По какой-то причине в отечественных публикациях по истории автомобилестроения давно и прочно закрепилось как факт, что условием создания пригодного для нормальной эксплуатации полноприводного автомобиля повышенной проходимости было появление шарниров равных угловых скоростей для его переднего ведущего моста. Увы, но это скорее всего пример ситуации, в которой частное мнение отдельно взятого авторитетного исследователя принималось в качестве истины в последней инстанции, и большинство воспроизводящих его даже не удосуживалось проверкой фактов.
В качестве примеров можно привести практически все касающиеся этой темы классические публикации по истории отечественного автомобилестроения.
Классика из классики, Лев Шугуров - "Автомобили России и СССР", том 1:
Но для того чтобы сделать передний мост ведущим, существовали определенные инженерные трудности. Требовался компактный и надежный шарнир равных угловых скоростей. Создание его конструкции для автомобилей повышенной проходимости стало таким же поворотным пунктом в их технической эволюции, как для вертолетов — механизма автомата-перекоса.
"Техника-молодёжи" за 1976 год, серия "Автопаноптикум", автор - Юрий Долматовский, ещё один классик:
Возможность передавать усилие на поворотные колеса появилась после изобретения особых карданных шарниров, способных работать с постоянной угловой скоростью при больших углах между соединяемыми валами (так называемых гомокинетических, похожих на человеческий сустав) ...
Особое место в истории автомобиля занимали попытки конструкторов создать вездеход со всеми ведущими колесами. Работа над ним началась еще в начале века, но удовлетворительного решения все той же задачи переднего привода никому найти не удалось. Выпустили лишь считанные неуклюжие, неповоротливые и тихоходные грузовые полноприводные автомобили ...
Положение к лучшему изменили уже упомянутые гомокинетические шарниры. Их использовали конструкторы почти всех стран, когда над миром нависла угроза новой войны.
"Моделист-конструктор" конца 1970-х, статья "Машина маршала" про ГАЗ-61:
Технологически перед войной это уже было осуществлено: конструкторам удалось решить проблему создания компактных и работоспособных шарниров равных угловых скоростей для привода передних колес.
Вот из более недавнего - "Автомодельное бюро" Игоря Денисовца, явно "по мотивам" тех же советских публикаций:
Первые полноприводные автомобили появились еще в начале ХХ века, но развиваться это направление в мире стало лишь во второй половине 30-ых годов ХХ века, когда появились массовые и сравнительно недорогие шарниры равных угловых скоростей (ШРУС).
И ещё из совсем недавнего - собрат по "Дзену", историк и популяризатор истории военной техники Юрий Пашолок, рассказывая об истории внедорожника ГАЗ-61, тоже привязывает успешную реализацию этого проекта к копированию того или иного типа освоенных за рубежом ШРУСов, утверждая при этом, что...
Только после того, как появились массовые и более-менее бюджетные ШРУС-ы (шарниры равных угловых скоростей), дела по полноприводным машинам пошли в гору. Обратите внимание - полный привод полномасштабно стал развиваться в разных странах мира со второй половины 1930-х годов.
И так далее, и тому подобное - я думаю, любому, кто читал про создание советской внедорожной техники в довоенный период, представленная здесь точка зрения должна быть хорошо знакома.
При всём уважении к упомянутым здесь авторам, такая массовая фиксация именно на ШРУСах меня довольно сильно удивляет. Тем, кто хоть немного разбирается в теме внедорожной техники, из практики должно быть отлично известно, что для переднего моста полноприводного внедорожника шарниры равных угловых скоростей не являются необходимыми - в нём вполне удовлетворительно работают и самые что ни на есть обычные одинарные крестовины, то есть - шарниры неравных угловых скоростей. Да, ШРУСы повышают ездовые качества такого автомобиля - в особенности на твёрдом покрытии - но никак не являются условием его работоспособности.
В отличие от легковушки с независимой передней подвеской, которая постоянно эксплуатируется на дорогах с твёрдым покрытием - в приводе передних колёс которой действительно крайне желательно, если вообще не обязательно, использование именно ШРУСов, обеспечивающих равномерную передачу вращения.
Примеров тому так много, что я не буду пытаться упомянуть их все, а лишь приведу несколько из первых приходящих в голову:
Многие передние ведущие мосты производства Dana-Spicer примерно с 1957...1960 года и вплоть до настоящего времени комплектуются самыми обычными одинарными крестовинами. Из них, к примеру, мосты типа Dana 60 являются исключительно прочными и надёжными, широко используются в "жёстком" офф-роуде. Причём на более ранних моделях (Dana 25 от оригинального "Виллиса", ранние Dana 27) использовались именно закрытые ШРУСы типа "Рцеппа/Бирфильд" или "Бендикс-Вайс" (как на ГАЗ-69 и УАЗ), но от них отказались в пользу крестовин - и это касается как более новых мостов с открытыми поворотными кулаками и шаровыми шарнирами, вроде Dana 30, так и старых мостов со шкворнями, в которые просто воткнули крестовины на место ШРУСов. Более того - владельцы автомобилей с мостами старых выпусков во многих случаях переводили их на крестовины.
Автор является владельцем автомобиля Jeep Cherokee XJ выпуска 1987 года (ещё самостоятельной фирмой AMC - до того, как она "легла" под Chrysler) с передним мостом модели Dana 30, имеющим карданные шарниры полуосей - и каких-то проблем с ним пока не наблюдается. Конечно, мосты со сдвоенными карданными шарнирами или ШРУСами несколько приятнее в повседневной эксплуатации, в частности - у них равномернее передаётся крутящий момент при максимальном угле поворота колёс, что выражается в сниженном уровне шума и вибрации при движении в крутом повороте или на развороте. Но существенной проблемой, тем более - с точки зрения военных, это не должно являться. При этом крестовины при сравнимых размерах могут передавать больший крутящий момент, чем ШРУСы типа "Бендикс-Вайс".
И да - если вы хотите сказать, что этот вариант годится только для лёгких машин, а грузовикам требуются уже полноценные ШРУСы - то вот вам шарниры, которые ставились в переднем ведущем мосту автомобилей Ford F450 и F550 до начала 2010-х годов. Эти машины хоть и считаются в Америке "пикапами", но на самом деле они крупнее таких грузовиков, как ГАЗ-63 или ГАЗ-66, и берут "на борт" 2,5...3 тонны груза - а не две тонны, как наши армейские двухосники. Не говоря уже о кратной разнице в мощности моторов и крутящем моменте, "перевариваемом" трансмиссией. И, как вы понимаете, определения "неуклюжие, неповоротливые и тихоходные" к ним вряд ли применимы...
На F650 и F800 с мостом Marmon-Herrington MT17 использовались тоже карданные шарниры, но сдвоенные, обеспечивающие более равномерную передачу момента. Вообще, насколько я понимаю, "Форд" в мостах своих полноприводников до самого недавнего времени не использовал классические шарниры равных угловых скоростей; надо думать, что "техническая эволюция" по Шугурову обошла его стороной.
Аналогичные сдвоенные крестовины стояли и в переднем мосту немецкого "Унимога". Они хоть и сложнее обычного карданного шарнира, но намного проще и дешевле любых ШРУСов, а главное - не особо отличаются от обычной крестовины с точки зрения технологичности в производстве, отличие только в материалоёмкости. Есть, конечно, и серьёзный недостаток - громоздкость, но с ним, как видите, вполне можно смириться.
А вот - шарниры моста Dana 70 от среднего грузовика Chevrolet Kodiak, тоже с обычными одинарными крестовинами, хотя и монструозных размеров - соответствующих размерам самого автомобиля, весьма крупного по меркам внедорожников. Искать технику "потяжелее" мне просто лень - хотя я уверен, что и там найдутся примеры использования схожих технических решений.
Практически аналогичный заокеанской "Дане" мост сам ГАЗ применил на полноприводных версиях современной "полуторки" - ГАЗели - и "Соболя"; видимо, о том, что без шарниров равных угловых скоростей создать полноприводный автомобиль невозможно, горьковчане попросту "забыли". Решение несколько архаичное на сегодняшний день, но вполне рабочее; главное - чтобы геометрический центр шарнира лежал точно на оси шкворней (это касается и ШРУСов), а полуось имела свободную шлицевую посадку в ступице. И опять же - автор эксплуатировал такой автомобиль как на дорогах общего пользования, так и за их пределами, и может сказать, что крестовины переднего моста являются, наверное, наименее проблемным узлом во всей его системе полного привода...
Обычные крестовины использовались и в системе полного привода автомобиля ЛуАЗ, который, хоть и принадлежит к более лёгкому классу, чем рассмотренные выше внедорожники, также имеет весьма нагруженную трансмиссию. К тому же, у него подвеска независимая - а это значит, что в плане углов условия работы шарниров в ней заведомо более тяжёлые, чем в жёстком мосту.
Да и на современной технике китайского и в целом восточно-азиатского производства такие конструктивные решения вполне себе встречаются - в том числе и в не менее тяжёлой и не менее скоростной, чем наши послевоенные полноприводные грузовики.
Складывается впечатление, что под конкретное принятое ГАЗом решение - использовать ШРУСы типа "Бендикс-Вейс", которое было, несомненно, лишь одним из возможных в тогдашней ситуации - авторы "задним числом" подводят "обоснование" в виде технической невозможности создания успешного внедорожника без их использования. Вообще, такая ситуация, увы, довольно часто встречается в историографии советского автомобилестроения - когда историки любой ценой пытаются обосновать любые принятые конструкторами решения как "единственно правильные", даже спорные, не особо удачные или откровенно провальные. В данном случае решение было, видимо, достаточно удачным: шарниры этого типа, хотя и являются технологически сложными и имеют иные недостатки - вроде необходимости использования громоздкого закрытого поворотного кулака, невысокой долговечности и потребности в специальной смазке с высокими противозадирными свойствами - очень долго применялись на отечественной технике, например на ГАЗ-69, ГАЗ-66 и УАЗ-469; но сути сказанного это не меняет.
Какова была реальная причина появления на нашей технике шарниров типа "Бендикс-Вейс" - мы уже вряд ли когда-либо узнаем. А могла она быть совершенно любой - от желания конструкторов из всех имеющихся их типов выбрать на их взгляд лучший или невозможности использования другого решения в какой-то определённой конструкции, выбранной заводом (причём не обязательно той, что пошла в серию в итоге) - и до неудачи с каким-то конкретным проектом с избыточно расширительным толкованием полученных данных или желания заводчан заполучить за счёт военных какое-то специфическое оборудование, например - металлообрабатывающие станки определённого типа, "под соусом" того, что без них якобы невозможно создание нужных военным типов автомобилей.
Можно, конечно, подвести под это всё и теорию о том, что якобы отечественные крестовины не выдерживали работу с такими нагрузками, какие возникали в переднем мосту. Но тут возникает сразу три возражения. Во-первых, я не верю, что современные российские крестовины для полноприводной ГАЗели настолько лучше по качеству, чем советские тридцатых годов, что первые в таких условиях удовлетворительно работают, а вторые - нет. Во-вторых - если вы не можете изготовить нормальные крестовины, то с намного более технологически сложными ШРУСами вас тем более ждёт провал. И в-третьих - проще наладить выпуск нормальных крестовин, чем осваивать фантастически сложные в плане технологии производства ШРУСы типа "Бендикс-Вейс", являющиеся настоящим кошмаром фрезеровщика...
Что касается того, почему полноприводные автомобили схем 4х4 и 6х6 во всём мире стали активно развиваться именно начиная со второй половины тридцатых годов - то для этого тоже могло быть огромное количество причин помимо создания удачных конструкций шарниров равных угловых скоростей (которые, кстати говоря, были созданы раньше, ещё в 1920-е; но, конечно, были ещё вопросы патентной защиты, о которых не нужно забывать - это могло замедлить их широкое распространение). Среди наиболее вероятных основных причин я бы назвал две - стремительно приближающуюся новую большую войну, стимулировавшую выделение средств на разработку военной техники в целом, и неудачу работ над предыдущим поколением автомобилей повышенной проходимости с колёсной формулой 6х4 (напомню, что и у нас очень долгое время возились с построенными по ней внедорожниками ГАЗ-АААА, ГАЗ-ТК, ГАЗ-21, ГАЗ-25). То есть, вывод о том, что, якобы, именно появление удачных ШРУСов "запустило" процесс создания полноприводных внедорожников - в общем-то ни на чём не основан; скорее наоборот - массовым производством ШРУСов многие страны озаботились только тогда, когда в них появилась нужда из-за широкого развёртывания работ по полноприводной внедорожной технике.
На самом деле, я бы назвал в качестве критически важного для создания внедорожника другой узел - шкворневой, обеспечивающий подвижность поворотного кулака; думаю, знакомые с ним не по наслышке владельцы автомобилей УАЗ старых выпусков со мной согласятся. Достаточно сказать, что именно конструкция шкворневых узлов претерпела наибольшие изменения с течением времени - от обычных бронзовых втулок к подшипникам качения и шаровым опорам.
Было бы, конечно же, очень увлекательно порассуждать на тему того, а не отбросил ли выбор в пользу переднего моста с американскими ШРУСами советское автомобилестроение назад в процессе создания полноприводных автомобилей, и не получилось ли бы так, что если бы конструкторы остановились на более простой и технологичной в производстве конструкции, выпуск отечественных аналогов "джипа" в годы войны был бы заметно больше - а возможно, удалось бы и наладить производство автомобилей более высокого класса, вроде очень нужных на тот момент тягачей для полевой артиллерии семейства ГАЗ-61. Однако здесь я, пожалуй, не буду включать режим Ванги, поскольку помимо шарниров в этом вопросе существовало огромное количество иных проблем организационного, производственного и технического характера.
В целом, конечно, нет абсолютно ничего плохого в том, что у нас перед самой войной смогли наладить серийный выпуск передовых, сложных по конструкции и в производстве шарниров равных угловых скоростей, причём без технологического сопровождения со стороны фирмы - держателя патента, что заметно сложнее и требует намного большего напряжения мозгов, чем просто купить лицензию и готовую станочную линию. Это было далеко не худшее, хотя сложное и дорогое, решение проблемы, которое ещё долго прослужило нашему автопрому, заложив фундамент для дальнейшего совершенствования выпускаемой им внедорожной техники. Но абсолютизировать само по себе это конструктивное решение, или тем более - привязывать к нему принципиальную возможность освоения полноприводных автомобилей в нашей стране, я бы не стал.
Конечно же, сегодня, когда шариковые ШРУСы типа "Рцеппа" благодаря повсеместному распространению переднеприводных автомобилей всех классов стали массовыми, дешёвыми и широко доступными, их стали пихать повсюду - в том числе и в передние мосты внедорожников. Но и в конце тридцатых - начале сороковых годов, когда проектирование полноприводных автомобилей только набирало обороты, и даже спустя несколько десятилетий после этого ситуация была совершенно иной, и крестовины при всех своих недостатках выглядели абсолютно адекватным решением.
P.S.
Сам Ульяновский автозавод разработал для выпускавшихся им автомобилей ГАЗ-69 и УАЗ-452 передний мост с карданными шарнирами:
По результатам испытаний он не уступал мосту с шарнирами равных угловых скоростей на мягком грунте или снеге, и лишь на сухом асфальте - то есть, там, где включать полный привод не рекомендуется в любом случае - наблюдалось пощёлкивание в поворотном кулаке и проскальзывание передних колёс, да и то только при углах выворота, близких к предельным. По этой схеме мосты УАЗов серийно переделывали на авторемонтных заводах, и некоторые их владельцы так и ездят с крестовинами в мосту, даже не зная об этом. Показанный выше под цифрой 2 шарнир с центральным шаром, встречающийся на некоторых автомобилях УАЗ с завода, тоже с кинематической точки зрения является шарниром неравных угловых скоростей и работает так же, как и крестовина (фактически это "половинка" уже показанного выше ШРУСа типа "Тракта").
