14. März 2017, 00:54
Wenn noch vor anderthalb Jahrzehnten der Besitzer eines Allradautos als fast bedingungsloser Eroberer der Straßen galt, verwenden Autofahrer in letzter Zeit in der Regel eine klärende Formulierung, wenn sie über Allradautos sprechen. spricht von "vollwertigem Allradantrieb".
Jeder Autoliebhaber wird sagen, dass ein Auto mit einer 4x4-Radanordnung eine ideale Option wäre, um einen schneebedeckten Hof zu stürmen oder einen schmutzigen Feldweg zu einem Sommerhaus zu überwinden. Und beim Fahren auf einer asphaltierten Straße in einer rutschigen Regenzeit im Herbst wird sich der Fahrer eines Allradautos viel sicherer fühlen. Doch schon wenige Meter nach der Überwindung des verschneiten Fahrbahnabschnitts oder dem Aussteigen des Autos von der Schotterpiste auf die Asphaltstraße wird die zusätzliche Antriebsachse nur noch die Ursache für einen gravierenden Verbrauchsüberschuss sein.
Die Vorteile von Allradfahrzeugen liegen auf der Hand - solche Autos sind weniger empfindlich und skurril in Bezug auf die Qualität der Oberfläche unter den Rädern. Beim Verlassen einer asphaltierten Straße kann ein Allradfahrzeug den Fahrer und die Passagiere selbstbewusst liefern zu ihrem Ziel, und auf einer nassen oder vereisten Autobahn behält ein solches Auto eine anständige Dynamik und Beherrschbarkeit.
Um die Vorteile des Allradantriebs beizubehalten, ohne den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs zu beeinträchtigen, greifen die meisten modernen Automobilhersteller auf elektronische Systeme zurück, die in Verbindung mit Lamellenkupplungen arbeiten, die die zweite Radachse nur bei Bedarf automatisch verbinden können.
Klassifizierung von Allradantriebssystemen
Unter Fachleuten ist es üblich, zwischen drei Arten von Allradantriebssystemen zu unterscheiden:
- Nicht trennbar permanent (Vollzeit oder 4WD);
- Elektronisch verbunden (Torque-on-Demand oder AWD);
- Darüber hinaus gibt es Allradsysteme mit manueller Zuschaltung (Teilzeit).
Als Teilzeitsystem gilt das Allradgetriebe, das als erstes massiv in Serienautos verbaut wurde. Ein solches System ist eine Vorrichtung, die die Vorderachse starr verbindet. Dadurch werden die Räder beider Achsen gezwungen, sich mit der gleichen Geschwindigkeit zu drehen. Natürlich handelt es sich in diesem Fall nicht um den Einbau eines Mittendifferenzials.
Differenzial - was ist das?
Betrachtet man ein solches Gerät als Differential, ist zu beachten, dass es sich um ein spezielles mechanisches Gerät handelt, das Schub von der Antriebswelle erhält und im erforderlichen Verhältnis auf die Antriebsräder verteilt. In diesem Fall wird die Drehzahldifferenz der Räder automatisch ausgeglichen. Somit wird das Drehmoment über das Differential zu den Antriebsrädern geleitet, und die Räder selbst haben unterschiedliche (differenzierte) Winkelgeschwindigkeiten.
Differenziale können für beide Achsen eines Fahrzeugs mit Allradantrieb verwendet werden. Einige Modelle sind mit einem eingebauten Differenzial ausgestattet - eine solche Lösung für Allradantrieb wird normalerweise als "Vollzeit"-Systeme eingestuft.
Um zu verstehen, warum ein Auto ein Differential braucht, lohnt es sich zu verstehen, wie es funktioniert. Die Sache ist, dass die Räder jedes Autos nur dann die gleiche Drehzahl haben, wenn es sich in Vorwärtsrichtung bewegt. Sobald sich das Auto zu drehen beginnt, nimmt jedes der vier Räder eine individuelle Geschwindigkeit an, obwohl beide Achsen beginnen, in der Geschwindigkeit miteinander zu "konkurrieren". Die Erklärung für dieses Phänomen wird die Entstehung einer eigenen Flugbahn für jedes der Räder sein - diejenigen, die sich innerhalb der Kurve befinden, legen im Vergleich zum äußeren Rad eine kürzere Strecke zurück.
Somit würde sich ohne das Differenzial das innere Rad bei Kurvenfahrt drehen, um die Drehung des äußeren Rades zu kompensieren. Unter solchen Bedingungen wäre es unmöglich, mit hoher Geschwindigkeit zu fahren, und man müsste nicht über das Fahrverhalten des Autos sprechen. Das Vorhandensein eines Differenzials ermöglicht es, dass sich die Achsen bei einer Differenz der Raddrehzahlen in der gewünschten Weise gegenseitig "überholen".
Querachs-Differentialvorrichtung - beim Einfahren in eine Kurve lässt es das Innenrad langsamer durchdrehen
Teilzeitsystem
Das Teilzeitsystem ist ohne den Einbau eines Mittendifferenzials ausgelegt. Ein solches Gerät übernimmt die Übertragung des Drehmoments von einem laufenden Motor auf beide Achsen in gleichem Maße - beide Achsen drehen also mit der gleichen Geschwindigkeit. Bei Autos mit Teilzeitantrieb ist das Fahren auf Straßen mit gutem Asphalt oder Beton natürlich kontraindiziert, da der Fahrer beim Abbiegen den oben beschriebenen Unterschied in der Länge der Brücke hervorruft Weg.
Da das Moment entlang der Achsen in einem Verhältnis von 50 zu 50 übertragen wird, tritt beim Drehen des Lenkrads ein Schlupf der Räder jeder der Achsen auf. Wenn sich Schnee, Schlamm oder Sand unter den Rädern des Autos befindet (was oft bei Reisen aufs Land, beim Picknick oder beim Angeln passiert), kann eine leichte Haftung der Räder und der Straßenoberfläche dem Auto praktisch keinen Schaden zufügen. Bei Manövern auf trockener und harter Fahrbahn beeinträchtigt der daraus resultierende Schlupf jedoch die Funktion des Getriebes, führt zu einem beschleunigten Reifenverschleiß und mindert zudem die Fahreigenschaften des Fahrzeugs.
