Вся правда о полном приводе (9 фото+видео). Принцип работы переднего привода автомобиля


Вся правда о полном приводе (9 фото+видео)

Удивительно, но факт — очень многие автовладельцы совершенно не разбираются в типах полноприводных трансмиссий. А ситуацию усугубляют автомобильные журналисты, которые сами с трудом разбираются в типах приводов и том, как они работают.Самое серьезное заблуждение заключается в том, что многие до сих пор считают, что правильный полный привод должен быть обязательно постоянным, и категорически отвергают системы автоматически подключаемого полного привода. При этом автоматически подключаемый полный привод бывает двух типов, разделяемый по характеру работы: реактивные системы (включающиеся по факту пробуксовки ведущей оси) и превентивные (в которых передача момента на обе оси активируется по сигналу от педали газа).Я расскажу про основные варианты полноприводных трансмиссий и покажу, что за электронно-управляемыми полноприводными трансмиссиями будущее.

Все примерно представляют как устроена трансмиссия автомобиля. Она предназначена для передачи крутящего момента от коленчатого вала двигателя на ведущие колёса. В трансмиссию входит сцепление, коробка передач, главная передача, дифференциал и приводные валы (кардан и полуоси). Важнейшим устройством в трансмиссии является дифференциал. Он распределяет подводимый к нему крутящий момент между приводными валами (полуосями) ведущих колёс и позволяет им вращаться с разной скоростью. Для чего это нужно? При движении, в частности при поворотах, каждое колесо автомобиля движется по индивидуальной траектории. Следовательно все колёса автомобиля в поворотах вращаются с разной скоростью и проходят разные расстояния. Отсутствие дифференциала и жёсткая связь между колёсами одной оси приведёт к повышенной нагрузке на трансмиссию, неспособности автомобиля поворачивать, не говоря о таких мелочах, как износ шин.

Следовательно, для эксплуатации на дорогах с твёрдым покрытием любой автомобиль должен быть оснащен одним или несколькими дифференциалами. Для автомобиля с приводом на одну ось устанавливается один межколёсный дифференциал. А в случае полноприводного автомобиля необходимо уже три дифференциала. По одному на каждой оси, и одного центрального, межосевого дифференциала.

Чтобы подробнее понять принцип работы дифференциала, крайне рекомендую к просмотру документальное короткометражное кино Around the Corner снятое в 1937 году. За 70 лет в мире не смогли сделать более простое и понятное видео про работу дифференциала. Даже не обязательно знать английский язык.

Главный недостаток, а скорее особенность, работы свободного дифференциала известна всем — если на одном из ведущих колёс автомобиля будет отсутствовать сцепление (например, на льду или вывешенное на подьемнике), то автомобиль даже не сдвинется с места. Это колесо будет свободно вращаться с удвоенной скоростью, в то время как другое останется неподвижным. Таким образом, любой моноприводный автомобиль можно обездвижить если одно колёс ведущей оси потеряет сцепление с дорогой. Если же взять полноприводный автомобиль с тремя обычными (свободными дифференциалами), то его потенциальная способность передвигаться в пространстве может быть ограничена даже если ЛЮБОЕ из четырёх колёс потеряет сцепление с дорогой. То есть, если полноприводный автомобиль с тремя свободными дифференциалами поставить всего одним колесом на ролики/лёд/вывесить в воздухе — он не сможет сдвинуться с места. Как сделать так, чтобы автомобиль смог передвигаться в этом случае? Очень просто — необходимо заблокировать один или несколько дифференциалов. Но мы помним, что жёсткая блокировка дифференциала (а по сути такой режим приравнивается к его отсутствию) неприменима к эксплуатации автомобиля на дорогах с твёрдым покрытием ввиду повышенных нагрузок на трансмиссию и неспособности поворачивать. Поэтому при эксплуатации на дорогах с твёрдым покрытием необходима изменяемая степень блокировки дифференциала (речь сейчас в основном про межосевой дифференциал) в зависимости от условий движения. А вот на бездорожье можно передвигаться хоть с полностью заблокированными всеми тремя дифференциалами. Итак, в мире существует три основных типа решения полного привода: Классическая полноприводная трансмиссия (в терминологии автопроизводителей обозначается как full-time) имеет три полноценных дифференциала, поэтому такой автомобиль в любых режимах движения имеет привод на все 4 колеса. Но как я уже писал выше, если хоть одно из колёс потеряет сцепление с дорогой — автомобиль потеряет способность передвигаться. Следовательно такому автомобилю обязательно нужна блокировка дифференциала (полная или частичная). Самое популярное решение, практикуемое на классических внедорожниках — механическая жесткая блокировка межосевого дифференциала с распределением момента по осям в пропорции 50:50. Это позволяет существенно повысить проходимость автомобиля, но с жестко заблокированным межосевым дифференциалом нельзя ездить по дорогам с твёрдым покрытием. Опционально внедорожные автомобили могут иметь дополнительную блокировку заднего межколёсного дифференциала.

В трансмиссии Full-time присутствует три дифференциала A,B и С. А в part-time межосевой дифференциал A отсутствует и его заменяет механизм жесткого подключения второй оси вручную.

Одновременно с этим появилось отдельное направление механически подключаемого полного привода (Part-time). У такой схемы полностью отсутствует межосевой дифференциал, а на его месте находится механизм подключения второй оси. Такая трансмиссия обычно применяется на недорогих внедорожниках и пикапах. В результате, на дорогах с твёрдым покрытием такой автомобиль может эксплуатироваться только с приводом на одну ось (обычно заднюю). А для преодоления сложных участков на бездорожье водитель вручную включает полный привод путём жесткой блокировки передней и задней оси между собой. В результате момент передаётся на обе оси, но не стоит забывать о том, что на каждой из осей продолжает оставаться свободный дифференциал. Это значит, что при диагональном вывешивании колёс, автомобиль никуда не поедет. Решить эту проблему можно только с помощью блокировки одного из межколёсных дифференциалов (в первую очередь заднего), поэтому некоторые модели внедорожников имеют самоблокирующийся дифференциал на задней оси. И самое универсальное и популярное в настоящее время решение — автоматически подключаемый полный привод (A-AWD — Automatic all-wheel drive, часто обозначаемый просто как AWD). Конструктивно такая трансмиссия очень похожа на подключаемый полный привод (part-time), у которой отсутствует межосевой дифференциал, а для подключения второй оси используется гидравлическая или электромагнитная муфта. Степень блокировки муфты обычно управляется электроникой и существует два механизма работы: превентивный и реактивный. О них чуть ниже в подробностях.

В трансмиссии межосевой дифференциал отсутствует, из коробки передач выходит два вала, один на переднюю ось (со своим дифференциалом), другой — на заднюю, к муфте.

Важно понимать, что для максимально эффективной полноприводной трансмиссии (независимо от того, full-time это или a-awd) требуется наличие переменной блокировки межосевого дифференциала (муфты) в зависимости от дорожных условий (про межколёсные дифференциалы отдельный разговор, не в рамках этой статьи). Для этого существует несколько способов. Самые популярные из них: вязкостная муфта, шестерёнчатый самоблокирующийся дифференциал, электронное управление блокировкой.

1. Вязкостная муфта (LSD — Limited-slip differential) самый простой, но при этом малоэффективный способ блокировки. Это простейшее механическое устройство, которое передаёт вращающий момент посредством вязкой жидкости. В случае, когда скорость вращения входящего и выходящего вала муфты начинает различаться, вязкость жидкости внутри муфты начинает увеличиваться вплоть до полного затвердевания. Таким образом происходит блокировка муфты и распределение крутящего момента поровну между осями. Недостатком вязкостной муфты является слишком большая инерционность в работе, это не критично на дорогах с твёрдым покрытием, но практически исключает возможность её применения для эксплуатации на бездорожье. Также существенным недостатком является ограниченный срок службы, и как следствие к пробегу в 100 тысяч километров вязкостная муфта обычно перестаёт выполнять свои функции и межосевой дифференциал становится постоянно свободным.

Вязкостные муфты в настоящее время иногда применяют для блокировки заднего межколёсного дифференциала на внедорожниках, а также в качестве блокировки межосевого дифференциала на автомобилях Subaru с механической коробкой передач. Раньше были случаи применения вязкостной муфты для подключения второй оси в системах с автоматически подключаемым полным приводом (автомобили Toyota), но от них отказались ввиду крайне низкой эффективности.

2. К шестерёнчатым самоблокирующимся дифференциалам относится известный дифференциал Torsen. Его принцип основан на свойстве червячной или косозубой передачи «заклинивать» при определённом соотношении крутящих моментов на осях. Это дорогостоящий и технически сложный механический дифференциал. Применяется на очень большом количестве полноприводных автомобилей (практически все модели Audi с полным приводом) и не имеет ограничений по использованию на дорогах с твердым покрытием или на бездорожье. Из недостатков следует иметь ввиду, что при полном отсутствии сопротивления вращению на одной из осей — дифференциал остаётся в разблокированном состоянии и автомобиль не в состоянии сдвинуться с места. Именно поэтому автомобили с дифференциалом Torsen имеют серьезную «уязвимость» — при полном отсутствии сцепления на ОБОИХ колёсах одной оси автомобиль не в состоянии сдвинуться с места. Поэтому но новых моделях Audi в настоящее время применяется новый дифференциал на коронных шестернях с дополнительным пакетом фрикционов.

3. К электронному управлению блокировкой относятся как простые способы притормаживания буксующих колёс с помощью штатной тормозной системы, так и сложные электронные устройства управляющие степенью блокировки дифференциала в зависимости от дорожной обстановки. Их преимущество заключается в том, что вязкостная муфта и самоблокирующийся дифференциал Torsen являются полностью механическими устройствами, без возможности вмешательства электроники в их работу. А именно электроника способна моментально определять на каком из колёс автомобиля требуется крутящий момент и в каком количестве. Для этих целей используется комплекс электронных датчиков — датчики вращения на каждом колесе, датчик положения руля и педали газа, а также акселерометр, фиксирующий продольные и поперечные ускорения автомобиля.

При этом хочу заметить, что система имитации блокировки дифференциала на основе штатной тормозной системы зачастую оказывается не настолько эффективной, чем непосредственная блокировка дифференциала. Обычно имитация блокировки с помощью тормозной системы применяется вместо межколёсной блокировки и в настоящее время применяется даже на автомобилях с приводом на одну ось. Примером электронно-управляемой блокировки межосевого дифференциала может быть полноприводная трансмиссия VTD, применяемая на автомобилях Subaru с пятиступенчатой автоматической коробкой передач, или же система DCCD, применяемая на Subaru Impreza WRX STI, а также Mitsubishi Lancer Evolition с активным центральным дифференциалом ACD. Это самые совершенные полноприводные трансмиссии в мире! Теперь перейдём к главному предмету обсуждения — трансмиссии с автоматически подключаемым полным приводом (a-awd). Технически наиболее простой и недорогой способ реализации полного привода. В том числе его преимущество заключается в возможности использования поперечной компоновки двигателя в моторном отсеке, но существуют варианты его применения и при продольном расположении двигателя (например, BMW xDrive или MB 4Matic). В такой трансмиссии одна из осей является ведущей и на неё в обычных условиях обычно приходится большая часть крутящего момента. Для автомобилей с поперечным расположением двигателя это передняя ось, с продольным — соответственно задняя. Главный недостаток такого типа трансмиссии заключается в том, что колёса на подключаемой оси физически не могут вращаться быстрее, чем колёса «основной» оси. То есть для автомобилей, где муфта подключает заднюю ось пропорция распределения момента по осям колеблется в диапазоне от 0:100 (в пользу передней оси) до 50:50. В случае, когда «основная» ось задняя (например, система xDrive), часто номинальное соотношение момента по осям устанавливают с небольшим смещением в пользу задней оси, для улучшения поворачиваемости автомобиля (например, 40:60).

