Как работает AWD и мы полного привода

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:

Постоянный полный привод
С автоматически подключаемым мостом
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.

Как работает AWD и 4WD.Системы полного привода

Трансмиссии полноприводных автомобилей имеют различные конструкции. В совокупности они образуют системы полного привода. Различают следующие виды систем полного привода: постоянного подключения, подключаемые автоматически и подключаемые вручную.

Разные виды систем полного привода имеют, как правило, разное предназначение. Вместе с тем можно выделить следующие преимущества данных систем, определяющие область их применения:

• эффективное использование мощности двигателя;
• лучшая управляемость и курсовая устойчивость на скользком покрытии;
• повышенная проходимость автомобиля.

☑ Система постоянного полного привода

Система постоянного полного привода (другое наименование – система Full Time, в переводе «полное время») обеспечивает постоянную передачу крутящего момента на все колеса автомобиля.

Система включает конструктивные элементы, характерные для полноприводной трансмиссии, а именно: сцепление, коробку передач, раздаточную коробку, карданные передачи, главные передачи, мелколесные дифференциалы задней и передней оси, а также полуоси колес.

✔Схема системы постоянного полного привода (Рис. 1)

.1. межколесный дифференциал передней оси
2. коробка передач
3. межосевой дифференциал
4. карданная передача задней оси
5. главная передача задней оси
6. межколесный дифференциал задней оси
7. раздаточная коробка
8. карданная передача передней оси
9. главная передача передней оси
10. вискомуфта

Постоянный полный привод применяется как на автомобилях с заднеприводной компоновкой (продольное расположение двигателя и коробки передач), так и на автомобилях с переднеприводной компоновкой (поперечное расположение двигателя и коробки передач). Такие системы различаются в основном по конструкции раздаточной коробки и карданных передач.

✔ Известными системами постоянного полного привода являются система Quattro от Audi, xDrive от BMW, 4Matic от Mercedes.

Сцепление обеспечивает кратковременное отсоединение двигателя от трансмиссии при переключении передач, а также предохранение элементов трансмиссии от перегрузок. Коробка передач служит для изменения крутящего момента, скорости и направления движения автомобиля. В автоматической коробке передач функцию сцепления выполняет гидротрансформатор.

✔ Раздаточная коробка предназначена для распределения крутящего момента по осям автомобиля и его увеличения при необходимости. Современная раздаточная коробка включает цепную передачу (зубчатую передачу), обеспечивающую передачу крутящего момента на переднюю ось, понижающую передачу в виде планетарного редуктора (в отдельных конструкциях) и межосевой дифференциал.

Наличие межосевого дифференциала является отличительной особенностью раздаточной коробки системы постоянного полного привода. Для полной реализации полноприводных возможностей в конструкции системы предусматривается блокировка межосевого дифференциала.

Блокировка дифференциала может осуществляться автоматически или вручную. Современными конструкциями автоматической блокировки межосевого дифференциала является вискомуфта, самоблокирующийся дифференциал Torsen, многодисковая фрикционная муфта.

✔ Ручная (принудительная) блокировка дифференциала производится водителем с помощью механического, пневматического, электрического или гидравлического привода. На некоторых конструкциях раздаточной коробки предусмотрены функции как автоматической, так и ручной блокировки межосевого дифференциала.

Карданные передачи обеспечивают передачу крутящего момента от вторичных валов раздаточной коробки на валы главных передач. Главная передача служит для увеличения крутящего момента и его передачи на полуоси колес.

Межколесный дифференциал обеспечивает распределение крутящего момента между ведущими колесами и позволяет полуосям вращаться с различными угловыми скоростями. В системах полного привода межколесный дифференциал применяется на передней и задней оси.

Для реализации полноприводных возможностей один или оба дифференциала имеют возможность блокировки. Блокировка межколесного дифференциала может осуществляться вручную или автоматически (вискомуфта, дифференциал Torsen). На современных автомобилях применяется электронная блокировка дифференциала.

☑ Принцип работы системы постоянного полного привода

Крутящий момент от двигателя передается на коробку передач и далее на раздаточную коробку. В раздаточной коробке момент распределяется по осям. При необходимости водителем может быть включена понижающая передача. Далее крутящий момент через карданные валы передается на главную передачу и межосевой дифференциал каждой из осей. От дифференциала крутящий момент через полуоси передается на ведущие колеса. При проскальзывании колес одной из осей автоматически или принудительно производится блокировка межосевого и межколесного дифференциалов.

☑ Система полного привода подключаемого автоматически

Система полного привода подключаемого автоматически (другое наименование – система On demand, в переводе «по требованию») является перспективным направлением развития полного привода легковых автомобилей. Данная система обеспечивает подключение колес одной из осей в случае проскальзывания колес другой оси. В обычных условиях эксплуатации автомобиль является передне- или заднеприводным.

Практически все ведущие автопроизводители имеют в своем модельном ряду автомобили с автоматически подключаемым полным приводом. Известной системой полного привода подключаемого автоматически является 4Motion от Volkswagen.

Конструкция системы полного привода подключаемого автоматически аналогична постоянному полному приводу. Исключение составляет наличие муфты подключения задней оси.

Раздаточная коробка в системе автоматически подключаемого полного привода представляет собой, как правило, конический редуктор. Понижающая передача и межосевой дифференциал отсутствуют.

В качестве муфты подключения задней оси используются вискомуфта или электронноуправляемая фрикционная муфта. Известной фрикционной муфтой является муфта Haldex, которая используется в системе полного привода 4Motion концерна Volkswagen.

✔ Схема системы полного привода подключаемого автоматически (Рис. 2)

1. двигатель
2. раздаточная коробка
3. карданная передача
4. главная передача задней оси
5. межколесный дифференциал задней оси
6. муфта подключения задней оси (муфта Haldex)
7. межколесный дифференциал передней оси
8. коробка передач

☑ Принцип работы системы полного привода подключаемого автоматически

Крутящий момент от двигателя, через сцепление, коробку передач, главную передачу и дифференциал передается на переднюю ось автомобиля. Крутящий момент через раздаточную коробку и карданные валы также передается на фрикционную муфту. В нормальном положении фрикционная муфта имеет минимальное сжатие, при котором на заднюю ось передается до 10% крутящего момента. При проскальзывании колес передней оси по команде электронного блока управления срабатывает фрикционная муфта и передает крутящий момент на заднюю ось. Величина передаваемого на заднюю ось крутящего момента может изменяться в определенных пределах.

☑ Система полного привода подключаемого вручную

Система полного привода подключаемого вручную (другое наименование — система Part Time, в переводе «частичное время») в настоящее время практически не применяется, т.к. является низкоэффективной. Вместе с тем, именно эта система обеспечивает жесткую связь передней и задней оси, передачу крутящего момента в соотношении 50:50 и поэтому является по настоящему внедорожной.

Устройство системы полного привода подключаемого вручную в целом аналогично системе постоянного полного привода. Основные отличия – отсутствие межосевого дифференциала и возможность подключения переднего моста в раздаточной коробке. Необходимо отметить, что в ряде конструкций постоянного полного привода используется функция отключения переднего моста. Правда в данном случае отключение и подключение это не одно и то же.

Спасибо, что прочитали статью до конца
ставьте лайки и подписывайтесь у меня много интересного!Надеюсь вам будет полезно!
Удачи на дорогах

ТЕХВОПРОСЫ. 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.

Что такое полный привод и как работает?

Когда автомобилист выбирает новый автомобиль, один из показателей, на который часто обращается внимание – какой привод у предполагаемого «любимца». Среди автомобилистов устоялось мнение, что эффективный автомобиль обязательно должен иметь фишку 4х4.

Учитывая популярность полноприводных транспортных средств, автопроизводители выпускают с конвейеров внедорожники и кроссоверы, в которых трансмиссия обеспечивает вращение всех колес. Рассмотрим, какие модификации данного механизма бывают, и самое главное: действительно ли практично иметь машину с полным приводом?

Что такое полный привод

Под полноприводным подразумевается такой автомобиль, в котором ведущими являются все колеса. Крутящий момент равномерно распределяется трансмиссией, благодаря чему машина получает повышенную проходимость.

Полный привод подразумевает использование дополнительных агрегатов, которые передают усилия каждому колесу. В этом случае работают обе оси транспортного средства. Такой агрегат чаще применяется в моделях, которые часто преодолевают бездорожье. Однако нередки случаи, когда обычный легковой автомобиль на крышке багажника имеет заветную табличку Quattro или 4х4.

Виды и типы полного привода

Хотя существует множество разных модификаций полноприводных трансмиссий, различают всего две основные. Они отличаются друг от друга типом подключения дополнительной оси. Рассмотрим эти два вида приводов, а также самые распространенные подвиды.

Подключаемая (part time)

По умолчанию в этом случае авто будет иметь передний привод, а реже – задний. Включается 4wd при помощи рычага на селекторе коробки или кнопки на консоли.

Это самая простая разновидность основного типа привода. Ее особенность в простоте конструкции. В раздатке механизма установлена кулачковая муфта. Она подключает второстепенную ось. Когда система активна, все колеса получают усилия от коробки передач. Водитель самостоятельно включает полный привод.

Хотя механизм имеет простое строение, в нем есть существенный недостаток. Полный привод можно включать только на нестабильном дорожном покрытии. Например, когда водитель видит впереди машины песок или грязь, ему нужно перевести переключатель в соответствующее положение.

На большой скорости нельзя использовать систему, так как в ней не используется межосевой дифференциал. По этой причине раздатка (что это такое и какие неисправности бывают, читайте в отдельной статье) будет испытывать сильные перегрузки, когда на ровной дороге водитель забудет выключить привод. Это приведет к выходу из строя трансмиссии.

Автоматическая (Automatic 4WD)

Это автоматический аналог предыдущей трансмиссии. Ее активация осуществляется электроникой. В конструкции агрегата используется вискомуфта, связанная с электроникой авто.

Когда машина попадает на нестабильное дорожное покрытие, одно или оба ведущие колеса начинают буксовать. Автоматика реагирует на неравномерное вращение ведущего моста, и активирует второстепенную ось.

Такая трансмиссия показала достаточную эффективность в грязи, снегу или песке. Однако у данной модификации есть существенный недостаток: без пробуксовки ведущего колеса блок управления не будет подключать систему.

