Принцип работы вискомуфты полного привода: Вискомуфта | awd авто, 4×4 машины, 4wd автомобили, 4motion, quattro, xDrive, SH-AWD, Haldex, Torsen, wiki

Содержание

Вискомуфта | awd авто, 4×4 машины, 4wd автомобили, 4motion, quattro, xDrive, SH-AWD, Haldex, Torsen, wiki

Вискомуфта состоит из набора пластин с отверстиями и наполнена силиконом. Часть пластин подсоеденена к ведущему валу (например к переднему мосту), часть к ведомому (например к заднему мосту). В нормальных дорожных условиях, пластины вращаются с одинаковой скоростью и неподвижны относительно друг друга. Как только происходит пробуксовка колёс, пластины проскальзывают относительно друг друга и нагревают силиконовый наполнитель. Силикон от нагрева твердеет и замыкает пластины между собой.

К примеру, когда у автомобиля происходит пробуксовка передних колёс, вискомуфта замыкается и передаёт момент на задний мост.

Викомуфта используется в системах полного привода следующим образом:

вискомуфта установленная вместо центрального дифференциала (Редактировать)

Такая конструкция используется в системах автоматически-подключаемого полного привода (Volkswagen Golf II, III Syncro и т. д.). В нормальных условиях всё усилие от двигателя передаётся на одну ось. Вторая ось подключена через вискомуфту, но катится свободно и не приводится от двигателя. При пробуксовка ведущей оси вискомуфта блокируется и момент от двигателя перебрасывается на вторую, ведомую ось.

Иллюстрация: Вискомуфта

Иллюстрация: Вискомуфта (2) установленная в районе заднего дифференциала на VW Golf 3

Иллюстрация: Детали вискомуфты Volkswagen

Недостатком вискомуфты является низкая скорость срабатывания. Вискомуфта допускает излишнее проскальзывание колёс перед блокировкой и переброской момента на другую ось. Это особенно сильно проявляется в системах автоматически-подключаемого полного привода. К примеру, если добавить газу в скользком повороте сначала происходит снос ведущей оси, и лишь после некоторой задержки подключается второй мост резко изменяя поведение авомобиля. При трогании на песке может получиться так, что ведущие колёса успеют закопаться раньше чем в работу вступит вторая ось.

Для уменьшения времени срабатывания вискомуфты, производители путём использования разных передаточных чисел в переднем и заднем редукторах заставляют ведущий и ведомый валы вращаться с разными скоростями, вызвая нагрев жидкости. Тем самым создаётся преднатяг муфты. К примеру у VW Golf II Syncro на заднюю ось постоянно подаётся около 5% момента. В то же время слишком сильный преднатяг вызывает слишком большие напряжения в трансмиссии и делаем машину слишком чуствительной к разному износу колёс на передней и задней осях. Volvo снизила величину преднатяга вискомуфты в 2000 г. а затем отказалась от использования вискомуфты в пользу многодискового сцепления Haldex в 2003 году (Volvo s60 использует Haldex с 2002 г.) (Источник: http://www.volvoxc.com/)

вискомуфта интегрированная в центральный дифференциал (Редактировать)

Такая конструкция используется в системах постоянного полного привода (BMW 325ix E30, Subaru Impreza/Legacy/Forester с ручной коробкой передач и т. д.). Тяга от двигателя передаётся на оба моста постоянно через центральный дифференциал. Дифференциал позволяет колёсам проходить разные пути при повороте автомобиля. Если же возникает пробуксовка одного из мостов, вискомуфта, интегрированная в центральный дифференциал блокируется и выравнивает скорости вращения переднего и заднего валов. Таким образом крутящий момент перебрасывается на другой мост.

Вискомуфта также может быть интегрирована в задний дифференциал.

Иллюстрация: Дифференциал, блокируемый вискомуфтой

Иллюстрация: Вискомуфта (слева) и способы её интеграции в задний (справа вверху) и центральный планетарный дифференциал (справа внизу)

Дополнительная информация: HowStuffWorks

This is a Wiki, so feel free to correct any factual or grammatical error. Test here before posting.

Непостоянство полного привода — Авторевю

Фото: архив Авторевю

«Полный привод — с многодисковой муфтой» — таков сейчас негласный стандарт автоиндустрии. А Haldex, как ксерокс, джип или ESP, стал именем нарицательным. Почему в трансмиссионной эволюции полного привода победили именно муфты и какие из них выносливее?

Постоянный полный привод в нашем понимании подразумевает прямую механическую связь — то есть межосевой дифференциал. К середине ­80-х вовсю выпускались наша Нива, английский Range Rover, американский AMC Eagle и немецкий Audi Quattro. А полноприводное английское купе Jensen FF ­(1966—1971) с первым в мире самоблокирующимся «центром» к тому времени ­давным-давно сняли с конвейера.

И лишь в 1985 году дебютировал Golf II Syncro — первый серийный автомобиль с автоматически подключаемым полным приводом. Крутящий момент на заднюю ось у него передавала вискомуфта GKN. Она представляла собой пакет дисков, погруженных в кремнийорганическую жидкость силоксан. От разности угловых скоростей входного и выходного валов возрастала вязкость силоксана — чем интенсивнее буксовала передняя ось относительно задней, тем быстрее и сильнее «схватывалась» муфта и тем больший крутящий момент она могла передать.

Golf III Syncro. Задняя подвеска на косых рычагах вместо Н-образной балки у переднеприводных версий и задний редуктор, сблокированный с вискомуфтой, — Golf III Syncro сохранил идеологию предшественника, первого серийного автомобиля с автоматически подключаемым полным приводом

В скользком повороте это выглядело так: сперва автомобиль ехал как переднеприводник, а потом в середине дуги он менял характер — за сносом под тягой следовал занос. Задержка при переброске тяги, скромный ресурс… Но не это стало причиной повального отказа от вискомуфт спустя десять лет. Главным камнем преткновения для инженеров тогда была сложность гармонизации отношений аналоговой вискомуфты и электроники. Ведь середина 90-х — время появления первых серийных систем стабилизации.

Полная версия доступна только подписчикамПодпишитесь прямо сейчас

я уже подписан

Принцип работы муфт полного привода внедорожников

В ряде систем полного привода имеется специальная муфта, при помощи которой регулируется уровень передачи крутящего момента на ось автомобиля. Кстати, выход из строя муфты становится одной из частых причин отказа полного привода. Муфта может выйти из строя, если своевременно не осуществлять её техническое обслуживание:

  • не заменять масло в муфте;
  • не обращать внимания на звон подшипника.

Наибольших успехов в сфере разработки муфт полного привода добилась компания Фольксваген. Ей разработана система 4Motion, на которой следует остановиться более подробно.

Система 4Motion и муфта Haldex


Технологию начали использовать за два года до Миллениума. До этого работа полного привода немецких автомобилей базировалась на вискомуфтах.
Использование муфты Haldex стало революцией в области полного привода. Данная муфта:

  • фрикционная;
  • имеет большое количество дисков;
  • управляется электрогидравлическим способом.

Её применение позволило создавать автомобили с автоматически подключаемым полным приводом. Кстати, муфта Haldex устанавливается сейчас не только на немецкие автомобили, но и на машины других европейских производителей.

Технические особенности муфты:

  • Муфта передает крутящий момент и на переднем и на заднем ходу, т.к. канавки, расклинивающие шарики, выполнены симметричными.
  • Для срабатывания муфты нужно хотя бы небольшое «отставание» задних колес от передних.
  • Электромагнит управляется подачей импульсов напряжения; усилие регулируется с помощью широтной модуляции этих импульсов.
  • При подаче неполного питания на электромагнит муфта обеспечивает неполное замыкание и способна к провороту.
  • При полной подаче напряжения даже полностью замкнутая муфта может передавать момент, ограниченный силами трения в муфте.
  • Датчиков температуры в муфте нет, и выключение ее «по перегреву» происходит, когда блок управления достаточно длительное время «видит» через датчики ABS, что при полном питании на муфте задние колеса все равно не вращаются, а передние вращаются со значительной скоростью.

Муфта 4-го поколения

На современные полноприводные автомобили устанавливается муфта 4-го поколения. Принцип её действия схож с принципом действия муфт предыдущих поколений. Однако в устройстве имеется уже электронный насос. Разность скоростей имеет теперь второстепенное значение, работа муфты осуществляется на основании обмена сигналами между различными датчиками и блоком управления.
Таким образом, можно отметить, что современная муфта полного привода – это достаточно эффективное устройство, позволяющее целесообразно распределять крутящий момент между осями автоматически, без участия человека.

Существенным минусом подобных муфт является то, что они, при больших нагрузках, могут выходить из строя. А их замена или ремонт – дело дорогостоящее.

Элементы полноприводной трансмиссии


Полноприводная трансмиссия
Полноприводная трансмиссия автомобиля состоит из следующих основных элементов:

  • механическая или автоматическая коробка передач;
  • раздаточная коробка или многодисковая муфта;
  • межосевой дифференциал;
  • карданная передача;
  • задний и передний дифференциалы;
  • элементы управления.

Как поменять подшипник муфты полного привода

Одной из характерных болезней муфт является шум подшипника Причем, актуально это, как для старых вискомуфт так и для современных элетроуправляемых. Если подшипник начинает звенеть, то его нужно менять, чтобы не было более серьезных последствий. Сделать это можно и в домашних условиях. Главное – иметь определенные теоретические знания и прямые руки. Конечно, технология ремонта несколько отличается, в зависимости от марки и модели машину. Но общий принцип таков:

  • Необходимо загнать машину на яму или вывесить на подъемнике.
  • Идентифицировать под днищем машин кардан и редуктор. К редуктору крепится сама муфта. Часто проводят еще и ряд операций по отсоединению элементов системы полного привода друг от друга. Такие манипуляции облегчают снятие муфты. Заодно, можно провести профилактику и остальных элементов системы.
  • На всякий случай слить масло с редуктора.
  • Демонтировать муфту и извлечь подшипник.
  • Удалить во всех доступных местах всю ржавчину, которая образовалась за время работы старого подшипника.
  • Установить новый подшипник на то место, где ему полагается стоять, правильно его сориентировав.
  • Аккуратно все собрать в правильном порядке и загерметизировать.

Инструкция, стоит повторить, получилась довольно общей и короткой. Но в каждом конкретном случае возникают свои особенности и сложности. У кого-то, например, новый подшипник не становится на место, тогда можно задействовать в ремонте, с большой долей аккуратности, кувалду или молоток.

Что такое вискомуфта

Начнем разбираться с тем, что такое вискомуфта полного привода. Эта информация будет полезной многим автомобилистам, которые всегда хотят знать немного больше о строении и устройстве своего «железного коня». Вязкостная муфта не является новым изобретением, ведь она была изобретена в 1917 году. Правда, нашла своё применение лишь в 1964. Тогда этот механизм появился в английском авто Interceptor FF. С тех пор вискомуфта стала использоваться в качестве блокиратора для межосевого самоблокирующегося дифференциала на ТС с полным приводом на четыре колеса.


Внешний вид муфты полного привода Haldex

Главным отличием вискомуфты от гидромуфты и трансформатора является передача крутящего момента посредством особенных свойств жидкости, расположенной внутри механизма.

Как устроены и работают вязкостные муфты для трансмиссий

Для начала изучим устройство вискомуфты полного привода. Этот механизм имеет форму цилиндра, конструкция которого является герметичной. Основными компонентами конструкции являются перфорированные диски плоской формы и особенная жидкость. Диски делятся на две группы, которые отличаются соединением с валами. Одна группа дисков соединена с ведущим, другая – с ведомым. В процессе работы диски вискомуфты чередуются между собой, но находятся при этом на минимальном удалении друг от друга.


Вискомуфта в разрезе

Около 80% внутренней конструкции отводится для особенной силиконовой жидкости. Она выполняет роль связующего элемента между дисками. Для этой жидкости характерна высокая кинематическая вязкость. Вместе с этим она не обладает смазывающими свойствами. Такие особенности позволяют жидкости обеспечивать максимальное замыкание дисков при наличии разницы в угловой скорости. В этом заключается основной принцип работы вискомуфты.

Ученые создали уникальную кремнийорганическую жидкость, которая при нагреве становится менее вязкой. Силоксан при этом становится настолько густым, что у него даже появляются признаки твёрдого вещества. Это позволяет вискомуфте передавать крутящий момент при условии разной скорости вращения деталей.

Вязкостная муфта нашла широкое применение в автоматических системах, работающих по принципу полного привода. Если условия езды находятся в пределах нормы, усилие от мотора передаётся на одну ось. Через муфту подключена вторая ось, работающая в режиме свободного хода. При пробуксовке основной оси происходит блокировка вискомуфты, что вызывает распределение усилия от мотора на ведомую ось.

