Studiul tendintelor de dezvoltare ale autovehiculelor

STUDIUL TENDINTELOR DE DEZVOLTARE ALE AUTOVEHICULELOR

1.1. Solutii similare

Tema de proiectare precizeaza de obicei tipul automobilului, destinatia acestuia, viteza maxima de deplasare, capacitatea de incarcare ca numar de locuri sau ca greutate transportata, sau alte conditii specifice automobilului, cum ar fi acceleratia maxima sau rampa maxima ce poate fi urcata. Uneori pot fi impuse alte marimi caracteristice, cum sunt: puterea maxima a motorului, timpul minim de demarare pana la atingerea vitezei de 100 km/h sau spatiul minim de demarare pana la atingerea aceleiasi viteze, un anumit consum de combustibil pentru suta de kilometri parcursi, etc.

Pentru abordarea proiectarii unui nou tip de autovehicul, tinand seama de datele impuse prin tema, care precizeaza anumite particularitati legate de destinatia si performantele acestuia, este nevoie, intr-o prima etapa, sa se caute un numar cat mai mare de solutii constructive existente, avand caracteristici asemanatoare cu cele ale autovehiculului cerut.

Din bibliografia de specialitate, din revistele de profil, de pe CD-ROM, din paginile Web ale firmelor constructoare de automobile studentul trebuie sa caute cat mai multe automobile din categoria celor impuse prin tema de proiectare si sa aleaga acele modele care au viteza maxima si capacitatea de incarcare cat mai apropiate de valorile impuse. Odata gasite cat mai multe modele similare studentul trebuie sa aleaga principalele dimensiuni geometrice si de masa ale acestora ca si parametrii principali ai motorului, ai transmisiei, caracteristicile constructive si functionale ale sistemelor de directie, franare si suspensie si alte caracteristici necesare pentru o cat mai buna si completa intelegere a modului de organizare a automobilelor respective. De exemplu este nevoie sa se cunoasca lungimea, latimea, inaltimea, ampatamentul, ecartamentul fata/spate, garda la sol, consola fata/spate, etc. masa proprie, masa utila si masa totala a automobilelor similare, marimea rapoartelor de transmitere ale transmisiei, marimea si tipul pneurilor, caracteristicile motorului-mas sau mac, puterea maxima si turatia de putere maxima, momentul motor maxim si turatia de moment maxim, consumul de combustibil, caracteristicile sistemelor de directie, franare si suspensie, specificul echipamentului electric si electronic, etc.

Pornind de la studiul solutiilor similare de automobile, pentru a determina tendintele lor de dezvoltare studentul trebuie sa efectueze o analiza atenta a parametrilor caracteristici gasiti si sa aleaga pentru automobilul proiectat principalele dimensiuni geometrice si de masa si forma sa constructiva, pentru a realiza vederea generala, la scara impusa prin tema de proiect. Vederea generala trebuie sa contina minim trei reprezentari ale automobilului: din lateral, din fata si din spate.

Literatura de specialitate cuprinde pentru fiecare categorie de autovehicule informatii legate de organizarea generala, de modul de dispunere a motorului si puntilor motoare, de organizarea transmisiei; de asemenea sunt date principalele dimensiuni geometrice, greutatea utila si proprie, tipul sistemelor de directie si franare, tipul suspensiei, etc.

Analizand cu atentie toate aceste informatii si avand in vedere tendintele de dezvoltare caracteristice pentru fiecare categorie de autovehicule se pot stabili, pentru inceput, prin comparare, unele date initiale absolut necesare pentru calculul de predimensionare, cum ar fi: dimensiunile geometrice, exemple in figurile 1.1.1 si 1.1.2, greutatea autovehiculului si repartizarea acesteia pe punti, alegerea rotilor si determinarea razei de rulare, organizarea generala, amenajarea interioara, etc.

Fig. 1.1.1. Autoturism de oras

Fig.1.1.2. Autoturism tot teren

In anexaele 1.1.1, 1.1.2. si 1.1.3. pentru fiecare categorie de autovehicule clasificate dupa destinatie, sunt date un numar minim de caracteristici tehnice, care pot servi pentru stabilirea datelor initiale de calcul, conform metodologiei indicate incepand cu capitolul 2.

1.2. Tendinte de dezvoltare

Pentru alegerea sau determinarea parametrilor initiali care intervin in calcul este necesar, pe linga studiul solutiilor constructive asemanatoare deja existente in lume, sa se faca si o cercetare a tendintelor de dezvoltare specifice categoriei de autovehicule studiate.

Directiile de dezvoltare au in vedere sa sublinieze orientarea generala in ceea ce priveste modul de organizare a familiei de autovehicule studiate, modul de dispunere a motorului, organizarea si tipul transmisiei, constructia sistemelor si a instalatiilor auxiliare, amenajarea interioara etc.

1.2.1. Tendintele de dezvoltare ale autoturismelor

Autoturismele, definite ca fiind autovehicule destinate transportului de persoane, avand o capacitate de cel mult opt locuri, au stat si stau in permanenta in atentia marelui public datorita implicarii lor tot mai intense in viata cotidiana.

Constructia autoturismelor, a elementelor componente se perfectioneaza permanent, urmarindu-se imbunatatirea performantelor de dinamicitate sau franare, a performantelor de economicitate, de stabilitate si de confort, de securitate activa si pasiva, etc. Domeniile de actiune s-au extins asupra tuturor partilor componente ale autoturismului si se aplica cele mai noi si eficiente solutii de imbunatatire sau schimbare a acestora.

Astfel motoarele autoturismelor au beneficiat de o atentie deosebita, eforturile de sporire a performantelor lor fiind indreptate pe multe directii: cresterea performantelor functionale si constructive prin gestionarea electronica a regimurilor de functionare, reducerea consumului de combustibil, marirea puterii litrice, reducerea costurilor de fabricatie, reducerea emisiilor nocive din gazele de evacuare, realizarea de motoare cat mai fiabile, cat mai usoare si cat mai compacte. Se remarca tendintele de aplicare tot mai frecventa a injectiei de benzina cu comanda electronica, mono sau multipunct, in detrimentul motoarelor cu carburator, ca si dezvoltarea motoarelor cu aprindere prin comprimare, datorita consumului specific de combustibil mai redus, in comparatie cu motoarele cu aprindere prin scanteie. Folosirea motorului Diesel pe autoturisme a devenit realista cand turatiile maxime ale acestuia au depasit 4200 - 4400 rot/min, realizandu-se exemplare ce dezvolta 5000 rot/min. Perfectionarea acestor motoare privind reducerea zgomotului, a poluarii, a pornirii usoare pe timp friguros a facut progrese remarcabile si le-a asigurat cresterea ponderii proprii in detrimentul motoarelor cu aprindere prin scanteie.

O alta preocupare constanta este aceea a crearii unor familii de motoare, pornindu-se de la un monocilindru sau de la un motor de baza, de la care, in functie de necesitati, se realizeaza o serie de motoare cu puteri si capacitati diferite, avand unele parti componente identice, procedeul favorizand folosirea tipizarii in tehnologia de fabricatie si exploatare a autoturismelor.

Folosirea supraalimentarii prin diferite procedee este tot mai des intalnita la motoarele de autoturisme, procedeul asigurand cresterea puterii si momentului motor maxim, cu scaderea turatiilor corespunzatoare si a consumului de combustibil.

Injectia de benzina este mult cercetata, perfectionata si aplicata la productia de serie deoarece, completata cu comanda si control electronic, este in masura sa asigure performante superioare in ceea ce priveste reducerea consumului de combustibil, reducerea emisiilor poluante si ridicarea gradului de securitate a conducerii autoturismului.

Aprinderea cu comanda electronica este o varianta des intalnita cu influenta benefica asupra consumului de combustibil, prin declansarea avansului la aprindere dupa legea optima.

Fig.1.2.1. Motor cu 4 supape pe cilindru

Sistemele de injectie electronica Diesel ca si sistemele de injectie cu benzina evolueaza permanent, fiind tot mai raspandite, datorita controlului electronic al principalilor parametrii (presiune, debit, cantitatea de combustibil injectat, etc) care a condus la cresterea performantelor functionale si economice ale motoarelor respective.

Reducerea dimensiunilor de gabarit si a consumului de metal constituie si in continuare o sursa de cercetare permanenta, ea fiind realizata prin fortarea motoarelor, cand se dezvolta puteri tot mai ridicate pe unitatea de cilindree si realizarea cilindreei unitare cu o masa cat mai mica.

Numeroase sunt si preocuparile legate de ameliorarea formei camerei de ardere, a tubulaturii de admisie si evacuare, a geometriei de dispunere si actionare a supapelor, a numarului, marimii si locului lor de amplasare, figura 1.2.1., a functionarii cu dispozitive de alimentare stratificata cu combustibil, a inlocuiri materialelor metalice cu materiale ceramice, a realizarii motoarelor adiabatice sau cu raport de comprimare variabil etc.

Ultimele realizari in domeniul alimentarii, aprinderii si arderii, care permit reglaje imbunatatite de avans si dozaj, au condus la cresterea performantelor motoarelor, la reducerea consumului de combustibil si a agentilor poluanti. Se fac in prezent eforturi considerabile pentru limitarea emisiei de gaze nocive prin folosirea unor dispozitive de purificare a gazelor de evacuare sau a unor catalizatori - purificatori ai acestor gaze.

Transmisia autoturismelor a constituit si constituie obiectul unor continue cercetari urmarindu-se prin solutiile constructive propuse, o cat mai buna corelare intre momentul motor activ si cel rezistent, reducerea consumului de combustibil, sporirea sigurantei si confortului de conducere. Se constata ca pe langa transmisiile mecanice clasice se folosesc si alte categorii de transmisii, cum sunt cele automate, cele cu variatie continua a raportului de transmitere, sau, mai nou, cele electrice.

Fig.1.2.1. Cutie de viteze mecanica cu 6 trepte

La transmisiile mecanice ale autoturismelor sunt tot mai raspandite cutiile de viteze cu cinci sau sase trepte de mers inainte, ultima treapta avand, de obicei, raportul de transmitere subunitar, fiind "treapta economica" ; aceasta, atunci cand este cuplata, conduce la reducerea consumului de combustibil, prin micsorarea turatiei motorului si aducerea acesteia in zona turatiei economice. Aparitia cutiilor de viteze cu sase trepte de mers inainte, figura 1.2.1., asigura autoturismelor performante de dinamicitate si economicitate tot mai ridicate. Cutiile de viteze secventiale constituie aparitii recente, care asigura optimizari ale procesului de cuplare a treptelor de viteze, ale constructiei si functionarii acestora. Ele conduc la cresterea confortului de conducere si la imbunatatirea sigurantei in deplasare.

Transmisia automata face progrese mai lente, datorita costului ridicat al fabricatiei si al consumului de combustibil sporit, in comparatie cu cel al transmisiei clasice. Totusi se remarca introducerea microprocesoarelor de bord, care gestioneaza functionarea transmisiei automate, alaturi de functionarea motorului, a franelor, a suspensiei, a directiei, etc. Performantele atinse de ultimele transmisii automate cu comanda electronica, avand 5 sau 6 trepte de mers inainte, tind sa micsoreze si chiar sa elimine dezavantajele pe care le au aceste transmisii in comparatie cu transmisiile mecanice, clasice, neautomate, in ceea ce priveste dinamicitatea si consumul de combustibil. Se remarca aparitia unor regimuri de deplasare  economice" sau "sportive", care asigura autoturismelor performante de economicitate, respectiv de dinamicitate, similare cu cele asigurate de transmisiile clasice.

Fig.1.2.2. Transmisia cu variatie continua a raportului de transmitere-CVT

Transmisia cu variatie continua a raportului de transmitere-CVT-(Continously Variable Transmission) se intalneste tot mai frecvent la autoturismele de clasa mica si mijlocie, datorita asigurarii unor rapoarte de transmitere care se modifica si adapteaza continuu, automat, la modificarea rezistentelor la inaintare ale automobilului.

O alta preocupare tot mai raspandita, in special la autoturismele de sport, la unele autoturisme de oras si chiar la unele miniturisme, este aceea a tractiunii integrale, cu folosirea unor diferentiale interaxiale blocabile sau, mai frecvent, autoblocabile, tendinta existenta deja in cazul autoturismelor tot-teren, avand ca efect cresterea confortului de conducere si a sigurantei in exploatare, imbunatatirea capacitatii de trecere si a stabilitatii. Repartizarea optima a momentului motor intre puntile motoare fata si spate trebuie sa se faca in functie de aderenta existenta la rotile fiecarei punti motoare.

Amplasarea grupului motopropulsor, longitudinal sau transversal, fata sau spate, se face avand in vedere avantajele si dezavantajele pe care fiecare dintre aceste variante de organizare le au asupra confortului si spatiului destinat pasagerilor, asupra complexitatii constructiei transmisiei, a modului de organizare a celorlalte sisteme ale automobilului.

Suspensia autoturismelor a facut obiectul unor studii aprofundate privind conditionarea reciproca dintre pneu, suspensie si calea de rulare. Acestea au permis sa se obtina, prin simularea pe calculator a fenomenelor complexe care au loc in timpul deplasarii autoturismului, o suspensie corespunzatoare pentru fiecare model cercetat.

Echiparea autoturismelor cu suspensii independente pe toate rotile, prin folosirea amortizoarelor hidraulice si hidropneumatice si a corectoarelor de ruliu a contribuit la marirea confortului, a sigurantei in deplasare si a stabilitatii.

Suspensia mecanica clasica este supusa unor modificari permanente urmarindu-se perfectionarea cinematicii sale, a legaturii intre suspensie si structura de rezistenta a automobilului, a atenuarii socurilor si vibratiilor primite de la roti, a cinematicii rotilor directoare, a confortului pasagerilor.

Suspensia hidropneumatica, caracteristica autoturismelor fabricate de concernul Citroën, asigura un confort optim pasagerilor, in sensul pastrarii unei pozitii constante a caroseriei, prin corelarea miscarilor tuturor rotilor automobilului, indiferent de calitatea caii de rulare.

Fig.1.2.2. Organizarea interioara a unui autoturism

Sistemul de franare cunoaste, de asemenea, preocupari intense de imbunatatire, generalizare avand sistemul de franare cu dublu circuit. Autoturismele sunt echipate fie numai cu frane disc, fie cu frane mixte, adica cu frane cu tambur la rotile din spate si cu frane disc la rotile din fata. Cunosc generalizare franele autoreglabile, care compenseaza automat uzura normala a garniturilor de frictiune si limitatoarele de franare, care distribuie fortele de franare la puntile automobilului in functie de incarcarea dinamica a acestora.

Sistemele de franare cu control electronic, asa numitele ABS (Anty Blocking System), care impiedica blocarea rotilor in cazul franarilor intensive si care permit pastrarea controlului automobilului in orice situatie, cunosc o larga generalizare, la aproape toate categoriile de automobile. De asemenea se generalizeaza indicatoarele de uzura a garniturilor de frana, franele autoreglabile, servomecanismele de actionare a franelor, comandate de instalatii specifice.

Sistemul de directie se realizeaza in solutii constructive legate de tipul suspensiei folosite, in scopul asigurarii unei cinematici corecte rotilor de directie. Ca tendinte actuale se re marca cresterea comoditatii de conducere si sigurantei in deplasare prin extinderea folosirii servodirectiilor si la clase mai mici de autoturisme; se reduce efectul reactiilor inverse, de la roata spre volan, , se asigura cresterea sigurantei conducatorului sau pasagerilor in deplasare prin folosirea air-bag-urilor, frontale sau laterale si prin folosirea unor volane si axe volane rabatabile sau telescopice.

Fig.1.2.3. Amenajare interioara de autoturism

  Caroseria este aproape in totalitate integral autoportanta. Cercetarile si incercarile efectuate au condus la realizarea unor caroserii avand coeficienti aerodinamici tot mai coborati; datorita folosirii otelurilor de inalta rezistenta, cu o limita de elasticitate ridicata, rigiditatea caroseriei, factor important in ameliorarea tinutei de drum, a fost mult imbunatatita; s-au luat masuri de reducere a greutatii proprii prin inlocuirea pieselor din metal cu piese din materiale plastice sau din materiale compozite; se imbunatateste permanent securitatea activa si pasiva pe care automobilul o poate asigura pietonilor, respectiv pasagerilor ; habitaclul a fost studiat si construit pentru a oferi pasagerilor conditii foarte bune de siguranta si confort ( ex. fig.1.2.2 si 1.2.3.); postul de conducere a devenit mai functional, mai ergonomic, conducatorului oferindu-i-se tot mai multe informatii, fig.1.1.4., despre conditiile de rulare, despre comportarea, starea sau functionarea unora din componentele autoturismului; insonorizarea caroseriilor a permis reducerea zgomotului la un nivel tot mai scazut; se folosesc caroserii monovolum, cu doua sau trei volume, in functie de modelul autoturismului.

Fig.1.2.4. Unghiul de vizibilitate

Pentru pneurile de autoturisme, in vederea micsorarii energiei absorbite in timpul rulajului, a amortizarii socurilor, al sigurantei si duratei in exploatare, se folosesc noi retete la fabricarea anvelopelor si camerelor de aer, se utilizeaza diferite profiluri pentru banda de rulare; se incearca folosirea unor pneuri fara aer in interior (pneuri Denevo, folosite de firma Dunlop) sau a unor pneuri fara camera de aer, care au in interior o solutie speciala - polygel - care vulcanizeaza instantaneu o perforare a pneului (pneuri PunctureGuard), fara sa afecteze performantele pneului si, implicit, siguranta in deplasare si confortul de conducere.

Aparatura de bord foloseste tot mai mult circuite integrate cu afisaj numeric, folosind tehnica fluorescentei in vid sau aceea cu cristale lichide, care prezinta un grad ridicat de fiabilitate. Aparatura electronica asistata de calculator este de un real folos; ea supravegheaza si informeaza permanent conducatorul despre diferiti parametri necesari conducerii in siguranta, informeaza asupra functionarii organelor in miscare, urmareste atingerea unor limite maxime de uzura, indica consumul instantaneu si rezerva de combustibil, etc. Un exemplu sugestiv in acest sens este cazul autoturismelor Porsche, echipate cu transmisia automata Tiptronic, comandata de un microprocesor; acesta primeste permanent 42 de informatii de la grupul motopropulsor, de la frane, directie, suspensie, pozitia centrului de greutate, etc., comandand, in functie de aceste informatii, regimul optim de deplasare in siguranta

În prezent toate marile firme constructoare de autoturisme dezvolta programe de cercetare privind cresterea securitatii in deplasare, protectia mediului inconjurator, reducerea consumului de combustibil, crearea in interiorul autoturismului a acelor conditii necesare pentru ca acesta sa devina" a doua  casa" pentru pasageri, usurarea posibilitatilor de miscare individuala sau colectiva, dezvoltarea tehnologiilor de fabricare a autoturismelor si cresterea calitatii acestora, micsorarea costurilor de productie si respectarea termenelor stabilite pentru toate etapele de conceptie, fabricare si vanzare produs. Toate aceste programe pot fi realizate prin folosirea modelarii, simularii si proiectarii pe calculator, prin dezvoltarea unor proiecte informatice de mare eficienta, adecvate scopurilor urmarite. Existenta programelor de simulare pe calculator a ansamblului autovehicul sau a componentelor sale a devenit o practica curenta, care permite optimizarea proceselor de conceptie, de proiectare, a tehnologiilor de fabricatie

1.2.2. Tendinte de dezvoltare ale autobuzelor

Fig.1.2.5. Autobuz urban

In constructia autobuzelor actuale, fig.1.2.5., se constata unele linii directoare care asigura marirea confortului, a eficientei economice si tehnice a transportului rutier de persoane. Dintre acestea se pot enumera: reducerea greutatii specifice a autovehiculului; sporirea capacitatii de transport prin utilizarea tot mai larga a autovehiculelor articulate, folosirea rationala a spatiului caroseriei in principal prin amplasarea motorului sub podea ( motoare orizontale ); generalizarea echiparii cu motoare cu aprindere prin comprimare; sporirea fiabilitatii subansamblelor componente si adoptarea unor solutii constructive care sa reduca volumul lucrarilor de intretinere ( reducerea numarului de articulatii care trebuie gresate, generalizarea folosirii alternatorului in locul dinamului cu colector ); extinderea automatizarii si generalizarea mecanismelor servo, in vederea imbunatatirii conditiilor de munca ale conducatorului autobuzului si cresterii sigurantei in deplasare, folosirea unor sisteme de climatizare, de iluminare interioara si audio, care sa asigure un confort optim calatorilor.

Autobuzele moderne au caroseria tip vagon si motorul dispus sub podea intre punti sau la spate, fapt ce permite marirea suprafetei utile de incarcare la aproximativ 98 - 99% din suprafata totala. Se constata o usoara tendinta spre amplasarea motoarelor in consola spate ( vezi punctul 1.3.2.), dispuse orizontal sau inclinat, in special la autobuzele interurbane si de turism, fara a fi neglijata solutia de dispunere a motorului intre punti, specifica autobuzelor urbane. Aceasta solutie este avantajoasa mai ales in cazul folosirii transmisiilor automate, la care dispar dezavantajele legate de dificultatile transmiterii comenzilor, asigurand o mai buna reparatie a greutatilor pe punti si un nivel coborat al platformei.

La motoarele diesel pentru autobuze se urmareste obtinerea cuplului motor la turatii reduse ( 1200 - 1500 rot/min ) pentru a se asigura o functionare economica a motorului si realizarea unor motoare compacte si usoare, mai raspandite fiind cele ce dezvolta puteri de 180 - 230 CP avand sase cilindri in linie, orizontali sau inclinati la 45 de grade.

Autobuzele articulate, dublu articulate sau cu etaj satisfac tot mai mult necesitatile transportului in comun din marile orase aglomerate. La aceste autobuze motorul este amplasat sub podea, la mijlocul autobuzului, existand constructii de autobuze in faza experimentala la care motorul este amplasat la remorca, sub podea, in vederea coborarii nivelului podelei. În vederea sporirii gradului de confort este evidenta preocuparea pentru reducerea nivelului podelei la autobuzele urbane si ridicarea acesteia le cele interurbane.

Autobuzele moderne au caroseria autoportanta cu fete drepte. Se constata tendinta de marire a inaltimi ferestrelor laterale pentru asigurarea unei perfecte vizibilitati laterale si de marire a suprafetei vitrate a parbrizelor, prin coborarea limitei inferioare, pentru marirea unghiului vertical de vizibilitate al conducatorului.

În functie de destinatia autobuzului, spatiul interior este folosit in mai mare masura pentru amplasarea scaunelor - la autobuzele interurbane sau de turism- sau pentru un numar redus de scaune, restul suprafetei fiind destinata transportului de calatori in picioare si pentru circulatia interioara - la autobuzele urbane.

O atentie deosebita se acorda masurilor pentru protectia conducatorului autobuzului si a pasagerilor, autobuzele fiind prevazute cu iesiri de siguranta, sisteme de actionare a usilor de catre calatori si in caz de nevoie, instalatii de avertizare si dispozitive de spart geamurile.

Se raspandesc tot mai mult transmisiile semiautomate si automate; pe langa autobuzele urbane echipate in cvasistotalitatea lor cu astfel de transmisii, apar tot mai multe solutii constructive de autobuze interurbane sau turistice echipate cu transmisii automate.

În cazul folosirii transmisiei mecanice s-a generalizat comanda pneumo- hidraulica a ambreiajului cu arc diafragma si folosirea cutiilor de viteze sincronizate.

Perfectionarea constructiei puntii motoare spate urmareste compactizarea si reducerea greutatii sale specifice, micsorarea dimensiunilor grupului conic prin existenta reductoarelor laterale cu mecanism diferential, aplicate in butucul rotii.

Se intalnesc tot mai frecvent mecanisme de directie servohidraulice in defavoarea celor pneumatice. Concomitent se diversifica constructia elementelor ce alcatuiesc servodirectia hidraulica.

Sistemele de franare se modernizeaza permanent extinzandu-se sistemele pneumatice cu mai multe circuite, care duc la cresterea sigurantei in exploatare ;se aduc permanente imbunatatiri si la elementele de protectie, de curatire, de semnalizare si control a sistemelor de franare in functie de sarcina utila transportata .

Se generalizeaza suspensia cu elemente elastice pneumatice, cu autoreglare a inaltimi platformei autobuzului in raport cu calea de rulare, avand amortizoare telescopice.

Echipamentul electric modern este tot mai extins, folosindu-se alternatoare, regulatoare de tensiune tranzistorizate, traductoare electrice pentru masurarea diferitelor marimi cu afisare numerica, schematica sau grafica.

1.2.3. Tendinte de dezvoltare ale autocamioanelor

Fig.1.2.6. Autocamion

Autocamioanele, fig.1.2.6., sunt autovehicule destinate transportului de bunuri, transportand sarcini utile mai mari de 2000 daN. Ca si in cazul autobuzelor, in constructia autocamioanelor actuale se urmareste cresterea eficientei economice a transportului de marfuri, marirea vitezei de transport in conditiile cresterii sigurantei de deplasare in traficul rutier. Astfel se cauta cresterea masei utile transportate raportata la masa proprie a autocamionului prin construirea structurii de rezistenta din oteluri inalt aliate, mai usoare si mai rezistente; se folosesc tot mai multe camioane cu semiremorci sau remorci; creste volumul marfurilor ce pot fi transportate prin coborarea accentuata a platformei semiremorcilor, se foloseste mai rational spatiul destinat transportului marfurilor prin amplasarea motorului sub cabina, intre punti; se generalizeaza echiparea autocamioanelor cu motoare cu aprindere prin comprimare.

Se extind preocuparile pentru imbunatatirea conditiilor de lucru ale conducatorului autocamionului prin asigurarea unui microclimat optim, fig.1.2.7., pentru conducerea in siguranta, pe distante mari. Panoul de bord este proiectat ergonomic toate instrumentele electronice fiind amplasate in centrul campului vizual, astfel incat ele sa poata fi urmarite fara a se abate atentia conducatorului de la calea de rulare. Comenzile principale (semnalizare, claxon, stergatoare de parbriz, etc) sunt amplasate in jurul coloanei volanului, fiind usor accesibile. Celelalte comenzi sunt amplasate in imediata apropiere si sunt usor manevrabile.

Fig.1.2.7. Cabina autocamion

O atentie deosebita se acorda masurilor pentru protectia conducatorului; cabinele autocamioanelor moderne realizeaza un mediu ambiental cat mai placut si cat mai ergonomic. Deoarece cabina constituie locul de munca al conducatorului autocamionului ea trebuie sa asigure un interior placut, un confort optim, iar amplasarea comenzilor sa fie cat mai rationala. De asemenea cabina trebuie sa fie spatioasa, sa asigure o insonorizare perfecta si cat mai multe facilitati de depozitare, de repaus pentru conducator.

Fig.1.2.8. Postul de conducere

Pozitia acestuia la postul de conducere poate fi reglata, fig.1.2.8., pentru toate formele si dimensiunile, prin folosirea volanelor reglabile, prin reglarea scaunului pe trei directii ; scaunul soferului are suspensia pneumatica, generalizandu-se geamurile cu actionare electrica, oglinzile exterioare incalzite, instalatiile de aer conditionat. Se generalizeaza ambreiajele mecanice cu arc central tip diafragma trasa ca si comanda hidraulica a ambreiajului.

In prezent autocamioanele se realizeaza in numeroase combinatii, modele si versiuni, avand diferite motoare, transmisii si suspensii, care satisfac toate cerintele de transport. Motorizarea gamei de autocamioane EuroCargo, de exemplu, se bazeaza pe experienta acumulata la fabricarea a milioane de motoare si parcurgerea multor milioane de kilometri in diverse conditii de drum si mediu. Pentru cresterea performantelor, reducerea consumului si a emisiilor poluante motoarele beneficiaza de pistoane si camere de ardere cu geometrie si structura optimizate, de pompe de injectie rotative, de injectoare cu 5 duze pentru o mai buna pulverizare a combustibilului, de instalatii de supraalimentare. Toate motoarele EuroCargo sunt proiectate ca sa poata fi diagnosticate computerizat, in scopul identificarii oricarei defectiuni, remedierii acesteia si reducerii timpului de imobilizare al autocamionului. Autocamioanele actuale cunosc o larga diversificare functionala in functie de destinatie. Se practica tot mai mult folosirea unui sasiu si a unui motor de baza care serveste pentru crearea unei familii intregi de autocamioane, care pot avea: a)acelasi motor si acelasi sasiu cu echipamente diferite pentru destinatii diferite; b) acelasi sasiu si motoare diferite; c) acelasi motor si sasiuri diferite. Se diversifica gama camioanelor destinate pentru servicii speciale, avand instalatii destinate altor operatii decat cele de transport si anume: autocisterne, autosanitare, autofrigorifice, autoizoterme, autobasculante, etc.

Fig.1.2.8

Se modernizeaza continuu sistemele de semnalizare, avarie si control montate la postul de conducere, cu afisare numerica sau grafica. În figura 1.2.8 este prezentat tabloul de bord de la un autocamion modern, care afiseaza conducatorului toate informatiile de care acesta are nevoie, multitudinea de butoane si comenzi fiind dispusa panoramic si ergonomic.

Gama larga de trepte de viteze, 6,9,12 sau 16 trepte, asigura transmisiei un randament maxim si o corelare optima intre cuplul motor si rezistentele la inaintare. In cazul autocamioanelor destinate cu preponderenta transportului urban se utilizeaza cutii de viteze automate Allison, cu 6 trepte de viteze. Se extinde sincronizarea cutiilor de viteze mecanice, dublandu-se numarul treptelor de viteza, prin montarea unui reductor mecanic planetar, in doua trepte, pe arborele secundar al cutiei de viteze. Un exemplu concludent de cutie de viteze automata cu comanda electronica folosita la autocamioane destinate transportului pe distante mari este transmisia EuroTronic, figura 1.2.9, la care conducatorul actioneaza asupra unui levier , in mod asemanator cum ar actiona asupra unui joystick, comenzile propriu-zise fiind selectate si controlate electron.

În cazul existentei a doua sau mai multe punti motoare, se generalizeaza montarea diferentialelor interaxiale blocabile, eliminand nedoritul fenomen al circulatiei de puteri parazite. Puntile motoare prezinta dimensiuni de gabarit mult mai reduse prin folosirea reductoarelor de tip mecanism - diferential sau transmisie finala, montate in, respectiv, langa butucul rotii. Diferentialul din puntea motoare poate fi autoblocant, iar rotile se monteaza pe rulmenti, care nu mai necesita reglaje periodice si care au asigurata ungerea cu ulei. Extinderea posibilitatilor de folosire a autocamioanelor in diverse domenii de activitate a impus aparitia prizelor de putere, care servesc pentru antrenarea si punerea in functiune a unor instalatii speciale cum

Fig.1.2.9 Transmisa Eurotronic

sunt cele specifice autobasculantelor, autocisternelor, automacaralelor, autogunoierelor, autobetonierelor, etc.

Sistemul de franare pneumo-hidraulic se generalizeaza impreuna cu franele disc ventilate, al caror procent de utilizare creste, in defavoarea franelor cu tambur. Sistemul ABS se generalizeaza la toata gama de autocamioane ca si frana de incetinire, care are rolul sa protejeze sistemul principal de franare

Suspensia se asigura in diferite variante, in functie de destinatia autocamionului. Se intalnesc suspensii cu arcuri parabolice in foi dar si combinatii dintre acestea si suspensiile pneumatice sau numai suspensii pneumatice. Se intalnesc tot mai multe autocamioane cu suspensie pneumatica cu control electronic al functionarii acesteia. Sistemul electronic ofera posibilitatea transferului de sarcina intre punti, in functie de regimul de deplasare, ceea ce asigura un nivel constant al podelei caroseriei, indiferent de starea de incarcare a autocamionului.

Pentru a se imbunatati manevrabilitatea camioanelor s-a marit unghiul de bracare a rotilor directoare fata, la valori de 50-52 grade, iar sistemele de directie cu servomecanisme s-au generalizat, devenind obligatorii.

Date fiind dimensiunile de gabarit al autocamioanelor si vitezele ridicate de transport, s-au generalizat masurile constructive luate pentru realizarea unor forme aerodinamice cat mai bune, prin montarea de spoilere, carene, deflectoare.

Din categoria autovehiculelor destinate transportului de marfuri fac parte si autofurgonetele, figura.1.2.10 si autocamionetele, figura 1.2.11.

Fig.1.2.10 Autofurgoneta

Fig.1.2.11 Autocamioneta

care se caracterizeaza prin transportul unor mase de pana la 3.500 kg, viteze ridicate de deplasare si foarte bune proprietati de manevrabilitate pe spatii reduse.

1.3.Organizarea transmisiei autovehiculelor

Diversele solutii constructive in organizarea de ansamblu a transmisiei autovehiculelor se obtin in functie de modul de dispunere a motorului, pozitia puntii motoare, tipul caroseriei, modul de dispunere a incarcaturii etc.

Compunerea si dispunerea agregatelor ce constituie echipamentul de tractiune ( grupul motor -transmisie ) constituie o problema importanta in procesul de conceptie a autovehiculului. Schema adoptata stabileste de la inceput caracterul autovehiculului in miscare si in acelasi timp limiteaza posibilitatile de dezvoltare si de amplasare a celorlalte componente ale autovehiculului.

Echipamentul de tractiune poate fi grupat intr-un singur loc sau poate fi divizat in elemente separate in ansamblul autovehiculului.

1.3.1. Organizarea transmisiei autoturismelor

În cazul autoturismelor dispunerea echipamentului de tractiune este realizata in trei variante constructive, dupa cum urmeaza:

a) solutia clasica -motorul in fata si puntea motoare in spate;

b) solutia totul in fata-motorul si puntea motoare in fata;

c) solutia totul in spate-motorul si puntea motoare in spate.

Solutia clasica impune divizarea echipamentului de tractiune in mai multe grupuri de agregate si permite o mai mare elasticitate in organizarea de ansamblu a autoturismului. În mod obisnuit motorul si cutia de viteze sunt dispuse in partea din fata, iar transmisia principala la puntea din spate. Sunt solutii constructive de autoturisme la care amplasarea cutiei de viteze si a transmisiei principale se face in cadrul puntii spate sau cutia de viteze este amplasata inspre mijlocul autoturismului.

Fig.1.3.1. Solutia clasica

Solutia clasica, fig.1.3.1., este aplicata in general la autoturisme de dimensiuni si capacitati cilindrice mari si prezinta urmatoarele avantaje in comparatie cu celelalte doua solutii:

- incarcare echilibrata a puntilor si uzura uniforma a pneurilor;

- accesibilitate buna la motor si transmisie;

- ventilatoarele de racire a motorului pot fi cu functionare intermitenta, deoarece radiatorul este amplasat in fata, in zona de presiune dinamica maxima.

Pe langa aceste avantaje, solutia clasica prezinta urmatoarele dezavantaje:

- centrul de greutate este mai ridicat ( deci o stabilitate mai redusa );

-existenta unor vibratii pe transmisie, datorate existentei transmisiei longitudinale, care pot genera aparitia fenomenului de rezonanta;

- legatura dintre motor si transmisie fiind mai complicata, creste costul autoturismului.

Solutia totul-fata" , fig.1.3.2.,se intalneste la autoturismele de conceptie moderna; ea permite cea mai buna utilizare a volumului total al caroseriei, asigurand totodata, fara solutii constructive speciale, o foarte buna maniabilitate si stabilitate pe traiectorie, datorita comportamentului constructiv subvirator care este autostabilizant pe traiectorie rectilinie. Raportul dintre volumul util si volumul total al autoturismului are valoarea cea mai ridicata la aceasta solutie. Amplasarea motorului se poate face: longitudinal, situatie in care se realizeaza o buna accesibilitate la motor; transversal, cand se asigura constructii compacte a autoturismelor de lungime mica,

Fig.1.3.2. Solutia "totul-fata

obtinandu-se un spatiu disponibil pentru pasageri cat mai mare, la acelasi ampatament; central, cand se mareste distanta intre punti la lungimi reduse; longitudinal deasupra puntii din fata cand se realizeaza o repartitie judicioasa a sarcinii intre roti si o buna accesibilitate la motor, dar se complica transmisia; langa diferential, cand se reduce inaltimea capotei, cand se mareste distanta dintre rotile fata si se complica transmisia.

Solutia 'totul-fata' mai prezinta urmatoarele avantaje:

- legaturi simple si scurte intre organele de comanda si grupul motor - transmisie;

- permite realizarea unui portbagaj spatios;

- pericolul de incendiu este redus, rezervorul de combustibil fiind montat, in general, pe consola din spate;

- sistemul de racire este simplificat, asemanator ca la solutia clasica;

- efectul ciocnirilor frontale este mai redus asupra pasagerilor, deoarece energia de impact este absorbita de grupul motor - transmisie;

- stabilitatea ridicata in viraj.

Dezavantajele solutiei 'totul -fata':

- se micsoreaza greutatea aderenta ce revine puntii motoare la urcarea rampelor;

- apar complicatii constructive pentru puntea fata , care este punte motoare si directoare;

- motorul si transmisia sunt expuse la lovituri frontale;

- pneurile din fata se uzeaza mai rapid.

Solutia 'totul in spate', fig.1.3.3., elimina o serie de elemente ale transmisiei, costurile fiind mai scazute decat la solutia clasica. Prin dispunerea motorului in spate se reduce mult zgomotul din interiorul caroseriei, iar la urcarea rampelor greutatea aderenta creste, rotile din spate fiind si motoare.

Amplasarea echipamentului de tractiune in partea din spate a autoturismului se poate face dupa urmatoarele variante: amplasarea longitudinala a motorului pe consola din spate asigura posibilitati de utilizare rationala a spatiului din interior; amplasarea transversala a motorului asigura confort optim pentru pasageri privind volumul destinat transportului acestora; amplasarea longitudinala a motorului insa deplasat spre partea din fata puntii spate permite o mai buna repartizare a sarcinii intre puntile autoturismului si se aplica la autoturismele sport; amplasarea transversala a motorului deplasat spre centrul autoturismului permite folosirea motoarelor lungi cu numar mare de cilindri.

Fig.1.3.3. Solutia "totul-spate"

Alte avantaje ale solutiei 'totul spate' :

- permite o profilare aerodinamica mai usoara la partea din fata a autoturismului;

- creste confortul, deoarece scaunele din spate pot fi deplasate mai inainte, mai aproape de centrul de greutate, unde oscilatiile sunt mai mici;

- se evita distrugerea grupului motor - transmisie la ciocnirile frontale;

- permite realizarea unor unghiuri de bracare mari pentru rotile directoare;

Principalele dezavantaje ale solutiei 'totul spate' sunt:

- stabilitate mai redusa in viraj, in raport cu solutia 'totul fata';

- descarcarea puntii din fata, fapt ce micsoreaza eficienta directiei la viteze mari;

- racire mai complicata a motorului;

- comenzi de conducere lungi si complicate;

- instabilitate la vant lateral, datorita centrului de greutate care este prea inapoi;

- spatiul disponibil pentru portbagaj sub capota din fata este redus;

-autoturismul are caracter supravirator.

O categorie de autoturisme care cunosc o raspandire tot mai accentuata sunt cele echipate cu tractiune integrala, fig.1.3.4. Acest tip de tractiune asigura cresterea capacitatii de trecere si a sigurantei in deplasare a autoturismului, ceea ce justifica extinderea acestui tip de transmisie si la autoturismele de oras, pe langa cele tot-teren si cele militare. Tractiunea integrala poate fi organizata in una din urmatoarele variante:

-part-time, care asigura tractiunea permanenta numai pe una din puntile motoare, cealalta punte motoare fiind cuplata numai in regimurile dificile de deplasare;

-full-time, care asigura trectiunea permanenta pe ambele punti motoare, indiferent de regimul de deplasare a autoturismului.

Tractiunea integrala presupune existenta pe lantul cinematic al transmisiei a unui "mecanism" care sa asigure divizarea fluxului de putere intre puntile motoare. Rolul acestui mecanism este asigurat de cutia de distributie sau de reductorul-distribuitor. In aceste mecanisme se urmareste ca sa se elimine posibilitatea aparitiei

Fig.1.3.4. Tractiunea integrala

fenomenului nedorit de circulatie a puterilor parazite, atunci cand sunt cuplate ambele punti motoare, prin montarea unor diferentiale interaxiale cu posibilitati de blocare sau autoblocare. Sunt deja folosite tot mai mult diferentialele autoblocabile cu frecare interna marita, de tip Torsen sau Vascocuplajele Fergusson.

1.3.2. Organizarea transmisiei autobuzelor

Autobuzele moderne nu mai au motorul separat, la partea din fata (autobuze cu capota ), ci montat in caroserie, fiind denumite autobuze tip vagon.

Dupa locul de dispunere al motorului, autobuzele pot fi construite astfel:

- cu motorul dispus in fata ( fig.1.3.5.);

- cu motorul dispus sub podea la mijlocul autobuzului ( fig.1.3.6.);

-cu motorul dispus in spate, longitudinal (fig.1.3.7.) sau transversal (fig.1.3.8.).

Fig.1.3.5.    Fig.1.3.6.

Fig.1.3.7.    Fig.1.3.8.

Solutia autobuzului tip vagon cu motorul dispus la partea din fata are in general directia avansata si scaunul conducatorului alaturi de motor. Datorita unui centru de greutate ridicat si a scaparilor de gaze de la motor se folosesc tot mai rar.

Autobuzele cu motorul dispus la mijloc sub podea au centrul de greutate coborat si o mai buna repartitie a sarcinilor pe cele doua punti. Motoarele amplasate sub podea sunt, in general, de constructie speciala avand cilindri orizontali. În acest caz accesibilitatea la motor este dificila si se reduce capacitatea de trecere a autobuzelor.

În cazul solutiei cu motorul dispus in spate, autobuzele pot avea motorul dispus longitudinal sau transversal. Prin lipsa arborelui cardanic, caroseria poate fi mult coborata, fapt ce conduce la coborarea centrului de greutate si la imbunatatirea stabilitatii. Se amelioreaza confortul pasagerilor prin eliminarea scaparilor de gaze de la motor si a zgomotului motorului. Prin montarea motorului in spate se usureaza accesul pentru intretinere si reparare, spatiul ramas disponibil intre punti putandu-se folosi integral pentru transportul bagajelor.

Un dezavantaj important al autobuzelor cu motorul amplasat in spate consta in faptul ca tijele pentru comenzi sunt foarte lungi. Un alt dezavantaj este si faptul ca racirea motorului este dificila.

Organizarea transmisiei autocamioanelor

Solutiile de organizare ale autocamioanelor difera intre ele in functie de modul de dispunere a motorului in raport cu puntea din fata si a cabinei fata motor.

Puntea motoare este montata, ca si la autobuze, totdeauna in spate, motorul fiind dispus: in fata cabinei, sub cabina, intre cabina si caroserie sau intre punti sub cadru (figura 1.3.9).

Fig.1.3.9.Organizarea transmisiei autocamioanelor

Autocamioanele actuale au motorul dispus deasupra puntii din fata, iar cabina deasupra motorului. Aceasta solutie ( cabina avansata ) conduce la o marire a lungimi platformei de incarcare, la repartitii corespunzatoare a sarcinii pe punti, o vizibilitate mai buna pentru conducator si o reducere a lungimi de gabarit.

Prin deplasarea motorului spre spate, intre cabina si caroserie sau intre punti sub cadru, se mentine o vizibilitate buna, creste capacitatea cabinei, dar se reduce accesibilitatea la motor si se micsoreaza capacitatea de trecere a autocamionului, mai ales in cazul dispunerii motorului sub cadru.

În privinta accesului la motor, la autocamioanele cu cabina avansata se folosesc trei solutii si anume: capota interioara, capote laterale si cabina rabatabila. Solutia cu capota interioara se foloseste la motoarele in linie. Accesul la motor transforma cabina in " atelier de reparatii" murdarind interiorul cabinei. Solutia cu capota laterala se intalneste in cazul cabinelor lungi. În comparatie cu prima solutie prezinta avantajul imbunatatirii accesului la motor. Solutia cu cabina rabatabila permite accesul foarte usor la motor. Rabatarea cabinei se poate face separat, scaunul conducatorului, volanul si pedalierul ramanand pe loc sau impreuna cu aceste organe. Aceasta solutie necesita o etansare foarte buna a cabinei fata de motor precum si amplasarea a 3-4 locuri in cabina.

Din cele expuse rezulta ca alegerea locului de amplasare a motorului rezolva problema lungimii totale a autocamionului, accesibilitatii la motor si a repartitiei sarcinilor intre punti.

Cu siguranta ca despre fiecare categorie de automobile, fie ele autoturisme, autocamioane sau autobuze, pot fi adaugate inca multe alte informatii si caracteristici, dar in cele prezentate s-a urmarit sa fie evidentiate si cunoscute principalele tendinte existente in domeniu., pentru ca tanarul student care intra in contact cu aceste notiuni sa-si poata forma o imagine de ansamblu asupra muncii pe care urmeaza sa o execute si sa aiba curajul sa inceapa munca propriu-zisa de proiectare.