Какой тип полного привода выбрать
avtoventury
В прошлой публикации мы пытались расставить все точки над i в вопросе, все ли внедорожники годны для бездорожья. Теперь рассмотрим тему более детально.
С первого взгляда все просто: у полноприводной машины крутящий момент передается от двигателя сразу на все четыре колеса. Такой автомобиль удобен как минимум неприхотливостью к качеству дорожного покрытия — будь то грунтовка, гололедица, мокрая глинистая проселочная дорога или центральный проспект в сильный ливень. Из очевидных плюсов — хорошая проходимость вне дорог с твердым покрытием, а на асфальте — хорошая динамика и отличный старт со светофоров практически без пробуксовки!
Однако иногда случаются казусы — сидит человек во внушительном внедорожнике со стильным шильдом «4WD» на блестящем крыле, но и сам внедорожник «сидит». Конечно, причин тому может быть масса, и самая распространенная из них — сам водитель. Хотя нередко бывает и так, что трансмиссия автомобиля совсем не рассчитана на такие испытания.
Возникают логические вопросы: «Почему не рассчитана?», «А какая рассчитана?». Ответам на эти вопросы и посвящается наша статья.
Существует три типа полноприводных трансмиссий: part-time (подключаемый вручную), full-time (постоянный) и torque on-demand (подключаемый электроникой).
Part-time
Этот тип появился первым. Он представляет собой схему жесткого подключения переднего моста. То есть передние и задние колеса всегда крутятся с одинаковой скоростью. Межосевой дифференциал отсутствует.
Дифференциал — это механическое устройство, которое принимает крутящий момент с приводного вала и распределяет его между ведущими колесами пропорционально, автоматически компенсируя разницу в их скорости вращения. Можно сказать, что дифференциал направляет момент на ведущие колеса, позволяя им вращаться с разными/дифференцированными угловыми скоростями (отсюда само название — дифференциал).
Дифференциалы стоят в переднем и заднем мостах на всех автомобилях, оснащенных полным приводом. На некоторых машинах дифференциал применен и в раздаточной коробке (эта схема полного привода называется full-time, о ней речь пойдет чуть позже).
Попробуем разобраться, зачем нужен дифференциал. Колеса любой машины вращаются с одинаковой скоростью, только когда машина едет прямо. Стоит ей начать поворот, как каждое из колес начинает жить своей жизнью. Одно из колес каждого моста начинает крутиться быстрее, чем второе, а сами мосты соревнуются друг с другом в скорости. Происходит это из-за того, что колеса идут по разным траекториям. То, которое снаружи поворота, проходит больший путь, чем то, которое внутри. Так же и мосты. Соответственно, внутреннее колесо (или ось, к которой оно относится), если бы не дифференциал, просто проворачивалось бы на месте, компенсируя движение наружного колеса.
Понятно, что ни о какой езде с большими скоростями в таком случае говорить нельзя. Не позволит этого отсутствие управляемости, да и нагрузки на трансмиссию быстро выведут ее из строя, не говоря уже о преждевременно стертых шинах. Дифференциал как раз и позволяет одной оси обгонять другую при возникновении разницы их скоростей.
Межосевого дифференциала нет у part-time, момент на оси передается поровну, вращение осей с разными скоростями невозможно, поэтому езда с подключенным «передком» на дорогах с твердым покрытием крайне не рекомендуется. При коротком прямолинейном движении даже на пониженной передаче ничего плохого не случится (вытащить телегу с катером из озера вы сможете). Но при попытке совершить поворот возникает та самая разница в длинах путей мостов. Помним, что момент передается одинаково — 50/50, и выход его излишка только один: проскальзывание колес передней либо задней оси на одной из них.
В грязи, на песке или гравии ничто не мешает колесам при необходимости проскальзывать благодаря слабому сцеплению колес с грунтом. Но на асфальте в сухую погоду выход этой мощности реализуется точно таким же образом, что влечет повышенную нагрузку на трансмиссию, быстрый износ резины, ухудшение управляемости и курсовой устойчивости на высоких скоростях.
Если машина нужна в основном для бездорожья, а на асфальте полный привод использовать не планируется, part-time вполне себя оправдает, так как один из мостов подключается сразу жестко, блокировать ничего не нужно. Да и конструкция проще и надежнее: нет дифференциала и блокировок, нет механических или электрических приводов к этим блокировкам, нет лишней пневматики или гидравлики.
А вот если вы просто хотите преспокойно кататься по асфальту в любое ненастье и не переживать по поводу чередующихся обледенелых и чистых асфальтовых участков, снежных заносов, залитых водой полос или любых других скользко-рыхло-неприятных участков, part-time не лучший вариант: если ехать с постоянно включенным передним мостом, то это грозит повреждениями или износом, включать-выключать мост не очень удобно, да и можно не успеть его включить.
Автомобили с таким типом полного привода: Toyota Land Cruiser 70, Nissan Patrol, Nissan Navara, Ford Ranger, Mazda BT-50, Nissan NP300, Suzuki Vitara, Suzuki Jimni, Great Wall Hover, Jeep Wrangler, UAZ.
Expedition
Full-time
Имеющиеся недостатки подключаемого полного привода привели к созданию постоянного полного привода, лишенного этих проблем. Это то самое заветное «4WD» безо всяких «если»: четыре ведущих колеса со свободным межосевым дифференциалом, который позволяет образовавшейся лишней мощности выходить за счет прокручивания одного из внутренних сателлитов в редукторе, и машина всегда едет на полном приводе.
Основной нюанс этого типа полного привода состоит в том, что пробуксовка одной оси автоматически отключает вторую ось, и машина превращается в недвижимость. Как это понимать? В целом ситуация такова: одно колесо забуксовало, межколесный дифференциал отключил второе колесо оси. Соответственно, вторая ось тоже автоматически отключается межосевым дифференциалом. Конечно, в реальной жизни так молниеносно остановка не происходит. Движение — это динамика, а значит есть какой-то запас хода, инерция, колесо на миг отключается, проскакивает пару метров по инерции и опять включается. Но в результате машина все равно где-то встанет.
Поэтому, чтобы проходимость внедорожника не ухудшалась, у таких автомобилей зачастую имеется как минимум одна принудительная блокировка (межосевого дифференциала), а как максимум — две. Блокировка в передний дифференциал штатно устанавливается достаточно редко. Но при желании ее чаще всего можно установить отдельно.
В отдельную категорию можно выделить автомобили Mitsubishi Pajero (трансмиссия Super Select 4WD), Jeep Grand Cherokee (SelecTrac), Nissan Pathfinder (All-mode 4WD), Land Rover (Terrain Responce). Их селективную трансмиссию можно назвать системой постоянного полного привода (автоматически подключаемого в случае с Nissan Pathfinder) с возможностью принудительного отключения переднего моста. То есть на этих машинах трансмиссия, скажем так, сочетает в себе part-time и full-time.
К автомобилям с постоянным полным приводом относятся Toyota Land Cruiser 100, 105, Land Cruiser Prado, Land Rover Discovery, Land Rover Defender, Lada 4×4.
Постоянный полный привод в своем классическом исполнении тоже не лишен недостатков при езде на асфальте. Управляемость таких машин оставляет желать лучшего. При возникновении критических ситуаций внедорожник стремится соскользнуть наружу поворота, вяло реагируя на работу рулем и газом. От водителя внедорожника с постоянным полным приводом требуют некоторых навыков и хорошего чувства машины.
Для улучшения управляемости со временем стали применять межосевые дифференциалы, имеющие кроме принудительной блокировки еще и механизм самоблокирования. Разные производители использовали разные решения: кто-то дифференциал типа Torsen, кто-то вискомуфту, но задача у них была одна — частичная блокировка межосевого дифференциала для лучшей управляемости.
В момент пробуксовки одной из осей самоблок срабатывает и не позволяет дифференциалу отключить вторую ось, поэтому момент на нее все равно продолжал поступать. На ряде машин самоблокирующийся дифференциал ставился еще и на заднем мосту, что делало машину более острой на руль (например, Mitsubishi Pajero).
Torque on-demand (AWD)
Дальнейшее совершенствование постоянного полного привода привело к появлению электронно-управляемых систем с переброской и перераспределением крутящего момента.
Итогом всей этой эволюции стали системы курсовой устойчивости, стабилизации, противобуксовочные и системы распределения крутящего момента, которые реализуются с помощью электроники. Эти системы получают сигналы с датчиков ABS, которые контролируют скорость каждого конкретного колеса. Чем дороже и современней машина, тем более сложные схемы на ней могут применяться: отслеживания угла поворота руля, кренов кузова машины, ее скорости, вплоть до частоты колебаний колес. Машина полностью собирает всю информацию о своем поведении на дороге, а компьютер ее обрабатывает и, исходя из этого, регулирует передачу крутящего момента на ту или иную ось посредством электронно-управляемой муфты, пришедшей на смену дифференциалу.
Такие полноприводные трансмиссии получили название torque on-demand (дословно — крутящий момент по требованию). На современных скоростных машинах это изобретение, весьма заслуживающее внимания.
Ранние схемы (двадцатилетней давности) иногда могли вести себя не совсем адекватно, бывали случаи с сильным запаздыванием срабатывания муфт (когда уже в повороте вдруг резко подключался второй мост), поскольку на первом этапе развития муфты работали по факту. Скорость обработки сигналов с датчиков и перераспределение момента зависели от времени прохода этих сигналов до мозга машины. Современные технологии передачи данных, оптоволокно и мощные процессоры, которые мгновенно обрабатывают информацию — все это свело на нет первоначальные недостатки. Сейчас электронные системы практически не имеют серьезных изъянов в поведении, с добавлением новых датчиков и новых параметров практически всегда они работают на опережение.
Но есть одно «но»: такой тип полноприводной трансмиссии годится только для эксплуатации на асфальте с эпизодическим минимальным бездорожьем наподобие в меру разбитой грунтовки.
Большая часть электронных муфт не рассчитаны на бездорожье, при пробуксовке они перегреваются и просто перестают работать. Причем для этого не надо полдня месить колею, может хватить и десяти минут любимого многими ледового дрифта. А если перегревать ее регулярно, она может и вовсе выйти из строя.
Практически все системы используют тормозные механизмы машины для подтормаживания буксующих колес, а грязь и песок, неизбежные на бездорожье, очень способствуют быстрому износу колодок и тормозных дисков, что помимо стоимости новых запчастей плохо сказывается и на самих тормозах.
Чем более наворочена система, тем она более уязвима, так что выбирать машину надо с умом, отдавая себе отчет, что даже сугубо городские автомобили, созданные для асфальта, вполне допускают съезды на проселки. Но надо понимать, на какие именно. Случайный обрыв одного проводочка датчика ABS выведет систему из строя, потому что она перестанет получать информацию извне. Или топливо не очень качественное попадется — тоже поездка в сервис, ведь «понижайка» уже может не включиться. Иные «электронные мозги» могут вообще отключить машину и поставить ее в сервисный режим.
Автомобили с torque on-demand — Cadillac Escalade, Ford Explorer, Land Rover Freelander, Toyota RAV4 (после 2006 г.в.), Kia Sportage (после 2004 г.в.), Mitsubishi Outlander XL, Nissan Murano, Nissan X-Trail.
Источник статьи: http://www.zr.ru/content/articles/668017-kakoj-tip-polnogo-privoda-vybrat/
Что такое полный привод? И какой он бывает?
Часто покупая автомобиль, мы с радостью узнаем о том, что он оснащен системой полного привода. То есть крутящий момент от двигателя через трансмиссию передается ко всем четырем колесам. Так ли это на самом деле? И что представляет собой полноприводная трансмиссия? Мы сегодня и попытаемся разобраться, насколько отличаются друг от друга схемы привода колес, и что же собой представляет магическая колесная формула 4х4. Больше того, в процессе я попытаюсь узнать насколько экономически целесообразна покупка машины с полным приводом. Насколько безопасно управление подобным автомобилем?
Начну же с главного. Какие же конструкции имеют трансмиссии полноприводных автомобилей которые в совокупности и образуют системы полного привода. Различают следующие виды систем полного привода:
полный привод подключаемый автоматически;
постоянный полный привод;
полный привод подключаемый вручную.
Начну с наиболее распространенной системы полного привода подключаемого автоматически (другое наименование – система полного привода или on demand, в переводе «по требованию») На мой взгляд такая схема является перспективным направлением развития полного привода легковых автомобилей. Данная система обеспечивает подключение колес одной из осей в случае проскальзывания колес другой оси. В обычных условиях эксплуатации автомобиль является передне- или заднеприводным.
Практически все ведущие автопроизводители имеют в своем модельном ряду автомобили с автоматически подключаемым полным приводом. Известной системой полного привода подключаемого автоматически является Фо моушен от Volkswagen. Интересный момент настройки муфты могут разными. В частности, у Volkswagen крутящий моент передается к ведущим колесам в пропорции 50:50. К примеру у Volvo и младших моделей Audi схема подразумевает передачу 90 процентов крутящего момента на переднюю ось и 10 на заднюю. В случае проскальзываия колес муфта замыкаясь передает момент назад.
Чем же выгодна подобная схема и почему именно ее использует большинство производителей? Все дело в экономике. Во-первых, подобная трансмиссия достаточно компактна. Во-вторых, это позволяет уложиться в жесткие рамки по потреблению топлива. От чего выигрываем в первую очередь мы с Вами. И наконец, в-третьих, стоимость подобной системы гораздо меньше, чем к примеру цена полноценной коробки. Однако, в случае перегрева, если вы выехали на заснеженную целину подобная схема может вас и подвести. От перегрева масла муфта просто выключится и автомобиль из полноприводного превратиться в мноноприводный. Еще один момент, в случае если датчики ABS будут серьезно забиты снегом, грязью или песком электроника не сможет грамотно реагировать на дорожную ситуацию. То есть надеясь на то, что задние колеса помогут сохранить курсовую устойчивость вы будете вести машину в привычном вам стиле, однако, она в этот момент будет осьаваться передне или задне приводной.
Несколько слов об экономике! Будьте готовы к тому, что машина будет потреблять все же больше топлива, чем ее моноприводный вариант. Именно поэтому большая часть производителйейимеет в линейке как машины с подключаемым полный приводом, так и автомобили имеющие моноприводную компоновку. Обслуживание машин с большим пробегом так же может влететь в копеечку. Так как расходы на обслуживание будут выше.
Есть и еще одна одна не на что не похожая схема. Предложили ее инженеры компании Peugeot. Мало того, что они выпустили первый дизель — гибридный автомобиль, они еще и сделали его полноприводным. Но тут все несколько иначе. Жесткой связи между колесами передней и задней оси нет. Это своеобразный тяни-толкой, помните, как у Чуковского в докторе Айболите. Peugeot словно тот же сказочный зверь о двух головах имеет два мотора. Если первый работающий на тяжелом топливе приводит в движение передние колеса, то второй электрический — задние. В случае резкого ускорения, когда необходимо хорошее сцепление с дорогой В работу вступают оба двигателя. То же самое происходит и при движении по легкому бездорожью. Повинуясь умной электронике они работают слажено. Однако потребности нет, машина становиться точно такой же как и ее моноприводные собратья. В случае активацции режима Зиро Эмишн или нулевое содержание выбросов, машины из передне-приводной привращаеься в задне-приводную и двигает ее только электромотор.
Схема постоянного полного привода или Full Time AWD так же используется многими производителями.
Постоянный полный привод применяется как на автомобилях с заднеприводной компоновкой (продольное расположение двигателя и коробки передач), так и на автомобилях с переднеприводной компоновкой (поперечное расположение двигателя и коробки передач). Такие системы различаются в основном по конструкции раздаточной коробки и карданных передач.
В частности BMW и Jaguar используют схему созданную совместно с компанией магна, впрочем ни те, не другие этого и не скрывают.
В обеих схемах все завит от электроники. Система xDrive BMW и AWD Jaguar интегрирована с системой динамического контроля курсовой устойчивости , стстемой контроля тяги системой интегрального управления ходловой части и даже с системой активного рулевого управления. Все дтифференциалы при этом свободные.
Правда тут то же все зависит от настроек. В частности у BMW крутящий момент распределяется по осям в соотношении 40 на 60, у Jaguarа при трогании с места на сухом покрытии весь момент передается на задние колеса. Но в случае пробуксовки оных электронные помощники тут же вступают в работу и мгновенно простичивая ситуация определеют перераспределение момента по осям. В этих автомобилях функцию межосевого дифференциала выполняет многодисковая фрикционная муфта с электронным управлением, с возможностью перераспределения крутящего момента между осями в пределах от 0 до 100%.
Кстати, у этих производителей при парковке машина вновь становится заднеприводной дабы снизить потери на трение и улучшить управляемость.
Еще раз напомню, что распределение крутящего момента между осями осуществляется с помощью раздаточной коробки, которая представляет собой зубчатую передачу привода передней оси, управляемую фрикционной муфтой.
Стоимость подоных систем достаточно высока. Уж слишком много электроники задействовано для их работы. Впрочем, мы говорим об автомобилях премиального сегмента, у тут цена является отнюдь не главноопределяющим фактором.
Но эти лишь одна из схем применяемых сегодня автопроизводителями.
Центральным конструктивным элементом системы Mercedes 4Matic является раздаточная коробка , которая осуществляет бесступенчатое распределение крутящего момента по осям автомобиля. Планетарный редуктор выполняет в коробке функцию несимметричного межосевого дифференциала. Передача крутящего момента происходит таким образом, что на переднюю ось приходится 40% его номинальной величины, на заднюю ось – 60% (на некоторых моделях это соотношение 45:55).
В системе 4Matic не предусмотрено блокировок межосевого и межколесных дифференциалов. Автоматический контроль устойчивости при движении автомобиля, впрочем как и у машин перечисленных мною выше обеспечивает система курсовой устойчивости ESP , которая включает систему контроля тягового усилия ETS, антипробуксовочную систему ASR и антиблокировочную систему тормозов ABS .
Нужно заметить, что подобная схема достаточно громоздка. Но в ней есть определенные преимущества. Не смотря на наличие большого количества электроники основу трансмиссии 4Matic составляет все же железо.
Компании Audi и Subaru напротив продолжабют оставаться приверженцами классической схемы. Хотя и эти фирмы постепенно все больше используют электронику. И если раньше основой конструкции являлся симметричный диффернциал Torsen, то сегодня та же схема притерпела существенные изменения. В частности самоблокирующийся несимметричный дифференциал с коронными шестернями распределяет крутящий момент по осям в стандартном положении в соотношении 40:60, он так же имеет возможность перераспределить его на ось с лучшим сцеплением до 70% — на переднии колеса и до 85% — на задние.
Больше того, благодаря электронике автомобиль имеет возможность перестпределять момент не только между осями но и между колесами, что не может положительно не сказаться на управляемости.
Впрочем, напомню, наличие всех электронных помошников не отменяет законов физики. И предел возможностей есть у любой полноприводной машины.
Первые утилитарные автомобили с полным приводом строились по классической схеме. В основе конструкции лежала рама. Передний и задний мосты громоздкая коробка передач и раздаточная коробка. Привод осуществляется на заднюю ось, а передние колеса можно подключить. И полный привод был для этих автомобилей необходим именно как средство для преодоления внедорожных участков, то есть лучшей проходимости. Использовать систему полного привода на асфальте как правило производитель не рекомендует. Это приводит к износу элементов трансмиссии и шин. Почему? Ответ прост! Причина — в так называемой циркуляции мощности. Ведь в повороте передние колёса проходят больший путь, двигаясь по большему радиусу, 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. Именно поэтому для таких автомобилей необходимо аж три дифференциала. Два межколесных и один межосевой.
Но зачем возить с собой громоздкую трансмиссию и раздатку? Ведь по статистике на бездорожье в процессе эксплуатации автомобиля выезжает лишь 5 процентов их владельцев.
Именно по упомянутой мной выше схеме были сделаны и первые поколения автомобилей Land Rover , и наша «Нива», и множество других внедорожников. Лекарством от 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. Кстати на автомобилях Audi Quattro до 86 года использовалась именно эта схема. Сегодня автомобилей с автоматической или электронной блокировкой всех Дифференциалов не так уж и много.
Впрочем, прежде чем выбрать себе автомобиль с такой схемой полного приводу подумайте про то как и где Вы будете его использовать? Ведь даже владельцы серьезных внедорожников большую часть времени ездят по асфальту. А зачем тогда столь серьезный набор внедорожных инструментов? Наверное незачем.
Подводя итог мне хотелось бы сказать лишь одно. Схем полного привода и их настроек существует множество. Важно понимать, для каких целей и зачем Вам необходима полноприводная машина.
И еще одно! Так уж устроен человек, что двигаясь на авто с колесной формулой 4х4 он подспудно считает, что этот автомобиль более устойчив на дороге и безопасен. Это лишь отчасти верно. И законов физики никто не отменял. Входя в поворот на большой скорости Вы рискуете не меньше, чем владелец моноприводной машины. Но если навык управления моноприводом с избыточной и недостаточной поворачиваемостью худо-бедно знаком многим. То как поведет себя машина с полным приводом, учитывая и разницу в его схемах и разницу в работке многие увы, не знают.
Источник статьи: http://zen.yandex.ru/media/id/5ac20627610493acb72fa0f8/chto-takoe-polnyi-privod-i-kakoi-on-byvaet-5e2fea6774f1bc00ade9a36f