Hyundai експериментує з новою системою приводу коліс

Ми покажемо, які переваги має система Universal Wheel Drive System (скорочено Uni Wheel) і як вона працює. 

Про переваги колісних двигунів вже розкрито чимало інформації, як, власне, і про недоліки, до яких належать, наприклад, збільшені непідресорені маси, а також підвищені витрати на деталі в самому колесі.

Hyundai йде іншим шляхом, пропонуючи концепцію Uni-Wheel. Ця система повинна дозволити відмовитися від використання карданних валів, принаймні на некерованих осях. Крім того, можна буде відмовитися від диференціала з редуктором, який використовувався досі.

Перевага перед моторами в маточинах коліс полягає, перш за все, в центральному розташуванні приводного двигуна поблизу поздовжньої осі автомобіля, що, крім переваг в динаміці руху, може також призвести до зниження витрат на виробництво та обслуговування.

У традиційних приводах коліс приводна сила, як правило, передається центрально в маточину колеса. Щоб компенсувати різницю висоти між маточиною колеса і коробкою передач, що обумовлена ходом пружини, зазвичай використовуються приводні вали з двома гомокінетичними шарнірами і компенсатором довжини. Подвійне згинання потоку сили, конструкція з мінімальним люфтом, а також ущільнення за допомогою еластичних кожухів – тут відбувається згинання – негативно впливають на ефективність цього приводного рішення. У підході Uni-Wheel все має бути інакше. Тут вісь передачі сили в маточині колеса може зміщуватися як у горизонтальному, так і у вертикальному напрямку.

Для цього система використовує конфігурацію планетарної передачі. Вона складається з двоосьової пересувної сонячної шестерні в центрі, чотирьох шестерен, розташованих на шарнірних важелях з обох боків, та коронної шестерні, що охоплює цю конструкцію.

Обертальний рух, що передається від приводного двигуна, закріпленого на кузові, спочатку передається на сонячну шестерню, а звідти – подібно до циліндричного зубчастого приводу розподільного валу – на шестерні на шарнірних важелях, які потім обертають зовнішню коронну шестерню, до якої в кінцевому підсумку прикручене приводне колесо автомобіля.

При цьому механізм можна зміщувати не тільки вгору або вниз, але й горизонтально в межах конструктивно заданого радіуса зміщення.

Більш ефективний без шарнірного валу

Система приводу повинна передавати силу майже однаково ефективно, незалежно від руху колеса, що гарантує тривалий термін експлуатації та високий комфорт їзди. Однак відмовитися від шарнірного з’єднання або короткого шарнірного валу можна лише в тому випадку, якщо сама система керування колесами є порівняно жорсткою або електродвигун має відповідну рухливу підвіску. Високоеластичні кінематичні концепції керування колесами, навіть на некерованих приводних осях, навряд чи можливі без додаткових компенсаційних систем.

Масштабована система

Завдяки порівняно простій конструкції існують різні можливості масштабування. Так, залежно від діаметра коронної шестерні, можна отримати різні ступені свободи, тобто хід пружини, при дуже невеликих габаритах. Це дозволяє оснастити кожне приводне колесо власним електродвигуном, розташованим поблизу колеса.

Це є основою для активного, високодинамічного векторного розподілу крутного моменту, а також дозволяє порівняно легко реалізувати відповідну систему регулювання динаміки руху.

Однак найважливішою перевагою системи є менша потреба в просторі порівняно з традиційними електроприводами. Оскільки двигуни розміщуються практично в колісних арках, досягається особливо плоска конфігурація підлоги, що створює оптимальні умови для майбутніх продуктів мобільності.

На відміну від моторів в маточинах коліс, які вимагають відповідного великого простору в колесі, це рішення дозволяє використовувати диски з порівняно невеликим діаметром.

Більше місця в автомобілі також з’являється завдяки відмові від редуктора, який зазвичай кріпиться до приводного двигуна. У концепті Hyundai ця функція перенесена в колесо. Сама маточина колеса приводиться в рух з типовою високою вихідною частотою обертання електродвигуна – до 15 000 об/хв, що, як правило, втричі перевищує показники звичайних бензинових або дизельних двигунів. Спочатку це позитивно впливає на розміри відповідних елементів трансмісії, їх вагу та момент опору обертання, але має й недоліки: монтаж внутрішньої потужної гальмівної системи, як, наприклад, у ранніх болідах «Формули» або Citroën 2CV, може виявитися досить складним через високі оберти та велику інерцію гальмівних дисків. Сучасні концепції оптимізації динаміки руху, наприклад, за допомогою витонченої еластокінематики важелів підвіски, також можуть виявитися досить складними без ступеня свободи в куті та положенні передачі сили.