Устройство трансмиссии автомобиля полноприводного

Устройство и виды полного привода

Многие любители активного отдыха и частых поездок за город выбирают в качестве транспортного средства кроссоверы и внедорожники, в конструкции которых используется полный привод. Такие авто отличаются повышенным клиренсом и всеми ведущими колесами, что обеспечивает хорошую проходимость.

Но далеко не всегда такие авто способны преодолеть даже среднее бездорожье, не говоря уже о серьезной грязи. И виной этому может оказаться все тот же полный привод, точнее его конструктивные особенности. Поэтому наличие всех ведущих колес еще не означает, что машина способна на покорение сильной грязи.

Основные составные элементы трансмиссии

Полный привод подразумевает передачу крутящего момента от силового агрегата на колеса обеих осей, благодаря чему и повышается проходимость по грязи.

Основная конструктивная особенность привода этого типа перед другими (передний, задний) — наличие в трансмиссии дополнительного узла – раздаточной коробки. Именно этот узел и обеспечивает распределение вращения по двум осям авто, делая ведущими все колеса.

В целом эта трансмиссия авто состоит из:

• сцепления;
• коробки переключения передач;
• раздаточной коробки;
• приводных валов;
• главной передачи обоих мостов;
• дифференциалов.

Вариант конструкции полноприводной трансмиссии (подключаемый автоматически)

Несмотря на использование одних и тех же составляющих, вариаций и конструктивных исполнений трансмиссии – множество.

Конструктивные и эксплуатационные особенности

Стоит отметить, что на многих авто привод на все колеса осуществляется не всегда. То есть, ведущей постоянно является только одна ось, вторая же подключается только при надобности, причем делаться это может как в автоматическом режиме, так и вручную. Но есть и вариации трансмиссии, у которой отключение оси не осуществляется.

Трансмиссии с конструкцией, обеспечивающей передачу вращения на все колеса, используются на авто как с поперечной установкой силового агрегата, так и с продольной. При этом компоновка предопределяет, какая из ведущих осей функционирует постоянно (исключение – постоянный полный привод).

Система, обеспечивающая привод на все колеса может работать как с МКПП, так и с любой автоматической коробкой передач.

Принцип работы системы достаточно прост: от мотора вращение передается на КПП, которая обеспечивает изменение передаточных чисел. От коробки передач вращение поступает на раздатку, которая перераспределяет его на две оси. А далее уже по карданным валам вращение передается на главные передачи.

Но выше описана общая концепция системы полного привода. Конструктивно же трансмиссия может отличаться. Так, как правило, на авто с поперечным расположением в конструкцию КПП одновременно входят и главная передача переднего моста, и раздатка.

А вот в авто с двигателем, установленным продольно, раздатка и главная передача передней оси – отдельные элементы, и вращение на них поступает за счет приводных валов.

Существует еще ряд конструктивных особенностей, которые напрямую влияют на проходимость авто. В первую очередь это касается раздаточной коробки. В полноценных внедорожниках у этого узла обязательно имеется понижающая передача, которая в кроссоверах есть далеко не всегда.

Также на внедорожные качества влияют дифференциалы. Количество их может быть разным. У одних авто присутствует межосевой дифференциал, входящий в устройство раздатки. Благодаря этому элементу осуществляется возможность изменения соотношение распределения момента вращения между осями в зависимости от условий движения. В некоторых авто для увеличения проходимости также предусматривается блокировка этого дифференциала, после задействования которого распределение вращения по мостам делается в строго заданных пропорциях (60/40 или 50/50).

Но межосевого дифференциала в конструкции системы может и не быть. А вот межколесные дифференциалы, устанавливаемые на главных передачах, присутствуют на всех авто, но не на всех имеются их блокировки. Это тоже сказывается на ходовых качествах.

Различаются также и механизмы управления приводом. В одних авто все делается в автоматическом режиме, у других для этого водителем задействуются электронные системы, у третьих – подключение полностью ручное, механическое.

В общем, полный привод, используемый на авто, система не такая уж и простая, как изначально кажется, хотя принцип его функционирования на всех авто одинаков.

Самыми известными являются системы:

• 4Matic от Mercedes;
• Quattro от Audi;
• xDrive от BMW;
• 4motion концерна Volkswagen;
• ATTESA у Nissan;
• VTM-4 компании Honda;
• All wheel control разработка Mitsubishi.

Виды привода, используемые на авто

На автомобилях нашли применение три вида полного привода, отличающиеся между собой как конструктивно, так и по особенностям работы:

1. Постоянный полный привод
2. С автоматически подключаемым мостом
3. С подключением вручную

Это основные и самые распространенные варианты.

Виды полного привода

Постоянный привод

Постоянный полный привод (международное обозначение – «full time»), пожалуй, единственная система, которая используется не только на кроссоверах и внедорожниках, а также и универсалах, седанах и хэтчбеках. Используется он на авто с обоими видами компоновки силовой установки.

Особенность этого вида трансмиссии сводится к тому, что механизм отключения одной из осей не предусматривается. При этом раздаточная коробка может иметь понижающую передачу, включение которой осуществляется принудительно при помощи электронного привода (водитель просто выбирает селектором требуемый режим, а сервопривод осуществляет переключение).

Селектор выбора пониженной передачи и интенсивности движения в зависимости от местности

В его конструкции используется межосевой дифференциал с механизмом блокировки. В разных видах трансмиссии блокировка может осуществляться вискомуфтой, многодисковой муфтой фрикционного типа или же дифференциалом Torsen. Одни из них выполняют блокирование в автоматическом режиме, другие – принудительно, вручную (с использованием электронного привода).

Межколесные дифференциалы в системе постоянного полного привода также оснащаются блокировками, но не всегда (на седанах, универсалах и хэтчбеках ее обычно нет). Также не обязательно наличие блокировки сразу на двух осях, нередко такой механизм устанавливается только на одной из осей.

Привод с автоматически подключаемой осью

В авто с автоматически подключаемым мостом (обозначение – «On Demand»), полный привод включается только при определенных условиях – когда колеса постоянно работающей оси начали проскальзывать. В остальное время автомобиль является передне- (при поперечной компоновке) или заднеприводным (в случае, если двигатель располагается продольно).

