Устройство полного привода: принцип работы, системы и технологии

виды, устройство и принцип работы системы 4х4

Приводом в автомобиле называется передача крутящего момента от двигателя на любое колесо, которое после этого становится ведущим. Соответственно этому, все транспортные средства начинают обладать такой важной характеристикой, как колёсная формула, где первая цифра означает общее количество колёс, а вторая – число ведущих.

Содержание статьи:

• 1 Что такое полный привод, отличия от заднего и переднего
• 2 Устройство и принцип работы
• 3 Виды полного привода
  • 3.1 Постоянный
  • 3.2 Автоматический
  • 3.3 Принудительный
• 4 Плюсы и минусы 4WD (4×4)
• 5 Как правильно ездить на машине с полным приводом

Но в этом понятии не отражается другое важное свойство автомобильного шасси, какие именно оси являются ведущими при неполном приводе, задние или передние? Хотя для полноприводных машин 4×4 или даже 6×6 это значения не имеет.

Что такое полный привод, отличия от заднего и переднего

Каждый тип имеет свои достоинства и недостатки, поэтому они пока существуют в относительном равновесии.

С теоретической точки зрения передне- или заднеприводный автомобиль получается из полноприводного простым исключением деталей трансмиссии, которые передают тяговое усилие к тем или иным колёсам. На самом деле в технике так легко не получается.

Обязательным узлом полноприводного автомобиля является раздаточная коробка или раздатка, которая распределяет крутящий момент по осям.

В моноприводных машинах она не нужна, но просто исключить её не получится, раздатка интегрирована в общую схему силового агрегата, поэтому перекомпоновке подлежит весь автомобиль.

Читайте также: Как проверить Датчик Массового Расхода Воздуха (ДМРВ)

Как и в обратном случае, если в линейку исходно, например, переднеприводных автомобилей одной модели добавляется полноприводная модификация, то это повлечёт за собой большие осложнения.

Очень много производителей даже не пытаются добавлять версию 4×4 в комплектациях своих хэтчбеков и седанов, ограничиваясь увеличением клиренса и пластиковым обвесом для кросс-модификаций.

Это касается и общей компоновки. Исторически уже сложилось, что в переднеприводных машинах силовой агрегат располагается поперёк моторного отсека, коробка передач снабжена двумя валами с шарнирами равных угловых скоростей (ШРУС), идущими к передним колёсам, одновременно ведущим и управляемым.

Для заднего привода наоборот, мотор с коробкой расположены вдоль оси автомобиля, далее идёт карданный вал к заднему мосту. Полный привод может быть реализован с разным уровнем сложности в обоих этих случаях.

Устройство и принцип работы

Для передачи крутящего момента используется набор узлов и агрегатов, образующих трансмиссию.

В неё входят:

• коробка передач (КПП), отвечающая за изменения общего передаточного числа, то есть отношения скорости вращения вала двигателя к оборотам ведущих колёс;
• раздаточная коробка, делящая крутящий момент в заданном соотношении (не обязательно поровну) между ведущими осями;
• карданные передачи с ШРУС или шарнирами Гука (крестовинами), передающими вращение на расстоянии под переменными углами;
• редукторы ведущих мостов, дополнительно изменяющие скорость вращения и направление передачи момента;
• полуоси, соединяющие редукторы со ступицами колёс.

Как уже упоминалось, из общего множества схем выделились две основных, характерные для поперечных и продольных силовых агрегатов.

1. В первом случае раздатка крепится сбоку к коробке передач, её при этом ещё называют угловым редуктором. Из компоновочных соображений через неё пропускается вал привода одного из передних колёс, здесь же шестерёнчатой парой с гипоидным зацеплением снимается момент на задний мост, для чего вращение разворачивается на 90 градусов и поступает к карданному валу, идущему вдоль автомобиля.
2. Для второго случая характерно размещение раздатки на одной оси со вторичным валом КПП. Карданный вал к задним колёсам расположен соосно с первичным валом раздаточной коробки, а передние подключены через такую же карданную передачу, но с разворотом момента на 180 градусов и смещением вниз или вбок.

Раздатка может быть достаточно простой, отвечая только за разветвление момента, или сложной, когда для повышения проходимости или управляемости в неё вводятся дополнительные функции:

• демультипликатор, то есть повышающая передача для умножения крутящего момента на бездорожье;
• межосевой дифференциал, распределяющий момент в заданной пропорции;
• электромагнитные фрикционные муфты, служащие исполнительными устройствами в системе автоматического управления возможностями трансмиссии;
• валы отбора мощности к дополнительным устройствам.

Статья по теме: 5 наиболее надёжных универсалов с полным приводом

Редукторы ведущих мостов у машин 4×4 также могут быть усложнены наличием управляемых дифференциалов или электронных муфт. Вплоть до принудительных блокировок и раздельного управления колёсами одной оси.

Виды полного привода

В разных режимах движения очень полезно перераспределять крутящий момент между колёсами для повышения экономичности с одной стороны, и проходимости с управляемостью с другой. При этом чем трансмиссия оказывается сложнее, тем она дороже обходится, поэтому на разных типах и классах машин используются разные схемы привода.

Постоянный

Наиболее логичным будет использование полного привода всегда и во всех дорожных условиях. Это обеспечит предсказуемость реакций и постоянную готовность машины к любым сменам ситуации. Но это достаточно дорого, требует дополнительных затрат топлива и не всегда оправдано.

Классическая схема постоянного полного привода (ППП) во всей её простоте использована на нестареющем советском автомобиле Нива. Продольный двигатель, затем коробка, к ней через короткий карданный вал подсоединена шестерёнчатая раздатка, откуда и отходят два вала к переднему и заднему мостам.

Для обеспечения возможности вращения передних и задних колёс с разной скоростью, что важно на сухом асфальте в поворотах, в раздатке стоит межосевой свободный дифференциал, который можно заблокировать, чтобы иметь на бездорожье хотя бы два ведущих колеса при пробуксовке двух других.

Там же имеется демультипликатор, увеличивающий тягу примерно вдвое с таким же снижением скорости, что очень помогает относительно слабому двигателю.

Момент на ведущих колёсах имеется всегда, пока одно из них не забуксует. В этом и есть основное преимущество такого типа трансмиссии. Не надо думать о её мобилизации вручную или создавать сложную автоматику.

Естественно, одной Нивой применение ППП не ограничивается. Его используют на множестве дорогих машин премиального сегмента. Там, где цена вопроса особого значения не имеет.

При этом снабжают трансмиссию массой дополнительного электронного сервиса, в основном для улучшения управляемости при избытке мощности, схема это позволяет.

Автоматический

Подключение дополнительного ведущего моста автоматикой имеет множество исполнений, можно выделить две конкретные схемы, применяемую на БМВ и многих других премиумах и типичную для массовых кроссоверов муфту в приводе задних колёс.

В первом случае всё возлагается на фрикционы в раздатке с электронным приводом. Зажимая или распуская эту работающую в масле муфту можно в широких пределах менять распределение моментов по осям.

Обычно при старте с мощным двигателем, когда основные ведущие задние колёса начинают пробуксовывать, им в помощь подключаются передние. Существуют и другие алгоритмы перераспределения, они зашиты в памяти управляющих блоков, считывающих показания многочисленных датчиков.

Второй случай похож, но основные колёса передние, а задние подключаются кратковременно через муфту между карданным валом и редуктором моста.

Муфта быстро перегревается, но долгой работы от неё и не ждут, просто иногда надо слегка подтолкнуть машину через задний мост на скользкой дороге или в сложном повороте. Так построены почти все кроссоверы в модификации 4×4.

Принудительный

Самый простой и дешёвый тип полного привода, используется в утилитарных внедорожниках, чьё постоянное место работы находится вне асфальта.

Постоянно ведущим мостом служит задний, а при необходимости водитель может включить передний, жёстко, без дифференциала.

Надо прочитать: Как узнать машина в угоне или нет по Вин, Гос номеру и ПТС

Поэтому на твёрдом покрытии машина обязана быть заднеприводной, иначе трансмиссия будет повреждена. Зато такие машины имеют большой запас прочности, просты и недороги в ремонте.

Такие модификации имеют и многие импортные пикапы и внедорожники, иногда дорогие и сложные в более продвинутых опциональных версиях привода.

Плюсы и минусы 4WD (4×4)

Минус, собственно, один – цена вопроса. Но проявляется это во всём:

• исходно автомобиль сложнее, поэтому дорог при покупке;
• чаще требует ремонта, чем больше техники, тем ниже надёжность;
• из-за дополнительных вращающихся деталей выше расход топлива;
• увеличивается масса, что влияет на динамику и экономичность;
• растут сложности в компоновке агрегатов, что отражается на сложности обслуживания.

Всё остальное – достоинства:

• идеальная проходимость, все колёса нагружены крутящим моментом;
• машина лучше управляется за счёт дополнительного вектора тяги на управляемой оси;
• улучшенная динамика на скользкой дороге, шины реже пробуксовывают;
• перераспределение тяги позволяет снизить требования к прочности деталей;
• более равномерно изнашивается резина протекторов шин.

Всё это позволяет широко использовать полный привод на мощных и дорогих машинах, где добавка к цене не столь существенна.

Как правильно ездить на машине с полным приводом

Чтобы реализовать все возможности полного привода надо изучить особенности конструкции конкретного автомобиля, понять как работает именно его схема трансмиссии.

1. Не пользоваться подключаемым полным приводом без межосевого дифференциала на асфальте, это закончится быстрым износом и поломками.
2. Потренироваться в вождении на скользкой дороге в поворотах, часто полноприводные машины, особенно со свободным дифференциалом или автоматическим перераспределением момента, могут вести себя непредсказуемо, меняя поведение с переднеприводного на заднеприводное и наоборот. А работать педалью газа в повороте надо с диаметрально противоположной тактикой, машина на добавление тяги может как уйти с заносом вовнутрь поворота, так и начать скользить передней осью наружу. Это же относится и к гашению начавшегося заноса задней оси.
3. Хорошая устойчивость 4×4 зимой может пропасть внезапно для водителя. К этому надо быть готовым, ведь моноприводные машины всегда предупреждают о потере сцепления заранее.
4. Отличная проходимость не должна приводить к бездумному посещению грязевых «засад» или снежных полей. Возможность выбраться без трактора из подобных условий больше зависит от выбранных шин, чем от способностей автоматики в трансмиссии.

При этом в разумной стратегии вождения полноприводная машина всегда поможет избежать неприятностей, в которые моноприводы попадут гораздо раньше. Только не надо этим злоупотреблять.

В перспективе все машины получат полный привод. Это связано с прогрессом в технике электромобилей. Там очень легко реализуется схема с электромотором на каждое колесо и развитой силовой электроникой.

Вот такие автомобили уже не потребуют инженерных познаний о типе привода. За водителем останется только управление педалью акселератора, остальное машина сделает сама.

Правильный полный привод: victorborisov — LiveJournal

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Так выглядит муфта подключения передней оси в системе BMW xDrive

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

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

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

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

Дополнение: Очень важный для понимания вопрос, это распределение крутящего момента по осям. Рекламные материалы автопроизводителей часто вводят в заблуждение и ещё больше запутывают в понимании принципов работы полноприводной трансмиссии. Первое, что необходимо запомнить — крутящий момент существует только на тех колёсах, у которых есть сцепление с поверхностью. Если колесо висит в воздухе, то несмотря на тот факт, что оно свободно вращается двигателем, крутящий момент на нём равен НУЛЮ. Во-вторых, не путайте проценты передаваемого крутящего момента на ось и пропорцию распределения крутящего момента по осям. Это важно для систем автоматически подключаемого полного привода, т.к. отсутствие центрального дифференциала лимитирует максимально возможное распределение момента по осям в соотношении 50/50 (то есть физически невозможно, чтобы соотношение было больше в сторону подключаемой оси), но при этом на каждую ось может передаваться до 100% крутящего момента. В том числе и подключаемую. Это обьясняется тем, что в случае, если на одной оси нет сцепления, то и момент на ней равен нулю. Следовательно все 100% момента будут на подключаемой муфтой оси, при этом соотношение распределения момента по осям всё равно будет 50/50.

Различные типы полного привода

Опубликовано 26 января 2021 г. by Blair Lampe Know How

Появление полного привода (AWD) дало водителям больше контроля, безопасности, надежности и производительности — и для бездорожья дорожных энтузиастов, они открыли все виды возможностей. Но существуют разные типы AWD, и поскольку производители используют разные названия для описания одной и той же технологии, а иногда разрабатывают несколько разные подходы к одной и той же идее, тема может сбивать с толку. Вот краткое изложение, которое поможет вам просмотреть некоторые из наиболее распространенных вариантов, доступных сегодня, и понять, что может предложить каждый вариант.

Полный привод неполный рабочий день

Эта установка, которая в основном используется на грузовиках, позволяет водителю выбирать, когда включается система полного привода, по существу превращая его из полноприводного автомобиля (2WD) в полноприводный автомобиля (4WD) через раздаточную коробку. Это ручной выбор с механическим включением, и он не использует межосевой дифференциал, что означает, что колеса будут вращаться с одинаковой скоростью. Это нехорошо на поворотах, и транспортное средство никогда не должно двигаться в этом режиме в нормальных условиях, иначе это приведет к зависанию трансмиссии и повреждению. Тем не менее, это хорошо для тех, кто ожидает иногда оказаться в сложных условиях вождения и хорошо понимает, как задействовать систему и управлять ею.

Постоянный полный привод

Постоянный полный привод означает, что все колеса всегда движутся, всегда получая крутящий момент. Разные производители решают проблему заводных колес по-разному, но общая идея заключается в том, что колеса должны иметь возможность вращаться с разной скоростью и сохранять сцепление с дорогой по мере необходимости. Один из методов заключается в использовании межосевого дифференциала с устройством контроля тяги, таким как многодисковая гидравлическая муфта или вязкостная муфта. Haldex и Torsen также являются хорошо известными системами. Haldex имеет электронное управление, тогда как Torsen является механическим и использует предварительно рассчитанную силу кручения для определения передачи крутящего момента.

Другим решением является творческое торможение. Когда одно колесо начинает проскальзывать, ЭБУ распознает это и использует АБС для управления системой, передавая больший крутящий момент на колеса, имеющие сцепление с дорогой. Постоянный полный привод выгоден, потому что он отзывчив и всегда включен.

Автоматический

Автоматический полный привод похож на неполный рабочий день тем, что по умолчанию используется 2WD, но ключевое отличие здесь заключается в том, что водитель не отвечает за выбор времени включения системы полного привода — это делает компьютер автомобиля. Преимущество этой системы в том, что она более эффективна, чем штатная, и устраняет необходимость в межосевом дифференциале. Если возникает внезапная потребность в тяге на одном из ведущих колес, устройство контроля тяги (упомянутое ранее) автоматически срабатывает и по мере необходимости передает крутящий момент на другую ось и колеса. Когда эта потребность исчезает, система возвращается к 2WD. Это может произойти очень быстро, а с технологиями и алгоритмами, разрабатываемыми сегодня, процесс становится даже предсказуемым с использованием моделей вождения и датчиков.

Электрический и гибридный

Есть несколько автомобилей с электрическими решениями, но в будущем их число обязательно увеличится. В этих транспортных средствах используются электромагнитные муфты и электродвигатели с сенсорными системами для передачи крутящего момента туда, где это необходимо. Некоторые автомобили даже имеют электродвигатель, приводящий в движение один комплект колес, и бензиновый двигатель, приводящий в движение другой. Электропривод может включиться всякий раз, когда компьютерная система автомобиля дает указание сделать это на основе любого количества факторов.

Это ни в коем случае не исчерпывающий список, и производители подходят к маркетингу своей продукции довольно изобретательно, но наиболее распространенные системы остаются в основном одинаковыми. Стойкие внедорожники захотят глубже погрузиться во все, что может предложить 4WD, но это должно стать хорошим началом для всех остальных.

Ознакомьтесь со всеми компонентами трансмиссии, доступными в NAPA Online, или доверьтесь одному из наших 17 000 пунктов обслуживания AutoCare NAPA для планового технического обслуживания и ремонта. Для получения дополнительной информации о различных типах полного привода поговорите со знающим экспертом в местном магазине NAPA AUTO PARTS.

Фотографии предоставлены Блэр Лэмп.

Категории

Ноу-хау

Теги

4WD, полный привод, дифференциал, трансмиссия, полный привод, противобуксовочная система, раздаточная коробка и спичрайтер. В свободное от работы время она любит ходить в походы, куда бы ни несли ее сапоги, скалолазание, экспериментальный театр, хрустящее розовое вино и изливать любовь на своем грузовике Sierra 2001 года.

ГКН Автомобилестроение | Системы и решения | Системы полного привода

Повышение эффективности

Эффективная система полного привода ActiveConnect от GKN Automotive плавно переключается между полным и полным приводом в зависимости от дорожных условий и действий водителя, повышая эффективность.

Система полного привода ActiveConnect

Система полного привода ActiveConnect от GKN Automotive повышает эффективность использования топлива, сохраняя при этом тягу, динамику и внедорожные характеристики автомобиля.

Интеллектуальная система трансмиссии обеспечивает высокоэффективный режим переднего привода для устойчивого движения на скорости выше 35 км/ч.

Блок передачи питания ActiveConnect

Блок передачи мощности Active Connect от GKN Automotive отключает и тормозит систему полного привода перед гипоидными передачами блока передачи мощности (PTU).

Когда требуется дополнительное сцепление, ActiveConnect повторно включает задние колеса менее чем за 300 миллисекунд.

Специальный блок управления GKN Automotive управляет всей системой, постоянно отслеживая динамику автомобиля и действия водителя. Модульное аппаратное и программное обеспечение делают системную интеграцию и интерфейсы с другими системами шасси надежными и эффективными.

Стратегия модульной системы полного привода GKN Automotive объединяет ряд различных заднеприводных агрегатов

Усилитель заднего привода

Модульная концепция оси GKN Automotive Booster для подвесных систем полного привода снижает трудоемкость и сложность проектирования за счет максимального повторного использования мехатронных компонентов.

Боковой модуль навесного сцепления интегрируется в основной корпус заднего привода (RDU).

Двойной полный привод RDU

Модуль Twin AWD RDU расширяет функциональные возможности системы, обеспечивая значительное улучшение тяги и производительности при минимальных дополнительных затратах.

Модуль Twin AWD RDU идеально подходит для внедорожников и кроссоверов, которым требуется более аутентичный полный привод.

Twinster RDU 9 с вектором крутящего момента0053

Модуль RDU GKN Automotive Twinster с вектором крутящего момента предоставляет инженерам инструменты, позволяющие поднять опыт вождения на новый уровень.