Полноприводная коробка передач: устройство полного привода и особенности

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».

Полноприводная коробка передач: устройство полного привода и особенностиПолноприводная коробка передач: устройство полного привода и особенности

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.

Полноприводная коробка передач: устройство полного привода и особенности

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.

Полноприводная коробка передач: устройство полного привода и особенности

  • 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
  • ДИФФЕРЕНЦИАЛ – ЧТО ЭТО ТАКОЕ?

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.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».

Полноприводная коробка передач: устройство полного привода и особенности

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.

Полноприводная коробка передач: устройство полного привода и особенности

Устройство межколесного дифференциала – при вхождении в поворот он позволяет внутреннему колесу крутиться медленнее

СИСТЕМА PART-TIMEСистема 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.

Полноприводная коробка передач: устройство полного привода и особенности

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.

Полноприводная коробка передач: устройство полного привода и особенности

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.

Полноприводная коробка передач: устройство полного привода и особенности

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.

Полноприводная коробка передач: устройство полного привода и особенности

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.

Системы полного привода: какие бывают и каких проблем ждать от каждой из них

Полноприводная коробка передач: устройство полного привода и особенности

Для большинства полный привод — это когда ведущими являются все четыре колеса. Однако, копнув чуть глубже, мы обнаружим, что, даже если на машине стоит шильдик AWD, это не значит, что момент от двигателя поступает на обе оси. Разобраться с тем, что сегодня представляют собой полноприводные системы и какие технические проблемы за собой тянут, мы решили вместе с техническими специалистами сервисного центра «Дилижанс», специализирующегося на ремонте автомобилей концерна VAG.

На сегодняшний день в гражданском автомобилестроении существует два основных вида полного привода: подключаемый полный (Part-time) и постоянный полный (Full-time). В условные подвиды можно выделить электронно-управляемый полный привод (On-demand) и многофункциональный полный привод, который у разных марок, как правило, носит собственное название.

Подключаемый полный привод

В данной системе автомобиль по умолчанию едет в моноприводном режиме. В случае если появляется необходимость во всех ведущих колесах, вторая ось подключаются либо по желанию водителя, либо по сигналу электроники. Причем в первом варианте система принципиально различается по своему конструктивному устройству.

Жестко подключаемый, или полный привод Part-time

Полноприводная коробка передач: устройство полного привода и особенностиПолноприводная коробка передач: устройство полного привода и особенности

Этот тип привода считается самым простым и надежным, так как не имеет никаких сложных систем, которые должны отвечать за автоматическое распределение тяги по осям. По умолчанию крутящий момент передается только на одну ось, вторая ось включается только по необходимости с помощью раздаточной коробки с кулачковой муфтой. При включении «раздатки» обе оси жестко соединяются между собой, обеспечивая постоянное симметричное распределение крутящего момента.

Несмотря на конструктивную простоту, система имеет значимую особенность: невозможность ездить в режиме полного привода постоянно, а также на высоких скоростях и по ровным сухим поверхностям. Вернее, ездить-то можно, только с огромной вероятностью повредить систему полного привода.

Дело в том, что при повороте каждое из четырех колес вращается с разной скоростью и проходит свою траекторию поворота.

Между осями нет никаких систем, компенсирующих разность этих скоростей, а потому вся нагрузка ложится на «раздатку», которая со временем и выходит из строя.

Проще говоря, подключать вторую ось необходимо только для увеличения проходимости автомобиля на покрытиях, допускающих проскальзывание колес, таких как грязь, песок, снег, лед или в крайнем случае сильный дождь.

Полноприводная коробка передач: устройство полного привода и особенностиПолноприводная коробка передач: устройство полного привода и особенностиПолноприводная коробка передач: устройство полного привода и особенности

Проблемы

Что же касается технических проблем, то основной причиной выхода из строя раздаточной коробки как раз является пренебрежение правилами использования полного привода.

Например, «раздатка» регулярно ломается на автомобилях Suzuki Jimny в силу того, что основными потребителями этого автомобиля являются представительницы прекрасной половины человечества, не особо разбирающиеся в конструктивных нюансах системы Part-time.

Если жесткое включение происходит не старым добрым рычагом, а с помощью электропривода, то система может не включиться. Происходит это чаще всего на стоящей машине, потому что зубья валов не попадают в зацеп и электроника дает отбой. Неисправностью это не является и исправляется просто накатом, чтобы в момент движения зацеп все же произошел.

Очень часто автомобили с системой Part-time являются объектами серьезного внедорожного тюнинга, а следовательно, и жесточайших нагрузок.

Так что развалившиеся межколесные дифференциалы, оборванная цепь переднего вала и менянные главные передачи — не редкость на подобных авто.

Однако в большинстве случаев узел настолько прост и надежен, что может вызвать вопросы лишь в случае огромных пробегов или халатного отношения владельца, например к замене масла.

Полноприводная коробка передач: устройство полного привода и особенности

К автомобилям с системой Parttime относится большинство современных пикапов и серьезных внедорожников: «УАЗ Патриот», Toyota Hilux, Foton Sauvana и даже Suzuki Jimny. Как правило, большинство автомобилей с подобной системой имеют в «раздатке» дополнительно понижающий редуктор, а также заднюю межколесную блокировку — штатно или в качестве опции

Автоматически подключаемый или полный привод On-demand

Полноприводная коробка передач: устройство полного привода и особенностиПолноприводная коробка передач: устройство полного привода и особенности

Самый массовый тип полного привода, в основе которого — многодисковая муфта, способная перебрасывать момент от основной ведущей оси к вспомогательной. Серьезным оружием на бездорожье такой тип привода не является (хотя есть исключения) и служит в большей степени как дополнительная система для более уверенного движения по неровностям и более эффективного распределения крутящего момента по колесам в зависимости от типа поверхности.

По умолчанию система On-demand функционирует в моноприводном режиме. Как только электроника получает сигнал о пробуксовке ведущих колес, с помощью электронно-управляемой многодисковой муфты момент подается на вторую ось. Дополнительно с помощью вспомогательных электронных систем может регулироваться и момент на каждом колесе.

Конструктивно система работает по принципу сцепления: внутри муфты находятся диски, которые при поступлении сигнала с датчиков механически прижимаются друг к другу, передавая момент на ведомую ось.

Системы у разных марок отличаются в основном принципом прижимания этих дисков и «навороченностью» электронных «мозгов» привода, которая выражается в быстродействии или наличии различных ручных режимов включения.

Простые системы, опираются, например, на информацию от датчиков ABS и ESP, а премиум-кроссоверы умеют отслеживать уже такие показатели, как угол поворота руля, крен кузова и т. д.

Проблемы

Учитывая, что принцип работы фрикционной муфты основан на трении, главной проблемой системы On-demand является перегрев, при котором система выдает ошибку и отключает ведомую ось.

В большинстве случаев он возникает при длительных пробуксовках, например при попытке покорить какое-либо бездорожье, причем иногда даже самое безобидное. Как правило, остыв, муфта вновь становится работоспособной.

Регулярное повторение подобного приводит к замене пакета фрикционов.

Еще одной распространенной проблемой является выход из строя подшипника корпуса муфты, признаками износа которого является шум, вой или вибрации.

Само собой, состояние и уровень масла в муфте также сильно влияет на работоспособность привода. Исправность датчиков, с которых «мозги» муфты получают информацию, напрямую влияет на включение полного привода.

Также часто можно столкнуться с неисправностью приводного механизма, сжимающего диски.

В целом можно сказать, что, хотя система On-demand отлично изучена и хорошо известна механикам, в ремонте она достаточно капризна и дорога.

Радует то, что большая часть проблем фрикционной муфты связана с ее жесткой эксплуатацией, то есть когда городские кроссоверы начинают использовать как внедорожники.

Если же полный привод используется время от времени в легком режиме, система почти не доставляет проблем.

К автомобилям с системой Ondemand относится большинство современных кроссоверов: Nissan XTrail, Kia Sportage, Mitsubishi Outlander. Однако встречаются и различные интересные исключения. Например, Renault Duster получил в пару к обычной муфте имитацию понижающей передачи, а Nissan Juke вообще имеет систему из двух независимых муфт на каждом из задних колес

Полный привод на основе муфты Haldex

Хотя система конструктивно является разновидностью подключаемого привода On-demand, она заслуживает отдельного упоминания, так как представляет собой нечто среднее между подключаемым и постоянным полным приводом.

В основе конструкции все та же многодисковая фрикционная муфта, управляемая посредством электрогидравлики.

Фишка в том, что электроника запрограммирована даже на сухой ровной дороге часть момента передавать на заднюю ось, в результате чего автомобили с муфтой Haldex получаются с постоянным приводом.

А отключается ось, например, при равномерном прямолинейном движении (например, на трассе) для экономии топлива.

  • Устройство муфты Haldex
  • Проблемы

На текущий момент муфта Haldex существует уже в пятом поколении. Проблемы с ней ровно те же, что и с обычными фрикционными муфтами, описанными выше.

Особенности исключительно конструктивные: расположена муфта прямо в корпусе задней главной передачи, вместе с насосом и блоком управления.

Учитывая, что первые версии Haldex скоро отметят двадцатилетие, у многих машин уже начинают отгнивать крышки электронного блока. Внимательно нужно относиться к замене масла, которая предполагает сокращенные интервалы: каждые 60 тыс. км.

Муфты Haldex используются такими марками, как Volvo, Land Rover, Ford, концерн VAG и многие другие 

Постоянный полный привод

Автомобили с такой системой полного привода всегда передают крутящий момент на все четыре колеса, что понятно из англоязычного названия Full-time. В своей основе система оснащена межосевым дифференциалом, который имеет несколько конструктивных вариантов: симметричный и несимметричный, блокируемый и неблокируемый.

Блокировка, в свою очередь, может выполняться в автоматическом или ручном режиме. Все это зависит от того, для каких целей создается полный привод.

Чаще всего используется самоблокируемый дифференциал, который также может быть выполнен на основе одной из трех систем: вязкостной или фрикционной муфты и с блокировкой типа Torsen.

Если в двух словах, то система Full-time и конструктивно, и функционально совмещает в себе принцип работы систем Part-time и On-demand.

Дифференциал напрямую передает крутящий момент от одной оси к другой, а установленная с ним в одном корпусе муфта в зависимости от степени блокировки может перераспределять этот момент исходя из условий.

Навороченные системы с двумя приводными валами, наподобие трансмиссии SuperSelect от Mitsubishi, умеют дополнительно «отстегивать» одну ось, превращаясь в отключаемый полный привод.

Дифференциал Torsen

Отдельно стоит упомянуть трансмиссию на основе дифференциала Torsen, который становится все популярнее. У него вместо муфт используется три пары червячных шестерней, которые осуществляют перераспределение момента.

В свободном состоянии распределение тяги по осям равное, как только скорости вращения колес начинают отличаться, вращение шестерней заставляет частично блокироваться выходные валы, передавая момент на колесо с лучшим зацепом.

В зависимости от задач автомобили с подобными системами также дополнительно комплектуются задним (и иногда передним) блокируемым межколесным дифференциалом, понижающим редуктором и даже дополнительной муфтой.

Комбинации могут быть совершенно разными в зависимости от задач — внедорожных, спортивных или экономящих топливо.

Например, трансмиссия от Audi на легковых моделях и кроссоверах — quattro ultra — имеет многодисковую межосевую муфту и дополнительно дифференциал с кулачковой муфтой в приводе задней оси, также способной к полному отключению.

  1. Система Quattro Ultra Full-Time (слева) и планетарный редуктор Mercedes-Benz (справа)
  2. Проблемы
  3. Как ни трудно догадаться, из-за невероятной сложности отдельных конструкций любая неисправность систем постоянного полного привода грозит непростым и недешевым ремонтом.

Системы на основе вязкостных и фрикционных муфт, как и в случае с системами On-demand, склонны к перегреву. Не избежал этой участи и дифференциал Torsen, шестерни которого также сильно нагреваются и требуют для охлаждения специального графитового масла.

Кроме того, на автомобилях Audi, например, дифференциал находится в блоке коробки передач DSG, так что любая проблема с «роботом» автоматически ведет к разбору и этого механизма. На сложных системах с отдельным передним валом прибавляйте встречающиеся проблемы привода — его включения/отключения либо датчика работы.

Соответственно, всевозможные датчики и управляющие электронные блоки при сбое и трансмиссию выводят из правильного режима работы. То же самое касается работы коробки передач, функционирование которой напрямую влияет на работу полного привода. Люфты карданов и вой редукторов — частая болезнь серьезных внедорожников.

Устройство дифференциала на спортивных полноприводных моделях Audi

К автомобилям с системой Fulltime относится большинство современных премиум-моделей, дорогих или просто серьезных внедорожников, а также отдельных версий пикапов: Mitsubishi Pajero, Toyota LC, VW Touareg, Land Rover Discovery

Каков итог?

Как ни крути, ни одной универсальной системы полного привода, подходящей на все случаи жизни, до сих пор не создано. Ее выбор зависит исключительно от поставленных задач и приоритетов. Внедорожные вылазки ограничиваются не чищенной грунтовкой на дачу? Вам за глаза хватит системы On-demand.

Мечтаете покорять Эверест, пробиваться сквозь тундру и нырять в болота? Вам нужна система Part-time, способная выдержать многое вдали от цивилизации. Но придется пожертвовать ездовым комфортом и получить навыки уверенного вождения на заднем приводе.

Хочется, чтобы было и то и другое? Тогда вам необходима система Full-time, однако стоить она будет как сама по себе, так и в ремонте немалых денег.

Редакция журнала «Движок» выражает благодарность сервисному центру «Дилижанс» за помощь в подготовке материала.

Все четыре колеса: зачем машине полный привод

На заре автомобилестроения компании, которые производили грузовой транспорт, проводили множество испытаний, целью которых было улучшение проходимости машин.

Хороших дорог в то время было мало, и грузовики стали единственным транспортом, способным перевозить грузы в населенные пункты, удаленные от основных трасс.

И только с изобретением полного привода (напомним, что основным приводом на тот момент был задний) проблема проходимости грузовых транспортных средств была решена. Что же такое полный привод, каковы его особенности, достоинства и недостатки – мы расскажем в этой статье.

История полного привода

Первый прототип полноприводной трансмиссии был изобретен в 1824 году английскими инженерами Тимоти Берстоллом и Джоном Хиллом. Эта конструкция применялась на построенном ими омнибусе, у которого все четыре колеса вращались одновременно.

Идея англичан была подхвачена американцем Эмметом Бандельером, который в 1883 году запатентовал аналог современного полного привода, в котором появилось устройство, отдаленно напоминающее современный дифференциал.

Оно распределяло крутящий момент от парового двигателя между передними и задними полуосями. Впрочем, дальнейшего развития эта конструкция не получила.

На автомобиле с бензиновым двигателем внутреннего сгорания полный привод впервые появился в 1903 году. Это был Spyker 60 HP, созданный специально для участия в автомобильных гонках.

Полноприводная коробка передач: устройство полного привода и особенностиSpyker 60 HP ’1903

В его конструкции, помимо прочих новшеств, были применены три дифференциала – на переднюю и заднюю оси, а также межосевой дифференциал. Изобретение голландцев стало толчком к массовому производству автомобилей с полным приводом.

Начиная с 1904 года, целый ряд автомобильных компаний, таких как American Motor Truck Company, Couple Gear Freight Company, Duplex Power Car Company, Astro-Daimler и другие, снабжали свои транспортные средства (грузовики) полным приводом.