Когда автомобиль выезжает на ровную дорогу, жидкость возвращается в прежнее состояние, с вискомуфты снимается блокировка и вторая ось вновь работает в режиме свободного хода. Примерно так и работает вискомуфта полного привода.

Плюсы и минусы вискомуфты

Нельзя назвать вискомуфты идеальным механизмом, поскольку наряду с преимуществами располагаются и недостатки. Прежде изучим положительные особенности механизма:

  • простая, даже примитивная, конструкция;
  • прочность корпуса настолько высокая, что он легко может выдержать давление в 20 атмосфер;
  • низкая стоимость новой детали делает её замену доступной для каждого автомобилиста;
  • минимальное обслуживание;
  • низкий процент поломок.


Снятая вязкостная муфта дифференциала
Разбавим эту картину отрицательными характеристиками:

  • ремонтопригодность не характерна для такого механизма, потому в случае поломки выполняется замена на новый;
  • длительная работа в сложных условиях повышает вероятность перегрева механизма;
  • отсутствие ручной блокировки;
  • неполная автоматическая блокировка;
  • запоздание в срабатывании;
  • невозможность подключения вискомуфты полного привода к системе ABS;
  • полный привод находится в бесконтрольном состоянии;
  • снижение клиренса автомобиля при установке крупногабаритных муфт.

Как бы там ни было, а вискомуфты полного привода активно используются и пока достойную альтернативу никому не удалось представить мировой общественности.

Какое масло заливать в муфту полного привода

Вискомуфта полноприводного включения подобно другим механизмам в своей работе использует смазочную жидкость, в роли которой выступает специальное масло. Все производители заявляют об отсутствии необходимости менять его на протяжении всего периода эксплуатации автомобиля. Не всегда это утверждение соответствует действительному положению вещей.


Заливаем масло в муфту полного привода

О необходимости замены масла могут свидетельствовать небольшие пинки в задней части автомобиля при выжимании педали газа или совершении поворота. Такое поведение машины может говорить об испорченном состоянии масла вискомуфты.

Выполнять замену лучше на станции техобслуживания, поскольку эта работа является не самой лёгкой. Для замены необходимо выбирать масло, которое указывается в инструкции к автомобилю. Часто так оказывается, что указанную смазку невозможно найти в продаже — с этой проблемой сталкиваются многие автомобилисты. Приходится искать замену. Достойным вариантом является смазочный материал Ravenol TF0870.

Какое масло заливать в муфту полного привода

В зависимости от марки и модели автомобиля, в муфте полного привода необходимо менять масло после 30 и 60 тысяч пробега, в некоторых источниках встречается цифра в 100000 километров. Но лучше не затягивать. Сам процесс замены масла не вызывает серьезных трудностей. В муфте имеется сливное отверстие и заливная горловина. Процесс замены масла достаточно типичен:

  • открыть сливное отверстие, слить масло;
  • залить свежее масло в заливную горловину;
  • убедиться, что масла залито достаточно.

Стоит подчеркнуть, что самые распространенные муфты Haldex расположены в главной передаче.

Зафиксированы случаи, когда при техническом обслуживании авто сервисмены путали заливные и сливные отверстия самой муфты и редуктора, что приводило не к смертельным, но к неприятным последствиям.

Безусловно, тем, кто обслуживается в официальных автосервисах, не стоит ломать голову над поиском необходимого масла для муфты.

Что касается остальных, тех, кто любит и желает обслуживать машину собственными руками, рекомендуются следующие варианты:

  • заехать на официальный автосервис и узнать, какое масло используют местные специалисты;
  • зайти на форум, посвященный конкретной марке и модели автомобиля, и там;
  • связаться с разработчиками той или иной муфты и уточнить информацию у них.

Ни в коем случае нельзя тянуть с заменой масла в муфте. Осуществлять замену необходимо в те сроки, которые предусмотрены технической документацией на автомобиль.

Как устроен Халдекс

Рассмотрим основные составляющие муфты Haldex:

  • Пакет фрикционных дисков. Состоит из фрикционных дисков с повышенным коэффициентом трения и стальных дисков. Первые имеют внутреннее соединение со ступицей, вторые — внешнее соединение с барабаном. Чем больше дисков в пакете, тем больше передаваемый крутящий момент. Диски сжимаются поршнями под действием давления жидкости.
  • Электронная система управления. Она, в свою очередь, состоит из датчиков, блока управления и исполнительного механизма. Входные сигналы в систему управления муфтой поступает от блока управления ABS, блока управления двигателем (оба блока передают информацию по шине CAN) и датчика температуры масла. Эта информация обрабатывается блоком управления, который генерирует сигналы для исполнительного механизма — регулирующего клапана, от которого зависит степень сжатия дисков.
  • Гидравлический аккумулятор и гидравлический насос поддерживают давление масла в муфте в пределах — 3 МПа.

avtoventury

В прошлой публикации мы пытались расставить все точки над i в вопросе, все ли внедорожники годны для бездорожья. Теперь рассмотрим тему более детально.

С первого взгляда все просто: у полноприводной машины крутящий момент передается от двигателя сразу на все четыре колеса. Такой автомобиль удобен как минимум неприхотливостью к качеству дорожного покрытия — будь то грунтовка, гололедица, мокрая глинистая проселочная дорога или центральный проспект в сильный ливень. Из очевидных плюсов — хорошая проходимость вне дорог с твердым покрытием, а на асфальте — хорошая динамика и отличный старт со светофоров практически без пробуксовки!

Однако иногда случаются казусы — сидит человек во внушительном внедорожнике со стильным шильдом «4WD» на блестящем крыле, но и сам внедорожник «сидит». Конечно, причин тому может быть масса, и самая распространенная из них — сам водитель. Хотя нередко бывает и так, что трансмиссия автомобиля совсем не рассчитана на такие испытания.

Возникают логические вопросы: «Почему не рассчитана?», «А какая рассчитана?». Ответам на эти вопросы и посвящается наша статья.

Существует три типа полноприводных трансмиссий: part-time (подключаемый вручную), full-time (постоянный) и torque on-demand (подключаемый электроникой).

Выводы

Полный привод был чем-то экзотическим в начале и середине нулевых. Теперь кроссоверы составляют значительную часть автопарка. Полноприводные автомобили концерна Рено-Ниссан имеют не очень сложный и довольно надежный полный привод. Большое количество бэушных запчастей на рынке облегчает ремонт. И тем не менее помните, что этот привод не служит для ежедневного «джипования». Его предназначение — иногда проехать там, где не проберется моноприводная машина. Берегите и правильно используйте свой кроссовер, и он послужит вам верой и правдой много лет.

Два колеса или четыре?

В большинстве полноприводных автомобилей, если одно колесо вращается быстрее, сцепление теряется, потому что дифференциал позволяет мощности двигателя находить легкий выход через колесо, которое буксует. Если можно управлять всеми четырьмя колесами автомобиля и блокировать дифференциалы, автомобиль продолжит движение, даже если только одно из его колес имеет хорошее сцепление с дорогой. Это значит, что полноприводная машина сможет преодолевать обледенелые или грязные участки дороги.

Torque on-demand (AWD)

Дальнейшее совершенствование постоянного полного привода привело к появлению электронно-управляемых систем с переброской и перераспределением крутящего момента.

Итогом всей этой эволюции стали системы курсовой устойчивости, стабилизации, противобуксовочные и системы распределения крутящего момента, которые реализуются с помощью электроники. Эти системы получают сигналы с датчиков ABS, которые контролируют скорость каждого конкретного колеса. Чем дороже и современней машина, тем более сложные схемы на ней могут применяться: отслеживания угла поворота руля, кренов кузова машины, ее скорости, вплоть до частоты колебаний колес. Машина полностью собирает всю информацию о своем поведении на дороге, а компьютер ее обрабатывает и, исходя из этого, регулирует передачу крутящего момента на ту или иную ось посредством электронно-управляемой муфты, пришедшей на смену дифференциалу.

Такие полноприводные трансмиссии получили название torque on-demand (дословно — крутящий момент по требованию). На современных скоростных машинах это изобретение, весьма заслуживающее внимания.

Ранние схемы (двадцатилетней давности) иногда могли вести себя не совсем адекватно, бывали случаи с сильным запаздыванием срабатывания муфт (когда уже в повороте вдруг резко подключался второй мост), поскольку на первом этапе развития муфты работали по факту. Скорость обработки сигналов с датчиков и перераспределение момента зависели от времени прохода этих сигналов до мозга машины. Современные технологии передачи данных, оптоволокно и мощные процессоры, которые мгновенно обрабатывают информацию — все это свело на нет первоначальные недостатки. Сейчас электронные системы практически не имеют серьезных изъянов в поведении, с добавлением новых датчиков и новых параметров практически всегда они работают на опережение.

Но есть одно «но»: такой тип полноприводной трансмиссии годится только для эксплуатации на асфальте с эпизодическим минимальным бездорожьем наподобие в меру разбитой грунтовки.

Большая часть электронных муфт не рассчитаны на бездорожье, при пробуксовке они перегреваются и просто перестают работать. Причем для этого не надо полдня месить колею, может хватить и десяти минут любимого многими ледового дрифта. А если перегревать ее регулярно, она может и вовсе выйти из строя.

Практически все системы используют тормозные механизмы машины для подтормаживания буксующих колес, а грязь и песок, неизбежные на бездорожье, очень способствуют быстрому износу колодок и тормозных дисков, что помимо стоимости новых запчастей плохо сказывается и на самих тормозах.

Чем более наворочена система, тем она более уязвима, так что выбирать машину надо с умом, отдавая себе отчет, что даже сугубо городские автомобили, созданные для асфальта, вполне допускают съезды на проселки. Но надо понимать, на какие именно. Случайный обрыв одного проводочка датчика ABS выведет систему из строя, потому что она перестанет получать информацию извне. Или топливо не очень качественное попадется — тоже поездка в сервис, ведь «понижайка» уже может не включиться. Иные «электронные мозги» могут вообще отключить машину и поставить ее в сервисный режим.

Автомобили с torque on-demand — Cadillac Escalade, Ford Explorer, Land Rover Freelander, Toyota RAV4 (после 2006 г.в.), Kia Sportage (после 2004 г.в.), Mitsubishi Outlander XL, Nissan Murano, Nissan X-Trail.

Part-time

Этот тип появился первым. Он представляет собой схему жесткого подключения переднего моста. То есть передние и задние колеса всегда крутятся с одинаковой скоростью. Межосевой дифференциал отсутствует.

Дифференциал — это механическое устройство, которое принимает крутящий момент с приводного вала и распределяет его между ведущими колесами пропорционально, автоматически компенсируя разницу в их скорости вращения. Можно сказать, что дифференциал направляет момент на ведущие колеса, позволяя им вращаться с разными/дифференцированными угловыми скоростями (отсюда само название — дифференциал).

Дифференциалы стоят в переднем и заднем мостах на всех автомобилях, оснащенных полным приводом. На некоторых машинах дифференциал применен и в раздаточной коробке (эта схема полного привода называется full-time, о ней речь пойдет чуть позже).

Попробуем разобраться, зачем нужен дифференциал. Колеса любой машины вращаются с одинаковой скоростью, только когда машина едет прямо. Стоит ей начать поворот, как каждое из колес начинает жить своей жизнью. Одно из колес каждого моста начинает крутиться быстрее, чем второе, а сами мосты соревнуются друг с другом в скорости. Происходит это из-за того, что колеса идут по разным траекториям. То, которое снаружи поворота, проходит больший путь, чем то, которое внутри. Так же и мосты. Соответственно, внутреннее колесо (или ось, к которой оно относится), если бы не дифференциал, просто проворачивалось бы на месте, компенсируя движение наружного колеса.

Понятно, что ни о какой езде с большими скоростями в таком случае говорить нельзя. Не позволит этого отсутствие управляемости, да и нагрузки на трансмиссию быстро выведут ее из строя, не говоря уже о преждевременно стертых шинах. Дифференциал как раз и позволяет одной оси обгонять другую при возникновении разницы их скоростей.

Межосевого дифференциала нет у part-time, момент на оси передается поровну, вращение осей с разными скоростями невозможно, поэтому езда с подключенным «передком» на дорогах с твердым покрытием крайне не рекомендуется. При коротком прямолинейном движении даже на пониженной передаче ничего плохого не случится (вытащить телегу с катером из озера вы сможете). Но при попытке совершить поворот возникает та самая разница в длинах путей мостов. Помним, что момент передается одинаково — 50/50, и выход его излишка только один: проскальзывание колес передней либо задней оси на одной из них.

В грязи, на песке или гравии ничто не мешает колесам при необходимости проскальзывать благодаря слабому сцеплению колес с грунтом. Но на асфальте в сухую погоду выход этой мощности реализуется точно таким же образом, что влечет повышенную нагрузку на трансмиссию, быстрый износ резины, ухудшение управляемости и курсовой устойчивости на высоких скоростях.