Всего существует два механизма работы автоматически подключаемого полного привода: реактивный и превентивный. 1. Реактивный алгоритм работы подразумевает блокировку муфты, отвечающей за передачу момента на вторую ось, по факту пробуксовки колёс на ведущей оси. Это усугублялось огромными задержками в подключении второй оси (в частности по этой причине не прижились вязкостные муфты в таком типе трансмиссии) и приводило к неоднозначному поведению автомобиля на дороге. Такая схема стала массово применятся на изначально переднеприводных автомобилях с поперечным расположением двигателя. В поворотах работа реактивной муфты выглядит так: В нормальных условиях практически весь крутящий момент передаётся на переднюю ось, и автомобиль по сути является переднеприводным. Как только наступает разность вращения колёс на передней и задней оси (например, в случае сноса передней оси) межосевая муфта блокируется. Это приводит к внезапному появлению тяги на задней оси и недостаточная поворачиваемость сменяется избыточной. В результате подключения задней оси происходит стабилизация скоростей вращения передней и задней оси (муфта же заблокировалась) — муфта снова разблокируется и автомобиль сновится переднеприводным! На бездорожье ситуация лучше не становится, по сути это обыкновенный переднеприводный автомобиль, на котором момент включения задней оси определяется пробуксовкой передних колёс. Именно по этой причине многие кроссоверы с таким типом привода на бездорожье совершенно не способны двигаться задним ходом. И на такой трансмиссии особенно хорошо ощущается момент подключения задней оси. При этом на дорогах с твёрдым покрытием автомобиль всегда остаётся переднеприводным. В настоящее время такой алгоритм работы автоматически подключаемого полного привода используется редко, в частности это кроссоверы Hyundai/Kia (кроме новой системы DynaMax AWD), а также автомобили Honda (система Dual Pump 4WD). На практике такой полный привод совершенно бесполезен. 2. Муфта с превентивной блокировкой работает иначе. Её блокировка происходит не по факту пробуксовки колёс на «основной» оси, а заранее, в тот момент когда требуется тяга на всех колёсах (скорость вращения колёс вторична). То есть блокировка муфты происходит в тот момент, когда вы нажимаете на газ. Также учитываются такие вещи, как угол поворота руля (при сильно вывернутых колёсах степень блокировки муфты снижается, чтобы не нагружать трансмиссию). Запомните, для подключения задней оси не требуется пробуксовка передней! Блокировка муфты автоматически подключаемого полного привода в первую очередь определяется положением педали газа. В обычных условиях на заднюю ось передаётся около 5-10% крутящего момента, но как только вы нажимаете на газ — муфта блокируется (вплоть до полной блокировки). Серьезная ошибка, которую уже не первый год допускают автомобильные журналисты — нельзя путать алгоритмы работы автоматически подключаемого полного привода. Система автоматически подключаемого полного привода с превентивной блокировкой постоянно передаёт момент на все 4 колеса! Для неё не существует такого понятия, как «внезапное подключение задней оси». К муфтам с превентивной блокировкой относятся Haldex 4 и 5 поколения, муфты Nissan/Renault, Subaru, система BMW xDrive, Mercedes-Benz 4Matic и многие другие. У каждой марки свои алгоритмы работы и особенности управления, это следует иметь ввиду при сравнительном анализе.

Так выглядит муфта подключения передней оси в системе BMW xDrive

Также следует особое внимание обращать на навыки управления автомобилем. Если водитель не знаком с принципами управления автомобилем на дороге и в частности с тем, как нужно проходить повороты, то с очень большой вероятностью он не сможет поставить автомобиль с системой автоматически подключаемого привода боком, в то время как у него это элементарно получится сделать на полноприводном автомобиле с тремя дифференциалами (отсюда ошибочные заключения, что только Subaru может ехать боком). Ну и конечно не стоит забывать, что количество тяги на осях регулируется педалью газа и углом поворота руля (в том числе, как я уже писал выше — при сильно вывернутых колёсах муфта полностью не заблокируется).

Схема работы муфты Haldex 5 поколения, полностью управляемая электроникой (напомню, Haldex 1,2 и 3 поколений имел в конструкции дифференциальный насос, который приводился в действие разницей во вращении входящего и выходящего вала)Кроме этого, практически всегда такие системы дополнены электронной имитацией блокировки межколёсных дифференциалов с помощью тормозной системы. Но следует иметь ввиду, что она тоже имеет свои особенности работы. В частности она работает только в определённом диапазоне оборотов. На низких оборотах она не включается, чтобы не «задушить» двигатель, а на высоких — чтобы не сжечь колодки. Поэтому нет смысла загонять тахометр в красную зону и надеяться на помощью электроники, когда автомобиль застрял. Про применении на бездорожье системы с гидравлической муфтой имеют более высокую стойкость к перегреву, чем фрикционные электромагнитные муфты. В частности, Land Rover Freelander 2/Range Rover Evoque может быть примером автомобиля с автоматически подключаемым полным приводом на основе муфты Haldex 4 поколения и очень впечатляющими способностями на бездорожье.Что в итоге? Не нужно бояться систем автоматически подключаемого полного привода с превентивной блокировкой. Это универсальное решение как для дорожной эксплуатации, так и эпизодической эксплуатации на бездорожье средней сложности. Автомобиль с такой системой полного привода адекватно управляется на дороге, имеет нейтральную поворачиваемость и всегда остаётся полноприводным. И не верьте рассказам про «внезапное подключение задней оси».

Источник: victorborisov.livejournal.com

fishki.net

Виды приводов. Их преимущества и недостатки

Каждый автомобилист когда приходит в автосалон или авто рынок в поисках очередного автомобиля, с трезвой головой оценивает технические характеристики выбранных моделей, их условия ремонта и эксплуатации, и особое внимание уделяет приводу. На данный момент существует три основных типа приводов:

  • Задний;
  • Передний;
  • Полный привод
Среди автолюбителей, на сегодняшний день, определенно четкого мнения нет насчет того, какой привод лучше. Понятное дело, каждый водитель будет яро расхваливать именно ту машину, непосредственно на которой он ездит. Очень тяжело сказать точно, какой привод намного лучше в управляемости. У каждого типа есть свои недостатки и преимущества. Дело в том, что приводные системы выбираются в зависимости от того, в каких условиях будет эксплуатироваться автомобиль. Если вы любитель бездорожья, то вам однозначно нужно брать полноприводного зверя.

Прежде чем становиться перед дилеммой по выбору типа привода для будущего автомобиля, нужно иметь некоторые познания и знать тонкости, чтобы сделать правильный выбор. Итак, давайте раскрывать завесу тайны и определяться с нелегким выбором.

Задний привод
Заднеприводными автомобилями считаются те, у которых крутящий момент от двигателя передается на задний мост при помощи коробки передач и карданного вала. Если говорить образно, то от двигателя идет трансмиссия, крутящий момент и вращение заднего моста. На сегодняшний день такой тип привода считается классическим, так как с него все начиналось и именно с него началось массовое производство заднеприводных автомобилей.

Преимущества заднего привода:

  • Легко устранить занос. Обычно, бытует мнение, что машины с таким приводом на небольших скоростях при входе в крутые повороты чаще заносит. Однако, чтобы устранить занос достаточно лишь отпустить педаль акселератора и все. Когда машина попадает в занос, человек интуитивно бросает педаль газа, что приводит к выходу из опасной ситуации. Если вы обладаете некоторыми навыками экстремальной езды, то занос на таких автомобилях можно контролировать путем выкручивания руля в сторону заноса и добавления газа. Но, это делать рекомендуется уже опытным водителям, никак не новичкам.
  • Равномерное распределение нагрузки по осям. Если представить это в процентах, то получится примерно 50/50. Получается, что когда происходит нажатие на педаль газа, центр тяжести с передней оси перемещается на заднюю, таким образом догружая ее и увеличивая коэффициент сцепления с дорогой. В результате этого машина быстрее берет разгон и увеличивается сила тяги. Однако, очень часто при резком увеличении силы тяги происходит пробуксовка.
  • На руле отсутствуют вибрационные колебания. Подобные колебания наблюдаются только у тех автомобилей, у которых ведущие колеса передние. Но так как передний мост не участвует в приведении авто в движение, такие колебания ничтожно малы и их в салоне практически не ощущается.
  • Передний мост прокладывает дорогу заднему. Так как ведущие колеса у нас задние, то по труднопроходимым участкам дороги (снег или рыхлая почва) передние колеса прокатывают задним колею, благодаря которой, легче преодолевать проблемные участки.
  • Небольшой угол поворота. В подобных автомобилях передними колесами вы только управляете и все. Исходя из этого и уменьшается угол поворота, что позволяет машинам такого класса легче входить в крутые повороты.
Недостатки заднего привода:
  • Сложность управления в гололед. Очень часто при смене погодных условий на неудовлетворительные (слякоть или гололед), увеличивается количество аварий с участием заднеприводных автомобилей. Такими машинами в скользкую погоду очень сложно управлять и велик риск разбить свое детище в случае потери управления.
  • Сложность конструкции. Автомобили подобного класса нуждаются в установке дополнительных узлов и агрегатов для передачи крутящего момента на задние колеса. А это приводит к усложнению конструкции и увеличению массы самого автомобиля. Вследствие этого, цена на авто возрастет из-за дополнительных расходов на вспомогательные узлы в виде карданных валов и так далее.
  • Маленький салон. Автомобили с задним приводом изготавливают так, чтобы вдоль всего кузова проходил карданный вал через специальный тоннель в днище машины. А это приводи к уменьшению площади салона.
  • Управляющие колеса как тормоз. В случае небольшого поворота передних колес при езде, вы сможете ощутить небольшую тормозную силу, которую они создают для ведущего моста, толкающего автомобиль вперед. Именно в таких моментах при низких скоростях возрастает риск уйти в занос.
  • Карданный вал снижает мощность автомобиля. Кроме того, при езде по бездорожью есть риск повреждения карданного вала или снижение проходимости за счет вала. Однако это можно назвать частными случаями.
Передний привод
Производство автомобилей этого типа началось еще в 1929 году в Соединенных Штатах Америки Карлом Ван Ранстром. Хоть технические характеристики этого автомобиля оставляли желать лучше, спрос на него в то время был достаточно велик.

Принцип работы автомобиля с таким типом привода заключается в следующем: от двигателя через коробку передач, при помощи двух шрусов передается крутящий момент к передним колесам.

Преимущества переднего привода:

  • Хороший тормозной эффект. Из-за того, что основная масса автомобиля сконцентрирована под капотом, давление на передние колеса усиливается, что способствует более быстрому торможению.
  • Просторный салон. Так как в таком автомобиле будет отсутствовать карданный вал и специальный тоннель к нему через весь корпус, в салоне освободится немного места для ног пассажиров. У многих автомобилей этот тоннель есть при отсутствии карданного вала, так как он придает всей конструкции дополнительную жесткость. Сейчас производители начинают отходить от этой технологии, совершенствуя раму другими менее объемными способами.
  • Высокая курсовая устойчивость. Переднеприводный автомобиль более устойчив на дороге, так как основная масса расположена в районе переднего моста, который тащит остатки роскоши за собой. Из этого и получается более высокая курсовая устойчивость.
  • Ниже стоимость изготовления. Никаких дополнительных устройств для передачи вращающего момента от двигателя (карданный вал и прочее) к ведущим колесам в автомобилях такого типа не используется, отсюда и ниже цена.
  • Минимализм и простота. В виду простоты конструкции, отпадает необходимость установки дополнительных узлов и агрегатов. В следствие этого, надежность таких автомобилей значительно выше. Кроме того, коэффициент полезного действия у переднеприводных машин гораздо выше заднеприводных.
Недостатки переднего привода:
  • Пробуксовка. При резком старте, передние колеса из-за увеличения нагрузки и уменьшения тяги могут пробуксовывать.
  • Частые ремонты. Из-за возложенной функции на передние колеса (ведущие и руль одновременно) увеличивается частота ремонта. Основная беда переднеприводных автомобилей – гранаты (шрусы). В случае их износа, если отремонтировать невозможно, остается только замена.
  • Значительный радиус поворота. Увеличивается радиус поворота потому, что передний мост вынужден выполнять две функции -  повороты и тяга всего авто.
  • Вибрация в салоне. Простота конструкции переднего привода приводит к передаче вибрации на весь салон. В новых автомобилях этот негативный момент устраняет гидроусилитель руля (ГУР)
Небольшие выводы: Если проанализировать все, что указано выше, автомобилист теперь уже может смело сопоставлять преимущества и недостатки двух типов автомобилей и покупать ту модель, которая больше все отвечает поставленным требованиям и критериям. Однако, как упоминалось в начале статьи, есть еще один тип привода – комбинированный (полный привод), о котором дальше и пойдет речь.
Комбинированный привод (Полный)
Что нужно понимать под полным приводом? Под таким типом трансмиссии понимаем тот автомобиль, на котором крутящий момент передается ко всем четырем колесам, где вы так же можете регулировать их работу. То есть, вы сможете переключать между собой задний и передний приводы, либо включать их в работу одновременно для улучшения проходимости. Как правило, полным приводом укомплектовываются внедорожники и универсалы. Стоимость таких авто гораздо выше двух предыдущих за счет сложной конструкции передачи крутящего момента. Исходя из этого, ремонт подобных машин так же не дешевый.

Полноприводная конструкция подразделяется на четыре основных системы:

  • Full-Time 4wd – используются в работы все колеса, хорошая проходимость и управляемость. Автомобили нового поколения эту функцию имеют, что позволяет автоматически отключать один из приводов в случае пробуксовки.
  • Part-time 4wd – эта функция говорит о том, что система работает временно. То есть, основную часть времени езда осуществляется только на заднем приводе, а передний можно включать только при необходимости.
  • Selectable 4wd – система работает при нескольких режимах приводов.
  • Automatic 4wd – система автоматически выключает и включает приводы. При движении по хорошей дороге, работает всего один привод, а при пробуксовке или по бездорожью автоматически включается второй.

К положительным моментам полного привода можно отнести высокую проходимость и отличную управляемость. К отрицательным моментам относится увеличенный расход топлива, стоимость самого автомобиля значительно выше одноприводного и цена ремонта подобных авто очень кусается.

И в заключение всего вышесказанного можно подытожить следующее: в статье были рассмотрены все вариант трансмиссии, которые существуют на данный момент. Мы узнали преимущества и недостатки каждой из них.

Эти три совета должны помочь вам правильно подобрать автомобиль:

  • Полный привод – для тех, кому нравится гонять по бездорожью в большом автомобиле;
  • Задний привод – для тех, кто учитывает цену автомобиля и цену его ремонта;
  • Передний привод – для любителей классики и высокой скорости.

avtofixit.com

Привод автомобиля

Все водители знают, что принцип управления автомобилями с разными приводами (передний, задний, полный) различен, в том числе и в аварийных ситуациях. У каждого свои плюсы и минусы. И «болезни» тоже разные. Подробнее об этом нам рассказал Сергей Геннадиевич.

- Передний привод. Особенностью переднего привода является то, что коробка перемены передач (КПП) и передний редуктор объединены в одном корпусе, что позволяет максимально использовать подкапотное пространство автомобиля. Крутящий момент от редуктора передается на управляемые колеса через ШРУСы (шарниры равных угловых скоростей). Автомобили с передним приводом удобны для городской эксплуатации, так как они более маневренные и более легки в управлении, в сравнении с задним приводом. В обслуживании передний привод неприхотлив, при своевременном уходе может пройти без технического обслуживания до 20 тысяч км. Чаще всего, из строя выходят пыльники (кожухи), закрывающие шарниры от воды и грязи. При повреждении пыльника смазка вытекает, а грязь и песок, попадающие в шарнир, действуют как абразив и выводят его из строя.

Задний привод. Задний привод на автомобилях, как правило, встречается двух типов: 1 – цельный мост с редуктором и двумя полуосями; 2 – отдельный редуктор и приводы с ШРУСами, как на переднеприводных автомобилях. Их объединяет то, что КПП соединяется с редуктором посредством карданного вала. Первый тип наиболее надежен и неприхотлив, так как все механизмы находятся в одном герметичном металлическом корпусе, и крутящий момент от редуктора передается на ведущие колеса через жесткие полуоси. Слабым местом являются крестовины карданного вала, но, как правило, их ресурс гораздо больше, чем у ШРУСа переднеприводных автомобилей. На большинстве современных заднеприводных автомобилей используется второй тип. Это обусловлено сложностью ходовой части автомобилей и стремлением автопроизводителей сделать управление автомобилем максимально комфортным. К слабым местам, помимо крестовин кардана, в данном случае, можно добавить ШРУСы, но, в отличие от переднего привода, их ресурс больше, за счет меньшего угла работы шарнира. Задним приводом оснащаются в основном автомобили с мощными и продольно расположенными моторами объемом от 2 литров. Задний привод по своей конструкции является более надежным. Во-первых, уменьшается нагрузка на двигатель. Во-вторых, детали имеют больший ресурс и срок службы, что позволяет устанавливать на автомобиль более мощный двигатель. В-третьих, механизмы заднего привода легче обслуживать. Вождение автомобилей с задним приводом требует большего внимания, особенно в зимнее время.Полный привод. Особенностью полного привода является то, что крутящий момент передается на все колеса. Различают постоянный полный и подключаемый полный приводы. Подключаемый привод разделяется на механический и электрический. Усилия при механическом подключении сродни переключению на МКПП, электрический – подключается нажатием кнопки. Крутящий момент передается с КПП на раздаточную коробку, а с нее уже на передний и задний редукторы. Но это в основном имеет место на внедорожниках и некоторых микроавтобусах. На большинстве легковых автомобилей основным является передний привод, а задний подключается только при пробуксовке передних колес. Полный привод собрал в себя плюсы и минусы переднего и заднего приводов. Но, тем не менее, по праву, считается самым безопасным в плане управляемости.Симптомы «болезни» При выходе из строя ШРУСов на переднем приводе появляется треск, специфический металлический стук (железо об железо) в передней части автомобиля. На первоначальном этапе звук проявляется при резком трогании с места и при резких поворотах. Если же своевременно не устранить неполадки, то шарниры будут попросту прокручиваться, и привести автомобиль в движение будет невозможно. На заднем приводе, при износе крестовины кардана, появиться специфический звонкий металлический стук под кузовом (при трогании с места и переключении передач на ходу). Если не устранить поломку заблаговременно, крестовину может заклинить и поездка на станцию будет возможна только на эвакуаторе.Рекомендации. При эксплуатации переднеприводного автомобиля не рекомендуется выкручивать руль до упора и резко выжимать педаль «газа». При эксплуатации любого автомобиля необходимо следить за плавностью хода, избегать резких дерганий, особенно с МКПП. И регулярно проверять техническое состояние вашего автомобиля на специализированных станциях технического обслуживания.

 

Материал подготовила Марина ЧенцоваМатериал предоставлен изданием "Омская Автогазета"

www.mehanika55.ru

Правильный полный привод: spb_auto

Удивительно, но факт — очень многие автовладельцы совершенно не разбираются в типах полноприводных трансмиссий. А ситуацию усугубляют автомобильные журналисты, которые сами с трудом разбираются в типах приводов и том, как они работают.

Самое серьезное заблуждение заключается в том, что многие до сих пор считают, что правильный полный привод должен быть обязательно постоянным, и категорически отвергают системы автоматически подключаемого полного привода. При этом автоматически подключаемый полный привод бывает двух типов, разделяемый по характеру работы: реактивные системы (включающиеся по факту пробуксовки ведущей оси) и превентивные (в которых передача момента на обе оси активируется по сигналу от педали газа).

Я расскажу про основные варианты полноприводных трансмиссий и покажу, что за электронно-управляемыми полноприводными трансмиссиями будущее.

Все примерно представляют как устроена трансмиссия автомобиля. Она предназначена для передачи крутящего момента от коленчатого вала двигателя на ведущие колёса. В трансмиссию входит сцепление, коробка передач, главная передача, дифференциал и приводные валы (кардан и полуоси). Важнейшим устройством в трансмиссии является дифференциал. Он распределяет подводимый к нему крутящий момент между приводными валами (полуосями) ведущих колёс и позволяет им вращаться с разной скоростью.

Для чего это нужно? При движении, в частности при поворотах, каждое колесо автомобиля движется по индивидуальной траектории. Следовательно все колёса автомобиля в поворотах вращаются с разной скоростью и проходят разные расстояния. Отсутствие дифференциала и жёсткая связь между колёсами одной оси приведёт к повышенной нагрузке на трансмиссию, неспособности автомобиля поворачивать, не говоря о таких мелочах, как износ шин.

Следовательно, для эксплуатации на дорогах с твёрдым покрытием любой автомобиль должен быть оснащен одним или несколькими дифференциалами. Для автомобиля с приводом на одну ось устанавливается один межколёсный дифференциал. А в случае полноприводного автомобиля необходимо уже три дифференциала. По одному на каждой оси, и одного центрального, межосевого дифференциала.

Чтобы подробнее понять принцип работы дифференциала, крайне рекомендую к просмотру документальное короткометражное кино Around the Corner снятое в 1937 году. За 70 лет в мире не смогли сделать более простое и понятное видео про работу дифференциала. Даже не обязательно знать английский язык.

Главный недостаток, а скорее особенность, работы свободного дифференциала известна всем — если на одном из ведущих колёс автомобиля будет отсутствовать сцепление (например, на льду или вывешенное на подьемнике), то автомобиль даже не сдвинется с места. Это колесо будет свободно вращаться с удвоенной скоростью, в то время как другое останется неподвижным. Таким образом, любой моноприводный автомобиль можно обездвижить если одно колёс ведущей оси потеряет сцепление с дорогой.

Если же взять полноприводный автомобиль с тремя обычными (свободными дифференциалами), то его потенциальная способность передвигаться в пространстве может быть ограничена даже если ЛЮБОЕ из четырёх колёс потеряет сцепление с дорогой. То есть, если полноприводный автомобиль с тремя свободными дифференциалами поставить всего одним колесом на ролики/лёд/вывесить в воздухе — он не сможет сдвинуться с места.

Как сделать так, чтобы автомобиль смог передвигаться в этом случае? Очень просто — необходимо заблокировать один или несколько дифференциалов. Но мы помним, что жёсткая блокировка дифференциала (а по сути такой режим приравнивается к его отсутствию) неприменима к эксплуатации автомобиля на дорогах с твёрдым покрытием ввиду повышенных нагрузок на трансмиссию и неспособности поворачивать.

Поэтому при эксплуатации на дорогах с твёрдым покрытием необходима изменяемая степень блокировки дифференциала (речь сейчас в одновном про межосевой дифференциал) в зависимости от условий движения. А вот на бездорожье можно передвигаться хоть с полностью заблокированными всеми тремя дифференциалами.

Итак, в мире существует три основных типа решения полного привода:

Классическая полноприводная трансмиссия (в терминологии автопроизводителей обозначается как full-time) имеет три полноценных дифференциала, поэтому такой автомобиль в любых режимах движения имеет привод на все 4 колеса. Но как я уже писал выше, если хоть одно из колёс потеряет сцепление с дорогой — автомобиль потеряет способность передвигаться. Следовательно такому автомобилю обязательно нужна блокировка дифференциала (полная или частичная). Самое популярное решение, практикуемое на классических внедорожниках — механическая жесткая блокировка межосевого дифференциала с распределением момента по осям в пропорции 50:50. Это позволяет существенно повысить проходимость автомобиля, но с жестко заблокированным межосевым дифференциалом нельзя ездить по дорогам с твёрдым покрытием. Опционально внедорожные автомобили могут иметь дополнительную блокировку заднего межколёсного дифференциала.

В трансмиссии Full-time присутствует три дифференциала A,B и С. А в part-time межосевой дифференциал A отсутствует и его заменяет механизм жесткого подключения второй оси вручную.

Одновременно с этим появилось отдельное направление механически подключаемого полного привода (Part-time). У такой схемы полностью отсутствует межосевой дифференциал, а на его месте находится механизм подключения второй оси. Такая трансмиссия обычно применяется на недорогих внедорожниках и пикапах. В результате, на дорогах с твёрдым покрытием такой автомобиль может эксплуатироваться только с приводом на одну ось (обычно заднюю). А для преодоления сложных участков на бездорожье водитель вручную включает полный привод путём жесткой блокировки передней и задней оси между собой. В результате момент передаётся на обе оси, но не стоит забывать о том, что на каждой из осей продолжает оставаться свободный дифференциал. Это значит, что при диагональном вывешивании колёс, автомобиль никуда не поедет. Решить эту проблему можно только с помощью блокировки одного из межколёсных дифференциалов (в первую очередь заднего), поэтому некоторые модели внедорожников имеют самоблокирующийся дифференциал на задней оси.

И самое универсальное и популярное в настоящее время решение — автоматически подключаемый полный привод (A-AWD — Automatic all-wheel drive, часто обозначаемый просто как AWD). Конструктивно такая трансмиссия очень похожа на подключаемый полный привод (part-time), у которой отсутствует межосевой дифференциал, а для подключения второй оси используется гидравлическая или электромагнитная муфта. Степень блокировки муфты обычно управляется электроникой и существует два механизма работы: превентивный и реактивный. О них чуть ниже в подробностях.

В трансмиссии межосевой дифференциал отсутствует, из коробки передач выходит два вала, один на переднюю ось (со своим дифференциалом), другой — на заднюю, к муфте.

Важно понимать, что для максимально эффективной полноприводной трансмиссии (независимо от того, full-time это или a-awd) требуется наличие переменной блокировки межосевого дифференциала (муфты) в зависимости от дорожных условий (про межколёсные дифференциалы отдельный разговор, не в рамках этой статьи). Для этого существует несколько способов. Самые популярные из них: вязкостная муфта, шестерёнчатый самоблокирующийся дифференциал, электронное управление блокировкой.

1. Вязкостная муфта (LSD — Limited-slip differential) самый простой, но при этом малоэффективный способ блокировки. Это простейшее механическое устройство, которое передаёт вращающий момент посредством вязкой жидкости. В случае, когда скорость вращения входящего и выходящего вала муфты начинает различаться, вязкость жидкости внутри муфты начинает увеличиваться вплоть до полного затвердевания. Таким образом происходит блокировка муфты и распределение крутящего момента поровну между осями. Недостатком вязкостной муфты является слишком большая инерционность в работе, это не критично на дорогах с твёрдым покрытием, но практически исключает возможность её применения для эксплуатации на бездорожье. Также существенным недостатком является ограниченный срок службы, и как следствие к пробегу в 100 тысяч километров вязкостная муфта обычео перестаёт выполнять свои функции и межосевой дифференциал становится постоянно свободным.

Вязкостные муфты в настоящее время иногда применяют для блокировки заднего межколёсного дифференциала на внедорожниках, а также в качестве блокировки межосевого дифференциала на автомобилях Subaru с механической коробкой передач. Раньше были случаи применения вязкостной муфты для подключения второй оси в системах с автоматически подключаемым полным приводом (автомобили Toyota), но от них отказались ввиду крайне низкой эффективности.

2. К шестерёнчатым самоблокирующимся дифференциалам относится известный дифференциал Torsen. Его принцип основан на свойстве червячной или косозубой передачи «заклинивать» при определённом соотношении крутящих моментов на осях. Это дорогостоящий и технически сложный механический дифференциал. Применяется на очень большом количестве полноприводных автомобилей (практически все модели Audi с полным приводом) и не имеет ограничений по использованию на дорогах с твердым покрытием или на бездорожье. Из недостатков следует иметь ввиду, что при полном отсутствии сопротивления вращению на одной из осей — дифференциал остаётся в разблокированном состоянии и автомобиль не в состоянии сдвинуться с места. Именно поэтому автомобили с дифференциалом Torsen имеют серьезную «уязвимость» — при полном отсутствии сцепления на ОБОИХ колёсах одной оси автомобиль не в состоянии сдвинуться с места. Именно этот эффект можно увидеть в этом видео. Поэтому но новых моделях Audi в настоящее время применяется новый дифференциал на коронных шестернях с дополнительным пакетом фрикционов.

3. К электронному управлению блокировкой относятся как простые способы притормаживания буксующих колёс с помощью штатной тормозной системы, так и сложные электронные устройства управляющие степенью блокировки дифференциала в зависимости от дорожной обстановки. Их преимущество заключается в том, что вязкостная муфта и самоблокирующийся дифференциал Torsen являются полностью механическими устройствами, без возможности вмешательства электроники в их работу. А именно электроника способна моментально определять на каком из колёс автомобиля требуется крутящий момент и в каком количестве. Для этих целей используется комплекс электронных датчиков — датчики вращения на каждом колесе, датчик положения руля и педали газа, а также акселерометр, фиксующий продольные и поперечные ускорения автомобиля.

При этом хочу заметить, что система имитации блокировки дифференциала на основе штатной тормозной системы зачастую оказывается не настолько эффективной, чем непосредственная блокировка дифференциала. Обычно имитация блокировки с помощью тормозной системы применяется вместо межколёсной блокировки и в настоящее время применяется даже на автомобилях с приводом на одну ось. Примером электронно-управляемой блокировки межосевого дифференциала может быть полноприводная трансмиссия VTD, применяемая на автомобилях Subaru с пятиступенчатой автоматической коробкой передач, или же система DCCD, применяемая на Subaru Impreza WRX STI, а также Mitsubishi Lancer Evolition с активным центральным дифференциалом ACD. Это самые совершенные полноприводные трансмиссии в мире!

Теперь перейдём к главному предмету обсуждения — трансмиссии с автоматически подключаемым полным приводом (a-awd). Технически наиболее простой и недорогой способ реализации полного привода. В том числе его преимущество заключается в возможности использования поперечной компоновки двигателя в моторном отсеке, но существуют варианты его применения и при продольном расположении двигателя (например, BMW xDrive или MB 4Matic). В такой трансмиссии одна из осей является ведущей и на неё в обычных условиях обычно приходится большая часть крутящего момента. Для автомобилей с поперечным расположением двигателя это передняя ось, с продольным — соответственно задняя.

