Чтобы покорять бездорожье и уверенно входить в повороты, важно задействовать все четыре колеса — это знают даже новички. Но как правильно распределить крутящий момент? Всегда ли нужен полный привод, или его стоит включать только в определённых ситуациях? И какие сложности могут возникнуть? Ответы на эти вопросы — в нашей статье.
Главным и незаменимым элементом всех систем полного привода является раздаточная коробка — устройство, которое принимает крутящий момент от коробки передач и распределяет его между передней и задней осями. Однако способы распределения момента и варианты компоновки систем могут значительно различаться.
Основные системы полного привода подразделяются на три основные категории
Постоянный полный привод (Full-time)
Преимущества:
- надёжная конструкция, устойчивая к серьёзным нагрузкам;
- универсальность: возможность использования как на бездорожье, так и на асфальте.
Недостатки:
- более сложная конструкция по сравнению с жёстко подключаемыми системами;
- увеличенная масса агрегатов;
- трудности в настройке управляемости;
- повышенный расход топлива.
Когда нужно передать крутящий момент на обе оси, первое, что приходит в голову, — это соединить их с раздаткой жёсткими трубами. Но есть одна загвоздка: на поворотах колёса движутся по разным траекториям.
Если оси жёстко соединить, одни колёса будут катиться, а другие начнут пробуксовывать. На мягком грунте, например в грязи, это не так страшно. Те же «Виллисы» времён Второй мировой прекрасно обходились жёстким соединением, потому что ездили только по бездорожью. А вот на твёрдом покрытии пробуксовка приводит к крутильным колебаниям, которые медленно, но уверенно разрушают трансмиссию.
Именно поэтому в раздатке автомобилей с постоянным полным приводом устанавливают межосевой дифференциал. Этот механизм распределяет мощность между передней и задней осями, позволяя им вращаться с разной скоростью. Однако стоит одному колесу замедлиться, как другое начнёт крутиться быстрее, но при этом крутящий момент на нём будет уменьшаться.
Все это работает отлично, пока мы едем по асфальту. Но что делать, если задняя ось застряла в луже? В такой ситуации передние колёса, стоящие на твёрдой поверхности, будут получать крутящий момент, но не смогут вращаться, а задние, напротив, будут быстро крутиться, но с минимальным моментом. Как итог — мощность на заднем колесе окажется ничтожно маленькой, и дифференциал передаст ровно такую же мощность на передние. Результат? Можно буксовать хоть до бесконечности — выбраться всё равно не получится.
Именно для таких случаев межосевой дифференциал оснащают блокировкой. При её активации обороты на всех колёсах становятся одинаковыми, а распределение момента зависит только от сцепления колёс с дорогой.
Однако наличие дополнительных узлов — таких как дифференциал и его блокировка — делает всю систему довольно массивной и сложной. Более того, постоянная передача момента на все колёса увеличивает потери энергии, что сказывается на динамике и приводит к росту расхода топлива.
Несмотря на это, системы постоянного полного привода всё ещё используются в автомобилестроении. Однако постепенно их вытесняет более экономичный вариант — полный привод по требованию, о котором мы поговорим дальше.
Жестко подключаемый (Part-time)
Плюсы:
- Надёжная и проверенная механика.
- Максимально простая конструкция при отличной проходимости.
Минусы:
- Ездить с полный приводом по асфальту нельзя.
Отказаться от дифференциала и блокировок вполне возможно, если предусмотреть возможность временного отключения одной из осей. Именно по такому принципу работает система жёстко подключаемого полного привода.
В этом случае оси соединяются напрямую, без дифференциала, а крутящий момент распределяется в фиксированном соотношении. Такой подход обеспечивает высокую проходимость и минимальные затраты на обслуживание.
Однако система парт-тайм, как её называют, сегодня практически исчезла, сохранившись лишь на внедорожниках. Для современного водителя она неудобна: чтобы подключить ось, автомобиль должен находиться в неподвижном состоянии, иначе можно повредить механизмы. А если после поездки по бездорожью выехать на асфальт и забыть отключить полный привод, есть большой риск вывести из строя всю трансмиссию.
Полный привод с муфтой
Плюсы:
- Простая и недорогая конструкция.
- Небольшой вес.
- Возможность тонкой настройки системы под конкретные задачи.
Минусы:
- Низкая надёжность и слабая устойчивость к перегрузкам.
- Нестабильные эксплуатационные характеристики.
Обычный механический дифференциал был доработан с добавлением вязкостной муфты (Вискомуфта) . Это устройство представляет собой конструкцию, где ряды лопаток, связанных с входным и выходным валами, вращаются в специальной жидкости. Валы могут свободно перемещаться относительно друг друга, но секрет работы муфты заключается в её наполнителе. Эта жидкость при нагреве становится более вязкой, что существенно влияет на её свойства.
Во время обычного движения, плавных поворотов или незначительного проскальзывания колёс муфта позволяет лопаткам двигаться независимо. Однако если разница в скорости вращения передних и задних колёс становится значительной, жидкость начинает интенсивно перемешиваться, нагреваться и становиться густой. Это приводит к тому, что лопатки блокируются относительно друг друга. Чем больше разница в скорости, тем выше вязкость и сильнее блокировка.
Сегодня вискомуфты применяются как в схемах с постоянным полным приводом вместе с механическими дифференциалами, так и самостоятельно. Они соединяют ведущий вал с раздаточной коробкой, а ведомый — с дополнительной осью. В момент, когда одна из осей начинает буксовать, вискомуфта перенаправляет часть крутящего момента на неё, помогая восстановить сцепление и движение.
В более современных конструкциях муфт жидкость была заменена на трущиеся диски, которые функционируют по принципу фрикционного сцепления. Здесь всё управляется электроникой: при необходимости система автоматически «поджимает» диски, передавая крутящий момент. Управление процессом полностью автоматизировано, и водителю не требуется вмешиваться.
Несмотря на удобство и технологичность, у таких муфт есть свои недостатки. Основная проблема — слабая выносливость в условиях серьёзного бездорожья. Под нагрузкой трущиеся диски перегреваются, и система переходит в аварийный режим, прекращая работу.
Именно поэтому такой тип муфт чаще всего используется на кроссоверах и легковых автомобилях, где полный привод нужен скорее для улучшения управляемости и безопасности, а не для преодоления сложных дорожных препятствий.
Что дальше?
Эволюция систем полного привода, похоже, движется в сторону электрических технологий. Интересно, что первый автомобиль с электромоторами на каждом колесе представил ещё в 1900 году на Всемирной выставке в Париже сам Фердинанд Порше. Правда, в то время это был скорее экспериментальный «концепт-кар»: моторы оказались слишком тяжёлыми, а конструкция — дорогой и сложной. Однако сегодня у такой схемы явно больше перспектив.
Ещё одним интересным направлением является гибридный полный привод. В такой системе одна ось приводится в движение традиционным двигателем внутреннего сгорания, а вторая — электромотором. Это решение уже успешно применяется на некоторых современных автомобилях.
Тем не менее, если говорить о настоящих внедорожниках, то электроника и фрикционные муфты пока не могут полноценно заменить простую, надёжную и выносливую механику. Она остаётся вне конкуренции там, где ключевыми качествами остаются проходимость и надёжность.
А если Вы хотите быть в курсе последних автомобильных новинок, интересных фактов и практичных советов, обязательно подпишитесь на мой канал. Так же рекомендую ознакомиться с другим моим материалом 👇