Если машина нужна в основном для бездорожья, а на асфальте полный привод использовать не планируется, part-time вполне себя оправдает, так как один из мостов подключается сразу жестко, блокировать ничего не нужно. Да и конструкция проще и надежнее: нет дифференциала и блокировок, нет механических или электрических приводов к этим блокировкам, нет лишней пневматики или гидравлики.

А вот если вы просто хотите преспокойно кататься по асфальту в любое ненастье и не переживать по поводу чередующихся обледенелых и чистых асфальтовых участков, снежных заносов, залитых водой полос или любых других скользко-рыхло-неприятных участков, part-time не лучший вариант: если ехать с постоянно включенным передним мостом, то это грозит повреждениями или износом, включать-выключать мост не очень удобно, да и можно не успеть его включить.

Автомобили с таким типом полного привода: Toyota Land Cruiser 70, Nissan Patrol, Nissan Navara, Ford Ranger, Mazda BT-50, Nissan NP300, Suzuki Vitara, Suzuki Jimni, Great Wall Hover, Jeep Wrangler, UAZ.

Особенности эксплуатации полноприводного автомобиля Renault/Nissan

  • В режиме 2WD напряжение на муфту не подается ни при каких режимах движения.
  • Недопустима установки сзади колес меньшего наружного диаметра. В противном случае не будет происходить подключение задней оси вплоть до значительной пробуксовки колес передней.
  • Вне зависимости от включенного режима управления трансмиссией все валы, все редукторы, все пары шестерен в части трансмиссии от коробки передач и до задних колес автомобиля всегда вращаются. Так что значительной экономии топлива в режиме 2WD на хороших дорогах ожидать не следует. И, тем не менее, самый правильный режим летом на шоссе — 2WD.
  • Эксплуатация автомобиля с заблокированной муфтой на асфальте вызовет ее нагрев и износ, а также перерасход топлива, износ шин и трансмиссии. По инструкции Дастер блокирует муфту до 80 км/ч. Ниссан Икс-Трейл — до 40 км/ч. После превышения порога система переходит в режим AUTO.
  • При буксировке прицепа следует повышать давление в задних колесах, чтобы получить хотя бы небольшой крутящий момент на них в режиме AUTO.

муфта или дифференциал? Устройство и основные компоненты


Удивительно, но факт — очень многие автовладельцы совершенно не разбираются в типах полноприводных трансмиссий. А ситуацию усугубляют автомобильные журналисты, которые сами с трудом разбираются в типах приводов и том, как они работают.

Самое серьезное заблуждение заключается в том, что многие до сих пор считают, что правильный полный привод должен быть обязательно постоянным, и категорически отвергают системы автоматически подключаемого полного привода. При этом автоматически подключаемый полный привод бывает двух типов, разделяемый по характеру работы: реактивные системы (включающиеся по факту пробуксовки ведущей оси) и превентивные (в которых передача момента на обе оси активируется по сигналу от педали газа).

Я расскажу про основные варианты полноприводных трансмиссий и покажу, что за электронно-управляемыми полноприводными трансмиссиями будущее.


Все примерно представляют как устроена трансмиссия автомобиля. Она предназначена для передачи крутящего момента от коленчатого вала двигателя на ведущие колёса. В трансмиссию входит сцепление, коробка передач, главная передача, дифференциал и приводные валы (кардан и полуоси). Важнейшим устройством в трансмиссии является дифференциал. Он распределяет подводимый к нему крутящий момент между приводными валами (полуосями) ведущих колёс и позволяет им вращаться с разной скоростью.

Для чего это нужно? При движении, в частности при поворотах, каждое колесо автомобиля движется по индивидуальной траектории. Следовательно все колёса автомобиля в поворотах вращаются с разной скоростью и проходят разные расстояния. Отсутствие дифференциала и жёсткая связь между колёсами одной оси приведёт к повышенной нагрузке на трансмиссию, неспособности автомобиля поворачивать, не говоря о таких мелочах, как износ шин.

Следовательно, для эксплуатации на дорогах с твёрдым покрытием любой автомобиль должен быть оснащен одним или несколькими дифференциалами. Для автомобиля с приводом на одну ось устанавливается один межколёсный дифференциал. А в случае полноприводного автомобиля необходимо уже три дифференциала. По одному на каждой оси, и одного центрального, межосевого дифференциала.

Чтобы подробнее понять принцип работы дифференциала, крайне рекомендую к просмотру документальное короткометражное кино Around the Corner снятое в 1937 году. За 70 лет в мире не смогли сделать более простое и понятное видео про работу дифференциала. Даже не обязательно знать английский язык.

Главный недостаток, а скорее особенность, работы свободного дифференциала известна всем — если на одном из ведущих колёс автомобиля будет отсутствовать сцепление (например, на льду или вывешенное на подьемнике), то автомобиль даже не сдвинется с места. Это колесо будет свободно вращаться с удвоенной скоростью, в то время как другое останется неподвижным. Таким образом, любой моноприводный автомобиль можно обездвижить если одно колёс ведущей оси потеряет сцепление с дорогой.

Если же взять полноприводный автомобиль с тремя обычными (свободными) дифференциалами, то его потенциальная способность передвигаться в пространстве может быть ограничена даже если ЛЮБОЕ из четырёх колёс потеряет сцепление с дорогой. То есть, если полноприводный автомобиль с тремя свободными дифференциалами поставить всего одним колесом на ролики/лёд/вывесить в воздухе — он не сможет сдвинуться с места.

Как сделать так, чтобы автомобиль смог передвигаться в этом случае? Очень просто — необходимо заблокировать один или несколько дифференциалов. Но мы помним, что жёсткая блокировка дифференциала (а по сути такой режим приравнивается к его отсутствию) неприменима к эксплуатации автомобиля на дорогах с твёрдым покрытием ввиду повышенных нагрузок на трансмиссию и неспособности поворачивать.

Поэтому при эксплуатации на дорогах с твёрдым покрытием необходима изменяемая степень блокировки дифференциала (речь сейчас в одновном про межосевой дифференциал) в зависимости от условий движения. А вот на бездорожье можно передвигаться хоть с полностью заблокированными всеми тремя дифференциалами.

Итак, в мире существует три основных типа решения полного привода:

Классическая полноприводная трансмиссия (в терминологии автопроизводителей обозначается как full-time) имеет три полноценных дифференциала, поэтому такой автомобиль в любых режимах движения имеет привод на все 4 колеса. Но как я уже писал выше, если хоть одно из колёс потеряет сцепление с дорогой — автомобиль потеряет способность передвигаться. Следовательно такому автомобилю обязательно нужна блокировка дифференциала (полная или частичная). Самое популярное решение, практикуемое на классических внедорожниках — механическая жесткая блокировка межосевого дифференциала с распределением момента по осям в пропорции 50:50. Это позволяет существенно повысить проходимость автомобиля, но с жестко заблокированным межосевым дифференциалом нельзя ездить по дорогам с твёрдым покрытием. Опционально внедорожные автомобили могут иметь дополнительную блокировку заднего межколёсного дифференциала.

В трансмиссии Full-time присутствует три дифференциала A,B и С. А в part-time межосевой дифференциал A отсутствует и его заменяет механизм жесткого подключения второй оси вручную.

Одновременно с этим появилось отдельное направление механически подключаемого полного привода (Part-time). У такой схемы полностью отсутствует межосевой дифференциал, а на его месте находится механизм подключения второй оси. Такая трансмиссия обычно применяется на недорогих внедорожниках и пикапах. В результате, на дорогах с твёрдым покрытием такой автомобиль может эксплуатироваться только с приводом на одну ось (обычно заднюю). А для преодоления сложных участков на бездорожье водитель вручную включает полный привод путём жесткой блокировки передней и задней оси между собой. В результате момент передаётся на обе оси, но не стоит забывать о том, что на каждой из осей продолжает оставаться свободный дифференциал. Это значит, что при диагональном вывешивании колёс, автомобиль никуда не поедет. Решить эту проблему можно только с помощью блокировки одного из межколёсных дифференциалов (в первую очередь заднего), поэтому некоторые модели внедорожников имеют самоблокирующийся дифференциал на задней оси.

И самое универсальное и популярное в настоящее время решение — автоматически подключаемый полный привод (A-AWD — Automatic all-wheel drive, часто обозначаемый просто как AWD). Конструктивно такая трансмиссия очень похожа на подключаемый полный привод (part-time), у которой отсутствует межосевой дифференциал, а для подключения второй оси используется гидравлическая или электромагнитная муфта. Степень блокировки муфты обычно управляется электроникой и существует два механизма работы: превентивный и реактивный. О них чуть ниже в подробностях.

В трансмиссии межосевой дифференциал отсутствует, из коробки передач выходит два вала, один на переднюю ось (со своим дифференциалом), другой — на заднюю, к муфте.

Важно понимать, что для максимально эффективной полноприводной трансмиссии (независимо от того, full-time это или a-awd) требуется наличие переменной блокировки межосевого дифференциала (муфты) в зависимости от дорожных условий (про межколёсные дифференциалы отдельный разговор, не в рамках этой статьи). Для этого существует несколько способов. Самые популярные из них: вязкостная муфта, шестерёнчатый самоблокирующийся дифференциал, электронное управление блокировкой.

1. Вязкостная муфта (дифференциал с такой муфтой называется VLSD — Viscous Limited-slip differential) самый простой, но при этом малоэффективный способ блокировки. Это простейшее механическое устройство, которое передаёт вращающий момент посредством вязкой жидкости. В случае, когда скорость вращения входящего и выходящего вала муфты начинает различаться, вязкость жидкости внутри муфты начинает увеличиваться вплоть до полного затвердевания. Таким образом происходит блокировка муфты и распределение крутящего момента поровну между осями. Недостатком вязкостной муфты является слишком большая инерционность в работе, это не критично на дорогах с твёрдым покрытием, но практически исключает возможность её применения для эксплуатации на бездорожье. Также существенным недостатком является ограниченный срок службы, и как следствие к пробегу в 100 тысяч километров вязкостная муфта обычео перестаёт выполнять свои функции и межосевой дифференциал становится постоянно свободным.

Вязкостные муфты в настоящее время иногда применяют для блокировки заднего межколёсного дифференциала на внедорожниках, а также в качестве блокировки межосевого дифференциала на автомобилях Subaru с механической коробкой передач. Раньше были случаи применения вязкостной муфты для подключения второй оси в системах с автоматически подключаемым полным приводом (автомобили Toyota), но от них отказались ввиду крайне низкой эффективности.

2. К шестерёнчатым самоблокирующимся дифференциалам относится известный дифференциал Torsen. Его принцип основан на свойстве червячной или косозубой передачи «заклинивать» при определённом соотношении крутящих моментов на осях. Это дорогостоящий и технически сложный механический дифференциал. Применяется на очень большом количестве полноприводных автомобилей (практически все модели Audi с полным приводом) и не имеет ограничений по использованию на дорогах с твердым покрытием или на бездорожье. Из недостатков следует иметь ввиду, что при полном отсутствии сопротивления вращению на одной из осей — дифференциал остаётся в разблокированном состоянии и автомобиль не в состоянии сдвинуться с места. Именно поэтому автомобили с дифференциалом Torsen имеют серьезную «уязвимость» — при полном отсутствии сцепления на ОБОИХ колёсах одной оси автомобиль не в состоянии сдвинуться с места. Именно этот эффект можно увидеть в этом видео . Поэтому, на новых моделях Audi в настоящее время применяется дифференциал на коронных шестернях с дополнительным пакетом фрикционов.

3. К электронному управлению блокировкой относятся как простые способы притормаживания буксующих колёс с помощью штатной тормозной системы, так и сложные электронные устройства управляющие степенью блокировки дифференциала в зависимости от дорожной обстановки. Их преимущество заключается в том, что вязкостная муфта и самоблокирующийся дифференциал Torsen являются полностью механическими устройствами, без возможности вмешательства электроники в их работу. А именно электроника способна моментально определять на каком из колёс автомобиля требуется крутящий момент и в каком количестве. Для этих целей используется комплекс электронных датчиков — датчики вращения на каждом колесе, датчик положения руля и педали газа, а также акселерометр, фиксующий продольные и поперечные ускорения автомобиля.

При этом хочу заметить, что система имитации блокировки дифференциала на основе штатной тормозной системы зачастую оказывается не настолько эффективной, чем непосредственная блокировка дифференциала. Обычно имитация блокировки с помощью тормозной системы применяется вместо межколёсной блокировки и в настоящее время применяется даже на автомобилях с приводом на одну ось. Примером электронно-управляемой блокировки межосевого дифференциала может быть полноприводная трансмиссия VTD, применяемая на автомобилях Subaru с пятиступенчатой автоматической коробкой передач, или же система DCCD, применяемая на Subaru Impreza WRX STI, а также Mitsubishi Lancer Evolition с активным центральным дифференциалом ACD. Это самые совершенные полноприводные трансмиссии в мире!

Теперь перейдём к главному предмету обсуждения — трансмиссии с автоматически подключаемым полным приводом (a-awd) . Технически наиболее простой и недорогой способ реализации полного привода. В том числе его преимущество заключается в возможности использования поперечной компоновки двигателя в моторном отсеке, но существуют варианты его применения и при продольном расположении двигателя (например, BMW xDrive). В такой трансмиссии одна из осей является ведущей и на неё в обычных условиях обычно приходится большая часть крутящего момента. Для автомобилей с поперечным расположением двигателя это передняя ось, с продольным — соответственно задняя.

Главный недостаток такого типа трансмиссии заключается в том, что колёса на подключаемой оси физически не могут вращаться быстрее, чем колёса «основной» оси. То есть для автомобилей, где муфта подключает заднюю ось пропорция распределения момента по осям колеблется в диапазоне от 0:100 (в пользу передней оси) до 50:50. В случае, когда «основная» ось задняя (например, система xDrive), часто номинальное соотношение момента по осям устанавливают с небольшим смещением в пользу задней оси, для улучшения поворачиваемости автомобиля (например, 40:60).

Всего существует два механизма работы автоматически подключаемого полного привода: реактивный и превентивный.

1. Реактивный алгоритм работы подразумевает блокировку муфты, отвечающей за передачу момента на вторую ось, по факту пробуксовки колёс на ведущей оси. Это усугублялось огромными задержками в подключении второй оси (в частности по этой причине не прижились вязкостные муфты в таком типе трансмиссии) и приводило к неоднозначному поведению автомобиля на дороге. Такая схема стала массово применятся на изначально переднеприводных автомобилях с поперечным расположением двигателя.

В поворотах работа реактивной муфты выглядит так: В нормальных условиях практически весь крутящий момент передаётся на переднюю ось, и автомобиль по сути является переднеприводным. Как только наступает разность вращения колёс на передней и задней оси (например, в случае сноса передней оси) межосевая муфта блокируется. Это приводит к внезапному появлению тяги на задней оси и недостаточная поворачиваемость сменяется избыточной. В результате подключения задней оси происходит стабилизация скоростей вращения передней и задней оси (муфта же заблокировалась) — муфта снова разблокируется и автомобиль сновится переднеприводным!

На бездорожье ситуация лучше не становится, по сути это обыкновенный переднеприводный автомобиль, на котором момент включения задней оси определяется пробуксовкой передних колёс. Именно по этой причине многие кроссоверы с таким типом привода на бездорожье совершенно не способны двигаться задним ходом. И на такой трансмиссии особенно хорошо ощущается момент подключения задней оси. При этом на дорогах с твёрдым покрытием автомобиль всегда остаётся переднеприводным.

В настоящее время такой алгоритм работы автоматически подключаемого полного привода используется редко, в частности это кроссоверы Hyundai/Kia (кроме новой системы DynaMax AWD), а также автомобили Honda (система Dual Pump 4WD). На практике такой полный привод совершенно бесполезен.

2. Муфта с превентивной блокировкой работает иначе. Её блокировка происходит не по факту пробуксовки колёс на «основной» оси, а заранее, в тот момент когда требуется тяга на всех колёсах (скорость вращения колёс вторична). То есть блокировка муфты происходит в тот момент, когда вы нажимаете на газ. Также учитываются такие вещи, как угол поворота руля (при сильно вывернутых колёсах степень блокировки муфты снижается, чтобы не нагружать трансмиссию).

Запомните, для подключения задней оси не требуется пробуксовка передней! Блокировка муфты автоматически подключаемого полного привода в первую очередь определяется положением педали газа. В обычных условиях на заднюю ось передаётся около 5-10% крутящего момента, но как только вы нажимаете на газ — муфта блокируется (вплоть до полной блокировки).

Серьезная ошибка, которую уже не первый год допускают автомобильные журналисты — нельзя путать алгоритмы работы автоматически подключаемого полного привода. Система автоматически подключаемого полного привода с превентивной блокировкой постоянно передаёт момент на все 4 колеса! Для неё не существует такого понятия, как «внезапное подключение задней оси».

К муфтам с превентивной блокировкой относятся Haldex 4 (моя отдельная статья по теме ) и 5 поколения, муфты Nissan/Renault, Subaru, система BMW xDrive, Mercedes-Benz 4Matic (для поперечно установленных двигателей) и многие другие. У каждой марки свои алгоритмы работы и особенности управления, это следует иметь ввиду при сравнительном анализе.

Так выглядит муфта подключения передней оси в системе BMW xDrive

Также следует особое внимание обращать на навыки управления автомобилем. Если водитель не знаком с принципами управления автомобилем на дороге и в частности с тем, как нужно проходить повороты (я об этом совсем недавно), то с очень большой вероятностью он не сможет поставить автомобиль с системой автоматически подключаемого привода боком, в то время как у него это элементарно получится сделать на полноприводном автомобиле с тремя дифференциалами (отсюда ошибочные заключения, что только Subaru может ехать боком). Ну и конечно не стоит забывать, что количество тяги на осях регулируется педалью газа и углом поворота руля (в том числе, как я уже писал выше — при сильно вывернутых колёсах муфта полностью не заблокируется).

Схема работы муфты Haldex 5 поколения, полностью управляемая электроникой (напомню, Haldex 1,2 и 3 поколений имел в конструкции дифференциальный насос, который приводился в действие разницей во вращении входящего и выходящего вала). Сравните с безумно сложной конструкцией муфты Haldex 1 поколения.

Кроме этого, практически всегда такие системы дополнены электронной имитацией блокировки межколёсных дифференциалов с помощью тормозной системы. Но следует иметь ввиду, что она тоже имеет свои особенности работы. В частности она работает только в определённом диапазоне оборотов. На низких оборотах она не включается, чтобы не «задушить» двигатель, а на высоких — чтобы не сжечь колодки. Поэтому нет смысла загонять тахометр в красную зону и надеяться на помощь электроники, когда автомобиль застрял. Про применении на бездорожье системы с гидравлической муфтой имеют более высокую стойкость к перегреву, чем фрикционные электромагнитные муфты. В частности, Land Rover Freelander 2/Range Rover Evoque может быть примером автомобиля с автоматически подключаемым полным приводом на основе муфты Haldex 4 поколения и очень впечатляющими способностями на бездорожье.

Что в итоге? Не нужно бояться систем автоматически подключаемого полного привода с превентивной блокировкой. Это универсальное решение как для дорожной эксплуатации, так и эпизодической эксплуатации на бездорожье средней сложности. Автомобиль с такой системой полного привода адекватно управляется на дороге, имеет нейтральную поворачиваемость и всегда остаётся полноприводным. И не верьте рассказам про «внезапное подключение задней оси».

Дополнение: Очень важный для понимания вопрос, это распределение крутящего момента по осям. Рекламные материалы автопроизводителей часто вводят в заблуждение и ещё больше запутывают в понимании принципов работы полноприводной трансмиссии. Первое, что необходимо запомнить — крутящий момент существует только на тех колёсах, у которых есть сцепление с поверхностью. Если колесо висит в воздухе, то несмотря на тот факт, что оно свободно вращается двигателем, крутящий момент на нём равен НУЛЮ. Во-вторых, не путайте проценты передаваемого крутящего момента на ось и пропорцию распределения крутящего момента по осям. Это важно для систем автоматически подключаемого полного привода, т.к. отсутствие центрального дифференциала лимитирует максимально возможное распределение момента по осям в соотношении 50/50 (то есть физически невозможно, чтобы соотношение было больше в сторону подключаемой оси), но при этом на каждую ось может передаваться до 100% крутящего момента. В том числе и подключаемую. Это обьясняется тем, что в случае, если на одной оси нет сцепления, то и момент на ней равен нулю. Следовательно все 100% момента будут на подключаемой муфтой оси, при этом соотношение распределения момента по осям всё равно будет 50/50.

Полный привод – конструкция автомобильной трансмиссии, которая передает крутящий момент создаваемый двигателем на все колеса. Поначалу такая система использовалась только для вездеходных внедорожников. Но, начиная с 80-х годов прошлого века, стала широко использоваться многими производителями для улучшения дорожных характеристик выпускаемых автомобилей.

Основными преимуществами полноприводной трансмиссии являются:

  • Лучшее сцепление на скользкой дороге.
  • Повышается эффективность работы двигателя.
  • Разгон происходит быстрее.
  • Значительно улучшаются характеристики управляемости.
  • Повышенная проходимость.

Главным недостатком таких трансмиссий является сложность конструкции, которая тянет за собой высокую базовую стоимость и стоимость ремонта. Кроме того, она ведет к некоторому увеличению потребления топлива автомобилем.

По принципу функционирования системы полного привода распределяются на:

  1. Постоянный полный привод.
  2. Полный привод с автоматическим подключением.
  3. Полный привод с ручным подключением.

Постоянный полный привод

Система, работающая по принципу постоянного полного привода, состоит из следующих конструктивных элементов:

  • Коробка передач.
  • Раздаточная коробка.
  • Межосевой дифференциал.
  • Сцепление.
  • Карданные передачи осей.
  • Главные передачи осей.
  • Межколесные дифференциалы.
  • Полуоси колес.

Такая конструкция трансмиссии может применяться вне зависимости от расположения двигателя и коробки передач (компоновки). Главные отличия подобных систем между собой вызваны применением различных типов карданных передач и раздаточной коробки.

Принцип работы:

От двигателя крутящий момент передается на раздаточную коробку. В коробке с помощью межосевого дифференциала происходит его распределение между передней и задней осью автомобиля. Так, сначала момент передается на карданный вал, через который переносится на шестерни главной передачи и межколесные дифференциалы. Через полуоси дифференциалы передают крутящий момент на колеса. В случае неравномерного движения колес, вызванного входом в поворот или выездом на скользкую поверхность, осуществляется блокировка межосевого и межколесного дифференциала.

Наиболее известными конструкциями трансмиссий с постоянным полным приводом являются система Quattro от Audi, xDrive от BMW, 4Matic от Mercedes.

Quattro стала первым серийным аналогом трансмиссии с постоянным полным приводом для седанов. Она появилась в 1980 году. Данная система разработана для установки при продольном расположении двигателя. После нескольких модернизаций широко используется в современных моделях Audi.

Система xDrive была разработана концерном BMW для использования в собственных спортивных внедорожниках и легковых автомобилях. Она появилась в 1985 году. В последней модернизации в xDrive интегрировали несколько современных систем, что превратило ее в активную трансмиссию.

4Matic – полноприводная трансмиссия, разработанная Mercedes. Она была представлена в 1986 году. В наше время устанавливается на нескольких моделях легковых автомобилях немецкого производителя. Отличительной чертой является возможность использования только в совместительстве с автоматической коробкой передач.

Полный привод подключаемый автоматически

Стандартно, подобная система состоит из следующих элементов:

  • Коробка передач.
  • Сцепление.
  • Главная передача передней ведущей оси.
  • Раздаточная коробка.
  • Главная передача задней ведущей оси.
  • Карданная передача.
  • Межколесный дифференциал передней оси.
  • Муфта подключения заднего привода.
  • Межколесный дифференциал задней оси.
  • Полуоси.

Трансмиссия с подключаемым полным приводом является самой популярной среди всех полноприводных систем. Практически каждый производитель имеет модель, использующую подобную конструкцию. Она прекрасно подходит для использования на легковых автомобилях, так как способна обеспечить полный привод, когда это нужно, но стоит гораздо дешевле трансмиссии с постоянным полным приводом.

Принцип работы:

Система с подключаемым полным приводом приводится в действие, когда происходит проскальзывание колес передней оси. В нормальном состоянии, крутящий момент от двигателя передается на главную ось через сцепление, коробку передач и дифференциал. Кроме того, через раздаточную коробку момент передается на главный элемент управления данной системы – фрикционную муфту. При обычном прямолинейном движении муфта передает лишь 10% момента на заднюю ось, а давление в ней остается минимальным. В случае проскальзывания колес передней оси, давление в муфте повышается, и она переносит момент от двигателя на заднюю ось. В зависимости от интенсивности проскальзывания передних колес, степень передачи крутящего момента на заднюю ось может изменяться.

Самой известной трансмиссией с подключаемым полным приводом является разработанная Volkswagen система 4Motion. Она применяется в конструкциях автомобилей концерна с 1998 года. В последней версии 4Motion в качестве рабочего элемента используется муфта Haldex.

Полный привод подключаемый вручную

В классическом варианте система имеет практически ту же конструкция, что и трансмиссия с постоянным полным приводом.

  • Коробка передач.
  • Раздаточная коробка.
  • Сцепление.
  • Карданные передачи осей.
  • Главные передачи осей.
  • Межколесные дифференциалы.
  • Полуоси колес.

В современных автомобилях такой вид трансмиссии не применяется. Данная система имеет очень низкий показатель КПД. Единственное ее преимущество, она обеспечивает распределение крутящего момента между осями в соотношении 50 на 50, что недоступно при любом другом виде трансмиссии. Поэтому она считается идеальной для мощных внедорожников.

Принцип работы:

Принцип работы трансмиссии с ручным подключением полного привода аналогичен системе с постоянным полным приводом. Единственное, управление раздаточной коробкой ведется прямо из салона автомобиля с помощью специального рычага.

Один из самых серьезных недостатков системы – невозможность ее использования на длительном промежутке времени. Это значит, что ее можно подключать временно при попадании на скользкую или мокрую поверхность, но затем следует сразу же отключать. Длительное использование такой трансмиссии приводит к увеличению вибрации, шума и расхода топлива.

В ряде систем полного привода имеется специальная муфта, при помощи которой регулируется уровень передачи крутящего момента на ось автомобиля.

Кстати, выход из строя муфты становится одной из частых причин отказа полного привода. Муфта может выйти из строя, если своевременно не осуществлять её техническое обслуживание:

  • не заменять масло в муфте;
  • не обращать внимания на звон подшипника.
Наибольших успехов в сфере разработки муфт полного привода добилась компания Фольксваген. Ей разработана система 4Motion, на которой следует остановиться более подробно.

Система 4Motion и муфта Haldex

Технологию начали использовать за два года до Миллениума. До этого работа полного привода немецких автомобилей базировалась на вискомуфтах.

Использование муфты Haldex стало революцией в области полного привода. Данная муфта:

  • фрикционная;
  • имеет большое количество дисков;
  • управляется электрогидравлическим способом.

Её применение позволило создавать автомобили с автоматически подключаемым полным приводом. Кстати, муфта Haldex устанавливается сейчас не только на немецкие автомобили, но и на машины других европейских производителей.

Принцип работы

В первых поколениях муфт насос работал за счет разницы вращения осей. Он создавал необходимое давление масла. А уже под давлением масла сжимались диски муфты. Клапана и блок управления регулировали уровень давления масла.

Муфта 4-го поколения

На современные полноприводные автомобили устанавливается муфта 4-го поколения. Принцип её действия схож с принципом действия муфт предыдущих поколений. Однако в устройстве имеется уже электронный насос. Разность скоростей имеет теперь второстепенное значение, работа муфты осуществляется на основании обмена сигналами между различными датчиками и блоком управления.

Таким образом, можно отметить, что современная муфта полного привода – это достаточно эффективное устройство, позволяющее целесообразно распределять крутящий момент между осями автоматически, без участия человека.

Существенным минусом подобных муфт является то, что они, при больших нагрузках, могут выходить из строя. А их замена или ремонт – дело дорогостоящее.

Как поменять подшипник муфты полного привода

Одной из характерных болезней муфт является шум подшипника Причем, актуально это, как для старых вискомуфт так и для современных элетроуправляемых. Если подшипник начинает звенеть, то его нужно менять, чтобы не было более серьезных последствий. Сделать это можно и в домашних условиях. Главное – иметь определенные теоретические знания и прямые руки. Конечно, технология ремонта несколько отличается, в зависимости от марки и модели машину. Но общий принцип таков:

  • Необходимо загнать машину на яму или вывесить на подъемнике.
  • Идентифицировать под днищем машин кардан и редуктор. К редуктору крепится сама муфта. Часто проводят еще и ряд операций по отсоединению элементов системы полного привода друг от друга. Такие манипуляции облегчают снятие муфты. Заодно, можно провести профилактику и остальных элементов системы.
  • На всякий случай слить масло с редуктора.
  • Демонтировать муфту и извлечь подшипник.
  • Удалить во всех доступных местах всю ржавчину, которая образовалась за время работы старого подшипника.
  • Установить новый подшипник на то место, где ему полагается стоять, правильно его сориентировав.
  • Аккуратно все собрать в правильном порядке и загерметизировать.
Инструкция, стоит повторить, получилась довольно общей и короткой. Но в каждом конкретном случае возникают свои особенности и сложности. У кого-то, например, новый подшипник не становится на место, тогда можно задействовать в ремонте, с большой долей аккуратности, кувалду или молоток.

Какое масло заливать в муфту полного привода

В зависимости от марки и модели автомобиля, в муфте полного привода необходимо менять масло после 30 и 60 тысяч пробега, в некоторых источниках встречается цифра в 100000 километров. Но лучше не затягивать. Сам процесс замены масла не вызывает серьезных трудностей. В муфте имеется сливное отверстие и заливная горловина. Процесс замены масла достаточно типичен:

  • открыть сливное отверстие, слить масло;
  • залить свежее масло в заливную горловину;
  • убедиться, что масла залито достаточно.


Стоит подчеркнуть, что самые распространенные муфты Haldex расположены в главной передаче. Зафиксированы случаи, когда при техническом обслуживании авто сервисмены путали заливные и сливные отверстия самой муфты и редуктора, что приводило не к смертельным, но к неприятным последствиям.

Безусловно, тем, кто обслуживается в официальных автосервисах, не стоит ломать голову над поиском необходимого масла для муфты.

Что касается остальных, тех, кто любит и желает обслуживать машину собственными руками, рекомендуются следующие варианты:

  • заехать на официальный автосервис и узнать, какое масло используют местные специалисты;
  • зайти на форум, посвященный конкретной марке и модели автомобиля, и задать вопрос там;
  • связаться с разработчиками той или иной муфты и уточнить информацию у них.
Ни в коем случае нельзя тянуть с заменой масла в муфте. Осуществлять замену необходимо в те сроки, которые предусмотрены технической документацией на автомобиль.

Сейчас большую популярность на автомобильном рынке получили кроссоверы. Они имеют как полный, так и монопривод. Подключается он при помощи такого устройства, как вискомуфта. Принцип работы агрегата — далее в нашей статье.

Характеристика

Итак, что собой представляет данный элемент? Вискомуфта — это автоматический механизм для передачи крутящего момента посредством специальных жидкостей. Стоит отметить, что принцип работы вискомуфты полного привода и вентилятора одинаков.

Таким образом, крутящий момент на обоих элементах передается при помощи рабочей жидкости. Ниже мы рассмотрим, что она собой представляет.

Что внутри?

Внутри корпуса муфты используется жидкость на силиконовой основе. Она имеет особенные свойства. Если ее не вращать и не нагревать, то она остается в жидком состоянии. Как только поступает энергия крутящего момента, она расширяется и становится очень плотной. С повышением температуры она похожа на застывший клей. Как только температура падает, вещество превращается в жидкость. Кстати, она залита на весь срок эксплуатации.

Как работает?

Какой у изделия под названием «вискомуфта» принцип работы? По алгоритму действий она похожа на гидравлический трансформатор автоматической коробки. Здесь также крутящий момент передается при помощи жидкости (но только посредством трансмиссионного масла). Существует две разновидности вискомуфт. Ниже мы их рассмотрим.

Первый тип: крыльчатка

Он включает в себя металический замкнутый корпус. Принцип работы вискомуфты (вентилятора охлаждения в том числе) заключается в действии двух турбинных колес. Они расположены друг напротив друга. Одно находится на ведущем валу, второе — на ведомом. Корпус заполнен жидкостью на основе силикона.

Когда эти валы вращаются с одинаковой частотой, перемешивания состава не происходит. Но как только появляется пробуксовка, температура внутри корпуса растет. Жидкость становится гуще. Таким образом, ведущее турбинное колесо входит в сцепление с осью. Подключается Как только машина покинула бездорожье, скорость вращения крыльчаток восстанавливается. С падением температуры снижается плотность жидкости. В автомобиле отключается полный привод.

Второй тип: дисковый

Здесь тоже имеется замкнутый корпус. Однако в отличие от первого типа, здесь имеется группа плоских дисков на ведущем и ведомом валу. Какой имеет эта вискомуфта принцип работы? Диски вращаются в силиконовой жидкости. Как только температура растет, она расширяется и прижимает эти элементы.

Муфта начинает передавать крутящий момент на вторую ось. Так происходит только в том случае, когда машина забуксовала и имеется разная частота вращения колес (пока одни стоят, вторые буксуют). В обеих типах не используются автоматические электронные системы. Устройство работает от энергии вращения. Поэтому вискомуфта вентилятора и полного привода отличается долгим сроком службы.

Где используется?

Сперва отметим вниманием элемент, который используется в системе охлаждения двигателя. Принцип работы вискомуфты вентилятора основан на работе коленчатого вала. Сама муфта крепится на шток и имеет Чем выше обороты коленчатого вала, тем сильнее разогревалась жидкость в муфте. Таким образом, связь становилась жестче, и элемент с вентилятором начинал вращаться, охлаждая двигатель и радиатор.

С падением оборотов и снижением температуры жидкости муфта прекращает свою работу. Стоит отметить, что вискомуфта вентилятора больше не используется. На современных двигателях применяют электронные крыльчатки с датчиком температуры ОЖ. Они больше не связаны с коленчатым валом и работают отдельно от него.

Полный привод и вискомуфта

Принцип работы ее такой же, как и у вентилятора. Однако размещается деталь не в подкапотном пространстве, а под днищем автомобиля. И, в отличие от первого типа, вискомуфта полного привода не теряет своей популярности.

Сейчас ее устанавливают на многие кроссоверы и внедорожники с отключаемым приводом. Некоторые используют электромеханические аналоги. Но они гораздо дороже и менее практичны. Среди достойных конкурентов следует отметить разве что механическую блокировку, которая есть на «Ниве» и «УАЗах». Но ввиду урбанизации, производители отказались от настоящей блокировки, которая жестко соединяет обе оси и повышает проходимость автомобиля. Водитель сам может выбрать, когда ему требуется полный привод. Если требуется преодолеть бездорожье «паркетнику», он быстро застрянет и уже после пробуксовок у него заработает задняя ось. Но выбраться из сильной грязи ему это не поможет.

Преимущества

Давайте рассмотрим положительные стороны вискомуфты:

  • Простота конструкции. Внутри используется всего несколько крыльчаток или дисков. И все это приводится в действие без электроники, путем физического расширения жидкости.
  • Дешевизна. За счет простой конструкции вискомуфта практически не влияет на стоимость автомобиля (если это касается опции «полный привод»).
  • Надежность. Муфта имеет прочный корпус, который выдерживает давление до 20 килограмм на квадратный сантиметр. Устанавливается на весь срок службы и не требует периодической замены рабочей жидкости.
  • Может работать в любых дорожных условиях. Она не дает пробуксовку на грязи или при движении по снегу. Внешняя температура не имеет значения для нагрева рабочей жидкости.

Недостатки

Стоит отметить отсутствие ремонтопригодности. Вискомуфта устанавливается навсегда.

И если она вышла из строя (например, из-за механических деформаций), то меняется целиком. Также автолюбители жалуются на отсутствие возможности подключить полный привод самостоятельно. Муфта вводит вторую ось в зацепление только тогда, когда автомобиль уже «зарылся». Это не дает машине легко преодолевать грязевые или снежные препятствия. Следующий минус — низкий дорожный просвет. Для узла необходим большой корпус. А если использовать маленькую вискомуфту, она не будет передавать нужное усилие крутящего момента. И последний недостаток — боязнь перегрева.

Долго буксовать на полном приводе нельзя. Иначе есть риск вывести из строя вискомуфту. Поэтому такой тип «нечестного» привода не приветствуется любителями офф-роуда. При длительных нагрузках, узел попросту заклинивает.

Заключение

Итак, мы выяснили, как работает вискомуфта полного привода и вентилятора. Как видите, устройство благодаря специальной жидкости может передавать крутящий момент в нужное время без привлечения дополнительных датчиков и систем. Это очень

Самый полный привод — ДРАЙВ

Этот материал мы задумывали как типичный «ликбез» из серии «Всё, что вы хотели знать о полном приводе, но не знали, у кого спросить». Чем дифференциальный привод отличается от подключаемого с помощью вискомуфт или агрегатов типа Haldex, для чего нужны самоблокирующиеся дифференциалы… Но чем больше мы изучали историческую сторону вопроса, тем больше удивлялись. Оказывается, первый легковой автомобиль с постоянным полным приводом был сделан в Голландии ещё сто лет назад! А в 1935 году, например, полноприводный американский гоночный автомобиль чуть было не спас человечество от Второй мировой войны…

Зачем легковому автомобилю полный привод? Сейчас, в начале XXI века, этот вопрос кажется риторическим. Конечно же, для лучшей реализации тяговых сил двигателя. Для того чтобы колёса при разгоне на скользком покрытии как можно меньше буксовали вхолостую. Четыре ведущих колеса лучше, чем два! Но человечество долго постигало эту азбучную истину. Спросите любого автознатока — и он вам ответит, что эра полного привода на массовых легковых автомобилях началась только в 1980-м с появлением Audi Quattro. Назовёт он и редких предшественников — например, английский суперкар Jensen FF 1966 года и Subaru Leone 4WD 1972 года. Впрочем, настоящий знаток тут же оговорится: первые полноприводные автомобили Subaru не имели постоянного полного привода — он был подключаемым. А это, как говорят в Одессе, две большие разницы.

Паллиатив

Подключаемый привод на одну из пар колёс — решение на легковых автомобилях паллиативное. Такую трансмиссию в англоязычном мире часто называют Part-Time 4WD, «временный полный привод», и пришла она из мира внедорожников и грузовой техники повышенной проходимости. Такой автомобиль, у которого одна из осей постоянно ведущая, а другая жёстко подключается в случае необходимости, способен проявить свои полноприводные качества только на время преодоления бездорожья. А для движения по дорогам с твёрдым покрытием жёсткий полный привод приходится отключать. Почему? Причина — в так называемой циркуляции мощности. Ведь в повороте передние колёса проходят больший путь, двигаясь по дугам большего радиуса, а значит, и вращаются быстрее задних. Причём чем круче поворот, тем разница больше. И на автомобилях с таким типом привода тяга на передних колёсах падает, а на задних — наоборот, растёт. В некоторых случаях тяговый момент может смениться тормозным, то есть передние колёса будут увеличивать сопротивление движению автомобиля. Когда под колёсами грязь или снег, в этом нет ничего страшного — разве что автомобиль станет хуже слушаться руля и пойдёт наружу «плугом» с вывернутыми колёсами.

На этой схеме хорошо видно, что при движении в повороте все колёса катятся по своим траекториям и вынуждены вращаться с разными угловыми скоростями. Поэтому для постоянного полного привода нужны три дифференциала: два межколёсных и один межосевой.

Тем не менее блокированный полный привод на легковых дорожных автомобилях применяли. Правда, это были скорее легковушки повышенной проходимости. Например, в СССР ещё в 1938 году небольшими партиями начали выпускать ГАЗ-61 — полноприводную «эмку» с шестицилиндровым мотором и с подключаемым передним мостом. После войны делали и «внедорожный» вариант «Победы», ГАЗ-М72, и «Москвич»-410 с аналогичной трансмиссией… Да и Subaru Leone 4WD 1972 года, кстати, тоже делали для преодоления внедорожья — клиренс у машин с подключаемым задним мостом был выше, чем у обычных переднеприводных Subaru.

Subaru Leone 4WD Station Wagon (1972–1979) — полноприводная версия переднеприводной машины с подключаемым вручную приводом на задние колёса. Двигатель — объёмом 1,4 л (72 л.с.) или 1,6 л (80 л.с.). Кроме универсала, полным приводом оснащались седан и пикап. До 1989 года на всех полноприводных Subaru привод на задние колёса подключался или вручную (на машинах с механическими коробками), или автоматически — многодисковой фрикционной муфтой (на машинах с «автоматом»).

Итак, на дорогах с твёрдым покрытием, где легковые автомобили проводят большую часть времени, подключаемый привод бесполезен — он лишь утяжеляет автомобиль. Ведь всё это время машине приходится «возить с собой» раздаточную коробку, в которой происходит отбор мощности к «временно ведущей» второй оси, ещё один карданный вал, главную передачу второго моста…

Меж тем превратить «временный» полный привод в постоянный, Full-Time 4WD, очень просто. Нужно лишь добавить в раздаточную коробку межосевой дифференциал.

Постоянный полный

Зачем нужен межосевой дифференциал? Два межколёсных дифференциала, передний и задний, позволяют каждой паре колёс в поворотах вращаться с разными скоростями. А межосевой выполняет эту работу для обоих ведущих мостов. Поэтому автомобиль с тремя дифференциалами легко может двигаться с постоянным полным приводом по любым дорогам!

Элементарно? Меж тем до начала 80-х годов считалось, что постоянный полный привод дорожным автомобилям не нужен. Мол, к чему двигателю на сухом асфальте постоянно вращать вторую пару колёс и соответствующие детали трансмиссии — это и шум, и повышенный расход топлива… И лишь после появления Audi Quattro общественное мнение стало меняться в сторону постоянного полного привода. Ведь тяга двигателя при этом постоянно распределяется не на два, а на все четыре колеса, оставляя больший запас по сцеплению для восприятия боковых сил. И в повороте такой автомобиль оказывается намного более устойчивым при разгоне или при торможении двигателем.

«Рентген» Аudi 80 Quattro второй половины восьмидесятых годов. Хорошо видно, насколько проще и компактней схема quattro, чем трансмиссия Ferguson. Самоблокирующийся дифференциал Torsen используется Audi начиная с 1984 года. В отличие от дифференциала, блокируемого вискомуфтой, Torsen реагирует на изменение крутящего момента, реализуемого колёсами каждой из осей, повышает устойчивость при торможении и позволяет использовать АБС, так как блокируется только под тягой.

Кстати, первыми массовыми автомобилями с межосевыми дифференциалами в трансмиссии считаются Range Rover (1970) и наша «Нива» (1976). Но так как обе эти машины всё-таки принадлежат к внедорожному племени, то лавры первопроходца среди легковушек пожинает Audi Quattro.

А что же конструкторы гоночных автомобилей — неужели они не применили постоянный полный привод раньше? Мы знали, что попытки сделать полноприводные гоночные машины предпринимались и до эпохи Quattro. Например, первым послевоенным проектом Фердинанда Порше был полноприводный гоночный болид Cisitalia 360 среднемоторной компоновки с 12-цилиндровым полуторалитровым двигателем. Но доподлинно известно, что привод на передние колёса у этого чуда техники был отключаемым — гонщик должен был задействовать его только на прямых участках трассы, а перед поворотом вновь переходить на задний привод.

А были ли предшественники у Чизиталии? Оказалось, например, что тот же Фердинанд Порше ещё в 1900 году построил электромобиль с четырьмя ведущими мотор-колёсами. Но настоящий шок у автознатока вызовет гоночный автомобиль голландской фирмы Spyker образца 1902 года. В те дремучие времена, когда даже тормоза делали только на задних колёсах, у этого автомобиля был самый что ни на есть постоянный полный привод — с межосевым дифференциалом!

Голландскую фирму Spyker по выпуску конных экипажей основали в 1880 году братья Спяйкеры (по-фламандски фамилия пишется Spijker). В 1900 году братья выпустили первый автомобиль собственной конструкции, а спустя два года с помощью бельгийского конструктора Жозефа Лявиолета был разработан полноприводный гоночный Spyker 4WD (1902–1907) удивительно прогрессивной конструкции — с тремя дифференциалами! Тормозных механизмов было тоже три — два действовали на задние колёса, а ещё один тормоз был установлен на карданном валу к передним колёсам.

Так что можно смело заявлять, что нынче схема Full-Time 4WD справляет своё столетие… Полноприводных Спайкеров было выпущено немного — они стоили сумасшедших денег и по разным причинам не смогли добиться успеха в гонках. Не намного удачнее оказались и другие полноприводные гоночные автомобили — Bugatti Tipo 53 и Miller FWD начала 30-х годов. Что касается Bugatti, то инициатива принадлежала фиатовскому инженеру Антонио Пикетто, который в 1930 году предложил Этторе Бугатти построить гоночную машину с колёсной формулой 4×4. И в 1932 году были сделаны три полноприводных Bugatti Tipo 53 — с мощными компрессорными трёхсотсильными моторами, с постоянным полным приводом и с тремя дифференциалами.

Полноприводный Bugatti Tipo 53 (1932–1935). Трансмиссия с тремя дифференциалами распределяла тягу 300-сильной компрессорной «восьмёрки» на все четыре колеса. Коробка передач, как обычно на Бугатти, стояла отдельно от двигателя, раздаточная коробка с межосевым дифференциалом составляла с ней одно целое. Приводные валы на передний и задний мосты проходили по левой стороне автомобиля, гонщик сидел справа. Несмотря на рекомендации конструктора переднеприводных машин того времени Альбера Грегуара, в приводе передних колёс Bugatti T53 были использованы не шарниры равных угловых скоростей типа Tracta, а обычные карданные сочленения. Кроме того, для Tipo 53 пришлось использовать нетипичную для Бугатти независимую переднюю подвеску на поперечной рессоре. Всё это привело к повышенным нагрузкам на руль — управлять автомобилем в поворотах было чрезвычайно тяжело, хотя скорости прохождения гравийных виражей были выше, чем у заднеприводных машин того времени. Всего было построено три Bugatti T53, которые выступали в разных гонках до 1935 года.

Интересно, что перед созданием полноприводного Bugatti итальянцы тщательно изучили приобретённый специально под разборку переднеприводный американский гоночный Miller. В свою очередь американец Гарри Миллер заинтересовался затеей Бугатти и тоже решил построить полноприводную версию своего автомобиля, заручившись спонсорством фирмы FWD (Four Wheel Drive — «Четыре ведущих колеса»), выпускавшей грузовики с колёсной формулой 4×4. Так появились полноприводные гоночные болиды Miller FWD.

Американский конструктор Гарри Миллер прославился в 20–30-х годах своими гоночными автомобилями для 500-мильных состязаний на треке в Индианаполисе, а его рядные «восьмёрки» с двумя верхними распредвалами брал за основу своих моторов Этторе Бугатти. Интересно, что Миллер строил машины как с передним, так и с задним приводом, а в 1932 году сделал несколько полноприводных шасси Miller FWD (на снимке) с тремя дифференциалами в трансмиссии. Один из полноприводных Миллеров лидировал в гонке Инди 500 1934 года, но из-за технических проблем финишировал девятым.

Именно с этими машинами связан любопытный эпизод: во время гонки на берлинском треке Avus в 1935 году полноприводный Miller шёл третьим, когда его рядная «восьмёрка» не выдержала и буквально взорвалась. При этом куски мотора лишь немного не долетели до трибуны, на которой среди прочих важных персон из национал-социалистической партии сидел сам Гитлер! Право, редкий случай, когда об отсутствии человеческих жертв стоит пожалеть. Прилетел бы осколок поршня в голову одного человека — и ход мировой истории был бы совсем другим…

Но Bugatti Т53 и Miller FWD не получили должной оценки — подвели «сырая» конструкция и постоянные поломки. Зато следующий эпизод в истории легковых машин с постоянным полным приводом оказался воистину судьбоносным.

Формула Фергюсона

Чтобы оценить всю важность того, что происходило в Англии на рубеже 50–60-х годов, вернёмся к теории. Межосевой дифференциал создан для того, чтобы «развязать» обе ведущие оси. Например, задние колёса бешено буксуют, а передние стоят на месте. И дифференциал этому никак не препятствует!

Лекарство от этого недуга впервые придумали конструкторы внедорожников — это принудительная блокировка. В нужный момент водитель дёргает за рычаг, механизм намертво фиксирует шестерни межосевого дифференциала — и трансмиссия из дифференциальной, «свободной», становится жёстко замкнутой. Именно по этой схеме были сделаны и первые поколения автомобилей Range Rover, и наша «Нива», и множество других внедорожников. И, кстати, первые автомобили Audi Quattro тоже — в этих машинах до 1984 года водителю приходилось самостоятельно включать блокировку межосевого дифференциала.

Но это решение опять-таки паллиативное: блокировку на дорожной машине можно задействовать только на бездорожье. А на асфальте её нужно выключать. И если автомобиль внезапно попадёт на скользкий участок, колёса одной из осей при подаче тяги начнут буксовать раньше других.

А можно ли сделать так, чтобы дифференциал при пробуксовке блокировался сам, автоматически? Внедрение самоблокирующегося межосевого дифференциала связано с именем англичанина Тони Ролта, гонщика и конструктора. Он и его друг Фред Диксон, тоже гонщик и страстный любитель повозиться с автомобильными железками, ещё до войны открыли собственное бюро Rolt/Dixon Developments по подготовке гоночных автомобилей. После войны два друга увлеклись идеей постоянного полного привода. Построив экспериментальную полноприводную «тележку» под названием «Краб», Ролт и Диксон в 1950 году перешли под крыло Гарри Фергюсона, преуспевающего тракторного фабриканта. Так возникла фирма Harry Ferguson Research.

Фергюсона мало интересовали гоночные болиды, зато он мечтал о безопасном дорожном автомобиле, колёса которого не буксовали бы при разгоне и не блокировались при торможении. И Ролт с Диксоном решили спроектировать такую машину «с нуля» — полностью, включая кузов, трансмиссию и силовой агрегат!

Знаний друзьям не хватало, и на должность компетентного главного конструктора пригласили Клода Хилла, который ради столь интересной работы покинул Aston Martin. Но несмотря на финансы Фергюсона, работа шла неспешно — экспериментальный седан Ferguson R4 был готов только через шесть лет. Зато какой: полноприводный, с оппозитной «четвёркой», с дисковыми тормозами на всех колёсах и с электромеханической антиблокировочной системой Dunlop MaxaRet, позаимствованной из авиации!

Ferguson R4 (1956) — экспериментальный автомобиль с трансмиссией по Формуле Фергюсона. Вместо коробки передач у прототипа был гидротрансформатор.

Но самое интересное для нас заключалось внутри раздаточной коробки прототипа. Разобрав её, помимо дифференциала мы бы увидели ещё дополнительный «набор» шестерёнок, две шариковые обгонные муфты и два пакета фрикционов. Пока колёса не скользили, всё это хозяйство мирно вращалось вхолостую. Но когда начиналась пробуксовка колёс одной из осей и разность частот вращения выходных валов достигала определенной величины, одна из муфт срабатывала, сжимала «свой» пакет фрикционов — и те тормозили шестерни дифференциала, моментально блокируя его и превращая дифференциальный привод в жёсткий!

Следующий прототип Ferguson R5 1962 года, на подготовку которого снова ушло шесть лет, оказался ещё интереснее — это был легковой полноприводный универсал. Эксперты журнала Autocar, которые позже испытывали Ferguson R5, делились впечатлениями: «Автомобиль достигает предела скольжений на невероятно высоких скоростях!»

Ferguson R5 был подготовлен к серийному производству в 1962 году.

Но никто из автомобилестроителей так и не взялся за выпуск первого в мире полноприводного универсала с межосевым самоблокирующимся дифференциалом и с АБС — слишком сложным и дорогим получился бы серийный Ferguson. Однако в 1962 году Ролту всё-таки удалось заинтересовать руководство компании Jensen — он предложил адаптировать полноприводную трансмиссию для купе Jensen CV8 с трёхсотсильным крайслеровским мотором V8, которое тогда готовили к серийному производству. Полный привод оказался мощному и скоростному купе как нельзя кстати!

Схема раздаточной коробки FFD с цилиндрическим несимметричным межосевым дифференциалом и механизмом автоматической блокировки с помощью фрикционных муфт экспериментального автомобиля Jensen CV8 FF. 1 — входной вал; 2 — промежуточный полый вал; 3 — полый вал с солнечной шестернёй дифференциала и ведущей шестернёй блокирующего механизма; 4 — водило межосевого дифференциала; 5 — вал привода задних колёс; 6 — цепной привод; 7 — вал привода передних колёс; 8 — многодисковая муфта, включающаяся при буксовании задних колёс; 9 — многодисковая муфта, включающаяся при буксовании передних колёс; 10 — электромагнитная система MaxaRet.

Через три года был построен экспериментальный полноприводный Jensen CV8 FF. А в 1966 году появилась следующая модель — Jensen Interceptor, с ещё более мощной 325-сильной «восьмёркой». Кроме заднеприводного купе предлагался и вариант со скромным шильдиком JFF. Это был знаменитый Jensen FF — первый в мире полноприводный серийный автомобиль с самоблокирующимся межосевым дифференциалом и с АБС! Буквы FF — это Formula Ferguson, обозначение запатентованной Ролтом и коллегами трансмиссии.

Схема трансмиссии FFD в экспериментальном автомобиле Jensen CV8 FF 1965 года. Разместить узлы и агрегаты привода на передние колёса помогла особенность компоновки: двигатель находился за осью передних колёс, поэтому оказалось возможным расположить главную передачу переднего моста между мотором и радиатором. Карданный вал для привода передних колёс поместили слева от силового агрегата (машина с «правым рулём»). 1 — двигатель; 2 — автоматическая коробка передач; 3 — раздаточная коробка; 4 — АБС MaxaRet; 5 — главная передача заднего моста; 6 — главная передача переднего моста.

Все без исключения автомобильные журналисты того времени упоминали выдающуюся устойчивость полноприводных Дженсенов и «практически неограниченный запас тяги на мокром асфальте». Жаль, что самого Фергюсона к тому времени уже не было в живых — он умер в 1960-м…

Почему мы столь подробно рассказываем о Формуле Фергюсона? Да потому, что именно фирма Harry Ferguson Research впервые в мире уделила столь серьёзное внимание полному приводу как средству повышения активной безопасности!

Мы уже говорили, что привод на четыре колеса оставляет больший запас по сцеплению для восприятия боковых сил. И это плюс. Но есть и минус — теряется однозначность реакций на подачу топлива. Если на мощном заднеприводном автомобиле в скользком повороте резко нажать на газ, это вызовет занос задней оси. На переднеприводной машине, наоборот, при подаче тяги в скольжение сорвутся передние колёса. Хорошо это или плохо — не в том дело. Главное, что водитель всегда знает, как поведёт себя автомобиль в таком случае.

А какая ось сорвётся в скольжение на полноприводном автомобиле? На этот вопрос ответить непросто. Если в данный момент больше разгружен передок или под передними колёсами более скользкое покрытие, то начнётся снос. А если худшие условия по сцеплению имеют задние колёса, то машина уйдёт в занос. Реакция может быть неоднозначной! И это небезопасно.

Jensen FF (1966–1971) — полноприводная версия купе Jensen Interceptor. Первый серийный полноприводный автомобиль с самоблокирующимся межосевым дифференциалом. Двигатель Chrysler V8 с «большим блоком» рабочим объёмом 6,3 л развивал 325 л.с. и приводил все колёса через трёхступенчатый «автомат» TorqueFlite или 4-ступенчатую механическую коробку. На диагональных шинах размерностью 6,70–15 (как у «Волги» ГАЗ-21) Jensen FF снаряжённой массой 1800 кг развивал 212 км/ч и набирал 100 км/ч за 7,7 с. Другие технические особенности: реечный рулевой механизм с гидроусилителем, дисковые тормоза всех колёс, одноканальная АБС Dunlop MaxaRet (от английского maximum retardation — максимальное замедление), независимая передняя подвеска на двойных поперечных рычагах и зависимая рессорная с тягой Панара сзади. В 1968 году в Великобритании Jensen FF стоил 6000 фунтов стерлингов — примерно столько же, сколько самый дешёвый Rolls-Royсe. Всего было выпущено 318 полноприводных машин.

К счастью, Тони Ролт сам был гонщиком, причём очень хорошим — однажды, в начале 50-х, он даже выиграл 24-часовую гонку в Ле-Мане. Поэтому Ролт с коллегами с самого начала попытались избежать неоднозначности полного привода, применив несимметричный межосевой дифференциал. На задние колёса всех машин с фергюсоновскими трансмиссиями подавалось 63% крутящего момента, на передок — 37%. Таким образом реакция на увеличение тяги была приближена к заднеприводной.

Самоблокирующийся дифференциал позволил Дженсену взять лучшее от обоих типов трансмиссий. Лёгкий вход в поворот и отсутствие циркуляции мощности в штатных режимах движения без пробуксовки — от дифференциального привода. А лучшую реализацию тяги двигателя при пробуксовке — от жёсткого.

Но обгонные муфты механизма блокировки работали жёстко, в пульсирующем режиме, моментально превращая несимметричный дифференциальный привод в блокированный и обратно. Поэтому при пробуксовке неоднозначность увеличивалась! Был нужен механизм, который бы более гибко и плавно изменял степень блокировки межосевого дифференциала. И в конце 60-х годов Тони Ролт вместе с Дереком Гарднером, который позже был главным конструктором болидов Tyrrell, занялись странными, на первый взгляд, экспериментами с силиконовой жидкостью, что использовалась в муфтах привода вентиляторов радиаторов. Да-да, именно Ролт с Гарднером вошли в историю как изобретатели вискомуфты!

Самоблокирующиеся развиваются

Цилиндр с пакетами фрикционов внутри, заполненный силиконовой жидкостью, отлично подходил для намеченной Ролтом цели — тормозить шестерни межосевого дифференциала при пробуксовке колёс. Пока скорости вращения всех колёс примерно равны, вискомуфта никак не вмешивается в работу межосевого дифференциала. Но вот колёса одной из осей забуксовали. Шестерёнки межосевого дифференциала тут же начинают раскручиваться, связанные с ним пакеты фрикционов вискомуфты «взбивают» силиконовую жидкость, и муфта «схватывается», блокируя межосевой дифференциал частично или полностью.

Такое устройство блокировало дифференциал плавнее и мягче, что положительно сказывалось на управляемости. После оформления патентов на вискомуфту Тони Ролт в 1971 году образовал фирму FF Developments — специально для того чтобы оснащать автомобили полноприводными трансмиссиями своей разработки. Например, среди первых заказов фирмы были полноприводные версии фургончиков Bedford для английских лесничеств, партия автомобилей Ford Zephyr FF для полиции или седаны Opel Senator 4×4 для британской военной миссии в Берлине. Но самым главным достижением FFD стала трансмиссия для американского автомобиля AMC Eagle, который выпускался с 1979 по 1988 год. Это был обычный легковой AMC Concord, но с поднятым на 75 мм кузовом и с увеличенными «внедорожными» шинами. И конечно же, с полноприводной трансмиссией. Причём впервые в мире серийный автомобиль был оснащён межосевым дифференциалом, блокирующимся вискомуфтой!

Конечно, создавался AMC Eagle главным образом для тех, кто периодически штурмует бездорожье, — полный привод появился на этих машинах не из-за желания добиться более уверенного разгона или лучшей устойчивости и управляемости, как в случае с суперкаром Jensen FF или с Audi Quattro. Но с трансмиссионной точки зрения прямыми наследниками AMC Eagle стали такие драйверские автомобили, как Subaru Impreza Turbo или Mitsubishi Lancer Evo с первого по шестое поколения. Ведь их межосевые дифференциалы тоже блокируются встроенными вискомуфтами.

Раздаточная коробка автомобиля AMC Eagle разработки FFD. Обратите внимание на вискомуфту — это встроенный в межосевой дифференциал цилиндрический корпус с фрикционными дисками, заполненный вязкой кремнийорганической жидкостью (силоксан). При пробуксовке колёс одной из осей ведущий и ведомый пакеты дисков в вискомуфте проворачиваются относительно друг друга, давление и температура внутри возрастают, изменяется вязкость силоксана — и вискомуфта тормозит одну из выходных шестерён, не позволяя ей вращаться относительно корпуса и блокируя межосевой дифференциал.

Серийное купе Audi Quattro, которое появилось в 1981 году, через два года после дебюта AMC Eagle, оснащалось обычным «свободным» межосевым дифференциалом с принудительной блокировкой. Правда, Фердинанд Пьех, который в начале 80-х был начальником инженерного департамента Audi, выбрал для Quattro очень изящную схему, отлично подходившую для компоновки ингольштадтских машин. Продольно расположенный силовой агрегат переднеприводного автомобиля прямо-таки указывал торцом коробки передач на задние колёса — осталось лишь встроить в корпус трансмиссии межосевой дифференциал. Но для привода на передние колёса конструкторы Пьеха не стали городить традиционный для полноприводников огород с отдельной «раздаткой». Немцы сделали вторичный вал коробки полым — и сквозь него пропустили приводной вал передних колёс. Воистину, всё гениальное просто…

С самого начала на Audi, в отличие от FFD, выбрали симметричное распределение крутящего момента по осям — 50 : 50. А в 1984 году из салонов полноприводных Audi наконец-то исчезли архаичные ручки принудительной блокировки «центра» — в трансмиссиях Quattro появился привычный нам самоблокирующийся дифференциал Torsen. Название Torsen происходит от английских слов torque sensing и отражает способность этого чисто механического устройства мгновенно и плавно увеличивать степень своей блокировки в ответ на изменение крутящего момента на выходных валах. Поэтому Торсену не нужна вискомуфта — он блокируется сам. Причём срабатывает не от разности скоростей вращения уже после начала пробуксовки, а ещё до начала скольжения: Torsen способен реагировать на изменение сцепных условий в пятне контакта шин с дорогой!

Кстати, когда в последнее время конструкторы больших внедорожников стали задумываться о достижении «легковой» управляемости, они тоже вспомнили про Torsen — он используется в трансмиссиях таких автомобилей, как новый Range Rover, VW Touareg/Porsche Cayenne и Toyota Land Cruiser Prado.

