Гэты артыкул задумваўся як звычайны тэхнічны даведнік — нешта накшталт «Усё, што вы заўсёды хацелі ведаць пра поўны прывад, але не было каго спытаць». Мы планавалі расказаць, чым адкрыты дыферэнцыял адрозніваецца ад вузлоў тыпу віскамуфты або Haldex, што насамрэч робяць самаблакіруючыя дыферэнцыялы і чаму ўсё гэта мае значэнне. Але чым глыбей мы капалі ў гісторыю, тым больш здзіўляліся. Аказалася, што першы легкавы аўтамабіль з пастаянным поўным прывадам быў пабудаваны ў Нідэрландах больш за сто гадоў таму. А ў 1935 годзе амерыканскі гоначны аўтамабіль з поўным прывадам неверагодна блізка падышоў да таго, каб змяніць ход сусветнай гісторыі.
Навошта легкавому аўтамабілю поўны прывад? У XXI стагоддзі адказ здаецца відавочным: лепшае счапленне, менш праслізгвання колаў на слізкім пакрыцці і палепшаная кіравальнасць пад нагрузкай. Чатыры вядучыя колы проста лепшыя за два. Але чалавецтву спатрэбілася здзіўляльна шмат часу, каб дзейнічаць паводле гэтай простай ісціны. Спытайце любога аўтамабільнага гісторыка, і ён скажа вам, што эра поўнага прывада для масавых легкавых аўтамабіляў пачалася ў 1980 годзе з Audi Quattro. Магчыма, ён згадае і рэдкіх папярэднікаў — брытанскі суперкар Jensen FF 1966 года і Subaru Leone 4WD 1972 года. Аднак сапраўдны эксперт хутка адзначыць, што раннія паўнапрыводныя Subaru ўвогуле не мелі пастаяннага поўнага прывада — яны былі падключальнымі. І, як мы растлумачым, гэта вельмі важнае адрозненне.
Падключальны прывад (Part-Time 4WD): часовае рашэнне
Падключальны прывад на адну вось — гэта кампраміснае рашэнне, і не вельмі элегантнае для дарожных аўтамабіляў. Тэрмін «Part-Time 4WD» узнік у свеце пазадарожнікаў і пазадарожных грузавікоў. У такой канфігурацыі адна вось вядучая пастаянна, а другая жорстка падключаецца па запатрабаванні — але гэтае жорсткае злучэнне можна выкарыстоўваць толькі па-за дарогай. На асфальтаваным пакрыцці падключальную сістэму трэба цалкам адключаць. Вось чаму:
- Калі аўтамабіль паварочвае, пярэднія колы праходзяць большую дугу, чым заднія, і таму павінны круціцца хутчэй.
- Пры жорстка падключаным поўным прывадзе счапленне на пярэдніх колах зніжаецца, а круцільны момант на заднім вырастае.
- У некаторых выпадках пярэднія колы могуць ствараць тармазную сілу замест вядучай — павялічваючы супраціўленне і ўскладняючы кіраванне.
- На рыхлым пакрыцці, такім як гразь або снег, гэты эфект кіравальны, але на асфальце ён выклікае моцнае закусванне трансмісіі і праблемы з кіравальнасцю.
Калі аўтамабіль праходзіць паварот, кожнае кола рухаецца па сваёй дузе і павінна круціцца з рознай хуткасцю. Менавіта таму сістэма пастаяннага поўнага прывада патрабуе трох дыферэнцыялаў: двух міжколавых (па адным на кожную вось) і аднаго міжвоснага, каб абедзве вядучыя восі маглі круціцца незалежна адна ад адной.
Нягледзячы на гэтыя недахопы, жорстка падключаны поўны прывад усё ж з’яўляўся на некаторых дарожных аўтамабілях — хоць па характары яны былі бліжэй да пазадарожных грузавікоў. У СССР, напрыклад, ГАЗ-61 «Эмка» — паўнапрыводны седан з шасціцыліндравым рухавіком і падключальнай пярэдняй воссю — пайшоў у малосерыйную вытворчасць яшчэ ў 1938 годзе. Пасля вайны падобныя трансмісіі з’явіліся ў пазадарожнай версіі ГАЗ-М72 «Перамога» і ў Москвіч-410. Subaru Leone 4WD 1972 года прытрымлівалася той самай логікі: ён быў пабудаваны для пазадарожнага выкарыстання, з большым дарожным прасветам, чым у звычайных пераднепрыводных Subaru, і з заднёй воссю, што падключаецца ўручную.
Subaru Leone 4WD Station Wagon (1972–1979) быў паўнапрыводнай адаптацыяй пераднепрыводнай платформы з заднёй воссю, што падключаецца ўручную. Сярод ключавых характарыстык:
- Варыянты рухавікоў: 1,4 л (72 к.с.) або 1,6 л (80 к.с.)
- Тыпы кузава: універсал, седан і пікап
- Падключэнне задняга прывада: ручное на аўтамабілях з механічнай каробкай; аўтаматычнае праз шматдыскавую фрыкцыйную муфту на аўтаматах
- Такая падключальная схема захоўвалася на ўсіх паўнапрыводных Subaru аж да 1989 года
Галоўная праблема падключальнага поўнага прывада ў тым, што ён бескарысны на асфальтаваных дарогах, дзе большасць аўтамабіляў праводзіць большую частку часу, — а пры гэтым аўтамабіль вымушаны пастаянна везці лішнюю вагу раздатачнай каробкі, другога карданнага вала і вузла дадатковай восі. Аднак каб ператварыць падключальную сістэму ў пастаянную, патрэбен усяго адзін дадатковы кампанент — міжвосны дыферэнцыял у раздатачнай каробцы.
Пастаянны поўны прывад: як ён працуе і чаму гэта важна
Міжвосны дыферэнцыял — ключ да пастаяннага поўнага прывада. Два міжколавыя дыферэнцыялы — па адным на кожнай восі — дазваляюць левым і правым колам кожнай восі круціцца з рознай хуткасцю ў паваротах. Міжвосны дыферэнцыял выконвае тую ж задачу паміж пярэдняй і заднёй восямі. Аўтамабіль, абсталяваны ўсімі трыма дыферэнцыяламі, можа мець пастаянны поўны прывад на любым дарожным пакрыцці без закусвання трансмісіі ці страт у кіравальнасці.
У тэорыі ўсё проста — але да пачатку 1980-х аўтамабільны мэйнстрым лічыў пастаянны поўны прывад непатрэбным для дарожных аўтамабіляў. Лічылася, што пастаяннае кручэнне другой пары колаў і ўсіх звязаных з імі вузлоў трансмісіі на сухім асфальце дадае шуму і марна спальвае паліва. Audi Quattro назаўжды змяніў гэтае ўяўленне. Размяркоўваючы момант рухавіка па ўсіх чатырох колах увесь час, сістэма пастаяннага поўнага прывада:
- Пакідае большы запас счаплення для процідзеяння бакавым сілам у паваротах
- Значна паляпшае ўстойлівасць пры разгоне або тармажэнні ў сярэдзіне павароту
- Зніжае рызыку раптоўнага заносу або зносу, выкліканага рухам акселератара
Audi 80 Quattro канца 1980-х добра ілюструе, наколькі дасканалай стала гэтая кампаноўка. Архітэктура Quattro больш кампактная, чым у канкурэнтнай трансмісіі Ferguson Formula. З 1984 года Audi прыняла самаблакіруючы дыферэнцыял Torsen — суто механічны прыбор, які рэагуе на змяненне круцільнага моманту на кожным выходным вале, а не на розніцу хуткасцяў колаў. У адрозненне ад блакіроўкі дыферэнцыяла на аснове віскамуфты, Torsen блакіруецца толькі пад цягай, а не пры тармажэнні, што робіць яго цалкам сумяшчальным з сістэмамі ABS і паляпшае ўстойлівасць пры запаволенні.
Варта адзначыць, што Range Rover (1970) і расійская Lada Niva (1976) звычайна лічацца першымі масавымі аўтамабілямі з міжвоснымі дыферэнцыяламі — але абодва трывала належаць да катэгорыі пазадарожнікаў. Audi Quattro прэтэндуе на званне піянера менавіта сярод легкавых аўтамабіляў.
Раннія паўнапрыводныя гоначныя аўтамабілі: ад Spyker да Bugatti
Ці даследавалі канструктары гоначных аўтамабіляў пастаянны поўны прывад да эры Quattro? Адказ — безумоўна так, і гэтая гісторыя сягае значна далей, чым большасць людзей чакае.
Першым пасляваенным праектам Фердынанда Порша быў паўнапрыводны гоначны аўтамабіль: Cisitalia 360 са сярэднематорнай кампаноўкай і 1,5-літровым дванаццаціцыліндравым рухавіком. Аднак яго пярэдні прывад быў падключальным — кіроўца ўключаў яго толькі на прамых участках трасы, вяртаючыся да задняга прывада перад паваротамі.
Але Порша насамрэч пабудаваў паўнапрыводны аўтамабіль значна раней: электрамабіль з чатырма асобнымі матор-коламі, які датуецца 1900 годам. Аднак сапраўдны шок для аўтамабільных гісторыкаў — гэта гоначны аўтамабіль 1902 года, пабудаваны нідэрландскім вытворцам Spyker. У час, калі нават тармазы ставілі толькі на заднія колы, гэты аўтамабіль меў сапраўдны пастаянны поўны прывад — з міжвосным дыферэнцыялам.
Кампанія Spyker была заснавана ў 1880 годзе братамі Спейкер як вытворца конных экіпажаў. Іх першы аўтамабіль з’явіўся ў 1900 годзе, а два гады праз, працуючы з бельгійскім канструктарам Жозэфам Валянцінам Лявіялетам, яны стварылі паўнапрыводны гоначны аўтамабіль Spyker 60 HP (1902–1907). Яго характарыстыкі былі надзвычай перадавымі для той эпохі:
- Тры дыферэнцыялы — міжвосны і абодва міжколавыя
- Тры асобныя тармазныя механізмы — два на задніх колах, адзін на пярэднім карданным вале
- Сістэма поўнага прывада, якой па канцэпцыі не было роўных дзесяцігоддзямі
Такім чынам, канцэпцыі пастаяннага поўнага прывада ўжо больш за сто гадоў. Паўнапрыводных Spyker было пабудавана няшмат — яны былі надзвычай дарагімі і ніколі не дасягнулі значных гоначных поспехаў. На пачатку 1930-х за імі рушылі ўслед два больш амбіцыйныя праекты поўнага прывада: Bugatti Tipo 53 і Miller FWD.
Праект Bugatti Tipo 53 узнік дзякуючы інжынеру Fiat Антоніа Пікета, які прапанаваў ідэю Эторэ Бугаці ў 1930 годзе. Тры аўтамабілі былі завершаны ў 1932 годзе, кожны з якіх меў:
- Радны васьміцыліндравы рухавік магутнасцю 300 к.с. з нагнятальнікам
- Пастаянны поўны прывад з трыма дыферэнцыяламі
- Раздатачную каробку і міжвосны дыферэнцыял, аб’яднаныя з асобна змантаванай каробкай перадач
- Прывадныя валы абедзвюх восяў, размешчаныя з левага боку аўтамабіля
- Незалежную пярэднюю падвеску на папярочнай рысоры — незвычайную для Bugatti
Нягледзячы на тое, што Tipo 53 апярэджваў сучасныя яму задненапрыводныя аўтамабілі на гравійных паваротах, ён пакутаваў ад празмерных намаганняў на рулі праз выкарыстанне звычайных карданных шарніраў замест шарніраў роўных вуглавых хуткасцяў у пярэдніх прывадных валах. Тры аўтамабілі ўдзельнічалі ў спаборніцтвах да 1935 года.
Miller FWD з’явіўся збольшага таму, што амерыканскі канструктар Гары Мілер вывучыў пераднепрыводны Bugatti, набыты спецыяльна для разборкі. Натхнёны падыходам Bugatti, Мілер распрацаваў уласнае паўнапрыводнае шасі пры спонсарскай падтрымцы грузавой кампаніі FWD. Адзін з паўнапрыводных Miller лідзіраваў у гонцы Indianapolis 500 1934 года, але сышоў з-за тэхнічных праблем, заняўшы дзявятае месца.
Гэтыя аўтамабілі звязаны таксама з адным з самых дзіўных момантаў «што калі б» у аўтамабільнай гісторыі. Падчас гонкі на трасе AVUS у Берліне ў 1935 годзе паўнапрыводны Miller ішоў трэцім, калі яго радны васьміцыліндравы рухавік катастрафічна выйшаў са строю, адкінуўшы аскепкі ў бок трыбун. У той дзень на трыбунах прысутнічаў Адольф Гітлер. Калі б нават невялікі аскепак дасягнуў яго, ход Другой сусветнай вайны — і сусветнай гісторыі — мог быць зусім іншым.
