Самоблок для «Москвича» и воздушный V8: немецкие разработки, которые не пригодились

Во второй половине ХХ века в редукторах ведущих мостов отечественных автомобилей стали нормой гипоидные главные передачи. Их особенность состоит в том, что зубья шестерен – и ведомой, и ведущей - нарезают не на конусе, а на поверхности, которая называется «гиперболоид вращения», отсюда и название пары – «гипоидная». Это даёт массу преимуществ, главное из которых – меньшие контактные напряжения. Проще говоря, при равных габаритах гипоидная пара живёт дольше, чем коническая, и меньше шумит. Плюс ко всему, перекрещивающиеся оси против пересекающихся (у конических шестерён) дают выгоду по компоновке и так далее. Конечно, гипоидные пары сложнее в изготовлении и, в отличие от конических, требуют особого масла и весьма чувствительны к движению задним ходом.

ЗИС-110	ЗИМ

Впервые в СССР гипоидную главную передачу применили на лимузине высшего класса ЗИС-110. Первые 34 товарных автомобилей этой модели Московский автомобильный завод имени Сталина сдал в сбыт в победном 1945 году. А через несколько лет такая передача появилась на машине большого ЗИМ (ГАЗ-12) – первые 155 таких машин ГАЗ выпустил в 1950-м. Это были наши разработки, а вот немецкие КБ спроектировали редуктор заднего моста с гипоидной главной парой для самого маленького советского автомобиля «Москвич». Более того, в Германии было изготовлено и испытано несколько одинаковых опытных образцов гипоидных редукторов «Москвича». Их установили в стандартные картеры задних мостов от аналогичного немецкого автомобиля Opel Kadett, который с конвейера шёл с конической парой.

Гипоидный задний мост «Москвича» на стенде в немецкой лаборатории.

По сравнению с обычным «коническим» мостом, здесь были новые ведущая и ведомые шестерни главной пары и корпус дифференциала. Остались без изменения картер моста, полуоси, шестерни дифференциала, подшипники и другие детали. Ось ведущей шестерни была понижена на 30 мм относительно оси ведомой – это как раз одно из преимуществ гипоидной пары. Мост установили на специальный испытательный стенд, и выяснилось, что при циклических нагрузках он живёт минимум на 30% дольше конического. На автомобилях Kadett гипоидные задние мосты испытывали в разных дорожных условиях. Оказалось, что пара работает нормально под любой нагрузкой, даже на бездорожье. При этом замеры уровня шума показали, что он ощутимо снизился.

Немецкий мост для «Москвича».

Опытные «железки» и чертежи ушли в Советский Союз. Освоить такую передачу заднего моста было вполне реально. Даже если станков, необходимых для нарезки зубьев шестерён с гипоидным зацеплением, на МЗМА не было, изготавливать их можно было на ЗИСе или ГАЗе, которые и так поставляли много комплектующих для «Москвичей», однако у этих заводов и своих проблем хватало. Гипоидное масло тоже уже выпускалось в СССР для ЗИС-110 и ЗИМа, но как и всё в Стране Советов было в крайнем дефиците. И всё-таки эта новинка задержалась на много лет.

В 1957 году ГАЗ самостоятельно внедрил гипоидную пару на «Волге» М-21, а КБ шасси МЗМА, возглавляемое конструктором К.И. Файбисовичем, всерьёз занялось темой гипоидных передач лишь к концу 50-х, после смены базовой, немецкой модели «Москвича», а проще говоря, Opel Kadett на автомобиль собственной разработки, который, впрочем, тоже проектировали не без оглядки на западные аналоги.

Немецкий задний мост на автомобиле.

В 1959 году на машинах из заводского экспериментального гаража МЗМА уже обкатывались новые гипоидные мосты, а к 1961 году гипоидный редуктор вошел в комплектацию всех сходящих с конвейера автомобилей. Базовой моделью был тогда «Москвич-407». У него ось ведомой шестерни была смещена вниз на 32 мм, вправо на 11 мм. Число зубьев составляло 41 и 9, передаточное число – 4,55: параметры серийного гипоидного редуктора «Москвича» заметно отличались от немецкого прототипа. Это не удивительно – двигатель и коробка передач были уже совсем иные, чем у «Москвича» образца 40-х годов.

«Москвич-407».

Другая важная для движения автомобиля передача – пара, применённая в рулевом редукторе. У Opel Kadett и первого «Москвича» она состояла из глобоидального червяка и кругового сектора с тремя зубьями. Немецкие инженеры сочли, что величина зазоров в существующем рулевом механизме не идеальна, не обеспечивает плавности работы и одинакового усилия на руле при разных положениях «баранки». Оптимизировав величину зазоров между зубьями червяка и сектора, конструкторы КБ СВАГа предложили модернизированный рулевой редуктор для «Москвича»: работал он более плавно, требовал от водителя меньшего усилия при любом угле поворота руля, в то же время без проблем выдержал испытания на стенде на прочность и долговечность. На автомобиле новый редуктор испытывали пробегом 40 тысяч километров. Пригодилась ли эта разработка при конструировании рулевых управлений новых моделей «Москвичей» или каких-то других советских автомобилей, нам неизвестно.

Немецкое рулевое управление «Москвича» и его детали.

О применении полного привода на «Москвиче» в 40-х годах, конечно же, речи не шло. И всё-таки способ повышения проходимости и улучшения устойчивости автомобиля на скользкой дороге в активе у немецких инженеров был. Ещё во время войны на некоторых военных машинах применялись самоблокирующиеся межколёсные дифференциалы. Такое устройство уже выпускала фирма Timken – бренд существует и поныне. В немецком КБ взяли за основу разработку этого производителя и адаптировали ее к редуктору главной передачи «Москвича».

Немецкий самоблокирующийся дифференциал.

По сравнению с серийным редуктором, понадобилось только сделать новые корпус дифференциала и шестерни полуосей и сателлитов. Коническая пара и картер заднего моста Opel Kadett остались серийными. Шестерни дифференциала получили специальный профиль зацепления, выполненный по образцу узла Timken. Для проверки профиля зацепления и величины самоблокировки было изготовлено специальное приспособление. Результаты замеров, сделанных с его помощью, показали правильность выбора углов, формы и соотношения числа зубьев. Дорожные испытания пробегом 7 тысяч километров подтвердили работоспособность и надёжность узла.

Немецкий стенд для проверки блокировки дифференциала.

Из заводских отчётов МЗМА известно, что уже в 1952 году в перспективные планы был включён малолитражный автомобиль повышенной проходимости. Но о полном приводе речь всё равно ещё не шла. Улучшить способность автомобиля преодолевать бездорожье конструкторы ОГК попробовали путём введения принудительной блокировки межколёсного дифференциала или его самоблокировки. В 1954-м проходил испытания автомобиль, о котором сохранилось очень мало информации. Это был пикап с кузовом от аэродромного пускового агрегата АПА-7, переделанного в бортовую машину. На него установили шины с развитыми грунтозацепами типа «ёлочка» и редуктор заднего моста с самоблокирующимся дифференциалом.

Пикап повышенной проходимости «Москвич» 1954 года.

Легла ли в основу редуктора этого пикапа немецкая разработка, пока не установлено. Также не найдено никаких отчётов об его испытаниях (но это не означает, что их не существовало). Известно, что в том же году Н.С. Хрущёв вызвал на совещание главного конструктора МЗМА Александра Фёдоровича Андронова и в ультимативной форме потребовал «за 10 дней» разработать полноприводный автомобиль повышенной проходимости. Макетный образец в этот срок был построен с использованием кузова перспективной модели «Москвич-402-425», узлов шасси горьковских машин ГАЗ-М73 и ГАЗ-69. С этого начался проект, воплощённый в серийном автомобиле «Москвич-410». Работа над блокировкой дифференциала при этом продолжена не была и, как мы знаем, «Москвич-410» оснащали свободными дифференциалами.

«Москвич-410»

В прошлый раз мы рассказали о немецких дизелях для грузовиков ЗИС-150 и, как вариант, для ЗИС-5. Но немцы работали также над новыми бензиновыми двигателями. В условиях сурового российского климата казалось заманчивым отказаться от водяной рубашки, требовавшей постоянного слива воды во время стоянки зимой – доступного антифриза тогда не существовало. Поэтому немецкие моторы для ЗИС-150 решили выполнить с воздушным охлаждением.

ЗИС-150

Первый вариант двигателя сделали рядным шестицилиндровым. Для упрощения освоения производства его унифицировали с мотором ЗИС-120 (так назывался серийный мотор для ЗИС-150), насколько это было возможно. Неизменной осталась вся шатунно-поршневая группа: поршни, поршневые кольца, пальцы, шатуны, а также коренные и шатунные вкладыши. От обычного ЗИС-120 оставили навесные агрегаты: стартёр, генератор, масляный фильтр, распределитель зажигания и карбюратор. На смену нижнеклапанной конструкции газораспределительного механизма немцы предложили верхнеклапанный. При этом камеру сгорания сделали полусферической и клапаны установили V-образно. Но, несмотря на такие отличия, впускные и выпускные клапаны, тарелки и пружины клапанов удалось сохранить серийными!

Шестицилиндровый двигатель в разрезе.

Двигатель получился длиннее, чем ЗИС-120: при воздушном охлаждении расстояние между цилиндрами пришлось увеличить и снабдить конструкцию рёбрами охлаждения. Но отсутствие радиатора позволяло поставить удлинённый двигатель под стандартный капот ЗИС-150. Цилиндры не были заключены в блок, а отливались по отдельности из чугуна – каждому полагалась своя головка из алюминиевого сплава. Картер коленчатого вала тоже был чугунным, головки, гильзы и сам картер стягивались между собой анкерными болтами – для повышения жёсткости конструкции.

Немецкий мотор для ЗИС-150.

Обдув цилиндров был организован принудительный, с помощью вентилятора, воздух от которого поступал на рёбра головок и гильз по специальному кожуху. Размеры и профили шеек коленчатого вала и профиль кулачков распредвала оставили теми же, что у ЗИС-120, но оба вала отличались от стандартных увеличенной длиной. Немцы тщательно рассчитали массу мотора, чтобы он не был тяжелее стандартного. По динамическим и экономическим показателям новинка должна была выигрывать из-за лучшей формы камеры сгорания и верхнего расположения клапанов.

Немецкий мотор для ЗИС-150.

На этом немецкие конструкторы не остановились. Следующий вариант двигателя воздушного охлаждения для грузового ЗИСа сделали уже восьмицилиндровым V-образным. Его расчётная мощность составляла 120-130 л.с. Снова удалось оставить от ЗИС-120 вкладыши, шатуны, поршни, поршневые кольца и пальцы, пружины и тарелки клапанов, детали масляного фильтра, профили кулачков и грибков толкателей.

Немецкая V-образная «восьмёрка» в разрезе.

Исходя из размеров моторного отсека ЗИС-150, двигатель постарались сделать компактным по ширине. Поэтому развал цилиндров был выбран не 90 градусов, а только 75.

Как и в случае с рядным двигателем, каждую чугунную гильзу и каждую алюминиевую головку с рёбрами охлаждения выполнили отдельно. Головки и гильзы опять стягивались с чугунным картером болтами. ГРМ, конечно же, опять выбрали верхнеклапанный, а камеры сгорания — полусферические. Но клапаны с каждой стороны установили в ряд. На каждый ряд работал свой карбюратор и свои впускные и выпускные трубопроводы. Их установили с внешней стороны, а свечи – внутри развала цилиндров. Распределитель зажигания и бензонасос приводились от шестерни и кулачка на заднем конце распределительного вала. Воздух между рядами цилиндров циркулировал под воздействием вентилятора. Объём масляного картера увеличили, в развале цилиндров поставили масляный радиатор змеевикового типа.

«Половинка» немецкой V-образной «восьмёрки».

Верхнеклапанные V-образные восьмицилиндровые моторы появились на советских грузовиках только в начале 60-х, но у них уже было обычное жидкостное охлаждение.