Еще один минус – частый перегрев вискомуфты. По этой причине приводом нельзя пользоваться на бездорожье в течение длительного времени. В некоторых моделях авто имеется блокировка с помощью кнопки.

Постоянный полный привод (Full-time 4WD)

Этот тип трансмиссии отличается от предыдущих тем, что обе оси имеют постоянный зацеп. Чтобы снизить нагрузку на раздаточную коробку и улучшить стабильность машины на ровном асфальте, в конструкции применяется межосевой дифференциал. Этот элемент компенсирует разницу вращения разных колес.

Чтобы обеспечить увеличенную проходимость транспорта, он имеет кнопки блокировок дифференциалов. На бездорожье водитель может заблокировать межколесный дифференциал (об этом механизме рассказывается здесь), а также компенсатор между осями. Эта опция активируется либо в автоматическом режиме, либо в ручном.

Этим типом полного привода оснащается большинство современных автомобилей. У них хороший показатель проходимости, а также они не так подвержены заносам. Если авто оснащено ручной блокировкой, то обязательно ее активировать перед преодолением грязи и подобных участков дороги. Дополнительно о том, что такое блокировка дифференциала, рассказано отдельно.

Многорежимный полный привод (Selectable 4WD)

Даная модификация вобрала в себе достоинства всех предыдущих разновидностей. В ней устранены недочеты как автоматического, так и ручного механизма блокировки дифференциала, а также она позволяет водителю подготовить машину к поездке по конкретному покрытию. Для этого на селекторе коробки достаточно выбрать соответствующий режим, и электроника сделает все самостоятельно.

Единственное, что может остановить автомобилиста перед покупкой машины с таким типом полного привода, это ее высокая стоимость. Причем в данном случае нужно играть на опережение: помимо стоимости самой системы, нужно учесть, что ее нужно также обслуживать.

Полный привод: устройство и работа

Чаще всего на авторынке можно встретить модели, в которых установлена вязкостная муфта. В устройство такой системы входят такие элементы:

Между колесами основной оси установлен дифференциал;
КПП – это может быть, как автоматический вариант, так и ручной;
Дифференциал, компенсирующий вращение между осями;
Карданный вал;
Раздатка с главной передачей второстепенной оси;
Вязкостная муфта.

Если машина по умолчанию переднеприводная, то мотор и коробка в ней будет расположена поперек кузова. В случае же основного заднего привода эти агрегаты расположены вдоль кузова. От этого будет зависеть форма и конструкция подключаемых элементов второстепенной оси.

Когда включается полный привод, раздатка равномерно распределяет момент вращения на каждое подключенное колесо, предотвращая их пробуксовку. Когда включается понижающая скорость, крутящий момент увеличивается, что помогает автомобилю преодолевать сложные участки трассы.

Схема работы системы следующий. Мотор передает на сцепление (если МКПП) или на гидротрансформатор (если АКПП) вращательные движения. В зависимости от скорости движения (лучше преодолевать бездорожье на первой передаче) крутящий момент поступает в раздатку, в которой преобразуется и подается на ведущие колеса. Работа осуществляется через кардан (о том, как работает эта передача, обсуждалось немного ранее).

Какой полный привод лучше

Ручная модификация ПП крайне редко используется в серийном транспорте. Она больше предназначена для спецтехники. Чаще всего встречается вариант с автоматическим подключением второстепенной оси. В ней может использоваться вискомуфта или электроника, которая фиксирует показания вращения колес.

Если планируется использовать машину для offroad-поездок, тогда лучше не поскупиться, и приобрести самую продвинутую модель – Selectable 4WD. Она позволит использовать автомобиль на трассе, как обычную легковушку, а при выезде за пределы качественного покрытия – как вездеход.

Не стоит приобретать автомобиль с такой системой по принципу «на всякий пожарный» – это нерациональное использование средств. В таком случае практичней было бы купить авто с вискомуфтой.

Преимущества полного привода

Итак, почему полноприводные транспортные средства пользуются популярностью (даже легковые модели)? Вот несколько достоинств этой трансмиссии, которые интересуют многих автомобилистов:

Машина лучше разгоняется на нестабильной дороге, например, мокрая в дождь, гололед или укатанный снег;
При движении в горку водитель не будет переживать о том, что дорога скользкая;
Ни передний, ни тем более задний привод не могут похвастаться настолько эффективной проходимостью;
Благодаря улучшенной курсовой устойчивости машина сохраняет стабильность на виражах;
Даже малолитражка с небольшим объемом двигателя будет обладать завидным ускорением по сравнению с аналогичным авто с приводом на одну ось.

Минусы привода 4х4

Прежде чем остановить свой выбор на модели 4wd, следует учесть некоторые минусы:

Полноприводное авто будет значительно дороже, и это не маркетинговый ход, а естественная причина, так как в транспорте присутствуют дополнительные механизмы сложной конструкции;
Обслуживание такого транспорта значительно дороже. Помимо обычного сервисного обслуживания, потребуется еще диагностика дополнительных редукторов, раздаточной коробки, чтобы продлить ресурс агрегата. В случае поломки системы владельцу придется раскошелиться на дорогостоящий ремонт;
По сравнению с аналогом, только на переднем приводе, такие авто более «прожорливы». Чаще это касается полноценных внедорожников, однако и легковые авто с подобными характеристиками имеют немного увеличенный расход топлива.

В качестве заключения предлагаем видео, посвященное тому, стоит ли приобретать полноприводный кроссовер или лучше довольствоваться передним приводом:

Вопросы и ответы:

Как обозначается полный привод? Для обозначения типа привода на современных автомобилях используется маркировка: FWD (передний), RWD (задний) и AWD (полный). Полный привод также может обозначаться как 4х4.

Как работает полный привод? Крутящий момент идет на коробку передач. по осям тяга распределяется при помощи раздаточной коробки. Передние и задние колеса проводятся в действие карданами.

Для чего нужен полный привод? Полный привод оказывается полезным на нестабильных участках дороги, например, на грязи, в снегу, на льду или на песке. Благодаря тому, что все 4 колеса ведущие, машиной легче управлять.

1 комментарий

Pour celui qui a écrit cet article bien mais pour une traction , on ne dit pas une «traction avant » mais traction tous simplement et traction arrière ce n’est pas correct c’est une « propulsion » ( traction vient du mot tracter donc effectivement les roues avant « tracte » le véhicule d’où traction et les roues arrières « poussent » le véhicule d’où « propulsion » à Bon entendeur

Как работает полный привод: плюсы, минусы, особенности устройства

В чем преимущества и недостатки полноприводного автомобиля

Полный привод уже давно используется в классе внедорожников, но последние 5 лет им активно начали оснащать легковые автомобили. Это делается для того, чтобы улучшить сцепление с дорогой, управление машиной, позволить ей быстро и без проблем проходить участки с плохим покрытием или без него.

Большинство полноприводных седанов, представленных сегодня, изначально выпускались с приводом на два колеса. Затем их оснастили полным приводом для увеличения тяги и управляемости. Яркий пример – Audi Quattro. Это модель с передним приводом, на которую впоследствии установили систему полного привода. Все больше производителей следуют этой тенденции в ответ на покупательский спрос.

Два колеса или четыре?

В большинстве полноприводных автомобилей, если одно колесо вращается быстрее, сцепление теряется, потому что дифференциал позволяет мощности двигателя находить легкий выход через колесо, которое буксует. Если можно управлять всеми четырьмя колесами автомобиля и блокировать дифференциалы, автомобиль продолжит движение, даже если только одно из его колес имеет хорошее сцепление с дорогой. Это значит, что полноприводная машина сможет преодолевать обледенелые или грязные участки дороги.

Распределение крутящего момента

Все колеса автомобиля крутятся с одинаковой скоростью, но крутящий момент распределяется неравномерно между передней и задней подвеской. У Ford Sierra 4×4, который изначально производился с задним приводом, соотношение составляет 27 на 63. Это значит, что 27% передается на передние колеса, а 63% – на задние. Такое распределение повышает управляемость автомобиля и ходовые характеристики.

В Audi Quattro , который изначально комплектовался передним приводом, крутящий момент распределяется между передними и задними колесами по схеме 50 на 50. Причина использования такой схемы – тяжелая передняя часть автомобиля.

Как устроено распределение крутящего момента

Например, на заднеприводных Sierra и Granada Scorpio мощность отбирается со стороны коробки передач широкой передаточной цепью после прохождения через эпициклический межосевой дифференциал и вязкую муфту. Тут короткий опорный вал проходит вперед к переднему дифференциалу, который установлен на правой стороне поддона. Единственный способ подать мощность на левое переднее колесо – пропустить ведущий вал через сам поддон внутри герметичной трубки.

Эпициклический дифференциал неравномерно распределяет крутящий момент между передней и задней осями. Он подает две трети мощности назад и треть – вперед, но при этом продолжает вращать каждую ось с одинаковой скоростью.

Система Subaru может подавать мощность на задние колеса, чтобы выйти из сложных ситуаций. При этом межосевой дифференциал отсутствует. Поэтому полный привод нельзя использовать постоянно. Вместо межосевого дифференциала за трансмиссией размещается раздаточная коробка, которая оснащена сцепляющим устройством – оно не допускает проскальзывания.

Для подключения задних колес в автомобиле с передним приводом используется специальный фланец. Он располагается в задней части КПП, соединяется с опорным валом, идущим к заднему дифференциалу. Это классическая схема для машин с передним приводом.

Постоянный 4WD

Существуют 2 схемы полного привода. Первая – он включается, когда необходимо пройти участок дороги с плохим покрытием или без него. Второй вариант – постоянное использование четырех колес. Тут мощность подается через коробку передач на межосевой дифференциал. Он обычно устанавливается за трансмиссией и распределяет крутящий момент между передними и задними колесами.

Такая схема дает возможность им вращаться на разных скоростях, что упрощает маневрирование (особенно на низкой скорости), улучшает проходимость в условиях бездорожья. Без подобной схемы повышается нагрузка на трансмиссию, когда одно из колес начинает пробуксовывать.

От межосевого дифференциала мощность передается на передние и задние оси, полуоси через опорный и приводные валы. Тут компоновка зависит от того, был ли автомобиль изначально с передним или задним приводом.

Для правильной работы схемы 4 на 4 требуются 2 дополнительных дифференциала. Они располагаются между передними и задними колесами и при необходимости обеспечивают вращение только одного из них. Это делает маневрирование, например вхождение в повороты, более комфортным.

История адаптации 4WD для седанов

Полный привод для легковых автомобилей появился в 1966 году, когда Дженсен выпустил модель под обозначением FF на базе кузова Interceptor. Компания Ferguson Formula представила полный привод с антиблокировочной системой тормозов. Но эта концепция в то время не привлекла внимание.

Эффективность полного привода на седанах подтвердил автомобиль Audi Quattro. Эта модель стала успешной раллийной разработкой. Тогда концепция постоянного или подключаемого 4WD стала внедряться в массовое производство. Систему начали использовать Ford, Alfa Romeo, Toyota и Fiat, а затем и другие марки.

Какие бывают блокировки дифференциала

В полноприводных системах дифференциал (особенно центральный) должен блокироваться. Это необходимо для сохранения сцепления с дорогой при прохождении обледенелых, скользких участков.

Некоторые системы используют блокировку дифференциала с автономным питанием. Ford Sierra 4×4 комплектуется межосевым дифференциалом, который содержит вязкую жидкость. Она предотвращает вращение колес с разной скоростью и сохраняет оптимальное распределение мощности.

Audi Quattro использует центральный дифференциал Torsen. Он основан на червячных передачах – они ограничивают расхождение скоростей между осями и колесами. Но на большинство автомобилей устанавливается ручная блокировка. При подключении она распределяет усилия между передней и задней парой колес.

Дифференциал Torsen состоит из двух комплектов скользящих червячных передач – по одному на каждый приводной вал. Они соединены цилиндрическими зубчатыми колесами. Когда один приводной вал перекрывает другой, «черви» вращаются и передают крутящий момент на другой приводной вал.

Межосевой дифференциал Torsen автоматически блокируется для максимального сцепления при сильном скольжении. При этом используется антиблокировочная тормозная система. Кроме того, задний дифференциал может быть заблокирован вручную, чтобы облегчить начало движения, если автомобиль стоит на скользком участке.

Некоторые полноприводные модели комплектуются блокировкой заднего дифференциала. Тут включение центрального и заднего блокиратора заставляет колеса вращаться, даже когда одно из них потеряло сцепление с дорожным полотном.

Не постоянный полный привод

У ряда моделей 4 колеса подключаются только для прохождения проблемных участков дороги или льда, снега, грязи. У этих автомобилей нет межосевого дифференциала, есть только раздаточная коробка или сцепление для передачи крутящего момента на другую пару колес. Такая схема увеличивает эксплуатационный потенциал дифференциала.

Преимущества 4WD

Безусловно, полный привод, подключаемый или постоянный, не превращает машину в гусеничный трактор или танк, но значительно облегчает жизнь водителю. Система улучшает управляемость, делает машину устойчивой во время маневрирования, снижает риск возникновения аварийных ситуаций.

Кроме того, полный привод дает больше тяги. Специалисты Audi подсчитали, что система Quattro увеличивает этот показатель в 1,5 раза на мокрой дороге и в 2 раза – на льду. Сравнение проводилось с автомобилями без полного привода. При хорошем сцеплении 4WD эффективно использует мощность. Это облегчает выполнение маневра без потери устойчивости и мощности.

Недостатки полного привода

Главный минус всех систем – сложность устройства. На автомобиль приходится устанавливать тяжелое оборудование. Оно увеличивает нагрузку на трансмиссию, расход топлива, при этом замедляется и становится более равномерным износ покрышек. Это доказали сравнения машин с передним или задним приводом.

Еще один недостаток – увеличение тормозного пути на скользкой поверхности. Полный привод сохраняет управляемость, но не позволяет быстро остановить автомобиль. По этой причине его следует использовать в сочетании с антиблокировочной тормозной системой .

Активно устанавливать полный привод на седаны начали, когда стало понятно, что рулевое управление накладывает ограничение на мощность, которая может передаваться через передние колеса. С этой точки зрения полный привод, пожалуй, – не более чем модная тенденция для элитных автомобилей. Ведь совершенно понятно, что в городских условиях мощность автомобиля используется не на все 100%, а для постоянных путешествий по бездорожью они не предназначены.

Ближайшие несколько лет покажут, насколько жизнеспособна данная концепция. Вполне возможно, производители вернутся к классической схеме оснащения автомобилей передним или задним приводом.

Альтернативные разработки

Mercedes-Benz разрабатывает очень сложную электронную систему с микропроцессорным управлением под названием 4-Matic . Она будет подключать задние колеса только при необходимости. Для этого система использует датчики колес, аналогичные тем, которые применяются для антиблокировочного торможения. Они должны определять, когда на одно колесо ложится большая нагрузка, чтобы передавать информацию для блокировки дифференциала. А если потеря тяги все еще сохраняется, 4-Matic может уменьшить ее, сокращая передачу крутящего момента на проскальзывающие колеса.

Подобная система устанавливается на VW Golf. Она называется Synchro. В обычных условиях автомобиль использует передний привод. Но если одно из колес начинает буксовать или значительно возрастает нагрузка, то муфта на конце карданного вала блокируется для передачи привода на задние колеса.

Автоматическая альтернатива блокирующему дифференциалу – вязкая муфта. Она состоит из барабана, где в жидкости располагаются диски. Одна их часть соединена с передним, а вторая – с задним валом. Тут вязкая субстанция уравновешивает скорость вращения колес.

Все о полном приводе. Часть первая: история, виды, особенности, различия

Когда появился полный привод? Какие его виды нам известны? Каковы принципы и механизмы его работы? В чем основные отличия? Какие плюсы и минусы есть у разных конструкций? Какая из них наиболее распространена? Как привод на четыре колеса реализован на гибридах и электромобилях? Обо всем этом — и не только! — в сегодняшнем материале Дрома.

Краткий экскурс в историю

История создания полноприводных автомобилей началась еще в конце XIX века, и мы просто обязаны для полноты картины обозначить некоторые ключевые в этом направлении модели. Но мы намеренно опустим все то, что связано с грузовиками — нам все же гораздо интереснее и ближе легковые машины. А также не станем в исторической части касаться самого простого вида полного привода — part-time с жестким подключением, потому что тут и рассказывать особо нечего: самый неприхотливый и надежный, в наше время он используется только на пикапах и настоящих внедорожниках.

В 1899 году великому Фердинанду Порше пришла в голову идея не только построить бензоэлектрический (!) гибрид Lohner-Porsche, но еще и оснастить каждое его колесо отдельным электромотором. На выставке в Париже в 1900 году это чудо представили публике. Спустя три года братья Якоб и Хенрик-Ян Спайкеры из Голландии продемонстрировали и первый автомобиль с колесной формулой 4х4 и даже тремя (!) дифференциалами, но без какой-либо электрической составляющей — Spyker 60HP Racer. Кстати, он был еще и первым в мире с рядным 6-цилиндровым двигателем. Как известно, в 1929 году появился первый автомобиль с передним приводом — Cord L-29 — конструкторами которого стали Фредерик Дюзенберг и Гарри Миллер. Последний в сотрудничестве с компанией FWD (Four Wheel Drive) и создал в начале 30-х годов гоночный автомобиль Miller 91 с 8-цилиндровым 300-сильным мотором. Чуть позже его примеру последовала компания Bugatti, создав по инициативе фиатовского инженера Антонио Пикетто полноприводный и тоже 300-сильный Type 53.

Немного теории, или Зачем нужен полный привод и что такое «понижайка»?

Зачем?

Почему вообще возникла задача приводить в движение все четыре колеса легкового автомобиля? Во-первых, полный привод позволяет гораздо эффективнее — с большим актуальным пятном контакта шин и меньшей пробуксовкой — использовать мощность силовой установки. Во-вторых, немаловажным фактором всегда было улучшение проходимости внедорожной техники. В-третьих, привод 4WD обеспечивает большую устойчивость автомобиля в поворотах, особенно на скользких покрытиях, и, как следствие, высокий уровень безопасности. И в-четвертых, полный привод дает водителю еще один инструмент управления, кроме традиционных руля и педалей: варьируя уровень момента на осях, можно менять характер машины — от склонного к недостаточной поворачиваемости до, наоборот, заднеприводного. Отрицательными факторами принято считать лишний вес, сложность конструкции и повышенный расход топлива.

Как работает?

На ведущей оси автомобиля всегда установлен дифференциал, который передает большее количество крутящего момента на то колесо, которое имеет меньшее сопротивление и, как следствие, сцепление с дорогой. На моноприводных машинах со «свободными» (без возможности блокировки) «диффами» всегда будет буксовать только одно колесо. Система полного привода позволяет при помощи различных способов (о которых мы расскажем чуть ниже) передать часть (или весь) крутящий момент на колеса другой оси, что даже при наличии еще одного межосевого дифференциала делает «зацеп» намного более вероятным. Следовательно, улучшается поведение автомобиля на скользких покрытиях и на бездорожье. Самоблоки (блокировки «диффов») бывают механические, гидравлические и электронные; с различной степенью блокировки, вплоть до 100%. В конструкции полного привода внедорожников зачастую используется также понижающий ряд трансмиссии, который, соответственно, позволяет в итоге доставить больше момента на колеса при тех же оборотах двигателя.

Следующая веха в истории полного привода — безусловно, создание автомобиля с самоблокирующимся межосевым дифференциалом, который позволил бы автоматически перекидывать момент на ту ось, сцепление которой с дорогой лучше. Внедрение этой темы непосредственно связано с именами двух англичан — Тони Ролта и Фреда Диксона. В 1950 году они после создания полноприводного концепта «Краб» перешли в компанию известного тракторного магната Гарри Фергюсона, а в помощь им был приглашен бывший конструктор Aston Martin Клод Хилл. В 1956 году они создали первый прототип — Ferguson R4 — который просто изобиловал техническими новшествами: полный привод, оппозитная «четверка», дисковые тормоза и даже электромеханическая одноканальная АБС Dunlop MaxaRet из… самолетной промышленности. Внутри гидротрансформатора с раздаточной коробкой был установлен дополнительный набор шестеренок, две обгонные муфты и два пакета фрикционов, которые при пробуксовке одной из осей могли блокировать «центр». Следующим прототипом стал универсал (!) R5, построенный в 1962 году, но и до его производства дело не дошло. Правда, конструкторам удалось заинтересовать компанию Jensen, вместе с которой сначала было построено экспериментальное купе CV8 FF (Formula Ferguson — запатентованное название), а в 1966 году появился знаменитый Jensen FF — первый в мире автомобиль с самоблокирующимся межосевым «диффом» и АБС. Но выпустить удалось всего 318 сверхдорогих машин. Тони Ролт на этом не успокоился и вместе с Дереком Гарднером (конструктором Tyrrell впоследствии) позже они вошли в историю как изобретатели вискомуфты — устройства с гораздо более плавной и понятной блокировкой.

Первым автомобилем с межколесным дифференциалом, блокирующимся вискомуфтой, в 1979 году стал американский AMC Eagle. Ну а дальше пошло-поехало. Полный привод quattro от Audi, до 1984 года, кстати, оснащавшийся механической блокировкой, а после — «диффом» Torsen, который менял степень блокировки в ответ на изменение крутящего момента на выходных валах, и вискомуфта ему была не нужна. В 1985 году еще целый ряд компаний представили свое видение системы полного привода. Появились 4MATIC от Mercedes-Benz, первые «иксы» от BMW, модели Syncro от Volkswagen. Уже в 90-х годах автомобили «обросли» электроникой, которая позволяла контролировать крутящий момент на разных осях и колесах при помощи датчиков АБС, появились первые системы с так называемыми активными межколесными дифференциалами. Подробнее о конкретных особенностях каждой «фирменной» системы мы остановимся во второй части нашего рассказа о полном приводе, который выйдет чуть позже. Ждите скоро на Дроме!

Ну а мы пока поведаем вам об особенностях и отличиях, плюсах и минусах основных используемых на данный момент полноприводных схем. И начнем, конечно же, с самой «древней» и простой — так называемой part-time с жестким подключением переднего моста.

Виды полного привода и их особенности. Плюсы и минусы

Part-time 4WD

Жестко подключаемый полный привод

Наиболее простой и надежной системой полного привода принято считать жестко подключаемый 4WD, или part-time. Из-за своей простоты и утилитарности такая версия чаще всего встречается на грузовиках, утилитарных внедорожниках или пикапах. В настоящее время — поистине вымирающий вид.

Уже из названия понятно, что при включении полноприводного режима обе оси автомобиля связываются напрямую, без дифференциала, посредством раздаточной коробки распределяя крутящий момент в постоянной пропорции 50:50. По сути, part-time пригоден только для временного подключения в условиях бездорожья или скользких покрытий: только в этом случае возможно проскальзывание одной из осей для компенсации отсутствия межосевого «диффа», который позволяет колесам вращаться с разной скоростью. Именно по этой причине полный привод part-time не рекомендуется использовать на асфальте и на высоких скоростях. Большинство автомобилей с подобного рода трансмиссией имеют ограничения по максимальной скорости в режиме 4WD 80–100 км/ч.

Примеры моделей автомобилей: Toyota Hilux, УАЗ, Jeep Wrangler, Nissan Patrol (до 2010 г.), Suzuki Jimny.

Плюсы и минусы part-time:

Full-time 4WD

Постоянный полный привод

Если автомобиль с постоянным полным приводом, то сделать его моноприводным никак не получится. Ведь между осями здесь уже имеется центральный дифференциал, а крутящий момент всегда приходит на все четыре колеса, хотя и в разных пропорциях.

Без возможности блокировки подобная система не имела бы смысла, поскольку дифференциалы (сначала межосевой, а потом межколесные) попросту направляли бы весь момент на проскальзывающее колесо. Поэтому в конструкции трансмиссий такого типа используется тот или иной механизм блокировки центрального «диффа». Реализован он может быть по-разному. Например, на внедорожниках зачастую встречается режим 4WD Lock (или аналогичные) «жесткой» блокировки, которая распределяет момент в пропорции 50:50, фактически превращая схему в part-time. На кроссоверах и легковых автомобилях применяют разного рода устройства — вязкостную, электрогидравлическую и электромеханическую муфты, различные виды самоблокирующихся дифференциалов — которые могут распределять момент в довольно широких диапазонах (до 100%) и при этом блокироваться электронным способом. «Плавающий» момент позволяет полноприводному автомобилю управляться адекватно на всех видах покрытия, лучше удерживаться в поворотах и использовать 4WD на любой скорости.

Примеры моделей автомобилей: Toyota RAV4 (I & II Gen), Subaru VTD, VW Touareg, Land Rover Discovery, Toyota Land Cruiser (начиная с 80-го).

Плюсы и минусы full-time:

Selective 4WD

Отключаемый полный привод

Суть селективного привода — в объединении преимуществ двух систем 4WD, о которых мы говорили выше: part-time и full-time. Другая особенность — именно возможность отключения переднего привода, а не его подключения. Таким образом, автомобили, оснащенные подобного рода системами, изначально полноприводные, но могут передвигаться только на заднем приводе для экономии топлива. При этом полноприводный режим не имеет ограничений по роду покрытия и скорости. В то же время все они имеют возможность жесткой блокировки между осями, что и предполагает основную сферу использования — на полноценных внедорожниках и пикапах, например, Mitsubishi Pajero или L200, Toyota Sequoia, Jeep Grand Cherokee и Nissan Pathfinder. Зачастую подобные автомобили оснащаются еще и блокировкой заднего моста.

Виды подобных систем: Mitsubishi SuperSelect, Toyota Multi-Mode, Renault/Nissan All-Mode 4×4, Jeep SelecTrac.

Плюсы и минусы Selective AWD:

Automatic AWD, или TOD (Torque-On-Demand)

Автоматически подключаемый полный привод

Наконец-то мы добрались до систем, которые сейчас имеют тотальное превосходство на рынке. Из названия Torque-on-Demand (момент по требованию) становится понятно, что в обычных режимах движения такой автомобиль… моноприводный. Если двигатель расположен поперечно, то он — изначально переднеприводный, а если продольно — то заднеприводный. В случае пробуксовки колес на ведущей оси крутящий момент передается на другую (чаще всего посредством вязкостной или фрикционной муфты с электронным управлением). Как правило, на подобного рода автомобилях — ведь это в основном «городские пижоны» — отсутствуют межосевые блокировки, но иногда присутствует возможность как «блокировки» центра (50:50), так и принудительного отключения полного привода. Automatic AWD — самая легкая и распространенная система полного привода, обильно «увешанная» разного рода электроникой для контроля за самыми различными параметрами и системами автомобиля.

Примеры моделей автомобилей: Subaru Active AWD, Toyota RAV4, KIA Sportage, Volkswagen Tiguan, Hyundai Creta.

Плюсы и минусы Automatic AWD:

AWD с активными или (само)блокирующимися дифференциалами на осях

Основным отличием данного рода систем является наличие возможности блокировки (полной или частичной) межколесных дифференциалов, а также электронное управление скоростью вращения колес одной оси. Жесткие блокировки нужны в мостах для значительного улучшения проходимости в условиях серьезного бездорожья. Недаром такая схема (с тремя блокировками) долго использовалась на Mercedes-Benz G-класса (до последнего поколения), а внедорожные тюнеры частенько оснащают блокировками те джипы, в которых с завода такой возможности не предусмотрено. Нужно помнить, что наличие блокировок требует усиления мостов или приводов, а также очень аккуратного использования на бездорожье.

Subaru WRX STI — единственный на данный момент легковой (не внедорожник) серийный автомобиль в мире с тремя блокировками. Но его история другая: сделано это для улучшения управляемости, цепкости в поворотах и лучшей реализации крутящего момента на скользких покрытиях.

Активный же электронно-управляемый «дифф» в разных проявлениях устанавливают (как правило, на заднюю ось) с той же целью — позволить водителю управлять автомобилем не только газом и рулем, но еще и увеличением крутящего момента или скорости вращения наружного колеса, тем самым как бы закручивая машину в поворот. Самыми яркими представителями подобного рода систем являются Mitsubishi Evo, Honda и Acura со схемой SH-AWD, спортивные модели BMW и другие.

Примеры моделей автомобилей: Mercedes-Benz G-класса, Jeep Wrangler Rubicon, Subaru WRX STI, Acura MDX, Nissan GTR.

Плюсы и минусы активных дифференциалов:

Hybrid & Electro AWD

Полный привод гибридов и электромобилей

Сейчас все больше автомобилей оснащаются гибридными, а то и полностью электрическими силовыми установками. В самых простых и недорогих случаях привод чаще всего приходится на одну из осей, но существуют и полноприводные варианты в дорогих и «премиальных» сегментах. Самыми известными гибридами с приводом 4WD, пожалуй, являются кроссоверы и седаны Lexus, заднюю ось которых вращает менее мощный отдельный электромотор, а пробег на электротяге минимален. Существуют также варианты, когда электродвигатель располагается между ДВС и трансмиссией: Porsche e-Hybrid, Volkswagen GTE, Mercedes-Benz S500e…

В электромобилях все еще сложнее. Как вы понимаете, для реализации самой идеи полноприводного электрокара необходимо наличие как минимум двух электромоторов — по одному на каждую ось. По такой схеме, например, построена серийная Tesla Model S. Но современные производители электрических суперкаров идут дальше, устанавливая три (Audi e-tron S) или даже четыре (Lotus Evija) мотора — по одному на каждое колесо в последнем случае. Естественно, что никаких дифференциалов и «блокировок» у электромобилей нет, все управление реализацией полного привода возложено на электронику.

Примеры полноприводных гибридов: Lexus RX.
Примеры полноприводных электромобилей: Audi e-tron S, Tesla Model X, Lotus Evija.

Плюсы и минусы гибридного и электрического полного привода:

Мы надеемся, что этот материал оказался для вас полезным и интересным, а во второй части расскажем о самых известных системах полного привода, используемых на современных легковых автомобилях, кроссоверах и внедорожниках — 4MATIC, quattro, xDrive, ATESSA, SH-AWD, S-AWC и других. Совсем скоро на Дроме!

Как работает полный привод в автомобиле: схема, подключение

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.

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).

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».

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 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.

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.

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.

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
(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.