Ця стаття була задумана як звичайний курс на ази, щось на зразок: «Все, що ви хотіли знати про повний привід, але не знали, у кого запитати». Чим диференціальний привід відрізняється від підключеного за допомогою віскомуфт або блоків типу Haldex, для чого потрібні самоблокувальні диференціали… Але чим більше ми вивчали історичний аспект питання, тим більше дивувалися. Виявилося, що перший легковий автомобіль з постійним повним приводом був зроблений в Голландії сто років тому! А в 1935 році, наприклад, повнопривідний американський гоночний автомобіль ледь не врятував людство від Другої світової війни.
Навіщо легковому автомобілю повний привід? Зараз, у 21 столітті, це питання виглядає риторичним. Звичайно, для найкращої реалізації тягових сил двигуна. Для того, щоб при розгоні на слизькій поверхні колеса якомога менше оберталися вхолосту. Чотири ведучі колеса краще двох! Але людство давно збагнуло цю головну істину. Запитайте будь-якого автоексперта, і він скаже вам, що ера повного приводу на масових легкових автомобілях почалася лише в 1980 році з появою Audi Quattro. Він також назве рідкісних попередників — наприклад, англійський суперкар Jensen FF 1966 року випуску та Subaru Leone 4WD 1972 року. Однак справжній знавець відразу обмовиться: перші повнопривідні автомобілі Subaru не мали постійного повного приводу – він був частковим. А це, як кажуть, яблука та апельсини.
Проміжне рішення
Частковий привід на одну з колісних пар є паліативним рішенням для легкових автомобілів. Назва Part-Time 4WD прийшла зі світу позашляховиків і позашляховиків. Свої повнопривідні характеристики такий автомобіль, у якого одна з осей постійно веде, а інша при необхідності жорстко підключається, здатна проявити лише при подоланні бездоріжжя. Під час їзди по твердому асфальту повний привід доводиться відключати. чому Причина – так звана циркуляція електроенергії. Адже при повороті передні колеса долають більшу відстань, рухаючись по дугах більшого радіуса, а значить, обертаються швидше, ніж задні. Причому на автомобілях з таким типом приводу тяга на передніх колесах знижується, а на задніх — навпаки, збільшується. У деяких випадках тяговий момент можна замінити гальмівним, тобто передні колеса збільшать опір руху автомобіля. Добре, коли під колесами бруд або сніг — хіба що машина стає гірше керованою і їде назовні як «плуг» з вивернутими колесами. При русі в повороті всі колеса котяться по траєкторіях і змушені обертатися з різними кутовими швидкостями. Тому для постійного повного приводу необхідно три диференціала: два міжколісних і один міжосьовий.
Тим не менш, блокований повний привід використовувався на легкових дорожніх автомобілях. Однак вони були більше схожі на автомобілі підвищеної прохідності. Наприклад, в СРСР ще в 1938 році почалося виробництво невеликими серіями ГАЗ-61, повнопривідної «Емки» з шестициліндровим двигуном і неповним переднім мостом. Після війни випускали і «позашляховики» «Побєди», і ГАЗ-М72, і «Москвич-410» з подібною трансмісією… І Subaru Leone 4WD, до речі, 1972 року випуску. зроблений також для подолання бездоріжжя – кліренс автомобілів з неповним заднім мостом був вище, ніж у звичайних передньопривідних Subarus.
Subaru Leone 4WD Station Wagon (1972-1979) — це повнопривідна версія передньопривідного автомобіля з ручним підключенням заднього приводу. Двигун має об’єм 1,4 л (72 к.с.) або 1,6 л (80 к.с.). Крім універсалу, повним приводом оснащувалися також седан і пікап. До 1989 року на всіх повнопривідних Субару задній привід підключався або вручну (на автомобілях з механічною коробкою передач), або автоматично — за допомогою багатодискового фрикційного зчеплення (на автомобілях з АКПП).
Тож на дорогах з твердим покриттям, де автомобілі проводять більшу частину свого часу, їздити неповний робочий день марно — це тільки робить машину важчою. Адже весь цей час авто має «возити» з собою роздавальну коробку, в якій є коробка відбору потужності до «тимчасово ведучої» другої осі, ще один карданний вал, головна передача другого моста…
У той же час дуже легко перетворити неповний повний привід на повний привід. До роздавальної коробки потрібно лише додати міжосьовий диференціал.
Штатний повний привід
Навіщо потрібен міжосьовий диференціал? Два міжколісних диференціала, передній і задній, дозволяють кожній парі коліс обертатися з різною швидкістю в поворотах. А міжосьовий виконує цю роботу для обох ведучих осей. Тому автомобіль з трьома диференціалами легко пересувається зі штатним повним приводом по будь-якій дорозі!
Елементарно? Тим часом до початку 80-х років вважалося, що повний привід на повний робочий день не потрібен для дорожніх автомобілів. Мовляв, навіщо двигуну постійно крутити другу пару коліс і пов’язані з ними деталі трансмісії на сухому асфальті — це і шум, і підвищена витрата палива… І тільки після появи Audi Quattro громадська думка почала змінюватися в бік повної. -час повний привід. Адже тяга двигуна постійно розподіляється не на два, а на всі чотири колеса, залишаючи більший запас зчеплення для відображення бічних сил. Така машина виявляється набагато стійкіше в повороті при розгоні або гальмуванні двигуном.
Звернемося до драйву Audi 80 Quattro другої половини 1980-х років. Схема Quattro простіше і компактніше трансмісії Ferguson. Самоблокуючий диференціал Torsen використовується Audi з 1984 року. На відміну від диференціала, який блокується віскомуфтою, Torsen реагує на зміну крутного моменту, що створюється колесами кожної з осей, підвищує стійкість під час гальмування та дозволяє використовувати АБС, так як вона блокується тільки на тязі.
До речі, Range Rover (1970) і російська «Нива» (1976) вважаються першими серійними автомобілями з міжосьовими диференціалами в трансмісії. Але оскільки обидва ці автомобілі все ще належать до племені позашляховиків, Audi Quattro пожинає лаври піонера серед легкових автомобілів.
А як же конструктори гоночних автомобілів – невже раніше вони не використовували штатний повний привід? Ми знаємо, що спроби зробити повнопривідні гоночні автомобілі робилися ще до ери Quattro. Наприклад, першим післявоєнним проектом Фердинанда Порше був повнопривідний гоночний автомобіль Cisitalia 360 із центральним розташуванням двигуна та 12-циліндровим 1,5-літровим двигуном. Але точно відомо, що передній привід цього дива техніки був неповним — гонщику доводилося використовувати його тільки на прямих ділянках траси, а перед поворотом знову переходити на задній привід.
Чи були у Цисіталії попередники? Виявилося, наприклад, що той же Фердинанд Порше ще в 1900 році побудував електромобіль з чотирма ведучими мотор-колесами. Але справжній шок у автознавця викличе гоночна машина 1902 року випуску голландської компанії Spyker. У ті «давні» часи, коли навіть гальма робилися тільки на задніх колесах, ця машина мала буквально штатний повний привід — з міжосьовим диференціалом!
Голландська компанія Spyker з виробництва кінних екіпажів була заснована в 1880 році братами Спайкер (фламандською мовою прізвище пишеться Spijker). У 1900 році брати випустили перший автомобіль власної конструкції, а через два роки за допомогою бельгійського дизайнера Джозефа Лавіолетта був розроблений повнопривідний гоночний Spyker 4WD (1902-1907) з дивовижно прогресивним дизайном. – з трьома диференціалами! Гальмівних механізмів також було три — два діяли на задні колеса, а ще один гальмо встановлювався на карданний вал передніх коліс.
Тож можна сміливо сказати, що схемі Full-Time 4WD вже більше ста років… Повнопривідних Spyker було випущено небагато — вони коштували чимало грошей і не могли досягти успіху в гонках з різних причин. Інші повнопривідні гоночні автомобілі, Bugatti Tipo 53 і Miller FWD початку 30-х років, також не були більш успішними. Щодо Bugatti, то ініціатива належала інженеру Fiat Антоніо Пічетто, який у 1930 році запропонував Етторе Бугатті створити гоночний автомобіль із колісною формулою 4×4. А в 1932 році було виготовлено три повнопривідних Bugatti Tipo 53 — з потужними 300-сильними двигунами з уприскуванням повітря, з постійним повним приводом і з трьома диференціалами.
Трансмісія з трьома диференціалами розподіляла тягу восьмициліндрового двигуна з повітряним уприскуванням потужністю 300 кінських сил на всі чотири колеса. Коробка передач, як зазвичай на Bugatti, встановлювалася окремо від двигуна, роздавальна коробка з міжосьовим диференціалом складали з нею одне ціле. Карданні вали для передньої і задньої осі були з лівого боку автомобіля, гонщик сидів праворуч. Незважаючи на рекомендації конструктора передньопривідних автомобілів того часу Альбера Грегуара, в приводі передніх коліс Bugatti T53 використовувалися не шарніри рівних углових швидкостей типу Tracta, а звичайні карданні шарніри. Крім того, в Tipo 53 довелося використовувати нетипову для Bugatti незалежну передню підвіску на поперечній ресорі. Все це призвело до підвищених навантажень на кермо — машину було вкрай важко вести в поворотах, хоча швидкості гравію повороти проходження були вище, ніж у задньопривідних автомобілів того часу. Всього було побудовано три Bugatti T53, які брали участь у різних гонках до 1935 року.
Цікаво, що італійці перед створенням повнопривідного Bugatti ретельно вивчили придбаний спеціально для розбирання передньопривідний американський гоночний Miller. У свою чергу американець Гаррі Міллер зацікавився ідеєю Bugatti і також вирішив побудувати повнопривідну версію свого автомобіля, заручившись спонсорською підтримкою компанії FWD (Four Wheel Drive), яка випускала вантажівки з приводом 4×4. конфігурація. Так з’явилися повнопривідні гоночні автомобілі Miller FWD.
Американський дизайнер Гаррі Міллер прославився в 20-30-х роках своїми гоночними автомобілями для змагань на 500 миль на автодромі в Індіанаполісі, а його рядні восьмициліндрові двигуни з двома верхніми розподільними валами лягли в основу двигунів Етторе Бугатті. Цікаво, що Міллер створював автомобілі як з переднім, так і з заднім приводом, а в 1932 році він зробив кілька повнопривідних шасі Miller FWD з трьома диференціалами в трансмісії. Один із повнопривідних Міллерів очолював гонку Indy 500 1934 року, але через технічні проблеми фінішував дев’ятим.
Саме з цими автомобілями пов’язаний цікавий епізод: під час гонки на трасі Avus в Берліні в 1935 році повнопривідний Miller їхав третім, коли його рядна восьмерка не витримала і буквально вибухнула. При цьому уламки двигуна ледь не дійшли до трибун, на яких, серед інших важливих осіб з націонал-соціалістичної партії, сидів і сам Гітлер! Справді, це той рідкісний випадок, коли про відсутність людських жертв варто шкодувати. Якби осколок поршня влучив в голову однієї людини, хід світової історії був би зовсім іншим…
Але Bugatti T53 і Miller FWD не отримали належної оцінки — «сирий» дизайн і постійні поломки підвели. Але наступний епізод в історії легкових автомобілів зі штатним повним приводом виявився воістину доленосним.
Формула Фергюсона
Повернемося до теорії, щоб оцінити важливість того, що відбувалося в Англії на рубежі 50-60-х років. Міжосьовий диференціал призначений для «розв’язування» обох ведучих осей. Наприклад, задні колеса шалено буксують, а передні стоять на місці. І диференціал цьому ніяк не заважає!
Ліки від цієї недуги вперше придумали конструктори позашляховиків — це позитивне блокування. Водій в потрібний момент смикає важіль, механізм щільно фіксує шестерні міжосьового диференціала – і трансмісія з диференціала, «вільного», перетворюється в жорстко закриту. Саме за такою схемою були зроблені перші покоління Range Rover, російської «Ниви» і багатьох інших позашляховиків. І, до речі, перший Audi Quattro теж — до 1984 року в цих автомобілях водієві доводилося самостійно вмикати блокування міжосьового диференціала.
Знову ж таки, це рішення паліативне: блокування автомобіля на дорозі можна активувати лише на бездоріжжі. Треба вимкнути на асфальті. І якщо автомобіль раптово потрапляє на слизьку ділянку дороги, колеса однієї осі почнуть пробуксовувати раніше інших при подачі тяги.
Чи можна зробити так, щоб сама блокування диференціала була автоматичною при пробуксовці? Поява міжосьового диференціала, що самоблокується, пов’язують з ім’ям англійця Тоні Ролта, гонщика і конструктора. Він і його друг Фред Діксон, теж гонщик і справжній любитель повозитися з автомобільним обладнанням, ще до війни відкрили власне бюро Rolt/Dixon Developments для підготовки гоночних автомобілів. Після війни двоє друзів зацікавилися ідеєю повного приводу. Побудувавши в 1950 році експериментальний повнопривідний «візок» під назвою «Краб», Ролт і Діксон перейшли під крило Гаррі Фергюсона, успішного виробника тракторів. Так народилася фірма Harry Ferguson Research.