Главный недостаток такого типа трансмиссии заключается в том, что колёса на подключаемой оси физически не могут вращаться быстрее, чем колёса «основной» оси. То есть для автомобилей, где муфта подключает заднюю ось возможное распределение момента по осям колеблется в диапазоне от 0:100 (в пользу передней оси) до 50:50. В случае, когда «основная» ось задняя (например, система xDrive), часто номинальное соотношение момента по осям устанавливают с небольшим смещением в пользу задней оси, для улучшения поворачиваемости автомобиля (например, 40:60).

Всего существует два механизма работы автоматически подключаемого полного привода: реактивный и превентивный.

1. Реактивный алгоритм работы подразумевает блокировку муфты, отвечающей за передачу момента на вторую ось, по факту пробуксовки колёс на ведущей оси. Это усугублялось огромными задержками в подключении второй оси (в частности по этой причине не прижились вязкостные муфты в таком типе трансмиссии) и приводило к неоднозначному поведению автомобиля на дороге. Такая схема стала массово применятся на изначально переднеприводных автомобилях с поперечным расположением двигателя.

В поворотах работа реактивной муфты выглядит так: В нормальных условиях практически весь крутящий момент передаётся на переднюю ось, и автомобиль по сути является переднеприводным. Как только наступает разность вращения колёс на передней и задней оси (например, в случае сноса передней оси) межосевая муфта блокируется. Это приводит к внезапному появлению тяги на задней оси и недостаточная поворачиваемость сменяется избыточной. В результате подключения задней оси происходит стабилизация скоростей вращения передней и задней оси (муфта же заблокировалась) — муфта снова разблокируется и автомобиль сновится переднеприводным!

На бездорожье ситуация лучше не становится, по сути это обыкновенный переднеприводный автомобиль, на котором момент включения задней оси определяется пробуксовкой передних колёс. Именно по этой причине многие кроссоверы с таким типом привода на бездорожье совершенно не способны двигаться задним ходом. И на такой трансмиссии особенно хорошо ощущается момент подключения задней оси. При этом на дорогах с твёрдым покрытием автомобиль всегда остаётся переднеприводным.

В настоящее время такой алгоритм работы автоматически подключаемого полного привода используется редко, в частности это кроссоверы Hyundai/Kia, а также автомобили Honda (система Dual Pump 4WD). На практике такой полный привод совершенно бесполезен.

2. Муфта с превентивной блокировкой работает иначе. Её блокировка происходит не по факту пробуксовки колёс на «основной» оси, а заранее, в тот момент когда требуется тяга на всех колёсах (скорость вращения колёс вторична). То есть блокировка муфты происходит в тот момент, когда вы нажимаете на газ. Также учитываются такие вещи, как угол поворота руля (при сильно вывернутых колёсах степень блокировки муфты снижается, чтобы не нагружать трансмиссию).

Запомните, для подключения задней оси не требуется пробуксовка передней! Блокировка муфты автоматически подключаемого полного привода в первую очередь определяется положением педали газа. В обычных условиях на заднюю ось передаётся около 5-10% крутящего момента, но как только вы нажимаете на газ — муфта блокируется (вплоть до полной блокировки).

Серьезная ошибка, которую уже не первый год допускают автомобильные журналисты — нельзя путать алгоритмы работы автоматически подключаемого полного привода. Система автоматически подключаемого полного привода с превентивной блокировкой постоянно передаёт момент на все 4 колеса! Для неё не существует такого понятия, как «внезапное подключение задней оси».

К муфтам с превентивной блокировкой относятся Haldex 4 (моя отдельная статья по теме здесь) и 5 поколения, муфты Nissan/Renault, Subaru, система BMW xDrive, Mercedes-Benz 4Matic и многие другие. У каждой марки свои алгоритмы работы и особенности управления, это следует иметь ввиду при сравнительном анализе.

Так выглядит муфта подключения передней оси в системе BMW xDrive

Также следует особое внимание обращать на навыки управления автомобилем. Если водитель не знаком с принципами управления автомобилем на дороге и в частности с тем, как нужно проходить повороты (я писал об этом совсем недавно), то с очень большой вероятностью он не сможет поставить автомобиль с системой автоматически подключаемого привода боком, в то время как у него это элементарно получится сделать на полноприводном автомобиле с тремя дифференциалами (отсюда ошибочные заключения, что только Subaru может ехать боком). Ну и конечно не стоит забывать, что количество тяги на осях регулируется педалью газа и углом поворота руля (в том числе, как я уже писал выше — при сильно вывернутых колёсах муфта полностью не заблокируется).

Схема работы муфты Haldex 5 поколения, полностью управляемая электроникой (напомню, Haldex 1,2 и 3 поколений имел в конструкции дифференциальный насос, который приводился в действие разницей во вращении входящего и выходящего вала). Сравните с безумно сложной конструкцией муфты Haldex 1 поколения.

Кроме этого, практически всегда такие системы дополнены электронной имитацией блокировки межколёсных дифференциалов с помощью тормозной системы. Но следует иметь ввиду, что она тоже имеет свои особенности работы. В частности она работает только в определённом диапазоне оборотов. На низких оборотах она не включается, чтобы не «задушить» двигатель, а на высоких — чтобы не сжечь колодки. Поэтому нет смысла загонять тахометр в красную зону и надеяться на помощью электроники, когда автомобиль застрял. Про применении на бездорожье системы с гидравлической муфтой имеют более высокую стойкость к перегреву, чем фрикционные электромагнитные муфты. В частности, Land Rover Freelander 2/Range Rover Evoque может быть примером автомобиля с автоматически подключаемым полным приводом на основе муфты Haldex 4 поколения и очень впечатляющими способностями на бездорожье.

Что в итоге? Не нужно бояться систем автоматически подключаемого полного привода с превентивной блокировкой. Это универсальное решение как для дорожной эксплуатации, так и эпизодической эксплуатации на бездорожье средней сложности. Автомобиль с такой системой полного привода адекватно управляется на дороге, имеет нейтральную поворачиваемость и всегда остаётся полноприводным. И не верьте рассказам про «внезапное подключение задней оси».

Есть вопросы? Спрашивайте!

spb-auto.livejournal.com


Смотрите также