Способы подключения полного привода автомобилей

Жесткий подключаемый полный привод (Part time) 4WD.

https://www.youtube.com/watch?v=xVsxN4K2EcE

Самое простое решение для автомобиля 4WD – прямое подключение всех ведущих мостов. Такой тип трансмиссии сравнительно прост и надежен. Крутящий момент, поступает через коробку передач к раздаточной коробке, а от нее через шарнирные приводы к дифференциалам мостов. Усилие от двигателя непосредственно распределяется на передний и задний мост практически в равном количестве.

В результате, величина крутящего момента как на задних, так и на передних колесах становится практически равной. Такое распределение момента существенно повышает проходимость. Автомобиль может преодолевать существенное бездорожье.

Для увеличения крутящего момента дополнительно в трансмиссию 4WD вводится еще одна понижающая передача, называемая демультипликатором. При включении понижающей передачи, автомобиль существенно теряет в скорости, зато увеличивается тяга на колесах, что еще больше повышает проходимость. Для движения по рыхлому снегу, а также по вязким почвам рекомендуется включение понижающей передачи.

Такая конструкция лежит в основе всех классических 4WD внедорожников – тяжелых автомобилей, имеющих жесткую рамную основу и зависимую, часто, рессорную подвеску с неразрезными балками мостов. Конструкция классического 4WD внедорожника является фактически повторением конструкции автомобилей с американской маркировкой «general purpose», что в буквальном переводе означало: «автомобиль общего назначения». Позднее, это словосочетание трансформировалось в ставший нам привычным «джип» (Jeep).

Повышенной проходимости способствует не только полный 4WD привод на все колеса с дополнительной понижающей передачей. Успешному преодолению бездорожья во многом способствует удачное распределение веса автомобиля по осям, а также жесткая рама и конечно же, высокая и мощная подвеска, в которой вертикальное перемещение обоих колес жестко связано между собой.

Все это способствует хорошим внедорожным качествам. Если в автомобиле используются межколесные самоблокирующиеся дифференциалы, его проходимость повышается еще больше. Большинство «классических» внедорожников представляют собой автомобили с мощными двигателями, высокой посадкой и внушительными габаритными размерами. Такие автомобили способны преодолеть серьезное бездорожье, снежные заносы и даже переехать неглубокие водоемы без сильного течения.

Наряду с известными преимуществами, классические внедорожники 4WD имеют и ряд существенных недостатков. Главным из них является, как ни странно, жесткий полный привод. Все дело в том, что крутящий момент распределяется в равной степени между осями автомобиля. При некоторых условиях угловые скорости передних и задних колес не всегда бывают одинаковыми

. И если при движении по рыхлому грунту это компенсируется пробуксовкой колес, то при движении по твердому и ровному дорожному покрытию в трансмиссии будут возникать опасные перегрузки. Например, при прохождении поворотов, из-за разности давления в шинах или неравных угловых скоростях карданных шарниров, в трансмиссии внедорожника возникают крутильные колебания, в результате которых механизмы легко выходят из строя.

Чтобы этого не произошло, один из ведущих мостов, чаще передний, имеет возможность отключения от трансмиссии 4WD. Если вы двигались по бездорожью и решили выехать на дорогу с асфальтовым покрытием, прежде чем двигаться по дороге, вы должны отключить одну из ведущих осей. Многие отечественные и зарубежные модели 4WD внедорожников для уменьшения механических потерь оснащаются специальными муфтами, при помощи которых передние колеса подключаются к трансмиссии.

Некоторые модели имеют вакуумный или электромагнитный привод колесных муфт. Исходя из этого, такой тип автомобилей называют «part time 4WD». Повышенный расход топлива – еще один существенный недостаток внедорожников. Тяжелая рамная конструкция, чугунные балки мостов, большие механические потери обуславливают повышенный топливный аппетит таких автомобилей.

Достоинства 4WD:

• повышенная проходимость,
• простота и надежность конструкции,
• жесткая конструкция.

Недостатки 4WD:

• высокий расход топлива,
• повышенные потери мощности,
• необходимость отключения одной из ведущих осей,
• высокий центр тяжести (склонность к опрокидыванию).

Варианты полного привода

Всё чаще в последнее время покупатели отдают предпочтение полноприводным автомобилям. Это можно объяснить постепенным снижением стоимости машин с приводом на все имеющиеся четыре колеса, а также разнообразием систем. Вы уже знаете, чем отличается полный привод от системы переднего типа. Теперь нужно разобраться в особенностях самого полного привода. Для этого следует изучить разнообразие систем, которые бывают:

• постоянными;
• подключаемыми вручную;
• подключаемыми автоматически.

Каждая система автомобильного полного привода имеет свои отличительные черты. Причём они не так сильно похожи, как может показаться на первый взгляд. Разберём все вариации полного привода отдельно.

Постоянный

Тут четыре колеса транспортного средства имеют постоянное соединение с силовым агрегатом автомобиля, каждое из которых хватается за дорожное полотно и помогает толкать машину вперёд

Для множества дорожных ситуаций это важное преимущество. Но реально постоянный полный привод проявляет себя только при наличии дополнительно подключённой системы обеспечения курсовой устойчивости

Она помогает притормаживать определённое колесо, предотвращая нежелательные пробуксовки. Машины с таким типом постоянного привода потребляют большое количество топлива, хотя есть и обратная сторона в виде повышенной надёжности. Если вы планируете покупать машину, оснащённую полным постоянным приводом, чтобы покорять бездорожье, обязательно убедитесь в наличии блокировки межосевых и центральных дифференциалов. Иначе результат прохождения сложных участков может вас откровенно разочаровать.

Вручную подключаемый

Многие сетуют на то, что вручную подключаемая система полного привода очень неудобная и морально устаревшая. Это действительно так. Но если смотреть сугубо на проходимость, то именно у такого привода она самая высокая. В режиме обычной повседневной работы машины являются заднеприводными. При необходимости водитель может вручную подключить к работе передние колёса. Но, чтобы это сделать, сначала придётся остановиться. Эксплуатировать автомобиль, когда постоянно подключён передний мост, бессмысленно и даже опасно. В таком режиме увеличивается нагрузка на раздаточную коробку, повышается активность износа резины. Ещё одним минусом такой системы является повышенный расход горючего автомобилем

Причём тут не так важно, подключил водитель переднюю ось или нет. Хотя нельзя говорить, что у вручную подключаемого полного привода нет преимуществ

Такие машины великолепно себя показывают в условиях бездорожья. Плюс отмечается высокая надёжность самой системы.

Автоматически подключаемый

Если вы ищите наиболее современную систему полного привода, которая характеризуется отличными перспективами, то здесь стоит остановить свой выбор на автоматически подключаемом. Инженеры сами отмечают, что система пока не идеальная, требуются определённые доработки и усовершенствование. Поэтому возможности таких машин лучше не испытывать в условиях серьёзного бездорожья. Автопроизводители имеют свои варианты реализации автоматически подключаемого типа полного привода. Но принцип у всех одинаковый. Он заключается в том, что одну колёсную пару соединяют с двигателем на постоянной основе, а вторая может самостоятельно подключаться, когда в этом возникает необходимость. Для подключения используют многодисковые муфты. За автоматическое включение второй пары колёс отвечает электроника. Поэтому в обычном режиме эксплуатации машина является заднеприводной или переднеприводной, в зависимости от конкретной модели автомобиля. А когда электроника понимает, что условия становятся сложнее, машине тяжело преодолевать препятствия только двумя колёсами, подключается вторая пара.

Ключевым преимуществом автоматически подключаемой системы выступает экономичность и простота использования. Нет необходимости в том, чтобы совершать остановки и подключать колёса. Компьютер в автоматическом режиме подключает вторую пару колёс, когда возникает реальная необходимость в переходе на более проходимый полный привод. Но нельзя забывать, что надёжность многодисковой муфты не такая внушительная, как у классической системы подключаемого вручную полного привода. Автоматика будет оптимальным решением для преодоления городских снежных заносов, скользких подъёмов и лёгкого и среднего бездорожья. Но с выездом в тяжёлые условия лучше не экспериментировать, поскольку тут автоматический привод на все четыре колеса проявляет себя пока не с лучшей стороны.

Псевдопостоянный полный привод

Чаще всего встречается на кроссоверах, которые конструктивно не являются автомобилями с полным приводом.

В них полный привод подключается автоматически посредством вязкостной муфты. Впервые эту технологию внедрила Toyota, которая назвала данную схему V-Flex Fulltime 4WD.

Межосевой дифференциал в ней отсутствовал, а раздаточная коробка представляла собой соединенный с карданом угловой редуктор.

Вязкостная муфта V-Flex II устанавливалась перед задним редуктором. При пробуксовке передних колес она замыкалась и соединяла входной вал редуктора с карданом.

Таким образом, при отсутствии разности скоростей автомобиль оставался заднеприводным.

Со временем обнаружились проблемы, связанные с невозможностью полной блокировки, замедленным срабатыванием вискомуфты, её низкой долговечностью и надежностью.

Поэтому вискомуфту заменили электронной гидромеханической муфтой. В новой схеме крутящий момент стал передаваться пакетом сжимаемых гидравликой фрикционных дисков.

Электронный блок управления позволил подключать задний привод с дозированным распределением момента в разных пропорциях.

Срабатывание происходит как при пробуксовке, так и в зависимости от условий движения. До момента подключения полного привода автомобиль остается моноприводным.

Наиболее распространенными гидромеханическими муфтами с электронным управлением являются сегодня муфты Haldex.

Псевдопостоянный полный привод по такой схеме ставится на автомобили BMW X5, Ford Kuga, Chevrolet Captiva, Honda CR-V, Hyundai Tucson, Hyundai Santa Fe, Infiniti EX/QX/FX35, Nissan X-Trail, Kia Sportage и др.

Полный привод на основе муфты Haldex

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

В основе конструкции все та же многодисковая фрикционная муфта, управляемая посредством электрогидравлики. Фишка в том, что электроника запрограммирована даже на сухой ровной дороге часть момента передавать на заднюю ось, в результате чего автомобили с муфтой Haldex получаются с постоянным приводом. А отключается ось, например, при равномерном прямолинейном движении (например, на трассе) для экономии топлива.

Устройство муфты Haldex

Проблемы

На текущий момент муфта Haldex существует уже в пятом поколении. Проблемы с ней ровно те же, что и с обычными фрикционными муфтами, описанными выше. Особенности исключительно конструктивные: расположена муфта прямо в корпусе задней главной передачи, вместе с насосом и блоком управления. Учитывая, что первые версии Haldex скоро отметят двадцатилетие, у многих машин уже начинают отгнивать крышки электронного блока. Внимательно нужно относиться к замене масла, которая предполагает сокращенные интервалы: каждые 60 тыс. км.

Что такое полный привод, для чего он нужен?

Полный привод или другим словами 4WD (4х4), конструкционный вид трансмиссии, которой оснащается автомобиль. Эта система позволяет одинаково распределять крутящий момент на колеса. До 80-х годов прошлого века, автомобили оснащённые приводом 4на4 ассоциировались с вездеходами или машинами высокой проходимости.

Однако сейчас, многое изменилось, полным приводом оснащаются не только вездеходы, внедорожники и кроссоверы, но и седаны, и универсалы. Полноприводными могут быть не только машины ведущих зарубежных производителей. Авто отечественного производства также могут быть оснащены приводом 4х4. Давайте разберёмся, что же скрывается за загадочной аббревиатурой 4WD.

Конструкция трансмиссии авто с приводом 4WD (Four-wheel drive) выполнена таким образом, что возможна передача крутящего момента на все колеса сразу. Крутящим моментом можно назвать некий сборщик сил лошадок, что собраны под капотом — т.е. в двигателе авто. Чем больше крутящего момента, тем соответственно быстрее работает и набирает ход автомобиль. Крутящий момент полностью зависит от объёма движка.

Авто с передним приводом — это то, где ведущий колеса находятся спереди (передний мост). В таком авто тяга двигателя передаётся на передние колеса. В машине с задним приводом ведущими являются задние колеса (задний мост).

