У какой машины все 4 колеса ведущие. Четыре ведущих колеса – как это работает, какая от этого польза и в каких моделях автомобилей это можно увидеть? Особенности полноприводной трансмиссии
Skoda - одна из немногих марок, которая предлагает систему полного привода на половину своих моделей, исключая совсем уж компактные. Само собой, такой энтузиазм чехам достался по наследству от материнского концерна Volkswagen, как, собственно, и вся техническая «начинка».
Основой для всех полноприводных трансмиссий Шкод служит муфта Haldex, представленная уже в пятом поколении. В общем-то мероприятие Driving Experience и было посвящено презентации не столько автомобилей, каждый из которых нам уже довелось испытать в моноприводном исполнении, сколько именно обновленной системе 4x4.
Обновленной, потому что принципиально ничего нового в Haldex 5 не появилось. Это – результат модернизации системы предыдущего поколения, направленный на уменьшение массы и увеличение скорости работы. Если опустить все технические подробности, можно сказать, что в системе стало чуть меньше гидравлики и чуть больше электрики.
Как и прежде, полный привод у Шкод – без межосевого дифференциала, однако муфта постоянно работает с небольшим преднатяжением, всегда передавая маленький процент крутящего момента на заднюю ось. Это позволяет шкодовцам называть свои полноприводные модели Full Time – с постоянным полным приводом.
Основное преимущество системы на основе муфты Haldex не только в скорости перераспределения крутящего момента по осям, но и в том, что пробуксовка колес ведущей передней оси не является главным аргументом подключения задних.
Электроника считывает информацию с огромного количества датчиков, начиная с уровня нажатия педали газа и заканчивая поперечным и продольным ускорением. В каждый момент времени решается, необходимо ли и в каком количестве задействовать полный привод, например, для того, чтобы довернуть машину в крутом вираже, даже если под колесами сухой асфальт.
Под полным контролем электроники и межколесное распределение момента, причем как на передней, так и на задней оси. Конечно, никаких блокировок тут нет, их имитирует система ESP, при необходимости подтормаживая каждое конкретное колесо.
Самое интересное, весь этот комплекс делает автомобили Skoda в езде не столько проходимее, сколько безопаснее, что первым делом и постарались показать организаторы мероприятия. Итак, полноприводные Октавии и Супербы против своих переднеприводных «братьев».
На залитом водой полигоне предстояло поочередно пройти три испытания, пересаживаясь каждые пять минут с переднеприводной машины на полноприводную.
Первое упражнение – заход в пологий поворот, имеющий покрытие с минимальным коэффициентом трения. Фактически имитация одной из самых распространенных причин аварий на зимней трассе.
Тут всё довольно предсказуемо. При быстром, но плавном вхождении в вираж переднеприводная Octavia сразу же «уплывает» передком наружу поворота. Мгновенный сброс газа под корректирующую работу рулём довольно резко пресекается вмешательством системы ESP, которая, подтормаживая соответствующие колеса, обрубает подачу топлива до того момента, пока машина полностью не «выпрямится».
Более провокационный заезд под резкое открытие дросселя в вираже с поворотом руля в последний момент тут же отражается заносом кормы, который рефлекторно гасится контрвыпадом рулём под добавление га… а вот и нет, всё та же система стабилизации и в этот раз подбивая тормоза, душит мотор, не давая возможности вытянуть машину самостоятельно. В итоге всё та же корректировка рулём под плавное замедление и уже потом возвращение на заданный курс.
Полноприводная Octavia Combi ведёт себя реально стабильнее. Поведение на скользкой дуге обходится без резких движений со стороны и автомобиля, и водителя. Можно даже аккуратно «притопить», контролируя скоростной предел по стрекоту ESP, – вмешивается система тут корректнее, точечно подбивая соскальзывающие колеса. А даже если и перебрал со скоростью, сползает наружу полноприводная Октавия медленнее и всем «телом», позволяя водителю самому успеть выбра… нет, выбора нет: неотключаемый «ошейник» безопасности при критическом развитии сноса опять всё берет под свой контроль.
Второе и третье упражнения оказались схожи. Предлагалось пройти «змейку» сначала по горизонтальной, затем по скользкой поверхности на подъем. В обоих случаях всё обильно полито водой.
Длинный и массивный Superb даже с передним приводом на провокации поддается нехотя. Попытка «разболтать» машину на мокром асфальте происходит как в замедленной съемке – плавно начинают соскальзывать задние колеса, за которые тут же хватается ESP. А вот заезд на очень скользкий подъем с одновременным объездом препятствий машине давался тяжко, а водителю – нервно.
К стрекочущей на всем протяжении системе стабилизации с «удушающими» провалами в реакциях на акселератор добавлялись резкие «удары» по тормозам ведущих колес противобуксовочной системы. В итоге заезд в гору представлял дерганое запрыгивание с опасностью скатывания назад к подножью.
1 / 3
2 / 3
3 / 3
То ли дело Skoda Superb Combi 4x4. Да, трекшн-контроль тут тоже работает грубовато, но из-за того, что в гору передние колеса тянут, а задние тут же подталкивают, двигается машина с минимальным вмешательством ESP, то есть плавнее, равномернее и… заметно быстрее. В общем, преимущество наглядно и очевидно.
Для Skoda Yeti организаторы испытания подготовили посерьезнее – внедорожные. Хотя, надо сказать, без нашего родного грязевого месива это как-то и не бездорожье – так, геометрические препятствия.
Но для начала стендовые испытания муфты Haldex 5 на роллерной эстакаде. Вот где наглядно видно, как происходит распределение момента и скорость, с которой система определяет «буксующее» колесо. Конечно, положительный результат был предсказуем, иначе и загонять бы не стали, однако не сказать, что Йети справляется с этим упражнением на раз-два.
Уже в натуральных условиях Yeti с легкостью ползал по горам-косогорам, не доставляя никаких проблем водителю. А преодоление крутейшего спуска, когда водитель и передний пассажир буквально повисают на ремнях безопасности, и вовсе стал главным аттракционом – проверялась работа электронной системы спуска с горы. Фактически кроссовер, играя тормозами, на минимально возможной скорости съезжает сам – водителю нужно только решиться отпустить все педали.
Наиболее волнительным заданием было преодоление «змейки» внутри оврага. Yeti, конечно, порадовал и геометрической проходимостью, и довольно успешной борьбой с диагональным вывешиванием, однако при заваливании на бок неслабо пугал. Дело в том, что предельный угол бокового наклона для кроссовера - 45 градусов, после которого идёт опрокидывание, а никакого креномера в машине, конечно же, нет. Так что когда машина валилась с одного борта на другой в свободном падении, сердечко немного ёкало – вдруг взял больше 45 градусов.
Наиболее неуверенно Йети преодолевал песчаные подъемы, которые опять заставили недобрым словом высказаться о работе ESP. Как только на зыбком подъеме с подбуксовывающими колесами начинаешь вилять рулём, выбирая оптимальную траекторию подъема, электроника мгновенно воспринимает это как потерю устойчивости и тут же душит двигатель даже при включенной системе Off-road.
Вездеход выполнен по схеме, хорошо зарекомендовавшей себя на тракторе «Кировец». У него такая же «ломающаяся» рама и привод на оба моста. Что это дает? Во-первых, проходимость. Рама, постоянно изгибаясь, как бы отслеживает рельеф местности. Все четыре ведущих колеса постоянно находятся в контакте с поверхностью. Это исключает перегрузку отдельных колес и проскальзывание их на неровностях почвы Во-вторых, маневренность. Шарнирная рама чутко реагирует даже на незначительные отклонения руля и позволяет разворачиваться чуть ли не на месте. В-третьих, конструктивную простоту. В данной схемы можно использовать совершенно одинаковые передний и задний мосты. Простым получается и крепление двигателя.
Рама состоит из двух основных частей, соединенных посередине шарниром с вертикальной осью вращения. Передняя ее часть - жесткий сварной узел, на котором установлен мост, двигатель, топливный бак, педали управления и сиденье водителя. Левая несущая дуга рамы одновременно служит и глушителем.
Шарнир с вертикальной осью вращения представляет собой две вилки, соединенные мощными пальцами. Пальцы болтами прикреплены к ушкам задней вилки, а передняя поворачивается вокруг них в упорных и игольчатых подшипниках.
Ходовая часть (на виде сверху двигатель и сиденье условно не показаны):
1 - топливный бак, 2 - двигатель, 3 - кронштейн крепления рулевой колонки, 4 - выхлопной патрубок, 5 - центральный кронштейн крепления двигателя, С - кожухи дифференциалов, 7 - рулевая колонка, В - рулевая тяга. 9, 10 - ограничители угла «излома» рамы, 11 - ограничитель-болт крепления кузова 12 - рулевой червячный привод, 13 - кожух переднего карданного вала, 14 - соединительное звено. 15 - кожух заднего карданного вала, 18 - петля крепления кузова, 17 - рычаг переключения передач. 18 - педаль газа, 19 - нижний кронштейн крепления двигателя, 20 - педаль сцепления, 21 - кикстартер, 22 - приемный патрубок глушителя, 23. 29 - фланцы полуосей. 24 - подножка. 25 - несущая дуга рамы (глушитель). 26 - выхлопная труба. 27 - рулевая качалка. 28 - несущая дуга рамы. 30 - тросик тормоза, 31 - тормозной барабан, 32 - задний карданный вал. 33 - кронштейн рулевого привода, 34 - передний карданный вал. 35 - кожух цепной передачи, 36 - задний кронштейн крепления двигателя. 37- ручка тормоза.
Чтобы колеса не терлись друг о друга при «изломе» рамы вокруг вертикальной оси, шарнир имеет ограничители, установленные соответственно на передней и задней вилках: немного изогнутую и сплющенную для жесткости трубку и две шпильки на концах швеллерных кронштейнов. Задняя часть рамы - к ней крепятся мост, тормоз и съемный кузов - подвижная, шарнир у нее - с горизонтальной осью вращения. Но он устроен несколько иначе: к задней вилке приклепан неподвижный кожух с внутренней резьбой,’ в которую ввернута бронзовая втулка. Она-то и служит подшипником скольжения для подвижного кожуха задней части рамы.
Во втулке этот кожух удерживается шпилькой, ввернутой в усиливающую подкладку. Она же - ограничитель угла «излома» рамы относительно продольной оси вездехода. Величина угла зависит от длины паза, пропиленного в неподвижном кожухе и втулке.
Двигатель ВП-150М установлен поперек движения, чтобы занимал поменьше места, а вентилятор воздушного охлаждения имел наиболее благоприятные условия для работы.
1 - ведущая шестерня конической передачи, 2 - кожух дифференциала, 3, 7 - конические роликоподшипники, 4 - проставка, 5 - регулировочная прокладка, 6, 12 - шпильки Мб, 8 - манжета, 9 - корпус подшипникового узла, 10 - болт М4, 11, 18 - половинки кожуха, 13 - внутренний фланец, 14 - заклепка 0 3 мм, 15 - ведомая звездочка, 16, 20 - вииты М4, 17 - накладка, 19 - петли кронштейна рулевого привода, 21 - гайка М 14X1,5, 22 - наружный фланец, 23 - передний карданный вал.
Кронштейны крепления расположены следующим образом:центральный и наиболее мощный - на кожухе дифференциала, под цилиндром двигателя, нижний - на правой балке моста, под картером, а задний - на кожухе цепной передачи.
К картеру двигателя крепится металлический топливный бак емкостью 5,5 литра; топливо в карбюратор поступает самотеком.
Органы управления вынесены на балки переднего моста: слева педаль сцепления, справа - газа. Для удобства водителя рядом с педалями установлены подножки.
1 - задний карданный вал, 2 - наружный фланец, 3, 8. 12 - шпильки М6, 4 - тормозной барабан, 5 - внутренний фланец, 6 - гайка М14, 7 - тормозной диск, 9 - корпус подшипникового узла, 10 - манжета, 11, 15 - конические роликоподшипники. 13 - регулировочная прокладка, 14- проставка, 16 - кожух дифференциала,17 - ведущая шестерня конической передачи.
Передачи переключаются рукой с помощью рычага с шариком на конце, приваренного к зубчатому сектору.
Двигатель запускается кикстартером с рукояткой вместо откидной педали.
Отработанные газы из цилиндра по гофрированному патрубку попадают в левую несущую трубу рамы как в глушитель и выходят из выхлопной трубы под сиденьем.
Трансмиссия вездехода симметрична относительно вертикальной оси «излома» рамы. Крутящий момент от двигателя цепью передается карданным валам, а от них через конические передачи и дифференциалы - полуосям мостов. Карданные валы выточены из прутка. В середине у них - шейки под уплотнительные манжеты, а на концах - шлицы. Карданы с крестовинами (в том числе и для соединительного звена) взяты от мотоцикла «Урал». Вращаются они в бронзовых втулках, которые смазываются время от времени через тонкие трубки-масленки, выведенные наружу.
Внешними шлицами карданные валы входят- в наружные фланцы, соединяющие их с хвостовиками ведущих шестерен конических передач. Задний вал оборудован тормозом от мотороллера «Вятка»: тормозной диск шпильками прикреплен к корпусу подшипникового
узла, а барабан - к фланцам. Управляющий тросик от диска выведен на рулевую колонку.
Дифференциалы мостов на вездеходе - традиционной конструкции: с двумя шестернями-сателлитами (от автомобиля «Москвич-412»). Полуосевые шестерни самодельные, а коническая передача взята от мотоцикла «Урал».
Сухарь в отличие от «москвичовского» имеет не сферическую поверхность, обращенную к корпусу дифференциала, а цилиндрическую, для простоты.
Мосты к раме крепятся с помощью болтов, вкладышей и регулировочных прокладок. Только на заднем мосту болты держат еще петли крепления кузова, а на переднем - кронштейны педалей газа и сцепления.
Рулевое управление состоит из съемного штурвала, вертикальной колонки, рулевого червячного привода, двух качалок и регулируемой тяги. Передаточное отношение привода 1: 4, что позволяет «ломать» раму не только в движении. но и на стоянке. Усилие от него тягой передается качалке, прикрепленной к вилке задней части рамы, и заставляет ее отклоняться в ту или иную сторону.
Колеса также конструктивно просты и полностью идентичны. Несущий элемент каждого из них - алюминиевая ступи-
ца, к торцам которой привинчены диски из того же материала.
1- заглушка, 2 - винт М3 {4 шт.), з - корпус манжетыв 4 - манжета, 5 - передний карданный вал, 6 - передний кожух, 7 - накладка, 8 - стойка сиденья. 9 - регулятор высоты сиденья, 10 - передняя вилка, 11 - трубка-ограничитель угла «излома» рамы, 12- корпус игольчатого подшипника, 13 - втулка. 14 - шпилька-ограничитель угла «излома» рамы, 15 - кронштейны шпилек-ограничителей, 16- палец-ось «излома» рамы, 17 - упорный шарикоподшипник. 18 - игольчатый подшипник, 19 - рулевая качалка, 20 - задняя вилка, 21 - масленки, 22 - ограничитель-болт крепления кузова, 23 - усиливающая подкладка, 24 - подвижный кожух, 25,27,33- бронзовые втулки-подшипники, 26- неподвижный кожух, 28 - винт М5 (2 шт.), 29 - болт Мб крепления пальца-оси (6 шт.), 30 - болт Мб (8 шт.),31 - соединительное звено,32 - болт Мб (4 шт.), 34 - кардан.
1, 3 - полуоси переднего моста, 2, 10 - дифференциалы, 4 - выходной вал двигателя, 5 - цепная передача, 6 – передний карданный вал, 7 - соединительное звено, 8- задний карданный вал, 9, 11 - полуоси заднего моста.
1- фланец колеса, 2 - сальник, 3 - крышка, 4 - корпус подшипника, 5 - подшипник полуоси. 6 - манжета, 7 - стопорное кольцо, 8 - балка моста, 9 - полуось. 10, 17 - фланцы кожуха дифференциала, 11- крышка, 12 - ведомая коническая шестерня, 13- стяжная шпилька М8, 14- сухарь, 15 - палец сателлитов, 16 - сателлиты. 18 - шпильки Мб. 19 - подшипник дифференциала. 20 - корпус подшипника полуоси, 21 - прокладка, 22 - половинки корпуса дифференциала, 23 - несущая дуга рамы, 24 - заглушка, 25 - регулировочная прокладка. 26 - вкладыши. 27 - стяжной болт М8, 28 - петля крепления кузова.
1 – болты М8 крепления к фланцу полуоси, 2 - крюк (проволока Ø 3 мм). 3 - брезентовый ремень, 4 - скоба (проволока Ø 4 мм), 5 - отверстие под вентиль. 6 - ступица, 7 - диски. 8 - крышка.
1 - передний кронштейн, 2 - боковые кронштейны, 3 - заклепки Ø 3 мм. 4 - винты М4.
К дискам проволочными крюками и скобами прикреплены восемь брезентовых ремней, удерживающих шину - две камеры размером 720 X 310 мм, вложенные одна в другую и защищенные брезентовой лентой с защипами-грунтозацепами.
