Щоб пересуватися на бездоріжжі і впевнено почувати себе в поворотах, потрібно гребти всіма чотирма колесами. Але як передати крутний момент на них? Чи варто це робити постійно або тільки коли потрібно?
Головна і незмінна дійова особа всіх систем повного приводу – це роздавальна коробка: спеціальний агрегат, який отримує крутний момент від коробки передач і розподіляє його на передню і задню осі. А ось методик розподілу, так само як і схем компонування, є декілька.
Системи повного приводу прийнято ділити на три типи:
Постійний повний привід (Full-time)
Переваги:
- надійна майже вічна конструкція;
- можливість їзди з повним приводом як на бездоріжжі, так і на асфальті.
Недоліки:
- велика маса;
- складність настройки керованості;
- підвищена витрата палива.
Перше, що спадає на думку, коли є завдання передати крутний момент на дві осі, – це жорстко приєднати їх до раздатки залізними трубами. Але от невдача: при проходженні поворотів колеса автомобіля проходять різні шляхи.
Якщо жорстко з’єднати осі, то якісь колеса будуть їхати, а якісь – пробуксовувати. В бруді, коли покриття м’яке, це нестрашно. За часів Другої світової, скажімо, легендарні «Вілліс» спокійно їздили з жорстко з’єднаними осями, тому як експлуатувалися виключно на бездоріжжі. А ось якщо покриття тверде, то ці пробуксовки будуть породжувати крутильні коливання і повільно, але вірно руйнувати трансмісію.
Тому в роздавальній коробці автомобілів з постійним повним приводом розташовується міжосьовий диференціал – механізм, який розподіляє потужність між осями і дозволяє їм обертатися з різною швидкістю. І якщо якесь колесо сповільнюється, то обороти іншого збільшуються, але настільки ж падає і крутний момент на ньому.
Все це класно, поки ми їдемо на асфальті, а що робити, якщо задньою віссю ми застрягли в болоті? На передніх колесах, які будуть стояти на твердій поверхні, буде момент але не буде оборотів, зате задні будуть обертатися дуже швидко, але момент на них буде маленьким. Маленькою буде і потужність на задньому колесі і рівно таку ж потужність диференціал подає на передок. Буксувати в такому випадку можна хоч цілу вічність – все одно не зрушиш.
Для таких випадків диференціал постачають блокуванням. Коли блокування включене, обороти на всіх колесах однакові, а момент залежить тільки від зчеплення коліс з дорогою.
За рахунок наявності додаткових вузлів (диференціала і блокування) вся система виходить досить важкою і складною. Крім того, постійна передача моменту на всі колеса збільшує втрати енергії, а отже, погіршує динаміку і збільшує витрату палива.
Постійний повний привід в автомобілебудуванні досі використовується, хоча останнім часом цю систему поступово витісняє повний привід на вимогу, про який мова піде далі.
Жорстко підключаємий привід (Part-time)
Переваги:
- надійна механіка;
- максимальна простота при високій прохідності.
Недоліки:
- на асфальті з повним приводом їздити не можна.
Від диференціала і блокування можна і відмовитися, за умови, що одна з осей буде тимчасово відключатися. За такою логікою працює система жорстко підключаємого повного приводу.
Осі між собою з’єднуються без диференціала, і момент розподіляється в строгому співвідношенні. Як наслідок, висока прохідність і мінімум витрат.
Part-time на сьогоднішній день практично вимер і використовується тільки суто на позашляховиках. Сучасному водієві користуватися цією системою незручно. Підключати вісь можна тільки в нерухомому стані, щоб не пошкодити механізми. Ну а якщо після поїздки в лісі виїхати на шосе і забути відключити повний привід, то є ризик загубити всю трансмісію.
Повний привід з муфтою
Переваги:
- дешевизна і простота пристрою;
- мала маса;
- можливість тонкої настройки системи.
Недоліки:
- слабка надійність;
- нестабільність характеристик.
Жорстке блокування диференціала – це непогано на бездоріжжі, але як змусити систему повного приводу дозувати момент в динаміці? Ступінь пробуксовки завжди різна. Рішення було знайдено в середині 50-х років.
Звичайний механічний диференціал доповнили муфтою. Муфта – це деталь, в якій ряди лопаток, пов’язаних з вхідним і вихідним валами, обертаються в спеціальної рідини. Вхідний і вихідний вали вільно обертаються відносно один одного, але секрет муфти саме в наповнювачі, який при підвищенні температури збільшує свою в’язкість.
При звичайному русі, легких поворотах або прослизанні коліс муфта не перешкоджає взаємному переміщенню лопаток, але як тільки різниця в швидкості обертання передніх і задніх коліс виростає, рідина починає інтенсивно перемішуватися і нагріватися. При цьому вона стає в’язкою і блокує переміщення лопаток відносно один одного. Чим більше різниця, тим вище в’язкість і ступінь блокування.
Сьогодні муфти використовуються як на схемах з постійним повним приводом спільно з механічними диференціалами, так і самостійно. Провідним валом вони з’єднані з раздаткою, а веденим – з додатковою віссю. При необхідності, коли одна з осей буксувала, частина моменту через муфту йде на неї.
У пізніх конструкціях муфт від рідини відмовилися на користь дисків, які працюють за таким же принципом, як фрикційне зчеплення. При необхідності електроніка піджимає їх і починає передачу моменту. Управляти дозуванням моменту автомобіль може самостійно, без участі водія.
При всій зручності муфти мають ряд недоліків, основний з яких – слабка витривалість на серйозному бездоріжжі. Диски від навантаження перегріваються, і муфта йде в аварійний режим. Тому ця система застосовується в основному на компромісних кросоверах і легкових автомобілях, де повний привід потрібен не для подолання байраків, а для кращої керованості.
