Đưa Động Cơ Ra Phía Trước Đã Thay Đổi Chiếc Ô Tô Như Thế Nào?

Di sản của dẫn động cầu trước năm 1934 và bố trí động cơ ngang của Mini năm 1959 vẫn sống trong hầu hết mọi chiếc ô tô trên đường ngày nay.
Di sản của dẫn động cầu trước năm 1934 và bố trí động cơ ngang của Mini năm 1959 vẫn sống trong hầu hết mọi chiếc ô tô trên đường ngày nay.

Chia sẻ trang này

Việc đưa động cơ ra phía trước đã mở rộng không gian nội thất của ô tô, đưa phân bố trọng lượng vào tầm kiểm soát của nhà thiết kế và giúp việc sản xuất ô tô nhỏ một cách kinh tế trở nên khả thi. Cuộc chuyển đổi này diễn ra qua hai bước: Dẫn động cầu trước bước vào sản xuất hàng loạt năm 1934 và hệ thống động cơ-hộp số đặt ngang trở thành một gói rẻ tiền, có thể tái lập vào năm 1959. Ngày nay, hầu hết mọi chiếc ô tô trên đường đều là di sản của hai bước này.

Điểm Nổi Bật

  • 1934: Citroën Traction Avant đã kết hợp dẫn động cầu trước với thân xe monocoque, đưa nó lên tiêu chuẩn sản xuất hàng loạt.
  • 1959: Mini đã đặt động cơ và hộp số nằm ngang vào một thân xe chỉ khoảng 3 mét, thiết lập khuôn mẫu cho ô tô compact hiện đại.
  • 1931: Nhà tiên phong thực sự của bố cục đặt ngang là DKW F1 với động cơ hai thì hai xy-lanh.
  • Traction Avant được sản xuất tổng cộng 759.111 chiếc và trở thành ô tô dẫn động cầu trước đầu tiên đạt con số sáu chữ số.
  • Trên các ô tô dẫn động cầu trước hiện đại, bố cục động cơ đặt dọc thực tế đã bị từ bỏ; bố cục đặt ngang trở nên phổ quát.

Khởi đầu: Tại Sao Động Này Ở Phía Sau?

Kể từ chiếc ô tô đầu tiên của Karl Benz, vấn đề đã rất rõ ràng: cần phải tập hợp một động cơ bốn thì một xy-lanh cùng hệ thống truyền lực dẫn năng lượng đến các bánh xe vào một tổng thể. Trong các giải pháp thời kỳ đầu, động cơ được đặt gần trục dẫn động. Nhờ vậy, bố cục với một động cơ lớn ở phía sau đã trở thành tiêu chuẩn trong nhiều năm; việc đưa động cơ lại gần trục dẫn động rất đơn giản về mặt cơ khí và giảm tổn thất truyền động.

Nhưng bố cục này có cái giá của nó. Động cơ chiếm không gian hành khách và hành lý; xe cần khoảng cách trục baz dài hơn. Đối với kỹ sư thiết kế một chiếc ô tô nhỏ, câu hỏi động cơ sẽ đặt ở đâu quyết định trực tiếp cabin sẽ lớn đến mức nào. Như vậy, bố cục động cơ, bất kể dung tích động cơ hay số xy-lanh, là quyết định kiến trúc căn bản của chiếc ô tô: nó quyết định phân bố trọng lượng, trọng tâm, và do đó quyết định khả năng tăng tốc, phanh và độ bám đường.

Citroën Traction Avant: Bài Thi Sản Xuất Hàng Loạt Của Dẫn Động Cầu Trước

Trước năm 1934, dẫn động cầu trước không phải là một ý tưởng hoàn toàn xa lạ. Ở Anh có Alvis 1928 Racing FWD, ở Mỹ có Cord L29 (1929-1932) đã thử bố cục này trong phân khúc sang trọng; ở châu Âu có các mẫu dẫn động cầu trước đã được định hình như DKW F2 và Adler Trumpf, các sản phẩm của Tracta, và những nỗ lực mới như BSA Scout. Auto Union đã trang bị dẫn động cầu trước và treo độc lập trên xe sản xuất từ trước đó. Điều còn thiếu là một chiếc ô tô tích hợp các công nghệ này vào sản xuất hàng loạt quy mô lớn với giá cả phải chăng.

Chiếc ô tô đó ra đời từ thiết kế của André Lefèbvre và Flaminio Bertoni. Mẫu đầu tiên 7A được giới thiệu tại Paris vào ngày 18 tháng 4 năm 1934; sản xuất hàng loạt bắt đầu một ngày sau đó. Traction Avant là chiếc ô tô đầu tiên trên thế giới được sản xuất hàng loạt với thân xe bán-monocoque và dẫn động cầu trước. Thân xe monocoque giúp tiết kiệm 70 kg thép cho mỗi xe; chính sự nhẹ nhàng này là nền tảng kỹ thuật giúp chiếc xe đạt được tốc độ 100 km/h. Mức tiêu thụ nhiên liệu vào khoảng 10 L/100 km; Trong một bài kiểm tra năm 1951, chiếc Light Fifteen 1.911 cc đạt tốc độ tối đa 72,6 dặm/giờ và mất 29,7 giây để tăng từ 0 đến 60 dặm/giờ.

Không gian nội thất rộng rãi ở nơi đặt chân

Trong bố cục dẫn động cầu trước dọc của Traction Avant, hộp số nằm ở phía trước, động cơ phía sau, vi sai nằm giữa hai bộ phận này. Bố cục này đồng nghĩa với cần số nằm trên bảng điều khiển, bàn đạp treo, phanh tay kiểu ô và ghế trước dạng băng ghế liền. Kết quả: một không gian nội thất rất rộng rãi với sàn phẳng không vật cản và loại bỏ được nhu cầu bậc cửa bên hông. Những đặc điểm này khiến xe trở nên phổ biến với lý tưởng limousine và taxi. Xe còn có phanh thủy lực - lần đầu tiên trong sản xuất hàng loạt tại châu Âu, lái răng vít được thay bằng lái thành trục vít năm 1936, hệ thống treo độc lập trước dùng thanh xoắn và cụm cầu sau hợp kim nhôm.

Tuy nhiên chi phí thì rất nặng nề: chi phí phát triển và hiện đại hóa nhà máy đã đưa Citroën đến phá sản vào cuối năm 1934 và chủ nợ lớn nhất là công ty Michelin quản lý cho đến tận năm 1976. Việc sản xuất dừng lại trong chiến tranh và được tiếp tục vào năm 1945, kết thúc vào tháng 7 năm 1957; tổng cộng 759.111 chiếc. Cụm cầu sau bằng nhôm đúc của xe còn có một số phận khác: Được sử dụng trong cuộc cách mạng đặt động cơ phía sau Formula One của Cooper những năm 1950 - Cooper T51 trở thành nhà vô địch thế giới F1 năm 1959.

Mini và Bố cục Động cơ Ngang: Sự Ra đời của Mẫu Chuẩn Hiện đại

Issigonis'in 1959'da şanzımanı motorun yanına yerleştirerek kurduğu enine motorlu önden çekiş düzeni, bugünkü hemen her otomobilin şablonunu yazdı.

Bố cục dọc của Traction Avant thành công về mặt kỹ thuật nhưng không phải là tiêu chuẩn của tương lai. Cuộc cách mạng thực sự nằm ở việc đặt động cơ theo phương ngang: đặt động cơ cùng hộp số bên cạnh thành một cụm gọn gàng nằm trên cầu trước. Ở đây cần một sự làm rõ lịch sử: chiếc xe đầu tiên có động cơ đặt ngang và dẫn động cầu trước không phải là Mini. DKW F1 với động cơ hai kỳ hai xi-lanh đã tiên phong cho bố cục này từ năm 1931; nguyên mẫu F9 của DKW năm 1939, được thiết kế cho động cơ ba xi-lanh, cũng có cụm động cơ-hộp số đặt ngang.

Điều Mini làm vào năm 1959 khác biệt, và chính vì vậy mà nó mang tính cách mạng: Với thiết kế của Alec Issigonis, động cơ đặt ngang và dẫn động cầu trước được đưa về thành một gói giá rẻ, sản xuất hàng loạt bằng cách đặt hộp số ngay cạnh động cơ. Bên ngoài là một chiếc xe dài khoảng 10 feet, tức 3 mét, nhưng bên trong lại mang đến không gian sống rộng rãi đáng kinh ngạc - chính bố cục động cơ đã giúp khả năng tận dụng không gian nội thất này trở nên khả thi. Ngoại trừ những ngoại lệ sử dụng bố cục dọc về sau như Renault 4, Renault 16 và Renault 5 thế hệ đầu tiên, hầu như tất cả ô tô dẫn động cầu trước sản xuất hàng loạt hiện đại đều áp dụng bố cục ngang này. Mẫu chuẩn bắt đầu từ những chiếc ô tô nhỏ này dần trở thành kiến trúc thống trị, bao trùm phân khúc compact, sau đó là phân khúc trung cấp và cuối cùng là phần lớn các mẫu xe trong kỷ nguyên xe hybrid.

Vì sao Động cơ Sau Biến mất?

Đặt động cơ phía sau cũng là một bố cục dựa trên những lý do chính đáng. Vì trọng lượng động cơ nằm trên cầu được dẫn động nên nó cải thiện độ bám - đặc biệt trong điều kiện mùa đông. Những lý do là sự đơn giản, hiệu quả đóng gói, tạo không gian hành lý và hành khách, cũng như đưa động cơ lại gần cầu dẫn động. Vào những năm 1950, cách thời thượng để thiết kế một chiếc ô tô nhỏ là đặt động cơ phía sau; cách bố trí này về mặt lịch sử cũng chủ yếu được sử dụng trên các xe nhỏ. Vấn đề xuất hiện khi kích thước tăng lên: trọng lượng động cơ phía sau tạo tác động tiêu cực trên một chiếc ô tô lớn, phá vỡ sự cân bằng độ bám đường. Kết quả là thế hệ ô tô nhỏ động cơ hậu dần bị từ bỏ; những ngoại lệ còn lại là các mẫu xe đã biến cách bố trí này thành một phần bản sắc, như Porsche 911, với kỹ thuật vượt trội.

Cách Bố Trí Động Cơ Ảnh Hưởng Thế Nào Đến Chuyển Động Và Khoang Nội Thất?

Có thể tóm tắt ảnh hưởng của cách bố trí theo ba điểm:

  • Động cơ phía trước: Là vị trí dễ tiếp cận nhất cho việc bảo dưỡng; việc tiếp cận khoang động cơ thuận tiện và lắp đặt phía trước tạo không gian khoang hành khách rộng rãi hơn.
  • Động cơ phía sau: Tạo trọng lượng lên trục dẫn động; hiệu quả về đóng gói trên xe nhỏ nhưng gây khó khăn cho sự cân bằng trên thân xe lớn.
  • Động cơ giữa: Thay đổi phân bố trọng lượng một cách triệt để và ảnh hưởng nghiêm trọng đến tính chất vận hành; vì vậy được ưa chuộng trên các xe thể thao.

Có một sự phân biệt cần lưu ý: vị trí động cơ ảnh hưởng đến hiệu suất và độ bám đường nhiều hơn là mức tiêu hao nhiên liệu. Hiệu suất chủ yếu là công việc của dung tích động cơ, trọng lượng và khí động học. Nghĩa là việc chuyển động cơ ra phía trước không trực tiếp tiết kiệm tính theo lít; điều nó mang lại là khoang nội thất rộng hơn trên cùng kích thước thân xe và một sự cân bằng trọng lượng mà kỹ sư có thể kiểm soát.

Di sản: Quyết Kiến Kiến Trúc Của Chiếc Ô Tô Ngày Nay

Nếu số xi-lanh, loại động cơ và dung tích là gương mặt của mỗi chiếc ô tô trong sự chú ý công chúng, thì cách bố trí động cơ là bộ khung ẩn của nó. Cách bố trí động cơ hậu còn sót lại từ thời của Benz đã hoạt động tốt trong thời gian dài trên các xe nhỏ; Traction Avant đưa dẫn động cầu trước vào sản xuất hàng loạt cùng thân xe monocoque, thay đổi không gian nội thất và phép tính chi phí; còn Mini đã đưa cụm động cơ-hộp số đặt ngang vào nền kinh tế sản xuất hàng loạt, đặt nền móng cho chiếc ô tô compact ngày nay và gián tiếp là logic đóng gói của thời đại xe hybrid. Ngày nay, khi bạn thấy sàn xe phẳng trải dài phía sau ghế ngồi trên một chiếc sedan hay hatchback, cốp xe phía sau và khoang động cơ tương đối nhỏ phía trước, điều bạn đang nhìn chính là tổng thể của hai quyết định kiến trúc đưa ra vào năm 1934 và 1959.

Nguồn tài liệu