Вплоть до 1980-х годов этим типом привода снабжались грузовые машины, а также автомобили высокой проходимости – внедорожники фирм Land Rover, Mercedes-Benz и так далее.

Полноприводная коробка передач: устройство полного привода и особенностиRange Rover 3-door ’1970–86

Когда же на рынке появился полный привод Quattro, разработанный инженерами Audi, эта конструкция трансмиссии начала постепенно приживаться на легковых автомобилях всех классов. Наиболее популярен этот тип привода у марки Subaru – практически все современные модели этого японского автопроизводителя (за исключением спорткара BRZ) обладают ассиметричным полным приводом.

Конструкция и разновидности полного привода

Полный привод – тип конструкции трансмиссии, при котором крутящий момент от двигателя равномерно передается не все четыре колеса автомобиля. Различают три основные конструкции полного привода: постоянный полный, подключаемый полный и полный привод по требованию. Рассмотрим подробнее конструкции полного привода.

Постоянный полный привод – это «пионер» подобных конструкций. Он имеет классическую компоновку: крутящий момент от двигателя через карданный вал подается на межосевой дифференциал, откуда момент передается на дифференциалы передней и задней ведущих осей.

Для этого типа привода характерно наличие блокировки межосевого дифференциала (как ручной, так и автоматической), что напрямую влияет на улучшение проходимости автомобиля.

В случае с электронной системой управления блокировкой дифференциала, автоматика самостоятельно распределяет крутящий момент между осями.

Полноприводная коробка передач: устройство полного привода и особенностиСхема постояннго полного привода

Также для такого типа привода характерно наличие раздаточной коробки передач, при помощи которой водитель может управлять полноприводной трансмиссией, переключая ее в необходимый в данный момент режим (например, подключая или отключая одну из осей). Автомобили, которые имеют постоянный полный привод – Subaru Forester, Audi A4 Allroad Quattro, Daihatsu Terios, Land Rover Defender.

Как работает подключаемый полный привод

Подключаемый полный привод – это конструкция, эволюционировавшая из постоянного полного привода. Здесь тоже есть раздаточная коробка, но отсутствует межосевой дифференциал.

Еще одна отличительная особенность этой конструкции в том, что одна из осей является ведущей (чаще всего – задняя), а вторая подключается по мере необходимости (например, для преодоления сложного бездорожья).

Причем, двигаться в полноприводном режиме на авто с таким типом трансмиссии рекомендуется на небольшой скорости, так как обе оси жестко связаны между собой, а передняя ось при этом движется быстрее, чем задняя, вследствие чего машина не едет прямо даже по прямому отрезку дороги, а постоянно вихляет влево-вправо. Поэтому при движении по нормальным дорогам рекомендуется отключить передний мост, чтобы избежать подобных явлений. Автомобили с подобным типом полного привода — Jeep Wrangler, Nissan Patrol.

Наконец, третьим типом полноприводной конструкции является полный привод, включаемый по требованию. В этой конструкции чаще всего ведущей осью является передняя, а задняя подключается автоматически через специальные устройства – муфты.

Такой тип характерен для машин с поперечным расположением двигателя. Для моделей с продольным расположением мотора ведущей осью является задняя, а передняя подключается по мере необходимости.

При этом, крутящий момент постоянно передается на обе оси, а перераспределяется он только при наступлении определенных условий (например, пробуксовки колес одной из осей).

Полноприводная коробка передач: устройство полного привода и особенностиПодключаемый полный привод BMW xDrive

В зависимости от производителя и типа муфты, различают виско- либо гидромуфты. В таком типе привода подключение второй оси регулирует электроника, улавливая момент, когда колеса одной из осей начинают пробуксовывать.

Как только пробуксовка колес прекращается, режим полного привода автоматически отключается.

Таким типом привода комплектуется большинство современных кроссоверов – BMW X3, Kia Sorento, Hyundai ix35, Mitsubishi Outlander и так далее.

Достоинства и недостатки типов полного привода

У каждого из указанных нами типов трансмиссий есть свои плюсы и минусы. Перечислим их.

К плюсам постоянного полного привода можно отнести три аспекта – высокую надежность этой конструкции, которая обеспечивает отменную управляемость автомобилем и его проходимость. К минусам – сложность этой конструкции, и, как следствие, дороговизну ее обслуживания и ремонта.

К достоинствам временно подключаемого полного привода отнесем относительную простоту конструкции, что сказывается на ее дешевизне по сравнению с постоянным полным приводом, и хорошую проходимость, которую обеспечивает этот тип привода. Недостатки у этого типа привода тоже есть – это плохая управляемость на дорогах общего пользования, и «временность» работы полного привода.

Наконец, плюсами автоматически подключаемого полного привода являются высокая экономичность (по сравнению с первыми двумя системами), хорошая управляемость на дорогах общего пользования при езде как по прямой, так и в поворотах. Недостатком такой системы является только ее неважная проходимость в условиях среднего и тяжелого бездорожья.

Полный привод: постоянный и подключаемый. Как устроен и в чём разница?

Полноприводная коробка передач: устройство полного привода и особенности

Полноприводная коробка передач: устройство полного привода и особенности

Чтобы передвигаться по бездорожью и уверенно чувствовать себя в поворотах, нужно «грести» всеми четырьмя колёсами – это общеизвестно. Но как передать крутящий момент на них? Стоит ли это делать постоянно или только когда нужно и где кроются подводные камни?

Главное и неизменное «действующее лицо» всех систем полного привода — это раздаточная коробка: специальный агрегат, который получает крутящий момент от коробки передач и распределяет его на переднюю и заднюю оси. А вот методик распределения, равно как и схем компоновки, есть несколько.

Системы полного привода принято делить на три типа:

Постоянный полный привод (Full-time)

Плюсы:

  • надёжная «неубиваемая» конструкция;
  • возможность езды с полным приводом как по бездорожью, так и по асфальту.

Минусы:

  • сложность по сравнению с жестко подключаемым приводом;
  • большая масса;
  • сложность настройки управляемости;
  • повышенный расход топлива.

Первое, что приходит в голову, когда есть задача передать крутящий момент на две оси, — это жестко подсоединить их к раздатке железными трубами. Но вот незадача: при прохождении поворотов колеса автомобиля проходят разные пути.

Если жестко соединить оси, то какие-то колеса будут ехать, а какие-то — пробуксовывать. В грязи, когда покрытие мягкое, это нестрашно.

Во времена Второй мировой, скажем, легендарные «Виллисы» спокойно ездили с жестко соединенными осями, потому как эксплуатировались исключительно на бездорожье.

А вот если покрытие твердое, то эти пробуксовки будут порождать крутильные колебания и медленно, но верно разрушать трансмиссию.

Поэтому в раздаточной коробке автомобилей с постоянным полным приводом располагается межосевой дифференциал — механизм, который распределяет мощность между осями и позволяет им вращаться с разной скоростью. И если какое-то колесо замедляется, то обороты другого увеличиваются, но настолько же падает и крутящий момент на нем.

Все это здорово, пока мы едем по асфальту, а что делать, если задней осью мы застряли в луже? На передних колесах, которые будут стоять на твердой поверхности, будет момент но не будет оборотов, зато задние будут вращаться очень быстро, но момент на них будет маленьким. Маленькой будет и мощность на заднем колесе и ровно такую же мощность дифференциал подаст на передок. Буксовать в таком случае можно хоть целую вечность — все равно не сдвинешься.

Для таких случаев дифференциал снабжают блокировкой — когда она включена, обороты на всех колесах одинаковые, а момент зависит только от сцепления колес с дорогой.

За счет наличия дополнительных узлов (дифференциала и блокировки) вся система получается достаточно тяжелой и сложной. Кроме того, постоянная передача момента на все колеса увеличивает потери энергии, а значит, ухудшает динамику и увеличивает расход топлива.

Постоянный полный привод в автомобилестроении до сих пор используется, хотя в последнее время эту систему постепенно вытесняет полный привод по требованию, о котором речь пойдет дальше.

Жестко подключаемый (Part-time)

Обычный механический дифференциал дополнили вязкостной муфтой (вискомуфтой). Вискомуфта — это деталь, в которой ряды лопаток, связанных с входным и выходным валами, вращаются в специальной жидкости. Входной и выходной валы свободно вращаются относительно друг друга, но секрет муфты именно в наполнителе, который при повышении температуры увеличивает свою вязкость.

При обычном движении, легких поворотах или проскальзывании колес муфта не препятствует взаимному перемещению лопаток, но как только разница в скорости вращения передних и задних колес вырастает, жидкость начинает интенсивно перемешиваться и нагреваться. При этом она становится вязкой и блокирует перемещения лопаток относительно друг друга. Чем больше разница, тем выше вязкость и степень блокировки.

Сегодня муфты используются как на схемах с постоянным полным приводом совместно с механическими дифференциалами, так и самостоятельно. Ведущим валом они соединены с раздаткой, а ведомым — с дополнительной осью. При необходимости, когда одна из осей буксовала, часть момента через муфту уходит на нее.

В поздних конструкциях муфт от жидкости отказались в пользу трущихся дисков, которые работают по такому же принципу, как фрикционное сцепление. При необходимости электроника «поджимает» их и начинает передачу момента. Управлять дозировкой момента автомобиль может самостоятельно, без участия водителя.

При всем удобстве муфты имеют ряд недостатков, основной из которых — слабая выносливость на серьезном бездорожье. Трущиеся диски от нагрузки перегреваются, и муфта уходит в аварийный режим. Поэтому эта система применяется в основном на компромиссных кроссоверах и легковых автомобилях, где полный привод нужен не для преодоления буераков, а для лучшей управляемости.

Трансмиссия полноприводного автомобиля

Трансмиссия полноприводного автомобиля

На сегодняшний день наибольшим спросом пользуются такие системы полного привода, как постоянный полный привод и полный привод, подключаемый автоматически. Каждая из этих систем имеет такие общие преимущества, как эффективное использование мощности двигателя и улучшение управляемости и проходимости автомобиля.

  • Трансмиссии полноприводных автомобилей, в совокупности образующие систему полного привода, могут иметь разные конструкции. Существуют следующие системы полного привода:
  • — постоянный полный привод; — полный привод, который подключается вручную;
  • — полный привод, который подключается в автоматическом режиме.
  • Каждая система полного привода имеет свои определенные преимущества, но в общем можно сказать, что все системы обладают следующими достоинствами:
  • — мощность двигателя используется более эффективно; — при движении по скользкому дорожному покрытию прослеживается отличная курсовая устойчивость и управляемость;
  • — улучшается проходимость автомобиля.

Постоянный полный привод

Если автомобиль оснащен системой постоянного полного привода или так называемой системой Full Timе, это значит, что крутящий момент постоянно передается на все колеса.

В состав этой системы входят такие механизмы, как коробка передач и раздаточная коробка, сцепление, карданные и главные передачи передней и задней оси, межколесные дифференциалы передней и задней оси, а также полуоси колес.

Постоянный полный привод может применяться на автомобилях, которые имеют заднеприводную и переднеприводную компоновку. Такие системы, самыми известными среди которых выступают 4Matic от Mercedes, xDrive от BMW, Quattro от Audi, отличаются, как правило, по конструкции карданной передачи и раздаточной коробки.

Сцепление дает возможность двигателю кратковременно отсоединиться от трансмиссии во время переключения передач, защищая трансмиссию от перегрузок. Коробка передач отвечает за изменение крутящего момента, тем самым влияя на скорость движения автомобиля. Если речь идет об автоматической коробке, то в роли сцепления выступает гидротрансформатор.

Раздаточная коробка распределяет крутящий момент по ведущим осям автомобиля.

Раздаточные коробки полноприводных авто обязательно оснащены межосевым дифференциалом, который предусматривает возможность ручной или автоматической блокировки.

Среди современных конструкций автоматической блокировки дифференциала можно выделить вискомуфту, многодисковую фрикционную муфту, самоблокирующийся дифференциал Torsen.

Карданная передача передает крутящий момент от вторичных валов «раздатки» на валы главной передачи, которая выполняет функцию увеличения крутящего момента.

Межколесный дифференциал распределяет крутящий момент между колесами, в результате чего полуоси могут вращаться с разными угловыми скоростями. В полноприводных системах дифференциал используют как на передней, так и на задней осях.

Для максимальной реализации возможностей полного привода дифференциалы могут блокироваться как вручную, так и в автоматическом режиме. На большинстве современных автомобилей используется электронная блокировка дифференциала.

Как работает система постоянного привода?

Двигатель передает крутящий момент на коробку передач, а затем на раздаточную коробку, где происходит его распределение по осям. Если появляется необходимость, водитель может включить понижающую передачу.

В итоге крутящий момент идет на межосевой дифференциал каждой оси, а оттуда по полуосям отправляется на ведущие колеса.

Если колеса одной из осей начинают проскальзывать, межосевой и межколесный дифференциалы блокируются принудительно или автоматически.

Система полного привода, которая подключается автоматически

Система On demand, то есть система полного привода, которая включается автоматически, является перспективным вариантом для легкового автомобиля. Эта система в случае необходимости подключает колеса одной оси, если проскальзывают колеса другой оси. Если же автомобиль находится в стандартных условиях, система отключена, поэтому он является передне- или заднеприводным.

На сегодняшний день самой известной системой автоматически подключаемого полного привода считается система 4Motion, которая является изобретением концерна Volkswagen.

Устройство автоматически подключаемой системы полного привода включает такие узлы, как коробка передач, сцепление, главная передача передней и задней оси, межколесный дифференциал передней и задней оси, карданная передача, раздаточная коробка, муфта подключения задней оси, полуоси.

Раздаточная коробка в системе, где полный привод подключается автоматически, как правило, имеет вид конического редуктора. Межосевой дифференциал и пониженная передача в данной системе отсутствуют. В роли муфты подключения задней оси могут выступать вискомуфта или электронная фрикционная муфта. Так, в полноприводной системе 4Motion используется муфта Haldex.

Работа подключаемой автоматически полноприводной системы, оборудованной фрикционной муфтой, заключается в том, что от двигателя крутящий момент идет на переднюю ось авто.

Кроме этого, через раздаточную коробку и карданный вал крутящий момент поступает на фрикционную муфту, которая отличается минимальным сжатием в нормальных условиях, передавая около 10 процентов крутящего момента на заднюю ось.

Если колеса передней оси начинают проскальзывать, фрикционная муфта срабатывает, обеспечивая передачу крутящего момента, варьирующегося в определенных пределах, на заднюю ось.

Система полного привода, которая подключается вручную

Система полного привода Part Time, то есть система, подключаемая вручную, на сегодняшний практически не используется в силу своей неэффективности. Но стоит заметить, что данная система отлично подходит для внедорожников, так как надежно связывает переднюю и заднюю оси, распределяя крутящий момент в соотношении 50:50.

Устройство подключаемой вручную системы полного привода напоминает систему постоянного полного привода, отличаясь отсутствием межосевого дифференциала, а также возможностью подключения в раздаточной коробке переднего моста.

Другие статьи

#Планка генератора

Планка генератора: фиксация и регулировка генератора автомобиля

14.09.2022 | Статьи о запасных частях

В автомобилях, тракторах, автобусах и иной технике электрические генераторы монтируются к двигателю посредством кронштейна и натяжной планки, обеспечивающей регулировку натяжения ремня. О планках генератора, их существующих типах и конструкции, а также выборе и замене этих деталей — читайте в статье.

Вернуться к списку статей

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector