قرار دادن موتور در جلو چگونه خودرو را تغییر داد؟

انتقال موتور به جلو، فضای داخلی خودرو را بزرگ‌تر کرد، توزیع وزن را تحت کنترل طراح قرار داد و تولید اقتصادی خودروهای کوچک را ممکن ساخت. این دگرگونی در دو گام رخ داد: ورود دیفرانسیل جلو به تولید انبوه در سال 1934 و تبدیل مجموعه عرضی موتور-گیربکس به یک بسته ارزان و قابل تکرار در سال 1959. امروز تقریباً هر خودرویی در جاده‌ها میراث این دو گام است.

آغاز: چرا موتور عقب بود؟

از نخستین خودروی کارل بنز به بعد، مسئله روشن بود: باید یک موتور تک‌سیلندر چهارزمانه و مجموعه انتقال قدرتی که نیرو را به چرخ‌ها می‌رساند، در کنار هم قرار می‌گرفتند. در راه‌حل‌های اولیه، موتور نزدیک به محور محرک قرار می‌گرفت. بدین ترتیب چیدمانی با موتور بزرگ در عقب، سال‌ها به استاندارد تبدیل شد؛ نزدیک کردن موتور به محور محرک از نظر مکانیکی ساده بود و اتلاف انتقال قدرت را کاهش می‌داد.

اما این چیدمان بهایی داشت. موتور فضای مسافر و بار را اشغال می‌کرد و خودرو به فاصله محوری بلندتری نیاز پیدا می‌کرد. برای مهندسی که خودرویی کوچک طراحی می‌کرد، پاسخ پرسش محل قرارگیری موتور، مستقیماً تعیین‌کننده اندازه کابین بود. موضع موتور، مستقل از حجم موتور یا تعداد سیلندرها، تصمیم معماری بنیادین خودرو است: توزیع وزن و مرکز ثقل و در نتیجه شتاب‌گیری، ترمزگیری و چسبندگی جاده را تعیین می‌کند.

سیتروئن تراکسیون آوان: آزمون تولید انبوه دیفرانسیل جلو

دیفرانسیل جلو پیش از 1934 یک ایده کاملاً بیگانه نبود. در انگلستان Alvis 1928 Racing FWD و در آمریکا Cord L29 (1929–1932) این چیدمان را در بخش لوکس امتحان کرده بودند؛ در اروپا مدل‌های جاافتاده دیفرانسیل جلویی مانند DKW F2 و Adler Trumpf، ساخت‌های Tracta و تلاش‌های تازه‌ای مانند BSA Scout وجود داشتند. Auto Union پیش‌تر دیفرانسیل جلو و تعلیق مستقل را در خودروهای تولیدی خود به کار گرفته بود. آنچه کم بود، خودرویی بود که این فناوری‌ها را با تولید انبوه پرحجم و مقرون‌به‌صرفه یکپارچه می‌کرد.

این خودرو با طراحی آندره لفرور و فلامینیو برتونی پدید آمد. نخستین مدل یعنی 7A، در 18 آوریل 1934 در پاریس معرفی شد؛ تولید انبوه یک روز بعد آغاز گردید. تراکسیون آوان نخستین خودروی جهان با بدنه نیمه‌مونوکوک تولید انبوه و دیفرانسیل جلو است. بدنه مونوکوک به‌ازای هر خودرو 70 کیلوگرم صرفه‌جویی در فولاد فراهم کرد؛ این سبکی، مهندسیِ پشت سرعت 100 کیلومتر بر ساعت خودرو بود. مصرف سوخت حدود 10 لیتر در 100 کیلومتر بود؛ در آزمایشی مربوط به 1951، مدل Light Fifteen با موتور 1.911 سی‌سی به 72.6 مایل بر ساعت سرعت نهایی و برای 0-60 مایل 29.7 ثانیه مقادیر را داد.

فضای داخلی کف صاف

در چیدمان دیفرانسیل جلوی طولی Traction Avant، گیربکس جلو، موتور عقب و دیفرانسیل بین این دو قرار داشت. این چیدمان به معنای دسته‌دنده روی داشبورد، پدال‌های آویزان، ترمز دستی نوع چتری و کاناپه صندلی جلو بود. نتیجه: فضای داخلی بسیار وسیع با کف صاف و بدون مانع و از میان رفتن نیاز به پله کناری. این ویژگی‌ها خودرو را در ایده لیموزین و تاکسی محبوب کرد. خودرو همچنین دارای ترمزهای هیدرولیک که برای اولین بار در تولید انبوه اروپا بود، فرمان شیر.CONFIGگیری چرخشی که در 1936 جای "worm and roller" را گرفت، تعلیق مستقل جلو با میل پیچشی و ترنساکس آلیاژ آلومینیوم نیز بود.

اما هزینه سنگین بود: مخارج توسعه و نوسازی کارخانه سیتروئن را به در پایان 1934 ورشکستگی کشاند و بزرگ‌ترین طلبکار، شرکت میشلن، تا سال 1976 مدیریت آن را بر عهده داشت. تولید در دوران جنگ متوقف شد و در 1945 از سر گرفته شد و در ژوئیه 1957 پایان یافت؛ در مجموع 759.111 دستگاه. ترنساکس آلومینیومی ریخته‌گری‌شده آن سرنوشت دیگری هم یافت: در دهه 1950 در انقلاب موتور عقب کوپر در مسابقات فرمول یک استفاده شد - کوپر T51 قهرمان جهان فرمول یک 1959 شد.

مینی و چیدمان موتور عرضی: تولد الگوی مدرن

چیدمان طولی Traction Avant از نظر فنی موفق بود اما استاندارد آینده نبود. انقلاب واقعی در قرار دادن موتور به صورت عرضی بود: نصب موتور همراه با گیربکس در کنار آن به شکل یک واحد فشرده روی محور جلو. در اینجا یک تصحیح تاریخی لازم است: نخستین موتور عرضی با دیفرانسیل جلو مینی نبود. پیشگام این چیدمان از سال 1931 DKW F1 با موتور دوسیلندر دوزمانه بود؛ در نمونه اولیه F9 سال 1939 دی‌کا‌و که برای موتور سه‌سیلندر طراحی شده بود نیز مجموعه موتور-گیربکس عرضی وجود داشت.

کاری که مینی در 1959 انجام داد متفاوت بود و دقیقاً به همین دلیل تحول‌آفرین بود: با طراحی Alec Issigonis، موتور عرضی و دیفرانسیل جلو با قرار دادن گیربکس در کنار موتور به یک بسته ارزان و انبوه‌سازی‌شده تبدیل شد. بیرون خودرویی به طول تقریبی 10 فوت یعنی 3 متر، و درون آن فضای زندگی‌ای شگفت‌آمیزی وسیع ارائه می‌داد - چیدمان موتور این بازدهی فضای داخلی را ممکن ساخت. به استثناهایی مانند Renault 4، Renault 16 و نسل اول Renault 5 که بعدها از مجموعه طولی استفاده کردند، تقریباً تمام خودروهای دیفرانسیل جلوی تولید انبوه مدرن این چیدمان عرضی را پذیرفتند. این الگو که از خودروهای کوچک آغاز شد، به‌مرور به معماری مسلطی تبدیل شد که کلاس کامپکت، سپس کلاس متوسط و در نهایت بیشتر مدل‌های عصر هیبرید را در بر می‌گیرد.

