У ряді систем повного приводу є спеціальна муфта, за допомогою якої регулюється рівень передачі моменту, що крутить, на вісь автомобіля.
До речі, вихід з ладу муфти стає однією з найчастіших причин відмови повного приводу. Муфта може вийти з ладу, якщо своєчасно не здійснювати її технічне обслуговування:
- не замінювати олію в муфті;
- не звертати уваги на дзвін підшипника.
Система 4Motion та муфта Haldex
Технологію почали використовувати за два роки до Міленіуму. До цього робота повного приводу німецьких автомобілів базувалася на віскомуфтах.
Використання муфти Haldex стало революцією у сфері повного приводу. Дана муфта:
- фрикційна;
- має велику кількість дисків;
- керується електрогідравлічним способом.
Її застосування дозволило створювати автомобілі з повним приводом, що автоматично підключається. До речі, муфта Haldex встановлюється нині не лише на німецькі автомобілі, а й на машини інших європейських виробників.
Принцип роботи
У перших поколіннях муфта насос працював за рахунок різниці обертання осей. Він створював необхідний тиск олії. А вже під тиском олії стискалися диски муфти. Клапана та блок управління регулювали рівень тиску олії.Муфта 4-го покоління
На сучасні повнопривідні автомобілі встановлюється муфта 4 покоління. Принцип її дії схожий на принцип дії муфт попередніх поколінь. Однак у пристрої є електронний насос. Різниця швидкостей має тепер другорядне значення, робота муфти здійснюється на підставі обміну сигналами між різними датчиками та блоком управління.Таким чином, можна відзначити, що сучасна муфта повного приводу – це досить ефективний пристрій, що дозволяє доцільно розподіляти момент між осями, що крутить, автоматично, без участі людини.
Істотним мінусом подібних муфт є те, що вони при великих навантаженнях можуть виходити з ладу. А їх заміна чи ремонт – справа дорога.
Як поміняти підшипник муфти повного приводу
Однією з характерних хвороб муфт є шум підшипника. Причому актуально це як для старих віскомуфт так і для сучасних електрокерованих. Якщо підшипник починає дзвеніти, його потрібно змінювати, щоб не було більш серйозних наслідків. Зробити це можна й у домашніх умовах. Головне – мати певні теоретичні знання та прямі руки. Звичайно, технологія ремонту дещо відрізняється, залежно від марки та моделі машину. Але загальний принцип такий:
- Необхідно загнати машину на яму або вивісити на підйомнику.
- Ідентифікувати під дном машин кардан і редуктор. До редуктора кріпиться сама муфта. Часто проводять ще й низку операцій з від'єднання елементів системи повного приводу один від одного. Такі маніпуляції полегшують зняття муфти. Заодно, можна провести профілактику та інших елементів системи.
- Про всяк випадок злити олію з редуктора.
- Демонтувати муфту та витягти підшипник.
- Видалити у всіх доступних місцях всю іржу, що утворилася за час роботи старого підшипника.
- Встановити новий підшипник на те місце, де йому належить стояти, правильно його зорієнтувавши.
- Акуратно все зібрати у правильному порядку та загерметизувати.
Яку олію заливати в муфту повного приводу
Залежно від марки та моделі автомобіля, у муфті повного приводу необхідно міняти масло після 30 та 60 тисяч пробігу, у деяких джерелах зустрічається цифра у 100000 кілометрів. Але краще не зволікати. Сам процес заміни олії не викликає серйозних труднощів. У муфті є зливний отвір та заливна горловина. Процес заміни олії досить типовий:
- відкрити зливний отвір, злити олію;
- залити свіжу олію в заливну горловину;
- переконатися, що олії залито достатньо.
Варто підкреслити, що найпоширеніші муфти Haldex розташовані у головній передачі.Зафіксовано випадки, коли при технічному обслуговуванні авто сервісмени плутали заливні та зливні отвори самої муфти та редуктора, що призводило не до смертельних, а до неприємних наслідків.
Безумовно, тим, хто обслуговується в офіційних автосервісах, не варто ламати голову над пошуком необхідної олії для муфти.
Що стосується інших, тих, хто любить і бажає обслуговувати машину власними руками, рекомендуються такі варіанти:
- заїхати на офіційний автосервіс та дізнатися, яку олію використовують місцеві фахівці;
- зайти на форум, присвячений конкретній марці та моделі автомобіля, та поставити питання там;
- зв'язатися з розробниками тієї чи іншої муфти та уточнити інформацію у них.
Дивно, але факт - дуже багато автовласників зовсім не розуміються на типах повнопривідних трансмісій. А ситуацію посилюють автомобільні журналісти, які самі важко розбираються в типах приводів і тому, як вони працюють.
Найсерйозніша помилка полягає в тому, що багато хто досі вважає, що правильний повний привід повинен бути обов'язково постійним, і категорично відкидають системи повного приводу, що автоматично підключається. При цьому повний привід, що автоматично підключається, буває двох типів, що розділяється за характером роботи: реактивні системи (що включаються за фактом пробуксовки провідної осі) і превентивні (у яких передача моменту на обидві осі активується по сигналу від педалі газу).
Я розповім про основні варіанти повнопривідних трансмісій і покажу, що за електронно-керованими повнопривідними трансмісіями майбутнє.
Усі приблизно уявляють як влаштована трансмісія автомобіля. Вона призначена для передачі моменту, що крутить, від колінчастого валу двигуна на провідні колеса. У трансмісію входить зчеплення, коробка передач, головна передача, диференціал та приводні вали (кардан та півосі). Найважливішим пристроєм у трансмісії є диференціал. Він розподіляє крутний момент, що підводиться до нього, між приводними валами (напівосями) провідних коліс і дозволяє їм обертатися з різною швидкістю.
Для чого це потрібно? Під час руху, зокрема при поворотах, кожне колесо автомобіля рухається індивідуальною траєкторією. Отже, всі колеса автомобіля в поворотах обертаються з різною швидкістю і проходять різні відстані. Відсутність диференціала і жорсткий зв'язок між колесами однієї осі призведе до підвищеного навантаження на трансмісію, нездатності автомобіля повертати, не кажучи про такі дрібниці, як знос шин.
Отже, для експлуатації на дорогах з твердим покриттям будь-який автомобіль має бути оснащений одним або декількома диференціалами. Для автомобіля з приводом на одну вісь встановлюється один міжколесний диференціал. А у разі повнопривідного автомобіля необхідно вже три диференціали. По одному на кожній осі, та одного центрального, міжосьового диференціала.
Щоб докладніше зрозуміти принцип роботи диференціала, вкрай рекомендую до перегляду документальне короткометражне кіно Around the Corner, зняте 1937 року. За 70 років у світі не змогли зробити більш просте та зрозуміле відео про роботу диференціала. Навіть не обов'язково знати англійську мову.
Головний недолік, а скоріше особливість роботи вільного диференціала відома всім - якщо на одному з провідних коліс автомобіля буде відсутнє зчеплення (наприклад, на льоду або вивішене на підйомнику), то автомобіль навіть не зрушить з місця. Це колесо вільно обертатиметься з подвоєною швидкістю, тоді як інше залишиться нерухомим. Таким чином, будь-який монопривідний автомобіль можна знерухомити якщо одне колесо провідної осі втратить зчеплення з дорогою.
Якщо ж взяти повнопривідний автомобіль з трьома звичайними (вільними) диференціалами, його потенційна здатність пересуватися у просторі може бути обмежена навіть якщо БУДЬ-ЯКЕ з чотирьох коліс втратить зчеплення з дорогою. Тобто, якщо повнопривідний автомобіль з трьома вільними диференціалами поставити лише одним колесом на ролики/лід/вивісити у повітрі - він не зможе зрушити з місця.
Як зробити так, щоб автомобіль зміг пересуватися у цьому випадку?Дуже просто – необхідно заблокувати один або кілька диференціалів. Але ми пам'ятаємо, що жорстке блокування диференціала (а по суті такий режим прирівнюється до його відсутності) не застосовується до експлуатації автомобіля на дорогах з твердим покриттям через підвищені навантаження на трансмісію та нездатність повертати.
Тому при експлуатації на дорогах з твердим покриттям необхідна змінна ступінь блокування диференціала (мова зараз в одночасному про міжосьовий диференціал) в залежності від умов руху. А ось на бездоріжжі можна пересуватися хоч із повністю заблокованими всіма трьома диференціалами.
Отже, у світі існує три основні типи рішення повного приводу:
Класична повнопривідна трансмісія(у термінології автовиробників позначається як full-time) має три повноцінні диференціали, тому такий автомобіль у будь-яких режимах руху має привід на всі 4 колеса. Але як я вже писав вище, якщо хоч одне з коліс втратить зчеплення з дорогою – автомобіль втратить здатність пересуватися. Отже, такому автомобілю обов'язково потрібне блокування диференціала (повне або часткове). Найпопулярніше рішення, яке практикується на класичних позашляховиках - механічне жорстке блокування міжосьового диференціала з розподілом моменту по осях у пропорції 50:50. Це дозволяє суттєво підвищити прохідність автомобіля, але з жорстко заблокованим міжосьовим диференціалом не можна їздити дорогами з твердим покриттям. Опціонально позашляхові автомобілі можуть мати додаткове блокування заднього міжколесного диференціалу.
У трансмісії Full-time присутні три диференціали A,B і С. А part-time міжосьовий диференціал A відсутній і його замінює механізм жорсткого підключення другої осі вручну.
Одночасно з цим з'явився окремий напрямок механічно повного приводу, що підключається(Part-time). У такої схеми повністю відсутня міжосьовий диференціал, але в його місці перебуває механізм підключення другої осі. Така трансмісія зазвичай застосовується на недорогих позашляховиках та пікапах. В результаті на дорогах з твердим покриттям такий автомобіль може експлуатуватися тільки з приводом на одну вісь (зазвичай задню). А для подолання складних ділянок на бездоріжжі водій вручну включає повний привід шляхом жорсткого блокування передньої та задньої осі між собою. В результаті момент передається на обидві осі, але не варто забувати про те, що на кожній осі продовжує залишатися вільний диференціал. Це означає, що при діагональному вивішуванні коліс автомобіль нікуди не поїде. Вирішити цю проблему можна тільки за допомогою блокування одного з міжколесних диференціалів (насамперед заднього), тому деякі моделі позашляховиків мають диференціал, що самоблокується, на задній осі.
І найуніверсальніше і найпопулярніше в даний час рішення - повний привід, що автоматично підключається(A-AWD - Automatic all-wheel drive, що часто позначається просто як AWD). Конструктивно така трансмісія дуже схожа на повний привід (part-time), що підключається, у якої відсутня міжосьовий диференціал, а для підключення другої осі використовується гідравлічна або електромагнітна муфта. Ступінь блокування муфти зазвичай управляється електронікою і існує два механізми роботи: превентивний та реактивний. Про них трохи нижче у подробицях.
У трансмісії міжосьовий диференціал відсутній, із коробки передач виходить два вали, один на передню вісь (зі своїм диференціалом), інший – на задню, до муфти.
Важливо розуміти, що для максимально ефективної повнопривідної трансмісії (незалежно від full-time це або a-awd) потрібна наявність змінного блокування міжосьового диференціала (муфти) залежно від дорожніх умов (про міжколісні диференціали окрема розмова, не в рамках цієї статті) . І тому існує кілька способів. Найпопулярніші з них: в'язкісна муфта, шестерний диференціал, що самоблокується, електронне управління блокуванням.
1. В'язкова муфта (диференціал з такою муфтою називається VLSD - Viscous Limited-slip differential) найпростіший, але при цьому малоефективний спосіб блокування. Це найпростіший механічний пристрій, який передає крутний момент за допомогою в'язкої рідини. У випадку, коли швидкість обертання вхідного і валу, що виходить, муфти починає різнитися, в'язкість рідини всередині муфти починає збільшуватися аж до повного затвердіння. Таким чином відбувається блокування муфти і розподіл моменту, що крутить, порівну між осями. Недоліком в'язкісної муфти є занадто велика інерційність у роботі, це не критично на дорогах з твердим покриттям, але практично унеможливлює її застосування для експлуатації на бездоріжжі. Також істотним недоліком є обмежений термін служби, і як наслідок до пробігу в 100 тисяч кілометрів в'язкісна муфта зазвичай перестає виконувати свої функції і міжосьовий диференціал стає постійно вільним.
В'язкі муфти в даний час іноді застосовують для блокування заднього міжколесного диференціала на позашляховиках, а також як блокування міжосьового диференціала на автомобілях Subaru з механічною коробкою передач. Раніше були випадки застосування в'язкісної муфти для підключення другої осі в системах з повним приводом, що автоматично підключається (автомобілі Toyota), але від них відмовилися через вкрай низьку ефективність.
2. До шестерні самоблокуються диференціалів відноситься відомий диференціал Torsen. Його принцип заснований на властивості черв'ячної або косозуби передачі «заклинювати» при певному співвідношенні крутних моментів на осях. Це дорогий та технічно складний механічний диференціал. Застосовується на дуже великій кількості повнопривідних автомобілів (практично всі моделі Audi з повним приводом) і не має обмежень щодо використання на дорогах з твердим покриттям або бездоріжжям. З недоліків слід мати на увазі, що при повній відсутності опору обертанню на одній з осей - диференціал залишається в розблокованому стані і автомобіль не в змозі зрушити з місця. Саме тому автомобілі з диференціалом Torsen мають серйозну вразливість - при повній відсутності зчеплення на обох колесах однієї осі автомобіль не в змозі зрушити з місця. Саме цей ефект можна побачити у цьому відео. Тому, на нових моделях Audi зараз застосовується диференціал на коронних шестернях з додатковим пакетом фрикціонів.
3. До електронного управління блокуванням відносяться як прості способи пригальмовування колес, що буксують, за допомогою штатної гальмівної системи, так і складні електронні пристрої керуючі ступенем блокування диференціала в залежності від дорожньої обстановки. Їх перевага полягає в тому, що в'язкісна муфта і диференціал Torsen, що самоблокується, є повністю механічними пристроями, без можливості втручання електроніки в їх роботу. А саме електроніка здатна моментально визначати на якому колесі автомобіля потрібно крутний момент і в якій кількості. Для цих цілей використовується комплекс електронних датчиків - датчики обертання на кожному колесі, датчик положення керма та педалі газу, а також акселерометр, що фіксує поздовжні та поперечні прискорення автомобіля.
При цьому хочу зауважити, що система імітації блокування диференціала на основі штатної гальмівної системи найчастіше виявляється не настільки ефективною, ніж безпосереднє блокування диференціала. Зазвичай імітація блокування за допомогою гальмівної системи застосовується замість міжколісного блокування і зараз застосовується навіть на автомобілях з приводом на одну вісь. Прикладом електронно-керованого блокування міжосьового диференціала може бути повнопривідна трансмісія VTD, що застосовується на автомобілях Subaru з п'ятиступінчастою автоматичною коробкою передач, або система DCCD, що застосовується на Subaru Impreza WRX STI, а також Mitsubishi Lancer Evolition з активним центральним диференціалом. Це найдосконаліші повнопривідні трансмісії у світі!
Тепер перейдемо до головного предмета обговорення - трансмісії з повним приводом, що автоматично підключається (a-awd). Технічно найпростіший і недорогий спосіб реалізації повного приводу. У тому числі його перевага полягає у можливості використання поперечного компонування двигуна в моторному відсіку, але існують варіанти його застосування і при поздовжньому розташуванні двигуна (наприклад, BMW xDrive). У такій трансмісії одна з осей є провідною і на неї в звичайних умовах зазвичай припадає більша частина моменту, що крутить. Для автомобілів з поперечним розташуванням двигуна це передня вісь, з поздовжнім відповідно задня.
Головний недолік такого типу трансмісії полягає в тому, що колеса на осі, що підключається, фізично не можуть обертатися швидше, ніж колеса «основної» осі. Тобто для автомобілів, де муфта підключає задню вісь, пропорція розподілу моменту по осях коливається в діапазоні від 0:100 (на користь передньої осі) до 50:50. У випадку, коли "основна" вісь задня (наприклад, система xDrive), часто номінальне співвідношення моменту по осях встановлюють з невеликим зміщенням на користь задньої осі, для поліпшення обертання автомобіля (наприклад, 40:60).
Всього існує два механізми роботи повного приводу, що автоматично підключається: реактивний і превентивний.
1. Реактивний алгоритм роботи передбачає блокування муфти, що відповідає за передачу моменту на другу вісь, за фактом пробуксовування коліс на провідній осі. Це посилювалося величезними затримками при підключенні другої осі (зокрема з цієї причини не прижилися в'язкісні муфти в такому типі трансмісії) і призводило до неоднозначної поведінки автомобіля на дорозі. Така схема стала масово застосовується на спочатку передньопривідних автомобілях з поперечним розташуванням двигуна.
У поворотах робота реактивної муфти виглядає так: У нормальних умовах практично весь момент, що крутить, передається на передню вісь, і автомобіль по суті є передньопривідним. Як тільки настає різниця обертання коліс на передній та задній осі (наприклад, у разі зносу передньої осі) міжосьова муфта блокується. Це призводить до раптової появи тяги на задній осі і недостатня повертаність змінюється надмірною. В результаті підключення задньої осі відбувається стабілізація швидкостей обертання передньої та задньої осі (муфта ж заблокувалася) – муфта знову розблокується і автомобіль оновиться передньопривідним!
На бездоріжжі ситуація краще не стає, насправді це звичайний передньопривідний автомобіль, на якому момент включення задньої осі визначається пробуксовкою передніх коліс. Саме з цієї причини багато кросовери з таким типом приводу на бездоріжжя зовсім не здатні рухатися заднім ходом. І на такій трансмісії особливо добре відчувається момент підключення задньої осі. При цьому на дорогах з твердим покриттям автомобіль завжди залишається передньопривідним.
В даний час такий алгоритм роботи повного приводу, що автоматично підключається, використовується рідко, зокрема це кросовери Hyundai/Kia (крім нової системи DynaMax AWD), а також автомобілі Honda (система Dual Pump 4WD). Насправді такий повний привід абсолютно некорисний.
2. Муфта з превентивним блокуванням працює інакше. Її блокування відбувається не за фактом пробуксовування коліс на «основній» осі, а заздалегідь, коли потрібна тяга на всіх колесах (швидкість обертання коліс вторинна). Тобто, блокування муфти відбувається в той момент, коли ви натискаєте на газ. Також враховуються такі речі, як кут повороту керма (при сильно вивернуті колеса ступінь блокування муфти знижується, щоб не навантажувати трансмісію).
Запам'ятайте, для підключення задньої осі не потрібне пробуксування передньої!Блокування муфти повного приводу, що автоматично підключається, в першу чергу визначається положенням педалі газу. У звичайних умовах на задню вісь передається близько 5-10% моменту, що крутить, але як тільки ви натискаєте на газ - муфта блокується (аж до повного блокування).
Серйозна помилка, яку вже не перший рік припускаються автомобільні журналісти - не можна плутати алгоритми роботи повного приводу, що автоматично підключається. Система повного приводу, що автоматично підключається, з превентивним блокуванням постійно передає момент на всі 4 колеса! Для неї немає такого поняття, як «раптове підключення задньої осі».
До муфт з превентивним блокуванням відносяться Haldex 4 (моя окрема стаття по темі) і 5 покоління, муфти Nissan/Renault, Subaru, система BMW xDrive, Mercedes-Benz 4Matic (для поперечно встановлених двигунів) і багато інших. У кожної марки свої алгоритми роботи та особливості управління, це слід мати на увазі при порівняльному аналізі.
Так виглядає муфта підключення передньої осі у системі BMW xDrive
Також слід звертати особливу увагу на навички керування автомобілем. Якщо водій не знайомий з принципами керування автомобілем на дорозі і зокрема з тим, як потрібно проходити повороти (я про це зовсім недавно), то з дуже великою ймовірністю він не зможе поставити автомобіль з системою приводу, що автоматично підключається боком, у той час як у Це елементарно вдасться зробити на повнопривідному автомобілі з трьома диференціалами (звідси помилкові висновки, що тільки Subaru може їхати боком). Ну і звичайно не варто забувати, що кількість тяги на осях регулюється педаллю газу і кутом повороту керма (у тому числі, як я вже писав вище – при сильно вивернутих колесах муфта повністю не заблокується).
Схема роботи муфти Haldex 5 покоління, повністю керована електронікою (нагадаю, Haldex 1,2 і 3 поколінь мав у конструкції диференціальний насос, який приводився в дію різницею в обертанні валу, що входить і виходить). Порівняйте з дуже складною конструкцією муфти Haldex 1 покоління.
Крім цього, практично завжди такі системи доповнені електронною імітацією блокування міжколесних диференціалів за допомогою гальмівної системи. Але слід пам'ятати, що вона теж має свої особливості роботи. Зокрема вона працює лише у певному діапазоні оборотів. На низьких оборотах вона не вмикається, щоб не «задушити» двигун, а на високих – щоб не спалити колодки. Тому немає сенсу заганяти тахометр у червону зону та сподіватися на допомогу електроніки, коли автомобіль застряг. Для використання на бездоріжжі системи з гідравлічною муфтою мають більш високу стійкість до перегріву, ніж фрикційні електромагнітні муфти. Зокрема, Land Rover Freelander 2/Range Rover Evoque може бути прикладом автомобіля з повним приводом, що автоматично підключається на основі муфти Haldex 4 покоління і дуже вражаючими здібностями на бездоріжжі.
Що зрештою?Не потрібно боятися систем повного приводу, що автоматично підключається, з превентивним блокуванням. Це універсальне рішення як для дорожньої експлуатації, так і для епізодичної експлуатації на бездоріжжі середньої складності. Автомобіль з такою системою повного приводу адекватно керується на дорозі, має нейтральну повертаність і залишається повнопривідним. І не вірте оповіданням про «раптове підключення задньої осі».
Додаток: Дуже важливе для розуміння питання, це розподіл моменту, що крутить, по осях. Рекламні матеріали автовиробників часто вводять в оману та ще більше заплутують у розумінні принципів роботи повнопривідної трансмісії. Перше, що необхідно запам'ятати - момент, що крутить, існує тільки на тих колесах, у яких є зчеплення з поверхнею. Якщо колесо висить у повітрі, то незважаючи на той факт, що воно вільно обертається двигуном, момент, що крутить, на ньому дорівнює НУЛЮ. По-друге, не плутайте відсотки переданого крутного моменту на вісь і пропорцію розподілу крутного моменту по осях. Це важливо для систем повного приводу, що автоматично підключається, т.к. відсутність центрального диференціала лімітує максимально можливий розподіл моменту по осях у співвідношенні 50/50 (тобто фізично неможливо, щоб співвідношення було більше у бік осі, що підключається), але при цьому на кожну вісь може передаватися до 100% крутного моменту. У тому числі і підключається. Це пояснюється тим, що у випадку, якщо на одній осі немає зчеплення, то момент на ній дорівнює нулю. Отже всі 100% моменту будуть на муфтою осі, що підключається, при цьому співвідношення розподілу моменту по осях все одно буде 50/50.
Якось так склалося, що повний привід, що підключається, вважається рішенням не особливо надійним, не здатним до передачі великого моменту і взагалі паліативним, пов'язаним з економією коштів. Причому впевнені в цьому 9 із 10 моїх знайомих, які про машини знають зовсім не з чуток. Але погодьтеся: слова "економія" і "дешевше" звучить якось дивно, якщо йдеться про новітніх Х5, Х6 і Cayenne, ну або про "скромну" 550Xi або Panamera. Мабуть, причина зовсім в іншому – навряд чи можна стільки «заощадити» на банальному міжосьовому диференціалі.
Якби диференціали були настільки дорогими, то замість міжколісного, напевно, теж застосовували б щось інше? І широко відомий Torsen явно вартує не мільйони. Так, справа не в ціні самого диференціалу. Сюрпризи піднесли виявлені нюанси у налаштуванні керованості та роботи різних електронних «помічників»: ABS, ESP та інших систем підвищення активної безпеки. І все це тому, що вимоги до активної безпеки машин сильно зросли за останні десятиліття, і керованість навіть простеньких машин на рівні, який і не снився спорткарам вісімдесятих.
Чим гарний постійний повний привід? Тим, що момент, що крутить, присутній на всіх колесах постійно, розподіляючись за певними правилами, жорстко заданим пристроєм механізму. Безпосередньо задати розподіл неможливо, але є інші способи «навчити» машину робити те, що потрібно. Наприклад, впровадженням блокування, використанням гальмівних механізмів чи ще.
Здається, що особливої потреби в подібних тонкощах на дорогах з твердим покриттям немає, адже їздили Audi Quattro, Alfa 155, Lancia Delta Integrale... У будь-якій книзі в описі конструкцій повного приводу обов'язково сказано, що зменшення крутного моменту на колесах за рахунок його розподілу на всі чотири колеса дозволяє збільшити бічну складову навантаження, а значить, швидше проходити повороти. До того ж можна продати тягу двигуна на будь-якому покритті. До того ж диференціал – штука надійна, його не так легко зламати, роблять їх із запасом, ресурс у диференціала дуже високий. Загалом суцільні плюси.
1 / 3
2 / 3
3 / 3
На жаль, дуже швидко знайшлися й мінуси. Будь-яка зміна тяги на повнопривідній машині викликає перерозподіл маси по осях і колесах, а складна трансмісія слідом розподіляє момент. Частка моменту дістанеться всім чотирьом колесам, але її кількість залежатиме від багатьох факторів. Від зчеплення кожного з коліс, від маси деталей трансмісії, від втрат на тертя у вузлах тощо. У результаті виходить, що передбачити, як саме зміниться потяг на кожній осі, складно. Враховуючи ще й постійну зміну навантаження, зміни в кутах відведення передньої та задньої осі стають практично непередбачуваними. Тільки дуже досвідчений водій може відчувати всі нюанси реакції машини на дії, що управляють, і бути готовим до будь-якого розвитку подій. Із цієї ситуації довелося шукати вихід.
Як це зроблено?
Стабільність машини можна збільшити спеціальними конструктивними заходами. Наприклад, збільшивши момент інерції навколо вертикальної осі, розподіливши навантаження на користь однієї з осей таким чином, щоб вона постійно на одній була більшою, ніж на іншій, змінивши товщину покришок або кути установки. Нічого не нагадує? Звичайно ж, автомобілі Audi. На них постійний повний привід став звичним і мав щонайменше кілька особливостей цього списку.
На фото: Audi A6 Allroad 3,0 TDI quattro "2012-14
Розташований перед віссю двигун забезпечував великий момент інерції навколо вертикальної осі і гарантовано високе завантаження передньої осі. Багатоважільна передня підвіска забезпечує найкраще зчеплення саме на передній осі у широких діапазонах навантаження.
На Porsche 911 Carrera 4 аналогічна схема приводу просто перевернута на 180 градусів, а особливості компонування ті ж. А ось на машинах інших марок ця схема якось не прижилася - виняток становлять лише рідкісні машини для гонщиків і невелика кількість кросоверів.
На фото: Porsche 911 Carrera 4 Coupe "2015-н.в. У Subaru схема повного приводу і компонування майже збігаються з такою у Audi, за винятком більш простих підвісок і компактного мотора. Разом з тим за рахунок менших розмірів та меншого перевантаження передньої осі керованість куди більш «спортивна».
Mitsubishi, Lancia і Alfa Romeo навіть і згадувати не варто: їх компонування з поперечним мотором, та ще на дуже компактних авто спочатку не призначалося непідготовленим водіям.
На фото: Під капотом Alfa Romeo 156” 2002–03 Виходить, якщо не вживати спеціальних конструктивних заходів, машина з постійним повним приводом має складну керованість. Вона може демонструвати звички то передньопривідного, то задньопривідного автомобіля залежно від тяги, навантаження та ще тисячі причин. Для отримання прийнятного для серійної машини результату доведення керованості доведеться витратити солідні зусилля, адже середньостатистичний водій подібних сюрпризів не любить, йому потрібна однозначність у поведінці. Звичайно, її можна отримати, встановивши складні електронні системи контролю за стійкістю, але це складний і дорогий спосіб. Куди легше спростити схему трансмісії, встановивши муфту, що підключає другу вісь тільки у разі потреби. Звичайно, без електроніки все одно не обійтися, але у випадку передньопривідної машини з поперечним розташуванням двигуна трансмісія стане на порядок простіше. Наприклад, замість дуже складної та важкої роздавальної коробки можна обійтися простим кутовим редуктором.
На машинах з поздовжнім розташуванням двигуна та класичним компонуванням переваг установки муфти трохи менше. У масі значного виграшу отримати не вийде, зате передню вісь можна майже не підключати, позбавившись ривків тяги на кермовому управлінні. І ще можна знизити витрати палива, що для серійного автомобіля теж важливо.
Підключати чи не підключати?
Не такий вже складний постійний повний привід, і не так вже й дорогий. І невипадково часто оснащували постійним повним приводом. Та що там кросовери – згадайте нашу Ниву, яка вийшла дешевою та сердитою одночасно.
Для спочатку передньопривідних машин дійсно простіше і дешевше виявилося зробити привід, що підключається. Різниця в масі 50 кг – це вже дуже серйозно, а переваги однозначної керованості та можливості легкого налаштування систем АБС істотно знижували ціну «доведення» моделі.
Застосовувані спочатку для підключення задньої осі вискомуфти виявилися не найкращим вибором, і їх швидко змінили на електронно-керовані конструкції. Щоправда, деякі виробники, наприклад, Honda, трималися за свої специфічні способи підключення повного приводу (йдеться про Dual-Pump-System). Але після масового впровадження навіть найпростіших систем із керованим підключенням стало очевидним, що такого приводу цілком вистачає абсолютна більшість водіїв. Причому вистачає навіть у разі потужних машин та підвищених вимог до керованості та прохідності.
Недоліки у системи повного приводу, що підключається, теж є. Насамперед вони пов'язані з тим, що тут є багато вузлів, які коштують дорого. Тому їх постійно намагаються зробити дешевше та простіше. Результати, щоправда, не завжди тішать.
Наприклад, муфта може тримати не весь момент мотора, що крутить, на першій передачі, а лише його частина, або тримати момент тільки обмежений час. Вона може не давати можливості роботи з пробуксовкою, а швидкість підключення – не регулюватись або регулюватися занадто грубо. Муфта може бути не розрахована на тривалу роботу, у результаті під навантаженням часто перегрівається.
Електроніка, що обслуговує систему підключення, також може бути спрощена. У цьому випадку алгоритми іноді не враховують частину режимів руху, знижуючи простоту безпечної керованості.
Зрештою, у муфти завжди є вузли, що зношуються - наприклад, самі зчеплення, а найчастіше ще й вузли гідроприводу або електрики.
І все ж у міру зниження собівартості електроніки та застосування подібних систем на дешевших машинах якість такого механізму підключення неухильно підвищується. Хоча в цілому муфта все ще набагато дорожча за простий диференціал, і спроби зробити її ще дешевше не припиняються.
Зазначу, що такі конструкції підключення, ефективність роботи яких перевершує всі системи постійного повного приводу. До них можна віднести майже всі останні покоління повнопривідних трансмісій із змінним вектором тяги на Subaru та Mitsubishi та на преміальних німецьких авто. Вони дають можливість безпосередньо керувати моментом, що крутить, на одному або декількох колесах на вибір. Це дозволяє створювати автомобілі з ідеальною керованістю та фантастичними можливостями. За кермом такої машини будь-яка крива на будь-якому покритті буде прописана майже ідеально, причому з мінімальними витратами зусиль з боку водія. На жаль, це складні та дорогі системи, які націлені на отримання фантастичних показників на гоночних трасах. І сконструйовані вони незважаючи на вартість експлуатації.
Не варто лякатися і простіших систем. Наприклад, куди масовіші авто наділяють відмінною керованістю і прохідністю муфти Haldex кількох останніх поколінь. Молодші моделі Land Rover, Range Rover, VW, Audi, Seat і Volvo широко використовують конструкції цього бренду. І в експлуатації такі системи зарекомендували себе досить надійними.
Повнопривідні машини BMW отримують і відмінну прохідність, і бездоганну поведінку на асфальті. Відколи постійний повний привід на Е53 замінили на підключається, систему безперервно вдосконалюють, і результати прогресу вражають. Навіть надійність змогли підвищити до цілком прийнятного рівня.
Сьогодні навіть дуже недорогі системи з суто електричним приводом від азіатських брендів не пасують на бездоріжжя, та й на шосе машини з ними радують чудовою поведінкою.
Що буде далі?
Ще десяток років – і окрім джиперів про постійний повний привод мало хто згадає. А в міру витіснення машин із ДВС електромобілями складні трансмісії вимруть самі по собі, як мамонти. І боюся, всім настав час переглянути своє ставлення до постійного повного приводу. Це не дороге і не елітне рішення, а лише не особливо затребувана технологія з середини вісімдесятих. З того часу, коли можливості моторів набагато випередили можливості шин та електроніки. Тоді і з'явилася легенда про найповніший і постійний привод. Яка, щоправда, живе й досі.
Зараз велику популярність на автомобільному ринку набули кросовери. Вони мають як повний, і монопривод. Підключається він за допомогою такого пристрою, як віскомуфта. Принцип роботи агрегату – далі у нашій статті.
Характеристика
Отже, що являє собою даний елемент? Віскомуфта - це автоматичний механізм для передачі моменту, що крутить, за допомогою спеціальних рідин. Варто зазначити, що принцип роботи вискомуфти повного приводу та вентилятора однаковий.
Таким чином, момент, що крутить, на обох елементах передається за допомогою робочої рідини. Нижче ми розглянемо, що вона є.
Що всередині?
Усередині корпусу муфти використовується рідина на силіконовій основі. Вона має особливі властивості. Якщо її не обертати і не нагрівати, вона залишається в рідкому стані. Як тільки надходить енергія моменту, що крутить, вона розширюється і стає дуже щільною. З підвищенням температури вона схожа на застиглий клей. Як тільки температура падає, речовина перетворюється на рідину. До речі, вона залита на весь термін експлуатації.
Як працює?
Який у виробу під назвою "віскомуфта" принцип роботи? За алгоритмом дій вона нагадує гідравлічний трансформатор автоматичної коробки. Тут також момент, що крутить, передається за допомогою рідини (але тільки за допомогою трансмісійного масла). Існує два різновиди віскомуфт. Нижче ми їх розглянемо.
Перший тип: крильчатка
Він включає металевий замкнутий корпус. Принцип роботи вискомуфти (вентилятора охолодження у тому числі) полягає у дії двох турбінних коліс. Вони розташовані один навпроти одного. Одне знаходиться на провідному валу, друге – на веденому. Корпус наповнений рідиною на основі силікону.
Коли ці вали обертаються однаковою частотою, перемішування складу немає. Але щойно з'являється пробуксування, температура всередині корпусу зростає. Рідина стає густішою. Таким чином, провідне турбінне колесо входить у зчеплення з віссю. Підключається Як тільки машина залишила бездоріжжя, швидкість обертання крильчаток відновлюється. З падінням температури знижується щільність рідини. В автомобілі відключається повний привід.
Другий тип: дисковий
Тут також є замкнутий корпус. Однак, на відміну від першого типу, тут є група плоских дисків на ведучому і провідному валу. Який має ця віскомуфта принцип роботи? Диски обертаються у силіконовій рідині. Як тільки температура зростає, вона розширюється та притискає ці елементи.
Муфта починає передавати момент, що крутить, на другу вісь. Так відбувається тільки в тому випадку, коли машина забуксувала і є різна частота обертання коліс (поки одні стоять, другі буксують). В обох типах не використовуються автоматичні електронні системи. Пристрій працює від енергії обертання. Тому вискомуфта вентилятора та повного приводу відрізняється довгим терміном служби.
Де використовується?
Спочатку відзначимо увагою елемент, який використовується в системі охолодження двигуна. Принцип роботи вискомуфти вентилятора заснований на роботі колінчастого валу. Сама муфта кріпиться на шток і має чим вище оберти колінчастого валу, тим сильніше розігрівалася рідина в муфті. Таким чином, зв'язок ставав жорсткішим, і елемент з вентилятором починав обертатися, охолоджуючи двигун і радіатор.
З падінням оборотів та зниженням температури рідини муфта припиняє свою роботу. Варто зазначити, що віскомуфта вентилятора більше не використовується. На сучасних двигунах застосовують електронні крильчатки із датчиком температури ОЖ. Вони більше не пов'язані з колінчастим валом і працюють окремо від нього.
Повний привід та віскомуфта
Принцип роботи її такий самий, як і у вентилятора. Однак деталь розміщується не в підкапотному просторі, а під днищем автомобіля. І, на відміну від першого типу, віскомуфта повного приводу не втрачає своєї популярності.
Зараз її встановлюють на багато кросовери і позашляховики з приводом, що відключається. Деякі використовують електромеханічні аналоги. Але вони набагато дорожчі і менш практичні. Серед гідних конкурентів слід відзначити хіба що механічне блокування, яке є на «Ниві» та «УАЗах». Але через урбанізації, виробники відмовилися від справжнього блокування, яке жорстко з'єднує обидві осі та підвищує прохідність автомобіля. Водій сам може вибрати, коли йому потрібний повний привід. Якщо потрібно подолати бездоріжжя «паркетнику», він швидко застрягне і вже після пробуксувань у нього запрацює задня вісь. Але вибратися із сильного бруду йому це не допоможе.
Переваги
Давайте розглянемо позитивні сторони віскомуфти:
- Простота конструкції. Усередині використовується лише кілька крильчаток чи дисків. І все це приводиться в дію без електроніки шляхом фізичного розширення рідини.
- Дешевизна. За рахунок простої конструкції віскомуфта практично не впливає на вартість автомобіля (якщо це стосується опції "повний привід").
- Надійність. Муфта має міцний корпус, який витримує тиск до 20 кілограмів на квадратний сантиметр. Встановлюється на весь термін служби та не потребує періодичної заміни робочої рідини.
- Може працювати у будь-яких дорожніх умовах. Вона не дає пробуксування на бруді або під час руху по снігу. Зовнішня температура не має значення нагрівання робочої рідини.
Недоліки
Варто відзначити відсутність ремонтопридатності. Віскомуфта встановлюється назавжди.
І якщо вона вийшла з ладу (наприклад, через механічні деформації), то змінюється цілком. Також автолюбителі скаржаться на відсутність можливості підключити повний привод самостійно. Муфта вводить другу вісь у зачеплення лише тоді, коли автомобіль уже «закопався». Це не дає машині легко долати грязьові чи сніжні перешкоди. Наступний мінус – низький дорожній просвіт. Для вузла потрібний великий корпус. А якщо використовувати маленьку вискомуфту, вона не передаватиме потрібне зусилля моменту, що крутить. І останній недолік - страх перегріву.
Довго буксувати на повному приводі не можна. Інакше є ризик вивести з ладу віскомуфту. Тому такий тип нечесного приводу не вітається любителями офф-роуду. При тривалих навантаженнях, вузол просто заклинює.
Висновок
Отже, ми з'ясували, як працює віскомуфта повного приводу та вентилятора. Як бачите, пристрій завдяки спеціальній рідині може передавати момент, що крутить, в потрібний час без залучення додаткових датчиків і систем. Це дуже
Багато любителів активного відпочинку та частих поїздок за місто вибирають як транспортний засіб кросовери та позашляховики, в конструкції яких використовується повний привід. Такі авто відрізняються підвищеним кліренсом та всіма провідними колесами, що забезпечує хорошу прохідність.
Але далеко не завжди такі авто здатні подолати навіть середнє бездоріжжя, не кажучи вже про серйозний бруд. І виною цьому може виявитися той самий повний привід, точніше його конструктивні особливості. Тому наявність всіх провідних коліс ще не означає, що машина здатна на підкорення сильного бруду.
Основні складові елементи трансмісії
Повний привід передбачає передачу моменту, що крутить, від силового агрегату на колеса обох осей, завдяки чому і підвищується прохідність по бруду.
Основна конструктивна особливість приводу цього перед іншими (передній, задній) - наявність у трансмісії додаткового вузла – роздавальної коробки. Саме цей вузол забезпечує розподіл обертання по двох осях авто, роблячи ведучими всі колеса.
Загалом ця трансмісія авто складається з:
- зчеплення;
- коробки перемикання передач;
- роздавальної коробки;
- приводних валів;
- головної передачі обох мостів;
- диференціалів.
Варіант конструкції повнопривідної трансмісії (підключається автоматично)
Незважаючи на використання тих самих складових, варіацій і конструктивних виконань трансмісії – безліч.
Конструктивні та експлуатаційні особливості
Варто відзначити, що на багатьох авто привід на всі колеса здійснюється не завжди. Тобто, провідною є тільки одна вісь, друга ж підключається тільки при необхідності, причому робитися це може як в автоматичному режимі, так і вручну. Але є й варіації трансмісії, яка має відключення осі не здійснюється.
Трансмісії з конструкцією, що забезпечує передачу обертання на всі колеса, використовуються на авто з поперечною установкою силового агрегату, так і з поздовжньої. При цьому компонування визначає, яка з провідних осей працює постійно (виняток - постійний повний привід).
Система, що забезпечує привід на всі колеса, може працювати як з МКПП, так і з будь-якою автоматичною коробкою передач.
Принцип роботи системи досить простий: від двигуна обертання передається на КПП, що забезпечує зміну передавальних чисел. Від коробки передач обертання надходить на роздатку, яка перерозподіляє на дві осі. А далі вже карданними валами обертання передається на головні передачі.
Але вище описано загальну концепцію системи повного приводу. Конструктивно трансмісія може відрізнятися. Так, як правило, на авто з поперечним розташуванням у конструкцію КПП одночасно входять і головна передача переднього моста та роздатка.
А ось в авто з двигуном, встановленим поздовжньо, роздатка та головна передача передньої осі – окремі елементи, і обертання на них надходить за рахунок приводних валів.
Існує ще ряд конструктивних особливостей, які впливають на прохідність авто. Насамперед це стосується роздавальної коробки. У повноцінних позашляховиках цей вузл обов'язково має знижувальну передачу, яка в кросоверах є далеко не завжди.
Також на позашляхові якості впливають диференціали. Кількість їх може бути різною. В одних авто є міжосьовий диференціал, що входить у пристрій роздатки. Завдяки цьому елементу здійснюється можливість зміни співвідношення розподілу моменту обертання між осями, залежно від умов руху. У деяких авто для збільшення прохідності також передбачається блокування цього диференціала, після залучення якого розподіл обертання мостами робиться в строго заданих пропорціях (60/40 або 50/50).
Але міжосьового диференціала у конструкції системи може і не бути. А ось міжколісні диференціали, що встановлюються на основних передачах, є на всіх автомобілях, але не на всіх є їх блокування. Це теж позначається на ходових якостях.
Розрізняються також механізми управління приводом. В одних авто все робиться в автоматичному режимі, в інших для цього водієм застосовуються електронні системи, у третіх – підключення повністю ручне, механічне.
Загалом, повний привід, що використовується на авто, система не така вже й проста, як здається, хоча принцип його функціонування на всіх авто однаковий.
Найвідомішими є системи:
- 4Matic від Mercedes;
- Quattro від Audi;
- xDrive від BMW;
- 4motion концерну Volkswagen;
- ATTESA у Nissan;
- VTM-4 компанії Honda;
- All wheel control розробка Mitsubishi.
Види приводу, що використовуються на авто
На автомобілях знайшли застосування три види повного приводу, що відрізняються між собою як конструктивно, так і за особливостями роботи:
- Постійний повний привід
- З мостом, що автоматично підключається.
- З підключенням вручну
Це основні та найпоширеніші варіанти.
Види повного приводу
Постійний привід
Постійний повний привід (міжнародне позначення – « full time»), мабуть, єдина система, яка використовується не тільки на кросоверах та позашляховиках, а також і універсалах, седанах та хетчбеках. Використовується він на авто з обома видами компонування силової установки.
Особливість цього виду трансмісії зводиться до того, що механізм відключення однієї з осей не передбачається. При цьому роздавальна коробка може мати знижувальну передачу, включення якої здійснюється примусово за допомогою електронного приводу (водій просто вибирає селектором необхідний режим, а сервопривід здійснює перемикання).
Селектор вибору зниженої передачі та інтенсивності руху залежно від місцевості
У його конструкції використовується міжосьовий диференціал із механізмом блокування. У різних видах трансмісії блокування може здійснюватися вискомуфтою, багатодисковою муфтою фрикційного типу або диференціалом Torsen. Одні виконують блокування в автоматичному режимі, інші – примусово, вручну (з використанням електронного приводу).
Міжколісні диференціали у системі постійного повного приводу також оснащуються блокуваннями, але не завжди (на седанах, універсалах та хетчбеках її зазвичай немає). Також не обов'язково наявність блокування відразу на двох осях, нерідко такий механізм встановлюється лише на осі.
Привід з віссю, що автоматично підключається.
В авто з мостом, що автоматично підключається (позначення – « On Demand»), повний привід включається тільки за певних умов – коли колеса осі, що постійно працює, почали прослизати. В решту часу автомобіль є передньо-(при поперечному компонуванні) або задньопривідним (у разі, якщо двигун розташовується поздовжньо).
Така система має свої конструктивні особливості. Так, роздавальна коробка має спрощену конструкцію і понижувальної передачі в ній немає, але при цьому вона забезпечує постійний розподіл моменту, що крутить, по осях.
Також відсутній і міжосьовий диференціал, зате є механізм автоматичного підключення другої осі. Примітно, що в конструкції механізму використовуються ті ж вузли, що й у міжосьовому диференціалі – вискомуфта або фрикційна муфта з електронним керуванням.
Особливість роботи приводу з автоматичним підключенням полягає в тому, що розподіл моменту, що крутить, по осях робиться з різним співвідношенням, яке змінюється за різних умов руху. Тобто при одному режимі обертання розподіляється в пропорції, наприклад, 60/40, а при іншому - 50/50.
На даний момент система з автоматичним підключенням повного приводу є перспективною та її використовують багато автовиробників.
Трансмісія з ручним керуванням
Трансмісія з повним приводом, що підключається в ручному режимі (позначення – « Part Time») Нині вважається застарілою і використовується не часто.
Її особливість полягає в тому, що підключення другого моста здійснюється у роздавальній коробці. І для цього може задіятися як механічний привід (за допомогою важеля керування роздаванням, встановленим в салоні), так і електронний (водій задіює селектор, а сервопривід здійснює підключення/відключення моста).
У такій трансмісії відсутній міжосьовий диференціал, що забезпечує постійне співвідношення розподіл крутного моменту (зазвичай у пропорції 50/50).
Практично завжди у міжколісних диференціалах використовується блокування, причому примусове. Ці конструктивні особливості забезпечують максимальні показники прохідності автомобіля.
Інші варіанти
Варто зазначити, що існують комбіновані трансмісії, яким притаманні конструктивні та експлуатаційні особливості одночасно кількох видів систем. Вони одержали позначення « Selectable 4WDабо багаторежимний привід.
У таких трансмісія існує можливість встановлення режиму роботи приводу. Так, підключення повного приводу може здійснюватися як у ручному, так і в автоматичному режимі (причому є можливість відключення будь-якого мосту). Те саме стосується і блокувань диференціалів – міжосьового та міжколісних. Загалом, варіацій роботи трансмісії – безліч.
Є й найцікавіші варіанти, наприклад електромеханічний повний привід. У цьому випадку весь момент, що крутить, надходить тільки на одну вісь. Другий міст оснащується електромоторами, які задіяні в автоматичному режимі. Останнім часом така трансмісія стає все більш популярною, хоча повноцінною системою, у класичному розумінні, її назвати не можна. Такі автомобілі є гібридними системами.
Позитивні та негативні сторони
Повний привід має низку переваг перед іншими типами. Основними з них можна виділити:
- Ефективне використання потужності силової установки;
- Забезпечення покращеної керованості авто та його курсової стійкості на різних видах покриття;
- Підвищена прохідність авто.
Противагою переваг виступають такі негативні якості, як:
- Підвищене споживання палива;
- Складність конструкції приводу;
- Велика металомісткість трансмісії.
Незважаючи на негативні якості, автомобілі, у яких є повний привід, мають попит і дуже популярні навіть серед автолюбителів, які за місто практично ніколи не виїжджають.
Autoleek
