Как работает вискомуфта полного привода: Вязкостная муфта полного привода: устройство и принцип работы

Как работает вискомуфта полного привода

Важным элементом в автомобиле является вискомуфта полного привода, которая также называется вязкостной муфтой. Этот элемент входит в конструкцию трансмиссии автомобиля. Вискомуфта отвечает за функционирование механизма передачи и обеспечивает выравнивание крутящего момента колёс. Механизм важный и нужный, от его исправной работы зависит очень многое.

Что такое вискомуфта

Начнем разбираться с тем, что такое вискомуфта полного привода. Эта информация будет полезной многим автомобилистам, которые всегда хотят знать немного больше о строении и устройстве своего «железного коня». Вязкостная муфта не является новым изобретением, ведь она была изобретена в 1917 году. Правда, нашла своё применение лишь в 1964. Тогда этот механизм появился в английском авто Interceptor FF. С тех пор вискомуфта стала использоваться в качестве блокиратора для межосевого самоблокирующегося дифференциала на ТС с полным приводом на четыре колеса.

Внешний вид муфты полного привода Haldex

Главным отличием вискомуфты от гидромуфты и трансформатора является передача крутящего момента посредством особенных свойств жидкости, расположенной внутри механизма.

Как устроены и работают вязкостные муфты для трансмиссий

Для начала изучим устройство вискомуфты полного привода. Этот механизм имеет форму цилиндра, конструкция которого является герметичной. Основными компонентами конструкции являются перфорированные диски плоской формы и особенная жидкость. Диски делятся на две группы, которые отличаются соединением с валами. Одна группа дисков соединена с ведущим, другая — с ведомым. В процессе работы диски вискомуфты чередуются между собой, но находятся при этом на минимальном удалении друг от друга.

Вискомуфта в разрезе

Около 80% внутренней конструкции отводится для особенной силиконовой жидкости. Она выполняет роль связующего элемента между дисками. Для этой жидкости характерна высокая кинематическая вязкость. Вместе с этим она не обладает смазывающими свойствами. Такие особенности позволяют жидкости обеспечивать максимальное замыкание дисков при наличии разницы в угловой скорости. В этом заключается основной принцип работы вискомуфты.

Ученые создали уникальную кремнийорганическую жидкость, которая при нагреве становится менее вязкой. Силоксан при этом становится настолько густым, что у него даже появляются признаки твёрдого вещества. Это позволяет вискомуфте передавать крутящий момент при условии разной скорости вращения деталей.

Вязкостная муфта нашла широкое применение в автоматических системах, работающих по принципу полного привода. Если условия езды находятся в пределах нормы, усилие от мотора передаётся на одну ось. Через муфту подключена вторая ось, работающая в режиме свободного хода. При пробуксовке основной оси происходит блокировка вискомуфты, что вызывает распределение усилия от мотора на ведомую ось.

Когда автомобиль выезжает на ровную дорогу, жидкость возвращается в прежнее состояние, с вискомуфты снимается блокировка и вторая ось вновь работает в режиме свободного хода. Примерно так и работает вискомуфта полного привода.

Плюсы и минусы вискомуфты

Нельзя назвать вискомуфты идеальным механизмом, поскольку наряду с преимуществами располагаются и недостатки. Прежде изучим положительные особенности механизма:

• простая, даже примитивная, конструкция;
• прочность корпуса настолько высокая, что он легко может выдержать давление в 20 атмосфер;
• низкая стоимость новой детали делает её замену доступной для каждого автомобилиста;
• минимальное обслуживание;
• низкий процент поломок.

Снятая вязкостная муфта дифференциала

Разбавим эту картину отрицательными характеристиками:

• ремонтопригодность не характерна для такого механизма, потому в случае поломки выполняется замена на новый;
• длительная работа в сложных условиях повышает вероятность перегрева механизма;
• отсутствие ручной блокировки;
• неполная автоматическая блокировка;
• запоздание в срабатывании;
• невозможность подключения вискомуфты полного привода к системе ABS;
• полный привод находится в бесконтрольном состоянии;
• снижение клиренса автомобиля при установке крупногабаритных муфт.

Как бы там ни было, а вискомуфты полного привода активно используются и пока достойную альтернативу никому не удалось представить мировой общественности.

Какое масло заливать в муфту полного привода

Вискомуфта полноприводного включения подобно другим механизмам в своей работе использует смазочную жидкость, в роли которой выступает специальное масло. Все производители заявляют об отсутствии необходимости менять его на протяжении всего периода эксплуатации автомобиля. Не всегда это утверждение соответствует действительному положению вещей.

Заливаем масло в муфту полного привода

О необходимости замены масла могут свидетельствовать небольшие пинки в задней части автомобиля при выжимании педали газа или совершении поворота. Такое поведение машины может говорить об испорченном состоянии масла вискомуфты.

Выполнять замену лучше на станции техобслуживания, поскольку эта работа является не самой лёгкой. Для замены необходимо выбирать масло, которое указывается в инструкции к автомобилю. Часто так оказывается, что указанную смазку невозможно найти в продаже — с этой проблемой сталкиваются многие автомобилисты. Приходится искать замену. Достойным вариантом является смазочный материал Ravenol TF0870.

Как избежать поломки муфты

Вискомуфта полного привода при выходе из строя может серьёзно испортить автовладельцу жизнь. Её ремонт или замена не будет стоить дешево. Потому есть смысл поберечь механизм и оттянуть момент выхода из строя.

На состоянии вискомуфты полного привода негативно сказывается в первую очередь неаккуратный и агрессивный стиль езды. Необходимо избегать частого передвижения по труднопроходимым участкам. Их преодоление вызывает перегрев муфты, которой для остывания требуется до 15 минут.

Также необходимо своевременно реагировать на изменения в поведении автомобиля, которые могут свидетельствовать о нарушениях в работе муфты. Для её диагностики требуется обращение в СТО, специалисты которого точно знают, как проверить вискомуфту полного привода.

Будьте внимательны к своему автомобилю, обращайте внимание на каждую деталь, не игнорируйте изменения в его поведении и не экономьте на диагностике. Поломку вискозной муфты легче предупредить, чем устранить.

Вискомуфта | awd авто, 4×4 машины, 4wd автомобили, 4motion, quattro, xDrive, SH-AWD, Haldex, Torsen, wiki

Вискомуфта состоит из набора пластин с отверстиями и наполнена силиконом. Часть пластин подсоеденена к ведущему валу (например к переднему мосту), часть к ведомому (например к заднему мосту). В нормальных дорожных условиях, пластины вращаются с одинаковой скоростью и неподвижны относительно друг друга. Как только происходит пробуксовка колёс, пластины проскальзывают относительно друг друга и нагревают силиконовый наполнитель. Силикон от нагрева твердеет и замыкает пластины между собой. К примеру, когда у автомобиля происходит пробуксовка передних колёс, вискомуфта замыкается и передаёт момент на задний мост. Викомуфта используется в системах полного привода следующим образом: вискомуфта установленная вместо центрального дифференциала (Редактировать) Такая конструкция используется в системах автоматически-подключаемого полного привода (Volkswagen Golf II, III Syncro и т.д.). В нормальных условиях всё усилие от двигателя передаётся на одну ось. Вторая ось подключена через вискомуфту, но катится свободно и не приводится от двигателя. При пробуксовка ведущей оси вискомуфта блокируется и момент от двигателя перебрасывается на вторую, ведомую ось. Иллюстрация: Вискомуфта Иллюстрация: Вискомуфта (2) установленная в районе заднего дифференциала на VW Golf 3 Иллюстрация: Детали вискомуфты Volkswagen Недостатком вискомуфты является низкая скорость срабатывания. Вискомуфта допускает излишнее проскальзывание колёс перед блокировкой и переброской момента на другую ось. Это особенно сильно проявляется в системах автоматически-подключаемого полного привода. К примеру, если добавить газу в скользком повороте сначала происходит снос ведущей оси, и лишь после некоторой задержки подключается второй мост резко изменяя поведение авомобиля. При трогании на песке может получиться так, что ведущие колёса успеют закопаться раньше чем в работу вступит вторая ось. Для уменьшения времени срабатывания вискомуфты, производители путём использования разных передаточных чисел в переднем и заднем редукторах заставляют ведущий и ведомый валы вращаться с разными скоростями, вызвая нагрев жидкости. Тем самым создаётся преднатяг муфты. К примеру у VW Golf II Syncro на заднюю ось постоянно подаётся около 5% момента. В то же время слишком сильный преднатяг вызывает слишком большие напряжения в трансмиссии и делаем машину слишком чуствительной к разному износу колёс на передней и задней осях. Volvo снизила величину преднатяга вискомуфты в 2000 г. а затем отказалась от использования вискомуфты в пользу многодискового сцепления Haldex в 2003 году (Volvo s60 использует Haldex с 2002 г.) (Источник: http://www.volvoxc.com/) вискомуфта интегрированная в центральный дифференциал (Редактировать) Такая конструкция используется в системах постоянного полного привода (BMW 325ix E30, Subaru Impreza/Legacy/Forester с ручной коробкой передач и т.д.). Тяга от двигателя передаётся на оба моста постоянно через центральный дифференциал. Дифференциал позволяет колёсам проходить разные пути при повороте автомобиля. Если же возникает пробуксовка одного из мостов, вискомуфта, интегрированная в центральный дифференциал блокируется и выравнивает скорости вращения переднего и заднего валов. Таким образом крутящий момент перебрасывается на другой мост. Вискомуфта также может быть интегрирована в задний дифференциал. Иллюстрация: Дифференциал, блокируемый вискомуфтой Иллюстрация: Вискомуфта (слева) и способы её интеграции в задний (справа вверху) и центральный планетарный дифференциал (справа внизу) Дополнительная информация: HowStuffWorks

This is a Wiki, so feel free to correct any factual or grammatical error. Test here before posting.

Непостоянство полного привода — Авторевю

Фото: архив Авторевю

«Полный привод — с многодисковой муфтой» — таков сейчас негласный стандарт автоиндустрии. А Haldex, как ксерокс, джип или ESP, стал именем нарицательным. Почему в трансмиссионной эволюции полного привода победили именно муфты и какие из них выносливее?

Постоянный полный привод в нашем понимании подразумевает прямую механическую связь — то есть межосевой дифференциал. К середине ­80-х вовсю выпускались наша Нива, английский Range Rover, американский AMC Eagle и немецкий Audi Quattro. А полноприводное английское купе Jensen FF ­(1966—1971) с первым в мире самоблокирующимся «центром» к тому времени ­давным-давно сняли с конвейера.

И лишь в 1985 году дебютировал Golf II Syncro — первый серийный автомобиль с автоматически подключаемым полным приводом. Крутящий момент на заднюю ось у него передавала вискомуфта GKN. Она представляла собой пакет дисков, погруженных в кремнийорганическую жидкость силоксан. От разности угловых скоростей входного и выходного валов возрастала вязкость силоксана — чем интенсивнее буксовала передняя ось относительно задней, тем быстрее и сильнее «схватывалась» муфта и тем больший крутящий момент она могла передать.

Golf III Syncro. Задняя подвеска на косых рычагах вместо Н-образной балки у переднеприводных версий и задний редуктор, сблокированный с вискомуфтой, — Golf III Syncro сохранил идеологию предшественника, первого серийного автомобиля с автоматически подключаемым полным приводом

В скользком повороте это выглядело так: сперва автомобиль ехал как переднеприводник, а потом в середине дуги он менял характер — за сносом под тягой следовал занос. Задержка при переброске тяги, скромный ресурс… Но не это стало причиной повального отказа от вискомуфт спустя десять лет. Главным камнем преткновения для инженеров тогда была сложность гармонизации отношений аналоговой вискомуфты и электроники. Ведь середина 90-х — время появления первых серийных систем стабилизации.

Полная версия доступна только подписчикамПодпишитесь прямо сейчас

я уже подписан

Вискомуфта принцип работы

Автор admin На чтение 5 мин. Просмотров 933

Работа многих изделий основывается на использовании, порой неожиданным образом, самых разных свойств привычных нам веществ. Примером этого может служить вискомуфта – специальное устройство, предназначенное для избирательной передачи, зависящей от внешних условий, крутящего момента. У таких изделий принцип работы основан на изменении вязкости залитой в него жидкости. Нельзя сказать, что они применяются чрезвычайно широко, например как МКПП, но и обойти стороной их использование было бы неправильно.

Принцип действия вискомуфты

Внешний вид вискомуфты и ее принцип работы позволит понять приведенный рисунок.

Как видно из него, устройство вискомуфты представляет собой герметичный корпус, в котором располагаются два ряда дисков. Каждый из них связан или с ведомым, или с ведущим валом. Ведущие и ведомые диски перемежаются между собой, на каждом из них имеются специальные выступы и отверстия, а расстояние между их плоскостями минимальное.

Пространство внутри корпуса заполнено вязкой жидкостью, чаще всего изготовленной на основе силикона.

Отличительными особенностями этой жидкости, позволяющими использовать ее для работы в составе вискомуфты, являются:

• увеличение вязкости, сгущение при интенсивном перемешивании;
• значительный коэффициент расширения при нагреве.

Когда движение автомобиля происходит равномерно, диски вращаются с равной скоростью и жидкость между дисками не перемешивается. При появлении различий в скорости вращения валов (ведомого и ведущего), также начинает различаться скорость вращения дисков, из-за чего вязкость жидкости возрастает и она работает на передачу крутящего момента к ведомому валу от ведущего.

При значительной разности скоростей вращения дисков, вязкость жидкости возрастает настолько, что вискомуфта блокируется и приобретает свойства, характерные для твердого тела. Дополнительную информацию о том, как работает вискомуфта, поможет получить из видео

Как работает вискомуфта в трансмиссии?

Одно из основных применений вискомуфты – в системе полного привода и трансмиссии вообще. Как это выглядит – поясняет рисунок

Устройство полного привода с использованием вискомуфты основано на том, что задний мост подключается только при необходимости. В обычных условиях такой автомобиль является переднеприводным, но когда возникает разница в угловых скоростях вращения колес разных мостов, срабатывает вискомуфта, и момент начинает распределяться между различными мостами.

Фактически, это получается самоблокирующийся автоматический межосевой дифференциал. В такой ситуации, когда начинают пробуксовывать колеса, водителю не нужно предпринимать никакие действия. Однако стоит иметь в виду, что подобный подключаемый полный привод имеет ограниченное применение. Он хорошо работает на плохой дороге, при гололеде, в городе, но не подходит для настоящего бездорожья.

Причиной этого является запаздывание срабатывания вискомуфты при постоянной смене сцепления колес с покрытием, ее перегрев, и, в конце концов, выход из строя. Кроме обеспечения полного привода, подобное устройство может быть использовано для разгрузки колеса при прохождении поворотов. Понять, как происходит подобное, поможет рисунок

В этом случае вискомуфта ставится на одном мосту между дифференциалом и одной из полуосей. При вхождении на большой скорости в поворот сцепление внутреннего колеса ухудшается, и оно начинает пробуксовывать. Благодаря вискомуфте момент перераспределяется между колесами, обеспечивая безопасное прохождение поворота.

Учитывая такую ответственную роль, которую играет вискомуфта в безопасности движения, а также что она работает в системе полного привода, зачастую требуется проверить ее текущее состояние и работоспособность.

Как работает вискомуфта вентилятора охлаждения?

Кроме полного привода известны и другие варианты применения вискомуфты – вентилятор радиатора охлаждения может служить одним из таких примеров. Работа подобного устройства, наверное, не требует особого пояснения. В тех случаях, когда термостат пускает по большому кругу охлаждающую жидкость (ОЖ), она поступает в радиатор, и тогда же должно быть обеспечено включение вентилятора охлаждения. В другое время он должен быть выключен.

Добиться такого режима работы помогает вискомуфта вентилятора. Ее устройство похоже на приведенное выше, только корпус имеет дополнительные емкости для жидкости и оснащен клапаном, обеспечивающим перетекание жидкости. Все это показано на рисунке.

Когда двигатель холодный, вращающиеся диски выдавливают жидкость через открытый клапан в резервную емкость. Сцепление между дисками плохое, и вискомуфта работает с сильным проскальзыванием, обдува радиатора нет, и мотор прогревается.

Когда термостат направляет ОЖ в радиатор для охлаждения, он нагревается, теплый воздух от него попадает на биметаллическую пластину, расположенную впереди на корпусе вискомуфты, она выгибается, и вследствие этого перекрывается отверстие клапана.

Жидкости больше некуда уходить, и она остается между дисками, ее вязкость увеличивается, проскальзывание уменьшается, крыльчатка вентилятора блокируется на валу, и поток воздуха поступает на радиатор для его охлаждения. Это приводит к снижению температуры ОЖ, соответственно снижается температура воздуха, поступающего на биметаллическую пластину, она возвращается в исходное положение, открывается клапан, и жидкость выдавливается в резервную камеру.

В результате этого вискомуфта вентилятора перестает блокировать крыльчатку, она начинает проскальзывать, и процесс охлаждения радиатора прекращается. Таким образом, получается, что режим работы вентилятора охлаждения зависит от температуры ОЖ.

Просмотрев видео, вы получите дополнительную информацию о работе такой системы.

Что же касается возможности проверить работу вискомуфты вентилятора, то здесь помощь окажет следующее видео

Эта процедура достаточно простая и понятная. Надо только отметить, что разборку вискомуфты не проводят, в случае если она неисправна, то подлежит только замене.

В работе вискомуфты используется такая характеристика жидкости, как вязкость. Благодаря ее изменению становится возможным реализовать различные режимы работы устройств, зависящие от внешних характеристик. Речь может идти как о создании полного привода, так и об охлаждении радиатора.

Мне нравится1Не нравится

Что еще стоит почитать

Вискомуфта: как работает, устройство, неисправности.

Рынок поддержанных автомобилей полон полноприводных кроссоверов, и не только. Большинство из них имеют так сказать не совсем полноценную систему полного привода, реализованную вискомуфтой. Чаще всего, такой узел встречается на автомобилях Toyota середины 2000-ых годов, и на таких асфальтных машинах многие, покупая полноприводную машину, к примеру RAV4 первого и второго поколения, очень сильно удивляются тому, что по факту покупают моноприводный универсал, по причине вышедшей из строя вискомуфты. Такая система полного привода у Toyota называется V-flex.

На фото — вязкостная муфта

Сегодня я предлагаю на примере этой системы полного привода, разобрать подробней, что же такое вискомуфта, как она работает, и стоит ли покупать автомобиль с системой полного привода, построенной вокруг нее.

Вискомуфта представляет собой механическое устройство, которое передает или стабилизирует крутящий момент, за счет вязкой жидкости. Устройство вискомуфты такое: в закрытом герметичном корпусев котором установлен пакет плоских круглых дисков, имеющих перфорацию. Диски сформированы таким образом, что ведомые и ведущие диски, перемещаются и находятся друг от друга на очень малом расстоянии. Жидкость, заполняющая корпус муфты на основе силикона имеет свойство менять вязкость при интенсивном перемешивании и нагреве, за счет чего зазор между дисками буквально сказать склеивается вязкой жидкостью, за счет ее расширения.

Устройство вискомуфты

Другими словами, работа вискомуфты зависит от разности скорости вращения ведомого и ведущего дисков, за счет чего меняются физические свойства кремний – органического вязкого вещества.

Месторасположение и схема работы вискомуфты

Такая система далеко не безупречна по причине того, что нет какой то регулировки смыкания дисков, и грубо говоря, все пущено на самотек, в прямом смысле этих слов, и зависит от свойств вязкой жидкости. Так же, к минусам можно отнести значительное время, которое требуется на срабатывание муфты. Это не так страшно, когда вискомуфта используется для включения привода вентилятора охлаждения радиатора, вот когда на включение полного привода требуется несколько минут, они могут стать фатальными. Так же, нельзя принудительно включить систему полного привода, и уже тем более ее заблокировать.

Если говорить об узле, то вискомуфта довольно простой, и как следствие недорогое устройство, которое не подлежит ремонту, и обычно ходит весь срок службы автомобиля. Выйти из строя она может только по причине долгой работы, и чаще всего она просто клинит. Что опять же, говорит о недостатках такого полного привода, ведь если вы где-то застрянете, придется много буксовать, и первое, что вас подведет – это вискомуфта.

Устройство в разобранном виде

Вискомуфта не ремонтопригодна, и ее проще купить новую, или контрактную, чем производить вскрытие. К тому же, далеко не каждый мастер возьмется за такую работу, и уж тем более, только единицы смогут ее успешно починить.

На сегодняшний момент, от вискомуфт в системах полного привода отказались уже все автопроизводители, сделав упор на гидромеханические или электромагнитные муфты, так как их работу куда проще регулировать, и в современных автомобилях, напичканных электроникой они более уместны, так как вискомуфту практически невозможно использовать в автомобилях, оборудованных антиблокировочными системами и системами стабилизации.

Я бы ни в коем случае не рекомендовал к покупке автомобиль с системой полного привода, в основе которой стоит вязкостная муфта. Откровенно говоря, это прошлый век. На рынке полно кроссоверов и просто полно приводных седанов и универсалов, которые оснащены подключаемым полным приводом в основе которых муфты Haldex (Volkswagen Tiguan, Opel Mokka, Ford Kuga), Dynamax (полно приводные модели Kia или Hyundai ) или вообще дифференциал Torsen (преимущественно дорогие модели Audi, оборудованные системой полного привода quattro). Это современные AWD системы, которые способны обеспечить и высокую проходимость, и безопасность в движении, как для людей в автомобиле, так и вне его.

С уважением, Андрей Червяков.

Устройство муфты Халдекс 5-го поколенияэлектромуфта Mazda CX-9

Самый полный привод — ДРАЙВ

Этот материал мы задумывали как типичный «ликбез» из серии «Всё, что вы хотели знать о полном приводе, но не знали, у кого спросить». Чем дифференциальный привод отличается от подключаемого с помощью вискомуфт или агрегатов типа Haldex, для чего нужны самоблокирующиеся дифференциалы… Но чем больше мы изучали историческую сторону вопроса, тем больше удивлялись. Оказывается, первый легковой автомобиль с постоянным полным приводом был сделан в Голландии ещё сто лет назад! А в 1935 году, например, полноприводный американский гоночный автомобиль чуть было не спас человечество от Второй мировой войны…

Зачем легковому автомобилю полный привод? Сейчас, в начале XXI века, этот вопрос кажется риторическим. Конечно же, для лучшей реализации тяговых сил двигателя. Для того чтобы колёса при разгоне на скользком покрытии как можно меньше буксовали вхолостую. Четыре ведущих колеса лучше, чем два! Но человечество долго постигало эту азбучную истину. Спросите любого автознатока — и он вам ответит, что эра полного привода на массовых легковых автомобилях началась только в 1980-м с появлением Audi Quattro. Назовёт он и редких предшественников — например, английский суперкар Jensen FF 1966 года и Subaru Leone 4WD 1972 года. Впрочем, настоящий знаток тут же оговорится: первые полноприводные автомобили Subaru не имели постоянного полного привода — он был подключаемым. А это, как говорят в Одессе, две большие разницы.

Паллиатив

Подключаемый привод на одну из пар колёс — решение на легковых автомобилях паллиативное. Такую трансмиссию в англоязычном мире часто называют Part-Time 4WD, «временный полный привод», и пришла она из мира внедорожников и грузовой техники повышенной проходимости. Такой автомобиль, у которого одна из осей постоянно ведущая, а другая жёстко подключается в случае необходимости, способен проявить свои полноприводные качества только на время преодоления бездорожья. А для движения по дорогам с твёрдым покрытием жёсткий полный привод приходится отключать. Почему? Причина — в так называемой циркуляции мощности. Ведь в повороте передние колёса проходят больший путь, двигаясь по дугам большего радиуса, а значит, и вращаются быстрее задних. Причём чем круче поворот, тем разница больше. И на автомобилях с таким типом привода тяга на передних колёсах падает, а на задних — наоборот, растёт. В некоторых случаях тяговый момент может смениться тормозным, то есть передние колёса будут увеличивать сопротивление движению автомобиля. Когда под колёсами грязь или снег, в этом нет ничего страшного — разве что автомобиль станет хуже слушаться руля и пойдёт наружу «плугом» с вывернутыми колёсами.

На этой схеме хорошо видно, что при движении в повороте все колёса катятся по своим траекториям и вынуждены вращаться с разными угловыми скоростями. Поэтому для постоянного полного привода нужны три дифференциала: два межколёсных и один межосевой.

Тем не менее блокированный полный привод на легковых дорожных автомобилях применяли. Правда, это были скорее легковушки повышенной проходимости. Например, в СССР ещё в 1938 году небольшими партиями начали выпускать ГАЗ-61 — полноприводную «эмку» с шестицилиндровым мотором и с подключаемым передним мостом. После войны делали и «внедорожный» вариант «Победы», ГАЗ-М72, и «Москвич»-410 с аналогичной трансмиссией… Да и Subaru Leone 4WD 1972 года, кстати, тоже делали для преодоления внедорожья — клиренс у машин с подключаемым задним мостом был выше, чем у обычных переднеприводных Subaru.

Subaru Leone 4WD Station Wagon (1972–1979) — полноприводная версия переднеприводной машины с подключаемым вручную приводом на задние колёса. Двигатель — объёмом 1,4 л (72 л.с.) или 1,6 л (80 л.с.). Кроме универсала, полным приводом оснащались седан и пикап. До 1989 года на всех полноприводных Subaru привод на задние колёса подключался или вручную (на машинах с механическими коробками), или автоматически — многодисковой фрикционной муфтой (на машинах с «автоматом»).

Итак, на дорогах с твёрдым покрытием, где легковые автомобили проводят большую часть времени, подключаемый привод бесполезен — он лишь утяжеляет автомобиль. Ведь всё это время машине приходится «возить с собой» раздаточную коробку, в которой происходит отбор мощности к «временно ведущей» второй оси, ещё один карданный вал, главную передачу второго моста…

Меж тем превратить «временный» полный привод в постоянный, Full-Time 4WD, очень просто. Нужно лишь добавить в раздаточную коробку межосевой дифференциал.

Постоянный полный

Зачем нужен межосевой дифференциал? Два межколёсных дифференциала, передний и задний, позволяют каждой паре колёс в поворотах вращаться с разными скоростями. А межосевой выполняет эту работу для обоих ведущих мостов. Поэтому автомобиль с тремя дифференциалами легко может двигаться с постоянным полным приводом по любым дорогам!

Элементарно? Меж тем до начала 80-х годов считалось, что постоянный полный привод дорожным автомобилям не нужен. Мол, к чему двигателю на сухом асфальте постоянно вращать вторую пару колёс и соответствующие детали трансмиссии — это и шум, и повышенный расход топлива… И лишь после появления Audi Quattro общественное мнение стало меняться в сторону постоянного полного привода. Ведь тяга двигателя при этом постоянно распределяется не на два, а на все четыре колеса, оставляя больший запас по сцеплению для восприятия боковых сил. И в повороте такой автомобиль оказывается намного более устойчивым при разгоне или при торможении двигателем.

«Рентген» Аudi 80 Quattro второй половины восьмидесятых годов. Хорошо видно, насколько проще и компактней схема quattro, чем трансмиссия Ferguson. Самоблокирующийся дифференциал Torsen используется Audi начиная с 1984 года. В отличие от дифференциала, блокируемого вискомуфтой, Torsen реагирует на изменение крутящего момента, реализуемого колёсами каждой из осей, повышает устойчивость при торможении и позволяет использовать АБС, так как блокируется только под тягой.

Кстати, первыми массовыми автомобилями с межосевыми дифференциалами в трансмиссии считаются Range Rover (1970) и наша «Нива» (1976). Но так как обе эти машины всё-таки принадлежат к внедорожному племени, то лавры первопроходца среди легковушек пожинает Audi Quattro.

А что же конструкторы гоночных автомобилей — неужели они не применили постоянный полный привод раньше? Мы знали, что попытки сделать полноприводные гоночные машины предпринимались и до эпохи Quattro. Например, первым послевоенным проектом Фердинанда Порше был полноприводный гоночный болид Cisitalia 360 среднемоторной компоновки с 12-цилиндровым полуторалитровым двигателем. Но доподлинно известно, что привод на передние колёса у этого чуда техники был отключаемым — гонщик должен был задействовать его только на прямых участках трассы, а перед поворотом вновь переходить на задний привод.

А были ли предшественники у Чизиталии? Оказалось, например, что тот же Фердинанд Порше ещё в 1900 году построил электромобиль с четырьмя ведущими мотор-колёсами. Но настоящий шок у автознатока вызовет гоночный автомобиль голландской фирмы Spyker образца 1902 года. В те дремучие времена, когда даже тормоза делали только на задних колёсах, у этого автомобиля был самый что ни на есть постоянный полный привод — с межосевым дифференциалом!

Голландскую фирму Spyker по выпуску конных экипажей основали в 1880 году братья Спяйкеры (по-фламандски фамилия пишется Spijker). В 1900 году братья выпустили первый автомобиль собственной конструкции, а спустя два года с помощью бельгийского конструктора Жозефа Лявиолета был разработан полноприводный гоночный Spyker 4WD (1902–1907) удивительно прогрессивной конструкции — с тремя дифференциалами! Тормозных механизмов было тоже три — два действовали на задние колёса, а ещё один тормоз был установлен на карданном валу к передним колёсам.

Так что можно смело заявлять, что нынче схема Full-Time 4WD справляет своё столетие… Полноприводных Спайкеров было выпущено немного — они стоили сумасшедших денег и по разным причинам не смогли добиться успеха в гонках. Не намного удачнее оказались и другие полноприводные гоночные автомобили — Bugatti Tipo 53 и Miller FWD начала 30-х годов. Что касается Bugatti, то инициатива принадлежала фиатовскому инженеру Антонио Пикетто, который в 1930 году предложил Этторе Бугатти построить гоночную машину с колёсной формулой 4×4. И в 1932 году были сделаны три полноприводных Bugatti Tipo 53 — с мощными компрессорными трёхсотсильными моторами, с постоянным полным приводом и с тремя дифференциалами.

Полноприводный Bugatti Tipo 53 (1932–1935). Трансмиссия с тремя дифференциалами распределяла тягу 300-сильной компрессорной «восьмёрки» на все четыре колеса. Коробка передач, как обычно на Бугатти, стояла отдельно от двигателя, раздаточная коробка с межосевым дифференциалом составляла с ней одно целое. Приводные валы на передний и задний мосты проходили по левой стороне автомобиля, гонщик сидел справа. Несмотря на рекомендации конструктора переднеприводных машин того времени Альбера Грегуара, в приводе передних колёс Bugatti T53 были использованы не шарниры равных угловых скоростей типа Tracta, а обычные карданные сочленения. Кроме того, для Tipo 53 пришлось использовать нетипичную для Бугатти независимую переднюю подвеску на поперечной рессоре. Всё это привело к повышенным нагрузкам на руль — управлять автомобилем в поворотах было чрезвычайно тяжело, хотя скорости прохождения гравийных виражей были выше, чем у заднеприводных машин того времени. Всего было построено три Bugatti T53, которые выступали в разных гонках до 1935 года.

Интересно, что перед созданием полноприводного Bugatti итальянцы тщательно изучили приобретённый специально под разборку переднеприводный американский гоночный Miller. В свою очередь американец Гарри Миллер заинтересовался затеей Бугатти и тоже решил построить полноприводную версию своего автомобиля, заручившись спонсорством фирмы FWD (Four Wheel Drive — «Четыре ведущих колеса»), выпускавшей грузовики с колёсной формулой 4×4. Так появились полноприводные гоночные болиды Miller FWD.

Американский конструктор Гарри Миллер прославился в 20–30-х годах своими гоночными автомобилями для 500-мильных состязаний на треке в Индианаполисе, а его рядные «восьмёрки» с двумя верхними распредвалами брал за основу своих моторов Этторе Бугатти. Интересно, что Миллер строил машины как с передним, так и с задним приводом, а в 1932 году сделал несколько полноприводных шасси Miller FWD (на снимке) с тремя дифференциалами в трансмиссии. Один из полноприводных Миллеров лидировал в гонке Инди 500 1934 года, но из-за технических проблем финишировал девятым.

Именно с этими машинами связан любопытный эпизод: во время гонки на берлинском треке Avus в 1935 году полноприводный Miller шёл третьим, когда его рядная «восьмёрка» не выдержала и буквально взорвалась. При этом куски мотора лишь немного не долетели до трибуны, на которой среди прочих важных персон из национал-социалистической партии сидел сам Гитлер! Право, редкий случай, когда об отсутствии человеческих жертв стоит пожалеть. Прилетел бы осколок поршня в голову одного человека — и ход мировой истории был бы совсем другим…

Но Bugatti Т53 и Miller FWD не получили должной оценки — подвели «сырая» конструкция и постоянные поломки. Зато следующий эпизод в истории легковых машин с постоянным полным приводом оказался воистину судьбоносным.

Формула Фергюсона

Чтобы оценить всю важность того, что происходило в Англии на рубеже 50–60-х годов, вернёмся к теории. Межосевой дифференциал создан для того, чтобы «развязать» обе ведущие оси. Например, задние колёса бешено буксуют, а передние стоят на месте. И дифференциал этому никак не препятствует!

Лекарство от этого недуга впервые придумали конструкторы внедорожников — это принудительная блокировка. В нужный момент водитель дёргает за рычаг, механизм намертво фиксирует шестерни межосевого дифференциала — и трансмиссия из дифференциальной, «свободной», становится жёстко замкнутой. Именно по этой схеме были сделаны и первые поколения автомобилей Range Rover, и наша «Нива», и множество других внедорожников. И, кстати, первые автомобили Audi Quattro тоже — в этих машинах до 1984 года водителю приходилось самостоятельно включать блокировку межосевого дифференциала.

Но это решение опять-таки паллиативное: блокировку на дорожной машине можно задействовать только на бездорожье. А на асфальте её нужно выключать. И если автомобиль внезапно попадёт на скользкий участок, колёса одной из осей при подаче тяги начнут буксовать раньше других.

А можно ли сделать так, чтобы дифференциал при пробуксовке блокировался сам, автоматически? Внедрение самоблокирующегося межосевого дифференциала связано с именем англичанина Тони Ролта, гонщика и конструктора. Он и его друг Фред Диксон, тоже гонщик и страстный любитель повозиться с автомобильными железками, ещё до войны открыли собственное бюро Rolt/Dixon Developments по подготовке гоночных автомобилей. После войны два друга увлеклись идеей постоянного полного привода. Построив экспериментальную полноприводную «тележку» под названием «Краб», Ролт и Диксон в 1950 году перешли под крыло Гарри Фергюсона, преуспевающего тракторного фабриканта. Так возникла фирма Harry Ferguson Research.

Фергюсона мало интересовали гоночные болиды, зато он мечтал о безопасном дорожном автомобиле, колёса которого не буксовали бы при разгоне и не блокировались при торможении. И Ролт с Диксоном решили спроектировать такую машину «с нуля» — полностью, включая кузов, трансмиссию и силовой агрегат!

Знаний друзьям не хватало, и на должность компетентного главного конструктора пригласили Клода Хилла, который ради столь интересной работы покинул Aston Martin. Но несмотря на финансы Фергюсона, работа шла неспешно — экспериментальный седан Ferguson R4 был готов только через шесть лет. Зато какой: полноприводный, с оппозитной «четвёркой», с дисковыми тормозами на всех колёсах и с электромеханической антиблокировочной системой Dunlop MaxaRet, позаимствованной из авиации!

Ferguson R4 (1956) — экспериментальный автомобиль с трансмиссией по Формуле Фергюсона. Вместо коробки передач у прототипа был гидротрансформатор.

Но самое интересное для нас заключалось внутри раздаточной коробки прототипа. Разобрав её, помимо дифференциала мы бы увидели ещё дополнительный «набор» шестерёнок, две шариковые обгонные муфты и два пакета фрикционов. Пока колёса не скользили, всё это хозяйство мирно вращалось вхолостую. Но когда начиналась пробуксовка колёс одной из осей и разность частот вращения выходных валов достигала определенной величины, одна из муфт срабатывала, сжимала «свой» пакет фрикционов — и те тормозили шестерни дифференциала, моментально блокируя его и превращая дифференциальный привод в жёсткий!

Следующий прототип Ferguson R5 1962 года, на подготовку которого снова ушло шесть лет, оказался ещё интереснее — это был легковой полноприводный универсал. Эксперты журнала Autocar, которые позже испытывали Ferguson R5, делились впечатлениями: «Автомобиль достигает предела скольжений на невероятно высоких скоростях!»

Ferguson R5 был подготовлен к серийному производству в 1962 году.

Но никто из автомобилестроителей так и не взялся за выпуск первого в мире полноприводного универсала с межосевым самоблокирующимся дифференциалом и с АБС — слишком сложным и дорогим получился бы серийный Ferguson. Однако в 1962 году Ролту всё-таки удалось заинтересовать руководство компании Jensen — он предложил адаптировать полноприводную трансмиссию для купе Jensen CV8 с трёхсотсильным крайслеровским мотором V8, которое тогда готовили к серийному производству. Полный привод оказался мощному и скоростному купе как нельзя кстати!

Схема раздаточной коробки FFD с цилиндрическим несимметричным межосевым дифференциалом и механизмом автоматической блокировки с помощью фрикционных муфт экспериментального автомобиля Jensen CV8 FF. 1 — входной вал; 2 — промежуточный полый вал; 3 — полый вал с солнечной шестернёй дифференциала и ведущей шестернёй блокирующего механизма; 4 — водило межосевого дифференциала; 5 — вал привода задних колёс; 6 — цепной привод; 7 — вал привода передних колёс; 8 — многодисковая муфта, включающаяся при буксовании задних колёс; 9 — многодисковая муфта, включающаяся при буксовании передних колёс; 10 — электромагнитная система MaxaRet.

Через три года был построен экспериментальный полноприводный Jensen CV8 FF. А в 1966 году появилась следующая модель — Jensen Interceptor, с ещё более мощной 325-сильной «восьмёркой». Кроме заднеприводного купе предлагался и вариант со скромным шильдиком JFF. Это был знаменитый Jensen FF — первый в мире полноприводный серийный автомобиль с самоблокирующимся межосевым дифференциалом и с АБС! Буквы FF — это Formula Ferguson, обозначение запатентованной Ролтом и коллегами трансмиссии.

Схема трансмиссии FFD в экспериментальном автомобиле Jensen CV8 FF 1965 года. Разместить узлы и агрегаты привода на передние колёса помогла особенность компоновки: двигатель находился за осью передних колёс, поэтому оказалось возможным расположить главную передачу переднего моста между мотором и радиатором. Карданный вал для привода передних колёс поместили слева от силового агрегата (машина с «правым рулём»). 1 — двигатель; 2 — автоматическая коробка передач; 3 — раздаточная коробка; 4 — АБС MaxaRet; 5 — главная передача заднего моста; 6 — главная передача переднего моста.

Все без исключения автомобильные журналисты того времени упоминали выдающуюся устойчивость полноприводных Дженсенов и «практически неограниченный запас тяги на мокром асфальте». Жаль, что самого Фергюсона к тому времени уже не было в живых — он умер в 1960-м…

Почему мы столь подробно рассказываем о Формуле Фергюсона? Да потому, что именно фирма Harry Ferguson Research впервые в мире уделила столь серьёзное внимание полному приводу как средству повышения активной безопасности!

Мы уже говорили, что привод на четыре колеса оставляет больший запас по сцеплению для восприятия боковых сил. И это плюс. Но есть и минус — теряется однозначность реакций на подачу топлива. Если на мощном заднеприводном автомобиле в скользком повороте резко нажать на газ, это вызовет занос задней оси. На переднеприводной машине, наоборот, при подаче тяги в скольжение сорвутся передние колёса. Хорошо это или плохо — не в том дело. Главное, что водитель всегда знает, как поведёт себя автомобиль в таком случае.

А какая ось сорвётся в скольжение на полноприводном автомобиле? На этот вопрос ответить непросто. Если в данный момент больше разгружен передок или под передними колёсами более скользкое покрытие, то начнётся снос. А если худшие условия по сцеплению имеют задние колёса, то машина уйдёт в занос. Реакция может быть неоднозначной! И это небезопасно.

Jensen FF (1966–1971) — полноприводная версия купе Jensen Interceptor. Первый серийный полноприводный автомобиль с самоблокирующимся межосевым дифференциалом. Двигатель Chrysler V8 с «большим блоком» рабочим объёмом 6,3 л развивал 325 л.с. и приводил все колёса через трёхступенчатый «автомат» TorqueFlite или 4-ступенчатую механическую коробку. На диагональных шинах размерностью 6,70–15 (как у «Волги» ГАЗ-21) Jensen FF снаряжённой массой 1800 кг развивал 212 км/ч и набирал 100 км/ч за 7,7 с. Другие технические особенности: реечный рулевой механизм с гидроусилителем, дисковые тормоза всех колёс, одноканальная АБС Dunlop MaxaRet (от английского maximum retardation — максимальное замедление), независимая передняя подвеска на двойных поперечных рычагах и зависимая рессорная с тягой Панара сзади. В 1968 году в Великобритании Jensen FF стоил 6000 фунтов стерлингов — примерно столько же, сколько самый дешёвый Rolls-Royсe. Всего было выпущено 318 полноприводных машин.

К счастью, Тони Ролт сам был гонщиком, причём очень хорошим — однажды, в начале 50-х, он даже выиграл 24-часовую гонку в Ле-Мане. Поэтому Ролт с коллегами с самого начала попытались избежать неоднозначности полного привода, применив несимметричный межосевой дифференциал. На задние колёса всех машин с фергюсоновскими трансмиссиями подавалось 63% крутящего момента, на передок — 37%. Таким образом реакция на увеличение тяги была приближена к заднеприводной.

Самоблокирующийся дифференциал позволил Дженсену взять лучшее от обоих типов трансмиссий. Лёгкий вход в поворот и отсутствие циркуляции мощности в штатных режимах движения без пробуксовки — от дифференциального привода. А лучшую реализацию тяги двигателя при пробуксовке — от жёсткого.

Но обгонные муфты механизма блокировки работали жёстко, в пульсирующем режиме, моментально превращая несимметричный дифференциальный привод в блокированный и обратно. Поэтому при пробуксовке неоднозначность увеличивалась! Был нужен механизм, который бы более гибко и плавно изменял степень блокировки межосевого дифференциала. И в конце 60-х годов Тони Ролт вместе с Дереком Гарднером, который позже был главным конструктором болидов Tyrrell, занялись странными, на первый взгляд, экспериментами с силиконовой жидкостью, что использовалась в муфтах привода вентиляторов радиаторов. Да-да, именно Ролт с Гарднером вошли в историю как изобретатели вискомуфты!

Самоблокирующиеся развиваются

Цилиндр с пакетами фрикционов внутри, заполненный силиконовой жидкостью, отлично подходил для намеченной Ролтом цели — тормозить шестерни межосевого дифференциала при пробуксовке колёс. Пока скорости вращения всех колёс примерно равны, вискомуфта никак не вмешивается в работу межосевого дифференциала. Но вот колёса одной из осей забуксовали. Шестерёнки межосевого дифференциала тут же начинают раскручиваться, связанные с ним пакеты фрикционов вискомуфты «взбивают» силиконовую жидкость, и муфта «схватывается», блокируя межосевой дифференциал частично или полностью.

Такое устройство блокировало дифференциал плавнее и мягче, что положительно сказывалось на управляемости. После оформления патентов на вискомуфту Тони Ролт в 1971 году образовал фирму FF Developments — специально для того чтобы оснащать автомобили полноприводными трансмиссиями своей разработки. Например, среди первых заказов фирмы были полноприводные версии фургончиков Bedford для английских лесничеств, партия автомобилей Ford Zephyr FF для полиции или седаны Opel Senator 4×4 для британской военной миссии в Берлине. Но самым главным достижением FFD стала трансмиссия для американского автомобиля AMC Eagle, который выпускался с 1979 по 1988 год. Это был обычный легковой AMC Concord, но с поднятым на 75 мм кузовом и с увеличенными «внедорожными» шинами. И конечно же, с полноприводной трансмиссией. Причём впервые в мире серийный автомобиль был оснащён межосевым дифференциалом, блокирующимся вискомуфтой!

Конечно, создавался AMC Eagle главным образом для тех, кто периодически штурмует бездорожье, — полный привод появился на этих машинах не из-за желания добиться более уверенного разгона или лучшей устойчивости и управляемости, как в случае с суперкаром Jensen FF или с Audi Quattro. Но с трансмиссионной точки зрения прямыми наследниками AMC Eagle стали такие драйверские автомобили, как Subaru Impreza Turbo или Mitsubishi Lancer Evo с первого по шестое поколения. Ведь их межосевые дифференциалы тоже блокируются встроенными вискомуфтами.

Раздаточная коробка автомобиля AMC Eagle разработки FFD. Обратите внимание на вискомуфту — это встроенный в межосевой дифференциал цилиндрический корпус с фрикционными дисками, заполненный вязкой кремнийорганической жидкостью (силоксан). При пробуксовке колёс одной из осей ведущий и ведомый пакеты дисков в вискомуфте проворачиваются относительно друг друга, давление и температура внутри возрастают, изменяется вязкость силоксана — и вискомуфта тормозит одну из выходных шестерён, не позволяя ей вращаться относительно корпуса и блокируя межосевой дифференциал.

Серийное купе Audi Quattro, которое появилось в 1981 году, через два года после дебюта AMC Eagle, оснащалось обычным «свободным» межосевым дифференциалом с принудительной блокировкой. Правда, Фердинанд Пьех, который в начале 80-х был начальником инженерного департамента Audi, выбрал для Quattro очень изящную схему, отлично подходившую для компоновки ингольштадтских машин. Продольно расположенный силовой агрегат переднеприводного автомобиля прямо-таки указывал торцом коробки передач на задние колёса — осталось лишь встроить в корпус трансмиссии межосевой дифференциал. Но для привода на передние колёса конструкторы Пьеха не стали городить традиционный для полноприводников огород с отдельной «раздаткой». Немцы сделали вторичный вал коробки полым — и сквозь него пропустили приводной вал передних колёс. Воистину, всё гениальное просто…

С самого начала на Audi, в отличие от FFD, выбрали симметричное распределение крутящего момента по осям — 50 : 50. А в 1984 году из салонов полноприводных Audi наконец-то исчезли архаичные ручки принудительной блокировки «центра» — в трансмиссиях Quattro появился привычный нам самоблокирующийся дифференциал Torsen. Название Torsen происходит от английских слов torque sensing и отражает способность этого чисто механического устройства мгновенно и плавно увеличивать степень своей блокировки в ответ на изменение крутящего момента на выходных валах. Поэтому Торсену не нужна вискомуфта — он блокируется сам. Причём срабатывает не от разности скоростей вращения уже после начала пробуксовки, а ещё до начала скольжения: Torsen способен реагировать на изменение сцепных условий в пятне контакта шин с дорогой!

Кстати, когда в последнее время конструкторы больших внедорожников стали задумываться о достижении «легковой» управляемости, они тоже вспомнили про Torsen — он используется в трансмиссиях таких автомобилей, как новый Range Rover, VW Touareg/Porsche Cayenne и Toyota Land Cruiser Prado.

Но вернёмся в 80-е. Триумфальный выход Audi Quattro на раллийную сцену послужил началом полноприводного бума — все раллийные команды группы В бросились создавать версии 4×4. Один за другим появились Peugeot 205 T16, Metro 6R4, Lancia Delta S4, Ford RS200… Все как один — с вискомуфтами в самоблокирующихся дифференциалах разработки FFD. За работу с раллийными командами на FFD отвечал Стюарт Ролт, сын Тони…

В начале 90-х годов обращался к FFD и завод АЗЛК, когда было решено проектировать раллийную полноприводную модификацию «Москвича»-2141. С помощью англичан была создана трансмиссия с тремя самоблокирующимися дифференциалами — передним, задним и межосевым (точь-в-точь как на болидах Ford RS200). Управляемость экспериментальных полноприводных «Москвичей» в предельных режимах заслуживала самых лестных оценок — поведение машин в скольжении было предсказуемым и удобным для гонщиков. Оказалось, что, подбирая «жёсткость» блокирующих вискомуфт во всех трёх дифференциалах, можно в широком диапазоне настраивать управляемость автомобиля. Например, более «строгая» блокировка заднего межколёсного дифференциала повышает склонность автомобиля к заносу задней оси. Увеличение коэффициента блокировки переднего или межосевого дифференциала, наоборот, повышает запас устойчивости — автомобиль менее охотно заезжает в поворот из-за проскальзывания и сноса передних колёс.

Однако такая настройка актуальна только в одном случае — при раллийном стиле езды со скольжениями. Поэтому три самоблокирующихся дифференциала — это прерогатива болидов группы WRC. Причём на этих машинах, как правило, внутрь дифференциалов встроены уже не вискомуфты, а пакеты многодисковых фрикционов с гидроприводом и с электронным управлением. Таким образом конструкторы получают широчайшие возможности по настройке управляемости в режиме реального времени. Например, при входе в поворот бортовой компьютер может «распустить» муфты во всех трёх дифференциалах, превратив их в «свободные» — чтобы автомобиль легче заходил в вираж. А когда пилот начнёт ускоряться при выходе на прямую, электроника даст команду, и сервопривод «зажмёт» муфты в дифференциалах таким образом, чтобы добиться минимальной пробуксовки всех колёс и в то же время не перейти грань приемлемой недостаточной поворачиваемости, за которой болид вынесет наружу виража.

Кстати, первыми применили управляемые муфты в Daimler-Benz — в трансмиссии автомобиля Mercedes-Benz Е-класса 4Matic с кузовом W124 образца 1986 года. Причём муфт там было три — при необходимости электроника сперва подключала привод на передние колёса, а потом последовательно задействовала блокировки межосевого и заднего межколёсного дифференциалов. Но такая трансмиссия оказалась неоправданно сложной. Кроме того, на нестабильном покрытии электроника то подключала передние колёса, то отключала…

Ещё одним пионером применения электронноуправляемых муфт в скоростных автомобилях стала фирма Porsche — на модели Porsche 959 1986 года было две муфты, а электроника работала в четырёх режимах, которые мог выбирать водитель. Позже серийные автомобили с трансмиссиями подобной сложности начали выпускать японцы — это, например, Mitsubishi Lancer Evo, наиболее совершенный полноприводный дорожный автомобиль из всех, что когда-либо проходили испытания Авторевю. Эволюция с межосевым управляемым дифференциалом ACD и задним дифференциалом с активным распределением крутящего момента AYC способна творить чудеса…

Вместо дифференциала

Пока раллийные инженеры колдовали с механизмами самоблокировки, конструкторы массовых легковушек, наоборот, пошли по пути упрощения — и вообще отказались от межосевого дифференциала, заменив его вискомуфтой. Первым европейским легковым автомобилем с такой трансмиссией стал Volkswagen Golf II Syncro 1985 года — его трансмиссию разрабатывали инженеры фирмы GKN, которая ещё в 1969 году приобрела FFD. Преимуществами такой схемы были простота и унификация полноприводной модели с базовой. В нормальных условиях автомобиль сохранял характеристики и управляемость переднеприводного, а при пробуксовке передних колёс уже через 0,2 секунды срабатывала вискомуфта, способная подавать назад до 70% крутящего момента.

Компоновка трансмиссии VW Golf III Syncro. «Раздатка» пристыкована к коробке передач, а вискомуфта установлена в блоке с главной передачей заднего моста и подключает привод на задние колёса при пробуксовке передних. На автомобилях VW Golf IV место вискомуфты заняла муфта Haldex.

Но такой «упрощенный» привод задних колёс обладал существенным недостатком — даже небольшая задержка в срабатывании вискомуфты усугубляла неоднозначность реакций. При подаче газа в скользком повороте автомобиль сначала сносило наружу, как переднеприводный, а потом, с подключением задних колёс, он резко менял характер — и мог уйти в занос.

Здесь отличились японцы — они неоднократно пытались сгладить этот недостаток, подбирая характеристики вискомуфт и используя их не только для включения привода на задние колёса, но и для блокировки межколёсных дифференциалов. На некоторых моделях (например Nissan Sunny/Pulsar 1988 года) было аж три вискомуфты: одна включала привод на задние колёса, а две другие служили для блокировки межколёсных дифференциалов. В автомобилях Ноnda Concerto 4WD вискомуфты заменяли не только межосевой, но и задний межколёсный дифференциал…

Но потом оказалось, что вместо вискомуфты в приводе задних колёс гораздо удобнее использовать просто фрикционную муфту, пакеты которой сжимаются гидроприводом. А управлять сжатием фрикционов и, соответственно, регулировать величину подаваемого к задним колёсам крутящего момента отлично может электроника.

Нынче большинство легковых полноприводников и паркетников имеют в приводе одной из осей управляемую муфту — будь то Haldex на автомобилях гольф-платформы концерна VW, система VTM-4 фирмы Honda или xDrive на BMW. Причём быстродействие современных муфт сделало задержку в подключении колёс практически незаметной — теперь всё зависит только от того, как настроена управляющая электроника. Например, трансмиссии автомобилей Golf 4Motion и Audi A3 Quattro совершенно идентичны конструктивно. Но разное программное обеспечение позволяет фольксвагеновцам выбирать симметричное распределение момента по осям, а инженеры Audi предпочитают подавать назад только 40% тяги, придавая своим машинам более переднеприводный характер. Дело вкуса…

А какие из этих схем предпочитаем мы? Легковые дорожные автомобили с подключаемым вручную приводом на вторую ось ныне, слава богу, не выпускаются. А что касается остальных трёх схем…

Конечно же, самые интересные, с нашей точки зрения, автомобили — это наследники Формулы Фергюсона, в трансмиссиях которых есть самоблокирующийся межосевой дифференциал. И неважно, какими путями осуществляется блокировка — вискомуфтой, как на автомобилях Subaru, механическим дифференциалом Torsen, как на моделях Audi A4-A6-A8 Quattro, VW Phaeton, или электронноуправляемыми муфтами (Mitsubishi Lancer Evo). Главное, что автоматически блокирующийся «центр» при грамотной настройке может значительно улучшить управляемость автомобиля — сделать его более безопасным и приятным для искушённого водителя.

Главная тенденция сегодня — изменяемый вектор тяги, когда момент превентивно по команде электроники подаётся на то колесо, что способно максимально эффективно его реализовать. Пока самая сложная полноприводная трансмиссия в мире — у седана Mitsubishi Lancer Evo X. Дополнительные редукторы способны перебрасывать момент между задними колёсами, центр блокируется электронноуправляемой муфтой, а спереди — обычный механический самоблок.Эпоха полного привода таким, как мы его знаем, закончится с приходом электромобиля о четырёх мотор-колёсах.

Но машины с автоматически подключаемым приводом на задние колёса мы тоже не сбрасываем со счетов — их становится всё больше. Муфту Haldex в последнее время активно используют Volvo и Saab. Трансмиссии со «свободными» межосевыми дифференциалами тоже находят своё применение — причём на таких скоростных автомобилях, как Мерседесы 4Matic всех классов. Но на этих машинах вместе с дифференциальным полным приводом в обязательном порядке «работает» неотключаемая антипробуксовочная электроника, которая в какой-то мере компенсирует отсутствие механизма самоблокировки.

Многодисковая муфта Haldex срабатывает от малейшего рассогласования скоростей вращения валов (1 и 5). Вращение любой из кулачковых шайб приводит к тому, что ролики начинают обкатываться по рабочим поверхностям (12) и перемещаться взад-вперёд, толкая поршни (10) в кольцевых цилиндрах насоса (на рисунке не показаны). Поршни накачивают масло в исполнительный цилиндр с поршнем (11), который и сжимает пакет дисков. Но электроника с помощью электромагнитного клапана может стравливать давление, тем самым гибко регулируя величину подводимого к колёсам момента. 1 — приводной вал; 2 — наружные фрикционные диски; 3 — внутренние фрикционные диски; 4 — уравновешивающая пружина; 5 — выходной вал; 6 — ступица; 7 — корпус; 8 — кулачковая шайба; 9 — ролики; 10 — кольцевые нагнетательные поршни; 11 — кольцевой рабочий поршень; 12 — профилированная рабочая поверхность.

Однако в последнее время мы замечаем, что по реальным ездовым свойствам автомобили с разными полноприводными трансмиссиями становятся все ближе друг к другу — естественно, при движении по дорогам общего пользования, а не на раллийных трассах. И чем более совершенными будут становиться электронные антипробуксовочные системы и программы управления муфтами типа Haldex, тем меньше будет различаться управляемость оснащённых ими автомобилей. Очевидно, это и есть прогресс.

Материал адаптирован к публикации с разрешения ООО «Газета «Авторевю». Все права на перепечатку принадлежат Авторевю.

что это, значение, принцип работы

Полный привод (4WD,4×4, AWD) — это разновидность автомобильной трансмиссии, в которой крутящий момент от двигателя приводит в действие обе оси машины. Полный привод (ПП) используется на внедорожниках для увеличения проходимости. Его использование на обычных автомобилях улучшает ходовые, а не внедорожные качества.

Виды и типы полного привода

Различают несколько видов трансмиссий с 4WD, различающихся способом включения и схемой работы.

Подключаемая (part time)

В обычных условиях энергия мотора передается на одну ось (заднюю либо переднюю). При необходимости полный привод включается с помощью специального рычага или кнопки. Это самый простой и дешевый тип «four wheel drive», используемый для езды по бездорожью. В данной трансмиссии обычно отсутствует дифференциал, распределяющий момент между осями. Поэтому ее нельзя постоянно эксплуатировать на шоссе. В противном случае увеличивается расход топлива и ускоряется износ покрышек и трансмиссии.

На твердом покрытии нужно отключать полный привод. Его стоит задействовать только в грязи, песке, на льду либо в снегу. Его недостаток в том, что отсутствие дифференциала между осями ухудшает управляемость авто на льду и мокром асфальте.

Автоматическая (Automatic 4WD)

Как и описанная выше система Part time, данный вид трансмиссии включается лишь при необходимости. Однако вместо водителя это делает автоматика. Подключение реализуется с помощью вискомуфты или многодискового сцепления под управлением электроники. Второй мост включается в работу при пробуксовке колес основного ведущего моста. Система обеспечивает хорошие ходовые качества на песке, грязи или нечищенной зимней дороге. Однако она плохо приспособлена для езды по бездорожью: второй мост подключается слишком поздно, когда первый уже забуксовал.

Подключаемый привод на основе вискомуфты нельзя долго использовать на бездорожье — узел может выйти из строя из-за перегрева.

Некоторые модели оборудуются кнопкой предварительной блокировки муфты, позволяющей легко преодолеть сложный участок.

Постоянный полный привод (Full-time 4WD)

В машинах с таким типом трансмиссии усилие всегда передается на четыре колеса. Они разделяются с помощью межосевого дифференциала, который улучшает управляемость, уменьшает износ шин и снижает нагрузку на агрегаты. Для улучшения проходимости машины «Full-time 4WD» оснащаются блокировкой дифференциалов (межколесного и межосевого). Эта функция реализуется в двух вариантах: автоматическом либо ручном.

Такой тип машин наименее подвержен заносу и отличается наилучшей проходимостью. При наличии блокировки дифференциала ее нужно включать лишь перед преодолением грязи, снега, песка или затяжного скользкого подъема. В остальных случаях это лишь ухудшает ходовые характеристики и уменьшает срок службы покрышек и агрегатов.

Многорежимный полный привод (Selectable 4WD)

Самый лучший тип трансмиссии, сочетающий в себе преимущества всех вышеперечисленных. Единственный его недостаток — высокая цена. Автомобиль с многорежимным полным приводом может ездить с одной и двумя ведущими осями. Водитель сам выбирает состояние дифференциалов. На асфальте достаточно передней оси, на скользкой дороге следует включить постоянный привод на 4 колеса, а на бездорожье — заблокировать дифференциал (на наиболее тяжелых участках все три — межосевой и межколесные).

 

Полный привод: устройство и работа

Наибольшее распространение получила полноприводная трансмиссия с вискомуфтой. В ее состав входят МКПП или АКПП, сцепление, раздаточная коробка, карданные и главные передачи, межколесные и межосевой дифференциалы.

Такой вариант полного привода используется на авто с передне- и заднеприводной компоновкой. В первом случае КПП устанавливается поперек оси машины, во втором — вдоль. Это влияет на особенности конструкции «раздатки» и карданов.

Сцепление на МКПП выполняет две функции:

• предохраняет трансмиссию от перегрузок;

• обеспечивает кратковременное разъединение двигателя и КПП во время переключения скоростей.

АКПП оборудуются гидротрансформатором, выполняющим аналогичную функцию.

Раздаточная коробка, включающая понижающий редуктор и межосевой дифференциал, распределяет крутящий момент между осями и увеличивает его при включении «пониженной передачи».

Для улучшения внедорожных характеристик трансмиссия оснащается блокировкой межосевого дифференциала. В простейшем случае он автоматически блокируется вискомуфтой. В более продвинутых моделях используется многодисковая фрикционная муфта и дифференциал Torsen с самоблокировкой.

На машинах, рассчитанных на езду по бездорожью, устанавливается автоматическая либо ручная блокировка дифференциалов между колесами.

Работает система следующим образом:

• крутящий момент от мотора передается через сцепление на КПП;

• мощность двигателя распределяется по осям через раздаточную коробку;

• карданные передачи приводят в действие межколесные дифференциалы задней и передней осей.

Какой полный привод лучше

Полный привод, подключаемый в ручном режиме, почти не применяется на серийных автомобилях. Более распространена трансмиссия с подключением второй оси при помощи фрикционной муфты. Она может управляться электроникой, считывающей данные о скорости вращения колес или блокироваться при нагреве в результате проскальзывания.

Для редких поездок по бездорожью можно приобрести машину с постоянным полным приводом и дифференциалом, блокирующимся с помощью вискомуфты. Если же предстоят длительные поездки по песку и грязи, стоит переплатить за многорежимный полный привод, который одинаково хорошо себя ведет на трассе, в снегах или на раскисшей грунтовой дороге.

Преимущества полного привода

В сравнении с машинами с одной ведущей осью полноприводные авто отличаются следующими преимуществами:

• улучшенный разгон на скользком покрытии;

• повышенная проходимость;

• хорошая курсовая устойчивость.

Последнее утверждение верно лишь для постоянного привода на 4 колеса. Автоматическая система 4WD с вискомуфтой может преподнести неприятные сюрпризы, неожиданно подключая вторую ведущую ось.

Для обеспечения безопасности следует выбирать автомобили с системой курсовой устойчивости (ESP). Она способна компенсировать ошибки водителя, предотвращая возможность заноса.

Вискомуфта | автомобили с полным приводом, автомобили 4×4, грузовики с полным приводом, 4motion, quattro, xDrive, SH-AWD, Haldex, Torsen, wiki

Как работает вискомуфта? (Править) Вискомуфта заполнена силиконом и не контролируется компьютером. Серия пластин с отверстиями и прорезями превращается в силиконовую жидкость. Некоторые пластины прикреплены к карданному валу передней оси, а некоторые — к карданному валу задней оси.Обычно пластины вращаются с одинаковой скоростью без относительного движения. Силиконовая жидкость становится очень вязкой из-за ее вязкоупругости, как только пластины вращаются с различной скоростью. Силиконовая жидкость противостоит сдвигу, создаваемому пластинами с разной скоростью, вызывая передачу крутящего момента от более быстро вращающейся оси на более медленную вращающуюся ось. Следовательно, для передачи крутящего момента требуется небольшая разница скоростей. Если задние колеса и карданный вал проскальзывают и вращаются быстрее, чем передние, трение между пластинами увеличивается из-за создаваемого сдвига в жидкости, проскальзывание уменьшается, пробуксовка заднего колеса уменьшается, и крутящий момент от входного вала передается на перед. Вискомуфта может быть установлена ​​двумя способами: Вискомуфта , действующая вместо межосевого дифференциала (Править) В этом случае в нормальных условиях вся мощность передается только на одну ось. Одна часть вискомуфты соединена с ведущим мостом, другая часть — с ведомым мостом. При пробуксовке ведущих колес происходит блокировка вискомуфты и крутящий момент передается на другую ось. Это автоматическая система полного привода. Рисунок: Вискомуфта Рисунок: Расположение вискомуфты (2) возле заднего дифференциала на VW Golf Mk3 Рисунок: Детали вискомуфты Volkswagen Недостатком вязкостной муфты является то, что она слишком медленно входит в зацепление и допускает чрезмерную пробуксовку колес перед передачей крутящего момента на другие колеса. Это особенно важно в системах автоматического полного привода — при прохождении поворотов с ускорением задняя часть включается с небольшой задержкой, вызывая резкое изменение поведения автомобиля от недостаточной до избыточной поворачиваемости.Кроме того, при взлете в песке передние колеса могут застрять до того, как будет задействован полный привод. В попытке сократить время активации муфты VW Golf MkII Syncro всегда передает 5% крутящего момента на задние колеса (это достигается за счет того, что задний карданный вал в нормальных условиях вращается медленнее, чем передний, что вызывает нагрев вязкой жидкости и небольшое затвердевание) . В то же время слишком сильное предварительное натяжение муфты приводит к нежелательному закручиванию трансмиссии и делает систему слишком чувствительной к неравномерному износу протектора передних и задних шин.Вот почему Volvo сначала снизила предварительное натяжение в 2000 году, а затем заменила вязкостную муфту сцеплением Haldex на своих полноприводных автомобилях в 2003 модельном году (Volvo s60 имеет Haldex с 2002 года). [1]

вискомуфта интегрирована в межосевой дифференциал (Править) В этом случае все колеса постоянно находятся под напряжением. Вискомуфта встроена в межосевой дифференциал. Центральный дифференциал распределяет мощность на все колеса и позволяет им поворачиваться с разной скоростью в поворотах.Когда на одной из осей возникает чрезмерная пробуксовка, вискомуфта блокирует дифференциал и выравнивает скорости обеих осей. Крутящий момент передается на колеса, у которых есть тяга. Это штатная система полного привода. Вискомуфта также может быть интегрирована в задний дифференциал. Рисунок: Блокировка дифференциала с вискомуфтой Рисунок: Вискомуфта (слева) и ее установка в заднем (вверху справа) и центральном планетарных дифференциалах (внизу справа) Сноски

Это Wiki, поэтому не стесняйтесь исправлять любые фактические или грамматические ошибки.Протестируйте здесь перед публикацией.

Javacript необходим для справки и просмотра изображений.

1

Вискомуфта | HowStuffWorks

Вискомуфта часто используется в полноприводных автомобилях. Обычно он используется для соединения задних колес с передними, так что, когда один комплект колес начинает проскальзывать, крутящий момент передавался на другой комплект.

Вязкостная муфта имеет два набора пластин внутри герметичного корпуса, заполненного густой жидкостью, как показано ниже. К каждому выходному валу подсоединен один комплект пластин. В нормальных условиях оба набора пластин и вязкая жидкость вращаются с одинаковой скоростью. Когда один набор колес пытается вращаться быстрее, возможно, из-за того, что он скользит, набор пластин, соответствующий этим колесам, вращается быстрее, чем другой. Вязкая жидкость, застрявшая между пластинами, пытается догнать более быстрые диски, увлекая за собой более медленные диски.Это передает больший крутящий момент на медленно движущиеся колеса — колеса, которые не проскальзывают.

Когда автомобиль поворачивает, разница в скорости между колесами не такая большая, как при буксовании одного колеса. Чем быстрее пластины вращаются относительно друг друга, тем больший крутящий момент передает вискомуфта. Муфта не мешает поворотам, потому что величина крутящего момента, передаваемого во время поворота, очень мала. Однако это также подчеркивает недостаток вязкостной муфты: передача крутящего момента не происходит до тех пор, пока колесо действительно не начнет проскальзывать.

Простой эксперимент с яйцом поможет объяснить поведение вязкой муфты. Если вы поставите яйцо на кухонный стол, скорлупа и желток останутся неподвижными. Если вы внезапно закрутите яйцо, скорлупа на секунду будет двигаться с большей скоростью, чем желток, но желток быстро догонит. Чтобы доказать, что желток вращается, как только вы начнете вращать яйцо, быстро остановите его, а затем отпустите — яйцо снова начнет вращаться (если оно не сварено вкрутую). В этом эксперименте мы использовали трение между скорлупой и желтком, чтобы приложить силу к желтку, ускоряя его.Когда мы остановили скорлупу, это трение — между все еще движущимся желтком и скорлупой — приложило силу к скорлупе, заставив ее ускориться. В вязкой муфте сила прилагается между жидкостью и наборами пластин так же, как между желтком и скорлупой.

FAQ по дифференциалам

Для чего используются дифференциалы?

Дифференциал — это устройство, которое распределяет крутящий момент двигателя на два направления, позволяя каждому выходу вращаться с разной скоростью.

Что делает дифференциал?

Дифференциал выполняет три функции: направлять мощность двигателя на колеса; действовать в качестве последней ступени понижающей передачи в транспортном средстве, уменьшая скорость вращения трансмиссии в последний раз, прежде чем она ударится по колесам; и передавать мощность на колеса, позволяя им вращаться с разной скоростью.

У всех автомобилей есть дифференциалы?

Дифференциал встречается на всех современных легковых и грузовых автомобилях, а также во многих полноприводных (постоянных полноприводных) автомобилях.

Сколько стоит замена дифференциала?

По данным Car Brain, стоимость обычно составляет от 200 до 400 долларов.

Почему он называется дифференциалом?

Это называется дифференциалом, потому что он передает мощность на колеса, позволяя им вращаться с разной скоростью.

Как работает полный привод — Бесплатные советы по ремонту автомобилей Ricks Бесплатные советы по ремонту автомобилей

Как работает полный привод?

Какие компоненты обеспечивают работу полного привода?

Чтобы понять, как работает полный привод, мы сначала должны понять, чем они отличаются от обычных автомобилей с задним и передним приводом. Вот изображения каждого. В автомобиле с задним приводом мощность передается от двигателя к коробке передач. Затем мощность передается через передний карданный шарнир на приводной вал.Приводной вал вращается и передает мощность на задний карданный шарнир, который соединен с задним дифференциалом. Задний дифференциал позволяет каждому заднему колесу вести автомобиль вперед, но при этом двигаться на свободном колесе с другой скоростью, чем другое заднее колесо, при движении по поворотам и поворотам.

Автомобиль с передним приводом передает мощность от двигателя на трансмиссию, которая часто включает встроенный дифференциал. Два вала переднего моста или «полуоси» соединяются с трансмиссией. Поскольку колеса на переднеприводном автомобиле должны вращаться не только вверх и вниз, но и влево и вправо, вместо стандартных карданных шарниров используются шарниры равных угловых скоростей (CV).ШРУС обеспечивает большой радиус поворота, при этом обеспечивая постоянный крутящий момент на колеса. Как и в случае с автомобилем с задним приводом, встроенный дифференциал позволяет передним колесам вести автомобиль, но при этом свободно двигаться с разной скоростью на поворотах и ​​поворотах.

Сравнение автомобилей с задним и передним приводом

Теперь давайте посмотрим на различия между частичным полным приводом (4WD) и постоянным 4WD. Неполный привод 4wd передает мощность от трансмиссии к раздаточной коробке.Раздаточная коробка поровну распределяет мощность между передними и задними колесами. И передние, и задние колеса приводятся в движение дифференциалом, который обеспечивает различную скорость вращения на поворотах и ​​поворотах. Проблема с этой настройкой заключается в том, что передние и задние колеса движутся с разной скоростью в поворотах и ​​поворотах. Поскольку в этой конструкции нет межосевого дифференциала, разница во вращении может привести к заеданию / поломке приводных валов или разрушению раздаточной коробки, если автомобиль движется в режиме 4WD по сухому асфальту.Однако на мокрой или заснеженной дороге колеса могут проскальзывать, и именно эта функция скольжения устраняет необходимость в межосевом дифференциале.

Неполный 4WD по сравнению с постоянным 4WD

В постоянно работающем полноприводном автомобиле мощность двигателя проходит через трансмиссию и раздаточную коробку по одному и тому же пути. Затем он проходит через межосевой дифференциал, который может работать с разной скоростью вращения спереди и сзади. Таким образом, эти автомобили могут ездить по мокрому или сухому асфальту в режиме 4WD. Новые автомобили с постоянным полным приводом предлагают автоматическое включение полного привода, когда этого требуют дорожные условия.Автомобили с полным приводом обычно распределяют крутящий момент поровну между всеми четырьмя колесами. Однако некоторые более поздние модели позволяют изменять крутящий момент в зависимости от дорожных условий.

В картину входит полный привод.

Полноприводные автомобили похожи на полноприводные автомобили, но не полностью идентичны им.

Вместо дорогостоящего и тяжелого межосевого дифференциала полноприводные автомобили имеют вязкостную муфту, соединенную с раздаточной коробкой.

Полный привод

Вискомуфта снижает стоимость и вес и имеет гораздо более простой механизм.

Как работает вискомуфта

Вискомуфта

Вискомуфта — это герметичный узел. Он содержит множество чередующихся дисков сцепления. Внутренние пластины имеют шлицы на входном валу и вращаются все время, раздаточная коробка обеспечивает вращение. Наружные диски сцепления имеют шлицы к корпусу, в котором находится выходной вал.

Диски имеют выступы или перфорацию для охлаждения и прохождения жидкости между дисками.

Все устройство заполнено термочувствительной силиконовой жидкостью.Когда внутренний и внешний диски вращаются вместе, жидкость остается холодной и остается в жидком состоянии.

Однако, когда диски вращаются с разной скоростью, как это происходит, когда передние и задние колеса вращаются по-разному, жидкость нагревается и становится почти твердой, склеивая пластины вместе. Таким образом, вязкая муфта обеспечивает приводную мощность на задние колеса, обеспечивая при этом различную скорость вращения передних и задних колес.

Различные типы полного привода

В отличие от автомобилей с полным приводом, в которых крутящий момент распределяется поровну между всеми четырьмя колесами, современные механизмы полного привода могут быть спроектированы таким образом, чтобы пропорционально усиливать переднюю и заднюю части в зависимости от условий движения.Например, система полного привода может передавать полный крутящий момент на передние колеса до тех пор, пока не обнаружит пробуксовку передних колес. В этот момент он может перенаправить силу вращения на задние колеса. Или же полноприводный блок может поддерживать разделение 60/40, пока не обнаружит пробуксовку колеса, а затем изменять крутящий момент спереди назад.

Что приводит к выходу из строя полного привода?

• Перегрев вязкостной муфты из-за изменения диаметра шин. Для получения дополнительной информации о важности размера шин для полноприводных автомобилей см. Этот пост.

• Утечка жидкости из-за протекающих уплотнений.

©, 2018 Рик Маскоплат

Размещено 8 июня 2018 г. Рик Маскоплат

---

Какое использование блока вискомуфты в автомобилях с полным приводом?

Вязкостная муфта (ВК) — трансмиссия. компонент, предназначенный для передачи и выравнивания крутящего момента от центра ведущий вал к переднему дифференциалу и к передним колесам. В отличие от гидравлической муфты и гидротрансформатора, VC использует другую рабочую принцип: крутящий момент передается не через динамические свойства потока жидкости, но благодаря вязким свойствам жидкости, заполняющей внутреннее пространство узла вискомуфты.Этот агрегат используется как механизм автоматического блокировка дифференциала.

Узел вискомуфты

История

ВК был изобретен в 1917 году американцем. Мелвин Северн, но тогда это не нашло применения. Только в 1964 году ВК впервые применялся как механизм автоматической блокировки межосевой дифференциал в автомобиле Interceptor FF производства британской компании Jensen. С середины 60-х годов прошлого века агрегаты ВК получили широкое распространение в самоблокирующихся крестовинах. дифференциалы устанавливаются на полноприводные легковые автомобили.

Устройство и работа принцип

Блок VC состоит из множества плоских дисков установлен внутри герметичного корпуса. В комплект дисков входит комплект привода. диски, подключенные к ведущему валу, и набор ведомых дисков, подключенных к ведомый вал. Поверхности дисков имеют неровности и отверстия. Пачка дисков есть сформированы таким образом, что ведущий и ведомый диски ВК чередуются и находятся расположены на небольшом расстоянии друг от друга.Дилатантная жидкость на основе силикон (кремнийорганическое вязкое вещество), заполняет внутреннее пространство Жилье ВК. Эта жидкость имеет свойство загустевать при быстром перемешивании. Кроме того, дилатантная жидкость имеет большой коэффициент расширения при нагревании; Это увеличивает эффективность вязкой муфты, так как процесс смешивания дополнительное давление на диски VC, которые слипаются (т. е. прижимаются к каждому другое за счет расширения жидкости) под действием нагретой жидкости.

Расчет вязкостного Связь

при постоянное движение ведущего и ведомого валов, диски ВК вращаются на одинаковая скорость и частицы жидкости не смешиваются, не оказывая влияния на диск упаковка. Как только один из валов начинает вращаться быстрее другого Во-первых, диски пакета ВК приходят в движение относительно друг друга. В дилатантная жидкость, заполняющая корпус ВК, интенсивно перемешивается.Жидкость вязкость, благодаря своим дилатантным свойствам, начинает постепенно увеличиваться. Возникающие силы трения между частицами жидкости приводят к выравниванию скорости вращения. дисков. Если разница скоростей очень велика, жидкость становится такой вязкой. что он приобретает свойства твердого вещества — ВК блокируется, и крутящий момент, передаваемый с ведущего вала на ведомый через VC пакет пластин, достигает своего максимального значения.

Вискомуфта разборка

Применение вязкой жидкости Связь

Вискомуфта применяется в основном в полноприводные трансмиссии легковых автомобилей, где ВК используется либо как дифференциал повышенного трения (LSD), или играет роль блокирующей муфты в дополнение к обычному дифференциалу.

Схема работы блок вязкой муфты

Когда VC используется для обеспечения дифференциала вращения осей, следует понимать, что ВК отнюдь не дифференциал: он не разделяет крутящий момент и не разделяет потоки мощности. В В конструктивных решениях таких трансмиссий одна ось всегда жестко связана с двигатель, а другой подключается к дифференциалу через ВК.В в штатных режимах работы ось, подключенная через ВК, обеспечивает около 5-10% вклада в общее тяговое усилие. В режимах кратковременного проскальзывания главной ведущей оси VC позволяет передавать до 100% эффективного использованная мощность на активированную ось. Работа ВК в заблокированном режиме обычно имеет непродолжительный срок действия, так как длительная его блокировка приводит к перегреву и падение тягового усилия активированной оси до нуля. Несмотря на это недостатком, конструктивное решение с активированным мостом до сих пор используется во внедорожниках (обычно задний мост активирован).

Полезная инфа по AWD машины

Когда VC используется для блокировки дифференциал, он соединяет два компонента дифференциала — либо корпус дифференциала (водило) и одна солнечная шестерня или две солнечные шестерни (обе варианты идентичны по мощности). В случае одновременного проскальзывания оба компонента, ВК выравнивает их угловые скорости до полной блокировки дифференциала.Это конструктивное решение применено на межосевых дифференциалах. автомобилей Toyota Celica GT4 ST205, Subaru Impreza WRX GC8A и Alfa-Romeo 155Q4. Компания BorgWarner считается одним из ведущих производителей устройств ВК.

Плюсы и минусы вязкая муфта

В перечень преимуществ ВК входят: следующий:

— улучшенная проходимость автомобиля и лучшая способность делать крутые повороты;

— усиленный контакт шины при ведении переговоров крутые повороты;

— ВК помогают предотвратить пробуксовку колес и автомобиль скольжения;

— лучшая курсовая способность автомобиля при движение в суровых погодных условиях (тапочки, дождь, снег) благодаря передача крутящего момента на задние колеса при пробуксовке передних колес;

— тяговое усилие может увеличиваться до 100%;

— автомобили с ВК могут буксировать тяжелые прицепы.

Если говорить о недостатках ВК, то должно быть отметил, что вязкостные свойства жидкости, заполняющей ВК, зависят от интенсивность его перемешивания, а следовательно, от разницы угловых скоростей вращающихся дисков. Но линейной зависимости этих свойств нет, поэтому невозможно для прогнозирования передаточного отношения дисков муфты. Из-за этого самоблокирующийся дифференциалы с ВК имеют низкий КПД. Дифференциалы на основе ВК (без использования свободного зубчатого дифференциала) не используются в современных автомобилях, из-за низкой эффективности ВК и из-за громоздкости конструкции.Поскольку Эффективность ВК зависит от диаметра дисков и объема жидкости. заполняя корпус ВК, установка этого механизма увеличивает габариты ведущего моста и приводит к уменьшению клиренса автомобиля.

Проблемы и ремонт

В перечень признаков отказа ВК входят: неисправен поведение на дороге, вибрация и визг шин при повороте, износ задней шины. Обычно ВК не требуют обслуживания. услуги в течение срока эксплуатации автомобиля.Во многих случаях специалисты по ремонту заменить проблемные ВК. Но высокая цена ВК заставляет водителей искать на предмет возможных вариантов ремонта.

Для выполнения проверки неисправности ВК необходимо поднять один из колеса с помощью выравнивающего домкрата переключите на передачу N и раскрутите колесо вручную. Если колесо вращается, значит ВК все еще «жив». это Важно понимать, что колесо автомобиля не должно быстро вращаться и свободно (даже при исправно работающем ВК), но медленно с натяжением.

Видео о проблемах ВК в AWD Ford / Mountaineer 2002-2010

Для устранения неисправности ВК специалисты выполняют несколько процедур: промывка ВК (можно проводить с помощью разных жидкости — бензин, средство для удаления силикона и др.), замена фрикционных дисков, и замена дилатантной жидкости, что довольно дорого.

Как работают вязкостные дифференциалы повышенного трения

Прежде чем понимать, как работают вязкие дифференциалы повышенного трения, необходимо знать немного терминологии (см. Иллюстрацию ниже).Как правило, у многих терминов есть альтернативные названия; Я просто выбрал общеупотребительные и простые для понимания термины.

Шестерня

Шестерня вращает коронную шестерню и соединена (прямо или косвенно) с выходом трансмиссии, таким образом, она передает крутящий момент на дифференциал.

Кольцо шестерни

Кольцевая шестерня зацепляется с шестерней, таким образом, она вращает корпус дифференциала.Он концентричен выходным валам и ведущим шестерням.

Вискомуфта

Вискомуфта очень похожа на многодисковую муфту, где есть чередующиеся фрикционные диски и диски, которые могут вращаться отдельно. Фрикционные диски будут иметь шлицы на одном из выходных валов (или на обоих, как показано ниже, хотя это чаще встречается для одиночной муфты). Пластины между фрикционными дисками будут вращаться вместе с корпусом дифференциала, поэтому два компонента могут вращаться отдельно.Эта муфта находится в вязкой жидкости (масле), отсюда и произошло название.

Боковая / ведущая шестерня

Эти шестерни находятся на концах приводных валов (показаны синим цветом ниже) и являются тем, с чем зацепляются крестовины, тем самым передавая крутящий момент от вращения дифференциала на ведомые колеса.

Приводной / полуосевой вал

Они соединяются с ведущими шестернями и являются выходными валами дифференциала, передавая крутящий момент на ведомые колеса.

Шестерня паука

Звездочки (показаны зеленым цветом ниже) зацепляются с ведущими шестернями, однако они вращаются вместе с корпусом дифференциала. Они установлены на подшипниках вокруг вала-шестерни, что позволяет им свободно вращаться вокруг оси вала-шестерни.

Вал шестерни

Вал шестерни (разделенный на два отдельных вала ниже) — это то, что удерживает крестовины на месте.Этот вал соединен с корпусом дифференциала, поэтому крестовины вращаются вместе с корпусом.

Корпус / корпус дифференциала

Корпус удерживает внутри муфту, ведущие шестерни моста, ведущую шестерню и крестовины. Он вращается вместе с зубчатым венцом.

Чтобы понять, как это работает, сначала давайте посмотрим на порядок передачи крутящего момента.

1. Крутящий момент передается на выходной вал трансмиссии, где он затем передается от шестерни на коронную шестерню.
2. Кольцевая шестерня вращает корпус дифференциала, передавая крутящий момент через вал шестерни.
3. Вал ведущей шестерни вращает крестовины, передавая крутящий момент от вала ведущей шестерни на ведущие шестерни.
4. Крутящий момент передается от ведущих шестерен через полуоси на ведомые колеса.

Вискомуфта и принцип ее работы.Проще всего понять это, посмотрев на сценарий, когда одно из ведущих колес имеет ограниченное сцепление с дорогой (представим, что оно на льду), в то время как другое ведомое колесо имеет достаточное сцепление с дорогой (на асфальте). При открытом дифференциале крутящий момент равномерно распределяется между двумя колесами (50/50). Поскольку колесо на льду не может обеспечить большой крутящий момент, другое колесо также будет иметь ограниченный крутящий момент, и часто транспортное средство не сможет разогнаться (вот почему заблокированные дифференциалы так распространены для внедорожников).С LSD вы можете передавать больший крутящий момент на колесо с большим тяговым усилием.

Вот как это работает:

1. Если одно ведомое колесо находится на льду (скажем, правое колесо), а другое — на асфальте, колесо на льду начнет проскальзывать (вращаться) при нажатии на педаль газа.
2. Поскольку колесо на асфальте имеет большее сцепление с дорогой, оно не будет вращаться.
3. Когда колесо на льду начинает вращаться, корпус дифференциала (и, следовательно, пластины вязкостной муфты) начинают вращаться, в то время как фрикционные диски, соединенные с левым выходным валом, остаются неподвижными (или с меньшей скоростью вращение).
4. Когда это происходит, жидкость внутри муфты начинает нагреваться и вращаться вместе с корпусом дифференциала. Трение между этой жидкостью и неподвижными / медленно движущимися фрикционными дисками заставляет фрикционные диски вращаться с большей скоростью.
5. При приближении скорости вращения левого выходного вала к правому выходному валу дифференциал действует больше как заблокированный дифференциал, и, таким образом, больший крутящий момент будет передаваться на колесо с большей тягой.
6. Это полезно в любом сценарии, когда начинает происходить проскальзывание шины, уменьшая, таким образом, общий крутящий момент, который может быть передан на землю.

Вот четырехминутное видео о том, как они работают:

Как это работает: вариатор на все колеса

Ссылки на следы из хлебных крошек

1. Как это работает

Эти системы автоматически распределяют мощность, чтобы доставить вас туда, куда вы собираетесь

Автор статьи:

Джил МакИнтош

Дата публикации :

24 апреля 2019 г. • 13 ноября 2020 г. • 4 минуты чтения • Присоединяйтесь к разговору Система полного привода Subaru в WRX STI особенно продвинута, но это не делает вас непобедимым.Фото из раздаточного материала / Subaru

Содержание статьи

Благодаря зимним зимам в Канаде полный привод (AWD) стал очень популярной функцией. Но хотя это звучит так, будто все колеса едут постоянно, это не всегда так.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

В большинстве автомобилей с полным приводом и спортивных комплектующих используется та или иная форма регулируемой системы, способной распределять мощность по мере необходимости для увеличения тяги, в том числе на скользкой поверхности, а также на поворотах и ​​ускорении.

Полный привод (4WD) — это не одно и то же. Большинство полноприводных пикапов и внедорожников используют систему «неполный рабочий день», которая требует от вас задействовать четыре колеса, когда это необходимо. На полноприводном автомобиле или внедорожнике система активна постоянно.

Полный привод на Acura TLX Фото Acura

На всех автомобилях используются дифференциалы. Это агрегаты с шестернями, соединенными с выходными валами, которые вращают колеса, что позволяет колесам вращаться с разной скоростью. Каждый раз, когда вы поворачиваете за угол, внешнее колесо должно двигаться дальше, чем внутреннее колесо.Дифференциал позволяет ему быстрее поворачиваться.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Тем не менее, всегда существует предел скорости вращения одного колеса. Например, если одна шина вращается на льду, вы хотите, чтобы колесо с другой стороны получало большую часть мощности, иначе вы никуда не поедете. Дифференциал повышенного трения передает мощность на колесо, которое имеет тягу.

В случае полного привода имеется межосевой дифференциал, который по мере необходимости передает мощность между передними и задними колесами. Какая именно мощность двигателя распределяется между ними, зависит от автомобиля. Как правило, при нормальном вождении большинство обычных полноприводных автомобилей передает больше мощности на передние колеса, в то время как более спортивные модели обычно делают упор на задние колеса. Например, если система описывается как 60/40, это означает, что 60 процентов мощности идет на передние колеса и 40 процентов на задние.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Автомобили с полным приводом, которые направляют больше мощности на передние колеса, включают Toyota Highlander и Ford Escape, а примеры автомобилей с задним смещением — BMW X5 и Dodge Charger AWD.

«Симметричный» полный привод Subaru звучит так, будто каждое колесо получает одинаковую мощность, но на самом деле это название указывает на то, как трансмиссия расположена симметрично вдоль оси автомобиля. В то время как некоторые модели Subaru делят мощность 50/50 спереди назад, большинство — 60/40.Под «симметричным» полным приводом Subaru

понимается расположение трансмиссии по обе стороны от оси автомобиля. Фотография Subaru

. На любом полноприводном автомобиле, когда необходимо перемещать мощность, доступная мощность зависит от системы. Многие идут только до 50/50 спереди назад, но некоторые могут передавать до 100 процентов вперед или назад по мере необходимости. Отсюда некоторые из них — в основном более спортивные автомобили — также могут распределять мощность между левым и правым колесом.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

В некоторых случаях это может быть большая часть или вся мощность двигателя, направляемая только на одно колесо, если это лучше всего для условий движения. Некоторые менее сложные системы обеспечивают этот тип «распределения крутящего момента» путем применения тормоза на вращающемся колесе, поэтому колесо на другой стороне берет на себя задачу по перемещению транспортного средства вперед.

Перемещение мощности происходит автоматически, но на некоторых кроссоверах и внедорожниках есть кнопка «Блокировать» на приборной панели.Когда он активирован, он блокирует дифференциал, поэтому передние и задние колеса вращаются вместе с одинаковой скоростью. Он предназначен только для выхода из снега или грязи на очень низких скоростях и отключается, как только вы превысите этот предел скорости.

На некоторых автомобилях с полным приводом дифференциал может быть заблокирован для движения на низкой скорости в снегу или грязи. Фото Джил МакИнтош.

Есть разные способы передачи этой мощности. В некоторых межосевых дифференциалах используется вязкостная муфта. В этом агрегате используются пластины, которые соединены с выходными валами и погружены в густую жидкость.Если одно колесо проскальзывает, его пластина вращается быстрее. Это заставляет жидкость циркулировать, и она достаточно толстая, чтобы потянуть за другую пластину и заставить это колесо — то, которое имеет тягу — тоже двигаться.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Многодисковые дифференциалы гидравлической муфты быстрее реагируют на пробуксовку колес, но они более сложные и, соответственно, более дорогие. В них используются диски сцепления, которые активируются гидравлическим давлением, передавая мощность на колесо, когда это необходимо.Гидравлические насосы активируются электроникой, и система может собирать информацию от различных датчиков автомобиля, таких как скорость и угол поворота рулевого колеса, для определения возможности потери тяги и активации системы полного привода по мере необходимости.

В некоторых автомобилях используются дифференциалы Torsen (это торговая марка), которые являются механическими и используют пары малых шестерен, сцепленных с более крупными шестернями на валах. Когда одно колесо пробуксовывает, шестерни передают мощность другому.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Во всех этих системах полного привода используется приводной вал, который соединяет переднюю и заднюю оси, поэтому мощность двигателя может распределяться между ними. Однако для привода дополнительного набора колес требуется больше топлива, и некоторые автомобили могут отключать одну ось с помощью электроники, когда полный привод не нужен. Когда это происходит, они повторно подключаются за доли секунды для передачи энергии.

Некоторые гибриды и электрика предлагают полный привод, в том числе Prius AWD-e 2019 года и Tesla Model 3, но в них не используется соединительный вал.Вместо этого двигатель / электродвигатель приводит в действие передние колеса, в то время как отдельный электродвигатель (или моторы) включается, чтобы приводить в действие задние колеса, когда они необходимы. Все, что нужно, чтобы доставить вас туда, куда вы собираетесь.

Поделитесь этой статьей в своей социальной сети

Подпишитесь на рассылку Driving.ca Blind-Spot Monitor по средам и субботам

Нажимая на кнопку подписки, вы даете согласие на получение вышеуказанного информационного бюллетеня от Postmedia Network Inc.Вы можете отказаться от подписки в любое время, щелкнув ссылку для отказа от подписки в нижней части наших электронных писем. Postmedia Network Inc. | 365 Bloor Street East, Торонто, Онтарио, M4W 3L4 | 416-383-2300

Спасибо за регистрацию!

Приветственное письмо уже в пути. Если вы его не видите, проверьте папку нежелательной почты.

Следующий выпуск «Монитора слепых зон» Driving.ca скоро будет в вашем почтовом ящике.

Комментарии

Postmedia стремится поддерживать живой, но гражданский форум для обсуждения и поощрять всех читателей делиться своим мнением о наших статьях.На модерацию комментариев может потребоваться до часа, прежде чем они появятся на сайте. Мы просим вас, чтобы ваши комментарии были актуальными и уважительными. Мы включили уведомления по электронной почте — теперь вы получите электронное письмо, если получите ответ на свой комментарий, есть обновление в цепочке комментариев, на которую вы подписаны, или если пользователь, на которого вы подписаны, комментарии. Посетите наши Принципы сообщества для получения дополнительной информации и подробностей о том, как изменить настройки электронной почты.

Как работает система полного привода Subaru на снегу

Системы полного привода работают по-разному.Они отличаются от полноприводных систем тем, что у них нет раздаточной коробки, которая обычно обеспечивает передачу пониженного диапазона. Все они могут работать полный рабочий день (хотя многие из них имеют функцию отключения оси для экономии топлива), в то время как системы полного привода могут или не могут работать полный рабочий день.

Сегодня Джейсон Фенске из Engineering Explained здесь, чтобы вникнуть в то, как система полного привода его Subaru Crosstrek работает на снегу.

ПРОВЕРКА: Как работает система полного привода Nissan GT-R

Автомобиль

Джейсона оснащен механической коробкой передач, а это означает, что он имеет особый тип системы в портфеле Subaru, который отличается от того, что автопроизводитель использует в версиях с автоматической коробкой передач.Система полного привода с рукоятью использует распределение крутящего момента 50/50 спереди назад через вискомуфту. Если одна из осей начинает вращаться, вискомуфта передает больше мощности на другую ось. Джейсон приводит примеры распределения крутящего момента 70/30 или даже 80/20 на ось с большим сцеплением.

И передняя, ​​и задняя оси имеют открытые дифференциалы. Возможен сценарий, при котором проскальзывает по одной шине на каждой оси. Простая система контроля тяги снизит мощность и задействует тормоза на обеих осях, и машина не сможет двигаться.Чтобы исправить это, у Subaru есть устройство повышенного трения (не дифференциал), которое использует антиблокировочную тормозную систему на отдельных колесах, поэтому, если шина на одной стороне проскальзывает, мощность может передаваться на другую шину на той же оси. Это позволяет той шине или этим шинам поддерживать автомобиль в движении.

ТАКЖЕ СМОТРИ: Как работает дифференциал?

Еще один фактор, который помогает Crosstrek пробираться сквозь снег, — это его 8,7 дюйма дорожного просвета, что характерно для моделей Outback и Forester.

Результат для Джейсона? Он говорит, что Crosstrek отлично справляется со снегом (даже на всесезонных шинах), и он часто доказывает это, ездя на нем в горы, чтобы покататься на лыжах.