История полного привода. Как все начиналось.
Изначально я хотел написать об особенностях полного привода американских автомобилей, описания раздаточных коробок, мостов и т.д. Но решил сначала осветить саму историю возникновения полного привода, начиная с самого начала.
1893 – английский инженер Bramah Joseph Diplock запатентовал и затем построил полноприводный локомобиль:
первый полноприводный аппарат! 🙂
1899 — гений Ferdinand Porsche построил полноприводный электромобиль, показанный миру во время Парижской выставки в 1900-м. У машины было 4 колеса, каждое из которых приводилось своим электромотором:
электрический Порше 🙂
1903 — вот год появления полноприводного автомобиля с двигателем внутреннего сгорания.
Им стал Spyker 60 H.P., представленный братьями-голландцами Jacobus и Hendrik-Jan Spijker:
Spyker 60 H.P., также знаменит тем, что является первым в истории автомобилем с шестицилиндровым двигателем
1905 — США. Twyford Company of Brookville, Pennsylvania начала выпуск полноприводных грузовиков:
1907 — Daimler-Benz также причастен к истории. В 1907 году Daimler Motoren Gesellschaft выпускает полноприводный, полноуправляемый Dernburg-Wagen:
Dernburg-Wagen
1908 — Вторым производителем полноприводных автомобилей в США становится Four Wheel Drive Auto Company (FWD) of Wisconsin. Компания произвела около 15 тыс. грузовиков Model B, которые поставлялись в армии США и Британии во время Первой мировой войны. Также производились модели Nash Quad, за период 1913-1919 их было выпущено более 15 тыс. шт.
FWD truck 
Nash Quad. Не только полноприводный, но еще и полноуправляемый и с тормозом на каждом колесе!
1926 — Первый Mercedes серии G (W103). С этой даты можно начинать отсчет знаменитых внедорожников Geländewagen:
Mercedes Benz G1(W103), 1926-1928 
Mercedes Benz G5(W152), 1937-1941
А что же дальше? А дальше уже будет Wyllis, Ford GPW, Bantam, конечно же Jeep; история Dana Spicer, Borg Warner и др.
Если у кого-то есть дополнения и замечания, то с удовольствием приму. Спасибо.
Ровесники века. Когда появились первые полноприводные автомобили?
Полный привод получил широкое распространение, и сейчас невозможно представить себе, как некоторые модели могли бы обходиться без полного привода. При взгляде на первые машины с их смешными конструкциями невольно спрашиваешь себя, а как на этом можно было ездить? Кто же придумал оснащать первые транспортные средства полноприводной трансмиссией и как она работала?
Lohner-Porsche Mixtewagen
Первый полноприводный автомобиль был гибридным. Еще в 1889 году конструкторское бюро австрийской фирмы Lohner-Porsche Mixtewagen под руководством Фердинанда Порше начало эксперименты над гибридным приводом. Инженеры разработали машину, в которой не было сложной трансмиссии, а колеса приводились в действие двумя электромоторами, расположенными в ступицах передних колес. Электрическая энергия вырабатывалась двумя бензиновыми двигателями, которые при остановках или при движении накатом отдавали излишки энергии в аккумуляторы. Эти же генераторы могли использоваться как стартеры для бензиновых моторов. Машина оказалась намного эффективнее и удобнее существующих образцов с моторами внутреннего сгорания. Однако она была очень дорогой.
Через 10 лет, в 1899 году, Фердинанд Порше разработал полноприводный вариант своего автомобиля. Это тоже был гибрид. На автомобиль установили два бензиновых двигателя De Dion-Button мощностью по 3,5 л. с. каждый и четыре электромотора в ступицах всех колес. Машина была показана на Парижской выставке в 1900 году и получила Гран-При. Правда, серийно она не выпускалась и лишь демонстрировала технологии гибридного полного привода Фердинанда Порше.
Spyker 60 H.P.
Первым спортивным полноприводным автомобилем стал Spyker 60 H.P. с мотором внутреннего сгорания и механической трансмиссией. Разработали его голландские инженеры Якобус и Хендрик-Ян Спайкер. Спроектирован и построен он был для гонки Париж-Мадрид в 1903 году. Открытый родстер был оснащен мощным бензиновым 8-цилиндровым мотором объемом 8,8 л и мощностью 60 л. с. и гидравлическими тормозами на всех 4 колесах. После участия в гонках машина была передана в музей Лондона в знаменитом в Хрустальном дворце и сохранилась до наших дней.
Twyford
Первым серийным автомобилем с полноприводной трансмиссией, который был доступен для продажи и производился серийно, стал Twyford. Это был грузовик, разработанный компанией Twyford Company of Brookville. Инженер Роберт Э. Твайфорд жил в Пенсильвании, которая отличается холмистым ландшафтом и дождливым климатом. Многие автомобили при подъеме в гору застревали в грязи. Поэтому потребовался транспорт, способный преодолевать эти препятствия.
Его идея получила поддержку от двух инвесторов в пенсильванском Бруквилле, где и была образована компания Twyford Motor Company. В 1904 году был собран и готов к испытаниям первый легковой двухместный автомобиль Twyford. Он был представлен на выставках в Буффало и Нью-Йорке, однако стоил 1000 долл., что по тем временам было очень дорого. Было изготовлено всего 6 машин, после чего компания прекратила существование.
Badger Four Wheel Drive
По-настоящему успешной фирмой, которая начала производить полноприводные машины, стала компания Badger Four Wheel Drive. В 1908 году в городе Клинтонвиль в штате Висконсин инженеры Отто Захов и Вильгельм Бессердих собрали ходовое шасси парового полноприводного автомобиля. Машина предназначалась для сельхозработ и перевозки грузов. Однако вскоре был разработан вариант и для дорог общего пользования.
Сначала был создан автомобиль Battleship с четырехцилиндровым бензиновым мотором Continental рабочим объемом 7,4 литра и мощностью 50 л. с. Коробка передач была 3-ступенчатой с цепной раздаточной коробкой со встроенным межосевым дифференциалом, передающим момент на вал переднего моста. Позднее эта коробка получила блокируемый дифференциал.
Скорость по шоссе Battleship достигала 88 км/ч. С тех пор все машины Badger Four Wheel Drive отличались полным приводом на четыре колеса с блокируемым межосевым дифференциалом.
В 1910 году Badger Four Wheel Drive сменила владельца, была переименована в FWD и сконцентрировалась на производстве тяжелой техники. Было разработано универсальное шасси для грузовика, способного перевозить груз массой до 3 тонн. Машина получает название «Модель B».
В 1913 году армия США закупала партию из 147 таких тягачей, способных буксировать тяжелые пушки. В 1914 году шасси модели «B» стали использоваться для пожарных машин, для автовышек, грузовиков и карьерных самосвалов. Но настоящий триумф этой техники произошел с началом Первой мировой войны.
Компания получила заказы на 15 тысяч военных тягачей для артиллерии и перевозки снарядов. Причем в 1916 году тягачи начали поставляться в Великобританию и в Россию. Причем конструкция шасси «Модели B» была настолько удачной, что производилась до начала 30-х годов.
Кто на самом деле придумал кроссовер?
Такой спор частенько затевается в любой компании любителей автоистории. Самая популярная версия – ВАЗ-2121 «Нива». Потом обычно вспоминают Land Rover, а самые эрудированные доходят до полноприводной «Победы» М-72. Но корни кроссоверов нужно искать еще раньше – в 30-х.
И прежде чем мы начнем, стоит чуть-чуть затронуть вопрос терминологии. Под кроссовером в данном случае мы понимаем комфортабельный полноприводный автомобиль. Что касается «маркетингового кроссовера», то есть легкового автомобиля, стилизованного под внедорожник ради привлечения покупателей, это совершенно другая история. Первым таким автомобилем был моноприводный французский Matra Rancho, о котором мы подробно писали осенью.
Легкие полноприводные автомобили появились перед началом Второй мировой войны. На вооружении нескольких армий мира состояли простенькие джипы с максимально упрощенным открытым кузовом, которые были, по сути, командирскими машинами. Среди таких засветились и немцы (например, с командирским джипом Horch 91), американцы с Виллисом и СССР с ГАЗ-64. Комфортабельных внедорожников, построенных с применением деталей от серийных автомобилей, которые сейчас назвали бы кроссоверами, вроде бы еще не существовало. Но так ли это?
Довоенные разработки
Mitsubishi PX33 Prototype – 1934 г.
Родиной современных кроссоверов можно с полным правом назвать Японию. Первый внедорожник Mitsubishi получил название РХ33 и был построен в 1934 году специально для командующего Квантунской армии. Серийное производство машины не планировалось изначально – автомобиль получился слишком сложным и дорогим.
Пятиметровый фаэтон имел рядный 6-цилиндровый дизельный (!) двигатель с непосредственным впрыском топлива рабочим объемом 6,7 литра и мощностью 70 л.с. Вместе с 4-ступенчатой механической коробкой передач его позаимствовали у грузовика Mitsubishi Fuso. Интересно, что у автомобиля не было раздаточной коробки передач. Предполагалось, что тяги двигателя будет вполне достаточно, чтобы передать крутящий момент на оба моста. Подвески – зависимые рессорные спереди и сзади, а сам кузов машины стоит на мощной лонжеронной раме.
Максимальная скорость внедорожника достигала 70 км/ч по дороге с хорошим покрытием. С 1934 по 1937 год было выпущено всего шесть экземпляров РХ33, из которых ни один, увы, не сохранился. В 1988 году в память о первых внедорожниках марки в компании Mitsubishi было построено три автомобиля-реплики, основанные на узлах и агрегатах современных Mitsubishi Pajero. Несколько таких машин принимали участие в ралли-рейде «Париж-Дакар».
Mercedes G4 – 1934 г.
В то же время в Германии создавались собственные прототипы автомобилей повышенной проходимости. Работы велись сразу в двух направлениях, первое – создание максимально простого командирского внедорожника со всеми ведущими колесами, с успехом реализованного в модели Volkswagen KDF Type 82, более известного под прозвищем Кюбельваген (дословный перевод – автомобиль-лоханка). Второе – создание грузовиков повышенной проходимости с трехосной компоновкой и приводом на заднюю тележку 6х4.
Но был и третий вариант – верхушка Третьего Рейха во главе с самим Гитлером высказывала пожелания о создании на основе трехосного грузовика многоместного легкового кузова типа кабриолет. Так родился Mercedes-Benz G4. Буква G в обозначении машин означала Gelaendegaengig (это можно перевести как автомобиль для движения по бездорожью).
Компоновка грузового автомобиля была сохранена: спереди рессорная зависимая подвеска с неразрезной балкой моста, а сзади – балансирная подвеска с двумя полуэллиптическими листовыми рессорами на каждом мосту. Поскольку автомобиль мог оснащаться разными кузовами, в том числе и бронированными, количество листов в рессорах варьировалось от девяти до двенадцати. Привод на заднюю тележку осуществлялся мощным карданным валом, причем сами главные передачи были червячного типа, а средний мост был проходным.
Все мосты внедорожника оборудовались сдвоенными рычажными амортизаторами фрикционного типа. В то же время колеса G4 для повышения проходимости имели односкатную ошиновку – они шли след в след по создаваемой колее, что способствовало улучшению проходимости. В задних мостах были применены самоблокирующиеся дифференциалы, причем для повышения эффективности в заводском руководстве по эксплуатации указывалось о необходимости на бездорожье немного поднимать ручник, действовавший на тормоза второй оси и создававший дополнительную нагрузку.
Интересно, что версий автомобиля со всеми ведущими колесами не существовало. Некоторые источники утверждают о создании автомобиля с подключаемым передним мостом, раздаточной коробкой и блокируемым межосевым дифференциалом, но фактов официального существования этой модели нет. Поэтому стоит считать Mercedes G4 с колесной формулой 6х6 не более чем красивой легендой.
По заводским данным, всего было выпущено 57 экземпляров открытого внедорожника, условно поделенных между собой на три серии. Основным отличием между ними стало применение различных двигателей.
Первая серия, которую строили с 1934 по 1936 годы, была оснащена рядной «восьмеркой», позаимствованной у роскошного Mercedes 500K. Двигатель с индексом М24 развивал мощность в 100 л.с. В отличие от оригинала, его лишили капризного механического нагнетателя, при этом поставив два двухкамерных горизонтальных карбюратора Stromberg.
На второй серии (её выпускали с 1937 по 1938 годы) двигатель был модернизирован и получил новый индекс М124. Двигатель М24 был увеличен в объеме до 5,3 литра при помощи увеличения диаметра цилиндра и хода поршня, в результате мощность выросла до 110 л.с.
Для машин третьей серии, выпускавшихся с 1939 по 1941 годы, был подготовлен двигатель с индексом М125 объемом 5,4 литра от родстера Mercedes 540K. Как и прежние вариации, его лишили компрессора и поставили два горизонтальных карбюратора Stromberg. Двигатель развивал 115 л.с. и 300 Нм крутящего момента, а сама машина расходовала до 38 литров бензина на 100 км пути по бездорожью.
Все двигатели оказались не предназначены для работы вне дорог и часто перегревались. Проблема усугублялась из-за размещения впускного коллектора над выпускным, что создавало дополнительные проблемы. Поэтому объем масла в системе смазки был увеличен на три литра. При преодолении крутых подъемов свыше 40 градусов бензин в баке отливался вниз, в результате чего мотор задыхался и глох.
В паре с двигателем работала 4-ступенчатая МКПП ZF с синхронизаторами на третьей и четвертой передачах, дополнительно снабженная демультипликатором конструкции Daimler-Benz. Максимальная скорость автомобиля достигала 67 км/ч, из-за ограниченных возможностей трансмиссии автомобиля и конструкции радиальных шин 5.5 – 17 Continental с развитыми грунтозацепами.
Предполагалось также, что автомобили вождей Рейха могли оснащаться пулестойкими шинами, которые уменьшили бы скорость автомобиля до 50 км/ч. Полная масса автомобиля могла превысить 5 тонн, поэтому при испытаниях на мягких грунтах с низкой несущей способностью внедорожник зарывался в грунт всей кормой.
Вездеходы G4 не поступали в открытую продажу и были предназначены только для высшего руководства страны и военного командования. Не обошел стороной машину и Гитлер, бывший вообще неравнодушным к Мерседесам. Так, фюрер часто появлялся в своих поездках по стране на кабриолете G4 и даже принимал на таком автомобиле капитуляцию Франции. В кортежах сопровождения могли идти машины на базе G4 с пулеметами, пунктами радиосвязи, а один из фургонов на базе G4 возил за Гитлером его … гардероб. После войны большинство автомобилей было порезано на металлолом, до наших дней дожили всего три таких вездехода.
Кто придумал полный привод на автомобиле
Ну а если копнуть глубже, то окажется, что первая полноприводная машина появилась более века назад. И за этот период, едва ли не равный всей истории автомобиля, «вэдэ» сильно трансформировался, исходя из текущих необходимостей и представлений. Каким образом это происходило и с чем владельцам полноприводных автомобилей приходится иметь дело сейчас?
Век с гаком — это только история полного привода, связанного с ДВС. А до него умами конструкторов владел паровой двигатель. И уже с ним инженеры предлагали варианты реализации крутящего момента на обеих осях. Так, еще в 1824-27 гг. англичане Берстолл и Хилл разработали, запатентовали и испытали свой омнибус (фактически дилижанс на паровой тяге). Весил он 7-8 тонн, развивал то ли 10, то ли 13 км/ч, на подъемах подключал передние колеса — механизмом, подобным паровозному.
Первый полноприводный паромобиль выглядел примерно так. Передние колеса приводились для реализации тяги в сложных условиях. Например, на подъемах. Конец испытаниям этого тяжелого и медленного дилижанса положил взрыв котла
Через полвека на сей раз американец Бандельер получил патент на схожий аппарат, но что характерно, в нем имелось некое подобие межколесных дифференциалов — оси были разрезными и могли вращаться с разными угловыми скоростями. Еще спустя десятилетие (в 1893 г.) опять англичанин, Диплок, создал свой локомобиль для движения по рельсам. Схема его 4WD до нас не дошла. А у конструкции американца Котта, появившейся в 1900 году, привод на все колеса реализовывался цепями. На этом история паромобилей с полным приводом завершилась. Началось время ДВС. Впрочем, между теми и другими типами установок была небольшая прослойка полноприводных… электромобилей. В 1900 году еще молодой Фердинанд Порше, работая на фирму Lohner, создал механизм, приводившийся в движение электрическими мотор-колесами. В 1904-м его опыт повторили за океаном. Правда, в обоих случаях разработчики впоследствии были вынуждены дополнить электроагрегаты двигателями внутреннего сгорания.
Электромобиль Lohner-Porsche стал первым, имеющим мотор-колеса. Поначалу Фердинанд Порше сделал его переднеприводным, потом добавил еще пару электромоторов. Аппарат не обошелся без ДВС, который подзаряжал аккумуляторы, обладавшие небольшой емкостью
Примечательно, что все эти гениальные товарищи — от Берстолла до Порше — привод на вторую ось рассматривали только в качестве повышения тяговых возможностей транспортного средства. Голландский же Spyker 60 HP, появившийся в 1902 году (кстати, именно его признано считать первым полноприводным автомобилем), имел 4WD для других целей — гоночных. Думали ли тогда его разработчики об управляемости или также желали улучшить характеристики на пересеченной местности, сейчас мы уже не узнаем. Но для своего времени Spyker имел очень прогрессивную трансмиссию — с тремя дифференциалами — межосевым и двумя межколесными. И уже тогда, как мы сейчас видим, стало очевидно — использование полного привода может преследовать различные цели. А развитие, соответственно, двигаться разными путями.
Поразительно, что голландцы, братья Спайкер, только в 1900 году выпустили свой первый автомобиль, а уже через пару лет свет увидела полноприводная конструкция — с раздаточной коробкой и тремя дифференциалами. Из других отличительных черт — 65-сильная «шестерка» и три тормозных механизма, один из которых работал на переднем карданном валу. Выпустили всего несколько 60 HP, они были дорогими и не снискали особой славы в гонках
Вездеходы
Так зачем нужен полный привод? Все-таки вездеходная его составляющая была для конструкторов всего мира первична. Это видно и по упомянутым выше колесным «паровозам», и по тому распространению 4WD, которое определила Первая мировая война. Еще до нее ряд забытых ныне компаний по обе стороны океана разрабатывали полноприводные модели. Однако все они были дороги и сложны в эксплуатации, необходимость привода лишней пары колес только усугубляла характеристики маломощных моторов. Вооруженный конфликт расставил правильные акценты. Выиграли две американские фирмы — Four Wheel Drive (FWD) и Thomas B. Jeffery Company. Счет тиражей их грузовиков идет на десятки тысяч — в течение войны они поставлялись в армии стран Антанты, включая Россию, где на вооружении стояла модель Quad от Thomas B. Jeffery. Что любопытно, обе компании создали новаторскую по тем временам схему. В задней части корпуса коробки расположили дополнительный пакет шестерен и симметричный межосевой дифференциал с механизмом принудительной блокировки! Сейчас это называется Full Time 4WD!
Грузовики Jeffery Quad (сверху) и FWD (снизу) появились в 1912 году и имели постоянный полный привод с симметричным межосевым дифференциалом. На этом сходство заканчивалось. Если у FWD были привычные сейчас мосты с заключенными внутри главными парами и полуосями, то Quad имел раздельные полуоси и редукторы, снизу прикрытые балкой подвески. В его трансмиссии присутствовали колесные редукторы, а с 1914 года межколесные дифференциалы стали самоблокирующимися
Раздаточная коробка, отделенная от КП, с жестким, без межосевого дифференциала подключением второй пары колес и понижающим рядом появилась в период между двумя мировыми войнами. Последняя из них исключила все сомнения в необходимости полного привода. И, вместе с тем, оставила вопросы себестоимости и технологичности, сроков изготовления транспортного средства. Достаточно вспомнить, что популярный в вермахте Opel Blitz только в четверти экземпляров имел колесную формулу 4х4, такая же ситуация складывалась в других странах, а Красная армия до конца ВОВ так и не получила аналогичного грузовика. Зато Вторая мировая родила новый класс автомобилей. Мы помним эти имена: Willys MB, ГАЗ-67, Schwimmwagen. Правда, на американской и русской машинах ради удешевления производства не было «понижайки».
Несмотря на то что с 1940 по 1945 годы было изготовлено менее двухсот седанов ГАЗ-61-73 и еще немного фаэтонов, тягачей и пикапов, модель оставила значимый след в истории советского и мирового автомобилестроения. Все-таки именно полноприводную «Эмку» принято считать первым комфортабельным вездеходом
Part Time на джипах просуществовал более 60 лет. Для внедорожников в полном смысле этого слова — идеальный вариант. Конструктивно простой, надежный даже после того как для передачи момента в «раздатке» начали использовать не шестерни, а пластинчатую цепь Морзе. И, кстати, способный экономить топливо. Особенно, когда в трансмиссии появились ступичные обгонные муфты, позволявшие разъединять колеса с полуосями, редуктором и карданным валом, что исключало дополнительные механические потери. Для современного «внедорожника» этого уже так мало. Part Time не в состоянии обеспечить стабильность поведения на различных покрытиях, дает преимущества только в конкретных условиях (на бездорожье), в остальных становясь обузой. Наконец, он неудобен и требует «вдумчивого» применения. Вымирающий вид! Как и те редкие «динозавры», на которых он используется — Jeep Wrangler, Land Rover Defender, УАЗы или TLC 70-й серии, предлагающийся на некоторых рынках.
Привод к передним колесам в «раздатке» может быть организован либо через шестерни, либо с помощью многорядной пластинчатой цепи Морзе. Первый вариант надежнее и ресурснее, второй тише. Впрочем, и цепь в состоянии ходить долго, надо лишь правильно пользоваться 4WD и менять масло. И шестеренчатый привод может не раздражать слух — не зря его используют в легковых BMW и Mercedes
Проблему удобства использования и управляемости решили возвращением к схеме FWD и Quad с постоянным полным приводом и принудительно блокируемым межосевым дифференциалом — для бездорожья. Открыл новую эпоху в 1970 году Range Rover. Потом была наша «Нива», другие джипы. Сейчас Full Time применяется на многих внедорожниках — Mercedes ML, Mitsubishi Pajero, TLC и TLC Prado, на том же Range Rover и Land Rover Discovery.
Голая механика
С джипами и другими вездеходами все было ясно с самого начала — в любом виде, но 4WD нужен. На легковых же автомобилях полный привод приживался, словно донорский орган — долго и с осложнениями. Будь то начало прошлого века или 80-е годы. Взять хотя бы Daimler образца 1907 года, больше известный по имени владельца — Dernburg-Wagen. Пятиметровый гигант с семилитровым мотором и Full Time неплохо бороздил африканские пески, однако так и остался в единственном экземпляре.
Dernburg-Wagen — неофициальное название автомобиля Daimler, который создавался специально для директора одной из немецкий колоний в Африке Бернхарда Дернбурга. Машина получилась проходимой, но дорогой. Из-за последнего качества ее не стали собирать в России, хотя такое предложение было
Всего лишь по несколько штук было изготовлено гоночных итальянских Bugatti Tipo 53 и американских Miller FWD, рассчитанных на асфальтовые и грунтовые трассы. Характерно, что фиатовские инженеры, создававшие Tipo, и владелец компании Гарри Миллер обменивались опытом. В итоге болиды появились одновременно, в 1932 году, и имели схожую трансмиссию — постоянный полный привод с тремя дифференциалами. Получилось дорого, не всегда надежно и для большинства представителей автомобильного мира непонятно.
Создававшиеся параллельно Bugatti Tipo 53 (сверху) и Miller FWD (снизу) не добились каких бы то ни было спортивных результатов. Но виной тому не полный привод. Напротив, 4WD помогал на гравийках, которых на гонках того времени хватало
Мысли о полноприводной легковушке вернулись в умы конструкторов в 50-е годы. Точнее, в два конкретных ума — англичан Ролта и Диксона, которые заразили своей идеей промышленника Фергюсона и создали в его фирме небольшой седанчик Ferguson R4. Во всем примечательный был автомобильчик, но в нашем случае — раздаточной коробкой. Британцы впервые использовали в ней самоблокирующийся дифференциал. Всего лишь добавили дополнительные шестерни, два пакета фрикционов и две обгонные муфты. При пробуксовке одной из пар колес соответствующая муфта зажимала фрикционы на шестерни, и дифференциал блокировался, обеспечивая стабильность поведения автомобиля в поворотах и лучший разгон на любых покрытиях.
Седан Ferguson R4, созданный в 1956 году, помимо постоянного полного привода с самоблокирующимся дифференциалом, нес и другие ноу-хау — оппозитный двигатель, дисковые тормоза на всех колесах и ABS. Автомобиль остался прототипом
Все 50-60-е годы компания Фергюсона пыталась самостоятельно выпускать полноприводные легковушки и пристраивала свою разработку на сторону. Последнее получилось лишь однажды — в 1966-71 гг. мелкими партиями производилось полноприводное купе Jensen Interceptor FF (FF — Формула Фергюсона). Именно он стал первым серийным полноприводным автомобилем с самоблокирующимся межосевым дифференциалом. «Серия» тоже была эксклюзивной — чуть более 300 экземпляров.
Jensen Interceptor FF: под капотом располагалась крайслеровская «восьмерка» мощностью 325 л. с. Альтернативой «механике» был 3-ступенчатый «автомат», плюс рулевая рейка вместо червяка-ролика и ABS. Но задняя подвеска имела зависимую схему и рессоры
Более-менее массовым стал другой автомобиль — внедорожник Jeep Wagoneer. В 1973 году он примерил трансмиссию Quadra-Trac, в своей основе имевшую вышеозначенную «раздатку». Спустя шесть лет появилась первая легковая массовая модель. В условиях внутреннего кризиса руководство фирмы AMC приняло решение «отлифтовать» имевшийся универсал Concord, позаимствовав раздаточную коробку у Wagoneer. Получилась модель Eagle — этакий предок нынешних Outback и Allroad. Выпускавший, кстати, в кузовах двух- и четырехдверный седан, фастбек и хэтчбек. До 1987 года с конвейера сошло порядка 200 тыс. экземпляров. Отличался «Орел» еще одной особенностью — обгонные муфты, блокирующие дифференциал, были заменены силиконовой жидкостью.
Подобную манипуляцию еще в конце 60-х годов производил все тот же Ролт и другой англичанин, Гарднер. Для чего? Обгонные муфты срабатывали жестко — дифференциал резко блокировался, что негативно сказывалось на управляемости. В новом узле сохранились фрикционные диски, но рабочим телом выступала силиконовая жидкость. При пробуксовке колес пакеты, связанные с соответствующими осями, вращались с разными угловыми скоростями. Росло давление и температура, жидкость густела и «прихватывала» дифференциал. Получалась достаточно мягкая его блокировка.
AMC Eagle — первый автомобиль, чей межосевой дифференциал для блокировки примерил вискомуфту. В остальном модель была достаточно тривиальна: 3-ступенчатая АКП, два двигателя, R4 и V6. Разве что кузовов было много. Но потребителю «Орел» полюбился именно за его внедорожные возможности
И все-таки Eagle был далеко, за океаном. В Старом Свете массовый и легковой полный привод стал известен под маркой Audi и под именем Quattro. С середины 80-х годов немцы стали использовать межосевое устройство Dual-Drive Differential, запатентованное еще в 1958-м. Сейчас этот узел известен всем под названием Torsen (от torque sensing — чувствительный к моменту). Он состоял из набора червячных и зубчатых шестерен и изначально делил тягу между передними и задними осями в соотношении 50:50. Но если вискомуфты срабатывали только при пробуксовке, Torsen мог буквально «чувствовать» разницу сцепных свойств в пятне контакта колес. Иными словами, реагировать на изменение крутящего момента на валах. И мгновенно еще до начала «букса» перебрасывать на колеса с лучшим сцеплением до 75% тяги. То, что нужно для стабильной управляемости и поддержания высоких скоростей на любых покрытиях.
Постоянный полный привод на серийных Audi появился в 1981-м. Центральный дифференциал блокировался принудительно. Спустя четыре года немецкие инженеры обратились к Torsen`у
К сожалению, впоследствии выяснилось, что и у «всесильного» Torsen есть недостатки. Высокая стоимость производства, сложности в компоновке при поперечном расположении силового агрегата. В конце концов, сам принцип работы, при котором полная потеря сцепления одним из колес означала минимум момента на трех остальных. Последний порок решали разными путями — принудительными механическими или электронными блокировками межколесных дифференциалов, ABS. И продолжают решать — хотя бы работой системы стабилизации. Torsen не сошел со сцены. На большинстве моделей его использует Audi, или, например, Toyota (Land Cruiser). Однако из-за компоновочных сложностей и высокой себестоимости инженеры двинулись дальше.
Torsen применяется и как межосевой, и как межколесный дифференциал. Его можно встретить и на джипах, где зачастую он имеет принудительную блокировку
Электронные реалии
Актуально выглядел вообще отказ от межосевого дифференциала. Зачем массовой легковушке с поперечным расположением агрегата лишние вес и стоимость, когда получить 4WD можно той же вискомуфтой. Достаточно разместить ее у заднего редуктора – при пробуксовке передних колес будет блокироваться и передавать момент на задние. В середине 80-х по такой схеме был построен VW Golf II и несколько японских моделей. Дешево и эффективно? Не совсем так. Никак не регулируемая вискомуфта делала характер управляемости автомобиля неоднозначным. Выход был найден в другом узле — муфте с теми же фрикционными дисками, но блокируемыми гидравликой под присмотром электроники.
Принято считать, что первое подобное устройство у шведского концерна Haldex появилось в 1992 году. Именно тогда фирма купила лицензию на его производство у своего соотечественника, одного из инженеров компании SAAB. Серийно муфта появилась на VW Golf IV в 1998 году. Между тем, за полтора десятилетия до этого с «мокрыми» муфтами экспериментировали в Mercedes и Porsche. В 1989 году аналогичную получил Nissan Skyline в версиях GT-R и GTS4. А Subaru Leone оснащался неким подобием такого узла еще в 1979-м. У седанов и универсалов с АКП была кнопка, подававшая напряжение на соленоид, управлявший гидроприводом, который сжимал пакеты фрикционов.
Рискнем заявить, что прообразом нынешних паркетников, а точнее, их систем полного привода был вот такой седан Subaru Leone, чья муфта подключения задней оси могла работать в автоматическом режиме. Но с кнопки она еще и полностью выключалась из работы
Конечно, сейчас муфта Haldex — наиболее раскрученный продукт, в чем немалая заслуга маркетологов. Хотя и с инженерной точки зрения она значительно эволюционировала. Прошла ряд модернизаций: поменяла механический насос на электрический, скинула в весе, стала компактнее и оперативнее в работе. Если ранее пакеты замыкались только после пробуксовки передних колес, то с некоторых пор Haldex смог передавать на заднюю ось до 5-10% момента. Самые последние муфты и вовсе способны превентивно, исходя из дорожной ситуации и по командам борткомпьютера, подключать задние колеса. А электронная начинка позволила настраивать систему под конкретный автомобиль. Скажем, не секрет, что Haldex может перекидывать на вторую пару колес до 100% момента. Но программное обеспечение в состоянии сократить эту цифру до 40, 60 или 80%, сделав характер более «переднеприводным» и понятным.
Принципиальное отличие систем Haldex и им подобных от вискомуфты в том, что сжатие дисков здесь можно регулировать, передавая на вторую пару колес столько момента, сколько необходимо в данной ситуации. Более того, Haldex может делать это загодя, руководствуясь информацией от датчиков
И знаете, теперь Haldex только верхушка айсберга. xDrive у BMW, ATTESA у Nissan, а сколько в последнее десятилетие появилось кроссоверов и паркетников. И у всех — никакого постоянного полного привода, никаких центральных дифференциалов. Только муфта в приводе второй пары колес. А уж ее можно настраивать соответственно уровню и цене автомобиля. Обеспечивать преднатяжение фрикционов и привязку к множеству датчиков. Или дополнять лишь принудительной блокировкой. Впрочем, муфта представляется логичной именно как элемент, повышающий стабильность поведения автомобиля на дороге. Внедорожный ее потенциал сильно ограничен. Во-первых, многие производители кроссоверов не утруждают себя устройством жесткой блокировки пакетов. Во-вторых, даже она не всегда спасает диски от перегрева и активного износа. Увы, возвращения к механическим схемам на кроссоверах не предвидится.
У паркетников и кроссоверов сейчас не найти передачу момента «по металлу» — только через «мокрую» многодисковую муфту. В плюсах экономия веса и меньший расход топлива. Но воспринимать такие машины как внедорожники нельзя — фрикционы не шестерни, их не стоит «рвать» на бездорожье, да и на асфальте тоже
И все-таки «железо» не стоит сбрасывать со счетов. Например, Mercedes до сих пор использует на легковых моделях честный дифференциал, хотя и блокирует его фрикционом, причем безо всякой электроники. Mitsubishi и Subaru пошли дальше. У Lancer Evo VII и Subaru Impreza WRX STi начала 2000-х годов «центры», управляемые процессором, могут в зависимости от условий менять степень своей блокировки. Кстати, Subaru тогда экспериментировала даже с дифференциалом, чью жесткость блокирования можно было менять из салона, колесиком.
Ну а верх развития легковых полноприводных систем — задний дифференциал AYC на том же Lancer Evo VII и система SH-AWD на Honda Legend последнего поколения и Acura MDX. Эти уже способны перераспределять момент между левым и правым колесами, то есть управлять вектором тяги.
Сегодня многочисленные рычаги управления полным приводом, а равно особые алгоритмы и условия его подключения, становятся достоянием истории
Наступившее будущее? Скорее, один из его вариантов, оставшийся уделом Lancer Evo. Думается, когда-нибудь придет то время, когда многодисковая муфта тоже станет рудиментом. Во всяком случае, у Toyota уже есть полноприводные гибриды, в которых тягу на второй паре колес обеспечивает электромотор…