Повний привід муфта чи диференціал
Ціна безпеки
Якось так склалося, що повний привід, що підключається, вважається рішенням не особливо надійним, не здатним до передачі великого моменту і взагалі паліативним, пов'язаним з економією коштів. Причому впевнені в цьому 9 із 10 моїх знайомих, які про машини знають зовсім не з чуток. Але погодьтеся: слова "економія" і "дешевше" звучить якось дивно, якщо йдеться про новітніх Х5, Х6 і Cayenne, ну або про "скромну" 550Xi або Panamera. Мабуть, причина зовсім інша — навряд чи можна стільки «заощадити» на банальному міжосьовому диференціалі.
Якби диференціали були настільки дорогими, то замість міжколісного, напевно, теж застосовували б щось інше? І широко відомий Torsen явно вартує не мільйони. Так, справа не в ціні самого диференціалу. Сюрпризи піднесли виявлені нюанси у налаштуванні керованості та роботи різних електронних «помічників»: ABS, ESP та інших систем підвищення активної безпеки. І все це тому, що вимоги до активної безпеки машин сильно зросли за останні десятиліття, і керованість навіть простеньких машин на рівні, який і не снився спорткарам вісімдесятих.
Чим гарний постійний повний привід? Тим, що момент, що крутить, присутній на всіх колесах постійно, розподіляючись за певними правилами, жорстко заданим пристроєм механізму. Безпосередньо задати розподіл неможливо, але є інші способи «навчити» машину робити те, що потрібно. Наприклад, впровадженням блокування, використанням гальмівних механізмів чи ще.
Здається, що особливої потреби в подібних тонкощах на дорогах з твердим покриттям немає, адже їздили Audi Quattro, Alfa 155, Lancia Delta Integrale… У будь-якій книзі в описіконструкцій повного приводу обов'язково сказано, що зменшення моменту, що крутить, на колесах за рахунок його розподілу на всі чотири колеса дозволяє збільшити бічну складову навантаження, а значить, швидше проходити повороти. До того ж можна продати тягу двигуна на будь-якому покритті. До того ж диференціал – штука надійна, його не так легко зламати, роблять їх із запасом, ресурс у диференціала дуже високий. Загалом суцільні плюси.
На жаль, дуже швидко знайшлися й мінуси. Будь-яка зміна тяги на повнопривідній машині викликає перерозподіл маси по осях і колесах, а складна трансмісія слідом розподіляє момент. Частка моменту дістанеться всім чотирьом колесам, але її кількість залежатиме від багатьох факторів. Від зчеплення кожного з коліс, від маси деталей трансмісії, від втрат на тертя у вузлах тощо. У результаті виходить, що передбачити, як саме зміниться потяг на кожній осі, складно. Враховуючи ще й постійну зміну навантаження, зміни в кутах відведення передньої та задньої осі стають практично непередбачуваними. Тільки дуже досвідчений водій може відчувати всі нюанси реакції машини на дії, що управляють, і бути готовим до будь-якого розвитку подій. Із цієї ситуації довелося шукати вихід.
Як це зроблено?
Стабільність машини можна збільшити спеціальними конструктивними заходами. Наприклад, збільшивши момент інерції навколо вертикальної осі, розподіливши навантаження на користь однієї з осей таким чином, щоб вона постійно на одній була більшою, ніж на іншій, змінивши товщину покришок або кути установки. Нічого не нагадує? Звичайно ж, автомобілі Audi. На них постійний повний привід став звичним і мав щонайменше кілька особливостей цього списку.
На фото: Audi A6 Allroad 3,0TDI quattro ‘2012–14
Розташований перед віссю двигун забезпечував великий момент інерції навколо вертикальної осі і гарантовано високе завантаження передньої осі. Багатоважільна передня підвіска забезпечує найкраще зчеплення саме на передній осі у широких діапазонах навантаження.
На Porsche 911 Carrera 4 аналогічна схема приводу просто перевернута на 180 градусів, а особливості компонування ті ж. А ось на машинах інших марок ця схема якось не прижилася - виняток становлять лише рідкісні машини для гонщиків і невелика кількість кросоверів.
На фото: Porsche 911 Carrera 4 Coupe 2015–н.в.
У Subaru схема повного приводу і компонування майже збігаються з такою у Audi, за винятком більш простих підвісок і компактного мотора. Разом з тим за рахунок менших розмірів та меншого перевантаження передньої осі керованість куди більш «спортивна».
Mitsubishi, Lancia і Alfa Romeo навіть і згадувати не варто: їх компонування з поперечним мотором, та ще на дуже компактних авто спочатку не призначалося непідготовленим водіям.
На фото: Під капотом Alfa Romeo 156 2002-03
Виходить, якщо не вживати спеціальних конструктивних заходів, машина з постійним повним приводом має складну керованість. Вона може демонструвати звички то передньопривідного, то задньопривідного автомобіля залежно від тяги, навантаження та ще тисячі причин. Для отримання прийнятного для серійної машини результату доведення керованості доведеться витратити солідні зусилля, адже середньостатистичний водій подібних сюрпризів не любить, йому потрібна однозначність у поведінці. Звичайно, її можна отримати, встановивши складні електронні системи контролю за стійкістю, але це складний і дорогий спосіб. Куди легше будеспростити схему трансмісії, встановивши муфту, що підключає другу вісь тільки у разі потреби. Звичайно, без електроніки все одно не обійтися, але у випадку передньопривідної машини з поперечним розташуванням двигуна трансмісія стане на порядок простіше. Наприклад, замість дуже складної та важкої роздавальної коробки можна обійтися простим кутовим редуктором.
Toyota RAV 4 XA20 з пробігом: кузов цілий лише зовні, а підшипники бояться оффроуда
Найперший RAV4 покоління XA10 свого часу справив фурор. Компанія випустила машину, яка зберегла практично легкову керованість, але при цьому мала прохідність непоганого позашляховика.
На машинах з поздовжнім розташуванням двигуна та класичним компонуванням переваг установки муфти трохи менше. У масі значного виграшу отримати не вийде, зате передню вісь можна майже не підключати, позбавившись ривків тяги на кермовому управлінні. І ще можна знизити витрати палива, що для серійного автомобіля теж важливо.
Підключати чи не підключати?
Не такий вже складний постійний повний привід, і не так вже й дорогий. Іперші покоління кросоверів не випадково часто оснащували постійним повним приводом. Та що там кросовери – згадайте нашу Ниву, яка вийшла дешевою та сердитою одночасно.
Для спочатку передньопривідних машин дійсно простіше і дешевше виявилося зробити привід, що підключається. Різниця в масі 50 кг – це вже дуже серйозно, а переваги однозначної керованості та можливості легкого налаштування систем АБС істотно знижували ціну «доведення» моделі.
Вивіскомуфти, що застосовуються спочатку для підключення задньої осі, виявилися не найкращим вибором, і їх швидко змінили на електронно-керовані.конструкції. Щоправда, деякі виробники, наприклад, Honda, трималися за свої специфічні способи підключення повного приводу (йдеться про Dual-Pump-System). Але після масового впровадження навіть найпростіших систем із керованим підключенням стало очевидним, що такого приводу цілком вистачає абсолютна більшість водіїв. Причому вистачає навіть у разі потужних машин та підвищених вимог до керованості та прохідності.
Недоліки у системи повного приводу, що підключається, теж є. Насамперед вони пов'язані з тим, що тут є багато вузлів, які коштують дорого. Тому їх постійно намагаються зробити дешевше та простіше. Результати, щоправда, не завжди тішать.
Наприклад, муфта може тримати не весь момент мотора, що крутить, на першій передачі, а лише його частина, або тримати момент тільки обмежений час. Вона може не давати можливості роботи з пробуксовкою, а швидкість підключення – не регулюватись або регулюватися занадто грубо. Муфта може бути не розрахована на тривалу роботу, у результаті під навантаженням часто перегрівається.
Електроніка, що обслуговує систему підключення, також може бути спрощена. У цьому випадку алгоритми іноді не враховують частину режимів руху, знижуючи простоту безпечної керованості.
Зрештою, у муфти завжди є вузли, що зношуються - наприклад, самі зчеплення, а найчастіше ще й вузли гідроприводу або електрики.
І все ж у міру зниження собівартості електроніки та застосування подібних систем на дешевших машинах якість такого механізму підключення неухильно підвищується. Хоча в цілому муфта все ще набагато дорожча за простий диференціал, і спроби зробити її ще дешевше не припиняються.
Зазначу, що є такі конструкції підключення, ефективність роботияких перевершує всі системи постійного повного приводу. До них можна віднести майже всі останні покоління повнопривідних трансмісій із змінним вектором тяги на Subaru та Mitsubishi та на преміальних німецьких авто. Вони дають можливість безпосередньо керувати моментом, що крутить, на одному або декількох колесах на вибір. Це дозволяє створювати автомобілі з ідеальною керованістю та фантастичними можливостями. За кермом такої машини будь-яка крива на будь-якому покритті буде прописана майже ідеально, причому з мінімальними витратами зусиль з боку водія. На жаль, це складні та дорогі системи, які націлені на отримання фантастичних показників на гоночних трасах. І сконструйовані вони незважаючи на вартість експлуатації.
Не варто лякатися і простіших систем. Наприклад, куди масовіші авто наділяють відмінною керованістю і прохідністю муфти Haldex кількох останніх поколінь. Молодші моделі Land Rover, Range Rover, VW, Audi, Seat і Volvo широко використовують конструкції цього бренду. І в експлуатації такі системи зарекомендували себе досить надійними.
Повнопривідні машини BMW отримують і відмінну прохідність, і бездоганну поведінку на асфальті. Відколи постійний повний привід на Е53 замінили на підключається, систему безперервно вдосконалюють, і результати прогресу вражають. Навіть надійність змогли підвищити до цілком прийнятного рівня.
Сьогодні навіть дуже недорогі системи з суто електричним приводом від азіатських брендів не пасують на бездоріжжя, та й на шосе машини з ними радують чудовою поведінкою.
Що буде далі?
Ще десяток років – і окрім джиперів про постійний повний привод мало хто згадає. А в міру витіснення машин із ДВС електромобілями складнітрансмісії вимруть самі по собі, як мамонти. І боюся, всім настав час переглянути своє ставлення до постійного повного приводу. Це не дороге і не елітне рішення, а лише не особливо затребувана технологія з середини вісімдесятих. З того часу, коли можливості моторів набагато випередили можливості шин та електроніки. Тоді і з'явилася легенда про найповніший і постійний привод. Яка, щоправда, живе й досі.