Automobilul: definitii, clasificare, organizare

Automobilul: definitii, clasificare, organizare

1.1.1. Definitii, clasificari

Autovehiculul este un vehicul rutier care se poate deplasa prin mijloace

proprii de propulsie – autopropulsare – pe drumuri amenajate sau în afara

drumurilor amenajate.

Autovehiculul pe roti este autovehiculul suspendat elastic pe cel putin trei

roti si serveste pentru transportul persoanelor si al bunurilor, pentru tractarea unor

vehicule fara mijloace proprii de propulsie si pentru efectuarea de servicii speciale.

Automobilul este un autovehicul pe roti care este prevazut cu o

suprastructura numita caroserie, prin care i se defineste o anumita destinatie.

Automobilele destinate transportului de persoane, care au o capacitate de

cel mult opt locuri, se numesc autoturisme.

Clasificarea autoturismelor se face dupa o serie de criterii, dintre care mai

des întâlnite sunt urmatoarele:

- dupa forma caroseriei: cu caroserie închisa (berlina, cupeu, coach,

sedan,limuzina, VAN), cu caroserie deschisa (faeton, roadster) si cu caroserie

decapotabila;

- dupa capacitatea cilindrica a motorului: de la motoare de foarte mic litraj

(AFML) pâna la motoare de capacitati mari si foarte mari (GT);

- dupa tipul motorului: cu motor termic – cu aprindere prin scânteie (cu

carburator sau cu injectie de benzina), cu aprindere prin comprimare, turbine cu

gaze, cu reactie– sau cu motor electric;

-dupa capacitatea de trecere, care caracterizeaza capacitatea automobilului

de a se deplasa pe diferite categorii de drumuri sau în teren, în afara drumurilor, se

deosebesc: cu capacitate normala de trecere (pot circula pe orice categorie de

drumuri), cu capacitate marita de trecere (pot circula si în afara drumurilor).

1.1.2. Compunerea generala a automobilelor

Automobilul este o unitate constructiv–functionala compusa din mai multe

ansambluri, subansambluri si mecanisme ce pot fi grupate astfel: motor, transmisie,

sisteme de conducere, sisteme de sustinere si propulsie si suprastructura.

Motorul, care constituie sursa energetica a automobilului, transforma

energia chimica a combustibilului folosit în energie mecanica necesara

autopropulsarii automobilului. Influenta motorului asupra automobilului se

manifesta atât prin parametrii energetici ai fluxului de putere oferit, cât si prin tipul

si modul de amplasare pe automobil.

Transmisia, care asigura, prin miscare de rotatie, transferul fluxului de

putere al motorului la rotile motoare ale automobilului, realizeaza adaptarea puterii

motorului la conditiile autopropulsarii automobilului. Pentru aceasta transmisia

cuprinde: ambreiajul, cutia de viteze, transmisia longitudinala si mecanismele

puntii motoare (transmisia principala, diferentialul si transmisiile la rotile motoare).

Transmisiile automobilelor pot fi: mecanice, hidromecanice, hidraulice si electrice.

Dintre aceste transmisii cele mai raspândite la autoturisme sunt transmisiile

mecanice, care acopera peste 95% din numarul autoturismelor actuale.

Sistemele de conducere, care asigura controlul activ al conducatorului

asupra traiectoriei de deplasare, includ sistemul de directie si sistemul de frânare.

Sistemul de directie permite, prin oscilatia rotilor în plan orizontal, modificarea

traiectoriei si conservarea mersului rectiliniu atâta timp cât nu se exercita o actiune

voluntara de schimbare a directiei de deplasare. Controlul conducatorului asupra

vitezei de deplasere se face prin sistemul de frânare. Controlul asupra frânarii

presupune: posibilitatea de reducere a vitezei pâna la oprirea automobilului,

evitarea accelerarii automobilului la coborârea pantelor si mentinerea

automobilului oprit pe oricare din caile pe care se poate autopropulsa.

Sistemele de conducere, ca sisteme de siguranta activa ale automobilului,

conditioneaza prin calitatile lor posibilitatile de utilizare ale automobilului.

Sistemele de sustinere si de propulsie, care asigura suspendarea elastica si

cu amortizare a masei automobilului fata de cale si transformarea miscarii de

rotatie a rotilor, primita prin intermediul transmisiei de la motor, în miscare de

translatie a masei automobilului de-a lungul traiectoriei de conducere, se compun

din suspensie, punti si roti.

Suprastructura automobilului, care asigura îndeplinirea functionalitatii

automobilului si asigurarea confortului mersului în automobil, este formata din

caroserie si instalatii si echipamente auxiliare. Caroseria, amenajata în functie de

tipul si de destinatia automobilului, cuprinde spatii pentru transportul persoanelor,

spatii pentru bagaje si spatii pentru dispunerea motorului si a unor parti din

transmisie. Pentru asigurarea cerintelor specifice de confort si pentru cresterea

sigurantei active si pasive a automobilului, acesta este prevazut cu o serie de

instalatii si echipamente auxiliare.

1.1.3.Organizarea si dispunerea grupului motopropulsor

Motorul -masina de propulsie- si transmisia formeaza grupul

(echipamentul) motopropulsor. Organizarea si dispunerea grupului motopropulsor

constituie caracteristici de baza în aprecierea calitatilor de utilizare ale

automobilelor.

Grupul motopropulsor poate fi repartizat de-a lungul axei longitudinale a

automobilului, sau poate fi grupat într-un singur loc. In functie de pozitia relativa

dintre axa longitudinala a automobilului si axa de rotatie a arborelui cotit, motorul

poate fi dispus longitudinal sau transversal. Pentru autoturisme, prevazute cu doua

punti, organizarea tractiunii se poate realiza dupa solutiile 4x2 sau 4x4; prima cifra

indicând numarul rotilor iar cea de-a doua pe cel al rotilor motoare. Pentru

organizarea tractiunii de tipul 4x2, puntea motoare poate fi dispusa în fata sau în

spate. In tabelul 1.1 sunt prezentate principalele solutii de organizare si dispunere a

grupului motopropulsor în cazul autoturismelor.

Pentru automobilele cu o punte motoare de tipul 4x2, organizarea

transmisiei este facuta în urmatoarele trei solutii: clasica, totul fata si totul spate.

a. Solutia “clasica”, (pozitia a1, tabelul 1.1), presupune dispunerea

motorului în partea din fata a automobilului si puntea motoare în spate, situatie în

care componentele transmisiei sunt distribuite de-a lungul axei longitudinale a

automobilului. Transmisia automobilelor cu punte spate motoare si motor amplasat

longitudinal în fata reprezinta de foarte mult timp schema ideala de organizare.

Ambreiajul si cutia de viteze sunt amplasate longitudinal, între motor si

puntea motoare putând forma un ansamblu compact fie cu motorul, fie cu puntea

motoare.

Ideea gruparii într-un ansamblu compact a motorului cu ambreiajul si cu

cutia de viteze a fost preferata de constructorii de automobile ce aveau în fabricatie

propriile motoare. Ea dateaza înca din anul 1903 si a fost realizata în Germania de

Adler. Este cea mai raspândita solutie actuala.

În aceeasi perioada, 1901- 1904 în Anglia, Clyde, ce nu fabrica motoare, a

preferat regruparea cutiei de viteze cu puntea motoare. Solutia a fost reluata de

Daimler (1912) si Singer (1913) din Anglia, Pontiac (1961) din SUA, Alfa Romeo

(1972) în Italia si Volvo (1976) în Olanda.

În cazul gruparii ambreiajului si cutiei de viteze cu motorul, cutia de viteze

este organizata clasic, dupa solutia cu trei arbori; o exceptie o reprezinta

autoutilitarele usoare, derivate din autoturisme de clasa medie, care pastreaza

organizarea cutiei de viteze cu doi arbori, pe care o au acestea.

În cazul gruparii ambreiajului si cutiei de viteze cu puntea motoare, cutia

de viteze dispune, frecvent, de doi arbori (ex: Alfa 90, Volvo 340/ 360).

Gruparea într-un bloc comun, amplasat în fata, a motorului, ambreiajului si

cutiei de viteze reprezinta cea mai favorabila solutie din punct de vedere a repartitiei

sarcini pe punti; în plus comanda vitezelor poate fi directa si precisa.

Avantajele principale ale solutiei clasice sunt: buna repartitie a sarcinii pe

punti; încarcare favorabila a puntii spate la demaraj si la urcarea pantelor;

racire îmbunatatita a motorului; uzura relativ identica a rotilor puntii fata

(directoare) si a celor din spate (motoare); comenzi simple si precise ale motorului

si cutiei de viteze.

Conferind automobilului calitati constructive de supravirare, care

reprezinta un caracter de mers instabil pe traiectorie, necesita fie îndemânare

deosebita în conducere, fie solutii constructive suplimentare pentru corectarea

caracterului de supravirare. Solutia este limitata la automobile echipate cu puteri

medii sau mari si prezinta avantajul încarcarii dinamice la demarare a puntii spate,

cu consecinte favorabile asupra capacitatii dinamice de trecere.

b. Solutia “totul fata”, (pozitiile a2 si b2, tabelul 1.1), se obtine prin

gruparea grupului motopropulsor în vecinatatea rotilor fata, care sunt si roti

motoare. Realizarea unui ansamblu motopropulsor sub forma unui grup compact

amplasat în fata dateaza de la începutul anilor '30. Acest mod de organizare a fost

conceput de inginerul Lepicard, care l-a aplicat în Anglia, pe automobilul Derby, în

anul 1931. Acest mod de organizare este raspândit în domeniul autoturismelor si

autoutilitarelor usoare cu caroserie autoportanta.

Avantajele solutiei totul fata sunt: posibilitatea utilizarii caroseriilor

autoportante; comportament favorabil pe cai de aderenta scazuta;

Dispunerea transversala a motorului (pozitia b2, tabelul 1.1), constituie o

etapa importanta în conceptia si organizarea transmisiei. Ea a fost o consecinta a

reorganizarii generale a automobilului modern, pentru a satisface într-un mod

optim compromisul între cerintele: confort - economicitate - pret de fabricare-

întretinere etc.

Ca si în cazul tractiunii fata cu motor longitudinal, motorul si transmisia

sunt înglobate unui ansamblu mecanic numit grup motopropulsor transversal.

Aceasta formula de organizare ofera urmatoarele avantaje: reducerea

dimensiunilor compartimentului motor, ceea ce favorizeaza, pentru o aceeasi

lungime a ansamblului automobilului, o organizare optima a salonului pentru

pasageri si a compartimentului pentru bagaje; posibilitatea reducerii consolei fata

si, prin aceasta sporirea capacitatii de virare a automobilului, mai ales in spatii

înguste, specifice zonelor urbane; îmbunatatirea aerodinamicii automobilului prin

reducerea restrictiilor privind forma frontala a acestuia; utilizarea unei transmisii

principale cu angrenaj cilindric, ce avantajeaza randamentul transmisiei si nu

implica reglaje pretentiose si costisitoare asa cum se face în cazul angrenajelor

conice hipoide.

Cumularea acestor avantaje justifica amplasarea pe care a luat-o aceasta

solutie în anii '70, solutie care a fost generalizata dupa anul 1980 la autoturismele

de clasa mica si medie si la autoutilitarele usoare.

Amplasarea unui grup motopropulsor compact, transversal, se realizeaza,

în functie de pozitia motorului fata de cutia de viteze, în doua variante:

• motor si cutie de viteze suprapuse;

•motor si cutie de viteze în prelungire.

Prin amplasarea cutiei de viteze sub motor, cu axele paralele cu axa

arborelui cotit, s-a putut realiza un grup motopropulsor cu un gabarit minim în

lungime.

Aceasta solutie de amplasare a motorului pentru tractiunea fata era singura

compatibila la acea data cu structura caroseriei în zona compartimentului motor si a

punti motoare, care putea fi adaptata unui autoturism foarte compact.

Promotor al acestei variante de organizare a grupului motopropulsor este

Alec Isigonis, care a conceput-o în anul 1956 pentru autoturismul Mini Austin

comercializat în Anglia dupa anul 1959. *(Inspirata probabil de 'motoblocul'

francezului Schandel, conceput în anul1898 si fabricat în anul 1901, la Bordeaux).

Pe baza acestei scheme de organizare au aparut primele autoturisme

Peugeot (model 204) cu tractiune fata, în anul 1965, sub conducerea ing.

Dangauthier.

Firma Peugeot a îmbunatatit ulterior constructia pentru modelul 304 (1970)

si 104 (1972) apoi 205. Acest grup motopropulsor transversal compact a fost

fabricat timp de 20 de ani si a echipat, dupa anul 1976, autoturismul Citroen (Visa-

Super) si Renault (R14).

Cutia de viteze a ansamblului este cu doi arbori, similara cu cea de la

organizarea solutiilor clasice de acest tip. Elementele specifice acesteia sunt

legaturile cu motorul si cu puntea motoare.

Transmiterea miscarii de la axa arborelui cotit al motorului, prin

intermediul ambreiajului, catre arborele primar al cutiei de viteze se realizeaza

printr-un angrenaj de roti dintate.

Amplasarea initiala a angrenajului de transfer motor-cutie între motor si

ambreiaj, care a permis automatizarea transmisiei prin echiparea ansamblului cu un

hidroconvertizor (caracterizat de gabarit mare) a fost abandonata în varianta

evoluata. La noua solutie, constructorul francez a preferat montajul clasic pentru

ambreiaj, ceea ce avantaja, între altele, si descarcarea palierului spate al motorului.

Dispunerea motorului si a cutiei de viteze într-un carter comun presupune

utilizarea unei ungeri comune, dificila de realizat în mod optim, deoarece cerintele

pentru uleiul din motor si cele pentru uleiul din cutia de viteze sunt foarte diferite.

Varianta de realizare a grupului motopropulsor compact prin etajarea

motorului si cutiei de viteze este aplicata si în cazul unor transmisii automate.

Transferul miscarii de la motor, prin hidroconvertizor, la arborele de intrare în cutia

de viteze planetara se face printr-un lant silentios, multilamelar.

Prima solutie de grup motopropulsor organizat cu motorul si cutia de

viteze în prelungire a fost realizat în anul 1964, sub conducerea ing. Giacosa,

pentru echiparea autoturismului Primula.

Aplicarea în productia de serie mare a început în anul 1971 când a fost

adoptata de Fiat pentru modelul 127 si, ulterior pentru modelul 128.

Avantajele acestui mod de montare, fata de precedenta solutie, sunt legate

de: flexibilitatea la montarea unor motoare de capacitati cilindrice diferite;

utilizarea acelorasi motoare la amplasarea transversala si longitudinala.

Ansamblul motor-ambreiaj-cutie de viteze-transmisie principala-diferential,

realizat în aceasta maniera, este caracterizat de:

• montarea transversala pe automobil se face cu motorul în partea dreapta,

în fata puntii fata, majoritatea cazurilor având transmisie principala simpla;

• organizarea cutiei de viteze presupune utilizarea a doi sau trei arbori

paraleli; daca structura cutiei de viteze cu doi arbori, cea mai raspândita astazi, se

pastreaza de la montarea longitudinala, cea cu trei arbori este noua: un arbore

primar si doi arbori secundari montati de o parte si de cealalta a acestuia;

• pozitia diferentialului este deplasata fata de axa longitudinala catre stânga

(fata de postul de conducere), ceea ce determina lungimi diferite pentru transmisiile

transversale.

Solutia cu raspândirea cea mai mare la autoturisme, peste 80% din tipurile

actuale de autoturisme, confera automobilului un caracter constructiv de subvirare,

care reprezinta un caracter autostabilizant pe traiectorie, astfel încât conducerea nu

presupune o calificare si îndemânare deosebita din partea conducatorului.

c. Solutia “totul spate”, (pozitiile a3 si b3, tabelul1.1), se obtine prin

gruparea grupului motopropulsor în vecinatatea rotilor spate, care sunt si roti

motoare. Solutia, avantajoasa valorificarii fluxurilor mari de putere prin încarcarea

suplimentara statica si dinamica a puntii din spate în regimul demararii, se

întâlneste la autoturisme cu caracteristici sportive. Modul de dispunere a motorului,

longitudinal sau transversal, este dependent, în principal, de modul de organizare

judicioasa a volumului interior

d. La solutia 4x4, sau “cu tractiune integrala” ( pozitiile a4 si b4, tabelul

1.1), dispunerea motorului se face în partea din fata, iar antrenarea ambelor punti se

face prin componentele transmisiei distribuite de-a lungul axei longitudinale a

automobilului. Solutia, initial dezvoltata pentru automobilele cu capacitate marita

de trecere, prezinta avantajul repartizarii fluxului de putere la toate rotile

automobilului, ameliorându-se calitatile de tractiune, mai ales în teren greu, unde

se reduce riscul patinarii rotilor. In plus, la “frânarea cu motorul”, fortele de frânare

se repartizeaza pe toate cele patru roti, ceea ce ofera avantaje în special la frânarea

pe cai alunecoase.