Якщо ще півтора десятка років тому володар повнопривідного автомобіля вважався практично беззаперечним підкорювачем доріг, то останнім часом, розмірковуючи на тему повного приводу машини, автолюбителі, як правило, використовують уточнюючу формулювання, кажучи про «повноцінному повному приводі».
Будь автолюбитель скаже, що для штурму заваленого снігом двору, або при подоланні розмитою дощами грунтовки до дачі ідеальним варіантом буде автомобіль, що володіє колісною формулою 4х4. Та й при їзді по асфальтовій дорозі в слизьку дощову осінню пору набагато впевненіше буде себе почувати водій, який перебуває за кермом повнопривідної машини. Однак уже через кілька метрів після того, як засніжений ділянку дороги буде подолано, або автомобіль вибереться з розбитою грунтовки на асфальтову дорогу, додаткова ведуча вісь буде тільки причиною серйозного перевитрати палива.
Плюси повнопривідних автомобілів очевидні - такі машини менш чутливі і вибагливі до якості покриття під колесами, при з'їзді з дороги з твердим покриттям повнопривідний автомобіль зможе впевнено доставити водія і пасажирів до місця призначення, а на мокрому або зледенілому шосе така машина збереже гідну динаміку і керованість.
Намагаючись зберегти переваги повного приводу без погіршення показника паливної економічності автомобіля, більшість сучасних автовиробників вдаються до допомоги електронних систем, що працюють разом з багатодисковими муфтами, здатними підключати другу колісну вісь в автоматичному режимі тільки в разі виниклої необхідності.
Класифікація систем повного приводу
Серед фахівців прийнято розрізняти три різновиди систем повного приводу:
Відключається постійний (full-time або 4WD); Підключається за допомогою електроніки (torque on-demand або AWD); Крім того, існують повнопривідні системи з можливістю ручного підключення (part-time).
Повнопривідною трансмісією, яка першою стала масово встановлюється на серійно випускаються машинах, вважається система part-time. Подібна система являє собою пристрій, жорстко подключающее передній міст. В результаті, колеса обох осей змушені обертатися з однаковою швидкістю. Природно, що про встановлення міжосьового диференціала в даному випадку мова не йде.
Диференціал - що це таке?
Розглядаючи такий пристрій, як диференціал, слід мати на увазі, що це спеціальний механічний пристрій, що приймає тягу з валу приводу і розподіляє його в необхідній пропорції по ведучих коліс. При цьому відмінність швидкості обертання коліс компенсується автоматично. Таким чином, за допомогою диференціала відбувається напрямок крутного моменту до ведучих коліс, і при цьому самі колеса будуть мати різну (диференційованої) кутовий швидкістю.
Диференціали можуть застосовуватися для обох мостів транспортного засобу, які обладнані повнопривідною трансмісією. Окремі моделі оснащуються диференціалом, який монтується в роздавальну коробку - подібне рішення повного приводу прийнято класифікувати як системи «full-time».
Щоб зрозуміти, для чого автомобілю необхідний диференціал, варто розібратися в принципі його роботи. Вся справа в тому, що колеса будь-якого автомобіля володіють однаковою швидкістю обертання тільки при його пересуванні в прямому напрямку. Як тільки машина починає входити в віраж, кожне з чотирьох коліс знаходить індивідуальну швидкість, при тому, що і обидві осі починають «змагатися» в швидкості між собою. Поясненням цього явища буде виникнення своєї траєкторії для кожного з коліс - ті, що знаходяться всередині повороту, проходять менший шлях в порівнянні з зовнішніми колесом.
Таким чином, не будь диференціала, в повороті внутрішнє колесо провертати б на місці, для компенсації обертання зовнішнього колеса. В таких умовах їзда на великій швидкості була б неможлива, не доводилося б говорити і про керованість автомобіля. Наявність диференціала дає можливість осях потрібним чином «обганяти» один одного при виникненні різниці швидкостей руху коліс.
Пристрій межколесного диференціала - при входженні в поворот він дозволяє внутрішньому колесу крутитися повільніше
Система part-time конструюється без установки міжосьового диференціала. Такий пристрій передбачає передачу моменту від працюючого двигуна на обидві осі в однаковій кількості - таким чином, обидві осі крутяться з однаковою швидкістю. Очевидно, що автомобілям, обладнаним системою приводу part-time, пересування по дорогах з хорошим асфальтовим або бетонним покриттям протипоказано, адже намагаючись зробити поворот, водій провокує виникнення вищеописаної різниці в довжині шляху мостів.
Оскільки момент по осях передається в співвідношенні 50 на 50, при повороті керма виникатиме прослизання коліс будь-якої з осей. Якщо під колесами автомобіля сніг, бруд або пісок (що часто буває при поїздках на дачу, пікнік або риболовлю), то невелике зчеплення коліс і дорожнього покриття практично не заподіє будь-якого шкоди автомобілю. А ось у разі здійсненні маневрів на сухий і твердої поверхні дороги, що виникає прослизання негативним чином позначається на функціонуванні трансмісії, викликає прискорений знос покришок, а також знижує якість керованості автомобіля.
Таким чином, автомобілі, обладнані системою повного приводу, хороші для регулярної їх експлуатації в умовах поганих доріг або для підкорення бездоріжжя. У цьому випадку, як правило, не потрібні блокування, оскільки один міст спочатку буде жорстко підключеним.
Іншими плюсами повнопривідного рішення part-time називають відносну надійність і простоту всієї конструкції: тут відсутні електричні або механічні приводи, не використовуються блокування, не застосовуються диференціали. Спрощує систему і те, що в ній немає додаткових гідравлічних або пневматичних елементів. Однак для повсякденної експлуатації така система незручна. Використання постійно включеної осі передніх коліс загрожує поломкою автомобіля, а постійно вмикати або вимикати міст просто незручно. У перелік моделей машин, конструкція яких передбачає використання part-time, входять наступні марки і моделі транспортних засобів: Nissan Patrol перших поколінь, Toyota Land Cruiser 70, пікап Mazda BT-50, Suzuki Jimny, Nissan NP300, Jeep Wrangler і отечественнийУАЗ.
Постійний повний привід
Перераховані особливості та недоліки системи повного приводу зумовили розробку постійно підключеною повнопривідної системи, позбавленої подібних проблем. В результаті світ побачили автомобілі з приводом «4WD», у яких роль провідних виконують всі наявні колеса, а також є вільний міжосьовий диференціал, що дозволяє випускати «непотрібну» потужність завдяки прослизанню одного з редукторних сателітів. Таким чином, автомобіль завжди пересувається зі всіма провідними колесами.
Нюансом механізму 4WD є наступна його особливість. При пробуксовці будь-якого колеса, міжколісний диференціал відключає друге колесо цієї осі. Подібним чином працює і друга пара коліс. Цілком можлива ситуація, коли автомобіль з системою приводу 4WD, забуксувала одночасно колесами обох осей, повністю обездвіжівается. Щоб мінімізувати падіння позашляхових властивостей повнопривідних автомобілів з системою 4WD, розробники встановлюють хоча б одну блокування примусового типу. Як правило, примусово блокується міжосьовий диференціал.
В якості додаткової опції нерідко пропонують установку блокування переднього диференціала. До моделей машин з системою 4WD відносяться такі позашляховики, як: Land Cruiser 100 Prado і Land Cruiser 100, Land Rover Defender іLand Rover Discovery. Але, мабуть, найвідомішою моделлю, обладнаної приводом 4WD, є Лада Нива.
Незважаючи на всі свої переваги, система постійно підключеного повного приводу, на жаль, має певні мінусами. Так, за рівнем керованості на асфальтових і інших твердих дорогах позашляховики з обома провідним осями досить далекі від ідеалу. У критичних ситуаціях такий автомобіль буде намагатися зісковзувати з повороту, не реагуючи на обертання керма і натиснення педалі гази належним чином.
Повний привід (автоматичний)
Сучасний формат кросоверів, незалежно від розміру автомобіля, передбачає можливість швидкого і короткочасного підключення додаткової пари ведучих коліс. Природно, що такі підключення повинні проводитися в автоматичному режимі, без участі водія. Для реалізації подібних рішень автомобільні конструктори стали застосовувати спеціальні багатодискові муфти, в разі потреби підключають колеса задньої осі на додаток до постійно обертається переднім колесам.
Реалізована таким чином повнопривідна система значно простіше класичних позашляхових конструкцій. Тут відсутній роздавальна коробка, а біля переднього диференціала передбачена тільки пара шестерень для відбору потужності і вихідний вал.
Згодом розробники придумали використовувати міжосьові диференціали, що оснащуються в додаток до примусової блокування ще й самоблокувальними механізмами. Використовуючи різні рішення (вискомуфту або диференціал Torsen), розробники прагнули до єдиної спільної мети - часткового заблокування міжосьового диференціала з метою підвищення керованості автомобіля - при виникненні пробуксовки будь-якої з осей, спрацьовує блокування не дозволяла диференціалу вимикати другу пару коліс і момент від двигуна продовжував до них надходити. Автомобілі з представленим варіантом повного приводу маркуються абревіатурою AWD.
Однак, між собою муфти також істотно різняться незалежно від схожості принципу підключення коліс другий осі. Одними з перших муфти стали застосовувати інженери концерну Volkswagen для своїх хетчбеків Golf. Йдеться про фірмову трансмісії Syncro, де встановлені фрікціони без стиснення, а працювали в силіконової рідини, густеющей в умовах підвищення навантаження і здатною самостійно передавати обертання. Представлена вискомуфта була некерованою і була не здатна передавати всі 100% моменту до задньої осі. Крім того, навіть при досить нетривалих пробуксовки силікон закипав, а це призводило до перегрівання і подальшого згорянню муфти.
Вискомуфта (вязкостная муфта)
Більш просунута конструкція використовувалася на ранніх моделях Ford Escape. Тут вже застосовувалися муфти, стискають за допомогою роботи клиновидних прорізів і кульок. Ці муфти хоча і працювали набагато чіткіше, зате могли викликати вельми різкі і дошкульних ударів в момент повороту.
Своєрідною революцією серед з'єднань, що застосовуються в системах повного приводу, називають появу в кінці 90-х років минулого століття першого покоління муфти Haldex. У такому пристрої диски стискалися за допомогою гідроциліндра з насосом для вироблення тиску масла. Насос монтувався на одній з половин муфти, привід до нього нього підходив від іншої половини. Тепер у разі виникнення різниці в швидкості обертання коліс передньої і задньої осей тиск стиснення збільшувалася, а муфта блокувалася. У порівнянні з раніше встановленими зразками муфт, Haldex працював дуже м'яко і знайшов серйозний успіх.
Варто мати на увазі, що сучасні технології і матеріали, що використовуються дали можливість виготовити по-справжньому високотехнологічну муфту, яку можна тримати в частково підключеному стані без побоювання перегріву. Тим самим виробникам вдалося розподілити крутний момент передається на пари коліс на користь задньої осі, забезпечивши автомобілю «класичну» керованість і повнопривідні можливості. Беручи до уваги гнучкість використовуваних алгоритмів роботи і вельми глибокий ступінь опрацювання конструкції використовуваних багатодискових муфт, в сучасний період часу це саме затребуване рішення організації повнопривідної трансмісії, яку навряд чи щось замінить в найближчі кілька років.