Некоторые технические решения в автомобилестроении так и остаются малораспространенным курьезом, причем от удачности самого решения это не всегда зависит. Одним из таких парадоксальных примеров является хребтовая рама, которая стала практически монопольным конструктом чешской компании «Татра».
Во времена «социалистического содружества» грузовики «Татра» были весьма популярны в Советском Союзе, легко узнаваемые по странной «косолапости» задних колес. Надежные крепкие машины служили в самых тяжелых условиях (вплоть до Крайнего Севера), и очень ценились водителями за отменную проходимость и прочность. В первую очередь в этом заслуга хребтовой рамы.
Хребтовая рамаХребтовая рама является практически единственным способом обеспечить независимую подвеску с большими ходами для тяжелых грузовиков и специализированных внедорожников – уже за одно это ее стоит занести в анналы автомобилестроения. Оригинальность решения в том, что главным элементом жесткости автомобиля становится сама трансмиссия, объединенная в один сплошной агрегат, собранный в виде массивной трубы.
Представьте себе, что вдоль всей машины идет как бы один непрерывный картер, в котором спрятаны коробка, раздатка и передаточные валы (не карданные, поскольку в карданных сочленениях нужды нет).
Спереди к нему пристыкован двигатель, с боков – колеса. Такая конструкция отличается очень большой торсионной жесткостью (жесткостью на кручение), превосходя по этому параметру жесткость лонжеронной рамы, при существенно меньшей металлоемкости, а значит и массе.
А главное – это позволяет очень оригинальным образом подвесить колеса, передавая к каждому колесу крутящий момент через качающиеся полуоси, без карданных шарниров и ШРУСов, которые являются слабыми местами для тяжелых машин.
Оригинальный дифференциал Pinzgauer, позволяющий полуосям, за счёт скольжения (проката) по шестерне, поворачиваться при ходе подвески без участия шарнира.
Изобретателем хребтовой рамы считается чешский инженер Ханс Ледвинка, который продемонстрировал эту конструкцию еще в… 1923 году! На автомобиле «Татра 11» была впервые применена хребтовая рама, которая на долгие годы стала «фирменным приемом» завода «Татра». Причем применялась она не только в грузовых, но и в легковых автомобилях, хотя и недолго: главные достоинства конструкции – жесткость и прочность – оказались для легковых машин избыточными, а вот неотъемлемый эксплуатационный недостаток – слабая ремонтопригодность вследствие закрытости агрегатов – был сочтен существенным
Ханс Ледвинка.
Ведь чтобы добраться в такой машине до коробки передач, приходится буквально разбирать несущую основу на части – отдельно агрегат не снимешь… Зато для грузовиков «Татра» хребтовая рама стала значительным преимуществом – не в последнюю очередь вследствие своей модульности.
Дело в том, что картерную трубу рамы можно произвольно наращивать, создавая при минимальных затратах двух-, трех- и четырехосные машины.
Достаточно состыковать дополнительный стандартный модуль с редуктором и полуосями. Завод «Татра» всегда предпочитал производство грузовиков «под заказ», на ходу подстраивая конвейер под требования покупателей, и модульность стала настоящим спасением.
ОсобенностиХребтовая рама, помимо своей главной особенности – несущего картера, имеет еще несколько удивительных технических решений, ставших следствием ее конструкции. Первое, что бросается в глаза при внимательном рассмотрении такой машины – отсутствие осевой симметрии подвески! Казалось бы, аксиома автомобилестроения – колеса должны быть строго симметричны относительно продольной оси кузова.
Этого добиваются всеми силами при сборке, за этим параметром следят во время эксплуатации путем введения регулировочных элементов подвески. Отсутствие такой симметрии считается серьезным дефектом, указывающим на аварийное повреждение рамы…
Однако есть автомобили, колеса которых изначально расположены несимметрично, и это ничуть не смущает конструкторов. Это автомобили с хребтовой рамой!
В силу конструктивных особенностей редукторов колесных пар, обеспечивающих «обкатывание» качающихся полуосей относительно главной передачи, полуоси не являются геометрическим продолжением друг друга, а правые смещены назад относительно левых. Отсюда и смещение колесных пар: правое колесо стоит чуть-чуть позади левого. Удивительно, но это практически никак не сказывается на управляемости машины!
Дифференциалы Pinzgauer блокируются с водительского места, раздаточная коробка — бездифференциального типа.Еще один технический прием – двигатель не агрегатирован с коробкой передач, что является сейчас практически стопроцентной нормой в автомобилестроении. Крутящий момент от мотора к трансмиссии передается отдельным валом!
Это связано с тем, что жесткую сплошную конструкцию трансмиссионной трубы надо отвязать от вибраций двигателя, иначе они слишком хорошо передаются через жестко закрепленные траверсы на кузов.
«Татра» Т77.
Одним из следствий стали особые модификации хребтовой рамы – вильчатые рамы, где двигатель крепится на специальных лонжеронных вилках. Эти конструкции использовались, например, в представительских легковых моделях «Татры» от Т77 до Т613.
Центральная труба защищает валы и дифференциалы трансмиссии. Приглядевшись, можно увидеть, что шасси лишено продольной симметрии.
Труба защищает не только коробку, но и приводные валы, затрудняя ремонт, но делая их практически недосягаемыми для ударов извне. Вращение передаётся через пару конических шестерёнок со спиральным контактом. Такое зацепление позволяет полуосям подвески совершать качания в вертикальной плоскости: одновременно с передачей усилия ведомая и ведущая шестерни могли прокатываться по спиральному контакту.
Оригинальная конструкция шасси Pinzgauer продолжается и в положении полуосей: правые немного смещены назад, что компенсируется другими элементами, не сказываясь на управляемости. В этой уникальной подвеске колёса могут перемещаться на 20 см (мало для диагонального вывешивания, но высокая энергоёмкость подвески позволяет компенсировать недостаток). Портальные мосты, скопированные с легендарного Unimog, позволили снять нагрузку с трансмиссии и увеличить дорожный просвет до 36 см. Дифференциалы Pinzgauer требуют минимальной смазки, но легко способны вернуть контроль при пробуксовке, ведь их здесь три (межосевой и межколёсные), а в экстренной ситуации включать их можно прямо на ходу (принудительная блокировка осуществляется через гидропривод). Из-за полной синхронизированности раздаточной коробки и переключения скоростей, на обычной дороге дифференциал нужно выключать.
Steyr-Daimler-PuchВ общем, своеобразная конструкция хребтовой рамы оказалась очень уместна в производстве грузовиков и спецтехники, однако дальше заводов «Татры» почти не пошла.
Причины тому разные, и лежат они более в области маркетинга, нежели техники, однако есть одно замечательно исключение. Steyr-Daimler-Puch
Pinzgauer – машина с непроизносимым русскому человеку названием, которая, однако, заслуживает пристального внимания всех, кто любит внедорожную технику. Хотя бы в силу своей уникальности.
Хребтовая рама досталась Pinzgauer по родственной линии – с инженером Эрихом Ледвинкой, сыном того самого Ледвинки, изобретателя рамы. Созданный по заказу швейцарского военного ведомства универсальный армейский вездеход должен был стать легкой, проходимой и надежной машиной для военных.
И здесь хребтовая рама оказалась вне конкуренции – Pinzgauer получил огромную популярность не только в швейцарской армии, но и во множестве операций войск ООН во всем мире. Модульность конструкции дала возможность создания на одной базе целой группы автомобилей разного применения – от легкого двухосного разведывательного автомобиля до больших трехосных санитарных фургонов и КШМ.
МоделиВнешность Pinzgauer – верх утилитарности. Только прямые панели (дешевизна штампов), откидывающиеся стекла, зачастую мягкий верх. На такой машине можно уменьшить высоту кузова на треть, откинув стекла и убрав тент, что позволяет, например, маскировать ее в кустах или грузить в небольшие транспортные самолеты. Но это, как раз, решение для военных машин типичное, а оригинальность Pinzgauer в другом – в трансмиссии и подвеске.
Колеса (4 или 6) машины висят на поперечно качающихся рычагах, они же трубы полуосей, снабженных колесными редукторами. Отсюда приятные глазу джипера показатели – 400 мм клиренса и 200 мм хода колеса! 40-градусный въезд и 45-градусный съезд! Глубина брода – 700 мм! И грузоподъемность в тонну при собственном весе в две!
Двухосные и трехосные Pinzgauer устроены немного по-разному. Если первые имеют пружину и телескопический амортизатор на каждое колесо, то трехосник объединяет две задних оси в нечто вроде «колесной пары» с общей параболической рессорой.
Кстати, среди поклонников Pinzgauer ходят легенды, что к двухоснику присоединялся гребной винт (!) – на эту мысль многих наводит странный разъем на конце трансмиссионной трубы. Увы, плавающих «Пинцев» не было – этот разъем служит для присоединения еще одного редуктора в трехосном варианте. Модульность, однако!
Впрочем, и не плавая эта машина даст фору по проходимости многим подготовленным для трофи-рейдов «спортсменам». Огромные ходы колес, практически отсутствующие колесные арки, в которые могла бы набиться грязь, нулевые свесы (мотор за передней осью) полный набор блокировок с гидравлическим (!) приводом, а главное – не боящаяся контакта с грунтом трансмиссия, упрятанная в трубу хребтовой рамы – все это дает машине уникальную геометрическую проходимость. Pinzgauer переваливает через препятствия не хуже БРДМ с дополнительной колесной тележкой в базе.
Двигатель и трансмиссияДвигатель в Pinzgauer расположен продольно за передней осью, что дает отличную развесовку. Моторов на эту машину ставилось два, причем первый – карбюраторный четырехцилиндровый «воздушник» (и тут «Татра»!). Большинство попавших в Россию со старых швейцарских складов «Пинцев» оснащены именно этим мотором – 2,5 л, 90 л.с. и крутящий момент 185 Нм.
Его преимущество – низкая степень сжатия, что обеспечивает большой моторесурс и питание 80-м бензином. Мощности его вполне достаточно для неторопливого движения по бездорожью и прогонов по шоссе с крейсерской скоростью 90 км/ч.
Второй мотор появился после модернизации в 1987 году и представляет собой шестицилиндровый рядный турбодизель. Машины с этим мотором легко отличить по появившемуся спереди небольшому «капотику», т.к. «шестерка» на место «четверки» не вставала.
Дизель несколько мощнее бензинового – 105 л.с. и тяговитее – 195 Нм. Причем, в некоторых комплектациях на «Пинце» с этим мотором появился четырехступенчатый «автомат»!
Трансмиссия Pinzgauer оригинальна не только по конструкции, но и по управлению. Коробка-раздатка (здесь это единый агрегат) пятиступенчатая, полностью синхронизированная (!), однако без дифференциала – на твердой дороге передний мост нужно отключать.
Все межколесные дифференциалы блокируются принудительно при помощи гидропривода, причем это можно делать на ходу. И это, между прочим, штатное оборудование!
ЭксплуатацияДоброго слова заслуживает и ремонтопригодность машины – за исключением, естественно, агрегатов, скрытых внутри рамы. Зато большинство узлов подвески предельно унифицированы, что позволяет использовать один набор деталей для любого колесного узла. Кроме того, эта конструкция не требует шприцевания!
Steyr-Daimler-Puch выпустила всего около пяти тысяч Pinzgauer разных модификаций, однако благодаря потрясающей живучести их можно встретить довольно часто в самых разных уголках мира.
Не исключение и Россия – у нас достаточно спокойно можно купить старенький «Пинц» с консервации, т.к. швейцарская армия распродает запасы. Однако не ждите, что цена будет соответствовать году выпуска: цена машины производства середины семидесятых переваливает за миллион, а девяностых – и за два…
Зато вы получите уникальный внедорожник, имеющий в базе такие характеристики, которых от большинства машин не добиться даже с помощью глубокого тюнинга… Ну и, конечно, хребтовую раму, которая сама по себе дорогого стоит!
источники
http://offroadclub.ru/faq/history/pinzgauer.html
http://gruzavtoperevozki.ru/steyr-puch-pinzgauer
http://ex-roadmedia.ru/technics/224-pinzgauer-legendarnyj-avstrijskij-vnedorozhnik
