Как работает полный привод: плюсы, минусы, особенности устройства
Содержание:
Renault Duster
Сразу три несомненных плюса: 210 миллиметров дорожного просвета, 16-дюймовые колеса и приятная стоимость 488 тысяч рублей. В остальном — лучший переднеприводный кроссовер из доступных, который придется по душе тем, кто считает главным содержание, а не форму. Из технических характеристик — бензиновый двигатель мощностью 102 лошадиные силы, механическая пятиступенчатая трансмиссия, система ABS, подушка безопасности, защита картера, иммобилайзер и задние подголовники. Кроссовер на протяжении длительного времени занимает лидирующие позиции по продажам на авторынке и является своеобразным хитом.
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.
Виды кузовов автомобиля
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.
Что такое полный привод, для чего он нужен?
Полный привод или другим словами 4WD (4х4), конструкционный вид трансмиссии, которой оснащается автомобиль. Эта система позволяет одинаково распределять крутящий момент на колеса. До 80-х годов прошлого века, автомобили оснащённые приводом 4на4 ассоциировались с вездеходами или машинами высокой проходимости.
Однако сейчас, многое изменилось, полным приводом оснащаются не только вездеходы, внедорожники и кроссоверы, но и седаны, и универсалы. Полноприводными могут быть не только машины ведущих зарубежных производителей. Авто отечественного производства также могут быть оснащены приводом 4х4. Давайте разберёмся, что же скрывается за загадочной аббревиатурой 4WD.
Конструкция трансмиссии авто с приводом 4WD (Four-wheel drive) выполнена таким образом, что возможна передача крутящего момента на все колеса сразу. Крутящим моментом можно назвать некий сборщик сил лошадок, что собраны под капотом — т.е. в двигателе авто. Чем больше крутящего момента, тем соответственно быстрее работает и набирает ход автомобиль. Крутящий момент полностью зависит от объёма движка.
Авто с передним приводом — это то, где ведущий колеса находятся спереди (передний мост). В таком авто тяга двигателя передаётся на передние колеса. В машине с задним приводом ведущими являются задние колеса (задний мост).
В полноприводной машине нет одного ведущего моста, ведущими становятся все оси. Тяга движка равномерно или в определенном соотношении передаётся на все пары колес.
Автомобиль оснащённый полноприводной системой даёт возможность улучшить управляемость, проходимость авто и динамику разгона, он быстрее и шустрее разгоняется. Поскольку, все четыре колеся «толкают» машину вперёд. Автомобиль 4на4 показывает лучшую проходимость зимой, на льду, в межсезонье: скользкие дороги, размытый грунт, и бездорожье.
Part-time
Этот тип появился первым. Он представляет собой схему жесткого подключения переднего моста. То есть передние и задние колеса всегда крутятся с одинаковой скоростью. Межосевой дифференциал отсутствует.
Дифференциал — это механическое устройство, которое принимает крутящий момент с приводного вала и распределяет его между ведущими колесами пропорционально, автоматически компенсируя разницу в их скорости вращения. Можно сказать, что дифференциал направляет момент на ведущие колеса, позволяя им вращаться с разными/дифференцированными угловыми скоростями (отсюда само название — дифференциал).
Дифференциалы стоят в переднем и заднем мостах на всех автомобилях, оснащенных полным приводом. На некоторых машинах дифференциал применен и в раздаточной коробке (эта схема полного привода называется full-time, о ней речь пойдет чуть позже).
Попробуем разобраться, зачем нужен дифференциал. Колеса любой машины вращаются с одинаковой скоростью, только когда машина едет прямо. Стоит ей начать поворот, как каждое из колес начинает жить своей жизнью. Одно из колес каждого моста начинает крутиться быстрее, чем второе, а сами мосты соревнуются друг с другом в скорости. Происходит это из-за того, что колеса идут по разным траекториям. То, которое снаружи поворота, проходит больший путь, чем то, которое внутри. Так же и мосты. Соответственно, внутреннее колесо (или ось, к которой оно относится), если бы не дифференциал, просто проворачивалось бы на месте, компенсируя движение наружного колеса.
