Классическое купе Audi Quattro сыграло важную роль в популяризации концепции полноприводных легковых автомобилей. Однако нельзя сказать, что именно немецкая компания была первопроходцем в области полного привода.
Этот материал задумывался как своего рода «обучающий обзор» — своего рода «всё, что вы хотели знать о полном приводе, но боялись спросить». В нем мы рассмотрим различия между дифференциальными системами, подключаемыми посредством вискомуфт или устройств типа Haldex, а также роль самоблокирующихся дифференциалов. Чем глубже мы погружались в историю, тем больше удивлялись: оказывается, первый легковой автомобиль с постоянным полным приводом появился в Голландии более века назад! А в 1935 году американский гоночный болид с полным приводом чуть было не стал спасением для человечества во время Второй мировой войны.
Зачем же современному автомобилю нужен полный привод? В начале XXI века этот вопрос кажется риторическим. Безусловно, он нужен для эффективного использования тяги двигателя, чтобы колёса на скользкой поверхности как можно меньше буксовали. Четыре ведущих колеса — это всегда лучше, чем два! Однако человечество долго не понимало этой очевидной истины. Если спросить любого автолюбителя, он скажет, что эпоха массового внедрения полного привода началась с появления модели Audi Quattro. Но он также назовет и редких предшественников — например, английский суперкар Jensen FF 1966 года или Subaru Leone 4WD 1972-го. Правда, истинный знаток сразу уточнит: первые Subaru с полным приводом были не постоянными, а подключаемыми — это большая разница, которая значила многое.
Паллиатив
Подключаемый привод, когда одна из пар колёс получает постоянное вращение, — это скорее временное решение для легковых автомобилей. В англоязычной литературе его часто называют Part-Time 4WD — «временный полный привод». Он пришел из мира внедорожников и грузовых машин повышенной проходимости. Такие машины, у которых одна из осей всегда приводится в движение, а вторая подключается при необходимости, показывают свои полноприводные свойства только в условиях бездорожья. На асфальте же их отключают, поскольку постоянное включение приводит к проблемам с циркуляцией мощности. В поворотах, где колёса проходят разные траектории, передние колёса вынуждены вращаться с разными скоростями, а это приводит к дисбалансу в передаче мощности. Чем круче поворот, тем сильнее разница. В результате тяга на передних колесах может снизиться, а на задних — увеличиться. В некоторых случаях тяга может даже превратиться в тормоз, когда передние колёса сопротивляются движению. На снегу или грязи это не страшно, но автомобиль хуже управляется и может «повести» наружу, если колёса вывернуты.
На схеме хорошо видно, что при прохождении поворота все колёса движутся по разным траекториям и вращаются с разными угловыми скоростями. Поэтому для постоянного полного привода необходимы три дифференциала: два межколёсных и один межосевой.
Тем не менее, блокируемый полный привод на легковых автомобилях применялся и раньше. В основном в моделях повышенной проходимости. Так, ещё в 1938 году в СССР начали выпускать ГАЗ-61 — полноприводную машину с подключаемым передним мостом и шестицилиндровым мотором. После войны создавались и внедорожные версии «Победы», а также автомобили Subaru Leone 4WD 1972 года, которые тоже предназначались для преодоления бездорожья. У таких машин, как Subaru Leone 4WD, клиренс был выше, чем у обычных переднеприводных моделей с подключаемым задним мостом.
Subaru Leone 4WD Station Wagon — это полноприводная версия переднеприводного автомобиля с ручным механизмом подключения заднего привода. Варианты моторов — 1,4 л (72 л.с.) и 1,6 л (80 л.с.). Кроме универсала, в такой комплектации выпускались седан и пикап. До 1989 года привод на задние колёса подключался либо вручную (на механике), либо автоматически — с помощью многодисковой фрикционной муфты (на автоматах).
Итак, на дорогах с твердым покрытием подключаемые приводы практически бесполезны — они лишь увеличивают массу автомобиля. Всё это время машина «таскает с собой» раздаточную коробку, которая управляет передачей мощности на «временно ведущую» ось, а также карданный вал и главную передачу второго моста.
