تصميم بمحرك أمامي ودفع أمامي

تصميم محرك مثبت عرضيًا
تصميم محرك مثبت طوليًا

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

الآثار المترتبة على الاستخدام

تصميم بمحرك أمامي ودفع خلفي

تاريخيًا، كان هذا التصنيف يُستخدم بغض النظر عما إذا كان المحرك بأكمله خلف خط المحور الأمامي أم لا. في الآونة الأخيرة، أضاف مصنّعو بعض السيارات إلى هذا التصنيف مصطلح " أمامي-وسطي" الذي يصف السيارة التي يكون فيها المحرك أمام مقصورة الركاب ولكن خلف المحور الأمامي. كانت مواقع المحركات في معظم سيارات ما قبل الحرب العالمية الثانية إما أمامية-وسطية أو على المحور الأمامي .

تتميز هذه السيارة بمزايا عديدة، منها سهولة التحكم على الأسطح الزلقة (كالثلج والجليد والطين)، وسهولة التصنيع، وبساطة نظام الدفع. كما تتميز سيارات هذا النوع عادةً بمقصورة ركاب واسعة وصندوق أمتعة رحب. يُعد هذا التصميم الأكثر تقليدية، ولا يزال يحظى بشعبية كبيرة وشعبية واسعة. يُوضع المحرك، الذي يشغل حيزًا كبيرًا، في مكان لا يستخدمه الركاب والأمتعة عادةً.

يتمثل العيب الرئيسي في توزيع الوزن ، حيث يتركز الجزء الأثقل في أحد طرفي السيارة. لا يُعدّ التحكم بالسيارة مثاليًا، ولكنه عادةً ما يكون متوقعًا. تميل السيارات ذات الدفع الأمامي إلى الانزلاق الأمامي (الارتطام) على الأسطح الزلقة عند المنعطفات. وهي غير مناسبة لنقل البضائع أو المقطورات نظرًا لتركز الوزن بشكل كبير في المقدمة. [ 1 ]

على عكس تصميم المحرك الأمامي والدفع الخلفي (RWD)، يُغني تصميم الدفع الأمامي (FWD) عن الحاجة إلى نفق مركزي أو ارتفاع أكبر للهيكل لاستيعاب عمود نقل الحركة الذي يزود العجلات الخلفية بالطاقة. ومثل تصميمي المحرك الخلفي والدفع الخلفي (RR) والمحرك الخلفي الوسطي والدفع الخلفي (RMR)، يضع هذا التصميم المحرك فوق عجلات القيادة، مما يُحسّن التماسك في العديد من التطبيقات. ولأن العجلات الموجهة هي نفسها عجلات الدفع، تُعتبر سيارات الدفع الأمامي عمومًا أفضل من سيارات الدفع الخلفي في ظروف انخفاض التماسك مثل الثلج أو الطين أو الحصى أو الأسفلت المبلل. عند صعود التلال في ظروف انخفاض التماسك، يُعتبر تصميم RR أفضل تصميم للدفع الثنائي، ويعود ذلك أساسًا إلى نقل الوزن إلى العجلات الخلفية أثناء الصعود. كما أن قدرة سيارة الدفع الأمامي على الانعطاف أفضل عمومًا، لأن المحرك موضوع فوق العجلات الموجهة. [ ٢ ] مع ذلك، ونظرًا لأن العجلات الدافعة تتحمل متطلبات إضافية للتوجيه، فإذا تسارعت السيارة بسرعة، تقل قوة التماسك المتاحة عند المنعطفات، مما قد يؤدي إلى انزلاق العجلات الأمامية . [ ٣ ] نادرًا ما تستخدم السيارات عالية الأداء نظام الدفع الأمامي، لأن الوزن ينتقل إلى العجلات الخلفية أثناء التسارع، بينما يُخفف الحمل عن العجلات الأمامية ويقلل من تماسكها بشكل حاد، مما يحد فعليًا من مقدار الطاقة التي يمكن استخدامها فعليًا؛ بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تؤدي القوة العالية للسيارات عالية الأداء إلى انحراف عزم الدوران . يمكن لنظام التحكم الإلكتروني في الجر تجنب دوران العجلات، ولكنه يُلغي إلى حد كبير فائدة القوة الإضافية. [ ٤ ] كان هذا أحد أسباب اعتماد نظام الدفع الرباعي كواترو في سيارات جينسن إف إف وأودي كواترو عالية الأداء .

الترتيبات التاريخية

من بين السيارات الأولى التي استخدمت نظام الدفع الأمامي: ألفيس 1925، وكورد L-29 1929، ودي كيه دبليو F1 1931 ، وسيتروين 2CV 1948، وساب 92 1949، وترابانت P50 1957 ، وميني 1959. في ثمانينيات القرن العشرين، دفعت مزايا هذا النظام من حيث الثبات والتصميم الداخلي العديد من مصنعي السيارات الصغيرة والمتوسطة الحجم إلى اعتماده في الولايات المتحدة. في ستينيات وسبعينيات القرن العشرين، تحولت معظم الشركات المصنعة الأوروبية واليابانية إلى نظام الدفع الأمامي في أغلب سياراتها، وكانت فولكس فاجن وفورد أوروبا وجنرال موتورز (فوكسهول في المملكة المتحدة وأوبل في ألمانيا) آخر من قام بذلك. وكانت تويوتا آخر شركة يابانية تتحول إلى هذا النظام في أوائل ثمانينيات القرن العشرين. ومع ذلك، احتفظت شركة BMW ، التي تركز على السيارات الفاخرة، بتصميم الدفع الخلفي حتى في سياراتها الأصغر حجمًا، [ 5 ] على الرغم من أن سيارات MINI الخاصة بها تعمل بنظام الدفع الأمامي.

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

محرك وسطي / دفع أمامي

كانت أولى سيارات الدفع الأمامي ذات محرك وسطي ودفع أمامي . كان المحرك مثبتًا طوليًا (من الأمام إلى الخلف) خلف العجلات، مع وجود ناقل الحركة أمام المحرك والترس التفاضلي في مقدمة السيارة. وبسبب موقع المحرك الخلفي، لم يكن توزيع الوزن في سيارات مثل كورد L-29 مثاليًا؛ إذ لم تكن العجلات الدافعة تحمل نسبة كافية من الوزن لتحقيق تماسك وتحكم جيدين. حلت سيارة سيتروين تراكشن أفانت موديل 1934 مشكلة توزيع الوزن بوضع ناقل الحركة في مقدمة السيارة مع وجود الترس التفاضلي بينه وبين المحرك. وبالإضافة إلى تصميم السيارة المنخفض أحادي الهيكل ، نتج عن ذلك تحكم مذهل في تلك الحقبة. تُعد رينو آخر من استخدم هذا التصميم، حيث استخدمته في رينو 4 والجيل الأول من رينو 5 ، لكنه لم يعد شائعًا منذ ذلك الحين لأنه يشغل حيزًا من المساحة الداخلية.

محرك أمامي مثبت طولياً ونظام دفع أمامي

سيارة ألفا روميو ألفاسود سبرينت فيلوس موديل 1975 تستخدم محركًا أماميًا مثبتًا طوليًا ونظام دفع أمامي.

صُممت سيارة بانارد داينا إكس موديل 1946 ، من تصميم جان-ألبير غريغوار ، بمحرك طولي أمام العجلات الأمامية، وناقل حركة خلف المحرك، وترس تفاضلي في الجزء الخلفي من الهيكل. هذا التصميم، الذي استخدمته بانارد حتى عام 1967، كان يُحتمل أن يُسبب مشكلة في توزيع الوزن تُشابه تلك الموجودة في سيارة كورد إل 29 المذكورة سابقًا. مع ذلك، كان محرك بانارد ثنائي الأسطوانات المسطح المبرد بالهواء خفيفًا جدًا، ومثبتًا في مستوى منخفض مع مركز ثقل منخفض، مما قلل من تأثير هذه المشكلة. كما تم تثبيت محرك سيتروين 2 سي في ثنائي الأسطوانات المسطح المبرد بالهواء في مستوى منخفض جدًا، أمام العجلات الأمامية، مع ناقل حركة خلف خط المحور وترس تفاضلي بينهما. وقد لاقى هذا التصميم رواجًا كبيرًا؛ ومن بين السيارات التي استخدمت هذا التصميم سيارة فورد تاونوس 12 إم الألمانية ، وسيارتي لانشيا فلافيا وفولفيا . هذا هو التكوين القياسي لسيارات أودي وسوبارو ذات الدفع الأمامي. في عام ١٩٧٩، طرحت تويوتا سيارتها الأولى ذات الدفع الأمامي، وهي تيرسل ، والتي تميزت بمحرك مثبت طوليًا، على عكس معظم سيارات الدفع الأمامي الأخرى المتوفرة في السوق آنذاك. واستمر هذا التصميم في الجيل الثاني من تيرسل حتى عام ١٩٨٧، حين حصل الجيل الثالث على محرك جديد مثبت عرضيًا. أما طرازات تويوتا الأخرى ذات الدفع الأمامي، مثل كامري وكورولا ، فقد اعتمدت على محركات مثبتة عرضيًا منذ البداية.

استخدمت سيارة أولدزموبيل تورونادو موديل 1966 (إلى جانب شقيقتها كاديلاك إلدورادو ) تصميمًا مبتكرًا للمحرك وناقل الحركة، حيث تم وضعهما جنبًا إلى جنب، ونقل الطاقة بينهما عبر سلسلة متينة وعمود إدارة وسيط مصمم خصيصًا يمر أسفل حوض الزيت. تتميز هذه العائلة بكونها صاحبة أعلى سعة محرك (8.2 لتر) بين سيارات الدفع الأمامي التي صُنعت على الإطلاق. كما استخدمت سيارتا ساب 99 وساب 900 الكلاسيكية تصميمًا مشابهًا. واستخدمت سيارة إيجل بريمير نظام نقل حركة مشابهًا موجودًا في رينو 21 و25، والذي أصبح لاحقًا أساسًا لسيارات كرايسلر LH السيدان التي استمر إنتاجها حتى عام 2004.

تُعدّ أودي اليوم أبرز مستخدمي هذا التصميم الميكانيكي، إذ استخدمته منذ خمسينيات القرن الماضي في شركتيها السابقتين DKW وأوتو يونيون ، وهو موجود في طرازاتها الأكبر حجماً بدءاً من A4 . ويسعى أحدث تطوير لهذا التصميم في منصة MLB من أودي إلى معالجة مشكلة التوزيع غير المتساوي للوزن، وهي مشكلة مزمنة. ويتم ذلك من خلال وضع الترس التفاضلي أمام القابض، مما يسمح بوضع خط المحور في موضع أمامي أكثر بالنسبة للسطح الخلفي لكتلة المحرك.


محرك أمامي مثبت عرضيًا / دفع أمامي

غطاء المحرك في هذه السيارة ميني الأصلية مفتوح، ويظهر المحرك المثبت بشكل عرضي والذي يقوم بتشغيل العجلات الأمامية.

كانت سيارات DKW "Front" ذات الدفع الأمامي والمحرك العرضي من أوائل السيارات الشائعة، والتي صُنعت عام 1931، وكانت مزودة بمحرك ثنائي الأسطوانات ثنائي الأشواط. وقد استنسخت شركة ساب هذا التصميم في سيارتها الأولى، ساب 92 عام 1949. كما كانت سيارة ترابانت عام 1957 من السيارات القليلة التي زُوّدت بمحرك عرضي، ما جعلها بمثابة خليفة لسيارة DKW. وكان هذا ابتكارًا جديدًا، لا سيما بالنسبة لسيارة تُصنع في دولة شيوعية.

كانت سيارة ميني إيسيجونيس لعام 1959 ، والسيارات المشابهة لها مثل ماكسي ، وأوستن 1100/1300 ، وأليغرو، مزودة بمحرك رباعي الأسطوانات مبرد بالماء، مثبت بشكل عرضي. وكان ناقل الحركة موجودًا في حوض الزيت أسفل عمود المرفق، حيث تنتقل الطاقة عبر تروس نقل الحركة. وشملت الطرازات الأخرى التي استخدمت تصميم "ناقل الحركة في حوض الزيت" داتسون 100A (شيري) ، وتطبيقات مختلفة لمحرك PSA-Renault X-Type مثل بيجو 104 ورينو 14. كما قدمت سوزوكي سوزولايت عام 1955 محركًا أماميًا ثنائي الأشواط ثنائي الأسطوانات مثبتًا بشكل عرضي (باستخدام تقنية DKW) في سيارة مدينة / سيارة صغيرة ، استنادًا إلى سيارة لويد LP400 الألمانية .

في تصميم دانتي جياكوزا لسيارتي أوتوبيانكي بريمولا عام 1964، وفيات 128 وفيات 127 ، وُضع ناقل الحركة على جانب واحد من المحرك المثبت عرضيًا، وتم تعديل نظام نقل الحركة بحيث أصبح الترس التفاضلي خلف ناقل الحركة مباشرةً، ولكنه مُزاح إلى أحد الجانبين. ونتيجةً لذلك، فإن أعمدة نقل الحركة إلى العجلات أطول في أحد الجانبين من الآخر. وقد ساهم هذا في توزيع الوزن قليلاً أمام العجلات. وهذا النظام هو السائد عالميًا في الوقت الحاضر.

تميل المركبات ذات الدفع الأمامي إلى المعاناة من انحراف عزم الدوران عند التسارع الشديد. [ 6 ] ويعود ذلك إلى اختلاف أطوال عمود الدوران، مما ينتج عنه اختلاف زوايا السقوط عند مفاصل عمود الدوران. وكلما زادت حركة هذه المفاصل، قلت كفاءتها في نقل عزم الدوران إلى العجلات.

خصائص تصميم الدفع الأمامي

أعمدة الدفع للعجلات الأمامية

في المركبات ذات الدفع الأمامي، تنقل أعمدة الدفع الحركة مباشرةً من الترس التفاضلي إلى العجلات الأمامية. يتصل عمود داخلي قصير بترس الترس التفاضلي الجانبي، بينما يتصل عمود خارجي بمحور العجلة الأمامية. يحتوي كل عمود على وصلة، أو غلاف، لاستيعاب مفصل عالمي ، في كل طرف من طرفي عمود وسيط متصل.

تسمح الوصلات العالمية باستمرار دوران العمود مع مراعاة التغيرات الناتجة عن حركة نظام التعليق، مثل طول العمود وزاويته الأفقية، وزاوية دوران العمود عند تغيير اتجاه التوجيه. تُستخدم الوصلات العالمية ذات السرعة الثابتة عادةً لنقل الطاقة بسلاسة بين المكونات. يمكن أن تكون الوصلة العالمية الداخلية من نوع الغاطس أو ثلاثي الأرجل. يتم تثبيت ثلاثي الأرجل على العمود الوسيط بواسطة حلقة تثبيت. تُركّب كرة، مدعومة بمحامل إبرية، على كل عمود من أعمدة ثلاثي الأرجل، وتنزلق هذه الكرات في محور ارتكاز داخل الوصلة. هذا يسمح بتعويض التغيرات في طول العمود وزاويته الأفقية. تنتقل الحركة عبر محور الارتكاز والكرات لتدوير العمود.

يسمح المفصل العالمي الخارجي بتغييرات زاوية أكبر، لكنه لا يسمح بتغييرات في طول العمود. وهو عادةً من نوع الكرة والقفص، حيث تتصل الحلقة الداخلية بالعمود الوسيط بواسطة حلقة مسننة. أما الحلقة الخارجية فتُصنع في النير. ويثبت القفص الكرات في مكانها داخل أخاديد في كلا الحلقتين. تنقل الكرات الحركة من العمود إلى المحور، مما يسمح بتغييرات في الزاوية الأفقية وزاوية توجيه واسعة. ويحتفظ غطاء مطاطي مرن مُركّب على كل مفصل بالشحم ويمنع دخول الأوساخ والرطوبة.

عندما لا يقع الترس التفاضلي في منتصف السيارة، يمكن تركيب عمود وسيط للحفاظ على تساوي أطوال أعمدة الدفع على كلا الجانبين. هذا يضمن تساوي زوايا أعمدة الدفع على كلا الجانبين، ويساعد على منع اضطرابات التوجيه والاهتزازات. يتم دعم الطرف الخارجي للعمود الوسيط بواسطة محمل مثبت على علبة ناقل الحركة، ويساعد مفصل عالمي في المحاذاة. في بعض الحالات، يُستخدم عمود دفع أطول على أحد الجانبين. كما يمكن تركيب مخمد ديناميكي مطاطي لامتصاص الاهتزازات.

انظر أيضاً

مراجع

  1. "Etuveto, takaveto ja neliveto: mitkä ovat eri vetotapojen edut ja haitat ➤ AUTODOC BLOG" . www.autodoc.fi . تم الاسترجاع بتاريخ 2026-07-02 .
  2. هيلير، فيكتور؛ بيتر كومبس (2004). أساسيات تكنولوجيا المركبات الآلية . نيلسون ثورنز. ص 9. ISBN  978-0-7487-8082-2.
  3. "مخططات المحرك وناقل الحركة" . Drivingfast.net. مؤرشف من الأصل بتاريخ 27 سبتمبر 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 يناير 2010 .
  4. www.motortrend.com مؤرشف بتاريخ 18 يوليو 2011 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) اختبار قيادة: الدفع الخلفي مقابل الدفع الأمامي مقابل الدفع الرباعي
  5. "دليل بي إم دبليو التقني: الدفع بالعجلات الخلفية" . تم الاطلاع عليه في 1 سبتمبر 2016 .
  6. "ما هو عزم التوجيه بحق الجحيم؟ "

للمزيد من القراءة

  • سيدجويك، مايكل. سيارات الخمسينيات والستينيات . غوتنبرغ، السويد: إيه بي نوردبوك، 1983. (يتضمن صورًا لتصميمات محركات سيارة تراكشن أفانت وتصاميم أخرى).