So eignen sich Fahrzeuge mit Plug-in-Allradantrieb gut für den regelmäßigen Einsatz bei schlechten Straßenverhältnissen oder zum Erobern von Geländeverhältnissen. In diesem Fall sind in der Regel keine Schlösser erforderlich, da zunächst eine Brücke fest verdrahtet ist.
Weitere Vorteile der Teilzeit-Allradlösung sind die relative Zuverlässigkeit und Einfachheit des gesamten Aufbaus: Es gibt keine elektrischen oder mechanischen Antriebe, keine Sperren, keine Differentiale. Es vereinfacht auch das System, dass es keine zusätzlichen hydraulischen oder pneumatischen Elemente gibt. Jedoch ist ein solches System für den täglichen Gebrauch unbequem. Die Verwendung der Always-on-Achse der Vorderräder ist mit Schäden am Auto behaftet und es ist einfach unpraktisch, die Achse ständig ein- und auszuschalten. Die Liste der Automodelle, deren Design die Nutzung von Teilzeit vorsieht, umfasst die folgenden Marken und Fahrzeugmodelle: Nissan Patrol der ersten Generation, Pickup, Nissan NP300, Jeep Wrangler und Inland.
Permanenter Allradantrieb
Die aufgeführten Merkmale und Nachteile des steckbaren Allradantriebs führten zur Entwicklung eines fest angeschlossenen Allradantriebs, der frei von solchen Problemen ist. Als Ergebnis erblickten Autos mit 4WD-Antrieb das Licht der Welt, bei denen alle verfügbaren Räder die Hauptrolle spielen, und es gibt auch ein freies Mittendifferenzial, das die Freisetzung von "unnötiger" Leistung durch den Schlupf eines der ermöglicht die Getriebesatelliten. Somit wird das Fahrzeug immer mit allen Antriebsrädern angetrieben.
Die Nuance des 4WD-Mechanismus ist sein folgendes Merkmal. Bei Radschlupf schaltet das Zwischenraddifferenzial das zweite Rad dieser Achse ab. Das zweite Räderpaar funktioniert ähnlich. Eine Situation ist durchaus möglich, wenn ein Auto mit einem 4WD-Antriebssystem, das gleichzeitig mit den Rädern beider Achsen schleudert, vollständig stillsteht. Um den Einbruch der Offroad-Eigenschaften von Allradfahrzeugen mit 4WD-System zu minimieren, verbauen die Entwickler mindestens eine Zwangssperre. In der Regel wird das Mittendifferenzial zwangsweise gesperrt.
Als zusätzliche Option bieten sie oft den Einbau einer vorderen Differenzialsperre an. Modelle von Autos mit einem 4WD-System umfassen SUVs wie: Land Cruiser 100 Prado und Land Cruiser 100 und. Aber vielleicht das bekannteste Modell, das mit einem 4WD-Antrieb ausgestattet ist, ist.
Trotz all seiner Vorteile hat das System des permanent verbundenen Allradantriebs leider gewisse Nachteile. Was das Handling auf Asphalt und anderen harten Straßen angeht, sind SUVs mit beiden Antriebsachsen also alles andere als ideal. In kritischen Situationen versucht ein solches Auto, aus der Kurve zu rutschen, reagiert nicht auf die Lenkraddrehung und drückt das Gaspedal nicht richtig.
Plug-in-Allradantrieb (automatisch)
Das moderne Crossover-Format, unabhängig von der Fahrzeuggröße, setzt die Möglichkeit des schnellen und kurzfristigen Anschlusses eines zusätzlichen Antriebsradpaares voraus. Natürlich sollten solche Verbindungen automatisch ohne Mitwirkung des Fahrers hergestellt werden. Um solche Lösungen zu realisieren, begannen Automobilkonstrukteure, spezielle Lamellenkupplungen zu verwenden, die bei Bedarf neben den ständig rotierenden Vorderrädern auch die Hinterachsräder verbinden.
Der so realisierte Allradantrieb ist deutlich einfacher als klassische Offroad-Konzepte. Es gibt kein Verteilergetriebe und nur ein Paar Nebenabtriebszahnräder und eine Abtriebswelle sind in der Nähe des vorderen Differentials vorgesehen.
Anschließend kamen die Entwickler auf die Idee, Mittendifferenziale zu verwenden, die neben der Zwangssperre auch mit Selbstsperrmechanismen ausgestattet sind. Mit verschiedenen Lösungen (Viskosekupplung oder Torsen-Differential) strebten die Entwickler ein einziges gemeinsames Ziel an - teilweises Sperren des Mittendifferenzials, um die Beherrschbarkeit des Autos zu erhöhen schalten Sie das zweite Radpaar aus und das Drehmoment des Motors übt weiterhin auf sie aus. Autos mit der vorgestellten Version des Allradantriebs sind mit dem Kürzel AWD gekennzeichnet.
Differenzial Thorsen
Die Kupplungen unterscheiden sich jedoch auch deutlich voneinander, unabhängig von der Ähnlichkeit des Prinzips der Verbindung der Räder der zweiten Achse. Die Ingenieure des Volkswagen-Konzerns gehörten zu den ersten, die Kupplungen für ihre Golf-Schrägheckmodelle einsetzten. Die Rede ist vom proprietären Syncro-Getriebe, bei dem die verbauten Kupplungen nicht komprimiert wurden, sondern in einer Silikonflüssigkeit gearbeitet wurden, die sich bei erhöhter Belastung verdickt und in der Lage ist, selbstständig Drehungen zu übertragen. Die vorgestellte Visco-Kupplung war unkontrollierbar und nicht in der Lage, das gesamte Drehmoment zu 100 % auf die Hinterachse zu übertragen. Außerdem kochte das Silikon schon bei eher kurzen Schlupfzeiten auf, was zu einer Überhitzung und anschließenden Verbrennung der Kupplung führte.
Viskosekupplung (Viskosekupplung)
Bei frühen Ford Escape-Modellen wurde ein fortschrittlicheres Design verwendet. Hier wurden bereits Kupplungen verwendet, die durch die Arbeit von keilförmigen Schlitzen und Kugeln komprimiert werden. Obwohl diese Kupplungen viel deutlicher arbeiteten, konnten sie im Moment des Wendens sehr scharfe und empfindliche Schläge verursachen.
Haldex-Kupplung
Das Erscheinen der ersten Generation der Haldex-Kupplung in den späten 90er Jahren des letzten Jahrhunderts wird als eine Art Revolution unter den Kupplungen bezeichnet, die in Allradantriebssystemen verwendet werden. Bei einem solchen Gerät wurden die Scheiben mit Hilfe eines Hydraulikzylinders mit einer Pumpe komprimiert, um Öldruck zu erzeugen. Die Pumpe war auf einer der Kupplungshälften montiert, der Antrieb dazu kam von der anderen Hälfte. Bei einem Drehzahlunterschied der Räder der Vorder- und Hinterachse wurde nun der Kompressionsdruck erhöht und die Kupplung blockiert. Im Vergleich zu zuvor installierten Kupplungen lief Haldex sehr reibungslos und hatte großen Erfolg.
Zu bedenken ist, dass moderne Technologien und verwendete Materialien die Herstellung einer echten High-Tech-Kupplung ermöglicht haben, die ohne Angst vor Überhitzung in einem teilweise verbundenen Zustand gehalten werden kann. So ist es den Herstellern gelungen, das auf die Radpaare übertragene Drehmoment zugunsten der Hinterachse zu verteilen, was dem Auto ein "klassisches" Fahrverhalten und Allradfähigkeiten verleiht. Unter Berücksichtigung der Flexibilität der verwendeten Betriebsalgorithmen und des sehr hohen Ausarbeitungsgrades der Konstruktion der verwendeten Lamellenkupplungen ist dies in der heutigen Zeit die beliebteste Lösung für die Organisation eines Allradgetriebes, die wird in den nächsten Jahren wohl durch nichts ersetzt werden.
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Ein Auto mit Allradantrieb galt schon immer als leistungsstärker, denken Sie nur an die SUVs von BMW, Mercedes und Toyota. Aber im Laufe der Zeit tauchte bei gewöhnlichen Autos der Allradantrieb auf. Das 4Motion-System ist in Volkswagen-Fahrzeugen verbaut.
Was ist 4Motion
Beim 4Motion-Antrieb wird das Drehmoment je nach Fahrbahnsituation in der Regel vom Fahrzeugaufbau auf die Radachsen verteilt. Es kommt oft vor, dass die Straße befahrbar ist und Sie auf einen Abschnitt mit einem Sumpf oder einem anderen Hindernis stoßen, dann benötigen Sie einen Allradantrieb. Die Geschichte der ersten Installation des 4Motion-Systems in Volkswagen-Fahrzeugen beginnt im Jahr 1998. Ein solches System ist sowohl bei Limousinen- und Schrägheck-Klassenfahrzeugen als auch bei SUVs und Crossovern installiert.
Unter solchen Autos der Firma Volkswagen sind der Golf IV, die V-Generationen, die Volkswagen Transporter-Minibusse und der Volkswagen Tiguan-Crossover zu erinnern. Schauen wir uns nun das Allradsystem 4Motion genauer an.
Woraus besteht der Allradantrieb 4Motion?
Schon der Name 4Motion Allradantrieb lässt vermuten, dass das System nicht einfach sein wird. Jedes Teil verrichtet seine ihm zugewiesene Arbeit. Eine visuelle Darstellung des 4Motion-Systems zeigt, dass der Allradantrieb von Volkswagen-Fahrzeugen besteht aus: einer Fahrzeugeinheit (1), einem Verteilergetriebe (2), einem Kardangetriebe (3), einer Kardanwelle (4), einem -Raddifferential für die Hinterachse (5), eine Hinterachskupplung (6), ein Zwischenachsdifferential für die Vorderachse (7) und das Fahrzeuggetriebe (8).
Schauen wir uns das Prinzip der einzelnen Komponenten und ihren Zweck im 4Motion-System an. Der erste auf der Liste der Arbeiten wird das Vorderachsdifferenzial sein. Sein Zweck besteht darin, das Drehmoment vom Getriebe auf die antreibenden Vorderräder zu übertragen. Die Karosserie selbst ist mit dem Verteilergetriebe verbunden.
Als nächstes auf der Liste steht das Verteilergetriebe, da es an sich ein Kegelrad ist. Dadurch wird das Drehmoment in einem Winkel von 90° übertragen. Die Reibungskupplung und das Verteilergetriebe sind über einen Kardanantrieb vom Hinterachsgetriebe aus miteinander verbunden.
Das Kardangetriebe besteht aus zwei Wellen, die zwischen den Gelenken mit gleichen Geschwindigkeitswinkeln verbunden sind. Die Wellen selbst sind über elastische Kupplungen mit der Reibungskupplung und dem Verteilergetriebe verbunden. Wie in der Abbildung oben zu sehen ist, hat die hintere Gelenkwelle ein Zwischenlager.
Der Allradantrieb 4Motion von Volkswagen verwendet eine Mehrscheiben-Reibungskupplung namens Haldex. Dadurch wird Drehmoment von der Vorderachse der Maschine übertragen. Der Grad und die Größe der Drehmomentübertragung hängt vom Schließgrad der Kupplung ab. Beim 4Motion-System ist die Kupplung in der Regel in das Hinterachs-Differentialgehäuse integriert.
Das 4Motion-System verwendet eine Kupplung der vierten Generation, die am häufigsten beim Volkswagen Tiguan Crossover zu finden ist. Im Vergleich zur vorherigen Kupplungsgeneration ist sie einfacher aufgebaut. Die Kupplungen der ersten und zweiten Generation finden sich in Volkswagen IV- und V-Fahrzeugen sowie im Volkswagen Transporter.
Die Konstruktion der Haldex-Kupplung selbst besteht aus mehreren Reibscheiben, einem Druckspeicher, einer Pumpe und einer Steuerung. Das Reibscheibenpaket besteht aus einem Satz Stahl und Reibscheiben. Nur Reibscheiben greifen in die Nabe ein, Stahlscheiben greifen in die Trommel. Das übertragene Drehmoment hängt von der Anzahl der Scheiben im 4Motion-System ab. Wie sie sagen, je mehr Scheiben, desto mehr Drehmoment. Die Scheiben wiederum werden durch Kolben komprimiert.
