Устройство полного привода: Системы полного привода: какие бывают и каких проблем ждать от каждой из них

Содержание

Системы полного привода: какие бывают и каких проблем ждать от каждой из них

Для большинства полный привод — это когда ведущими являются все четыре колеса. Однако, копнув чуть глубже, мы обнаружим, что, даже если на машине стоит шильдик AWD, это не значит, что момент от двигателя поступает на обе оси. Разобраться с тем, что сегодня представляют собой полноприводные системы и какие технические проблемы за собой тянут, мы решили вместе с техническими специалистами сервисного центра «Дилижанс», специализирующегося на ремонте автомобилей концерна VAG.

На сегодняшний день в гражданском автомобилестроении существует два основных вида полного привода: подключаемый полный (Part-time) и постоянный полный (Full-time). В условные подвиды можно выделить электронно-управляемый полный привод (On-demand) и многофункциональный полный привод, который у разных марок, как правило, носит собственное название.

Подключаемый полный привод

В данной системе автомобиль по умолчанию едет в моноприводном режиме. В случае если появляется необходимость во всех ведущих колесах, вторая ось подключаются либо по желанию водителя, либо по сигналу электроники. Причем в первом варианте система принципиально различается по своему конструктивному устройству.

Жестко подключаемый, или полный привод Part-time

Этот тип привода считается самым простым и надежным, так как не имеет никаких сложных систем, которые должны отвечать за автоматическое распределение тяги по осям. По умолчанию крутящий момент передается только на одну ось, вторая ось включается только по необходимости с помощью раздаточной коробки с кулачковой муфтой. При включении «раздатки» обе оси жестко соединяются между собой, обеспечивая постоянное симметричное распределение крутящего момента.

Несмотря на конструктивную простоту, система имеет значимую особенность: невозможность ездить в режиме полного привода постоянно, а также на высоких скоростях и по ровным сухим поверхностям. Вернее, ездить-то можно, только с огромной вероятностью повредить систему полного привода.

Дело в том, что при повороте каждое из четырех колес вращается с разной скоростью и проходит свою траекторию поворота. Между осями нет никаких систем, компенсирующих разность этих скоростей, а потому вся нагрузка ложится на «раздатку», которая со временем и выходит из строя. Проще говоря, подключать вторую ось необходимо только для увеличения проходимости автомобиля на покрытиях, допускающих проскальзывание колес, таких как грязь, песок, снег, лед или в крайнем случае сильный дождь.

Проблемы

Что же касается технических проблем, то основной причиной выхода из строя раздаточной коробки как раз является пренебрежение правилами использования полного привода. Например, «раздатка» регулярно ломается на автомобилях Suzuki Jimny в силу того, что основными потребителями этого автомобиля являются представительницы прекрасной половины человечества, не особо разбирающиеся в конструктивных нюансах системы Part-time.

Если жесткое включение происходит не старым добрым рычагом, а с помощью электропривода, то система может не включиться. Происходит это чаще всего на стоящей машине, потому что зубья валов не попадают в зацеп и электроника дает отбой. Неисправностью это не является и исправляется просто накатом, чтобы в момент движения зацеп все же произошел.

Очень часто автомобили с системой Part-time являются объектами серьезного внедорожного тюнинга, а следовательно, и жесточайших нагрузок. Так что развалившиеся межколесные дифференциалы, оборванная цепь переднего вала и менянные главные передачи — не редкость на подобных авто. Однако в большинстве случаев узел настолько прост и надежен, что может вызвать вопросы лишь в случае огромных пробегов или халатного отношения владельца, например к замене масла.

К автомобилям с системой Parttime относится большинство современных пикапов и серьезных внедорожников: «УАЗ Патриот», Toyota Hilux, Foton Sauvana и даже Suzuki Jimny. Как правило, большинство автомобилей с подобной системой имеют в «раздатке» дополнительно понижающий редуктор, а также заднюю межколесную блокировку — штатно или в качестве опции

Автоматически подключаемый или полный привод On-demand

Самый массовый тип полного привода, в основе которого — многодисковая муфта, способная перебрасывать момент от основной ведущей оси к вспомогательной. Серьезным оружием на бездорожье такой тип привода не является (хотя есть исключения) и служит в большей степени как дополнительная система для более уверенного движения по неровностям и более эффективного распределения крутящего момента по колесам в зависимости от типа поверхности.

По умолчанию система On-demand функционирует в моноприводном режиме. Как только электроника получает сигнал о пробуксовке ведущих колес, с помощью электронно-управляемой многодисковой муфты момент подается на вторую ось. Дополнительно с помощью вспомогательных электронных систем может регулироваться и момент на каждом колесе.

Конструктивно система работает по принципу сцепления: внутри муфты находятся диски, которые при поступлении сигнала с датчиков механически прижимаются друг к другу, передавая момент на ведомую ось. Системы у разных марок отличаются в основном принципом прижимания этих дисков и «навороченностью» электронных «мозгов» привода, которая выражается в быстродействии или наличии различных ручных режимов включения. Простые системы, опираются, например, на информацию от датчиков ABS и ESP, а премиум-кроссоверы умеют отслеживать уже такие показатели, как угол поворота руля, крен кузова и т. д.

 

Проблемы

Учитывая, что принцип работы фрикционной муфты основан на трении, главной проблемой системы On-demand является перегрев, при котором система выдает ошибку и отключает ведомую ось. В большинстве случаев он возникает при длительных пробуксовках, например при попытке покорить какое-либо бездорожье, причем иногда даже самое безобидное. Как правило, остыв, муфта вновь становится работоспособной. Регулярное повторение подобного приводит к замене пакета фрикционов.

Еще одной распространенной проблемой является выход из строя подшипника корпуса муфты, признаками износа которого является шум, вой или вибрации. Само собой, состояние и уровень масла в муфте также сильно влияет на работоспособность привода. Исправность датчиков, с которых «мозги» муфты получают информацию, напрямую влияет на включение полного привода. Также часто можно столкнуться с неисправностью приводного механизма, сжимающего диски.

В целом можно сказать, что, хотя система On-demand отлично изучена и хорошо известна механикам, в ремонте она достаточно капризна и дорога. Радует то, что большая часть проблем фрикционной муфты связана с ее жесткой эксплуатацией, то есть когда городские кроссоверы начинают использовать как внедорожники. Если же полный привод используется время от времени в легком режиме, система почти не доставляет проблем.

К автомобилям с системой Ondemand относится большинство современных кроссоверов: Nissan X

Trail, Kia Sportage, Mitsubishi Outlander. Однако встречаются и различные интересные исключения. Например, Renault Duster получил в пару к обычной муфте имитацию понижающей передачи, а Nissan Juke вообще имеет систему из двух независимых муфт на каждом из задних колес

Полный привод на основе муфты Haldex

Хотя система конструктивно является разновидностью подключаемого привода On-demand, она заслуживает отдельного упоминания, так как представляет собой нечто среднее между подключаемым и постоянным полным приводом.

В основе конструкции все та же многодисковая фрикционная муфта, управляемая посредством электрогидравлики. Фишка в том, что электроника запрограммирована даже на сухой ровной дороге часть момента передавать на заднюю ось, в результате чего автомобили с муфтой Haldex получаются с постоянным приводом. А отключается ось, например, при равномерном прямолинейном движении (например, на трассе) для экономии топлива.

 

Устройство муфты Haldex

Проблемы

На текущий момент муфта Haldex существует уже в пятом поколении. Проблемы с ней ровно те же, что и с обычными фрикционными муфтами, описанными выше. Особенности исключительно конструктивные: расположена муфта прямо в корпусе задней главной передачи, вместе с насосом и блоком управления. Учитывая, что первые версии Haldex скоро отметят двадцатилетие, у многих машин уже начинают отгнивать крышки электронного блока. Внимательно нужно относиться к замене масла, которая предполагает сокращенные интервалы: каждые 60 тыс. км.

Муфты Haldex используются такими марками, как Volvo, Land Rover, Ford, концерн VAG и многие другие 

Постоянный полный привод

Автомобили с такой системой полного привода всегда передают крутящий момент на все четыре колеса, что понятно из англоязычного названия Full-time. В своей основе система оснащена межосевым дифференциалом, который имеет несколько конструктивных вариантов: симметричный и несимметричный, блокируемый и неблокируемый. Блокировка, в свою очередь, может выполняться в автоматическом или ручном режиме. Все это зависит от того, для каких целей создается полный привод. Чаще всего используется самоблокируемый дифференциал, который также может быть выполнен на основе одной из трех систем: вязкостной или фрикционной муфты и с блокировкой типа Torsen.

Если в двух словах, то система Full-time и конструктивно, и функционально совмещает в себе принцип работы систем Part-time и On-demand. Дифференциал напрямую передает крутящий момент от одной оси к другой, а установленная с ним в одном корпусе муфта в зависимости от степени блокировки может перераспределять этот момент исходя из условий. Навороченные системы с двумя приводными валами, наподобие трансмиссии SuperSelect от Mitsubishi, умеют дополнительно «отстегивать» одну ось, превращаясь в отключаемый полный привод.

Дифференциал Torsen

Отдельно стоит упомянуть трансмиссию на основе дифференциала Torsen, который становится все популярнее. У него вместо муфт используется три пары червячных шестерней, которые осуществляют перераспределение момента. В свободном состоянии распределение тяги по осям равное, как только скорости вращения колес начинают отличаться, вращение шестерней заставляет частично блокироваться выходные валы, передавая момент на колесо с лучшим зацепом.

В зависимости от задач автомобили с подобными системами также дополнительно комплектуются задним (и иногда передним) блокируемым межколесным дифференциалом, понижающим редуктором и даже дополнительной муфтой. Комбинации могут быть совершенно разными в зависимости от задач — внедорожных, спортивных или экономящих топливо. Например, трансмиссия от Audi на легковых моделях и кроссоверах — quattro ultra — имеет многодисковую межосевую муфту и дополнительно дифференциал с кулачковой муфтой в приводе задней оси, также способной к полному отключению.

Система Quattro Ultra Full-Time (слева) и планетарный редуктор Mercedes-Benz (справа)

Проблемы

Как ни трудно догадаться, из-за невероятной сложности отдельных конструкций любая неисправность систем постоянного полного привода грозит непростым и недешевым ремонтом.

Системы на основе вязкостных и фрикционных муфт, как и в случае с системами On-demand, склонны к перегреву. Не избежал этой участи и дифференциал Torsen, шестерни которого также сильно нагреваются и требуют для охлаждения специального графитового масла.

Кроме того, на автомобилях Audi, например, дифференциал находится в блоке коробки передач DSG, так что любая проблема с «роботом» автоматически ведет к разбору и этого механизма. На сложных системах с отдельным передним валом прибавляйте встречающиеся проблемы привода — его включения/отключения либо датчика работы.

Соответственно, всевозможные датчики и управляющие электронные блоки при сбое и трансмиссию выводят из правильного режима работы. То же самое касается работы коробки передач, функционирование которой напрямую влияет на работу полного привода. Люфты карданов и вой редукторов — частая болезнь серьезных внедорожников.

Устройство дифференциала на спортивных полноприводных моделях Audi

К автомобилям с системой Fulltime относится большинство современных премиум-моделей, дорогих или просто серьезных внедорожников, а также отдельных версий пикапов: Mitsubishi Pajero, Toyota LC, VW Touareg, Land Rover Discovery

Каков итог?

Как ни крути, ни одной универсальной системы полного привода, подходящей на все случаи жизни, до сих пор не создано. Ее выбор зависит исключительно от поставленных задач и приоритетов. Внедорожные вылазки ограничиваются не чищенной грунтовкой на дачу? Вам за глаза хватит системы On-demand. Мечтаете покорять Эверест, пробиваться сквозь тундру и нырять в болота? Вам нужна система Part-time, способная выдержать многое вдали от цивилизации. Но придется пожертвовать ездовым комфортом и получить навыки уверенного вождения на заднем приводе. Хочется, чтобы было и то и другое? Тогда вам необходима система Full-time, однако стоить она будет как сама по себе, так и в ремонте немалых денег.

Редакция журнала «Движок» выражает благодарность сервисному центру «Дилижанс» за помощь в подготовке материала.

Самый полный привод — ДРАЙВ

Этот материал мы задумывали как типичный «ликбез» из серии «Всё, что вы хотели знать о полном приводе, но не знали, у кого спросить». Чем дифференциальный привод отличается от подключаемого с помощью вискомуфт или агрегатов типа Haldex, для чего нужны самоблокирующиеся дифференциалы… Но чем больше мы изучали историческую сторону вопроса, тем больше удивлялись. Оказывается, первый легковой автомобиль с постоянным полным приводом был сделан в Голландии ещё сто лет назад! А в 1935 году, например, полноприводный американский гоночный автомобиль чуть было не спас человечество от Второй мировой войны…

Зачем легковому автомобилю полный привод? Сейчас, в начале XXI века, этот вопрос кажется риторическим. Конечно же, для лучшей реализации тяговых сил двигателя. Для того чтобы колёса при разгоне на скользком покрытии как можно меньше буксовали вхолостую. Четыре ведущих колеса лучше, чем два! Но человечество долго постигало эту азбучную истину. Спросите любого автознатока — и он вам ответит, что эра полного привода на массовых легковых автомобилях началась только в 1980-м с появлением Audi Quattro. Назовёт он и редких предшественников — например, английский суперкар Jensen FF 1966 года и Subaru Leone 4WD 1972 года. Впрочем, настоящий знаток тут же оговорится: первые полноприводные автомобили Subaru не имели постоянного полного привода — он был подключаемым. А это, как говорят в Одессе, две большие разницы.

Паллиатив

Подключаемый привод на одну из пар колёс — решение на легковых автомобилях паллиативное. Такую трансмиссию в англоязычном мире часто называют Part-Time 4WD, «временный полный привод», и пришла она из мира внедорожников и грузовой техники повышенной проходимости. Такой автомобиль, у которого одна из осей постоянно ведущая, а другая жёстко подключается в случае необходимости, способен проявить свои полноприводные качества только на время преодоления бездорожья. А для движения по дорогам с твёрдым покрытием жёсткий полный привод приходится отключать. Почему? Причина — в так называемой циркуляции мощности. Ведь в повороте передние колёса проходят больший путь, двигаясь по дугам большего радиуса, а значит, и вращаются быстрее задних. Причём чем круче поворот, тем разница больше. И на автомобилях с таким типом привода тяга на передних колёсах падает, а на задних — наоборот, растёт. В некоторых случаях тяговый момент может смениться тормозным, то есть передние колёса будут увеличивать сопротивление движению автомобиля. Когда под колёсами грязь или снег, в этом нет ничего страшного — разве что автомобиль станет хуже слушаться руля и пойдёт наружу «плугом» с вывернутыми колёсами.

На этой схеме хорошо видно, что при движении в повороте все колёса катятся по своим траекториям и вынуждены вращаться с разными угловыми скоростями. Поэтому для постоянного полного привода нужны три дифференциала: два межколёсных и один межосевой.

Тем не менее блокированный полный привод на легковых дорожных автомобилях применяли. Правда, это были скорее легковушки повышенной проходимости. Например, в СССР ещё в 1938 году небольшими партиями начали выпускать ГАЗ-61 — полноприводную «эмку» с шестицилиндровым мотором и с подключаемым передним мостом. После войны делали и «внедорожный» вариант «Победы», ГАЗ-М72, и «Москвич»-410 с аналогичной трансмиссией… Да и Subaru Leone 4WD 1972 года, кстати, тоже делали для преодоления внедорожья — клиренс у машин с подключаемым задним мостом был выше, чем у обычных переднеприводных Subaru.

Subaru Leone 4WD Station Wagon (1972–1979) — полноприводная версия переднеприводной машины с подключаемым вручную приводом на задние колёса. Двигатель — объёмом 1,4 л (72 л.с.) или 1,6 л (80 л.с.). Кроме универсала, полным приводом оснащались седан и пикап. До 1989 года на всех полноприводных Subaru привод на задние колёса подключался или вручную (на машинах с механическими коробками), или автоматически — многодисковой фрикционной муфтой (на машинах с «автоматом»).

Итак, на дорогах с твёрдым покрытием, где легковые автомобили проводят большую часть времени, подключаемый привод бесполезен — он лишь утяжеляет автомобиль. Ведь всё это время машине приходится «возить с собой» раздаточную коробку, в которой происходит отбор мощности к «временно ведущей» второй оси, ещё один карданный вал, главную передачу второго моста…

Меж тем превратить «временный» полный привод в постоянный, Full-Time 4WD, очень просто. Нужно лишь добавить в раздаточную коробку межосевой дифференциал.

Постоянный полный

Зачем нужен межосевой дифференциал? Два межколёсных дифференциала, передний и задний, позволяют каждой паре колёс в поворотах вращаться с разными скоростями. А межосевой выполняет эту работу для обоих ведущих мостов. Поэтому автомобиль с тремя дифференциалами легко может двигаться с постоянным полным приводом по любым дорогам!

Элементарно? Меж тем до начала 80-х годов считалось, что постоянный полный привод дорожным автомобилям не нужен. Мол, к чему двигателю на сухом асфальте постоянно вращать вторую пару колёс и соответствующие детали трансмиссии — это и шум, и повышенный расход топлива… И лишь после появления Audi Quattro общественное мнение стало меняться в сторону постоянного полного привода. Ведь тяга двигателя при этом постоянно распределяется не на два, а на все четыре колеса, оставляя больший запас по сцеплению для восприятия боковых сил. И в повороте такой автомобиль оказывается намного более устойчивым при разгоне или при торможении двигателем.

«Рентген» Аudi 80 Quattro второй половины восьмидесятых годов. Хорошо видно, насколько проще и компактней схема quattro, чем трансмиссия Ferguson. Самоблокирующийся дифференциал Torsen используется Audi начиная с 1984 года. В отличие от дифференциала, блокируемого вискомуфтой, Torsen реагирует на изменение крутящего момента, реализуемого колёсами каждой из осей, повышает устойчивость при торможении и позволяет использовать АБС, так как блокируется только под тягой.

Кстати, первыми массовыми автомобилями с межосевыми дифференциалами в трансмиссии считаются Range Rover (1970) и наша «Нива» (1976). Но так как обе эти машины всё-таки принадлежат к внедорожному племени, то лавры первопроходца среди легковушек пожинает Audi Quattro.

А что же конструкторы гоночных автомобилей — неужели они не применили постоянный полный привод раньше? Мы знали, что попытки сделать полноприводные гоночные машины предпринимались и до эпохи Quattro. Например, первым послевоенным проектом Фердинанда Порше был полноприводный гоночный болид Cisitalia 360 среднемоторной компоновки с 12-цилиндровым полуторалитровым двигателем. Но доподлинно известно, что привод на передние колёса у этого чуда техники был отключаемым — гонщик должен был задействовать его только на прямых участках трассы, а перед поворотом вновь переходить на задний привод.

А были ли предшественники у Чизиталии? Оказалось, например, что тот же Фердинанд Порше ещё в 1900 году построил электромобиль с четырьмя ведущими мотор-колёсами. Но настоящий шок у автознатока вызовет гоночный автомобиль голландской фирмы Spyker образца 1902 года. В те дремучие времена, когда даже тормоза делали только на задних колёсах, у этого автомобиля был самый что ни на есть постоянный полный привод — с межосевым дифференциалом!

Голландскую фирму Spyker по выпуску конных экипажей основали в 1880 году братья Спяйкеры (по-фламандски фамилия пишется Spijker). В 1900 году братья выпустили первый автомобиль собственной конструкции, а спустя два года с помощью бельгийского конструктора Жозефа Лявиолета был разработан полноприводный гоночный Spyker 4WD (1902–1907) удивительно прогрессивной конструкции — с тремя дифференциалами! Тормозных механизмов было тоже три — два действовали на задние колёса, а ещё один тормоз был установлен на карданном валу к передним колёсам.

Так что можно смело заявлять, что нынче схема Full-Time 4WD справляет своё столетие… Полноприводных Спайкеров было выпущено немного — они стоили сумасшедших денег и по разным причинам не смогли добиться успеха в гонках. Не намного удачнее оказались и другие полноприводные гоночные автомобили — Bugatti Tipo 53 и Miller FWD начала 30-х годов. Что касается Bugatti, то инициатива принадлежала фиатовскому инженеру Антонио Пикетто, который в 1930 году предложил Этторе Бугатти построить гоночную машину с колёсной формулой 4×4. И в 1932 году были сделаны три полноприводных Bugatti Tipo 53 — с мощными компрессорными трёхсотсильными моторами, с постоянным полным приводом и с тремя дифференциалами.

Полноприводный Bugatti Tipo 53 (1932–1935). Трансмиссия с тремя дифференциалами распределяла тягу 300-сильной компрессорной «восьмёрки» на все четыре колеса. Коробка передач, как обычно на Бугатти, стояла отдельно от двигателя, раздаточная коробка с межосевым дифференциалом составляла с ней одно целое. Приводные валы на передний и задний мосты проходили по левой стороне автомобиля, гонщик сидел справа. Несмотря на рекомендации конструктора переднеприводных машин того времени Альбера Грегуара, в приводе передних колёс Bugatti T53 были использованы не шарниры равных угловых скоростей типа Tracta, а обычные карданные сочленения. Кроме того, для Tipo 53 пришлось использовать нетипичную для Бугатти независимую переднюю подвеску на поперечной рессоре. Всё это привело к повышенным нагрузкам на руль — управлять автомобилем в поворотах было чрезвычайно тяжело, хотя скорости прохождения гравийных виражей были выше, чем у заднеприводных машин того времени. Всего было построено три Bugatti T53, которые выступали в разных гонках до 1935 года.

Интересно, что перед созданием полноприводного Bugatti итальянцы тщательно изучили приобретённый специально под разборку переднеприводный американский гоночный Miller. В свою очередь американец Гарри Миллер заинтересовался затеей Бугатти и тоже решил построить полноприводную версию своего автомобиля, заручившись спонсорством фирмы FWD (Four Wheel Drive — «Четыре ведущих колеса»), выпускавшей грузовики с колёсной формулой 4×4. Так появились полноприводные гоночные болиды Miller FWD.

Американский конструктор Гарри Миллер прославился в 20–30-х годах своими гоночными автомобилями для 500-мильных состязаний на треке в Индианаполисе, а его рядные «восьмёрки» с двумя верхними распредвалами брал за основу своих моторов Этторе Бугатти. Интересно, что Миллер строил машины как с передним, так и с задним приводом, а в 1932 году сделал несколько полноприводных шасси Miller FWD (на снимке) с тремя дифференциалами в трансмиссии. Один из полноприводных Миллеров лидировал в гонке Инди 500 1934 года, но из-за технических проблем финишировал девятым.

Именно с этими машинами связан любопытный эпизод: во время гонки на берлинском треке Avus в 1935 году полноприводный Miller шёл третьим, когда его рядная «восьмёрка» не выдержала и буквально взорвалась. При этом куски мотора лишь немного не долетели до трибуны, на которой среди прочих важных персон из национал-социалистической партии сидел сам Гитлер! Право, редкий случай, когда об отсутствии человеческих жертв стоит пожалеть. Прилетел бы осколок поршня в голову одного человека — и ход мировой истории был бы совсем другим…

Но Bugatti Т53 и Miller FWD не получили должной оценки — подвели «сырая» конструкция и постоянные поломки. Зато следующий эпизод в истории легковых машин с постоянным полным приводом оказался воистину судьбоносным.

Формула Фергюсона

Чтобы оценить всю важность того, что происходило в Англии на рубеже 50–60-х годов, вернёмся к теории. Межосевой дифференциал создан для того, чтобы «развязать» обе ведущие оси. Например, задние колёса бешено буксуют, а передние стоят на месте. И дифференциал этому никак не препятствует!

Лекарство от этого недуга впервые придумали конструкторы внедорожников — это принудительная блокировка. В нужный момент водитель дёргает за рычаг, механизм намертво фиксирует шестерни межосевого дифференциала — и трансмиссия из дифференциальной, «свободной», становится жёстко замкнутой. Именно по этой схеме были сделаны и первые поколения автомобилей Range Rover, и наша «Нива», и множество других внедорожников. И, кстати, первые автомобили Audi Quattro тоже — в этих машинах до 1984 года водителю приходилось самостоятельно включать блокировку межосевого дифференциала.

Но это решение опять-таки паллиативное: блокировку на дорожной машине можно задействовать только на бездорожье. А на асфальте её нужно выключать. И если автомобиль внезапно попадёт на скользкий участок, колёса одной из осей при подаче тяги начнут буксовать раньше других.

А можно ли сделать так, чтобы дифференциал при пробуксовке блокировался сам, автоматически? Внедрение самоблокирующегося межосевого дифференциала связано с именем англичанина Тони Ролта, гонщика и конструктора. Он и его друг Фред Диксон, тоже гонщик и страстный любитель повозиться с автомобильными железками, ещё до войны открыли собственное бюро Rolt/Dixon Developments по подготовке гоночных автомобилей. После войны два друга увлеклись идеей постоянного полного привода. Построив экспериментальную полноприводную «тележку» под названием «Краб», Ролт и Диксон в 1950 году перешли под крыло Гарри Фергюсона, преуспевающего тракторного фабриканта. Так возникла фирма Harry Ferguson Research.

Фергюсона мало интересовали гоночные болиды, зато он мечтал о безопасном дорожном автомобиле, колёса которого не буксовали бы при разгоне и не блокировались при торможении. И Ролт с Диксоном решили спроектировать такую машину «с нуля» — полностью, включая кузов, трансмиссию и силовой агрегат!

Знаний друзьям не хватало, и на должность компетентного главного конструктора пригласили Клода Хилла, который ради столь интересной работы покинул Aston Martin. Но несмотря на финансы Фергюсона, работа шла неспешно — экспериментальный седан Ferguson R4 был готов только через шесть лет. Зато какой: полноприводный, с оппозитной «четвёркой», с дисковыми тормозами на всех колёсах и с электромеханической антиблокировочной системой Dunlop MaxaRet, позаимствованной из авиации!

Ferguson R4 (1956) — экспериментальный автомобиль с трансмиссией по Формуле Фергюсона. Вместо коробки передач у прототипа был гидротрансформатор.

Но самое интересное для нас заключалось внутри раздаточной коробки прототипа. Разобрав её, помимо дифференциала мы бы увидели ещё дополнительный «набор» шестерёнок, две шариковые обгонные муфты и два пакета фрикционов. Пока колёса не скользили, всё это хозяйство мирно вращалось вхолостую. Но когда начиналась пробуксовка колёс одной из осей и разность частот вращения выходных валов достигала определенной величины, одна из муфт срабатывала, сжимала «свой» пакет фрикционов — и те тормозили шестерни дифференциала, моментально блокируя его и превращая дифференциальный привод в жёсткий!

Следующий прототип Ferguson R5 1962 года, на подготовку которого снова ушло шесть лет, оказался ещё интереснее — это был легковой полноприводный универсал. Эксперты журнала Autocar, которые позже испытывали Ferguson R5, делились впечатлениями: «Автомобиль достигает предела скольжений на невероятно высоких скоростях!»

Ferguson R5 был подготовлен к серийному производству в 1962 году.

Но никто из автомобилестроителей так и не взялся за выпуск первого в мире полноприводного универсала с межосевым самоблокирующимся дифференциалом и с АБС — слишком сложным и дорогим получился бы серийный Ferguson. Однако в 1962 году Ролту всё-таки удалось заинтересовать руководство компании Jensen — он предложил адаптировать полноприводную трансмиссию для купе Jensen CV8 с трёхсотсильным крайслеровским мотором V8, которое тогда готовили к серийному производству. Полный привод оказался мощному и скоростному купе как нельзя кстати!

Схема раздаточной коробки FFD с цилиндрическим несимметричным межосевым дифференциалом и механизмом автоматической блокировки с помощью фрикционных муфт экспериментального автомобиля Jensen CV8 FF. 1 — входной вал; 2 — промежуточный полый вал; 3 — полый вал с солнечной шестернёй дифференциала и ведущей шестернёй блокирующего механизма; 4 — водило межосевого дифференциала; 5 — вал привода задних колёс; 6 — цепной привод; 7 — вал привода передних колёс; 8 — многодисковая муфта, включающаяся при буксовании задних колёс; 9 — многодисковая муфта, включающаяся при буксовании передних колёс; 10 — электромагнитная система MaxaRet.

Через три года был построен экспериментальный полноприводный Jensen CV8 FF. А в 1966 году появилась следующая модель — Jensen Interceptor, с ещё более мощной 325-сильной «восьмёркой». Кроме заднеприводного купе предлагался и вариант со скромным шильдиком JFF. Это был знаменитый Jensen FF — первый в мире полноприводный серийный автомобиль с самоблокирующимся межосевым дифференциалом и с АБС! Буквы FF — это Formula Ferguson, обозначение запатентованной Ролтом и коллегами трансмиссии.

Схема трансмиссии FFD в экспериментальном автомобиле Jensen CV8 FF 1965 года. Разместить узлы и агрегаты привода на передние колёса помогла особенность компоновки: двигатель находился за осью передних колёс, поэтому оказалось возможным расположить главную передачу переднего моста между мотором и радиатором. Карданный вал для привода передних колёс поместили слева от силового агрегата (машина с «правым рулём»). 1 — двигатель; 2 — автоматическая коробка передач; 3 — раздаточная коробка; 4 — АБС MaxaRet; 5 — главная передача заднего моста; 6 — главная передача переднего моста.

Все без исключения автомобильные журналисты того времени упоминали выдающуюся устойчивость полноприводных Дженсенов и «практически неограниченный запас тяги на мокром асфальте». Жаль, что самого Фергюсона к тому времени уже не было в живых — он умер в 1960-м…

Почему мы столь подробно рассказываем о Формуле Фергюсона? Да потому, что именно фирма Harry Ferguson Research впервые в мире уделила столь серьёзное внимание полному приводу как средству повышения активной безопасности!

Мы уже говорили, что привод на четыре колеса оставляет больший запас по сцеплению для восприятия боковых сил. И это плюс. Но есть и минус — теряется однозначность реакций на подачу топлива. Если на мощном заднеприводном автомобиле в скользком повороте резко нажать на газ, это вызовет занос задней оси. На переднеприводной машине, наоборот, при подаче тяги в скольжение сорвутся передние колёса. Хорошо это или плохо — не в том дело. Главное, что водитель всегда знает, как поведёт себя автомобиль в таком случае.

А какая ось сорвётся в скольжение на полноприводном автомобиле? На этот вопрос ответить непросто. Если в данный момент больше разгружен передок или под передними колёсами более скользкое покрытие, то начнётся снос. А если худшие условия по сцеплению имеют задние колёса, то машина уйдёт в занос. Реакция может быть неоднозначной! И это небезопасно.

Jensen FF (1966–1971) — полноприводная версия купе Jensen Interceptor. Первый серийный полноприводный автомобиль с самоблокирующимся межосевым дифференциалом. Двигатель Chrysler V8 с «большим блоком» рабочим объёмом 6,3 л развивал 325 л.с. и приводил все колёса через трёхступенчатый «автомат» TorqueFlite или 4-ступенчатую механическую коробку. На диагональных шинах размерностью 6,70–15 (как у «Волги» ГАЗ-21) Jensen FF снаряжённой массой 1800 кг развивал 212 км/ч и набирал 100 км/ч за 7,7 с. Другие технические особенности: реечный рулевой механизм с гидроусилителем, дисковые тормоза всех колёс, одноканальная АБС Dunlop MaxaRet (от английского maximum retardation — максимальное замедление), независимая передняя подвеска на двойных поперечных рычагах и зависимая рессорная с тягой Панара сзади. В 1968 году в Великобритании Jensen FF стоил 6000 фунтов стерлингов — примерно столько же, сколько самый дешёвый Rolls-Royсe. Всего было выпущено 318 полноприводных машин.

К счастью, Тони Ролт сам был гонщиком, причём очень хорошим — однажды, в начале 50-х, он даже выиграл 24-часовую гонку в Ле-Мане. Поэтому Ролт с коллегами с самого начала попытались избежать неоднозначности полного привода, применив несимметричный межосевой дифференциал. На задние колёса всех машин с фергюсоновскими трансмиссиями подавалось 63% крутящего момента, на передок — 37%. Таким образом реакция на увеличение тяги была приближена к заднеприводной.

Самоблокирующийся дифференциал позволил Дженсену взять лучшее от обоих типов трансмиссий. Лёгкий вход в поворот и отсутствие циркуляции мощности в штатных режимах движения без пробуксовки — от дифференциального привода. А лучшую реализацию тяги двигателя при пробуксовке — от жёсткого.

Но обгонные муфты механизма блокировки работали жёстко, в пульсирующем режиме, моментально превращая несимметричный дифференциальный привод в блокированный и обратно. Поэтому при пробуксовке неоднозначность увеличивалась! Был нужен механизм, который бы более гибко и плавно изменял степень блокировки межосевого дифференциала. И в конце 60-х годов Тони Ролт вместе с Дереком Гарднером, который позже был главным конструктором болидов Tyrrell, занялись странными, на первый взгляд, экспериментами с силиконовой жидкостью, что использовалась в муфтах привода вентиляторов радиаторов. Да-да, именно Ролт с Гарднером вошли в историю как изобретатели вискомуфты!

Самоблокирующиеся развиваются

Цилиндр с пакетами фрикционов внутри, заполненный силиконовой жидкостью, отлично подходил для намеченной Ролтом цели — тормозить шестерни межосевого дифференциала при пробуксовке колёс. Пока скорости вращения всех колёс примерно равны, вискомуфта никак не вмешивается в работу межосевого дифференциала. Но вот колёса одной из осей забуксовали. Шестерёнки межосевого дифференциала тут же начинают раскручиваться, связанные с ним пакеты фрикционов вискомуфты «взбивают» силиконовую жидкость, и муфта «схватывается», блокируя межосевой дифференциал частично или полностью.

Такое устройство блокировало дифференциал плавнее и мягче, что положительно сказывалось на управляемости. После оформления патентов на вискомуфту Тони Ролт в 1971 году образовал фирму FF Developments — специально для того чтобы оснащать автомобили полноприводными трансмиссиями своей разработки. Например, среди первых заказов фирмы были полноприводные версии фургончиков Bedford для английских лесничеств, партия автомобилей Ford Zephyr FF для полиции или седаны Opel Senator 4×4 для британской военной миссии в Берлине. Но самым главным достижением FFD стала трансмиссия для американского автомобиля AMC Eagle, который выпускался с 1979 по 1988 год. Это был обычный легковой AMC Concord, но с поднятым на 75 мм кузовом и с увеличенными «внедорожными» шинами. И конечно же, с полноприводной трансмиссией. Причём впервые в мире серийный автомобиль был оснащён межосевым дифференциалом, блокирующимся вискомуфтой!

Конечно, создавался AMC Eagle главным образом для тех, кто периодически штурмует бездорожье, — полный привод появился на этих машинах не из-за желания добиться более уверенного разгона или лучшей устойчивости и управляемости, как в случае с суперкаром Jensen FF или с Audi Quattro. Но с трансмиссионной точки зрения прямыми наследниками AMC Eagle стали такие драйверские автомобили, как Subaru Impreza Turbo или Mitsubishi Lancer Evo с первого по шестое поколения. Ведь их межосевые дифференциалы тоже блокируются встроенными вискомуфтами.

Раздаточная коробка автомобиля AMC Eagle разработки FFD. Обратите внимание на вискомуфту — это встроенный в межосевой дифференциал цилиндрический корпус с фрикционными дисками, заполненный вязкой кремнийорганической жидкостью (силоксан). При пробуксовке колёс одной из осей ведущий и ведомый пакеты дисков в вискомуфте проворачиваются относительно друг друга, давление и температура внутри возрастают, изменяется вязкость силоксана — и вискомуфта тормозит одну из выходных шестерён, не позволяя ей вращаться относительно корпуса и блокируя межосевой дифференциал.

Серийное купе Audi Quattro, которое появилось в 1981 году, через два года после дебюта AMC Eagle, оснащалось обычным «свободным» межосевым дифференциалом с принудительной блокировкой. Правда, Фердинанд Пьех, который в начале 80-х был начальником инженерного департамента Audi, выбрал для Quattro очень изящную схему, отлично подходившую для компоновки ингольштадтских машин. Продольно расположенный силовой агрегат переднеприводного автомобиля прямо-таки указывал торцом коробки передач на задние колёса — осталось лишь встроить в корпус трансмиссии межосевой дифференциал. Но для привода на передние колёса конструкторы Пьеха не стали городить традиционный для полноприводников огород с отдельной «раздаткой». Немцы сделали вторичный вал коробки полым — и сквозь него пропустили приводной вал передних колёс. Воистину, всё гениальное просто…

С самого начала на Audi, в отличие от FFD, выбрали симметричное распределение крутящего момента по осям — 50 : 50. А в 1984 году из салонов полноприводных Audi наконец-то исчезли архаичные ручки принудительной блокировки «центра» — в трансмиссиях Quattro появился привычный нам самоблокирующийся дифференциал Torsen. Название Torsen происходит от английских слов torque sensing и отражает способность этого чисто механического устройства мгновенно и плавно увеличивать степень своей блокировки в ответ на изменение крутящего момента на выходных валах. Поэтому Торсену не нужна вискомуфта — он блокируется сам. Причём срабатывает не от разности скоростей вращения уже после начала пробуксовки, а ещё до начала скольжения: Torsen способен реагировать на изменение сцепных условий в пятне контакта шин с дорогой!

Кстати, когда в последнее время конструкторы больших внедорожников стали задумываться о достижении «легковой» управляемости, они тоже вспомнили про Torsen — он используется в трансмиссиях таких автомобилей, как новый Range Rover, VW Touareg/Porsche Cayenne и Toyota Land Cruiser Prado.

Но вернёмся в 80-е. Триумфальный выход Audi Quattro на раллийную сцену послужил началом полноприводного бума — все раллийные команды группы В бросились создавать версии 4×4. Один за другим появились Peugeot 205 T16, Metro 6R4, Lancia Delta S4, Ford RS200… Все как один — с вискомуфтами в самоблокирующихся дифференциалах разработки FFD. За работу с раллийными командами на FFD отвечал Стюарт Ролт, сын Тони…

В начале 90-х годов обращался к FFD и завод АЗЛК, когда было решено проектировать раллийную полноприводную модификацию «Москвича»-2141. С помощью англичан была создана трансмиссия с тремя самоблокирующимися дифференциалами — передним, задним и межосевым (точь-в-точь как на болидах Ford RS200). Управляемость экспериментальных полноприводных «Москвичей» в предельных режимах заслуживала самых лестных оценок — поведение машин в скольжении было предсказуемым и удобным для гонщиков. Оказалось, что, подбирая «жёсткость» блокирующих вискомуфт во всех трёх дифференциалах, можно в широком диапазоне настраивать управляемость автомобиля. Например, более «строгая» блокировка заднего межколёсного дифференциала повышает склонность автомобиля к заносу задней оси. Увеличение коэффициента блокировки переднего или межосевого дифференциала, наоборот, повышает запас устойчивости — автомобиль менее охотно заезжает в поворот из-за проскальзывания и сноса передних колёс.

Однако такая настройка актуальна только в одном случае — при раллийном стиле езды со скольжениями. Поэтому три самоблокирующихся дифференциала — это прерогатива болидов группы WRC. Причём на этих машинах, как правило, внутрь дифференциалов встроены уже не вискомуфты, а пакеты многодисковых фрикционов с гидроприводом и с электронным управлением. Таким образом конструкторы получают широчайшие возможности по настройке управляемости в режиме реального времени. Например, при входе в поворот бортовой компьютер может «распустить» муфты во всех трёх дифференциалах, превратив их в «свободные» — чтобы автомобиль легче заходил в вираж. А когда пилот начнёт ускоряться при выходе на прямую, электроника даст команду, и сервопривод «зажмёт» муфты в дифференциалах таким образом, чтобы добиться минимальной пробуксовки всех колёс и в то же время не перейти грань приемлемой недостаточной поворачиваемости, за которой болид вынесет наружу виража.

Кстати, первыми применили управляемые муфты в Daimler-Benz — в трансмиссии автомобиля Mercedes-Benz Е-класса 4Matic с кузовом W124 образца 1986 года. Причём муфт там было три — при необходимости электроника сперва подключала привод на передние колёса, а потом последовательно задействовала блокировки межосевого и заднего межколёсного дифференциалов. Но такая трансмиссия оказалась неоправданно сложной. Кроме того, на нестабильном покрытии электроника то подключала передние колёса, то отключала…

Ещё одним пионером применения электронноуправляемых муфт в скоростных автомобилях стала фирма Porsche — на модели Porsche 959 1986 года было две муфты, а электроника работала в четырёх режимах, которые мог выбирать водитель. Позже серийные автомобили с трансмиссиями подобной сложности начали выпускать японцы — это, например, Mitsubishi Lancer Evo, наиболее совершенный полноприводный дорожный автомобиль из всех, что когда-либо проходили испытания Авторевю. Эволюция с межосевым управляемым дифференциалом ACD и задним дифференциалом с активным распределением крутящего момента AYC способна творить чудеса…

Вместо дифференциала

Пока раллийные инженеры колдовали с механизмами самоблокировки, конструкторы массовых легковушек, наоборот, пошли по пути упрощения — и вообще отказались от межосевого дифференциала, заменив его вискомуфтой. Первым европейским легковым автомобилем с такой трансмиссией стал Volkswagen Golf II Syncro 1985 года — его трансмиссию разрабатывали инженеры фирмы GKN, которая ещё в 1969 году приобрела FFD. Преимуществами такой схемы были простота и унификация полноприводной модели с базовой. В нормальных условиях автомобиль сохранял характеристики и управляемость переднеприводного, а при пробуксовке передних колёс уже через 0,2 секунды срабатывала вискомуфта, способная подавать назад до 70% крутящего момента.

Компоновка трансмиссии VW Golf III Syncro. «Раздатка» пристыкована к коробке передач, а вискомуфта установлена в блоке с главной передачей заднего моста и подключает привод на задние колёса при пробуксовке передних. На автомобилях VW Golf IV место вискомуфты заняла муфта Haldex.

Но такой «упрощенный» привод задних колёс обладал существенным недостатком — даже небольшая задержка в срабатывании вискомуфты усугубляла неоднозначность реакций. При подаче газа в скользком повороте автомобиль сначала сносило наружу, как переднеприводный, а потом, с подключением задних колёс, он резко менял характер — и мог уйти в занос.

Здесь отличились японцы — они неоднократно пытались сгладить этот недостаток, подбирая характеристики вискомуфт и используя их не только для включения привода на задние колёса, но и для блокировки межколёсных дифференциалов. На некоторых моделях (например Nissan Sunny/Pulsar 1988 года) было аж три вискомуфты: одна включала привод на задние колёса, а две другие служили для блокировки межколёсных дифференциалов. В автомобилях Ноnda Concerto 4WD вискомуфты заменяли не только межосевой, но и задний межколёсный дифференциал…

Но потом оказалось, что вместо вискомуфты в приводе задних колёс гораздо удобнее использовать просто фрикционную муфту, пакеты которой сжимаются гидроприводом. А управлять сжатием фрикционов и, соответственно, регулировать величину подаваемого к задним колёсам крутящего момента отлично может электроника.

Нынче большинство легковых полноприводников и паркетников имеют в приводе одной из осей управляемую муфту — будь то Haldex на автомобилях гольф-платформы концерна VW, система VTM-4 фирмы Honda или xDrive на BMW. Причём быстродействие современных муфт сделало задержку в подключении колёс практически незаметной — теперь всё зависит только от того, как настроена управляющая электроника. Например, трансмиссии автомобилей Golf 4Motion и Audi A3 Quattro совершенно идентичны конструктивно. Но разное программное обеспечение позволяет фольксвагеновцам выбирать симметричное распределение момента по осям, а инженеры Audi предпочитают подавать назад только 40% тяги, придавая своим машинам более переднеприводный характер. Дело вкуса…

А какие из этих схем предпочитаем мы? Легковые дорожные автомобили с подключаемым вручную приводом на вторую ось ныне, слава богу, не выпускаются. А что касается остальных трёх схем…

Конечно же, самые интересные, с нашей точки зрения, автомобили — это наследники Формулы Фергюсона, в трансмиссиях которых есть самоблокирующийся межосевой дифференциал. И неважно, какими путями осуществляется блокировка — вискомуфтой, как на автомобилях Subaru, механическим дифференциалом Torsen, как на моделях Audi A4-A6-A8 Quattro, VW Phaeton, или электронноуправляемыми муфтами (Mitsubishi Lancer Evo). Главное, что автоматически блокирующийся «центр» при грамотной настройке может значительно улучшить управляемость автомобиля — сделать его более безопасным и приятным для искушённого водителя.

Главная тенденция сегодня — изменяемый вектор тяги, когда момент превентивно по команде электроники подаётся на то колесо, что способно максимально эффективно его реализовать. Пока самая сложная полноприводная трансмиссия в мире — у седана Mitsubishi Lancer Evo X. Дополнительные редукторы способны перебрасывать момент между задними колёсами, центр блокируется электронноуправляемой муфтой, а спереди — обычный механический самоблок.Эпоха полного привода таким, как мы его знаем, закончится с приходом электромобиля о четырёх мотор-колёсах.

Но машины с автоматически подключаемым приводом на задние колёса мы тоже не сбрасываем со счетов — их становится всё больше. Муфту Haldex в последнее время активно используют Volvo и Saab. Трансмиссии со «свободными» межосевыми дифференциалами тоже находят своё применение — причём на таких скоростных автомобилях, как Мерседесы 4Matic всех классов. Но на этих машинах вместе с дифференциальным полным приводом в обязательном порядке «работает» неотключаемая антипробуксовочная электроника, которая в какой-то мере компенсирует отсутствие механизма самоблокировки.

Многодисковая муфта Haldex срабатывает от малейшего рассогласования скоростей вращения валов (1 и 5). Вращение любой из кулачковых шайб приводит к тому, что ролики начинают обкатываться по рабочим поверхностям (12) и перемещаться взад-вперёд, толкая поршни (10) в кольцевых цилиндрах насоса (на рисунке не показаны). Поршни накачивают масло в исполнительный цилиндр с поршнем (11), который и сжимает пакет дисков. Но электроника с помощью электромагнитного клапана может стравливать давление, тем самым гибко регулируя величину подводимого к колёсам момента. 1 — приводной вал; 2 — наружные фрикционные диски; 3 — внутренние фрикционные диски; 4 — уравновешивающая пружина; 5 — выходной вал; 6 — ступица; 7 — корпус; 8 — кулачковая шайба; 9 — ролики; 10 — кольцевые нагнетательные поршни; 11 — кольцевой рабочий поршень; 12 — профилированная рабочая поверхность.

Однако в последнее время мы замечаем, что по реальным ездовым свойствам автомобили с разными полноприводными трансмиссиями становятся все ближе друг к другу — естественно, при движении по дорогам общего пользования, а не на раллийных трассах. И чем более совершенными будут становиться электронные антипробуксовочные системы и программы управления муфтами типа Haldex, тем меньше будет различаться управляемость оснащённых ими автомобилей. Очевидно, это и есть прогресс.

Материал адаптирован к публикации с разрешения ООО «Газета «Авторевю». Все права на перепечатку принадлежат Авторевю.

Полный привод: схема, устройство, виды.

На заре автомобилестроения компании, которые производили грузовой транспорт, проводили множество испытаний, целью которых было улучшение проходимости машин. Хороших дорог в то время было мало, и грузовики стали единственным транспортом, способным перевозить грузы в населенные пункты, удаленные от основных трасс. И только с изобретением полного привода (напомним, что основным приводом на тот момент был задний) проблема проходимости грузовых транспортных средств была решена. Что же такое полный привод, каковы его особенности, достоинства и недостатки – мы расскажем в этой статье.

История полного привода

Первый прототип полноприводной трансмиссии был изобретен в 1824 году английскими инженерами Тимоти Берстоллом и Джоном Хиллом. Эта конструкция применялась на построенном ими омнибусе, у которого все четыре колеса вращались одновременно. Идея англичан была подхвачена американцем Эмметом Бандельером, который в 1883 году запатентовал аналог современного полного привода, в котором появилось устройство, отдаленно напоминающее современный дифференциал. Оно распределяло крутящий момент от парового двигателя между передними и задними полуосями. Впрочем, дальнейшего развития эта конструкция не получила.

На автомобиле с бензиновым двигателем внутреннего сгорания полный привод впервые появился в 1903 году. Это был Spyker 60 HP, созданный специально для участия в автомобильных гонках.

Spyker 60 HP ’1903

В его конструкции, помимо прочих новшеств, были применены три дифференциала – на переднюю и заднюю оси, а также межосевой дифференциал. Изобретение голландцев стало толчком к массовому производству автомобилей с полным приводом. Начиная с 1904 года, целый ряд автомобильных компаний, таких как American Motor Truck Company, Couple Gear Freight Company, Duplex Power Car Company, Astro-Daimler и другие, снабжали свои транспортные средства (грузовики) полным приводом. Вплоть до 1980-х годов этим типом привода снабжались грузовые машины, а также автомобили высокой проходимости – внедорожники фирм Land Rover, Mercedes-Benz и так далее.

Range Rover 3-door ’1970–86

Когда же на рынке появился полный привод Quattro, разработанный инженерами Audi, эта конструкция трансмиссии начала постепенно приживаться на легковых автомобилях всех классов. Наиболее популярен этот тип привода у марки Subaru – практически все современные модели этого японского автопроизводителя (за исключением спорткара BRZ) обладают ассиметричным полным приводом.

Конструкция и разновидности полного привода

Полный привод – тип конструкции трансмиссии, при котором крутящий момент от двигателя равномерно передается не все четыре колеса автомобиля. Различают три основные конструкции полного привода: постоянный полный, подключаемый полный и полный привод по требованию. Рассмотрим подробнее конструкции полного привода.