В полноприводной машине нет одного ведущего моста, ведущими становятся все оси. Тяга движка равномерно или в определенном соотношении передаётся на все пары колес.

Автомобиль оснащённый полноприводной системой даёт возможность улучшить управляемость, проходимость авто и динамику разгона, он быстрее и шустрее разгоняется. Поскольку, все четыре колеся «толкают» машину вперёд. Автомобиль 4на4 показывает лучшую проходимость зимой, на льду, в межсезонье: скользкие дороги, размытый грунт, и бездорожье.

Понятным языком о типах полного привода

Когда-то 99% автомобилей на планете были заднеприводными. А спустя добрых полвека, реалии военных действий Второй мировой войны внезапно выявили острую необходимость оперативной переброски войск. Разумным выходом виделось создание автомобиля, по скорости и маневренности не уступавшего или превосходящего легкие бронетранспортеры, но выигрывающего у таковых в массе, расходе топлива, а также стоимости и простоте производства. Так появились первые условно-легковые внедорожники. В рамках данной статьи предлагаю сделать краткий обзор основных полноприводных схем , использовавшихся (и использующихся по сей день) в мировой автопромышленности.

Жёстко подключаемый полный привод

Он же «парт-тайм». Классическая схема, «дедушка» всех современных полноприводных схем. В штатных условиях машина едет с помощью двух задних колёс. А когда ехать уже нельзя, но очень надо — мудрый водитель подключает передний мост рычагом или кнопкой в салоне. На данный момент такая схема практически себя изжила ввиду неуниверсальности, громоздкости, малой пригодности к движению по сухим ровным поверхностям, и еще кучи факторов. Но УАЗ ещё помнит.

Постоянный полный привод

Он же «фулл-тайм». Схема более прогрессивная, так как имеет свободный межосевой дифференциал. Что означает возможность беспрепятственного перемещения на «всех четырех» не только по глине и сугробам, но и по асфальту. Самый банальный пример — наша родная «Нива». Кроме того, практически все схемы на фулл-тайме имеют возможность принудительной блокировки межосевого дифференциала для движения вне дорог. Короче говоря — логичное развитие «парт-тайма».

Автоматически-подключаемый полный привод

Вместо чисто-механического дифференциала между двумя осями, стоит более хитрая штука. Называется «вискомуфта», или «дифференциал повышенного трения». Работает по схеме «Torque-on-demand», что на практике означает «Подключать, когда уже застрял». Суть системы в том, что задний мост (при ведущих передних колесах, и наоборот) вступает в работу уже по факту пробуксовки переднего. Такой тип полного привода на заре глобальной урбанизации и автоматизации всего и вся, устанавливался на самых городских кроссоверах и просто легковых автомобилях. На данный момент практически не используется.

Постоянный полный привод с автоматическим перераспределением крутящего момента.

Долго произносится, не менее сложно реализован на практике. Между осями стоит вся та же вискомуфта, или фрикционная муфта (во втором случае внутри нет рабочей жидкости, но есть пакет фрикционов, как в АКПП) . Но муфта не просто «спящая» при обычном движении по шоссе, а имеющая заранее заданное распределение крутящего момента. Например, 70% тяги передается на передние колеса, а оставшиеся 30 — на задние. То есть, у нас всегда полноприводный автомобиль, но с ярко-выраженными повадками переднего привода, что в большинстве случаев является плюсом. Но вот мы попали передними колесами на скользкий бруствер из снега, и передок стал буксовать. Вискомуфта, почувствовав пробуксовку, перекинула с переда на зад дополнительные 60 (к примеру) процентов тягового усилия. Теперь бОльшая часть усилий двигателя идет на задние колеса, которые имеют лучшее сцепление с поверхностью, чем передние. Машина вырвалась из плена. Конечно, это теория, но вот так оно в идеале задумано.

Источник

Жестко подключаемый, или полный привод Part-time

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

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

Дело в том, что при повороте каждое из четырех колес вращается с разной скоростью и проходит свою траекторию поворота. Между осями нет никаких систем, компенсирующих разность этих скоростей, а потому вся нагрузка ложится на «раздатку», которая со временем и выходит из строя. Проще говоря, подключать вторую ось необходимо только для увеличения проходимости автомобиля на покрытиях, допускающих проскальзывание колес, таких как грязь, песок, снег, лед или в крайнем случае сильный дождь.

Проблемы

Что же касается технических проблем, то основной причиной выхода из строя раздаточной коробки как раз является пренебрежение правилами использования полного привода. Например, «раздатка» регулярно ломается на автомобилях Suzuki Jimny в силу того, что основными потребителями этого автомобиля являются представительницы прекрасной половины человечества, не особо разбирающиеся в конструктивных нюансах системы Part-time.

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

Очень часто автомобили с системой Part-time являются объектами серьезного внедорожного тюнинга, а следовательно, и жесточайших нагрузок. Так что развалившиеся межколесные дифференциалы, оборванная цепь переднего вала и менянные главные передачи — не редкость на подобных авто. Однако в большинстве случаев узел настолько прост и надежен, что может вызвать вопросы лишь в случае огромных пробегов или халатного отношения владельца, например к замене масла.

Torque on-demand (AWD)

Дальнейшее совершенствование постоянного полного привода привело к появлению электронно-управляемых систем с переброской и перераспределением крутящего момента.

Итогом всей этой эволюции стали системы курсовой устойчивости, стабилизации, противобуксовочные и системы распределения крутящего момента, которые реализуются с помощью электроники. Эти системы получают сигналы с датчиков ABS, которые контролируют скорость каждого конкретного колеса. Чем дороже и современней машина, тем более сложные схемы на ней могут применяться: отслеживания угла поворота руля, кренов кузова машины, ее скорости, вплоть до частоты колебаний колес. Машина полностью собирает всю информацию о своем поведении на дороге, а компьютер ее обрабатывает и, исходя из этого, регулирует передачу крутящего момента на ту или иную ось посредством электронно-управляемой муфты, пришедшей на смену дифференциалу.

Такие полноприводные трансмиссии получили название torque on-demand (дословно — крутящий момент по требованию). На современных скоростных машинах это изобретение, весьма заслуживающее внимания.

Ранние схемы (двадцатилетней давности) иногда могли вести себя не совсем адекватно, бывали случаи с сильным запаздыванием срабатывания муфт (когда уже в повороте вдруг резко подключался второй мост), поскольку на первом этапе развития муфты работали по факту. Скорость обработки сигналов с датчиков и перераспределение момента зависели от времени прохода этих сигналов до мозга машины. Современные технологии передачи данных, оптоволокно и мощные процессоры, которые мгновенно обрабатывают информацию — все это свело на нет первоначальные недостатки. Сейчас электронные системы практически не имеют серьезных изъянов в поведении, с добавлением новых датчиков и новых параметров практически всегда они работают на опережение.

Но есть одно «но»: такой тип полноприводной трансмиссии годится только для эксплуатации на асфальте с эпизодическим минимальным бездорожьем наподобие в меру разбитой грунтовки.

Большая часть электронных муфт не рассчитаны на бездорожье, при пробуксовке они перегреваются и просто перестают работать. Причем для этого не надо полдня месить колею, может хватить и десяти минут любимого многими ледового дрифта. А если перегревать ее регулярно, она может и вовсе выйти из строя.

Практически все системы используют тормозные механизмы машины для подтормаживания буксующих колес, а грязь и песок, неизбежные на бездорожье, очень способствуют быстрому износу колодок и тормозных дисков, что помимо стоимости новых запчастей плохо сказывается и на самих тормозах.

Чем более наворочена система, тем она более уязвима, так что выбирать машину надо с умом, отдавая себе отчет, что даже сугубо городские автомобили, созданные для асфальта, вполне допускают съезды на проселки. Но надо понимать, на какие именно. Случайный обрыв одного проводочка датчика ABS выведет систему из строя, потому что она перестанет получать информацию извне. Или топливо не очень качественное попадется — тоже поездка в сервис, ведь «понижайка» уже может не включиться. Иные «электронные мозги» могут вообще отключить машину и поставить ее в сервисный режим.

Автомобили с torque on-demand — Cadillac Escalade, Ford Explorer, Land Rover Freelander, Toyota RAV4 (после 2006 г.в.), Kia Sportage (после 2004 г.в.), Mitsubishi Outlander XL, Nissan Murano, Nissan X-Trail.

Источник

Что такое постоянный и подключаемый полный привод

Полный привод классифицируется на четыре группы: подключаемый, постоянный, автоматический, многорежимный. Каждый тип полного привода имеет несколько особенностей.

Подключаемый (Part time). Этот тип привода используется на автомобилях марки Kia Sportage (выпуск до 2002 года), Ssangyong Kyron, Suzuki Jimny, УАЗ. Основной его задачей является снижение расхода топлива при езде по хорошему дорожному покрытию.

Part time включается при помощи дополнительной кнопки либо рычага. В нем не используется межосевой дифференциал. Поэтому, чтобы избежать ускоренного износа элементов трансмиссии и шин, увеличения расхода горючего, ухудшения управляемости при поворотах, рекомендуется не ездить постоянно на приводе Part time.

Постоянный (Full-time). Устанавливается на машинах ряда известных марок: Toyota Land Cruiser, Mercedes ML, Lada Niva, Daihatsu Terios. Обладает межосевыми и межколесными дифференциалами. Идеально подходит для передвижения машиной по твердому дорожному покрытию.

Автоматический (Automatic или On demand). Используется на автомобилях марки Nissan Quashqai, Mitsubishi Outlander XL, Honda CRV, Chevrolet Captiva. Включается в автоматическом режиме, в случае, если возникает пробуксовка ведущих колес.

Многорежимный (Selectable). Используется в машинах марки Jeep Grand Cherookee, Mitsubishi Pajero. Не имеет недостатков. Вобрал в себя достоинства, характерные для других разновидностей полного привода. Позволяет водителю по его желанию ездить на двух ведущих мостах или только на одном.

Автоматически подключаемый полный привод (AWD)

Вот мы и добрались до условно «нечестных» схем автоматически подключаемого полного привода, которые с каждым годом становятся популярнее. Принцип их работы схож: в нормальном режиме автомобиль остаётся условно моноприводным, а вторая ведущая ось активно включается в работу лишь при пробуксовке первой. Конечно, безо всяких дифференциалов — чаще всего тяга передаётся через вязкостную или фрикционную муфту.

Автомобилей с различными вариациями AWD сегодня большинство: фактически, это почти все полноприводные легковушки и кроссоверы. Европейские производители массово применяют в своих системах 4WD муфту Haldex, которая насчитывает уже 5 поколений. Азиатские автоконцерны чаще конструируют что-то своё: ATC/DTC у «Тойоты» или Active AWD у «Субару» (да-да, отнюдь не все Subaru оснащены честным полным приводом).

Нужно признать, что системы AWD прогрессируют, активно изживая детские болезни прошлых лет, за которые многие автомобилисты их до сих пор не любят. В продвинутых системах запаздывания подключения 4WD свели на нет, постоянно подводя 5–10% тяги на задние колёса. Умная электроника сама выбирает подходящий режим, оптимально распределяя крутящий момент между осями. А отключение полного привода, когда он не нужен, ощутимо экономит топливо.

Электронные эмуляции блокировок дифференциалов неплохо справляются с диагональными вывешиваниями, когда приходится съезжать с асфальта. Но на серьёзном бездорожье с AWD делать нечего: буксование в грязи или глубоком снегу приведёт к быстрой поломке муфты и очень дорогому ремонту. Фактически, системы AWD — это «асфальтовый» полный привод, предназначенный для комфортной эксплуатации в городе и на трассе.

Плюсы и минусы автоматически подключаемого AWD

Работа в автоматическом режиме без вмешательства водителя.

Автоматическое отключение 4WD для экономии топлива.

Отказы и перегрев муфт при активном буксовании.

Невозможность использования на серьёзном бездорожье.