ОСОБЕННОСТИ ПОЛНОГО ПРИВОДА

Начнем с "4WD"
   Известно, что первые автомобили этого направления имели подключаемый полный привод, на некоторых был даже двойной ряд коробки передач. Но развитие направления "4WD спорт" стимулировало применение полноприводных машин на твердых дорогах. При этом спортсменов явно не устраивала жесткая связь между осями, что, с одной стороны, не позволяло использовать полноприводники на асфальте. С другой стороны, дифференциальный полный привод (с дифференциалом между осями) не обеспечивал при скоростной езде надежной тяги на скользких дорогах - ведь при прохождении поворотов на высокой скорости разгруженное внутреннее переднее колесо пробуксовывало и тяга прерывалась. Все это стимулировало применение дифференциалов повышенного трения и вязкостных муфт - в первую очередь на спортивных модификациях. Они как бы перераспределяли крутящий момент на ту ось (колесо), которая находилась в условиях лучшего сцепления с дорогой. И почти мгновенно, благодаря успехам, достигнутым спортсменами и под натиском девиза "полный привод без дополнительных операционных действий водителя!", эти достижения распространились на все направление "4WD". Автомобили направления "4WD" целиком и полностью ушли от дополнительных рычагов трансмиссии, предоставив управление приводом автоматике.Здесь стоит отметить, что такие автомобили имеют как симметричный привод (50 процентов крутящего момента передается на переднюю ось и столько же на заднюю - например, Nissan Praiere 4WD), так и несимметричный (крутящий момент распределяется между осями неравномерно). Несимметричное распределение момента может быть как в пользу передней оси (например, Volkswagen Golf Syncro - 70% на 30), так и задней (например, Ford Scorpio 4x4 - 30% на 70).

   Сегодня соотношение распределения крутящего момента между осями может не только "закладываться" на стадии конструирования. Опять спортсмены впереди, на лихом коне! Ведь именно у них получили распространение системы, позволяющие осуществлять перераспределение соотношения моментов с места водителя. Началось это с возможности "персональной" настройки привода под индивидуальные требования спортсмена. А сегодня это уже возможно на ходу с места водителя. И с успехом используется не только при изменении дорожных условий, а даже в зависимости от настроения пилота. Но это тема отдельного разговора.

А теперь перейдем к "4х4"

Различаются следующие группы полного привода:
1. Part-time
2. Part-time "on demand" (автоматизированный Part-time)
3. Full-time (в городском режиме и режиме бездорожья)
4. Selec Truc
5. Super Select 4WD

   В основном, внедорожники, за очень редким исключением, имеют два варианта конструкции - подключаемый полный привод и постоянный полный привод (рис. 1 - полноприводная трансмиссия внедорожника).

   Суть ПОДКЛЮЧАЕМОГО полного привода (Part-time) в том, что трансмиссия имеет два возможных варианта работы. Первый - режим "моно"- привода, когда крутящий момент реализуется одной осью, как правило задней (исключение составляет ЛуАЗ-1302, который в "моно" режиме становится переднеприводным). Второй - режим полного привода, когда момент передается на обе оси, причем они жестко связаны между собой.

   При ПОСТОЯННОМ полном приводе (Full-time) крутящий момент постоянно подводится к обеим осям. Для возможности движения по дорогам с высоким коэффициентом сцепления, чтобы предупредить закручивание трансмиссии и повышенный износ шин, между осями ставят дифференциал, который называют центральным. В труднопроходимых условиях дифференциал блокируется - вводится жесткая связь между осями. Получается такая же схема, как в режиме полного привода для подключаемого варианта. Такой режим называется режимом блокировки дифференциала.

   Многие из систем полного привода, именующие себя системами "full-time", в действительности являются системами "part-time", но автоматизированными. Считается, что это хорошие системы для снега. Это низкозатратный путь получить полноприводную систему, которую производитель может называть системой "full-time". На самом деле такие системы назваются "On demand", что в буквальном переводе означает "По требованию", т.е. второй мост подключается по мере необходимости. Момент необходимости определяет, естественно, автоматика, а не водитель. Такми образом, "On demand" - это системы, в которых автомобиль едет в режиме заднего привода, пока задние колеса не начинают проскальзывать. В этом случае система подключает передний мост и передает на него часть крутящего момента. Это означает, что Вы все еще имеете заднеприводный автомобиль, но после начала буксования колес система начинает Вам помогать. В большинстве случаев, слишком поздно. Есть системы, где автомобиль постоянно движется на переднем приводе, а при проскальзывании подключается задний мост. Суть от этого не меняется.

ПОДКЛЮЧАЕМЫЙ ПОЛНЫЙ ПРИВОД

   Этот вариант привода предусматривает возможность движения в двух режимах - "4х2" и "4х4" (рис. 2).

          

   Вроде бы простая конструкция. Правда, есть одно маленькое но. Давайте присмотримся к этим двум режимам поближе.
   Итак, режим "моно". Дорога твердая, полный привод ни к чему. Дополнительная ось отключена, но колеса ее при движении вращаются и поэтому крутится и весь механизм привода - полуоси, редуктор и карданный вал. Все это вызывает трение, которое выливается в неоправданный износ, шум, и повышенный расход топлива. Со временем в ступицах передних колес появились муфты, разъединяющие колеса с полуосями. В итоге исключено вращение пока ненужных деталей, это позволило несколько снизить трансмиссионные шумы и расходы топлива. Но вот конструкция муфт.
   Сначала их прятали под герметичным колпачком. Например, на легендарном УАЗ-469 для введения или выведения муфты из зацепления требовалось специальным ключом сделать не менее 15-ти оборотов! Это не говоря об отворачивании - заворачивании защитного колпачка, для которого тоже требовался специальный ключ.
   Следующим шагом в этом направлении было создание герметичных муфт - защитный колпачок уже не требовался. Да и муфту "научили" срабатывать при повороте на 120-180 градусов. Это значительно упростило дело. Но ведь для такой операции все равно необходимо выходить из машины. И вскоре появилось следующее достижение - автоматические муфты, не требующие участие водителя во включении-выключении. При выключении полного привода они отключаются сами, а вот включение...

   Включаются муфты не тогда, когда вы подключаете полный привод, а лишь тогда, когда задние колеса провернутся. При этом провернутся и полуоси передней оси (ведь через карданные валы они связаны с задними колесами) относительно передних же колес. И только тогда муфты сработают - обеспечат сцепление колес с полуосями и только тогда привод действительно станет полным.
   Надо сказать, что среди настоящих джиперов автоматические муфты считаются игрушкой и не пользуются успехом. Предпочтение отдается надежным муфтам, включаемым вручную и придающим уверенность.

                    

   Итак, подключаем полный привод. Но сразу натыкаемся на проблему. Ведь подключаемый полный привод подразумевает жесткую связь между осями. А жесткая связь несет ограничения. Ее нельзя употреблять на сухих твердых дорогах. И поскольку пониженный ряд раздаточной коробки можно включать только при полном приводе, то это означает, что на сухой твердой дороге им нельзя воспользоваться.
   Значит использовать максимальную тягу на асфальте невозможно? С одной стороны, обмануть автомобиль невозможно, так как любой вариант подключаемого полного привода имеет "дуракоустойчивую" защиту. Это либо блокировка пониженного ряда РК - пока не включится полный привод, вы не сможете включить пониженный ряд. Либо вообще "однорычажная" система управления дополнительными возможностями трансмиссии, а сегодня на нее перешли практически все джипы. Здесь положение рычага, соответствующее режиму пониженной передачи, вообще расположено "за" режимом включения полного привода.
   С другой стороны, любой водитель может наплевать на все эти предостережения и врубить пониженную вместе с полным приводом на асфальте, чтобы стронуть с места тяжелый прицеп. Но это допустимо только на прямых участках дороги.

   Кто не верит, может провести маленький эксперимент. Поставьте свой полноприводник на ровную асфальтовую площадку и выверните руль в любую сторону до отказа. Теперь попробуйте прокатить его сначала в режиме "4х2", а затем в "4х4". Для владельцев Нив и других джипов с постоянным полным приводом задача чуть изменится - режим без блокировки и с блокировкой, последний равнозначен подключенному полному приводу. И если в режиме "4х2" или "без блокировки" (для Нивы) вы легко прокатите машину по кругу, то навряд ли у вас хватит сил протолкать ее хотя бы половину круга в варианте "полный привод" или "блокировка". Ведь трансмиссия "заворачивается", а шины проскользнуть по асфальту не могут. Ну, убедились, что предостережение о невозможности пользования полным приводом на "сухих твердых дорогах" не является голословным?

    К сожалению, в подключаемом полном приводе это ограничение автоматически распространяется и на пониженный ряд раздатки. Есть и еще один недостаток у подключаемого привода - значительно отличающиеся характеристики управляемости автомобиля в варианте полного привода и в "моно" варианте.

ПОСТОЯННЫЙ ПОЛНЫЙ ПРИВОД

   Этот вариант привода, впервые примененный на английских Range Rover, впоследствии перекочевавший на все вездеходы Land Rover, а затем и на внедорожники других марок, способен вызвать различные ассоциации. Ведь его часто называют "перманентным" (от английского слова "непрерывный").
Но смысл его и его преимущества перед подключаемым полным приводом остаются неизменными. В отличии от подключаемого варианта здесь крутящий момент передается на обе оси постоянно. Циркуляцию мощности между осями предупреждает дифференциал, расположенный, как правило, в раздаточной коробке, между карданными валами. Режим жесткой связи между осями, необходимый для достижения максимального тягового усилия, обеспечивается блокировкой дифференциала.
   А вот и преимущества постоянного полного привода - стабильные характеристики управляемости автомобиля, возможность использования нижнего ряда РК без блокировки, а следовательно, на любых дорогах без ограничения по сцеплению.
   К тому же такой автомобиль всегда находится в состоянии "повышенной боевой готовности". А блокировка может использоваться, как дополнительное средство повышения проходимости в случае возникновения проблем на бездорожье. Кстати, некоторые водители используют такой прием - двигаются по бездорожью, не включая блокировку, а в случае застревания выбираются назад, включив ее. Но это спорный случай применения блокировки.
   В актив постоянного полного привода можно записать и возможность применения автоматической блокировки межосевого дифференциала (вязкостные муфты, дифференциалы повышенного трения). Однако автоматика - "игрушка" для недостаточно опытных водителей. Максимальная тяга на бездорожье может быть получена только принудительной блокировкой, так как любая автоматика предполагает пробуксовку колес (если пробуксовки нет, то блокировка не работает), а буксование означает потерю тяги. Проходимость и управляемость автомобиля в значительной степени зависят от характеристики самоблокирующегося дифференциала или вязкостной муфты. "Жесткая" (крутая) характеристика улучшает проходимость, ухудшая управляемость, а "мягкая" (пологая) не ухудшает управляемость, но и не улучшает проходимости.
   Не лишен постоянный полный привод и недостатков. Ведь такому автомобилю приходится проворачивать все карданные валы и полуоси. В итоге на асфальте его трансмиссия также шумна, как и подключаемый полный привод с включенными колесными муфтами, и также обеспечивает "полноприводную" прибавку к расходу топлива.
   Тем не менее, постоянный полный привод обеспечивает все же больше положительных моментов, чем отрицательных, особенно для действительно внедорожных автомобилей. Доказательством тому может послужить список полноприводников, которые в течение десяти-пятнадцати лет "освоили" постоянный полный привод.
   Итак, первым легковым автомобилем с таким вариантом привода был Range Rover (1970 год), затем Нива (1976) и все Land Rover (1983). Далее "кран открылся" - Mercedes G 463 (1989), Toyota Land Cruiser 80 (1990), Hummer (1991) и далее Daihatsu Feroza Full Time 4WD, Grand Cherokee (трансмиссия Quadra Trac) и Toyota Fun Cruiser RAV4.
   Дотошный читатель заметит, что в списке не хватает еще двух автомобилей - Jeep Cherokee с вариантом трансмиссии Selec Trac и Mitsubishi Pajero с трансмиссией Super Select 4WD. Но мы позволим себе выделить эти автомобили в отдельный "класс" полноприводных трансмиссий - универсальный или комплексный, кому как нравится. К тому же, особого внимания - заслуживает (очень оригинальный, если не сказать эксклюзивный) один из вариантов полноприводной трансмиссии малышки Toyota RAV4.

"КОМПЛЕКСНЫЙ" ПОЛНЫЙ ПРИВОД

   Это еще что такое? - может спросить любой, мало-мальски соображающий в полноприводниках. Каюсь, сам придумал этот термин. Придумал для того, чтобы выделить два автомобиля, а точнее два варианта трансмиссий из общепринятой классификации. Так как, с одной стороны, их можно отнести и к тому, и к другому варианту полного привода. И в то же время нельзя это сделать однозначно.
   Итак, на Jeep Cherokee в 1987 году был впервые представлен полноприводный вариант трансмиссии с отключаемой передней осью - Selec Trac. А в 1991 году на японском Mitsubishi Pajero появилось нечто похожее - Super Select 4WD.
   Начнем в хронологическом порядке - с американцев. Наряду с подключаемым полным приводом Command Trac на Jeep Cherokee с 1987 года может быть установлена и трансмиссия Selec Trac. Это вроде бы почти обычный постоянный полный привод с дифференциалом между осями и возможностью его принудительной блокировки. Но есть еще и "третий" вариант - переднюю ось можно отключить. Это позволяет экономить до 5% топлива на автострадах. Непонятно почему, но американцы этот вариант трансмиссии не ставят на экспортные машины, а пользуются им только сами, внутри страны.
   Японцы пошли чуть дальше, они сделали почти то же самое, но слегка посложнее. Здесь тоже предусмотрена возможность движения в "моно" режиме, следующий режим - полный привод с центральным дифференциалом со встроенной вискомуфтой, и режим жесткой связи между осями. При переходе на пониженный ряд РК центральный дифференциал принудительно блокируется.
   Вроде бы обе схемы позволили уйти от недостатка постоянного полного привода - повышенные шум и расход топлива. Но появились недостатки подключаемого полного привода. Пониженной передачей можно пользоваться только при включенной блокировке центрального дифференциала, что не подходит для сухих твердых дорог.
   Да, трансмиссия стала более универсальной и предлагает больший выбор вариантов. Но, как мы уже увидели выше, бесплатных пряников не бывает. К тому же, такая трансмиссия "родила" и новую проблему - сложность выбора. Теперь надо правильно выбрать один режим из трех.

                                            

   Ведь и в подключаемом, и в постоянном полном приводе на выбор водителю представляется два режима привода.

   Так что выбор усложнился и, соответственно, возросла вероятность ошибки. 

TOYOTA FUN CRUISER RAV-4

   Это маленькое "авто для активного отдыха" имеет две конструктивных особенности.
   Во-первых, несмотря на постоянный полный привод, очень приличную геометрию и явно внедорожную внешность этот автомобиль не имеет раздаточной коробки. И в этом явно просматривается его "уклон" в сторону автомобилей "4WD".
   Во-вторых, этот полноприводник выпускается с двумя вариантами трансмиссии. Первый - симметричный центральный дифференциал с возможностью принудительной блокировки, причем не рычагом, а кнопкой(электропривод). А вот второй вариант поинтересней. Здесь используется дифференциал с изменяемым распределением силового потока. Управляется дифференциал электроникой с перенастроенными "мозгами" от известной "спортсменки" Toyota Celica. А учитывают эти электронные мозги несколько факторов: скорость автомобиля, степень пробуксовки колес, угол поворота передних колес. Причем, чем больше скорость движения и чем больше повернуты передние колеса, тем больше момента передается на переднюю ось и автомобиль приобретает переднеприводный характер, что благоприятно сказывается на управляемости. При небольшой же скорости, положении передних колес "прямо" и при интенсивной пробуксовке колес одной из осей силовой поток распределяется между осями поровну, обеспечивая почти жесткую связь между ними, что позволяет обеспечить максимальную проходимость.

ИТОГИ

   Подключаемый полный привод в варианте "4х2" обеспечивает комфортабельное движение по твердым дорогам (экономично, тихо и "экономит" трансмиссию, если отключить ступицы передних колес). Его жесткий вариант "4х4" обеспечивает максимальную проходимость. Но в условиях плохих (грязных, скользких и зимних) дорог полноприводный вариант имеет явно избыточную проходимость и проблемы с управляемостью на скользких зимних дорогах. К тому же существуют проблемы с изменением характера управляемости при изменении варианта привода. Да и режим максимальной тяги на асфальте не всегда возможен.
   Постоянный полный привод одинаково высоко эффективен на скользких дорогах и на бездорожье. Только при постоянном полном приводе можно поручить включение блокировки автоматике, сняв эту заботу с водителя. Однако, в качестве некоторого отступления следует отметить, что замена принудительной блокировки автоматической при прочих равных условиях несколько снижает уровень предельной и потребительской проходимости вездехода (из-за необходимости пробуксовки колес для срабатывания автоматики и отсутствия информации для водителя о включении блокировки - недостаточная уверенность). К недостаткам такой схемы можно отнести необходимость постоянного проворачивания всей трансмиссии при движении по сухим твердым дорогам. Проблемы, требующие решения - повышенный шум, расход топлива.
   Очень похоже, что для внедорожников наиболее перспективным является вариант трансмиссии с постоянным полным приводом и в ближайшее время он еще больше потеснит подключаемый.

 

--------------------------------------------------

по материалам:
1. "Концепция внедорожников" (М. Сергеев)
2. http://jeep.dn.ru
3. www.auto.msk.ru