История и принципи на двойното предаване

Системите за задвижване на четирите колела при леките коли съвсем не са новост, но навлизат истински масово едва през последното десетилетие. Към двойното предаване посегнаха дори компании като BMW и Saab, които винаги са разчитали на един двигателен мост. Инженерните принципи на тези системи обаче са изминали дълъг път преди да станат толкова попурярни. Предимствата им са известни от зората на автомобилостроенато, но за да станат пригодни за ежедневието на обикновения човек, техниката трябва да постигне значителен напредък.

Най-логичното решение за повишаване на проходимостта и по-ефективно оползотворяване на мощността на двигателя е включване на втората задвижваща ос само в случай на необходимост. На английски този тип трансмисии се наричат Part Time 4WD. Идеята е заимствана от камионите с повишена проходимост. Такава система обаче не може да се използва на пътища с твърдо покритие заради т.нар. циркулация на мощността – в завой предните колела изминават по-дълъг път и се въртят по-бързо от задните. Така въртящият момент, който се подава на предния мост, намалява, а на задния – нараства. В някои случаи двигателната сила може да се промени на спирачна и предните колела започват да възпрепятстват движението на колата. Когато настилката е мека (кал или сняг) в това няма нищо страшно, но на асфалт води до силно износване на механизма. Така Part Time 4WD става безполезен за леките коли. Системата само увеличава теглото и спада ефективността.

За да се превърне „временното” решение в постоянно, тоест перманентно (Full Time 4WD) задвижване на четирите колела, трябва трансмисията да се снабди с междинен диференциал. Той позволява на двата моста да се въртят с различна скорост, а с това и на автомобила да се движи по всякакви настилки без опасност от повреди.

Масовото схващане до началото на 80-те години гласи, че леките коли нямат нужда от постоянно двойно предаване. Смята се, че усложнената с три диференциала трансмисия води само до повишаване на разхода на гориво. Едва след появата на Audi Quattro постоянното задвижване на четирите колела получава заслужено признание. Тогава стана ясно, че разпределянето на мощността на двигателя към двата моста генерира голям запас от сцепление и противодействие на центробежните сили в завой, а автомобилът става много по-устойчив при ускорение или при използване на моторна спирачка. Масов модел с междуосев диференциал вече съществува в лицето на Range Rover, но заслугата за налагането му сред едросерийните леки коли си остава за Audi.

Разбира се, пионери в областта на системите за двойно задвижване логично са конструкторите на състезателни автомобили. Още през 1902 г. холандската компания Spyker създава возило, което изпреварва времето си с десетилетия. В епоха, когато колите са още на бебешка възраст и са снабдени със спирачки само на задните колела, холандците монтират на автомобила си с цели три диференциала и така се ражда първата система за перманентно двойно предаване. От модела 60НР са произведени едва няколко бройки, защото цената му е астрономическа, а по една или друга причина състезателните успехи му се изплъзват.

Не по-удачни се оказват и други състезателни коли с двойно предаване. През 1930 г., например, инженерът на FIAT Антонио Пикето предлага на Еторе Бугати да оборудва три екземпляра от успешния Typ 53 с трансмисия с три диференциала. Преди това италианецът изучава подробно американския състезателен Miller с предно предаване. Неговият създател Хари Милър пък на свой ред проучва из основи колата на Бугати и също решава да построи автомобил с четири задвижващи колела. Успява да уреди спонсорството на FWD (Four Wheel Drive) – щатска компания за производство на камиони с двойно предаване и така се появяват болидите Miller FWD. С тях е свързан интересен епизод от историята на Германия преди Втората световна война. По време на състезание на пистата „Авус” Miller FWD се движи на трето място, когато редовият му осмак не издържа натоварването и буквално се взривява. Парчета от мотора почти достигат до публиката, сред която е самият Адолф Хитлер. Днес историците на автомобилните състезания се шегуват, че това е единственият инцидент, при който за липсата на жертви може само да се съжалява.

Нито Bugatti T53, нито Miller FWD получават признание за иновационната си конструкция - попречват им постоянните технически проблеми. За сметка на това следващият етап от развитието на леките автомобили с двойно предаване се оказва съдбоносен. Тогава британският състезател и конструктор Тони Ролт и приятелят му Фред Диксън започват да разработват самоблокиращ се диференциал, който да елиминира нуждата от изключване на втория мост при движение по твърда настилка. През 1950 г. компанията на Ролт и Диксън Rolt/Dixon Developments е закупена от преуспяващия производител на трактори Хари Фъргюсън. Той изобщо не се вълнува от моторни спортове, но мечтае отдавна за обикновен пътнически автомобил, чиито колела да не буксуват при ускорение и да не блокират при спиране. Ролт и Диксън проектират такава кола „от нулата”, включително каросерията, трансмисията и двигателя. Помага им конструкторът Клод Хил, който с радост напуска Aston Martin, когато разбира за интересния проект. Съвсем по английски обаче, никой не бърза с работата и въпреки щердото финансиране от страна на Фъргюсън експерименталният седан Ferguson R4 е готов едва след 6 години. Колата разполага с постоянно задвижване и дискови спирачки на четирите колела, четирицилиндров боксер и електромеханична антиблокираща система Dunlop MaxaRet, заимствана от авиацията.

Най-любопитна обаче си остава раздатъчната кутия на прототипа. Освен с диференциал, тя разполага с допълнителен комплект зъбни колела, две сферични муфи и два комплекта фрикциони. Докато някое от колелата не забуксува, целият механизъм се върти на празен ход. Когато обаче системата „усети” загуба на сцепление по различната честота на въртене на изходните валове, една от муфите сработва и стиска своя пакет фрикциони. Те пък зацепват зъбните колела в диференциала и моментално го блокират.

Следващият прототип Ferguson R5, чиято разработка отнема нови 6 години, става истинска сензация. Журналистити от сп. Autcar, които тестват комбито с двойно предаване, са втрещени при какви високи скорости се губи сцепление с пътя. До серийно производство на R5 обаче така и не се стига. Автомобилът е прекалено сложен и скъп. Все пак през 1962-ра Ролт успява да привлече вниманието на малката бретанска компания за ексклузивни автомобили Jensen. Той предлага на ръководството на фирмата да адаптира своята трансмисия за купето C-8V, чието производство тъкмо започва. Двойното предаване пасва отлично на бързия и мощен криузър. Три години по-късно е разработен още един прототип, а през 1966 г. се появява първият сериен лек автомобил с постоянно задвижване на четирите колела, самоблокиращ междуосев диференциал и ABS в света – Jensen Interceptor. От версията със задно предаване го отличава скромна табелка с буквите FF – патентованото от Ролт обозначение за Ferguson Formula. Журналистическите тестове от онова време възхваляват до небесата невероятната устойчивост и „практически неограничения запас от мощност на мокър асфалт” на Interceptor-а.

За съжаление самият Хари Фъргюсън не доживява да види ползата от инвестициите си. Той умира през 1960 г. Ferguson Formula обаче полага основите на коренно различен подход към конструирането на автомобили, а компанията Ferguson Research става първата в света, която отделя толкова внимание на двойното предаване като средство за повишаване на безопасността.

Задвижването на четирите колела има безспорни предимства, но и тъмна страна. Запасът от сцепление се заплаща със загуба на превдидими реакции при подаване на повече гориво към двигателя. При обикновен автомобил със задно предаване рязкото натискане на газта води до поднасяне на задницата на мокра настилка. При кола с предно излишъкът от въртящ момент започва да буксува предният мост. И в двата случая водачът винаги знае каква ще бъде реакцията на автомобила. Кой от двата моста обаче ще загуби сцепление при постоянно задвижване на четирите колела? На този въпрос не може да се отговори еднозначно. Всичко зависи от моментното разпределение на теглото и сцеплението на всяко от колелата, а това не е безопасно.

За щастие самият Тони Ролт е бивш състезател, при това добър (в началото на 50-те даже печели „24-те часа на Льо Ман”). Още в самото начало на работата си по новата трансмисия опитва да преодолее непредвидимите реакции на двойното предаване, като снабдява системата си с несиметричен междуосев диференциал. Към задния мост на всички автомобили със силово предаване тип FF се подава 63% от въртящия момент, а на предния – 37 на сто. По такъв начин поведението на колата се доближава до реакциите при задно задвижване.

Следва продължение ...