Толық жетекті жүйе туралы түсінік: тарихы, технологиясы және AWD жүйелері қалай жұмыс істейді

Бұл мақала бастапқыда қарапайым техникалық нұсқаулық ретінде ойластырылған еді — «толық жетек туралы білгіңіз келген бәрін, бірақ кімнен сұрарыңызды білмеген сұрақтарыңызды» қамтитын дүние сияқты. Біз ашық дифференциалдардың висмуфта немесе Haldex түріндегі тораптардан несімен ерекшеленетінін, өздігінен бітелетін дифференциалдардың не істейтінін және мұның бәрінің неге маңызды екенін баяндамақ болдық. Бірақ тарихқа неғұрлым терең үңілген сайын, соғұрлым көбірек таңғалдық. Тұрақты толық жетегі бар алғашқы жеңіл автомобиль жүз жылдан астам уақыт бұрын Нидерландта жасалғаны белгілі болды. Ал 1935 жылы толық жетекті американдық жарыс автомобилі дүниежүзілік тарихтың жолын өзгертуге таңғаларлықтай жақын келді.

Жеңіл автомобильге толық жетек неге қажет? XXI ғасырда жауап айқын сияқты: жақсырақ ілінісу, тайғақ беттерде дөңгелектердің аз сырғанауы және қозғалтқыш күшімен басқарудың жақсаруы. Жетек берілетін төрт дөңгелек жай ғана екеуінен жақсы. Бірақ адамзат осы қарапайым ақиқатты іске асыруға таңғаларлықтай ұзақ уақыт жұмсады. Кез келген автомобиль тарихшысынан сұрасаңыз, олар сізге жаппай нарыққа арналған жеңіл автомобильдер үшін толық жетек дәуірі 1980 жылы Audi Quattro-мен басталды деп айтады. Олар сирек кездесетін ізашарларды да атап өтуі мүмкін — 1966 жылғы британдық суперкар Jensen FF және 1972 жылғы Subaru Leone 4WD. Алайда нағыз маман ерте шыққан толық жетекті Subaru автомобильдері мүлдем тұрақты AWD жүйелері болмағанын — олар уақытша (part-time) болғанын тез ескертеді. Алдағы уақытта түсіндіретініміздей, бұл өте маңызды айырмашылық.

Уақытша 4WD: уақытша шешім

Бір білікке уақытша жетек беру — ымыраға келу шешімі әрі жол автомобильдері үшін онша талғампаз шешім емес. «Part-Time 4WD» термині SUV мен жол талғамайтын жүк көліктері әлемінен шыққан. Бұл конфигурацияда бір білік тұрақты жетек алса, екіншісі қажет болғанда қатаң түрде жалғанады — бірақ бұл қатаң байланысты тек жол сыртында ғана пайдалануға болады. Асфальт жабынды беттерде уақытша жүйені толығымен ажырату қажет. Міне, неліктен:

• Автомобиль бұрылғанда алдыңғы дөңгелектер артқы дөңгелектерге қарағанда ұзынырақ доға бойымен жүреді, сондықтан жылдамырақ айналуы тиіс.
• Қатаң жалғанған толық жетекті жүйеде алдыңғы дөңгелектердегі ілінісу азаяды, ал артқы дөңгелектердегі айналу моменті артады.
• Кейбір жағдайларда алдыңғы дөңгелектер жетек күшінің орнына тежеу күшін тудыруы мүмкін — бұл кедергіні арттырып, автомобильді басқаруды қиындатады.
• Балшық немесе қар сияқты борпылдақ беттерде бұл әсерді басқаруға болады, бірақ асфальтта ол трансмиссияның қатты тұтылуын және басқару проблемаларын тудырады.

Автомобиль бұрылыс жасағанда әрбір дөңгелек өзінің доғасымен жүреді және әртүрлі жылдамдықпен айналуы керек. Сондықтан тұрақты толық жетекті жүйеге үш дифференциал қажет: екі дөңгелекаралық дифференциал (әр білікке біреуден) және екі жетек білігінің бір-біріне тәуелсіз айналуына мүмкіндік беретін бір білікаралық дифференциал.

Осы кемшіліктерге қарамастан, қатаң жалғанған толық жетек кейбір жол автомобильдерінде де пайда болды — дегенмен олар сипаты жағынан жол талғамайтын жүк көліктеріне жақынырақ еді. Мысалы, КСРО-да ГАЗ-61 «Эмка» — алты цилиндрлі қозғалтқышы және уақытша алдыңғы білігі бар толық жетекті седан — 1938 жылдың өзінде шағын партиямен өндіріске енгізілді. Соғыстан кейін осыған ұқсас трансмиссиялар ГАЗ-М72 «Победа» жол талғамайтын нұсқасында және «Москвич-410»-да пайда болды. 1972 жылғы Subaru Leone 4WD дәл осы логиканы ұстанды: ол жол сыртында пайдалануға арналған, стандартты алдыңғы жетекті Subaru-ларға қарағанда биіктігі жоғары әрі қолмен қосылатын артқы білігі болды.

Subaru Leone 4WD Station Wagon (1972–1979) — қолмен жалғанатын артқы білігі бар, алдыңғы жетекті платформаның толық жетекке бейімделген нұсқасы. Негізгі техникалық сипаттамалары:

• Қозғалтқыш нұсқалары: 1,4 литр (72 а.к.) немесе 1,6 литр (80 а.к.)
• Шанақ түрлері: универсал, седан және пикап
• Артқы дөңгелек жетегін қосу: механикалық беріліс қорабы бар автомобильдерде қолмен; автоматты қораптарда көп дискілі үйкеліс муфтасы арқылы автоматты түрде
• Бұл уақытша құрылым барлық толық жетекті Subaru автомобильдерінде 1989 жылға дейін сақталды

Уақытша толық жетектің басты проблемасы — автомобильдер уақытының көп бөлігін өткізетін асфальт жолдарда оның пайдасыз болуы, бірақ соған қарамастан автомобиль раздаточный қорапты, екінші кардан білігін және қосымша білік торабын үнемі алып жүруге мәжбүр. Алайда уақытша жүйені тұрақты жүйеге айналдыру үшін бар болғаны бір қосымша компонент қажет: раздаточный қораптағы білікаралық дифференциал.

Тұрақты толық жетек: ол қалай жұмыс істейді және неге маңызды

Білікаралық дифференциал — тұрақты толық жетектің кілті. Әр білікте бір-біреуден орналасқан екі дөңгелекаралық дифференциал бұрылыстарда әр біліктегі сол және оң дөңгелектердің әртүрлі жылдамдықпен айналуына мүмкіндік береді. Білікаралық дифференциал дәл сол жұмысты алдыңғы және артқы біліктер арасында атқарады. Үш дифференциалмен жабдықталған автомобиль кез келген жол жабынында трансмиссияны тұтып қалмай әрі басқаруды нашарлатпай тұрақты толық жетекпен жүре алады.

Теорияда қарапайым — алайда 1980 жылдардың басына дейін автомобиль саласы тұрақты AWD-ны жол автомобильдеріне қажетсіз деп санады. Қалыптасқан пікір бойынша құрғақ асфальтта екінші жұп дөңгелекті және оған байланысты барлық трансмиссия тораптарын үнемі айналдыру шу қосып, отынды текке жұмсайды дейтін. Audi Quattro бұл ойды мүлдем өзгертті. Қозғалтқыш моментін барлық төрт дөңгелекке үнемі тарату арқылы тұрақты AWD жүйесі:

• Бұрылыстарда бүйірлік күштерді басқаруға ілінісудің үлкенірек қорын қалдырады
• Бұрылыс ортасында үдеу немесе тежеу кезіндегі тұрақтылықты айтарлықтай жақсартады
• Газ беруден туындайтын кенет артық бұрылудың (оверстир) немесе аз бұрылудың (андерстир) қаупін азайтады

1980 жылдардың аяғындағы Audi 80 Quattro бұл құрылымның қаншалықты жетілдірілгенін көрсетеді. Quattro архитектурасы бәсекелес Ferguson Formula трансмиссиясына қарағанда ықшамырақ. 1984 жылдан бастап Audi Torsen өздігінен бітелетін дифференциалын қолданды — бұл дөңгелек жылдамдығының айырмашылығына емес, әр шығыс білігіндегі момент өзгерісіне жауап беретін таза механикалық құрылғы. Висмуфтаға негізделген дифференциал құлпынан айырмашылығы, Torsen тек ілінісу кезінде ғана бітеледі, тежеу кезінде емес, яғни ол ABS жүйелерімен толық үйлесімді әрі тежеу кезіндегі тұрақтылықты жақсартады.

Range Rover (1970) мен ресейлік Lada Niva (1976) әдетте білікаралық дифференциалы бар алғашқы жаппай өндірілген көліктер деп саналатынын атап өткен жөн — бірақ екеуі де нақты түрде жол талғамайтын санатқа жатады. Audi Quattro ізашарлық атаққа дәл жеңіл автомобильдер арасында ие.

Ерте толық жетекті жарыс автомобильдері: Spyker-ден Bugatti-ге дейін

Жарыс автомобильдерін жобалаушылар Quattro дәуіріне дейін тұрақты толық жетекті зерттеді ме? Жауап — анық иә, әрі бұл оқиға көпшілік ойлағаннан әлдеқайда әріден басталады.