Внешний торец ступицы закрыт крышкой, предохраняющей ее полость от загрязнения, а внутренний снабжен четырьмя болтами для крепления колеса к фланцу полуоси.
Кузов собран из стальной сварной рамы и стеклотекстолитовых панелей. Необходимую жесткость полу придают
три швеллера с кронштейнами для установки на раме вездехода.
Вес кузова всего 6,5 кгс, однако размеры его таковы, что позволяют взрослому человеку сидеть, не испытывая особых неудобств.
Технический уход за вездеходом практически минимален. Достаточно следить за уровнем топлива в баке, трансмиссионного масла в мостах и за давлением воздуха в шинах. Да изредка смазывать бронзовые втулки-подшипники через масленки - вот и все.
А. ГРОМОВ, А. ТИМЧЕНКО
Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter , чтобы сообщить нам.
Производители автомобилей с большим удовольствием пишут в каталогах о возможности приобретения различных моделей автомобилей с полным приводом на все четыре колеса (4 х 4). К сожалению, это определение часто скрывает системы, которые работают по-разному. Итак, мы предлагаем узнать, что на самом деле имеет в виду продавец, когда говорит «4 ведущих колеса».
4 ведущих колеса, это…
Первый вид полного привода на четыре колеса (4 x 4) - постоянный привод всех четырех ведущих колес, когда крутящий момент всегда распределяется на две оси. Такое распределение обеспечивается центральным механизмом распределения. Постоянный полный привод на 4 колеса имеют, например, следующие модели: Audi Allroad, Mitsubishi Lancer Evolution и Pajero, Toyota Land Cruiser или Land Rover Discovery.
Постоянный полный привод на 4 колеса далее можно разделить на симметричный и асимметричный. Асимметричный привод есть, например, в модели Land Rover Defender, в которой крутящий момент распределяется по двум осям в равных частях. При асимметричном варианте крутящий момент передается на оси в зависимости от необходимости – такое распределение обеспечивается механизмом распределения полуосей или мультиплексным сцеплением.
Другой вид полного привода (4 x 4) - подключаемый механически привод с 4 ведущими колесами. В этом случае речь идет о явлении, когда одна ось постоянно является ведущей, а вторая ось может быть подключена путем включения соответствующего рычага или нажатия соответствующей кнопки. Подключаемый полный привод можно увидеть, например, в моделях Suzuki Jimmy, Jeep Wrangler или Nissan Patrol, у которых имеется постоянный привод на заднюю ось, а переднюю ось можно подключить самому. Однако, рекомендуется использовать эту функцию только в условиях бездорожья. Если движение осуществляется при обычных условиях, все 4 ведущих колеса будут больше мешать, чем помогать.
Третий вид полного привода (4 x 4) – это автоматически подключаемый привод. Такое решение представляет собой промежуточный вариант между постоянным полным приводом на 4 колеса и подключаемым механически приводом. Такой привод мы увидим в следующих автомобилях: Mitsubishi Outlander, Toyota RAV4, Volvo AWD, Suzuki SX4, Audi A3 или BMW X5. Здесь постоянно и напрямую осуществляется привод на одну ось, а благодаря мультиплексному сцеплению при необходимости также можно автоматически переместить привод на другую ось.
Преимущества и недостатки полного привода 4 x 4
Это правда, что в целом, автомобиль с четырьмя ведущими колесами более универсален, чем транспортные средства с одной ведущей осью, как с точки зрения качества покрытия, так и погодных условий. При наличии полного привода (4 x 4) вы, вероятно, сможете проехать дальше, чем без него. Однако это не означает, что мы достигнем любой цели и в любое время. Конечно, полный привод 4 x 4 обеспечивает лучшее сцепление с поверхностью дороги, чем одноосный привод, но если автомобиль станет неуправляемым и начнет скользить, ведь это возможно, справиться с сложившейся ситуацией будет очень сложно. Потому, что в автомобилях с четырьмя ведущими колесами может начать скользить задняя часть, а затем станет неуправляемой и передняя.
Не удастся скрыть и тот факт, что полноприводные автомобили типа 4 х 4 стоят значительно дороже, чем автомобили с одной ведущей осью. Содержание таких автомобилей тоже обходится дороже. Вам придется чаще заезжать на автозаправочные станции, особенно если ваш автомобиль имеет постоянный полный привод со всеми ведущими колесами.
Благодаря этой системе ваш автомобиль становится тяжелее, соответственно и расход топлива будет выше. Вы также будете платить больше и за возможные ремонты. У вас будет сложная система, в которой, как и в любой другой части автомобиля, рано или поздно возникнет неисправность.
Поэтому автомобиль с двумя ведущими осями нужно покупать не по экономическим причинам. Такое транспортное средство, скорее всего, пригодится тем людям, которые часто ездят по труднопроходимым дорогам, например, живут или работают в горах или лесах, либо туристам, регулярно посещающим высокорасположенные горнолыжные курорты.
На рынке предлагаются полноприводные автомобили (4 x 4)
И, наконец, давайте еще посмотрим, какой у нас есть выбор новых полноприводных автомобилей (4 x 4). Находим один из самых популярных литовских сайтов объявлений. Выбираем транспортные средства со всеми четырьмя ведущими колесами:
- Audi A5, A6, A7, Q2, Q3, Q5 и Q7;
- BMW, 4, 5 и 7 серии, X1, X3, X4 и X5;
- Mercedes C-, E- и S-класса, а также модели: CLA, GLC, GLE и GLS;
- Volkswagen Amarok, Golf, Multivan, Tiguan, Touareg.
- Subaru Impreza, Forester, Outback и XV;
- Mini Clubman, Cooper S, Countryman;
- Jeep Grand Cherokee.
Если мы изменим параметры фильтра так, чтобы нам показали автомобили с автоматически подключаемой второй осью, мы увидим следующие модели: BMW, Audi, Volvo, Volkswagen, Mercedes, Porsche и Honda. Меньше всего предложений о продаже автомобилей с подключаемой механически второй осью. После установки такого запроса мы увидим на экране Nissan, Mitsubishi, Toyota, Suzuki, Jeep, Isuzu и Hyundai.
В общем, есть из чего выбрать. Конечно, на рынке подержанных автомобилей нет недостатка в интересных моделях. Но помните, что лучше избегать подержанных полноприводных автомобилей (4 x 4), предлагаемых за несколько тысяч злотых. Низкая цена обычно свидетельствует о том, что вскоре после покупки много денег придется оставить в автосервисе.
В 1961 на старт GP Великобритании вышел необычный «болид» под названием Ferguson P99. От соперников он отличался … 4-я ведущими колесами: такого в чемпионатах мира по Формуле 1 не видели давно . Надо сказать, сколько-то заметных успехов пионерный P99 не добился; незрелая конструкция. Однако идея носилась в воздухе, и в 1965 объявился полноприводный Jensen FF – «штучный» британский GT с мощной крайслеровской «восьмеркой» под капотом. Трансмиссия 4WD у него по сути повторяла конструкцию незадачливого Ferguson P99, но автомобиль получился ничего себе. Он и положил начало интересному направлению в автомобилестроении: создание быстроходных легковушек с полноприводной трансмиссией.
Зачем 4WD?
И к чему, спрашивается, скоростным автомобилям 4 ведущих колеса? Со «вседорожниками» понятно, а нуждается ли в полноприводной трансмиссии Jensen FF?
Еще как нуждается, и британский инженер Henry Ferguson рано осознал преимущества полного привода. Г.Фергюсон, не только квалифицированный технарь, но и крупный промышленник , располагал немалыми возможностями для реализации своих замыслов. Одним из воплощений его замыслов и стал гоночный Ferguson P99.
И все-таки зачем 4WD? Зачем? Прежде всего - безопасность движения по мокрым и скользким дорогам. Почти то же самое, что с торможением, только наоборот. Для малоопытного водителя опасна пробуксовка ведущих колес под «газом»: так называемый «силовой» занос при проскальзывании задних - или снос, когда буксуют передние. Тогда как вероятность пробуксовки при 4-х ведущих колесах гораздо ниже; в том-то и состоял замысел Г.Фергюсона.
Суть дела проясняет так называемая «круговая диаграмма» Камма : окружность (см. рис.) очерчивает пределы сцепления покрышки в пятне контакта с ходовой поверхностью. Скажем, предельное усилие, какое резина способна передать (за счет трения покоя) на сухой дороге – 4 тыс. ньютонов. В любом направлении: вперед (ускорение), назад (торможение), в строну (центробежная сила в вираже). Без разницы, но не больше 4 тыс. Н! Сила трения-то в пятне контакта одна – на все про все. И если при интенсивном разгоне на (задние) ведущие колеса падает тяговое усилие под 8 тыс. Н, то оно «выбирает» силу сцепления покрышек с дорогой практически целиком. На боковые усилия ничего не остается: автомобиль ерзает «кормой» - опасный для малоопытного водителя «силовой» занос.
А что касается спортивно-гоночных автомобилей, то о них особый разговор. Тут главное – сцепной вес: доля веса «болида», которая приходится на ведущие колеса. Скажем, 58% на заднюю ведущую ось у центральномоторной «формулы». Неплохо, но далеко не 100%. А от сцепного веса зависит предельное ускорение автомобиля со старта: задние колеса буксуют от избытка тяги, и «болид» разгоняется не так быстро, как позволяет двигатель. Тогда как полный привод дает 100% сцепного веса – по построению.
Вот (по меньшей мере) две причины, которые оправдывают применение непростых и недешевых трансмиссий 4WD. Разве мало? Короче говоря, тягу двигателя лучше распределять не на два, а на все 4 колеса – ради безопасности и динамики. И с середины 60-х процесс пошел: появился скоростной Jensen FF с полноприводной трансмиссией по «формуле Фергюсона». Какая еще формула? Разве схема не ясна: трансмиссионные валы передают крутящий момент на обе ведущие оси – и порядок. Зачем усложнять?
К сожалению, просто только на первый взгляд; в реальности трансмиссия 4WD не обойдется без таких малоприятных вещей, как дифференциалы. Причем двух маловато; нужны все 3: пара по ведущим осям – плюс центральный (межосевой) дифер. И тут возникает острая зубная боль…
Капризы дифера
Сложно представить автомобиль без всякого дифференциала: например, движение в повороте. Все 4 колеса катятся по разным радиусам кривой и проходят неодинаковый путь. Если не позволить ведущим колесам крутиться вразнобой, тому или иному из них придется пробуксовывать (а то и обоим); машина станет трудно управляемой. Вспомните, как ведет себя «вседорожник» при жесткой блокировке межосевого дифера... .
Ладно, раз уж без них никак, ставим 3 дифференциала. Порядок? Боюсь, еще нет… Тут нужно разобраться, что такое дифер? Делитель, один из простейших механизмов – где-то после рычага и ворота: он делит крутящий момент (но не мощность!) по двум выходным валам в заданной пропорции – и позволяет им крутиться с неодинаковыми оборотами. Когда дифференциал делит входной момент пополам, его так и называют – симметричный . Однако их делают и несимметричными : 60/40%, 70/30% – как скажете. Все зависит от количества зубьев у ведомых шестерен – одинаковое или разное. Но когда дифер собран, его свойства уже не меняются – 50 на 50 (или как он там исполнен).
Несложный шестеренный механизм, а зубчатые колеса делают разные. И дифференциалы тоже – конические (самые обычные), цилиндрические, червячные... Соответственно, но идея одна и та же. Гениальная простота: монтируем в ведущий мост дифер (симметричный или нет) – вперед и с песней! На прямой колеса по бортам крутятся с одинаковой частотой, а в повороте дифференциал позволяет внешнему колесу забегать вперед (или отставать внутреннему). Причем тяга постоянно транслируется на оба ведущие колеса; разве не гармония? .
И в самом деле – до тех пор, пока одно из ведущих колес не подскочит на неровности или не попадет на скользкую поверхность. Видели, как одно из ведущих колес на злу головушку шлифует лед, тогда как другое остается неподвижным? Здесь весь характер дифференциала; уж так он устроен. Дифер не просто делит входной крутящий момент, а (если он симметричный) выравнивает моменты на выходных валах. И когда – не дай Бог! – сопротивления качению на одном из колес падает практически до 0 (вывесили на домкрате), он добросовестно сбалансирует моменты на обоих. То есть, оставит без тяги также и то колесо, которое надежно опирается на ходовую поверхность. Вся мощность (ее-то дифференциал не делит) улетает в бешеную раскрутку «холостого» колеса; вас устраивает?
Свободный дифференциал доставляет немало неприятностей, даже когда он один-единственный – в (заднем или переднем) ведущем мосту. А когда их 3 – как в полноприводной трансмиссии! И каждый в любой момент готов подложить свинью: стоит одному из 4-х колес потерять сцепление с дорогой, как мощность тут же уйдет именно на него. То есть, трансмиссия 4WD с центральным дифером (без блокировки тем или иным способом) практически неработоспособна: свободные дифференциалы беспрерывно гоняют то одно, то другое из колес. А то и пару (по борту) одновременно – вхолостую.
Причем дело не только в потере тяги; колесо подскочило в воздух – и тут же бешено раскручивается всей мощью мотора. При приземлении неизбежны его резкое торможение и пробуксовка – с нарушением стабильности машины на траектории, и так чуть не каждую секунду. И т.п., однако попробуйте обойтись без центрального дифера: автомобиль становится трудно управляемым в виражах. Коллизия.
Формула Фергюсона
Нехитрая мораль: трансмиссию 4WD невозможно строить со свободными дифференциалами; она окажется неработоспособной. Свободу диферов (во всяком случае центрального) необходимо ограничивать. Но с умом! Так сказать, толерантно: в каких-то (нешироких) пределах межосевой дифференциал пусть остается свободным – и не ухудшает управляемость быстроходного автомобиля. И лишь когда дифер грозит проявить свой зловредный норов, приводить его в чувство – посредством «мягкой» блокировки.
То есть, центральный дифференциал дополняется своеобразным устройством, которое деликатно (!) ограничивает его свободу; в том-то и состоит «формула Фергюсона». Так, и Ferguson P99, и Jensen FF оснащались особой «раздаткой» – под названием Duolok. Довольно замысловатая конструкция с несимметричным (планетарным) дифером: распределение крутящего момента по осям – примерно 37/63%. Однако главное в другом: две (шариковые) обгонные муфты. Они не встревают до тех пор, пока разница в оборотах переднего и заднего трансмиссионных валов не превысит заданного порога. А тогда забегающий вал «прихватывается» своей обгонной муфтой: «мягкая» толерантная блокировка – вплоть до 100%..
1. входной вал;
2. каретка обгонных муфт;
3. «звездочки» цепной передачи;
4. планетарный межосевой дифференциал;
. выходной вал к заднему мосту;
6. цепная передача;
7. выходной вал к переднему мосту;
8 и 9. обгонные муфты;
10. датчик антиблокировки Maxaret.
И ведь работала «раздатка» Duolok! Во всяком случае в трансмиссии Jensen FF: высокодинамичный автомобиль с мощной «восьмеркой» прекрасно вел себя на скользкой дороге. А к сезону 1969 команды Формулы 1 дружно подготовили каждая по полноприводному «болиду». Lotus 63, Matra MS84, McLaren M9A… Все та же «формула Фергюсона»: межосевой дифференциал с толерантной блокировкой. Увы, опять без всякого успеха: «активная» аэродинамика («антикрылья») давала не меньший эффект – сравнительно простыми средствами. А в начале 70-х трансмиссии 4WD в Формуле 1 и вовсе запретили; вопрос ушел из повестки дня. .
1. двигатель;
2. АКПП;
3. «раздатка» Duolok;
4. передний трансмиссионный вал;
5. задний мост;
6. передняя главная передача.
Другое дело ралли-спорт: к концу 70-х самые крутые «болиды» WRC обзавелись полноприводными трансмиссиями – по «формуле Фергюсона». На скоростных участках их преимущество оказалось столь велико, что моноприводные конструкции скоро выбыли из конкуренции. В ралли-спорте наступила эпоха 4WD, которая продолжается и по сей день. Идея Г.Фергюсона (он ушел еще в 1960) оправдала себя на все 100. .
Фото AP, Audi, Lancia.
В I половине 30-х на гоночные трассы выходил нескладный полноприводный Bugatti 53. Без пользы.
Транснациональная корпорация Massey Ferguson: тракторы и дорожно-строительные машины.
Wunibald Kamm, немецкий автомобильный инженер и специалист по аэродинамике (I половина прошлого века).
Дифференциал делит крутящий момент в заданном соотношении – и только дифференциал! Когда говорят, что при жестком подключении 2-го моста тяга распределяется в пропорции 50/50, - школьная ошибка. Ничего подобного.
Мощность равна, как известно, произведению момента на обороты вала. Поэтому, если один из валов остановлен, то мощность на нем, по определению, равна 0 (хотя крутящий момент вполне приличный).