Фергюсона не цікавили гоночні машини, але він мріяв про безпечну дорожню машину, колеса якої не буксували б при розгоні і не блокувалися при гальмуванні. Ролт і Діксон вирішили спроектувати таку машину з нуля – повністю, включаючи кузов, трансмісію і силовий агрегат!
Друзям не вистачало знань, і на посаду грамотного шеф-дизайнера запросили Клода Хілла, який покинув Aston Martin заради такої цікавої роботи. Але, незважаючи на фінанси Фергюсона, робота йшла повільно — експериментальний седан Ferguson R4 був готовий лише через шість років. Зате яка машина була зроблена: повнопривідна, з плоским чотирициліндровим двигуном, з дисковими гальмами на всіх колесах і взятою з авіації електромеханічною антиблокувальною системою Dunlop MaxaRet!
Ferguson R4 (1956) був експериментальним автомобілем з трансмісією Ferguson Formula. Прототип мав гідротрансформатор замість коробки передач.
Але найцікавіше для нас було всередині роздавальної коробки прототипу. Розібравши його, ми побачили б, крім диференціала, додатковий «набір» передач, дві кульові обгінні муфти і два пакети фрикційних муфт. Поки колеса не пробуксовували, вся справа спокійно працювала на холостому ходу. Але коли колеса однієї з осей починали пробуксовувати і різниця в частотах обертання вихідних валів досягала певного значення, одна з муфт спрацьовувала, вичавлювала «свій» пакет фрикційних муфт — і вони гальмували диференціали, моментально блокуючи його і перетворюючи диференціальний привід на суцільний!
Наступний прототип Ferguson R5 1962 року, який знову готували шість років, виявився ще цікавішим — це був повнопривідний універсал. Експерти журналу Autocar, які пізніше протестували Ferguson R5, поділилися враженнями: «Автомобіль досягає межі ковзання на неймовірно високих швидкостях!»
Ferguson R5 був підготовлений до масового виробництва в 1962 році.
Але жоден з автовиробників не взявся за випуск першого в світі повнопривідного універсала з міжосьовим самоблокуючим диференціалом і ABS – серійний Ferguson вийшов би занадто складним і дорогим. Проте в 1962 році Рольту все ж вдалося зацікавити керівництво компанії Jensen — він запропонував адаптувати повнопривідну трансмісію для купе Jensen CV8 з 300-сильним двигуном Chrysler V8, яке тоді готувалося до масового виробництва. . Повний привід виявився дуже до речі для потужного і швидкісного купе!
Через три роки був побудований експериментальний повнопривідний Jensen CV8 FF. А в 1966 році з’явилася наступна модель — Jensen Interceptor з ще більш потужним восьмициліндровим двигуном потужністю 325 к.с. Крім задньопривідного купе пропонувався і варіант зі скромним шильдиком JFF. Це був знаменитий Jensen FF — перший у світі повнопривідний серійний автомобіль із самоблокуючим міжосьовим диференціалом та ABS! Букви FF означають Формулу Фергюсона, позначення трансмісії, запатентованої Ролтом і його колегами.
Кожен автомобільний журналіст того часу згадував про виняткову стійкість повнопривідного Jensens і «майже необмежений запас тяги на мокрому асфальті». Шкода, що самого Фергюсона на той час уже не було в живих — він помер у 1960 році…
Чому ми так багато говоримо про формулу Фергюсона? Тому що саме Harry Ferguson Research вперше у світі звернув таку серйозну увагу на повний привід як засіб підвищення активної безпеки!
Ми вже говорили, що повний привід залишає більший запас зчеплення для відображення бічних сил. І це перевага. Але є і недолік — втрачається однозначність реакцій на подачу палива. Якщо на слизькому повороті затиснути газ на потужному задньопривідному автомобілі, це призведе до заносу задньої осі. На передньопривідному автомобілі, навпаки, передні колеса будуть пробуксовувати, коли подається тяга. Добре це чи погано – не важливо. Головне, щоб водій завжди знав, як в цьому випадку поведеться машина.
А яка вісь буде ковзати на повнопривідному автомобілі? На це питання відповісти нелегко. Якщо передня частина кузова зараз більш розвантажена або під передніми колесами є більш слизька поверхня, почнеться занос. І якщо задні колеса мають найгірше зчеплення, то автомобіль буде буксувати. Реакція може бути неоднозначною! І це небезпечно.
Jensen FF (1966-1971) — це повнопривідна версія купе Jensen Interceptor. Перший серійний повнопривідний автомобіль з самоблокуючим міжосьовим диференціалом. Двигун Chrysler V8 з великим блоком об’ємом 6,3 л розвивав 325 к.с. і приводив у рух всі колеса через триступінчасту автоматичну коробку передач TorqueFlite або 4-ступінчасту механічну коробку передач. На діагональних шинах розмірністю 6,70-15 (як у Волги ГАЗ-21) Jensen FF при спорядженій масі 1800 кг розвивав 212 км/год і розганявся до 100 км/год за 7,7 секунди. Інші технічні характеристики: рейковий рульовий механізм з гідропідсилювачем, дискові гальма всіх коліс, одноканальна ABS Dunlop MaxaRet (з максимальним уповільненням), передня незалежна підвіска на подвійних важелях і залежна пружина зі тягою Панара ззаду. . У 1968 році у Великобританії Jensen FF коштував 6000 фунтів стерлінгів – приблизно стільки ж, скільки найдешевший Rolls-Royce. Всього було випущено 318 повнопривідних автомобілів.
На щастя, Тоні Ролт сам був гонщиком, і дуже хорошим — одного разу, на початку 50-х, він навіть виграв гонку 24 години Ле-Мана. Тому Рольт і його колеги з самого початку намагалися уникнути двозначності повного приводу, використовуючи невирівнювальний міжосьовий диференціал. 63% крутного моменту прикладалося до задніх коліс усіх автомобілів з трансмісією Ferguson, 37% до передніх. Таким чином, реакція на збільшення тяги була близькою до заднього приводу.
Самоблокуючий диференціал дозволив Jensen отримати найкраще від обох типів трансмісії. Легке входження в поворот і відсутність циркуляції потужності в звичайних режимах їзди без пробуксовки – від диференціального приводу. А найкраща реалізація тяги двигуна при пробуксовці – з суцільного.
Але обгонні муфти механізму блокування працювали жорстко, в імпульсному режимі, миттєво перетворюючи асиметричний диференціальний привід в заблокований і навпаки. Тому неоднозначність посилювалася при ковзанні! Виникла потреба в механізмі, який би більш гнучко і плавно змінював ступінь блокування міжосьового диференціала. А в кінці 60-х років Тоні Ролт з Дереком Гарднером, який згодом був головним конструктором гоночних автомобілів Tyrrell, зайнялися дивними, на перший погляд, експериментами з силіконовою рідиною, яка використовувалася в приводних муфтах вентиляторів радіатора. Так, саме Ролт і Гарднер увійшли в історію як винахідники віскомуфти!
Розробляються самоблокувальні диференціали
Циліндр з пакетами фрикційних муфт всередині, наповнений силіконовою рідиною, ідеально підходив для задуманого Rolt — гальмувати шестерні міжосьового диференціала при пробуксовці коліс. При приблизно рівні швидкості обертання всіх коліс, віскопривід ніяким чином не перешкоджає роботі міжосьового диференціала. Але зараз колеса однієї з осей буксують. Шестерні міжосьового диференціала моментально починають крутитися, пов’язані з ним пакети віскомуфт фрикційних муфт «збивають» силіконову рідину, а муфта «заїдає», блокуючи міжосьовий диференціал частково або повністю.
Такий пристрій більш плавно і м’яко блокувало диференціал, що позитивно позначилося на керованості. Отримавши патенти на віскомуфту, Тоні Ролт у 1971 році заснував компанію FF Developments — спеціально для оснащення автомобілів повнопривідними трансмісіями власної конструкції. Наприклад, одними з перших замовлень компанії були повнопривідні версії фургонів Bedford для британського лісового департаменту, партія автомобілів Ford Zephyr FF для поліції або седани Opel Senator 4×4 для британської військової місії в Берліні. . Але найважливішим досягненням FFD стала трансмісія для американського автомобіля AMC Eagle, який випускався з 1979 по 1988 рік. Це був звичайний легковик AMC Concord, але з піднятим на 75 мм кузовом і збільшеними «позашляховими» шинами. І звичайно ж, з повнопривідною трансмісією. Крім того, серійний автомобіль вперше в світі був оснащений міжосьовим диференціалом, який блокувався віскомуфтою!