Фердинанд Поршенің соғыстан кейінгі алғашқы жобасы толық жетекті жарыс автомобилі болды: ортада орналасқан 1,5 литрлік он екі цилиндрлі қозғалтқышы бар Cisitalia 360. Алайда оның алдыңғы жетегі уақытша еді — жүргізуші оны тек жолдың түзу учаскелерінде ғана қосып, бұрылыстардың алдында артқы жетекке қайта ауысатын.

Бірақ Порше шын мәнінде толық жетекті көлікті әлдеқайда ертерек жасаған еді: 1900 жылы шыққан, төрт жеке дөңгелек қозғалтқышы бар электромобиль. Алайда автомобиль тарихшылары үшін нағыз таңғаларлық дүние — нидерландтық Spyker өндірушісі 1902 жылы жасаған жарыс автомобилі. Тіпті тежегіштер тек артқы дөңгелектерге ғана орнатылатын заманда бұл автомобильде нағыз тұрақты толық жетек болды — білікаралық дифференциалымен қоса.

Spyker компаниясын 1880 жылы Spijker ағайындылары ат арбаларын жасаушы ретінде құрған. Олардың алғашқы автомобилі 1900 жылы пайда болды, ал екі жылдан кейін бельгиялық конструктор Жозеф Валентин Лавиолеттпен бірлесе отырып, олар толық жетекті Spyker 60 HP жарыс автомобилін (1902–1907) шығарды. Оның сипаттамасы сол дәуір үшін ерекше озық болды:

• Үш дифференциал — білікаралық және екі дөңгелекаралық
• Үш бөлек тежеу механизмі — екеуі артқы дөңгелектерде, біреуі алдыңғы кардан білігінде
• Тұжырымдамасы бойынша ондаған жыл бойы теңдесі болмаған толық жетекті жүйе

Сонымен, тұрақты толық жетек тұжырымдамасы ғасырдан астам жасқа ие. Толық жетекті Spyker автомобильдері көп жасалмады — олар тым қымбат болды әрі жарыстарда айтарлықтай жетістікке жеткен жоқ. 1930 жылдардың басында тағы екі ауқымды AWD жарыс жобасы пайда болды: Bugatti Tipo 53 және Miller FWD.

Bugatti Tipo 53 жобасы Fiat инженері Антонио Пикеттодан бастау алды, ол бұл идеяны 1930 жылы Этторе Бугаттиға ұсынды. 1932 жылы үш автомобиль аяқталды, олардың әрқайсысында мынадай ерекшеліктер болды:

• 300 а.к. қуатты, ауаүрлегіші бар сегіз цилиндрлі қатарлы қозғалтқыш
• Үш дифференциалы бар тұрақты толық жетек
• Бөлек орнатылған беріліс қорабымен біріктірілген раздаточный қорап пен білікаралық дифференциал
• Автомобильдің сол жағында орналасқан екі білікке арналған жетек біліктері
• Көлденең серіппедегі тәуелсіз алдыңғы аспа — Bugatti үшін ерекше шешім

Қиыршық тас төселген бұрылыстарда сол кездегі артқы жетекті автомобильдерден озып шыққанымен, Tipo 53 алдыңғы жетек біліктерінде тұрақты жылдамдықты топсалардың орнына стандартты кардан топсаларын пайдаланғандықтан рульді бұру күшінің шамадан тыс болуынан зардап шекті. Үш автомобиль 1935 жылға дейін жарысқа қатысты.

Miller FWD ішінара американдық конструктор Гарри Миллердің арнайы бөлшектеу үшін сатып алынған алдыңғы жетекті Bugatti-ді зерттеуінің арқасында дүниеге келді. Bugatti тәсілінен шабыт алған Миллер FWD жүк көлігі компаниясының демеушілігімен өзінің толық жетекті шассиін жасады. Толық жетекті Miller автомобильдерінің бірі 1934 жылғы Indianapolis 500 жарысында алда келе жатып, техникалық ақаулықтан тоғызыншы орында болғанда жарыстан шықты.

Бұл автомобильдер автомобиль тарихындағы ең таңғажайып «егер де» сәттерінің бірімен де байланысты. 1935 жылы Берлиндегі AVUS трекіндегі жарыс кезінде толық жетекті Miller үшінші орында келе жатып, оның қатарлы сегіз цилиндрлі қозғалтқышы апатты түрде істен шықты да, сынықтар көрермен мінбелеріне қарай ұшты. Сол күні мінбеде Адольф Гитлер отырған еді. Кішкене сынық оған жетіп қалғанда, Екінші дүниежүзілік соғыстың — әрі дүниежүзілік тарихтың — барысы мүлдем басқаша болуы мүмкін еді.

Ferguson Formula: бәрін өзгерткен AWD жүйесі

Толық жетек тарихындағы келесі маңызды тарауды түсіну үшін ашық білікаралық дифференциалдардың түбегейлі шектеуін еске түсірген пайдалы. Ашық дифференциал бір білікке еркін айналуға мүмкіндік бергенде, екіншісіне момент берілмейді. Егер артқы дөңгелектер ілінісуін мүлдем жоғалтса, артқы дөңгелектер айналып тұрғанда алдыңғы дөңгелектер қозғалмай қалуы мүмкін — дифференциал мұны болдырмау үшін ештеңе істемейді.

SUV-лер үшін жасалған шешім — мәжбүрлі бітеу: жүргізуші дифференциал тісті дөңгелектерін қатаң бітейтін механизмді қолмен қосады да, дифференциалды жетекті тұтас байланысқа айналдырады. Бұл тәсіл ерте Range Rover-ларда, Lada Niva-да және басқа да көптеген жол талғамайтын көліктерде қолданылды — соның ішінде 1984 жылға дейін жүргізушіден орталық дифференциалды қолмен бітеуді талап еткен бірінші буын Audi Quattro-да. Бірақ қолмен бітеу — тағы бір ымыраға келу шешімі: оны қатты беттерде ажырату қажет әрі тайғақ жолда дөңгелектердің сырғануы кенет басталса, ешқандай қорғаныс ұсынбайды.

Алғашқы автоматты түрде өздігінен бітелетін білікаралық дифференциал британдық жарыс жүргізушісі әрі инженер Тони Ролттың туындысы болды. Ролт өзінің досы әрі әріптес жарысшысы Фред Диксонмен бірге соғысқа дейін Rolt/Dixon Developments шеберханасын жүргізген. Соғыстан кейін екеуі тұрақты толық жетектің әлеуетіне қызығушылық танытты. «Crab» деп аталатын тәжірибелік толық жетекті сынақ стендін жасағаннан кейін, олар 1950 жылы табысты трактор өндірушісі Гарри Фергюсонмен бірігіп, Harry Ferguson Research компаниясын құрды.

Фергюсонның мақсаты жарыс автомобилі емес, нағыз қауіпсіз жол автомобилі болды: дөңгелектері үдеу кезінде сырғанамайтын әрі тежеу кезінде бұғатталмайтын автомобиль. Ролт пен Диксон мұндай автомобильді мүлдем нөлден бастап — шанағын, трансмиссиясын және күштік агрегатын қоса — жобалауды ұйғарды. Бас инженер ретінде тәжірибелі конструктор Клод Хилл (бұрын Aston Martin компаниясында болған) тартылды, ал тәжірибелік Ferguson R4 седаны алты жылдық әзірлеуден кейін аяқталды. Оның сипаттамасы 1956 жыл үшін керемет еді:

• Өздігінен бітелетін білікаралық дифференциалы бар тұрақты толық жетек
• Қарама-қарсы орналасқан төрт цилиндрлі (flat-four) қозғалтқыш
• Төрт дөңгелектегі дискілі тежегіштер
• Авиациядан бейімделген Dunlop MaxaRet электромеханикалық тежегішті бұғаттауға қарсы (ABS) жүйесі

Ferguson Formula трансмиссиясының жүрегі — раздаточный қораптың ішіндегі тапқыр түрде жасалған өздігінен бітелу механизмі. Дифференциалдан басқа, бұл торапта қосымша тісті дөңгелектер жинағы, екі шарлы асып кету муфтасы және үйкеліс дискілерінің екі пакеті болды. Қалыпты жағдайда бұл элементтер тыныш бос жүрісте болатын. Бірақ бір біліктің дөңгелектері сырғана бастағанда — шығыс біліктерінің жылдамдығында айырмашылық тудырып — муфталардың бірі қосылып, өзінің үйкеліс пакетін дифференциал тісті дөңгелектеріне қысады да, дифференциалды жетекті лезде тұтас байланысқа айналдыратын.

Екінші прототип — 1962 жылғы Ferguson R5 универсалы — одан да мүмкіндігі мол еді. Autocar журналының сынаушылары ол мүмкін емес сияқты көрінген жылдамдықтарда ілінісу шегіне жететінін атап өтті. Соған қарамастан, бірде-бір өндіруші Ferguson-ды өндіріске енгізуге келіспеді — оның күрделілігі мен құны тым жоғары болды. Алайда 1962 жылы Тони Ролт Jensen Cars басшылығын 300 а.к. қуатты Chrysler V8 қозғалтқышын пайдаланатын болашақ CV8 купесі үшін Ferguson Formula трансмиссиясын бейімдеуге көндірді. Үш жылдан кейін тәжірибелік толық жетекті Jensen CV8 FF аяқталды.

1966 жылы Jensen Interceptor CV8-ді алмастырды — әрі стандартты артқы жетекті купемен қатар Jensen ұқыпты «FF» белгісімен таңбаланған толық жетекті нұсқаны ұсынды. Jensen FF өздігінен бітелетін білікаралық дифференциалды ABS-пен біріктірген әлемдегі алғашқы сериялық автомобиль болды. «FF» белгісі «Formula Ferguson» дегенді білдірді. Негізгі техникалық сипаттамалары:

• 325 а.к. қуат беретін 6,3 литрлік Chrysler V8 big-block қозғалтқышы
• Үш сатылы TorqueFlite автоматты немесе төрт сатылы механикалық беріліс қорабы
• Асимметриялық момент бөлінісі: артқы білікке 63%, алдыңғыға 37% — артқы жетекті автомобильдің басқарылу сипатын сақтау үшін
• Бір арналы Dunlop MaxaRet ABS
• Тісті рейкалы күшейткіш руль басқармасы және барлық дөңгелектердегі дискілі тежегіштер
• Ең жоғары жылдамдығы 212 км/сағ; 0–100 км/сағ 7,7 секундта; жабдықталған салмағы шамамен 1 800 кг
• 1968 жылы Ұлыбританиядағы бағасы: шамамен 6 000 фунт стерлинг — ең арзан Rolls-Royce-ке ұқсас
• Жалпы өндірісі: 318 автомобиль (1966–1971)

Сол дәуірдің әрбір автомобиль журналисі Jensen FF-тің ерекше тұрақтылығын және олар «дымқыл асфальттағы шектеусіз дерлік ілінісу қоры» деп сипаттаған қасиетін мадақтады. Өкінішке орай, Гарри Фергюсонның өзі Jensen FF-ті ешқашан көрмеді — ол 1960 жылы қайтыс болды.

Неге Ferguson Formula-ға сонша уақыт бөлеміз? Себебі Harry Ferguson Research — толық жетекті бар болғаны жол сыртындағы ілінісу мәселелерінің шешімі ретінде емес, ең алдымен белсенді қауіпсіздік құралы ретінде қараған әлемдегі алғашқы ұйым болды. Асимметриялық момент бөлінісі — симметриялы AWD жүйелеріне тән болжанбайтын мінезден аулақ болу үшін әдейі жасалған таңдау. Артқы жетекті автомобильде тайғақ бұрылыста газды тым көп бергенде болжамды оверстир пайда болады. Алдыңғы жетекті автомобильде болжамды андерстир туындайды. Симметриялы AWD автомобильде реакция қай білікте ілінісу нашар екеніне байланысты — бұл екіұшты әрі қауіпті болуы мүмкін. Моментті артқы білікке ауыстыру арқылы Ferguson Formula Jensen FF-ке көпшілік жағдайда болжамды дерлік артқы жетекті басқарылуды берді.

Висмуфтаның ойлап табылуы

Ferguson Formula-ның өздігінен бітелу механизмінің бір елеулі шектеуі болды: оның асып кету муфталары қос күйлі, қосулы-өшірулі режимде жұмыс істеді. Ашық дифференциалдан толық бітелуге өту лезде болатын, бұл қосылу сәтінде өзіндік басқарылу екіұштылығын тудыруы мүмкін еді. Қажет болғаны — дифференциалдың бітелу дәрежесін біркелкі әрі біртіндеп өзгерте алатын механизм еді.

1960 жылдардың аяғында Тони Ролт пен Дерек Гарднер — кейіннен Tyrrell-дің «Формула-1» автомобильдерінің бас конструкторы — тұтқыр желдеткіш муфталарында пайдаланылатын силикон сұйықтығымен тәжірибе жасай бастады. Нәтиже — висмуфта болды: силикон сұйықтығымен толтырылған, әр шығыс білігіне жалғанған үйкеліс дискілерінің кезектескен пакеттері бар цилиндр тәрізді корпус.

Ол былай жұмыс істейді:

• Қалыпты жағдайда, барлық дөңгелектер ұқсас жылдамдықпен айналғанда, диск пакеттері бір-біріне қатысты әрең қозғалады әрі муфтаның дифференциалға әсері болмайды.
• Бір білік сырғана бастағанда оның шығыс білігі жылдамырақ айналады да, диск пакеттерін бір-біріне қатысты айналдырып, силикон сұйықтығын ығыстырады.
• Бұл ығысу муфта ішіндегі температура мен қысымды арттырып, сұйықтықтың тұтқырлығын күрт жоғарылатады.
• Тұтқырлықтың артуы дискілердің бір-біріне үйкелуіне себеп болады да, жылдамырақ айналатын білікті біртіндеп тежеп, дифференциалды ішінара немесе толық бітейді.

Висмуфтаны патенттегеннен кейін Тони Ролт 1971 жылы толық жетекті трансмиссияларды коммерциялық тұрғыда жеткізу үшін FF Developments (FFD) компаниясын құрды. Алғашқы жобаларға британдық орман шаруашылығы қызметтеріне арналған толық жетекті Bedford фургондары, Ford Zephyr FF полиция автомобильдерінің партиясы және Берлиндегі британдық әскери миссияға арналған Opel Senator 4×4 седандары кірді.

FFD-нің ең елеулі өндірістік жетістігі — AMC Eagle (1979–1988) трансмиссиясы болды. Бұл — үлкенірек шиналармен және 75 мм-ге көтерілген шанақпен жабдықталған, AMC Concord седанының биіктетілген толық жетекті нұсқасы. AMC Eagle висмуфтамен бітелетін білікаралық дифференциалды пайдаланған әлемдегі алғашқы сериялық автомобиль болды. Жоғары жылдамдықты автомобиль емес, жұмсақ жол талғамайтын көлік ретінде ойластырылғанымен, оның трансмиссия архитектурасы осы күнге дейін жасалған ең әйгілі толық жетекті жоғары жылдамдықты автомобильдердің — соның ішінде ерте буын Subaru Impreza WRX мен Mitsubishi Lancer Evolution-ның — тікелей атасы болды.

Өздігінен бітелетін дифференциалдар: Torsen-нен электрондық басқаруға дейін

Audi Quattro өндіріске 1981 жылы — AMC Eagle шыққаннан кейін екі жыл өткенде — енгенде, ол қолмен басқарылатын мәжбүрлі бітеуі бар әдеттегі ашық білікаралық дифференциалды пайдаланды. Audi шешімінің талғампаздығы компоновкада жатты: бойлық орналасқан қозғалтқыш тікелей артқы білікке қарай бағытталды, ал білікаралық дифференциал тікелей беріліс қорабына біріктірілді. Беріліс қорабының қосалқы білігі қуыс етіп жасалды да, алдыңғы жетек білігі сол арқылы өткізілді. Фердинанд Пьехтің командасы алдыңғы және артқы біліктер арасында симметриялы 50:50 момент бөлінісін таңдады.

1984 жылы Audi салонынан қолмен дифференциал бітейтін иінтіректер ақыры жойылды да, оларды Torsen (TORque SENsing) өздігінен бітелетін дифференциалы алмастырды. Torsen бірнеше басты артықшылық ұсынады:

• Ол толығымен механикалық — электроника, сұйықтық немесе жүргізуші араласуы қажет емес
• Ол жылдамдық айырмашылығына емес, шығыс біліктеріндегі момент өзгерісіне жауап береді, яғни дөңгелектер шынымен сырғанай бастамас бұрын әрекет ете алады
• Висмуфтадан айырмашылығы, ол тек ілінісу кезінде ғана бітеледі, тежеу кезінде емес, бұл оны ABS-пен толық үйлесімді етеді
• Бітелу мен ашылу біркелкі әрі үздіксіз, қос күйлі ауысуларсыз

Torsen-нің жоғары жылдамдықты автомобильдерде басқарылу мен тұрақтылықты жақсартудағы дәлелденген қабілеті кейіннен автомобильге ұқсас динамика іздеген SUV инженерлерін қызықтырды. Бүгінде ол Range Rover, Volkswagen Touareg, Porsche Cayenne және Toyota Land Cruiser Prado сияқты көліктердің трансмиссияларында қолданылады.

1980 жылдары Audi Quattro-ның ралли жарыстарындағы үстемдігі Group B бәсекелестері арасында толық жетек бойынша қару жарысын тудырды. Бірнеше маусым ішінде мынадай толық жетекті ралли автомобильдерінің бәрі пайда болды — олардың әрқайсысы өздігінен бітелетін дифференциалдарында FFD висмуфта технологиясын пайдаланды:

• Peugeot 205 T16
• Austin Metro 6R4
• Lancia Delta S4
• Ford RS200

Осы кезеңде FFD-нің ралли командаларымен қарым-қатынасын Тонидің ұлы Стюарт Ролт басқарды.

1990 жылдардың басында Ресейдегі АЗЛК зауыты да «Москвич-2141»-дің толық жетекті ралли нұсқасын әзірлеу үшін FFD-ге жүгінді. Ford RS200-дегі сияқты үш дифференциалды құрылымды пайдалана отырып, тәжірибелік толық жетекті «Москвич» экстремалды жағдайларда таңғаларлықтай болжамды басқарылуға қол жеткізді. Сынақтар бір маңызды принципті ашты: әр висмуфтаның бітелу қаттылығын жеке реттеу арқылы инженерлер автомобильдің басқарылу балансын кең диапазонда баптай алады:

• Қаттырақ артқы дөңгелекаралық дифференциал → оверстирге көбірек бейімділік
• Қаттырақ алдыңғы немесе білікаралық дифференциал → көбірек андерстир және тұрақтылық

Осы баптау мүмкіндігінің арқасында заманауи WRC ралли автомобильдері барлық үш дифференциалда пассивті висмуфтаның орнына электрондық басқарылатын көп дискілі муфта пакеттерін пайдаланады. Гидравликалық жетектер мен борттық компьютер әр дифференциалдың бітелуін нақты уақыт режимінде өзгерте алады — бұрылысқа кіргенде муфталарды босатып, автомобильге еркін бұрылуға мүмкіндік береді, содан кейін жүргізуші түзу жолға шыға бере үдеткенде оларды біртіндеп қысып, андерстирден аулақ болып, ілінісуді барынша арттырады.

Екі өндіруші жол автомобильдерінде электрондық басқарылатын дифференциалдарды алғаш енгізді:

• Mercedes-Benz 4Matic (1986, W124 E-класы): Үш электрондық басқарылатын муфта қажеттілікке қарай алдымен алдыңғы білікті қосып, содан соң білікаралық дифференциалды, одан кейін артқы дифференциалды бітейтін. Жүйе тиімді болғанымен, шамадан тыс күрделі еді, әрі электроника борпылдақ беттерде алдыңғы дөңгелектердің сезілерлік түрде қосылып-ажырауына себеп болатын.
• Porsche 959 (1986): Жүргізуші таңдайтын төрт режимде жұмыс істейтін екі электрондық басқарылатын муфта. 959 жүйесі неғұрлым жетілдірілген әрі жоғары өнімді пайдалануға бейімделген еді.

Дифференциалды алмастыру: Haldex және оңайлатылған AWD жүйелері

Ралли инженерлері өздігінен бітелетін дифференциалдарды шегіне жеткізіп жатқанда, негізгі нарыққа арналған жеңіл автомобильдерді жобалаушылар керісінше бағытта қозғалды — білікаралық дифференциалды толығымен жойып, оның орнына жалғыз висмуфтаны қойды. 1985 жылғы Volkswagen Golf II Syncro осы тәсілді пайдаланған алғашқы еуропалық жеңіл автомобиль болды. Трансмиссияны 1969 жылы FFD-ні сатып алған GKN компаниясының инженерлері әзірледі.

Оңайлатылған висмуфта құрылымы жаппай өндіріс үшін айқын артықшылықтар ұсынды:

• Толық жетекті модель компоненттерінің көпшілігін стандартты алдыңғы жетекті нұсқамен ортақ пайдаланды, бұл өндіріс құны мен күрделілігін азайтты
• Қалыпты жағдайда автомобиль алдыңғы жетекті автомобильмен бірдей жүрді
• Алдыңғы дөңгелектер сырғанағанда висмуфта моменттің 70%-ына дейінін шамамен 0,2 секунд ішінде артқы білікке бере алды

Алайда бұл кешіктірілген қосылу басқарылу жөнінен қауіп тудырды: бастапқыда алдыңғы жетекті автомобиль сияқты әрекет еткен (алдыңғы жағы кең доғаға кетіп жатқан) автомобиль висмуфта қосылғанда кенеттен артқы жетекке бейім мінезге ауысып, жүргізушілерді абайсызда қалдыруы мүмкін еді. Жапон өндірушілері әртүрлі шешімдерді зерттеді, соның ішінде бірнеше висмуфта орнату — кейбір модельдер, мысалы, 1988 жылғы Nissan Sunny/Pulsar, үшеуін пайдаланды: біреуі артқы жетекті қосуға, біреуі әр дөңгелекаралық дифференциалды бітеуге. Mazda Concerto 4WD одан да әрі барып, висмуфталарды білікаралық та, артқы дөңгелекаралық та дифференциалдардың орнына қойды.

Келесі эволюциялық қадам висмуфтаны электрондық басқарылатын гидравликалық көп дискілі муфтамен алмастырды — әлдеқайда жылдам әрі дәлірек басқарылатын құрылғы. Volkswagen Golf IV мен оның платформалас туыстарында висмуфтаны алмастырған Haldex муфтасы — осы технологияның ең танымал мысалы. Ол былай жұмыс істейді:

• Беттік жұдырықшалар (cams) алдыңғы және артқы біліктер арасындағы кез келген айналу жылдамдығының айырмашылығын анықтайды
• Жұдырықша беттерінде жүгіретін роликтер сақиналы цилиндрлердегі поршеньдерді итеріп, гидравликалық сұйықтықты айдайды
• Сұйықтық қысымы көп дискілі муфта пакетін қысып, моментті артқы білікке береді
• Автомобиль электроникасымен басқарылатын соленоидты клапан кез келген сәтте қысымды босата алады — бұл шексіз өзгермелі момент бөлінісіне мүмкіндік береді

Бүгінде AWD жеңіл автомобильдері мен кроссоверлердің көпшілігі осы электрондық басқарылатын муфта архитектурасының қандай да бір нұсқасын пайдаланады — ол Volkswagen Group көліктеріндегі Haldex болсын, Honda-ның VTM-4-і болсын немесе BMW-дің xDrive-ы болсын. Заманауи муфта жүйелерінің жылдамдығы қосылу кідірісін қалыпты жүргізуде сезілмейтін деңгейге дейін азайтты. Енді жабдықтың өзінен гөрі басқару бағдарламалық жасақтамасын баптау маңыздырақ: Golf 4Motion және Audi A3 Quattro механикалық тұрғыда бірдей трансмиссияларды пайдаланады, бірақ түрлі бағдарламалық жасақтама Volkswagen-ге симметриялы момент бөлінісін береді, ал Audi баптауы таныстау алдыңғы жетекті сипат үшін моменттің 60%-ын алдыға жібереді.

Бүгінгі AWD технологиясы: қай жүйе ең үздік?

Қолмен қосылатын екінші білігі бар уақытша толық жетекті жүйелер жеңіл автомобильдерден бақытымызға орай жойылды. Қалған архитектуралардың әрқайсысының өз артықшылықтары бар:

• Өздігінен бітелетін білікаралық дифференциалы бар тұрақты AWD (Subaru-дағыдай висмуфта, Audi A4/A6/A8 Quattro мен Volkswagen Phaeton-дағыдай механикалық Torsen, немесе Mitsubishi Lancer Evo-дағыдай электрондық басқарылатын муфталар): дұрыс бапталғанда жолда да, тректе де басқарылуды шынайы түрде жақсартуға қабілетті ең жетілдірілген әрі көңіл толтыратын жүйелер.
• Ашық білікаралық дифференциалы бар тұрақты AWD (Mercedes-Benz 4Matic-тегідей): өздігінен бітелудің жоқтығын өтеу үшін сырғанауға қарсы электроникаға сүйенеді. Жолда тиімді, бірақ механикалық тұрғыда онша белсенді емес.
• Басқарылатын муфта арқылы уақытша артқы жетек (Volvo, Saab және Volkswagen Group-тың түрлі кроссоверлеріндегідей Haldex): заманауи кроссоверлердегі ең кең таралған құрылым — үнемді, жеңіл әрі жылдамырақ электроника арқасында мүмкіндігі арта түскен.

Озық AWD-дегі басым үрдіс — момент векторлеу (torque vectoring): моментті бар болғаны алдыңғы және артқы біліктер арасында тарату ғана емес, оны бір біліктегі сол және оң дөңгелектер арасында белсенді түрде өзгерту. Mitsubishi Lancer Evolution X осы саланың ең озық деңгейін көрсетеді: оның S-AWC жүйесі электрондық басқарылатын орталық дифференциалды (ACD) артқы дөңгелектер арасында моментті тәуелсіз бере алатын Active Yaw Control (AYC) артқы дифференциалымен біріктіреді. Қосымша тісті дөңгелектер жинағы момент балансын дөңгелектер сырғанай бастаған соң реактивті түрде емес, ілінісу жоғалғанға дейін белсенді түрде ауыстыра алады.

Іс жүзінде басқару электроникасы жетілдірілген сайын заманауи AWD жүйелері арасындағы нақты басқарылу айырмашылықтары тарыла береді. Кроссовердегі жақсы бапталған Haldex негізіндегі жүйе бір ұрпақ бұрын механикалық Torsen дифференциалынан таңғаларлық көрінген тұрақтылықты бере алады. Сайып келгенде, технология осы бағытта дамып келеді — әрі ақырғы нүкте ешқандай механикалық трансмиссиясыз, әрқайсысы дәл басқарылатын момент беретін төрт жеке дөңгелек қозғалтқышы бар электромобиль болуы мүмкін.

Бұл — аударма. Түпнұсқасын мына жерден оқи аласыз: https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4f54.html