Март 14, 2017, 00:54
Если еще полтора десятка лет назад обладатель полноприводного автомобиля считался практически безоговорочным покорителем дорог, то в последнее время, рассуждая на тему полного привода машины, автолюбители, как правило, используют уточняющую формулировку, говоря о «полноценном полном приводе».
Любой автолюбитель скажет, что для штурма заваленного снегом двора, либо при преодолении размытой дождями грунтовки до дачи идеальным вариантом будет автомобиль, обладающий колесной формулой 4х4. Да и при езде по асфальтовой дороге в скользкую дождливую осеннюю пору гораздо более уверенно будет себя чувствовать водитель, находящийся за рулем полноприводной машины. Однако уже через несколько метров после того, как заснеженный участок дороги будет преодолен, либо автомобиль выберется с разбитой грунтовки на асфальтовую дорогу, дополнительная ведущая ось будет являться только лишь причиной серьезного перерасхода топлива.
Плюсы полноприводных автомобилей очевидны – такие машины менее чувствительны и прихотливы к качеству покрытия под колесами, при съезде с дороги с твердым покрытием полноприводный автомобиль сможет уверенно доставить водителя и пассажиров до места назначения, а на мокром или обледенелом шоссе такая машина сохранит достойную динамику и управляемость.
Пытаясь сохранить преимущества полного привода без ухудшения показателя топливной экономичности автомобиля, большинство современных автопроизводителей прибегают к помощи электронных систем, работающих вкупе с многодисковыми муфтами, способными подключать вторую колесную ось в автоматическом режиме только в случае возникшей необходимости.
Классификация систем полного привода
Среди специалистов принято различать три разновидности систем полного привода:
- Неотключаемый постоянный (full-time или 4WD);
- Подключаемый посредством электроники (torque on-demand или AWD);
- Кроме того, существуют полноприводные системы с возможностью ручного подключения (part-time).
Полноприводной трансмиссией, которая первой стала массово устанавливаемой на серийно выпускаемых машинах, считается система part-time. Подобная система являет собой устройство, жестко подключающее передний мост. В результате, колеса обеих осей вынуждены вращаться с одинаковой скоростью. Естественно, что об установке межосевого дифференциала в данном случае речь не идет.
Дифференциал — что это такое?
Рассматривая такое устройство, как дифференциал, следует иметь в виду, что это специальное механическое приспособление, принимающее тягу с вала привода и распределяющее его в необходимой пропорции по ведущим колесам. При этом различие скорости вращения колес компенсируется автоматически. Таким образом, посредством дифференциала происходит направление крутящего момента к ведущим колесам, и при этом сами колеса будут обладать различной (дифференцированной) угловой скоростью.
Дифференциалы могут применяться для обоих мостов транспортного средства, оборудуемого полноприводной трансмиссией. Отдельные модели оснащаются дифференциалом, который монтируется в – подобное решение полного привода принято классифицировать как системы «full-time».
Чтобы понять, для чего автомобилю необходим дифференциал, стоит разобраться в принципе его работы. Все дело в том, что колеса любого автомобиля обладают одинаковой скоростью вращения только при его передвижении в прямом направлении. Как только машина начинает входить в вираж, каждое из четырех колес обретает индивидуальную скорость, при том, что и обе оси начинают «соревноваться» в скорости между собой. Объяснением этому явлению будет возникновение своей траектории для каждого из колес - те, что находятся внутри поворота, проходят меньший путь по сравнению с наружными колесом.
Таким образом, не будь дифференциала, в повороте внутреннее колесо проворачивалось бы на месте, для компенсации вращения наружного колеса. В таких условиях езда на большой скорости была бы невозможна, не приходилось бы говорить и об управляемости автомобиля. Наличие дифференциала дает возможность осям нужным образом «обгонять» друг друга при возникновении разницы скоростей движения колес.
Устройство межколесного дифференциала — при вхождении в поворот он позволяет внутреннему колесу крутиться медленнее
Система part-time
Система part-time конструируется без установки межосевого дифференциала. Такое устройство предполагает передачу момента от работающего двигателя на обе оси в одинаковом количестве - таким образом, обе оси крутятся с равной скоростью. Очевидно, что автомобилям, оборудованным системой привода part-time, передвижение по дорогам с хорошим асфальтовым или бетонным покрытием противопоказано, ведь пытаясь совершить поворот, водитель провоцирует возникновение вышеописанной разницы в протяженности пути мостов.
Поскольку момент по осям передается в соотношении 50 на 50, при повороте руля будет возникать проскальзывание колес какой-либо из осей. Если под колесами автомобиля снег, грязь или песок (что часто бывает при поездках на дачу, пикник или рыбалку), то небольшое сцепление колес и дорожного покрытия практически не причинит какого либо вреда автомобилю. А вот в случае совершении маневров на сухой и твердой поверхности дороги, возникающее проскальзывание негативным образом сказывается на функционировании трансмиссии, вызывает ускоренный износ покрышек, а также снижает качество управляемости автомобиля.
Таким образом, автомобили, оборудованные системой подключаемого полного привода, хороши для регулярной их эксплуатации в условиях плохих дорог или для покорения бездорожья. В этом случае, как правило, не требуются блокировки, поскольку один мост изначально будет жестко подключенным.
Другими плюсами полноприводного решения part-time называют относительную надежность и простоту всей конструкции: здесь отсутствуют электрические либо механические приводы, не используются блокировки, не применяются дифференциалы. Упрощает систему и то, что в ней нет дополнительных гидравлических или пневматических элементов. Однако для повседневной эксплуатации такая система неудобна. Использование постоянно включенной оси передних колес чревато поломкой автомобиля, а постоянно включать и отключать мост попросту неудобно. В перечень моделей машин, конструкция которых предусматривает использование part-time, входят следующие марки и модели транспортных средств: Nissan Patrol первых поколений, пикап , Nissan NP300, Jeep Wrangler и отечественный .
Постоянный полный привод
Перечисленные особенности и недостатки системы подключаемого полного привода обусловили разработку постоянно подключенной полноприводной системы, избавленной от подобных проблем. В результате свет увидели автомобили с приводом «4WD», у которых роль ведущих выполняют все имеющиеся колеса, а также имеется свободный межосевой дифференциал, позволяющий выпускать «ненужную» мощность благодаря проскальзыванию одного из редукторных сателлитов. Таким образом, автомобиль всегда передвигается со всеми ведущими колесами.
Нюансом механизма 4WD является следующая его особенность. При пробуксовке какого либо колеса, межколесный дифференциал отключает второе колесо этой оси. Подобным образом работает и вторая пара колес. Вполне возможна ситуация, когда автомобиль с системой привода 4WD, забуксовав одновременно колесами обеих осей, полностью обездвиживается. Чтобы минимизировать падение внедорожных свойств полноприводных автомобилей с системой 4WD, разработчики устанавливают хотя бы одну блокировку принудительного типа. Как правило, принудительно блокируется межосевой дифференциал.
В качестве дополнительной опции нередко предлагают установку блокировки переднего дифференциала. К моделям машин с системой 4WD относятся такие внедорожники, как: Land Cruiser 100 Prado и Land Cruiser 100, и . Но, пожалуй, самой известной моделью, оборудованной приводом 4WD, является .
Несмотря на все свои преимущества, система постоянно подключенного полного привода, к сожалению, обладает определенными минусами. Так, по уровню управляемости на асфальтовых и других твердых дорогах внедорожники с обеими ведущим осями довольно далеки от идеала. В критических ситуациях такой автомобиль будет пытаться соскальзывать из поворота, не реагируя на вращение руля и нажатие педали газы должным образом.
Подключаемый полный привод (автоматический)
Современный формат кроссоверов, вне зависимости от размера автомобиля, предполагает возможность быстрого и кратковременного подключения дополнительной пары ведущих колес. Естественно, что такие подключения должны производиться в автоматическом режиме, без участия водителя. Для реализации подобных решений автомобильные конструкторы стали применять специальные многодисковые муфты, по необходимости подключающие колеса задней оси в дополнение к постоянно вращающимся передним колесам.
Реализованная таким образом полноприводная система значительно проще классических внедорожных конструкций. Здесь отсутствует раздаточная коробка, а около переднего дифференциала предусмотрена только пара шестерен для отбора мощности и выходной вал.
Впоследствии разработчики придумали использовать межосевые дифференциалы, оснащаемые в дополнение к принудительной блокировке еще и самоблокирующимися механизмами. Используя различные решения (вискомуфту или дифференциал Torsen), разработчики стремились к единой общей цели – частичному заблокированию межосевого дифференциала в целях повышения управляемости автомобиля – при возникновении пробуксовки какой-либо из осей, срабатываемая блокировка не позволяла дифференциалу выключать вторую пару колес и момент от двигателя продолжал к ним поступать. Автомобили с представленным вариантом полного привода маркируются аббревиатурой AWD.
Дифференциал Торсен
Однако, между собой муфты также существенно различаются вне зависимости от схожести принципа подключения колес второй оси. Одними из первых муфты стали применять инженеры концерна Volkswagen для своих хэтчбеков Golf. Речь идет о фирменной трансмиссии Syncro, где установленные фрикционы не сжимались, а работали в силиконовой жидкости, густеющей в условиях повышения нагрузки и способной самостоятельно передавать вращение. Представленная вискомуфта являлась неуправляемой и была не способна передавать все 100% момента к задней оси. Кроме того, даже при довольно непродолжительных пробуксовках силикон закипал, что вело к перегреванию и последующему сгоранию муфты.
Вискомуфта (вязкостная муфта)
Более продвинутая конструкция использовалась на ранних моделях Ford Escape. Здесь уже применялись муфты, сжимающиеся посредством работы клиновидных прорезей и шариков. Эти муфты хотя и работали намного четче, зато могли вызывать весьма резкие и чувствительные удары в момент поворота.
Муфта Haldex
Своеобразной революцией среди муфт, используемых в системах полного привода, называют появление в конце 90-х годов прошлого века первого поколения муфты Haldex. В таком устройстве диски сжимались при помощи гидроцилиндра с насосом для выработки давления масла. Насос монтировался на одной из половин муфты, привод к нему него подходил от другой половины. Теперь в случае возникновения разницы в скорости вращения колес передней и задней осей давление сжатия увеличивалось, а муфта блокировалась. В сравнении с ранее устанавливаемыми образцами муфт, Haldex работал очень мягко и обрел серьезный успех.
Стоит иметь в виду, что современные технологии и используемые материалы дали возможность изготовить по-настоящему высокотехнологичную муфту, которую можно держать в частично подключенном состоянии без опасений перегрева. Тем самым производителям удалось распределить крутящий момент передаваемый на пары колес в пользу задней оси, обеспечив автомобилю «классическую» управляемость и полноприводные возможности. Принимая во внимание гибкость используемых алгоритмов работы и весьма глубокую степень проработки конструкции используемых многодисковых муфт, в современный период времени это самое востребованное решение организации полноприводной трансмиссии, которую вряд ли что-то заменит в ближайшие несколько лет.
Подписка на новости и тест-драйвы!
Полноприводный автомобиль всегда считался более мощным, достаточно вспомнить внедорожники компаний BMW, Mercedes и Toyota. Но со временем полный привод появился и на обычных машинах. На автомобили Volkswagen устанавливают систему 4Motion.
Что такое 4Motion
В приводе 4Motion крутящий момент, как правило, распределяется от агрегата автомобиля на оси колес зависимо от ситуации на дороге. Часто бывает такое, что дорога идет проходимая, а попадается участок с болотом или иным препятствием, чтоб проехать, тогда и нужен полный привод. Свою историю первой установки на автомобили Volkswagen системы 4Motion начинается с 1998 года. Такая система устанавливается как на автомобили класса седан, хэтчбек, так и на внедорожники и кроссоверы.
Среди таких автомобилей компании Volkswagen стоит вспомнить Golf IV, V поколений, микроавтобусы Volkswagen Transporter и кроссовер Volkswagen Tiguan. Теперь же рассмотрим подробнее о системе полного привода 4Motion.
С чего состоит полный привод 4Motion
Само название полный привод 4Motion, говорит о том, что система будет не простой. Каждая часть выполняет отведенную ей работу. Наглядная схема системы 4Motion показывает, что полный привод автомобилей Volkswagen состоит из: агрегат автомобиля (1), раздатка (2), карданная передача (3), кардан (4), межколесный дифференциал для задней оси (5), муфта включения задней оси (6), межколесный дифференциал для передней оси (7) и коробка передач автомобиля (8).
Рассмотрим принцип устройства отдельных компонентов и предназначение в системе 4Motion. Первый по списку работы пойдет дифференциал передней оси. Его назначением является передача крутящего момента на ведущие передние колеса от коробки передач. Сам же корпус соединен с раздаточной коробкой.
Далее по списку идет раздаточная коробка, из-за себя представляет коническую передачу. Благодаря ей крутящий момент передается под углом 90°. Фрикционная муфта и раздатка соединяются между собой карданной передачей от привода задней оси.
Карданная передача из себя представляет два вала, соединенных между шарнирами равных углов скоростей. Сами ж валы присоединены к фрикционной муфте и раздатке с помощью упругих муфт. Как видно на схеме выше, задний карданный вал имеет промежуточную опору.
В полном приводе компании Volkswagen системе 4Motion используется многодисковая фрикционная муфта под названием Haldex. За счет нее передается крутящий момент от передней оси машины. Степень и величина передачи крутящего момента зависит от степени замыкания муфты. Как правило, в системе 4Motion муфта встроена в картер дифференциала задней оси.
В системе 4Motion используется муфта четвертого поколения, чаще всего её можно встретить на кроссовере Volkswagen Tiguan. В сравнении с предыдущим поколением муфт, она имеет более простую конструкцию. Муфты первого и второго поколения можно встретить на автомобилях Volkswagen IV и V, а так же на Volkswagen Transporter.
Сама конструкция муфты Haldex состоит из нескольких фрикционных дисков, аккумулятора давления, насоса и системы управления. Пакет фрикционных дисков состоит из набора стальных и фрикционных дисков. Внутреннее зацепление со ступицей имеют только фрикционные диски, стальные ж диски имеют зацепление с барабаном. От количества дисков в системе 4Motion будет зависеть величина крутящего момента, который передается. Как говорится, чем больше дисков, тем больше будет крутящий момент. В свою очередь диски сжимаются поршнями.
Управление муфтой Haldex системы 4Motion происходит электронным путем, так же сюда включены входные датчики, блок управления электроникой и сами исполнительные устройства. В качестве входного датчика используется датчик температуры масла.
Задачей блока управления полного привода 4Motion, как и в других системах автомобиля, является преобразование входящей информации и передача сигналов на исполнительные устройства. Кроме информации, полученной от датчика температуры масла, блок управления тянет информацию от блока управления агрегатом автомобиля и системы ABS.
К исполнительным устройствам системы 4Motion относят клапан управления, он способен регулировать давление сжатие фрикционных дисков начиная от 0 и до 100% от возможной величины. За счет положения клапана определяется величина давления. Что касается аккумулятора давления и насоса, то они обеспечивают поддержку давления масла во всей системе 4Motion на уровне 3 МПа.
Как видим система полного привода 4Motion от компании Volkswagen достаточно не сложная в сравнении с другими производителями. Производитель Volkswagen стал чаще устанавливать на различные модели своих автомобилей, тем самым повышая комфорт, управляемость и надежность.
Как работает механизм системы 4Motion
Работы системы полного привода 4Motion зависит от построенного алгоритма блоком управления и муфты Haldex. Как правило, выделяют следующие алгоритмы работы:
- старт движения;
- пробуксовка при начале движения;
- движение на постоянной скорости;
- движение с частыми пробуксовками;
- резкое торможение.
Если же берется алгоритм 4Motion, когда при старте начинается пробуксовка передних колес, то клапан управления сразу закроется, а фрикционные диски муфты сожмутся. В таком случае крутящий момент полностью будет передаваться на заднюю ось. Относительно передних колес, то одно из колес в процессе будет подключаться или отключатся с помощью электронного блока дифференциалов системы 4Motion.
Взяв за основу ситуацию работы 4Motion, когда автомобиль движется с постоянной скоростью, то клапан будет открыт, а диски будут сжиматься в зависимости от условий движения и дорожного покрытия. Крутящий момент на заднюю ось будет передаваться только в самые необходимые моменты, а в основном вся нагрузка будет идти на переднюю ось.
Следующий алгоритм пробуксовки 4Motion, во время движения автомобиля высчитывается на основе сигналов полученных от блоков управления системы ABS. Клапан будет открываться зависимо от условий движения автомобиля. Блок управления будет смотреть, какая ось и какие колеса буксую, на те и передавать крутящий момент.
Последний вариант работы 4Motion, это когда автомобиль тормозит. В таком случае клапан управления будет открыт, а фрикционные муфты полностью разжаты. Не зависимо от ситуации, крутящий момент при торможении на заднюю ось передаваться не будет.
Видео принцип работы муфты Haldex на системе 4Motion:
Количество всевозможных внедорожников и кроссоверов на наших дорогах растет огромными темпами. Одним из главных достоинств таких автомобилей считается система полного привода, принцип работы которой у разных моделей может существенно отличаться.
Все типы полного привода можно условно разделить на три основных: временно подключаемый (Part Time), постоянный (Full Time) и автоматически подключаемый (On Demand Full Time).
Временно подключаемый полный привод
Временно подключаемый полный привод, или как его часто называют Part Time, не позволяет длительное время ехать в полноприводном режиме. В таком типе полного привода отсутствует межосевой дифференциал, который бы компенсировал разницу в скорости вращения передней и задней оси. Без него, при передвижении по сухой дороге, детали трансмиссии начинают быстро изнашиваться.
Полный привод Part Tim e можно принудительно подключать только для преодоления сложного участка дороги на небольшой скорости.
Обычно для подключения используется рычаг раздаточной коробки передачи. Хотя в некоторых версиях чтобы подключить передний мост необходимо выйти из машины и повернуть специальные ручки (хабы) на ступицах передних колес.
Временно подключаемым полным приводом оснащаются только «полноценные» внедорожники, которые используются по прямому назначению. Яркими представителями таких «проходимцев» можно назвать и , которые не спешат отдавать управление полным приводом электронным «мозгам».
Кроме того «временным» полным приводом оснащаются практически все китайские копии известных внедорожников 90-х годов.
Настоящие внедорожники с «честным» режимом Part Tim e понемногу уходят в историю, так как их вытесняют более современные системы полного привода.
Постоянный полный привод
Постоянный полный привод, или Full
Time, у большинства производителей не дает возможности принудительно отключить/подключить один из мостов.
Благодаря наличию межосевого дифференциала такая трансмиссия постоянно (в любых условиях) работает в полноприводном режиме. К тому же в современных моделях межосевой «дифф» имеет свои электронные «мозги».
С таким дифференциалом крутящий момент может передаваться на оси в разной пропорции, то есть не только 50/50. При появлении пробуксовки «умный» дифференциал мгновенно может «перебросить» крутящий момент не только на ось с лучшим сцеплением, но даже на отдельное колесо, которому есть за что зацепиться.
Такой тип полного привода является наиболее «продвинутым» среди других систем 4х4.
Обилие «умной» электроники на самых современных системах позволяет автомобилю подстраиваться даже под конкретное дорожное покрытие (асфальт, гравий, песок и т.п.), от водителя требуется лишь нажать нужную кнопку.
Самые известные представители постоянного полного привода это компания , с фирменной системой Quattro, и Subaru с системой AWD (All Wheel Drive).
Интересно, что таким типом трансмиссии оснащаются совершенно «не внедорожные» седаны, купе и хэтчбеки. Это подчеркивает универсальность данной полноприводной системы.
Автоматически подключаемый полный привод
Автоматически подключаемый полный привод (On Demand Full Time) позволяет автомобилю оставаться переднеприводным и только в случае пробуксовки ведущих колес подключает задний мост. Автоматическое подключение полного привода в современных системах происходит практически мгновенно при первых же признаках пробуксовки.
В зависимости от возможностей конкретной системы, крутящий момент между осями может перераспределяется в любых пропорциях (от 10/90 до 90/10).
При этом электронная система стабилизации (ESP) позволяет сохранить контроль над автомобилем, который может резко превратиться из переднеприводного в заднеприводный, и наоборот.
Для преодоления особо сложного участка дороги такой тип привода (в большинстве версий) дает возможность принудительно перераспределить «плавающий» крутящий момент между осями в пропорции 50/50. Обычно для этого существует кнопка с надписью 50/50, Lock и т.п. Но при достижении определенной скорости (40-50 км/ч) блокировка отключится, и система вернется в «плавающий режим».
Кроме того, автомобиль с автоматически подключаемым полным приводом можно превратить в чисто переднеприводный, без всяких подключений. Опять же с помощью «магической» кнопки (2WD и т.п.). Отключение полного привода способствует экономии топлива, к тому же необходимость в четырех ведущих колесах в городе возникает не часто.
Автоматически подключаемый полный привод - самый «молодой» из систем 4х4.
Им оснащено подавляющее большинство кроссоверов на нашем рынке. Можно даже сказать, что такой привод является неотъемлемым атрибутом настоящего кроссовера. Новый тип автомобиля потребовал новый тип полного привода, все логично.
Какой привод полн ее?
Определить какой же полный привод наиболее оптимальный достаточно сложно, так как каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.
На серьезном бездорожье лучше всего себя будет чувствовать внедорожники с временно подключаемым полным приводом и жесткими механическими блокировками всех дифферинциалов (межосевой и межколесные). Зато в городских условиях такие машины никакого удовольствия от управления не дают.
В свою очередь, чисто городские кроссоверы со своим автоматически подключаемым полным приводом практически беспомощны на любом бездорожье, зато управляются как обычные легковушки.
Золотой серединой выступает постоянный полный привод, который и бездорожье осилит и на трассе себя в обиду не даст.
Но вот вмешаться в свою работу такой привод не даст, то есть ни топливо сэкономить, ни через очень сложный участок проехать (несмотря на «очень умную» электронику) может не получиться.
Трансмиссии полноприводных автомобилей имеют различные конструкции. В совокупности они образуют системы полного привода. Различают следующие виды систем полного привода: постоянного подключения, подключаемые автоматически и подключаемые вручную.
Разные виды систем полного привода имеют, как правило, разное предназначение. Вместе с тем можно выделить следующие преимущества данных систем, определяющие область их применения:
Система постоянного полного привода
Система постоянного полного привода (другое наименование – система Full Time , в переводе «полное время») обеспечивает постоянную передачу крутящего момента на все колеса автомобиля.
Система включает конструктивные элементы, характерные для полноприводной трансмиссии, а именно: сцепление, коробку передач, раздаточную коробку, карданные передачи, главные передачи, мелколесные дифференциалы задней и передней оси, а также полуоси колес.
Постоянный полный привод применяется как на автомобилях с заднеприводной компоновкой (продольное расположение двигателя и коробки передач), так и на автомобилях с переднеприводной компоновкой (поперечное расположение двигателя и коробки передач). Такие системы различаются в основном по конструкции раздаточной коробки и карданных передач.
Известными системами постоянного полного привода являются система Quattro от Audi, xDrive от BMW, 4Matic от Mercedes.
Блокировка дифференциала может осуществляться автоматически или вручную. Современными конструкциями автоматической блокировки межосевого дифференциала является вискомуфта , самоблокирующийся дифференциал Torsen , многодисковая фрикционная муфта .
Ручная (принудительная) блокировка дифференциала производится водителем с помощью механического, пневматического, электрического или гидравлического привода. На некоторых конструкциях раздаточной коробки предусмотрены функции как автоматической, так и ручной блокировки межосевого дифференциала.
Принцип работы системы постоянного полного привода
Крутящий момент от двигателя передается на коробку передач и далее на раздаточную коробку. В раздаточной коробке момент распределяется по осям. При необходимости водителем может быть включена понижающая передача. Далее крутящий момент через карданные валы передается на главную передачу и межосевой дифференциал каждой из осей. От дифференциала крутящий момент через полуоси передается на ведущие колеса . При проскальзывании колес одной из осей автоматически или принудительно производится блокировка межосевого и межколесного дифференциалов.
Система полного привода подключаемого автоматически
Система полного привода подключаемого автоматически (другое наименование – система On demand , в переводе «по требованию») является перспективным направлением развития полного привода легковых автомобилей. Данная система обеспечивает подключение колес одной из осей в случае проскальзывания колес другой оси. В обычных условиях эксплуатации автомобиль является передне- или заднеприводным.
Практически все ведущие автопроизводители имеют в своем модельном ряду автомобили с автоматически подключаемым полным приводом. Известной системой полного привода подключаемого автоматически является 4Motion от Volkswagen.
Конструкция системы полного привода подключаемого автоматически аналогична постоянному полному приводу. Исключение составляет наличие муфты подключения задней оси.
Раздаточная коробка в системе автоматически подключаемого полного привода представляет собой, как правило, конический редуктор. Понижающая передача и межосевой дифференциал отсутствуют.
В качестве муфты подключения задней оси используются вискомуфта или электронноуправляемая фрикционная муфта. Известной фрикционной муфтой является муфта Haldex, которая используется в системе полного привода 4Motion концерна Volkswagen.
Принцип работы системы полного привода подключаемого автоматически
Крутящий момент от двигателя, через сцепление, коробку передач, главную передачу и дифференциал передается на переднюю ось автомобиля. Крутящий момент через раздаточную коробку и карданные валы также передается на фрикционную муфту. В нормальном положении фрикционная муфта имеет минимальное сжатие, при котором на заднюю ось передается до 10% крутящего момента. При проскальзывании колес передней оси по команде электронного блока управления срабатывает фрикционная муфта и передает крутящий момент на заднюю ось. Величина передаваемого на заднюю ось крутящего момента может изменяться в определенных пределах.
Система полного привода подключаемого вручную
Система полного привода подключаемого вручную (другое наименование - система Part Time , в переводе «частичное время») в настоящее время практически не применяется, т.к. является низкоэффективной. Вместе с тем, именно эта система обеспечивает жесткую связь передней и задней оси, передачу крутящего момента в соотношении 50:50 и поэтому является по настоящему внедорожной.
Устройство системы полного привода подключаемого вручную в целом аналогично системе постоянного полного привода. Основные отличия – отсутствие межосевого дифференциала и возможность подключения переднего моста в раздаточной коробке. Необходимо отметить, что в ряде конструкций постоянного полного привода используется функция отключения переднего моста. Правда в данном случае отключение и подключение это не одно и то же.
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.
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 4x4.
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).
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.
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.