Меню

суббота, 3 марта 2012 г.

Тянуть или толкать: все о типах привода



Выбирая автомобиль, многие автомобилисты обращают внимание на его дизайн, а также на конструктивные особенности – тип кузова, мощность и компоновку двигателя, а также тип топлива, на котором он работает. Выбирают и тип трансмиссии – классическую «механику» или более «продвинутую» автоматику.
Однако не меньшее значение с точки зрения эксплуатационных характеристик имеет тип привода автомобиля – то есть особенности его компоновки и конструкции, в зависимости от которых крутящий момент передается на передние, на задние или на все колеса. От этого зависит не только компоновка автомобиля, но и его эксплуатационные особенности – иначе говоря, преимущества или недостатки. Кроме того, тип привода также влияет на устойчивость, управляемость и проходимость автомобиля, а это непосредственно сказывается на активной безопасности.



Классика жанра (задний привод)
Автомобиль с приводом на задние колеса относят к представителям классической компоновки. Неудивительно – еще с начала ХХ века схема с передним расположением двигателя и приводом на задние колеса стала самой массовой и практически единственной на легковых автомобилях.
Все жигули имели привод на задние колеса.
Поэтому их еще называют "классикой"
Распространенность заднего привода объясняется простотой конструкции такого автомобиля. При продольном расположении силового агрегата и двигатель, и коробка расположены по оси автомобиля. При этом крутящий момент с коленчатого вала через сцепление передается на коробку передач, а уже оттуда – на главную передачу с помощью карданного вала.
Изначально редуктор главной передачи располагали в корпусе заднего моста, что хорошо сочеталось как с классической рессорной, так и с пружинной задней подвеской.
Как и Mercedes, так и BMW остаются верны заднему
приводу уже на протяжении многих десятилетий
Подобная компоновка характерна для большинства послевоенных автомобилей. Не стали исключением и советские легковушки – «Москвичи» и «Волги», а также более современные «Жигули», ведущие свою родословную от итальянского «Фиата».
Классическая компоновка способна подарить
опытному водителю настоящее удовольствие
от езды в управляемом заносе
Однако у «классики» были и свои конструктивные особенности, которые можно считать недостатками. Из-за наличия карданного вала приходилось делать трансмиссионный тоннель, отнимавший место в салоне. По этой же причине нельзя было выпускать автомобили с разной колесной базой, что накладывало ограничения по вариативности «платформы». Кроме того, конструкция в целом получалась материалоёмкой – тяжелый карданный вал, корпус заднего моста, редуктор, сложная задняя подвеска… Поэтому уже в начале 70-х годов прошлого века конструкторы постепенно стали переключаться на передний привод, а задний остался либо прерогативой относительно отсталых моделей либо стал «визитной» карточкой дорогих и мощных автомобилей премиум-сегмента. В частности, немецкие BMW и Mercedes остались верны классической компоновке. Правда, современные заднеприводники стали более совершенными с точки зрения техники – к примеру, громоздкий задний мост давно уступил место конструкции с полуосями, изящно вписанной в пространство многорычажной подвески.
Заднеприводная компоновка традиционно применяется на грузовых автомобилях, поскольку характерные для неё недостатки в этом случае не особо ощутимы, а плотность и компактность для таких автомобилей не слишком важна.
Задний привод позволяет использовать «длинные» двигатели – к примеру, рядную «шестерку» или V-образную «восьмерку». Кроме того, заднеприводная компоновка конструктивно обеспечивает лучшую «развязку» кузова от вибраций, связанных с работой двигателя. Однако есть и «обратная сторона» медали – шум и вибрации от вращающегося карданного вала. Вдобавок проходимость такого автомобиля хуже, чем у остальных, а из-за избыточной мощности и резкой манере езды ведущие колеса могут сорваться в занос в повороте. Этим пользуются так называемые дрифтеры – автоспортсмены, которые едут в управляемом заносе по гоночных трассах, соревнуясь на время и зрелищность прохождения участка.

Задний привод
 + Предсказуемость поведения автомобиля.
 + Загрузка ведущей оси при интенсивном разгоне.
 + Меньший радиус разворота из-за отсутствия ШРУСов на передних колесах.
 + Лучшее распределение нагрузки по осям
 + На руль при резком разгоне не передается реактивный момент
 При избытке тяги автомобиль легко срывается в занос
 Материалоёмкость конструкции
 Тоннель внутри салона
 Из-за карданного вала сложно сделать варианты с разной колесной базой
 Автомобиль неустойчив на скользкой дороге

Traction Avany и другие
Американский Cord является первым серийным автомобилем
с приводом на передние колеса
Переднеприводная компоновка радикально отличается от классической, так как крутящий момент передается на передние, управляемые колеса.
Изначально он вообще не был распространен, хотя первый серийный автомобиль с приводом на передние колеса появился еще в 1929 г. (Cord L29, США).
Впрочем, автомобильные историики считают, что первым переднеприводным "автомобилем" была паровая телега Кюньо 1771, которая имела привод от двигателя на единственное переднее колесо.
Главная проблема, по которой передний привод долго не становился массовым  - отсутствие шарниров специальной конструкции, которые бы позволили колесу перемещаться в вертикальной плоскости и при этом оставаться поворотным. При этом шарниры должны работать под углом до 35 градусов, в то время как обычная карданна передача допускает гораздо меньшие углы - 10-12 процентов, после чего резко возрастают потери и увеличивается износ.
Серийный Cord L29 быстро выявил конструктивные недостатки переднего привода - плохое сцепление ведущих колес с дорогой при езде на подъем из-за слабой загрузки, а также огромный радиус разворота из-за наличия шарниров, которые к тому же работали совсем недолго.
Следующие "переднеприводники" появились в США только через несколько десятилетий - это были Cadillac Eldorado и Oldsmobile Toronado серединых 60-х, однако по-настоящему массовым передний привод за океаном стал только в восьмидесятых.
Немецкий Wartburg с архаичным двухтактником являлся
носителем прогрессивного переднего привода
Отцом переднего привода в Европе стал Андре Лефевр, создавший модель Citroen Traction Avant. Автомобиль имел отличную управляемость благодаря необычному конструктивному решению: дифференциал находился между коробкой передач и двигателем, установленным "задом наперед", то есть маховиком в сторону передней части кузова. Крутящий момент передавался на колеса с помощью ШРУСов типа "Тракта".
На основе модели 7CV, ставшей родоначальницей массового перднего привода в Европе был создан еще более дешевый автомобиль - незабвенный "де-шво" - модель 2СV.
Французские автокомпании активно продвигали передний привод в массы начиная с 60-х годов. Кроме здравствующих сегодня Peugeot, Renault и Citroen, переднеприводные автомобили выпускала и компания Panhard (1945-1967).
В Германии автомобиль с приводом на передние колеса появился еще в начале 30-х годов - это был малолитражка DKW F1, однако к более-менее массовым автомобилям с приводом на передние колеса можно отнести ГДР-овские Wartburg и Trabant.
Благодаря переднему приводу «миник» был
«по-взрослому» неподражаем на раллийных допах
В Западной же Германии передний привод появился немного позже - в конце 60-х-начале 70-х и соплатформенные модели Audi и Volkswagen буквально спасли компании. Закрепил успех компактной малолитражки с приводом на передние колеса Volkswagen Golf, после чего большинство европейских производителей начало отходить от классической компоновки.
Отдельного упоминания заслуживает творение Алека Иссигониса - британский MINI, изначально известный как Austin7.
Благодаря тому, что силовой агрегат получился очень компактным, 80% длины автомобиля было отдано пассажирам и грузу. Благодаря хорошей загрузке ведущих колес крошечный "миник" отлично проявил себя в различных ралли, включая знаменитое "Монте-Карло".
В Советском Союзе автомобили с приводом на передние колеса появились только в начале-середине восьмидесятых - это были вазовская "восьмерка", запорожская "Таврия" и "сорок первый" Москвич.

Практичность превыше всего (передний привод)
"Восьмерка" - первый советский серийный переднеприводник
Передний привод рациональнее заднего, хотя и конструктивно сложнее. Существует два варианта – с продольным расположением силового агрегата (АЗЛК-2141,  VW, Audi и др.) и с поперечным, при котором двигатель и коробка передач развернуты относительно продольной оси автомобиля под прямым углом. Такая схема получила широкое распространение благодаря своей простоте и компактности, поскольку весь силовой агрегат (двигатель и коробка передач в одном корпусе с главной парой) располагаются между передними колесами. Подобная схема очень хорошо сочетается с подвеской типа «Мак-Ферсон», стойки которой расположены в чашках кузова. Благодаря этому образуется изящная компоновочная схема – двигатель вместе с трансмиссией «вписан» между силовыми элементами кузова и занимает минимум места, избавляя от необходимости тянуть внутри кузова трансмиссионный тоннель и не ограничивает конструкторов в вариантах колесной базы. Вдобавок силовой агрегат загружает ведущие колеса, что улучшает их сцепление с дорогой. По этой причине тольяттинская «восьмерка» ярко проявила все преимущества переднего привода в сравнении с классическими «жигулями» и поставила крест на спортивной карьере последних вскоре после своего появления.
Правда, при поперечном расположении двигателя конструкторы вынуждены применять полуоси разной длины. Из-за этого возникает неприятное явление – так называемый torque steering, то есть силовое подруливание. Из-за разной длины валов полуосей при интенсивном разгоне переднеприводный автомобиль уводит в сторону – и чем мощнее двигатель и выше разница в длине валов, тем резче будет проявляться это явление. По этой же причине разумным пределом для переднего привода является мощность в 200 л.с. Существуют и более мощные моноприводники – к примеру, Mazda 3MPS или Ford Focus RS, однако без ухищрений во время резкого старта с места крутящий момент будет «уходить в дым», означая потерю сцепления колес с дорогой из-за избытка мощности.
Привод на передние колеса «развязывает руки» конструкторам по компоновке в задней части, но накладывает определенные ограничения по ширине силового агрегата, что особенно актуально для автомобилей с поперечным расположением двигателя. По этой причине Daewoo Matiz не может одновременно комплектоваться четырехцилиндровым мотором и автоматической трансмиссией – они просто не влазят по ширине в кузов!
Продольное расположение силового агрегата позволяет применять симметричные полуоси, но увеличивает длину и высоту моторного отсека. По этой причине у «сорок первого» Москвича и многих других автомобилей с продольным расположением мотора (VW, Audi) радиатор системы охлаждения сбоку – спереди двигателя ему просто не нашлось места.
Шарниры равных угловых скоростей являются изюминкой автомобиля с приводом на передние колеса, ведь они обеспечивают передачу крутящего момента к управляемым колесам. Условия работы ШРУСов очень тяжелые, а многие водители нередко ухудшают их резкими стартами с повернутым рулем. Шарниры при этом «прикусываются» и испытывают огромные нагрузки. Не любят ШРУСы и негерметичности чехлов – если под них начнет проникать вода и грязь, дни шарнира сочтены.
Однако в массовых классах В и С у переднего привода просто нет альтернативы, ведь он является наиболее дешевым, компактным и экономичным, и к тому же обеспечивает автомобилю хорошую устойчивость и управляемость даже на скользкой дороге. Правда, переднеприводник сложнее не только ввести в занос, но и вывести из него, поскольку при этом водитель должен поступать вопреки своим рефлексам, то есть увеличивать тягу на ведущих колесах в случае заноса и быстро корректировать свои действия рулем. Резкий сброс газа на переднем приводе может привести к резкому заносу задней оси, бороться с которым совсем непросто.

Задний привод
 + Простота и компактность компоновки
 + Колесная база может легко изменяться
 + Хорошая загрузка ведущих колес
 + Меньшие трансмиссионные потери
 Сложность обслуживания узлов и агрегатов из-за тесноты
 Высоконагруженные шарниры чувствительны к герметичности чехлов
 Ресурс ШРУСов зависит от манеры езды водителя
 Сложный привод переключения передач
 Вибрации от силового агрегата жестко передаются на кузов

Такой разный полный привод
УАЗ - это классический внедорожник с полным приводом
типа "парт-тайм"
Недостатков моноприводных схем лишен полный привод - то есть компоновка, при которой крутящий момент передается на все четыре колеса. Он бывает разным - временным полным, постоянным полным, автоматически-подключаемым и многорежимным.
Самый "старый" вариант полного привода - это так называемый part-time. Подобным приводом оснащалось большинство классических рамных внедорожников или полноприводных версий обычных машин. В нем привод на все колеса включается временно, а при движении по обычным дорогам тяга передается на задний мост. Постоянный же привод включается рычагом или кнопкой.
"Временность" использования полного привода объясняется отсутствием межосевого дифференциала, из-за чего карданные валы вращаются с одинаковой скоростью. А поскольку передние и задние колеса при повороте проходят разное расстояние, трансмиссия и шины испытывают повышенные нагрузки. Поэтому включать полный привод на машине со схемой "парт-тайм" можно только временно, для преодоления скользких участков или при езде по бездорожью. Как правило, есть и ограничение по максимальной скорости.
Mitsubishi Pajero отличается "умной" трансмиссией,
позволяющей выбирать любой из вариантов привода
Следующая "веха" полного привода - это т.н. full-time - постоянный полный привод. Такая трансмиссия оснащена межосевым дифференциалом, что позволяет использовать полный привод постоянно. Для езды в тяжелых условиях дифференциал между осями может быть заблокирован. В некоторых случаях блокировка осуществляется не вручную, а автоматически - с помощью дифференциалов повышенного трения, вискомуфты или электромагнитной муфты, управляемой электроникой. Такой привод называют "автоматически-подключаемым", хотя зачастую производитель автомобиля оставляет водителю выбор между принудительной блокировкой дифференциала и автоматическим подключением.
Благодаря электронике полный
привод на многих машинах
включается легким нажатием
клавиши
Пример "механического" постоянного полного привода - старая-добрая Нива с центральным дифференциалом, который можно заблокировать принудительно. А современные внедорожники с постоянным полным приводом оснащены различными муфтами с электромагнитным управлением, которые на основе информации о пробуксовке колес или разницы вращения осей "принимают решение" о степени блокировки и распределении крутящего момента по осям. Однако на тяжелом бездорожье подобным системы не слишком эффективны, поскольку от длительной пробуксовки электромагнитная муфта перегревается и автомобиль на время вообще может стать моноприводным, особенно если в обычном варианте он ездит только с одной ведущей осью.
Некоторые производители применяют схему, соединяющую в себе все типы привода - так называемый многорежимный. Селективная трансмиссия позволяет выбирать между классическим задним приводом (2wd), полным приводом с автоматической блокировкой (full-time) и жесткой блокировкой дифференциала (part-time).
В отдельных случаях проходимость полноприводного автомобиля повышают с помощью межколесных блокировок в переднем и заднем мостах, однако на "гражданских" автомобилях они встречаются нечасто.
Главное отличие полноприводного автомобиля от монопривода - проходимость. Действительно, благодаря передаче крутящего момента на все колеса полноприводник разгоняется на скользком покрытии "аки посуху". Однако тормозит он ничуть не лучше, чем машина с приводом на одну ось. Вдобавок полноприводный автомобиль может вести себя непредсказуемо, а в экстремальной ситуации водитель может растеряться и не отреагировать адекватно на поведение автомобиля, особенно если распределением момента по осям ведает хитромудрая электроника. Поэтому полный привод ни в коем случае не является панацеей или залогом безопасной езды в зимнее время. Напротив, на автомобиле с полным приводом нужно вести себя более осторожно, поскольку трактовка его реакций может оказаться ошибочной.
"Обратная сторона медали" - сложность и дороговизна обслуживания и ремонта полноприводной трансмиссии. Нарушение условий эксплуатации может дорого обойтись владельцу - причем в прямом смысле. Да и расход топлива у автомобиля с полным приводом "при прочих равных" всегда выше.

Задний привод
 + Лучшая проходимость, особенно зимой
 + Возможность выбора между моно- и полным приводом (для подключаемого)
 + Спокойствие и уверенность водителя
 Минусы полного привода
 Сложность и дороговизна трансмиссии
 Расход топлива
 Непредсказуемое поведение автомобиля в некоторых ситуациях

Олег Полажинец

Комментариев нет:

Отправить комментарий