Как передний привод помог сделать семейные автомобили просторнее и дешевле

У семейных автомобилей прошлого и современных хетчбэков различаются не только кузова, фары и приборные панели. Под полом произошла менее заметная перемена: длинный вал, передававший вращение к задним колёсам, во многих моделях исчез, а основные агрегаты собрались под капотом. Этот переход растянулся на десятилетия.

Почему «классика» долго устраивала заводы

Задний привод означает, что двигатель передаёт тягу задним колёсам. Сам мотор при этом может находиться и спереди, и сзади. Однако для многих легковых машин XX века привычной стала схема с передним расположением двигателя, которую обычно называют классической.

В такой машине двигатель и коробка передач стоят вдоль кузова. От коробки под полом проходит карданный вал, передающий вращение назад. Там главная передача изменяет направление вращения и увеличивает крутящий момент, а дифференциал позволяет ведущим колёсам вращаться с разной скоростью в повороте.

Эта компоновка хорошо соответствовала возможностям раннего массового автомобилестроения. Длинные двигатели было удобно размещать продольно, а агрегаты не приходилось тесно собирать возле управляемых колёс. Передние колёса поворачивали, задние обеспечивали движение.

Заводы накопили опыт изготовления таких машин, подготовили оборудование и наладили ремонт. Для смены проверенной системы требовался убедительный выигрыш.

При этом задний привод не был единственным вариантом даже в довоенную эпоху. Citroën Traction Avant появился в 1934 году и уже передавал тягу передним колёсам. Поэтому дальнейший переход был распространением и совершенствованием известного решения, а не внезапным изобретением нового привода.

Передним колёсам пришлось решать три задачи

Переднеприводное колесо одновременно поворачивает, перемещается вместе с подвеской и получает вращение от двигателя. Соединяющий его с коробкой вал постоянно меняет положение. Передавать через такое соединение значительный крутящий момент сложнее, чем может показаться по внешнему виду автомобиля.

Обычный одиночный карданный шарнир при работе под углом создаёт неравномерность вращения: выходной вал в течение оборота то ускоряется, то замедляется относительно входного.

Одним из ключевых решений стали шарниры равных угловых скоростей, сокращённо ШРУСы. Они передают вращение между валами, расположенными под углом, сохраняя равномерность их движения. Наружный шарнир допускает поворот колеса, а внутреннее соединение обычно также компенсирует изменение расстояния при работе подвески.

Передний привод существовал и до повсеместного распространения современных ШРУСов, но совершенствование шарниров, материалов, смазок и защитных чехлов сделало его удобнее для больших серий.

Больше салона в том же кузове

Особенно заметный выигрыш появился при сочетании переднего привода с поперечным двигателем. Мотор развернули поперёк автомобиля, а коробку передач и главную передачу разместили рядом с ним либо в тесно связанном блоке. От этого узла к передним колёсам пошли короткие приводные валы.

В результате силовая установка занимала меньше места по длине. Исчезала необходимость вести кардан к задней оси и размещать там отдельный приводной редуктор. Это позволяло свободнее проектировать салон, багажник и заднюю часть пола.

Показательным стал Mini 1959 года. Его создатели расположили двигатель поперечно, а коробку — под ним. Благодаря компактной механике в очень коротком кузове удалось выделить значительную часть пространства людям и багажу.

Позднее широкое распространение получила схема с коробкой сбоку от поперечного двигателя. Её важным массовым примером стал Fiat 128, выпущенный в 1969 году. Такое расположение агрегатов стало привычным для множества последующих моделей.

Однако передний привод и поперечный двигатель — не синонимы: существуют переднеприводные машины с продольным мотором. Не гарантирует передний привод и совершенно плоский пол. Центральный тоннель может сохраняться для выпуска, жёсткости кузова или совместимости с полноприводной версией.

Когда сантиметры превратились в экономию

Для производителя просторный салон в небольшом кузове означал возможность предложить семейную машину с меньшими внешними размерами. Отсутствие длинного карданного вала и отдельного заднего приводного узла также позволяло сократить массу и расход материалов.

Дифференциал при этом сохранялся: он находился в общем агрегате с коробкой и главной передачей. Экономию обеспечивала более компактная организация трансмиссии.

Силовой агрегат с передней подвеской можно было собирать в крупный узел и затем соединять с кузовом.

Меньшая масса помогала снижать расход топлива, хотя сама надпись «передний привод» экономичность не гарантировала. На неё также влияют двигатель, передаточные числа, аэродинамика и шины. Топливные кризисы 1970-х усилили интерес к компактным и экономичным машинам, но переход начался раньше.

Хорошая иллюстрация — Volkswagen. У Beetle двигатель находился сзади и приводил задние колёса, а Golf 1974 года получил передний привод с поперечным мотором под капотом.

Разные рынки проходили этот путь с разной скоростью. Передний привод особенно убедительно проявил себя в небольших и средних семейных моделях.

Что получил водитель и за что пришлось заплатить

У переднемоторной переднеприводной машины значительная часть массы обычно приходится на ведущую ось. Это может помогать при трогании на скользкой дороге, особенно в сравнении с автомобилем классической компоновки, у которого задняя ось мало нагружена. Но преимущество зависит от распределения массы, шин и состояния покрытия.

В повороте у передних шин появляется дополнительная работа. Их сцепление расходуется одновременно на изменение направления и передачу тяги. При слишком большом запросе они могут начать скользить, и машина будет уходить наружу поворота, поворачивая меньше ожидаемого. Такое поведение называют недостаточной поворачиваемостью.

У заднеприводного автомобиля сильная тяга способна сорвать в скольжение задние колёса и вызвать занос. Однако тип привода не предопределяет поведение машины во всех обстоятельствах. Настройки подвески, загрузка, действия водителя и системы стабилизации способны существенно изменить картину. Переднеприводный автомобиль тоже может уйти в занос.

Есть у переднего привода и ограничение при интенсивном разгоне. Нагрузка перераспределяется назад: передняя ось разгружается, задняя нагружается. Поэтому мощной машине бывает выгоднее передавать тягу назад либо на обе оси. Кроме того, особенности приводов и подвески могут вызывать силовое подруливание — ощутимые усилия на руле при ускорении.

Для семейного автомобиля пространство, цена и удобство часто имели больший вес, чем возможность максимально эффективно реализовать большую мощность.

Электромобили снова изменили расчёт

Задний привод сохранился там, где полезны разделение рулевого управления и тяги, хорошие возможности разгона и удобное размещение крупных силовых агрегатов.

С электромобилями появились новые условия. Компактный электромотор с редуктором можно установить возле задней оси, не прокладывая к нему кардан от переднего двигателя. Большая батарея обычно находится под полом, поэтому распределение массы также отличается от привычного автомобиля с тяжёлым мотором под капотом.

Такой задний привод даёт часть преимуществ прежней схемы без её длинной механической связи через весь кузов. Например, заднемоторный Volkswagen ID.3 получил свободные от приводных валов передние колёса, что помогло обеспечить большие углы их поворота и небольшой диаметр разворота.

Передний и полный привод тоже сохраняют свои задачи. Меняется набор ограничений, а вместе с ним — выгодное расположение агрегатов. Массовые легковые машины перешли на передний привод потому, что он хорошо отвечал требованиям компактного семейного автомобиля. Когда устройство самой машины меняется, инженеры вновь пересчитывают этот выбор.