Толук дөңгөлөктүү жетек жөнүндө: тарыхы, технологиясы жана AWD системалары кантип иштейт

Бул макала башында жөнөкөй техникалык колдонмо катары ойлонгон — «Толук дөңгөлөктүү жетек жөнүндө билгиңиз келген, бирок кимден сурарыңызды билбеген баардыгы» деген сыяктуу нерсе. Биз ачык дифференциалдар виско-муфта же Haldex тибиндеги түзүлүштөрдөн эмнеси менен айырмаланарын, өзүн-өзү бекитүүчү дифференциалдар чындыгында эмне кыларын жана мунун баары эмне үчүн маанилүү экендигин баяндоону пландаганбыз. Бирок тарыхка тереңирээк киргенибиз сайын, ошончолук таң калдык. Туруктуу толук дөңгөлөктүү жетеги бар биринчи жеңил автомобиль жүз жылдан ашуун убакыт мурда Нидерландда курулганы белгилүү болду. Ал эми 1935-жылы төрт дөңгөлөктүү америкалык жарыш автомобили дүйнө тарыхынын жүрүшүн өзгөртүүгө таң каларлык жакын келген.

Жеңил автомобилге эмне үчүн толук дөңгөлөктүү жетек керек? 21-кылымда жооп ачык көрүнөт: жакшыраак илешүү, тайгак беттерде дөңгөлөктүн азыраак тайышы жана күч берүүдө башкаруунун жакшырышы. Төрт жетектүү дөңгөлөк жөн эле экөөнө караганда жакшыраак. Бирок адамзат ушул жөнөкөй чындыкка ылайык иш-аракет кылуу үчүн таң каларлык көп убакыт жумшады. Кайсы бир автомобиль тарыхчысынан сурасаңыз, ал сизге массалык жеңил автомобилдер үчүн толук дөңгөлөктүү жетек доору 1980-жылы Audi Quattro менен башталган деп айтат. Алар ошондой эле сейрек кездешүүчү алдынкыларын — 1966-жылдагы британиялык суперкар Jensen FF жана 1972-жылдагы Subaru Leone 4WD унааларын эскерүүсү мүмкүн. Чыныгы адис болсо, алгачкы төрт дөңгөлөктүү жетектүү Subaru унаалары такыр туруктуу AWD системалары эмес — алар жарым-жартылай (part-time) болгонун тез эле белгилейт. Жана биз түшүндүргөндөй, бул өтө маанилүү айырмачылык.

Part-Time 4WD: убактылуу чечим

Бир окко жарым-жартылай жетек берүү — компромисс чечим, жана ал жол автомобилдери үчүн өзгөчө кооз эмес. «Part-Time 4WD» термини внедорожниктер жана жол сыртындагы жүк ташуучу унаалардын дүйнөсүндө пайда болгон. Бул конфигурацияда бир ок туруктуу жетектелет, экинчиси болсо талап боюнча катуу туташтырылат — бирок бул катуу туташтырууну жол сыртында гана колдонууга болот. Асфальт жабылган беттерде part-time системаны таптакыр өчүрүү керек. Себеби төмөнкүдөй:

• Автомобиль бурулганда, алдынкы дөңгөлөктөр арткы дөңгөлөктөргө караганда узунураак жаа боюнча жүрөт, демек алар тезирээк айланышы керек.
• Катуу туташтырылган толук дөңгөлөктүү жетек системасында алдынкы дөңгөлөктөрдүн илешүүсү азаят, ал эми арткы дөңгөлөктөрдөгү момент өсөт.
• Кээ бир учурларда алдынкы дөңгөлөктөр жетектөөчү күч ордуна тормоздоо күчүн жаратышы мүмкүн — бул каршылыкты жогорулатып, унааны башкарууну кыйындатат.
• Баткак же кар сыяктуу бошоң беттерде бул таасир башкарылуучу, бирок асфальтта ал жетек тутумунун катуу кысылышын жана башкаруу көйгөйлөрүн пайда кылат.

Автомобиль бурулушту өткөндө, ар бир дөңгөлөк өзүнүн жаасын ээрчип, ар башка ылдамдыкта айланышы керек. Так ушул себептен туруктуу толук дөңгөлөктүү жетек системасына үч дифференциал керек: эки дөңгөлөктөр аралык дифференциал (ар бир окко бирден) жана эки жетектүү ок бири-биринен көз карандысыз айлануусу үчүн бир ок аралык дифференциал.

Бул кемчиликтерге карабастан, катуу туташтырылган толук дөңгөлөктүү жетек кээ бир жол унааларында да пайда болгон — бирок алар мүнөзү боюнча жол сыртындагы жүк унааларына жакыныраак болгон. Мисалы, СССРде GAZ-61 «Эмка» — алты цилиндрлүү кыймылдаткычы жана жарым-жартылай туташуучу алдынкы огу бар төрт дөңгөлөктүү седан — 1938-жылы эле чакан партиялык өндүрүшкө кирген. Согуштан кийин окшош жетек тутумдары GAZ-M72 «Победа» жол сыртындагы вариантында жана «Москвич-410» унаасында пайда болгон. 1972-жылдагы Subaru Leone 4WD так ушул логикага ээрчиген: ал жол сыртында колдонуу үчүн курулган, стандарттык алдынкы жетектүү Subaru унааларына караганда жогору отурумга жана кол менен туташтырылуучу арткы окко ээ болгон.

Subaru Leone 4WD Station Wagon (1972–1979) — алдынкы жетектүү платформанын төрт дөңгөлөктүү жетекке ылайыкталган варианты болуп, кол менен туташтырылуучу арткы окко ээ болгон. Негизги мүнөздөмөлөргө төмөнкүлөр кирген:

• Кыймылдаткыч варианттары: 1,4 литр (72 а.к.) же 1,6 литр (80 а.к.)
• Кузов түрлөрү: универсал, седан жана пикап
• Арткы дөңгөлөктүү жетекти туташтыруу: механикалык кутучалуу унааларда кол менен; автоматтуу унааларда көп дисктүү сүрүлүү муфтасы аркылуу автоматтык түрдө
• Бул part-time түзүлүш 1989-жылга чейин бардык төрт дөңгөлөктүү жетектүү Subaru унааларында уланган

Part-time толук дөңгөлөктүү жетектин негизги көйгөйү — ал автомобилдер убактысынын көбүн өткөргөн асфальт жолдордо пайдасыз болгону, бирок ошого карабастан унаа дайыма бөлүштүргүч кутучанын, экинчи кардан валынын жана кошумча ок түйүнүнүн кошумча салмагын көтөрүп жүрүшү керек. Part-time системаны толук убакыттуу (full-time) системага айлантуу үчүн болсо бир гана кошумча бөлүк керек: бөлүштүргүч кутучадагы ок аралык дифференциал.

Толук убакыттуу толук дөңгөлөктүү жетек: ал кантип иштейт жана эмне үчүн маанилүү

Ок аралык дифференциал — туруктуу толук дөңгөлөктүү жетектин ачкычы. Эки дөңгөлөктөр аралык дифференциал — ар бир окто бирден — бурулуштарда ар бир октогу сол жана оң дөңгөлөктөрдүн ар башка ылдамдыкта айлануусуна мүмкүндүк берет. Ок аралык дифференциал ошол эле ишти алдынкы жана арткы октордун ортосунда аткарат. Үч дифференциал менен жабдылган автомобиль кайсы гана жол бетинде болбосун, жетек тутумунун катуу кысылышысыз же башкаруу жагынан кемчиликсиз туруктуу толук дөңгөлөктүү жетекте жүрө алат.

Теорияда жөнөкөй — бирок 1980-жылдардын башына чейин автомобиль тармагы full-time AWD системасын жол унаалары үчүн ашыкча деп эсептеген. Жалпы пикир мындай эле: кургак асфальтта экинчи жуп дөңгөлөктү жана аларга байланышкан бардык жетек бөлүктөрүн дайыма айлантуу ызы-чуу кошуп, жакма куюучу муну текке коротот. Audi Quattro бул ой-пикирди биротоло өзгөрттү. Кыймылдаткычтын моментин дайыма төрт дөңгөлөккө бөлүштүрүү менен full-time AWD системасы:

• Бурулуштарда каптал күчтөрдү башкаруу үчүн илешүүнүн чоңураак запасын калтырат
• Бурулуштун ортосунда тездетүүдө же тормоздоодо туруктуулукту бир кыйла жакшыртат
• Газ берүүдөн улам пайда болгон капысынан болгон оверстир же андерстир коркунучун азайтат

1980-жылдардын аягындагы Audi 80 Quattro бул түзүлүш канчалык өркүндөгөнүн көрсөтөт. Quattro архитектурасы атаандашы болгон Ferguson Formula тутумуна караганда ыкчам. 1984-жылдан тартып Audi Torsen өзүн-өзү бекитүүчү дифференциалын кабыл алган — бул дөңгөлөктөрдүн ылдамдык айырмасына эмес, ар бир чыгуучу валдагы моменттин өзгөрүшүнө таасир этүүчү таза механикалык түзүлүш. Виско-муфтага негизделген дифференциал бекиткичинен айырмаланып, Torsen тормоздоодо эмес, илешүү учурунда гана бекитилет, демек ал ABS системалары менен толук шайкеш келет жана жайлоодо туруктуулукту жакшыртат.

Белгилей кетсек, Range Rover (1970) жана орусиялык «Лада Нива» (1976) көбүнчө ок аралык дифференциалы бар алгачкы массалык унаалар деп эсептелет — бирок экөө тең тыкан жол сыртындагы категорияга кирет. Audi Quattro болсо алгачкынын наамын дал жеңил автомобилдер арасында талашат.

Алгачкы төрт дөңгөлөктүү жетектүү жарыш автомобилдери: Spyker’ден Bugatti’ге чейин

Жарыш автомобилдеринин конструкторлору Quattro доорунан мурда full-time толук дөңгөлөктүү жетекти изилдешкенби? Жооп — сөзсүз ооба, жана бул окуя көпчүлүк ойлогондон алда канча тереңирээк башталат.

Фердинанд Поршенин согуштан кийинки биринчи долбоору төрт дөңгөлөктүү жетектүү жарыш автомобили болгон: Cisitalia 360, ортоңку кыймылдаткыч жайгашуусу жана 1,5 литрлик он эки цилиндрлүү кыймылдаткычы менен. Бирок анын алдынкы жетеги part-time болгон — айдоочу аны жол тилкесинин түз бөлүктөрүндө гана туташтырып, бурулуштардан мурда кайра арткы дөңгөлөктүү жетекке өтчү.

Бирок Порше чындыгында төрт дөңгөлөктүү жетектүү унааны мындан алда канча мурда курган: 1900-жылга таандык, ар бир дөңгөлөгүндө өзүнчө электр кыймылдаткычы бар электромобиль. Автомобиль тарыхчылары үчүн чыныгы таң калыч окуя болсо — голландиялык Spyker фирмасы 1902-жылы курган жарыш автомобили. Ал тормоздор гана арткы дөңгөлөктөргө орнотулган мезгилде, бул унаа ок аралык дифференциалы менен толук кандуу full-time толук дөңгөлөктүү жетекке ээ болгон.

Spyker компаниясын 1880-жылы Spijker бир туугандар ат араба чыгаруучу катары негиздешкен. Алардын биринчи автомобили 1900-жылы пайда болуп, эки жылдан кийин бельгиялык конструктор Жозеф Валентин Лавиолетт менен бирге алар төрт дөңгөлөктүү жетектүү Spyker 60 HP жарыш автомобилин (1902–1907) чыгарышкан. Анын мүнөздөмөсү ал доор үчүн өзгөчө алдыңкы болгон:

• Үч дифференциал — ок аралык жана эки дөңгөлөктөр аралык
• Үч өзүнчө тормоздоо механизми — экөө арткы дөңгөлөктөрдө, бирөө алдынкы кардан валында
• Концепциясы боюнча ондогон жылдар бою теңдеши болбогон төрт дөңгөлөктүү жетек тутуму

Демек, full-time төрт дөңгөлөктүү жетек концепциясы бир кылымдан ашуун эски. Төрт дөңгөлөктүү жетектүү Spyker унаалары көп чыгарылган эмес — алар өтө кымбат болгон жана жарыштарда олуттуу ийгиликке жеткен эмес. 1930-жылдардын башында дагы эки шумдуктуу AWD долбоору пайда болгон: Bugatti Tipo 53 жана Miller FWD.

Bugatti Tipo 53 долбоору Fiat инженери Антонио Пикеттодон башталган, ал бул идеяны 1930-жылы Этторе Буггатиге сунуштаган. 1932-жылы үч автомобиль бүтүрүлүп, алардын ар бири төмөнкүлөргө ээ болгон:

• 300 а.к. кубаттуулуктагы компрессорлуу рядалуу сегиз цилиндрлүү кыймылдаткыч
• Үч дифференциалы бар full-time толук дөңгөлөктүү жетек
• Өзүнчө орнотулган берүү кутусуна бириктирилген бөлүштүргүч кутуча жана ок аралык дифференциал
• Эки оккого тең автомобилдин сол жагында жайгашкан жетек валдары
• Көлдөнөң рессорго орнотулган көз карандысыз алдынкы аспа — Bugatti үчүн адаттан тыш чечим

Чөбүр бурулуштарында ошол замандын арткы жетектүү автомобилдеринен озуп кетсе да, Tipo 53 алдынкы кардан валдарында теңдик ылдамдыктагы (ШРУС) шарнирлердин ордуна кадимки кардан шарнирлери колдонулгандыктан, рулду буруу үчүн ашыкча күч талап кылган. Үч автомобиль 1935-жылга чейин жарышкан.

Miller FWD жарым-жартылай америкалык конструктор Гарри Миллер атайын бөлүп-жарып изилдөө үчүн сатылып алынган алдынкы жетектүү Bugatti унаасын изилдегенинен улам пайда болгон. Bugatti’нин ыкмасынан шыктанып, Миллер FWD жүк унааларын чыгаруучу компаниянын колдоосу менен өзүнүн төрт дөңгөлөктүү жетектүү шассисин иштеп чыккан. Төрт дөңгөлөктүү жетектүү Miller унааларынын бири 1934-жылы Indianapolis 500 жарышын баштап жетектеп, бирок механикалык көйгөйлөрдөн улам тогузунчу орунда токтогон.

Бул унаалар автомобиль тарыхындагы эң таң калычтуу «эгер ушундай болсочу» учурларынын бирине да байланышкан. 1935-жылы Берлиндеги AVUS трегинде өткөн жарыш учурунда төрт дөңгөлөктүү жетектүү Miller үчүнчү орунда келе жатканда анын рядалуу сегиз цилиндрлүү кыймылдаткычы катуу бузулуп, сыныктар трибуналарга карай учуп кеткен. Ал күнү трибунада Адольф Гитлер отурган. Эгер кичинекей сынык да ага жеткен болсо, Экинчи дүйнөлүк согуштун — жана дүйнө тарыхынын — жүрүшү таптакыр башкача болмок.

Ferguson Formula: баарын өзгөрткөн AWD тутуму

Толук дөңгөлөктүү жетек тарыхындагы кийинки маанилүү бөлүмдү түшүнүү үчүн ачык ок аралык дифференциалдардын негизги чектөөсүнө кайрылуу пайдалуу. Ачык дифференциал бир оккого эркин айланууга мүмкүндүк берет, ал эми экинчиси эч кандай момент албай калат. Эгер арткы дөңгөлөктөр илешүүсүн толугу менен жоготсо, алдынкы дөңгөлөктөр кыймылсыз тура берип, арткылары айлана берет — дифференциал муну болтурбоо үчүн эч нерсе кылбайт.

Внедорожниктер үчүн иштелип чыккан чечим — мажбурий бекитүү болгон: айдоочу дифференциалдын тиштүү дөңгөлөктөрүн катуу бекитүүчү механизмди кол менен туташтырып, дифференциалдык жетекти бекем туташууга айлантат. Бул ыкма алгачкы Range Rover унааларында, «Лада Нива» унаасында жана башка көптөгөн жол сыртындагы унааларда колдонулган — анын ичинде биринчи муундагы Audi Quattro унаасында да, ал 1984-жылга чейин айдоочудан борбордук дифференциалды кол менен бекитүүнү талап кылган. Бирок кол менен бекитүү дагы бир компромисс: аны катуу беттерде өчүрүү керек жана тайгак жолдо дөңгөлөктүн тайышы күтүлбөгөн жерден башталса, ал эч кандай коргоо бербейт.

Биринчи автоматтык өзүн-өзү бекитүүчү ок аралык дифференциалды британиялык жарышчы жана инженер Тони Ролт ойлоп тапкан. Согушка чейин Ролт өзүнүн досу жана жарышчы Фред Диксон менен бирге Rolt/Dixon Developments устаканасын иштеткен. Согуштан кийин экөө туруктуу толук дөңгөлөктүү жетектин мүмкүнчүлүктөрүнө кызыгып калышкан. «Crab» аттуу эксперименталдык төрт дөңгөлөктүү жетектүү сыноо платформасын курганданан кийин, алар 1950-жылы ийгиликтүү трактор өндүрүүчүсү Гарри Фергюсон менен биригип, Harry Ferguson Research компаниясын түзүшкөн.

Фергюсондун максаты жарыш автомобили эмес, чындап коопсуз жол автомобили болгон: дөңгөлөктөрү тездетүүдө тайбаган жана тормоздоодо бекилбеген унаа. Ролт менен Диксон мындай унааны таптакыр баштан — кузову, берүү кутусу жана жетеги менен кошо — иштеп чыгууну чечишкен. Башкы инженер катары Aston Martin’дин мурдагы кызматкери, тажрыйбалуу конструктор Клод Хилл тартылгандан кийин, эксперименталдык Ferguson R4 седаны алты жылдык иштеп чыгуудан соң бүтүрүлгөн. Анын мүнөздөмөсү 1956-жыл үчүн өзгөчө укмуш болгон:

• Өзүн-өзү бекитүүчү ок аралык дифференциалы бар туруктуу толук дөңгөлөктүү жетек
• Оппозиттик төрт цилиндрлүү кыймылдаткыч
• Төрт дөңгөлөктө тең дисктүү тормоздор
• Авиациядан ылайыкталган Dunlop MaxaRet электромеханикалык бекилүүгө каршы тормоз тутуму

Ferguson Formula берүү тутумунун жүрөгү бөлүштүргүч кутучанын ичиндеги акылдуу өзүн-өзү бекитүүчү механизм болгон. Дифференциалдан тышкары, түзүлүштө кошумча тиштүү дөңгөлөктөр топтому, эки шарлуу эркин жүрүш муфтасы жана сүрүлүү дисктеринин эки топтому болгон. Кадимки шарттарда бул элементтер тынч иштебей турчу. Бирок бир окктун дөңгөлөктөрү тайып баштаганда — чыгуучу валдардын ылдамдыгында айырма пайда кылып — муфталардын бири туташып, өзүнүн сүрүлүү топтомун дифференциалдын тиштүү дөңгөлөктөрүнө кысып, дифференциалдык жетекти заматта бекем туташууга айлантчу.

Экинчи прототип — 1962-жылдагы Ferguson R5 универсалы — мындан да жөндөмдүү болгон. Autocar журналынын сынагычтары ал дээрлик мүмкүн эместей сезилген ылдамдыктарда илешүүнүн чегине жеткенин белгилешкен. Ошого карабастан, эч бир өндүрүүчү Ferguson унаасын сериялык өндүрүшкө киргизүүгө макул болгон эмес — татаалдыгы жана баасы өтө жогору болгон. Бирок 1962-жылы Тони Ролт Jensen Cars жетекчилигин Ferguson Formula берүү тутумун алардын даярдалып жаткан CV8 купесине ылайыктоого көндүргөн, ал унаада 300 а.к. кубаттуулуктагы Chrysler V8 кыймылдаткычы колдонулган. Үч жылдан кийин эксперименталдык төрт дөңгөлөктүү жетектүү Jensen CV8 FF бүтүрүлгөн.

1966-жылы Jensen Interceptor CV8 унаасын алмаштырган — жана стандарттык арткы жетектүү купе менен катар Jensen компаниясы кооз «FF» белгиси менен жабдылган толук дөңгөлөктүү жетектүү вариантын сунуш кылган. Jensen FF өзүн-өзү бекитүүчү ок аралык дифференциалды ABS менен айкалыштырган дүйнөдөгү биринчи сериялык автомобиль болуп калган. «FF» белгиси «Formula Ferguson» дегенди билдирген. Негизги мүнөздөмөлөргө төмөнкүлөр кирген:

• 325 а.к. кубаттуулук берген 6,3 литрлик Chrysler V8 чоң блоктуу кыймылдаткыч
• Үч тепкичтүү TorqueFlite автоматы же төрт тепкичтүү механикалык берүү кутусу
• Асимметриялык момент бөлүштүрүү: 63% арткы оккого, 37% алдыңкы оккого — арткы жетектүү унаанын башкаруу мүнөзүн сактоо үчүн
• Бир каналдуу Dunlop MaxaRet ABS
• Рейкалуу күчтөндүргүчтүү руль жана төрт дөңгөлөктө тең дисктүү тормоздор
• Эң жогорку ылдамдыгы 212 км/саат; 0–100 км/саат 7,7 секундда; курап чыгаруу салмагы болжол менен 1 800 кг
• 1968-жылы Улуу Британиядагы баасы: болжол менен 6 000 фунт стерлинг — эң арзан Rolls-Royce унаасына барабар
• Жалпы өндүрүш: 318 автомобиль (1966–1971)

Ал доордун ар бир автомобиль журналисти Jensen FF унаасынын өзгөчө туруктуулугун жана алар «нымдуу асфальтта дээрлик чексиз илешүү запасы» деп сүрөттөгөн касиетин мактаган. Кайгылуусу, Гарри Фергюсондун өзү Jensen FF унаасын эч качан көрө алган эмес — ал 1960-жылы каза болгон.

Эмне үчүн Ferguson Formula’га ушунча убакыт бөлүнүүдө? Анткени Harry Ferguson Research — дүйнөдө толук дөңгөлөктүү жетекти жөн эле жол сыртындагы илешүү көйгөйлөрүн чечүү каражаты эмес, баарынан мурда активдүү коопсуздуктун куралы катары караган биринчи уюм болгон. Асимметриялык момент бөлүштүрүү симметриялык AWD тутумдарын жабыркаткан божомолдонбостукту болтурбоо үчүн атайын тандалган чечим. Арткы жетектүү унаада тайгак бурулушта газды ашыкча басуу божомолдонгон оверстирди пайда кылат. Алдынкы жетектүү унаада ал божомолдонгон андерстирди пайда кылат. Симметриялык AWD унаасында болсо реакция кайсы оккунун илешүүсү эң начар экендигине жараша болот — бул бүдөмүк жана коркунучтуу болушу мүмкүн. Моментти арткы оккго көбүрөк багыттоо менен Ferguson Formula Jensen FF унаасына көпчүлүк шартта дээрлик божомолдонгон арткы жетек башкаруусун берген.

Виско-муфтанын ойлоп табылышы

Ferguson Formula’нын өзүн-өзү бекитүүчү механизминин бир олуттуу чектөөсү бар эле: анын эркин жүрүш муфталары экилик, күйүк-өчүк (on-off) режиминде иштеген. Ачык дифференциалдан толук бекитүүгө өтүү заматта болуп, бул туташуу учурунда өзүнүн башкаруу бүдөмүктүгүн жаратышы мүмкүн эле. Дифференциалдын бекитүү деңгээлин акырындык менен жана жумшак өзгөртө алчу механизм керек болчу.

1960-жылдардын аягында Тони Ролт жана Дерек Гарднер — кийинчерээк Tyrrell’дин Формула 1 автомобилдеринин башкы конструктору — желдеткичтин илешчээк жетек муфталарында колдонулган силикон суюктугу менен тажрыйба жүргүзө башташкан. Натыйжада виско-муфта пайда болгон: силикон суюктугуна толтурулган цилиндр түрүндөгү корпус, анын ичинде ар бир чыгуучу валга туташкан сүрүлүү дисктеринин кезектешкен топтомдору жайгашкан.

Ал кантип иштейт:

• Кадимки шартта бардык дөңгөлөктөр окшош ылдамдыкта айланганда, дисктердин топтомдору бири-бирине салыштырмалуу дээрлик кыймылдабайт жана муфта дифференциалга таасир этпейт.
• Бир окк тайып баштаганда, анын чыгуучу валы тезирээк айланып, дисктердин топтомдору бири-бирине салыштырмалуу айланып, силикон суюктугун кесет.
• Кесилүү муфтанын ичиндеги температура менен басымды жогорулатып, суюктуктун илешчээктигин кескин көтөрөт.
• Бул илешчээктиктин жогорулашы дисктерди бири-бирине сүрттүрүп, тезирээк айланган валды акырындык менен тормоздоп, дифференциалды жарым-жартылай же толук бекитет.

Виско-муфтаны патенттегенден кийин Тони Ролт 1971-жылы толук дөңгөлөктүү жетек берүү тутумдарын коммерциялык негизде жеткирүү үчүн FF Developments (FFD) компаниясын негиздеген. Алгачкы долбоорлорго британиялык токой чарбасы кызматтары үчүн төрт дөңгөлөктүү жетектүү Bedford фургондору, Ford Zephyr FF полиция унааларынын партиясы жана Берлиндеги британиялык аскердик миссия үчүн Opel Senator 4×4 седандары кирген.

FFD компаниясынын эң маанилүү өндүрүштүк жетишкендиги — AMC Eagle (1979–1988) үчүн берүү тутуму болгон. Бул AMC Concord седанынын чоңураак дөңгөлөктөр жана 75 мм көтөрүлгөн кузов менен жабдылган, бийиктетилген толук дөңгөлөктүү жетектүү версиясы. AMC Eagle — ок аралык дифференциалы виско-муфта менен бекитилген дүйнөдөгү биринчи сериялык автомобиль болгон. Жеңил жол сыртындагы унаа катары ойлонулса да, анын берүү архитектурасы эң мактоого арзыган AWD автомобилдеринин кээ бирлеринин түз ата-теги болуп калган — алардын ичинде Subaru Impreza WRX жана Mitsubishi Lancer Evolution унааларынын алгачкы муундары.

Өзүн-өзү бекитүүчү дифференциалдар: Torsen’ден электрондук башкарууга чейин

Audi Quattro 1981-жылы — AMC Eagle чыккандан эки жыл өткөндөн кийин — өндүрүшкө киргенде, ал кол менен башкарылуучу мажбурий бекиткичи бар кадимки ачык ок аралык дифференциалды колдонгон. Audi’нин чечиминин кооздугу анын компоновкасында болгон: узунунан орнотулган кыймылдаткыч түз эле арткы оккго багытталган, ал эми ок аралык дифференциал берүү кутусуна түздөн-түз бириктирилген. Берүү кутусунун экинчи валы көңдөй жасалып, алдынкы кардан валы анын ичинен өткөрүлгөн. Фердинанд Пьехтин командасы алдынкы жана арткы окктордун ортосунда симметриялык 50:50 момент бөлүштүрүүсүн тандаган.

1984-жылы кол менен бекитүү рычагдары Audi салондорунан акыры жок болуп, аларды Torsen (TORque SENsing) өзүн-өзү бекитүүчү дифференциалы алмаштырган. Torsen бир нече негизги артыкчылыктарды сунуштайт:

• Ал толугу менен механикалык — эч кандай электроника, суюктук же айдоочунун катышуусу талап кылынбайт
• Ал ылдамдык айырмасына эмес, чыгуучу валдардагы моменттин өзгөрүшүнө таасир этет, демек дөңгөлөк чындап тайып баштаганга чейин реакция кыла алат
• Виско-муфтадан айырмаланып, ал тормоздоодо эмес, илешүү учурунда гана бекитилет, бул аны ABS менен толук шайкеш кылат
• Бекитүү жана ачылуу жумшак жана үзгүлтүксүз, эч кандай экилик секирик жок

Torsen’дин спорттук автомобилдерде башкаруу менен туруктуулукту жакшыртуудагы далилденген жөндөмү кийинчерээк автомобилдик динамиканы каалаган внедорожник инженерлерин кызыктырган. Бүгүнкү күндө ал Range Rover, Volkswagen Touareg, Porsche Cayenne жана Toyota Land Cruiser Prado сыяктуу унаалардын берүү тутумдарында колдонулат.

1980-жылдары Audi Quattro унаасынын ралли жарыштарындагы үстөмдүгү Group B атаандаштарынын арасында толук дөңгөлөктүү жетек куралдануу мелдешин жараткан. Бир нече сезондун ичинде төмөнкү төрт дөңгөлөктүү жетектүү ралли автомобилдеринин баары пайда болгон — алардын ар бири өзүн-өзү бекитүүчү дифференциалдарында FFD виско-муфта технологиясын колдонгон:

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

Бул мезгилде Тонинин уулу Стюарт Ролт FFD компаниясынын ралли командалары менен болгон мамилелерин башкарган.

1990-жылдардын башында Орусиядагы АЗЛК заводу да «Москвич 2141» унаасынын толук дөңгөлөктүү жетектүү ралли версиясын иштеп чыгуу үчүн FFD компаниясына кайрылган. Ford RS200 менен ошол эле үч дифференциалдуу түзүлүштү колдонуп, эксперименталдык төрт дөңгөлөктүү жетектүү «Москвич» өтө татаал шарттарда таң каларлык божомолдонгон башкарууга жетишкен. Сыноолор маанилүү принципти ачкан: ар бир виско-муфтанын бекитүү катаалдыгын өзүнчө жөнгө салуу менен инженерлер унаанын башкаруу тең салмактуулугун кеңири диапазондо тууралай алат:

• Катаалыраак арткы дөңгөлөктөр аралык дифференциал → оверстирге көбүрөк жакындык
• Катаалыраак алдынкы же ок аралык дифференциал → көбүрөк андерстир жана туруктуулук

Так ушул жөнгө салынуучулук үчүн заманбап WRC ралли автомобилдери үч дифференциалдын баарында пассивдүү виско-муфталардын ордуна электрондук башкарылуучу көп дисктүү муфта топтомдорун колдонушат. Гидравликалык приводдор жана борттук компьютер ар бир дифференциалдын бекитилишин реалдуу убакытта өзгөртө алат — бурулушка киргенде муфталарды бошотуп, унаанын эркин бурулушуна мүмкүндүк берип, андан соң айдоочу түз тилкеге чыгуу үчүн газ берүүдө аларды акырындык менен кысып, илешүүнү максималдаштырып, ошол эле учурда андерстирден качат.

Эки өндүрүүчү жол автомобилдеринде электрондук башкарылуучу дифференциалдарды биринчилерден болуп ишке ашырган:

• Mercedes-Benz 4Matic (1986, W124 E-класс): Үч электрондук башкарылуучу муфта шарттарга жараша алдыңкы окту кезеги менен туташтырып, андан соң ок аралык дифференциалды бекитип, андан кийин арткы дифференциалды бекиткен. Тутум натыйжалуу болгону менен ашыкча татаал болуп, бошоң беттерде электроника алдынкы дөңгөлөктөрдү байкаларлык туташтырып-ажыратып турган.
• Porsche 959 (1986): Айдоочу тандай ала турган төрт режимде иштеген эки электрондук башкарылуучу муфта. 959 унаасынын тутуму өркүндөтүлгөн жана жогорку өндүрүмдүү колдонууга жакшыраак ылайыкталган.

Дифференциалды алмаштыруу: Haldex жана жөнөкөйлөтүлгөн AWD тутумдары

Ралли инженерлери өзүн-өзү бекитүүчү дифференциалдарды чегине жеткирип жатканда, массалык жеңил автомобилдердин конструкторлору тескери багытка жылышкан — ок аралык дифференциалды таптакыр алып салып, аны жалаң виско-муфта менен алмаштырышкан. 1985-жылдагы Volkswagen Golf II Syncro — бул ыкманы колдонгон биринчи европалык жеңил автомобиль болгон. Берүү тутуму 1969-жылы FFD компаниясын сатып алган GKN инженерлери тарабынан иштелип чыккан.

Жөнөкөйлөтүлгөн виско-муфта түзүлүшү массалык өндүрүш үчүн ачык артыкчылыктарды берген:

• Толук дөңгөлөктүү жетектүү модель бөлүктөрүнүн көбүн стандарттык алдынкы жетектүү версия менен бөлүшкөн, бул өндүрүш чыгымын жана татаалдыгын азайткан
• Кадимки шартта унаа алдынкы жетектүү автомобилдей эле жүргөн
• Алдынкы дөңгөлөктөр тайганда, виско-муфта моменттин 70%га чейинин болжол менен 0,2 секунданын ичинде арткы оккго бере алган

Бирок бул кечиктирилген туташуу башкарууда коркунуч жараткан: башында алдынкы жетектүү унаадай иштеген (алды менен кеңге кеткен) автомобиль виско-муфта туташканда капысынан арткы жетек басымдуу мүнөзгө өтүп, айдоочуну камынбаган жеринен кармашы мүмкүн болгон. Жапон өндүрүүчүлөрү ар кандай чечимдерди изилдешкен, анын ичинде бир нече виско-муфта орнотуу — кээ бир моделдер, мисалы 1988-жылдагы Nissan Sunny/Pulsar, үчөөнү колдонгон: бирөө арткы жетекти туташтыруу үчүн, ар бир дөңгөлөктөр аралык дифференциалды бекитүү үчүн бирден. Mazda Concerto 4WD андан ары кетип, ок аралык да, арткы дөңгөлөктөр аралык да дифференциалдардын ордуна виско-муфталарды колдонгон.

Кийинки эволюциялык кадам виско-муфтаны электрондук башкарылуучу гидравликалык көп дисктүү муфта менен алмаштырган — бул бир кыйла тезирээк жана так башкарылуучу түзүлүш. Volkswagen Golf IV жана анын платформасынын туугандарында виско-муфтаны алмаштырган Haldex муфтасы — бул технологиянын эң белгилүү мисалы. Ал кантип иштейт:

• Беттик кулачоктор алдынкы жана арткы валдардын ортосундагы кандай гана айлануу ылдамдыгынын айырмасын аныктайт
• Кулачоктун беттери боюнча жүгүргөн роликтер шакек цилиндрлериндеги поршендерди түртүп, гидравликалык суюктукту айдайт
• Суюктуктун басымы көп дисктүү муфта топтомун кысып, моментти арткы оккго берет
• Унаанын электроникасы тарабынан башкарылуучу соленоиддик клапан каалаган учурда басымды бошото алат — бул моментти чексиз өзгөрүлмө бөлүштүрүүгө мүмкүндүк берет

Бүгүнкү күндө AWD жеңил автомобилдеринин жана кроссоверлеринин көбү ушул электрондук башкарылуучу муфта архитектурасынын кайсы бир вариантын колдонот — ал Volkswagen Group унааларындагы Haldex болобу, Honda’нын VTM-4’ү болобу же BMW’нин xDrive’ы болобу. Заманбап муфта тутумдарынын ылдамдыгы туташуу кечигүүсүн кадимки айдоодо сезилбей турган деңгээлге чейин азайткан. Эми башкаруу программасынын тууралоосу жабдыктын өзүнө караганда маанилүүрөк: Golf 4Motion жана Audi A3 Quattro механикалык жактан бирдей берүү тутумдарын колдонот, бирок ар башка программа Volkswagen’ге симметриялык момент бөлүштүрүүсүн берсе, Audi’нин калибрлөөсү тааныш алдынкы жетектүү мүнөздү берүү үчүн моменттин 60%ын алдыга жөнөтөт.

Бүгүнкү AWD технологиясы: кайсы тутум эң мыкты?

Кол менен туташтырылуучу экинчи окку бар part-time толук дөңгөлөктүү жетек тутумдары жеңил автомобилдерден жакшы жагдайда жоголуп кетти. Калган архитектуралардын ар биринин өз артыкчылыктары бар:

• Өзүн-өзү бекитүүчү ок аралык дифференциалы бар full-time AWD (Subaru’дагыдай виско-муфта, Audi A4/A6/A8 Quattro жана Volkswagen Phaeton’догудай механикалык Torsen, же Mitsubishi Lancer Evo’догудай электрондук башкарылуучу муфталар): эң өркүндөтүлгөн жана канааттандырарлык тутумдар, туура калибрленгенде жолдо да, тректе да башкарууну чындап жакшырта алат.
• Ачык ок аралык дифференциалы бар full-time AWD (Mercedes-Benz 4Matic’теги сыяктуу): өзүн-өзү бекитүүнүн жоктугун ордун толтуруу үчүн тайууга каршы электроникага таянат. Жолдо натыйжалуу, бирок механикалык жактан анча алдын ала иш кылбайт.
• Башкарылуучу муфта аркылуу part-time арткы жетек (Volvo, Saab жана ар кандай Volkswagen Group кроссоверлериндеги сыяктуу Haldex): заманбап кроссоверлердеги эң кеңири таралган түзүлүш — арзан, жеңил жана тезирээк электрониканын аркасында улам жөндөмдүүрөк болуп бара жатат.

Өркүндөтүлгөн AWD’дагы үстөмдүк кылган тенденция — момент векторлоо (torque vectoring) — жөн эле моментти алдынкы жана арткы октордун ортосунда бөлүштүрүү эмес, аны бир оккунун сол жана оң дөңгөлөктөрүнүн ортосунда активдүү өзгөртүү. Mitsubishi Lancer Evolution X — технологиянын эң алдыңкы үлгүсү: анын S-AWC тутуму электрондук башкарылуучу борбордук дифференциалды (ACD) арткы дөңгөлөктөрдүн ортосунда моментти өз алдынча бере алган Active Yaw Control (AYC) арткы дифференциалы менен айкалыштырат. Кошумча тиштүү дөңгөлөк топтомдору момент тең салмагын дөңгөлөк тайып баштагандан кийин реактивдүү эмес, илешүү жоголгонго чейин алдын ала жылдыра алат.

Иш жүзүндө, башкаруу электроникасы өркүндөгөн сайын заманбап AWD тутумдарынын ортосундагы реалдуу башкаруу айырмалары улам кыскарып бара жатат. Кроссовердеги жакшы калибрленген Haldex негизиндеги тутум бир муун мурда механикалык Torsen дифференциалынан укмуш көрүнчү туруктуулукту бере алат. Акыр-аягы, технология ушул багытта баратат — жана анын акыркы чекити мүмкүн ар бири эч кандай механикалык жетек тутумусуз так башкарылуучу моментти берген төрт өзүнчө дөңгөлөк кыймылдаткычы бар электромобиль болоор.

Бул — котормо. Түп нускасын бул жерден окуй аласыз: https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4f54.html