Чтобы превратить «временный» полный привод в постоянный, достаточно лишь добавить в раздаточную коробку межосевой дифференциал.
Постоянный полный привод
Зачем нужен межосевой дифференциал? Он обеспечивает равномерное распределение вращения между двумя ведущими мостами, а также позволяет каждой паре колёс проходить повороты с разными скоростями, что делает движение по любой дороге более стабильным и управляемым. Благодаря наличию трёх дифференциалов — двух межколёсных и одного межосевого — автомобиль с постоянным полным приводом способен уверенно вести себя на любых дорогах.
Это кажется простым? В советские времена считалось, что постоянный полный привод для дорожных машин излишен, поскольку он увеличивает шум, расход топлива и износ трансмиссии — зачем вращать вторую пару колёс на сухом асфальте? Однако после появления Audi Quattro мнение изменилось. Теперь стало ясно, что постоянный полный привод обеспечивает равномерное распределение тяги между всеми четырьмя колёсами, что существенно повышает сцепление и устойчивость при прохождении поворотов, разгоне и торможении.
На «Рентгене» Audi 80 Quattro конца восьмидесятых годов видно, насколько проще и компактнее схема quattro по сравнению с трансмиссией Ferguson. В системе используется самоблокирующийся дифференциал Torsen, который с 1984 года стал стандартом для Audi. В отличие от вискомуфт, Torsen реагирует на изменение крутящего момента, повышая устойчивость при торможении и позволяя использовать ABS, поскольку он блокируется только под нагрузкой.
Первыми массовыми автомобилями с межосевыми дифференциалами стали Range Rover (1970 год) и наша «Нива» (1976). Однако, так как обе эти модели предназначались для внедорожья, именно Audi Quattro считается пионером среди легковых машин с постоянным полным приводом.
А что насчет гоночных автомобилей? Неужели они не использовали постоянный полный привод раньше? Известно, что попытки создать полноприводные гоночные машины предпринимались ещё до эпохи Quattro. Например, один из первых послевоенных проектов Фердинанда Порше — гоночный болид Cisitalia 360 с среднемоторной компоновкой и полуторалитровым движком. Однако его привод на передние колёса был отключаемым — гонщик активировал его только на прямых, а перед поворотом возвращался к заднеприводной схеме.
И были ли у предшественников у Чизиталии? Оказывается, что ещё в 1900 году Фердинанд Порше создал электромобиль с четырьмя ведущими мотор-колёсами. Но настоящий шок для автолюбителя вызывает гоночный автомобиль голландской фирмы Spyker 1902 года — один из первых в мире автомобилей с постоянным полным приводом, оснащённый межосевым дифференциалом.
Фирма Spyker, основанная в 1880 году братьями Спяйкерами (по-фламандски Spijker), первоначально занималась производством конных экипажей. В 1900 году они выпустили первый автомобиль собственного производства, а через два года создали полностью полноприводный гоночный автомобиль Spyker 4WD с тремя дифференциалами и тремя тормозами — по одному на задние колёса и один на карданный вал передних.
Можно с уверенностью сказать, что схема полного привода 4WD существует уже более века. Некоторые из этих автомобилей были очень дорогими и не имели успеха в гонках, как, например, некоторые модели Spyker, Bugatti Tipo 53 или Miller FWD. В частности, Bugatti Tipo 53 — это гоночная машина с тремя дифференциалами и постоянным полным приводом, созданная по инициативе инжен
Примечательно, что перед тем как разработать полноприводный Bugatti, итальянские инженеры провели детальный анализ американского гоночного автомобиля Miller, который был приобретён для изучения его переднеприводной конструкции. В свою очередь, американский конструктор Гарри Миллер заинтересовался идеей Бугатти и решил создать полноприводную версию своего автомобиля, получив поддержку от компании FWD (Four Wheel Drive — «Четыре ведущих колеса»), известной производством грузовиков с формулой 4?4. Так появились полноприводные гоночные машины Miller FWD.
Гарри Миллер стал известен благодаря своим гоночным автомобилям, которые использовались на треке в Индианаполисе. Его рядные «восьмёрки» с двумя верхними распредвалами послужили основой для моторов Этторе Бугатти. Интересно, что Миллер создавал автомобили как с передним, так и с задним приводом, а в 1932 году разработал несколько полноприводных шасси Miller FWD (на фото), оснащённых тремя дифференциалами в трансмиссии. Один из полноприводных автомобилей Миллера занимал лидирующую позицию в гонке Инди 500 1934 года, но из-за технических неполадок финишировал лишь девятым.
С этими автомобилями связано интересное событие: во время гонки на берлинском треке Avus в 1935 году полноприводный Miller находился на третьем месте, когда его рядная «восьмёрка» не выдержала нагрузки и взорвалась. Куски двигателя едва не долетели до трибуны, где находился среди прочих высокопоставленных лиц и сам Гитлер! Это редкий случай, когда можно сожалеть об отсутствии человеческих жертв. Если бы осколок поршня попал в голову кому-то из зрителей, ход истории мог бы измениться.
Однако ни Bugatti Т53, ни Miller FWD не получили должной оценки из-за недостатков конструкции и частых поломок. Зато следующий этап в развитии легковых автомобилей с постоянным полным приводом оказался поистине знаковым.
Формула Фергюсона
Чтобы понять важность событий, происходивших в Англии в те годы, стоит обратиться к теории. Межосевой дифференциал был создан для того, чтобы «разъединить» обе ведущие оси. Например, если задние колёса буксуют, а передние стоят на месте, дифференциал не препятствует этому!
Решение этой проблемы впервые предложили конструкторы внедорожников — принудительная блокировка. В нужный момент водитель может активировать рычаг, и механизм фиксирует шестерни межосевого дифференциала, превращая трансмиссию из дифференциальной в жёстко замкнутую. По этой схеме были созданы первые поколения автомобилей Range Rover, а также наша «Нива» и множество других внедорожников. Кстати, первые автомобили Audi Quattro также имели ручную блокировку межосевого дифференциала до 1984 года.
Тем не менее, это решение было лишь временным: блокировку можно было использовать только на бездорожье, а на асфальте её необходимо было отключать. Если автомобиль неожиданно попадал на скользкий участок, колёса одной из осей начинали буксовать раньше других при подаче тяги.
Можно ли сделать так, чтобы дифференциал блокировался автоматически при пробуксовке? Идея самоблокирующегося межосевого дифференциала принадлежит англичанину Тони Ролту, гонщику и конструктору. Он и его друг Фред Диксон, также гонщик и увлечённый автомобилями, до войны открыли собственное бюро Rolt/Dixon Developments для подготовки гоночных автомобилей. После войны они заинтересовались идеей постоянного полного привода. Создав экспериментальную полноприводную «тележку» под названием «Краб», Ролт и Диксон в 1950 году начали сотрудничество с Гарри Фергюсоном, известным производителем тракторов. Так была основана компания Harry Ferguson Research.
Фергюсону не интересовали гоночные автомобили, он мечтал о безопасном дорожном автомобиле, который не буксовал бы при разгоне и не блокировался бы при торможении. Ролт и Диксон решили спроектировать такую машину с нуля, включая кузов, трансмиссию и силовой агрегат!
Им не хватало знаний, поэтому на должность главного конструктора был приглашён Клод Хилл, который оставил Aston Martin ради этой интересной работы. Несмотря на финансовую поддержку Фергюсона, работа шла медленно — экспериментальный седан Ferguson R4 был готов только через шесть лет. Но он оказался впечатляющим: полноприводный, с оппозитным «четырёхцилиндровым» двигателем, дисковыми тормозами на всех колёсах и электромеханической антиблокировочной системой Dunlop MaxaRet, заимствованной из авиации!
Ferguson R4 (1956) — экспериментальный автомобиль с трансмиссией по Формуле Фергюсона. Вместо традиционной коробки передач у прототипа использовался гидротрансформатор.
Однако самое интересное находилось внутри раздаточной коробки прототипа. Если бы мы её разобрали, помимо дифференциала, мы бы увидели дополнительный набор шестерёнок, две шариковые обгонные муфты и два пакета фрикционов. Пока колёса не буксовали, всё это работало вхолостую. Но как только начиналась пробуксовка колёс одной из осей и разница частот вращения выходных валов достигала определённого значения, одна из муфт срабатывала, сжимала свой пакет фрикционов — и тем самым блокировала шестерни дифференциала, превращая его в жёсткий привод!
Следующий прототип Ferguson R5, созданный в 1962 году, оказался ещё более интересным — это был легковой полноприводный универсал. Эксперты журнала Autocar, которые позже тестировали Ferguson R5, отмечали: «Автомобиль достигает предела скольжения на невероятно высоких скоростях!»
Ferguson R5 был подготовлен к серийному производству в 1962 году.
Тем не менее, ни один из производителей автомобилей не решился на выпуск первого в мире полноприводного универсала с самоблокирующимся межосевым дифференциалом и АБС — серийный Ferguson оказался слишком сложным и дорогим. Однако в 1962 году Ролту удалось заинтересовать руководство компании Jensen — он предложил адаптировать полноприводную трансмиссию для купе Jensen CV8 с трёхсотсильным V8 от Chrysler, которое готовилось к серийному производству. Полный привод оказался как нельзя кстати для мощного и скоростного купе!
Схема раздаточной коробки FFD с цилиндрическим несимметричным межосевым дифференциалом и механизмом автоматической блокировки с помощью фрикционных муфт экспериментального автомобиля Jensen CV8 FF. 1 — входной вал; 2 — промежуточный полый вал; 3 — полый вал с солнечной шестернёй дифференциала и ведущей шестернёй блокирующего механизма; 4 — водило межосевого дифференциала; 5 — вал привода задних колёс; 6 — цепной привод; 7 — вал привода передних колёс; 8 — многодисковая муфта, включающаяся при буксовании задних колёс; 9 — многодисковая муфта, включающаяся при буксовании передних колёс; 10 — электромагнитная система MaxaRet.
Через три года был построен экспериментальный полноприводный Jensen FF. В 1966 году появилась следующая модель — Jensen Interceptor, с ещё более мощным двигателем «восьмёрка». Кроме заднеприводного купе, предлагался и вариант с шильдиком JFF. Это был знаменитый Jensen FF — первый в мире серийный полноприводный автомобиль с самоблокирующимся межосевым дифференциалом и АБС! Буквы FF обозначают Formula Ferguson, что является патентом Ролта и его коллег.
Схема трансмиссии FFD в экспериментальном автомобиле Jensen CV8 FF 1965 года. Размещение узлов и агрегатов привода на передние колёса стало возможным благодаря особенностям компоновки: двигатель находился за осью передних колёс, что позволило разместить главную передачу переднего моста между мотором и радиатором. Карданный вал для привода передних колёс был помещён слева от силового агрегата (машина с «правым рулём»). 1 — двигатель; 2 — автоматическая коробка передач; 3 — раздаточная коробка; 4 — АБС MaxaRet; 5 — главная передача заднего моста; 6 — главная передача переднего моста.
Все автомобильные журналисты того времени отмечали выдающуюся устойчивость полноприводных Jensen и «практически неограниченный запас тяги на мокром асфальте». К сожалению, к тому времени Фергюсон уже ушёл из жизни — он скончался в
Почему мы так подробно рассказываем о Формуле Фергюсона? Потому что именно компания Harry Ferguson Research впервые в мире уделила серьёзное внимание полному приводу как средству повышения активной безопасности!
Мы уже упоминали, что полный привод обеспечивает больший запас сцепления для восприятия боковых сил. Это является плюсом. Но есть и минус — теряется предсказуемость реакций на подачу топлива. Если на мощном заднеприводном автомобиле в скользком повороте резко нажать на газ, это приведёт к заносу задней оси. На переднеприводной машине, наоборот, при подаче тяги передние колёса начнут буксовать. Хорошо это или плохо — не суть важно. Главное, что водитель всегда знает, как поведёт себя автомобиль в такой ситуации.
А какая ось начнёт буксовать на полноприводном автомобиле? Ответить на этот вопрос сложно. Если передняя ось менее нагружена или под передними колёсами более скользкое покрытие, начнётся снос. А если задние колёса окажутся в худших условиях сцепления, то автомобиль уйдёт в занос. Реакция может быть непредсказуемой! И это создает опасность.
Jensen FF представляет собой полноприводную модификацию купе Jensen Interceptor. Это был первый серийный автомобиль с полным приводом, оснащённый самоблокирующимся межосевым дифференциалом. Под капотом находился двигатель Chrysler V8 с «большим блоком» объёмом 6,3 литра, который развивал 325 л.с. и передавал мощность на все колёса через трёхступенчатую автоматическую трансмиссию TorqueFlite или механическую коробку передач. Jensen FF, обладая снаряжённой массой 1800 кг и шинами аналогичными тем, что использовались на «Волге», мог развивать скорость до 212 км/ч и разгоняться до 100 км/ч за 7,7 секунды. Среди других технических характеристик можно отметить реечный рулевой механизм с гидроусилителем, дисковые тормоза на всех колёсах, одноканальную систему ABS Dunlop MaxaRet (от английского maximum retardation — максимальное замедление), независимую переднюю подвеску на двойных поперечных рычагах и зависимую рессорную подвеску с тягой Панара сзади. В 1968 году стоимость Jensen FF в Великобритании составляла 6000 фунтов стерлингов, что было сопоставимо с ценой самого доступного Rolls-Royce. Всего было произведено 318 экземпляров этого полноприводного автомобиля.
Тони Ролт, будучи опытным гонщиком, в том числе победителем гонки в Ле-Мане, с самого начала работы над Jensen FF стремился устранить неопределённость, связанную с полным приводом, применив несимметричный межосевой дифференциал. На задние колёса всех автомобилей с фергюсоновскими трансмиссиями передавалось 63% крутящего момента, а на передние — 37%. Это обеспечивало реакцию на увеличение тяги, близкую к заднеприводным автомобилям.
Самоблокирующийся дифференциал позволил Jensen объединить преимущества обоих типов трансмиссий. Лёгкость входа в поворот и отсутствие потерь мощности в обычных условиях движения без пробуксовки были обеспечены дифференциальным приводом, в то время как жёсткий привод обеспечивал лучшую тягу при пробуксовке.
Однако обгонные муфты механизма блокировки работали резко и пульсирующе, мгновенно превращая несимметричный дифференциальный привод в заблокированный и обратно. Это увеличивало неопределённость при пробуксовке. Необходим был механизм, который мог бы более плавно и гибко регулировать степень блокировки межосевого дифференциала. В конце 1960-х годов Тони Ролт вместе с Дереком Гарднером, который позже стал главным конструктором болидов Tyrrell, начали проводить необычные эксперименты с силиконовой жидкостью, используемой в муфтах вентиляторов радиаторов. Именно они вошли в историю как изобретатели вискомуфты!
Эволюция самоблокирующихся дифференциалов
Цилиндр с фрикционными пакетами, заполненный силиконовой жидкостью, идеально подходил для целей Ролта — тормозить шестерни межосевого дифференциала при пробуксовке колёс. Пока скорости вращения всех колёс примерно равны, вискомуфта не вмешивается в работу дифференциала. Однако, если колёса одной из осей начинают буксовать, шестерёнки межосевого дифференциала начинают раскручиваться, и пакеты фрикционов вискомуфты «взбивают» силиконовую жидкость, что приводит к блокировке дифференциала частично или полностью.
Такое устройство обеспечивало более плавную блокировку дифференциала, что положительно влияло на управляемость. После получения патентов на вискомуфту, в 1971 году Тони Ролт основал компанию FF Developments, чтобы разрабатывать полноприводные трансмиссии. Среди первых заказов компании были полноприводные версии фургонов Bedford для лесничеств, партия автомобилей Ford Zephyr FF для полиции и седаны Opel Senator 4?4 для британской военной миссии в Берлине. Однако самым значимым достижением FFD стала трансмиссия для американского автомобиля AMC Eagle, который производился с 1979 по 1988 год. Это был обычный легковой AMC Concord, но с приподнятым на 75 мм кузовом и увеличенными «внедорожными» шинами, а также с полноприводной трансмиссией. Впервые в мире серийный автомобиль был оснащён межосевым дифференциалом, блокирующимся вискомуфтой!
AMC Eagle создавался в первую очередь для тех, кто иногда выезжает на бездорожье, и полный привод не был внедрён для улучшения разгона или управляемости, как в случае с Jensen FF или Audi Quattro. Тем не менее, прямыми наследниками AMC Eagle стали такие спортивные автомобили, как Subaru Impreza Turbo и Mitsubishi Lancer Evo первых шести поколений, которые также использовали межосевые дифференциалы с встроенными вискомуфтами.
Раздаточная коробка AMC Eagle, разработанная FFD, имела вискомуфту — цилиндрический корпус с фрикционными дисками, заполненный вязкой кремнийорганической жидкостью (силоксаном). При пробуксовке колёс одной из осей ведущий и ведомый пакеты дисков в вискомуфте вращаются относительно друг друга, что приводит к увеличению давления и температуры внутри, изменяя вязкость силоксана — и вискомуфта тормозит одну из выходных шестерён, блокируя межосевой дифференциал.
Серийное купе Audi Quattro, появившееся в 1981 году, через два года после дебюта AMC Eagle, было оснащено обычным «свободным» межосевым дифференциалом с принудительной блокировкой. Фердинанд Пьех, который в начале был начальником инженерного департамента Audi, выбрал для Quattro элегантную схему, идеально подходящую для компоновки автомобилей из Ингольштадта. Продольно расположенный силовой агрегат переднеприводного автомобиля указывал торцом коробки передач на задние колёса — оставалось лишь встроить в корпус трансмиссии межосевой дифференциал. Для привода на передние колёса конструкторы Пьеха не стали использовать традиционную раздаточную коробку, а сделали вторичный вал коробки полым, пропустив через него приводной вал передних колёс. Всё гениальное просто.
С самого начала на Audi, в отличие от FFD, было выбрано симметричное распределение крутящего момента по осям. В 1984 году в полноприводных Audi исчезли устаревшие ручки принудительной блокировки «центра» — в трансмиссиях Quattro появился привычный самоблокирующийся дифференциал Torsen. Название Torsen происходит от английских слов torque sensing и отражает способность этого механического устройства мгновенно и плавно увеличивать степень блокировки в ответ на изменение крутящего момента на выходных валах. Поэтому Торсену не нужна вискомуфта — он блокируется самостоятельно. Причём срабатывает не от разности скоростей вращения после начала пробуксовки, а ещё до начала скольжения: Torsen способен реагировать на изменение сцепления в пятне контакта шин с дорогой!
Кстати, в последнее время, когда конструкторы крупных внедорожников начали задумываться о достижении «легковой» управляемости, они также вспомнили о Torsen — он используется в трансмиссиях таких автомобилей, как новый Range Rover, VW Touareg/Porsche Cayenne и Toyota Land Cruiser Prado.
Вернёмся к триумфальному дебюту Audi Quattro на раллийной сцене, который положил начало буму полноприводных автомобилей — все раллийные команды группы В начали создавать версии 4?4. Появились Peugeot 205 T16, Metro 6R4, Lancia Delta S4, Ford RS200, все с вискомуфтами в самоблокирующихся дифференциалах разработки FFD. За взаимодействие с раллийными командами на FFD отвечал Стюарт Ролт, сын Тони.
В начале 1980-х годов к FFD обратился завод АЗЛК, когда было решено разработать раллийную полноприводную модификацию «Москвича»-2141. С помощью англичан была создана трансмиссия с тремя самоблокирующимися дифференциалами — передним, задним и межосевым (аналогично болидам Ford RS200). Управляемость экспериментальных полноприводных «Москвичей» в предельных режимах получила высокую оценку — поведение автомобилей в скольжении было предсказуемым и удобным для гонщиков. Оказалось, что, подбирая «жёсткость» блокирующих вискомуфт во всех трёх дифференциалах, можно настраивать управляемость автомобиля в широком диапазоне. Например, более «жёсткая» блокировка заднего межколёсного дифференциала увеличивает склонность автомобиля к заносу задней оси, в то время как увеличение коэффициента блокировки переднего или межосевого дифференциала повышает устойчивость — автомобиль менее охотно заходит в поворот из-за проскальзывания и сноса передних колёс.
Однако такая настройка актуальна только в условиях раллийного стиля вождения со скольжениями. Поэтому три самоблокирующихся дифференциала — это прерогатива автомобилей группы WRC. На этих машинах, как правило, вместо вискомуфт используются пакеты многодисковых фрикционов с гидроприводом и электронным управлением. Это даёт конструкторам широкие возможности по настройке управляемости в реальном времени. Например, при входе в поворот бортовой компьютер может «ослабить» муфты во всех трёх дифференциалах, сделав их «свободными», чтобы автомобиль легче входил в вираж. А когда пилот начинает ускоряться на прямой, электроника подаёт команду, и сервопривод «зажимает» муфты в дифференциалах так, чтобы минимизировать пробуксовку всех колёс и не допустить недостаточной поворачиваемости, при которой болид может вылететь за пределы виража.
Кстати, первыми, кто применил управляемые муфты, стали Daimler-Benz — в трансмиссии автомобиля Mercedes-Benz 4Matic с кузовом W124, выпущенного в 1986 году. В этой системе было три муфты — при необходимости электроника сначала подключала привод на передние колёса, а затем последовательно активировала блокировки межосевого и заднего межколёсного дифференциалов. Однако такая трансмиссия оказалась слишком сложной. Кроме того, на нестабильных покрытиях электроника постоянно переключала передние колёса, то подключая, то отключая их.
Одним из первых производителей, внедривших электронноуправляемые муфты в высокоскоростных автомобилях, стала компания Porsche. В модели Porsche 959 1986 года использовались две такие муфты, а электронная система могла функционировать в четырёх различных режимах, которые мог выбирать водитель. Позже японские автопроизводители начали выпускать серийные автомобили с подобной сложной трансмиссией — к примеру, Mitsubishi Lancer Evo, являющийся одним из самых продвинутых полноприводных дорожных автомобилей, когда-либо проходивших тесты в Авторевю. Эволюция с межосевым управляемым дифференциалом ACD и активным распределением крутящего момента AYC способна творить настоящие чудеса.
Альтернатива дифференциалу
В то время как раллийные инженеры экспериментировали с системами самоблокировки, производители массовых легковых автомобилей выбрали более упрощённый путь — отказ от межосевого дифференциала в пользу вискомуфты. Первым европейским автомобилем с такой трансмиссией стал Volkswagen Golf II Syncro 1985 года, разработанный специалистами компании GKN, которая ещё в 1969 году приобрела FFD. Основным преимуществом данного решения являлась простота конструкции и возможность использовать одну и ту же базу для обеих версий автомобиля. В обычных условиях машина демонстрировала характеристики переднеприводной модели, а при пробуксовке передних колёс — уже через 0,2 секунды включалась вискомуфта, способная передавать до 70% крутящего момента назад.
Компоновка трансмиссии VW Golf III Syncro предусматривала, что «раздаточная» коробка была соединена с основной коробкой передач, а вискомуфта располагалась в блоке с главной передачей заднего моста, подключая задний привод при пробуксовке передних колёс. На модели VW Golf IV место вискомуфты заняла муфта Haldex.
Однако такой «упрощённый» привод задних колёс обладал одним существенным недостатком — даже минимальная задержка в срабатывании вискомуфты могла приводить к ухудшению управляемости. В условиях скользкой дороги, при нажатии на газ, автомобиль сначала начинал сносить наружу, как переднеприводный, а после подключения задних колёс — резко менял поведение и мог уйти в занос.
Японские автопроизводители неоднократно пытались устранить этот недостаток. Они подбирали оптимальные характеристики вискомуфт и использовали их не только для включения заднего привода, но и для блокировки межколёсных дифференциалов. На некоторых моделях, таких как Nissan Sunny/Pulsar 1988 года, было использовано сразу три вискомуфты: одна управляла подключением задних колёс, а две другие — блокировками межколёсных дифференциалов. В автомобилях Honda Concerto 4WD вискомуфты заменяли как межосевой дифференциал, так и задний межколёсный.
Со временем стало очевидно, что гораздо удобнее и эффективнее использовать вместо вискомуфты простую фрикционную муфту, пакеты которой сжимаются гидроприводом. Управление сжатием фрикционов и регулировка передаваемого к задним колёсам крутящего момента полностью автоматизированы с помощью электроники.
На сегодняшний день большинство современных полноприводных автомобилей и кроссоверов оснащены управляемыми муфтами на одной из осей — будь то Haldex на моделях VW, системы Honda или xDrive на BMW. Быстродействие современных муфт свело к минимуму задержки при подключении колёс — всё зависит от программного обеспечения. Например, трансмиссии Audi и Volkswagen на платформах Golf 4Motion и A3 Quattro практически одинаковы по конструкции, однако различия в программном обеспечении позволяют выбирать разные режимы распределения момента: Volkswagen предпочитает симметричный режим, а Audi — подачу только 40% тяги назад, создавая более переднеприводный характер. Это вопрос предпочтений.
А что же именно предпочитаем мы? Сегодня массовые автомобили с ручным подключением второго привода практически исчезли с рынка. А что касается трёх остальных схем — они вызывают особый интерес.
Конечно, наиболее захватывающими с нашей точки зрения считаются автомобили-наследники Формулы Фергюсона, где используется самоблокирующийся межосевой дифференциал. Не важно, каким способом осуществляется блокировка: вискомуфтой, механическим дифференциалом Torsen, как на моделях Audi Quattro и VW Phaeton, или электронно управляемыми муфтами (например, Mitsubishi Lancer Evo). Главное — при правильной настройке такой автоматический блокирующийся «центр» значительно повышает управляемость автомобиля, делая его более безопасным и приятным для опытных водителей.
На сегодняшний день главная тенденция — изменение вектора тяги, при котором электроника по команде подаёт момент на то колесо, которое способно наиболее эффективно его реализовать. Самая сложная в мире полноприводная система — у седана Mitsubishi Lancer Evo X. Там используются дополнительные редукторы, которые могут перебрасывать момент между задними колёсами, центр блокируется электронно управляемой муфтой, а спереди — стоит обычный механический самоблок. В будущем эпоха полного привода в привычном виде, скорее всего, завершится с появлением электромобилей с четырьмя мотор-колёсами.
Тем не менее, автомобили с автоматическим подключением задних колёс не исчезают с рынка. Их число растёт. Муфту Haldex всё чаще используют такие бренды, как Volvo и Saab. Трансмиссии со свободными межосевыми дифференциалами также находят применение, особенно в высокоскоростных машинах вроде Mercedes-Benz 4Matic. В этих моделях, наряду с полным приводом, обязательно работает система антипробуксовки, компенсирующая отсутствие механического блокирования.
Многодисковая муфта Haldex срабатывает при малейших расхождениях в скоростях вращения валов (1 и 5). Вращение любой из кулачковых шайб вызывает перемещение роликов по рабочим поверхностям, что приводит к сжатия поршней, активирующих насос. Насос подавляет масло в исполнительный цилиндр, который сжимает пакеты дисков. Электроника же управляет этим процессом с помощью электромагнитного клапана, регулируя давление и, соответственно, момент, передаваемый на колёса. В конструкции задействованы различные детали — от приводных валов до фр
