Full-time 4WD: постоянный полный привод
В схеме full-time нет возможности отключить 4WD: ведущие колёса всегда связаны с двигателем, а для нормальной езды по асфальту между осями установлен третий — центральный — дифференциал. Такой тип привода называют «фултайм», постоянным полным. Им оснащены многие автомобили: Toyota Land Cruiser 80/100/200, Land Cruiser Prado; Volkswagen Touareg; Land Rover Discovery, Defender; и конечно, старушка Нива — с 1977 года! Список автомобилей с full-time 4WD очень велик и включает даже легковые автомобили и паркетники: Audi с классической трансмиссией Quattro, Toyota RAV4 первых двух поколений, Mark II и Crown в four-комплектациях; Suzuki Escudo/Grand Vitara 3 поколения, модели Subaru с трансмиссией VTD и другие. Правда, среди новых машин честный «фултайм» встречается всё реже.
Идеальна ли схема full-time? Разумеется, нет. Межосевой дифференциал классической конструкции («свободный» или «открытый») имеет существенный врождённый недостаток: он направляет тягу по пути наименьшего сопротивления. На практике это выглядит так: автомобиль с гордым шильдиком FULL-TIME 4WD попадает всего одним колесом в глубокий песок или грязь и не может тронуться — колесо в грязи беспомощно буксует, а все остальные стоят. 1WD! Всё потому, что дифференциалы (сперва межосевой, затем межколёсный) направляют крутящий момент на колесо, которое проще всего провернуть — то есть туда, где самое худшее сцепление с дорогой. Чтобы таких неловких ситуаций не возникало, требуется блокировка дифференциала — принудительное ограничение его стремления к свободному вращению.
Способы блокировки центрального (межосевого) дифференциала у разных машин отличаются. У серьёзных внедорожников есть возможность принудительной 100-процентной жёсткой блокировки — в таком режиме полный привод фактически превращается в part-time, со всеми присущими этой схеме ограничениями (нельзя использовать на асфальте). У легковых машин и паркетников жёсткой блокировки обычно нет — вместо неё дифференциал автоматически блокируется вязкостной, гидро- или электромеханической муфтой. Такие решения не обеспечивают полной блокировки, поэтому даже старый «Равчик» на бездорожье неровня «Прадо», хотя формально у обоих честный «фултайм».
Кстати, распределение крутящего момента между передней и задней осями у full-time 4WD далеко не всегда 50/50. Для лучшей управляемости в современных машинах с постоянным полным приводом применяют самоблокирующиеся дифференциалы Torsen, которые могут смещать до 80% тяги на одну (обычно заднюю) ось, или добиваются того же эффекта с помощью электронной блокировки. Так автомобиль становится более предсказуемым в поворотах, ничуть не теряя в «честности» полного привода.
Плюсы и минусы full-time 4WD
Простота и надёжность.
Возможность ездить на 4WD по любым покрытиям.
Необходимость блокировки межосевого дифференциала.
Повышенный расход топлива.
Жесткий подключаемый полный привод (Part time) 4WD.
https://www.youtube.com/watch?v=xVsxN4K2EcE
Самое простое решение для автомобиля 4WD – прямое подключение всех ведущих мостов. Такой тип трансмиссии сравнительно прост и надежен. Крутящий момент, поступает через коробку передач к раздаточной коробке, а от нее через шарнирные приводы к дифференциалам мостов. Усилие от двигателя непосредственно распределяется на передний и задний мост практически в равном количестве.
В результате, величина крутящего момента как на задних, так и на передних колесах становится практически равной. Такое распределение момента существенно повышает проходимость. Автомобиль может преодолевать существенное бездорожье.
Для увеличения крутящего момента дополнительно в трансмиссию 4WD вводится еще одна понижающая передача, называемая демультипликатором. При включении понижающей передачи, автомобиль существенно теряет в скорости, зато увеличивается тяга на колесах, что еще больше повышает проходимость. Для движения по рыхлому снегу, а также по вязким почвам рекомендуется включение понижающей передачи.
Такая конструкция лежит в основе всех классических 4WD внедорожников – тяжелых автомобилей, имеющих жесткую рамную основу и зависимую, часто, рессорную подвеску с неразрезными балками мостов. Конструкция классического 4WD внедорожника является фактически повторением конструкции автомобилей с американской маркировкой «general purpose», что в буквальном переводе означало: «автомобиль общего назначения». Позднее, это словосочетание трансформировалось в ставший нам привычным «джип» (Jeep).
Повышенной проходимости способствует не только полный 4WD привод на все колеса с дополнительной понижающей передачей. Успешному преодолению бездорожья во многом способствует удачное распределение веса автомобиля по осям, а также жесткая рама и конечно же, высокая и мощная подвеска, в которой вертикальное перемещение обоих колес жестко связано между собой.
Все это способствует хорошим внедорожным качествам. Если в автомобиле используются межколесные самоблокирующиеся дифференциалы, его проходимость повышается еще больше. Большинство «классических» внедорожников представляют собой автомобили с мощными двигателями, высокой посадкой и внушительными габаритными размерами. Такие автомобили способны преодолеть серьезное бездорожье, снежные заносы и даже переехать неглубокие водоемы без сильного течения.
Наряду с известными преимуществами, классические внедорожники 4WD имеют и ряд существенных недостатков. Главным из них является, как ни странно, жесткий полный привод. Все дело в том, что крутящий момент распределяется в равной степени между осями автомобиля. При некоторых условиях угловые скорости передних и задних колес не всегда бывают одинаковыми
. И если при движении по рыхлому грунту это компенсируется пробуксовкой колес, то при движении по твердому и ровному дорожному покрытию в трансмиссии будут возникать опасные перегрузки. Например, при прохождении поворотов, из-за разности давления в шинах или неравных угловых скоростях карданных шарниров, в трансмиссии внедорожника возникают крутильные колебания, в результате которых механизмы легко выходят из строя.
Чтобы этого не произошло, один из ведущих мостов, чаще передний, имеет возможность отключения от трансмиссии 4WD. Если вы двигались по бездорожью и решили выехать на дорогу с асфальтовым покрытием, прежде чем двигаться по дороге, вы должны отключить одну из ведущих осей. Многие отечественные и зарубежные модели 4WD внедорожников для уменьшения механических потерь оснащаются специальными муфтами, при помощи которых передние колеса подключаются к трансмиссии.
Некоторые модели имеют вакуумный или электромагнитный привод колесных муфт. Исходя из этого, такой тип автомобилей называют «part time 4WD». Повышенный расход топлива – еще один существенный недостаток внедорожников. Тяжелая рамная конструкция, чугунные балки мостов, большие механические потери обуславливают повышенный топливный аппетит таких автомобилей.
Достоинства 4WD:
- повышенная проходимость,
- простота и надежность конструкции,
- жесткая конструкция.
Недостатки 4WD:
- высокий расход топлива,
- повышенные потери мощности,
- необходимость отключения одной из ведущих осей,
- высокий центр тяжести (склонность к опрокидыванию).
Передний привод
Ещё в 1930-х годах перед инженерами стала непростая задача — как сделать автомобиль дешевле, легче, проще в обслуживании, удобнее в управлении и безопаснее одновременно? Ответом на этот вопрос стала переднеприводная трансмиссия. Первыми серийными моделями с такой компоновкой стали Cord L29 1929 года и Citroen 7CV 1934 года.
Интересно, что в опытных образцах переднеприводных автомобилей использовались современные шарниры равных угловых скоростей (ШРУСы). Но из-за низкого качества сплавов и недостаточной точности обработки металлов они оказались ненадёжными, поэтому от них отказались в пользу коротких карданных валов.
Современная компоновка переднеприводного автомобиля формировалась постепенно. В 1961 году появился компактный хетчбэк Renault 4, в котором крутящий момент передавался колёсам при помощи ШРУСов. В 1959 году был выпущен Austin Mini с поперечным расположением мотора. А в 1974 публике представили Volkswagen Golf, у которого валы двигателя и коробки передач располагались на одном горизонтальном уровне.
Преимущества переднего привода
Упрощение конструкции. Снизилась стоимость производства и уменьшилась трудоёмкость обслуживания автомобилей. Именно передний привод сделал личный транспорт массовым и доступным широкой публике.
Сокращение массы. Инженерам удалось отказаться от громоздких и тяжёлых карданных валов. Благодаря этому улучшились динамические показатели и снизился расход топлива. Это особенно заметно в бюджетном классе, где преобладают модели малой мощности.
Увеличение полезного объёма. Поскольку все компоненты трансмиссии сосредоточены впереди, можно опустить линию пола в салоне, освободив место над головой. Кроме того, на заднюю ось приходится меньше нагрузки, поэтому её грузоподъёмность увеличивается.
Повышение проходимости. Основная масса автомобиля приходится на ведущие колёса. Благодаря этому увеличивается площадь пятна контакта, уменьшается вероятность отрыва от дороги и пробуксовки.
Предсказуемое поведение машины. Следствие из предыдущего пункта. Поскольку ведущие колёса всегда нагружены, вероятность заноса на мокрой или грязной дороге уменьшается
Это особенно важно для новичков.
Недостатки переднего привода
- Сложная схема выхода из заноса. Когда мы теряем управление над автомобилем, то инстинктивно бьём по педали тормоза. В переднеприводных моделях это усугубляет проблему. Правильно повернуть руль в сторону заноса и нажать педаль газа. Чтобы вовремя вспомнить об этом в экстренной ситуации, нужна тренировка.
- Пробуксовка на старте. Хотя передний привод устойчивее при равномерном движении, в момент резкого ускорения передние колёса разгружаются и начинают проскальзывать.
- Сложность создания машины с равномерным распределением веса между осями. У большинства переднеприводных машин до 60-70% массы приходится на переднюю осьЭтот пункт тянет за собой сразу две проблемы. Во-первых, водителю приходится иметь дело с недостаточной поворачиваемостью — машина «вяло» реагирует на движения руля. Во-вторых, передние тормозные механизмы изнашиваются намного быстрее, увеличивая расходы на обслуживание. Исключение – спортивные и премиальные автомобили с более равномерной развесовкой.
- Увеличенный радиус поворота. Поскольку управляемые колёса связаны с силовым агрегатом ШРУСами, они не могут сильно смещаться относительно продольной оси — это приведёт к поломке. Из-за этого ухудшается манёвренность.
- Ограничения по параметрам двигателя. В тесном подкапотном пространстве переднеприводного автомобиля сложно разместить массивный мотор. Максимальная мощность серийных автомобилей с такой компоновкой — до 300 лошадиных сил, а средняя — около 150 л.с.
Виды привода, используемые на авто
На автомобилях нашли применение три вида полного привода, отличающиеся между собой как конструктивно, так и по особенностям работы:
- Постоянный полный привод
- С автоматически подключаемым мостом
- С подключением вручную
Это основные и самые распространенные варианты.
Виды полного привода
Постоянный привод
Постоянный полный привод (международное обозначение – «full time»), пожалуй, единственная система, которая используется не только на кроссоверах и внедорожниках, а также и универсалах, седанах и хэтчбеках. Используется он на авто с обоими видами компоновки силовой установки.
Виды кузовов автомобиля
Особенность этого вида трансмиссии сводится к тому, что механизм отключения одной из осей не предусматривается. При этом раздаточная коробка может иметь понижающую передачу, включение которой осуществляется принудительно при помощи электронного привода (водитель просто выбирает селектором требуемый режим, а сервопривод осуществляет переключение).
Селектор выбора пониженной передачи и интенсивности движения в зависимости от местности
В его конструкции используется межосевой дифференциал с механизмом блокировки. В разных видах трансмиссии блокировка может осуществляться вискомуфтой, многодисковой муфтой фрикционного типа или же дифференциалом Torsen. Одни из них выполняют блокирование в автоматическом режиме, другие – принудительно, вручную (с использованием электронного привода).
Межколесные дифференциалы в системе постоянного полного привода также оснащаются блокировками, но не всегда (на седанах, универсалах и хэтчбеках ее обычно нет). Также не обязательно наличие блокировки сразу на двух осях, нередко такой механизм устанавливается только на одной из осей.
Привод с автоматически подключаемой осью
В авто с автоматически подключаемым мостом (обозначение – «On Demand»), полный привод включается только при определенных условиях – когда колеса постоянно работающей оси начали проскальзывать. В остальное время автомобиль является передне- (при поперечной компоновке) или заднеприводным (в случае, если двигатель располагается продольно).
У такой системы есть свои конструктивные особенности. Так, раздаточная коробка имеет упрощенную конструкцию и понижающей передачи в ней нет, но при этом она обеспечивает постоянное распределение крутящего момента по осям.
Также отсутствует и межосевой дифференциал, зато присутствует механизм автоматического подключения второй оси. Примечательно, что в конструкции механизма используются те же узлы, что и в межосевом дифференциале – вискомуфта или фрикционная муфта с электронным управлением.
Особенность работы привода с автоматическим подключением заключается в том, что распределение крутящего момента по осям делается с разным соотношением, которое меняется при разных условиях движения. То есть, при одном режиме вращение распределяется в пропорции, например, 60/40, а при другом — 50/50.
На данный момент система с автоматическим подключением полного привода является перспективной и ее используют многие автопроизводители.
Трансмиссия с ручным управлением
Трансмиссия с подключаемым полным приводом в ручном режиме (обозначение – «Part Time») сейчас считается устаревшей и используется не часто.
Ее особенность заключается в том, что подключение второго моста осуществляется в раздаточной коробке. И для этого может задействоваться как механический привод (посредством рычага управления раздаткой, установленной в салоне), так и электронный (водитель задействует селектор, а сервопривод осуществляет подключение/отключение моста).
В такой трансмиссии отсутствует межосевой дифференциал, что обеспечивает постоянное соотношение распределение крутящего момента (обычно в пропорции 50/50).
Практически всегда в межколесных дифференциалах используется блокировка, причем принудительная. Эти конструктивные особенности обеспечивают наибольшие показатели проходимости авто.
Полный привод: устройство и работа
Чаще всего на авторынке можно встретить модели, в которых установлена вязкостная муфта. В устройство такой системы входят такие элементы:
- Между колесами основной оси установлен дифференциал;
- КПП – это может быть, как автоматический вариант, так и ручной;
- Дифференциал, компенсирующий вращение между осями;
- Карданный вал;
- Раздатка с главной передачей второстепенной оси;
- Вязкостная муфта.
Если машина по умолчанию переднеприводная, то мотор и коробка в ней будет расположена поперек кузова. В случае же основного заднего привода эти агрегаты расположены вдоль кузова. От этого будет зависеть форма и конструкция подключаемых элементов второстепенной оси.
Когда включается полный привод, раздатка равномерно распределяет момент вращения на каждое подключенное колесо, предотвращая их пробуксовку. Когда включается понижающая скорость, крутящий момент увеличивается, что помогает автомобилю преодолевать сложные участки трассы.
Схема работы системы следующий. Мотор передает на сцепление (если МКПП) или на гидротрансформатор (если АКПП) вращательные движения. В зависимости от скорости движения (лучше преодолевать бездорожье на первой передаче) крутящий момент поступает в раздатку, в которой преобразуется и подается на ведущие колеса. Работа осуществляется через кардан (о том, как работает эта передача, обсуждалось немного ранее).
Типы и особенности систем полного привода
Постоянный полный привод. В такой трансмиссии крутящий момент от двигателя передается на все колеса. Правда, в процессе ее создания возникла одна проблема, которая не позволяла инженерам позаимствовать технические решения у обычных вездеходов. Дело в том, что у настоящих «джипов» связь между передней и задней ведущими осями – жесткая, т.е. без дифференциала.
Если на автомобиле с такой трансмиссией ездить по дорогам с твердым покрытием, управляемость у него будет очень плохая, так как передние и задние колеса проходят разный путь, а следовательно, менее нагруженные из них стремятся к пробуксовыванию.Пришлось, помимо переднего и заднего межколесных дифференциалов, установить еще и третий – межосевой или, как его еще называют, центральный дифференциал.
В зависимости от его характеристик крутящий момент распределили между колесами передней и задней оси в необходимой пропорции. Тем не менее в таком виде полноприводная трансмиссия оказалась пригодна только для дорог с однородным дорожным покрытием. На скользкой дороге может возникнуть ситуация, когда весь крутящий момент двигателя будет передаваться на колесо, потерявшее сцепление с дорогой, и автомобиль не сможет сдвинуться с места. Причем шансов попасть в такую ситуацию у полноприводной машины в два раза больше, чем у передне- или заднеприводной. Эту проблему решили путем установки межосевого дифференциала повышенного трения или механизма автоматической его блокировки.
Автоматически подключаемый полный привод. В нормальных дорожных условиях такая трансмиссия работает как передне- или заднеприводная. Это позволяет автомобилям сохранять «фамильные» черты, свойственные тому или иному типу привода. А в экстремальных ситуациях, когда одно или два ведущих колеса теряют сцепление с дорогой и начинают пробуксовывать, крутящий момент перераспределяется и на колеса другой оси.
Конструктивно это осуществляется таким образом. Вал, который передает крутящий момент на ведущую ось, через специальную муфту связан с колесами другой оси. Муфта обычно устанавливается вместо межосевого дифференциала или в непосредственной близости к заднему мосту. В нормальных условиях движения муфта разблокирована, а в экстремальных ситуациях- блокирует и передает крутящий момент на колеса вспомогательной оси. В автомобилях с автоматически включаемым полным приводом применяются несколько типов муфт: уже упоминавшаяся вискомуфта, электронно-управляемые фрикционные муфты, гидравлические системы блокировки фрикционной муфты и т. д.
Системы с ручным включением полного привода. В отличие от «заряженных» версий легковушек со спортивным характером полный привод у внедорожников должен выполнять свою первозданную функцию – помогать передвигаться по дороге с плохим покрытием, где особенно не погоняешь. Такие трансмиссии, как правило, не имеют межосевого дифференциала, без которого не могут обойтись «легковушки» с постоянным полным приводом.
При включенном приводе четырех колес передняя и задняя ось в такой схеме имеют жесткую связь, а крутящий момент передается в соотношении 50:50. Но ездить в этом случае по скоростной магистрали с включенным полным приводом категорически запрещено. Во-первых возникает опасность проскальзывания колес, особенно в поворотах, во-вторых, детали трансмиссии (карданные валы, шестерни колесных дифференциалов и т.д.) испытывают большие перегрузки и если полный привод вовремя не выключить, поломок не избежать. Но все же водители иногда забывают это делать. Поэтому в некоторых схемах есть сигнализаторы или устройства автоматического отключения полного привода при движении с большей скоростью.
Что такое постоянный и подключаемый полный привод
Полный привод классифицируется на четыре группы: подключаемый, постоянный, автоматический, многорежимный. Каждый тип полного привода имеет несколько особенностей.
Подключаемый (Part time). Этот тип привода используется на автомобилях марки Kia Sportage (выпуск до 2002 года), Ssangyong Kyron, Suzuki Jimny, УАЗ. Основной его задачей является снижение расхода топлива при езде по хорошему дорожному покрытию.
Part time включается при помощи дополнительной кнопки либо рычага. В нем не используется межосевой дифференциал. Поэтому, чтобы избежать ускоренного износа элементов трансмиссии и шин, увеличения расхода горючего, ухудшения управляемости при поворотах, рекомендуется не ездить постоянно на приводе Part time.
Постоянный (Full-time). Устанавливается на машинах ряда известных марок: Toyota Land Cruiser, Mercedes ML, Lada Niva, Daihatsu Terios. Обладает межосевыми и межколесными дифференциалами. Идеально подходит для передвижения машиной по твердому дорожному покрытию.
Автоматический (Automatic или On demand). Используется на автомобилях марки Nissan Quashqai, Mitsubishi Outlander XL, Honda CRV, Chevrolet Captiva. Включается в автоматическом режиме, в случае, если возникает пробуксовка ведущих колес.
Многорежимный (Selectable). Используется в машинах марки Jeep Grand Cherookee, Mitsubishi Pajero. Не имеет недостатков. Вобрал в себя достоинства, характерные для других разновидностей полного привода. Позволяет водителю по его желанию ездить на двух ведущих мостах или только на одном.
Режимы 4WD
Если в вашем полноприводном автомобиле есть управление режимами трансмиссии — рычагом, кнопками или «шайбой», — обязательно изучите, как правильно применять их и переключаться между ними. Подробная информация есть в инструкции по эксплуатации машины. В таблице мы собрали наиболее распространённые варианты.
Режимы полноприводной трансмиссии
Моноприводный режим: 4WD выключено, тяга идёт только на одну ось автомобиля. Используется на сухих дорогах с твёрдым покрытием, позволяет экономить топливо.
Автоматический режим. В большинстве ситуаций автомобиль останется моноприводным, но при необходимости электроника подключит 4WD.
Стандартный режим полного привода. Используется на плохих или скользких дорогах для улучшения проходимости и курсовой устойчивости.
Блокировка межосевого дифференциала. Используется при преодолении трудных участков для повышения проходимости. На твёрдых покрытиях режим должен быть выключен.
Понижающая передача (демультипликатор). Используется для получения максимального крутящего момента при выезде из трудных участков. Также может помочь при крутых спусках и подъёмах.
Важно: переключение в этот режим и обратно обычно требует полной остановки машины и перевода КПП в нейтраль. Блокировка заднего межколёсного дифференциала
Используется при преодолении сложных участков на бездорожье
Блокировка заднего межколёсного дифференциала. Используется при преодолении сложных участков на бездорожье.
Блокировка переднего межколёсного дифференциала. Используется при преодолении сложных участков на бездорожье.
Важно: в этом режиме рекомендуется двигаться только по прямой, не выворачивая руль. Также всем владельцам машин с отключаемым полным приводом (part-time и селективным) рекомендуется ежемесячно проезжать минимум 16 км в режиме 4WD для смазывания всех узлов трансмиссии
Также всем владельцам машин с отключаемым полным приводом (part-time и селективным) рекомендуется ежемесячно проезжать минимум 16 км в режиме 4WD для смазывания всех узлов трансмиссии.
Какой же полный привод лучше? Тот, что больше подходит под ваши задачи. Покоряете бездорожье — надёжный «парт-тайм» вам в помощь. Хочется более универсальный автомобиль — выбирайте «фултайм» или селективный 4WD. А если с асфальта вы съезжаете редко, то и автоматический AWD вполне подойдёт. Интересных вам маршрутов и полного привода!
