|
Патент
на полноприводное транспортное
средство был получен американцем
Робертом Твифордом в .... 1898 году. А
первый такой автомобиль был построен
в Голландии в самом начале, теперь уже
прошлого ХХ века.
Вторая
мировая война придала новый толчок
этим разработкам: полный привод «встал
под ружье» и честно отслужил в
армии - в облике «Виллиса», ГАЗ-67
и других менее знаменитых машин. В
наше время «4x4» - не только непременная
принадлежность утилитарных
внедорожников, но и почти
обязательный атрибут автомобилей
вполне дорожных, причем с вершины
модельного ряда. Современная
трансмиссия с приводом на все колеса,
конечно, далеко ушла от механики
джипов 40-х годов. Как же она работает?
КИНЕМАТИЧЕСКАЯ
ЦЕПЬ
Все
начинается с коробки передач -
механической («ручной») или, все
чаще, автоматической.  В последней
обычно четыре ступени, причем две - с
блокировкой преобразователя
крутящего момента. Затем следует
коробка, называемая раздаточной - она
распределяет момент на заднюю и переднюю
оси. Нередко имеется и устройство
отбора мощности, скажем, для механической
лебедки. В раздаточной коробке есть
еще один весьма важный механизм - понижающая
передача, позволяющая при особо
тяжелых условиях движения передавать
колесам больший момент - конечно,
последнее не столь важно для
полноприводных монстров с мотором V8,
момент которого достаточен
практически в любом случае.
Понижающие редукторы бывают двух
типов - с обычными зубчатыми передачами
(как вариант - с соединением цепью), а
также планетарные, например на «Рейндж-Ровере».
Следуя дальше по кинематической цепи,
видим карданные валы, дифференциалы
мостов с блокировкой, полуоси, втулки
и, наконец, у некоторых моделей,
планетарные колесные редукторы. Ну и
нагромождение! Поневоле вспоминается
простота маленьких машин с приводом
на два колеса. Даже машины с «подключаемым»
вторым мостом устроены не так
сложно - вот, скажем, «Ситроен-АХ4х4»:
поперечное расположение двигателя,
отбор мощности от коробки передач,
вал привода заднего моста и его
дифференциал и все.
ДИФФЕРЕНЦИАЛЫ
Подход
к компоновке полноприводной
трансмиссии во многом зависит от того,
идет речь о дорожной машине или
джипе. Действительно, на бездоророжье главное
- не застрять, а проскальзывают колеса
или нет, не столь важно.
На дороге-совсем иное дело: любое
скольжение и пробуксовка чреваты
внезапным заносом. Таким образом,
поскольку в повороте все колеса идут
по  дугам разного радиуса, для «дорожных»
условий движения в трансмиссии с
постоянным полным приводом
необходим межосевой дифференциал.
Попутно - об одном распространенном
заблуждении. Некоторые владельцы
УАЗов, да и других машин без
межосевого дифференциала на
скользкой дороге подключают
передний мост. Устойчивость движения по прямой это
повысит. А вот в повороте, напротив,
снизит, поскольку с неизбежностью
заставит колеса проскальзывать. Но
вот межосевой дифференциал включен в
кинематическую цепь, и... нужно
устранять последствия этого:
достаточно хотя бы одному колесу
находиться на скользкой поверхности -
и тронуться с места будет вовсе не
легче, чем на машине «4x2». Таким
образом, дифференциалу требуется
еще и блокировка - грубо говоря,
дополнительный рычаг в кабине
водителя, управляющий чисто
механическим «замыканием». С
развитием физики появились идеи
получше - речь идет о силиконовых
муфтах (вискомуфтах). Напомним их
устройство. В цилиндрический корпус
помещены с небольшими зазорами
стальные пластины; часть из них жестко
связана с корпусом, остальные - с
входящим в него валом. Цилиндр
заполнен специальной силиконовой
жидкостью. Если резко повернуть вал относительно
цилиндра, слои жидкости сместятся,
что будет сопровождаться возрастающим
сопротивлением такому движению.
При определенных условиях жидкость
даже приобретает свойства твердого
тела - цилиндр и вал вращаются только
вместе. Если нагрузку снять, эти
детали вновь смогут быть смещены
друг относительно друга. Вязкостные
муфты используют двояко: или просто
взамен дифференциала («Рейндж-Ровер
HSE», «Гран Чероки», «Гольф-Синкро»),
или муфты устанавливают параллельно с
ним как своеобразную «мягкую»
блокировку. Впрочем, при некоторых
условиях движения и саму муфту лучше
заблокировать - следует учесть, что
она вступает в работу только после
определенного смещения ведущего и
ведомого валов, и этой задержки может
хватить, чтобы крепко «засадить»
автомобиль. Поэтому у «Гран Чероки-Квадратрак»,
«Лендкрюйзера-ESi»
вязкостная муфта автоматически
блокируется на пониженой передаче.
Как известно, крутящий момент должен
быть «поделен» между колесами в
соответствии с приходящимся на них
весом - тем самым добиваются, чтобы
проскальзывание менее нагруженных
колес начиналось одновременно с
остальными. И это действительно
сработает - но только если все колеса
находятся на поверхности с одинаковым
коэффициентом сцепления. В противном
случае следует ввести поправку на
этот коэффициент. Тут не обойтись без
электроники и датчиков угловой
скорости всех колес; такие системы уже
есть на «Порше-Каррера 4», «Мерседесе-Фирматик»
(заметим, весьма недешевых). На
полноприводниках рангом ниже роль
распределителя момента отведена
опять-таки вязкостной муфте, в
качестве примера назовем систему
«твин-виско» фирмы «Хонда»,
применяемую на «Сивике-Шаттл»
и «Кончерто».
БЛОКИРОВКА
Вернемся
к тому, что межосевой дифференциал
для машин с постоянным полным
приводом обязателен. В то же время
желательна и его блокировка - как
частичная (с ограничителем разности
числа оборотов), так и полная - для
самых тяжелых условий. Кроме
вязкостных муфт, первую из этих
функций могут выполнять
дифференциалы повышенного трения,
которых известно не меньше десятка. На
легковых машинах чаще всего
встречается дифференциал Торсена,
использующий  способность червячных
шестерен к самоторможению.
Блокировка может пригодиться и в
заднем мосту. Быпи попытки
блокировать также передний дифференциал,
однако
управлять такими машинами слишком
сложно, а условия, в которых без этой
конструкции обойтись нельзя, почти не встречаются. Блокировка
же межосевого дифференциала и
заднего моста применяется нередко,
причем вариантов управления
механизмом несколько. Ручной - дешевле,
проще и надежней (примеры - «Нива»
и «Ленд-Ровер»). Применяются и
различные сервомеханизмы -
гидравлические, пневматические или
вакуумные; упомянем здесь
электропневматический привод на
«Мицубиси-Паджеро». Интересна
трансмиссия «Тойоты-RAV4».
В модификации с механической
коробкой передач здесь предусмотрена
ручная блокировка, а у той, что с
«автоматом» лишь ограничение
проскальзывания, контролируемое
электронным блоком. Самая «вседорожная»
версия малютки снабжена задним
дифференциалом Торсена.
СИНХРОНИЗАЦИЯ
Наконец,
последняя проблема в удобстве
пользования этой замысловатой
трансмиссией. На большинстве машин
прежних лет перейти на понижающую
передачу в раздаточной
коробке, заблокировать дифференциалы
можно было только после полной
остановки
автомобиля. А теперь представьте: вы
едете по сравнительно неплохой дороге,
и вдруг - небольшой труднопроходимый
участок. Есть ли надежда проскочить
его «ходом»? Выбор придется
делать еще на этом берегу: или
остановиться заранее включить и
заблокировать все, что необходимо, или
все же попытаться обойтись без этого.
Современные вездеходы не попадут в
такую ситуацию - повсеместное
распространение синхронизаторов и
планетарных передач позволяет
подключить передний привод или
заблокировать вискомуфту даже на
скорости выше 100 км/ч. Отметим здесь
оригинальную автоматическую
трансмиссию последнего «Рейндж-Ровера».
Коробка передач фирмы ZF
управляется электроникой,
преобразователь крутящего момента
блокируется на III
и IV
передачах. Планетарная раздаточная
коробка с электросерводвигателем
включения понижающей передачи
дополняется вязкостной муфтой,
распределяющей крутящий
момент на переднюю и заднюю оси. «Сложно»,
- скажете вы. «Зато эффективно», -
ответят инженеры-разработчики. В
завершение хотелось бы немного...
попугать владельцев полноприводных
машин. Ехать-то им, может быть, и легче.
А вот легче ли тормозить? Разные условия
сцепления с дорогой для каждого
колеса, учитывая, что все они связаны в
жесткую кинематическую цепь, «завязанную»
на дифференциалы, может привести к
весьма неожиданной реакции машины
на нажатие педали тормоза. Для решения
проблемы, например, у «Гольфа-Синкро»
имеется механизм свободного хода,
разъединяющий трансмиссию при
движении накатом, у других машин и эту
функцию выполняет вискомуфта. Итак,
полный привод. Более чем полувековое
совершенствование его агрегатов
все же не привело ни к единой схеме, ни
даже к уверенности, что все проблемы
разрешены. Ныне надежда - на электронику, которая
сама подберет подходящие передачи,
заблокирует в нужный момент муфты и
дифференциалы, пустит в ход АБС и ПБС...
И только любитель действительно
острых ощущений будет с грустью
вспоминать хлопанье брезентового
тента на ветру и три верных рычага
под правой рукой.
|
