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.
Когда водители управляют обычным автомобилем, они поворачивают рулевое колесо, и вслед этому движению передние колеса меняют свое направление - в то время как задние колеса постоянно направлены прямо вперед.
Такова стандартная система, называемая "двухколесное руление" или, сокращенно, 2 WS. Однако некоторые фирмы сейчас выпускают автомобили с четырехколесным рулением (4 WS). Системы 4 WS разных фирм отличаются друг от друга, но в большинстве из них задние колеса поворачиваются в ту же сторону, что и передние, если автомобиль делает вираж на большой скорости. На малых скоростях направление поворота задних колес при 4 КР противоположно направлению поворота передних. Такая особенность позволяет, в частности, совершать более крутые повороты, что полезно при движении по городу или при парковке в тесных местах. Дорожные испытания систем 4 WS показали, что подобные системы обеспечивают большую безопасность движения. И все же четырехколесное руление не получило пока еще широкого распространения. Из-за того, что стоимость системы 4 WS, по мнению водителей, не оправдывает получаемых с ее помощью преимуществ.
В 2 КР автомобилях (внизу слева) поворачиваются лишь передние колеса. Если же меняет направление движения 4 КР автомобиль, то могут поворачиваться все четыре колеса (справа).
Допустим, две машины: 2 КР (голубая) и 4 КР (желтая на рисунке над текстом) начинают с одного места (зеленого) делать медленный крутой поворот. Благодаря повороту задних колес машина 4 КР поворачивает круче машины 2 КР и, значит, ей требуется меньше места для поворота.
Если эти две машины будут совершать плавный широкий поворот (как показано на правом рисунке), то все колеса машины 4 КР идут, как говорят, колея в колею, и таким образом обеспечивается более надежное сцепление колес с дорожным полотном.
Если водитель перестраивается в другую полосу на скоростном шоссе, то у 2 КР автомобиля проявляется "эффект рыбьего хвоста": его заднюю часть заносит, потому что задние колеса стремятся идти по старому направлению. Чтобы исправить такое положение, водителю приходится дважды поворачивать рулевое колесо до смены полосы и дважды поворачивать его после смены полосы. У 4 КР автомобиля нет эффекта рыбьего хвоста.
чувствительные датчики в системе 4 КР следят за тем, насколько повернуто рулевое колесо и, следовательно, передние колеса в каждый момент времени (красная линия на рисунке). Когда угол поворота руля невелик (первые две колонки), система 4 КР оставляет задние колеса прямо или слегка разворачивает по направлению передних колес. При более резких поворотах - когда рулевое колесо делает более одного полного оборота (четвертая колонка) - система 4 КР поворачивает задние колеса в противоположную сторону.
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).
Детали привода из раздаточной коробки Volkswagen Touareg
В наше время трудно застать кого-то врасплох вопросом про «полноприводный автомобиль». Вам тут же укажут на проезжающий мимо внедорожник, благо подобной техники на улицах наших городов более чем достаточно. А разбирающиеся еще добавят, что полноприводными бывают и обычные легковые автомобили (чаще всего упоминаются Audi и Subaru). И что полный привод может быть «постоянным» и «подключаемым».
Вопрос «А зачем?» встречает, как правило, один ответ: «Для лучшей проходимости». Впрочем, постоянные читатели автомобильной прессы еще осведомлены о «лучшей устойчивости на скользкой дороге».
Все это, как говорится, верно, но не совсем. Поэтому мы сегодня попытаемся привести в систему наши знания о приводе на все колеса. Точнее, начнем приводить, ибо тема эта, как и весь современный автомобиль, практически неисчерпаема.
Что движет автомобиль? Двигатель вращает колеса, а они уже отталкиваются от дороги — так же, как мы, когда делаем очередной шаг вперед. В том месте, где шина соприкасается с дорогой (назовем его «пятно контакта»), создаваемый двигателем крутящий момент превращается в силу тяги колеса. Однако если сила тяги окажется больше, чем сила сцепления шины с дорогой, колесо будет проскальзывать — буксовать.
Понятно, что если у автомобиля два ведущих колеса, то все усилие, создаваемое двигателем, распределяется между двумя пятнами контакта.
А если четыре? Тогда между четырьмя. Чем больше ведущих колес, тем меньшая сила тяги приходится на каждое колесо, на каждое пятно контакта. А это значит, что при том же сцеплении шин с дорогой мы можем развить гораздо большую суммарную силу тяги, то есть быстрей разгоняться, въезжать на более крутые подъемы, буксировать более тяжелый прицеп. Или наоборот — при той же (или даже большей) силе тяги сможем уверенно передвигаться по гораздо более скользкому покрытию.
В общем-то, простая физика. И понятно, что дорожному автомобилю все это может пригодиться ничуть не меньше, чем машине высокой проходимости.
Устойчивость имеет ко всему этому самое непосредственное отношение. Ведь благодаря сцеплению шин с дорогой автомобиль не только разгоняется, но и останавливается, меняет направление движения, да и вообще стоит на дороге, а не валяется в кювете после первого же поворота. Однако чем большая продольная сила, действует в пятне контакта, тем меньшей поперечной силы будет достаточно, чтобы сорвать колесо в боковое скольжение. А уж буксующее колесо боковую нагрузку практически не воспринимает.
Ну и, конечно, можно представить себе немало различных ситуаций, когда практическая польза полного привода проявляется уже просто в том, что любое колесо является ведущим. Например, несколько колес вдруг оказались в условиях очень плохого сцепления с грунтом — на снегу, льду, в грязи. Или вообще «болтаются» в воздухе (и такое бывает при движении по пересеченной местности).
В подобном случае мы можем рассчитывать только на то, что колеса, которые сохраняют сцепление с опорной поверхностью, тоже являются ведущими.
Однако за преимущества полного привода приходится платить — усложнением (и удорожанием) конструкции, увеличением массы машины (а значит, и расхода топлива), уменьшением полезного пространства, отводящегося для пассажиров и груза. Ведь чтобы колеса стали ведущими, к ним нужно подвести крутящий момент от двигателя. А значит, появятся дополнительные агрегаты — раздаточные коробки (как минимум одна), главные передачи с дифференциалами (по одной на каждую ведущую ось), приводные валы. И поэтому на протяжении большей части XX столетия привод на все колеса получал широкое распространение в основном только там, где обойтись без него было просто невозможно, — в машинах высокой проходимости.
Но в большинстве из них полный привод использовался лишь время от времени — только в тяжелых условиях. Все остальное время бездействующие агрегаты возились с собой как бесполезный груз, лишь ухудшающий динамику автомобиля и увеличивающий расход топлива. Почему?
Еще на заре эпохи самодвижущихся экипажей, когда ведущие колеса закреплялись на общей жесткой оси, конструкторы столкнулись с тем, что крутой поворот становился для автомобиля непреодолимым препятствием. Ведь при прохождении поворота «наружное» колесо проходит больший путь, чем «внутреннее» (за то же самое время), а значит, должно вращаться с большей скоростью. Либо должно пробуксовывать внутреннее колесо, что маломощные первые двигатели обеспечить не могли — и попросту глохли. А если и хватало мощности двигателя, то автомобиль в поворотах постоянно заносило, очень быстро изнашивались шины, из-за возникающих нагрузок ломались оси. И потому довольно быстро единая ось ведущих колес была заменена двумя полуосями, между которыми появился дифференциал, планетарный механизм, обеспечивающий правое и левое колесо равным крутящим моментом, но позволяющий им вращаться с разной скоростью.
Но дело-то в том, что передние и задние колеса при повороте тоже проходят разные расстояния.
Более того, в реальных условиях движения они могут проходить разные расстояния и на прямой, ведь на дорогах встречаются неровности. А это значит, что если мы делаем автомобиль полноприводным, то в нем должен быть предусмотрен еще один дифференциал — между передней и задней осями. Иначе шины будут быстро изнашиваться, а нагрузки, возникшие в приводе, приведут его в негодность.
Конечно, межосевой дифференциал — это усложнение и удорожание конструкции и, опять же, лишняя масса. И без него, в принципе, можно обойтись, но при одном условии: приводом на все колеса мы будем пользоваться только на достаточно скользких покрытиях и при небольших скоростях, когда серьезных неприятностей для шин и привода не возникает. А на твердой дороге придется оставлять лишь одну ведущую ось.
В начале и середине прошлого века такой подход устраивал. Схема полного привода без межосевого дифференциала (с жесткой связью в раздаточной коробке и отключением одного из ведущих мостов) была популярна на внедорожной технике вплоть до конца XX века. Собственно, она дожила и до наших дней, модернизировавшись насколько возможно.
Теперь для подключения «дополнительного» ведущего моста не надо останавливаться (в англоязычной литературе это называется «shiftonthefly»). Сейчас привод с подключаемым передним мостом используется в Isuzu Trooper с механической коробкой передач, в Jeep Wrangler, в Mitsubishi Pajero Sport и многих других автомобилях.
Но одно дело — «просто внедорожники». Их потребителей вполне устраивали основные преимущества схемы с отключаемым мостом — относительная простота и, соответственно, дешевизна, а вопросы скоростного передвижения по асфальту их волновали мало. Совсем другое — когда полноприводный автомобиль не «покоритель лугов и пустынь», а транспортное средство для повседневного использования (причем большей частью по нормальным дорогам). В этой ситуации на первый план выходят недостатки. Во‑первых, невозможность постоянного использования преимуществ полного привода (ведь при движении по твердым покрытиям ведущей остается только одна ось). Во‑вторых, повышенные требования к квалификации водителя: он должен правильно оценивать обстановку и принимать решение, включать дополнительный мост или не включать. А ошибки чреваты неприятными последствиями: превращение автомобиля в полноприводный мгновенно меняет не только проходимость, но и управляемость.
Так что в последнее время гораздо чаще находит применение постоянный полный привод с межосевым дифференциалом. Такая схема у большинства полноприводных легковых автомобилей и последних моделей внедорожников (все Audi quattro, кроме A3; все BMW iX, а также X5; Hyundai Santa Fe; Jaguar XType; все Mercedes-Benz 4matic, M и G-класса; Mitsubishi Pajero — в общем, полный список может занять весь выделенный для статьи объем).
Однако и «дифференциальный» привод не лишен недостатков.
Во-первых, на скользком покрытии дифференциал вполне может подвести. Вам приходилось наблюдать со стороны за автомобилем, забуксовавшим в снегу или жидкой грязи? Тогда вы должны были заметить: в то время как буксующее колесо бешено вращается, другое практически не делает попыток сдвинуться с места. Виноват в этом дифференциал. И точно так же будет вести себя межосевой дифференциал, когда колеса одной из осей окажутся на скользкой поверхности. Чтобы этого не происходило, полноприводные автомобили (особенно высокой проходимости) приходится оборудовать устройствами блокировки дифференциалов. Понятно, что система привода не становится от этого проще и дешевле.
Кроме того, раздаточная коробка и дополнительные приводные валы по‑прежнему утяжеляют машину и занимают много места. И если для больших автомобилей с мощными двигателями все это не так уж и существенно, то у легковых, особенно компактных, серьезно страдают динамика, экономичность и вместимость.
Не без «помощи» компактных легковых автомобилей родилась еще одна концепция полного привода, используемая на многих современных машинах. В западной литературе она называется «torqueondemand» (или просто «on demand») — «момент по необходимости».
Идея в том, чтобы к простому (без межосевого дифференциала) приводу с отключаемым мостом добавить некое автоматическое устройство, подключающее его в случае необходимости (скажем, при пробуксовке «основных» ведущих колес). А еще лучше — передающее на «дополнительный» мост ровно столько крутящего момента, сколько необходимо.
Конечно, такая схема уступает постоянному полному приводу, зато конструктивно проще, а главное, очень удобна для того, чтобы сделать полноприводным небольшой автомобиль.
Ведь когда двигатель впереди и «основные» ведущие колеса передние, можно даже отказаться от отдельной раздаточной коробки — достаточно сделать простой отбор мощности к заднему мосту, а передним установить то самое автоматическое устройство. Такой привод получается компактным и довольно легким, а потому очень популярен среди легковых моделей (Audi A3; Volvo AWD и XC; Volkswagen Golf 4Motion и т. д.), а также моделей «промежуточных» классов (Ford Maverick, Honda CRV; Nissan X-Trail; Volvo XC 90 и др.).
Первые системы «on demand» создавались на основе муфты вязкостного трения (до последнего времени еще сохранялась на полноприводных Volvo V70, до сих пор устанавливается на Chrysler Voyager AWD, Land Rover Freelander и некоторые Mitsubishi Pajero Pinin). Позже было предложено еще несколько относительно простых гидравлико-механических устройств, работающих без какого-либо вмешательства извне. Их конструкции и принципам действия мы предполагаем посвятить отдельные материалы.
Но у всех простых муфт с «внутренним автоматизмом» есть существенные недостатки. Во‑первых, они срабатывают уже по факту пробуксовки, что может оказаться уже поздновато. Во‑вторых, их характеристика (скорость срабатывания, зависимость передаваемого момента от скорости буксования и т. п.) определяется конструкцией и не может быть изменена без разборки (которая, зачастую, возможна лишь в заводских условиях). А это означает, что об адаптации к конкретным условиям движения говорить уже не приходится.
И поскольку микропроцессорная техника в последние годы значительно подешевела, в системах «on demand» все чаще используют устройства с компьютерным управлением. Они регулируют момент, передаваемый на «дополнительный» мост уже не только в зависимости от текущей ситуации, но и на основе прогноза ее развития. Возможности управляемых электроникой систем очень широки. И потому они все чаще находят применение вместо межосевого дифференциала в раздаточных коробках больших мощных моделей (Chevrolet Tahoe и TrailBlazer; Infiniti FX и др.).
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.
