2.2.3 Выбор схем расположения двигателя и трансмиссии

Расположение двигателя и компоновка трансмиссии оказывает решающее влияние на компоновку АТС в целом.

Для легковых автомобилей компоновочная схема трансмиссии определяется, прежде всего, расположением двигателя и ведущих колес, [3]. При этом компоновочная схема может соответствовать одной из представленных на рис.4.

I -классическая схема - двигатель, сцепление, коробка передач расположены впереди, ведущий мост задний, а его привод осуществляется через карданные валы и главную передачу с дифференциалом (рис. 4а).

При классической схеме компоновки происходит некоторое увеличение длины и массы автомобиля, ухудшается компоновка автомобилей, [3].

II - переднеприводная схема - двигатель, сцепление, коробка передач, главная передача, дифференциал расположены впереди, поперечно (рис. 4б) или продольно (рис. 4е) относительно осевой линии автомобиля, ведущий мост передний.

Переднеприводная схема имеет широкое применение по двум основным причинам:

обеспечение недостаточной поворачиваемости, что улучшает устойчивость автомобиля; улучшение условий компоновки салона (отсутствует тоннель для карданной передачи и выступ для главной передачи).

III - заднемоторная схема (схема с задним расположением двигателя) - двигатель, сцепление, коробка передач, главная передача, дифференциал расположены сзади продольно или поперечно относительно осевой линии автомобиля, ведущий мост задний (рис. 4д).

Заднемоторная схема, имевшая широкое распространение в прошлом, не перспективна по двум причинам: недостаточная устойчивость автомобиля и малый объем багажника, который размещается впереди, так как большой объем занимают ниши управляемых колес и элементы рулевого управления. Заднемоторные автомобили отличаются излишней поворачиваемостью, что ухудшает управляемость автомобиля при движении по скользким дорогам и увеличивает снос от бокового ветра.

IV - центральная схема (схема с центральным расположением двигателя) - двигатель, сцепление, коробка передач расположены по центру автомобиля, ведущий мост задний, его привод осуществляется через карданный вал и главную передачу с дифференциалом.

При центральной схеме улучшается развесовка, однако ухудшается компоновка салона. Такие схемы наиболее приемлемы для спортивных автомобилей.

V - полноприводная схема - двигатель, сцепление, коробка передач могут располагаться в любом из вышеуказанных мест АТС, оба моста ведущие, их привод осуществляется от раздаточной коробки, объединенной с демультипликатором (рис. 4в).

При полноприводной схеме, как отмечалось выше, улучшается устойчивость, управляемость АТС, а значит, повышается безопасность движения. Поэтому эти схемы все чаще используют в современных АТС обычной проходимости.

Рисунок 4 Принципиальные схемы компоновки трансмиссии легковых АТС в зависимости от расположения двигателя

Сравнительная сценка пяти компоновочных схем трансмиссий легковых АТС приведена в таблице 4.

Таблица 4 Сравнительные оценки компоновочных схем трансмиссий легковых АТС

Параметры	I	II	III	IV	V
Габаритная длина	5	2	1	4	3
Масса	4	1	2	3	5
Компоновка салона	3	1	2	5	4
Объем багажника	2	1	5	4	3
Устойчивость	4	3	5	2	1
Управляемость	4	2	5	3	1
Проходимость	5	4	2	3	1
Трудоемкость производства	1	4	3	2	5

Для автобусов основным при выборе компоновочной схемы трансмиссии является выбор расположения двигателя, [10]. Выбор расположения двигателя не может быть произвольным, он зависит от назначения автобуса (городской, туристический, междугородний, школьный и т.д.), предполагаемых размеров автобуса, климатических и дорожных условий, принятой системы обслуживания (с кондуктором или без кондуктора) и, следовательно, от расположения входной и выходной дверей, организации технического обслуживания (ТО) (гаражное и безгаражное хранение, степень механизации и т.д.), от надежности двигателя и требований доступности при его обслуживании, а также от других условий и требований.

При анализе расположения двигателя различают его положения (рис. 5.) относительно вертикальной продольной плоскости симметрии – V, плоскости пола – H, осей (базы) – L пассажирского помещения.

Рисунок 5 Схема базовых плоскостей и осей при анализе расположения двигателя

Расположение двигателя относительно вертикальной продольной плоскости автобуса V показано на рисунке 6. Возможны следующие варианты:

Рисунок 6 Схемы расположения двигателя автобуса относительно вертикальной продольной плоскости

I - в плоскости V:

а) по оси симметрии (рис. 6а),

б) параллельно оси симметрии (рис. 6б),

в) под углом к оси симметрии (рис. 6в);

г) перпендикулярно оси симметрии (рис. 6г);

II - под углом к плоскости V:

а) угол меньше 90° (рис. 6д),

б) угол равен 90° (рис. 6е).

Относительно плоскости пола автобуса H двигатель может располагаться: выше уровня пола; ниже уровня пола; в плоскости пола; под углом к плоскости пола.

Относительно осей (базы) - Б (рис. 7) двигатель располагают: перед передней осью (рис. 7а); над передней осью (рис. 76); в пределах базы (рис. 7в); за задней осью (рис. 7г,д,е).

Рисунок 7 Схема расположения двигателя автобуса относительно осей

О тносительно пассажирского помещения (рис. 8), двигатель располагается: вне помещения (рис, 8а…д), в помещении (рис. 8е,ж).

Рисунок 8 Схема расположения двигателя автобуса относительно пассажирского помещения

Выбор положения двигателя определяет выбор компоновки трансмиссии. Схема трансмиссии автобуса зависит, [10]:

1) от расположения коробки передач: в блоке с двигателем; отдельно от двигателя; в блоке с главной передачей;

2) от числа звеньев карданной передачи: однозвенная; многозвенная.

3) от схемы и расположения главной передачи: стандартный мост с центральным расположением главной передачи; П – образный мост с бортовыми передачами: разнесенный мост с колесными планетарными редукторами; мост с конической ведущей шестерней, расположенной под углом к плоскости симметрии автобуса: главная передача закреплена на раме или основании кузова (при независимой подвеске).

4) от наличия дополнительных механизмов передач: без дополнительных механизмов передач; с дополнительными механизмами передач (дополнительная коробка передач, главная передача).

Согласно вышеизложенного, может быть выполнено большое разнообразие компоновок трансмиссий автобуса.

Дня школьных, служебных и местных автобусов, кузова которых устанавливают на дешевые стандартные шасси грузовых автомобилей массового производства, характерны, естественно, обычные схемы трансмиссии и расположения двигателей (рис. 7а, 8а).

Для междугородных и туристских автобусов при высоком уровне пола может быть применена любая схема расположения двигателя. За последние годы применяют следующие схемы (см. рис. 9): двигатель расположен впереди; над передней осью; под полом в базе; сзади (продольное расположение вертикального двигателя) или схемы с продольным и поперечным расположением вертикального двигателя.

При переднем расположении двигателя распределение веса по осям неблагоприятно и приводом к уменьшению переднего свеса и увеличению заднего. К недостаткам этой схемы относятся плохая изоляция салона от двигателя, опасность возникновения вибрации вследствие применения многозвенной трансмиссии. Кроме того, доступ к двигателю из салона снижает комфортабельность автобуса. К положительным качествам передней компоновки относятся, простота управления силовым агрегатом и удобство установки радиатора охлаждения, возможность размещения багажников сзади и с боков. При расположении двигателя в пределах базы распределение веса по осям улучшается немного, но создаются некоторые компоновочные преимущества. Однако наличие люков в полу салона для доступа к двигателю и коробке передач снижает комфортабельность автобуса. Изолированность салона от двигателя несколько лучше, но вибрации двигателя передаются на пол салона. Доступ к двигателю на линии затруднен, и имеет место загрязнение двигателя снизу от дороги.

Наиболее перспективным для междугородных и туристских автобусов является заднее расположение двигателя. К его преимуществам относятся возможность изоляции двигателя от салона и относ газа и шума за пределы кузова; минимальные вибрации; хорошее распределение веса по осям; возможность создания емких багажников под полом по всей ширине автобуса и хорошая доступность к двигателю вне салона.

К недостаткам двух последних схем следует отнести затрудненность управления силовым агрегатом и размещения радиатора охлаждения двигателя.

Для городских автобусов выбор схемы расположения двигателя и трансмиссии составляет наибольшую сложность. Поэтому необходимо предварительно рассмотреть ряд параметров, влияющих на выбор схемы. Эти параметры характеризуют удобство, безопасность, быстроту входа, прохода и выхода пассажиров, которые определяются числом и высотой ступеней, уровнем пола и его ровностью, шириной прохода, наличием накопительных площадок у дверей, шириной, расположением и числом дверей, размещением касс и системой размена денег для оплаты проезда.

Р исунок 9 Принципиальные схемы компоновки трансмиссий автобусов в зависимости от расположения двигателя:

а - спереди; б - в базе; в - сзади;

1- ЛиАЗ; 2 - Бедфорд; 3 - АЕС; 4 - Берлие-Савием; 5 – Хеншель; 6 - Лянчиа; 7 - Кеяворг; 8 - Бюссинг, Фиат; 9 - АЕС; 10 - Лянчиа, Фиат; 11 – Бюссинг, 12 - ЛАЗ, Мерседес; 13 - Бюссинг, АЕС: 14 - Бристоль КЕ; 15 - Кессборер S7; 16 - Бристоль; 17 - Заурер; 18 - Лейлэкд; 19 - ЗИЛ-127; 20 - Кессборер S6.

Для грузовых автомобилей расположение двигателя и компоновка трансмиссии зависят от класса АТС, определяемого согласно полной массы (см. табл.3).

Как правило, грузовые автомобили 1 и 2 классов - это легковые АТС с грузовым кузовом типа «пикап», или «фургон». Поэтому расположение двигателя и компоновка трансмиссии у них практически такие же как и у базовых легковых автомобилей (рис. 4).

Примеры:

автомобиль АЗЛК-2335 - это переднеприводный автомобиль «Москвич» АЗЛК-2141 с продольным расположением двигателя и кузовом «пикап»;

автомобиль ВАЗ-1706 - грузовой вариант автомобиля ВАЗ-2108 «Спутник» с кузовом «фургон»;

автомобиль ЛуАЗ-1302 «Волынь» - грузопассажирский автомобиль с колесной формулой 4x4 и передним продольным расположением двигателя.

Грузовые АТС 3 класса и других более высоких классов имеют, как правило, продольное переднее расположение двигателя, а компоновка их трансмиссий определяется согласно принятой «колесной формулы». При этом необходимо учесть, что трансмиссии трехосных и четырехосных автомобилей 5, 6 и 7 классов с неведущими передними осями, изготавливаемых на базе агрегатов серийных двухосных АТС, содержат дополнительную коробку (делитель, демультипликатор).

Применение демультипликатора в изменившихся условиях работы АТС, связанных с увеличением нагрузки на ведущие колеса в сравнении с серийным автомобилем позволяет увеличить передаточное число низшей ступени трансмиссии и общее число передач в трансмиссии. Применение делителя расширяет диапазон передаточных чисел трансмиссии, увеличивая общее число передач.

Трансмиссии полноприводных грузовых автомобилей содержат раздаточные коробки, которые могут быть объединены с демультипликатором в случае, если в трансмиссии используются агрегаты стандартного базового АТС. При этом чаще всего демультипликатор двухступенчатый.

На рисунке 10 представлены наиболее распространенные схемы компоновок трансмиссии грузовых АТС.

Компоновка влияет на размеры АТС, распределение веса по осям, устойчивость движения автомобиля под действием боковых сил, характер обслуживания.

Принятую компоновочную схему трансмиссии АТС необходимо изобразить в виде, аналогичном одному из представленных на рисунках 4…10, обозначив основные элементы схемы.

1) 4)

2 ,3) 5)

6)

7)

Рисунок 10 Принципиальные схемы компоновки трансмиссии грузовых АТС в зависимости от колесной формулы 4х2.2; 6x4.2; 6x6.1:

1 - ЗиЛ-ММЗ-4502, 555; 2 - ГАЗ-3307; 3 - ЗиЛ-4314; 4 – КамАЗ- 5320; 5 - КрАЗ-256; 6 - ЗиЛ-157; 7 - КамАЗ-4310