Какие существуют виды трансмиссий полного привода

Какие существуют виды трансмиссий полного привода

Многие потенциальные покупатели полноприводных автомобилей и не подозревают, что многие автомобили с шильдиком «4WD» не всегда имеют четыре ведущих колеса.

Дело в том, что трансмиссии полноприводных автомобилей устроены по-разному. В настоящее время известны следующие схемы трансмиссий полноприводных автомобилей:

1. постоянный полный привод;
2. автоматически подключаемый полный привод;
3. вручную включаемый полный привод.

Трансмиссия с постоянным полным приводом

В трансмиссии с постоянным полным приводом крутящий момент от двигателя через агрегаты трансмиссии (сцепление, коробка передач, раздаточная коробка, межосевой дифференциал, карданные валы, главные передачи и дифференциалы передней и задней осей) всегда передается на колеса автомобиля.

Схема постоянного полного привода:
1 — межколесный дифференциал передней оси; 2 — коробка передач; 3 — межосевой дифференциал; 4 — карданная передача задней оси; 5 — главная передача задней оси; 6 — межколесный дифференциал задней оси; 7 — раздаточная коробка; 8 — карданная передача передней оси; 9 — главная передача передней оси; 10 — вискомуфта.

Как работает трансмиссия полного привода

Работает трансмиссия следующим образом. Вращение коленчатого вала двигателя передается через коробку передач на раздаточную коробку, где распределяется по осям автомобиля.

Если одна из осей автомобиля, или одно из его колес начинают пробуксовывать, вручную, или автоматически блокируются межосевой и межколесные дифференциалы. В результате крутящий момент будет передаваться на все колеса автомобиля.

Трансмиссия с полным приводом — подключаемого автоматически

Автомобиль с трансмиссией, в которой полный привод включается автоматически, при обычной езде имеет одну ведущую ось (переднюю, или заднюю). Вторая ось подключается через специальную муфту (вискомуфту, муфту Haldex) при проскальзывании другой оси.

Крутящий момент распределяться между осями может по-разному в зависимости от настроек электронного блока управления.

Трансмиссия с полным приводом, подключаемым автоматически, считается наиболее перспективной. Она позволяет в обычных условиях движения делать работу автомобиля более экономичной за счет не полного привода. Подобного рода трансмиссия часто применяется на кроссоверах.

Трансмиссия с полным приводом — подключаемого вручную

В трансмиссии, где полный привод подключается вручную, нет межосевого дифференциала. По этой причине возможно проскальзывание колес при движении в повороте. Подключение второго моста выполняется либо на раздаточной коробке, либо непосредственно на ступицах колес.

Сейчас трансмиссия с полным приводом, подключаемым вручную, практически не применяется на серийных автомобилях.

Но именно она обеспечивает жесткую связь между осями. Крутящий момент распределяется поровну между передней и задней осью. С такой трансмиссией автомобиль становится настоящим внедорожником.

Коробка передач робот

Существует 4 вида коробок переключения передач (КПП). Доля автомобилей с роботизированной коробкой передач, классическим автоматом и вариатором на дорогах постоянно растет, ведь все больше автолюбителей отказываются от ручной механики. Коробки передач, работающие без участия человека, постоянно совершенствуются. Их качество, скорость реакции на дорожные события, плавность действий становятся лучше, а любая поездка комфортнее.

Что такое роботизированная коробка передач

Роботизированная коробка передач (РКПП, или робот) — это часть трансмиссии транспортного средства. Иногда ее путают с автоматической коробкой, но они отличны друг от друга. РКПП состоит из механической КПП, автоматических переключателей электрического или гидравлического типа (актуаторы) и блока управления этими переключателями (ЭБУ). То есть сама коробка — механика, автоматическим является только управление ее работой.

Для водителя РКПП выглядит почти как АКПП. Под рукой нет рычага переключения скоростей (на некоторых моделях вместо него ручка селектора), а под ногами — педали сцепления. Во время езды передачи переключаются в автоматическом режиме.

Как она работает

Механической коробкой передач, снабженной диском сцепления с маховиком двигателя, управляет робот. Алгоритм, заложенный разработчиками в ЭБУ, реагирует на показания датчиков, подавая команды сервоприводам.

Это выглядит так:

• водитель давит на педаль газа;
• повышаются обороты двигателя, автомобиль ускоряется;
• по достижении заложенных в программу значений срабатывают актуаторы сцепления и вилки переключения;
• происходит включение повышенной передачи.

Если водитель продолжает ускорение, то на следующих запрограммированных оборотах двигателя и скорости движения ЭБУ снова подает сигнал и актуаторы опять переключают передачу.

По тому же принципу во время торможения передачи переключаются с высоких на пониженные. Высокопродуктивные процессоры позволяют создавать сложные программы, имитирующие поведение человека в разных ситуациях. И чем они сложнее, тем динамичнее и комфортнее езда.

Особенности РКПП

Приводы переключения скоростей на роботах оснащаются либо электрическими моторчиками, либо поршневой гидравлической системой. Но выполняют они одну и ту же задачу — передвигают синхронизаторы шестеренок вторичного вала и выжимают сцепление.

Главное отличие в том, что гидравлика работает быстрее и мягче. Но она более дорогая в производстве, поэтому такими РКПП снабжены в основном автомобили высокого класса. Самой востребованной является DSG от немецкого концерна Volkswagen.

ЭБУ для коробок делают и отдельным, и совмещенным с блоком управления ДВС. Последний вариант наиболее целесообразен, если алгоритм управления робота учитывает показания тех же систем, что и управление двигателем, например ABS или ESP.

Устройство сцепления в роботе

Роботизированные коробки по методу взаимодействия с двигателем бывают двух типов:

• однодисковые;
• двухдисковые (используют два сцепления, включаемые попеременно).

Однодисковая коробка ничем не отличается от механической. В ней есть первичный и вторичный валы.

Первичный соединен с диском сцепления. Вторичный вал передает крутящий момент непосредственно на колеса. Оба вала взаимодействуют посредством шестерней разного диаметра. Переключение происходит в тот момент, когда выбранная для нужной передачи шестерня на вторичном валу блокируется. В РКПП это делают электрические манипуляторы, получающие сигнал от ЭБУ. Гидравлические приводы-манипуляторы на однодисковых коробках используются крайне редко.

Двухдисковые имеют два ведущих первичных вала, каждый из которых соединен со своим диском сцепления. Один вал отвечает за четные передачи, а второй — за нечетные и заднюю. Такое техническое решение позволило делать включение выбранной передачи более плавным. Синхронизаторы приводов работают попеременно. В момент перехода на одном валу с 1 на 2 передачу ЭБУ уже дает сигнал на подготовку к включению 3. Поэтому их еще называют преселективными, т. е. с предварительным выбором. В результате сам процесс переключения ускоряется до 0,2 и менее секунд.

Некоторые производители так настраивают работу актуаторов и алгоритмы, что робот функционирует не хуже человека.

Режимы работы

Управление водителем коробкой передач сводится к выбору режима селектором:

1. Нейтраль обозначается «N». В этом режиме двигатель работает, но крутящий момент на колеса не передается. Включать перед началом движения, после остановки, при длительной стоянке.
2. Движение вперед обозначается «А/М», «Е/М» или «D». Включив этот режим, отпускают педаль тормоза и нажимают педаль газа. Машина движется вперед, автоматически переключая скорости в зависимости от ускорения или торможения.
3. Ручное управление обозначается «М». Автомобиль движется вперед, водитель самостоятельно переключает скорости, нажимая подрулевые лепестки или селектор в положения «+» или «-». При этом переключение происходит только на одну ступень.
4. Движение задним ходом обозначается «R». Выбрав этот режим, можно ехать назад.
5. На некоторых РКПП возможно наличие режимов «зимний» и «спортивный».

Есть также и свои особенности при езде, к которым водитель должен привыкнуть, иначе будет попадать в неприятные ситуации.

1. Езда в автоматическом режиме подразумевает дороги с хорошим твердым покрытием. Заехав летом в грязь, а зимой в рыхлый глубокий снег, рискуете забуксовать. Алгоритм станет выдавать ошибочные команды, и передачи будут включаться некорректно. Такие ситуации повышают износ деталей и механизмов, что увеличивает риск поломок.
2. Педаль газа нужно нажимать плавно, ни в коем случае нельзя ее давить в пол. Нужно следить за оборотами двигателя, фиксируя моменты переключения скоростей, и избегать перегазовки.
3. Если на авто отсутствует функция помощи при трогании в подъем, нужно поступать так же, как при пользовании ручной КПП, — использовать стояночный тормоз для предотвращения отката назад.
4. При длительных остановках (больше 60 секунд) на запрещающий сигнал светофора или в пробке нужно переключать селектор в положение «нейтраль».
5. Для длительной остановки на парковке сначала переводят селектор в «нейтраль», затем включают стояночный тормоз, после чего отпускают педаль тормоза и глушат двигатель.
6. Каждый производитель указывает, с какой частотой по пробегу нужно проводить перекалибровку ЭБУ (ее еще называют инициализацией или обучением). Это нужно делать из-за износа диска сцепления. Следует проводить процедуру каждые 10000-15000 км.
7. Зимой, при низких температурах воздуха, прогрев коробки занимает ровно столько времени, сколько его потребуется на прогрев двигателя.

Основные отличия РКПП от АКПП

Оба вида трансмиссии выполняют одну функцию — освобождают водителя от необходимости переключения передач во время движения автомобиля.

Но из-за того, что конструктивно это разные механизмы, в эксплуатации и обслуживании они отличаются друг от друга:

1. В АКПП частью рабочего механизма является жидкость ATF. В РКПП для смазки механических узлов присутствует масло, но его в несколько раз меньше по объему. Кроме того, его надо гораздо реже менять.
2. Автомобиль с роботом динамичнее в движении и потребляет меньше топлива. Потому что масса и габариты автомата превосходят те же показатели у робота, а переключения скоростей в РКПП происходят быстрее.
3. На машине с АКПП ездить гораздо комфортнее, потому что передачи переключаются плавно, а роботизированная коробка не может так гасить рывки.
4. Износ фрикционов идет медленнее, чем стирание диска сцепления.
5. На роботизированной коробке можно переключиться на ручное управление. Оно не полное, потому что переключение производится только на одно положение и нельзя перейти, например, со 2 сразу на 4. Но автомат не дает водителю и такой возможности.

Плюсы и минусы

Широкое распространение роботизированные коробки передач получили благодаря своим достоинствам. Однако у них есть и недостатки, о которых лучше знать до покупки автомобиля, чтобы быть к ним готовым.

1. Время разгона до 100 км/ч при аналогичности других параметров почти не отличается от времени разгона на ручной коробке.
2. Расход топлива сопоставим с расходом на автомобилях с РКПП и до 30% ниже, чем на моделях с автоматическими коробками.
3. Диск сцепления изнашивается медленнее, чем при ручном переключении.
4. Робот работает аккуратнее человека, поэтому валы и шестерни коробки будут изнашиваться меньше, а служить дольше, чем в ручной механике.
5. Стоимость ремонта и обслуживания в среднем ниже, чем у АКПП.

1. Во время движения при включении скоростей могут ощущаться рывки и дерганье.
2. Алгоритм, заложенный в ЭБУ, не обладает реакцией человека на ситуации, возникающие во время движения. Поэтому могут возникать ошибки, когда необходимо экстренно разогнаться или затормозить.
3. Роботу для принятия решения нужны более «длинные» передачи, а для сохранения динамики при этом необходим более мощный двигатель.
4. Если нет системы помощи при подъеме, то во время начала движения «в гору» возможен откат автомобиля назад.
5. Невозможность «прошивки» блока управления. Алгоритм переключения передач — это разработка производителя, которая корректировке не подлежит.
6. Движение в пробках плохо сказывается на узлах и механизмах коробки, приводя их к раннему разрушению.

Признаки неисправности

Как и любой механизм, роботизированная коробка подвержена износу во время работы и может ломаться. Неисправности делятся на механические и блока управления. Каждая имеет свои проявления.

Признаки механических поломок:

• пробуксовка во время движения по ровному твердому дорожному полотну говорит об износе диска сцепления;
• если не переключаются передачи, это может говорить о поломке актуаторов;
• посторонние шумы во время движения могут быть вызваны целым рядом причин, и для выявления поломки следует провести диагностику узлов и механизмов;
• усиление рывков во время переключения передач может происходить из-за износа и разрушения зубчатых соединений на валах коробки, износа вилок выбора шестеренок;
• загоревшаяся лампа Check Engine на панели приборов говорит о необходимости компьютерной диагностики.

Признаки ошибок в ЭБУ:

• сбивается режим работы робота, переключения передач происходят некорректно и не вовремя;
• рывки во время включения передач становятся сильнее;
• при выборе селектором положения движения вперед или назад машина не едет;
• загорается контрольная лампочка Check Engine.

Чтобы разобраться, из-за чего возникли неприятности, нужно провести правильную диагностику с применением специального оборудования.

Актуальность коробки в России

Автомобили с коробками-роботами у наших автолюбителей пользуются хорошим спросом. Опросы показывают, что доля россиян, готовых купить авто с РКПП, колеблется в пределах 15-20%. При этом надо отметить, что доля желающих пользоваться классическим автоматом все же в 2 раза выше.

В крупных городах платежеспособные слои населения выбирают АКПП из-за более комфортной езды и гораздо меньших проблем, связанных с эксплуатацией в условиях частых пробок на дорогах. Притом цены на автомат и хороший преселективный агрегат находятся на одном уровне. Но, если цена на горючее будет продолжать расти, многие предпочтут авто с РКПП (как более дешевый в эксплуатации), особенно когда поездки не ограничиваются маршрутом работа-дом.

Преимущества и недостатки машин с полным приводом

Эффективное управление транспортным средством в отсутствие дорожного покрытия возможно только при наличии полноприводной системы контроля движения – что это, аксиома или заблуждение? Что такое полный привод и как он работает? Какие достоинства и недостатки есть у полноприводных автомобилей? Рассмотрим детально.

Виды полноприводных систем

Вопреки сложившемуся мнению, полноприводных систем не одна, а целых три. И у каждой есть свои особенности и недостатки, достоинства и характеристики, от которых полностью будет зависеть поведение автомобиля в любых дорожных условиях и управляемость транспортным средством.

Полноприводные трансмиссии могут быть:

• part-time;
• full-time;
• torque on-demand.

В чем их разница? Чтобы понять, о чем будет идти речь, рассмотрим дифференциалы автомобиля. Под этим словом кроется набор шестерен, которые отвечают за распределение крутящего момента, передаваемого трансмиссией на колеса транспортного средства.

Обычно у полноприводных систем есть три таких набора – дифференциала. Они обеспечивают комфорт управления ТС и легкий поворот колес, так как мощность распределяется равномерно на каждое из них. Центральный дифференциальный механизм получает крутящий момент от коробки передач и распределяет его между дифференциальными устройствами передней и задней осей.

Однако существуют полноприводные системы, которые работают в ручном режиме управления. У таких полных приводов центрального дифференциального меанизма нет.

Дифференциал необходим, чтобы компенсировать разницу скоростей между колесами в момент поворота. При повороте путь, который проделывают внутренние относительно радиуса поворота колеса, меньше, чем тот, который описывают наружные. Это справедливо для каждого из мостов транспортного средства. Дифференциал позволяет одной оси обогнать другую, обеспечивает управляемость ТС и снижает нагрузку на трансмиссию.

Общая опасность для полноприводных машин заключается в возможной блокировке дифференциалов, в результате чего риск быть обездвиженным заметно возрастает: принцип передачи крутящего момента у дифференциала будет направлен на ту ось, которая наименее сопротивляется. Исходя из назначения полного привода обеспечить высокую проходимость в плохих дорожных условиях, блокировку дифференциала имеют все современные автомобили.

Постоянные полноприводные системы Full-Time (4WD)

Принцип действия такой системы заключается в следующем: машина всегда двигается на полном приводе, так как межосевой дифференциал отдает излишки мощности внутренним сателлитам, расположенным в редукторе.

При движении по труднопроходимому участку дороги может возникнуть пробуксовка одного из ведущих колес, в результате чего дифференциал отключит второе колесо на оси.

Соответственно, автоматически блокируется и вторая ось транспортного средства, обездвиживая автомобиль. По динамике внедорожник будет двигаться еще какое то время, и, вероятно, при попадании на участок с хорошей адгезией поверхности заблокированное колесо включится.

Однако остановка при такой системе неизбежна. Поэтому чаще всего машины укомплектованы принудительной блокировкой межосевого дифференциала, ведь это увеличивает проходимость полноприводной машины с системой Full-Time.

Для городской езды такие автомобили требуют определенной скорости реакции и отличных навыков вождения: при критических ситуациях инерция выносит ТС на внешний радиус поворота, плохо откликаясь на движение рулевого колеса и подгазовку.

Блокировка дифференциала в данном случае позволяет подавать одинаковые обороты на все колеса ТС, а крутящий момент зависит от их сцепления с покрытием. Сама конструкция полного привода достаточно массивна и имеет значительный вес. Постоянная работа подвижных частей увеличивает энергозатраты, а следовательно – и расход топлива. Поэтому производители все чаще отказываются от Full-Time в пользу других решений для систем полного привода.

Достоинства привода full-time:

• надёжность конструктивного исполнения;
• долговечность;
• вариативно: езда по городу или бездорожью.

Недостатки:

• сложность управления;
• значительный вес и габариты;
• увеличенный расход ГСМ;
• низкие динамические характеристики.

Подключаемые вручную полноприводные системы Part-time

У автомобилей, оснащенных полным приводом типа Part-time, скорость кручения одинакова для всех колес: в таких системах отсутствует межосевой дифференциал. Поэтому крутящий момент между передней и задней осью распределяется равномерно, и двигаться они могут только с одинаковой скоростью.

С одной стороны, это позволяет отлично двигаться в условиях скользких и сыпучих покрытий: гравия, песка, глины, влажной почвы – проскальзывание колес передней или задней оси позволяет компенсировать излишки мощности.

Но в условиях бетонных и асфальтовых покрытий результат будет прямо противоположным: при повороте на сухом твердом покрытии скажется разница в пути мостов, вследствие чего усилится нагрузка на трансмиссию, резиновое покрытие шин изотрется, а ТС лишится управляемости на поворотах и высоких скоростях.

Поэтому машины с таким приводом – большая редкость, и как система – характерна сугубо для внедорожных выездов. Яркие представители этого класса, которых еще можно встретить: Nissan Navara, Ford Ranger, Suzuki Vitara, Jeep Wrangler и отечественный UAZ.

Из несомненных достоинств таких приводов – надежность конструктивного исполнения, незначительный вес и обеспечение максимальной проходимости ТС в услових бездорожья. Однако главный минус весьма существенен: автомобили с полным приводом Part-time нельзя эксплуатировать в городских условиях.

Torque on-demand: полный привод с муфтой электронного управления (AWD)

Инженерная мысль на достигнутом не остановилась, и появились приводы с возможностью управлять и перераспределять момент вращения электронными системами управления. На каждом из колес находятся датчики, контролирующие скорость кручения.

Они передают сигналы о следующих состояниях:

• угол поворота;
• крен кузова;
• скорость ТС;
• колебательный момент колеса.

Компьютерная программа обрабатывает информацию и регулирует передачу вращательного момента на каждую из осей при помощи муфты. Такие системы совершеннее год от года: то, что было актуально 20 лет назад, сегодня считается безнадежно устаревшим: оборудование работает на опережение, технологии дополняются суперпроизводительными процессорами, датчики трансформируются и расширяют спектр отслеживаемых параметров.

И, как всегда, есть одно «но»: машины с таким приводом годятся только для езды в условиях города. Максимум – грунтовой дороги.

Электронные системы очень чувствительны к перегреву, намоканию, переохлаждению. Системы управления напрямую соединены с тормозными механизмами, а бездорожье быстро приводит к их износу. Чем круче и современней система, тем больше она уязвима к воздействию грязи, глины, песка, болота. Достаточно самого простого обрыва провода – и вся система выйдет из строя.

Системы с электронным управлением имеют низкую стоимость и малый вес. Они позволяют точно настраивать рабочие параметры транспортного средства, однако не выдерживают мало-мальски серьезных нагрузок. Они способны выйти из строя даже в условиях холодов: плохая работа дорожных служб в зимнее время способствует образованию наледи, жидкой грязи, наноса песка, которые негативно влияют на электронное устройство.

Выбирать ТС с необходимым полным приводом следует только после оценки условий, в которых будет эксплуатироваться автомобиль. Инженеры различных компаний не останавливаются на достигнутом и разрабатывают новые и гибридные системы управления, поэтому не исключено, что в ближайшем будущем появится способный к езде в любых условиях автомобиль с полным приводом.

Главное условие для использования полноприводных ТС – совершенствование профессиональных водительских навыков. Только тогда они будут управляемыми, предсказуемыми и безопасными.

Источник http://avto-i-avto.ru/ustrojstvo-avto/kakie-sushhestvuyut-vidy-transmissij-polnogo-privoda.html

Источник http://topvariator.ru/transmissija/korobka-peredach/robot/kp-robot

Источник http://neauto.ru/dostoinstva-i-nedostatki-mashin-s-polnym-privodom/