Звичайно, AMC Eagle створювався в основному для тих, хто періодично штурмує бездоріжжя – повний привід з’явився на цих машинах не через бажання домогтися більш солідного розгону або кращої стійкості і керованості, як у випадку з Jensen FF. суперкар або Audi Quattro. Але з трансмісійної точки зору такі водійські автомобілі, як Subaru Impreza Turbo або Mitsubishi Lancer Evo з першого по шосте покоління, стали прямими спадкоємцями AMC Eagle. Їхні міжосьові диференціали також блокуються вбудованими віскомуфтами.
Віскомуфта роздавальної коробки AMC Eagle являє собою циліндричний корпус з фрикційними дисками, заповненими в’язкою кремнійорганічною рідиною (силоксаном), вбудованими в міжосьовий диференціал. При пробуксовці коліс однієї з осей провідний і ведений пакети дисків віскомуфти обертаються відносно один одного, тиск і температура всередині зростають, змінюється в’язкість силоксану — і віскомуфта гальмує одну з вихідних передач. , що перешкоджають його обертанню відносно кузова і блокують міжосьовий диференціал.
Серійне купе Audi Quattro, що з’явилося в 1981 році, через два роки після дебюту AMC Eagle, оснащувалося звичайним відкритим міжосьовим диференціалом з позитивним блокуванням. Однак Фердинанд Пієх, який на початку 80-х очолював інженерний відділ Audi, вибрав дуже елегантну схему для Quattro, яка ідеально підходила до компонування автомобілів Інгольштадта. Поздовжньо розташований силовий агрегат передньопривідного автомобіля торцем коробки передач прямо вказував на задні колеса — залишалося тільки вбудувати в коробку передач міжосьовий диференціал. Але конструктори Piech не стали будувати традиційну для повнопривідних машин схему з окремою роздавальною коробкою для переднього приводу. Вторинний вал коробки німці зробили порожнистим — через нього пропустили вал приводу передніх коліс. Справді, простота генія…
З самого початку інженери вибрали для Audi, на відміну від FFD, симетричний розподіл крутного моменту по осях — 50 : 50. А в 1984 році архаїчні ручки позитивного блокування «центру» остаточно зникли з кабін повнопривідних двигунів. керувати Audi — в трансмісіях Quattro з’явився знайомий нам самоблокуючий диференціал Torsen. Назва Torsen походить від слів «torque senzor» і відображає здатність цього суто механічного пристрою миттєво і плавно збільшувати ступінь свого блокування у відповідь на зміну крутного моменту на вихідних валах. Тому Torsen не потребує віскомуфти — вона сама блокується. Причому він спрацьовує не через різницю в швидкостях обертання після початку ковзання, а ще до нього: Torsen здатний реагувати на зміни умов зчеплення в зоні контакту шини!
До речі, коли нещодавно конструктори великих позашляховиків почали думати про досягнення «легкової» керованості, згадали і про Torsen — його використовують у трансмісіях таких автомобілів, як Range Rover, VW Touareg/Porsche Cayenne і Toyota. Land Cruiser Prado.
Але повернемося у 80-ті роки. Тріумфальний вихід Audi Quattro на ралійну сцену став початком повнопривідного буму – всі ралійні команди групи В кинулися створювати версії 4×4. Один за одним з’явилися Peugeot 205 T16, Metro 6R4, Lancia Delta S4, Ford RS200. Всі як один — з віскомуфтами в самоблокуючих диференціалах, розроблених FFD. Стюарт Ролт, син Тоні, відповідав за роботу з ралійними командами в FFD…
На початку 90-х завод АЗЛК також звернувся до FFD, коли було вирішено створити ралійну повнопривідну модифікацію Москвича-2141. За допомогою британців була створена трансмісія з трьома самоблокуючими диференціалами, переднім, заднім і міжосьовим (точнісінько як на гоночних автомобілях Ford RS200). Керованість експериментальних повнопривідних Москвичів в екстремальних режимах заслуговувала самих схвальних оцінок — поведінка машин в ковзанні була передбачуваною і зручною для гонщиків. Виявилося, що регулювати керованість автомобіля можна в широкому діапазоні, підбираючи «жорсткість» блокування віскомуфт у всіх трьох диференціалах. Наприклад, більш «жорстка» блокування заднього міжколісного диференціала підвищує схильність автомобіля до заносу задньої осі. Збільшення коефіцієнта блокування переднього або міжосьового диференціала, навпаки, збільшує запас стійкості — автомобіль менш охоче в’їжджає в поворот через пробуксовку і недостатню поворотність передніх коліс.
Однак ця настройка актуальна лише в одному випадку — при ралійному стилі їзди з гірками. Тому три самоблокувальні диференціали є прерогативою ралійних автомобілів групи WRC. Причому, як правило, в диференціали на цих автомобілях вбудовані не віскомуфти, а пакети багатодискових муфт з гідравлічним приводом і з електронним управлінням. Таким чином, дизайнери отримують найширші можливості для налаштування керованості в реальному часі. Наприклад, бортовий комп’ютер при вході в поворот може «розпускати» зчеплення у всіх трьох диференціалах, перетворюючи їх у відкриті – щоб автомобілю було легше входити в поворот. А коли водій починає розганятися при виїзді на пряму, електроніка дасть команду, а сервопривод «затисне» муфти в диференціалах таким чином, щоб досягти мінімального пробуксовки всіх коліс і, при цьому, , щоб не перетнути межу допустимої недостатньої поворотності, за яку автомобіль буде зносити з повороту.
До речі, перші керовані зчеплення використовували в Daimler-Benz — в трансмісії Mercedes-Benz E-Class 4Matic 1986 року випуску з кузовом W124. Причому зчеплення було три – при необхідності електроніка спочатку підключала привід до передніх коліс, а потім послідовно активувала блокування міжосьового і заднього колісного диференціалів. Але така трансмісія виявилася невиправдано складною. Крім того, на нестійкій поверхні електроніка по черзі підключала і відключала передні колеса…
Компанія Porsche була ще одним піонером використання зчеплення з електронним управлінням у швидкісних автомобілях — на Porsche 959 1986 року було два зчеплення, а електроніка працювала в чотирьох режимах, які міг вибрати водій. Пізніше японці почали випускати серійні автомобілі з трансмісіями подібної складності — це, наприклад, Mitsubishi Lancer Evo, найдосконаліший повнопривідний дорожній автомобіль з усіх, які коли-небудь тестував популярний російський журнал «Авторевю». Еволюція з міжосьовим керованим ACD (активний центральний диференціал) і заднім диференціалом AYC (активний контроль повороту) з активним розподілом крутного моменту здатна творити чудеса…
Замість диференціала
У той час як ралійні інженери поклали голову на механізми самоблокування, конструктори масових легкових автомобілів, навпаки, пішли по лінії спрощення — взагалі відмовилися від міжосьового диференціала, замінивши його віскомуфтою. Volkswagen Golf II Syncro 1985 року випуску став першим європейським легковим автомобілем з такою трансмісією – його трансмісія була розроблена інженерами компанії GKN, яка придбала FFD ще в 1969 році. Простота і уніфікація повнопривідної моделі з базовою були основними факторами. переваги такої схеми. У нормальних умовах автомобіль зберігав характеристики і керованість передньопривідного, а при пробуксовці передніх коліс через 0,2 секунди спрацьовувала віскомуфта, здатна розподіляти до 70% крутного моменту на задні.
Звернемо увагу на трансмісію VW Golf III Syncro. Роздавальна коробка кріпиться до коробки передач, а віскомуфта встановлена в блоці з головною передачею заднього моста і підключає привід до задніх коліс при пробуксовці передніх коліс. На VW Golf IV муфта Haldex зайняла місце віскомуфти.
Але такий «спрощений» привід задніх коліс мав істотний недолік — навіть незначна затримка роботи віскомуфти посилювала неоднозначність реакцій. При подачі газу в слизькому повороті машину спочатку занесло назовні як передньопривідну, а потім з підключенням задніх коліс різко змінила ходову поведінку — і могла піти в занос.
Тут відзначилися японці — вони неодноразово намагалися згладити цей недолік, підбираючи характеристики віскомуфт і використовуючи їх не тільки для включення приводу на задні колеса, але і для блокування міжколісних диференціалів. На деяких моделях (наприклад, Nissan Sunny/Pulsar 1988 року) було до трьох віскомуфт: одна включала задній привід, а дві інші служили для блокування міжколісних диференціалів. У Mazda Concerto 4WD віскомуфти замінили не тільки міжосьовий, а й задній міжколісний диференціал…
Але потім виявилося, що замість віскомуфти в задньому приводі набагато зручніше використовувати просто фрикційну муфту, пачки якої стискаються гідроприводом. А електроніка може чудово контролювати стиснення фрикційних муфт, а значить, регулювати величину крутного моменту, що подається на задні колеса.
Сьогодні більшість легкових повнопривідних автомобілів і позашляховиків мають керовану муфту в приводі однієї з осей — будь то Haldex на платформах VW Golf, система VTM-4 від Honda або xDrive на BMW. Крім того, висока швидкість роботи сучасних зчеплень зробила затримку в з’єднанні коліс практично непомітною — тепер все залежить тільки від того, як налаштована керуюча електроніка. Наприклад, коробки передач Golf 4Motion і Audi A3 Quattro повністю ідентичні за конструкцією. Але інше програмне забезпечення дозволяє конструкторам Volkswagen вибирати симетричний розподіл крутного моменту між осями, а інженери Audi вважають за краще розподіляти лише 40% тяги на задню частину, надаючи своїм автомобілям більш передньопривідний характер. Це справа смаку…
А яким схемам віддають перевагу водії? Легкові дорожні вагони з приводом, підключеним вручну до другої осі, зараз, слава Богу, не випускаються. А щодо інших трьох схем…
Звичайно, з нашої точки зору, найцікавішими автомобілями є спадкоємці Формули Фергюсона, в трансмісіях яких встановлений міжосьовий диференціал, що самоблокується. І неважливо, якими способами здійснюється блокування — віскомуфтою, як на Subarus, механічним диференціалом Torsen, як на Audi A4-A6-A8 Quattro, VW Phaeton, або муфтами з електронним управлінням. (Міцубісі Лансер Ево). Головне, що автоматична блокування «центрулки» при правильному налаштуванні може істотно поліпшити керованість автомобіля — зробити його більш безпечним і приємним для досвідченого водія.
Головний тренд сьогодні – це змінний вектор тяги, коли крутний момент за командою електроніки випереджально подається на колесо, яке здатне реалізувати його максимально ефективно. На даний момент седан Mitsubishi Lancer Evo X має найскладнішу повнопривідну трансмісію в світі. Додаткові редуктори здатні передавати крутний момент між задніми колесами, центральне блокується муфтою з електронним управлінням, а спереду є звичайний механічний самоблокувальник. Ера повного приводу, як ми її знаємо, закінчиться з появою електромобіля з чотирма колесами.
Але не скидаємо з рахунків і автомобілі з частковим заднім приводом – їх стає все більше. Муфта Haldex останнім часом активно використовується Volvo і Saab. Трансмісії з відкритими міжосьовими диференціалами також знаходять своє застосування — на таких швидкісних автомобілях, як Mercedes 4Matic всіх класів. Але на цих автомобілях поряд з диференціалом повного приводу обов’язково спрацьовує штатна електроніка протибуксовки, яка в деякій мірі компенсує відсутність механізму самоблокування.
Багатодискова муфта Haldex спрацьовує від найменшого невідповідності швидкостей обертання валу. Обертання будь-якого з торцевих кулачків призводить до того, що ролики починають перекочуватися по робочих поверхнях і рухатися вперед-назад, штовхаючи поршні в кільцевих циліндрах насоса. Поршні нагнітають масло в робочий циліндр поршнем, який стискає дисковий пакет. Але електроніка за допомогою електромагнітного клапана може скидати тиск, тим самим гнучко регулюючи величину крутного моменту, що подається на колеса.
Однак останнім часом ми помічаємо, що реальні ходові характеристики автомобілів з різними повнопривідними трансмісіями стають все ближче один до одного – зрозуміло, при русі по дорогах загального користування, а не по ралійних трасах. І чим більш досконалими будуть електронні протибуксувальні системи і програми управління зчепленням типу Haldex, тим менше буде відрізнятися керованість обладнаних ними автомобілів. Очевидно, це прогрес.
Це переклад. Оригінал можна прочитати тут: https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4f54.html
Published November 04, 2021 • 46m to read
