Оставив позади эпоху чистого железа, мы погружаемся в мир, где сцепление управляется электрическим импульсом. От магнитных порошков в ретро-карах до „цифровой механики“ Koenigsegg — во второй части разбираем самые сложные и умные системы современности (начало здесь)
Электромагнитная эволюция: от «застывающего» порошка до дисконнекторов Tesla
Если в центробежных системах всем заправляла инерция, то в середине двадцатого века инженеры попытались использовать силу электромагнитных полей. Одной из самых амбициозных попыток избавить водителя от педали сцепления стала система Ferlec, которая в 1954 году стала доступна для культовой французской малолитражки Renault 4CV.
Принцип работы напоминал научную фантастику. Вместо классической корзины сцепления здесь использовалась электромагнитная муфта.
Процесс выглядел так.
- В рукоятку рычага переключения передач был встроен чувствительный микровыключатель, который работал по принципу кнопки размыкания.
- Как только водитель касался рычага, электрическая цепь размыкалась, и ток переставал подаваться на электромагнит.
- Сцепление мгновенно выключалось, позволяя легко выбрать нужную передачу.
- Стоило убрать руку с рычага и нажать на газ, ток снова подавался на обмотку, создавая мощное магнитное поле, которое плавно, но надежно притягивало диски друг к другу.
Главная инновация скрывалась внутри самой муфты. Между ведущим и ведомым дисками не было прямого механического контакта — всё свободное пространство заполнялось специальным мелкодисперсным ферромагнитным порошком.
Под действием тока частицы порошка мгновенно выстраивались вдоль силовых линий в жесткие «цепочки», буквально склеивая диски между собой.
Регулируя силу тока (в зависимости от оборотов генератора), система могла менять плотность этих цепочек. Это позволяло дискам плавно проскальзывать при трогании, обеспечивая невероятно мягкий старт.
Это решение сделало Renault 4CV невероятно популярным среди городских жителей: машина позволяла забыть о сложной координации двух ног в пробках.
Позже эта идея получила развитие в Японии: компания Subaru внедрила электромагнитное сцепление с магнитным порошком (Electro-Clutch).
У этой системы был немецкий конкурент — Saxomat от компании Fichtel & Sachs. Электромагнитное сцепление от Fichtel & Sachs было еще более изощренным. Инженеры объединили центробежные грузики (для плавного старта) с вакуумным сервоприводом. Другими словами, сцепление Saxomat представляло собой сложную гибридную систему. Его нельзя назвать чисто электромагнитным, как Ferlec, но он и не был чисто центробежным, как Newton.
Если говорить максимально точно, то Saxomat — это центробежное сцепление с электропневматическим приводом выжима.
Когда машина стояла на светофоре, сцепление работало как центробежное. Внутри были обычные грузики.
Водитель включал первую передачу, нажимал на газ, обороты росли, грузики расходились и прижимали диск. Здесь электроника не участвовала — работала чистая физика инерции.
При переключении передач в движении начиналась «магия», которой не было у системы Newton. Чтобы водитель мог сменить передачу на скорости, не выжимая педаль, инженеры добавили вторую систему управления. В рычаг КПП был встроен электрический микровыключатель. Как только рука водителя касалась рычага, цепь замыкалась и подавала сигнал на электромагнитный клапан. Этот клапан открывал доступ вакууму из впускного коллектора двигателя к специальному сервоприводу (актуатору). Вакуумный актуатор мгновенно тянул за вилку и выжимал сцепление.
Часто сцепление Saxomat называют «электромагнитным» из-за того самого электромагнитного клапана и микровыключателя в рычаге. Но это ошибка, поскольку магнит в этой системе не удерживал диски (как в Renault Ferlec), а лишь открывал путь воздуху.
Главная хитрость Saxomat заключалась в том, что это сцепление объединило два мира. Центробежная часть отвечала за плавность старта, а вакуумно-электрическая — за возможность переключиться на ходу без педали.
Saxomat стал настоящим хитом 1950-х: его ставили на Volkswagen Beetle, Opel, Fiat и даже на восточногерманские Trabant (под названием Hycomat).
Однако обе технологии имели свои критические уязвимости. В системах Ferlec и Subaru магнитный порошок мог „спекаться“ от влаги, превращая сцепление в монолит, а вакуумные магистрали Saxomat со временем теряли герметичность, лишая водителя возможности переключить передачу.
От ретро-каров до Tesla Cybertruck
Сегодня эти идеи переродились в виде электромагнитных муфт-дисконнекторов, которые можно встретить в Tesla Cybertruck. В современном электропикапе нет коробки передач, но передний электромотор оснащен электромагнитным устройством, которое выполняет роль интеллектуального размыкателя.
Оно физически отсоединяет двигатель от колес, когда его помощь не требуется. Это критически важно для борьбы с паразитным сопротивлением — потерями энергии на вращение ротора мотора, который в данный момент не совершает полезной работы. По сути, Tesla использует наследие электромагнитных систем прошлого, чтобы выжать лишние километры запаса хода из батареи.
Продолжение следует. В заключительной части мы разберем «цифровое» возвращение умного сцепления iMT от Hyundai Motor Group до невероятной трансмиссии гиперкаров Koenigsegg, где границы между механикой и электроникой стираются окончательно.