Ferguson Formula: сістэма поўнага прывада, што змяніла ўсё
Каб зразумець наступны крытычны раздзел у гісторыі поўнага прывада, варта вярнуцца да фундаментальнага абмежавання адкрытых міжвосных дыферэнцыялаў. Адкрыты дыферэнцыял дазваляе адной восі свабодна круціцца, у той час як другая не атрымлівае круцільнага моманту. Калі заднія колы цалкам губляюць счапленне, пярэднія могуць заставацца нерухомымі, пакуль заднія круцяцца, — дыферэнцыял нічога не робіць, каб гэтаму перашкодзіць.
Рашэнне, распрацаванае для пазадарожнікаў, — прымусовая блакіроўка: кіроўца ўручную ўключае механізм, які жорстка блакіруе шасцерні дыферэнцыяла, ператвараючы дыферэнцыяльны прывад у суцэльнае злучэнне. Гэты падыход выкарыстоўваўся ў ранніх Range Rover, Lada Niva і многіх іншых пазадарожніках — у тым ліку ў Audi Quattro першага пакалення, дзе да 1984 года кіроўца павінен быў уручную блакіраваць цэнтральны дыферэнцыял. Але ручная блакіроўка — гэта яшчэ адзін кампраміс: яе трэба адключаць на цвёрдым пакрыцці, і яна не дае абароны, калі праслізгванне пачынаецца нечакана на слізкай дарозе.
Першы аўтаматычны самаблакіруючы міжвосны дыферэнцыял быў творам брытанскага гоначнага гонщыка і інжынера Тоні Ролта. Разам са сваім сябрам і калегам-гонщыкам Фрэдам Дыксанам Ролт да вайны кіраваў майстэрняй Rolt/Dixon Developments. Пасля вайны абодва захапіліся патэнцыялам пастаяннага поўнага прывада. Пабудаваўшы эксперыментальны паўнапрыводны стэнд пад назвай «Crab» («Краб»), у 1950 годзе яны аб’ядналі намаганні з Гары Фергюсанам — паспяховым вытворцам трактароў — каб стварыць кампанію Harry Ferguson Research.
Бачаннем Фергюсана быў не гоначны аўтамабіль, а па-сапраўднаму бяспечны дарожны аўтамабіль: такі, чые колы не будуць ні праслізгваць пры разгоне, ні блакавацца пры тармажэнні. Ролт і Дыксан вырашылі спраектаваць такі аўтамабіль цалкам з нуля — уключаючы кузаў, трансмісію і сілавы агрэгат. З вопытным канструктарам Клодам Хілам (раней з Aston Martin) у якасці галоўнага інжынера эксперыментальны седан Ferguson R4 быў завершаны пасля шасці гадоў распрацоўкі. Яго характарыстыкі былі выдатнымі для 1956 года:
- Пастаянны поўны прывад з самаблакіруючым міжвосным дыферэнцыялам
- Апазітны чатырохцыліндравы рухавік
- Дыскавыя тармазы на ўсіх чатырох колах
- Электрамеханічная антыблакіровачная тармазная сістэма Dunlop MaxaRet, адаптаваная з авіяцыі
Сэрцам трансмісіі Ferguson Formula быў дасціпны самаблакіруючы механізм унутры раздатачнай каробкі. Акрамя дыферэнцыяла, вузел змяшчаў дадатковы камплект шасцерняў, дзве шарыкавыя муфты свабоднага ходу і два пакеты фрыкцыйных дыскаў. У звычайных умовах гэтыя элементы ціха халастаравалі. Але калі колы адной восі пачыналі праслізгваць — выклікаючы розніцу ў хуткасцях выходных валоў — адна з муфт уключалася, прыціскаючы свой фрыкцыйны пакет да шасцерняў дыферэнцыяла і імгненна ператвараючы дыферэнцыяльны прывад у суцэльнае злучэнне.
Другі прататып, універсал Ferguson R5 1962 года, быў яшчэ больш здольным. Выпрабавальнікі часопіса Autocar адзначалі, што ён дасягаў межаў счаплення на хуткасцях, якія здаваліся амаль немагчымымі. Нягледзячы на гэта, ніводзін вытворца не пагадзіўся запусціць Ferguson у вытворчасць — складанасць і кошт былі занадта высокімі. Аднак у 1962 годзе Тоні Ролт пераканаў кіраўніцтва Jensen Cars адаптаваць трансмісію Ferguson Formula для іх будучага купэ CV8, які выкарыстоўваў рухавік Chrysler V8 магутнасцю 300 к.с. Тры гады праз быў завершаны эксперыментальны паўнапрыводны Jensen CV8 FF.
