Новейший самоучитель безопасного вождения

Очень важна установка управляемых колес, регулируемая рулевыми тягами и элементами подвески. В просторечье ее называют «сход-развал». При изменении углов установки управляемых колес автомобиль практически за пару недель может стереть «в дым» новые покрышки. Но особое внимание перед началом регулировок необходимо уделить давлению воздуха в шинах и убедиться, что на осях стоят шины одинаковой размерности. Обычно регулируют несколько параметров: параллельность установки передних и задних колес, развал, кастор и схождение. Каждая регулировка очень важна. Например, схождение служит для уравновешивания сил, возникающих из-за развала колес даже при прямолинейном движении; эти силы создают напряжения в тягах и рычагах рулевого управления. Иными словами, при достижении определенной скорости углы установки колес произвольно меняются, значит, статическая регулировка должна учитывать динамические изменения.

Не все так просто с рулевым управлением автомобиля, как кажется на первый взгляд. Поэтому больше внимания пришлось уделить геометрии рулевого управления, а не описанию его конструкции. Напоследок пара советов: не стоит связывать увод автомобиля в сторону при торможениях с неисправностью в рулевом механизме. Такие явления, как увод машины вправо или влево при торможении, связаны с потерей подвижности поршней в тормозных цилиндрах передних колес. А начать надо с проверки давления в шинах, очень часто причина увода – разница в давлении правых и левых шин.

Правила дорожного движения предписывают проверять рулевое управление перед каждым выездом. Как раз этого не делает никто из водителей. Может быть, рулевое управление современных машин стало настолько надежным, что надобность в столь архаичной операции отпала?

37.2. БЕГ ПО КРУГУ

Дифференциал заднего моста помогает машине послушно поворачивать, но делает ее беспомощной, разрешая одному из ведущих колес буксовать. Выходит, все современные автомобили, будь то переднеприводные или заднеприводные, приводятся в движение всего одним колесом (рис. 65). А вы не знали? Когда мы говорим «ведущие колеса», то подразумеваем только одно из них. Разберемся в нюансах работы дифференциала.

Рис. 65

Если на заднеприводном автомобиле вывесить с помощью домкрата одно из ведущих колес, включить скорость и прибавить газ, то оно будет вхолостую крутиться в воздухе. Колесо, стоящее на земле, не сдвинется с места. Выходит, автомобиль приводится в движение одним колесом!

Изобретатели самобеглых повозок уже 100 лет назад заметили, что их экипажи, оснащенные двигателями, – прообразы сегодняшних автомобилей, – не хотят слушаться руля. Разгадка была найдена быстро. Дело в том, что их конструкция действительно напоминала экипаж конной повозки с двумя ведущими колесами, намертво закрепленными на концах одной задней оси. В этом-то и была причина плохой управляемости. Когда повозка катилась по окружности, внутреннее колесо стремилось делать меньше оборотов, чем внешнее, так как шло по окружности с большим радиусом. А внешнее – наоборот! Левые и правые колеса на дуге проходят разный путь, значит, делают разное количество оборотов. Связанные одной осью, они не могут крутиться с разными скоростями, вступают в противоборство, задняя ось скользит, и повозка не слушается направленных в поворот передних колес. Изобретение и применение дифференциала на автомобилях решило эту проблему.

Заглянув в справочник, прочитаем определение: «Дифференциал – это механизм трансмиссии, который, распределяя крутящий момент между двумя ведомыми валами (колесами или мостами) в заданном соотношении, обеспечивает им вращение с разными угловыми скоростями». При различных сцеплениях левых и правых шин с дорожным покрытием шина с меньшим коэффициентом сцепления начинает буксовать.

В корпусе дифференциала, или чашке, находится планетарный механизм. Сателлиты – зубчатые шестеренки – могут вращаться вокруг своей оси и вместе с чашкой дифференциала. Это вращение и есть так называемый бег по кругу, когда одна полуось крутится, а вторая стоит на месте, если машина буксует или вращается с другой скоростью, когда машина идет по дуге. Теперь понятно, почему у машины с одной ведущей осью (передний или задний привод) и двумя ведущими колесами действительно ведущим является только одно из них. Левое или правое, смотря по обстоятельствам.

Устранить этот недостаток позволяет дифференциал повышенного трения. С ним буксовать будут оба ведущих колеса, и машина, скорее всего, двинется с места. Раньше он устанавливался только на гоночные и спортивные машины для улучшения старта, прохождения поворотов и разгона, а с 1980-х годов его можно встретить на многих серийных моделях.

Дифференциал повышенного трения, или по-простому блокировка, может быть разных типов. Принцип работы остается общим: создание сопротивления вращению сателлитов вокруг своей оси, то есть передача части момента на буксующее колесо. Передать на него столько крутящего момента, чтобы управляемость машины в повороте сохранилась, – основная задача для конструкторов серийных машин.

У гоночных инженеров задача иная: максимально заблокировать дифференциал, добившись максимальной динамики разгона, но чтобы у него остался запас надежности. Также учитывается управляемость машины, которая из-за очень жесткой блокировки может сильно ухудшиться. Разумеется, управляемость спортивной машины, ее баланс, должен стремиться к нейтральным значениям. Коэффициент спортивных блокировок иногда достигает 60 %, в то время как на серийных автомобилях колеблется от 20 % до 40 %.