Понятно, что ни о какой езде с большими скоростями в таком случае говорить нельзя. Не позволит этого отсутствие управляемости, да и нагрузки на трансмиссию быстро выведут ее из строя, не говоря уже о преждевременно стертых шинах. Дифференциал как раз и позволяет одной оси обгонять другую при возникновении разницы их скоростей.
Межосевого дифференциала нет у part-time, момент на оси передается поровну, вращение осей с разными скоростями невозможно, поэтому езда с подключенным «передком» на дорогах с твердым покрытием крайне не рекомендуется. При коротком прямолинейном движении даже на пониженной передаче ничего плохого не случится (вытащить телегу с катером из озера вы сможете). Но при попытке совершить поворот возникает та самая разница в длинах путей мостов. Помним, что момент передается одинаково — 50/50, и выход его излишка только один: проскальзывание колес передней либо задней оси на одной из них.
В грязи, на песке или гравии ничто не мешает колесам при необходимости проскальзывать благодаря слабому сцеплению колес с грунтом. Но на асфальте в сухую погоду выход этой мощности реализуется точно таким же образом, что влечет повышенную нагрузку на трансмиссию, быстрый износ резины, ухудшение управляемости и курсовой устойчивости на высоких скоростях.
Если машина нужна в основном для бездорожья, а на асфальте полный привод использовать не планируется, part-time вполне себя оправдает, так как один из мостов подключается сразу жестко, блокировать ничего не нужно. Да и конструкция проще и надежнее: нет дифференциала и блокировок, нет механических или электрических приводов к этим блокировкам, нет лишней пневматики или гидравлики.
А вот если вы просто хотите преспокойно кататься по асфальту в любое ненастье и не переживать по поводу чередующихся обледенелых и чистых асфальтовых участков, снежных заносов, залитых водой полос или любых других скользко-рыхло-неприятных участков, part-time не лучший вариант: если ехать с постоянно включенным передним мостом, то это грозит повреждениями или износом, включать-выключать мост не очень удобно, да и можно не успеть его включить.
Автомобили с таким типом полного привода: Toyota Land Cruiser 70, Nissan Patrol, Nissan Navara, Ford Ranger, Mazda BT-50, Nissan NP300, Suzuki Vitara, Suzuki Jimni, Great Wall Hover, Jeep Wrangler, UAZ.
Полезная информация о ремонте
Доверить чинить предстоит профессионалам, ведь проблемный список постоянного полного привода не короткий, нужны глубокие знания. Для начала специалисты примут диагностические меры. Разберем распространенную проблему на примере «Фольскваген Тигуан» после внушительного пробега. В автомастерской встречаются с необходимостью замены раздатки, и стоимость вопроса далеко не обрадует хозяина «железного друга». Парочка пробуксовок – ждет автосервис. Почему-то не работает полный привод? Что случилось? Причина в грязи и влаге, сделавшим свое дело: при проверке карданного вала выясняется, что он не вращается вместе с передними колесами, а стоит на месте. Дальше снимается раздаточный узел. Вырисовывается картина – шлицы попросту «слизало» с передающей муфты из-за малейшей пробуксовки. Аналогичное произошло со шлицами на коробке-автомате. Цена устранения неполадок – от двадцати тысяч рублей. На «паркетниках» лучше не буксовать, не колесить по буеракам, они для этого не предназначены. Выход – проводить профилактику, менять масло через каждый 30000 км, иначе из полноприводной модели высок риск получить переднеприводную.
Слабым «звеном» признан насос муфты «Халдекс». Стоимость насоса немаленькая, более двухсот тысяч рублей
Пристальное внимание стоит обращать на замену смазочной жидкости на «Халдексе» без фильтра для продления срока службы этой важной детали. К подверженным изнашиванию элементам муфты относятся фрикционы. Чистота сетки, служащей в качестве фильтра грубой очистки сильно влияет на деятельность полного привода
После 120 тыс. км пробега утверждать о его чистоте невозможно
Чистота сетки, служащей в качестве фильтра грубой очистки сильно влияет на деятельность полного привода. После 120 тыс. км пробега утверждать о его чистоте невозможно.
О достоинствах
Электронные микросхемы помогают скоординировать функционал всего узла. Их «миссия» — принять сигналы от датчиков, измеряющих скорость вращения колесных дисков, мгновенно поменять параметры мощности в зависимости от дорожных условий, водительские манеры езды. Устройство такого плана относят к наиболее прогрессивным ввиду обеспечения высоких показателей безопасности для участников движения. Также электроника, как следует из любого описания постоянного полного привода, позволяет улучшить динамику автотранспорта. Седан, хэтчбэк, универсал характеризуются устойчивостью на дороге в любые природные условия, будь то снег, ливень, град, сильный ветер. Так ли уж хорошо обстоят дела?
Какой привод безопаснее? Какой привод наиболее безопасен?
Передний привод управляется намного проще, переднеприводый авто труднее пустить в занос, поэтому в качестве первого автомобиля лучше выбирать машину именно с передним приводом. С другой стороны, занос заднеприводного авто легко исправляется интуитивным сбросом газа – отпустил газ и машина вернулась на траекторию. А на переднем приводе занос означает, что водитель перешел все допустимые границы.
Вызвать занос на передне-приводном авто сложнее, чем на заднем, но и для выхода из заноса на переднем приводе – нужно гораздо большее мастерство. На заднем приводе, занос – это норма и он возникает постоянно, а чтобы его устранить обычно бывает достаточно просто отпустить педаль газа. Можно сказать, что задний привод сразу показывает водителю всю опасность скользкой дороги, а передний – до последнего скрывает ее от водителя. Впрочем, даже для заднего привода есть предел скорости, после которого сброс газа не способен стабилизировать автомобиль.
Что касается полного привода, то с ним все еще сложнее. Полный привод на скользком покрытии может повести себя как передний или как задний, в зависимости от того, под каким колесом скользко.
Для переднего привода характерна более высокая курсовая устойчивость, чем у заднего
На заснеженной или грязной трассе передний привод идет, как паровоз по рельсам, в то время, как с задним приводом работать газом на скользкой дороге надо очень осторожно – машину может развернуть
А вот полный привод снежную кашу, как и бездорожье, переносит даже лучше, чем передний, но если нет межосевого дифференциала, то в поворот он входит неохотно. Будьте осторожны!
Задний привод позволяет быстрее разгоняться, легко входит в занос, но также просто из него выводится, а все это вместе делает езду на заднеприводном авто более интересной. На скользкой дороге, задний привод управляется совсем не так, как передний, но многие водители за это его и ценят.
Итак, какой же привод считать более безопасным? Увы, но однозначно ответить на этот вопрос нельзя. Каждый вид привода автомобиля ведет себя по-разному, у каждого свои плюсы и минусы, каждым видом привода надо умело пользоваться, не нарушая законы физики. Но одно можно сказать с уверенностью: если Вам нужен безопасный автомобиль, то он может обладать любым видом привода, главное, чтобы на нем обязательно была включена система курсовой устойчивости – ESP. Эта умнейшая программа способна подтормаживать каждое колесо в отдельности, таким образом, исправляя многие ошибки водителя.
Что такое AWD-привод?
Если описывать AWD-привод в общем понимании его работы, то окажется, что AWD-система:
а) представляет собой тип полного привода, при котором мощность и крутящий момент отправляются на обе оси, перераспределяя крутящий момент от оси или колеса с меньшей тягой к оси/колесу с большей. Иными словами, данный тип привода, как правило, передает крутящий момент на передние колеса, и только тогда, когда не хватает тяги и автомобиль автоматически подключает в работу задние колеса;
б) если вы владеете кроссовером или другим полноприводным автомобилем, скорее всего, у вас установлена именно эта система привода колес. Порядка 30% автомобилей оснащаются данным типом привода. Среди них можно выделить:
Land Rover FreelanderNissan MuranoSubaru ForesterToyota RAV4Audi Q7 и многие другие известные автомодели со всего мира. Например, как отмечает Нокс, среди носителей системы множество распространенных в США автомобилей Acura, Mini и даже версии Lamborghini ;
в) как правило, в случае нехватки тяги AWD подключает задний привод. Соответственно, распределение крутящего момента составляет 60% на переднюю, 40 процентов – на заднюю оси;
г) главной отличительной частью механической системы AWD является межосевой (центральный) дифференциал, который устанавливается между передними и задними осями. Вариантов систем достаточно большое количество, и несмотря на то, что каждая из них имеет схожую конструкцию, но обладает некоторыми нюансами при срабатывании, например может быть предупреждающим. Основной особенностью механических систем полного привода является их надежность и возможность работать под повышенными нагрузками.
Одним из ярких примеров системы является межосевой дифференциал Torsen, разработанный на основе самоблокирующейся гипоидной передачи, он позволяет механической AWD-системе срабатывать упреждающе, на опережение чувствуя момент, когда необходимо поключать задний привод;
д) система AWD с электронным управлением в большинстве случаев вместо межосевого дифференциала получает электронно управляемую муфту или пакет фрикционных дисков муфты сцепления, который взаимодействует с передней или задней осью на основании различных факторов, включая скольжение/проскальзывание колес, повышенные обороты двигателя, угол поворота руля и много других фактов вроде центробежной силы, боковой реакции шин и так далее.
Некоторые продвинутые системы могут варьировать величину крутящего момента, поступающего на любое из колес автомобиля для обеспечения максимальной тяги, в то время как другие позволяют водителю самостоятельно регулировать распределение крутящего момента.
Плюсами электронно-управляемой системы, кроме прочего, можно назвать:
многообразие программ для работы на грунте, песке, в снегу;высокая точность и скорость реакции на ситуацию;относительно небольшие нагрузки на двигатель и трансмиссию;небольшой расход топлива, поскольку большую часть времени автомобиль едет на одной оси.
Из минусов, соответственно, отмечается:
отсутствие пониженных передач и блокировок дифференциалов;программа не застрахована от совершения ошибочных действий во время движения;водитель, как правило, никак не может влиять на поведение AWD.
Итак, вот основные отличия двух вариантов полноприводных систем AWD – с электронным и механическим управлением. Кратко можно сказать так:
то, что не достает механическим системам AWD, – это отчасти скорости срабатывания и вариативности (регулируемости). Правда, эти недостатки они компенсируют долговечностью.
Нокс утверждает, что большинство электронных AWD-систем не справляются с задачами жесткой эксплуатации, как это нередко бывает на этапах ралли или при другой спортивной эксплуатации автомобилей. Кроме того, электронику труднее предсказать в поворотах и сложнее модернизировать.
Впрочем, аналоговые системы также не идеальны: центральные дифференциалы изнашиваются с течением времени и не всегда обеспечивают тот тип блокировки, который вы ожидаете получить; все будет зависеть от системы и используемой технологии управления системой полного привода.
Принцип работы xDrive
Вращение постоянно подается на задний мост, то есть авто с таким приводом в действительности является заднеприводным. При этом сервопривод за счет системы рычагов поджимает фрикционные диски межосевой муфты, что позволяет отбирать мощность и подавать ее на вал привода передней оси.
При надобности сервопривод меняет степень прижима дисков, меняя разделение крутящего момента. Он либо полностью их сжимает, обеспечивая передачу в пропорции 50/50, либо отпускает их, прерывая подачу момента на перед.
Раздаточная коробка xDrive с цепным приводом для кроссоверов
Работой сервопривода управляет целый комплекс систем, что обеспечивает перераспределение тяги между осями в очень короткие промежутки времени – 0,01 секунды.
- Управления ходовой частью ICM. В ее задачу как раз и входит синхронизация привода с иными системами;
- Динамической стабилизации DSC (курсовой устойчивости). Она не только управляет разделением тягового усилия между мостами. Система также «заведует» и имитацией блокировки дифференциалов, установленных на главных передачах, притормаживая пробуксовывающие колеса.
- Рулевого управления AFS. Она обеспечивает стабилизацию авто во время торможения, при котором колеса движутся по поверхностям с разным коэффициентом трения.
- Контроля тягового усилия DTC;
- Помощи при движении на спуск HDC;
- Перераспределения тяги между колесами задней оси DPC. Она осуществляет «подруливание» при проезде поворотов.
Главным преимуществом xDrive является ее сравнительная конструктивная простота. Отсутствие механических узлов блокирования дифференциалов значительно упрощает устройство привода и делает его очень надежным.
Основными преимуществами системы xDrive в эксплуатационном плане являются:
- Переменное бесступенчатое разделение момента между осями;
- Постоянный контроль за поведением авто и мгновенная реакция на изменение ситуации;
- Обеспечение высоких показателей управляемости авто;
- Высокая точность функционирования тормозной системы;
- Устойчивость авто при разных условиях передвижения.
Благодаря используемой фрикционной муфте с электронной системой управления, система xDrive обладает рядом режимов работы, которые подстраивают привод по условия движения:
- Плавное начало движения;
- Вхождение в повороты с чрезмерной поворачиваемостью;
- Движение в поворотах с недостаточной поворачиваемостью;
- Перемещение по скользкой дороге;
- Постановка на стоянку в условиях ограниченного пространства.
Под каждый режим предусмотрены свои особенности работы. Так, при старте фрикционная муфта обеспечивает перераспределение моментов между осями в пропорции 50/50. Это обеспечивает динамичный набор скорости. Но после достижения 20 км/ч система начинает менять соотношение в зависимости от дорожных условий. Среднее значение пропорций составляет 40/60, но оно может быстро поменяться, если электроника обнаружила изменение условий.
Когда при входе в поворот заднюю часть авто начинает заносить (избыток поворачиваемости) сервопривод мгновенно сжимает диски муфты, обеспечивая подачу 50% тяги и больше на перед, благодаря чему он начинает «вытаскивать» заднюю ось авто из заноса. Если этих мер оказывается недостаточно xDrive начинает задействовать иные системы, чтобы стабилизировать машину.
В случае сноса переда при повороте (недостаток поворачиваемости) привод наоборот — снижает момент на передней оси вплоть до полного его отключения и при надобности все также задействует системы стабилизации.
Во время движения по скользким покрытиям xDrive делает авто полноприводным, обеспечивая подачу до 50% тяги на перед и включая вспомогательные системы.
В режиме парковки, а также при движении на очень высоких скоростях (свыше 180 км/ч), сервопривод отключает подачу вращения на перед, делая авто полностью заднеприводным. В этом есть и свой недостаток, особенно во время парковки. Из-за отключения переда автомобиль не всегда может преодолеть даже небольшие препятствия (бордюры) в случае, если покрытие скользкое и зад пробуксовывает.
Недостатком xDrive считается и то, что на подключение оси требуется время, хоть и немного. То есть система включает передний мост только после того, как занос уже начался. Это может несколько дезориентировать водителя, и он примет неверные меры.
«Слабым» местом в самой конструкции полного привода xDrive считается сервопривод. Но об этом конструкторы позаботились, разместив этот узел с внешней стороны раздаточной коробки, что позволяет быстро провести замену или ремонт.
