На сегодняшний день в автомобильном мире представлено три типа устройства полного привода:
1. Классическая трансмиссия с полным приводом (обозначается термином full-time), в которой имеется три дифференциала. Это обуславливает наличие у такого автомобиля полного привода на все колеса в любом режиме его движения. Но, как было уже сказано выше, при потере сцепления с дорогой хотя бы одного из колес такой автомобиль будет стоять на месте. То есть в таком автомобиле наличие частичной или полной блокировки дифференциала обязательно. На сегодняшний день самым популярным решением на традиционных внедорожниках является жесткая механическая блокировка межосевого дифференциала. При этом момент распределяется по осям в пропорциях 50 на 50. Благодаря этому автомобиль становится более проходимым, но не способным ездить по дорогам с твердым покрытием со скоростью более 30-40 км/ч (более высокая скорость движения пагубно скажется на дифференциалах и может привести к их поломке). В качестве опции на внедорожных моделях может быть предусмотрена возможность дополнительной блокировки заднего дифференциала.
Однако было неприемлемо, чтобы кабина была скомпрометирована в ее функции во время процесса, однако резиновые опоры в трех точках придавали ей достойные стоические характеристики. В то время как один высокопоставленный грузовой тестер сообщил: «Даже когда автомобиль был полностью искажен, можно было без проблем открывать и закрывать обе двери кабины.».
Выходят на передний план два десятилетия полноприводных ноу-хау. Двухскоростной раздаточный ящик и дифференциал спереди и сзади позволили управлять всеми колесами или только задними колесами. В то время дифференциальные блокировки просто не были частью репертуара. Тем не менее, соотношение внедорожников, выбираемое через раздаточный ящик, значительно увеличило способность к подъему автомобиля. В то время как это было 27 процентов для полностью загруженного сольного транспортного средства на первой передаче, привлечение внедорожника увеличило его до максимум 43 процентов.
2. Вместе с тем, возникло такое направление, как механически подключаемый полный привод – part-time. В его схеме совсем нет межосевого дифференциала, вместо которого присутствует специальный механизм, подключающий вторую ось. Такой тип трансмиссии используется обычно на пикапах и внедорожниках невысокой ценовой категории. На твердом дорожном покрытии такая машина может ездить только с использованием привода одной оси (в большинстве случаев задней). А чтобы преодолеть участки бездорожья, водителю необходимо вручную подключать полный привод, жестко блокируя между собой переднюю и заднюю оси. В итоге получается, что момент поступает на обе оси сразу. Однако ведь свободные дифференциалы на осях продолжают оставаться, поэтому автомобиль может не поехать в случае вывешивания колес по диагонали. Эта проблема решаема: стоит только заблокировать один из межколесных дифференциалов – обычно в первую очередь задний. Именно поэтому в некоторых моделях есть на задней оси самоблокирующийся дифференциал.
Разумеется, рынок для таких автомобилей. Между тем эти классические автомобили с кабиной за машиной становились все менее и менее подходящими для европейского рынка. Короткие носовые модели продолжают традиции полного привода в стиле. Это связано с тем, что с ограниченными внешними размерами дизайнеры обязаны создавать максимально возможное пространство для платформы загрузки и поддерживать как можно более низкий вес, чтобы обеспечить максимальную полезную нагрузку для строго ограниченного веса автомобиля.
Однако коротконосный грузовик имел два преимущества по сравнению с дизайном кабины. Во-первых, многие водители чувствовали себя более безопасными позади даже короткого капота, чем в кабине без зоны смятия. И, во-вторых, двигатель вторгался лишь немного в короткозаходную кабину, тем самым все же позволяя разумный доступ к кросс-кабине. Это также позволило достаточно места для третьего места между водителем и штурвалом, и двигатель выделял меньше тепла и шума, чем в конструкции кабины с двигателем, где кабина была установлена непосредственно над ней.
3. Полный привод, подключаемый автоматически. На сегодняшний день это самое популярное и универсальное решение. Обозначается он чаще всего AWD (A-AWD) – automatic all-wheel drive. Конструкция такой системы очень похожа на part-time, где нет межосевого дифференциала, но для того, чтобы подключить вторую ось, предназначена электромагнитная или гидравлическая муфта. Блокируется муфта с помощью электроники, а используется для этого два механизма функционирования – реактивный и превентивный, о которых пойдет речь немного ниже.
Конструкция с коротким носом также имела дополнительное, не несущественное преимущество для полноприводных грузовиков, используемых в качестве транспортных средств на строительной площадке: чем больше расположение вперед двигателя обеспечивало лучшую тягу, особенно на крутых склонах, поскольку передняя ось была менее склонна к подъем в условиях критической обработки.
Первоначальная разрешенная масса 22 тонн была первоначально разрешена в Германии, а при использовании вне дорог они могли доходить до 26 тонн. Гигантские треххосные грузовики установили новые стандарты. Полноприводная технология достигла огромного прогресса. Чтобы избежать чрезмерного износа шин, дифференциал был установлен в раздаточной коробке между двумя задними мостами, хотя он был автоматически заблокирован, когда был выбран низкочастотный редуктор. По запросу можно установить блокировку дифференциала для задних осей.
Необходимо хорошо понимать, что для получения максимального эффекта от работы полного привода (причем от любого – и full-time, и awd) требуется наличие переменной блокировки дифференциала между осями, зависящей от условий движения. Это осуществляется различными методами и устройствами. К ним относятся самоблокирующийся шестеренчатый дифференциал, вязкостная муфта, управление блокировкой с помощью электроники.
Выбор низкочастотной коробки передач также активировал систему привода на передние колеса. Такая форма выбора привода обеспечивала особенно легкую работу, делая ошибки менее вероятными. Для передачи крутящего момента приводные оси использовали приводы зубчатых втулок. Задние мосты представляли собой десятитонные узлы с отдельными несущими и приводными валами, обычно в то время.
Эти отдельные приводные валы были необычным принципом привода, полученным из недавно разработанной коробки передач с тройным валом с дифференциалами для двух приводных валов задней оси. Восхождение на 56%. Ряд других усовершенствований сделали этот новый трехосный грузовик полностью подходящим для любого вида местности. Основой транспортного средства была чрезвычайно сильная рамка для рыбьего живота, чьи скрещивания были прикованы и чья передняя часть была более широкой, чем задняя. Два нижних и один верхний, не требующие обслуживания рычаги управления с каждой стороны имели приводные и тормозные силы задних осей, что означало, что листовые пружины просто должны были справляться с поперечными и нагрузочными силами.
Самым простым из них является использование вязкостной муфты (дифференциал с ней носит название VLSD (viscous limited-slip differential), однако он малоэффективен. Принцип работы этого простейшего устройства в том, что оно передает вращающий момент с помощью вязкой жидкости. Когда начинает отличаться скорость вращения входного и выходного валов муфты, повышается вязкость жидкости внутри нее, причем вплоть до перехода в твердое состояние. Таким нехитрым образом осуществляется блокирование муфты и равномерное распределение момента между осями. У вязкостной муфты есть недостатки. Во-первых, это ее большая инерционность, что исключает возможность ее использования на бездорожье, ограничивая твердым дорожным полотном. А во-вторых, у нее весьма ограничен срок службы – примерно до пробега автомобилем 100 тысяч километров, после чего вязкостная муфта перестает функционировать, а дифференциал освобождается.
Все же на сегодняшний день такие муфты иногда применяют – для того, чтобы блокировать задний межколесный дифференциал внедорожников или межосевой дифференциал в автомобилях марки Subaru с МКПП. В недалеком прошлом вязкостную муфту применяли для того, чтобы подключать вторую ось в системы автоматически подключаемого полного привода в автомобилях Toyota, однако из-за низкой эффективности от такой практики потом отказались.
Осевая подвеска с экстремальными внедорожными возможностями. Фактически инженеры проявляли особую страсть по подвеске оси: задняя ось с двумя задними мостами имела центральную опору - обе задние оси поддерживались прочной упаковкой листовых рессор, свободные концы которых перемещались в ползунах на осях. Эта конструкция позволила ранее не улавливать верхний и нижний угол отклонения 13 градусов, обеспечивая полный контакт земли для колес и оптимальную тягу даже в экстремальных условиях. Телескопические амортизаторы на передней оси гарантировали, что ось привода может быть относительно мягко подвешена в интересах хороших внедорожных характеристик, при этом пружины и их крепления не подвергаются чрезмерному износу.
Что такое дифференциал Торсен и принцип его работы
Следующий способ переменной блокировки дифференциала – самоблокирующийся шестеренчатый дифференциал. На сегодня известно такое устройство под названием Torsen . Итак, что такое дифференциал Торсен. Принцип его работы – в свойстве червячной передачи заклинивать, когда на осях возникает определенное соотношение величин крутящих моментов.
Для водителя было еще больше комфорта, чем когда-либо. Дни безмолвных блоков в качестве спартанской подвески кабины уже давно исчезли: теперь они заменены поперечной листовой пружиной, расположенной посредине задней части кабины, и в сочетании с дополнительными амортизаторами справа и слева это «отлично поглощает удары»,, в то время как тестер грузовика лаконично поставил его в то время. Его заключение после нескольких часов: «Нельзя жаловаться на заметную усталость.».
В то время как сиденье водителя не могло соответствовать сегодняшним местам подвески, оно имело три функции регулировки и было очень хорошо дополнено. Чтобы процитировать тот же тестер грузовика: «Это сиденье, несомненно, было очень тщательно спроектировано и держит водителя в усталостной, предупреждающей позе во все времена.».
Такой метод используется на очень многих автомобилях с полным приводом (например, весь модельный ряд полноприводных Ауди), он имеет технически сложное устройство и, соответственно, высокую стоимость. Но вместе с тем, эффективен как на твердых дорогах, так и на бездорожье. Из недостатков стоит отметить то, что когда сопротивление вращению на какой-либо из осей полностью отсутствует, дифференциал разблокирован, поэтому автомобиль не сможет двигаться. Именно в этом и заключается уязвимость автомобилей с дифференциалом Torsen – когда сцепление с дорогой отсутствует на обоих колесах одной оси, с места автомобиль не сдвинется. В связи с этим компания Audi применяет на своих новых моделях дифференциал с коронными шестернями и дополнительными фрикционами.
Что такое дифференциал Торсен и принцип его работы
Кабина с беспрецедентным уровнем комфорта. Другие функции, которые помогли сделать жизнь приятной в кабине, включали мягкий солнцезащитный козырек, два отсека для хранения в дверях, вешалку с перчатками и крючки для одежды на стене. Трансмиссионный туннель и дверные прокладки были шумопоглощающего материала, а крыша была выполнена из перфорированного пластика. Коленчатая рулевая колонка увеличила пространство, доступное для ног водителя, плоское рулевое колесо обеспечило хорошую видимость, и даже высокие водители не рискуют ударить головой о крышу благодаря большой высоте салона.
Электронное управление блокировкой дифференциала включает в себя как обычные способы регулировки положения буксующих колес с помощью тормозной системы автомобиля, так и более сложные устройства электронного управления со степенью блокирования дифференциала, зависящей от обстановки на дороге. Их достоинство – именно в наличии электроники, которая самостоятельно мгновенно определяет нуждаемость каждого колеса автомобиля в крутящем моменте и необходимом его количестве. Для этого предназначено множество датчиков – это и датчик вращения, и акселерометр, который фиксирует продольные и поперечные ускорения автомобиля, и датчики педали газа, а также положения руля. В отличие от таких электронных устройств и вязкостная муфта, и самоблокирующийся дифференциал – это полностью механические устройства, не предполагающие вмешательства в их работу электронной системы.
Стоит отметить, что система, которая имитирует блокирование дифференциала путем использования штатных автомобильных тормозов, чаще всего не так эффективно действует по сравнению с непосредственной блокировкой дифференциала. Обычно такая имитация используется как альтернатива межколесной блокировке. На сегодняшний день ее применяют даже на машинах, имеющих привод на одну ось.
В качестве примера блокировки на электронном управлении можно привести трансмиссию с полным приводом VTD, которая устанавливается на автомобили Subaru с 5-скоростной АКПП. Есть еще такая система, как DCCD, которую используют на модели Subaru Impresa WRX STI и Mitsubishi Lancer Evolition, имеющем активный центральный дифференциал ACD. И эти трансмиссии без преувеличения можно считать самыми совершенными во всем автомобильном мире.
Эпоха однолинейных тормозных систем также закончилась. Решение в то время: одна цепь затормаживала переднюю ось и вторую заднюю ось, в то время как вторая цепь отвечала за первую заднюю ось и прицеп. Если один тормозной контур должен выйти из строя из-за повреждения, остальная цепь оставалась полностью эффективной. В случае работы прицепа, резервуар сжатого воздуха буксируемого прицепа, наконец, мог быть также пополнен при работе тормоза прицепа. До тех пор многие несчастные случаи были вызваны во время длительного торможения в гору, потому что сжатый воздух прицепной машины в какой-то момент истощился, а это означало, что тормоза тягача не могли долгое время удерживаться без тормозной нагрузки прицепа.
Гипоидными парами являются шестерни ведущих полуосей и сателлиты. При этом каждая полуось имеет собственные сателлиты, которые парно связаны с сателлитами противоположной полуоси обычным прямозубым зацеплением (при этом ось сателлита перпендикулярна полуоси). При нормальном движении и равенстве передаваемых на полуоси крутящих моментов гипоидные пары «сателлит / ведущая шестерня» либо остановлены, либо проворачиваются, обеспечивая разницу угловых скоростей полуосей в повороте.
Умное временное решение для полноприводного и полного прямого управления. Таким образом, он все еще мог предлагать полноприводные грузовики с полным контролем вперед. Этот высокий выход был передан с помощью восьмиступенчатой коробки передач с дополнительным гусеничным ходом.
Поколения дифференциала Torsen
Небольшой дифференциал, создаваемый новыми планетарными осями, увеличил дорожный просвет до уровня, никогда ранее не наблюдавшегося в самосвале. Передаточный ящик был знакомым трехвальным блоком, который предотвращал искажение приводной тяги. Кабина была наклона, что позволило легко и быстро получить доступ к компонентам под ним.
Как только одна из полуосей начинает буксовать и крутящий момент на ней падает, гипоидные пары «полуось/сателлит» начинают вращаться и расклиниваться, создавая трение с чашкой дифференциала и друг с другом, что приводит к частичной блокировке дифференциала. За счет момента трения, дифференциал перераспределяет крутящий момент в пользу отстающей полуоси.
И это были не варианты на дороге, а строительные машины, которые открыли переход. Новое поколение, возглавляемое строительными машинами. Например, все двигатели серии 400 имели отверстие 125 и общий ход 130 миллиметров. Эта общность деталей также привела к значительному сокращению количества различных компонентов, что не только принесло пользу производству, но и облегчило жизнь клиентам.
Деление на на три основных типа дифференциалов типа Torsen
По сравнению с двумя обычными сериями осей они заменяли, новые планетарные оси делали всего лишь 220 частей, а не. Этот рационализированный подход имел два преимущества: более стандартизированные части означали большие объемы производства и экономию затрат на производство. Это, в свою очередь, позволило увеличить размеры компонентов для большей долговечности.
Данная конструкция работает в самом большом диапазоне распределения крутящего момента — от 2.5/1 до 5.0/1. Диапазон срабатывания конструктивно регулируется углом наклона зубцов червяка.
Применение дифференциалов Torsen
Широкий диапазон полного привода с самого начала. Новое поколение было готово с полноприводными вариантами с самого начала. Варианты полного привода сохранили испытанную рамку для рыбий жир и угол поворота задней оси на 13 градусов. Теперь задние оси были оснащены двухступенчатыми листовыми рессорами, а в трехосных вариантах пружинный кронштейн и соединение с рамой были более прочными. Эта улучшенная ось поворота обеспечивала особенно плавный поток мощности и благоприятную передачу мощности. Передняя ось с полным приводом не только обеспечивала особенно высокий дорожный просвет, но и ранее беспрецедентный угол поворота на 42 градуса.
[свернуть]
T-2, Type B
Раскрыть...
Данный тип дифференциала изобрел англичанин Rod Quaife. В нём используются косозубые шестерни полуосей и винтовые шестерни сателлитов (оси сателлитов параллельны полуосям). Сателлиты расположены в своеобразных карманах чашки дифференциала, при этом парные сателлиты образуют между собой еще одну винтовую пару, которая, расклиниваясь, также участвует в процессе блокировки. В дифференциале T-2 использована немного другая компоновка этого же устройства. В ней парные сателлиты соединены между собой со внешней стороны солнечных шестерней. По сравнению с первым типом, эти дифференциалы имеют меньший коэффициент блокировки, однако они более чувствительны к падению момента и срабатывают раньше (начиная от 1.4/1).
В то время как двигатели исключительно заднеприводных грузовиков были утоплены в раму, конструкторы, как правило, подвешивали двигатели и блоки передачи всех полноприводных вариантов отдельно в раме. Это позволило им достичь минимально возможного угла опоры вала.
Он был подключен к переносной коробке с блокируемым дифференциалом, который распределял одну треть крутящего момента на переднюю и на две трети сзади. Второй переносной чемодан был соединен с первой задней осью и распределял крутящий момент привода на две задние оси. Блокировка дифференциала между задними мостами была стандартной, при наличии межколесной блокировки по запросу.
Такое устройство, в частности, имеют дифференциалы True Trac и Electrac (последний снабжен принудительной электрической блокировкой) компании Tractech. В России также есть производство аналогичных дифференциалов под отечественные автомобили.
Транспортные средства нового поколения были заторможены с помощью поворотных тормозных колодок с диаметром барабана 410 миллиметров, которые использовались на всех осях. В задней части кабины мягко подпрыгнули на смоченных пружинных стойках для низкой вибрации.
Особенно высокий угол наклона был приятным дополнением для персонала цеха, поскольку он обеспечивал очень легкий доступ к двигателю и другим устройствам. Водитель легко мог выполнять ежедневные проверки через закрылки в передней части. Мир и тишина в кабине обеспечивались постоянной установкой переключения передач: когда кабина была наклонена, рычаги рулевого управления и переключения передач растягивались телескопически. Это позволило рычагу переключения передач иметь фиксированное место в кабине, которое было очень эффективно изолировано от шума, тепла и холода.
[свернуть]
T-3, Type C
Раскрыть...
Третий тип используется в основном для межосевых дифференциалов. Как и во втором типе, в данном дифференциале используются косозубые шестерни полуосей и винтовые шестерни сателлитов. Оси сателлитов параллельны полуосям. Планетарная структура конструкции позволяет сместить номинальное распределение крутящего момента в пользу одной из осей (например, 4Runner 4-го поколения: 40/60 в пользу задней оси). Соответственно, смещен и весь диапазон работы частичной блокировки: от 53/47 до 29/71. В целом, смещение номинального распределения момента между осями возможно в диапазоне от 65/35 до 35/65. Срабатывание частичной блокировки происходит уже при 20-30% разницы моментов. Подобная структура дифференциала делает его компактным, что, в свою очередь, упрощает конструкцию и улучшает компоновку раздаточной коробки.
[свернуть]
Применение дифференциалов Torsen
Раскрыть...
Дифференциалы Torsen используются как в качестве межосевых, так и в качестве межколесных, в зависимости от решаемой задачи.
В качестве межосевого дифференциала:
- Alfa Romeo Q4 в версиях 156 Crosswagon & Sportwagon, 159, Brera & Spider Q4
- версии Audi quattro с 1987 года: 80 & 90, S2, RS2 Avant, 100 / 200 / 5000, Coupe quattro, A4 & S4, RS4, A5 & S5, A6 & S6, RS6, A8 & S8, A6 allroad quattro, Q5, Q7, V8 MT
- Chevrolet TrailBlazer SS
- Lexus GX, LS 600h / LS 600h L, LX
- Mitsubishi Triton пятого поколения
- Range Rover L322
- Saab 9-7X Aero
- Toyota: 4runner Limited, FJ Cruiser 6MT, Landcruiser 200, Landcruiser 120/150, Sequoia
- Volkswagen: Passat B5 (торговые марки 4Motion & Syncro), Amarok (не во всех версиях)
- Nissan Frontier (Nismo/Pro 4x Off Road)
Межосевой и задний дифференциалы:
- Audi V8 MT
- Audi i8
Передний и задний дифференциалы:
- Humvee
- Mitsubishi Pajero Evolution
Только передний дифференциал:
- Honda/Acura Integra Type R
- Alfa Romeo: GT, 147 Q2
- Honda Civic Si (с 2006 года)
- Honda Civic 1.8 VTi Europe & UK (5D & Aerodeck Wagon, 1996–2000)
- Ford Focus RS
- Mitsubishi Pajero
- Nissan Maxima SE 6MT
- Nissan Sentra SE-R Spec-V
- Oldsmobile Calais W41 (7 машин оборудованы на заводе, код опции C41)
- Oldsmobile Achieva W41 (7 машин оборудованы на заводе, код опции C41)
- Rover 200 Coupe Turbo, 200 BRM/LE, 220 Turbo, 420 Turbo, 620 Ti, 820 Vitesse (только версия 200PS)
- Honda Accord Type R
- Subaru Impreza STI после 2005
- Ford F-150 SVT Raptor начиная с 2012 модельного года
- Volvo 850 R только в сочетании с M59 MT
- Renault Megane RS
- Peugeot RCZ R
- Peugeot 208 GTI и 308 GTI (Peugeot Sport)
Только задний дифференциал:
- Audi V8 AT
- Audi R8
- Alfa Romeo: 155 Q4, 164 Q4
- BMW Z3
- Citroën BX 4×4 с ABS (так же как и Peugeot 405 4×4)
- Dodge/Ram Heavy Duty с 2003 года, оснащенный задней осью 11.5 AAM
- Ford Ranger FX4 (только 2002), Ranger FX4 Level II (2003-2009)
- Honda S2000
- Hyundai Genesis Coupe
- Lancia Delta Integrale
- Lexus IS, Lexus IS F, Lexus LFA
- Maserati Biturbo
- Mazda: Miata/MX-5 (опция на моделях 1994-2005 MT), RX-7, RX-8
- Nissan Silvia S15 SpecR
- Nissan Skyline R34 GTT, 25GT-X, 25GT-V MT
- Peugeot 405 4×4 с ABS (так же как и Citroën BX 4×4)
- Peugeot 505 turbo sedan (только 1989 модельный год)
- Subaru Impreza WRX STI (2007–2011)
- Toyota: Celica GT-Four, Supra, Soarer, Aristo, Mark II, Chaser, Cresta, Verossa, Altezza
- Pontiac Firebird четвертое поколение (1999-2002)
- Chevrolet Camaro четвертое поколение (1999-2002)
- Chevrolet Camaro SS, Pontiac Fire Hawk & Comp T/A четвертое поколение (1996-1997)
- Subaru Legacy spec.B
- 2012 Ford Mustang Boss 302, опция (стандарт на Laguna Seca Edition)
- 2014 Ford Mustang Shelby GT500, опция
- 2014 Ford Mustang GT в составе GT Track Package
- 2015-2016 Ford Mustang GT в составе Performance Package
- Toyota GT86 (также продавалась как Subaru BRZ и Scion FR-S на некоторых рынках)
- Super Duty F-450/550 с 1999 года (Ford)
Данные дифференциалы не требуют применения специальных присадок к маслу (в отличии от friction-based LSD), однако в них лучше использовать качественное масло для нагруженных гипоидных передач.