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.

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 мощност

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)

---

как он работает и чем нехорош — Журнал «4х4 Club»

«Честный полный привод» — не вполне четкий, но убедительный термин, священная мантра интернет-гуру. Однако сегодня подавляющее большинство производителей делает ставку на электронику и многодисковые муфты, автоматически подключающие задний мост…

Хорошо иметь на случай штурма снежного заноса машину с колесной формулой 4х4, а в остальное время – экономичный монопривод. И при трогании с места на мокром асфальте полезно быть во всеоружии. Но уже через мгновение, когда скорость набрана, лишняя ведущая ось – только перерасход горючего.

Это стопроцентный формат кроссовера, и для того чтобы стали возможными быстрые или кратковременные включения второй пары ведущих колес, появились разнообразные многодисковые муфты их подключения.

ЭКОНОМИЯ МЕТАЛЛА И ТОПЛИВА
Недорогая и компактная многодисковая муфта, не вызывающая дополнительных вибраций и крайне отзывчивая, вытеснила сегодня на 90% полноприводных машин все другие виды трансмиссии, сведя формулу нынешней постройки массового кроссовера к единому принципу: поперечно расположенный впереди мотор постоянно приводит передние колеса, а задние подключаются муфтой по потребности.

Полный привод, реализованный таким образом, намного проще настоящих внедорожных конструкций. Раздаточной коробки нет, возле переднего дифференциала остаются лишь дополнительная пара шестерен отбора мощности да выходной вал. Еще один плюс: благодаря малому весу и размерам стало возможным разгрузить от тяжести муфты и без того тяжелую переднюю часть автомобиля. Многодисковая муфта поселилась прямо на заднем редукторе.

РАЗНЫЕ
Но муфта муфте рознь. При одинаковом принципе подключения второго моста  конструкции могут иметь значительные различия.

Изначально решено было каким-то образом заставить срабатывать муфту от проскальзывания передней половинки, связанной с мотором и передними колесами, относительно задней, соединенной с задними колесами. Забуксовал перед, пошла разница оборотов половинок, муфта заблокировалась, подключился зад. Логично?

Самые первые муфты применял Volkswagen Golf в своей трансмиссии Syncro. Пакет фрикционов в них не сжимался, а был залит силиконовой жидкостью, которая густела при больших нагрузках и сама передавала вращение. Управлять такой виско-муфтой было невозможно, характеристика ее работы оставляла желать лучшего, и 100% крутящего момента на задние колеса она передать не могла. К тому же при буксовании в грязи силикон вскипал, муфта быстро перегревалась и… сгорала.

Другая конструкция попала на ранние Ford Escape. Там диски муфты уже сжимались, но происходило это чисто механически, при помощи шариков и клиновидных прорезей, в момент проворачивания передней части относительно задней. Муфта работала четче, но резче, вызывая неожиданные удары в самой ответственной фазе скользкого поворота.

Представьте себе, что в вираже ваш автомобиль внезапно из переднеприводного превратится в «классику», а под сброс газа муфта также внезапно отключится. Последствия могут быть фатальными.

Эта проблема и дальше довольно долго преследовала производителей муфт. Чтобы адекватнее регулировать поток мощности к задним колесам, а заодно и оберегать диски муфты от перегрева, предприняли попытку использовать гидравлику.

ПРИШЕСТВИЕ HALDEX
Последней версией неуправляемой муфты стала первая генерация Haldex 1998 года. Здесь диски сжимал гидроцилиндр, давление масла для которого вырабатывал насос. Насос смонтировали на одной половинке муфты, а привод на него шел от другой. То есть теперь при разнице оборотов передних и задних колес нарастало давление сжатия и муфта блокировалась. Haldex работал мягко и оказался успешным.

Выигрышей получили сразу два: масло, теперь циркулирующее и через гидронасос, лучше охлаждалось, а гидропривод четче и, главное, быстрее срабатывал. Но все же оставалась неиспользуемой часть функционала привода – упреждение подключения заднего моста в самом начале развития опасной ситуации, частичное блокирование муфты для прохождения поворотов. С этим могла и должна была справиться электроника.

Так в 2004 году появилось второе поколение Haldex все с теми же дисками и насосом, но с электронным клапаном, а в «мозги» системы стабилизации машины внедрили отдел, заведующий полным приводом.

Компактный.  Весь набор элементов муфты Haldex собран в плотный блок и по габаритам лишь немного больше стандартного дифференциала

Система стала управляемой, и передаваемый назад крутящий момент перестал напрямую зависеть от разницы скоростей передних и задних колес.

ПРЕДУПРЕЖДЕН – ЗНАЧИТ ВООРУЖЕН
Все бы хорошо, но оставались «незатронутыми» ситуации, при которых хорошо бы получить состоявшийся полный привод еще до пробуксовки передних колес. Иными словами, насос, работающий от разницы оборотов половинок муфты, больше не устраивал инженеров-трансмиссионщиков. Ведь его спасительное давление в некоторых режимах движения просто отсутствовало.

Решение оказалось простым и в общих чертах применяется до сего дня в большинстве реализованных посредством муфты приводов.

Очередное — четвертое — поколение Haldex получило прикрепленный снаружи электронасос и уже знакомые нам клапаны регулировки перед гидроцилиндрами. Теперь в любое время муфта могла быть полностью или частично замкнута лишь по сигналу электроники.

Такой принцип дал массу положительных эффектов. Появились режимы старта с места, при которых муфта на короткий период разгона полностью блокируется. Добавились режимы существенной блокировки в поворотах, когда хорошее сцепление на сухом асфальте позволяет на всю катушку использовать полный привод.

Как ни удивительно, возросли вездеходные качества. Ведь теперь стало возможно простым нажатием кнопки переключать алгоритм работы муфты с «асфальтового» на «внедорожный» или доверить это дело автоматике.

Узнаете три основных режима работы трансмиссии вашего кроссовера? Безусловно, у вас именно такая муфта в приводе задних колес!

Только миг. Две составляющие быстродействия системы – электронный мозг и сверхбыстрый электроклапан, время открытия которого менее 0.1 с

ДАЛЬШЕ – БОЛЬШЕ
Электронное управление муфты стало удобно совместить и с системой стабилизации, и с программой собственной безопасности фрикционов. Небольшой термодатчик внутри муфты отныне следил за рабочей температурой и отключал привод, если перегрев фрикционов был близок. Конечно, ставший минут на десять недоприводным автомобиль может вывести из равновесия, но это несравнимо лучше дыма из-под днища и поломки трансмиссии.

Кроме того, чем больше кроссоверов с электронно-управляемыми муфтами оказывалось в руках владельцев, тем шире и точнее становились программы систем полного привода. Сегодня лучшие из них уже не боятся перегрева не только в рыхлом снегу, но и при откровенном грязевом буксовании. А еще и химики с материаловедами не сидели сложа руки. Новые материалы дисков и накладок позволили вдвое поднять температуру аварийного отключения, а также повысить передаваемый фрикционами момент до величин заведомо больших, чем может выдать мотор.

Современные материалы фрикционов, высококачественные масла и продвинутые программы управления замыканием дисков дают возможность даже держать муфту частично подключенной, не боясь ее перегрева. Автомобиль при этом получает распределение крутящего момента по осям в пропорции 10:90, а то и 40:60, что для брендов, тяготеющих к заднеприводной компоновке, позволяет сочетать классические повадки на дороге с легкой полноприводностью, порой почти незаметной. И даже непрерывно варьировать степень подключения, улучшая управляемость машины и помогая системе стабилизации делать свое дело.

Учитывая гибкость алгоритмов работы и высокую степень доведенности конструкции многодисковых муфт, на сегодняшний день это самый массовый вариант организации полного привода и вряд ли в обозримом будущем нас здесь ждет что-то принципиально новое.

Как работает полный привод 4х4? Обзор, устройство, принцип работы.

Многодисковая муфта

Можно с уверенностью сказать, что именно благодаря разработке многодисковой муфты наблюдается огромная экспансия SUV и полноприводных легковых автомобилей. Это решение прекрасно отвечает потребностям большинства водителей. Так как в «жестком» подключении нет особого смысла, а центральный межосевой дифференциал значительно увеличивает стоимость конструкции и требует дополнительного места.

В настоящее время схема с муфтой реализована следующим образом. Тяга от двигателя передается на одну из осей (обычно переднюю). Вторая ось соединена через многодисковую муфту, которая запускается автоматически (вязкостная муфта или ранний Haldex) либо управляется компьютером (в настоящее время практически все решения). В момент включения муфты крутящий момент (полностью или частично) передается на другую ось (на схеме задняя).

Под концепцией многодисковой муфты скрываются различные технические решения. Самое простое из них – вязкостная муфта (вискомуфта). Работает она автоматически, но имеет большую задержку и с этим трудно справиться.

Применяли ее, например, в VW Golf III Syncro и Land Rover Freelander I. Огромную популярность завоевал Haldex. Первое поколение вышло неудачным, но второе уже было значительно улучшено (установлен клапан регулирования давления). Третий Халдекс работает отлично благодаря аккумуляторам давления.

Haldex IV и V функционируют блестяще. Вы найдете их в большинстве полноприводных моделей VW, Audi, Volvo и Ford с поперечным расположением двигателя.

Еще одно решение – электронно-управляемая муфта. Ее преимущество – полностью автоматическая работа и низкие затраты на обслуживание. На дороге устройство работает достаточно хорошо, но в полевых условиях хуже. Муфта быстро перегревается, и электроника вынуждена ее отключать.

Центральный (межосевой) дифференциал

Автомобили с постоянным полным приводом, безусловно, более ценны, чем автомобили с автоматическим подключением второй оси. Центральный дифференциал действительно имеет свои преимущества. Чаще всего он необходим, когда речь идет о постоянном распределении между осями большого крутящего момента, не опасаясь, что в критический момент одна из осей отключится.

Классическая схема реализована следующим образом. Тяга от двигателя передается через коробку передач на центральный (межосевой) дифференциал. Он, в свою очередь, делит тягу между передней и задней осями. Оба приводных вала (кардана) вращаются постоянно, а соединение чисто механическое. Благодаря этому нет задержек или перегрева. В зависимости от типа дифференциала распределение выходной мощности составляет 50:50 или любое другое (планетарный, торсен).

Однако, межосевой дифференциал работает как и межколесный, т.е. когда одно из колес теряет контакт с дорогой (проскальзывает), машина останавливается. Следовательно, дифференциал нужно заблокировать. Это делается с помощью фрикционного замка (блокировка в виде вязкостной или электронно-управляемой муфты).

Внедорожники дополнительно оснащены полными блокировками в обход дифференциала. Тогда автомобиль работает как с жестко подключенным приводом. Центральный дифференциал типа Torsen работает, как дифференциал с блокировками.

Межосевой дифференциал обычно используется в легковых автомобилях и внедорожниках премиум-класса. Причем, в действительно дорогих машинах – это сложный механизм с интеллектуальным управлением.

В спортивных автомобилях (некоторые версии Subaru Impreza STi или Mitsubishi Lancer Evo) водитель может менять режим работы дифференциала (гравий, песок, снег и т.д.). Во многих кроссоверах можно увидеть кнопку с крестиком между осями – она обозначает возможность полной блокировки дифференциала.

Как правило, дифференциал передней оси (передний мост) лишен блокировок, а задний дифференциал может быть свободным (без блокировок), работать с ограниченным проскальзыванием или иметь возможность полной блокировки. Зачастую функцию блокировок берет на себя тормозная система.

Постоянный полный привод встречается в автомобилях Volkswagen и Audi с продольным расположением двигателя, в Subaru (но только с механической коробкой передач), в большинстве Land Rover и внедорожниках Toyota.

Жесткое подключение

Автомобили с такой трансмиссией стоит рекомендовать водителям, часто передвигающимся по труднопроходимым местам либо проводящим свободное время в походах, на охоте или рыбалке. Именно там они сумеют реализовать весь потенциал автомобиля и смогут закрыть глаза на его недостатки.

Для асфальта такие машины мало подходят. Приходится «таскать» ненужную технику, и снижается безопасность при попадании на обледенелый участок, где легко потерять контроль над автомобилем.

На бездорожье недостатки превращаются в достоинства. Жесткая блокировка исключает взаимное проскальзывание колес, поэтому мы можем быть уверенны, что, по крайней мере, одно переднее и одно заднее колесо будут вращаться (при блокировке всей оси – все колеса).

Схема реализации довольно простая. Тяга от двигателя через коробку передач передается к раздаточной коробке. Здесь момент прямо передается на заднюю ось (позиция Н2). Когда активируется режим 4Н, передняя ось жестко подключается к раздаточной коробке (без дифференциала или муфты). С этого момента приводные валы (карданы), идущие на переднюю и заднюю ось, вращаются с одинаковой скоростью. В подавляющем большинстве подобных схем предусмотрен режим 4L – пониженная передача, предназначенная для действительно тяжелых участков.

Жесткое подключение имеет ряд важных особенностей. Здесь нет межосевого дифференциала, который компенсирует разность скоростей передней и задней оси. Поэтому при движении по асфальту или твердым поверхностям с большим коэффициентом сцепления, в трансмиссии возникают огромные напряжения, способные повредить механизмы. На рыхлой поверхности (песок, снег, гравий, грязь и т.п.) такой опасности нет, так как колеса легко проскальзывают. Степень вредного воздействия больше зависит не от скорости, а от траектории — машина движется по прямой или поворачивает. Даже при повороте на низкой скорости возникают огромные напряжения. Поэтому данная схема подходит только для полевых условий.

В то же время, отсутствие в трансмиссии промежуточной электроники и элементов, которые могут перегреваться (как в многодисковой муфте), означает, что вы можете месить грязь часами, не беспокоясь об эффективности привода.

Еще один плюс – долговечность и устойчивость к суровым условиям эксплуатации. Достаточно регулярно менять масло в раздаточной коробке. Даже если внутрь попадет вода, авто сможет довезти вас до дома.

Список автомобилей, использующих простое жесткое подключение полного привода, неуклонно сокращается. В этом нет ничего удивительного, так как желающих купить простой автомобиль с высокими внедорожными способностями становится все меньше.

Чаще всего такой тип привода используется в рамных автомобилях. Например, в пикапах, ориентированных на простоту и низкую стоимость – Nissan Navara, Toyota Hilux, Ford Ranger. В то же время, Mitsibishi L200 и Volkswagen Amarok предоставляют водителю выбор – помимо простых версий с жестким подключением оси предлагаются модификации с центральным дифференциалом.

 

Как работает полный привод: плюсы, минусы, особенности устройства

В чем преимущества и недостатки полноприводного автомобиля

Полный привод уже давно используется в классе внедорожников, но последние 5 лет им активно начали оснащать легковые автомобили. Это делается для того, чтобы улучшить сцепление с дорогой, управление машиной, позволить ей быстро и без проблем проходить участки с плохим покрытием или без него.

Большинство полноприводных седанов, представленных сегодня, изначально выпускались с приводом на два колеса. Затем их оснастили полным приводом для увеличения тяги и управляемости. Яркий пример – Audi Quattro. Это модель с передним приводом, на которую впоследствии установили систему полного привода. Все больше производителей следуют этой тенденции в ответ на покупательский спрос.

 

Два колеса или четыре?

В большинстве полноприводных автомобилей, если одно колесо вращается быстрее, сцепление теряется, потому что дифференциал позволяет мощности двигателя находить легкий выход через колесо, которое буксует. Если можно управлять всеми четырьмя колесами автомобиля и блокировать дифференциалы, автомобиль продолжит движение, даже если только одно из его колес имеет хорошее сцепление с дорогой. Это значит, что полноприводная машина сможет преодолевать обледенелые или грязные участки дороги.

 

Распределение крутящего момента

Все колеса автомобиля крутятся с одинаковой скоростью, но крутящий момент распределяется неравномерно между передней и задней подвеской. У Ford Sierra 4×4, который изначально производился с задним приводом, соотношение составляет 27 на 63. Это значит, что 27% передается на передние колеса, а 63% – на задние. Такое распределение повышает управляемость автомобиля и ходовые характеристики.

 

Смотрите также

В Audi Quattro , который изначально комплектовался передним приводом, крутящий момент распределяется между передними и задними колесами по схеме 50 на 50. Причина использования такой схемы – тяжелая передняя часть автомобиля.

 

Как устроено распределение крутящего момента

Например, на заднеприводных Sierra и Granada Scorpio мощность отбирается со стороны коробки передач широкой передаточной цепью после прохождения через эпициклический межосевой дифференциал и вязкую муфту. Тут короткий опорный вал проходит вперед к переднему дифференциалу, который установлен на правой стороне поддона. Единственный способ подать мощность на левое переднее колесо – пропустить ведущий вал через сам поддон внутри герметичной трубки.

Эпициклический дифференциал неравномерно распределяет крутящий момент между передней и задней осями. Он подает две трети мощности назад и треть – вперед, но при этом продолжает вращать каждую ось с одинаковой скоростью.

Система Subaru может подавать мощность на задние колеса, чтобы выйти из сложных ситуаций. При этом межосевой дифференциал отсутствует. Поэтому полный привод нельзя использовать постоянно. Вместо межосевого дифференциала за трансмиссией размещается раздаточная коробка, которая оснащена сцепляющим устройством – оно не допускает проскальзывания.

Для подключения задних колес в автомобиле с передним приводом используется специальный фланец. Он располагается в задней части КПП, соединяется с опорным валом, идущим к заднему дифференциалу. Это классическая схема для машин с передним приводом.

Постоянный 4WD

Существуют 2 схемы полного привода. Первая – он включается, когда необходимо пройти участок дороги с плохим покрытием или без него. Второй вариант – постоянное использование четырех колес. Тут мощность подается через коробку передач на межосевой дифференциал. Он обычно устанавливается за трансмиссией и распределяет крутящий момент между передними и задними колесами.

Такая схема дает возможность им вращаться на разных скоростях, что упрощает маневрирование (особенно на низкой скорости), улучшает проходимость в условиях бездорожья. Без подобной схемы повышается нагрузка на трансмиссию, когда одно из колес начинает пробуксовывать.

От межосевого дифференциала мощность передается на передние и задние оси, полуоси через опорный и приводные валы. Тут компоновка зависит от того, был ли автомобиль изначально с передним или задним приводом.

Для правильной работы схемы 4 на 4 требуются 2 дополнительных дифференциала. Они располагаются между передними и задними колесами и при необходимости обеспечивают вращение только одного из них. Это делает маневрирование, например вхождение в повороты, более комфортным.

 

История адаптации 4WD для седанов

Полный привод для легковых автомобилей появился в 1966 году, когда Дженсен выпустил модель под обозначением FF на базе кузова Interceptor. Компания Ferguson Formula представила полный привод с антиблокировочной системой тормозов. Но эта концепция в то время не привлекла внимание.

Эффективность полного привода на седанах подтвердил автомобиль Audi Quattro. Эта модель стала успешной раллийной разработкой. Тогда концепция постоянного или подключаемого 4WD стала внедряться в массовое производство. Систему начали использовать Ford, Alfa Romeo, Toyota и Fiat, а затем и другие марки.

 

Какие бывают блокировки дифференциала

В полноприводных системах дифференциал (особенно центральный) должен блокироваться. Это необходимо для сохранения сцепления с дорогой при прохождении обледенелых, скользких участков.

Некоторые системы используют блокировку дифференциала с автономным питанием. Ford Sierra 4×4 комплектуется межосевым дифференциалом, который содержит вязкую жидкость. Она предотвращает вращение колес с разной скоростью и сохраняет оптимальное распределение мощности.

Audi Quattro использует центральный дифференциал Torsen. Он основан на червячных передачах – они ограничивают расхождение скоростей между осями и колесами. Но на большинство автомобилей устанавливается ручная блокировка. При подключении она распределяет усилия между передней и задней парой колес.

Дифференциал Torsen состоит из двух комплектов скользящих червячных передач – по одному на каждый приводной вал. Они соединены цилиндрическими зубчатыми колесами. Когда один приводной вал перекрывает другой, «черви» вращаются и передают крутящий момент на другой приводной вал.

Межосевой дифференциал Torsen автоматически блокируется для максимального сцепления при сильном скольжении. При этом используется антиблокировочная тормозная система. Кроме того, задний дифференциал может быть заблокирован вручную, чтобы облегчить начало движения, если автомобиль стоит на скользком участке.

 

Смотрите также

Некоторые полноприводные модели комплектуются блокировкой заднего дифференциала. Тут включение центрального и заднего блокиратора заставляет колеса вращаться, даже когда одно из них потеряло сцепление с дорожным полотном.

 

Не постоянный полный привод

У ряда моделей 4 колеса подключаются только для прохождения проблемных участков дороги или льда, снега, грязи. У этих автомобилей нет межосевого дифференциала, есть только раздаточная коробка или сцепление для передачи крутящего момента на другую пару колес. Такая схема увеличивает эксплуатационный потенциал дифференциала.

 

Преимущества 4WD

Безусловно, полный привод, подключаемый или постоянный, не превращает машину в гусеничный трактор или танк, но значительно облегчает жизнь водителю. Система улучшает управляемость, делает машину устойчивой во время маневрирования, снижает риск возникновения аварийных ситуаций.

Кроме того, полный привод дает больше тяги. Специалисты Audi подсчитали, что система Quattro увеличивает этот показатель в 1,5 раза на мокрой дороге и в 2 раза – на льду. Сравнение проводилось с автомобилями без полного привода. При хорошем сцеплении 4WD эффективно использует мощность. Это облегчает выполнение маневра без потери устойчивости и мощности.

 

Недостатки полного привода

Главный минус всех систем – сложность устройства. На автомобиль приходится устанавливать тяжелое оборудование. Оно увеличивает нагрузку на трансмиссию, расход топлива, при этом замедляется и становится более равномерным износ покрышек. Это доказали сравнения машин с передним или задним приводом.

Еще один недостаток – увеличение тормозного пути на скользкой поверхности. Полный привод сохраняет управляемость, но не позволяет быстро остановить автомобиль. По этой причине его следует использовать в сочетании с антиблокировочной тормозной системой .

Активно устанавливать полный привод на седаны начали, когда стало понятно, что рулевое управление накладывает ограничение на мощность, которая может передаваться через передние колеса. С этой точки зрения полный привод, пожалуй, – не более чем модная тенденция для элитных автомобилей. Ведь совершенно понятно, что в городских условиях мощность автомобиля используется не на все 100%, а для постоянных путешествий по бездорожью они не предназначены. 

 

Ближайшие несколько лет покажут, насколько жизнеспособна данная концепция. Вполне возможно, производители вернутся к классической схеме оснащения автомобилей передним или задним приводом.

 

Альтернативные разработки

Mercedes-Benz разрабатывает очень сложную электронную систему с микропроцессорным управлением под названием 4-Matic . Она будет подключать задние колеса только при необходимости. Для этого система использует датчики колес, аналогичные тем, которые применяются для антиблокировочного торможения. Они должны определять, когда на одно колесо ложится большая нагрузка, чтобы передавать информацию для блокировки дифференциала. А если потеря тяги все еще сохраняется, 4-Matic может уменьшить ее, сокращая передачу крутящего момента на проскальзывающие колеса.

Смотрите также

 

Подобная система устанавливается на VW Golf. Она называется Synchro. В обычных условиях автомобиль использует передний привод. Но если одно из колес начинает буксовать или значительно возрастает нагрузка, то муфта на конце карданного вала блокируется для передачи привода на задние колеса.

Автоматическая альтернатива блокирующему дифференциалу – вязкая муфта. Она состоит из барабана, где в жидкости располагаются диски. Одна их часть соединена с передним, а вторая – с задним валом. Тут вязкая субстанция уравновешивает скорость вращения колес. 

Как работает полный привод 4Motion от Volkswagen

Крупные бренды устанавливают на специальные версии своих автомобилей полный привод не просто так. Четыре ведущих колеса увеличивают разгон, управляемость и проходимость машины.

У Ауди система полного привода называется quattro, у Мерседес 4Matic, а у Фольксваген 4Motion. О последней системе и пойдет речь.

Содержание:

Суть системы

Полноприводная система не такая простая, как многие думают. Если автомобиль просто так снабдить постоянным полным приводом, то его управляемость будет просто ужасной за счет плохой поворачиваемости. С этой проблемой инженеры разобрались просто: водитель по желанию мог подключать заднюю ось на плохих дорогах, а на хороших просто его отключать. Но инженерный прогресс идет вперед и появился лучший вариант привода на четыре колеса.

Суть новой системы заключается в том, чтобы автомобиль сам за водителя решал, когда нужно подключать весь привод, а когда только ведущие колеса. Система 4Motion способна определять, на какие колеса нужно подать большее количество момента. К примеру, автомобиль резко стартует, и передние колеса начинают пробуксовку. За доли секунд технология распознает, что происходит пробуксовка и подключает в помощь задние колеса. Как только авто перестало буксовать, привод на задние колеса отключается.

Что она делает для автомобиля? Есть несколько ответов:

• В отличие от постоянного полного привода, эта система улучшает управляемость автомобиля;
• Статичный полный привод значительно увеличивает расход топлива. С 4Motion он гораздо ниже;
• Четыре ведущих колеса помогают на бездорожье, но когда автомобиль интеллектуально способен распределять нагрузки на каждое колесо, то проходимость в разы лучше;
• Эта система прощает ошибки водителя на дороге. Например, авто ушло в занос, и момент, подаваемый на колеса, будет распределяться именно так, чтобы выровнять автомобиль.

Устройство полного привода 4Motion

На первый взгляд может показаться, что эта конструкция очень сложна и просто “напичкана” непонятной электроникой, однако это не так. Она в первую очередь является механической системой, которой в помощь идет лишь пара датчиков и один блок.

Итак, мотору необходимо распределять нагрузку на колеса. Главные ведущие колеса у авто: передние. Поэтому мотор соединен с передними колесами через дифференциал без сложных доработок.

Задние колеса должны получать момент от мотора. Для этого они соединены с ним карданным валом, который присутствует на всех заднеприводных автомобилях. И карданный вал разделяет специальная муфта Haldex, которая является главным элементом всей конструкции.

Суть работы муфты заключается в специальных дисках, способных замыкаться и размыкаться. То есть, если муфта подключена, то диски замыкаются, а если ее необходимо отключить, то они размыкаются. Диски приводятся в движения специальными поршнями, двигаемыми давлением от насоса. Чтобы диски разомкнулись, клапан сбрасывает давление, и поршни их отводят друг от друга.

Эта муфта системы 4Motion определяет, когда нужно подключать задние колеса, а когда нет. Муфта получает сигналы от датчиков автомобиля. Если колесо машины пробуксует всего на треть оборота, то муфта тут же сработает. Однако это сейчас система является такой совершенной, потому что она четвертого поколения, с предыдущими поколениями дела обстояли хуже. Рассмотрим историю привода.

История полного привода 4Motion

1-е поколение

Появилось на таких автомобилях как Фольксваген Golf 4 и Bora. Произошло это в 1998-м году.

1-й генерации муфта Haldex работала по принципу сравнивания количества оборотов колес переднего и заднего моста. Недостатком являлось то, что поворачивая зимой на скользком покрытии передние колеса могли буксовать в отличие от задних, а это приводило к тому, что муфта ошибочно подключала целиком задний мост, и автомобиль приобретал избыточную поворачиваемость (на полном приводе зимой легко пустить машину в занос со старта).

Подключение муфты 4Motion обеспечивалось за счет сжатия специальных дисков, которые приводились в движение за счет насоса. Когда муфту нужно было отключить, то давление сбрасывалось через клапан и диски расходились.

Сама по себе система оказалась очень сложной из-за наличия сложной гидравлики, в которую была внедрена электроника. Главным ее недостатком являлась скорость срабатывания: она была очень медленной.

2-е поколение 4Motion

Конструктивно представляет собой первое поколение, но модернизированное. Скорость работы увеличилась за счет замены электрического клапана на гидравлический, который срабатывал быстрее. Сам насос заменили на более мощный, для того, чтобы быстрее набирать давление.

Еще одним недостатком первых двух поколений являлось то, что при срабатывании ABS или ESP муфта всегда размыкалась, так как ей приходилось сбрасывать давление.

3-е поколение

Ставилась только на такие бренды автомобилей как Volvo и Land Rover. Конструктивно система 4Motion осталась такой же, в ней только были произведены следующие улучшения:

• Еще больше увеличена производительность насоса;
• Добавлен дополнительный клапан сброса давления.

Всего за 140 миллисекунд эта муфта могла срабатывать.

4-е поколение

Тут производитель решил сделать концептуально новую схему работы муфты. В системе появился электрический блок управления, который давал распоряжение на клапан, отвечающий за замыкание муфты. Система лишилась ложных срабатываний и управлялась электронным блоком, получающим информацию от датчиков.

Новая муфта приводится в движение не из-за разности вращения колес переднего и заднего моста, а от большего количества факторов, которые отслеживают датчики. Такая система полного привода 4Motion является самой надежной и работающей. Ее устанавливают даже в суперкары.

Надежность

Несмотря на сложное устройство, система является очень надежной, если говорить про 3-е, 4-е и 5-е поколение. Залогом долгой эксплуатации является своевременная замена масла каждые 60 тысяч километров пробега.

Автомобили Фольксваген с полным приводом 4Motion очень подвержены чип-тюннингу. Мощность моторов иногда увеличивают в полтора раза, и муфта без проблем выдерживает такие нагрузки и “переживает” мотор. Этот полный привод рассчитан на то, чтобы получать большие нагрузки, поэтому бояться его не стоит.

Заключение

Система полного привода является важным помощником водителя. Она поможет выбраться из труднопроходимых мест, поможет быстрее разогнать автомобиль без пробуксовок и в случае заноса выровнять транспортное средство. Если стоит выбор между Фольксваген с 4Motion и без, то, не задумываясь, стоит выбирать первый вариант.

Видео

Поделитесь с друзьями!