Полноприводная коробка передач: устройство полного привода и особенности

Устройство и виды полного привода

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

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

Основные составные элементы трансмиссии

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

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

В целом эта трансмиссия авто состоит из:

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

Вариант конструкции полноприводной трансмиссии (подключаемый автоматически)

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

Конструктивные и эксплуатационные особенности

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Самыми известными являются системы:

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

Виды привода, используемые на авто

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

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

Это основные и самые распространенные варианты.

Постоянный привод

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

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

Селектор выбора пониженной передачи и интенсивности движения в зависимости от местности

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

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

Привод с автоматически подключаемой осью

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

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

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

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

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

Трансмиссия с ручным управлением

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

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

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

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

Иные варианты

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

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

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

Положительные и отрицательные стороны

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

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

Противовесом достоинств выступают такие негативные качества, как:

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

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

Полноприводная трансмиссия

Автомобили, у которых все колеса ведущие, называют полноприводными. Если крутящий момент передается на все колеса, улучшается способность автомобиля двигаться в плохих дорожных условиях. Это послужило толчком к созданию огромного семейства внедорожных автомобилей. Такие автомобили называют автомобилями повышенной проходимости. В некоторых странах легковые автомобили повышенной проходимости принято называть SUV (Sport Utility Vehicle – автомобили для спорта) или RV (Recreational Vehicle – автомобили для отдыха). Некоторые автомобили с приводом на четыре колеса обозначают AWD (All Wheel Drive – все колеса ведущие) или AD (4 Wheel Drive – привод на четыре колеса), а иногда просто 4×4. ­­

Сейчас имеется большой выбор полноприводных автомобилей, предназначенных для движения по дорогам с усовершенствованным покрытием. Большинство мировых производите­лей легковых автомобилей в своей номенклатуре серийных автомобилей имеют вариант с приводом на все колеса.

Трансмиссия полноприводного автомобиля конструктивно сложнее, дороже и тяжелее, чем у автомобиля с двумя ведущими колесами. Кроме того, механические потери в такой трансмиссии выше. Дополнительная масса и потери мощности снижают общие показатели и ухудшают топливную экономичность автомобиля. В то же время сопротивление качению ведущих колес меньше, чем ведомых, что в некоторой степени (но не полностью) компенсирует потери. Несмотря на недостатки полного привода, его преимущества часто являются более важными. Очевидно, что помимо улучшения внедорожных свойств, полный привод мощного автомобиля дает преимущества при движении по скользкой дороге и обеспечивает более ин­тенсивный разгон. Влияние полного привода на управляемость и устойчивость более сложное, но несомненно, что полный привод дает преимущество в устойчивости на скользких дорогах, а главное – он обеспечивает более легкое управление автомобилем в критических ситуациях. На сухих дорожных покрытиях с высоким сцеплением преимущества такого привода не столь очевидны.

Для автомобилей повышенной проходимости важно не только обеспечить хорошее сцепление колес с опорной поверхностью, но и обеспечить большой дорожный просвет, чтобы автомобиль не застрял на неровностях дороги. Кроме того, внедорожные автомобили, как правило, оборудуются трансмиссиями с понижающей передачей, которая дает возможность увеличить крутящий момент, подводимый к ведущим колесам, и обеспечить уверенное движение на малых скоростях.

Будет полезно  Лучшие электромобили в продаже 2018

Легковые автомобили с приводом на четыре колеса могут иметь или постоянный привод всех колес, или подключаемый ко всем колесам при необходимости. Существуют конструкции полноприводных трансмиссий, в которых обеспечивается постоянный привод на передние (автомобили Toyota RAV4, Honda CRV и др.) или задние колеса (автомобили Ford Explorer, Nissan Terrano и др.), а привод на другие два колеса включается при необходимости. Причем это включение может происходить автоматически, в зависимости от условий движения, или вручную по желанию водителя.

В любом автомобиле, имеющем привод на четыре колеса, независимо от расположе­ния двигателя, необходимо разделить крутящий момент, получаемый на ведомом вале коробки передач, на два направления и передать один к переднему мосту, а другой к заднему. Кроме того, требуются две главные передачи: одна для привода передних колес, а другая задних соответственно.

При движении автомобиля по криво­линейной траектории каждое из четырех колес автомобиля проходит различный путь. Следовательно, каждое колесо совершает при повороте разное число оборотов.

То же самое происходит при прямоли­нейном движении автомобиля, если диаметры колес отличаются (различный износ шин, разное давление в шинах). Как было показано выше, для уменьшения неизбеж­ных потерь при движении автомобиля необходимо применять дифференциал. Автомобиль с четырьмя ведущими колесами должен иметь три дифференциала, по одному между колесами передней и задней осей (межколесные дифференциалы) и один между осями автомобиля (межосевой дифференциал).

Полноприводные версии легковых автомобилей, которые не предназначены для движения по бездорожью, имеют в своей основе стандартную версию легкового автомобиля. Некоторые легковые автомобили выпускаются только в полноприводном варианте и не имеют аналогов с приводом на одну ось. Примером могут послужить многие автомобили Subaru или автомобиль Jaguar типа X. Наиболее просто переоборудовать в полнопри­водный вариант переднеприводный автомобиль с продольным расположением двигателя и коробки передач (большинство автомобилей Audi). В таком варианте крутящий момент к задней оси поступает от коробки передач через карданную передачу. Задняя ось дополняется главной передачей, а межосевой дифференциал устанавливается в кар­тере коробки передач.

Если базовый автомобиль имеет привод только на задние колеса, а двигатель расположен спереди, при его переоборудовании в полноприводный вариант не обойтись без раздаточной коробки с межосевым дифференциалом, которая может быть объединена с коробкой передач.

Переднеприводные автомобили с поперечным расположением двигателя гораздо труднее переделать в полноприводный вариант. Обычно картер главной передачи располагают за двигателем и используют карданную передачу, соединяющую переднюю главную передачу с дополнительной главной передачей задней оси.

Для любого автомобиля с четырьмя ведущими колесами важно обеспечить движение автомобиля в случае, если одно из колес теряет сцепление с дорогой.

Если одно из колес на оси буксует, то дифференциал передает на другое крутящий момент, недостаточный для движения. Если автомобиль имеет привод на четыре колеса и три дифференциала, то достаточно попасть одним колесом на скользкую поверхность, чтобы лишить автомобиль способности тронуться с места. Существуют различные способы борьбы с этим нежелательным свойством.

Блокировка дифференциала

Один из таких способов это блокировка дифференциала. При заблокированном диф­ференциале крутящий момент, подводимый к колесам с лучшим сцеплением, увеличивается. Необходимо учитывать, что, если вся величина крутящего момента передается в одном на­правлении, карданный вал и полуоси должны быть сделаны более прочными, чтобы исключить возможность их поломки. Внедорожные автомобили, работающие в сложных условиях, могут иметь устройства, блокирующие как межосевой, так и задний межколесный диффе­ренциалы. Блокировка дифференциала передней оси обычно не предусматривается из-за негативного воздействия на управляемость автомобиля.

Устройства повышенного трения

Другим распространенным способом улучшения характеристик трансмиссий современных полноприводных автомобилей является применение различных устройств повышенного трения, применяющихся в качестве межосевых и задних дифференциалов. Самый простой способ заключается в создании дополнительного трения при проскальзывании деталей в дифференциале. Здесь, однако, требуется ограничить величину проскальзывания таким образом, чтобы оно не оказывало чрезмерного влияния на возможность движения колес автомобиля с небольшой разницей в угловых скоростях при обычном повороте. Таким образом, дифференциалы повышенного трения должны быть такими, чтобы передавать только часть крутящего момента на колесо с хорошим сцеплением.

Следует помнить что любой дифференциал повышенного трения, независимо от места его расположения (в раздаточной коробке или ведущих мостах) отнимает часть механиче­ской энергии переводя ее в тепло, а значит увеличивает расход топлива. Повышается также изнашивание шин и трансмиссии в целом. Гораздо лучше, если дифференциал сможет «почувствовать» момент начала проскаль­зывания колеса и сумеет перераспределить крутящий момент на отстающее колесо. Другими словами, желательно использовать самоблокирующийся дифференциал.

VIKCITR › Блог › ТЕХВОПРОСЫ. Полный привод: принцип работы, системы и технологии

Полный привод: принцип работы, системы и технологии

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 раздаточную коробку – подобное решение полного привода принято классифицировать как системы «full-time».
колеса-машины-в-повороте

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-дифференциала

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.

Подключаемый-вручную-полный-привод
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, Toyota Land Cruiser 70, пикап Mazda BT-50, Suzuki Jimny, Nissan NP300, Jeep Wrangler и отечественный УАЗ.

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.
постоянный-полный-привод

Будет полезно  Мерседес попросил выпустить британский отзыв о выбросах "устройств поражения"

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, Land Rover Defender и Land Rover Discovery. Но, пожалуй, самой известной моделью, оборудованной приводом 4WD, является Лада Нива.
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

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.

Полноприводная трансмиссия: как устроена и работает схема полного привода

Как известно, автомобили бывают с передним, задним и полным приводом. Каждое из решений имеет как плюсы, так минусы, особенно если проводить прямое сравнение между переднеприводными, заднеприводными и полноприводными машинами в конкретных условиях.

Что касается полного привода, трансмиссия полноприводного авто условно может считаться симбиозом переднего и заднего привода, при этом также имеется целый ряд особенностей и отличий от указанных выше аналогов.

В этой статье мы рассмотрим различные типы и виды систем полного привода автомобиля, как устроены такие системы, что представляет собой полный привод, схема трансмиссии полноприводного авто.

Трансмиссия полноприводного автомобиля

Итак, конструкция трансмиссии полноприводного автомобиля позволяет реализовать эффективную передачу крутящего момента на все колеса, то есть как на переднюю, так и на заднюю ось. На практике такие схемы позволяют отдать максимум мощности от ДВС на колеса, повысить проходимость и устойчивость на дороге, улучшить управляемость, добиться улучшения в плане активной безопасности автомобиля.

Полноприводный автомобиль, то есть оснащенный полноприводной трансмиссией, лишен многих недостатков моноприводных авто (когда ведущими являются только передние или задние колеса, то есть с приводом на переднюю или заднюю ось).

В конструкции различных типов трансмиссий с приводом только на передние или задние колеса на многих транспортных средствах активно используются свободные дифференциалы. Указанные элементы в случае проскальзывания и пробуксовки фактически оставляют ведущим только одно колесо, которое имеет худшее сцепление с покрытием. В этом состоит особенность работы дифференциала.

Более того, в случае, когда оба колеса имеют приемлемое сцепление с дорожным покрытием, активная подача мощности заставляет их буксовать, ухудшается управляемость, машина может застрять.

Единственным выходом остается реализация привода на все колеса автомобиля. Для этого трансмиссию нужно дорабатывать и дополнять общую конструкцию, что приводит к заметному удорожанию и усложнению последней (использования большого количества дополнительных деталей, общая схема устройства).

Однако только полный привод способен обеспечить лучшую проходимость и сцепление с дорожным покрытием при разгоне и в движении, сохраняется и повышается курсовая устойчивость, автомобиль более предсказуемо ведет себя на льду и т.д.

Что касается устройства полноприводной трансмиссии, общая схема предполагает наличие:

  • МКПП или АКПП (механическая или автоматическая коробка)
  • раздатка (раздаточная коробка) или использование многодисковой муфты;
  • межосевой дифференциал;
  • карданная передача, задний дифференциал, передний дифференциал;

Типы полного привода и виды полноприводных трансмиссий

Как уже было сказано, существует несколько обозначений полного привода. При этом по ним можно понять, какая схема используется на конкретном авто. Прежде всего, следует выделить постоянный полный привод 4х4.

Такой привод отличается от аналогов тем, что крутящий момент постоянно распределяется и передается на все колеса, причем это происходит одновременно. Встретить постоянный полный привод можно на разных авто, причем независимо от особенностей расположения двигателя (продольно или поперечно).

Также нужно отметить, что постоянный полный привод современных авто активно управляется электроникой. В качестве примера можно упомянуть хорошо известную систему Audi Quattro, постоянный полный привод BMW xDrive или Mercedes 4Matic.

Электронные системы на авто с постоянным полным приводом получают различные сигналы от группы датчиков (например, датчики частоты вращения колес), после чего практически моментально происходит изменение соотношения мощности.

Из недостатков можно выделить разве что увеличенный расход топлива, а также то, что все элементы полноприводной трансмиссии постоянно находятся под нагрузками. Это несколько сокращает ресурс и надежность, особенно при активной и агрессивной эксплуатации.

  • Принудительный полный привод (принудительно подключаемый полный привод или система принудительно подключаемого полного привода) является одним из лучших способов реализации такого привода на внедорожниках и авто повышенной проходимости ( например, Toyota Land Cruiser).

Такой привод похож по устройству на схему постоянного полного привода, однако центральный дифференциал отсутствует. Задняя ось в этом случае ведущая, а подключаемой является передняя. Крутящий момент на передние колеса передается за счет наличия раздаточной коробки, при этом водитель управляет раздаткой самостоятельно (вручную) посредством включения рычагов и/или кнопок.

Простыми словами, при езде по бездорожью или преодолении сложных участков можно выполнить включение раздаточной коробки, что позволит реализовать жесткую связь между осями и произвести распределение крутящего момента. При этом момент распределяется в соотношении 50/50.

Обратите внимание, важно понимать, что на авто с подключаемым полным приводом трансмиссия испытывает серьезные нагрузки, в отличие от постоянного полного привода. Также ухудшается управляемость авто. Это значит, что при обычной езде в стандартных условиях раздаточная коробка должна быть отключена, то есть оптимальным является режим движения, когда ведущей является задняя ось.

В этом случае трансмиссия разгружена, расход горючего снижается, можно двигаться с высокой скоростью без ограничений, так как при включенном полном приводе обычно настоятельно не рекомендуется двигаться со скоростью выше 30-40 км/ч. Получается, принудительно подключать полный привод нужно только в соответствующих условиях. Такой подход позволяет увеличить ресурс и добиться нужных показателей топливной экономичности.

  • Система автоматически подключаемого полного привода или автоматически подключаемый полный привод (AWD) предполагает возможность немедленного подключения ведомой оси к ведущей. При этом основным (ведущим) приводом может быть как передняя, так и задняя ось. Автоматически подключаемая система полного привода обычно используется на кроссоверах и паркетниках с улучшенной проходимостью (например, 4Motion от Volkswagen).

Система управляется электроникой и обычно имеет функцию полного отключения автоматического режима активации полного привода. Другими словами, 4х4 отключаемый, то есть автомобиль можно сделать исключительно передне или заднеприводным.

Особенности использования системы полного привода

Как видно, те или иные решения могут быть использованы на разных авто с учетом класса ТС, особенностей и целевого назначения автомобиля. Другими словами, различные виды полного привода подбираются в зависимости от рабочих характеристик, а также особенностей эксплуатации машины.

Например, модели высокого класса, где на первом месте стоит комфорт, динамика, управляемость и высокий уровень активной и пассивной безопасности, зачастую оснащаются системой постоянного полного привода с электронным управлением.

Если же внедорожник рассчитан на активную езду по бездорожью, в этом случае оптимальным решением будет отказаться от сложной электроники и самоблокирующихся дифференциалов, то есть автомобиль оборудуется только принудительно подключаемым полным приводом.

При этом сохраняется возможность включать блокировки вручную. Результат — повышенная надежность и простота конструкции, увеличенный ресурс, возможность оперативного выявления неполадок и даже ремонта в полевых условиях.

Параллельно сохраняются вполне приемлемые показатели проходимости и топливной экономичности, что позволяет уверенно эксплуатировать машину в зимний период, совершать поездки по пересеченной местности, преодолевать несложные препятствия, использовать грунтовые дороги с низким качеством покрытия и т.д.

Чем отличается коробка вариатор от коробки автомат или коробки робот: основные отличия CVT от АКПП, а также роботизированных трансмиссий типа AMT или DSG.

Режим “S” на автоматической коробке передач: для чего нужен спортрежим. Как пользоваться спортрежимом “S” на АКПП, что нужно учитывать.

Режим Tiptronic автоматической коробки передач: назначение, принцип работы Типтроник. Преимущества и недостатки АКПП Типтроник.

Вариатор CVT: принцип работы и типы вариаторов, плюсы и минусы вариаторных КПП. Коробка CVT Х Tronic Renault-Nissan, особенности вариатора данного типа.

Эксплуатация коробки вариатор CVT: особенности езды на машине с вариатором, обслуживание вариаторной коробки. Полезные советы и рекомендации.

Будет полезно  Почему дизель плохо заводится «на холодную»

Что такое коробка передач S-tronic: устройство и принцип работы. Преимущества и недостатки автоматической трансмиссии данного типа .

Какой тип полного привода выбрать

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

avtoventury

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

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

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

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

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

Part-time

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Expedition

Full-time

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

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

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

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

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

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

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

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

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.

Источники:

http://ustroistvo-avtomobilya.ru/polnoprivodnaya-transmissiya/polnoprivodnaya-transmissiya/

http://www.drive2.ru/b/468383708169110350/

http://krutimotor.ru/polnoprivodnaya-korobka-peredach-kak-ustroen-polnyj-privod/

http://www.zr.ru/content/articles/668017-kakoj-tip-polnogo-privoda-vybrat/

http://www.vaz-zona.ru/kak-pomenyat-remen-grm-vaz-2109/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector