تصميم المحرك الأمامي والدفع بالعجلات الأمامية

This article needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed. Find sources: "Front-engine, front-wheel-drive layout" – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (November 2011) (Learn how and when to remove this message)

في تصميم السيارات ، يضع تصميم المحرك الأمامي والدفع بالعجلات الأمامية (FWD) ، أو تصميم FF ، كل من محرك الاحتراق الداخلي وعجلات الطريق المدفوعة في مقدمة السيارة .

تاريخيًا، كان هذا التعيين يستخدم بغض النظر عما إذا كان المحرك بالكامل خلف خط المحور الأمامي أم لا. في الآونة الأخيرة، أضاف مصنعو بعض السيارات إلى التعيين مصطلح أمامي متوسط ​​والذي يصف السيارة التي يكون فيها المحرك أمام مقصورة الركاب ولكن خلف المحور الأمامي. تكون مواضع المحرك في معظم السيارات التي سبقت الحرب العالمية الثانية في الأمام الأوسط أو على المحور الأمامي .

هذا التصميم هو الشكل الأكثر تقليدية ويظل تصميمًا عمليًا شائعًا. المحرك، الذي يشغل مساحة كبيرة، معبأ في مكان لا يستخدمه الركاب والأمتعة عادةً. العيب الرئيسي هو توزيع الوزن - المكون الأثقل يقع في أحد طرفي السيارة. التعامل مع السيارة ليس مثاليًا، ولكن يمكن التنبؤ به عادةً.

على النقيض من تصميم المحرك الأمامي والدفع بالعجلات الخلفية (RWD)، فإن تصميم الدفع بالعجلات الخلفية يلغي الحاجة إلى نفق مركزي أو خلوص هيكل أعلى لاستيعاب عمود نقل الحركة الذي يوفر الطاقة للعجلات الخلفية. ومثل تصميم المحرك الخلفي والدفع بالعجلات الخلفية (RR) وتصميم المحرك الخلفي الأوسط والدفع بالعجلات الخلفية (RMR)، فإنه يضع المحرك فوق عجلات القيادة، مما يحسن الجر في العديد من التطبيقات. ونظرًا لأن العجلات الموجهة هي أيضًا عجلات مدفوعة، فإن سيارات الدفع الأمامي تعتبر عمومًا متفوقة على سيارات الدفع الخلفي في الظروف التي يكون فيها الجر منخفضًا مثل الثلج أو الطين أو الحصى أو الأسفلت المبلل. عند تسلق التلال في ظروف الجر المنخفض، يُعتبر RR أفضل تصميم للدفع بالعجلتين، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى تحول الوزن إلى العجلات الخلفية عند التسلق. تكون قدرة الانعطاف لمركبة الدفع الأمامي أفضل عمومًا، لأن المحرك يوضع فوق العجلات الموجهة. ^[1] ومع ذلك، نظرًا لأن العجلات المدفوعة لها متطلبات إضافية للتوجيه، فإذا تسارعت السيارة بسرعة، فإن قبضة أقل متاحة للانعطاف، مما قد يؤدي إلى نقص التوجيه . ^{[2] نادرًا ما تستخدم} المركبات عالية الأداء تصميم الدفع الأمامي لأن الوزن ينتقل إلى العجلات الخلفية أثناء التسارع، مع تفريغ العجلات الأمامية وتقليل قبضتها بشكل حاد، مما يحد بشكل فعال من كمية الطاقة التي يمكن استخدامها بشكل واقعي؛ بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تؤدي القوة العالية للسيارات عالية الأداء إلى توجيه عزم الدوران . يمكن للتحكم الإلكتروني في الجر تجنب انزلاق العجلات ولكنه ينفي إلى حد كبير فائدة القوة الإضافية. ^[3] كان هذا سببًا لاعتماد نظام الدفع الرباعي quattro في سيارات الطرق عالية الأداء Jensen FF و Audi Quattro .

تشمل السيارات المبكرة التي تستخدم تصميم الدفع الأمامي سيارة Alvis عام 1925، وسيارة Cord L-29 عام 1929، وسيارة DKW F1 عام 1931، وسيارة Citroën 2CV عام 1948 ، وسيارة Saab 92 عام 1949، وسيارة Trabant P50 عام 1957 ، وسيارة Mini عام 1959. في الثمانينيات، تسببت مزايا الجر والتعبئة لهذا التصميم في اعتماد العديد من مصنعي المركبات الصغيرة والمتوسطة الحجم له في الولايات المتحدة. تحول معظم المصنعين الأوروبيين واليابانيين إلى الدفع بالعجلات الأمامية لمعظم سياراتهم في الستينيات والسبعينيات، وكان آخر من غير ذلك شركة فولكس فاجن وفورد الأوروبية وجنرال موتورز (فوكسهول - المملكة المتحدة وأوبل - ألمانيا). كانت تويوتا آخر شركة يابانية تتحول في أوائل الثمانينيات. ركزت شركة BMW على المركبات الفاخرة، إلا أنها احتفظت بتصميم الدفع الخلفي حتى في سياراتها الأصغر حجمًا، ^[4] على الرغم من أن علامة MINI التجارية هي ذات دفع أمامي.

هناك أربعة ترتيبات مختلفة لهذا التصميم الأساسي، اعتمادًا على موقع المحرك، وهو المكون الأثقل في مجموعة نقل الحركة.

كانت أقدم سيارات الدفع بالعجلات الأمامية ذات محرك في المنتصف وتصميم الدفع بالعجلات الأمامية (MF). تم تثبيت المحرك طوليًا (أمامًا وخلفًا، أو من الشمال إلى الجنوب) خلف العجلات، مع وجود ناقل الحركة أمام المحرك والترس التفاضلي في مقدمة السيارة. مع وجود المحرك في الخلف كثيرًا، لم يكن توزيع الوزن لمثل هذه السيارات مثل Cord L-29 مثاليًا؛ لم تحمل العجلات المدفوعة نسبة كبيرة كافية من الوزن لتحقيق الجر والتعامل الجيد. حلت سيارة Citroën Traction Avant لعام 1934 مشكلة توزيع الوزن عن طريق وضع ناقل الحركة في مقدمة السيارة مع الترس التفاضلي بينه وبين المحرك. جنبًا إلى جنب مع تصميم الهيكل الموحد المنخفض للسيارة ، أدى هذا إلى التعامل الذي كان رائعًا في ذلك العصر. رينو هي أحدث مستخدم لهذا الشكل - بعد استخدامه في رينو 4 ، والجيل الأول من رينو 5 ، لكنه فقد شعبيته منذ ذلك الحين لأنه يتعدى على المساحة الداخلية.

كان محرك بانهارد دينا إكس عام 1946 ، الذي صممه جان ألبرت جريجوار ، موضوعًا طوليًا أمام العجلات الأمامية، مع ناقل الحركة خلف المحرك والترس التفاضلي في الجزء الخلفي من التجميع. هذا الترتيب، الذي استخدمته بانهارد حتى عام 1967، كان من المحتمل أن يكون له مشكلة في توزيع الوزن مماثلة لتلك الموجودة في كورد إل 29 المذكورة أعلاه. ومع ذلك، كان محرك بانهارد التوأم المسطح المبرد بالهواء خفيفًا للغاية، ومثبتًا في الأسفل مع مركز ثقل منخفض يقلل من التأثير. تم أيضًا تثبيت محرك التوأم المسطح المبرد بالهواء لسيارة سيتروين 2CV في مكان منخفض للغاية، أمام العجلات الأمامية، مع ناقل الحركة خلف خط المحور والترس التفاضلي بين الاثنين. أصبح هذا شائعًا جدًا؛ تضمنت السيارات التي تستخدم هذا التصميم فورد تاونوس 12M الألمانية ولانسيا فلافيا وفولفيا . هذا هو التكوين القياسي لمركبات أودي وسوبارو ذات الدفع الأمامي. في عام 1979، قدمت تويوتا وأطلقت أول سيارة ذات دفع أمامي، وهي سيارة تيرسل ، وكان محركها مثبتًا طوليًا، على عكس معظم سيارات الدفع الأمامي الأخرى الموجودة في السوق في ذلك الوقت. استمر هذا الترتيب أيضًا في الجيل الثاني من تيرسل، حتى عام 1987، حيث تلقى الجيل الثالث محركًا جديدًا مثبتًا عرضيًا. كانت موديلات تويوتا الأخرى ذات الدفع الأمامي، مثل كامري وكورولا ، مزودة بمحركات مثبتة عرضيًا منذ البداية.

استخدمت سيارة أولدزموبيل تورونادو 1966 (إلى جانب طرازها الشقيق كاديلاك إلدورادو ) ترتيبًا جديدًا كان به المحرك وناقل الحركة في ترتيب "جنبًا إلى جنب" مع نقل الطاقة بين الاثنين عبر سلسلة شديدة التحمل، وعمود نقل حركة وسيط مصمم خصيصًا يمر أسفل حوض المحرك. تتميز هذه العائلة بأنها أعلى سعة محرك (8.2 لتر) من المركبات ذات الدفع الأمامي التي تم تصنيعها على الإطلاق. كما استخدمت Saab 99 وSaab 900 "الكلاسيكية" ترتيبًا مشابهًا. استخدمت Eagle Premier ترتيبًا مشابهًا لمجموعة نقل الحركة الموجود في Renault 21 و25 - لتصبح فيما بعد الأساس لسيارات Chrysler LH سيدان التي تم إنتاجها حتى طراز عام 2004.

اليوم، تعد أودي المستخدم الأكثر بروزًا لهذا التصميم الميكانيكي، حيث استخدمته منذ الخمسينيات في شركاتها السابقة DKW و Auto Union ، ويمكن العثور عليه في طرازاتها الأكبر من A4 وما فوق. يحاول أحدث تطور للتنسيق في منصة MLB الخاصة بأودي معالجة العيب طويل الأمد المتمثل في توزيع الوزن غير المتساوي. يتم ذلك عن طريق تغليف الترس التفاضلي أمام القابض، مما يسمح لخط المحور بأن يكون أكثر تقدمًا فيما يتعلق بالواجهة الخلفية لكتلة المحرك.

---

كانت أولى السيارات ذات الدفع الأمامي ذات المحرك العرضي هي DKW 'Front' المصنعة عام 1931، والتي كانت مزودة بمحرك ثنائي الأشواط بأسطوانتين. قامت شركة Saab بنسخ هذا التصميم في سيارتها الأولى، Saab 92 عام 1949. كانت Trabant في عام 1957 أيضًا واحدة من السيارات الوحيدة التي تحتوي على محرك مثبت عرضيًا، وهي نوع من خليفة DKW. كان هذا أمرًا جديدًا، خاصة لسيارة يتم تصنيعها في دولة شيوعية.

كانت سيارة ميني إيسيجونيس لعام 1959 والسيارات ذات الصلة مثل ماكسي وأوستن 1100/1300 وأليجرو مزودة بمحرك رباعي الأسطوانات مبرد بالماء مثبت بشكل عرضي. كان ناقل الحركة موجودًا في الحوض أسفل العمود المرفقي، مع نقل الطاقة بواسطة تروس النقل. وشملت النماذج الأخرى التي استخدمت تصميم "ناقل الحركة في الحوض" داتسون 100A (شيري) وتطبيقات مختلفة لمحرك PSA-Renault X-Type مثل بيجو 104 ورينو 14. كما قدمت سوزوكي سوزولايت 1955 محركًا أماميًا بمحرك ثنائي الأسطوانات ثنائي الشوط مثبت بشكل عرضي (باستخدام تقنية DKW) في تطبيق سيارة المدينة / سيارة kei ، استنادًا إلى Lloyd LP400 الألمانية .

في عام 1964، وضعت سيارة Autobianchi Primula التي صممها دانتي جياكوسا ، وفيات 128 وفيات 127 ، ناقل الحركة على جانب واحد من المحرك المثبت عرضيًا، وضاعفت مجموعة نقل الحركة لوضع الترس التفاضلي خلف ناقل الحركة مباشرةً، ولكن على جانب واحد. وبالتالي، فإن أعمدة نقل الحركة إلى العجلات أطول على جانب واحد من الجانب الآخر. وهذا وضع الوزن قليلاً أمام العجلات. هذا هو النظام الذي يهيمن على مستوى العالم في الوقت الحاضر.

تميل المركبات ذات الدفع الأمامي إلى المعاناة من توجيه عزم الدوران عند التسارع الشديد. ^[5] يحدث هذا بسبب اختلاف أطوال عمود الدفع مما يؤدي بدوره إلى زوايا سقوط مختلفة عند مفاصل عمود الدفع. وكلما كانت هذه المفاصل أكثر ثباتًا، كلما كانت أقل فعالية في توصيل عزم الدوران إلى العجلات.

• 
  محرك وسطي ودفع أمامي ( تصميم MF ): يسمح تصميم سيارة Renault 4 ذات المحرك الوسطي ودفع العجلات الأمامية بمسافة أكبر بين الأبواب الأمامية وحجيرات العجلات، بالإضافة إلى بروز أمامي قصير .
• 
  محرك مثبت طوليًا في الأمام، ودفع بالعجلات الأمامية (تصميم FF طولي): حل التصميم الطولي لمحرك Auto Union 1000 (أودي اليوم) محل محركات DKW F89 الأمامية العرضية في الخمسينيات من القرن العشرين.
• 
  محرك أمامي عرضي، دفع أمامي (تصميم عرضي FF): اتبعت فيات 128 خطى أوتوبيانكي بريمولا .

في المركبات ذات الدفع بالعجلات الأمامية، تنقل أعمدة الدفع الدفع مباشرة من الترس التفاضلي إلى العجلات الأمامية. يتم تثبيت عمود قصير داخلي على ترس جانب الترس التفاضلي ويتم تثبيت عمود قصير خارجي على محور العجلة الأمامية. يحتوي كل عمود قصير على نير أو غلاف لاستيعاب مفصل عالمي ، عند كل طرف من عمود وسيط متصل.

تسمح المفاصل العالمية للعمود بالاستمرار في الدوران مع السماح بالتغييرات بسبب حركة التعليق، مثل طول العمود والزاوية الأفقية وزاوية العمود أثناء دوران التوجيه. تُستخدم المفاصل العالمية ذات السرعة الثابتة عادةً لنقل الطاقة بسلاسة بين المكونات. يمكن أن يكون المفصل العالمي الداخلي مفصلًا من نوع الغطس أو الحامل ثلاثي القوائم. يتم تثبيت الحامل ثلاثي القوائم على العمود الوسيط ويتم تثبيته بواسطة حلقة تثبيت. يتم تثبيت كرة مدعومة بمحامل أسطوانية إبرية على كل عمود من الحامل ثلاثي القوائم، وتنزلق هذه الكرات في محور داخل نير. يلبي هذا التغييرات في طول العمود والزاوية الأفقية. يتم نقل المحرك من خلال المحور والكرات لتدوير العمود.

يسمح المفصل العالمي الخارجي بتغييرات زاوية أكبر ولكن ليس تغييرات في طول العمود. وهو عادة ما يكون على شكل كرة وقفص مع مسار داخلي مسنن إلى العمود المتوسط. يتم تشكيل مسار خارجي في نير. يحتفظ القفص بالكرات في مكانها في الأخاديد في كلا المسارين. تنقل الكرات الدفع من العمود إلى المحور وتسمح بتغييرات في الزاوية الأفقية وتحقيق زاوية توجيه واسعة. يحتفظ غطاء مطاطي مرن مثبت في كل مفصل بالشحوم ويمنع الأوساخ والرطوبة.

عندما لا يكون الترس التفاضلي موجودًا في خط الوسط للمركبة، يمكن تركيب عمود وسيط للحفاظ على أعمدة دفع متساوية الطول على كل جانب. وهذا يحافظ على زوايا عمود الدفع متساوية على كلا الجانبين ويساعد في منع مخالفات التوجيه والاهتزاز. يتم دعم الطرف الخارجي للعمود الوسيط بواسطة محمل مثبت في علبة ناقل الحركة ومفصل عالمي يساعد في المحاذاة. في بعض الحالات، يتم استخدام عمود دفع أطول على جانب واحد. يمكن تركيب مخمد ديناميكي مطاطي لامتصاص الاهتزازات.

• الدفع بالعجلات الأمامية

• سيدجويك، مايكل سيارات الخمسينيات والستينيات . جوتنبرج، السويد: إيه بي نوردبوك، 1983. (يتضمن صورًا لتخطيطات محرك Traction Avant وتصميمات أخرى.)