چرا موتور عقب ناپدید شد؟

قرار دادن موتور در عقب نیز مبتنی بر دلایل موجهی بود. چون وزن موتور روی محور محرک قرار دارد، کشش را بهبود می‌بخشد - به‌ویژه در شرایط زمستانی. دلایل آن سادگی، کارایی بسته‌بندی، ایجاد فضای بار و سرنشین، و نزدیک کردن موتور به محور محرک بود. در دهه 1950 روش مد طراحی خودروی کوچک، قرار دادن موتور در عقب بود؛ این چیدمان از نظر تاریخی نیز بیشتر در خودروهای کوچک استفاده می‌شد. مشکل همراه با مقیاس ظاهر شد: وزن موتور در عقب در یک خودروی بزرگ اثر منفی ایجاد می‌کرد و تعادل جاده‌ای را به هم می‌زد. نتیجه، رها شدن تدریجی نسل خودروهای کوچک موتور عقب بود؛ استثناها، مدل‌هایی مانند Porsche 911 ماندند که این چیدمان را بخشی از شخصیت خود کرده و بر مهندسی آن مسلط بودند.

چیدمان موتور چگونه بر رانندگی و فضای داخلی تأثیر می‌گذارد؟

می‌توان تأثیرات چیدمان را در سه عنوان خلاصه کرد:

• موتور در جلو: آسان‌ترین موقعیت برای تعمیر و نگهداری است؛ دسترسی به محفظه موتور آسان است و نصب در جلو، کابین و فضای سرنشین وسیع‌تری فراهم می‌کند.
• موتور در عقب: وزن را روی محور محرک می‌اندازد؛ در خودروهای کوچک از نظر بسته‌بندی کارآمد است اما در بدنه بزرگ، تعادل را دشوار می‌کند.
• موتور وسط: توزیع وزن را به شکل رادیکال تغییر می‌دهد و به‌طور جدی بر شخصیت رانندگی تأثیر می‌گذارد؛ به همین دلیل در خودروهای اسپرت ترجیح داده می‌شود.

یک تمایز مهم وجود دارد: موقعیت موتور بیشتر بر عملکرد و چسبندگی جاده‌ای تأثیر می‌گذارد تا مصرف سوخت. کارایی عمدتاً کار حجم موتور، وزن و آیرودینامیک است. یعنی انتقال موتور به جلو مستقیماً صرفه‌جویی بر حسب لیتر ایجاد نمی‌کند؛ آنچه فراهم می‌کند، کابین بیشتر در همان طول بدنه و تعادل وزنی است که مهندسان می‌توانند کنترل کنند.

میراث: تصمیم معماری خودروی امروز

اگر تعداد سیلندرها، نوع موتور و حجم، چهره ویترین هر خودرو هستند، چیدمان موتور اسکلت پنهان آن است. چیدمان موتور عقب به‌جا مانده از دوران بنز، مدت طولانی در خودروهای کوچک کار کرد؛ Traction Avant با آوردن دیفرانسیل جلو به تولید انبوه همراه با بدنه مونوکوک، فضای داخلی و ریاضیات هزینه را تغییر داد؛ و Mini با تطبیق مجموعه موتور-گیربکس عرضی با اقتصاد تولید انبوه، پایه خودروی کامپکت امروز و به‌طور غیرمستقیم منطق بسته‌بندی عصر هیبرید را بنیان نهاد. امروز وقتی کف صاف زیر صندلی‌های یک سدان یا هاچ‌بک، صندوق عقب و محفظه موتور نسبتاً کوچک در جلو را می‌بینید، آنچه می‌نگرید مجموعه دو تصمیم معماری است که در سال‌های 1934 و 1959 گرفته شد.

منابع

• Citroën Traction Avant
• 1959: The Mini Was Born.
• Transverse engine, explained
• Automotive History: The 1959 Mini Did Not Have The First Transverse FWD Engine
• Engineering the BMC Mini, 1959
• Rear mid-engine, rear-wheel-drive layout
• Why is the Porsche 911 engine in the rear?
• What happened to (almost) all the rear-engined cars?
• How does engine placement affect handling?
• Engineering Explained: Why Engine Placement Is Important
• How Engine Placement Affects Handling
• Traction Avant History
• Buyers Guide: Citroen Traction Avant