Постоянный полный привод – это «пионер» подобных конструкций. Он имеет классическую компоновку: крутящий момент от двигателя через карданный вал подается на межосевой дифференциал, откуда момент передается на дифференциалы передней и задней ведущих осей. Для этого типа привода характерно наличие блокировки межосевого дифференциала (как ручной, так и автоматической), что напрямую влияет на улучшение проходимости автомобиля. В случае с электронной системой управления блокировкой дифференциала, автоматика самостоятельно распределяет крутящий момент между осями.

Схема постояннго полного привода

Также для такого типа привода характерно наличие раздаточной коробки передач, при помощи которой водитель может управлять полноприводной трансмиссией, переключая ее в необходимый в данный момент режим (например, подключая или отключая одну из осей). Автомобили, которые имеют постоянный полный привод – Subaru Forester, Audi A4 Allroad Quattro, Daihatsu Terios, Land Rover Defender.

Как работает подключаемый полный привод

Подключаемый полный привод – это конструкция, эволюционировавшая из постоянного полного привода. Здесь тоже есть раздаточная коробка, но отсутствует межосевой дифференциал. Еще одна отличительная особенность этой конструкции в том, что одна из осей является ведущей (чаще всего – задняя), а вторая подключается по мере необходимости (например, для преодоления сложного бездорожья). Причем, двигаться в полноприводном режиме на авто с таким типом трансмиссии рекомендуется на небольшой скорости, так как обе оси жестко связаны между собой, а передняя ось при этом движется быстрее, чем задняя, вследствие чего машина не едет прямо даже по прямому отрезку дороги, а постоянно вихляет влево-вправо. Поэтому при движении по нормальным дорогам рекомендуется отключить передний мост, чтобы избежать подобных явлений. Автомобили с подобным типом полного привода — Jeep Wrangler, Nissan Patrol.

Наконец, третьим типом полноприводной конструкции является полный привод, включаемый по требованию. В этой конструкции чаще всего ведущей осью является передняя, а задняя подключается автоматически через специальные устройства – муфты. Такой тип характерен для машин с поперечным расположением двигателя. Для моделей с продольным расположением мотора ведущей осью является задняя, а передняя подключается по мере необходимости. При этом, крутящий момент постоянно передается на обе оси, а перераспределяется он только при наступлении определенных условий (например, пробуксовки колес одной из осей).

Подключаемый полный привод BMW xDrive

В зависимости от производителя и типа муфты, различают виско- либо гидромуфты. В таком типе привода подключение второй оси регулирует электроника, улавливая момент, когда колеса одной из осей начинают пробуксовывать. Как только пробуксовка колес прекращается, режим полного привода автоматически отключается. Таким типом привода комплектуется большинство современных кроссоверов – BMW X3, Kia Sorento, Hyundai ix35, Mitsubishi Outlander и так далее.

Достоинства и недостатки типов полного привода

У каждого из указанных нами типов трансмиссий есть свои плюсы и минусы. Перечислим их.

К плюсам постоянного полного привода можно отнести три аспекта – высокую надежность этой конструкции, которая обеспечивает отменную управляемость автомобилем и его проходимость. К минусам – сложность этой конструкции, и, как следствие, дороговизну ее обслуживания и ремонта.

К достоинствам временно подключаемого полного привода отнесем относительную простоту конструкции, что сказывается на ее дешевизне по сравнению с постоянным полным приводом, и хорошую проходимость, которую обеспечивает этот тип привода. Недостатки у этого типа привода тоже есть – это плохая управляемость на дорогах общего пользования, и «временность» работы полного привода.

Наконец, плюсами автоматически подключаемого полного привода являются высокая экономичность (по сравнению с первыми двумя системами), хорошая управляемость на дорогах общего пользования при езде как по прямой, так и в поворотах. Недостатком такой системы является только ее неважная проходимость в условиях среднего и тяжелого бездорожья.

Какой тип полного привода выбрать

Разбираемся в типах полного привода. Рассматриваем все плюсы и минусы того или иного решения.

avtoventury

В прошлой публикации мы пытались расставить все точки над i в вопросе, все ли внедорожники годны для бездорожья. Теперь рассмотрим тему более детально.

С первого взгляда все просто: у полноприводной машины крутящий момент передается от двигателя сразу на все четыре колеса. Такой автомобиль удобен как минимум неприхотливостью к качеству дорожного покрытия — будь то грунтовка, гололедица, мокрая глинистая проселочная дорога или центральный проспект в сильный ливень. Из очевидных плюсов — хорошая проходимость вне дорог с твердым покрытием, а на асфальте — хорошая динамика и отличный старт со светофоров практически без пробуксовки!

Однако иногда случаются казусы — сидит человек во внушительном внедорожнике со стильным шильдом «4WD» на блестящем крыле, но и сам внедорожник «сидит». Конечно, причин тому может быть масса, и самая распространенная из них — сам водитель. Хотя нередко бывает и так, что трансмиссия автомобиля совсем не рассчитана на такие испытания.

Возникают логические вопросы: «Почему не рассчитана?», «А какая рассчитана?». Ответам на эти вопросы и посвящается наша статья.

Существует три типа полноприводных трансмиссий: part-time (подключаемый вручную), full-time (постоянный) и torque on-demand (подключаемый электроникой).

Part-time

Этот тип появился первым. Он представляет собой схему жесткого подключения переднего моста. То есть передние и задние колеса всегда крутятся с одинаковой скоростью. Межосевой дифференциал отсутствует.

Дифференциал — это механическое устройство, которое принимает крутящий момент с приводного вала и распределяет его между ведущими колесами пропорционально, автоматически компенсируя разницу в их скорости вращения. Можно сказать, что дифференциал направляет момент на ведущие колеса, позволяя им вращаться с разными/дифференцированными угловыми скоростями (отсюда само название — дифференциал).

Дифференциалы стоят в переднем и заднем мостах на всех автомобилях, оснащенных полным приводом. На некоторых машинах дифференциал применен и в раздаточной коробке (эта схема полного привода называется full-time, о ней речь пойдет чуть позже).

Попробуем разобраться, зачем нужен дифференциал. Колеса любой машины вращаются с одинаковой скоростью, только когда машина едет прямо. Стоит ей начать поворот, как каждое из колес начинает жить своей жизнью. Одно из колес каждого моста начинает крутиться быстрее, чем второе, а сами мосты соревнуются друг с другом в скорости. Происходит это из-за того, что колеса идут по разным траекториям. То, которое снаружи поворота, проходит больший путь, чем то, которое внутри. Так же и мосты. Соответственно, внутреннее колесо (или ось, к которой оно относится), если бы не дифференциал, просто проворачивалось бы на месте, компенсируя движение наружного колеса.

Понятно, что ни о какой езде с большими скоростями в таком случае говорить нельзя. Не позволит этого отсутствие управляемости, да и нагрузки на трансмиссию быстро выведут ее из строя, не говоря уже о преждевременно стертых шинах. Дифференциал как раз и позволяет одной оси обгонять другую при возникновении разницы их скоростей.

Межосевого дифференциала нет у part-time, момент на оси передается поровну, вращение осей с разными скоростями невозможно, поэтому езда с подключенным «передком» на дорогах с твердым покрытием крайне не рекомендуется. При коротком прямолинейном движении даже на пониженной передаче ничего плохого не случится (вытащить телегу с катером из озера вы сможете). Но при попытке совершить поворот возникает та самая разница в длинах путей мостов. Помним, что момент передается одинаково — 50/50, и выход его излишка только один: проскальзывание колес передней либо задней оси на одной из них.

В грязи, на песке или гравии ничто не мешает колесам при необходимости проскальзывать благодаря слабому сцеплению колес с грунтом. Но на асфальте в сухую погоду выход этой мощности реализуется точно таким же образом, что влечет повышенную нагрузку на трансмиссию, быстрый износ резины, ухудшение управляемости и курсовой устойчивости на высоких скоростях.

Если машина нужна в основном для бездорожья, а на асфальте полный привод использовать не планируется, part-time вполне себя оправдает, так как один из мостов подключается сразу жестко, блокировать ничего не нужно. Да и конструкция проще и надежнее: нет дифференциала и блокировок, нет механических или электрических приводов к этим блокировкам, нет лишней пневматики или гидравлики.

А вот если вы просто хотите преспокойно кататься по асфальту в любое ненастье и не переживать по поводу чередующихся обледенелых и чистых асфальтовых участков, снежных заносов, залитых водой полос или любых других скользко-рыхло-неприятных участков, part-time не лучший вариант: если ехать с постоянно включенным передним мостом, то это грозит повреждениями или износом, включать-выключать мост не очень удобно, да и можно не успеть его включить.

Автомобили с таким типом полного привода: Toyota Land Cruiser 70, Nissan Patrol, Nissan Navara, Ford Ranger, Mazda BT-50, Nissan NP300, Suzuki Vitara, Suzuki Jimni, Great Wall Hover, Jeep Wrangler, UAZ.

Expedition

Full-time

Имеющиеся недостатки подключаемого полного привода привели к созданию постоянного полного привода, лишенного этих проблем. Это то самое заветное «4WD» безо всяких «если»: четыре ведущих колеса со свободным межосевым дифференциалом, который позволяет образовавшейся лишней мощности выходить за счет прокручивания одного из внутренних сателлитов в редукторе, и машина всегда едет на полном приводе.

Основной нюанс этого типа полного привода состоит в том, что пробуксовка одной оси автоматически отключает вторую ось, и машина превращается в недвижимость. Как это понимать? В целом ситуация такова: одно колесо забуксовало, межколесный дифференциал отключил второе колесо оси. Соответственно, вторая ось тоже автоматически отключается межосевым дифференциалом. Конечно, в реальной жизни так молниеносно остановка не происходит. Движение — это динамика, а значит есть какой-то запас хода, инерция, колесо на миг отключается, проскакивает пару метров по инерции и опять включается. Но в результате машина все равно где-то встанет.

Поэтому, чтобы проходимость внедорожника не ухудшалась, у таких автомобилей зачастую имеется как минимум одна принудительная блокировка (межосевого дифференциала), а как максимум — две. Блокировка в передний дифференциал штатно устанавливается достаточно редко. Но при желании ее чаще всего можно установить отдельно.

В отдельную категорию можно выделить автомобили Mitsubishi Pajero (трансмиссия Super Select 4WD), Jeep Grand Cherokee (SelecTrac), Nissan Pathfinder (All-mode 4WD), Land Rover (Terrain Responce). Их селективную трансмиссию можно назвать системой постоянного полного привода (автоматически подключаемого в случае с Nissan Pathfinder) с возможностью принудительного отключения переднего моста. То есть на этих машинах трансмиссия, скажем так, сочетает в себе part-time и full-time.

К автомобилям с постоянным полным приводом относятся Toyota Land Cruiser 100, 105, Land Cruiser Prado, Land Rover Discovery, Land Rover Defender, Lada 4×4.

Постоянный полный привод в своем классическом исполнении тоже не лишен недостатков при езде на асфальте. Управляемость таких машин оставляет желать лучшего. При возникновении критических ситуаций внедорожник стремится соскользнуть наружу поворота, вяло реагируя на работу рулем и газом. От водителя внедорожника с постоянным полным приводом требуют некоторых навыков и хорошего чувства машины.

Для улучшения управляемости со временем стали применять межосевые дифференциалы, имеющие кроме принудительной блокировки еще и механизм самоблокирования. Разные производители использовали разные решения: кто-то дифференциал типа Torsen, кто-то вискомуфту, но задача у них была одна — частичная блокировка межосевого дифференциала для лучшей управляемости.

В момент пробуксовки одной из осей самоблок срабатывает и не позволяет дифференциалу отключить вторую ось, поэтому момент на нее все равно продолжал поступать. На ряде машин самоблокирующийся дифференциал ставился еще и на заднем мосту, что делало машину более острой на руль (например, Mitsubishi Pajero).

XL

Torque on-demand (AWD)

Дальнейшее совершенствование постоянного полного привода привело к появлению электронно-управляемых систем с переброской и перераспределением крутящего момента.

Итогом всей этой эволюции стали системы курсовой устойчивости, стабилизации, противобуксовочные и системы распределения крутящего момента, которые реализуются с помощью электроники. Эти системы получают сигналы с датчиков ABS, которые контролируют скорость каждого конкретного колеса. Чем дороже и современней машина, тем более сложные схемы на ней могут применяться: отслеживания угла поворота руля, кренов кузова машины, ее скорости, вплоть до частоты колебаний колес. Машина полностью собирает всю информацию о своем поведении на дороге, а компьютер ее обрабатывает и, исходя из этого, регулирует передачу крутящего момента на ту или иную ось посредством электронно-управляемой муфты, пришедшей на смену дифференциалу.

Такие полноприводные трансмиссии получили название torque on-demand (дословно — крутящий момент по требованию). На современных скоростных машинах это изобретение, весьма заслуживающее внимания.

Ранние схемы (двадцатилетней давности) иногда могли вести себя не совсем адекватно, бывали случаи с сильным запаздыванием срабатывания муфт (когда уже в повороте вдруг резко подключался второй мост), поскольку на первом этапе развития муфты работали по факту. Скорость обработки сигналов с датчиков и перераспределение момента зависели от времени прохода этих сигналов до мозга машины. Современные технологии передачи данных, оптоволокно и мощные процессоры, которые мгновенно обрабатывают информацию — все это свело на нет первоначальные недостатки. Сейчас электронные системы практически не имеют серьезных изъянов в поведении, с добавлением новых датчиков и новых параметров практически всегда они работают на опережение.

Но есть одно «но»: такой тип полноприводной трансмиссии годится только для эксплуатации на асфальте с эпизодическим минимальным бездорожьем наподобие в меру разбитой грунтовки.

Большая часть электронных муфт не рассчитаны на бездорожье, при пробуксовке они перегреваются и просто перестают работать. Причем для этого не надо полдня месить колею, может хватить и десяти минут любимого многими ледового дрифта. А если перегревать ее регулярно, она может и вовсе выйти из строя.

Практически все системы используют тормозные механизмы машины для подтормаживания буксующих колес, а грязь и песок, неизбежные на бездорожье, очень способствуют быстрому износу колодок и тормозных дисков, что помимо стоимости новых запчастей плохо сказывается и на самих тормозах.

Чем более наворочена система, тем она более уязвима, так что выбирать машину надо с умом, отдавая себе отчет, что даже сугубо городские автомобили, созданные для асфальта, вполне допускают съезды на проселки. Но надо понимать, на какие именно. Случайный обрыв одного проводочка датчика ABS выведет систему из строя, потому что она перестанет получать информацию извне. Или топливо не очень качественное попадется — тоже поездка в сервис, ведь «понижайка» уже может не включиться. Иные «электронные мозги» могут вообще отключить машину и поставить ее в сервисный режим.

Автомобили с torque on-demand — Cadillac Escalade, Ford Explorer, Land Rover Freelander, Toyota RAV4 (после 2006 г.в.), Kia Sportage (после 2004 г.в.), Mitsubishi Outlander XL, Nissan Murano, Nissan X-Trail.

Совет

В заключение хочется дать простой совет: если выбирать автомобиль только для бездорожья, то part-time станет отличным вариантом. Если же речь идет о перемещениях преимущественно в городской черте, то и AWD будет вполне достаточно. Ну а постоянный полный хорош в любой ситуации.

avtoventury.2pg

Устройство и виды полного привода

Многие любители активного отдыха и частых поездок за город выбирают в качестве транспортного средства кроссоверы и внедорожники, в конструкции которых используется полный привод. Такие авто отличаются повышенным клиренсом и всеми ведущими колесами, что обеспечивает хорошую проходимость.

Но далеко не всегда такие авто способны преодолеть даже среднее бездорожье, не говоря уже о серьезной грязи. И виной этому может оказаться все тот же полный привод, точнее его конструктивные особенности. Поэтому наличие всех ведущих колес еще не означает, что машина способна на покорение сильной грязи.

Основные составные элементы трансмиссии

Полный привод подразумевает передачу крутящего момента от силового агрегата на колеса обеих осей, благодаря чему и повышается проходимость по грязи.

Основная конструктивная особенность привода этого типа перед другими (передний, задний) — наличие в трансмиссии дополнительного узла – раздаточной коробки. Именно этот узел и обеспечивает распределение вращения по двум осям авто, делая ведущими все колеса.

В целом эта трансмиссия авто состоит из:

  • сцепления;
  • коробки переключения передач;
  • раздаточной коробки;
  • приводных валов;
  • главной передачи обоих мостов;
  • дифференциалов.

Вариант конструкции полноприводной трансмиссии (подключаемый автоматически)

Несмотря на использование одних и тех же составляющих, вариаций и конструктивных исполнений трансмиссии – множество.

Конструктивные и эксплуатационные особенности

Стоит отметить, что на многих авто привод на все колеса осуществляется не всегда. То есть, ведущей постоянно является только одна ось, вторая же подключается только при надобности, причем делаться это может как в автоматическом режиме, так и вручную. Но есть и вариации трансмиссии, у которой отключение оси не осуществляется.

Трансмиссии с конструкцией, обеспечивающей передачу вращения на все колеса, используются на авто как с поперечной установкой силового агрегата, так и с продольной. При этом компоновка предопределяет, какая из ведущих осей функционирует постоянно (исключение – постоянный полный привод).

Система, обеспечивающая привод на все колеса может работать как с МКПП, так и с любой автоматической коробкой передач.

Устройство автоматической коробки передач

Принцип работы системы достаточно прост: от мотора вращение передается на КПП, которая обеспечивает изменение передаточных чисел. От коробки передач вращение поступает на раздатку, которая перераспределяет его на две оси. А далее уже по карданным валам вращение передается на главные передачи.

Но выше описана общая концепция системы полного привода. Конструктивно же трансмиссия может отличаться. Так, как правило, на авто с поперечным расположением в конструкцию КПП одновременно входят и главная передача переднего моста, и раздатка.

А вот в авто с двигателем, установленным продольно, раздатка и главная передача передней оси – отдельные элементы, и вращение на них поступает за счет приводных валов.

Существует еще ряд конструктивных особенностей, которые напрямую влияют на проходимость авто. В первую очередь это касается раздаточной коробки. В полноценных внедорожниках у этого узла обязательно имеется понижающая передача, которая в кроссоверах есть далеко не всегда.

Toyota Tundra

Также на внедорожные качества влияют дифференциалы. Количество их может быть разным. У одних авто присутствует межосевой дифференциал, входящий в устройство раздатки. Благодаря этому элементу осуществляется возможность изменения соотношение распределения момента вращения между осями в зависимости от условий движения. В некоторых авто для увеличения проходимости также предусматривается блокировка этого дифференциала, после задействования которого распределение вращения по мостам делается в строго заданных пропорциях (60/40 или 50/50).

Но межосевого дифференциала в конструкции системы может и не быть. А вот межколесные дифференциалы, устанавливаемые на главных передачах, присутствуют на всех авто, но не на всех имеются их блокировки. Это тоже сказывается на ходовых качествах.

Различаются также и механизмы управления приводом. В одних авто все делается в автоматическом режиме, у других для этого водителем задействуются электронные системы, у третьих – подключение полностью ручное, механическое.

В общем, полный привод, используемый на авто, система не такая уж и простая, как изначально кажется, хотя принцип его функционирования на всех авто одинаков.

Самыми известными являются системы:

  • 4Matic от Mercedes;
  • Quattro от Audi;
  • xDrive от BMW;
  • 4motion концерна Volkswagen;
  • ATTESA у Nissan;
  • VTM-4 компании Honda;
  • All wheel control разработка Mitsubishi.

Виды привода, используемые на авто

На автомобилях нашли применение три вида полного привода, отличающиеся между собой как конструктивно, так и по особенностям работы:

  1. Постоянный полный привод
  2. С автоматически подключаемым мостом
  3. С подключением вручную

Это основные и самые распространенные варианты.

Виды полного привода

Постоянный привод

Постоянный полный привод (международное обозначение – «full time»), пожалуй, единственная система, которая используется не только на кроссоверах и внедорожниках, а также и универсалах, седанах и хэтчбеках. Используется он на авто с обоими видами компоновки силовой установки.

Виды кузовов автомобиля

Особенность этого вида трансмиссии сводится к тому, что механизм отключения одной из осей не предусматривается. При этом раздаточная коробка может иметь понижающую передачу, включение которой осуществляется принудительно при помощи электронного привода (водитель просто выбирает селектором требуемый режим, а сервопривод осуществляет переключение).

Селектор выбора пониженной передачи и интенсивности движения в зависимости от местности

В его конструкции используется межосевой дифференциал с механизмом блокировки. В разных видах трансмиссии блокировка может осуществляться вискомуфтой, многодисковой муфтой фрикционного типа или же дифференциалом Torsen. Одни из них выполняют блокирование в автоматическом режиме, другие – принудительно, вручную (с использованием электронного привода).

Межколесные дифференциалы в системе постоянного полного привода также оснащаются блокировками, но не всегда (на седанах, универсалах и хэтчбеках ее обычно нет). Также не обязательно наличие блокировки сразу на двух осях, нередко такой механизм устанавливается только на одной из осей.

Привод с автоматически подключаемой осью

В авто с автоматически подключаемым мостом (обозначение – «On Demand»), полный привод включается только при определенных условиях – когда колеса постоянно работающей оси начали проскальзывать. В остальное время автомобиль является передне- (при поперечной компоновке) или заднеприводным (в случае, если двигатель располагается продольно).

У такой системы есть свои конструктивные особенности. Так, раздаточная коробка имеет упрощенную конструкцию и понижающей передачи в ней нет, но при этом она обеспечивает постоянное распределение крутящего момента по осям.

Также отсутствует и межосевой дифференциал, зато присутствует механизм автоматического подключения второй оси. Примечательно, что в конструкции механизма используются те же узлы, что и в межосевом дифференциале – вискомуфта или фрикционная муфта с электронным управлением.

Особенность работы привода с автоматическим подключением заключается в том, что распределение крутящего момента по осям делается с разным соотношением, которое меняется при разных условиях движения. То есть, при одном режиме вращение распределяется в пропорции, например, 60/40, а при другом — 50/50.

На данный момент система с автоматическим подключением полного привода является перспективной и ее используют многие автопроизводители.

Трансмиссия с ручным управлением

Трансмиссия с подключаемым полным приводом в ручном режиме (обозначение – «Part Time») сейчас считается устаревшей и используется не часто.

Ее особенность заключается в том, что подключение второго моста осуществляется в раздаточной коробке. И для этого может задействоваться как механический привод (посредством рычага управления раздаткой, установленной в салоне), так и электронный (водитель задействует селектор, а сервопривод осуществляет подключение/отключение моста).

В такой трансмиссии отсутствует межосевой дифференциал, что обеспечивает постоянное соотношение распределение крутящего момента (обычно в пропорции 50/50).

Практически всегда в межколесных дифференциалах используется блокировка, причем принудительная. Эти конструктивные особенности обеспечивают наибольшие показатели проходимости авто.

Иные варианты

Стоит указать, что существуют комбинированные трансмиссии, которым присущи конструктивные и эксплуатационные особенности одновременно нескольких видов систем. Они получили обозначение «Selectable 4WD» или многорежимный привод.

В таких трансмиссиях существует возможность установки режима работы привода. Так, подключение полного привода может осуществляться как в ручном, так и в автоматическом режиме (причем существует возможность отключения любого из мостов). То же касается и блокировок дифференциалов – межосевого и межколесных. В общем, вариаций работы трансмиссии – множество.

Есть и более интересные варианты, к примеру электромеханический полный привод. В этом случае весь крутящий момент поступает только на одну ось. Второй же мост оснащается электромоторами, которые задействуются в автоматическом режиме. Последнее время такая трансмиссия становиться все более популярной, хотя полноценной системой, в классическом понимании, ее назвать нельзя. Такие автомобили являются гибридными системами.

Положительные и отрицательные стороны

Полный привод имеет ряд достоинств перед другими типами. Основными из них можно выделить:

  • Эффективное использование мощности силовой установки;
  • Обеспечение улучшенной управляемости авто и его курсовой устойчивости на разных видах покрытия;
  • Повышенная проходимость авто.

Противовесом достоинств выступают такие негативные качества, как:

  • Повышенное потребление топлива;
  • Сложность конструкции привода;
  • Большая металлоемкость трансмиссии.

Несмотря на отрицательные качества, автомобили, у которых имеется полный привод, пользуются спросом и очень популярны даже среди автолюбителей, за город практически никогда не выезжающих.

Полный привод: постоянный и подключаемый. Как устроен и в чём разница?


Минусы:

  • 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)


Устройство автомобиля: полный привод. Степень полноты

Подавляющее большинство автовладельцев полагает, что главное преимущество полного привода – лучшая проходимость. Между тем однозначного ответа нет – систем полного привода много, и далеко не все наделяют автомобиль внедорожными качествами. Более того, подчас застрять на такой машине даже проще, чем на моноприводной

Путаницы с полным приводом добавляет и множество фирменных аббревиатур и названий, никак не проясняющих принцип работы трансмиссии. All mode 4×4, Super Select, X-Drive, 4Matic – всего не перечесть! В действительности же существует только три базовых типа полного привода, отличающихся механизмом распределения крутящего момента между осями. Это постоянный полный привод, подключаемый и автоматический.

Постоянный полный (full-time)

Этот тип по праву считается настоящим, ведь только он обеспечивает постоянную передачу силы тяги двигателя на все четыре колеса. За распределение крутящего момента здесь отвечает межосевой дифференциал. Функционально (а зачастую и конструктивно) он ничем не отличается от обычного межколесного дифференциала, разве что делит момент не между левым и правым колесами, а между передней и задней осью. Такое равномерное распределение тяги снижает риск проскальзывания колес на однородном покрытии, что полезно как на бездорожье при движении внатяг, так и на асфальте, где появляется возможность не только интенсивно разгоняться по прямой, но и раньше открывать «газ» на выходе из поворота.

А если автомобиль все-таки забуксует? Тут-то и кроется опасность – достаточно потерять сцепление хотя бы на одном колесе, чтобы без тяги остались все четыре! Наверное, каждый, кто хоть раз застревал в снегу или грязи, помнит картину: мотор ревет, а буксует только одно колесо. С постоянным полным приводом то же самое – дифференциал никак не препятствует вращению осей с разными скоростями. Теоретически ситуация даже хуже, чем у машин с приводом на одну ось, ведь опасно проскальзывание каждого из четырех колес. И хотя в реальности все не так плохо – как правило, инерции движущегося автомобиля хватает, чтобы буксующее колесо обрело сцепление вновь, в «чистом виде» постоянный полный привод применяется редко. Можно вспомнить первый BMW X5 и Mercedes-Benz ML: от пробуксовок их страховала лишь электроника, тормозящая проскальзывающее колесо.

Борьба за независимость

Осуществить привод на все четыре колеса нетрудно – гораздо труднее сделать так, чтобы автомобиль при этом сохранил способность поворачивать. Ведь в повороте каждое колесо движется по индивидуальной траектории и, соответственно, вращается со своей собственной скоростью. Поэтому и приходится оснащать трансмиссию дифференциалами – механизмами, которые разделяют крутящий момент по двум выходным валам, позволяя каждому из них вращаться с различной частотой. Таким образом, автомобиль с постоянным полным приводом имеет три дифференциала – два межколесных и один межосевой. В остальных полноприводных трансмиссиях межосевые дифференциалы не используются, а потому и нет возможности постоянно передавать крутящий момент на четыре колеса.

В большинстве же случаев проблему пробуксовки решают с помощью блокировок межосевых дифференциалов. Их конструкция может сильно различаться, но идея одна: создавая силу трения между выходными валами дифференциала, противодействовать взаимному проскальзыванию осей. В серьезных внедорожниках, вроде Toyota Land Cruiser, по команде водителя устанавливается жесткое соединение валов. Более простые модели, менее ориентированные на бездорожье, оснащаются винтовыми блокировками или вискомуфтами – они не всегда обеспечиваю жесткую связь, зато работают автоматически. В любом случае застрять теперь гораздо сложнее – как минимум, необходимо одновременно забуксовать двумя колесами: передним и задним.

Подключаемый полный привод (part-time)

С подключаемым полным приводом все проще. Межосевого дифференциала тут нет, вместо него – механизм, жестко подключающий вторую (чаще переднюю) ось. Соответственно, основную часть времени автомобиль имеет два ведущих колеса, а полный привод задействует лишь на бездорожье. Поскольку подключение происходит резко, автоматического режима быть не может – все происходит по команде водителя. При этом раз и навсегда включить режим «4х4» тоже не получится – будучи жестко связанными, колеса каждой из осей теряют возможность вращаться с разными скоростями в повороте, что не только ухудшает маневренность, но и сильно нагружает трансмиссию на асфальте. При развороте внутреннее заднее колесо будет прокручиваться на месте!

Все это сужает область применения подключаемого привода до недорогих внедорожников или пикапов. И тут у него множество плюсов. Главные – простота, дешевизна и надежность, никаких сложных муфт, гидроприводов или пневматики. И на бездорожье не подведет, ведь фактически он эквивалентен постоянному полному приводу с жестко заблокированным дифференциалом. Неудобства возникают только в крутых поворотах, где с подключенным приводом автомобиль плохо слушается руля и скользит «плугом» наружу. Но с этим приходится мириться, ибо единственный способ вернуть управляемость – отключить полный привод, что не всегда возможно на грязи.

Автоматический (torque on-demand)

Формально его можно отнести к разновидности подключаемого привода. Отличие лишь в том, что вторая ось подключается не одномоментно и жестко, а постепенно, что помогает избежать слишком резких изменений в управляемости и сделать систему автоматической, не требующей постоянного участия водителя. Отсюда и название torque on-demand (дословно – крутящий момент по требованию).

Первоначально для этого использовали вискомуфты – устройства полностью автономные, но не очень быстродействующие. Современная альтернатива – муфты фрикционные, то есть многодисковые сцепления, сжимаемые гидроприводами под контролем электроники. У них и скорость работы выше, и есть возможность гибкого управления степенью блокировки.

Комбинация

На основе трех упомянутых типов полного привода инженеры иногда создают более сложные, комбинированные варианты. Интересный пример – Mitsubishi Pajero с трансмиссией Super Select, которая позволяет переключаться между задним приводом и постоянным полным, а также умеет блокировать межосевой и задний межколесный дифференциал. То есть формально ее можно обозначить странным словосочетанием «подключаемый постоянный полный привод».

Как же проявляет себя такой привод? На бездорожье – не очень. Во-первых, вторая ось подключается лишь после того, как ведущие колеса уже забуксовали. Во-вторых, жесткого подключения оси, как правило, не обеспечивается, соответственно, нет и возможности передать большой крутящий момент. В-третьих, пробуксовка отдельных колес сопровождается проскальзыванием муфты, что ведет к ее перегреву. Далеко не уедешь…

А на асфальте? Электронику научили превентивно зажимать муфту в момент разгона, имитируя постоянный полный привод, но в повороте этот трюк не проходит, и муфту приходится распускать, иначе она препятствует вращению осей с разными скоростями, бесполезно расходуя сцепные свойства шин и провоцируя недостаточную поворачиваемость. А если автомобиль заскользил? Отреагировав на пробуксовку, электроника вновь перераспределит крутящий момент… Увы, «взаимопониманию» с автомобилем все это не способствует.

Впрочем, и требования к полному приводу сильно упали. Еще лет двадцать назад, когда слово «кроссовер» мало кто знал, полноприводные модели были выбором людей с реальной потребностью ездить вне дорог. А кто из их нынешних владельцев хоть раз съезжал с асфальта? Список преимуществ полного привода все чаще ограничивается возможностью припарковаться в сугробе да пару раз в год, во время снегопада, обогнать со светофора мощную, но «недоприводную» машину. И автоматический полный привод с этим вполне справится. 

Автор
Олег Карелов, эксперт по подбору автомобилей AutoTechnic.su
Издание
Автопанорама №1 2015

Объяснение систем полного привода

Из выпуска за август 2016 года

Полноприводные системы быстро распространяются по автомобильному рынку, как и многие другие автомобили Kirk’s Starship Enterprise . Эти системы обещают всепогодную гарантию, а также динамические преимущества на сухой дороге, и многие покупатели автомобилей считают, что они необходимы для любого контрольного списка для нового автомобиля. Но не все системы полного привода одинаковы. При этом мы не можем не сказать, как полноприводные системы распределяют крутящий момент.


Torque, несмотря на свою трудолюбивую репутацию, ленив. Оставленный неуправляемым, как малыши или подростки, он расстраивает, всегда предпочитая путь наименьшего сопротивления. А с автомобильной точки зрения это чаще всего означает вращение покрышек. Не то чтобы мы возражали против раскручивания шин, но поскольку работа двигателя заключается в том, чтобы доставить нас туда, куда мы хотим идти, задействовать его крутящий момент для выполнения этой задачи только прагматично. Таким образом, полный привод, который делит работу по перемещению не между двумя колесами, а между четырьмя.В современных полноприводных автомобилях различают прямой крутящий момент, но делать это хорошо означает распределять нужное количество крутящего момента на нужные колеса в нужное время.

Обратите внимание, что мы написали полный привод, а не полный привод. На этих страницах важно различие. По нашему определению, полноприводные автомобили, в основном грузовики, могут заблокировать только передний и задний карданные валы, чтобы каждая ось всегда вращалась с одинаковой скоростью. И так они делают, когда управляют всеми четырьмя колесами.Конечно, это немного элементарно, но довольно часто грузовики стремятся решить проблемы. Как ползать по крутым каменистым тропам. Или поднимать лодки по покрытым мхом спусковым трапам. Или наш любимый — прыжки через машины на залитых пивом аренах.

Если ваши цели более амбициозны — например, поворот, — существуют более эффективные способы разделения крутящего момента на переднюю и заднюю оси, чем простые раздаточные коробки. Один из них — полностью отказаться от механического соединения и запитать одну ось электричеством.Приводя в действие передние колеса с помощью электродвигателя, Porsche 918 Spyder изменил не только наше определение скорости, но и наше определение полного привода. И все же он не единственный в мире мостов с электрическим приводом. На другом конце спектра характеристик находится гибридный кроссовер Toyota RAV4, который приводит в движение задние колеса исключительно с помощью электродвигателя.

Газовые / электрические полноприводные системы, которые все еще находятся в зачаточном состоянии, сильно различаются по стоимости и назначению, а транспортные средства с электронным мостом являются исключением.Хотя их популярность растет, сегодня в США продаются лишь единицы.

Многие современные полноприводные автомобили полагаются на гораздо более распространенный межосевой дифференциал, который является проверенным средством управления передачей крутящего момента на обе оси. Однако большинство из них представляют собой системы по запросу, основанные на трансмиссии с передним приводом. Ниже приводится более подробный обзор самого популярного оборудования, используемого сегодня полноприводными автомобилями для передачи мощности на землю:

РОЙ РИТЧИ

Открытый дифференциал

Скромный открытый межосевой дифференциал — простой, надежный, дешевый — практически исчез из-за электромеханических альтернатив, которые обеспечивают больший контроль и большую эффективность.Открытый дифференциал, разновидность обычного планетарного ряда автоматических трансмиссий, разделяет один вход крутящего момента (трансмиссию) на два выхода (передняя и задняя оси), но позволяет им вращаться с разной скоростью. Тем не менее, открытые дифференциалы не имеют средств ограничения изменения скорости между двумя выходами, поэтому крутящий момент может свободно следовать по пути наименьшего сопротивления. Следовательно, автомобиль может застрять, когда одно колесо будет яростно вращаться, а другие останутся неподвижными.Большинство современных транспортных средств компенсируют это дешевой, но эффективной комбинацией программного обеспечения и существующего оборудования, которое использует тормоза для создания реактивного крутящего момента на проскальзывающем колесе, закрывая путь наименьшего сопротивления и, таким образом, увеличивая крутящий момент, прикладываемый к колесам с большим сцеплением.

Открытые дифференциалы также могут быть соединены с выбираемыми водителем шкафчиками, как в Mercedes-Benz G-класса, которые могут блокировать вместе переднюю и заднюю оси, а также левое и правое колеса. Блокированный дифференциал сродни отсутствию дифференциала вообще, поскольку он представляет собой твердое звено, соединяющее оси и колеса с трансмиссией.Но трансмиссия будет заедать и раскачиваться, когда автомобиль достигает поверхностей с высоким сцеплением, таких как асфальтированные дороги, где ему необходимо вернуть свои дифференциалы по той причине, по которой они были изобретены: чтобы компенсировать значительную разницу в скорости колес при повороте.

[+] Простой, недорогой
[-] Ограниченный контроль над распределением крутящего момента
Найдено в: Jeep Grand Cherokee Laredo, Mercedes-Benz G-class


Разделение крутящего момента: захватывающая правда

Всегда, когда производители говорят о своих полноприводных системах, всегда болтают о том, куда идет крутящий момент и в какой пропорции.Все это теоретически, основано на предположениях, которые редко бывают верными. Когда пробуксовка колес происходит в реальном мире, распределение крутящего момента в конечном итоге определяется доступным сцеплением с дорогой на каждой шине. Это делает разделение крутящего момента функцией передачи нагрузки и трения о поверхность дороги, поскольку это является следствием конфигурации дифференциала. Когда производитель говорит о разделении крутящего момента 50/50, он предполагает равное сцепление с дорогой на каждой оси, что вряд ли произойдет в любой ситуации, когда вам больше всего нужен полный привод.Точно так же возможность передавать 100 процентов крутящего момента на одну ось обычно не упоминает предостережение о том, что противоположная ось должна вращать колеса на поверхности почти без трения. (Муфты по запросу являются исключением из этого правила, так как некоторые из них могут передавать 100 процентов крутящего момента на одну ось, разъединяя другую.) Поскольку сцепление и распределение веса постоянно меняются, указанное разделение крутящего момента становится практически бессмысленным в реальном мире. . Думайте о разговорах производителей о разделении крутящего момента как о обещаниях кандидатов в президенты: когда наступает реальность, результаты могут отличаться.


РОЙ РИТЧИ

Центральный дифференциал с ограниченным скольжением

Все еще относительно простые, эти пассивные центральные дифференциалы реагируют на изменения крутящего момента — либо на колесах, либо от двигателя — для перенаправления движущей силы двигателя на ось с большим сцеплением. Они постоянно управляют всеми четырьмя колесами и в своей работе полагаются только на физику, предсказуемого союзника по нашему опыту. Отказ от датчиков, исполнительных механизмов и вмешательства водителя означает, что они являются эффективным способом соединения передней и задней оси, сохраняя при этом возможность изменять распределение крутящего момента между передней и задней частями.Это также означает, что они сохраняют относительно низкую стоимость, вес и сложность. Они бывают нескольких разновидностей:

Вязкостной центральный дифференциал

Эти дифференциалы соединяют передний и задний карданные валы через серию пластин, погруженных в синтетическую жидкость внутри герметичного корпуса. Когда из-за проскальзывания колеса скорость одного вала значительно отличается от скорости другого, свойства жидкости изменяются, позволяя двум валам вращаться с одинаковой скоростью или приближаться к ней.

[+] Недорогой, легкий, плавный ход
[-] Требуется проскальзывание колес для создания силы блокировки
Найдено в: Subaru WRX и Crosstrek с механическими коробками передач

Винтовой центральный дифференциал

Helical limited- дифференциалы скольжения, обычно называемые торговой маркой Torsen, более сложны.В этих устройствах используются тщательно настроенные планетарные шестерни с зубьями, нарезанными по спирали (вспомните ДНК), которые сцепляются или толкают фрикционные диски, чтобы ограничить пробуксовку колес и изменить распределение крутящего момента. Увеличение крутящего момента от двигателя создает большее трение для усиления блокирующего действия. Скорость блокировки этого типа дифференциала определяется углом, под которым срезаются зубья шестерни: более крутые углы обеспечивают большую силу блокировки. При использовании в качестве центральных дифференциалов винтовые дифференциалы повышенного трения часто предназначены для обеспечения неравномерного смещения крутящего момента — эффект определяется соотношением между шестернями, приводящими в движение переднюю и заднюю оси.

[+] Реагирует на изменение крутящего момента двигателя и проскальзывающих колес
[-] Нерегулируемая — сила блокировки определяется углом передачи и приложенным крутящим моментом, требует сопротивления колес для создания эффекта блокировки.
Найдено в: Audi A8, Bentley Continental GT, Land Rover Range Rover Sport

РОЙ РИТЧИ

Центральный дифференциал повышенного трения с электронным управлением

Действуя аналогично пассивным дифференциалам повышенного трения, в них используются электрические или гидравлические приводы (или оба) для включения сцепления, ограничивающего скольжение карданных валов.Основным преимуществом здесь является способность работать независимо от крутящего момента двигателя или трения в колесах. Благодаря входам от ряда датчиков и компьютерных элементов управления эти дифференциалы предлагают полный диапазон работы от полностью открытого до полностью заблокированного, когда это необходимо, чтобы наилучшим образом соответствовать условиям вождения. В последние годы производители проявили изобретательность в управлении дифференциалами с электронным управлением, добавляя алгоритмы для прогнозирования того, когда будет полезно большее пробуксовывание или когда упреждающее включение сцепления предотвратит пробуксовку колес до того, как это произойдет.Точно так же электронные органы управления позволяют настраивать поведение межосевого дифференциала в различных режимах движения, что оптимизирует их характеристики для разных поверхностей и разных уровней агрессивности вождения.

[+] Высоко регулируемая
[-] Сложная, дорогая
Найдено в: Subaru WRX STI

РОЙ РИТЧИ

Муфта по требованию

До этого момента мы говорили о системах, которые постоянно приводят в движение все четыре колеса через межосевой дифференциал.Системы по требованию работают по-другому, поскольку они в основном приводят в движение только одну ось, пока муфта не зацепится за противоположную ось для помощи. Здесь обычно используются блоки сцепления, а также зубчатые муфты, называемые зубчатыми колесами. Часто оборудование находится прямо перед вторичной осью, хотя некоторые системы разъединяются с обеих сторон карданного вала для повышения эффективности. Где бы ни находилась муфта, ее задача одна и та же: постепенно задействовать вспомогательную ось по мере необходимости.

Муфта сцепления и пакета увеличивает крутящий момент, передаваемый на вспомогательную ось, за счет увеличения зажимного усилия на фрикционных дисках, но в этих системах обычно используется более легкое оборудование, чем в штатных системах, поскольку они приводят в движение только небольшую часть второй оси. времени.По умолчанию работа с приводом на два колеса также повышает эффективность, поэтому системы по требованию стали настолько популярными в наш век строгих правил экономии топлива. Более того, они предлагают большинство преимуществ дифференциалов повышенного трения с электронным управлением, поскольку их можно запрограммировать на передачу крутящего момента на вспомогательную ось до обнаружения пробуксовки.

[+] Повышенная эффективность по сравнению с системами постоянного полного привода
[-] Непостоянный полный привод
Найдено в: Mazda CX-5, Volkswagen Golf R

РОЙ РИТЧИ

Сдвоенные муфты заднего моста по требованию

Эти системы основаны на концепции муфт по запросу со специальным пакетом муфт для левого и правого полуосей заднего моста.На задней оси установлены обычные зубчатые колеса и шестерни, но нет дифференциала. При полностью включенном сцеплении эти системы работают как полный привод грузовика. Однако, поскольку муфты обеспечивают как быстрое, так и частичное включение, эти системы могут избежать привязки, характерной для полного привода. Постепенное и независимое включение пакетов сцепления имитирует автомобиль с обычными центральным и задним дифференциалами повышенного трения.

Еще одним преимуществом систем с двойным сцеплением является то, что векторизация крутящего момента легко достигается путем изменения передаточного числа одной оси.Ford Focus RS, например, использует этот тип системы с главной передачей задней оси, которая на 2,7 процента короче, чем та, которая используется на его передней оси. Эффект — смещение крутящего момента сзади и усиление «толчка» сзади. Каждый раз, когда включаются задние блоки сцепления, задние колеса получают больший крутящий момент и пытаются вращаться быстрее, чем передние колеса. Либо сцепления компенсируют разницу в скорости, либо колеса пробуксовывают. Но желание крутить определенные колеса быстрее создает движущую силу, которая толкает машину сзади.Крутящий момент также можно разделить слева направо по задней оси. Сложите все это вместе, и вы получите режим дрифта Focus RS, и вряд ли можно придумать более убедительный аргумент в пользу полного привода, чем этот.

[+] Собственное смещение крутящего момента влево / вправо, векторизация крутящего момента возможна со смещением передаточного числа
[-] Сильно нагруженные муфты требуют тщательного управления температурой
Найдено в: Acura TLX, Ford Focus RS

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Типы систем полного привода (4WD) и полного привода (AWD) — x-engineer.org

Ускорение автомобиля на ровной дороге возможно благодаря двум системам: трансмиссии и трансмиссии (трансмиссии).

Трансмиссия — это система, которая генерирует мощность (крутящий момент и скорость) . В большинстве случаев это двигатель внутреннего сгорания, но он также может быть электродвигателем или их комбинацией (в случае гибридного электромобиля).

Трансмиссия представляет собой совокупность механических компонентов, размещенных между колесами и трансмиссией. Все компоненты после двигателя, которые передают мощность на колеса, являются частью трансмиссии. К этим компонентам относятся: муфта / гидротрансформатор, коробка передач, карданный вал, дифференциал и приводные валы. Трансмиссия выполняет несколько функций:

  • позволяет двигателю работать, даже если транспортное средство неподвижно
  • обеспечивает плавный запуск транспортного средства из состояния покоя
  • преобразует крутящий момент и скорость двигателя в соответствии с дорожными условиями
  • позволяет транспортному средству двигаться назад, для одного направления вращения двигателя внутреннего сгорания
  • позволяет ведущим колесам вращаться с разной скоростью во время поворота автомобиля

Изображение: Архитектура трансмиссии с передним приводом (FWD) и задним приводом (RWD)

Легенда :

  1. двигатель внутреннего сгорания
  2. муфта / гидротрансформатор
  3. коробка передач
  4. дифференциал
  5. карданный вал (продольный)

Ведущие колеса — это колеса оси транспортного средства, которые получают мощность двигателя, таким образом выполняя тяга.В зависимости от того, какая ось содержит ведущие колеса, мы можем иметь:

  • передний привод (FWD)
  • задний привод (RWD)
  • полный привод (4WD) / полный привод (AWD)

Передний привод (FWD) Транспортные средства содержат как двигатель, так и ведущие колеса на передней оси. Это наиболее распространенная компоновка силового агрегата и трансмиссии для небольших и компактных транспортных средств из-за преимуществ с точки зрения пространства и эффективности.

Задний привод (RWD) Автомобиль обычно имеет трансмиссию на передней оси и ведущие колеса на задней оси.Это также называется «классической» схемой трансмиссии, потому что именно так были сконфигурированы первые дорожные транспортные средства. Большинство люксовых седанов и спортивных автомобилей имеют заднеприводную конфигурацию.

И переднеприводные, и заднеприводные автомобили являются полноприводными (2WD) и автомобилями, поскольку мощность передается только через два колеса.

В некоторых архитектурах автомобилей есть двигатель и ведущие колеса на задней оси (например, Porsche 911 classic, Renault Twingo 3).

Изображение: Архитектура трансмиссии с полным приводом (AWD) и полным приводом (4WD)

Обозначения:

  1. Двигатель внутреннего сгорания
  2. преобразователь сцепления / крутящего момента
  3. коробка передач
  4. задний дифференциал
  5. задний гребной винт (продольный ) вал
  6. раздаточная коробка (с центральным дифференциалом и редуктором (опция))
  7. карданный вал передний (продольный)
  8. передний дифференциал
  9. сцепное устройство (вязкостное, электромагнитное)

Когда мощность двигателя распределяется на все колеса Автомобиль — полноприводный (AWD) или полноприводный (4WD) .Четкого различия между AWD и 4WD нет, но обычно автомобили с полным приводом содержат раздаточную коробку, которая имеет центральный дифференциал и дополнительный двухступенчатый редуктор (LO-low и HI-high).

В случае автомобиля с полным или полным приводом передняя и задняя оси должны быть оснащены дифференциалом, поскольку все колеса передают мощность, и им необходимо вращаться с разной скоростью во время поворота.

Полноприводные / полноприводные автомобили также называются «четыре на четыре» (4 × 4) .Числа взяты из формулы трансмиссии автомобиля :

\ [2 \ cdot \ text {TotalNumberOfAxles x} 2 \ cdot \ text {TotalNumberOfDriveAxles} \]

Для автомобиля с двумя осями, если только одна ось имеет ведущие колеса, формула становится « 4 × 2 ». Если обе оси имеют ведущие колеса, формула будет « 4 × 4 ».

Автомобиль с постоянным / постоянным полным приводом имеет постоянное распределение крутящего момента между передней и задней осью, это не может быть отключено водителем или электронным модулем управления (ЕСМ).

Автомобиль AWD / 4WD может иметь режим 2WD, потому что ECM (или водитель) может отключить одну из осей от движения. В современных автомобилях переключение между режимами 2WD и 4WD обычно выполняется незаметно для водителя.

Производители автомобилей используют различные технологии AWD / 4WD. Некоторые из них являются запатентованными системами трансмиссии, некоторые используют специальные компоненты от поставщиков первого уровня.

Torsen®

Torsen происходит от Torque Sensing и представляет собой механический дифференциал повышенного трения.Этот тип дифференциала был произведен корпорацией Gleason. Их можно использовать как передний / задний дифференциал или как центральный (межосевой) дифференциал.

Изображение: Автоматическая коробка передач Audi с межосевым дифференциалом Torsen
Кредит: Audi

Дифференциалы Torsen полностью механические, со сателлитами и геликоидальными шестернями. Их характеристика самоблокировки зависит от определения разницы крутящего момента между передней и задней осями или между левым и правым колесами.

Примеры автомобилей, оснащенных системами полного привода Torsen: Audi Quattro, Alfa Romeo Q4.

Haldex®

Системы полного привода Haldex основаны на центральном сцепном устройстве с мокрым многодисковым сцеплением. Они производятся группой Haldex Traction AB, в настоящее время принадлежащей BorgWarner. Системы Haldex обычно используются в качестве дифференциала повышенного трения заднего моста.

Изображение: Полный привод Cadillac SRX (AWD) с электронным дифференциалом повышенного трения Haldex
Кредит: Cadillac

Дифференциал повышенного трения Haldex управляется электронным модулем управления (ECM).Благодаря многодисковой муфте (разомкнут, замкнут, проскальзывает) автомобиль может работать как переднеприводный или полный привод. Распределение крутящего момента между передней и задней осями варьируется в зависимости от положения сцепления. Система управляется электрогидравлической системой управления.

Системы Haldex AWD широко используются в автомобильной промышленности, например в автомобилях: Audi Q3, Skoda Octavia 4 × 4, VW Tiguan, SEAT Alhambra 4, Lamborghini Aventador LP 700-4, Bugatti Chiron, Volvo V60 AWD, Volvo XC90. AWD, Ford Kuga, Land Rover Range Rover Evoque, Opel Insignia, Buick Lacrosse, Cadillac SRX и др.

BMW xDrive®

xDrive — это фирменная технология BMW 4WD. Первым BMW, оснащенным системой xDrive, стал X5 в 2004 году. Основным компонентом системы xDrive является раздаточная коробка . Раздаточная коробка предназначена для разделения мощности, поступающей от коробки передач, между передней и задней осями.

Изображение: Трансмиссия BMW X-drive (4WD)
Кредит: BMW

Управление крутящим моментом между передней и задней осью осуществляется посредством мокрой многодисковой муфты внутри раздаточной коробки.Положение сцепления приводится в действие электродвигателем с помощью электронного модуля управления. Когда сцепление полностью закрыто, разделение крутящего момента между передней и задней осью составляет 50:50.

Mercedes 4MATIC®

4MATIC — это технология AWD / 4WD, разработанная Mercedes-Benz. Он состоит из центрального планетарного дифференциала, который распределяет крутящий момент между передней и задней осями. В первом поколении 4MATIC использовался центральный дифференциал с электронным управлением, задний дифференциал повышенного трения и передний открытый дифференциал.Система 4MATIC последнего поколения использует три открытых дифференциала (передний, задний и центральный).

Изображение: Mercedes S350 Bluetec 4-MATIC система полного привода (AWD)
Кредит: Mercedes

EMCD системы AWD

EMCD поступает от Electro-Magnetic Control Device. Он состоит из мокрого многодискового сцепления, управляемого электромагнитным приводом. Система EMCD производится GKN Driveline. Он действует как центральный дифференциал повышенного трения, управляемый электронным модулем управления (ЕСМ).

Изображение: GKN Electro-Magnetic Control Device (EMCD)
Кредит: GKN

Транспортные средства, оборудованные EMCD, работают в номинальном режиме в качестве транспортных средств с передним приводом. Возможность полного привода «по запросу» зависит от автомобиля и дорожных условий. У водителя есть возможность полностью заблокировать сцепление для постоянного полного привода, но в автоматическом режиме решение принимает ЕСМ.

Примеры автомобилей с системой полного привода EMCD: Nissan Quashqai, Nissan X-Trail, Dacia Duster, Fiat Sedici.

Вискомуфтовая система

Это самые простые технологии 4WD. Передний и задний мосты связаны между собой посредством вязкостного самоблокирующегося устройства. Вископара состоит из нескольких круглых пластин с выступами и перфорациями. Они погружены в вязкую жидкость на основе силикона.

Изображение: Вискомуфта

Изображение: Вискомуфта в разрезе

Вискомуфта обычно использовалась на небольших транспортных средствах.Передний мост является номинальным ведущим мостом, задний мост тянулся без передачи крутящего момента через вископару. Если передняя ось вращалась из-за потери сцепления, вископара начинала блокироваться, передавая крутящий момент на заднюю ось.

Пример автомобиля с вискомуфтой: Fiat Panda, Renault Scenic RX4.

Преимущество технологии вязкой муфты — простая конструкция при невысокой стоимости. К недостаткам можно отнести низкую эффективность и медленное время реакции.

Каждая из вышеперечисленных технологий AWD / 4WD будет подробно описана в отдельных статьях.

Для любых вопросов или замечаний относительно этой статьи, пожалуйста, используйте форму комментариев ниже.

Не забывайте ставить лайки, делиться и подписываться!

Компоненты системы полного привода

Основными частями любой системы полного привода являются два дифференциала (передний и задний) и раздаточная коробка. Кроме того, системы неполного рабочего времени имеют блокирующие ступицы, и оба типа систем могут иметь усовершенствованную электронику, которая помогает им еще лучше использовать имеющееся тяговое усилие.

Дифференциалы Автомобиль имеет два дифференциала: один расположен между двумя передними колесами, а другой — между двумя задними колесами. Они передают крутящий момент от карданного вала или трансмиссии на ведущие колеса. Они также позволяют левому и правому колесам вращаться с разной скоростью при прохождении поворота.

Когда вы совершаете поворот, внутренние колеса движутся по другому пути, чем внешние, а передние колеса движутся по другому пути, чем задние, поэтому каждое из колес вращается с разной скоростью.Дифференциалы обеспечивают разницу в скорости между внутренними и внешними колесами. (В случае полного привода разница в скорости между передними и задними колесами обрабатывается раздаточной коробкой — мы обсудим это позже.)

В легковых и грузовых автомобилях используются дифференциалы нескольких различных типов. Типы используемых дифференциалов могут существенно повлиять на то, насколько хорошо автомобиль использует имеющееся тяговое усилие. См. Подробности в разделе «Как работают дифференциалы».

Раздаточная коробка

Это устройство, которое распределяет мощность между передней и задней осями полноприводного автомобиля.

Вернемся к нашему примеру поворота на повороте: в то время как дифференциалы обрабатывают разницу скоростей между внутренними и внешними колесами, раздаточная коробка в полноприводной системе содержит устройство, которое учитывает разницу скоростей между передними и задними колесами. . Это может быть вязкостная муфта, межосевой дифференциал или редуктор другого типа. Эти устройства позволяют системе полного привода исправно работать на любой поверхности.

Раздаточная коробка в системе с частичным полным приводом блокирует карданный вал передней оси с карданным валом задней оси, поэтому колеса вынуждены вращаться с одинаковой скоростью.Это требует, чтобы шины проскальзывали при повороте автомобиля. Такие системы неполного рабочего времени следует использовать только в ситуациях с низким сцеплением, когда шины относительно легко проскальзывают. На сухом бетоне шинам нелегко проскальзывать, поэтому следует отключить полный привод, чтобы избежать резких поворотов и дополнительного износа шин и трансмиссии.

Некоторые раздаточные коробки, чаще используемые в системах неполного рабочего времени, также содержат дополнительный набор передач, которые обеспечивают автомобилю низкий диапазон .Это дополнительное передаточное отношение дает автомобилю дополнительный крутящий момент и сверхмалую выходную скорость. На первой передаче в низком диапазоне автомобиль может развивать максимальную скорость около 5 миль / ч (8 км / ч), но на колесах создается невероятный крутящий момент. Это позволяет водителям медленно и плавно подниматься по очень крутым склонам.

Стопорные ступицы

Каждое колесо в автомобиле прикреплено к ступице болтами. Полноприводные грузовики с неполным приводом обычно имеют стопорных ступиц на передних колесах. Когда полный привод не задействован, стопорные ступицы используются для отсоединения передних колес от переднего дифференциала, полуосей (валов, соединяющих дифференциал со ступицей) и карданного вала.Это позволяет дифференциалу, полуосям и карданному валу перестать вращаться, когда автомобиль находится в режиме полного привода, сокращая износ этих деталей и улучшая экономию топлива.

Ступицы с ручной блокировкой были довольно распространены. Чтобы включить полный привод, водителю приходилось выходить из грузовика и крутить ручку на передних колесах, пока ступицы не заблокируются. В новых системах есть ступицы с автоматической блокировкой, которые включаются, когда водитель переключается на полный привод. Этот тип системы обычно можно задействовать во время движения автомобиля.

В ручных или автоматических системах обычно используется скользящая муфта, которая фиксирует передние полуоси на ступице.

Усовершенствованная электроника

На многих современных полноприводных автомобилях передовая электроника играет ключевую роль. Некоторые автомобили используют систему ABS для выборочного торможения колес, которые начинают буксовать — это называется тормоз-контроль тяги .

Другие имеют сложные муфты с электронным управлением, которые могут лучше контролировать передачу крутящего момента между колесами.Позже в статье мы рассмотрим одну из таких продвинутых систем.

Во-первых, давайте посмотрим, как работает самая простая система полного привода с частичной занятостью.

Объяснение полного привода | автомобили с полным приводом, автомобили 4×4, грузовики с полным приводом, 4motion, quattro, xDrive, SH-AWD, Haldex, Torsen, wiki

Понимание систем полного привода (Править)

Почему важно знать, как работает полный привод на вашем автомобиле? Во-первых, может показаться, что его система полного привода не предназначена для использования на дороге.Например, неполный полный привод нельзя использовать в скользких условиях — вам придется управлять таким автомобилем в режиме заднего привода, даже когда идет дождь или снег — в погодных условиях, когда может быть полный привод. нужный. Во-вторых, в зависимости от типа полного привода ваш автомобиль по-разному ведет себя при движении и прохождении поворотов на скользкой дороге. Возможно, вы захотите знать, чего ожидать.

Не запутайтесь в сокращениях, которые используют производители: «AWD» не обязательно означает постоянный полный привод, «4WD» не только для внедорожников.Производители автомобилей используют десяток марок, чтобы выделить свои полноприводные автомобили — «quattro», «4motion» и так далее. Однако они редко указывают на тип системы полного привода, которая используется на конкретном автомобиле.

На самом деле существует всего четыре типа систем полного привода:

Примечание: на этом веб-сайте, когда мы описываем детали системы полного привода, используемой на конкретном автомобиле, мы используем определения, перечисленные здесь.

неполный полный привод (Править)

Это «временная» система полного привода.В нормальных условиях движения приводится в движение только одна ось (обычно задняя ось). На скользкой дороге водитель включает другую ось с помощью рычага или кнопки. Этот тип полного привода не имеет межосевого дифференциала — при включении полного привода передний и задний карданные валы механически связаны и вращаются с одинаковой скоростью.

Когда автомобиль поворачивает, передние колеса проходят большее расстояние, чем задние.

Рисунок: Колеса вращаются с разной скоростью и перемещаются на разное расстояние при повороте автомобиля

Поскольку неполная система полного привода не имеет межосевого дифференциала, передние колеса не могут двигаться быстрее задних.Этот тип полного привода нельзя использовать на асфальте. Вращение на асфальте (даже на мокром асфальте) с включенным полным приводом вызывает зависание трансмиссии и увеличивает вероятность поломки трансмиссии. При включенном полном приводе автомобиль испытывает сильную недостаточную поворачиваемость, что может привести к аварии.

Режим полного привода на автомобиле с частичным полным приводом следует использовать только на поверхностях с низким сцеплением (грязь, снег, лед, песок), в течение коротких периодов времени и на низких скоростях.При движении по таким покрытиям заводится трансмиссия из-за пробуксовки колес.

Примечание. Режим «Неполный полный привод» трансмиссии SelecTrac Jeep Cherokee означает «блокировку межосевого дифференциала». Jeep’s SelecTrac — это выбираемая система полного привода.

постоянный полный привод (Править)

Это постоянный полный привод или постоянно включенная система полного привода. Все колеса постоянно приводятся в движение.Автомобили с постоянным полным приводом оснащены межосевым дифференциалом, который позволяет каждому колесу перемещаться на разное расстояние при повороте. Этот тип полного привода можно использовать как на дороге, так и вне ее. На скользкой дороге межосевой дифференциал можно заблокировать вручную или автоматически, в зависимости от автомобиля.

Когда включена ручная блокировка межосевого дифференциала (доступна на внедорожниках и некоторых внедорожниках), поведение трансмиссии аналогично неполному полному приводу, т.е.е. передний и задний карданные валы вращаются с одинаковой скоростью. Использование постоянного полного привода с заблокированным межосевым дифференциалом ограничено на поверхностях с низким сцеплением.

В случае автоматической блокировки в сочетании с межосевым дифференциалом используется дифференциал Torsen, вязкостная муфта, многодисковая гидравлическая муфта или подобное устройство контроля тяги. Когда колесо проскальзывает на одной из осей (один приводной вал вращается быстрее, чем другой), устройство блокирует межосевой дифференциал, и крутящий момент передается от оси, которая проскальзывает, на другую ось, у которой есть тяга.Как только пробуксовка колеса устранена, устройство разблокируется.

Некоторые автомобили (Land Rover Discovery II, BMW X5 с предварительным приводом) не имеют блокировки межосевого дифференциала, но оснащены электронной системой контроля тяги (известной как Electronic Differential Lock — EDL) на всех четырех колесах. Эта электронная система обнаруживает проскальзывание колес, считывая датчики ABS, затем она применяет тормоза к проскальзывающим колесам, и крутящий момент передается на колеса, у которых есть тяга. Хотя она хорошо работает на скользкой дороге, система не может конкурировать с реальным механически блокируемым дифференциалом при движении по бездорожью.

автоматический полный привод (Править)

Это система полного привода «по запросу». В нормальных условиях движения приводится в действие только одна ось. Когда происходит проскальзывание колеса (ведущий карданный вал вращается быстрее, чем ведомый приводной вал), многодисковое гидравлическое сцепление, вязкостная муфта или другое подобное устройство контроля тяги блокирует и включает другую ось. Крутящий момент передается на другую ось. Как только разница в скоростях переднего и заднего мостов устраняется, устройство разблокируется, и автомобиль возвращается в режим полного привода.

Разница между тяговыми устройствами, которые используются в системах постоянного полного привода и автоматических полноприводных системах, заключается в том, что устройство, используемое в автоматической системе полного привода, заменяет межосевой дифференциал.

Усовершенствованные системы полного привода с электронным управлением могут работать в упреждающем режиме и блокировать устройство контроля тяги даже до того, как колеса начинают буксовать — необходимость полного привода определяется в режиме реального времени на основе информации, собираемой с различных датчиков (т.е. датчик перегрузки, положение педали акселератора и т. д.).

Некоторые автомобили позволяют водителю вручную блокировать многодисковое гидравлическое сцепление, когда водитель чувствует, что ему необходимо постоянно включать полный привод, например, для езды по бездорожью. Например, в Nissan X-Trail это достигается нажатием кнопки на консоли приборной панели. В Subaru Legacy сцепление блокируется, когда рычаг переключения передач автоматической коробки передач находится в положении «1».

Известной проблемой многодисковых гидравлических муфт, используемых в автоматических полноприводных системах, является перегрев тягового устройства.Например, это может происходить с некоторыми компактными внедорожниками, когда они едут по бездорожью, через толстый слой снега и т. Д. ЭБУ обнаруживает перегрев, выключает сцепление и переводит автомобиль в режим 2WD. На приборной панели загорается сигнальная лампа.

выбираемый полный привод (Править)

В эту категорию попадает Mitsubishi Pajero (Montero) с трансмиссией Super Select, Jeep Grand Cherokee с трансмиссией SelecTrac и несколько других внедорожников.Mitsubishi, например, имеет трансмиссию, аналогичную той, которая используется в автомобилях с постоянным полным приводом, но с возможностью полного привода. В Mitsubishi водитель может выбирать между режимом 2wd, 4wd с автоматическим распределением крутящего момента через вязкостную муфту (автомобиль ведет себя так же, как автомобиль с постоянным полным приводом), 4wd с заблокированным дифференциалом (ведет себя как неполный полный привод. привод) и 4wd с пониженной передачей (низкочастотный неполный полный привод).

© www.awdwiki.com

Руководство для неспециалистов по системам полного привода | Путеводители по покупкам

Системы полного привода (4WD) раньше предназначались для грузовиков. Они были разработаны в основном для суровых условий бездорожья, когда стандартные трансмиссии с приводом на 2 колеса (2WD) просто приводили к застреванию грузовика. В то время как ранние системы 4WD были довольно грубыми в эксплуатации (водителю приходилось вручную включать передние колеса в большинстве систем неполного рабочего дня), они прошли долгий путь.То, что когда-то было простым вопросом с приводом на 2 или 4 колеса, теперь требует немного большего понимания работы и назначения сегодняшних систем 4WD.

Сегодня существует четыре основных системы, которые передают мощность двигателя на все четыре колеса транспортного средства: полный привод (AWD), неполный полный привод, неполный полный привод и постоянный полный привод.

Постоянный полный привод
Постоянный полный привод — это оригинальная система, появившаяся почти столетие назад. Сегодня его использование в основном ограничено транспортными средствами, которые предназначены для серьезных внедорожных работ.Эта конфигурация трансмиссии традиционно передает мощность двигателя поровну на все четыре колеса, но некоторые современные варианты способны распределять крутящий момент двигателя (так называемый «крутящий момент») на колеса, которые в нем больше всего нуждаются.

Отличие настоящих систем полного привода от почти всех других типов заключается в том, что они оснащены специальным вторичным «низким» передаточным числом для очень медленного движения по пересеченной местности. Многие также имеют блокировку дифференциалов (эти системы предотвращают проскальзывание одного колеса, если другое колесо имеет сцепление).Несмотря на то, что 4WD чрезвычайно эффективен для бездорожья и в ненастную погоду, вес этих систем (который отрицательно влияет на экономию топлива) и тот факт, что они всегда задействованы, означает, что эти типы систем не для всех.

Неполный полный привод
Неполный привод 4WD устраняет некоторые из недостатков экономии топлива, присущих истинным системам 4WD. В то время как оригинальная система 4WD постоянно передает мощность на все колеса, неполные системы 4WD остаются в режиме заднего привода до тех пор, пока не потребуется дополнительное тяговое усилие.Это снижает ненужное сопротивление трансмиссии и помогает минимизировать штрафы за экономию топлива.

Переход с 2-х на 4-х колесный привод осуществляется посредством электронного, механического или гидравлического переключения, часто водителем с помощью переключателя или рычага в кабине. Почти все системы полного привода с неполным рабочим днем ​​оснащены тем же «низким» передаточным числом и блокировкой дифференциалов, что и специализированные системы полного привода. Однако большинство неполных систем полного привода нельзя использовать на сухом асфальте из-за опасений по поводу повреждения механических компонентов.Система полного привода с неполным рабочим днем ​​более экономична, но это преимущество достигается за счет гибкости.

Неполный полный привод
Частично приводные системы полного привода работают так же, как и трансмиссии с передним приводом, до тех пор, пока не пропадет тяга, а затем система автоматически передает мощность на задние колеса для дополнительной тяги. Этот тип системы должен дождаться, пока передние колеса не начнут буксовать, прежде чем электроника (или гидравлика) автоматически переключится в режим полного привода. Это может быть небольшим недостатком при запуске с места.Преимущества неполного полного привода включают низкую стоимость, меньший вес и повышенную эффективность, что делает его идеальным для автомобилей начального уровня или компактных автомобилей. Как и ожидалось, системы полного привода с неполной загрузкой не предназначены для интенсивного использования на бездорожье (они не оснащены «низкими» передачами). Тем не менее, системы полного привода с частичной занятостью хороши для использования в ненастную погоду или для резервирования на случай чрезвычайной ситуации.

Полный привод
Полноприводные системы сегодня являются одними из самых сложных трансмиссий.Мощность двигателя передается на все четыре колеса в зависимости от потребности, определяемой электронными или гидравлическими датчиками. Хотя это действительно увеличивает стоимость автомобиля, автопроизводители предпочитают системы полного привода, поскольку они позволяют инженерам «настраивать» управляемость автомобиля с помощью трансмиссии — большая мощность может быть направлена ​​назад, чтобы имитировать спортивные характеристики управляемости заднего привода. автомобиль, при желании.

Многие из современных сложных систем полного привода способны даже передавать всю мощность двигателя на одно колесо, если именно здесь присутствует тяга. Это означает, что автомобиль с полным приводом может превзойти автомобиль с полным приводом в некоторых условиях.Как и ожидалось, у AWD есть несколько недостатков. К ним относятся вышеупомянутый дополнительный вес по сравнению с трансмиссией 2WD и тот факт, что они в основном подходят только для путешествий по дорогам. Кроме того, повышенная механическая сложность и возможность дополнительного обслуживания по мере старения автомобиля также являются факторами.

В отличие от многих автомобильных систем, которые развиваются и исчезают с годами, поскольку новые технологии делают их устаревшими (вольфрамовые фары, диагональные шины и т. Д.), Базовая устаревшая система полного привода все еще живет сегодня.Однако современная электроника позволила инженерам разработать более эффективные системы со значительно улучшенным сцеплением без штрафов и недостатков, присущих традиционным системам. Проще говоря, не существует «лучшей» полноприводной системы — каждая из них подходит для своей индивидуальной роли в зависимости от предполагаемого использования и конструкции автомобиля.

4WD против AWD: в чем разница?

Почему Subaru в некоторых условиях работает лучше, чем Jeep, и наоборот? Ответ в том, как они приводят в движение свои колеса.Даже если все четыре приводятся в движение, то, как к ним поступает мощность — и как это влияет на ваше вождение — сильно различается. В других случаях он может вообще не отличаться. Смущенный? Давайте объясним, как все это работает.

Начинается с дифференциала

Когда вы поворачиваете на своем автомобиле, грузовике или полноприводном универсале-внедорожнике, внешние колеса перемещаются дальше, чем внутренние, поэтому им нужно вращаться быстрее. Чтобы обеспечить такую ​​разность скоростей, существует устройство, называемое дифференциалом между колесами на оси.Ваши передние колеса также перемещаются дальше, чем ваши задние колеса, поэтому в автомобиле с полным или полным приводом также требуется дифференциал между передней и задней осями.

Эта система отлично подходит для дороги с хорошим сцеплением. Но вся эта причудливая безаварийная маневренность в дорожных условиях с высоким сцеплением мешает, когда вы сталкиваетесь с ситуациями с низким сцеплением, которые вы найдете на бездорожье или в плохую погоду. Видите ли, природа дифференциала состоит в том, чтобы направлять весь крутящий момент двигателя по пути наименьшего сопротивления — шине с наименьшим сцеплением.

Если вы когда-нибудь пробовали проехать по снежному склону, то наверняка замечали это. Когда вы нажимаете на педаль газа, одно колесо вращается свободно, а другое ничего не делает. Чтобы обрести сцепление с дорогой в таких условиях, вам нужно заблокировать колеса вместе. И то, как автомобиль это делает, определяет его возможности.


Зачем ездить на всех четырех колесах?

Давайте остановимся на кратком ответе: тяга. При прочих равных четыре колеса имеют вдвое большую тягу, чем два.Конечно, когда мы начали вдаваться в вышесказанное, подключить мощность ко всем четырем колесам было довольно сложно.


Как работает полный привод

Благодаря такому дифференциалу между осями автомобиль с полным приводом направит мощность вашего двигателя по пути наименьшего сопротивления — колесу с наименьшим сцеплением. В то время как полноприводный автомобиль может выбирать только между двумя колесами, система полного привода ищет наименьшее сопротивление для всех четырех колес.

Чтобы противодействовать этому, лучшие автомобили с полным приводом оснащаются межосевым дифференциалом, который содержит сцепление или вязкостный привод.Это распределяет крутящий момент спереди назад, направляя его от вращающегося колеса. Так как хорошие автомобили с полным приводом делают это на лету, автоматически, без какого-либо вмешательства водителя, они могут помочь водителю поддерживать тягу в различных условиях. Полный привод может перейти от сцепления с дорогой (где дифференциалы должны обеспечивать разные скорости движения из стороны в сторону и спереди назад) на скользкий снег, дождь или грязь (где крутящий момент также необходимо распределить между колесами с сцеплением), практически мгновенно. Вот почему полный привод — лучший выбор для большинства водителей и помогает безопасно перемещаться как в ненастную погоду, так и при легком бездорожье.Важным отличием систем полного привода является то, какой крутящий момент они способны распределять — чем больше, тем лучше. Обязательно ищите этот номер при поиске следующей покупки автомобиля.


Как работает полный привод

4WD работает, блокируя переднюю и заднюю оси вместе, распределяя крутящий момент между ними 50:50. Это обеспечивает отличное тяговое усилие, но автомобиль, заблокированный в режиме полного привода, не может безопасно эксплуатироваться на сухом асфальте, поскольку его передняя и задняя оси вынуждены вращаться с одинаковой скоростью.Помимо того, что автомобиль может выйти из-под контроля, это также вызывает большую нагрузку на трансмиссию и может привести к ее повреждению. При заблокированном режиме 4WD транспортному средству требуется пробуксовка колес, чтобы компенсировать разную скорость осей — в режиме 4WD грузовик может найти сцепление с дорогой на рыхлых поверхностях, но для работы также требуются рыхлые поверхности. Таким образом, вы можете использовать 4WD только по бездорожью или по глубокому снегу.

Чтобы максимально усложнить ситуацию, некоторые автомобили с полным приводом также могут работать с полным приводом. Land Rover Discovery Уэса — отличный тому пример.Во время езды по Голливуду по асфальтированным дорогам у него не будет блокироваться передняя и задняя оси. Если повторить нашу предыдущую тему, это означает, что крутящий момент передается на все четыре колеса, но не распределяется между передней и задней частью. Крутящий момент передается на то из четырех колес, которое имеет наименьшее сцепление с дорогой. Затем, когда он едет по бездорожью в Baja, он блокирует этот межосевой дифференциал, включает 4WD, и мощность равномерно распределяется между передней и задней частями, удваивая тяговое усилие. Благодаря такому расположению автомобиль с постоянным полным приводом может безопасно двигаться по дороге с разблокированным межосевым дифференциалом, а затем перемещаться по рыхлой местности, блокируя этот дифференциал.

В то время как 4WD может равномерно распределять мощность спереди назад, он не может распределять ее из стороны в сторону по оси. Это означает, что в режиме полного привода крутящий момент по-прежнему передается на колесо с наименьшим сцеплением с дорогой на каждой оси. Чтобы исправить это, вам понадобится блокируемый дифференциал, который заставляет оба колеса на оси вращаться с одинаковой скоростью. Это последний кусочек головоломки, позволяющий добиться максимального сцепления с дорогой на бездорожье. При заблокированном межосевом дифференциале и заблокированных дифференциалах на обеих осях крутящий момент распределяется поровну на все четыре колеса.

«Шкафчики» могут работать механическими, электронными или пневматическими средствами. Усовершенствованные внедорожники, такие как Jeep Wrangler Rubicon или Mercedes G-Wagon, в стандартной комплектации оснащены передним и задним шкафчиками, что означает, что они единственные автомобили, действительно способные одновременно управлять всеми четырьмя колесами в условиях низкого сцепления с дорогой. Если в вашем автомобиле нет передних и задних запирающихся шкафчиков, это лучшее вложение, которое вы можете сделать, чтобы добиться большей проходимости по бездорожью. Шкафчики ARB полностью невидимы для вашего автомобиля, пока вы не нажмете переключатель, не включите их и не получите мгновенный захват.


Низкий диапазон увеличивает крутящий момент

Если вы когда-нибудь пробовали проехать на машине по бордюру, вы заметили, сколько газа нужно, чтобы перебраться через это простое препятствие. И твоей машине это, наверное, не понравилось. Хотите знать, как внедорожники ползут по гигантским крутым скалам? Это не с большей мощностью, а с пониженной передачей. Передача пониженного диапазона увеличивает крутящий момент двигателя (обычно в два-четыре раза). Это похоже на включение бабушкиной передачи на горном велосипеде: внезапно подъемы требуют гораздо меньше усилий.Это также увеличивает эффект торможения двигателем; Низкочастотная передача позволяет спускаться по очень крутой местности без использования тормозов.

Позволяя преодолевать сложную местность на более низких скоростях, передача пониженного диапазона также облегчает преодоление препятствий на передаче, позволяя подвеске поглощать неровности и повышая безопасность. Всегда оставайтесь на малой дальности, если вы едете по крутому бездорожью.


Технология заменяет механические возможности

Внедорожник: возможности вашего автомобиля зависели от полного привода, блокировки дифференциалов и других специальных компонентов.Технологии меняют это. В наши дни люди хотят, чтобы автомобили могли преодолевать Рубиконовую трассу и Нюрбургринг. Контроль тяги делает это возможным.

Кому нужен дорогой, редко используемый блокируемый дифференциал, если вы можете просто обманом заставить свою систему ABS выполнять ту же работу? Благодаря выборочному срабатыванию тормоза на прялке эта технология имитирует эффект запирающего устройства, направляя крутящий момент на колесо вместе с тягой. В наши дни антипробуксовочная система стала настолько эффективной, что может ловить прялку за 1/100 оборота.Он автоматически предоставляет преимущества шкафчика, и вам не нужно знать, когда его использовать. Единственный недостаток заключается в том, что вы отбираете крутящий момент двигателя, чтобы получить тягу — хорошо, если у вас более чем достаточно крутящего момента, но плохо, если у вас нет передачи, чтобы его найти.

Вы можете использовать левую ногу, чтобы имитировать это. В следующий раз, когда ваш AWD Subaru застрянет, когда одно колесо будет неконтролируемо вращаться, попробуйте тормозить левой ногой, одновременно нажимая педаль газа правой.Это должно направить мощность на колесо, у которого есть сцепление, что позволит вам ехать прямо.

Поправка: Изначально эта история шла под заголовком «Что лучше: 4WD или AWD?» С тех пор мы уточнили статью, чтобы предоставить более подробное объяснение.

Ведущее фото: Мэтт Скотт

Как это работает: вариатор на все колеса

Благодаря зимним зимам в Канаде полный привод (AWD) стал очень популярной функцией.Но хотя это звучит так, будто все колеса едут постоянно, это не обязательно так.

В большинстве полноприводных автомобилей и спортивных комплексов используется та или иная форма регулируемой системы, способной распределять мощность по мере необходимости для увеличения тяги, в том числе на скользкой поверхности, а также на поворотах и ​​ускорении.

Полный привод (4WD) — это не одно и то же. Большинство полноприводных пикапов и внедорожников используют систему «неполный рабочий день», которая требует от вас задействовать четыре колеса, когда это необходимо. На полноприводном автомобиле или внедорожнике система активна постоянно.

Полный привод на Acura TLX

На всех автомобилях используются дифференциалы. Это агрегаты с шестернями, соединенными с выходными валами, которые вращают колеса, что позволяет колесам вращаться с разной скоростью. Каждый раз, когда вы поворачиваете за угол, внешнее колесо должно проходить дальше, чем внутреннее колесо. Дифференциал позволяет ему быстрее поворачиваться.

Однако всегда есть предел скорости вращения одного колеса. Например, если одна шина вращается на льду, вы хотите, чтобы колесо с другой стороны получало большую часть мощности, иначе вы никуда не поедете.Дифференциал повышенного трения передает мощность на колесо, которое имеет тягу.

В случае полного привода имеется межосевой дифференциал, который по мере необходимости передает мощность между передними и задними колесами. Какая именно мощность двигателя распределяется между ними, зависит от автомобиля. Как правило, при нормальном вождении большинство обычных полноприводных автомобилей передает больше мощности на передние колеса, в то время как более спортивные модели обычно делают упор на задние колеса. Например, если система описывается как 60/40, это означает, что 60 процентов мощности идет на передние колеса и 40 процентов — на задние.

Автомобили

AWD, которые направляют больше мощности на передние колеса, включают Toyota Highlander и Ford Escape, в то время как примеры автомобилей с задним смещением включают BMW X5 и Dodge Charger AWD.

«Симметричный» полный привод

Subaru звучит так, как будто каждое колесо получает одинаковую мощность, но на самом деле название относится к тому, как трансмиссия расположена симметрично вдоль оси автомобиля. В то время как некоторые модели Subaru делят мощность 50/50 спереди назад, большинство — 60/40.

Под «симметричным» полным приводом Subaru понимается расположение трансмиссии по обе стороны от оси автомобиля.

На любом автомобиле с полным приводом, когда необходимо переместить мощность, доступная мощность зависит от системы.Многие идут только до 50/50 спереди назад, но некоторые могут передавать до 100 процентов вперед или назад по мере необходимости. Отсюда некоторые из них — в основном более спортивные автомобили — также могут распределять мощность между левым и правым колесом.

В некоторых случаях это может быть большая часть или вся мощность двигателя, направляемая только на одно колесо, если это лучше всего для условий движения. Некоторые менее сложные системы обеспечивают этот тип «распределения крутящего момента» путем применения тормоза на вращающемся колесе, поэтому колесо на другой стороне берет на себя задачу по перемещению транспортного средства вперед.

Перемещение мощности происходит автоматически, но на некоторых кроссоверах и внедорожниках на приборной панели есть кнопка «Заблокировать». Когда он активирован, он блокирует дифференциал, поэтому передние и задние колеса вращаются вместе с одинаковой скоростью. Он предназначен только для выхода из снега или грязи на очень низких скоростях и отключается, когда вы превысите этот предел скорости.

На некоторых полноприводных автомобилях дифференциал может быть заблокирован для движения на низкой скорости в снегу или грязи.

Есть разные способы перемещать эту силу.В некоторых межосевых дифференциалах используется вязкостная муфта. В этом агрегате используются пластины, которые соединены с выходными валами и погружены в густую жидкость. Если одно колесо проскальзывает, его пластина вращается быстрее.

Ответить

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *