Как работает муфта полного привода: принцип работы, системы и технологии

Содержание

как он работает и чем нехорош — Журнал «4х4 Club»

«Честный полный привод» — не вполне четкий, но убедительный термин, священная мантра интернет-гуру. Однако сегодня подавляющее большинство производителей делает ставку на электронику и многодисковые муфты, автоматически подключающие задний мост...


Хорошо иметь на случай штурма снежного заноса машину с колесной формулой 4х4, а в остальное время – экономичный монопривод. И при трогании с места на мокром асфальте полезно быть во всеоружии. Но уже через мгновение, когда скорость набрана, лишняя ведущая ось – только перерасход горючего.

Это стопроцентный формат кроссовера, и для того чтобы стали возможными быстрые или кратковременные включения второй пары ведущих колес, появились разнообразные многодисковые муфты их подключения.

ЭКОНОМИЯ МЕТАЛЛА И ТОПЛИВА
Недорогая и компактная многодисковая муфта, не вызывающая дополнительных вибраций и крайне отзывчивая, вытеснила сегодня на 90% полноприводных машин все другие виды трансмиссии, сведя формулу нынешней постройки массового кроссовера к единому принципу: поперечно расположенный впереди мотор постоянно приводит передние колеса, а задние подключаются муфтой по потребности.Как работает муфта полного привода: принцип работы, системы и технологии

Полный привод, реализованный таким образом, намного проще настоящих внедорожных конструкций. Раздаточной коробки нет, возле переднего дифференциала остаются лишь дополнительная пара шестерен отбора мощности да выходной вал. Еще один плюс: благодаря малому весу и размерам стало возможным разгрузить от тяжести муфты и без того тяжелую переднюю часть автомобиля. Многодисковая муфта поселилась прямо на заднем редукторе.



РАЗНЫЕ
Но муфта муфте рознь. При одинаковом принципе подключения второго моста  конструкции могут иметь значительные различия.

Изначально решено было каким-то образом заставить срабатывать муфту от проскальзывания передней половинки, связанной с мотором и передними колесами, относительно задней, соединенной с задними колесами. Забуксовал перед, пошла разница оборотов половинок, муфта заблокировалась, подключился зад. Логично?

Самые первые муфты применял Volkswagen Golf в своей трансмиссии Syncro. Пакет фрикционов в них не сжимался, а был залит силиконовой жидкостью, которая густела при больших нагрузках и сама передавала вращение.Как работает муфта полного привода: принцип работы, системы и технологии

Управлять такой виско-муфтой было невозможно, характеристика ее работы оставляла желать лучшего, и 100% крутящего момента на задние колеса она передать не могла. К тому же при буксовании в грязи силикон вскипал, муфта быстро перегревалась и… сгорала.

Другая конструкция попала на ранние Ford Escape. Там диски муфты уже сжимались, но происходило это чисто механически, при помощи шариков и клиновидных прорезей, в момент проворачивания передней части относительно задней. Муфта работала четче, но резче, вызывая неожиданные удары в самой ответственной фазе скользкого поворота.



Представьте себе, что в вираже ваш автомобиль внезапно из переднеприводного превратится в «классику», а под сброс газа муфта также внезапно отключится. Последствия могут быть фатальными.

Эта проблема и дальше довольно долго преследовала производителей муфт. Чтобы адекватнее регулировать поток мощности к задним колесам, а заодно и оберегать диски муфты от перегрева, предприняли попытку использовать гидравлику.Как работает муфта полного привода: принцип работы, системы и технологии

ПРИШЕСТВИЕ HALDEX
Последней версией неуправляемой муфты стала первая генерация Haldex 1998 года. Здесь диски сжимал гидроцилиндр, давление масла для которого вырабатывал насос. Насос смонтировали на одной половинке муфты, а привод на него шел от другой. То есть теперь при разнице оборотов передних и задних колес нарастало давление сжатия и муфта блокировалась. Haldex работал мягко и оказался успешным.

Выигрышей получили сразу два: масло, теперь циркулирующее и через гидронасос, лучше охлаждалось, а гидропривод четче и, главное, быстрее срабатывал. Но все же оставалась неиспользуемой часть функционала привода – упреждение подключения заднего моста в самом начале развития опасной ситуации, частичное блокирование муфты для прохождения поворотов. С этим могла и должна была справиться электроника.

Так в 2004 году появилось второе поколение Haldex все с теми же дисками и насосом, но с электронным клапаном, а в «мозги» системы стабилизации машины внедрили отдел, заведующий полным приводом.Как работает муфта полного привода: принцип работы, системы и технологии



Компактный.  Весь набор элементов муфты Haldex собран в плотный блок и по габаритам лишь немного больше стандартного дифференциала


Система стала управляемой, и передаваемый назад крутящий момент перестал напрямую зависеть от разницы скоростей передних и задних колес.

ПРЕДУПРЕЖДЕН – ЗНАЧИТ ВООРУЖЕН

Все бы хорошо, но оставались «незатронутыми» ситуации, при которых хорошо бы получить состоявшийся полный привод еще до пробуксовки передних колес. Иными словами, насос, работающий от разницы оборотов половинок муфты, больше не устраивал инженеров-трансмиссионщиков. Ведь его спасительное давление в некоторых режимах движения просто отсутствовало.

Решение оказалось простым и в общих чертах применяется до сего дня в большинстве реализованных посредством муфты приводов.

Очередное — четвертое - поколение Haldex получило прикрепленный снаружи электронасос и уже знакомые нам клапаны регулировки перед гидроцилиндрами.Как работает муфта полного привода: принцип работы, системы и технологии Теперь в любое время муфта могла быть полностью или частично замкнута лишь по сигналу электроники.

Такой принцип дал массу положительных эффектов. Появились режимы старта с места, при которых муфта на короткий период разгона полностью блокируется. Добавились режимы существенной блокировки в поворотах, когда хорошее сцепление на сухом асфальте позволяет на всю катушку использовать полный привод.

Как ни удивительно, возросли вездеходные качества. Ведь теперь стало возможно простым нажатием кнопки переключать алгоритм работы муфты с «асфальтового» на «внедорожный» или доверить это дело автоматике.

Узнаете три основных режима работы трансмиссии вашего кроссовера? Безусловно, у вас именно такая муфта в приводе задних колес!



Только миг. Две составляющие быстродействия системы – электронный мозг и сверхбыстрый электроклапан, время открытия которого менее 0.1 с


ДАЛЬШЕ – БОЛЬШЕ
Электронное управление муфты стало удобно совместить и с системой стабилизации, и с программой собственной безопасности фрикционов.Как работает муфта полного привода: принцип работы, системы и технологии Небольшой термодатчик внутри муфты отныне следил за рабочей температурой и отключал привод, если перегрев фрикционов был близок. Конечно, ставший минут на десять недоприводным автомобиль может вывести из равновесия, но это несравнимо лучше дыма из-под днища и поломки трансмиссии.

Кроме того, чем больше кроссоверов с электронно-управляемыми муфтами оказывалось в руках владельцев, тем шире и точнее становились программы систем полного привода. Сегодня лучшие из них уже не боятся перегрева не только в рыхлом снегу, но и при откровенном грязевом буксовании. А еще и химики с материаловедами не сидели сложа руки. Новые материалы дисков и накладок позволили вдвое поднять температуру аварийного отключения, а также повысить передаваемый фрикционами момент до величин заведомо больших, чем может выдать мотор.

Современные материалы фрикционов, высококачественные масла и продвинутые программы управления замыканием дисков дают возможность даже держать муфту частично подключенной, не боясь ее перегрева.Как работает муфта полного привода: принцип работы, системы и технологии Автомобиль при этом получает распределение крутящего момента по осям в пропорции 10:90, а то и 40:60, что для брендов, тяготеющих к заднеприводной компоновке, позволяет сочетать классические повадки на дороге с легкой полноприводностью, порой почти незаметной. И даже непрерывно варьировать степень подключения, улучшая управляемость машины и помогая системе стабилизации делать свое дело.

Учитывая гибкость алгоритмов работы и высокую степень доведенности конструкции многодисковых муфт, на сегодняшний день это самый массовый вариант организации полного привода и вряд ли в обозримом будущем нас здесь ждет что-то принципиально новое.

Непостоянство полного привода — Авторевю

Фото: архив Авторевю

«Полный привод — с многодисковой муфтой» — таков сейчас негласный стандарт автоиндустрии.Как работает муфта полного привода: принцип работы, системы и технологии А Haldex, как ксерокс, джип или ESP, стал именем нарицательным. Почему в трансмиссионной эволюции полного привода победили именно муфты и какие из них выносливее?

Постоянный полный привод в нашем понимании подразумевает прямую механическую связь — то есть межосевой дифференциал. К середине ­80-х вовсю выпускались наша Нива, английский Range Rover, американский AMC Eagle и немецкий Audi Quattro. А полноприводное английское купе Jensen FF ­(1966—1971) с первым в мире самоблокирующимся «центром» к тому времени ­давным-давно сняли с конвейера.

И лишь в 1985 году дебютировал Golf II Syncro — первый серийный автомобиль с автоматически подключаемым полным приводом. Крутящий момент на заднюю ось у него передавала вискомуфта GKN. Она представляла собой пакет дисков, погруженных в кремнийорганическую жидкость силоксан. От разности угловых скоростей входного и выходного валов возрастала вязкость силоксана — чем интенсивнее буксовала передняя ось относительно задней, тем быстрее и сильнее «схватывалась» муфта и тем больший крутящий момент она могла передать.Как работает муфта полного привода: принцип работы, системы и технологии

Golf III Syncro. Задняя подвеска на косых рычагах вместо Н-образной балки у переднеприводных версий и задний редуктор, сблокированный с вискомуфтой, — Golf III Syncro сохранил идеологию предшественника, первого серийного автомобиля с автоматически подключаемым полным приводом

В скользком повороте это выглядело так: сперва автомобиль ехал как переднеприводник, а потом в середине дуги он менял характер — за сносом под тягой следовал занос. Задержка при переброске тяги, скромный ресурс… Но не это стало причиной повального отказа от вискомуфт спустя десять лет. Главным камнем преткновения для инженеров тогда была сложность гармонизации отношений аналоговой вискомуфты и электроники. Ведь середина 90-х — время появления первых серийных систем стабилизации.

Полная версия доступна только подписчикамПодпишитесь прямо сейчас

я уже подписан

Как работает полный привод 4Motion от Volkswagen

Крупные бренды устанавливают на специальные версии своих автомобилей полный привод не просто так.Как работает муфта полного привода: принцип работы, системы и технологии Четыре ведущих колеса увеличивают разгон, управляемость и проходимость машины.

У Ауди система полного привода называется quattro, у Мерседес 4Matic, а у Фольксваген 4Motion. О последней системе и пойдет речь.

Содержание:

Суть системы

Полноприводная система не такая простая, как многие думают. Если автомобиль просто так снабдить постоянным полным приводом, то его управляемость будет просто ужасной за счет плохой поворачиваемости. С этой проблемой инженеры разобрались просто: водитель по желанию мог подключать заднюю ось на плохих дорогах, а на хороших просто его отключать. Но инженерный прогресс идет вперед и появился лучший вариант привода на четыре колеса.

Суть новой системы заключается в том, чтобы автомобиль сам за водителя решал, когда нужно подключать весь привод, а когда только ведущие колеса. Система 4Motion способна определять, на какие колеса нужно подать большее количество момента. К примеру, автомобиль резко стартует, и передние колеса начинают пробуксовку.Как работает муфта полного привода: принцип работы, системы и технологии За доли секунд технология распознает, что происходит пробуксовка и подключает в помощь задние колеса. Как только авто перестало буксовать, привод на задние колеса отключается.

Что она делает для автомобиля? Есть несколько ответов:

  • В отличие от постоянного полного привода, эта система улучшает управляемость автомобиля;
  • Статичный полный привод значительно увеличивает расход топлива. С 4Motion он гораздо ниже;
  • Четыре ведущих колеса помогают на бездорожье, но когда автомобиль интеллектуально способен распределять нагрузки на каждое колесо, то проходимость в разы лучше;
  • Эта система прощает ошибки водителя на дороге. Например, авто ушло в занос, и момент, подаваемый на колеса, будет распределяться именно так, чтобы выровнять автомобиль.

Устройство полного привода 4Motion

На первый взгляд может показаться, что эта конструкция очень сложна и просто “напичкана” непонятной электроникой, однако это не так.Как работает муфта полного привода: принцип работы, системы и технологии Она в первую очередь является механической системой, которой в помощь идет лишь пара датчиков и один блок.

Итак, мотору необходимо распределять нагрузку на колеса. Главные ведущие колеса у авто: передние. Поэтому мотор соединен с передними колесами через дифференциал без сложных доработок.

Задние колеса должны получать момент от мотора. Для этого они соединены с ним карданным валом, который присутствует на всех заднеприводных автомобилях. И карданный вал разделяет специальная муфта Haldex, которая является главным элементом всей конструкции.

Суть работы муфты заключается в специальных дисках, способных замыкаться и размыкаться. То есть, если муфта подключена, то диски замыкаются, а если ее необходимо отключить, то они размыкаются. Диски приводятся в движения специальными поршнями, двигаемыми давлением от насоса. Чтобы диски разомкнулись, клапан сбрасывает давление, и поршни их отводят друг от друга.

Эта муфта системы 4Motion определяет, когда нужно подключать задние колеса, а когда нет.Как работает муфта полного привода: принцип работы, системы и технологии Муфта получает сигналы от датчиков автомобиля. Если колесо машины пробуксует всего на треть оборота, то муфта тут же сработает. Однако это сейчас система является такой совершенной, потому что она четвертого поколения, с предыдущими поколениями дела обстояли хуже. Рассмотрим историю привода.

История полного привода 4Motion

1-е поколение

Появилось на таких автомобилях как Фольксваген Golf 4 и Bora. Произошло это в 1998-м году.

1-й генерации муфта Haldex работала по принципу сравнивания количества оборотов колес переднего и заднего моста. Недостатком являлось то, что поворачивая зимой на скользком покрытии передние колеса могли буксовать в отличие от задних, а это приводило к тому, что муфта ошибочно подключала целиком задний мост, и автомобиль приобретал избыточную поворачиваемость (на полном приводе зимой легко пустить машину в занос со старта).

Подключение муфты 4Motion обеспечивалось за счет сжатия специальных дисков, которые приводились в движение за счет насоса.Как работает муфта полного привода: принцип работы, системы и технологии Когда муфту нужно было отключить, то давление сбрасывалось через клапан и диски расходились.

Сама по себе система оказалась очень сложной из-за наличия сложной гидравлики, в которую была внедрена электроника. Главным ее недостатком являлась скорость срабатывания: она была очень медленной.

2-е поколение 4Motion

Конструктивно представляет собой первое поколение, но модернизированное. Скорость работы увеличилась за счет замены электрического клапана на гидравлический, который срабатывал быстрее. Сам насос заменили на более мощный, для того, чтобы быстрее набирать давление.

Еще одним недостатком первых двух поколений являлось то, что при срабатывании ABS или ESP муфта всегда размыкалась, так как ей приходилось сбрасывать давление.

3-е поколение

Ставилась только на такие бренды автомобилей как Volvo и Land Rover. Конструктивно система 4Motion осталась такой же, в ней только были произведены следующие улучшения:

  • Еще больше увеличена производительность насоса;
  • Добавлен дополнительный клапан сброса давления.Как работает муфта полного привода: принцип работы, системы и технологии

Всего за 140 миллисекунд эта муфта могла срабатывать.

4-е поколение

Тут производитель решил сделать концептуально новую схему работы муфты. В системе появился электрический блок управления, который давал распоряжение на клапан, отвечающий за замыкание муфты. Система лишилась ложных срабатываний и управлялась электронным блоком, получающим информацию от датчиков.

Новая муфта приводится в движение не из-за разности вращения колес переднего и заднего моста, а от большего количества факторов, которые отслеживают датчики. Такая система полного привода 4Motion является самой надежной и работающей. Ее устанавливают даже в суперкары.

Надежность

Несмотря на сложное устройство, система является очень надежной, если говорить про 3-е, 4-е и 5-е поколение. Залогом долгой эксплуатации является своевременная замена масла каждые 60 тысяч километров пробега.

Автомобили Фольксваген с полным приводом 4Motion очень подвержены чип-тюнингу.Как работает муфта полного привода: принцип работы, системы и технологии Мощность моторов иногда увеличивают в полтора раза, и муфта без проблем выдерживает такие нагрузки и “переживает” мотор. Этот полный привод рассчитан на то, чтобы получать большие нагрузки, поэтому бояться его не стоит.

Заключение

Система полного привода является важным помощником водителя. Она поможет выбраться из труднопроходимых мест, поможет быстрее разогнать автомобиль без пробуксовок и в случае заноса выровнять транспортное средство. Если стоит выбор между Фольксваген с 4Motion и без, то, не задумываясь, стоит выбирать первый вариант.

Самый полный привод — ДРАЙВ

Этот материал мы задумывали как типичный «ликбез» из серии «Всё, что вы хотели знать о полном приводе, но не знали, у кого спросить». Чем дифференциальный привод отличается от подключаемого с помощью вискомуфт или агрегатов типа Haldex, для чего нужны самоблокирующиеся дифференциалы... Но чем больше мы изучали историческую сторону вопроса, тем больше удивлялись.Как работает муфта полного привода: принцип работы, системы и технологии Оказывается, первый легковой автомобиль с постоянным полным приводом был сделан в Голландии ещё сто лет назад! А в 1935 году, например, полноприводный американский гоночный автомобиль чуть было не спас человечество от Второй мировой войны...

Зачем легковому автомобилю полный привод? Сейчас, в начале XXI века, этот вопрос кажется риторическим. Конечно же, для лучшей реализации тяговых сил двигателя. Для того чтобы колёса при разгоне на скользком покрытии как можно меньше буксовали вхолостую. Четыре ведущих колеса лучше, чем два! Но человечество долго постигало эту азбучную истину. Спросите любого автознатока — и он вам ответит, что эра полного привода на массовых легковых автомобилях началась только в 1980-м с появлением Audi Quattro. Назовёт он и редких предшественников — например, английский суперкар Jensen FF 1966 года и Subaru Leone 4WD 1972 года. Впрочем, настоящий знаток тут же оговорится: первые полноприводные автомобили Subaru не имели постоянного полного привода — он был подключаемым.Как работает муфта полного привода: принцип работы, системы и технологии А это, как говорят в Одессе, две большие разницы.

Паллиатив

Подключаемый привод на одну из пар колёс — решение на легковых автомобилях паллиативное. Такую трансмиссию в англоязычном мире часто называют Part-Time 4WD, «временный полный привод», и пришла она из мира внедорожников и грузовой техники повышенной проходимости. Такой автомобиль, у которого одна из осей постоянно ведущая, а другая жёстко подключается в случае необходимости, способен проявить свои полноприводные качества только на время преодоления бездорожья. А для движения по дорогам с твёрдым покрытием жёсткий полный привод приходится отключать. Почему? Причина — в так называемой циркуляции мощности. Ведь в повороте передние колёса проходят больший путь, двигаясь по дугам большего радиуса, а значит, и вращаются быстрее задних. Причём чем круче поворот, тем разница больше. И на автомобилях с таким типом привода тяга на передних колёсах падает, а на задних — наоборот, растёт. В некоторых случаях тяговый момент может смениться тормозным, то есть передние колёса будут увеличивать сопротивление движению автомобиля.Как работает муфта полного привода: принцип работы, системы и технологии Когда под колёсами грязь или снег, в этом нет ничего страшного — разве что автомобиль станет хуже слушаться руля и пойдёт наружу «плугом» с вывернутыми колёсами.

На этой схеме хорошо видно, что при движении в повороте все колёса катятся по своим траекториям и вынуждены вращаться с разными угловыми скоростями. Поэтому для постоянного полного привода нужны три дифференциала: два межколёсных и один межосевой.

Тем не менее блокированный полный привод на легковых дорожных автомобилях применяли. Правда, это были скорее легковушки повышенной проходимости. Например, в СССР ещё в 1938 году небольшими партиями начали выпускать ГАЗ-61 — полноприводную «эмку» с шестицилиндровым мотором и с подключаемым передним мостом. После войны делали и «внедорожный» вариант «Победы», ГАЗ-М72, и «Москвич»-410 с аналогичной трансмиссией... Да и Subaru Leone 4WD 1972 года, кстати, тоже делали для преодоления внедорожья — клиренс у машин с подключаемым задним мостом был выше, чем у обычных переднеприводных Subaru.Как работает муфта полного привода: принцип работы, системы и технологии

Subaru Leone 4WD Station Wagon (1972–1979) — полноприводная версия переднеприводной машины с подключаемым вручную приводом на задние колёса. Двигатель — объёмом 1,4 л (72 л.с.) или 1,6 л (80 л.с.). Кроме универсала, полным приводом оснащались седан и пикап. До 1989 года на всех полноприводных Subaru привод на задние колёса подключался или вручную (на машинах с механическими коробками), или автоматически — многодисковой фрикционной муфтой (на машинах с «автоматом»).

Итак, на дорогах с твёрдым покрытием, где легковые автомобили проводят большую часть времени, подключаемый привод бесполезен — он лишь утяжеляет автомобиль. Ведь всё это время машине приходится «возить с собой» раздаточную коробку, в которой происходит отбор мощности к «временно ведущей» второй оси, ещё один карданный вал, главную передачу второго моста...

Меж тем превратить «временный» полный привод в постоянный, Full-Time 4WD, очень просто. Нужно лишь добавить в раздаточную коробку межосевой дифференциал.Как работает муфта полного привода: принцип работы, системы и технологии

Постоянный полный

Зачем нужен межосевой дифференциал? Два межколёсных дифференциала, передний и задний, позволяют каждой паре колёс в поворотах вращаться с разными скоростями. А межосевой выполняет эту работу для обоих ведущих мостов. Поэтому автомобиль с тремя дифференциалами легко может двигаться с постоянным полным приводом по любым дорогам!

Элементарно? Меж тем до начала 80-х годов считалось, что постоянный полный привод дорожным автомобилям не нужен. Мол, к чему двигателю на сухом асфальте постоянно вращать вторую пару колёс и соответствующие детали трансмиссии — это и шум, и повышенный расход топлива... И лишь после появления Audi Quattro общественное мнение стало меняться в сторону постоянного полного привода. Ведь тяга двигателя при этом постоянно распределяется не на два, а на все четыре колеса, оставляя больший запас по сцеплению для восприятия боковых сил. И в повороте такой автомобиль оказывается намного более устойчивым при разгоне или при торможении двигателем.Как работает муфта полного привода: принцип работы, системы и технологии

«Рентген» Аudi 80 Quattro второй половины восьмидесятых годов. Хорошо видно, насколько проще и компактней схема quattro, чем трансмиссия Ferguson. Самоблокирующийся дифференциал Torsen используется Audi начиная с 1984 года. В отличие от дифференциала, блокируемого вискомуфтой, Torsen реагирует на изменение крутящего момента, реализуемого колёсами каждой из осей, повышает устойчивость при торможении и позволяет использовать АБС, так как блокируется только под тягой.

Кстати, первыми массовыми автомобилями с межосевыми дифференциалами в трансмиссии считаются Range Rover (1970) и наша «Нива» (1976). Но так как обе эти машины всё-таки принадлежат к внедорожному племени, то лавры первопроходца среди легковушек пожинает Audi Quattro.

А что же конструкторы гоночных автомобилей — неужели они не применили постоянный полный привод раньше? Мы знали, что попытки сделать полноприводные гоночные машины предпринимались и до эпохи Quattro. Например, первым послевоенным проектом Фердинанда Порше был полноприводный гоночный болид Cisitalia 360 среднемоторной компоновки с 12-цилиндровым полуторалитровым двигателем.Как работает муфта полного привода: принцип работы, системы и технологии Но доподлинно известно, что привод на передние колёса у этого чуда техники был отключаемым — гонщик должен был задействовать его только на прямых участках трассы, а перед поворотом вновь переходить на задний привод.

А были ли предшественники у Чизиталии? Оказалось, например, что тот же Фердинанд Порше ещё в 1900 году построил электромобиль с четырьмя ведущими мотор-колёсами. Но настоящий шок у автознатока вызовет гоночный автомобиль голландской фирмы Spyker образца 1902 года. В те дремучие времена, когда даже тормоза делали только на задних колёсах, у этого автомобиля был самый что ни на есть постоянный полный привод — с межосевым дифференциалом!

Голландскую фирму Spyker по выпуску конных экипажей основали в 1880 году братья Спяйкеры (по-фламандски фамилия пишется Spijker). В 1900 году братья выпустили первый автомобиль собственной конструкции, а спустя два года с помощью бельгийского конструктора Жозефа Лявиолета был разработан полноприводный гоночный Spyker 4WD (1902–1907) удивительно прогрессивной конструкции — с тремя дифференциалами! Тормозных механизмов было тоже три — два действовали на задние колёса, а ещё один тормоз был установлен на карданном валу к передним колёсам.Как работает муфта полного привода: принцип работы, системы и технологии

Так что можно смело заявлять, что нынче схема Full-Time 4WD справляет своё столетие... Полноприводных Спайкеров было выпущено немного — они стоили сумасшедших денег и по разным причинам не смогли добиться успеха в гонках. Не намного удачнее оказались и другие полноприводные гоночные автомобили — Bugatti Tipo 53 и Miller FWD начала 30-х годов. Что касается Bugatti, то инициатива принадлежала фиатовскому инженеру Антонио Пикетто, который в 1930 году предложил Этторе Бугатти построить гоночную машину с колёсной формулой 4×4. И в 1932 году были сделаны три полноприводных Bugatti Tipo 53 — с мощными компрессорными трёхсотсильными моторами, с постоянным полным приводом и с тремя дифференциалами.

Полноприводный Bugatti Tipo 53 (1932–1935). Трансмиссия с тремя дифференциалами распределяла тягу 300-сильной компрессорной «восьмёрки» на все четыре колеса. Коробка передач, как обычно на Бугатти, стояла отдельно от двигателя, раздаточная коробка с межосевым дифференциалом составляла с ней одно целое. Приводные валы на передний и задний мосты проходили по левой стороне автомобиля, гонщик сидел справа. Несмотря на рекомендации конструктора переднеприводных машин того времени Альбера Грегуара, в приводе передних колёс Bugatti T53 были использованы не шарниры равных угловых скоростей типа Tracta, а обычные карданные сочленения. Кроме того, для Tipo 53 пришлось использовать нетипичную для Бугатти независимую переднюю подвеску на поперечной рессоре. Всё это привело к повышенным нагрузкам на руль — управлять автомобилем в поворотах было чрезвычайно тяжело, хотя скорости прохождения гравийных виражей были выше, чем у заднеприводных машин того времени. Всего было построено три Bugatti T53, которые выступали в разных гонках до 1935 года.

Интересно, что перед созданием полноприводного Bugatti итальянцы тщательно изучили приобретённый специально под разборку переднеприводный американский гоночный Miller. В свою очередь американец Гарри Миллер заинтересовался затеей Бугатти и тоже решил построить полноприводную версию своего автомобиля, заручившись спонсорством фирмы FWD (Four Wheel Drive — «Четыре ведущих колеса»), выпускавшей грузовики с колёсной формулой 4×4. Так появились полноприводные гоночные болиды Miller FWD.

Американский конструктор Гарри Миллер прославился в 20–30-х годах своими гоночными автомобилями для 500-мильных состязаний на треке в Индианаполисе, а его рядные «восьмёрки» с двумя верхними распредвалами брал за основу своих моторов Этторе Бугатти. Интересно, что Миллер строил машины как с передним, так и с задним приводом, а в 1932 году сделал несколько полноприводных шасси Miller FWD (на снимке) с тремя дифференциалами в трансмиссии. Один из полноприводных Миллеров лидировал в гонке Инди 500 1934 года, но из-за технических проблем финишировал девятым.

Именно с этими машинами связан любопытный эпизод: во время гонки на берлинском треке Avus в 1935 году полноприводный Miller шёл третьим, когда его рядная «восьмёрка» не выдержала и буквально взорвалась. При этом куски мотора лишь немного не долетели до трибуны, на которой среди прочих важных персон из национал-социалистической партии сидел сам Гитлер! Право, редкий случай, когда об отсутствии человеческих жертв стоит пожалеть. Прилетел бы осколок поршня в голову одного человека — и ход мировой истории был бы совсем другим...

Но Bugatti Т53 и Miller FWD не получили должной оценки — подвели «сырая» конструкция и постоянные поломки. Зато следующий эпизод в истории легковых машин с постоянным полным приводом оказался воистину судьбоносным.

Формула Фергюсона

Чтобы оценить всю важность того, что происходило в Англии на рубеже 50–60-х годов, вернёмся к теории. Межосевой дифференциал создан для того, чтобы «развязать» обе ведущие оси. Например, задние колёса бешено буксуют, а передние стоят на месте. И дифференциал этому никак не препятствует!

Лекарство от этого недуга впервые придумали конструкторы внедорожников — это принудительная блокировка. В нужный момент водитель дёргает за рычаг, механизм намертво фиксирует шестерни межосевого дифференциала — и трансмиссия из дифференциальной, «свободной», становится жёстко замкнутой. Именно по этой схеме были сделаны и первые поколения автомобилей Range Rover, и наша «Нива», и множество других внедорожников. И, кстати, первые автомобили Audi Quattro тоже — в этих машинах до 1984 года водителю приходилось самостоятельно включать блокировку межосевого дифференциала.

Но это решение опять-таки паллиативное: блокировку на дорожной машине можно задействовать только на бездорожье. А на асфальте её нужно выключать. И если автомобиль внезапно попадёт на скользкий участок, колёса одной из осей при подаче тяги начнут буксовать раньше других.

А можно ли сделать так, чтобы дифференциал при пробуксовке блокировался сам, автоматически? Внедрение самоблокирующегося межосевого дифференциала связано с именем англичанина Тони Ролта, гонщика и конструктора. Он и его друг Фред Диксон, тоже гонщик и страстный любитель повозиться с автомобильными железками, ещё до войны открыли собственное бюро Rolt/Dixon Developments по подготовке гоночных автомобилей. После войны два друга увлеклись идеей постоянного полного привода. Построив экспериментальную полноприводную «тележку» под названием «Краб», Ролт и Диксон в 1950 году перешли под крыло Гарри Фергюсона, преуспевающего тракторного фабриканта. Так возникла фирма Harry Ferguson Research.

Фергюсона мало интересовали гоночные болиды, зато он мечтал о безопасном дорожном автомобиле, колёса которого не буксовали бы при разгоне и не блокировались при торможении. И Ролт с Диксоном решили спроектировать такую машину «с нуля» — полностью, включая кузов, трансмиссию и силовой агрегат!

Знаний друзьям не хватало, и на должность компетентного главного конструктора пригласили Клода Хилла, который ради столь интересной работы покинул Aston Martin. Но несмотря на финансы Фергюсона, работа шла неспешно — экспериментальный седан Ferguson R4 был готов только через шесть лет. Зато какой: полноприводный, с оппозитной «четвёркой», с дисковыми тормозами на всех колёсах и с электромеханической антиблокировочной системой Dunlop MaxaRet, позаимствованной из авиации!

Ferguson R4 (1956) — экспериментальный автомобиль с трансмиссией по Формуле Фергюсона. Вместо коробки передач у прототипа был гидротрансформатор.

Но самое интересное для нас заключалось внутри раздаточной коробки прототипа. Разобрав её, помимо дифференциала мы бы увидели ещё дополнительный «набор» шестерёнок, две шариковые обгонные муфты и два пакета фрикционов. Пока колёса не скользили, всё это хозяйство мирно вращалось вхолостую. Но когда начиналась пробуксовка колёс одной из осей и разность частот вращения выходных валов достигала определенной величины, одна из муфт срабатывала, сжимала «свой» пакет фрикционов — и те тормозили шестерни дифференциала, моментально блокируя его и превращая дифференциальный привод в жёсткий!

Следующий прототип Ferguson R5 1962 года, на подготовку которого снова ушло шесть лет, оказался ещё интереснее — это был легковой полноприводный универсал. Эксперты журнала Autocar, которые позже испытывали Ferguson R5, делились впечатлениями: «Автомобиль достигает предела скольжений на невероятно высоких скоростях!»

Ferguson R5 был подготовлен к серийному производству в 1962 году.

Но никто из автомобилестроителей так и не взялся за выпуск первого в мире полноприводного универсала с межосевым самоблокирующимся дифференциалом и с АБС — слишком сложным и дорогим получился бы серийный Ferguson. Однако в 1962 году Ролту всё-таки удалось заинтересовать руководство компании Jensen — он предложил адаптировать полноприводную трансмиссию для купе Jensen CV8 с трёхсотсильным крайслеровским мотором V8, которое тогда готовили к серийному производству. Полный привод оказался мощному и скоростному купе как нельзя кстати!

Схема раздаточной коробки FFD с цилиндрическим несимметричным межосевым дифференциалом и механизмом автоматической блокировки с помощью фрикционных муфт экспериментального автомобиля Jensen CV8 FF. 1 — входной вал; 2 — промежуточный полый вал; 3 — полый вал с солнечной шестернёй дифференциала и ведущей шестернёй блокирующего механизма; 4 — водило межосевого дифференциала; 5 — вал привода задних колёс; 6 — цепной привод; 7 — вал привода передних колёс; 8 — многодисковая муфта, включающаяся при буксовании задних колёс; 9 — многодисковая муфта, включающаяся при буксовании передних колёс; 10 — электромагнитная система MaxaRet.

Через три года был построен экспериментальный полноприводный Jensen CV8 FF. А в 1966 году появилась следующая модель — Jensen Interceptor, с ещё более мощной 325-сильной «восьмёркой». Кроме заднеприводного купе предлагался и вариант со скромным шильдиком JFF. Это был знаменитый Jensen FF — первый в мире полноприводный серийный автомобиль с самоблокирующимся межосевым дифференциалом и с АБС! Буквы FF — это Formula Ferguson, обозначение запатентованной Ролтом и коллегами трансмиссии.

Схема трансмиссии FFD в экспериментальном автомобиле Jensen CV8 FF 1965 года. Разместить узлы и агрегаты привода на передние колёса помогла особенность компоновки: двигатель находился за осью передних колёс, поэтому оказалось возможным расположить главную передачу переднего моста между мотором и радиатором. Карданный вал для привода передних колёс поместили слева от силового агрегата (машина с «правым рулём»). 1 — двигатель; 2 — автоматическая коробка передач; 3 — раздаточная коробка; 4 — АБС MaxaRet; 5 — главная передача заднего моста; 6 — главная передача переднего моста.

Все без исключения автомобильные журналисты того времени упоминали выдающуюся устойчивость полноприводных Дженсенов и «практически неограниченный запас тяги на мокром асфальте». Жаль, что самого Фергюсона к тому времени уже не было в живых — он умер в 1960-м...

Почему мы столь подробно рассказываем о Формуле Фергюсона? Да потому, что именно фирма Harry Ferguson Research впервые в мире уделила столь серьёзное внимание полному приводу как средству повышения активной безопасности!

Мы уже говорили, что привод на четыре колеса оставляет больший запас по сцеплению для восприятия боковых сил. И это плюс. Но есть и минус — теряется однозначность реакций на подачу топлива. Если на мощном заднеприводном автомобиле в скользком повороте резко нажать на газ, это вызовет занос задней оси. На переднеприводной машине, наоборот, при подаче тяги в скольжение сорвутся передние колёса. Хорошо это или плохо — не в том дело. Главное, что водитель всегда знает, как поведёт себя автомобиль в таком случае.

А какая ось сорвётся в скольжение на полноприводном автомобиле? На этот вопрос ответить непросто. Если в данный момент больше разгружен передок или под передними колёсами более скользкое покрытие, то начнётся снос. А если худшие условия по сцеплению имеют задние колёса, то машина уйдёт в занос. Реакция может быть неоднозначной! И это небезопасно.

Jensen FF (1966–1971) — полноприводная версия купе Jensen Interceptor. Первый серийный полноприводный автомобиль с самоблокирующимся межосевым дифференциалом. Двигатель Chrysler V8 с «большим блоком» рабочим объёмом 6,3 л развивал 325 л.с. и приводил все колёса через трёхступенчатый «автомат» TorqueFlite или 4-ступенчатую механическую коробку. На диагональных шинах размерностью 6,70–15 (как у «Волги» ГАЗ-21) Jensen FF снаряжённой массой 1800 кг развивал 212 км/ч и набирал 100 км/ч за 7,7 с. Другие технические особенности: реечный рулевой механизм с гидроусилителем, дисковые тормоза всех колёс, одноканальная АБС Dunlop MaxaRet (от английского maximum retardation — максимальное замедление), независимая передняя подвеска на двойных поперечных рычагах и зависимая рессорная с тягой Панара сзади. В 1968 году в Великобритании Jensen FF стоил 6000 фунтов стерлингов — примерно столько же, сколько самый дешёвый Rolls-Royсe. Всего было выпущено 318 полноприводных машин.

К счастью, Тони Ролт сам был гонщиком, причём очень хорошим — однажды, в начале 50-х, он даже выиграл 24-часовую гонку в Ле-Мане. Поэтому Ролт с коллегами с самого начала попытались избежать неоднозначности полного привода, применив несимметричный межосевой дифференциал. На задние колёса всех машин с фергюсоновскими трансмиссиями подавалось 63% крутящего момента, на передок — 37%. Таким образом реакция на увеличение тяги была приближена к заднеприводной.

Самоблокирующийся дифференциал позволил Дженсену взять лучшее от обоих типов трансмиссий. Лёгкий вход в поворот и отсутствие циркуляции мощности в штатных режимах движения без пробуксовки — от дифференциального привода. А лучшую реализацию тяги двигателя при пробуксовке — от жёсткого.

Но обгонные муфты механизма блокировки работали жёстко, в пульсирующем режиме, моментально превращая несимметричный дифференциальный привод в блокированный и обратно. Поэтому при пробуксовке неоднозначность увеличивалась! Был нужен механизм, который бы более гибко и плавно изменял степень блокировки межосевого дифференциала. И в конце 60-х годов Тони Ролт вместе с Дереком Гарднером, который позже был главным конструктором болидов Tyrrell, занялись странными, на первый взгляд, экспериментами с силиконовой жидкостью, что использовалась в муфтах привода вентиляторов радиаторов. Да-да, именно Ролт с Гарднером вошли в историю как изобретатели вискомуфты!

Самоблокирующиеся развиваются

Цилиндр с пакетами фрикционов внутри, заполненный силиконовой жидкостью, отлично подходил для намеченной Ролтом цели — тормозить шестерни межосевого дифференциала при пробуксовке колёс. Пока скорости вращения всех колёс примерно равны, вискомуфта никак не вмешивается в работу межосевого дифференциала. Но вот колёса одной из осей забуксовали. Шестерёнки межосевого дифференциала тут же начинают раскручиваться, связанные с ним пакеты фрикционов вискомуфты «взбивают» силиконовую жидкость, и муфта «схватывается», блокируя межосевой дифференциал частично или полностью.

Такое устройство блокировало дифференциал плавнее и мягче, что положительно сказывалось на управляемости. После оформления патентов на вискомуфту Тони Ролт в 1971 году образовал фирму FF Developments — специально для того чтобы оснащать автомобили полноприводными трансмиссиями своей разработки. Например, среди первых заказов фирмы были полноприводные версии фургончиков Bedford для английских лесничеств, партия автомобилей Ford Zephyr FF для полиции или седаны Opel Senator 4×4 для британской военной миссии в Берлине. Но самым главным достижением FFD стала трансмиссия для американского автомобиля AMC Eagle, который выпускался с 1979 по 1988 год. Это был обычный легковой AMC Concord, но с поднятым на 75 мм кузовом и с увеличенными «внедорожными» шинами. И конечно же, с полноприводной трансмиссией. Причём впервые в мире серийный автомобиль был оснащён межосевым дифференциалом, блокирующимся вискомуфтой!

Конечно, создавался AMC Eagle главным образом для тех, кто периодически штурмует бездорожье, — полный привод появился на этих машинах не из-за желания добиться более уверенного разгона или лучшей устойчивости и управляемости, как в случае с суперкаром Jensen FF или с Audi Quattro. Но с трансмиссионной точки зрения прямыми наследниками AMC Eagle стали такие драйверские автомобили, как Subaru Impreza Turbo или Mitsubishi Lancer Evo с первого по шестое поколения. Ведь их межосевые дифференциалы тоже блокируются встроенными вискомуфтами.

Раздаточная коробка автомобиля AMC Eagle разработки FFD. Обратите внимание на вискомуфту — это встроенный в межосевой дифференциал цилиндрический корпус с фрикционными дисками, заполненный вязкой кремнийорганической жидкостью (силоксан). При пробуксовке колёс одной из осей ведущий и ведомый пакеты дисков в вискомуфте проворачиваются относительно друг друга, давление и температура внутри возрастают, изменяется вязкость силоксана — и вискомуфта тормозит одну из выходных шестерён, не позволяя ей вращаться относительно корпуса и блокируя межосевой дифференциал.

Серийное купе Audi Quattro, которое появилось в 1981 году, через два года после дебюта AMC Eagle, оснащалось обычным «свободным» межосевым дифференциалом с принудительной блокировкой. Правда, Фердинанд Пьех, который в начале 80-х был начальником инженерного департамента Audi, выбрал для Quattro очень изящную схему, отлично подходившую для компоновки ингольштадтских машин. Продольно расположенный силовой агрегат переднеприводного автомобиля прямо-таки указывал торцом коробки передач на задние колёса — осталось лишь встроить в корпус трансмиссии межосевой дифференциал. Но для привода на передние колёса конструкторы Пьеха не стали городить традиционный для полноприводников огород с отдельной «раздаткой». Немцы сделали вторичный вал коробки полым — и сквозь него пропустили приводной вал передних колёс. Воистину, всё гениальное просто...

С самого начала на Audi, в отличие от FFD, выбрали симметричное распределение крутящего момента по осям — 50 : 50. А в 1984 году из салонов полноприводных Audi наконец-то исчезли архаичные ручки принудительной блокировки «центра» — в трансмиссиях Quattro появился привычный нам самоблокирующийся дифференциал Torsen. Название Torsen происходит от английских слов torque sensing и отражает способность этого чисто механического устройства мгновенно и плавно увеличивать степень своей блокировки в ответ на изменение крутящего момента на выходных валах. Поэтому Торсену не нужна вискомуфта — он блокируется сам. Причём срабатывает не от разности скоростей вращения уже после начала пробуксовки, а ещё до начала скольжения: Torsen способен реагировать на изменение сцепных условий в пятне контакта шин с дорогой!

Кстати, когда в последнее время конструкторы больших внедорожников стали задумываться о достижении «легковой» управляемости, они тоже вспомнили про Torsen — он используется в трансмиссиях таких автомобилей, как новый Range Rover, VW Touareg/Porsche Cayenne и Toyota Land Cruiser Prado.

Но вернёмся в 80-е. Триумфальный выход Audi Quattro на раллийную сцену послужил началом полноприводного бума — все раллийные команды группы В бросились создавать версии 4×4. Один за другим появились Peugeot 205 T16, Metro 6R4, Lancia Delta S4, Ford RS200... Все как один — с вискомуфтами в самоблокирующихся дифференциалах разработки FFD. За работу с раллийными командами на FFD отвечал Стюарт Ролт, сын Тони...

В начале 90-х годов обращался к FFD и завод АЗЛК, когда было решено проектировать раллийную полноприводную модификацию «Москвича»-2141. С помощью англичан была создана трансмиссия с тремя самоблокирующимися дифференциалами — передним, задним и межосевым (точь-в-точь как на болидах Ford RS200). Управляемость экспериментальных полноприводных «Москвичей» в предельных режимах заслуживала самых лестных оценок — поведение машин в скольжении было предсказуемым и удобным для гонщиков. Оказалось, что, подбирая «жёсткость» блокирующих вискомуфт во всех трёх дифференциалах, можно в широком диапазоне настраивать управляемость автомобиля. Например, более «строгая» блокировка заднего межколёсного дифференциала повышает склонность автомобиля к заносу задней оси. Увеличение коэффициента блокировки переднего или межосевого дифференциала, наоборот, повышает запас устойчивости — автомобиль менее охотно заезжает в поворот из-за проскальзывания и сноса передних колёс.

Однако такая настройка актуальна только в одном случае — при раллийном стиле езды со скольжениями. Поэтому три самоблокирующихся дифференциала — это прерогатива болидов группы WRC. Причём на этих машинах, как правило, внутрь дифференциалов встроены уже не вискомуфты, а пакеты многодисковых фрикционов с гидроприводом и с электронным управлением. Таким образом конструкторы получают широчайшие возможности по настройке управляемости в режиме реального времени. Например, при входе в поворот бортовой компьютер может «распустить» муфты во всех трёх дифференциалах, превратив их в «свободные» — чтобы автомобиль легче заходил в вираж. А когда пилот начнёт ускоряться при выходе на прямую, электроника даст команду, и сервопривод «зажмёт» муфты в дифференциалах таким образом, чтобы добиться минимальной пробуксовки всех колёс и в то же время не перейти грань приемлемой недостаточной поворачиваемости, за которой болид вынесет наружу виража.

Кстати, первыми применили управляемые муфты в Daimler-Benz — в трансмиссии автомобиля Mercedes-Benz Е-класса 4Matic с кузовом W124 образца 1986 года. Причём муфт там было три — при необходимости электроника сперва подключала привод на передние колёса, а потом последовательно задействовала блокировки межосевого и заднего межколёсного дифференциалов. Но такая трансмиссия оказалась неоправданно сложной. Кроме того, на нестабильном покрытии электроника то подключала передние колёса, то отключала...

Ещё одним пионером применения электронноуправляемых муфт в скоростных автомобилях стала фирма Porsche — на модели Porsche 959 1986 года было две муфты, а электроника работала в четырёх режимах, которые мог выбирать водитель. Позже серийные автомобили с трансмиссиями подобной сложности начали выпускать японцы — это, например, Mitsubishi Lancer Evo, наиболее совершенный полноприводный дорожный автомобиль из всех, что когда-либо проходили испытания Авторевю. Эволюция с межосевым управляемым дифференциалом ACD и задним дифференциалом с активным распределением крутящего момента AYC способна творить чудеса...

Вместо дифференциала

Пока раллийные инженеры колдовали с механизмами самоблокировки, конструкторы массовых легковушек, наоборот, пошли по пути упрощения — и вообще отказались от межосевого дифференциала, заменив его вискомуфтой. Первым европейским легковым автомобилем с такой трансмиссией стал Volkswagen Golf II Syncro 1985 года — его трансмиссию разрабатывали инженеры фирмы GKN, которая ещё в 1969 году приобрела FFD. Преимуществами такой схемы были простота и унификация полноприводной модели с базовой. В нормальных условиях автомобиль сохранял характеристики и управляемость переднеприводного, а при пробуксовке передних колёс уже через 0,2 секунды срабатывала вискомуфта, способная подавать назад до 70% крутящего момента.

Компоновка трансмиссии VW Golf III Syncro. «Раздатка» пристыкована к коробке передач, а вискомуфта установлена в блоке с главной передачей заднего моста и подключает привод на задние колёса при пробуксовке передних. На автомобилях VW Golf IV место вискомуфты заняла муфта Haldex.

Но такой «упрощенный» привод задних колёс обладал существенным недостатком — даже небольшая задержка в срабатывании вискомуфты усугубляла неоднозначность реакций. При подаче газа в скользком повороте автомобиль сначала сносило наружу, как переднеприводный, а потом, с подключением задних колёс, он резко менял характер — и мог уйти в занос.

Здесь отличились японцы — они неоднократно пытались сгладить этот недостаток, подбирая характеристики вискомуфт и используя их не только для включения привода на задние колёса, но и для блокировки межколёсных дифференциалов. На некоторых моделях (например Nissan Sunny/Pulsar 1988 года) было аж три вискомуфты: одна включала привод на задние колёса, а две другие служили для блокировки межколёсных дифференциалов. В автомобилях Ноnda Concerto 4WD вискомуфты заменяли не только межосевой, но и задний межколёсный дифференциал...

Но потом оказалось, что вместо вискомуфты в приводе задних колёс гораздо удобнее использовать просто фрикционную муфту, пакеты которой сжимаются гидроприводом. А управлять сжатием фрикционов и, соответственно, регулировать величину подаваемого к задним колёсам крутящего момента отлично может электроника.

Нынче большинство легковых полноприводников и паркетников имеют в приводе одной из осей управляемую муфту — будь то Haldex на автомобилях гольф-платформы концерна VW, система VTM-4 фирмы Honda или xDrive на BMW. Причём быстродействие современных муфт сделало задержку в подключении колёс практически незаметной — теперь всё зависит только от того, как настроена управляющая электроника. Например, трансмиссии автомобилей Golf 4Motion и Audi A3 Quattro совершенно идентичны конструктивно. Но разное программное обеспечение позволяет фольксвагеновцам выбирать симметричное распределение момента по осям, а инженеры Audi предпочитают подавать назад только 40% тяги, придавая своим машинам более переднеприводный характер. Дело вкуса...

А какие из этих схем предпочитаем мы? Легковые дорожные автомобили с подключаемым вручную приводом на вторую ось ныне, слава богу, не выпускаются. А что касается остальных трёх схем...

Конечно же, самые интересные, с нашей точки зрения, автомобили — это наследники Формулы Фергюсона, в трансмиссиях которых есть самоблокирующийся межосевой дифференциал. И неважно, какими путями осуществляется блокировка — вискомуфтой, как на автомобилях Subaru, механическим дифференциалом Torsen, как на моделях Audi A4-A6-A8 Quattro, VW Phaeton, или электронноуправляемыми муфтами (Mitsubishi Lancer Evo). Главное, что автоматически блокирующийся «центр» при грамотной настройке может значительно улучшить управляемость автомобиля — сделать его более безопасным и приятным для искушённого водителя.

Главная тенденция сегодня — изменяемый вектор тяги, когда момент превентивно по команде электроники подаётся на то колесо, что способно максимально эффективно его реализовать. Пока самая сложная полноприводная трансмиссия в мире — у седана Mitsubishi Lancer Evo X. Дополнительные редукторы способны перебрасывать момент между задними колёсами, центр блокируется электронноуправляемой муфтой, а спереди — обычный механический самоблок.Эпоха полного привода таким, как мы его знаем, закончится с приходом электромобиля о четырёх мотор-колёсах.

Но машины с автоматически подключаемым приводом на задние колёса мы тоже не сбрасываем со счетов — их становится всё больше. Муфту Haldex в последнее время активно используют Volvo и Saab. Трансмиссии со «свободными» межосевыми дифференциалами тоже находят своё применение — причём на таких скоростных автомобилях, как Мерседесы 4Matic всех классов. Но на этих машинах вместе с дифференциальным полным приводом в обязательном порядке «работает» неотключаемая антипробуксовочная электроника, которая в какой-то мере компенсирует отсутствие механизма самоблокировки.

Многодисковая муфта Haldex срабатывает от малейшего рассогласования скоростей вращения валов (1 и 5). Вращение любой из кулачковых шайб приводит к тому, что ролики начинают обкатываться по рабочим поверхностям (12) и перемещаться взад-вперёд, толкая поршни (10) в кольцевых цилиндрах насоса (на рисунке не показаны). Поршни накачивают масло в исполнительный цилиндр с поршнем (11), который и сжимает пакет дисков. Но электроника с помощью электромагнитного клапана может стравливать давление, тем самым гибко регулируя величину подводимого к колёсам момента. 1 — приводной вал; 2 — наружные фрикционные диски; 3 — внутренние фрикционные диски; 4 — уравновешивающая пружина; 5 — выходной вал; 6 — ступица; 7 — корпус; 8 — кулачковая шайба; 9 — ролики; 10 — кольцевые нагнетательные поршни; 11 — кольцевой рабочий поршень; 12 — профилированная рабочая поверхность.

Однако в последнее время мы замечаем, что по реальным ездовым свойствам автомобили с разными полноприводными трансмиссиями становятся все ближе друг к другу — естественно, при движении по дорогам общего пользования, а не на раллийных трассах. И чем более совершенными будут становиться электронные антипробуксовочные системы и программы управления муфтами типа Haldex, тем меньше будет различаться управляемость оснащённых ими автомобилей. Очевидно, это и есть прогресс.

Материал адаптирован к публикации с разрешения ООО «Газета «Авторевю». Все права на перепечатку принадлежат Авторевю.

Как работает полный привод на KIA Sportage (КИА Спортэдж)

Полноприводная трансмиссия позволяет кроссоверу Sportage использовать свои мощностные характеристики максимально эффективно. Полный привод повышает проходимость автомобиля в тяжелых дорожных условиях и улучшает управление на скользких покрытиях. Чтобы воспользоваться этими опциями в полной мере, необходимо понимать, как работает полноприводная трансмиссия на КИА Спортэйдж. На сегодняшний день корейский кроссовер представлен в четырех поколениях. Рассмотрим, чем отличаются трансмиссии разных поколений Sportage. 

Рекомендуем: 

Полный привод на КИА Спортэйдж первого поколения 

Управление полным приводом KIA Sportage 1 (выпускался с 1994 по 2003 год) выполняется с помощью раздатки Парт-тайм, лишенной межосевого дифференциала. Отсутствие узла означает, что активация 4WD при движении на ровном покрытии ускоряет износ трансмиссии. Зато в тяжелых дорожных условиях система полного привода полностью демонстрирует свои преимущества. Этому способствует наличие понижающей передачи, предотвращающей перегрев КПП на труднопроходимых участках. 

Среди недостатков трансмиссии Sportage первого поколения следует выделить недолговечность колесных муфт и игольчатых подшипников. Регулярная шприцовка крестовин и заднего кардана продлевает срок службы механизма. 

Вам будет также интересно: 

Полный привод на КИА Спортэйдж второго поколения 

KIA Sportage 2 (выпускается с 2004 года) оснащается подключаемым полным приводом с системой управления Active Torque Transfer. Система самостоятельно изучает дорожное покрытие и в зависимости от ситуации активирует заднюю ось для повышения проходимости кроссовера. Тяговый момент передается с помощью муфты, исполняющей роль дифференциала. 

Включение полного привода KIA Sportage 2 выполняется клавишей «LOCK», расположенной на приборной панели кроссвера. Информация, собранная индикаторами, поступает в ЭБУ. Благодаря этому система Sportage второго поколения управляет трансмиссией, но работать на опережение она не может. 

 

Читайте также: 

Полный привод на КИА Спортэйдж третьего поколения 

Полноприводная трансмиссия на KIA Sportage третьего поколения (на рынке с 2010 года) не рассчитана на езду по бездорожью, зато идеально подходит для движения в городских условиях, в том числе зимой. Полный привод может функционировать в автоматическом режиме или в режиме блокировки. В первом случае 4WD включается на основе данных ЭБУ, считывающего информацию о текущем состоянии двигателя, скорости вращения колес и т. д. Электромагнитная муфта обеспечивает активацию заднего моста. 

Включение и выключение режима блокировки выполняет кнопка «LOCK». Активацию полного привода подтверждает оранжевая лампочка на приборной панели. В режиме блокировки полный привод активен до набора скорости 40 км/ч. При достижении отметки в 30 км/ч задний мост постепенно дезактивируется и окончательно отключается на контрольной отметке — 40 км/ч. При сбрасывании скорости режим полного привода на КИА Спортэйдж активируется в обратном порядке. 

Рекомендуем: 

Полный привод на KIA Sportage четвертого поколения 

Спортэйдж четвертого поколения (на рынке с 2015 года) укомплектован системой полного привода Dynamax AWD. Принцип работы заключается в замыкании электромуфты в результате давления, создаваемого героторной помпой. Оптимальное распределение тяги между задними и передними колесами выполняется системой AWD на программном уровне. 

Вместе с тем система полного привода выполняет следующие функции: 

  1. Повышение боковой устойчивости автомобиля за счет акцентирования момента силы на задней оси.

  2. Автоматическая блокировка муфты при скорости ниже 40 км/ч. Это помогает проходить наклоны и небольшие диагональные вывешивания.

  3. Подключение задней оси на скользких участках, что способствует повышению управляемости и устойчивости автомобиля.

  4. Упрощение старта кроссовера на скользкой поверхности за счет передачи момента силы на задние колеса. 

Как мы видим, система полного привода не стоит на месте и с каждым новым поколением представляет собой более современную и практичную технологию. Полноприводная трансмиссия четвертого поколения не только упрощает управление кроссовером, но также позволяет использовать технические характеристики KIA Sportage максимально продуманно и эффективно. 

Читайте также: 

Симметричный полный привод Symetrical AWD

Система полного привода VTD*1:

Спортивная версия полного привода с электронным управлением, улучшающая характеристики поворачиваемости. Компактная система полного привода включает в себя межосевой планетарный дифференциал и многодисковую гидравлическую муфту блокировки*2 с электронным управлением. Распределение крутящего момента между передними и задними колесами в соотношении 45:55 непрерывно корректируется блокировкой дифференциала с помощью многодисковой муфты. Распределение крутящего момента контролируется автоматически, с учетом состояния дорожного покрытия. Это обеспечивает великолепную устойчивость, а за счет распределения крутящего момента с акцентом на задние колеса улучшаются характеристики поворачиваемости.

Актуальные модели (российская спецификация)
Subaru WRX c трансмиссией Lineartronic.
Ранее устанавливалась на автомобили: Subaru Legacy GT 2010‑2013, Forester S‑Edition 2011‑2013, Outback 3.6 2010‑2014, Tribeca, WRX STI с автоматической трансмиссией 2011‑2012

Система полного привода с активным распределением крутящего момента (ACT):

Система полного привода с электронным управлением, обеспечивающая бо́льшую курсовую устойчивость автомобиля на дороге, в сравнении с моноприводными автомобилями и полноприводными автомобилями с подключаемым приводом на другую ось.
Оригинальная многодисковая муфта передачи крутящего момента Subaru регулирует распределение крутящего момента между передними и задними колесами в режиме реального времени в соответствии с условиями движения. Алгоритм управления заложен в электронном блоке управления трансмиссией и учитывает скорости вращения передних и задних колес, текущий крутящий момент на коленчатом валу двигателя, текущее передаточное отношение в трансмиссии, угол поворота рулевого колеса и т.д. и при помощи гидроблока сжимает диски муфты с необходимым усилием. В идеальных условиях система распределяет крутящий момент между передними и задними колесами в соотношении 60:40. В зависимости от обстоятельств, таких, как буксование, крутой поворот и др. перераспределение крутящего момента между осями меняется. Адаптация алгоритма управления под текущие условия движения обеспечивает превосходную управляемость в любой дорожной ситуации, независимо от уровня подготовки водителя. Многодисковая муфта располагается в корпусе силового агрегата, является его составной частью и использует ту же рабочую жидкость, что и другие элементы автоматической трансмиссии, что обусловливает ее лучшее охлаждение, нежели при обособленном расположении, как у большинства производителей, и, следовательно большую долговечность.

Актуальные модели (российская спецификация)
На российском рынке Subaru Outback, Subaru Forester*, Subaru XV.

Система полного привода с межосевым самоблокирующимся дифференциалом с вискомуфтой (CDG):

Механическая система полного привода для механических трансмиссий. Система представляет собой сочетание межосевого дифференциала с коническими шестернями и блокировки на основе вискомуфты. В обычных условиях крутящий момент между передними и задними колесами распределяется в соотношении 50:50. Система обеспечивает безопасное спортивное вождение, всегда максимально используя доступную тягу.

Актуальные модели (российская спецификация)
Subaru WRX и Subaru Forester - с механической трансмиссией.

Система полного привода с электронноуправляемым активным межосевым дифференциалом повышенного трения (DCCD*3):

Система полного привода, ориентированная на обеспечение максимальных ходовых характеристик, для серьезных спортивных состязаний. Система полного привода с электронноуправляемым активным межосевым дифференциалом повышенного трения использует сочетание механической и электронной блокировок дифференциала при изменении крутящего момента. Крутящий момент между передними и задними колесами распределяется в соотношении 41:59, с акцентом на максимальные ходовые характеристики и оптимальное управление динамической стабилизацией автомобиля. Механическая блокировка отличается более быстрым откликом и срабатывает до электронной. Работая с большим крутящим моментом, система демонстрирует наилучший баланс между остротой управления и устойчивостью. Имеются предустановленные режимы управления блокировкой дифференциала, а также режим ручного управления, которыми водитель может пользоваться в соответствии с дорожной ситуацией.

Актуальные модели (российская спецификация)
Subaru WRX STI с механической трансмиссией.

что это, значение, принцип работы

Полный привод (4WD,4x4, AWD) — это разновидность автомобильной трансмиссии, в которой крутящий момент от двигателя приводит в действие обе оси машины. Полный привод (ПП) используется на внедорожниках для увеличения проходимости. Его использование на обычных автомобилях улучшает ходовые, а не внедорожные качества.

Виды и типы полного привода

Различают несколько видов трансмиссий с 4WD, различающихся способом включения и схемой работы.

Подключаемая (part time)

В обычных условиях энергия мотора передается на одну ось (заднюю либо переднюю). При необходимости полный привод включается с помощью специального рычага или кнопки. Это самый простой и дешевый тип «four wheel drive», используемый для езды по бездорожью. В данной трансмиссии обычно отсутствует дифференциал, распределяющий момент между осями. Поэтому ее нельзя постоянно эксплуатировать на шоссе. В противном случае увеличивается расход топлива и ускоряется износ покрышек и трансмиссии.

На твердом покрытии нужно отключать полный привод. Его стоит задействовать только в грязи, песке, на льду либо в снегу. Его недостаток в том, что отсутствие дифференциала между осями ухудшает управляемость авто на льду и мокром асфальте.

Автоматическая (Automatic 4WD)

Как и описанная выше система Part time, данный вид трансмиссии включается лишь при необходимости. Однако вместо водителя это делает автоматика. Подключение реализуется с помощью вискомуфты или многодискового сцепления под управлением электроники. Второй мост включается в работу при пробуксовке колес основного ведущего моста. Система обеспечивает хорошие ходовые качества на песке, грязи или нечищенной зимней дороге. Однако она плохо приспособлена для езды по бездорожью: второй мост подключается слишком поздно, когда первый уже забуксовал.

Подключаемый привод на основе вискомуфты нельзя долго использовать на бездорожье — узел может выйти из строя из-за перегрева.

Некоторые модели оборудуются кнопкой предварительной блокировки муфты, позволяющей легко преодолеть сложный участок.

Постоянный полный привод (Full-time 4WD)

В машинах с таким типом трансмиссии усилие всегда передается на четыре колеса. Они разделяются с помощью межосевого дифференциала, который улучшает управляемость, уменьшает износ шин и снижает нагрузку на агрегаты. Для улучшения проходимости машины «Full-time 4WD» оснащаются блокировкой дифференциалов (межколесного и межосевого). Эта функция реализуется в двух вариантах: автоматическом либо ручном.

Такой тип машин наименее подвержен заносу и отличается наилучшей проходимостью. При наличии блокировки дифференциала ее нужно включать лишь перед преодолением грязи, снега, песка или затяжного скользкого подъема. В остальных случаях это лишь ухудшает ходовые характеристики и уменьшает срок службы покрышек и агрегатов.

Многорежимный полный привод (Selectable 4WD)

Самый лучший тип трансмиссии, сочетающий в себе преимущества всех вышеперечисленных. Единственный его недостаток — высокая цена. Автомобиль с многорежимным полным приводом может ездить с одной и двумя ведущими осями. Водитель сам выбирает состояние дифференциалов. На асфальте достаточно передней оси, на скользкой дороге следует включить постоянный привод на 4 колеса, а на бездорожье — заблокировать дифференциал (на наиболее тяжелых участках все три — межосевой и межколесные).

 

Полный привод: устройство и работа

Наибольшее распространение получила полноприводная трансмиссия с вискомуфтой. В ее состав входят МКПП или АКПП, сцепление, раздаточная коробка, карданные и главные передачи, межколесные и межосевой дифференциалы.

Такой вариант полного привода используется на авто с передне- и заднеприводной компоновкой. В первом случае КПП устанавливается поперек оси машины, во втором — вдоль. Это влияет на особенности конструкции «раздатки» и карданов.

Сцепление на МКПП выполняет две функции:

  • предохраняет трансмиссию от перегрузок;

  • обеспечивает кратковременное разъединение двигателя и КПП во время переключения скоростей.

АКПП оборудуются гидротрансформатором, выполняющим аналогичную функцию.

Раздаточная коробка, включающая понижающий редуктор и межосевой дифференциал, распределяет крутящий момент между осями и увеличивает его при включении «пониженной передачи».

Для улучшения внедорожных характеристик трансмиссия оснащается блокировкой межосевого дифференциала. В простейшем случае он автоматически блокируется вискомуфтой. В более продвинутых моделях используется многодисковая фрикционная муфта и дифференциал Torsen с самоблокировкой.

На машинах, рассчитанных на езду по бездорожью, устанавливается автоматическая либо ручная блокировка дифференциалов между колесами.

Работает система следующим образом:

  • крутящий момент от мотора передается через сцепление на КПП;

  • мощность двигателя распределяется по осям через раздаточную коробку;

  • карданные передачи приводят в действие межколесные дифференциалы задней и передней осей.


Какой полный привод лучше

Полный привод, подключаемый в ручном режиме, почти не применяется на серийных автомобилях. Более распространена трансмиссия с подключением второй оси при помощи фрикционной муфты. Она может управляться электроникой, считывающей данные о скорости вращения колес или блокироваться при нагреве в результате проскальзывания.

Для редких поездок по бездорожью можно приобрести машину с постоянным полным приводом и дифференциалом, блокирующимся с помощью вискомуфты. Если же предстоят длительные поездки по песку и грязи, стоит переплатить за многорежимный полный привод, который одинаково хорошо себя ведет на трассе, в снегах или на раскисшей грунтовой дороге.

Преимущества полного привода

В сравнении с машинами с одной ведущей осью полноприводные авто отличаются следующими преимуществами:

  • улучшенный разгон на скользком покрытии;

  • повышенная проходимость;

  • хорошая курсовая устойчивость.

Последнее утверждение верно лишь для постоянного привода на 4 колеса. Автоматическая система 4WD с вискомуфтой может преподнести неприятные сюрпризы, неожиданно подключая вторую ведущую ось.

Для обеспечения безопасности следует выбирать автомобили с системой курсовой устойчивости (ESP). Она способна компенсировать ошибки водителя, предотвращая возможность заноса.

Как это работает: трансмиссия

Независимо от того, водите ли вы спортивный автомобиль мощностью 500 л.с. или экономичный хэтчбек мощностью 96 л.с., вся мощь под капотом вашего автомобиля или грузовика будет бесполезна, если крутящий момент двигателя не передается на ведущие колеса через сложный лабиринт шестерен.

Фактически, трансмиссия может быть наименее понятной частью транспортного средства. Новые инновации в области полного привода и полного привода только усугубили эту путаницу для многих водителей.Вот пример, который поможет объяснить эту загадку под половицей: что на самом деле происходит, когда вы нажимаете на педаль акселератора.

ПРИВОД ПЕРЕДНЕГО КОЛЕСА

Хотя передний привод можно найти в такой классике, как Cord 1929 года, чрезвычайно популярная современная конфигурация основана на Mini 1959 года. Его создатель, сэр Алек Иссигонис, поместил небольшой двигатель поперечно - сбоку - под капот, установил трансмиссию и дифференциал в один блок, называемый трансмиссией, и установил его под двигателем и в задней части.В то время как у некоторых передних водителей трансмиссия устанавливается продольно - от передней к задней, но все компоненты по-прежнему находятся впереди. Поскольку передние колеса должны управлять, а также двигаться, они соединены с полуосями полуосей через сложные универсальные шарниры, называемые шарнирами равных угловых скоростей, которые могут плавно передавать мощность при жестком шарнирном сочленении.

ПРО

• Больше места для людей и грузов.
• Повышенная экономия топлива за счет меньшего веса.
• Улучшенное сцепление с дорогой в мокрую погоду благодаря весу на ведущие колеса.

CON
• Повышенный износ передних шин и подвески.
• Стесненный моторный отсек затрудняет обслуживание.
• Ограничение мощности, с которой передние колеса могут справиться, не делая рулевое управление непредсказуемым.
• Снижение тяги в мокрую погоду при модернизации.

Коробка передач

Любая трансмиссия работает точно так же, как и любая другая трансмиссия. Разница заключается в следующем: вместо того, чтобы быть соединенным через длинный приводной вал с задней осью, выходной вал трансмиссии приводит в движение большую шестерню, которая зацепляется непосредственно с зубчатым венцом дифференциала.А сам дифференциал (который был бы установлен на задней оси в автомобиле с задним приводом) расположен в картере коробки передач, установленной параллельно трансмиссии. При подаче мощности дифференциал распределяет ее на два передних колеса через полуоси.

Бесступенчатая трансмиссия (CVT)

CVT набирают популярность и используются в нескольких новых Ford, Satns и Audis. Вместо шестерен в вариаторе используется ремень между двумя шкивами.Один приводится валом от двигателя, другой приводит вал в блок дифференциала и ведущие оси. Оба шкива разделены так, что их половины могут скользить ближе друг к другу и дальше друг от друга. По мере того как ремень движется выше и ниже в шкивах, эффективные передаточные числа между ведущим и ведомым валами изменяются.

ПРИВОД ЗАДНЕГО КОЛЕСА

По-прежнему классический, задний привод был практически единственной трансмиссией в течение многих лет.Продольно установленный двигатель с трансмиссией, прикрепленной непосредственно к нему, передает мощность через карданный вал на блок дифференциала на задней оси. Дифференциал поворачивает усилие на 90 ° и передает его на задние колеса. (Некоторые спортивные автомобили, такие как Corvettes, Ferraris и Porsche, размещают комбинированную трансмиссию и дифференциал - или коробку передач - в задней части.)

Карданный вал соединяется с помощью универсальных шарниров вилочного типа и шлицевого компенсатора для обеспечения вертикального и продольного перемещения подвески.

PRO
• Лучшее распределение веса спереди / сзади обеспечивает более гибкое управление.
• Простота обслуживания благодаря разнесенным компонентам.
• Меньший износ, поскольку передние колеса не должны одновременно управлять автомобилем и тянуть его за собой.

CON
• Плохое сцепление с мокрой дорогой и устойчивость без сложных электронных средств управления.
• Уменьшенное пассажирское и грузовое пространство.

Механическая коробка передач

Коробка передач соединена с двигателем через подпружиненный диск сцепления, покрытый с обеих сторон фрикционным материалом.Сцепление должно быть выключено для переключения передач, а трансмиссия должна быть в нейтральном положении или сцепление должно быть выключено, чтобы автомобиль можно было остановить при работающем двигателе. Трансмиссия состоит из входного вала от двигателя и выходного вала к ведущим колесам. Входные шестерни могут скользить вперед и назад, чтобы зацепиться со своими выходными сопряженными. Конусы синхронизатора между скользящими шестернями и валом обеспечивают плавное переключение передач. Реверс-редуктор находится на собственном валу.

Автоматическая коробка передач

Масляный преобразователь крутящего момента, увеличивающий крутящий момент двигателя внутри колокола трансмиссии, допускает некоторое проскальзывание, поэтому автомобиль можно остановить во время работы двигателя.Фрикционная муфта, встроенная в центр гидротрансформатора, блокирует его входной и выходной валы с одинаковой скоростью для движения по шоссе. Управляемое компьютером гидравлическое давление выбирает, какая комбинация шестерен в нескольких планетарных передачах может вращаться, изменяя соотношения между входным и выходным валами.

Открытый дифференциал

На повороте внешние колеса прорезают более широкую дугу, чем внутренние. Дифференциал должен гарантировать, что внешние и внутренние колеса могут вращаться с разной скоростью (отсюда и название), при этом обеспечивая мощность на оба колеса.Основной корпус дифференциала содержит большую коронную шестерню, которая входит в зацепление с малой ведущей шестерней, приводимой в действие приводным валом. Соотношение между зубчатым венцом и ведущей шестерней известно как передаточное число главной передачи или передаточное число задней оси. Кольцевая шестерня также вращает водило, содержащее крестовины с перпендикулярным зацеплением, которые позволяют левому и правому полуосям вращаться независимо. Оборотная сторона: колесо с наименьшим сцеплением ограничивает мощность, прилагаемую к дороге.

Дифференциал повышенного трения

Концепция обеспечения тяги нескользящему ведущему колесу с помощью дифференциала повышенного трения возникла, по крайней мере, в конце 1950-х годов.Хотя сейчас в старой теме есть много морщин, суть осталась прежней. Звездочки механически связаны для распределения крутящего момента независимо от условий. Это можно сделать, просто добавив подпружиненные блоки сцепления, которые предотвращают вращение крестообразных шестерен. Затем мощность передается на оба колеса до предела мощности пакетов сцепления. Пауки также могут быть пневматически или электрически заблокированы вместе, но это нарушает функцию дифференциала.

ЧЕТЫРЕХ И Полноприводной привод

С точки зрения тяги, лучший из миров - это когда и передние, и задние колеса приводят автомобиль в движение.Однако передняя и задняя оси вращаются с разной скоростью, за исключением движения по идеально прямой. Таким образом, единственный способ привести автомобиль в действие при поворотах по сухой дороге - это наличие разницы между ними. (На скользкой поверхности проскальзывание покрышек компенсирует разницу в скорости вращения колес.)

Многие полноприводные автомобили имеют большую часть трансмиссии с аналогичными моделями с передним приводом, но добавляют компактный межосевой дифференциал, карданный вал и задний дифференциал. В полноприводных автомобилях используется раздаточная коробка, расположенная после трансмиссии, которая при необходимости передает мощность как на переднюю, так и на заднюю оси.При включении раздаточная коробка приводит в движение два отдельных карданных вала, которые приводят в действие отдельные дифференциалы. На настоящих полноприводных автомобилях, движущихся по бездорожью в режиме полного привода, межосевой дифференциал не используется.

PRO
• Максимальное сцепление с различными поверхностями.

CON
• Увеличенный вес, что снижает экономию топлива.
• Больше лома.
• Более высокая стоимость.

ПРИВОД БУДУЩЕГО

Через два десятилетия вы можете ожидать, что ваш автомобиль будет приводить в движение электрическую энергию.Скорее всего, у него будет относительно небольшой электродвигатель на каждое колесо, а концепции переднего, заднего и полного привода станут устаревшими. Электроника сможет направлять мощность на любое одно колесо, на все колеса одновременно или на любую комбинацию. Либо водородный топливный элемент, либо двигатель внутреннего сгорания, работающий на водороде, включающий генератор, будет поставлять электричество. Поскольку затраты на разработку топливных элементов по-прежнему огромны, более экономичной альтернативой может быть замена заправочных станций водородными заправочными станциями.

Вискомуфта

Это дифференциал без шестерен. Входной вал от коробки передач (на передних колесах) и выходной вал к задним колесам несут серию пластин, которые попеременно переплетаются между собой и расположены близко друг к другу. все пластины плавают в специальной жидкости, которая при необходимости передает мощность от входных пластин к выходным. Если передние ведущие колеса начинают пробуксовывать, их валы и диски вращаются быстрее остальных.Эта разность скоростей внутри корпуса перемешивает и нагревает жидкость, которая сгущает ее и более плотно связывает чередующиеся пластины. Некоторый крутящий момент теперь передается на более цепкие колеса, пока вращающиеся колеса не восстановят сцепление с дорогой.

Дифференциал Torsen

Torsen датируется 1983 годом. С тех пор он использовался различными автопроизводителями, включая Audi и Hummer. Torsen умножает крутящий момент, поступающий от оси, которая начинает вращаться или теряет сцепление с дорогой, и передает его на более медленно вращающуюся ось с лучшим сцеплением.Шестерни обеспечивают соотношение крутящего момента и смещения 4: 1, что означает, что они могут передавать в четыре раза больше мощности на нескользящую ось, чем может поддерживать скользящая ось. Одним из больших преимуществ систем Torsen является то, что, поскольку они чисто механические, они очень быстро реагируют на проскальзывание.

Раздаточная коробка

Это отдельная коробка передач, установленная за трансмиссией. Мощность передается на раздаточную коробку только на задние колеса или на передние и задние колеса.Отдельный карданный вал соединяет раздаточную коробку с дифференциалом передней оси. Большинство раздаточных коробок также имеют два передаточных числа: высокий и низкий. В то время как многие автомобили по-прежнему имеют раздаточную коробку с ручным включением, некоторые из них теперь предлагают электрическое включение.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на пианино.io

Как работают сцепления | HowStuffWorks

С 1950-х по 1970-е годы вы могли рассчитывать на пробег от 50 000 до 70 000 миль от сцепления вашего автомобиля. Сцепления теперь могут прослужить более 80 000 миль, если вы будете использовать их осторожно и правильно обслуживать. Если не позаботиться, сцепления могут начать выходить из строя на 35 000 миль. Грузовики, которые постоянно перегружены или часто буксируют тяжелые грузы, также могут иметь проблемы с относительно новыми сцеплениями.

Нажмите "играть", чтобы увидеть промокод.

Самая распространенная проблема со сцеплениями заключается в том, что фрикционный материал на диске изнашивается. Фрикционный материал на диске сцепления очень похож на фрикционный материал колодок дискового тормоза или колодок барабанного тормоза - через некоторое время он изнашивается. Когда большая часть или весь фрикционный материал исчезнет, ​​сцепление начнет проскальзывать и в конечном итоге не будет передавать мощность от двигателя на колеса.

Сцепление изнашивается только тогда, когда диск сцепления и маховик вращаются с разной скоростью.Когда они сцеплены вместе, фрикционный материал плотно прижимается к маховику, и они вращаются синхронно. Износ происходит только тогда, когда диск сцепления скользит по маховику. Так что, если вы относитесь к тому типу водителей, который много буксует сцеплением, вы изнашиваете сцепление намного быстрее.

Иногда проблема не в скольжении, а в залипании. Если ваше сцепление не выключается должным образом, оно продолжит вращать первичный вал. Это может вызвать скрежет или полностью помешать включению передачи.Вот некоторые распространенные причины, по которым сцепление может заедать:

  • Обрыв или растяжение троса сцепления - Тросу требуется правильное натяжение для эффективного толкания и тяги.
  • Негерметичный или неисправный рабочий и / или главный цилиндры сцепления - Утечки не позволяют цилиндрам создавать необходимое давление.
  • Воздух в гидравлической линии - Воздух влияет на гидравлику, занимая пространство, необходимое жидкости для создания давления.
  • Неправильно отрегулирована тяга - Когда ваша нога ударяет по педали, рычажный механизм передает неверное количество силы.
  • Несоответствующие компоненты сцепления - Не все запасные части работают с вашим сцеплением.

«Жесткое» сцепление - тоже частая проблема. Все муфты требуют определенного усилия для полного нажатия. Если вам нужно сильно нажать на педаль, возможно, что-то не так. Часто причиной являются заедание или заедание рычага педали, троса, поперечного вала или шарнира. Иногда засорение или изношенные уплотнения в гидравлической системе также могут стать причиной жесткого сцепления.

Другая проблема, связанная со сцеплениями, - это изношенный выжимной подшипник, иногда называемый выжимным подшипником .Этот подшипник прикладывает силу к пальцам вращающегося прижимного диска, чтобы освободить сцепление. Если вы слышите грохочущий звук при включении сцепления, возможно, у вас проблема с выбрасыванием.

В следующем разделе мы рассмотрим несколько различных типов муфт и способы их использования.

Компоненты системы полного привода

Основными частями любой системы полного привода являются два дифференциала (передний и задний) и раздаточная коробка. Кроме того, системы неполного рабочего времени имеют блокирующие ступицы, и оба типа систем могут иметь усовершенствованную электронику, которая помогает им еще лучше использовать имеющуюся тягу.

Дифференциалы Автомобиль имеет два дифференциала, один из которых расположен между двумя передними колесами, а другой - между двумя задними колесами. Они передают крутящий момент от карданного вала или трансмиссии на ведущие колеса. Они также позволяют левому и правому колесу вращаться с разной скоростью при прохождении поворота.

Когда вы совершаете поворот, внутренние колеса движутся по другому пути, чем внешние колеса, а передние колеса движутся по другому пути, чем задние колеса, поэтому каждое из колес вращается с разной скоростью.Дифференциалы обеспечивают разницу в скорости между внутренними и внешними колесами. (В полноприводном варианте разница в скорости между передними и задними колесами обрабатывается раздаточной коробкой - мы обсудим это позже.)

В легковых и грузовых автомобилях используется несколько различных типов дифференциалов. Типы используемых дифференциалов могут существенно повлиять на то, насколько хорошо автомобиль использует имеющееся тяговое усилие. Для получения более подробной информации см. Как работают дифференциалы.

Раздаточная коробка

Это устройство, которое распределяет мощность между передней и задней осями полноприводного автомобиля.

Вернемся к нашему примеру поворота на повороте: в то время как дифференциалы обрабатывают разницу скоростей между внутренними и внешними колесами, раздаточная коробка в полноприводной системе содержит устройство, которое учитывает разницу скоростей между передними и задними колесами. . Это может быть вязкостная муфта, межосевой дифференциал или редуктор другого типа. Эти устройства позволяют системе полного привода исправно работать на любой поверхности.

Раздаточная коробка в системе с частичным полным приводом блокирует карданный вал передней оси с карданным валом задней оси, поэтому колеса вынуждены вращаться с одинаковой скоростью.Это требует, чтобы шины проскальзывали при повороте автомобиля. Такие системы неполного рабочего времени следует использовать только в ситуациях с низким сцеплением, когда шины относительно легко проскальзывают. На сухом бетоне шинам непросто проскальзывать, поэтому следует отключить полный привод, чтобы избежать резких поворотов и дополнительного износа шин и трансмиссии.

Некоторые раздаточные коробки, чаще используемые в системах с частичной занятостью, также содержат дополнительный набор передач, которые обеспечивают автомобилю низкий диапазон .Это дополнительное передаточное число дает автомобилю дополнительный крутящий момент и сверхмалую выходную скорость. На первой передаче в низком диапазоне автомобиль может развивать максимальную скорость около 5 миль / ч (8 км / ч), но на колесах создается невероятный крутящий момент. Это позволяет водителям медленно и плавно подниматься по очень крутым холмам.

Стопорные ступицы

Каждое колесо в автомобиле прикреплено к ступице болтами. Полноприводные грузовики с неполным приводом обычно имеют стопорные ступицы на передних колесах. Когда полный привод не задействован, стопорные ступицы используются для отсоединения передних колес от переднего дифференциала, полуосей (валов, соединяющих дифференциал со ступицей) и карданного вала.Это позволяет дифференциалу, полуосям и карданному валу перестать вращаться, когда автомобиль находится в приводе на два колеса, что снижает износ этих деталей и улучшает экономию топлива.

Ступицы с ручной блокировкой были довольно распространены. Чтобы включить полный привод, водителю приходилось выходить из грузовика и крутить ручку на передних колесах, пока ступицы не заблокируются. В новых системах есть ступицы с автоматической блокировкой, которые включаются, когда водитель переключается на полный привод. Этот тип системы обычно можно задействовать во время движения автомобиля.

В ручных или автоматических системах обычно используется скользящая муфта, которая фиксирует передние полуоси на ступице.

Усовершенствованная электроника

Во многих современных полноприводных автомобилях передовая электроника играет ключевую роль. Некоторые автомобили используют систему ABS для выборочного торможения колес, которые начинают буксовать - это называется антипробуксовочная система .

Другие имеют сложные муфты с электронным управлением, которые могут лучше контролировать передачу крутящего момента между колесами.Позже в статье мы рассмотрим одну из таких продвинутых систем.

Во-первых, давайте посмотрим, как работает самая простая система полного привода с частичной занятостью.

Разъяснение систем полного привода

Из августовского выпуска 2016 года

Полноприводные системы быстро распространяются на автомобильном рынке, как и многие другие автомобили Kirk's Starship Enterprise . Эти системы обещают всепогодную гарантию, а также динамические преимущества на сухой дороге, и многие покупатели автомобилей считают, что они необходимы для любого контрольного списка для нового автомобиля.Но не все системы полного привода одинаковы. При этом мы не можем не сказать, как полноприводные системы распределяют крутящий момент.


Torque, несмотря на свою трудолюбивую репутацию, ленив. Оставленный неуправляемым, как малыши или подростки, он будет разочаровывать, всегда предпочитая путь наименьшего сопротивления. А с автомобильной точки зрения это чаще всего означает вращение покрышек. Не то чтобы мы возражали против раскручивания шин, но поскольку работа двигателя заключается в том, чтобы доставить нас туда, куда мы хотим идти, задействовать его крутящий момент для выполнения этой задачи только прагматично.Таким образом, полный привод, который делит работу по перемещению не между двумя колесами, а между четырьмя. В современных полноприводных автомобилях различают прямой крутящий момент, но делать это правильно - значит распределять нужное количество крутящего момента на нужные колеса в нужное время.

Обратите внимание, что мы написали полный привод, а не полный привод. На этих страницах важно различие. По нашему определению, полноприводные автомобили, в основном грузовики, могут блокировать только передний и задний карданные валы, так что каждая ось всегда вращается с одинаковой скоростью.И так они поступают всякий раз, когда управляют всеми четырьмя колесами. Конечно, это немного элементарно, но довольно часто грузовики стремятся решить проблемы. Словно ползать по крутым каменистым тропам. Или поднимать лодки по покрытым мхом спусковым трапам. Или наш любимый - прыжки через машины на залитых пивом аренах.

Если ваши цели более амбициозны - например, поворот, - существуют более эффективные способы разделения крутящего момента на переднюю и заднюю оси, чем простые раздаточные коробки. Один из них - полностью отказаться от механического соединения и запитать одну ось электричеством.Приводя в действие передние колеса с помощью электродвигателя, Porsche 918 Spyder изменил не только наше определение скорости, но и наше определение полного привода. И все же он не единственный в мире мостов с электрическим приводом. На другом конце спектра характеристик находится гибридный кроссовер Toyota RAV4, который приводит в движение задние колеса исключительно с помощью электродвигателя.

Газовые / электрические полноприводные системы, которые все еще находятся в зачаточном состоянии, сильно различаются по стоимости и назначению, а транспортные средства с электронным мостом являются исключением.Хотя их популярность растет, сегодня в США продаются лишь единицы.

Многие современные полноприводные автомобили используют гораздо более распространенный межосевой дифференциал, который является проверенным средством управления передачей крутящего момента на обе оси. Однако большинство из них представляют собой системы по запросу, основанные на трансмиссии с передним приводом. Ниже приводится более подробное рассмотрение самого популярного оборудования, используемого сегодня полноприводными автомобилями для передачи мощности на землю:

РОЙ РИТЧИ

Открытый дифференциал

Скромный открытый межосевой дифференциал - простой, надежный, дешевый - практически исчез из-за электромеханических альтернатив, которые обеспечивают больший контроль и большую эффективность.Открытый дифференциал, разновидность обычного планетарного ряда автоматических трансмиссий, разделяет один вход крутящего момента (трансмиссию) на два выхода (передняя и задняя оси), но позволяет им вращаться с разной скоростью. Тем не менее, открытые дифференциалы не имеют средств ограничения изменения скорости между двумя выходами, поэтому крутящий момент может свободно следовать по пути наименьшего сопротивления. Следовательно, автомобиль может застрять, когда одно колесо будет яростно вращаться, а другие останутся неподвижными.Большинство современных транспортных средств компенсируют это дешевой, но эффективной комбинацией программного обеспечения и существующего оборудования, которое использует тормоза для создания реактивного крутящего момента на проскальзывающем колесе, закрывая путь наименьшего сопротивления и, таким образом, увеличивая крутящий момент, прилагаемый к колесам, с большим сцеплением.

Открытые дифференциалы также могут быть соединены с выбираемыми водителем шкафчиками, как в Mercedes-Benz G-class, которые могут блокировать вместе переднюю и заднюю оси, а также левое и правое колеса. Заблокированный дифференциал сродни отсутствию дифференциала вообще, поскольку он представляет собой сплошное звено, соединяющее оси и колеса с трансмиссией.Но трансмиссия будет заедать и раскачиваться, как только автомобиль достигает поверхностей с высоким сцеплением, таких как асфальтированные дороги, где ему необходимо вернуть свои дифференциалы по той причине, по которой они были изобретены: чтобы компенсировать значительную разницу в скорости колес при повороте.

[+] Простой, недорогой
[-] Ограниченный контроль над распределением крутящего момента
Найдено в: Jeep Grand Cherokee Laredo, Mercedes-Benz G-class


Разделение крутящего момента: захватывающая правда

Когда угодно производители говорят о своих полноприводных системах, всегда болтают о том, куда идет крутящий момент и в какой пропорции.Все это теоретически, основано на предположениях, которые редко бывают верными. Когда пробуксовка колес происходит в реальном мире, распределение крутящего момента в конечном итоге определяется доступным сцеплением с дорогой на каждой шине. Это делает разделение крутящего момента функцией передачи нагрузки и трения о поверхность дороги, поскольку это является следствием конфигурации дифференциала. Когда производитель говорит о разделении крутящего момента 50/50, он предполагает равное сцепление с дорогой на каждой оси, что вряд ли произойдет в любой ситуации, когда вам больше всего нужен полный привод.Точно так же возможность передавать 100 процентов крутящего момента на одну ось обычно не упоминает предостережение о том, что противоположная ось должна вращать колеса на поверхности почти без трения. (Муфты по запросу являются исключением из этого правила, так как некоторые из них могут передавать 100 процентов крутящего момента на одну ось, разъединяя другую.) Поскольку сцепление и распределение веса постоянно меняются, указанное разделение крутящего момента становится практически бессмысленным в реальном мире. . Думайте о разговорах производителей о разделении крутящего момента как о обещаниях кандидатов в президенты: когда наступает реальность, результаты могут отличаться.


РОЙ РИТЧИ

Центральный дифференциал с ограниченным скольжением

Все еще относительно простые, эти пассивные центральные дифференциалы реагируют на изменения крутящего момента - либо на колесах, либо от двигателя, - перенаправляя движущую силу двигателя на ось с большим сцеплением. Они все время управляют всеми четырьмя колесами и в своей работе полагаются только на физику, предсказуемого союзника по нашему опыту. Отказ от датчиков, исполнительных механизмов и вмешательства водителя означает, что они являются эффективным способом соединения передней и задней оси, сохраняя при этом возможность изменять распределение крутящего момента между передней и задней частями.Это также означает, что они сохраняют относительно низкую стоимость, вес и сложность. Они бывают нескольких разновидностей:

Вязкостной центральный дифференциал

Эти дифференциалы соединяют передний и задний карданные валы через серию пластин, погруженных в синтетическую жидкость внутри герметичного корпуса. Когда из-за проскальзывания колеса скорость одного вала значительно отличается от скорости другого, свойства жидкости изменяются, позволяя двум валам вращаться с одинаковой скоростью или приближаться к ней.

[+] Недорогой, легкий, плавный ход
[-] Требуется проскальзывание колес для создания силы блокировки
Найдено в: Subaru WRX и Crosstrek с механическими коробками передач

Винтовой центральный дифференциал

Винтовой ограниченный дифференциалы скольжения, обычно называемые торговой маркой Torsen, более сложны.В этих устройствах используются тщательно настроенные планетарные шестерни с зубьями, нарезанными по спирали (вспомните ДНК), которые сцепляются или толкают фрикционные диски, чтобы ограничить пробуксовку колес и изменить распределение крутящего момента. Увеличение крутящего момента от двигателя создает большее трение для усиления блокирующего действия. Скорость блокировки этого типа дифференциала определяется углом, под которым срезаются зубья шестерни: более крутые углы обеспечивают большую силу блокировки. При использовании в качестве центральных дифференциалов винтовые дифференциалы повышенного трения часто предназначены для обеспечения неравномерного смещения крутящего момента - эффект определяется соотношением между шестернями, приводящими в движение переднюю и заднюю оси.

[+] Реагирует на изменение крутящего момента от двигателя и проскальзывания колес
[-] Нерегулируемая - сила блокировки определяется углом передачи и приложенным крутящим моментом, требует сопротивления колес для создания эффекта блокировки.
Найдено в: Audi A8, Bentley Continental GT, Land Rover Range Rover Sport

РОЙ РИТЧИ

Центральный дифференциал повышенного трения с электронным управлением

Работая аналогично пассивным дифференциалам повышенного трения, в них используются электрические или гидравлические приводы (или оба) для включения сцепления, ограничивающего скольжение карданных валов.Основным преимуществом здесь является способность работать независимо от крутящего момента двигателя или трения в колесах. Используя входы от ряда датчиков и компьютерных элементов управления, эти дифференциалы предлагают полный диапазон работы от полностью открытого до полностью заблокированного, когда это необходимо, чтобы наилучшим образом соответствовать условиям вождения. В последние годы производители проявили изобретательность в управлении дифференциалами с электронным управлением, добавляя алгоритмы для прогнозирования, когда будет полезно больше пробуксовки или когда упреждающее включение сцепления предотвратит пробуксовку колес до того, как это произойдет.Точно так же электронное управление позволяет настраивать поведение межосевого дифференциала в различных режимах движения, что оптимизирует их характеристики для разных поверхностей и разных уровней агрессивности вождения.

[+] Высоко регулируемая
[-] Сложная, дорогая
Найдено в: Subaru WRX STI

РОЙ РИТЧИ

Муфта по требованию

До этого момента мы говорили о системах, которые постоянно приводят в движение все четыре колеса через межосевой дифференциал.Системы по требованию работают по-другому, поскольку они в основном приводят в движение только одну ось, пока муфта не зацепится за противоположную ось для помощи. Здесь обычно используются блоки сцепления, а также зубчатые муфты, называемые зубчатыми колесами. Часто оборудование находится прямо перед вторичной осью, хотя некоторые системы разъединяются с обеих сторон карданного вала для повышения эффективности. Где бы ни находилась муфта, ее задача одна и та же: постепенно задействовать вспомогательную ось по мере необходимости.

Муфта сцепления и пакета увеличивает крутящий момент, передаваемый на вспомогательную ось, за счет увеличения усилия зажима на фрикционных дисках, но в этих системах обычно используется более легкое оборудование, чем в штатных системах, поскольку они приводят в движение только небольшую часть второй оси. времени.По умолчанию работа с приводом на два колеса также повышает эффективность, поэтому системы по требованию стали настолько популярными в наш век строгих правил экономии топлива. Более того, они предлагают большинство преимуществ дифференциалов повышенного трения с электронным управлением, поскольку их можно запрограммировать на передачу крутящего момента на вспомогательную ось до обнаружения пробуксовки.

[+] Повышенная эффективность по сравнению с постоянным полным приводом
[-] Непостоянный полный привод
Найдено в: Mazda CX-5, Volkswagen Golf R

РОЙ РИТЧИ

Сдвоенные муфты заднего моста по запросу

Эти системы основаны на концепции муфт по запросу со специальным пакетом муфт для левого и правого полуосей заднего моста.На задней оси установлены обычные зубчатые колеса и шестерни, но нет дифференциала. При полностью включенном сцеплении эти системы работают как полный привод грузовика. Однако, поскольку муфты обеспечивают как быстрое, так и частичное включение, эти системы могут избежать привязки, характерной для полного привода. Постепенное и независимое включение пакетов сцепления имитирует автомобиль с обычными центральным и задним дифференциалами повышенного трения.

Еще одно преимущество систем с двойным сцеплением заключается в том, что векторизация крутящего момента легко достигается путем изменения передаточного числа одной оси.Ford Focus RS, например, использует этот тип системы с главной передачей задней оси, которая на 2,7 процента короче, чем та, которая используется на его передней оси. Эффект - смещение крутящего момента сзади и усиление «толчка» сзади. Каждый раз, когда включаются задние блоки сцепления, задние колеса получают больший крутящий момент и пытаются вращаться быстрее, чем передние колеса. Либо сцепления компенсируют разницу в скорости, либо колеса пробуксовывают. Но желание крутить определенные колеса быстрее создает движущую силу, которая толкает машину сзади.Крутящий момент также можно разделить слева направо по задней оси. Сложите все это вместе, и вы получите режим дрифта Focus RS, и вряд ли можно придумать более убедительный аргумент в пользу полного привода, чем этот.

[+] Собственное смещение крутящего момента влево / вправо, векторизация крутящего момента возможна со смещением передаточного числа
[-] Муфты с большой нагрузкой требуют тщательного управления температурой
Найдено в: Acura TLX, Ford Focus RS

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

How to Shift a 4X4 Truck

by Natalie Lyda

car stick shift image by Dimitar Atanasov from Fotolia.com

Пикапы с полным приводом или 4x4 (произносится как «четыре на четыре»), могут переключаться между передачами в трансмиссии автомобиля или с двухколесного привода на полный привод через раздаточную коробку. Полный привод работает с помощью механизма в раздаточной коробке, соединяющего переднюю и заднюю оси, которые, в свою очередь, распределяют крутящий момент на все четыре колеса.Распределение крутящего момента помогает создать дополнительную тягу на скользкой дороге как на дороге, так и на бездорожье. Что касается переключения передач, единственное различие между двухколесными и полноприводными автомобилями происходит, когда задействован полный привод.

Переключение передач трансмиссии

Шаг 1

Четырехместные грузовые автомобили могут быть оборудованы как автоматической, так и механической коробкой передач. Автоматические трансмиссии предназначены для автоматического переключения после того, как водитель переключился на передачу «Drive».Однако для максимальной мощности или торможения двигателем автоматические коробки передач можно переключать вручную. Для этого переведите рычаг переключения передач между передачами по мере необходимости. Оставайтесь на более низкой передаче и увеличивайте обороты двигателя перед переключением, чтобы увеличить мощность, или понижайте передачу на спуске, чтобы помочь тормозить автомобиль.

Шаг 2

Переключите механическую коробку передач, нажав педаль сцепления и переведя рычаг переключения передач на передачу. Медленно отпускайте сцепление, когда вы ставите ногу на педаль газа, и равномерно давайте газу, отпуская сцепление.

Продолжайте переключать передачи для замедления или ускорения, повторяя описанный выше процесс.

Переключение на полный привод

Шаг 1

Оцените систему полного привода грузовика. Многие новые автомобили оснащены кнопочной системой, которая требует, чтобы водитель просто нажал кнопку или повернул ручку, чтобы включить полный привод. Другие грузовики необходимо переключать на полный привод с помощью рычага раздаточной коробки, который обычно расположен на полу в центре зоны переднего сиденья.

Шаг 2

Переключитесь на полный привод с помощью кнопки или рычага раздаточной коробки только тогда, когда автомобиль не движется, а коробка передач находится на нейтральной передаче. Следите за тем, чтобы на приборной панели загорелся индикатор полного привода, указывающий на то, что передняя и задняя оси заблокированы вместе.

Шаг 3

Заблокируйте ступицы колес, если ваш грузовик имеет ручную блокировку ступиц, выйдя из автомобиля и повернув ручку в центре каждой передней ступицы примерно на 180 градусов от исходного положения или до тех пор, пока ручка не перестанет вращаться.Автомобиль с ручной блокировкой ступиц не будет работать с полным приводом, если он не переведен на полный привод и ступицы не заблокированы.

Включите передачу и двигайтесь вперед, чтобы проверить, включен ли полный привод. Когда дорожные условия больше не требуют использования полного привода, остановите автомобиль и отключите полный привод как можно скорее. Езда по сухому покрытию с включенным полным приводом отрицательно скажется на маневренности автомобиля и вызовет ненужную нагрузку на компоненты автомобиля.

Ссылки

Вещи, которые вам понадобятся

  • Грузовик с полным приводом
Еще статьи

Как работает трансмиссия | Как работает автомобиль

Проход через карданный вал

Двигатель передний - задний привод

Двигатель и коробка передач скреплены болтами, между ними находится муфта сцепления. Двигатель установлен жестко, но карданный вал должен быть гибким, чтобы задняя ось могла перемещаться.

В автомобиле с передним расположением двигателя и задним приводом мощность передается от двигатель через сцепление и коробку передач сзади ось с помощью трубчатого карданного вала.

Задний мост должен иметь возможность перемещаться вверх и вниз на приостановка по вариациям дорожного покрытия.

Движение вызывает постоянное изменение угла карданного вала и расстояния между коробкой передач и задней осью.

Чтобы обеспечить постоянное движение, шлицы на переднем конце карданного вала выдвигается и выходит из коробки передач при изменении расстояния; вал также имеет универсальные шарниры на каждом конце, а иногда и посередине.

Универсальные шарниры позволяют карданному валу быть гибким, при этом постоянно передавая мощность.

Последняя часть коробка передач главная передача, которая включает в себя дифференциал и иногда его называют дифференциалом.

Главная передача

К карданному валу прикреплена шестерня, которая входит в корпус дифференциала в центре задней оси. Скошенные ведущие шестерни внутри дифференциала вращаются вместе с ведомым колесом и приводят полуоси к задним колесам, обычно с одинаковой скоростью.Во время поворота они позволяют одному опорному колесу поворачиваться быстрее, чем другому.

Дифференциал выполняет три функции: поворачивать направление движения на 90 градусов к задним колесам; чтобы одно из задних колес могло поворачиваться быстрее другого при прохождении поворотов; и произвести окончательный редуктор .

А шестерня внутри дифференциал приводится карданным валом и имеет свой шестерни скошенный - срезанный под углом. Он входит в зацепление с зубчатым венцом со скошенной кромкой, так что две шестерни образуют угол 90 градусов.

Карданный шарнир

Самый распространенный тип универсального шарнира, шарнир крюка, использует крестообразную «крестовину» поперек оси приводного вала. «Крестовина» работает на игольчатых роликоподшипниках для минимизации трения.

Ведущее колесо обычно имеет примерно в четыре раза больше зубьев, чем ведущая шестерня, поэтому колеса вращаются со скоростью, равной четверти скорости гребного вала.

Привод передается от дифференциала на задние колеса посредством полуосей, или приводные валы .

На конце дифференциала каждой полуоси коническая ведущая шестерня соединена с ведомой шестерней с помощью промежуточного набора конических шестерен.

Вождение через передние колеса

Поперечный двигатель

Коробка передач встроена в картер двигателя, а привод на передние колеса передается через универсальные шарнирные валы.

Автомобили с передним приводом используют то же коробка передач принципы, как у автомобилей с задним приводом, но механические компоненты различаются по конструкции в зависимости от двигатель и компоновка коробки передач.

Двигатели с поперечным расположением двигателя обычно устанавливаются непосредственно над коробкой передач, и мощность передается через схватить к коробке передач цепочкой шестерен.

Рядный двигатель

В этой переднеприводной компоновке коробка передач находится в обычном положении в задней части двигателя.

Рядные двигатели соединяются непосредственно с коробкой передач, и привод проходит через сцепление обычным образом.

В обоих случаях привод переходит от коробки передач к бортовому редуктору.

В двигателе с поперечной установкой главная передача обычно находится в коробке передач. В рядном двигателе он обычно устанавливается между двигателем и коробкой передач.

Передача мощности от бортового редуктора к колесам осуществляется короткими ведущими валами. Чтобы справиться с подвеской и рулевое управление При движении в колесах в приводных валах используется высокотехнологичный универсальный шарнир, называемый шарниром равных угловых скоростей (CV).

ШРУС

Шарнир предназначен для одновременного управления приводом и рулевым управлением на переднеприводных автомобилях.

ШРУС использует канавки со сталью шарикоподшипники в них вместо «паука», обнаруженного в карданном шарнире, передается мощность с постоянной скоростью, независимо от угла и расстояния между бортовым приводом и колесами.

Некоторые автомобили, такие как более ранние модели Minis, также имеют муфты карданного вала, которые являются «крестовинами» и выполняют ту же работу, что и универсальные шарниры в автомобилях с задним приводом, обеспечивая перемещение подвески вверх и вниз. Обычно они сделаны из резины, приклеенной к металлу.

Задний двигатель ведущие задние колеса

Некоторые автомобили, такие как VW Beetles и меньшие Fiat, имеют расположенные сзади двигатели и коробки передач, приводящие в движение задние колеса.

Мощность передается через муфту на коробку передач, передаваясь на колеса через приводные валы.

Компоновка аналогична некоторым автомобилям с передним приводом, за исключением того, что не нужно делать поправки на поворот колес.

Иногда валы подсоединяются к фланцы на коробке передач с помощью муфт типа "бублик".

Shop Class: Как работает полный привод

Сцепление в значительной степени удваивается между шинами и улицей (или грязью, камнями, грязью, снегом и т. Д.) За счет управления четырьмя колесами вместо двух.

Давайте начнем с основ пикапа американского производства, известного нам всегда.Мы возьмем простой полноприводный автомобиль Jane и добавим необходимые компоненты для создания полноприводного грузовика.

Ради аргумента, мы работаем над полутонным пикапом с задним приводом и восьмицилиндровым двигателем, прикрученным болтами к четырехступенчатой ​​автоматической коробке передач. Выходной вал трансмиссии соединен шлицами с передней вилкой приводного вала, который на другом конце прикреплен болтами к твердой задней ведущей оси с двумя U-образными шарнирами между ними для компенсации различных реальных углов трансмиссии. Задний ведущий мост включает в себя дифференциал повышенного трения с левым и правым полуосями, передающими крутящий момент на задние колеса.Цель: мы хотим одновременно управлять передними колесами.

Для этого нам понадобится другой карданный вал, направленный вперед и связанный с передним ведущим мостом, поворачивающим передние колеса. Это достигается с помощью коробки передач, прикрепленной к задней части трансмиссии. Добавленная коробка именуется раздаточной коробкой.

Фото 2/14 | Магазин-класс Как работает полный привод Раздаточная коробка

В нашем примере раздаточная коробка - это двухступенчатая коробка передач, обычно с цепным или зубчатым приводом.Раздаточная коробка дает нам выбор между включением двух колес в высоту, четырех колес или четырех колес в нижнем положении (плюс нейтраль на многих грузовиках). Двухколесная система с высокой высотой привода отключает передний карданный вал и ось, используя прямой привод между трансмиссией и задним дифференциалом для движения по улице. Четырехколесный высокий включает передний карданный вал и ось, но сохраняет ту же передачу 1: 1 для более высоких скоростей. Низкая скорость четырех колес - это самое интересное: благодаря понижению передачи в раздаточной коробке все четыре колеса приводятся в движение через значительно более низкое передаточное число, обычно в диапазоне от 2.От 72: 1 до 4: 1, увеличивая крутящий момент на колесах в условиях бездорожья на низкой скорости.

Передние колеса соединены с соответствующими полуосями с помощью стопорных ступиц. Самый простой из них - это конструкция с ручным управлением, при которой водитель должен выйти из автомобиля и повернуть ступицы на четверть оборота, чтобы они сцепились с ведущими мостами. Преимущество этого заключается в том, что передние колеса можно полностью отсоединить от полуосей в режиме полного привода, что снижает трение и повышает топливную экономичность.Они также имеют тенденцию быть немного более надежными.

Некоторые полноприводные автомобили с частичным приводом оснащены ступицами с автоматической блокировкой, которые соединяют передние колеса с ведущими мостами. Эти ступицы работают, замыкая ведущие оси, когда они начинают вращаться, обычно через скользящий замок. Чтобы отсоединить ступицы от ведущих мостов в режиме полного привода, повернув грузовик задним ходом на несколько футов, сдвиньте блокиратор обратно в открытое положение. Они предлагают несколько преимуществ, главные из которых - удобство и возможность переключения на лету.Однако они могут быть менее надежными и могут привести к снижению расхода топлива.

Фото 3/14 | Класс магазина Как работает полный привод Diff

Основы дифференциала

Прежде чем идти дальше, давайте рассмотрим функцию дифференциала. Открытый дифференциал - это то, что позволяет автомобилю свободно совершать повороты. Приводной вал вращает ведущую шестерню дифференциала, которая вращает зубчатый венец, прикрепленный болтами к корпусу дифференциала (водилу). Это преобразует поворот карданного вала на 90 градусов во вращение наружу левого и правого полуосей и, в свою очередь, колес.При повороте влево правое колесо должно вращаться с большей скоростью, чем левое, потому что оно покрывает большую территорию. Если бы полуоси были заблокированы вместе на дифференциале, правое заднее колесо проскальзывало бы по асфальту или волочилось бы по нему. Он вынужден вращаться с той же скоростью, что и левая.

Внутри картера водила дифференциала четыре шестерни, которые заставляют все работать. Две боковые шестерни, нарезанные шлицами на полуоси, находятся в зацеплении с двумя крестовинами или шестернями, прикрепленными к водилу. Это позволяет левому и правому полуосям вращаться с разной скоростью, обеспечивая свободное вращение.

Открытый дифференциал - отличное устройство с одним существенным недостатком: он позволяет колесу с наименьшим тяговым усилием вращаться, в то время как другое остается неподвижным. Мы уже видели это раньше, одно колесо на клочке льда, а другое на сухом асфальте. Колесо на льду крутится, колесо с хорошей тягой не крутится, и вы быстро никуда не едете.

Фото 4/14 | Магазин-класс Как работает полный привод

Вот где в игру вступает дифференциал повышенного трения.Распространенным методом является использование подпружиненных пакетов сцепления. Муфты удерживают два полуоси вместе под определенным давлением. Возвращаясь к сценарию «одно колесо на льду», давление блокировки продолжит распределять крутящий момент на колесо с хорошим сцеплением и, надеюсь, оторвать автомобиль ото льда. Между тем, когда тяга на обоих колесах одинаковая, муфты проскальзывают в определенном диапазоне крутящего момента и обеспечивают плавный поворот.

Неполный полный привод

Наш гипотетический пикап считается полноприводным, потому что раздаточная коробка позволяет использовать полный привод.При включении полного привода (высокий или низкий) передний и задний карданные валы заблокированы вместе и вращаются с одинаковой скоростью. Это идеальный вариант для условий низкого сцепления с дорогой, но наихудший вариант на липком асфальте. Точно так же, как ведущая ось с заблокированными вместе осями приводов может вызывать проскальзывание колес во время поворотов на сухом асфальте, то же самое относится и к передней оси, когда раздаточная коробка с частичной занятостью блокирует переднюю и заднюю ведущие оси. Таким образом, в системе с неполным рабочим днем ​​полный привод следует использовать только в условиях низкой тяги.В противном случае неизбежно повреждение трансмиссии.

Фото 5/14 | Переключатель Shop Class Как работает полный привод

Постоянный полный привод

Постоянный полный привод использует ту же базовую настройку, что и неполный рабочий день, с устранением блокировки и разблокировки ступиц на переднем ведущем мосту, отказом от включения полного привода и добавлением дифференциала в раздаточной коробке, чтобы позволить передняя и задняя оси должны постоянно оставаться включенными.Постоянно работает с четырьмя колесами, но допускает разную скорость вращения колес и приводных валов от передней до задней. Это еще один пример ограничений открытого дифференциала. В примере с ледяным пятном, когда мы поднимаемся по наклонной дороге, и обе передние шины ударяются о ледяное пятно, передние колеса вращаются и мы теряем крутящий момент на задних колесах. Как и в случае с ведущим мостом, добавление механизма повышенного трения на дифференциале раздаточной коробки значительно улучшает ситуацию. Это позволяет использовать полный привод на четыре колеса во всех условиях тягового усилия при непрерывном управлении четырьмя колесами.

Некоторые штатные системы включают возможность полной блокировки приводных валов раздаточной коробки на низких скоростях. Это устраняет любой недостаток по сравнению с частичным полным приводом во время бездорожья. Низкоскоростная блокировка валов заднего моста и дифференциалов переднего моста также возможна на некоторых моделях.

Полный привод

Полный привод аналогичен постоянному полному приводу, за исключением двухступенчатой ​​раздаточной коробки. Некоторые полноприводные системы практически всегда являются переднеприводными, пока крутящий момент не будет приложен к задней ведущей оси, когда того требуют условия.

Текущая технология использует векторизацию крутящего момента на некоторых полноприводных автомобилях. Вектор крутящего момента распределяет крутящий момент на каждую ведущую ось и / или колесо динамически, когда это необходимо. Это достигается за счет сети блоков электронного управления, использующих такие данные, как скорость колеса, скорость рыскания, положение дроссельной заслонки и так далее. Следуя сверхбыстрому алгоритму, отправляются команды для регулировки крутящего момента, прикладываемого автоматическими дифференциалами, в сочетании с торможением и электронным управлением дроссельной заслонкой, используемым с системами стабилизации и контроля тяги.

Примером вектора крутящего момента в дифференциале является использование электродвигателя, управляемого ЭБУ, на каждом из двух пакетов сцепления. Вращение двигателя приводит в движение кулачок для изменения давления в муфте, и, следовательно, какая ось получает правильный крутящий момент для оптимизации тяги и управляемости в заданных условиях. Например, система SH-AWD от Acura передает немного больший крутящий момент на внешнее заднее колесо при прохождении поворотов, улучшая устойчивость и сцепление с дорогой.

Фото 6/14 | Магазин-класс Как работает полный привод Компоненты корпуса

Удобство, надстройки и новые технологии

Наш гипотетический пикап демонстрирует одну из простейших платформ в полноприводной технике.На рынке уже довольно давно присутствуют всевозможные системы и надстройки, использующие электронное управление с использованием двигателей и приводов, вакуумных мембран и гидравлических приложений. Вам не нужно выходить из грузовика, чтобы вручную заблокировать или разблокировать передние ступицы, или хвататься за рычаг переключения передач, чтобы задействовать раздаточную коробку, и вы можете полностью заблокировать дифференциал одним нажатием кнопки, если применимо.

Большинство полноприводных грузовиков все еще используют твердый задний ведущий мост, но многие используют независимую переднюю подвеску.Вместо сплошного картера моста на раме установлен дифференциал с внешними осями с постоянной скоростью вращения, приводящими в движение колеса.

Сложная электроника, автоматизированное управление подвеской и трансмиссией, тяговое усилие, антиблокировочная система и системы стабилизации упрощают работу водителя. Просто нажмите кнопку, обозначающую ваш текущий рельеф, и позвольте технологиям внести оптимальные корректировки.

Ответить

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *