autor: Grzegorz Grątkowski, ilustracje: Zbigniew Szczygielski
Wstęp – Napęd na przednie koła w samochodach osobowych
Bardzo dobrym podsumowaniem dziejów przedniego napędu w motoryzacji do lat 70-tych włącznie jest artykuł Wolfganga Koeniga pt. 50 Jahre Frontantrieb w numerze pisma „Das Auto” z grudnia 1981 r., szczególnie, że napisany został w okresie przełomowym, gdy coraz więcej producentów przechodziło na to rozwiązanie, a jednocześnie nie było ono jeszcze tak powszechne, by rozsadzać ramy tematu.
Można nie zgadzać się ze stwierdzeniem Koeniga, że ową 50-letnią wówczas historię przedniego napędu rozpoczyna samochód niemiecki – DKW F1, przedstawione na Salonie Samochodowym w Berlinie w 1931 r., bo choć faktycznie było ono pierwszym seryjnie produkowanym osobowym pojazdem przednionapędowym, to na dobrą sprawę należy je uznać za mikroautko typu motocykl z nadwoziem, a nie za pełnoprawny samochód (dwusuwowy silnik o mocy 15 KM, trzybiegowa skrzynia bez biegu wstecznego). Słuszniejsze wydaje się przyznanie pierwszeństwa firmie Citroen i jej rewolucyjnemu modelowi 7 CV traction avant z 1934 r., od którego wywodzi się ciąg kolejnych modeli i tradycja przedniego napędu u tego wybitnego producenta.
Nie miejsce tu jednak na wymienianie samochodów przednionapędowych świata – wspomnijmy jeszcze tylko o wielkim wpływie angielskiego Mini z 1959 r. i o pierwszym włoskim samochodzie z tym typem napędu: była nim Cemsa-Caproni F11 z 1947 r., która jednak nie trafiła do seryjnej produkcji (powstało 10 egz.). Natomiast aby uprzytomnić sobie kontrowersyjność tego rozwiązania w okresie poprzedzającym jego dojrzałość, trzeba przypomnieć, jakie przeszkody mieli do pokonania stosujący je konstruktorzy.
Najważniejsza z nich dotyczyła oczywiście bezkonfliktowego pogodzenia funkcji kierowania kół z ich napędzaniem. Nawet dziś można powiedzieć, że rozwiązano ją jedynie do pewnego poziomu mocy (ok. 230-260 KM), powyżej którego problemy trakcyjne stają się tak dotkliwe, że podważają sensowność użycia tego układu.
Dawniej droga do korzyści z posiadania napędu zgrupowanego w całości z przodu tym bardziej nie była usłana różami. Podsumowując rzecz najkrócej, pierwszą z tych korzyści jest łatwiejsze prowadzenie i kontrolowanie zachowania samochodu, szczególnie przez mniej wprawnych (a więc znaczną większość) kierowców i w warunkach zmniejszonej przyczepności. Drugą korzyścią jest oszczędność miejsca (silnik, sprzęgło, skrzynia, mechanizm różnicowy, przekładnia główna oraz półosie napędowe tworzą zwarty zespół mieszczący się do linii przegrody czołowej komory silnika; wiele razy podkreślano fakt, że w Mini cała mechanika napędu zajmuje 20% objętości nadwozia, a 80% pozostaje na pozostałe cele). Z tego wynikają następne korzyści: mniejsza masa układu napędowego, mniejsze straty mocy na przekazaniu napędu na koła, tańsza i prostsza konstrukcja, więcej miejsca na kabinę pasażerską i bagażnik, wyższe bezpieczeństwo bierne, jeżeli silnik i skrzynia montowane są poprzecznie (rozwiązanie najczęstsze przy przednim napędzie) oraz pełna swoboda projektanta nadwozia w zakresie kształtowania bryły i rozkładu miejsca.
Z kolei główne słabości napędu na koła przednie, kiedyś poważne, z czasem stopniowo rozwiązywane w miarę udoskonalania tego układu, to wibracje i hałas w fazie przyśpieszania, zachwianie precyzji prowadzenia w chwili ujmowania gazu, wyraźne różnice w oporze na kierownicy w zależności od tego, czy samochód jechał pod górę, czy z góry (wzrastające do niebezpiecznych reakcji na kierownicy podczas ujmowania gazu z jednoczesnym hamowaniem, zwłaszcza przy zjeżdżaniu z góry), tendencja do gwałtownego prostowania w fazie przyśpieszania na wyjściu z zakrętu, wyrywanie się kierownicy na boki względem położenia neutralnego podczas mocnego przyśpieszania oraz – co najbardziej szkodziło prowadzeniu – niebezpieczne zakłócenia stabilności auta podczas jazdy krętą drogą, zależne od dawkowania gazu (wciśnięcia i ujęcia). Wiele samochodów przejawiało silną podsterowność w fazie napędzania, przechodzącą w nagły atak nadsterowności po zamknięciu przepustnicy.
Wszystkie te słabości – z dzisiejszego punktu widzenia przerażające – zostały skutecznie wyeliminowane już w latach 60-tych, kiedy to pojawiły się pierwsze samochody przednionapędowe w pełni posłuszne i przyjemne w prowadzeniu (np. Audi 100 S Coupé z 1970 r.). Warto zwrócić uwagę na to, że proces doskonalenia auta przednionapędowego okazał się twórczy i dobroczynny dla motoryzacji, a z jego osiągnięć skorzystały także samochody napędzane klasycznie. Do modyfikacji tych należą:
- przeguby równobieżne czyli homokinetyczne, umożliwiające napędzanie półosi i jednoczesne skręcanie (nawet przy dużych prędkościach), stosowane najpierw przy kołach, a później, po wprowadzeniu przegubów z kompensacją wzdłużną (pozwalającą na wydłużanie i skracanie półosi, wskazane do kompensowania różnic między ruchami masy resorowanej czyli zespołu silnik-skrzynia – a masy nieresorowanej tj. koła) – także na wewnętrznych końcach półosi,
- układ regulacji siły hamowania między przednią a tylną osią (stosowany przed wprowadzeniem układu ABS),
- układ wspomagania kierownicy, neutralizujący duże opory pracy kierownicy w samochodach przednionapędowych,
- udoskonalenia ogumienia: składu mieszanek gumowych, struktury opony i profilu bieżnika, poprawiające trakcję,
- wreszcie, układy ABS i ASR.
Oczywiście, z punktu widzenia purystycznego kierowcy nawet po tych udoskonaleniach przedni napęd ustępuje klasycznemu pod względami zasadniczymi: bardzo ogranicza możliwości sterowania samochodem przy użyciu silnika, w fazie napędzania przekazuje moment obrotowy na koła odciążone, co na mokrej i śliskiej nawierzchni powoduje problemy trakcyjne, nie nadaje się do współpracy z silnikami o bardzo dużej mocy itd. Jednak nie zamierzaliśmy tu omawiać różnic w filozofii obu rozwiązań ani rozstrzygać o wyższości, tylko pokazać, jak wielką drogę ewolucyjną przebył napęd przedni od lat 30-tych do dnia dzisiejszego.
Alfa 13-61
Pierwszy pomysł budowy samochodu Alfa Romeo z napędem na koła przednie, z roku 1948, omówiony został w artykule na temat Alfy 1900. Twórca tej koncepcji, Giuseppe Busso, wywodził ją ze swoich koncepcji rozwijanych w okresie pracy w Ferrari, a wrócił do niej w 4 lata później, w okresie, gdy Alfa – już świadoma sukcesu modelu 1900 – rozważała poszerzenie oferty o samochód mały, niedrogi, adresowany do masowego odbiorcy. Tak powstał projekt 13-61, praktycznie dzieło autorskie Busso.
Przypomnieć należy, że w tym okresie segment małych samochodów we Włoszech ograniczał się właściwie do Fiata 500C Topolino, dość już przestarzałego, o przedwojennych korzeniach. O wiele nowocześniejszy Fiat 600 miał się pojawić w roku 1955, legendarny Fiat Nuova 500 w 1957, oparty na nim Autobianchi Bianchina w 1958, a Fiat 850, stanowiący łącznik z klasą niższą-średnią, dopiero w 1964 r. Natomiast pierwszym dostępnym na rynku włoskim małym autem przednionapędowym stał się, w roku 1965, wytwarzany na licencji angielskiej Innocenti Mini Cooper.
Widać zatem, że rozważając swój pomysł, Alfa miała perspektywę pierwszeństwa, niemniej i tak zakładała, że 13-61 będzie modelem plasującym się u szczytu segmentu, nowoczesnym, stosunkowo mocnym i zachowującym cechy kojarzone z marką. Konstrukcyjnie natomiast była to całkowita nowość. Silnik i skrzynię biegów umieszczono przed przednią osią, poprzecznie, ale tak, by mechanizm różnicowy znajdował się pośrodku, co pozwalało uzyskać równą długość półosi napędowych. Listę nowości uzupełniały zębatkowa przekładnia kierownicza (w okresie, gdy powszechnie stosowano przekładnie ślimak-rolka) oraz przednie hamulce bębnowe umieszczone po wewnętrznej stronie półosi, przy mechanizmie różnicowym, a nie przy kołach, w celu zmniejszenia masy nieresorowanej.
Korzyści z upakowania zespołu napędowego do linii przedniej osi Busso racjonalnie wykorzystał, projektując płaską podłogę i obszerny przedział pasażerski z wszystkimi 4 siedzeniami wewnątrz rozstawu osi, zajmujący 6/10 całej długości trójbryłowego nadwozia, którego linia nie byłaby anachroniczna nawet w 10 lat później. Silnik, chłodzony wodą, dwucylindrowy, o pojemności skokowej 600 cm3, miał być zapewne uproszczoną połówką konstruowanego w tym czasie silnika Giulietty. Na proste zawieszenie składał się z przodu układ poprzeczny resor piórowy plus podwójne wahacze poprzeczne i amortyzatory, a z tyłu sztywna oś rurowa resorowana dwoma piórami wzdłużnymi i amortyzatory.
Mała Alfa (która w wypadku wprowadzenia do produkcji na pewno otrzymałaby nazwę w miejsce biurowego oznaczenia 13-61), miała być ekonomiczna w eksploatacji, ale zwracać uwagę jakością i charakterem, tak, aby stać się dla skromniejszych i przede wszystkich młodych automobilistów pierwszym krokiem ku Alfa Romeo i z czasem przyciągać ich do modeli większych, stanowiących główną ofertę. Jednak wszystkie te zamierzenia upadły, gdy obliczono, że koszty produkcji samochodu wykluczyłyby jego konkurencyjną cenę i mógłby się stać co najwyżej deficytową ciekawostką, nie zyskując na rynku żadnego znaczącego udziału. Na podstawie projektu 13-61 nie powstał nawet prototyp.
Alfa Tipo 103
Pomysł odżył po 7 latach, w roku 1959, ale tym razem myślano o samochodzie większym, dostrzegając miejsce na rynku w konkurencji z np. Volkswagenem 1200 i Renault Dauphine. W Anglii powstawał właśnie Morris Mini (Austin Seven), Włosi z Mediolanu zamierzali natomiast jako pierwsi rozpowszechnić napęd na przednie koła w swoim kraju. Tak, jak poprzednio, samochód miał się wyróżniać w swoim segmencie i stać się bramką gromadzącą początkujących Alfistów, aby po latach, już zamożniejsi, wrócili po prawdziwe, sportowe modele.
Tipo 103 to nieduży (ok. 360 cm długości) czterodrzwiowy, czteromiejscowy sedan. Jego rzędowy, czterocylindrowy silnik, umieszczony poprzecznie, o pojemności skokowej 896 cm3, wnosił do klasy niższej-średniej jakości w niej niespotykane: miał ogólną architekturę silnika Giulietty, a więc dwa wałki rozrządu w głowicy, półsferyczne komory spalania i zawory ustawione ukośnie względem siebie. Reprezentował zatem typ silnika z głowicą typu crossflow czyli o przepływie poprzecznym 1, stosowany przede wszystkim w samochodach sportowych. W efekcie jego moc maksymalna: 52 KM przy 5500 obr./min., należała do innej kategorii niż u takich konkurentów, jak Fiat 850 (36 KM), Volkswagen 1200 (40 KM), czy Dauphine lub Renault 4 (w obu silnik 845 cm3, moc odpowiednio 26,5 i 29 KM), a nawet wyższa niż w Simca 1000 (944 cm3, 45 KM). Na uwagę zasługiwały też nowości techniczne: wałki rozrządu, a także – poprzez pośrednie koło pasowe – prądnicę napędzał pasek syntetyczny. Czterobiegowa, całkowicie zsynchronizowana skrzynia (z lewarkiem w podłodze) była zblokowana z silnikiem i tak, jak w 13-61, połączona z dyferencjałem umieszczonym pośrodku rozstawu kół, aby półosie napędowe (z przegubami homokinetycznymi) miały jednakową długość.
W zawieszeniu przednim przewidziano po dwa wahacze poprzeczne nierównej długości, sprężyny śrubowe, stabilizator poprzeczny i amortyzatory, a w tylnym oś sztywną, prowadzoną podłużnymi drążkami reakcyjnymi biegnącymi do tyłu, resorowanymi sprężynami śrubowymi z współśrodkowymi amortyzatorami. Powtórzono oczywiście zalety ergonomiczne poprzedniego podejścia, to znaczy całkowicie płaską podłogę, identycznie duży stosunek długości przedziału pasażerskiego do długości całkowitej i zmieszczenie wszystkich 4 miejsc w ramach rozstawu osi.
Patrząc na kanciaste, pudełkowate nadwozie Tipo 103 można poznać, że w tym czasie w Portello działał już Ivo Colucci, znany ze swego funkcjonalnego podejścia do designu, ściśle opartego na doświadczeniach aerodynamicznych. Więcej: obserwując obniżenie maski dla docisku opływem powietrza, mocne pochylenie przedniej szyby i ścięcie tyłu nadwozia według szkoły Kamma, nietrudno się zorientować, że projekt ten służył jako poligon prób dla nadchodzącej Giulii. Ale powstaje także inne, słuszne skojarzenie: ta Alfa przypomina popularne Renault 8, choć weszło ono na rynek dopiero w 1961 r. W istocie, jest między nimi związek. Otóż gdy zbudowano jeden prototyp Tipo 103 (a także trzy silniki do niego) i policzono koszty, okazało się, że tak dobrego samochodu nie da się produkować wystarczająco tanio. Aby się zwrócił, musiałby być sprzedawany w dużej serii, a na budowę kompletnej, nowej linii produkcyjnej tylko w tym celu firma nie mogła sobie pozwolić. Namysł trwał jednak aż do 1961 r. i w międzyczasie doszło do zawarcia z firmą Renault umowy, w myśl której Alfa miała korzystać z krajowego popytu na małe auta, montując ze sprowadzanych z Francji podzespołów model Dauphine (pod nazwą Ondine), a później także Renault 4. Z kolei Francuzi bardzo się zainteresowali projektem Tipo 103, a ponieważ w tej sytuacji Alfa już go nie potrzebowała, rozważano częściowy barter: Renault mógłby w zamian wykorzystać mocny silnik w przygotowywanym właśnie modelu tej samej klasy. Do tego również nie doszło i ostatecznie R8 otrzymał większą, ale słabszą jednostkę 1108 cm3 (43 KM), natomiast jego nadwozie zdradza ewidentny wpływ sto trójki, tak w szczegółach (obniżenie maski pośrodku), jak i w ogólnym charakterze, pomimo, że auto francuskie było przecież konstrukcyjnie zupełnie inne – miało silnik z tyłu i napęd na tylne koła.
Epilog historii Tipo 103 miał miejsce w roku 1967. Gdy Alfa po raz kolejny, tym razem bardziej zdecydowanie, wróciła do pomysłu wejścia na rynek mniejszych i tańszych pojazdów z napędem na przednie koła, projekt wyjęto z szuflady, uznano jednak, że w tym czasie znacznie się już postarzał i wybór padł na koncepcję ambitniejszą i o wiele bardziej nowoczesną. W ten sposób wracamy do Alfa Romeo Alfasud.