Принцип действия блокировок может быть различным: применение фрикционных дисков или конусов, самоблокирующихся зубчатых шестерен или многодисковых муфт, находящихся в высоковязкой жидкостной среде. Эффективность блокировки дифференциала усиливается с изменением крутящего момента двигателя (дисковая блокировка), разности моментов на осях (кулачковый принцип) или изменения частоты вращения (вискомуфта системы Торсен). Блокировка может включаться с места водителя, такая система применяется на вездеходах и тракторах. А может иметь и электронное управление, то есть автоматическое включение. Такая система с гидравлическим приводом включения блокировки отлично зарекомендовала себя в конце 1980-х – начале 1990-х на легковых автомобилях марки «мерседес».

Вообще, возможность применения электронных систем на трансмиссии автомобиля открыла система АБС, а вернее ее датчики скорости вращения колес. Они считают обороты колес и дают информацию блоку управления. Если имеет место пробуксовка, то есть обороты разных колес не совпадают с заданным значением, – блок управления включает систему.

Блокировка межосевого дифференциала – непременное условие эффективности полноприводного автомобиля. К автомобилям с приводом на все колеса предъявляются повышенные требования, касающиеся силы тяги. Передняя и задняя оси не могут быть жестко связаны друг с другом. Во-первых, из-за возрастания нагрузок, что неминуемо на колесной формуле 4x4, приводящих к поломкам осей. Во-вторых, по причине почти полной потери управляемости машины при такой схеме. Представьте себе водителя легкового автомобиля, вручную включающего блокировку межосевого дифференциала, когда машина застряла. Абсурд, да и только.

Отсутствие эффективной межосевой блокировки дифференциала сдерживало серийный выпуск легковых полноприводных автомобилей. На первых полноприводных моделях «ауди» 1980-х годов стояла система, которая распределяла крутящий момент между осями в соотношении 50:50 с использованием простейшего конического дифференциала. С использованием АБС при такой системе были проблемы, поэтому на первых моделях «ауди» есть кнопка отключения этой системы.

Вязкостная муфта типа Торсен (многодисковый механизм с высоковязкой кремнийорганической жидкостью) нашла применение на полноприводных легковых машинах позже и с успехом используется по сей день, как самый современный механизм приведения в действие привода на все колеса. Главное преимущество межосевого дифференциала с блокировкой в виде муфты Торсен в том, что при нормальных условиях у машины постоянно подключен только один мост. Как только предельное тяговое усилие на нем превышается, блокировка Торсен реагирует на увеличение проскальзывания и начинает передавать крутящий момент ко второму ведущему мосту. Это происходит механическим путем, без вмешательства электроники. Очень важно, что свойства такой блокировки не меняются весь период эксплуатации автомобиля. Механизм свободного хода позволяет эффективно использовать систему АБС.

На современных легковых «полноприводниках» применяется дифференциал повышенного трения с электронным управлением для работы в широком диапазоне эксплуатационных условий. Старт с места на неоднородной скользкой поверхности требует высокого коэффициента блокировки. Далее при увеличении частоты вращения валов или при достижении предельной величины силы тяги блокирующий эффект дифференциалов снижается.

…Ингольштадт, май 1978 года. Проект «Quattro» подошел к заключительной стадии. Олицетворяющий последнюю инстанцию председатель правления концерна «Фольксваген» господин Шмюкер захлопывает дверцу переднеприводного Audi-200. Дело происходит у подножия холма, который ему предстоит штурмовать по сценарию необычного тест-драйва. Первая попытка, как, впрочем, вторая и третья, оказались неудачными: автомобиль отказался ехать в гору, зарываясь ведущими колесами и буксуя. Шмюкер молча пересаживается в «Audi-80» с полным приводом. От этого момента зависит абсолютно все. Медленно, но уверенно автомобиль ползет по скользкому склону вверх. Достигнув вершины, скатывается вниз и повторяет подъем, на этот раз с большей скоростью. Это был автомобиль с постоянным полным приводом и распределением крутящего момента поровну между ведущими осями с межосевым коническим дифференциалом. В этот же день топ-менеджер концерна дал зеленый свет новой идее полного привода для легковых автомобилей – проект «Quattro» берет старт.

…Женева, март 1980 года. На автомобильном салоне Audi празднует премьеру концепции «Quattro». Автожурналисты в восторге: «Очень важный автомобиль, олицетворяющий огромный скачок вперед для Audi и означающий начало новой эры в производстве легковых автомобилей!»

…Монте-Карло, январь 1984 года. На пьедестале почета Audi Quattro, выигравшая в том же году чемпионат мира по ралли среди марок. Первое место в личном зачете занял пилот за рулем Audi Стиг Бломквист. С этого момента всем становится понятно, что полный привод и спорт прекрасно сочетаются друг с другом: бешено вращающиеся четыре колеса разгоняют спортивный автомобиль значительно быстрее, чем два, превращая его практически в недосягаемую ракету. Но мы-то знаем, что без блокировок дифференциалов (а их в этом случае нужно как минимум три) на стандартной полноприводной машине крутящий момент передают фактически два колеса: одно из двух передних и одно из двух задних.