Вход
Хронограф
18152229
29162330
310172431
4111825
5121926
6132027
7142128

<октябрь>

Фотоблоги
20:42 / 24.10.2014 Севастополь Севастополь
Вопрос – ответ Другие вопросы Путеводители Ирландия Ирландия
Мальта
Наши партнёры
RedTram.com

Новости сегодня
NNN - National News Network

24СМИ. Новости

Новости
MarketGid. Новости


Загрузка...

Справедливое распределение усилий

Современные системы полного привода позволяют оптимально использовать мощность двигателя

  
Впервые модель Audi Sport Quattro S1 была представлена в 1985 году и сразу же успешно дебютировала на соревнованиях. Пилот Вальтер Рёрль (Walter Röhrl), управляющий Audi Sport Quattro S1, одержал победу в ралли в Сан-Ремо 1985 года. В том же году Мишель Мутон (Michele Mouton), управлявшая модифицированной версией S1, победила в соревнованиях Pikes Peak International Hillclimb, установив рекорд времени. Фото: AUDI AG

Полный привод автомобиля — изобретение далеко не новое, и даже, некоторым образом, очевидное. В конце концов, сдублировать ведущий мост — дело не слишком сложное. Другое дело, что долгое время полный привод воспринимался исключительно как средство преодоления бездорожья и был уделом специализированной и военной техники. Начиная с бессмертного «Виллиса» росло и множилось племя настоящих суровых внедорожников, которые отважно месили грязь всеми четырьмя колесами сразу. И кто мог предположить, что когда-нибудь полный привод появится даже на представительских седанах?

Идея полного привода для легковой машины носилась в воздухе давно, и определить, кто первый воплотил её в металле, не представляется возможным. Ещё в начале прошлого века постоянный полный привод был у гоночного автомобиля голландской фирмы Spyker. Jensen FF, который появился в 1966 году, тоже был оснащён полным приводом, но автомобиль этот не имел никакого коммерческого успеха. Эра полного привода на легковых автомобилях массового производства началась лишь с появлением Audi Quattro. 

Эра Quattro

Перелом в сознании конструкторов произошел, вероятно, в 1977 году на гонках в Финляндии, когда против 170-сильного переднеприводного Audi 200 вышел 75-сильный внедорожник Iltis. Проигрывая на прямых, Iltis легко догонял и обгонял более мощную машину в поворотах. До этого Audi традиционно производила переднеприводные машины, весьма ценимые покупателями за хорошую управляемость, но преимущество полного привода оказалось очевидным. Отставание было недопустимо! Тем более что компоновка Audi, с её продольным расположением силового агрегата, идеально подходила для полного привода. Доработки потребовала лишь коробка передач: был установлен центральный дифференциал и привод задней оси. Незначительность изменений обеспечила конструкции простоту, малый вес и небольшие механические потери. И уже в марте 1980 года стенд «Ауди» на Женевском автомобильном салоне, благодаря представленному на нем новому полноприводному спортивному купе, стал настоящей сенсацией. Впервые легковой автомобиль предлагался с концепцией привода, использовавшегося до сих пор только в грузовых автомобилях и внедорожниках.

Система quattro оказалась настолько удачным решением, что преимущество Audi в ралли моментально стало явным. Организаторы соревнований были вынуждены добавлять полноприводным машинам весовой гандикап, то есть увеличивать минимальный разрешённый вес из-за использования агрегатов, дающих преимущество перед другими автомобилями этого же класса. Никто не хотел смотреть, как остальные участники бессильно глотают пыль в хвосте Audi quattro! И уже через несколько лет полный привод перестал быть монополией «Ауди»  — сначала в спорте, а потом и на обычных дорогах.

Постоянный или подключаемый?

Полный привод в легковом автомобиле может быть реализован разными способами. Главная дилемма — постоянный (Full-Time 4WD) или подключаемый (Part-Time 4WD)? Постоянный полный привод отличается от подключаемого наличием в нем межосевого дифференциала, который позволяет передним и задним колесам вращаться на поворотах с разными угловыми скоростями. Подключаемый полный  привод — это система, в которой нет межосевого дифференциала, привод здесь осуществляется постоянно только на задние колеса, передние подключаются при езде по бездорожью. Преимущество подключаемого привода в том, что в обычных дорожных условиях автомобиль остается моноприводным, сохраняя привычную для водителя управляемость; ну, а полный привод используется только при пробуксовке ведущей оси. Первым конструктивным решением для реализации этого принципа стала вязкостная муфта (вискомуфта). Это устройство, в корпусе которого находится специальная силиконовая жидкость, меняющая свою вязкость от нагрева. Пока разница в скорости вращения между осями невелика, жидкость оставляет узел «свободным», но стоит появиться пробуксовке, как она «схватывается», передавая часть крутящего момента на вторую ось. 

  
Lamborghini Murcielago имеет нетрадиционный для суперкаров полный привод. На его легендарном предшественнике — Lamborghini Diablo — полный привод начали устанавливать с 1994 года. Фото: Automobili Lamborghini Holding S.p.A.

Вискомуфту в трансмиссии можно применять двояко — так, некоторые производители использовали в паре с ней обычные дифференциалы. Вискомуфта нужна в этом случае как устройство автоматической блокировки дифференциала. Такая схема была, например, в трансмиссии Mitsubishi Eclipse GSX, полноприводных «Субару» с ручной коробкой передач, а также в BMW325ix и полноприводной Toyota Celica Turbo. Это для постоянного полного привода. А вот та же Audi в процессе разработки системы quattro пыталась использовать вискомуфту совершенно другим образом. В их схеме автоматически подключаемого полного привода муфта использовалась не вместе, а вместо центрального дифференциала. В этом случае автомобиль в основном имеет передний привод и лишь при проскальзывании колес передней оси вискомуфта начинает передавать часть крутящего момента на заднюю ось, и автомобиль становится полноприводным.

Audi от этой схемы отказалась практически сразу — ведь она работала лишь на снегу или в грязи. Но разработка не пропала даром — пригодилась Volkswagen, который выпустил на рынок полноприводную схему Syncro. Впрочем, простота этой схемы привела к тому, что она использовалась большим количеством производителей в огромном диапазоне моделей — от минивэнов до такой экзотики, как Porsche 911 Turbo, Carrera 4 и Lamborghini Diablo VT. Однако практика показала, что простота и дешевизна вискомуфты были единственными её достоинствами. Недостатков оказалось куда больше…

Во-первых, вискомуфта блокируется слишком резко, и крутящий момент может оказаться на передних колесах совершенно неожиданно для водителя. Представьте себе — вы заходите в скользкий поворот на переднеприводном автомобиле, начинается вполне ожидаемый снос передней оси наружу, который водитель привычно компенсирует добавлением газа. И тут вискомуфта, обнаружив пробуксовку, неожиданно подключает заднюю ось, причем без межосевого дифференциала! Поведение автомобиля кардинально меняется в самый неприятный момент — снос сменяется заносом,  и далеко не всякий водитель с этим справится. Такие фокусы с управляемостью понравятся не каждому. Кроме того, использование вискомуфты связано с рядом других конструктивных сложностей. Так, например, АБС определяет начало блокировки одного из колес по разнице скоростей вращения, и наличие в трансмиссии механизма, который пытается выровнять скорости всех четырех колес, создает серьезные проблемы. Для того, чтобы это обойти, приходилось либо отказываться от АБС, либо идти на всякие хитрости — так, в системе VW Syncro полный привод при нажатии на педаль тормоза просто отключался посредством второго сцепления.

  
Volkswagen Passat Variant 4MOTION. Постоянный полный привод. Фото: Volkswagen AG

В общем, первые системы quattro были построены по схеме постоянного полного привода с тремя свободными (неблокирующимися) дифференциалами и равномерным (50:50) распределением тяги по осям. Это давало очевидное преимущество — при равномерном распределении мощности автомобиль в повороте может противостоять большим боковым перегрузкам и способен проходить повороты быстрее и безопаснее. 

Следующим принципиальным скачком в технологии quattro стало применение механического самоблокирующегося дифференциала типа Torsen (от англ. torque sensing — «чувствительный к крутящему моменту»), который обеспечивает ограниченное проскальзывание между осями. Если же колеса осей начинают вращаться с разными скоростями, дифференциал Torsen передает больший (до 75%) момент на ось, способную его реализовать. Долгое время Torsen был обязательным для quattro решением, но в этом году стало известно, что новые «Ауди» будут оснащать более прогрессивной системой полного привода с электронно-гидравлическим сцеплением. Благодаря электронике можно будет разделять в необходимых пропорциях крутящий момент не только между передней и задней осью, но и между задними колесами по отдельности.

Полный привод: вариации на тему

Одной из самых ярких звезд, точнее целым созвездием, стала японская марка Subaru. Знаковый период — сотрудничество с британской компанией Prodrive, — в истории Subaru начался с 1990 года. Концерн принял решение участвовать в автоспорте, и Prodrive начала готовить автомобили Subaru к соревнованиям. Уже в том же году Legacy выиграла Safary Rally в группе «N». А в 1992 году появляется Impreza, ставшая буквально легендой мирового ралли. Полный привод на автомобилях концерна стал буквально фирменным знаком — «Subaru» и «полный привод» до сих пор воспринимаются как синонимы. Но немногие знают, что технически это реализовано на разных моделях по-разному. Первый вариант — Active Torque Split AWD. Это фактически передний привод, без межосевого дифференциала, а подключение задних колес осуществляется гидромеханической муфтой с электронным управлением. Этот вариант издавна устанавливается на многие Subaru (с АКПП типа TZ1) и широко известен ещё по Legacy образца 1989 года. В общем, тот же самый принцип TOD (Torque on Demand), который был позже реализован и на машинах Toyota, однако субаровская схема имеет некоторые преимущества в рабочем алгоритме. Пусть и небольшой, но момент при работе A-AWD передается назад постоянно, а не только при пробуксовке передних колес — это полезнее и эффективнее. Кроме того, в отличие от систем с вискомуфтой, описанных выше, гидромеханика перераспределяет усилие гораздо точнее. У машин с вискомуфтой существует опасность резкого самопроизвольного включения заднего привода в повороте с последующим неуправляемым полетом, а у A-AWD такая вероятность хоть и не исключена полностью, но значительно снижена.

  
С 2006 года для Impreza WRX STI в центральный дифференциал DССD помимо электромагнитной муфты LSD установливается ещё и «моментная», эксцентрикового типа. Конструкторы изменили основное распределение крутящего момента между передними и задними колесами с 35:65 на 41:59. В результате автомобиль приобрел более высокий уровень стабильности и маневренности. Фото: Subaru of America, Inc

Впрочем, и дешевая схема с вискомуфтой японцами тоже не забыта, но применяется на младших моделях концерна с вариаторными коробками (вроде Vivio и Pleo). Называется эта схема V-Flex — постоянный передний привод и подключаемый вискомуфтой при пробуксовке передних колес задний мост.

Однако самый популярный вариант — VTD AWD. Это постоянный полный привод с несимметричным межосевым дифференциалом (45:55), плюс блокировка гидромеханической муфтой с электронным управлением. Схема VTD (Variable Torque Distribution) применяется на менее массовых версиях, наиболее мощных в гамме, таких как звезда ралли — Impreza. Естественно, до совершенства эта схема доведена на «боевых» раллийных машинах. Полноприводная система раллийной «Импрезы» распределяет крутящий момент двигателя между осями с помощью трех активных дифференциалов. Принцип их действия несколько напоминает многодисковое сцепления — по команде компьютера или пилота степень прижатия дисков изменяется при помощи гидравлики, меняясь от «свободного» до полной блокировки. Это обеспечивает машине потрясающую свободу управления на любом покрытии.

Не отстают от японцев в деле полного привода и имеющие традиционно спортивный дух BMW. Баварская система полного привода называется xDrive и имеет некоторые любопытные особенности. В отличие от систем полного привода с жестким распределением тяги, xDrive реализован многодисковой муфтой с электронным управлением, что обеспечивает бесступенчатое переменное распределение крутящего момента между передними и задними колесами. Система распознает момент, когда необходимо перераспределить тягу, и реагирует в течение короткого промежутка времени — как правило, ещё до начала пробуксовки одного из колес. В результате на каждое колесо направляется именно тот момент, который необходим для максимального сцепления с дорогой. Центральным элементом xDrive является раздаточная коробка. Подключенная за механической коробкой или «автоматом» она распределяет крутящий момент между передней и задней осями. На практике это выглядит так: с задней осью у коробки имеется жесткая прямая связь. Оттуда с помощью многодисковой муфты осуществляется отбор необходимого момента, который направляется на переднюю ось и передается через двухступенчатую цилиндрическую зубчатую передачу. Само перераспределение плавно осуществляется в диапазоне от 50:50 процентов до 0:100 процентов. В крайнем случае, возможно полное разъединение передней и задней осей или их жесткая связь друг с другом. Причем технически эта система реализована удивительно просто — маломощный электромотор, за ним два понижающих редуктора, червячный и планетарный, потом эксцентрик, который, поворачиваясь, смещает длинный рычаг. А тот, в свою очередь, зажимает пакет фрикционов, подключая привод на передние колеса. Вся хитрость тут в электронике, которая подключает переднюю ось без всякого участия водителя. Например, муфта «экс-драйва» полностью выключена во время парковочных маневров и при скорости свыше 180 км/ч.

  
Система xDrive на машинах BMW осуществляет бесступенчатое и переменное перераспределение крутящего момента между передними и задними колесами, тем самым сводя к минимуму недостаточную или избыточную поворачиваемость автомобиля. Кроме того, xDrive обеспечивает лучшую тягу на дорогах без твердого покрытия и на скользких участках. Фото: BMW AG

Однако полный привод сегодня присущ не только традиционно «спортивно ориентированным» машинам BMW и Subaru, но и такому традиционно консервативному автомобилю, как Mercedes. Собственная «мерседесовская» система 4Matic имеет достаточно несложную техническую концепцию: полный привод — постоянный, межосевой дифференциал — несимметричный планетарный, отбор мощности на переднюю ось — шестеренчатый. Однако на деле все не так просто! Распределение крутящего момента в 4Matic несимметричное, с соотношением 40:60 или 45:55 в пользу задней оси, однако передаточное число остается фиксированным — в отличие от BMW-шного xDrive. Это придает машине столь ценимую владельцами «Мерседесов» предсказуемость поведения — автомобили с плавающим распределением момента один и тот же поворот проходят каждый раз по разному, а 4Matic раз за разом четко прописывает одну и ту же траекторию. Но главный фокус тут в электронной системе управления трансмиссией — 4ETC, и системе стабилизации ESP. Полный привод позволяет дольше удерживать траекторию на скользком покрытии, но если он сорвался в занос, вернуть его на прямую много сложнее — однако, это не касается «Мерседесов». Если какое-либо колесо начинает пробуксовывать, 4ETC подтормаживает его, помогая реализовать крутящий момент на колесах, а система ESP включается при уходе авто с траектории и помогает моментально стабилизировать машину. Это дает возможность легко держать автомобиль под контролем на любом покрытии — «спортивное руление» владельцу «Мерседеса» как-то не к лицу…

Таким образом, сегодня системы полного привода во всем их многообразии уверенно завоевали легковой сектор автомобильного рынок. Сейчас буквально каждый водитель знает, что четыре ведущих всяко лучше двух, и это верно не только для внедорожников. Впрочем, традиционные взгляды на автомобиль приходится пересматривать все чаще и чаще — иногда свирепый с виду «джип» оказывается моноприводным, а спортивное купе «гребет всеми четырьмя»…Это и называется «прогресс»!

Павел Иевлев, 13.09.2007

Ключевые слова: внедорожник, автомобили

Ранее на ту же тему:

Нет привязанных статей
развернуть | Обсудить статью в форуме (сообщений: 1)
Самое интересное на "Вокруг света"
Наши партнёры
RedTram.com

24СМИ. Новости