Устройство и виды полного привода

Многие любители активного отдыха и частых поездок за город выбирают в качестве транспортного средства кроссоверы и внедорожники, в конструкции которых используется полный привод. Такие авто отличаются повышенным клиренсом и всеми ведущими колесами, что обеспечивает хорошую проходимость.

Но далеко не всегда такие авто способны преодолеть даже среднее бездорожье, не говоря уже о серьезной грязи. И виной этому может оказаться все тот же полный привод, точнее его конструктивные особенности. Поэтому наличие всех ведущих колес еще не означает, что машина способна на покорение сильной грязи.

Основные составные элементы трансмиссии

Полный привод подразумевает передачу крутящего момента от силового агрегата на колеса обеих осей, благодаря чему и повышается проходимость по грязи.

Основная конструктивная особенность привода этого типа перед другими (передний, задний) — наличие в трансмиссии дополнительного узла – раздаточной коробки. Именно этот узел и обеспечивает распределение вращения по двум осям авто, делая ведущими все колеса.

В целом эта трансмиссия авто состоит из:

• сцепления;
• коробки переключения передач;
• раздаточной коробки;
• приводных валов;
• главной передачи обоих мостов;
• дифференциалов.

Вариант конструкции полноприводной трансмиссии (подключаемый автоматически)

Несмотря на использование одних и тех же составляющих, вариаций и конструктивных исполнений трансмиссии – множество.

Конструктивные и эксплуатационные особенности

Стоит отметить, что на многих авто привод на все колеса осуществляется не всегда. То есть, ведущей постоянно является только одна ось, вторая же подключается только при надобности, причем делаться это может как в автоматическом режиме, так и вручную. Но есть и вариации трансмиссии, у которой отключение оси не осуществляется.

Трансмиссии с конструкцией, обеспечивающей передачу вращения на все колеса, используются на авто как с поперечной установкой силового агрегата, так и с продольной. При этом компоновка предопределяет, какая из ведущих осей функционирует постоянно (исключение – постоянный полный привод).

Система, обеспечивающая привод на все колеса может работать как с МКПП, так и с любой автоматической коробкой передач.

Принцип работы системы достаточно прост: от мотора вращение передается на КПП, которая обеспечивает изменение передаточных чисел. От коробки передач вращение поступает на раздатку, которая перераспределяет его на две оси. А далее уже по карданным валам вращение передается на главные передачи.

Но выше описана общая концепция системы полного привода. Конструктивно же трансмиссия может отличаться. Так, как правило, на авто с поперечным расположением в конструкцию КПП одновременно входят и главная передача переднего моста, и раздатка.

А вот в авто с двигателем, установленным продольно, раздатка и главная передача передней оси – отдельные элементы, и вращение на них поступает за счет приводных валов.

Существует еще ряд конструктивных особенностей, которые напрямую влияют на проходимость авто. В первую очередь это касается раздаточной коробки. В полноценных внедорожниках у этого узла обязательно имеется понижающая передача, которая в кроссоверах есть далеко не всегда.

Также на внедорожные качества влияют дифференциалы. Количество их может быть разным. У одних авто присутствует межосевой дифференциал, входящий в устройство раздатки. Благодаря этому элементу осуществляется возможность изменения соотношение распределения момента вращения между осями в зависимости от условий движения. В некоторых авто для увеличения проходимости также предусматривается блокировка этого дифференциала, после задействования которого распределение вращения по мостам делается в строго заданных пропорциях (60/40 или 50/50).

Но межосевого дифференциала в конструкции системы может и не быть. А вот межколесные дифференциалы, устанавливаемые на главных передачах, присутствуют на всех авто, но не на всех имеются их блокировки. Это тоже сказывается на ходовых качествах.

Различаются также и механизмы управления приводом. В одних авто все делается в автоматическом режиме, у других для этого водителем задействуются электронные системы, у третьих – подключение полностью ручное, механическое.

В общем, полный привод, используемый на авто, система не такая уж и простая, как изначально кажется, хотя принцип его функционирования на всех авто одинаков.

Самыми известными являются системы:

• 4Matic от Mercedes;
• Quattro от Audi;
• xDrive от BMW;
• 4motion концерна Volkswagen;
• ATTESA у Nissan;
• VTM-4 компании Honda;
• All wheel control разработка Mitsubishi.

Виды привода, используемые на авто

На автомобилях нашли применение три вида полного привода, отличающиеся между собой как конструктивно, так и по особенностям работы:

1. Постоянный полный привод
2. С автоматически подключаемым мостом
3. 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.

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.

Иные варианты

Стоит указать, что существуют комбинированные трансмиссии, которым присущи конструктивные и эксплуатационные особенности одновременно нескольких видов систем. Они получили обозначение «Selectable 4WD» или многорежимный привод.

В таких трансмиссиях существует возможность установки режима работы привода. Так, подключение полного привода может осуществляться как в ручном, так и в автоматическом режиме (причем существует возможность отключения любого из мостов). То же касается и блокировок дифференциалов – межосевого и межколесных. В общем, вариаций работы трансмиссии – множество.

Есть и более интересные варианты, к примеру электромеханический полный привод. В этом случае весь крутящий момент поступает только на одну ось. Второй же мост оснащается электромоторами, которые задействуются в автоматическом режиме. Последнее время такая трансмиссия становиться все более популярной, хотя полноценной системой, в классическом понимании, ее назвать нельзя. Такие автомобили являются гибридными системами.

Положительные и отрицательные стороны

Полный привод имеет ряд достоинств перед другими типами. Основными из них можно выделить:

• Эффективное использование мощности силовой установки;
• Обеспечение улучшенной управляемости авто и его курсовой устойчивости на разных видах покрытия;
• Повышенная проходимость авто.

Противовесом достоинств выступают такие негативные качества, как:

• Повышенное потребление топлива;
• Сложность конструкции привода;
• Большая металлоемкость трансмиссии.

Несмотря на отрицательные качества, автомобили, у которых имеется полный привод, пользуются спросом и очень популярны даже среди автолюбителей, за город практически никогда не выезжающих.

Системы полного привода.

Трансмиссии полноприводных автомобилей имеют различные конструкции. В совокупности они образуют системы полного привода. Различают следующие виды систем полного привода:

• постоянный полный привод;
• полный привод подключаемый автоматически;
• полный привод подключаемый вручную.

Разные виды систем полного привода имеют, как правило, разное предназначение. Вместе с тем можно выделить следующие общие преимущества данных систем, определяющие область их применение:

• эффективное использование мощности двигателя;
• лучшая управляемость и курсовая устойчивость на скользком покрытии;
• повышенная проходимость автомобиля.

Система постоянного полного привода

Система постоянного полного привода (другое наименование – система полного привода Full Time, в переводе «полное время») обеспечивает постоянную передачу крутящего момента на все колеса автомобиля.

Система имеет следующее общее устройство:

• сцепление;
• коробка передач;
• раздаточная коробка;
• карданные передачи задней и передней оси;
• главные передачи задней и передней оси;
• мелколесные дифференциалы задней и передней оси;
• полуоси колес.

Схема системы постоянного полного привода

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.

Известными системами постоянного полного привода являются система Quattro от Audi, xDrive от BMW, 4Matic от Mercedes.

Сцепление обеспечивает кратковременное отсоединение двигателя от трансмиссии при переключении передач, а также предохранение элементов трансмиссии от перегрузок.

Коробка передач служит для изменения крутящего момента, скорости и направления движения автомобиля. В автоматической коробке передач функцию сцепления выполняет гидротрансформатор.

Раздаточная коробка предназначена для распределения крутящего момента по осям автомобиля и его увеличения при необходимости. Современная раздаточная коробка включает цепную передачу (зубчатую передачу), обеспечивающую передачу крутящего момента на переднюю ось, понижающую передачу в виде планетарного редуктора (в отдельных конструкциях) и межосевой дифференциал.

Наличие межосевого дифференциала является отличительной особенностью раздаточной коробки системы постоянного полного привода. Для полной реализации полноприводных возможностей в конструкции системы предусматривается блокировка межосевого дифференциала.

Блокировка дифференциала может осуществляться автоматически или вручную. Современными конструкциями автоматической блокировки межосевого дифференциала является вискомуфта, самоблокирующийся дифференциал Torsen, многодисковая фрикционная муфта.

Ручная (принудительная) блокировка дифференциала производится водителем с помощью механического, пневматического, электрического или гидравлического привода.

На некоторых конструкциях раздаточной коробки предусмотрены функции как автоматической, так и ручной блокировки межосевого дифференциала.

Карданные передачи обеспечивают передачу крутящего момента от вторичных валов раздаточной коробки на валы главных передач.

Главная передача служит для увеличения крутящего момента и его передачи на полуоси колес.

Межколесный дифференциал обеспечивает распределение крутящего момента между ведущими колесами и позволяет полуосям вращаться с различными угловыми скоростями. В системах полного привода межколесный дифференциал применяется на передней и задней оси.

Для реализации полноприводных возможностей один или оба дифференциала имеют возможность блокировки. Блокировка межколесного дифференциала может осуществляться вручную или автоматически (вискомуфта, дифференциал Torsen). На современных автомобилях применяется электронная блокировка дифференциала.

Принцип работы системы постоянного полного привода заключается в следующем. Крутящий момент от двигателя передается на коробку передач и далее на раздаточную коробку. В раздаточной коробке момент распределяется по осям. При необходимости водителем может быть включена понижающая передача. Далее крутящий момент через карданные валы передается на главную передачу и межосевой дифференциал каждой из осей. От дифференциала крутящий момент через полуоси передается на ведущие колеса. При проскальзывании колес одной из осей автоматически или принудительно производится блокировка межосевого и межколесного дифференциалов.

Система полного привода подключаемого автоматически

Система полного привода подключаемого автоматически (другое наименование – система полного привода On demand, в переводе «по требованию») 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 4Motion от Volkswagen.

Система полного привода подключаемого автоматически имеет следующее общее устройство:

• сцепление;
• коробка передач;
• главная передача передней оси;
• межколесный дифференциал передней оси;
• раздаточная коробка;
• карданная передача;
• муфта подключения задней оси;
• главная передача задней оси;
• межколесный дифференциал задней оси;
• полуоси.

Схема системы полного привода подключаемого автоматически

Раздаточная коробка в системе автоматически подключаемого полного привода представляет собой, как правило, конический редуктор. Понижающая передача и межосевой дифференциал отсутствуют.

В качестве муфты подключения задней оси используются следующие устройства:

вискомуфта;
электронноуправляемая фрикционная муфта.
Известной фрикционной муфтой является муфта Haldex, которая используется в системе полного привода 4Motion концерна Volkswagen.

Принцип работы системы полного привода подключаемого автоматически, оборудованного фрикционной муфтой, заключается в следующем. Крутящий момент от двигателя, через сцепление, коробку передач, главную передачу и дифференциал передается на переднюю ось автомобиля. Крутящий момент через раздаточную коробку и карданные валы также передается на фрикционную муфту. В нормальном положении фрикционная муфта имеет минимальное сжатие, при котором на заднюю ось передается до 10% крутящего момента. При проскальзывании колес передней оси по команде электронного блока управления срабатывает фрикционная муфта и передает крутящий момент на заднюю ось. Величина передаваемого на заднюю ось крутящего момента может изменяться в определенных пределах.

Система полного привода подключаемого вручную

Система полного привода подключаемого вручную (другое наименование — система полного привода Part Time, в переводе «частичное время») в настоящее время практически не применяется, т.к. является низкоэффективной. Вместе с тем, именно эта система обеспечивает жесткую связь передней и задней оси, передачу крутящего момента в соотношении 50:50 и поэтому является по настоящему внедорожной.

Устройство системы полного привода подключаемого вручную в целом аналогично системе постоянного полного привода. Основные отличия – отсутствие межосевого дифференциала и возможность подключения переднего моста в раздаточной коробке. Необходимо отметить, что в ряде конструкций постоянного полного привода используется функция отключения переднего моста. Правда в данном случае отключение и подключение это не одно и то же.
©

Какие существуют системы полного привода автомобиля

В полноприводном автомобиле трансмиссия предназначена для передачи крутящего момента на все четыре колеса. Различные схемы позволяют полностью использовать потенциал автомобиля по мощности, управляемости и активной безопасности в зависимости от его предполагаемого использования. Полноприводные трансмиссии можно назвать 4х4, 4wd или AWD.

Достоинства полного привода

Преимущества автомобиля, оснащенного полноприводной системой, легко понять, исходя из недостатков моноприводного автомобиля, у которого тяга только на одной оси (передней или задней), т.е. ведущие колеса находятся спереди или сзади.

Использование свободных дифференциалов в большинстве бюджетных автомобилей в сложных дорожных условиях приводит к тому, что ведущим колесом становится то, что имеет худшее зацепление с дорогой. Это отличительная черта дифференциала. Кроме того, если оба колеса имеют достаточное сцепление с дорожным покрытием, чрезмерная подача энергии часто приводит к пробуксовке, потере управления или заклиниванию колес. Это недостатки монопривода, которые особенно заметны на скользких дорогах и бездорожье. Для устранения этих недостатков производители используют самоблокирующиеся дифференциалы между колесами.
Но идеальное решение — привести все колеса в движение, модернизировав конструкцию трансмиссии необходимыми компонентами. Полный привод дает автомобилю следующие преимущества:

1. улучшенная проходимость ;
2. лучшее сцепление с дорогой при трогании с места на скользкой поверхности;
3. курсовая устойчивость и предсказуемое поведение на скользкой дороге.

Компоненты полного привода

Трансмиссия полноприводного автомобиля состоит из следующих основных компонентов:

• механическая или автоматическая коробка передач;
• раздаточная коробка или многодисковое сцепление (муфта);
• межосевой дифференциал;
• карданная передача;
• задний и передний дифференциалы;
• устройство управления.

Типы полного привода

Постоянный полный привод

Постоянный полный привод 4×4 — это тип привода, при котором крутящий момент передается от двигателя на все колеса. Такой привод может использоваться в машинах различных классов с продольным или поперечным расположением двигателя. Для обеспечения оптимального распределения крутящего момента современные полноприводные системы оснащены автоматической блокировкой дифференциалов (самоблокирующейся) с возможностью распределения мощности по осям в различных соотношениях.

Электроника координирует работу системы, получая сигналы от датчиков скорости вращения колес, и мгновенно изменяет соотношений мощности в зависимости от дорожных условий и характера движения. Этот тип полного привода — самая совершенная система, обеспечивающая максимальную активную безопасность и динамику вождения.

Недостатки: повышенный расход топлива и постоянная нагрузка на узлы трансмиссии.

Постоянный полный привод используют в своих автомобилях такие производители, как Audi (Quattro), BMW (xDrive), Mercedes (4Matic) и другие.

Принудительное подключение

Для внедорожников лучше всего реализовать полный привод с принудительным подключением. Он организован по стандартной схеме, отсутствует только центральный дифференциал. Ведущий мост находится сзади, подключаемый — передний. Крутящий момент передается на переднюю ось через раздаточную коробку с ручным управлением.

Водитель самостоятельно включает полный привод с помощью рычагов или кнопок управления перед преодолением труднопроходимой местности или например бездорожья. Включение раздаточной коробки обеспечивает прочное соединение между осями и равномерное распределение крутящего момента в равном соотношении. На панели загорается индикатор 4WD. Часто в конструкции дополнительно предусмотрена возможность жесткой блокировки дифференциалов полуосей и использования повышенных и пониженных передач.

При подключении полного привода компоненты трансмиссии подвергаются большим нагрузкам, и управляемость автомобиля значительно ухудшается. В нормальных условиях движения раздаточная коробка отключается, индикатор полного привода гаснет, и движение осуществляется на задней ведущей задней оси. Трансмиссия работает с меньшей нагрузкой, что продлевает срок ее службы и снижает расход топлива. Принудительный полный привод в основном применяется на внедорожниках. Например, Toyota Land Cruiser и Land Rover Defender.

Автоматическое подключение

Схема полного привода с автоматическим подключением создана с учетом возможности немедленного подключения второй оси к ведущей. Основной мост может быть как задним, так и передним. Когда регистрируется разница в скорости между колесами, фрикционная муфта межосевого дифференциала фиксируется по сигналу от блока управления и тяга начинает передаваться на все колеса. Некоторые модели предусматривают возможность отключения режима 4х4, и автомобиль становится с моноприводом. В моделях автомобилей Volkswagen используется полный привод 4Motion.

Применение разных видов полного привода

В зависимости от класса и назначения машин используются разные типы полного привода, наиболее подходящие по своим эксплутационным и рабочим характеристикам.

Для автомобилей премиум-класса, где комфорт, управляемость и безопасность имеют первостепенное значение, постоянный полный привод под управлением электроники является хорошим вариантом. Роскошные внедорожники сочетают в себе постоянный полный привод и принудительный полный привод с возможностью жесткой блокировки дифференциалов. Полный привод контролируется и регулируется электроникой. При необходимости водитель активирует жесткую блокировку, если, например вам нужно выбраться из грязи.
Для внедорожников, работающих в тяжелых условиях, больше подходит принудительный полный привод. Это исключает использование дорогостоящей электронной системы управления и дифференциалов повышенного трения, делая конструкцию более надежной и простой. При необходимости водитель сам активирует блокировку.

В автомобилях среднего и эконом-класса используются автоматически подключаемый полный привод и свободные дифференциалы. Это решение не требует использования дорогостоящих дифференциалов повышенного трения и управляющей электроники, обеспечивает приемлемые внедорожные характеристики на зимних дорогах и экономит топливо.

Источник http://autoleek.ru/transmissija/sistemy-polnogo-privoda/ustrojstvo-i-vidy-polnogo-privoda.html

Источник https://www.drive2.ru/b/1100248/

Источник https://topvariator.ru/transmissija/sistemy-polnogo-privoda/raznovidnosti-polnogo-privoda