У такой системы есть свои конструктивные особенности. Так, раздаточная коробка имеет упрощенную конструкцию и понижающей передачи в ней нет, но при этом она обеспечивает постоянное распределение крутящего момента по осям.

Также отсутствует и межосевой дифференциал, зато присутствует механизм автоматического подключения второй оси. Примечательно, что в конструкции механизма используются те же узлы, что и в межосевом дифференциале – вискомуфта или фрикционная муфта с электронным управлением.

Особенность работы привода с автоматическим подключением заключается в том, что распределение крутящего момента по осям делается с разным соотношением, которое меняется при разных условиях движения. То есть, при одном режиме вращение распределяется в пропорции, например, 60/40, а при другом — 50/50.

На данный момент система с автоматическим подключением полного привода является перспективной и ее используют многие автопроизводители.

Трансмиссия с ручным управлением

Трансмиссия с подключаемым полным приводом в ручном режиме (обозначение – «Part Time») сейчас считается устаревшей и используется не часто.

Ее особенность заключается в том, что подключение второго моста осуществляется в раздаточной коробке. И для этого может задействоваться как механический привод (посредством рычага управления раздаткой, установленной в салоне), так и электронный (водитель задействует селектор, а сервопривод осуществляет подключение/отключение моста).

В такой трансмиссии отсутствует межосевой дифференциал, что обеспечивает постоянное соотношение распределение крутящего момента (обычно в пропорции 50/50).

Практически всегда в межколесных дифференциалах используется блокировка, причем принудительная. Эти конструктивные особенности обеспечивают наибольшие показатели проходимости авто.

Иные варианты

Стоит указать, что существуют комбинированные трансмиссии, которым присущи конструктивные и эксплуатационные особенности одновременно нескольких видов систем. Они получили обозначение «Selectable 4WD» или многорежимный привод.

В таких трансмиссиях существует возможность установки режима работы привода. Так, подключение полного привода может осуществляться как в ручном, так и в автоматическом режиме (причем существует возможность отключения любого из мостов). То же касается и блокировок дифференциалов – межосевого и межколесных. В общем, вариаций работы трансмиссии – множество.

Есть и более интересные варианты, к примеру электромеханический полный привод. В этом случае весь крутящий момент поступает только на одну ось. Второй же мост оснащается электромоторами, которые задействуются в автоматическом режиме. Последнее время такая трансмиссия становиться все более популярной, хотя полноценной системой, в классическом понимании, ее назвать нельзя. Такие автомобили являются гибридными системами.

Положительные и отрицательные стороны

Полный привод имеет ряд достоинств перед другими типами. Основными из них можно выделить:

• Эффективное использование мощности силовой установки;
• Обеспечение улучшенной управляемости авто и его курсовой устойчивости на разных видах покрытия;
• Повышенная проходимость авто.

Противовесом достоинств выступают такие негативные качества, как:

• Повышенное потребление топлива;
• Сложность конструкции привода;
• Большая металлоемкость трансмиссии.

Несмотря на отрицательные качества, автомобили, у которых имеется полный привод, пользуются спросом и очень популярны даже среди автолюбителей, за город практически никогда не выезжающих.

ТЕХВОПРОСЫ. Полный привод: принцип работы, системы и технологии

Полный привод: принцип работы, системы и технологии

Если еще полтора десятка лет назад обладатель полноприводного автомобиля считался практически безоговорочным покорителем дорог, то в последнее время, рассуждая на тему полного привода машины, автолюбители, как правило, используют уточняющую формулировку, говоря о «полноценном полном приводе».
Любой автолюбитель скажет, что для штурма заваленного снегом двора, либо при преодолении размытой дождями грунтовки до дачи идеальным вариантом будет автомобиль, обладающий колесной формулой 4х4. Да и при езде по асфальтовой дороге в скользкую дождливую осеннюю пору гораздо более уверенно будет себя чувствовать водитель, находящийся за рулем полноприводной машины. Однако уже через несколько метров после того, как заснеженный участок дороги будет преодолен, либо автомобиль выберется с разбитой грунтовки на асфальтовую дорогу, дополнительная ведущая ось будет являться только лишь причиной серьезного перерасхода топлива.

Плюсы полноприводных автомобилей очевидны – такие машины менее чувствительны и прихотливы к качеству покрытия под колесами, при съезде с дороги с твердым покрытием полноприводный автомобиль сможет уверенно доставить водителя и пассажиров до места назначения, а на мокром или обледенелом шоссе такая машина сохранит достойную динамику и управляемость.
Пытаясь сохранить преимущества полного привода без ухудшения показателя топливной экономичности автомобиля, большинство современных автопроизводителей прибегают к помощи электронных систем, работающих вкупе с многодисковыми муфтами, способными подключать вторую колесную ось в автоматическом режиме только в случае возникшей необходимости.

Классификация систем полного привода
Среди специалистов принято различать три разновидности систем полного привода:
Неотключаемый постоянный (full-time или 4WD);
Подключаемый посредством электроники (torque on-demand или AWD);
Кроме того, существуют полноприводные системы с возможностью ручного подключения (part-time).

Полноприводной трансмиссией, которая первой стала массово устанавливаемой на серийно выпускаемых машинах, считается система part-time. Подобная система являет собой устройство, жестко подключающее передний мост. В результате, колеса обеих осей вынуждены вращаться с одинаковой скоростью. Естественно, что об установке межосевого дифференциала в данном случае речь не идет.

Дифференциал — что это такое?
Рассматривая такое устройство, как дифференциал, следует иметь в виду, что это специальное механическое приспособление, принимающее тягу с вала привода и распределяющее его в необходимой пропорции по ведущим колесам. При этом различие скорости вращения колес компенсируется автоматически. Таким образом, посредством дифференциала происходит направление крутящего момента к ведущим колесам, и при этом сами колеса будут обладать различной (дифференцированной) угловой скоростью.
Дифференциалы могут применяться для обоих мостов транспортного средства, оборудуемого полноприводной трансмиссией. Отдельные модели оснащаются дифференциалом, который монтируется в раздаточную коробку – подобное решение полного привода принято классифицировать как системы «full-time».
колеса-машины-в-повороте

Чтобы понять, для чего автомобилю необходим дифференциал, стоит разобраться в принципе его работы. Все дело в том, что колеса любого автомобиля обладают одинаковой скоростью вращения только при его передвижении в прямом направлении. Как только машина начинает входить в вираж, каждое из четырех колес обретает индивидуальную скорость, при том, что и обе оси начинают «соревноваться» в скорости между собой. Объяснением этому явлению будет возникновение своей траектории для каждого из колес — те, что находятся внутри поворота, проходят меньший путь по сравнению с наружными колесом.
Таким образом, не будь дифференциала, в повороте внутреннее колесо проворачивалось бы на месте, для компенсации вращения наружного колеса. В таких условиях езда на большой скорости была бы невозможна, не приходилось бы говорить и об управляемости автомобиля. Наличие дифференциала дает возможность осям нужным образом «обгонять» друг друга при возникновении разницы скоростей движения колес.
устройство-дифференциала

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

Система part-time
Система part-time конструируется без установки межосевого дифференциала. Такое устройство предполагает передачу момента от работающего двигателя на обе оси в одинаковом количестве — таким образом, обе оси крутятся с равной скоростью. Очевидно, что автомобилям, оборудованным системой привода part-time, передвижение по дорогам с хорошим асфальтовым или бетонным покрытием противопоказано, ведь пытаясь совершить поворот, водитель провоцирует возникновение вышеописанной разницы в протяженности пути мостов.

Поскольку момент по осям передается в соотношении 50 на 50, при повороте руля будет возникать проскальзывание колес какой-либо из осей. Если под колесами автомобиля снег, грязь или песок (что часто бывает при поездках на дачу, пикник или рыбалку), то небольшое сцепление колес и дорожного покрытия практически не причинит какого либо вреда автомобилю. А вот в случае совершении маневров на сухой и твердой поверхности дороги, возникающее проскальзывание негативным образом сказывается на функционировании трансмиссии, вызывает ускоренный износ покрышек, а также снижает качество управляемости автомобиля.

Подключаемый-вручную-полный-привод
Таким образом, автомобили, оборудованные системой подключаемого полного привода, хороши для регулярной их эксплуатации в условиях плохих дорог или для покорения бездорожья. В этом случае, как правило, не требуются блокировки, поскольку один мост изначально будет жестко подключенным.
Другими плюсами полноприводного решения part-time называют относительную надежность и простоту всей конструкции: здесь отсутствуют электрические либо механические приводы, не используются блокировки, не применяются дифференциалы. Упрощает систему и то, что в ней нет дополнительных гидравлических или пневматических элементов. Однако для повседневной эксплуатации такая система неудобна. Использование постоянно включенной оси передних колес чревато поломкой автомобиля, а постоянно включать и отключать мост попросту неудобно. В перечень моделей машин, конструкция которых предусматривает использование part-time, входят следующие марки и модели транспортных средств: Nissan Patrol первых поколений, Toyota Land Cruiser 70, пикап Mazda BT-50, Suzuki Jimny, Nissan NP300, Jeep Wrangler и отечественный УАЗ.

Постоянный полный привод
Перечисленные особенности и недостатки системы подключаемого полного привода обусловили разработку постоянно подключенной полноприводной системы, избавленной от подобных проблем. В результате свет увидели автомобили с приводом «4WD», у которых роль ведущих выполняют все имеющиеся колеса, а также имеется свободный межосевой дифференциал, позволяющий выпускать «ненужную» мощность благодаря проскальзыванию одного из редукторных сателлитов. Таким образом, автомобиль всегда передвигается со всеми ведущими колесами.

Нюансом механизма 4WD является следующая его особенность. При пробуксовке какого либо колеса, межколесный дифференциал отключает второе колесо этой оси. Подобным образом работает и вторая пара колес. Вполне возможна ситуация, когда автомобиль с системой привода 4WD, забуксовав одновременно колесами обеих осей, полностью обездвиживается. Чтобы минимизировать падение внедорожных свойств полноприводных автомобилей с системой 4WD, разработчики устанавливают хотя бы одну блокировку принудительного типа. Как правило, принудительно блокируется межосевой дифференциал.
постоянный-полный-привод

В качестве дополнительной опции нередко предлагают установку блокировки переднего дифференциала. К моделям машин с системой 4WD относятся такие внедорожники, как: Land Cruiser 100 Prado и Land Cruiser 100, Land Rover Defender и Land Rover Discovery. Но, пожалуй, самой известной моделью, оборудованной приводом 4WD, является Лада Нива.
Несмотря на все свои преимущества, система постоянно подключенного полного привода, к сожалению, обладает определенными минусами. Так, по уровню управляемости на асфальтовых и других твердых дорогах внедорожники с обеими ведущим осями довольно далеки от идеала. В критических ситуациях такой автомобиль будет пытаться соскальзывать из поворота, не реагируя на вращение руля и нажатие педали газы должным образом.

Подключаемый полный привод (автоматический)
Современный формат кроссоверов, вне зависимости от размера автомобиля, предполагает возможность быстрого и кратковременного подключения дополнительной пары ведущих колес. Естественно, что такие подключения должны производиться в автоматическом режиме, без участия водителя. Для реализации подобных решений автомобильные конструкторы стали применять специальные многодисковые муфты, по необходимости подключающие колеса задней оси в дополнение к постоянно вращающимся передним колесам.
Реализованная таким образом полноприводная система значительно проще классических внедорожных конструкций. Здесь отсутствует раздаточная коробка, а около переднего дифференциала предусмотрена только пара шестерен для отбора мощности и выходной вал.

Впоследствии разработчики придумали использовать межосевые дифференциалы, оснащаемые в дополнение к принудительной блокировке еще и самоблокирующимися механизмами. Используя различные решения (вискомуфту или дифференциал Torsen), разработчики стремились к единой общей цели – частичному заблокированию межосевого дифференциала в целях повышения управляемости автомобиля – при возникновении пробуксовки какой-либо из осей, срабатываемая блокировка не позволяла дифференциалу выключать вторую пару колес и момент от двигателя продолжал к ним поступать. Автомобили с представленным вариантом полного привода маркируются аббревиатурой AWD.

Дифференциал Торсен
Однако, между собой муфты также существенно различаются вне зависимости от схожести принципа подключения колес второй оси. Одними из первых муфты стали применять инженеры концерна Volkswagen для своих хэтчбеков Golf. Речь идет о фирменной трансмиссии Syncro, где установленные фрикционы не сжимались, а работали в силиконовой жидкости, густеющей в условиях повышения нагрузки и способной самостоятельно передавать вращение. Представленная вискомуфта являлась неуправляемой и была не способна передавать все 100% момента к задней оси. Кроме того, даже при довольно непродолжительных пробуксовках силикон закипал, что вело к перегреванию и последующему сгоранию муфты.
вискомуфта

Вискомуфта (вязкостная муфта)
Более продвинутая конструкция использовалась на ранних моделях Ford Escape. Здесь уже применялись муфты, сжимающиеся посредством работы клиновидных прорезей и шариков. Эти муфты хотя и работали намного четче, зато могли вызывать весьма резкие и чувствительные удары в момент поворота.
Муфта Haldex
Своеобразной революцией среди муфт, используемых в системах полного привода, называют появление в конце 90-х годов прошлого века первого поколения муфты Haldex. В таком устройстве диски сжимались при помощи гидроцилиндра с насосом для выработки давления масла. Насос монтировался на одной из половин муфты, привод к нему него подходил от другой половины. Теперь в случае возникновения разницы в скорости вращения колес передней и задней осей давление сжатия увеличивалось, а муфта блокировалась. В сравнении с ранее устанавливаемыми образцами муфт, Haldex работал очень мягко и обрел серьезный успех.

Стоит иметь в виду, что современные технологии и используемые материалы дали возможность изготовить по-настоящему высокотехнологичную муфту, которую можно держать в частично подключенном состоянии без опасений перегрева. Тем самым производителям удалось распределить крутящий момент передаваемый на пары колес в пользу задней оси, обеспечив автомобилю «классическую» управляемость и полноприводные возможности. Принимая во внимание гибкость используемых алгоритмов работы и весьма глубокую степень проработки конструкции используемых многодисковых муфт, в современный период времени это самое востребованное решение организации полноприводной трансмиссии, которую вряд ли что-то заменит в ближайшие несколько лет.

Разновидности систем полного привода автомобиля

Конструкция трансмиссии полноприводного автомобиля предусматривает возможность передачи крутящего момента на все четыре колеса. Различные схемы позволяют реализовать весь заложенный потенциал мощности, управляемости и активной безопасности автомобиля в зависимости от его назначения. Полноприводная трансмиссия может обозначаться аббревиатурой 4х4, 4wd или AWD.

1. Преимущества полного привода
2. Элементы полноприводной трансмиссии
3. Виды полного привода
4. Постоянный полный привод
5. Принудительно подключаемый
6. Автоматически подключаемый
7. Применение различных систем полного привода

Преимущества полного привода

Преимущества автомобиля, оснащенного полноприводной трансмиссией, легко понять исходя из недостатков моноприводного автомобиля, у которого привод осуществляется лишь на одну ось (переднюю или заднюю), т.е ведущие колеса либо передние, либо задние.

Полноприводный автомобиль на бездорожье

Применение свободных дифференциалов на основной массе бюджетных авто в сложных дорожных условиях делает ведущим фактически одно колесо, обладающее худшим сцеплением с поверхностью дороги. Это особенность работы дифференциала. И даже если у обоих колес достаточное сцепление с дорогой, чрезмерная подача мощности часто приводит к их пробуксовке, потере управления или застреванию автомобиля. Это минусы монопривода, которые особенно видны на скользком дорожном покрытии и бездорожье. В целях устранения указанных недостатков производители используют самоблокирующиеся межколесные дифференциалы.

Однако оптимальное решение – сделать ведущими все колеса, усовершенствовав и дополнив конструкцию трансмиссии необходимыми компонентами. Полный привод обеспечивает автомобилю следующие преимущества:

1. повышенная проходимость;
2. улучшенное сцепление с дорогой при старте на скользком покрытии;
3. курсовая устойчивость и предсказуемое поведение на скользкой дороге.

Элементы полноприводной трансмиссии

Полноприводная трансмиссия автомобиля состоит из следующих основных элементов:

• механическая или автоматическая коробка передач;
• раздаточная коробка или многодисковая муфта;
• межосевой дифференциал;
• карданная передача;
• задний и передний дифференциалы;
• элементы управления.

Виды полного привода

Постоянный полный привод

Постоянный полный привод 4х4 – вид привода, при котором крутящий момент распределяется от двигателя одновременно на все колеса. Такой привод может использоваться на разных классах автомобилей с продольной или поперечной схемой расположения двигателя. Для оптимального распределения крутящего момента современные системы полного привода снабжены самоблокирующимися дифференциалами с возможностью распределения мощности по осям в разных соотношениях.

Элементы постоянного полного привода системы Quattro

Электроника координирует работу системы, получая сигналы от датчиков скорости вращения колес, и моментально изменяет соотношение мощности в зависимости от дорожных условий и характера движения. Данный тип полного привода является наиболее прогрессивной системой, обеспечивающей лучшую активную безопасность и динамику вождения.

Недостатки: повышенный расход топлива и постоянная нагрузка на элементы трансмиссии.

Фирменный постоянный полный привод на все колеса используют в своих автомобилях такие производители, как Audi (Quattro), BMW (xDrive), Mercedes (4Matic) и другие.

Принудительно подключаемый

Для автомобилей повышенной проходимости оптимальный способ реализации полного привода – принудительно подключаемый. Он устроен по стандартной схеме, отсутствует лишь центральный дифференциал. Ведущая ось – задняя, подключаемая – передняя. Крутящий момент на переднюю ось передается посредством раздаточной коробки, которая управляется вручную.

Схема и элементы подключаемого полного привода

Водитель самостоятельно включает привод всех колес посредством рычагов или кнопок управления перед преодолением сложного участка или, например, бездорожья. Включение раздаточной коробки обеспечивает жесткую связь между осями и распределение крутящего момента в равном соотношении. На приборной панели загорается индикатор полного привода. Часто в конструкции дополнительно предусмотрена возможность жесткой блокировки межколесных дифференциалов, а также использование повышенной и пониженной передач.

При включенном полном приводе элементы трансмиссии испытывают сильные нагрузки, управляемость автомобиля значительно ухудшается. В нормальных условиях движения раздаточная коробка отключается, и индикатор полного привода гаснет, движение продолжается с задней ведущей осью. Трансмиссия освобождается, что обеспечивает продление ее ресурса и снижение расхода топлива. Принудительно подключаемый полный привод применяется, в основном, на внедорожниках. Например, на Toyota Land Cruiser и Land Rover Defender.

Автоматически подключаемый

Схема автоматически подключаемого полного привода разработана с учетом возможности моментального подключения второй оси к ведущей. Основной привод – задний или передний. При фиксации разности вращения колес фрикционная муфта межосевого дифференциала замыкается по команде электроники, и мощность начинает передаваться на все колеса. Ряд моделей предусматривает отключаемый режим 4х4, и автомобиль становится моноприводным. Автоматически подключаемая система полного привода 4Motion применяется на моделях автоконцерна Volkswagen.

Применение различных систем полного привода

В зависимости от класса и назначения автомобилей применяются различные виды полного привода, наиболее подходящие по своим рабочим и эксплуатационным характеристикам.

Для автомобилей премиум-класса, где, в первую очередь, имеют значение комфорт, управляемость и безопасность, оптимальный вариант – постоянный полный привод под контролем управляющей электроники. Внедорожники класса “люкс” комбинируют постоянный полный привод и принудительно подключаемый полный привод с возможностью жесткой блокировки дифференциалов. Работу системы полного привода контролирует и регулирует электроника. В случае необходимости водитель включает жесткую блокировку, если, например, нужно выехать из грязи.

Для внедорожников, эксплуатируемых в тяжелых условиях, лучше подходит принудительно подключаемый полный привод всех колес. Это позволяет отказаться от дорогостоящей электронной системы управления и самоблокирующихся дифференциалов, сделав конструкцию более надежной и простой. При необходимости водитель самостоятельно включает блокировки.

На автомобилях среднего и бюджетного классов используется автоматически подключаемый полный привод и свободные дифференциалы. Такое решение не требует применения дорогостоящих самоблокирующихся дифференциалов и управляющей электроники, обеспечивает приемлемые показатели проходимости в условиях зимних дорог и позволяет экономить топливо.

Полноприводная трансмиссия: как устроена и работает схема полного привода

Как известно, автомобили бывают с передним, задним и полным приводом. Каждое из решений имеет как плюсы, так минусы, особенно если проводить прямое сравнение между переднеприводными, заднеприводными и полноприводными машинами в конкретных условиях.

Что касается полного привода, трансмиссия полноприводного авто условно может считаться симбиозом переднего и заднего привода, при этом также имеется целый ряд особенностей и отличий от указанных выше аналогов.

В этой статье мы рассмотрим различные типы и виды систем полного привода автомобиля, как устроены такие системы, что представляет собой полный привод, схема трансмиссии полноприводного авто.

Трансмиссия полноприводного автомобиля

Итак, конструкция трансмиссии полноприводного автомобиля позволяет реализовать эффективную передачу крутящего момента на все колеса, то есть как на переднюю, так и на заднюю ось. На практике такие схемы позволяют отдать максимум мощности от ДВС на колеса, повысить проходимость и устойчивость на дороге, улучшить управляемость, добиться улучшения в плане активной безопасности автомобиля.

Полноприводный автомобиль, то есть оснащенный полноприводной трансмиссией, лишен многих недостатков моноприводных авто (когда ведущими являются только передние или задние колеса, то есть с приводом на переднюю или заднюю ось).

В конструкции различных типов трансмиссий с приводом только на передние или задние колеса на многих транспортных средствах активно используются свободные дифференциалы. Указанные элементы в случае проскальзывания и пробуксовки фактически оставляют ведущим только одно колесо, которое имеет худшее сцепление с покрытием. В этом состоит особенность работы дифференциала.

Более того, в случае, когда оба колеса имеют приемлемое сцепление с дорожным покрытием, активная подача мощности заставляет их буксовать, ухудшается управляемость, машина может застрять.

Единственным выходом остается реализация привода на все колеса автомобиля. Для этого трансмиссию нужно дорабатывать и дополнять общую конструкцию, что приводит к заметному удорожанию и усложнению последней (использования большого количества дополнительных деталей, общая схема устройства).

Однако только полный привод способен обеспечить лучшую проходимость и сцепление с дорожным покрытием при разгоне и в движении, сохраняется и повышается курсовая устойчивость, автомобиль более предсказуемо ведет себя на льду и т.д.

Что касается устройства полноприводной трансмиссии, общая схема предполагает наличие:

• МКПП или АКПП (механическая или автоматическая коробка)
• раздатка (раздаточная коробка) или использование многодисковой муфты;
• межосевой дифференциал;
• карданная передача, задний дифференциал, передний дифференциал;

Типы полного привода и виды полноприводных трансмиссий

Как уже было сказано, существует несколько обозначений полного привода. При этом по ним можно понять, какая схема используется на конкретном авто. Прежде всего, следует выделить постоянный полный привод 4х4.

Такой привод отличается от аналогов тем, что крутящий момент постоянно распределяется и передается на все колеса, причем это происходит одновременно. Встретить постоянный полный привод можно на разных авто, причем независимо от особенностей расположения двигателя (продольно или поперечно).

Также нужно отметить, что постоянный полный привод современных авто активно управляется электроникой. В качестве примера можно упомянуть хорошо известную систему Audi Quattro, постоянный полный привод BMW xDrive или Mercedes 4Matic.

Электронные системы на авто с постоянным полным приводом получают различные сигналы от группы датчиков (например, датчики частоты вращения колес), после чего практически моментально происходит изменение соотношения мощности.

Из недостатков можно выделить разве что увеличенный расход топлива, а также то, что все элементы полноприводной трансмиссии постоянно находятся под нагрузками. Это несколько сокращает ресурс и надежность, особенно при активной и агрессивной эксплуатации.

• Принудительный полный привод (принудительно подключаемый полный привод или система принудительно подключаемого полного привода) является одним из лучших способов реализации такого привода на внедорожниках и авто повышенной проходимости ( например, Toyota Land Cruiser).

Такой привод похож по устройству на схему постоянного полного привода, однако центральный дифференциал отсутствует. Задняя ось в этом случае ведущая, а подключаемой является передняя. Крутящий момент на передние колеса передается за счет наличия раздаточной коробки, при этом водитель управляет раздаткой самостоятельно (вручную) посредством включения рычагов и/или кнопок.

Простыми словами, при езде по бездорожью или преодолении сложных участков можно выполнить включение раздаточной коробки, что позволит реализовать жесткую связь между осями и произвести распределение крутящего момента. При этом момент распределяется в соотношении 50/50.

Обратите внимание, важно понимать, что на авто с подключаемым полным приводом трансмиссия испытывает серьезные нагрузки, в отличие от постоянного полного привода. Также ухудшается управляемость авто. Это значит, что при обычной езде в стандартных условиях раздаточная коробка должна быть отключена, то есть оптимальным является режим движения, когда ведущей является задняя ось.

В этом случае трансмиссия разгружена, расход горючего снижается, можно двигаться с высокой скоростью без ограничений, так как при включенном полном приводе обычно настоятельно не рекомендуется двигаться со скоростью выше 30-40 км/ч. Получается, принудительно подключать полный привод нужно только в соответствующих условиях. Такой подход позволяет увеличить ресурс и добиться нужных показателей топливной экономичности.

• Система автоматически подключаемого полного привода или автоматически подключаемый полный привод (AWD) предполагает возможность немедленного подключения ведомой оси к ведущей. При этом основным (ведущим) приводом может быть как передняя, так и задняя ось. Автоматически подключаемая система полного привода обычно используется на кроссоверах и паркетниках с улучшенной проходимостью (например, 4Motion от Volkswagen).

Система управляется электроникой и обычно имеет функцию полного отключения автоматического режима активации полного привода. Другими словами, 4х4 отключаемый, то есть автомобиль можно сделать исключительно передне или заднеприводным.

Особенности использования системы полного привода

Как видно, те или иные решения могут быть использованы на разных авто с учетом класса ТС, особенностей и целевого назначения автомобиля. Другими словами, различные виды полного привода подбираются в зависимости от рабочих характеристик, а также особенностей эксплуатации машины.

Например, модели высокого класса, где на первом месте стоит комфорт, динамика, управляемость и высокий уровень активной и пассивной безопасности, зачастую оснащаются системой постоянного полного привода с электронным управлением.

Если же внедорожник рассчитан на активную езду по бездорожью, в этом случае оптимальным решением будет отказаться от сложной электроники и самоблокирующихся дифференциалов, то есть автомобиль оборудуется только принудительно подключаемым полным приводом.

При этом сохраняется возможность включать блокировки вручную. Результат — повышенная надежность и простота конструкции, увеличенный ресурс, возможность оперативного выявления неполадок и даже ремонта в полевых условиях.

Параллельно сохраняются вполне приемлемые показатели проходимости и топливной экономичности, что позволяет уверенно эксплуатировать машину в зимний период, совершать поездки по пересеченной местности, преодолевать несложные препятствия, использовать грунтовые дороги с низким качеством покрытия и т.д.

Режим «S» на автоматической коробке передач: для чего нужен спортрежим. Как пользоваться спортрежимом «S» на АКПП, что нужно учитывать.

Чем отличается коробка вариатор от коробки автомат или коробки робот: основные отличия CVT от АКПП, а также роботизированных трансмиссий типа AMT или DSG.

Режим Tiptronic автоматической коробки передач: назначение, принцип работы Типтроник. Преимущества и недостатки АКПП Типтроник.

Эксплуатация коробки вариатор CVT: особенности езды на машине с вариатором, обслуживание вариаторной коробки. Полезные советы и рекомендации.

Вариатор CVT: принцип работы и типы вариаторов, плюсы и минусы вариаторных КПП. Коробка CVT Х Tronic Renault-Nissan, особенности вариатора данного типа.

Что такое коробка передач S-tronic: устройство и принцип работы. Преимущества и недостатки автоматической трансмиссии данного типа .

Полный привод кроссоверов Renault и Nissan: экспертный разбор «За рулем»

Чтобы разобраться в особенностях полноприводных кроссоверов, начать надо, как ни странно, с их моноприводных собратьев.

Итак, современный переднеприводной кроссовер — это обычный автомобиль с кузовом хэтчбек или универсал с несколько увеличенными в диаметре колесами и немного (всего на 25 — 75 мм) подросшим клиренсом. Кроме того, он чаще всего создается на платформе популярного легкового автомобиля. На всех созданных таким образом кроссоверах двигатель расположен поперечно, а ведущими колесами, конечно, будут передние.

Однако не все фирмы соглашаются с наличием только таких «недоприводных» кроссоверов в гамме выпускаемых автомобилей.

Полный привод современного кроссовера

Практика показывает, что рецепт создания полноприводного кроссовера у всех непремиальных фирм получается примерно одинаковым. Двигатель установлен поперечно в правой части моторного отсека. Коробка передач (безразлично, механика, вариатор или автомат), естественно, также получается установленной поперечно — только уже перед водителем. Все валы внутри нее также располагаются поперек продольной оси автомобиля. А приводной вал, который передает крутящий момент на заднюю ось, проходит вдоль этой оси, через всю машину. Поэтому необходимо применение углового редуктора спереди и карданного вала, идущего к задней оси.

Карданный вал соединен с муфтой, управляющей передачей момента на заднюю ось. Далее, поскольку вращение нужно передать под углом 90 градусов, неизбежно применение второго углового редуктора, совмещенного с дифференциалом. От дифференциала приводы передают вращение задним колесам. Такая схема используется на автомобилях фирмы Nissan (Terrano, Qashqai, X-Trail) и Renault (Duster, Kaptur и Koleos).

После первичного и вторичного валов коробки передач установлена главная передача, которая понижает частоту вращения до необходимой для вращения колес. Напомним, что связь с приводами передних колес не прямая, а через дифференциал.

Коробка передач, будь она автоматическая, вариатор или с ручным переключением, несколько отличается от обычной, устанавливаемой на переднеприводные автомобили. Слева в коробку передач входит шлицевая и цилиндрическая часть корпуса внутреннего шарнира привода левого колеса. Тут все как у любой переднеприводной машины. А вот с правой стороны потребовалось подсоединить привод правого колеса и осуществить, как это принято говорить применительно к грузовикам, «отбор мощности» для привода задней оси.

Для более компактного размещения узлов применена схема, при которой привод на заднюю ось происходит от шлицев, нарезанных в отверстии коробки дифференциала. Пристыкованная к коробке передач раздаточная коробка на самом деле представляет собой обычный угловой редуктор с гипоидной передачей. Единственное не совсем традиционное решение — это применение полого ведущего вала. Принята такая конструкция для того, чтобы пропустить внутри проходной вал, на шлицевой конец которого и надевается корпус внутреннего шарнира привода правого колеса.

Карданная передача служит для передачи крутящего момента от раздаточной коробки к заднему редуктору под изменяющимися углами и призвана компенсировать колебания, которые испытывает силовой агрегат, подвешенный на относительно мягких опорах.

На подрамнике задней независимой подвески закреплен редуктор заднего моста. Крутящий момент через два одинаковых привода передается задним колесам. В заднем редукторе расположены главная передача с дифференциалом и электромагнитная муфта.

Главная передача — гипоидная. Ведущая шестерня главной передачи выполнена заодно с валом, шлицевой конец которого соединен со ступицей управляющего сцепления электромагнитной муфты. Вал ведущей шестерни установлен на двух роликовых конических подшипниках. Ведомая шестерня главной передачи крепится к фланцу коробки дифференциала специальными болтами. Дифференциал передает крутящий момент на приводы задних колес и допускает вращение приводов с разными угловыми скоростями. Это позволяет колесам при их повороте проходить разные по длине пути без проскальзывания. Коробка дифференциала вращается в двух конических роликовых подшипниках. В коробке дифференциала установлены две полуосевые шестерни и два сателлита, находящиеся в постоянном зацеплении. Сателлиты вращаются вокруг оси, зафиксированной в коробке дифференциала.

К картеру главной передачи болтами крепится корпус электромагнитной муфты подключения полного привода. Фрикционная электромагнитная муфта предназначена для подключения задней оси по команде от модуля управления полным приводом. Ведущая часть муфты соединена с карданным валом, который, напомним, вращается всегда, когда вращается шестерня главной передачи коробки передач. Ведомая часть муфты шлицами соединена с валом ведущей шестерни главной передачи. Для управления силой сжатия дисков муфты применен кулачковый механизм, изменяющий прижимное усилие. Подаваемое на соленоид муфты напряжение вызывает смыкание дисков муфты и подключение задней оси. Величина передаваемого крутящего момента регулируется силой сцепления фрикционных дисков в муфте.

Здесь применен своего рода сервопривод, то есть происходит управление значительными усилиями при небольшом управляющем воздействии. Аналог в электротехнике — это реле. Управляющая электромагнитная муфта вызывает перемещение пластины. В канавках специально подобранного клинового профиля расположены шарики. Смещение шариков вызывает расклинивание их в канавках и осевое перемещение другой пластины, которая сжимает в свою очередь главную муфту. Крутящий момент передается на ведущий вал редуктора заднего моста.

Технические особенности муфты:

• Муфта передает крутящий момент и на переднем и на заднем ходу, т.к. канавки, расклинивающие шарики, выполнены симметричными.
• Для срабатывания муфты нужно хотя бы небольшое «отставание» задних колес от передних.
• Электромагнит управляется подачей импульсов напряжения; усилие регулируется с помощью широтной модуляции этих импульсов.
• При подаче неполного питания на электромагнит муфта обеспечивает неполное замыкание и способна к провороту.
• При полной подаче напряжения даже полностью замкнутая муфта может передавать момент, ограниченный силами трения в муфте.
• Датчиков температуры в муфте нет, и выключение ее «по перегреву» происходит, когда блок управления достаточно длительное время «видит» через датчики ABS, что при полном питании на муфте задние колеса все равно не вращаются, а передние вращаются со значительной скоростью.

Особенности эксплуатации полноприводного автомобиля Renault/Nissan

• В режиме 2WD напряжение на муфту не подается ни при каких режимах движения.
• Недопустима установки сзади колес меньшего наружного диаметра. В противном случае не будет происходить подключение задней оси вплоть до значительной пробуксовки колес передней.
• Вне зависимости от включенного режима управления трансмиссией все валы, все редукторы, все пары шестерен в части трансмиссии от коробки передач и до задних колес автомобиля всегда вращаются. Так что значительной экономии топлива в режиме 2WD на хороших дорогах ожидать не следует. И, тем не менее, самый правильный режим летом на шоссе — 2WD.
• Эксплуатация автомобиля с заблокированной муфтой на асфальте вызовет ее нагрев и износ, а также перерасход топлива, износ шин и трансмиссии. По инструкции Дастер блокирует муфту до 80 км/ч. Ниссан Икс-Трейл — до 40 км/ч. После превышения порога система переходит в режим AUTO.
• При буксировке прицепа следует повышать давление в задних колесах, чтобы получить хотя бы небольшой крутящий момент на них в режиме AUTO.

Что может сломаться?

Передний редуктор, у которого не просто потекли уплотнения, а началось разрушение подшипников и шестерен, проще всего заменить контрактным. Цена будет в пределах 8000 — 15 000 рублей.

Задний редуктор намного сложнее по конструкции и массивнее. Потому и цены на контрактный редуктор могут достигать 20 000 рублей. Тут лучше подстраховаться и перебрать редуктор, прежде чем ставить на автомобиль.

Выводы

Полный привод был чем-то экзотическим в начале и середине нулевых. Теперь кроссоверы составляют значительную часть автопарка. Полноприводные автомобили концерна Рено-Ниссан имеют не очень сложный и довольно надежный полный привод. Большое количество бэушных запчастей на рынке облегчает ремонт. И тем не менее помните, что этот привод не служит для ежедневного «джипования». Его предназначение — иногда проехать там, где не проберется моноприводная машина. Берегите и правильно используйте свой кроссовер, и он послужит вам верой и правдой много лет.

Полный привод (4х4) – обзор, устройство, принцип работы

Многодисковая муфта

Можно с уверенностью сказать, что именно благодаря разработке многодисковой муфты наблюдается огромная экспансия SUV и полноприводных легковых автомобилей. Это решение прекрасно отвечает потребностям большинства водителей. Так как в «жестком» подключении нет особого смысла, а центральный межосевой дифференциал значительно увеличивает стоимость конструкции и требует дополнительного места.

В настоящее время схема с муфтой реализована следующим образом. Тяга от двигателя передается на одну из осей (обычно переднюю). Вторая ось соединена через многодисковую муфту, которая запускается автоматически (вязкостная муфта или ранний Haldex) либо управляется компьютером (в настоящее время практически все решения). В момент включения муфты крутящий момент (полностью или частично) передается на другую ось (на схеме задняя).

Под концепцией многодисковой муфты скрываются различные технические решения. Самое простое из них – вязкостная муфта (вискомуфта). Работает она автоматически, но имеет большую задержку и с этим трудно справиться.

Применяли ее, например, в VW Golf III Syncro и Land Rover Freelander I. Огромную популярность завоевал Haldex. Первое поколение вышло неудачным, но второе уже было значительно улучшено (установлен клапан регулирования давления). Третий Халдекс работает отлично благодаря аккумуляторам давления.

Haldex IV и V функционируют блестяще. Вы найдете их в большинстве полноприводных моделей VW, Audi, Volvo и Ford с поперечным расположением двигателя.

Еще одно решение – электронно-управляемая муфта. Ее преимущество – полностью автоматическая работа и низкие затраты на обслуживание. На дороге устройство работает достаточно хорошо, но в полевых условиях хуже. Муфта быстро перегревается, и электроника вынуждена ее отключать.

Центральный (межосевой) дифференциал

Автомобили с постоянным полным приводом, безусловно, более ценны, чем автомобили с автоматическим подключением второй оси. Центральный дифференциал действительно имеет свои преимущества. Чаще всего он необходим, когда речь идет о постоянном распределении между осями большого крутящего момента, не опасаясь, что в критический момент одна из осей отключится.

Классическая схема реализована следующим образом. Тяга от двигателя передается через коробку передач на центральный (межосевой) дифференциал. Он, в свою очередь, делит тягу между передней и задней осями. Оба приводных вала (кардана) вращаются постоянно, а соединение чисто механическое. Благодаря этому нет задержек или перегрева. В зависимости от типа дифференциала распределение выходной мощности составляет 50:50 или любое другое (планетарный, торсен).

Однако, межосевой дифференциал работает как и межколесный, т.е. когда одно из колес теряет контакт с дорогой (проскальзывает), машина останавливается. Следовательно, дифференциал нужно заблокировать. Это делается с помощью фрикционного замка (блокировка в виде вязкостной или электронно-управляемой муфты).

Внедорожники дополнительно оснащены полными блокировками в обход дифференциала. Тогда автомобиль работает как с жестко подключенным приводом. Центральный дифференциал типа Torsen работает, как дифференциал с блокировками.

Межосевой дифференциал обычно используется в легковых автомобилях и внедорожниках премиум-класса. Причем, в действительно дорогих машинах – это сложный механизм с интеллектуальным управлением.

В спортивных автомобилях (некоторые версии Subaru Impreza STi или Mitsubishi Lancer Evo) водитель может менять режим работы дифференциала (гравий, песок, снег и т.д.). Во многих кроссоверах можно увидеть кнопку с крестиком между осями – она обозначает возможность полной блокировки дифференциала.

Как правило, дифференциал передней оси (передний мост) лишен блокировок, а задний дифференциал может быть свободным (без блокировок), работать с ограниченным проскальзыванием или иметь возможность полной блокировки. Зачастую функцию блокировок берет на себя тормозная система.

Постоянный полный привод встречается в автомобилях Volkswagen и Audi с продольным расположением двигателя, в Subaru (но только с механической коробкой передач), в большинстве Land Rover и внедорожниках Toyota.

Жесткое подключение

Автомобили с такой трансмиссией стоит рекомендовать водителям, часто передвигающимся по труднопроходимым местам либо проводящим свободное время в походах, на охоте или рыбалке. Именно там они сумеют реализовать весь потенциал автомобиля и смогут закрыть глаза на его недостатки.

Для асфальта такие машины мало подходят. Приходится «таскать» ненужную технику, и снижается безопасность при попадании на обледенелый участок, где легко потерять контроль над автомобилем.

На бездорожье недостатки превращаются в достоинства. Жесткая блокировка исключает взаимное проскальзывание колес, поэтому мы можем быть уверенны, что, по крайней мере, одно переднее и одно заднее колесо будут вращаться (при блокировке всей оси – все колеса).

Схема реализации довольно простая. Тяга от двигателя через коробку передач передается к раздаточной коробке. Здесь момент прямо передается на заднюю ось (позиция Н2). Когда активируется режим 4Н, передняя ось жестко подключается к раздаточной коробке (без дифференциала или муфты). С этого момента приводные валы (карданы), идущие на переднюю и заднюю ось, вращаются с одинаковой скоростью. В подавляющем большинстве подобных схем предусмотрен режим 4L – пониженная передача, предназначенная для действительно тяжелых участков.

Жесткое подключение имеет ряд важных особенностей. Здесь нет межосевого дифференциала, который компенсирует разность скоростей передней и задней оси. Поэтому при движении по асфальту или твердым поверхностям с большим коэффициентом сцепления, в трансмиссии возникают огромные напряжения, способные повредить механизмы. На рыхлой поверхности (песок, снег, гравий, грязь и т.п.) такой опасности нет, так как колеса легко проскальзывают. Степень вредного воздействия больше зависит не от скорости, а от траектории — машина движется по прямой или поворачивает. Даже при повороте на низкой скорости возникают огромные напряжения. Поэтому данная схема подходит только для полевых условий.

В то же время, отсутствие в трансмиссии промежуточной электроники и элементов, которые могут перегреваться (как в многодисковой муфте), означает, что вы можете месить грязь часами, не беспокоясь об эффективности привода.

Еще один плюс – долговечность и устойчивость к суровым условиям эксплуатации. Достаточно регулярно менять масло в раздаточной коробке. Даже если внутрь попадет вода, авто сможет довезти вас до дома.

Список автомобилей, использующих простое жесткое подключение полного привода, неуклонно сокращается. В этом нет ничего удивительного, так как желающих купить простой автомобиль с высокими внедорожными способностями становится все меньше.

Чаще всего такой тип привода используется в рамных автомобилях. Например, в пикапах, ориентированных на простоту и низкую стоимость – Nissan Navara, Toyota Hilux, Ford Ranger. В то же время, Mitsibishi L200 и Volkswagen Amarok предоставляют водителю выбор – помимо простых версий с жестким подключением оси предлагаются модификации с центральным дифференциалом.