Автомобильное сцепление

История развития автомобилестроения
Любое событие, которое так или иначе дало толчок развитию принципиально нового вида деятельности, рано или поздно рассматривается как историческое. Чтобы установить его подлинность и точное время свершившегося, обычно опираются на документальные доказательства. Общественность России в нынешнем году отметила 100-летие со дня появления первого отечественного автомобиля с двигателями внутреннего сгорания. Но прежде чем отмечать круглую дату события, давшего начало автомобилестроению в России, надо было собрать информацию, которая позволила бы с уверенностью утверждать факт, время и место этого события.

К сожалению, долгое время исследования развития автомобилестроения в нашей стране не велись. Во всяком случае, публикаций на эту тему было мало, и они носили случайный характер. В конце 40-х годов внимание отечественных историков привлекли факты первенства отечественных ученых и техников. Тогда стало очевидным, что страна, ставшая великой мировой державой в век научно-технического прогресса, должна в этой области располагать достойной биографией, которая создавала бы фундамент образа великой державы.

Началом работы в этом направлении стала статья А.М. Креера, опубликованная в журнале "Автомобильная и тракторная промышленность" № 6 за 1950 г., в которой впервые за послереволюционный период были названы имена 39 русских инженеров, изобретателей, предпринимателей, сыгравших важную роль в становлении и развитии отечественных автомобильной промышленности и транспорта, а также создателей первого русского автомобиля: Евгения Александровича Яковлева (1857-1898 гг.) и Петра Александровича Фрезе (1844-1918 гг.).

В дальнейшем Н.А. Яковлев (1955 г.), А.С. Исаев (1961 г.), В.И. Дубовской (1962 г.), Л.М. Шугуров (1971 г.), А.И. Оношко (1975 г.), Н.Я. Лирман (1976 г.), В.Н. Беляев (1981 г.) и Я.И. Пономарев (1995 г.) проводили исследования в этом направлении. Особого внимания заслуживает находка сотрудника государственного архива Горьковской области А.И. Оношко. Среди стеклянных негативов М.П. Дмитриева, фотолетописца Поволжья, он обнаружил достаточно четкий негатив фотографии автомобиля Е.А. Яковлева и П.А. Фрезе, по которому впоследствии независимо друг от друга В. И. Дубовской, Ю.А. Долматовский, Л.М. Шугуров и Е.С. Бабурин графоаналитическим методом определили размерные соотношения конструкции и масштаб. Это позволило определить размеры деталей и в 1996 г. построить действующую копию автомобиля. В настоящее время известен еще один снимок первого русского автомобиля, помещенный А. Шустовым в альбоме "Иллюстрированный вестник культуры и торгово-промышленного прогресса России 1900-1901 гг.". Описание керосиновых двигателей Е.А. Яковлева, которые выпускались с 1891 г. на его заводе в Санкт-Петербурге (Б. Спасская ул., д. 28), публиковалось на страницах журнала "Вестник Императорского технического общества" (вып. XI, 1891 г.).

Подробное же описание самого автомобиля было помещено в "Журнале новейших изобретений и открытий" (№ 24, 1896 г.), вышедшем перед открытием Всероссийской художественно-промышленной выставки в Нижнем Новгороде, которое состоялось 27 мая (9 июня) 1896 г.

Император Николай II, как следует из его дневника, осматривал экспонаты выставки три дня и 2(15) августа осмотрел экипажный отдел, где ему демонстрировали автомобиль в действии. Было бы неверным рассматривать появление конструкции Н.А. Яковлева и П.А. фрезе без анализа развития промышленности России. В конце XIX века страна переживала индустриальный бум. Военное судостроение, оружейная промышленность, паровозостроение, мостостроение быстрыми темпами шли вперед и не уступали тем же отраслям в странах, экономически более развитых, чем Россия. Такие технологически сложные изделия, как винтовки, в конце 70-х годов прошлого века выпускались Ижевским оружейным заводом в количестве 70 тыс. шт. в год при полной взаимозаменяемости деталей. Более того, заслуживает внимания такой рекорд массового производства, как изготовление в Ижевске в 1879 г. 300 тыс. шт. стволов берданок.

Отметим также всплеск выпуска паровозов в России, который произошел не только благодаря быстрому развитию железнодорожной сети, но и вследствие принятого в конце 1866 г. русским правительством решения прекратить размещение заказов на паровозы за границей. Если в 1880 г. отечественные заводы построили 256 паровозов, то в 1896 г.-462. На первый взгляд эти цифры кажутся незначительными, но сравнить их следует с масштабом последующего производства паровозов в СССР. В 1940 г., когда на железнодорожном транспорте паровозы доминировали, их производство составило 914 шт.

Военная промышленность в конце прошлого века также была на подъеме. В России с1884 г. выпускались торпеды, которые приводились в движение гребным винтом, приводимым от поршневого двигателя, и работали на сжатом воздухе, а позже на паро-воздушной газовой смеси. Управление торпедой осуществлялось гироскопическим блоком. Все это говорит о высоком техническом уровне производства.

Подобные примеры доказывают, что Россия имела приоритетные отрасли промышленности с высококвалифицированным персоналом, совершенными для своего времени оборудованием и технологиями. Нарождавшаяся новая отрасль отталкивалась от высокого потенциала развитых приоритетных отраслей. И неудивительно, что за серийное производство автомобилей взялись такие предприятия, как Русско-Балтийский вагонный завод (1909 г.), торпедный завод "Лесснер" (1904 г.). Их специалисты безусловно знали о начинании Н.А. Яковлева и П.А. Фрезе. Но их, как принято сегодня говорить, маркетинговый анализ показал, что ни дорожная сеть, ни законодательство страны, ни смежные отрасли (производство горючего) еще не готовы для крупносерийного автомобильного производства.

Нельзя сказать, что русские инженеры не искали информацию о достижениях науки и техники за рубежом. Известный московский пропагандист технического прогресса и изобретательства П.К. Энгельмейер еще в 1883 г. встретился в Германии с К. Бенцем, а Е.А. Яковлев и П.А. Фрезе побывали в 1893 г. на Всемирной выставке в Чикаго, где экспонировался автомобиль "Бенц-Виктория".

Многие русские инженеры владели немецким, французским или английским языками, и знакомство с периодическими изданиями по технической тематике не составляло для них труда. Так, например, П.А. Фрезе знал немецкий и французский языки, не раз бывал в Париже, где у него со специалистами фирмы "Де Дион-Бутон" установились дружеские отношения. Е.А. Яковлев в 1890 г. ездил на Всемирную выставку в Париж с целью изучить представленные там двигатели. Инженер Б. Г. Луцкой получил высшее техническое образование в Германии и работал на таких автомобильных заводах, как "Даймлер", "Штевер" и др.

Таким образом, было бы неверным отнестись к созданию автомобиля Яковлевым и Фрезе, как к гениальному озарению технической мысли. Более того, он родился в то время, когда во всем мире имелись предпосылки рождения автомобильной промышленности. Именно летом того же 1896 г. Г. Форд совершил первый выезд на своем "квадрицикле", во Франции состоялись автомобильные гонки Париж - Марсель - Париж на дистанции длиной 1720 км, и Э. Мишлен оборудовал несколько сотен автомобилей пневматическими шинами. В том же году Россия ввела у себя правила дорожного движения, немецкая фирма "Бенц" изготовила 181 автомобиль, а в Англии парламент отменил закон о человеке с красным флагом, который - должен был идти впереди любого безлошадного экипажа.

Е.А. Яковлев на своем "Машиностроительном, чугуно- и меднолитейном заводе" выпускал газовые и керосиновые стационарные двигатели внутреннего сгорания, а с 1895 г. и бензиновые. Годовая продукция составляла несколько десятков двигателей (в 1892 г. -20 шт.) пяти разных моделей мощностью от 1 до 25 л.с. К техническим особенностям относились электрическое зажигание рабочей смеси, смазка под давлением, съемная головка цилиндра. Свой керосиновый двигатель Е.А. Яковлев экспонировал на Всемирной выставке в Чикаго. Там же были выставлены конные экипажи фабрики "Фрезе". Тогда в России было немало экипажных фабрик, славившихся своей продукцией: "П.Д. Яковлев", "Ив. Брейтигам", "Кюммель", "П. Ильин", "Братья Крыловы" и др. Но предприятие П.А. Фрезе (Эртелев пер., дом 10) было особенным. Его хозяин, как и Е.А. Яковлев, имел немало "привилегий" (авторских свидетельств) на разнообразные конструкторские нововведения. Фрезе предложил различные схемы подвески кузова, поворотных устройств, установки рессор и т.п. Иными словами, и Фрезе, и Яковлев были не только предпринимателями, но и изобретателями. Оба знали об экспериментах с самодвижущимися экипажами во Франции и Германии, а "Бенц" модели "Виктория", который они в деталях могли рассмотреть на Всемирной выставке в Чикаго, поразил их воображение.

К. Бенц соединил двигатель внутреннего сгорания с конным экипажем. При этом решил массу технических проблем. К ним относились рулевое управление, обеспечение холостого хода, изменение скорости движения, образование горючей смеси, пуск двигателя, его охлаждение на ходу, тормозное устройство. Все было решено с разной степенью совершенства, но в комплексе, и представляло собой, если так можно выразиться, инженерный ансамбль. В конструкции каждой детали опытный глаз находил свою логику, которая в умах инженеров-практиков, тоже задумывавшихся над комплексным решением тех же проблем, исключала альтернативное решение. Конструкция немецкого инженера показалась канонической не только Н.А. Яковлеву и П.А. Фрезе, но и американцам Р. Олдсу и Г. Ноксу, французам Э. Деляхэ и Ж. Ришару, немцу Ф. Лутцманну, шведу Г. Эрикссону, швейцарцу Л. Поппу. Все приняли общую концепцию К. Бенца: компоновку, схему трансмиссии, систему охлаждения.

Но многие технические решения немецкий изобретатель защитил патентами. И тут каждый фабрикант вынужден был искать собственные пути. Так произошло с Н.А. Яковлевым и П.А. Фрезе.

Экипажная часть первого русского автомобиля по конструкции следовала традициям легких конных колясок. Колеса с деревянными ободьями и сплошными резиновыми шинами вращались не на шариковых подшипниках, а на бронзовых втулках. Их опорная поверхность должна была быть большой и отсюда массивные ступицы.

Рессорная подвеска неразрезных осей тогда отличалась очень большим разнообразием конструкций, нередко довольно сложных. Простейшая конструкция для легких открытых экипажей (на 2-4 человека) - на четырех продольных полуэллиптических рессорах. Большое число листов со значительным трением между листами (своего рода фрикционный гаситель колебаний) позволяло обходиться без амортизаторов.

На легких экипажах часто не было рамы. Передняя и задняя балки шарнирно соединялись двумя продольными тягами, образуя, как говорили тогда, "ход". Кузов же с каркасом из деревянных гнутых брусьев представлял собой самостоятельную несущую систему, которая соединялась с "ходом" через рессоры. Колеса, оснащенные сплошными резиновыми шинами, плохо поглощали дорожные толчки, особенно при езде по булыжным мостовым. Поэтому колеса приходилось делать как можно большего диаметра (1200-1500 мм).

В конных экипажах поворот осуществлялся передними колесами. Оглобли соединялись с наружными частями ступиц, а сама ось с колесами поворачивалась на вертлюге относительно кузова. При этом передние колеса заходили под так называемый "гусь" (передок кузова), а их приходилось делать диаметром меньше, чем задние, чтобы "гусь" и расположенные над ним козлы не были очень высокими.

Но в конце XIX века некоторые экипажные мастера начали устанавливать передние колеса на поворотных шкворнях. А поскольку на поворотах колеса катились по дугам разных радиусов, то пришлось изобрести специальные механизмы, известные как система Аккермана или трапеция Жанто (по имени своих создателей).

Этим принципам следовали многие экипажные мастера, их же придерживался и П.А. Фрезе при разработке шасси первого русского автомобиля. Он внимательно изучил патент К. Бенца, выданный ему в 1893 г., и нашел собственное решение.

Он поместил рессоры подвески передних колес рядом с колесами, как у задних, не поворачивающихся колес. Передние рессоры поворачивались вместе с колесами относительно шкворней, причем шкворни П.А. Фрезе предусмотрел не только в балке передней оси, но и в расположенной над ней поперечине, жестко связанной с каркасом кузова. На ней же крепилась рулевая трапеция, высоко поднятая над дорогой и таким образом не подверженная ударам о возможные препятствия.

Для сравнительно легкой (320 кг) коляски П.А. Фрезе выбрал деревянные колеса. полагая, что булыжная мостовая требует более прочной их конструкции. Колеса велосипедного типа были бы проще, но в Петербурге тогда еще не существовало велосипедных фабрик, где можно было бы заказать колеса. Фирмы же "Дукс" и "Лейтнер" находились достаточно далеко: в Москве и Риге.

Естественно, что колеса оснащались сплошными резиновыми шинами, так как петербургская фирма "Треугольник" обратилась к производству пневматических шин лишь в 1898 г., два года спустя после экспериментов французского фабриканта Мишлена.

Что касается двигателя и трансмиссии, то Е.А. Яковлев пошел по пути К. Бенца. Однако он исправил некоторые его ошибки и сделал двигатель более легким. Во всяком случае масса машины, построенной им вместе с П.А. Фрезе, оказалась такой же, как у малой модели "Вело" К. Бенца, выпуск которой начался в 1894 г. Важно также отметить, что немецкий и русский автомобили имели почти одинаковую колесную базу и сходную конструкцию. Но русский автомобиль был шире по колее, оснащался более тяжелыми деревянными колесами (на немецком - велосипедного типа) и комплектовался складным кожаным верхом. Это означало увеличение массы на 50-70 кг по сравнению с конструкцией К. Бенца.

По-видимому, Е.А. Яковлев существенно облегчил двигатель и трансмиссию, в частности выполнил собственно двигатель меньших, чем у К. Бенца, размеров. Моторы "Бенца", устанавливаемые на модель "Вело" при рабочем объеме 1045 см, развивали мощность 1,5 л.с. при частоте вращения коленчатого вала 450 мин, а с 1896 г. - 2,75 л.с. при частоте вращения 600 мин. У Е.А. Яковлева эта мощность составляла 2 л.с.

Е.А. Яковлев, так же как и немецкий изобретатель, снабдил свой двигатель испарительной системой охлаждения. При работе двигателя во да постоянно кипела, пар поступал в конденсатор, где охлаждался и конденсировался в воду. Но часть воды испарялась. Любопытно, что Т. фон Либих, в 1894 г. совершивший на автомобиле "Бенц-Виктория" с аналогичной системой охлаждения пробег из Райхенберга в Мангейм и обратно, расходовал на 100 км пути 21 л бензина и 150л (!) воды.

Запас воды (около 30 л) у Е.А. Яковлева размещался в двух боковых латунных баках. Сам же конденсатор в виде горизонтального длинного цилиндра размещался за спинкой сиденья. По примеру К. Бенца Е.А. Яковлев изготовил и испарительный карбюратор. На снимках машины видна его нижняя часть со сливным краником. Этот карбюратор напоминал вертикальный цилиндрический бачок диаметром около 200 мм. Он подогревался отработавшими газами, бензин испарялся, насыщая парами проходивший через бачок воздух. Состав рабочей смеси мог быть изменен в смесителе, где она при необходимости обеднялась добавочным воздухом. Для регулирования ее состава служил поворотный рычажок, выведенный под сиденье водителя. Количественной регулировки смеси, поступающей в цилиндр, не было, как и опережения зажигания. Электрическое зажигание осуществлялось от батареи и индукционной катушки с электромагнитным прерывателем (разновидность катушки Румкорфа).

Указанные особенности конструкции не позволяли регулировать частоту вращения двигателя применительно к нагрузке на него и по пути предопределяли его работу как бы в стационарном режиме. Управлять его работой можно было, либо сильно обогащая смесь, либо создавая пропуски в подаче тока на свечу. Такие действия были необходимы при переключении передач.

Автомобили К. Бенца, Е.А. Яковлева и П.А. фрезе располагали сходной по конструкции трансмиссией, принципиальная схема которой была заимствована от станков. Она состояла из двух ремней (у К. Бенца - кожаных, у Е.А. Яковлева - из прорезиненной ткани), работавших на ступенчатых шкивах. Каждый соответствовал низшей и высшей передачам и каждый имел холостой ход. Передвижением ремней и тем самым переключением передач управляли с помощью двух рычажков на вертикальных осях, расположенных справа и слева от рулевой колонки. Пробуксовка ремней при переключении заменяла действие механизма сцепления.

Для передачи крутящего момента на ведущие колеса служили две цепи. Их связывал промежуточный вал с закрепленными на нем шкивами. Но вал этот был сделан разрезным и его полувалы связывал дифференциал.

Максимальная скорость первого русского автомобиля составляла 20 верст в час. Рациональное сочетание собственных и заимствованных технических решений говорит о творческом подходе Е.А. Яковлева и П.А. фрезе к созданию своего "безлошадного экипажа". При этом следует отметить, что появление в Петербурге первого автомобиля "Бенц" (четырехместного модели "Виктория") не могло ничего добавить к тем знаниям, которыми располагали изобретатели после посещения чикагской выставки в 1893 г. Петербургский торговец Э. Зеленый весной 1895 г. заказал автомобиль фирме "Бенц". Автомобиль под № 218 прибыл в столицу 1 (14) августа 1895 г., и его приобрел архитектор А.К. Жиргалев, который совершил свой первый выезд 9 (22) августа 1896 г. на Марсово поле. Вполне очевидно, что эту громоздкую четырехместную машину (она весила 864 кг) модели "Виктория" копировать не имело смысла.

После демонстрации первого русского автомобиля в Нижнем Новгороде его следы теряются, хотя реклама его продолжалась. После смерти Е.А. Яковлева в 1898 г. П.А. Фрезе нашел поставщика деталей в лице французской фирмы "ДеДион-Бутон".

К 100-летнему юбилею группа энтузиастов из Реставрационных мастерских комплекса Влахернское-Кузьминки при поддержке газеты "Авто-ревю" построило действующую копию автомобиля Е.А. Яковлева и П.А. Фрезе в натуральную величину. Она оснащена двигателем, конструкция которого выполнена по образцу силового агрегата "Бенц-Вело". Создание копии заняло шесть месяцев кропотливого труда. Большой вклад в изготовление машины внесли Л.Н. Железняков, Е.С. Бабурин, Н.И. Жук и другие известные у нас реставраторы старинных автомобилей. Автомобиль с успехом экспонировался на международных автомобильных выставках в Москве и Санкт-Петербурге. Тем самым общественность России благодаря юбилею еще раз вспомнила о истории создания первого отечественного автомобиля с двигателем внутреннего сгорания и достижениях российского автомобилестроения.

Вслед за петербургскими изобретателями производство автомобилей (сначала мелкосерийное, а позднее крупносерийное) развернули заводы "Фрезе", "Аксай", "Дукс", "Лесснер", "Пузырев", Русско-Балтийский, АМО, ЯАЗ, "Спар-так". В годы первых пятилеток был совершен качественный технологический скачок, когда заводы ЗИС, ГАЗ, КИМ перешли на массовое производство автомобилей.

Выход нашего автомобилестроения на новый технический уровень с созданием инфраструктуры смежных производств состоялся в 70-80 годы, когда начали работать новые и кардинально реконструированные заводы ВАЗ, Иж-маш, КамАЗ, ЗИЛ, ГАЗ. Несмотря на экономические трудности последних лет, автомобилестроение России удерживает производство на достаточно высоком уровне. В 1995 г. было выпущено свыше одного миллиона автобусов, легковых и грузовых автомобилей. Если вести отсчет от автомобиля Е.А. Яковлева и П.А. Фрезе, то за 100 лет заводами России и Украины только легковых автомобилей изготовлено свыше 23 млн

Устройство Сцепления

Сцепление

Сцепление представляет собой фрикционную муфту, в которой передача крутящего момента происходит за счет силы трения. Оно позволяет кратковременно отсоединять вращение коленчатого вала двигателя от вращения первичного вала коробки передач и вновь плавно соединять их.

На современных моделях легковых автомобилей устанавливается сухое однодисковое сцепление с одной центральной диафрагменной пружиной 10 в виде усеченного конуса Пружина