Полноприводная трансмиссия: как устроена и работает схема полного привода

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.

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.

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.

Устройство автоматической коробки 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.

vnedorozhnik-toyota.jpg

Toyota Tundra

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.

Преимущества полного привода

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

Полноприводный автомобиль на бездорожье

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

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

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

Типы полного привода и виды полноприводных трансмиссий

458aafu-960-300x169.jpg

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

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

Чтобы добиться наилучшего распределения момента, системы 4х4 в современном исполнении дополнительно имеют самоблокирующийся дифференциал, что обеспечивает возможность гибко распределять мощность по осям в разных соотношениях в зависимости от условий.

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

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

Также электроника учитывает дорожные условия,  возможную пробуксовку колес, сносы и т.д. Указанный тип полного привода можно считать одним из лучших решений на рынке, так как подобная система позволяет значительно повысить активную безопасность и улучшить динамику.

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

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

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

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

Как правило, на панели приборов будет гореть индикатор, указывающий на то, что включен полный привод. Еще конструктивно на многих внедорожниках с таким типом привода имеется возможность жестко заблокировать межколесный дифференциал (блокировка дифференциала), а также присутствует дополнительный ряд повышенных и пониженных передач.

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

4fa11dd5f097e-150x150.jpegРекомендуем также прочитать статью о том, как правильно ездить на коробке-робот. Из этой статьи вы узнаете об особенностях эксплуатации и езды на роботизированной коробке передач различных типов.

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

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

Если просто, как только система определяет, что возникает разница в частоте вращения ведущих колес основного привода, за счет фрикционной муфты межосевого дифференциала происходит немедленное замыкание, после чего крутящий момент начинает передаваться на все 4 колеса.

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

Заднеприводный автомобиль зимой

 

Автомобили, имеющие задний привод наиболее уязвимы на заснеженных дорогах. Они больше других подвержены заносам. Причина в том, что задняя часть авто значительно легче, чем передняя, потому и страдает от недостаточного сцепления с дорожным покрытием.

Основные правила вождения заднеприводных авто, когда под колёсами лёд, сводятся к тому, что следует соблюдать скоростной режим, избегать резких торможений, повороты стараться проходить на сниженной скорости, очень осторожно и без резких ускорений. Чтобы избежать несанкционированных разворотов руль надо выкручивать в сторону заноса при небольшом сбросе педали газа. Кроме того, выходить из заносов помогает переход на пониженную передачу вместе с резким сбросом педали сцепления.

Особенности вождения переднеприводного автомобиля зимой

Владельцы передпеприводных авто чувствуют себя на заснеженных дорогах увереннее, однако управление тоже имеет особенности. Надо понимать, что если авто начало носить, то колёса следует вывернуть в сторону движения авто, а не в сторону заноса как в случае с передеприводными авто. Кроме того, поможет избежать занос сброс педали газа и сразу же прибавка оборотов с выравниванием автомобиля. Если же выйти от заноса оказалось невозможным, то следует одновременно нажать на педали акселератора и сцепления. В этом случае вращение стабилизируется и авто будет остановлено.

Следует отметить, что при всех преимуществах перед задним приводом ложка дёгтя всё же имеется – это езда в горку. Согласитесь, въехать на горку, когда центр тяжести авто смещён назад, а передние колёса без нагрузки и сцепления с дорогой просто прокручиваются – задача не из лёгких.

Как работает подключаемый полный привод?

Эта система положила начало появлению в автомобилестроении техники с четырьмя ведущими колесами. Она функционирует за счет жесткого подключения передней оси. Дифференциал здесь отсутствует, а все колеса движутся с одинаковой скоростью.

Дифференциал является механическим устройством, осуществляющим прием и распределение крутящего момента между колесами в определенной пропорции. Этот узел способен автоматически компенсировать скоростную разницу в движении.

1-3p-e1564245173399.png
Один из типов полного привода: подключаемый

Суть работы дифференциала состоит в том, чтобы направлять момент к ведущим осям, позволяя им вращаться с разной скоростью.

Колеса автомобиля имеют одинаковую скорость вращения, пока он движется прямо. В случае совершения поворотов и других маневров этот показатель изменяется в зависимости от конкретных условий. Одно колесо может начать вращаться быстрее других, как и мосты.

Это связано с тем, что они едут по разным траекториям. Колеса, идущие внутри поворота, проходят меньшее расстояние, чем наружные. Благодаря дифференциалу эта разница компенсируется.

Виды полного привода

Постоянный полный привод

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

Элементы постоянного полного привода системы Quattro

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

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

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

Принудительно подключаемый

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

Схема и элементы подключаемого полного привода

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

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

Автоматически подключаемый

Схема автоматически подключаемого полного привода

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

Используемые источники:

  • https://vaznetaz.ru/polnyj-privod
  • http://autoleek.ru/transmissija/sistemy-polnogo-privoda/ustrojstvo-i-vidy-polnogo-privoda.html
  • https://techautoport.ru/transmissiya/sistemy-polnogo-privoda/polnyy-privod.html
  • http://krutimotor.ru/polnoprivodnaya-korobka-peredach-kak-ustroen-polnyj-privod/
  • https://autoassa.ru/blog/raznica-v-upravlenii-polnoprivodnym-avtomobilem-i-peredneprivodnym-zimoj/
  • https://mycary.ru/how/explotation/kak-rabotaet-polnyy-privod.html

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *