технології
виготовлення сучасних шин і колісних дисків відпрацьовані настільки, що їх
геометричні форми близькі до ідеальних. Але все ж у зібраного колеса є биття –
ледве помітне, практично нерозрізнене на балансувальне верстаті, воно
обертається вібраціями і рысканиями автомобіля на високій швидкості. Більш
точно витримувати геометрію шин при масовому виробництві нереально – вони
вийдуть дуже дорогими.
Шина «Бріджстоун-65», виготовлена за новою технології.
Так виглядає «масова» шина «Бріджстоун GR-50» з вуглецевими
ланцюжками у складі гуми і бортами нової форми.
У пошуках дешевшого способу усунення биття фахівці фірми «Бріджстоун»
провели комп’ютерне сканування поперечних перерізів накачаного колеса. І при
аналізі знімків з’ясувалося, що борт шини прилягає до ободу не завжди щільно, а з
невеликим і нерівномірним по окружності колеса зазором, що призводить до
биття.
Розглянувши декілька варіантів вирішення цієї проблеми, інженери прийшли
до остаточного висновку – треба закруглити борт покришки для більш щільною і
рівномірною посадки на обід. Випробування таких шин з формою борти «О-Бід»
підтвердили справедливість знайденого рішення – і вібрацій пошуків на великій
швидкості дійсно стало менше.
Інші резерви поліпшення характеристик шин криються в використання нових
матеріалів. Як відомо, у склад протекторної гуми входять сірка як сполучна
речовина, полімер як еластичний компонент і вуглець, тобто частинки очищеної
сажі, які виконують роль наповнювача і зміцнюють склад гуми. Зазвичай
молекули вуглецю не розподіляються рівномірно по всій гумовій масі, а
збиваються в купи.
Японські вчені розробили технологію, названу ними «Л.Л. Карбон». Вони
змусили частинки вуглецю вибудовуватися один за одним, утворюючи довгі
ланцюги. Це дозволяє значно збільшити зносостійкість протектора, гума якого
«армована» довгими ланцюжками вуглецю. Крім цього, внутрішнє тертя і нагрів
шини з довшими вуглецевими ланцюжками виявилися менше, а це означає
зниження втрат при коченні і, як наслідок, зменшення витрати палива.
Всі описані новинки вже вийшли з розряду досвідчених розробок і широко
застосовуються в масовому виробництві. Якщо ще недавно довшими вуглецевими
ланцюжками у складі гуми або бортами нової форми могли похвалитися лише
елітні моделі шин «Бріджстоун S-01» і «Бріджстоун S-02», то зараз це
застосовується і на масових і доступних за ціною моделях «В-70», «В-65» і «GR-
50». По всьому світу вже продано більше 10 млн. таких покришок.
НАВІЩО КОЛЕСУ ШИПИ?
Щороку з приходом зими у автолюбителів виникає один і той же питання –
купувати чи ні шиповані шини? Зараз ми постараємося розібратися в тому, що це
таке, і відповімо на питання, як краще їздити – з шипами чи без?
Металеві шипи на автомобільних покришках з’явилися ще на початку XX ст.
Тоді їх встановлювали не лише для кращого зчеплення з дорогий, але і для
збільшення зносостійкості шин, виготовлених з гуми. Пізніше, після винаходу
пневматичних шин, інтерес до шипів ослаб. Їх масового застосування заважали
недосконалість конструкції шипа і його швидке стирання. Однак у 30-х роках XX
ст. шини спортивних автомобілів часто оснащувалися шипами. Як правило, для їх
установки в покришках робили наскрізні отвори, зсередини вставляли сталевий
болт, а зовні його фіксували звичайної гайкою. Уявляєте, скільки важили такі
шини!
Лише в кінці 50-х рр. в північних країнах з’явилися шипи звичною для наших
днів конструкції. За основу була взята звичайна сталева заклепка, в тіло якої
запрессовывалась твердосплавна вставка. У такому вигляді шип монтувався в
протектор шини.
Переваги шипованих шин в зимових умовах швидко оцінили водії не тільки
північних, але й інших країн Європи. У гонитві за безпекою в шиповані шини
«перевзувалися» не тільки легкові автомобілі, але й вантажівки, автобуси, важка
будівельна техніка. І тут тривогу забили дорожники – масове застосування
шипованих шин негативно позначилося на стані доріг. Після закінчення зимового
сезону на асфальті залишалися колії – шипованное колесо працювало, як фреза.
Особливо згубним вплив шипованих шин на німецькі автобани, більшу частину
зими очищені від снігу і льоду. Не дивно, що першими виступили проти шипів
саме німці, – з 1975 р. використання шипованих шин на території Німеччини
заборонено. Цьому прикладу незабаром наслідували багато європейські країни –
там або повністю заборонили використовувати шиповані шини, яких ввели ряд
обмежень.
У наші дні В Європі залишилося не так багато країн, де можна
використовувати шиповані шини.
Шип стандартної конфігурації
30 листопада I960 р. припинилося виробництво, а разом з ним і існування
американської марки «Де Сото». Останнім автомобілем, що зійшли з конвеєра,
стала модель «Адвенгер», виконана в кращих традиціях популярного тоді
аэростиля і стала свого роду пам’ятником славетної компанії, що проіснувала 15
років.