Как работает автоматически подключаемый полный привод
Так называемый «честный полный привод» — не вполне чёткий, но убедительный термин, священная мантра интернет-экспертов. Однако сегодня подавляющее большинство производителей делает ставку на электронику и многодисковые муфты, автоматически подключающие задний мост.
На случай штурма снежного заноса хорошо иметь машину с колёсной 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 топлива. Это стопроцентный формат кроссовера, и для того чтобы стали возможны быстрые или кратковременные включения второй пары ведущих колёс, 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 большинстве полноприводных машин все другие виды трансмиссии, сведя формулу нынешней постройки массового кроссовера к единому принципу: поперечно расположенный мотор постоянно приводит передние колёса, а задние подключаются муфтой по потребности.
Полный привод реализованный подобным образом, намного проще настоящих внедорожных конструкций. Раздаточной коробки нет, возле переднего дифференциала остаются лишь дополнительная пара шестерён отбора мощности да выходной вал. Ещё один плюс, благодаря малому весу и размерам стало возможным разгрузить от тяжести муфты и без того тяжёлую переднюю часть машины — многодисковая муфта поселилась прямо на заднем редукторе.
РАЗНЫЕ МЫ
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 колёсами, 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.
Управлять такой виско-муфтой было невозможно, характеристики её работы оставляли желать лучшего и 100% крутящего момента на задние колёса 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 чётче, 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 довольно долго преследовала производителей муфт. Чтобы адекватнее регулировать поток мощности к задним колёсам, а заодно и оберегать диски муфты от перегрева, предприняли попытку использовать гидравлику.
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 шёл от другой. То есть теперь при разнице оборотов передних и задних колёс нарастало давление сжатия и муфта блокировалась. Haldex работал мягко и оказался довольно успешным.
Выигрышей получили сразу два: масло, теперь циркулирующее и через гидронасос, лучше охлаждалось, а гидропривод чётче, а главное быстрее, срабатывал. Но всё 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 всё с теми же дисками и насосом, но с электронным клапаном, а в мозги системы стабилизации машины внедрили отдел, заведующий полным приводом. Система стала управляемой, и передаваемый назад крутящий момент перестал напрямую зависеть от разницы скоростей передних и задних колёс.
ПРЕДУПРЕЖДЁН – ЗНАЧИТ ВООРУЖЁН
Всё бы хорошо, но оставались ситуации, в которых хорошо было бы получить полный привод ещё до пробуксовки передних колёс. 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, четвёртое поколение Haldex, получило прикреплённый снаружи электронасос и уже знакомые нам клапаны регулировки перед гидроцилиндрами. 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 и вездеходные качества. Ведь теперь стало возможно простым нажатием кнопки переключать алгоритм работы муфты с «асфальтового» на «внедорожный» или доверить это дело автоматике.
Узнаёте три основных режима работы трансмиссии вашего кроссовера? Безусловно, у вас именно такая муфта в приводе задних колёс.
Весь набор элементов муфты Haldex собран в плотный блок и по габаритам лишь немного больше стандартного дифференциалаДАЛЬШЕ – БОЛЬШЕ
Электронное управление муфты стало удобнее совместить и с системой стабилизации, и с программой собственной безопасности фрикционов. 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 ещё 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 подключённой, не боясь её перегрева. 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 лёгкой 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 доведённости конструкции многодисковых муфт, на сегодняшний день это самый массовый вариант организации полного привода и вряд ли в обозримом будущем нас здесь ждёт что-то принципиально новое.
Текст Евгений Хапов
Eugenio,77 Впервые появившись на Toyota в 1998 году, к концу 2000-х вариант ATC стал основным типом реализации полного привода — без межосевого дифференциала, с подключением задних колес электромеханической муфтой, установленной перед задним редуктором.
Конструкция Электромеханическая муфта в сборе закреплена на заднем редукторе. Внешние части главного и управляющего фрикционов закреплены на передней крышке, внутренняя часть главного фрикциона — на вале, внутренняя часть управляющего фрикциона — на фасонной шайбе. Главный фрикцион — многодисковый, работает в масляной ванне.
Функционирование Если электромагнит не запитывается током, фрикционы остаются в выключенном состоянии — подводимая от карданного вала к передней крышке мощность не передается на вал муфты и задние колеса. При подаче на электромагнит тока, к нему притягивается якорь и замыкает управляющий фрикцион. При этом фасонная шайба получает круговое движение, шарики перемещаются по пазам и придают поступательное движение поршню, который сжимает пакет главного фрикциона.
 В работе системы используются датчики частоты вращения колес, датчик положения рулевого колеса, датчик ускорения, сигналы положения дроссельной заслонки, частоты вращения коленчатого вала, выбранной передачи, положения педали тормоза и стояночного тормоза.
С 2021 года для наиболее мощных моделей Toyota использует новую усиленную муфту DTC (увеличено количество дисков фрикционной муфты). Это позволяет ей заявлять, что «распределение момента между передней и задней осями постоянно меняется от 75:25 до 50:50».
Режимы управления Тип 1: С кнопкой «AUTO» — режимы «AUTO 4WD» и «2WD».
Тип 2: С кнопкой «LOCK» — режимы «AUTO 4WD» и «LOCK». Обычным является режим автоматического управления подключением полного привода, нажатие кнопки заставляет блок поддерживать максимально возможную степень блокировки электромеханической муфты. 
Тип 3: Без кнопок — постоянно задействован режим автоматического управления полным приводом. Тип 4: С трехпозиционным контроллером или кнопочным выключателем «Multi-Terrain Select» — функции оптимального управления полным приводом для выбранных условий.
Режим «Mud&Sand» — для случаев, когда требуется грести всеми колесами, невзирая на пробуксовки — грязь, снег, песок умеренный глубины. Муфта 4WD максимально зажата (задний привод принудительно подключен) вплоть до 40 км/ч. Эмуляция межколесных блокировок минимальна и не препятствует пробуксовке. Режим «Rock&Dirt» — для случаев, когда требуется обеспечить максимальный крутящий момент на колесах, имеющих лучшее сцепление — диагональное вывешивание, неровная или неоднородная поверхность. Муфта 4WD максимально зажата (задний привод принудительно подключен) вплоть до 25 км/ч. Эмуляция межколесных блокировок максимальна, буксующее колесо подтормаживается быстрее и сильнее. Тип 5: С кнопкой «TRAIL MODE» — функция для движения по неровным дорогам (‘контроль пробуксовки ведущих колес путем комплексного управления 4WD, тормозами и силовым агрегатом’).
Полный привод Toyota. Обзор
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
В выключенном состоянии привод осуществляется только на передние колеса, во включенном — блоку разрешается управление автоматическим подключением задних колес.
Какая польза от блока вязкостной муфты в полноприводных автомобилях?
Вязкостная муфта (ВК) — трансмиссия компонент, предназначенный для передачи и выравнивания крутящего момента от центра приводной вал к переднему дифференциалу и к передним колесам.
В отличие от
гидравлическая муфта и преобразователь крутящего момента, VC использует другую рабочую
принцип: крутящий момент передается не через динамические свойства потока жидкости,
а благодаря вязким свойствам жидкости, заполняющей внутреннее пространство
узла вискомуфты. Этот блок используется в качестве механизма для автоматического
блокировка дифференциала.
Вискомуфта
История
VC был изобретен в 1917 году американцем Мелвина Северна, но тогда это не нашло применения. Только в 1964 году ВК впервые был применен как механизм автоматической блокировки межосевого дифференциал в автомобиле Interceptor FF производства английской компании Jensen. С середины 60-х годов в самостопорящихся кроссах широко применялись узлы ВК. дифференциалы, устанавливаемые на полноприводные легковые автомобили.
Проектирование и эксплуатация принцип
Блок VC состоит из множества плоских дисков
установлен внутри герметичного корпуса.
В комплект дисков входит комплект привода
диски, соединенные с ведущим валом, и набор ведомых дисков, соединенных с
ведомый вал. Поверхности дисков имеют неровности и отверстия. Комплект дисков есть
сформированы таким образом, что ведущие и ведомые диски ВК чередуются и
расположенные на небольшом расстоянии друг от друга. Дилатантная жидкость на основе
силикон (кремнийорганическое вязкое вещество), заполняет внутреннее пространство
корпус ВК. Эта жидкость имеет свойство загустевать при быстром перемешивании.
Кроме того, дилатантная жидкость имеет большой коэффициент расширения при нагревании; это
повышает эффективность вискомуфты, так как процесс смешения
дополнительное давление на диски ВК, которые слипаются (т.е. прижимаются к каждому
др. за счет расширения жидкости) под действием нагретой жидкости.
Конструкция вязкостной
Связь
В
постоянное движение ведущего и ведомого валов, диски ВК вращаются в
одинаковая скорость и частицы жидкости не смешиваются, не оказывая воздействия на диск
упаковка.
Как только один из валов начинает вращаться быстрее другого
во-первых, диски пакета ВК приходят в движение относительно друг друга.
дилатантная жидкость, заполняющая корпус ВК, интенсивно перемешивается. Жидкость
вязкость, благодаря своим дилатантным свойствам, начинает постепенно увеличиваться.
Возникающие силы трения между частицами жидкости стремятся выровнять скорости вращения.
дисков. Если разница скоростей очень велика, жидкость становится такой вязкой
что оно приобретает свойства твердого вещества – ВК блокируется, и
крутящий момент, передаваемый от ведущего вала к ведомому через ВК
пакет плит, достигает своего максимального значения.
Вискомуфта
демонтаж
Применение вязких Связь
Вязкостная муфта в основном применяется в
полноприводных трансмиссиях легковых автомобилей, где ВК используется либо как
дифференциал повышенного трения (LSD), или играет роль блокирующей муфты в
дополнение к обычному дифференциалу.
Схема работы
вискомуфта
Когда ВК используется для обеспечения дифференциального
вращения осей, следует понимать, что ВК ни в коем случае не является
дифференциал: он не разделяет крутящий момент и не разделяет потоки мощности. В
конструктивных решений таких трансмиссий одна ось всегда жестко связана с
двигатель, а другой подключен к дифференциалу через VC. В
штатные режимы работы, ось, подключенная через ВК, обеспечивает около 5-10%
вклада в общее тяговое усилие. В кратковременных режимах проскальзывания
главного ведущего моста, ВК позволяет передавать до 100% эффективности
используемая мощность на активированную ось. Работа ВК в заблокированном режиме обычно
имеет кратковременный характер, так как его длительная блокировка приводит к перегреву и
падение тягового усилия активированной оси до нуля. Несмотря на это
недостатком, конструктивное решение с активируемой осью до сих пор используется во внедорожниках (обычно
задняя ось включена).
Полезная информация о полном приводе
легковые автомобили
Когда ВК используется для блокировки дифференциал, он соединяет две составляющие дифференциала – либо корпус дифференциала (водила) и одна солнечная шестерня или две солнечные шестерни (обе варианты идентичны по своим возможностям). В случае одновременного проскальзывания обоих компонентов, ВК выравнивает их угловые скорости до полной блокировки дифференциала. Это конструктивное решение было использовано на межосевых дифференциалах Toyota Celica GT4 ST205, Subaru Impreza WRX GC8A и Alfa-Romeo 155Q4. Компания BorgWarner считается одним из ведущих производителей агрегатов ВК.
Плюсы и минусы вискомуфта
В список преимуществ ВК входят следующий:
— улучшенная проходимость автомобиля и лучшая способность совершать крутые повороты;
— усиленный контакт шины при согласовании резкие повороты;
— ВК помогают предотвратить пробуксовку колес и автомобиля боковые скольжения;
— улучшение курсовой устойчивости автомобиля при движение в сложных погодных условиях (скользящее покрытие, дождь, снег) благодаря передача крутящего момента на задние колеса при пробуксовке передних;
— тяговое усилие может возрастать до 100%;
— автомобили с ВК могут буксировать тяжелые
трейлеры.
Что касается недостатков ВК, то следует
отметил, что вязкостные свойства жидкости, заполняющей ВК, зависят от
интенсивность его перемешивания, а следовательно, и от разности угловых скоростей вращающихся дисков. Но
линейной зависимости этих свойств нет, поэтому нельзя
для прогнозирования коэффициента торможения сцепных дисков. Из-за этого самоблокирующийся
дифференциалы с ВК имеют низкий КПД. Дифференциалы на основе ВК
(без использования свободного шестеренчатого дифференциала) в современных автомобилях не применяются,
из-за низкого КПД ВК и громоздкости конструкции. Поскольку
Эффективность ВК зависит от диаметра дисков и объема жидкости.
заполнение корпуса ВК, установка этого механизма увеличивает габариты
ведущего моста и приводит к уменьшению клиренса автомобиля.
Проблемы и ремонт
В перечень признаков неисправности ВК входят: неисправен
поведение на дороге, вибрации и визг шин при повороте, износ
задней шины.
Как правило, венчурные капиталисты не требуют никакого обслуживания.
услуги в течение срока службы автомобиля. Во многих случаях специалисты по ремонту
заменить проблемные VC. Но высокая цена ВК заставляет водителей искать
для любых возможных вариантов ремонта.
Для проверки неисправности ВК необходимо поднять один из колеса с помощью домкрата, переключиться на N-передачу и прокрутить колесо вручную. Если колесо вращается, то ВК еще «живой». Это важно понимать, что колесо автомобиля не должно вращаться быстро и свободно (даже при исправно работающем ВК), но медленно с натяжением.
Видео о проблемах с ВК в полноприводных Ford/Mountaineer 2002-2010
Устранение неисправности ВК выполняют специалисты несколько процедур: промывка ВК (можно выполнять с помощью различных жидкости – бензин, средство для удаления силикона и др.), замена фрикционных дисков и замена дилатантной жидкости, что довольно дорого.
ГКН Автомобилестроение | Системы и решения | Системы полного привода
Эксперт по системам привода в отрасли
Конструкторы для лучшего вождения
GKN Automotive — единственный глобальный поставщик первого уровня, специализирующийся на технологиях приводных систем.
Наш ассортимент модульных решений для автомобилей с передним, задним и полным приводом помогает автопроизводителям оптимизировать массу, эффективность и производительность.
Модули подключения полного привода
Модули полноприводной муфтыGKN Automotive контролируют передачу крутящего момента на вспомогательную ось в системах полного привода по требованию.
Мы предлагаем полный спектр модульных решений, включая наше электромагнитное управляющее устройство (EMCD), вискомуфту и трансмиссию с двойным сцеплением.
Посмотреть техническое описание вязкостной муфты
Электронный регулятор крутящего момента (ETM)
Электронный регулятор крутящего момента (ETM)GKN Automotive обеспечивает превосходный отклик и высокоточное управление.
Управление электродвигателем сочетает в себе низкое лобовое сопротивление с плавным и немедленным включением.
Посмотреть спецификацию
Блок главной передачи (FDU)
Главные редукторы GKN Automotive для переднего и заднего независимых мостов обеспечивают надежную работу и универсальность для полноприводных и полноприводных систем.
Посмотреть спецификацию
Электронная блокировка дифференциала (EDL)
Надежные дифференциалы с электронной блокировкойGKN Automotive хорошо зарекомендовали себя на переднем и заднем мостах, обеспечивая превосходное сцепление с дорогой на бездорожье.
Наша модульная конструкция и системная интеграция упрощают компоновку и комбинирование с дифференциалом повышенного трения.
Дифференциалы повышенного трения
Ассортимент самоблокирующихся и блокируемых дифференциалов GKN Automotive предназначен для улучшения сцепления и управляемости автомобиля на всех поверхностях и в любых условиях вождения.
Наши дифференциалы эффективно распределяют крутящий момент и тормозной момент, обеспечивая исключительную управляемость автомобиля. Доступен полный спектр активных, пассивных и выбираемых решений для трансмиссий.
Связаться с нами
Чтобы узнать о наших продуктах или услугах, свяжитесь с нами для получения дополнительной информации.