Die Haldex-Kupplung des 4Motion-Systems wird elektronisch gesteuert, ebenso wie Eingangssensoren, ein elektronisches Steuergerät und die Aktuatoren selbst. Als Eingangssensor wird ein Öltemperatursensor verwendet.
Die Aufgabe des Allradsteuergeräts 4Motion besteht wie in anderen Fahrzeugsystemen darin, eingehende Informationen umzuwandeln und Signale an Aktoren zu übertragen. Zusätzlich zu den vom Öltemperatursensor empfangenen Informationen bezieht das Steuergerät Informationen aus dem Fahrzeugsteuergerät und dem ABS-System.
Die Aktuatoren des 4Motion-Systems verfügen über ein Regelventil, das den Kompressionsdruck der Reibscheiben von 0 bis 100% des möglichen Wertes regulieren kann. Die Stellung des Ventils bestimmt den Druck. Druckspeicher und Pumpe halten den Öldruck im gesamten 4Motion-System auf einem Niveau von 3 MPa.
Wie Sie sehen, ist der Allradantrieb 4Motion von Volkswagen im Vergleich zu anderen Herstellern nicht ganz kompliziert. Der Volkswagen-Hersteller begann, bei verschiedenen Modellen seiner Autos häufiger zu installieren und dadurch Komfort, Handling und Zuverlässigkeit zu erhöhen.
So funktioniert der Mechanismus des 4Motion-Systems
Die Funktion des Allradsystems 4Motion hängt von dem vom Steuergerät und der Haldex-Kupplung erstellten Algorithmus ab. In der Regel werden folgende Arbeitsalgorithmen unterschieden:
- Beginn der Bewegung;
- rutschen zu Beginn der Bewegung;
- Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit;
- Bewegung mit häufigem Rutschen;
- scharfes Bremsen.
Wenn der 4Motion-Algorithmus verwendet wird, schließt das Regelventil sofort, wenn die Vorderräder beim Start durchrutschen, und die Kupplungsreibscheiben werden komprimiert. In diesem Fall wird das Drehmoment vollständig auf die Hinterachse übertragen. Bei den Vorderrädern wird dabei eines der Räder über die elektronische Differenzialeinheit des 4Motion-Systems zu- oder abgekoppelt.
Basierend auf der 4Motion-Betriebssituation öffnet sich bei konstanter Geschwindigkeit das Ventil und die Scheiben werden je nach Verkehrslage und Fahrbahnoberfläche komprimiert. Das Drehmoment wird nur in den nötigsten Momenten auf die Hinterachse übertragen, und im Grunde geht die gesamte Last auf die Vorderachse.
Der nachfolgende Schlupfalgorithmus 4Motion wird bei fahrendem Fahrzeug aus den Signalen der ABS-Steuergeräte berechnet. Das Ventil öffnet sich abhängig von den Fahrbedingungen des Fahrzeugs. Das Steuergerät prüft, welche Achse und welche Räder durchdrehen und überträgt das Drehmoment auf diese.
Die letzte Funktion von 4Motion ist, wenn das Auto langsamer wird. In diesem Fall ist das Steuerventil geöffnet und die Rutschkupplungen sind vollständig ausgefahren. Unabhängig von der Situation wird das Bremsmoment nicht auf die Hinterachse übertragen.
Video zum Funktionsprinzip der Haldex-Kupplung am 4Motion-System:
Die Zahl aller Arten von SUVs und Crossovers auf unseren Straßen wächst rasant. Einer der Hauptvorteile solcher Autos ist der Allradantrieb, dessen Funktionsprinzip sich von Modell zu Modell erheblich unterscheiden kann.
Alle Arten des Allradantriebs können bedingt in drei Haupttypen unterteilt werden: temporär verbunden (Teilzeit), permanent (Vollzeit) und automatisch verbunden (On Demand Full Time).
Vorübergehend zugeschalteter Allradantrieb
Der temporär zugeschaltete Allradantrieb, oder wie er oft als Teilzeit bezeichnet wird, lässt nicht lange Zeit, in den Allradmodus zu gehen. Bei dieser Art des Allradantriebs gibt es kein Mittendifferenzial, das den Drehzahlunterschied von Vorder- und Hinterachse ausgleichen würde. Ohne sie verschleißen Getriebeteile beim Fahren auf trockener Straße schnell.
Allradantrieb Teilzeite kann nur zwangsweise aktiviert werden, um einen schwierigen Straßenabschnitt mit niedriger Geschwindigkeit zu befahren.
Normalerweise wird der Verteilergetriebehebel zum Anschließen verwendet. Bei einigen Versionen müssen Sie jedoch zum Anschließen der Vorderachse aus dem Auto steigen und die speziellen Griffe (Naben) an den Vorderradnaben drehen.
Nur „vollwertige“ Geländewagen, die bestimmungsgemäß genutzt werden, sind mit einem temporären Allradantrieb ausgestattet. Lebhafte Vertreter solcher "Gauner" können diejenigen genannt werden, die es nicht eilig haben, den Allradantrieb elektronischen "Gehirnen" zu überlassen.
Darüber hinaus sind fast alle chinesischen Kopien der berühmten Geländewagen der 90er Jahre mit „temporärem“ Allradantrieb ausgestattet.
Echte SUVs mit Fair Part Time gehen langsam in die Geschichte ein, da sie von moderneren Allradantriebssystemen abgelöst werden.
Permanenter Allradantrieb
Permanenter Allradantrieb oder FullZeit, die meisten Hersteller bieten nicht die Möglichkeit, eine der Brücken gewaltsam zu trennen / zu verbinden.
Aufgrund des Vorhandenseins eines Mittendifferenzials arbeitet ein solches Getriebe ständig (unter allen Bedingungen) im Allradantriebsmodus. Darüber hinaus hat das zentrale "Diff" in modernen Modellen ein eigenes elektronisches "Gehirn".
Mit einem solchen Differenzial kann das Drehmoment in unterschiedlichen Proportionen, also nicht nur 50/50, auf die Achsen übertragen werden. Bei Schlupf kann das „intelligente“ Differenzial das Drehmoment sofort nicht nur auf die Achse mit dem besten Grip „übertragen“, sondern sogar auf ein separates Rad, das etwas zum Anhaken hat.
Diese Art des Allradantriebs ist unter anderen 4x4-Systemen die "fortschrittlichste".
Die Fülle an "intelligenter" Elektronik auf modernsten Systemen ermöglicht es dem Auto, sich sogar an eine bestimmte Straßenoberfläche (Asphalt, Schotter, Sand usw.) anzupassen, der Fahrer muss nur den gewünschten Knopf drücken.
Die bekanntesten Vertreter des permanenten Allradantriebs sind ein Unternehmen mit einem proprietären Quattro-System und Subaru mit einem AWD-System (All Wheel Drive).
Interessant ist, dass diese Art von Getriebe mit komplett "Offroad" -Limousinen, Coupés und Schrägheckmodellen ausgestattet ist. Dies unterstreicht die Vielseitigkeit dieses Allradsystems.
Automatischer Allradantrieb
Der automatisch zugeschaltete Allradantrieb (On Demand Full Time) lässt das Auto Frontantrieb bleiben und schaltet nur bei Schlupf der Antriebsräder die Hinterachse zu. Die automatische Zuschaltung des Allradantriebs in modernen Systemen erfolgt fast augenblicklich beim ersten Anzeichen von Schlupf.
Abhängig von den Fähigkeiten eines bestimmten Systems kann das Drehmoment zwischen den Achsen in einem beliebigen Verhältnis (von 10/90 bis 90/10) umverteilt werden.
Gleichzeitig ermöglicht Ihnen das Elektronische Stabilitäts-Programm (ESP) die Kontrolle über das Fahrzeug, das plötzlich von Front- auf Heckantrieb und umgekehrt wechseln kann.
Um einen besonders schwierigen Streckenabschnitt zu überwinden, ermöglicht diese Antriebsart (in den meisten Ausführungen) eine zwangsweise Umverteilung des „schwebenden“ Drehmoments zwischen den Achsen im Verhältnis 50/50. Meist gibt es dafür einen Button mit der Aufschrift 50/50, Lock, etc. Aber bei Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit (40-50 km / h) wird die Blockierung deaktiviert und das System kehrt in den "Schwimmmodus" zurück.
Außerdem kann ein Auto mit automatischem Allradantrieb ohne jegliche Verbindungen in einen reinen Frontantrieb umgebaut werden. Auch hier mit der "Magic"-Taste (2WD usw.). Das Deaktivieren des Allradantriebs hilft, Kraftstoff zu sparen, und der Bedarf an Allradantrieb ist in der Stadt selten.
Der automatische Allradantrieb ist das „jüngste“ der 4x4-Systeme.
Die überwiegende Mehrheit der Frequenzweichen in unserem Markt ist damit ausgestattet. Man kann sogar sagen, dass ein solcher Antrieb ein wesentliches Merkmal eines echten Crossovers ist. Der neue Autotyp erforderte einen neuen Allradantrieb, alles ist logisch.
Welches Laufwerk ist voll Sie?
Es ist ziemlich schwierig zu bestimmen, welcher Allradantrieb der optimale ist, da jeder von ihnen seine eigenen Vor- und Nachteile hat.
Auf ernsthaftem Offroad-Gelände fühlen sich SUVs mit temporär zugeschaltetem Allradantrieb und starren mechanischen Sperren aller Differentiale (Mittel- und Querachse) am besten an. Aber unter städtischen Bedingungen machen solche Maschinen keine Freude am Fahren.
Rein urbane Crossover wiederum sind mit ihrem automatisch zugeschalteten Allradantrieb im Gelände praktisch hilflos, werden aber wie gewöhnliche Autos gesteuert.
Die goldene Mitte ist ein permanenter Allradantrieb, der das Gelände meistert und auf der Strecke nicht aufdringlich wird.
Ein solcher Antrieb wird seine Arbeit jedoch nicht beeinträchtigen, dh es ist möglicherweise nicht möglich, Kraftstoff zu sparen oder eine sehr schwierige Passage zu fahren (trotz "sehr intelligenter" Elektronik).
Allradgetriebene Fahrzeuggetriebe haben eine Vielzahl von Bauformen. Zusammen bilden sie einen Allradantrieb. Es gibt folgende Arten von Allradantriebssystemen: permanente Verbindung, automatisch verbunden und manuell verbunden.
Unterschiedliche Arten von Allradantriebssystemen haben in der Regel unterschiedliche Zwecke. Gleichzeitig lassen sich folgende Vorteile dieser Systeme unterscheiden, die den Anwendungsbereich bestimmen:
Permanenter Allradantrieb
Permanenter Allradantrieb (anderer Name - Vollzeitsystem, übersetzt "Vollzeit") sorgt für eine konstante Drehmomentübertragung auf alle Räder des Autos.
Das System umfasst für ein Allradgetriebe typische Strukturelemente, nämlich: Kupplung, Getriebe, Verteilergetriebe, Kardanantriebe, Achsantriebe, Kleinraddifferenziale der Hinter- und Vorderachse sowie Radachswellen.
Der permanente Allradantrieb wird sowohl bei Fahrzeugen mit Heckantrieb (Längsanordnung von Motor und Getriebe) als auch bei Fahrzeugen mit Frontantrieb (Queranordnung von Motor und Getriebe) eingesetzt. Solche Systeme unterscheiden sich hauptsächlich in der Gestaltung von Verteilergetriebe und Kardangetrieben.
Bemerkenswerte permanente Allradsysteme sind Quattro von Audi, xDrive von BMW, 4Matic von Mercedes.
Die Differenzialsperre kann automatisch oder manuell erfolgen. Moderne Konstruktionen der automatischen Sperrung des Mittendifferenzials sind Viskosekupplung, selbstsperrendes Torsen-Differential, Lamellen-Reibungskupplung.
Die manuelle (Zwangs-)Differenzialsperre wird vom Fahrer über einen mechanischen, pneumatischen, elektrischen oder hydraulischen Antrieb ausgeführt. Bei einigen Ausführungen des Verteilergetriebes sind sowohl die Funktionen der automatischen als auch der manuellen Sperrung des Mittendifferenzials vorgesehen.
Das Funktionsprinzip des permanenten Allradsystems
Das Drehmoment vom Motor wird auf das Getriebe und dann auf das Verteilergetriebe übertragen. Im Verteilergetriebe wird das Moment entlang der Achsen verteilt. Bei Bedarf kann der Fahrer eine Rückschaltung einlegen. Außerdem wird das Drehmoment über die Kardanwellen auf das Hauptzahnrad und das Mitteldifferential jeder der Achsen übertragen. Vom Differenzial wird das Drehmoment über die Achswellen auf die Antriebsräder übertragen. Wenn die Räder an einer der Achsen durchrutschen, werden das Mittel- und Querachsdifferential automatisch oder zwangsweise gesperrt.
Automatischer Allradantrieb
Automatischer Allradantrieb (anderer Name - On-Demand-System, übersetzt "on demand") ist eine vielversprechende Richtung in der Entwicklung des Allradantriebs für Pkw. Dieses System gewährleistet die Verbindung der Räder einer der Achsen bei Schlupf der Räder der anderen Achse. Unter normalen Betriebsbedingungen ist das Fahrzeug Front- oder Heckantrieb.
Fast alle führenden Automobilhersteller haben Autos mit automatischem Allradantrieb in ihrem Modellprogramm. Ein bekanntes automatisches Allradantriebssystem ist Volkswagens 4Motion.
Der Aufbau des automatischen Allradantriebs ähnelt dem permanenten Allradantrieb. Eine Ausnahme ist das Vorhandensein einer Hinterachskupplung.
Das Verteilergetriebe im automatischen Allradantrieb ist in der Regel ein Kegelradgetriebe. Es gibt keine Untersetzungsgetriebe und kein Mittendifferenzial.
Als Hinterachskupplung wird eine Viskosekupplung oder eine elektronisch gesteuerte Reibungskupplung verwendet. Eine bekannte Reibungskupplung ist die Haldex-Kupplung, die im Allradsystem 4Motion des Volkswagen Konzerns zum Einsatz kommt.
Das Funktionsprinzip des automatisch angeschlossenen Allradantriebssystems
Das Drehmoment vom Motor über Kupplung, Getriebe, Achsantrieb und Differenzial wird auf die Vorderachse des Fahrzeugs übertragen. Das Drehmoment wird auch über das Verteilergetriebe und die Gelenkwellen auf die Reibungskupplung übertragen. In der Normalstellung hat die Reibungskupplung eine minimale Kompression, bei der bis zu 10 % des Drehmoments auf die Hinterachse übertragen werden. Wenn die Räder der Vorderachse durchdrehen, wird auf Befehl des elektronischen Steuergeräts eine Rutschkupplung ausgelöst und das Drehmoment an die Hinterachse übertragen. Das auf die Hinterachse übertragene Drehmoment kann in gewissen Grenzen variieren.
Manueller Allradantrieb
Manuelles Allradantriebssystem (anderer Name - Teilzeitsystem, in der Übersetzung "Teilzeit") wird derzeit praktisch nicht verwendet, weil ist unwirksam. Gleichzeitig sorgt dieses System für eine starre Verbindung zwischen Vorder- und Hinterachse, die Drehmomentübertragung im Verhältnis 50:50 und ist damit wirklich geländegängig.
Die Einrichtung eines manuell zugeschalteten Allradantriebssystems ähnelt im Allgemeinen einem permanenten Allradantriebssystem. Die Hauptunterschiede sind das Fehlen eines Mittendifferenzials und die Möglichkeit, die Vorderachse im Verteilergetriebe zu verbinden. Es ist zu beachten, dass bei einer Reihe von permanenten Allradantriebskonzepten die Funktion der Vorderachsabschaltung verwendet wird. Es stimmt, in diesem Fall sind Trennen und Verbinden nicht dasselbe.
Wir haben versucht, der Frage, ob alle SUVs geländegängig sind, das i's zu setzen. Schauen wir uns das Thema nun genauer an.
Auf den ersten Blick ist alles einfach: Bei einem Allradfahrzeug wird das Drehmoment vom Motor gleichzeitig auf alle vier Räder übertragen. Ein solches Auto ist zumindest wegen seiner Schlichtheit in Bezug auf die Qualität des Straßenbelags praktisch - egal ob es sich um eine unbefestigte Straße, eisiges Eis, eine nasse Lehmlandstraße oder eine zentrale Allee bei starkem Regenguss handelt. Von den offensichtlichen Vorteilen - gute Geländegängigkeit abseits befestigter Straßen und auf Asphalt - gute Dynamik und ein hervorragender Ampelstart praktisch ohne Rutschen!
Manchmal passieren jedoch Vorfälle - eine Person sitzt in einem beeindruckenden SUV mit einem stilvollen 4WD-Emblem auf einem glänzenden Kotflügel, aber der SUV selbst sitzt. Dafür kann es natürlich viele Gründe geben, und der häufigste davon ist der Fahrer selbst. Obwohl es oft vorkommt, dass das Getriebe des Autos für solche Tests überhaupt nicht ausgelegt ist.
Es stellen sich logische Fragen: "Warum wird es nicht berechnet?", "Und welches wird berechnet?" Unser Artikel widmet sich den Antworten auf diese Fragen.
Es gibt drei Arten von AWD-Getrieben: Teilzeit(manuell verbunden), Vollzeit(permanent) und Drehmoment auf Abruf(durch Elektronik verbunden).
Teilzeit
Dieser Typ erschien zuerst. Es ist ein fest verdrahtetes Vorderachsdiagramm. Das heißt, die Vorder- und Hinterräder drehen immer mit der gleichen Geschwindigkeit. Es gibt kein Mittendifferenzial.
Ein Differenzial ist ein mechanisches Gerät, das das Drehmoment von der Antriebswelle aufnimmt und es proportional auf die Antriebsräder verteilt, wodurch der Drehzahlunterschied automatisch ausgeglichen wird. Wir können sagen, dass das Differential das Moment auf die Antriebsräder leitet und sie mit unterschiedlichen / differenzierten Winkelgeschwindigkeiten drehen können (daher der Name selbst - Differential).
Bei allen Fahrzeugen mit Allradantrieb befinden sich Differenziale in der Vorder- und Hinterachse. Bei einigen Autos wird das Differential auch im Verteilergetriebe verwendet (dieses Allradantriebsschema wird Vollzeit genannt, wir werden etwas später darüber sprechen).
Versuchen wir herauszufinden, warum ein Differential benötigt wird. Die Räder eines jeden Autos drehen sich nur dann mit der gleichen Geschwindigkeit, wenn das Auto geradeaus fährt. Sobald sie sich zu drehen beginnt, beginnt jedes der Räder sein eigenes Leben zu leben. Eines der Räder jeder Brücke beginnt sich schneller zu drehen als das andere, und die Brücken selbst konkurrieren in der Geschwindigkeit miteinander. Dies liegt daran, dass die Räder unterschiedlichen Wegen folgen. Der außerhalb der Kurve geht einen längeren Weg als der innerhalb. Ebenso Brücken. Dementsprechend würde sich das innere Rad (oder die Achse, zu der es gehört) ohne das Differenzial einfach drehen und die Bewegung des äußeren Rads kompensieren.
Es ist klar, dass in diesem Fall nicht von einem Fahren mit hohen Geschwindigkeiten gesprochen werden kann. Die mangelnde Kontrollierbarkeit lässt dies nicht zu, und die Belastung des Getriebes wird es schnell deaktivieren, ganz zu schweigen von den vorzeitig abgenutzten Reifen. Das Differential ermöglicht es nur einer Achse, die andere zu überholen, wenn ein Unterschied in ihren Geschwindigkeiten auftritt.
Teilzeit hat kein Mittendifferenzial, das Moment auf die Achse wird gleichmäßig übertragen, das Drehen der Achsen bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten ist unmöglich, so dass vom Fahren mit dem "Frontend" auf befestigten Straßen dringend abgeraten wird. Bei einer kurzen Geradeausfahrt passiert auch in einem niedrigen Gang nichts Schlimmes (Sie können den Karren mit dem Boot aus dem See ziehen). Aber wenn Sie versuchen, eine Kurve zu machen, tritt der gleiche Unterschied in den Längen der Wege der Brücken auf. Wir erinnern uns, dass der Moment auf die gleiche Weise übertragen wird - 50/50, und es gibt nur einen Ausweg aus seinem Überschuss: das Durchrutschen der Räder der Vorder- oder Hinterachse auf einem von ihnen.
In Schlamm, Sand oder Kies hindert nichts daran, dass die Räder bei Bedarf aufgrund der schwachen Traktion der Räder durchrutschen. Aber auf Asphalt bei trockenem Wetter wird diese Leistung genau so umgesetzt, was eine erhöhte Belastung des Getriebes, einen schnellen Gummiverschleiß, eine Verschlechterung des Handlings und die Spurtreue bei hohen Geschwindigkeiten mit sich bringt.
Wenn das Auto hauptsächlich für Offroad-Zwecke benötigt wird und kein Allradantrieb auf dem Asphalt geplant ist, wird sich Teilzeit rechtfertigen, da eine der Brücken sofort starr verbunden ist, nichts muss blockiert werden. Und das Design ist einfacher und zuverlässiger: Es gibt keine Differenziale und Sperren, keine mechanischen oder elektrischen Antriebe für diese Sperren, keine unnötige Pneumatik oder Hydraulik.
Aber wenn du bei schlechtem Wetter einfach nur ruhig auf dem Asphalt fahren willst und dir keine Sorgen um abwechselnd vereiste und saubere Asphaltflächen, Schneeverwehungen, wassergefüllte Streifen oder andere rutschig-lockere-unangenehme Stellen machen willst, ist Teilzeit nicht das Beste Option: Wenn Sie die Vorderachse immer eingeschaltet haben, drohen Schäden oder Verschleiß, das Ein- und Ausschalten der Brücke ist nicht sehr bequem und Sie haben möglicherweise keine Zeit, sie einzuschalten.
Autos mit dieser Art von Allradantrieb: 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.
Vollzeit
Die bestehenden Nachteile des Plug-in-Allradantriebs haben zur Schaffung eines permanenten Allradantriebs ohne diese Probleme geführt. Dies ist der am meisten geschätzte "4WD" ohne "Wenn": vier Antriebsräder mit einem freien Mittendifferenzial, das die resultierende überschüssige Leistung durch das Scrollen eines der internen Satelliten im Getriebe ermöglicht, und das Auto immer geht auf Allradantrieb.
Die Hauptnuance dieser Art des Allradantriebs besteht darin, dass der Schlupf einer Achse automatisch die andere Achse deaktiviert und das Auto zu einer Immobilie wird. Was bedeutet es? Im Allgemeinen ist die Situation wie folgt: Ein Rad blockiert, das Zwischenrad-Differential schaltete das zweite Achsrad aus. Dementsprechend wird auch die zweite Achse automatisch durch das Mittendifferenzial deaktiviert. Natürlich passiert ein Stopp im wirklichen Leben nicht so blitzschnell. Bewegung ist Dynamik, das heißt, es gibt eine Art Gangreserve, Trägheit, das Rad schaltet für einen Moment aus, rutscht ein paar Meter durch Trägheit und schaltet sich wieder ein. Aber dadurch wird das Auto immer noch irgendwo anhalten.
Damit sich die Geländegängigkeit eines SUV nicht verschlechtert, haben solche Autos daher oft mindestens eine Zwangssperre (Mittendifferenzial) und höchstens zwei. Eine Sperre im vorderen Differenzial ist selten serienmäßig verbaut. Auf Wunsch kann es jedoch meistens separat installiert werden.
Mitsubishi Pajero (Super Select 4WD Getriebe), Jeep Grand Cherokee (SelecTrac), Nissan Pathfinder (All-Mode 4WD), Land Rover (Terrain Responce) lassen sich in eine eigene Kategorie einteilen. Ihr selektives Getriebe kann als permanenter Allradantrieb (automatisch zugeschaltet beim Nissan Pathfinder) mit der Möglichkeit der Zwangsabschaltung der Vorderachse bezeichnet werden. Das heißt, auf diesen Maschinen kombiniert die Übertragung, sagen wir, Teilzeit und Vollzeit.
Zu den permanenten Allradfahrzeugen gehören Toyota Land Cruiser 100, 105, Land Cruiser Prado, Land Rover Discovery, Land Rover Defender, Lada 4x4.
Der permanente Allradantrieb im klassischen Design ist auch beim Fahren auf Asphalt nicht ohne Nachteile. Die Handhabung solcher Maschinen lässt zu wünschen übrig. In kritischen Situationen neigt das SUV dazu, aus der Kurve zu rutschen und reagiert träge auf die Lenk- und Gasbetätigung. Vom Fahrer eines SUV mit permanentem Allradantrieb werden einiges Geschick und ein gutes Gespür für das Auto abverlangt.
Um das Handling zu verbessern, wurden im Laufe der Zeit Zwischenachsdifferentiale verwendet, die neben der Zwangssperre auch einen Selbstsperrmechanismus aufwiesen. Verschiedene Hersteller verwendeten unterschiedliche Lösungen: teils mit Torsen-Differential, teils mit Visco-Kupplung, aber sie hatten eine Aufgabe – teilweise Blockierung des Mittendifferenzials für besseres Handling.
Im Moment des Durchrutschens einer der Achsen wird die Selbstsperre ausgelöst und lässt das Differential die zweite Achse nicht abschalten, so dass das Moment trotzdem weiter floss. Bei einigen Autos wurde auch an der Hinterachse ein Sperrdifferenzial eingebaut, das das Auto am Lenkrad schärfer machte (zum Beispiel Mitsubishi Pajero).
Drehmoment nach Bedarf (AWD)
Die weitere Verbesserung des permanenten Allradantriebs führte zur Entstehung elektronisch gesteuerter Systeme mit Drehmomentübertragung und -umverteilung.
Das Ergebnis all dieser Evolution sind Systeme zur Wechselkursstabilität, Stabilisierung, Traktionskontrolle und Drehmomentverteilung, die mit Hilfe von Elektronik implementiert werden. Diese Systeme empfangen Signale von ABS-Sensoren, die die Geschwindigkeit jedes einzelnen Rads überwachen. Je teurer und moderner ein Auto ist, desto komplexere Schemata können darauf angewendet werden: Verfolgung des Lenkwinkels, der Karosserieneigung, seiner Geschwindigkeit bis hin zur Frequenz der Radvibrationen. Das Auto sammelt alle Informationen über sein Fahrverhalten vollständig, der Computer verarbeitet sie und regelt darauf basierend die Drehmomentübertragung auf die eine oder andere Achse mittels einer elektronisch gesteuerten Kupplung, die das Differenzial ersetzt.
Solche Allradgetriebe werden als Torque-on-Demand (wörtlich: Torque on demand) bezeichnet. Bei modernen Hochgeschwindigkeitsautos ist dies eine sehr bemerkenswerte Erfindung.
Frühe Schaltungen (vor zwanzig Jahren) konnten sich manchmal nicht ganz angemessen verhalten, es gab Fälle mit starker Verzögerung bei der Betätigung der Kupplungen (wenn die zweite Brücke plötzlich in der Kurve geschaltet wurde), da die Kupplungen in der ersten Entwicklungsstufe funktionierten in der Tat. Die Verarbeitungsgeschwindigkeit von Signalen von Sensoren und die Umverteilung des Drehmoments hängen von der Zeit ab, zu der diese Signale zum Gehirn der Maschine gelangen. Moderne Datenübertragungstechnologien, Glasfaser und leistungsstarke Prozessoren, die Informationen sofort verarbeiten - all dies hat die ursprünglichen Nachteile zunichte gemacht. Elektronische Systeme haben heute praktisch keine gravierenden Verhaltensfehler, mit neuen Sensoren und neuen Parametern arbeiten sie fast immer der Zeit voraus.
Aber es gibt ein "aber": Diese Art des Allradgetriebes eignet sich nur für den Betrieb auf Asphalt mit gelegentlichen minimalen Offroad-Bedingungen, wie einer mäßig gebrochenen Grundierung.
Die meisten elektronischen Kupplungen sind nicht für Offroad-Bedingungen ausgelegt, sie überhitzen beim Durchrutschen und stellen einfach ihre Funktion ein. Und dafür ist es nicht notwendig, die Strecke einen halben Tag lang zu kneten, zehn Minuten Eisdrift, von vielen geliebt, können ausreichen. Und wenn Sie es regelmäßig überhitzen, kann es sogar ausfallen.
Fast alle Systeme nutzen die Bremsen des Autos, um die durchdrehenden Räder zu bremsen, und Schmutz und Sand, die im Gelände unvermeidlich sind, tragen stark zum schnellen Verschleiß von Belägen und Bremsscheiben bei, der neben den Kosten für Neuteile auch hat einen schlechten Einfluss auf die Bremsen selbst.
Je ausgeklügelter das System, desto anfälliger ist es. Sie müssen also ein Auto mit Bedacht auswählen, da Sie wissen, dass selbst rein städtische Autos, die für Asphalt entwickelt wurden, durchaus auf Landstraßen fahren können. Aber Sie müssen verstehen, welche. Ein versehentlicher Bruch eines ABS-Sensorkabels deaktiviert das System, da es keine Informationen mehr von außen empfängt. Oder der Sprit von nicht sehr hoher Qualität wird rüberkommen - auch ein Ausflug zum Service, weil sich die "Absenkung" vielleicht nicht mehr einschalten lässt. Andere "elektronische Gehirne" können das Auto ganz abschalten und in den Servicemodus versetzen.
Autos mit Drehmoment auf Abruf - Cadillac Escalade, Ford Explorer, Land Rover Freelander, Toyota RAV4 (nach 2006), Kia Sportage (nach 2004), Mitsubishi Outlander XL, Nissan Murano, Nissan X-Trail ...
Abschließend möchte ich einen einfachen Ratschlag geben: Wenn Sie sich für ein Auto nur fürs Gelände entscheiden, ist Teilzeit eine ausgezeichnete Option. Wenn wir davon sprechen, sich hauptsächlich in städtischen Gebieten zu bewegen, dann reicht AWD völlig aus. Nun, permanent voll ist in jeder Situation gut.