АВТОМОБИЛЬ ДЛЯ ГОРОДА

Жителей города Тольятти нелегко удивить новым автомобилем. На своих улицах они первыми встречают перспективные модели Волжского автозавода, новинки зарубежных фирм. Но где бы ни появился миниатюрный желтый автомобильчик с веселым названием «Колобок», он неизменно привлекает внимание прохожих и, конечно, автолюбителей. А после передачи «Это вы можете», где конструкция была представлена многомиллионной зрительской аудитории, интерес к ней возрос еще больше.

Отвечая на многочисленные просьбы телезрителей и читателей нашего журнала, мы публикуем описание и чертежи этой интересной машины, подготовленные ее автором инженером-конструктором ВАЗа Виктором Тимофеевичем Горбуновым и нашим корреспондентом С. Наджаровым.

Прочно вошел в быт современного человека легковой автомобиль. Модели, предлагаемые промышленностью, отличаются надежностью, удобством эксплуатации и обслуживания, универсальностью. Однако, самодеятельные автостроители, даже используя максимальное число стандартных агрегатов, редко копируют их, а создают, как правило, оригинальные конструкции, наиболее отвечающие конкретному назначению машины. Любителей отдыха на природе привлекают схемы полноприводных автомобилей, с увеличенным клиренсом; автотуристов – напротив, низкие, приземистые машины с обтекаемым кузовом; тех же, кто предпочитает отдых «на колесах» всей семьей, больше устраивает компоновка микроавтобуса.

А какой же автомобиль нужен городскому жителю для каждодневных поездок на работу, за покупками, по бытовым нуждам, для недальних загородных маршрутов? Ответы специалистов к настоящему времени «приходят к общему знаменателю». Такой автомобиль должен иметь минимальную длину около 3 метров, просторный, удобный для частой посадки и высадки кузов с емким, трансформируемым за счет складывающихся задних сидений багажным отделением. Он должен обладать отличной маневренностью, а его двигатель – в первую очередь экономичностью и малой токсичностью выхлопных газов. И действительно, кто из автолюбителей не замечал: движение в общем транспортном потоке уравнивает достоинства и стремительных «Жигулей», и мощных «Волг», и юрких «Запорожцев»: все они движутся с одной скоростью. А на просторных магистралях максимальная скорость ограничена величиной, легко доступной любому современному автомобилю. Зато водитель маленького, короткого автомобиля чувствует себя в городе гораздо увереннее: ему проще маневрировать на дорого, найти место на стоянке или у тротуара и быстро припарковать машину. Несмотря на скромные внешние габариты, кузов мини-автомобиля не менее удобен. Ведь, как показывает статистика, в среднем каждый автомобиль перевозит одного-двух человек и незначительный груз. Поэтому даже малолитражка с 4-5-местным салоном и емким багажником большую часть времени перевозит… воздух. В то время как у мини-автомобиля задняя часть салона может использоваться по необходимости и как пассажирское, и как грузовое отделение. Такое компоновочное решение и позволяет значительно сократить длину кузова. Мощности двигателя в 30-40 л. с. для легкой машины вполне достаточно. И, двигаясь по городу, вы не ощутите разницы в динамике и скорости в сравнении с серийными легковыми авто. При этом топливные расходы будут значительно ниже: лучшие модели микролитражек на 100 км пути тратят около 5 л бензина. Да и токсичность выхлопных газов меньше. Поскольку чем меньше мощность двигателя, тем чаще он работает на режимах, близких к номинальному, там, где наименьший удельный расход топлива и минимальное содержание вредных компонентов в отработавших газах.

Рис. 1. Устройство городского автомобиля «Колобок»:

1 – предохранительная накладка (упругий бампер), 2 – генератор, 3 – топливный насос, 4 – карбюратор, 5 – лючок воздухозаборника системы вентиляции и отопления кузова, 6 – выходное вентиляционное отверстие. 7 – амортизатор, 8 – пружина задней подвески, 9 – пол грузового отделения, 10 – главная передача, 11 – бензобак, 12 – соединительный вал трансмиссии, 13 – упругая пальцевая муфта, 14 – привод спидометра, 15 – рулевая сошка, 16 – выхлопная труба, 17 – амортизатор, 18 – пружина передней подвески, 19 – поперечная рулевая тяга, 20 – стартер, 21 – удлинитель, 22 – коробка передач, 23 – поперечная перекладина установки двигателя, 24 – коробка передач, 25 – рычаг ручного тормоза, 26 – рычаг задней подвески, 27 – трос ручного тормоза. 28 – глушитель, 29 – колесный кардан, 30 – заливная горловина топливного бака, 31 – верхний рычаг передней подвески, 32 – нижний рычаг передней подтески. 33 – вентилятор системы охлаждения двигателя. 34 – кронштейн вентилятора, 35 – приводной шкив.

Рис. 2. Схема кузова:

1 – лонжероны подрамника, 2 – трубчатый каркас съемного передка кузова, 3 – кронштейны крепления элементов передней подвески, 4 – задняя поперечная балка, 5 – верхняя часть кузова, 6 – колесная ниша с колодцем для установки пружины задней подвески, 7 – кронштейн крепления рычага задней подвески.

Рис. 3. Трубчатый каркас дна кузова:

1 – передняя поперечная труба, 2 – лонжероны подрамника (под кронштейны крепления двигателя), 3 – центральный лонжерон, 4 – поперечная труба, 5 – кронштейны крепления теплообменника системы отопления кузова, 6 – бортовой лонжерон, 7 – задняя поперечная балка, 8 – трубчатое усиление Дна грузового отделения, 9 – кронштейны крепления картера главной передачи.

Рис. 4. Привод вспомогательных агрегатов:

1 – кронштейн генератора. 2 – генератор, 3 – двигатель. 4 – высоковольтный провод системы зажигания, 5 – натяжной ролик, 6 – кронштейн вентилятора, 7 – вентилятор системы охлаждения двигателя, 8 – приводной шкив, 9 – клиновые ремни. 10 – болт-храповик. 11 – ступица приводного шкива, 12 – приводной шкив. 13 – сальник, 14 – корпус узла привода. 15 – крышка двигателя, 16 – сферический шарикоподшипник. 17 – валик, 18 – шлицевал втулка. 19 – передний хвостовик коленчатого вала, 20 – шестерня коленчатого вала.

Исходя из этих требований и был спроектирован и изготовлен «Колобок». Его длина 3,1 м и ширина 1,5 м, но в салоне свободно размещаются четыре взрослых человека. При езде вдвоем задняя часть кузова превращается во вместительное багажное отделение с ровным дном. Доступ в него – через большую заднюю дверь. Нижняя плоскость ее разъема находится на высоте всего 0,5 м от земли, поэтому погрузка даже тяжелых предметов в машину не вызывает затруднений. Малые габариты кузова, большие углы поворота управляемых колес при базе чуть больше 2 м обеспечивают машине прекрасную маневренность. Салон даже в четырехместном варианте удобен для водителя и пассажиров. Комфорт получен за счет увеличения высоты кузова: посадка на более высоких сиденьях привычней и удобней, особенно при частых остановках и выходах из машины. Конечно, такой автомобиль менее обтекаем для встречного потока воздуха, но для городских скоростей увеличение аэродинамического сопротивления не столь значительно.

Более подробно об устройстве автомобиля.

Кузов – несущий, трехдверный, с трубчатым усилением пола и моторного отсека. При его изготовлении использованы детали кузова ВАЗ-2102: боковые и задняя дверь, крыша, стойки и пороги. Чтобы подогнать их под выбранные размеры, двери увеличены по длине и высоте на 100 мм, а крыша существенно укорочена и на 100 мм сужена.

Нижняя и верхняя части кузова изготавливались отдельно. Сначала был сварен трубчатый каркас с кронштейнами установки рычагов подвесок, двигателя и элементов амортизации. Затем он обшивался стальными листами, образующими пол салона и четыре колесные ниши. Форма последних – полусферическая, без карманов и ниш, где могла бы задерживаться влага. Такие ниши доступны для контроля н тщательной обработки антикоррозионными составами. Верхняя часть кузова – собранные вместе стойки, крыша и борта задней части салона монтировались на нижнюю; после сварки они образуют жесткий несущий кузов. Трубчатое усиление дна салона позволило облегчить пороги; у каждого одна из его стенок, выходящих в салон, была вырезана. Кроме уменьшения ширины порога, это способствует упрощению антикоррозионного ухода за кузовом: теперь внутренняя полость порога через перфорированную большими отверстиями стенку имеет отличный доступ для нанесения «антикора».

Передок кузова, усиленный трубчатой рамкой, имеет съемную конструкцию: крепится он болтами. Это позволит легко его заменить в случае аварии, а также с наибольшим удобством обслуживать или ремонтировать двигатель.

Капот – аллигаторного типа. Его можно откидывать назад почти до ветрового стекла, полностью открывая подкапотное пространство.

Вместо бамперов, ограничивающих максимальные габариты машины, но периметру кузова установлена эластичная предохранительная накладка. Она выполняет также и функцию декоративного молдинга, придающего относительно высокому кузову большую стремительность.

Для остекления салона использованы стандартные боковые стекла от «Жигулей»: с подъемными механизмами – в дверях и установленные неподвижно – в задней части кузова. Ветровое стекло – от автомобиля ЗАЗ-968, заднее – от ВАЗ-2102. «Форточки» у передней и задней стоек – самодельные, установлены неподвижно, но вентиляция салона через выходные отверстия в задних стойках кузова достаточно эффективна.

Силовым агрегатом «Колобку» служит двухцилиндровый четырехтактный двигатель воздушного охлаждения от мотоцикла «Урал». Его мощности – 36 л. с. при 5600 об/мин – достаточно для движения машины массой 700 кг со скоростью до 100 км/ч. Средний расход бензина А-76 на 100 км пути – 6 л. Благодаря своей оппозитной схеме двигатель отлично «вписался» в крохотное подкапотное пространство, а воздушное охлаждение, не требующее установки радиатора в передней части машины, дало возможность придать кузову клиновидную форму. Достоинства выбранного двигателя позволили сделать машину такой короткой.

Насколько экономно использовано подкапотное пространство в носовой части кузова, настолько просторным и вместительным получился салон автомобиля.

В системе питания вместо двух карбюраторов, установленных на каждом цилиндре, применен один – типа К-127. Он крепится к сваренному из стальных труб общему впускному коллектору над двигателем – там, где удобно производить его регулировку. Для улучшения работы в холодное время года коллектор снизу подогревается теплом выхлопных газов: к его нижней стенке вплотную примыкает дугообразная трубка, соединяющая выхлопные трубы обоих цилиндров. Во время работы двигателя часть горячих газов проходит через нее и нагревает своим теплом стенку впускного коллектора.

Воздушный фильтр – масляно-инерционного типа. За счет его небольшого диаметра под капотом слева от него осталось достаточно места для размещения запасного колеса.

Топливо в карбюратор подает бензонасос диафрагменного типа, приводимый в действие эксцентриковой шайбой от вала масляного насоса.

Для равномерного охлаждения цилиндров и исключения перегрева при работе в жаркое время года двигатель оборудован принудительным обдувом: перед каждым цилиндром установлен металлический трехлопастный вентилятор, приводимый во вращение клиноременной передачей. Для устройства такого привода пришлось дообработать переднюю часть двигателя. В крышке распределительных шестерен соосно коленчатому валу было расточено отверстие под корпус узла приводного шкива. Крепится он на крышке болтами или с помощью специальной сварки. Валик шкива установлен в корпусе на шариковом самоустанавливающемся подшипнике и приводится во вращение шлицевой втулкой, прикрепленной к торцу шестерни коленчатого вала. Сдвоенный шкив, собранный из двух шкивов водяного насоса ВАЗ, монтируется на хвостовике валика со шпонкой и фиксируется храповым болтом. Клиноременная передача от ведущего шкива к вентиляторам осуществляется двумя ремнями. Правый приводит вентилятор и генератор, левый – только вентилятор. Натяжение первого регулируется положением генератора, второго – дополнительным роликом.

Система смазки двигателя в целом осталась без изменений. Однако масляный фильтр из компоновочных соображений пришлось установить горизонтально: для этого понадобилось несколько стальных втулок и резиновых уплотнительных колец. А для улучшения охлаждения масла к нижней стороне поддона приварены несколько стальных уголков.

Для осуществления пуска двигателя электрическим стартером маховик доработан. На удлинительное кольцо, концентрично приваренное к торцу маховика, напрессован стандартный зубчатый венец от маховика ЗАЗ. Стартер с обратным вращением крепится на точеном стальном картере сцепления.

Сцепление двухдисковое, сухое. Его конструкция усовершенствована по типу автомобильного. Привод выжимного рычага – тросовый.

Коробка передач стандартная, жигулевская, но крепится она не к картеру сцепления, как у большинства автомобилей, а через удлинитель с промежуточным валом, так что на автомобиле она расположена между передними сиденьями. Такая компоновка, несмотря на небольшое усложнение трансмиссии, обеспечивает лучшую развесовку машины, а главное, позволяет более свободно разместить педали управления.

Удлинитель представляет собой отрезок тонкостенной стальной трубы (в качестве заготовки можно использовать карданный вал от автомобиля «Москвич-408»). С одной стороны он вварен в круглый фланец, для подсоединения к картеру сцепления двигателя. С другой стороны в трубе прорезан продольный паз, а поверх надет широкий хомут – для соединения со стаканом фланца коробки передач. Этот фланец изготовлен из торцевой стенки стандартного картера сцепления двигателя ВАЗ. В его центральном отверстии закреплен сваркой стальной толстостенный стакан, в котором установлены подшипник и уплотнение промежуточного вала. Дополнительную жесткость соединению придают четыре стальных подкоса. Промежуточный вал опирается передним хвостовиком на подшипник, запрессованный во внутренний фланец маховика, а задняя – через соединительную шлицевую муфту – на подшипник стакана фланца коробки. Этот вал передает вращение от ведомых дисков сцепления к первичному валу коробки передач. При сборке узла корпусные детали промежуточного вала объединяют двигатель и коробку передач в единый силовой агрегат, который крепится к кузову автомобиля в трех точках: к двум кронштейнам подрамника и на поперечной перекладине, под задней частью коробки.

Рис. 5. Соединение двигателя с коробкой передач:

1 – коленчатый вал, 2 – корпус двигателя. 3 – маховик, 4 – удлинительное кольцо с зубчатым венцом, 5 – стартер, 6 – нажимной диск сцепления. 7 – картер сцепления, 8 – фланец удлинителя, 9 – труба удлинителя, 10 – вал, 11 – шайба-уловитель, 12 – шлицевая муфта, 13 – стяжной хомут, 14 – первичный вал коробки передач. 15 – подкос стакана. 16 – стакан фланца коробки передач. 17 – фланец коробки передач. 18 – передняя стенка коробки передач.

Рис. 6. Упругая пальцевая муфта соединительного вала:

1 – вторичный вал коробки передач. 2 – пальцевый диск. 3 – палец. 4 – стальная обойма, 5 – стопорное проволочное кольцо. 6 – резиновый диск, 7 – центрирующий подпятник. 8 – сферический шип вала. 9 – соединительный вал.

Рис. 7. Привод ведущих колес:

1 – полуось колеса, 2 – тормозной барабан. 3 – стойка подвески. 4 – ступица колеса. 5 – карданный шарнир. 6 – карданный вал. 7 – главная передача.

Рис. 8. Устройство отопителя салона:

1 – фланец подсоединения выпускной трубы левого цилиндра. 2 – кронштейны крепления к кузову. 3 – фланец для выпускной трубы правого цилиндра. 4 – патрубок подачи холодного воздуха, 5 – патрубок отвода нагретого воздуха. 6 – перегородка. 7 – выпускная труба, 8 – теплообменник, покрытый асбестом.

С главной передачей коробка соединяется еще одним валом. Так как на автомобиле применена независимая подвеска задних колес, картер главной передачи крепится к кузову практически неподвижно – с помощью резинометаллических втулок. Поэтому у соединительного вала вместо карданных шарниров можно использовать упругие пальцевые муфты.

Редуктор главной передачи имеет передаточное отношение 4,1. Его короткие полуоси соединены с колесными полуосями двумя карданными валами.

Ступицы и подшипниковые узлы задних колес можно использовать от мотоколяски СЗА. Для увеличения надежности и долговечности вместо штатных колесных полуосей установлены самодельные, с увеличенным диаметром шеек под подшипники № 205 и №206.

При выборе размера колес (5,0-10) учитывалась не только недефицитность и дешевизна покрышек. Их размер во многом определил всю компоновку кузова: чем меньше колеса, тем меньше величина колесных ниш, а следовательно, больше места в салоне. Применение легких, маленьких колес благоприятно сказывается на комфорте и динамике движения: чем они легче, тем меньше их момент инерции и неподрессоренные массы подвесок. И наконец, меньший наружный диаметр колес определяет и меньшее передаточное отношение трансмиссии: более компактный редуктор главной передачи. Недостатки малых колес – несколько более быстрый износ и худшая проходимость. Однако первый компенсируется дешевизной резины, а второй в условиях города имеет второстепенное значение.

Подвеска всех колес – независимая. Передних – на поперечных, а задних – на продольных рычагах, поддемпфированных спиральными пружинами и гидравлическими амортизаторами ВАЗ.

Рулевое управление – традиционной схемы: червячный механизм (от «Запорожца») своей сошкой перемещает поперечную рулевую тягу, соединенную сферическими шарнирами с рычагами рулевой трапеции на ступицах передних колес.

Электрооборудование автомобиля – 12-вольтовое, с генератором и реле-регулятором ВАЗ. Аккумуляторная батарея – 6-СТ-45, но удачная компоновка подкапотного пространства допускает установку любого аккумулятора от легковых автомашин. Имеется все необходимое сигнальное и контрольное оборудование: фары, указатели поворотов, стоп-сигналы, звуковой сигнал, щиток приборов – от ВАЗ-2103. Не забыто и дополнительное: освещение салона, вместительный перчаточный ящичек, электрообогрев заднего стекла и его стеклоочиститель, а также радиооборудование – приемник и магнитофон.

Необходимый комфорт при эксплуатации машины в холодное время года обеспечивает оригинальный отопитель салона.

Устроен отопитель так. Выхлопные трубы правого и левого цилиндров через гофрированные термостойкие трубы присоединены к теплообменнику – сваренной из листовой нержавеющей стали емкости. Там трубы сходятся в одну, которая далее выводится наружу и соединяется с системой глушения. К верхней части корпуса теплообменника приварены два коротких патрубка для подающего и отводящего воздушных шлангов, а внутрь емкости вварена продольная стальная перегородка, направляющая поток воздуха между ними по максимальному пути – вдоль разогретых выхлопными газами труб. Для уменьшения теплообмена с встречным потоком воздуха, обдувающим при движении агрегат, корпус теплообменника изолируется асбестом. Циркуляцию воздуха через отопитель обеспечивает двухскоростной вентилятор, установленный под капотом возле лючка воздухозаборника. Температуру подаваемого в салон воздуха можно регулировать заслонкой в лючке, изменяющей соотношение холодного и нагретого воздуха. В салоне выходные отверстия системы выполнены вдоль ветрового стекла, по бокам передней панели, с дефлекторами для подачи воздуха на боковые стекла, и в нижней части салона: у ног водителя и пассажира на переднем сиденье.

Все сиденья в машине раздельные. Передние имеют регулировку положения по длине и наклону спинки. Задние могут складываться вперед. Причем, помимо пассажирского и грузового вариантов, возможен промежуточный: сложив одно из задних сидений, получаем трехместный салон с грузовым отделением сбоку от заднего пассажира.