что такое проходимость автомобиля

Проходимость автомобиля

Проходи́мость — способность автомобиля преодолевать препятствия.

Проходимость важна, например:

Автомобиль очень высокой проходимости называется вездеходом.

Автомобиль, сочетающий высокую проходимость и комфорт езды, называется внедорожником (джипом). Существуют также «паркетники», внешне похожие на внедорожники, но не предназначенные для езды по бездорожью.

Содержание

Типичные виды препятствий

Неровная дорога

Езда по неровной дороге снижает срок службы автомобиля. Если сила тяги, развиваемая автомобилем, недостаточна, он может застрять.

Для того, чтобы автомобиль справлялся с неровными дорогами, применяют такие меры:

Точечные препятствия

Небольшие, но высокие препятствия (камни, пни, кочки) автомобиль должен пропускать под днищем. Для этого важны:

Подъёмы и спуски

При езде на подъём двигатель может заглохнуть. Если не хватает сцепления шин, автомобиль может сорваться вниз. При езде поперёк склона автомобиль может опрокинуться. При переходе с подъёма или спуска на ровное место автомобиль может зацепиться кузовом и застрять.

Рыхлый грунт

Автомобиль, попавший на рыхлый грунт, может завязнуть в нём и не выбраться.

Броды

Чтобы в автомобиль не попала вода, герметизируют нижнюю часть моторного отсека и кабины. На спецавтомобилях (например, военных) в целях снижения себестоимости, вместо герметизации может быть установлена помпа, откачивающая лишнюю воду. Забор воздуха в двигатель устанавливают как можно выше.

Воздухозаборник двигателя, выведенный выше, называют «шноркелем». Существуют заводские и не только шноркели, устанавливаемые на популярные автомобили, предназначенные для экстремальных условий. Многие джиперы делают шноркель самостоятельно, устанавливая на автомобиль «закрытый» воздушный фильтр «бочка», например, от ГАЗ-3110 или Москвич-2141, к которому через резиновую гофру прикрепляют пластиковую или металлическую тонкостенную трубу, идущую по стойке лобового стекла вверх. Вверху или устанавливается моноциклон или другой фильтр воды, или конец трубы разными способами «загибается» на крышу внедорожника во избежание попадания капель воды при дожде и брызгах.

Также для преодоления бродов, автомобили оснащают «гидрозащитой» — все сапуны агрегатов (двигатель, КПП, раздатка, мосты) дополняют гибкими шлангами, которые выводят как можно выше. Выводить шланги в шноркель не рекомендуется, потому что разрежение, создаваемое двигателем, передаётся и в агрегаты, помогая воде проникать через сальники внутрь агрегатов.

При преодолении брода рекомендуется снять ремень вентилятора охлаждения (часто это ремень генератора), если вентилятор не работает через вискомуфту во избежание поломки крыльчатки.

Мягкие и разрушаемые преграды

Рвы и пороговые препятствия

Эти препятствия относятся в основном к военным машинам. Двухосная полноприводная машина может преодолеть ров, примерно равный по ширине радиусу колеса (если же привод на одну ось — ещё более узкий). Многоосная и гусеничная — от трети до половины колёсной базы.

Пороговые препятствия (эскарпы) — вертикальные ступеньки. Даже при не очень большой высоте такие препятствия надёжно останавливают даже танк. Такие уступы обычно форсируют с помощью подручных средств, например, вязанок хвороста, либо пробивают путь артиллерийским огнём. Колёсная машина с приводом на одну ось может преодолеть уступ высотой в 2/3 радиуса колеса, с полным приводом — в радиус колеса.

Параметры, связанные с проходимостью

Габаритные параметры

Дорожный просвет (клиренс)

В упрощённом значении, клиренсом автомобиля называют расстояние от самой низкой части автомобиля до поверхности земли. В технических описаниях клиренс, как правило, указывается для автомобиля в снаряжённом состоянии, что указывает на то, что заявленная величина дорожного просвета является максимальной эксплуатационной и может уменьшаться при загрузке автомобиля.

Величина клиренса является одним из ключевых факторов, влияющих на проходимость автомобиля. У внедорожных автомобилей с зависимой подвеской самой низкорасположенной точкой чаще всего является корпус дифференциала, реже — нижние кронштейны амортизаторов, стремянки рессор, корпус раздаточной коробки. При классической конструкции мостов клиренс таких автомобилей невелик и колеблется вокруг показателя в 200 мм (для штатных колёс). При независимой подвеске нижней точкой может быть как рычаги подвески, кронштейны амортизаторов, корпус раздаточной коробки, картер двигателя и дифференциалов (редко), так и элементы выпускной системы, части стабилизатора поперечной устойчивости (при его наличии), элемент рамы или лонжерона. В целом подобная конструкция позволяет значительно увеличить дорожный просвет автомобиля. В случае использования дополнительного оборудования, такого как защита элементов днища, фаркоп, дополнительные пороги, подножки, а также накладки на бампера и пр., именно оно может стать самой низкорасположенной частью автомобиля.

Самым распространённым способом увеличения клиренса автомобиля, вне зависимости от типа подвески, является установка колес большего диаметра.

Для зависимой подвески также практикуется перенос точек крепления амортизаторов, расположение рессор над мостом. Редко встречается переоборудование внедорожника мостами с бортовыми редукторами (если они не были предусмотрены заводской конструкцией).

Для возможности установки колес большего диаметра прибегают к процедуре «лифта». Лифт (англ. lift — подъем) — техническое вмешательство в конструкцию автомобиля с целью увеличения расстояния между кузовом и осью вращения колес. На практике применяется лифт подвески, лифт кузова (бодилифт).

При использовании лифта независимых конструкций подвески увеличение клиренса может происходить и без использования более крупных колес (с точки зрения улучшения параметров проходимости, такая операция является малодейственной, оставаясь при этом довольно трудоёмкой).

Углы свеса

Предположим, что автомобиль въезжает на эстакаду с углом наклона α.

Передний угол свеса (угол въезда) — это максимальное α, при котором автомобиль может въехать передним колесом на склон, не задев эстакады никакой частью кузова (на схеме отмечен красным цветом). Аналогично, задний угол свеса (угол съезда) — максимальное α, при котором можно въехать задним колесом на склон (на схеме отмечен зелёным цветом).

Угол заднего свеса обычно делают больше, чтобы водитель был уверен: если автомобиль не застрял передней частью, пройдёт и задней.

У машин, предназначенных для езды по бездорожью (внедорожников), угол въезда и съезда больше, чем у обычных легковых машин. Например, у внедорожника Defender угол проходимости достаточно высокий: передний угол проходимости (въезда) — 49°, задний угол проходимости (съезда) — 47°.

Угол продольной проходимости (Угол рампы, Угол переката)

Эти углы характеризуют крутизну препятствий, которые автомобиль может преодолевать.

Угол поперечной статической устойчивости

Угол, на который надо наклонить машину вокруг продольной оси, чтобы она опрокинулась.

Тяговые параметры

Тип привода

Автомобили высокой проходимости имеют привод на все колёса, плюс некоторые меры, позволяющие избежать пробуксовки колёс (например, блокировка дифференциала, механические и электронные демультипликаторы). Двигатель обычно дизельный, так как он надёжнее работает в воде и имеет больший крутящий момент.

В трансмиссии должны быть пониженные передачи, которые позволяют взбираться по крутым склонам и двигаться по мягкому грунту.

Удельная мощность

Отношение мощности автомобиля к его массе.

Тяговооружённость

Отношение силы тяги к массе автомобиля.

Опорно-сцепные параметры

Удельное давление на грунт

На первых внедорожных автомобилях, а также их последователях военного и хозяйственного назначения традиционно использовались автомобильные шины высокого удельного давления на грунт с развитыми грунтозацепами. С одной стороны, малая ширина резины способствовала уменьшению сопротивления качению, что повышало скорость передвижения по твердым грунтам, улучшало показатели топливной экономичности. С другой стороны, узкие колеса, за счет большего удельного давления, давали лучшие возможности сцепления на неглубоких вязких и рыхлых грунтах. Преодоление заведомо непроходимых, без вспомогательных технических средств, местностей с глубокими вязкими грунтами (болота, сыпучие песчаники, снежные целины) не входило в задачи подобных автомобилей. На выполнение таких задач были ориентированы другие виды самодвижущейся техники — многоколесные, гусеничные вездеходы и пр.

Как только внедорожные автомобили стали активно использоваться на дорогах с твердым покрытием, появился новый уровень требований к их активной безопасности; для улучшения управляемости и возможностей торможения, стали использоваться более широкие колеса. Конструкция таких автомобилей стала предусматривать более мощные силовые агрегаты, за счет чего были отчасти нивелировано возросшее сопротивление качению.

Тем не менее, на автомобили повышенной проходимости, не рассчитанные на постоянное использование на дорогах с твердым покрытием, стараются установить колеса, имеющие как можно меньшее удельное давление на грунт, за счет их увеличенного диаметра и ширины. При наличии развитых грунтозацепов, такая конструкция колеса позволяет двигаться по относительно глубоким вязким грунтам. Увеличенный диаметр позволяет преодолевать препятствия большей высоты, в том числе улучшает способности машины по накату колеи и увеличивает дорожный просвет автомобиля.

На вездеходах на пневматическом ходу используются колеса сверхбольшого диаметра и ширины с низким внутренним давлением. Крайне низкое давление на грунт позволяет не повреждать поверхности почв, растения, а также обеспечивает плавучесть (при достаточном внутреннем объёме пневматической шины). Развитые грунтозацепы используются редко, так как фактически, их роль выполняет эластичная шина, повторяющая в месте пятна контакта форму грунта и за счет этого, повышающая силу трения.

Тип подвески

Специфика использования предъявляет к автомобилям повышенной проходимости следующие требования: повышенный, по сравнению с автомобилями дорожных модификаций, дорожный просвет, большая энергоемкость и долговечность упругих и демпфирующих элементов, большие ходы подвески, а также устойчивость элементов подвески к механическим воздействиям (удары о грунт, препятствия).

В большинстве случаев, зависимая конструкция подвески улучшает проходимость машины на пересеченной местности за счет больших, по сравнению с независимой, артикуляционных возможностей. Иными словами, на переломах профиля грунта, колеса, при такой конструкции подвески, с большей вероятностью смогут сохранять контакт с поверхностью грунта. У автомобилей с независимой подвеской и отсутствием блокирующихся дифференциалов, или систем, имитирующих их эффект, в подобных условиях возникает вывешивание колеса, что приводит к потере автомобилем подвижности. Картер моста зависимой подвески зачастую выполняет роль защиты картера двигателя, что важно при преодолении поверхностей с выступающими элементами (бревна, камни, пр.) С другой стороны, независимая подвеска, за счет высоко расположенного корпуса дифференциала, увеличивает дорожный просвет автомобиля. Также, независимая подвеска имеет большее количество нагруженных подвижных элементов, что понижает её надежность и повышает стоимость изготовления и обслуживания.

Однако, существует и тип зависимой подвески, способный значительно увеличить дорожный просвет автомобиля, при сохранении основных достоинств зависимой конструкции — мосты с колесными редукторами. Балка моста в них расположена выше оси вращения колес, дифференциал традиционно располагается на самой балке, однако редукторные механизмы расположены непосредственно у каждого колеса. Самые известные автомобили, использующие подобную конструкцию — Unimog, Volvo и УАЗ. Мосты подобной конструкции называют «портальными». К недостаткам могут быть отнесены повышенная вибро- и шумонагруженность, повышенная масса, потери в динамике, и, конечно, редкость и дороговизна.

С точки зрения управляемости, при скоростном передвижении по пересеченной местности, наиболее предпочтительна независимая конструкция подвески. В первую очередь, это обусловлено меньшим объёмом её неподрессоренных масс, большей энергоемкостью и меньшей склонности к крену. Именно такая конструкция используется на большинстве легковых автомобилей для ралли-рейдов, в том числе знаменитом Париж-Дакар.

Коэффициент сцепления шин

Чем он выше, тем меньше риск сорваться со склона или довести машину до пробуксовки. Для повышения сцепления используют шины с развитыми грунтозацепами; на асфальте, однако, такие шины имеют худшее сцепление и создают повышенный шум.

Для увеличения коэффициента сцепления шин могут быть использованы цепи противоскольжения и сектора противоскольжения.

Источник

Проходимость и маневренность автомобиля

Проходимость автомобиля — это его способность двигаться по плохим дорогам и в условиях бездорожья, а также преодолевать различные препятствия, встречающиеся на пути. Проходимость опре­деляется способностью преодолевать сопротивление качению (исполь­зуя тяговые силы на колесах), габаритными размерами транспортного средства, способностью автомобиля преодолевать препятствия, встре­чающиеся на дороге.

Основным фактором, характеризующим проходимость, является соотношение между наибольшей тяговой силой, и силой сопротивления движению. В большинстве случаев проходимость автомобиля ограничивается недостаточной силой сцепления колес с дорогой и в свя­зи с этим невозможностью использовать максимальную тяговую силу. Для оценки проходимости автомобиля по грунту пользуются ко­эффициентом сцепной массы, определяемым делением массы, приходя­щейся на ведущие колеса на общую массу автомобиля.

Коэффициент сцепной массы для различных автомобилей отличается и наибольшую проходимость имеют автомобили, у которых все колеса являются ведущими.

В случае применения прицепов, увеличивающих общую массу ав­топоезда, но не изменяющих сцепную массу, проходимость резко сни­жается.

На величину сцепления ведущих колес с дорогой значительное влияние оказывает удельное давление шин на дорогу и рисунок про­тектора. Удельное давление определяется делением массы, приходя­щейся на колесо, на площадь отпечатка шин. На рыхлых грунтах про­ходимость автомобиля будет лучше, если удельное давление будет меньше. На твердых и скользких дорогах проходимость улучшается при большом удельном давлении.

Шины с крупным рисунком протектора на мягких грунтах будут иметь отпечаток большей площади и меньшее удельное давление; на твердых грунтах отпечаток этой шины будет меньшей площади и удель­ное давление увеличивается.

При движении по мягкому или заболоченному грунту применяют арочные шины, дающие большой отпечаток и меньшее удельное дав­ление, а также применяют автомобили, где давление воздуха в шинах может регулироваться.

На проходимость автомобиля влияет также разная ширина колеи передних и задних колес. При совпадении колеи передних и задних колес задние колеса катятся по уже прорезанной колее, поэтому со­противление их качению уменьшается, а проходимость автомобиля повышается, за исключением болотистой местности, где задние колеса могут проваливаться.

Проходимость автомобиля определяется и по габаритным размерам.

Габаритные параметры проходимости — показатели, характери­зующие проходимость подвижного состава по неровностям дороги и его способность вписываться в дорожные габариты. Основными габа­ритными параметрами проходимости являются: до­рожный просвет h, углы переднего α1 и заднего α2 свеса, продольный ρ1 и поперечный ρ2 радиусы проходимости, наружный Rн и внутрен­ний Rв радиусы поворота, поворотная ширина bк коридора, углы гибкости βв в вертикальной и αг в горизонтальной плоскостях.

Рис. Габаритные параметры проходимости автомобиля

Рис. Углы гибкости в вертикальной (а) и горизонтальной (б) плоскостях

Дорожный просвет — это расстояние между низшей точкой подвижного состава и дорогой. Он характеризует воз­можность движения без задевания сосредоточенных препятствий (кам­ней, пней, кочек и т.д.). Обычно дорожный просвет находится под кар­тером главной передачи. Величина его зависит от типа подвижного состава и условий его эксплуатации. Так, для грузовых автомобилей дорожной проходимости дорожный просвет составляет 245 …290 мм, а для повышенной проходимости — 315 … 400 мм. Увеличение дорожного просвета приводит к повышению проходимости, что может быть достигнуто увеличением диаметра колес и уменьшением габари­тов главной передачи (например, разнесенная главная передача). Однако увеличение дорожного просвета приводит к повышению центра тяжести подвижного состава, в результате чего может ухудшиться его устойчивость.

Углы переднего и заднего свеса — это углы, образованные плоскостью дороги и плоскостями, каса­тельными к передним и задним колесам и к выступающим низшим точ­кам передней и задней частей подвижного состава. Они характеризуют проходимость по неровным дорогам во время въезда или съезда с пре­пятствия (наезд на бугор, переезд через канаву, яму, кювет и т.д.).

Чем больше величина углов аь и аг, тем большей крутизны дорожные неровности может преодолеть подвижной состав. Для грузовых авто­мобилей дорожной проходимости углы свеса составляют: а1=25……42° и а2 — 18 …38°, а для повышенной проходимости — соответственно 35 … 55° и 32 … 42°.

Продольные и поперечные радиусы проходимости — это радиусы окружностей, касатель­ных к колесам и низшим точкам подвижного состава соответственно в продольной и поперечной, плоскостях. Эти радиусы определяют контуры препятствий, преодолеваемых подвижным составом без их за­девания. Чем меньше указанные радиусы, тем выше проходимость; подвижного состава. Так, например, продольный радиус проходимости для обычных грузовых автомобилей составляет 2,7 … 5,5 м, а для; повышенной проходимости — 2,0 …3,5 м.

Углы гибкости в вертикальной и горизонтальной плоскостях — это углы возможного отклонения оси сцепной петли прицепа от оси тягового крюка. Угол вертикальной гибкости автопоезда характеризует его проходимость по неровностям дороги, а угол горизонтальной гибкости — способность к поворотам, т. е. его маневренность. Для автопоездов с двухосными прицепами углы гибкости составляют: βв не менее ±62° α г не менее ±55°, а для седельных автопоездов βв не менее ±8° и α ± 90°.)

Источник

геометрические характеристики проходимости автомобиля

1. ЧТО ТАКОЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ПРОХОДИМОСТЬ?

Геометрическая проходимость – это совокупность геометрических параметров автомобиля, влияющих на его способность преодолевать препятствия.

Если говорить о полной геометрической проходимости, то она складывается из нескольких групп параметров, которые можно условно обозначить как базовые и внедорожные.

Базовые параметры – это собственно габаритные размеры автомобиля: длина, ширина, высота и размер колесной базы. От них зависят как непосредственные показатели проходимости, так и геометрические внедорожные параметры.

2. КАКОВЫ БАЗОВЫЕ ПАРАМЕТРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ГЕОМЕТРИЧЕСКУЮ ПРОХОДИМОСТЬ?

Как уже было сказано выше, геометрическую проходимость во многом определяют именно параметры автомобиля: общая длина и длина колесной базы, высота и ширина автомобиля, а также ширина колеи и длина переднего и заднего свесов. Длина, ширина и высота машины в объяснении не нуждаются, а об остальных можно сказать пару слов. Так, длина колесной базы – это расстояние между осями передних и задних колес, ширина колеи – это расстояние между центрами колес одной оси в пятне контакта с поверхностью, передний свес – это расстояние между осью передних колес и крайней передней точкой автомобиля, а задний свес – соответственно, расстояние между осью задних колес и крайней задней точкой автомобиля.

3. КАКОВЫ ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ПРОХОДИМОСТИ?
Обычно, говоря о геометрической проходимости, рассматривают пять основных параметров:

— клиренс, или дорожный просвет автомобиля;
— угол въезда;
— угол съезда;
— угол рампы, или продольный угол проходимости;
— угол опрокидывания.

Кратко поясним каждую из этих величин. Клиренс, или дорожный просвет – это расстояние от самого нижнего элемента автомобиля до поверхности земли. По ГОСТ это расстояние измеряется в центральной части автомобиля, но зачастую наиболее низкорасположенный элемент может быть смещен относительно центра: к примеру, им может являться резонатор глушителя или кронштейн амортизатора. Поэтому обычно клиренсом считают именно расстояние от этой нижней точки до горизонтальной поверхности, на которой стоит автомобиль.

Угол въезда – это угол между горизонтальной поверхностью и линией, проведенной между пятном контакта передних колес и нижней точкой передней части автомобиля. Иными словами, это максимальный угол рампы, на которую может въехать автомобиль, не коснувшись ее передней частью кузова. Несложно догадаться, что он зависит от клиренса и длины переднего свеса: чем больше клиренс и меньше передний свес, тем выше будет угол въезда.

Угол съезда – это то же самое, но для задней части кузова: угол между горизонтальной поверхностью и линией, проведенной между пятном контакта задних колес и нижней точкой задней части автомобиля. Иными словами, это максимальный угол рампы, на которую может въехать автомобиль при движении задним ходом, не коснувшись ее задней частью кузова. Он, очевидно, зависит от клиренса и длины заднего свеса: чем больше клиренс и меньше задний свес, тем больше будет угол съезда.

Угол рампы, или продольный угол проходимости – это максимальный угол, который может преодолеть автомобиль, не касаясь поверхности днищем. Он, в свою очередь, зависит от сочетания клиренса и длины колесной базы: чем больше клиренс и короче база, чем больше будет угол рампы. Его изменение, к примеру, можно наглядно увидеть в трехдверной и пятидверной версиях Lada 4X4: углы въезда и съезда у них одинаковы, а вот угол рампы у трехдверки больше, потому что у нее короче колесная база.

Угол опрокидывания, или угол поперечной статической устойчивости – это максимальный угол поворота автомобиля вокруг продольной оси, при котором он может не опрокинуться набок. Он зависит от сочетания ширины и высоты автомобиля, ширины его колеи, а также его центра тяжести: чем больше ширина автомобиля и его колеи, меньше высота и ниже центр тяжести, тем выше угол опрокидывания.

Кроме этих основных параметров геометрической проходимости есть и еще некоторые, определенно относящиеся к геометрии, но не связанные напрямую с габаритами автомобиля. Это максимальный преодолеваемый уклон, глубина преодолеваемого брода, ходы подвески и артикуляция подвески.

Максимальный преодолеваемый уклон – это предельный угол относительно горизонта той поверхности, по которой способен двигаться автомобиль без посторонней помощи, то есть, предельная крутизна уклона, на который может въехать автомобиль.

Глубина преодолеваемого брода – это максимальная глубина водного препятствия, которое автомобиль может преодолеть без негативных последствий для его технической части. Глубина брода прежде всего ограничена высотой расположения точки забора воздуха двигателем: если вода поднимется до нее, то проникнет во впускной тракт и далее в цилиндры, что может спровоцировать гидроудар и серьезную поломку мотора. У обычных автомобилей точка воздухозабора расположена под капотом, что ограничивает максимальную высоту преодолеваемого брода. Специально подготовленные же внедорожники оснащаются шноркелем – патрубком, выводящим точку забора воздуха на уровень крыши, что позволяет преодолевать более глубокие броды без риска гидроудара.

Ход подвески – это максимальное расстояние, которое может проделать колесо в вертикальном направлении от точки максимального сжатия подвески до момента ее полной разгрузки на грани отрыва от поверхности. Чтобы оценить этот параметр, автомобиль можно загнать одним из передних колес на препятствие такой высоты, чтобы заднее колесо на той же стороне оторвалось от поверхности – это называется диагональное вывешивание, поскольку второе переднее колесо в этом случае тоже будет на грани отрыва от земли. Ну а расстояние по вертикальной оси между высотой подъема переднего и заднего колеса на одной стороне автомобиля в таком положении – это и есть артикуляция подвески. Ходы подвесок колес и артикуляция оказывают косвенное влияние на показатели геометрической проходимости.

Выше мы обозначили и объяснили практически все параметры, характеризующие геометрическую проходимость автомобиля. На практике же, в «бытовом» понимании и беглом сравнении под геометрической проходимостью обычно понимают четыре из них: клиренс, а также углы въезда, съезда и рампы. Для описания возможностей своих кроссоверов и внедорожников автопроизводители используют именно эти цифры – и по большому счету, они вполне исчерпывающе характеризуют эксплуатационные показатели машины.

Однако ключевые слова здесь – «эксплуатационные показатели»: цифры геометрической проходимости – далеко не единственное, что определяет реальную проходимость. На нее в не меньшей степени влияют тип привода (а если привод полный – то тип его технической реализации, наличие межосевой и межколесных блокировок, а также характеристики используемых покрышек. И как показывает практика, именно последние становятся главным ограничением внедорожных способностей современных серийных автомобилей.

.
Главное и неизменное «действующее лицо» всех систем полного привода — это раздаточная коробка: специальный агрегат, который получает крутящий момент от коробки передач и распределяет его на переднюю и заднюю оси. А вот методик распределения, равно как и схем компоновки, есть несколько.

Системы полного привода принято делить на три типа:

Постоянный полный привод (Full-time)
Плюсы:

— надёжная «неубиваемая» конструкция;
— возможность езды с полным приводом как по бездорожью, так и по асфальту.

— сложность по сравнению с жестко подключаемым приводом;
— большая масса;
— сложность настройки управляемости;
— повышенный расход топлива.

Первое, что приходит в голову, когда есть задача передать крутящий момент на две оси, — это жестко подсоединить их к раздатке железными трубами. Но вот незадача: при прохождении поворотов колеса автомобиля проходят разные пути.

Если жестко соединить оси, то какие-то колеса будут ехать, а какие-то — пробуксовывать. В грязи, когда покрытие мягкое, это нестрашно. Во времена Второй мировой, скажем, легендарные «Виллисы» спокойно ездили с жестко соединенными осями, потому как эксплуатировались исключительно на бездорожье. А вот если покрытие твердое, то эти пробуксовки будут порождать крутильные колебания и медленно, но верно разрушать трансмиссию.

Поэтому в раздаточной коробке автомобилей с постоянным полным приводом располагается межосевой дифференциал — механизм, который распределяет мощность между осями и позволяет им вращаться с разной скоростью. И если какое-то колесо замедляется, то обороты другого увеличиваются, но настолько же падает и крутящий момент на нем.

Все это здорово, пока мы едем по асфальту, а что делать, если задней осью мы застряли в луже? На передних колесах, которые будут стоять на твердой поверхности, будет момент но не будет оборотов, зато задние будут вращаться очень быстро, но момент на них будет маленьким. Маленькой будет и мощность на заднем колесе и ровно такую же мощность дифференциал подаст на передок. Буксовать в таком случае можно хоть целую вечность — все равно не сдвинешься.

Для таких случаев дифференциал снабжают блокировкой — когда она включена, обороты на всех колесах одинаковые, а момент зависит только от сцепления колес с дорогой.

За счет наличия дополнительных узлов (дифференциала и блокировки) вся система получается достаточно тяжелой и сложной. Кроме того, постоянная передача момента на все колеса увеличивает потери энергии, а значит, ухудшает динамику и увеличивает расход топлива.

Постоянный полный привод в автомобилестроении до сих пор используется, хотя в последнее время эту систему постепенно вытесняет полный привод по требованию, о котором речь пойдет дальше.

Жестко подключаемый (Part-time)

— надежная механика;
— максимальная простота при высокой проходимости.

— по асфальту с полным приводом ездить не рекомендуется;
— от дифференциала и блокировок можно и отказаться, при условии, что одна из осей будет временно отключаться. По такой логике работает система жестко подключаемого полного привода.

Оси между собой соединяются без дифференциала, и момент распределяется в строгом соотношении. Как следствие, высокая проходимость и минимум затрат.

Парт-тайм на сегодняшний день практически вымер и используется только на сугубо внедорожных автомобилях. Современному водителю пользоваться этой системой неудобно. Подключать ось можно только в неподвижном состоянии, чтобы не повредить механизмы. Ну а если после покатушек в лесу выехать на шоссе и забыть отключить полный привод, то есть риск загубить всю трансмиссию.

Полный привод с муфтой

— дешевизна и простота устройства;
— малая масса;
— возможность тонкой настройки системы.

— слабая надежность и стойкость к перегрузкам;
— нестабильность характеристик.

Жесткая блокировка дифференциала — это неплохо на бездорожье, но как заставить систему полного привода дозировать момент в динамике? Степень пробуксовки ведь всегда разная… Решение было найдено в середине 50-х годов.
Обычный механический дифференциал дополнили вязкостной муфтой (вискомуфтой). Вискомуфта — это деталь, в которой ряды лопаток, связанных с входным и выходным валами, вращаются в специальной жидкости. Входной и выходной валы свободно вращаются относительно друг друга, но секрет муфты именно в наполнителе, который при повышении температуры увеличивает свою вязкость.

При обычном движении, легких поворотах или проскальзывании колес муфта не препятствует взаимному перемещению лопаток, но как только разница в скорости вращения передних и задних колес вырастает, жидкость начинает интенсивно перемешиваться и нагреваться. При этом она становится вязкой и блокирует перемещения лопаток относительно друг друга. Чем больше разница, тем выше вязкость и степень блокировки.

Сегодня муфты используются как на схемах с постоянным полным приводом совместно с механическими дифференциалами, так и самостоятельно. Ведущим валом они соединены с раздаткой, а ведомым — с дополнительной осью. При необходимости, когда одна из осей буксовала, часть момента через муфту уходит на нее.

В поздних конструкциях муфт от жидкости отказались в пользу трущихся дисков, которые работают по такому же принципу, как фрикционное сцепление. При необходимости электроника «поджимает» их и начинает передачу момента. Управлять дозировкой момента автомобиль может самостоятельно, без участия водителя.

При всем удобстве муфты имеют ряд недостатков, основной из которых — слабая выносливость на серьезном бездорожье. Трущиеся диски от нагрузки перегреваются, и муфта уходит в аварийный режим. Поэтому эта система применяется в основном на компромиссных кроссоверах и легковых автомобилях, где полный привод нужен не для преодоления буераков, а для лучшей управляемости.

Обычный механический дифференциал дополнили вязкостной муфтой (вискомуфтой). Вискомуфта — это деталь, в которой ряды лопаток, связанных с входным и выходным валами, вращаются в специальной жидкости. Входной и выходной валы свободно вращаются относительно друг друга, но секрет муфты именно в наполнителе, который при повышении температуры увеличивает свою вязкость.

При обычном движении, легких поворотах или проскальзывании колес муфта не препятствует взаимному перемещению лопаток, но как только разница в скорости вращения передних и задних колес вырастает, жидкость начинает интенсивно перемешиваться и нагреваться. При этом она становится вязкой и блокирует перемещения лопаток относительно друг друга. Чем больше разница, тем выше вязкость и степень блокировки.

Сегодня муфты используются как на схемах с постоянным полным приводом совместно с механическими дифференциалами, так и самостоятельно. Ведущим валом они соединены с раздаткой, а ведомым — с дополнительной осью. При необходимости, когда одна из осей буксовала, часть момента через муфту уходит на нее.

В поздних конструкциях муфт от жидкости отказались в пользу трущихся дисков, которые работают по такому же принципу, как фрикционное сцепление. При необходимости электроника «поджимает» их и начинает передачу момента. Управлять дозировкой момента автомобиль может самостоятельно, без участия водителя.

При всем удобстве муфты имеют ряд недостатков, основной из которых — слабая выносливость на серьезном бездорожье. Трущиеся диски от нагрузки перегреваются, и муфта уходит в аварийный режим. Поэтому эта система применяется в основном на компромиссных кроссоверах и легковых автомобилях, где полный привод нужен не для преодоления буераков, а для лучшей управляемости.

Дальнейшая эволюция систем полного привода, по всей видимости, будет связана с электромоторами. Первый электромобиль с двигателем на каждом колесе показал еще на Всемирной выставке в Париже 1900 года Фердинанд Порше. Тогда это был, как бы сейчас сказали, «нежизнеспособный концепт-кар». Моторы были слишком тяжелые, а конструкция — дорогой. Сейчас у такой схемы перспектив явно больше.

Есть потенциал и у гибридной схемы, где одна ось приводится в движение двигателем внутреннего сгорания, а вторая — элекродвигателем. Впрочем, если говорить о настоящих внедорожниках, то никакие электроинновации и фрикционные муфты пока не заменят дешевой, простой и выносливой механики.

Источник