У 1966 годзе Jensen Interceptor замяніў CV8 — і побач са звычайным задненапрыводным купэ Jensen прапаноўваў паўнапрыводны варыянт са сціплым шыльдзікам «FF». Jensen FF стаў першым у свеце серыйным аўтамабілем, які спалучаў самаблакіруючы міжвосны дыферэнцыял з ABS. Абазначэнне «FF» расшыфроўвалася як «Formula Ferguson». Сярод ключавых характарыстык:
- 6,3-літровы рухавік Chrysler V8 big-block магутнасцю 325 к.с.
- Трохступеньчаты аўтамат TorqueFlite або чатырохступеньчатая механічная каробка
- Асіметрычны размеркаванне моманту: 63% на заднюю вось, 37% на пярэднюю — каб захаваць задненапрыводны характар кіравальнасці
- Аднаканальная ABS Dunlop MaxaRet
- Рэечнае рулявое кіраванне з узмацняльнікам і дыскавыя тармазы па крузе
- Максімальная хуткасць 212 км/г; разгон 0–100 км/г за 7,7 секунды; маса каля 1800 кг
- Кошт у Вялікабрытаніі ў 1968 годзе: каля £6000 — як у самага таннага Rolls-Royce
- Усяго выраблена: 318 аўтамабіляў (1966–1971)
Кожны аўтамабільны журналіст той эпохі хваліў выключную ўстойлівасць Jensen FF і тое, што яны апісвалі як «амаль неабмежаваны запас счаплення на мокрым асфальце». Трагічна, што сам Гары Фергюсан так і не ўбачыў Jensen FF — ён памёр у 1960 годзе.
Чаму мы прысвяцілі столькі ўвагі Ferguson Formula? Таму што Harry Ferguson Research была першай у свеце арганізацыяй, якая разглядала поўны прывад перш за ўсё як інструмент актыўнай бяспекі — а не проста як рашэнне праблем пазадарожнага счаплення. Асіметрычнае размеркаванне моманту было свядомым выбарам, каб пазбегнуць непрадказальнасці, якая турбуе сіметрычныя сістэмы поўнага прывада. На задненапрыводным аўтамабілі празмернае націсканне на акселератар у слізкім павароце выклікае прадказальны занос. На пераднепрыводным — прадказальны знос. На сіметрычным паўнапрыводным аўтамабілі рэакцыя залежыць ад таго, у якой восі найгоршае счапленне, — што можа быць неадназначным і небяспечным. Зрушваючы момант да задняй восі, Ferguson Formula надаваў Jensen FF амаль прадказальную задненапрыводную кіравальнасць у большасці ўмоў.
Вынаходства віскамуфты
Самаблакіруючы механізм Ferguson Formula меў адно істотнае абмежаванне: яго муфты свабоднага ходу працавалі ў бінарным рэжыме «уключана-выключана». Пераход ад адкрытага дыферэнцыяла да поўнай блакіроўкі быў імгненным, што магло ствараць уласную неадназначнасць кіравальнасці ў момант спрацоўвання. Патрабаваўся механізм, які мог бы змяняць ступень блакіроўкі дыферэнцыяла плаўна і паступова.
У канцы 1960-х Тоні Ролт і Дэрэк Гарднер — пазней галоўны канструктар аўтамабіляў Формулы-1 каманды Tyrrell — пачалі эксперыментаваць з сіліконавай вадкасцю, якая выкарыстоўваецца ў вязкасных муфтах прывада вентылятара. Вынікам стала віскамуфта: цыліндрычны корпус, напоўнены сіліконавай вадкасцю, які змяшчае пакеты фрыкцыйных дыскаў, што чаргуюцца і злучаны з кожным выходным валам.
Вось як яна працуе:
- У звычайных умовах, калі ўсе колы круцяцца з падобнай хуткасцю, пакеты дыскаў амаль не рухаюцца адзін адносна аднаго, і муфта не ўплывае на дыферэнцыял.
- Калі адна вось пачынае праслізгваць, яе выходны вал круціцца хутчэй, прымушаючы пакеты дыскаў круціцца адзін адносна аднаго і зрэзваць сіліконавую вадкасць.
- Зрэз павялічвае тэмпературу і ціск унутры муфты, рэзка павышаючы вязкасць вадкасці.
- Гэтае павелічэнне вязкасці прымушае дыскі церціся адзін аб адзін, паступова тармозячы вал, што круціцца хутчэй, і часткова ці цалкам блакіруючы дыферэнцыял.
Запатэнтаваўшы віскамуфту, Тоні Ролт у 1971 годзе заснаваў кампанію FF Developments (FFD) для камерцыйнай пастаўкі трансмісій поўнага прывада. Сярод ранніх праектаў былі паўнапрыводныя фургоны Bedford для брытанскай лясной службы, партыя паліцэйскіх аўтамабіляў Ford Zephyr FF і седаны Opel Senator 4×4 для брытанскай ваеннай місіі ў Берліне.
Самым значным вытворчым дасягненнем FFD стала трансмісія для AMC Eagle (1979–1988) — прыўзнятай паўнапрыводнай версіі седана AMC Concord, абсталяванай большымі шынамі і кузавам, прыўзнятым на 75 мм. AMC Eagle стаў першым у свеце серыйным аўтамабілем, які выкарыстоўваў міжвосны дыферэнцыял, блакіраваны віскамуфтай. Хоць ён задумваўся хутчэй як лёгкі пазадарожнік, чым як спартыўны аўтамабіль, архітэктура яго трансмісіі стала прамым продкам некаторых з самых знакамітых спартыўных паўнапрыводных аўтамабіляў, калі-небудзь пабудаваных, — у тым ліку ранніх пакаленняў Subaru Impreza WRX і Mitsubishi Lancer Evolution.
Самаблакіруючыя дыферэнцыялы: ад Torsen да электроннага кіравання
Калі Audi Quattro пайшоў у вытворчасць у 1981 годзе — праз два гады пасля дэбюту AMC Eagle — ён выкарыстоўваў звычайны адкрыты міжвосны дыферэнцыял з ручной прымусовай блакіроўкай. Элегантнасць рашэння Audi заключалася ў кампаноўцы: падоўжна змантаваны рухавік быў накіраваны прама да задняй восі, а міжвосны дыферэнцыял быў інтэграваны непасрэдна ў каробку перадач. Другасны вал каробкі быў зроблены полым, і праз яго быў прапушчаны пярэдні прывадны вал. Каманда Фердынанда Піха выбрала сіметрычнае размеркаванне моманту 50:50 паміж пярэдняй і задняй восямі.
У 1984 годзе рычагі ручной блакіроўкі дыферэнцыяла нарэшце зніклі з салонаў Audi, замененыя самаблакіруючым дыферэнцыялам Torsen (TORque SENsing). Torsen прапаноўвае некалькі ключавых пераваг:
- Ён цалкам механічны — не патрабуе электронікі, вадкасці ці ўмяшання кіроўцы
- Ён рэагуе на змяненне круцільнага моманту на выходных валах, а не на розніцу хуткасцяў, што азначае, што ён можа спрацаваць яшчэ да таго, як пачнецца праслізгванне
- У адрозненне ад віскамуфты, ён блакіруецца толькі пад цягай, а не пры тармажэнні, што робіць яго цалкам сумяшчальным з ABS
- Блакіроўка і разблакіроўка плаўныя і бесперапынныя, без бінарных пераходаў
Правераная здольнасць Torsen паляпшаць кіравальнасць і ўстойлівасць спартыўных аўтамабіляў пазней прыцягнула інжынераў пазадарожнікаў, якія шукалі легкавую дынаміку. Сёння ён выкарыстоўваецца ў трансмісіях аўтамабіляў, у тым ліку Range Rover, Volkswagen Touareg, Porsche Cayenne і Toyota Land Cruiser Prado.
Яшчэ ў 1980-х панаванне Audi Quattro ў ралі выклікала гонку ўзбраенняў у галіне поўнага прывада сярод удзельнікаў Групы B. На працягу некалькіх сезонаў з’явіліся ўсе наступныя паўнапрыводныя раллійныя аўтамабілі — кожны з якіх выкарыстоўваў тэхналогію віскамуфты FFD у сваіх самаблакіруючых дыферэнцыялах:
- Peugeot 205 T16
- Austin Metro 6R4
- Lancia Delta S4
- Ford RS200
Сцюарт Ролт, сын Тоні, кіраваў адносінамі FFD з раллійнымі камандамі ў гэты перыяд.
У пачатку 1990-х завод АЗЛК у Расіі таксама звярнуўся да FFD, каб распрацаваць паўнапрыводную раллійную версію Москвіч 2141. Выкарыстоўваючы тую ж кампаноўку з трыма дыферэнцыяламі, што і Ford RS200, эксперыментальны паўнапрыводны Москвіч дасягнуў надзвычай прадказальнай кіравальнасці ў экстрэмальных умовах. Выпрабаванні выявілі важны прынцып: рэгулюючы жорсткасць блакіроўкі кожнай віскамуфты паасобку, інжынеры маглі наладжваць баланс кіравальнасці аўтамабіля ў шырокім дыяпазоне:
- Больш жорсткі задні міжколавы дыферэнцыял → большая схільнасць да заносу
- Больш жорсткі пярэдні ці міжвосны дыферэнцыял → большы знос і ўстойлівасць
Менавіта гэтая магчымасць наладкі — прычына, чаму сучасныя раллійныя аўтамабілі WRC выкарыстоўваюць электронна кіраваныя шматдыскавыя фрыкцыйныя пакеты замест пасіўных віскамуфт ва ўсіх трох дыферэнцыялах. Гідраўлічныя прывады і бартавы камп’ ютар могуць змяняць ступень блакіроўкі кожнага дыферэнцыяла ў рэальным часе — расціскаючы фрыкцыёны пры ўваходзе ў паварот, каб дазволіць аўтамабілю свабодна паварочвацца, а затым паступова заціскаючы іх, калі кіроўца разганяецца на прамую, каб максімізаваць счапленне і пазбегнуць зносу.
Два вытворцы сталі піянерамі электронна кіраваных дыферэнцыялаў у дарожных аўтамабілях:
- Mercedes-Benz 4Matic (1986, E-Class W124): тры электронна кіраваныя муфты паслядоўна падключалі пярэднюю вось, затым блакіравалі міжвосны дыферэнцыял, затым блакіравалі задні дыферэнцыял па меры неабходнасці. Сістэма была эфектыўнай, але занадта складанай, а электроніка магла прыкметна падключаць і адключаць пярэднія колы на рыхлым пакрыцці.
- Porsche 959 (1986): дзве электронна кіраваныя муфты, што працуюць у чатырох рэжымах на выбар кіроўцы. Сістэма 959 была больш дасканалай і лепш прыстасаванай для высокапрадукцыйнага выкарыстання.
Замена дыферэнцыяла: Haldex і спрошчаныя сістэмы поўнага прывада
Пакуль раллійныя інжынеры даводзілі самаблакіруючыя дыферэнцыялы да мяжы магчымасцяў, канструктары масавых легкавых аўтамабіляў рухаліся ў адваротным кірунку — цалкам прыбіраючы міжвосны дыферэнцыял і замяняючы яго адной толькі віскамуфтай. Volkswagen Golf II Syncro 1985 года стаў першым еўрапейскім легкавым аўтамабілем, які выкарыстоўваў гэты падыход. Трансмісія была распрацавана інжынерамі GKN, якая набыла FFD у 1969 годзе.
Спрошчаная кампаноўка з віскамуфтай давала відавочныя перавагі для масавай вытворчасці:
- Паўнапрыводная мадэль мела большасць агульных кампанентаў са звычайнай пераднепрыводнай версіяй, што зніжала кошт і складанасць вытворчасці
- У звычайных умовах аўтамабіль кіраваўся гэтак жа, як пераднепрыводны
- Калі пярэднія колы праслізгвалі, віскамуфта магла перадаваць да 70% моманту на заднюю вось прыкладна за 0,2 секунды
Аднак гэтае затрыманае ўключэнне стварала недахоп кіравальнасці: аўтамабіль, які спачатку паводзіў сябе як пераднепрыводны (выносячы пярэднюю вось вонкі), мог раптоўна перайсці да задненапрыводных паводзін, калі віскамуфта ўключалася, заспяваючы кіроўцаў знянацку. Японскія вытворцы даследавалі розныя рашэнні, у тым ліку ўсталёўку некалькіх віскамуфт — некаторыя мадэлі, такія як Nissan Sunny/Pulsar 1988 года, выкарыстоўвалі тры: адну для падключэння задняга прывада і па адной для блакіроўкі кожнага міжколавага дыферэнцыяла. Mazda Concerto 4WD пайшла яшчэ далей, выкарыстоўваючы віскамуфты замест як міжвоснага, так і задняга міжколавага дыферэнцыялаў.
Наступны эвалюцыйны крок замяніў віскамуфту электронна кіраванай гідраўлічнай шматдыскавай муфтай — значна больш хуткім і дакладна кіраваным прыборам. Муфта Haldex, якая замяніла віскамуфту на Volkswagen Golf IV і яго платформенных сваяках, — самы вядомы прыклад гэтай тэхналогіі. Вось як яна працуе:
- Тарцовыя кулачкі вызначаюць любую розніцу частоты кручэння паміж пярэднім і заднім валамі
- Ролікі, што коцяцца па паверхнях кулачкоў, штурхаюць поршні ў кальцавых цыліндрах, накачваючы гідраўлічную вадкасць
- Ціск вадкасці сціскае шматдыскавы фрыкцыйны пакет, перадаючы момант на заднюю вось
- Электрамагнітны клапан, які кіруецца электронікай аўтамабіля, можа скінуць ціск у любы момант — забяспечваючы бясконца зменнае размеркаванне моманту
Сёння большасць паўнапрыводных легкавых аўтамабіляў і красавераў выкарыстоўваюць нейкі варыянт гэтай архітэктуры з электронна кіраванай муфтай — няхай гэта будзе Haldex на аўтамабілях канцэрна Volkswagen, VTM-4 ад Honda ці xDrive ад BMW. Хуткасць сучасных муфтавых сістэм знізіла затрымку ўключэння да ўзроўню, калі яна незаўважная пры звычайнай яздзе. Цяпер наладка кіруючага праграмнага забеспячэння важнейшая за само абсталяванне: Golf 4Motion і Audi A3 Quattro выкарыстоўваюць механічна ідэнтычныя трансмісіі, але рознае праграмнае забеспячэнне дае Volkswagen сіметрычнае размеркаванне моманту, у той час як каліброўка Audi накіроўвае 60% моманту наперад дзеля больш звыклага пераднепрыводнага характару.
Тэхналогіі поўнага прывада сёння: якая сістэма найлепшая?
Падключальныя сістэмы поўнага прывада з другой воссю, што падключаецца ўручную, на шчасце, зніклі з легкавых аўтамабіляў. Астатнія архітэктуры маюць свае вартасці:
- Пастаянны поўны прывад з самаблакіруючым міжвосным дыферэнцыялам (віскамуфта, як у Subaru, механічны Torsen, як у Audi A4/A6/A8 Quattro і Volkswagen Phaeton, ці электронна кіраваныя муфты, як у Mitsubishi Lancer Evo): самыя дасканалыя і прыемныя сістэмы, здольныя сапраўды паляпшаць кіравальнасць як на дарозе, так і на трэку пры правільнай каліброўцы.
- Пастаянны поўны прывад з адкрытым міжвосным дыферэнцыялам (як у Mercedes-Benz 4Matic): абапіраецца на процібуксовачную электроніку, каб кампенсаваць адсутнасць самаблакіроўкі. Эфектыўны на дарозе, але механічна менш праактыўны.
- Падключальны задні прывад праз кіраваную муфту (Haldex, як на Volvo, Saab і розных красаверах канцэрна Volkswagen): самая распаўсюджаная кампаноўка ў сучасных красаверах — эканамічная, лёгкая і ўсё больш здольная дзякуючы хутчэйшай электроніцы.
Дамінуючая тэндэнцыя ў перадавым поўным прывадзе — вектарызацыя моманту (torque vectoring): не проста размеркаванне моманту паміж пярэдняй і заднёй восямі, а актыўнае змяненне яго паміж левым і правым коламі адной восі. Mitsubishi Lancer Evolution X прадстаўляе апошняе слова тэхнікі: яго сістэма S-AWC спалучае электронна кіраваны цэнтральны дыферэнцыял (ACD) з заднім дыферэнцыялам Active Yaw Control (AYC), здольным перадаваць момант паміж заднімі коламі незалежна. Дадатковыя камплекты шасцерняў могуць зрушваць баланс моманту праактыўна, да страты счаплення, а не рэактыўна — пасля таго як праслізгванне ўжо пачалося.
На практыцы рэальныя адрозненні ў кіравальнасці паміж сучаснымі сістэмамі поўнага прывада працягваюць змяншацца па меры таго, як электроніка кіравання становіцца ўсё больш дасканалай. Добра адкаліброваная сістэма на аснове Haldex у красавера можа забяспечыць устойлівасць, якая пакалення таму здавалася б выдатнай для механічнага дыферэнцыяла Torsen. Гэта, у канчатковым выніку, кірунак, у якім рухаецца тэхналогія, — і канчатковай кропкай можа стаць электрамабіль з чатырма асобнымі матор-коламі, кожнае з якіх перадае дакладна кіраваны момант без якой-небудзь механічнай трансмісіі ўвогуле.
Гэта пераклад. Арыгінал можна прачытаць тут: https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4f54.html
Апублікавана Лістапад 04, 2021 • 21 хв на чытанне