Но вернёмся в 80-е. Триумфальный выход Audi Quattro на раллийную сцену послужил началом полноприводного бума — все раллийные команды группы В бросились создавать версии 4×4. Один за другим появились Peugeot 205 T16, Metro 6R4, Lancia Delta S4, Ford RS200… Все как один — с вискомуфтами в самоблокирующихся дифференциалах разработки FFD. За работу с раллийными командами на FFD отвечал Стюарт Ролт, сын Тони…

В начале 90-х годов обращался к FFD и завод АЗЛК, когда было решено проектировать раллийную полноприводную модификацию «Москвича»-2141. С помощью англичан была создана трансмиссия с тремя самоблокирующимися дифференциалами — передним, задним и межосевым (точь-в-точь как на болидах Ford RS200). Управляемость экспериментальных полноприводных «Москвичей» в предельных режимах заслуживала самых лестных оценок — поведение машин в скольжении было предсказуемым и удобным для гонщиков. Оказалось, что, подбирая «жёсткость» блокирующих вискомуфт во всех трёх дифференциалах, можно в широком диапазоне настраивать управляемость автомобиля. Например, более «строгая» блокировка заднего межколёсного дифференциала повышает склонность автомобиля к заносу задней оси. Увеличение коэффициента блокировки переднего или межосевого дифференциала, наоборот, повышает запас устойчивости — автомобиль менее охотно заезжает в поворот из-за проскальзывания и сноса передних колёс.

Однако такая настройка актуальна только в одном случае — при раллийном стиле езды со скольжениями. Поэтому три самоблокирующихся дифференциала — это прерогатива болидов группы WRC. Причём на этих машинах, как правило, внутрь дифференциалов встроены уже не вискомуфты, а пакеты многодисковых фрикционов с гидроприводом и с электронным управлением. Таким образом конструкторы получают широчайшие возможности по настройке управляемости в режиме реального времени. Например, при входе в поворот бортовой компьютер может «распустить» муфты во всех трёх дифференциалах, превратив их в «свободные» — чтобы автомобиль легче заходил в вираж. А когда пилот начнёт ускоряться при выходе на прямую, электроника даст команду, и сервопривод «зажмёт» муфты в дифференциалах таким образом, чтобы добиться минимальной пробуксовки всех колёс и в то же время не перейти грань приемлемой недостаточной поворачиваемости, за которой болид вынесет наружу виража.

Кстати, первыми применили управляемые муфты в Daimler-Benz — в трансмиссии автомобиля Mercedes-Benz Е-класса 4Matic с кузовом W124 образца 1986 года. Причём муфт там было три — при необходимости электроника сперва подключала привод на передние колёса, а потом последовательно задействовала блокировки межосевого и заднего межколёсного дифференциалов. Но такая трансмиссия оказалась неоправданно сложной. Кроме того, на нестабильном покрытии электроника то подключала передние колёса, то отключала…

Ещё одним пионером применения электронноуправляемых муфт в скоростных автомобилях стала фирма Porsche — на модели Porsche 959 1986 года было две муфты, а электроника работала в четырёх режимах, которые мог выбирать водитель. Позже серийные автомобили с трансмиссиями подобной сложности начали выпускать японцы — это, например, Mitsubishi Lancer Evo, наиболее совершенный полноприводный дорожный автомобиль из всех, что когда-либо проходили испытания Авторевю. Эволюция с межосевым управляемым дифференциалом ACD и задним дифференциалом с активным распределением крутящего момента AYC способна творить чудеса…

Вместо дифференциала

Пока раллийные инженеры колдовали с механизмами самоблокировки, конструкторы массовых легковушек, наоборот, пошли по пути упрощения — и вообще отказались от межосевого дифференциала, заменив его вискомуфтой. Первым европейским легковым автомобилем с такой трансмиссией стал Volkswagen Golf II Syncro 1985 года — его трансмиссию разрабатывали инженеры фирмы GKN, которая ещё в 1969 году приобрела FFD. Преимуществами такой схемы были простота и унификация полноприводной модели с базовой. В нормальных условиях автомобиль сохранял характеристики и управляемость переднеприводного, а при пробуксовке передних колёс уже через 0,2 секунды срабатывала вискомуфта, способная подавать назад до 70% крутящего момента.

Компоновка трансмиссии VW Golf III Syncro. «Раздатка» пристыкована к коробке передач, а вискомуфта установлена в блоке с главной передачей заднего моста и подключает привод на задние колёса при пробуксовке передних. На автомобилях VW Golf IV место вискомуфты заняла муфта Haldex.

Но такой «упрощенный» привод задних колёс обладал существенным недостатком — даже небольшая задержка в срабатывании вискомуфты усугубляла неоднозначность реакций. При подаче газа в скользком повороте автомобиль сначала сносило наружу, как переднеприводный, а потом, с подключением задних колёс, он резко менял характер — и мог уйти в занос.

Здесь отличились японцы — они неоднократно пытались сгладить этот недостаток, подбирая характеристики вискомуфт и используя их не только для включения привода на задние колёса, но и для блокировки межколёсных дифференциалов. На некоторых моделях (например Nissan Sunny/Pulsar 1988 года) было аж три вискомуфты: одна включала привод на задние колёса, а две другие служили для блокировки межколёсных дифференциалов. В автомобилях Ноnda Concerto 4WD вискомуфты заменяли не только межосевой, но и задний межколёсный дифференциал…

Но потом оказалось, что вместо вискомуфты в приводе задних колёс гораздо удобнее использовать просто фрикционную муфту, пакеты которой сжимаются гидроприводом. А управлять сжатием фрикционов и, соответственно, регулировать величину подаваемого к задним колёсам крутящего момента отлично может электроника.

Нынче большинство легковых полноприводников и паркетников имеют в приводе одной из осей управляемую муфту — будь то Haldex на автомобилях гольф-платформы концерна VW, система VTM-4 фирмы Honda или xDrive на BMW. Причём быстродействие современных муфт сделало задержку в подключении колёс практически незаметной — теперь всё зависит только от того, как настроена управляющая электроника. Например, трансмиссии автомобилей Golf 4Motion и Audi A3 Quattro совершенно идентичны конструктивно. Но разное программное обеспечение позволяет фольксвагеновцам выбирать симметричное распределение момента по осям, а инженеры Audi предпочитают подавать назад только 40% тяги, придавая своим машинам более переднеприводный характер. Дело вкуса…

А какие из этих схем предпочитаем мы? Легковые дорожные автомобили с подключаемым вручную приводом на вторую ось ныне, слава богу, не выпускаются. А что касается остальных трёх схем…

Конечно же, самые интересные, с нашей точки зрения, автомобили — это наследники Формулы Фергюсона, в трансмиссиях которых есть самоблокирующийся межосевой дифференциал. И неважно, какими путями осуществляется блокировка — вискомуфтой, как на автомобилях Subaru, механическим дифференциалом Torsen, как на моделях Audi A4-A6-A8 Quattro, VW Phaeton, или электронноуправляемыми муфтами (Mitsubishi Lancer Evo). Главное, что автоматически блокирующийся «центр» при грамотной настройке может значительно улучшить управляемость автомобиля — сделать его более безопасным и приятным для искушённого водителя.

Главная тенденция сегодня — изменяемый вектор тяги, когда момент превентивно по команде электроники подаётся на то колесо, что способно максимально эффективно его реализовать. Пока самая сложная полноприводная трансмиссия в мире — у седана Mitsubishi Lancer Evo X. Дополнительные редукторы способны перебрасывать момент между задними колёсами, центр блокируется электронноуправляемой муфтой, а спереди — обычный механический самоблок.Эпоха полного привода таким, как мы его знаем, закончится с приходом электромобиля о четырёх мотор-колёсах.

Но машины с автоматически подключаемым приводом на задние колёса мы тоже не сбрасываем со счетов — их становится всё больше. Муфту Haldex в последнее время активно используют Volvo и Saab. Трансмиссии со «свободными» межосевыми дифференциалами тоже находят своё применение — причём на таких скоростных автомобилях, как Мерседесы 4Matic всех классов. Но на этих машинах вместе с дифференциальным полным приводом в обязательном порядке «работает» неотключаемая антипробуксовочная электроника, которая в какой-то мере компенсирует отсутствие механизма самоблокировки.

Многодисковая муфта Haldex срабатывает от малейшего рассогласования скоростей вращения валов (1 и 5). Вращение любой из кулачковых шайб приводит к тому, что ролики начинают обкатываться по рабочим поверхностям (12) и перемещаться взад-вперёд, толкая поршни (10) в кольцевых цилиндрах насоса (на рисунке не показаны). Поршни накачивают масло в исполнительный цилиндр с поршнем (11), который и сжимает пакет дисков. Но электроника с помощью электромагнитного клапана может стравливать давление, тем самым гибко регулируя величину подводимого к колёсам момента. 1 — приводной вал; 2 — наружные фрикционные диски; 3 — внутренние фрикционные диски; 4 — уравновешивающая пружина; 5 — выходной вал; 6 — ступица; 7 — корпус; 8 — кулачковая шайба; 9 — ролики; 10 — кольцевые нагнетательные поршни; 11 — кольцевой рабочий поршень; 12 — профилированная рабочая поверхность.

Однако в последнее время мы замечаем, что по реальным ездовым свойствам автомобили с разными полноприводными трансмиссиями становятся все ближе друг к другу — естественно, при движении по дорогам общего пользования, а не на раллийных трассах. И чем более совершенными будут становиться электронные антипробуксовочные системы и программы управления муфтами типа Haldex, тем меньше будет различаться управляемость оснащённых ими автомобилей. Очевидно, это и есть прогресс.

Материал адаптирован к публикации с разрешения ООО «Газета «Авторевю». Все права на перепечатку принадлежат Авторевю.

Как работает электромагнитная муфта полного привода. Вискомуфта

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.

Autoleek

Трансмиссии полноприводных автомобилей имеют различные конструкции. В совокупности они образуют системы полного привода. Различают следующие виды систем полного привода: постоянного подключения, подключаемые автоматически и подключаемые вручную.

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

Система постоянного полного привода

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

Система включает конструктивные элементы, характерные для полноприводной трансмиссии, а именно: сцепление, коробку передач, раздаточную коробку, карданные передачи, главные передачи, мелколесные дифференциалы задней и передней оси, а также полуоси колес.

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.

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.

Принцип работы системы постоянного полного привода

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 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.

Конструкция системы полного привода подключаемого автоматически аналогична постоянному полному приводу. Исключение составляет наличие муфты подключения задней оси.

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 вискомуфта или 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

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 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.

Renault Duster является в настоящее время довольно распространенным автомобилем в России. Это можно объяснить такими факторами:

  1. Комфортность езды. Автомобиль достаточно удобен и вместителен.
  2. Приемлемая стоимость.
  3. Надежность.
  4. Возможность подключения полного привода.

Возможность задействовать все четыре колеса – особенность данного автомобиля.

Она станет преимуществом при передвижении по отечественным дорогам. Таким автомобилем можно выехать на природу с компанией, съездить на дачу и прочее, не боясь, что автомобиль застрянет на бездорожье. Если вы любитель охоты и рыбалки, то ознакомьтесь с материалом: .

Основные режимы работы электромуфты (электромагнитная муфта)

Для того чтобы задействовать все 4 колеса, в автомобиле есть специальная шайба, которая располагается в салоне на панели и имеет три положения.

Стрелкой отмечено расположение кнопки управления электромуфты


Выбирать режимы может владелец и самостоятельно. Тут всё зависит от условия передвижения. Следует отметить, что базовым является режим 2WD. Полный привод большинство владельцев авто предпочитают включать самостоятельно. Тем, кто впервые сел за руль автомобиля, рекомендуется использовать режим AUTO.

Принцип работы электромуфты

Автомобиль с передним приводом имеет довольно простую трансмиссию. Крутящий момент распределяется только на передние колеса. Конструкция переднеприводного Рено Дастер типичная для всех автомобилей, что и является плюсом, так как автомобиль бюджетный, а потому, чем дешевле стоят запчасти, тем скорее можно будет отремонтировать авто при необходимости.

Особенности КПП и электромуфты

Схема привода, КПП

Днище Рено Дастер

Также следует сказать, что и устройство трансмиссии полноприводного Рено Дастер не сложное.

При помощи регулятора в салоне авто можно блокировать муфту, задействуя задние колеса. Также это можно делать автоматически при включении режима AUTO. В том случае, когда муфта будет заблокирована, то мощность мотора нельзя будет передавать на задние колеса. При заблокированной муфте работать будут только передние колеса. Таким образом и производится запуск работы полного привода на Рено Дастер.

Специалисты не рекомендуют пользоваться ручным режимом переключения на протяжении длительного времени. В том случае, когда муфта постоянно будет находиться под нагрузкой, то она может быстро выйти из строя. Ее ремонт достаточно дорогой.

Защита электромуфты

Также, если Вы часто эксплуатируете автомобиль на участках без ровного покрытия (поля, овраги, кущеря), то рекомендуется установить защиту электромуфты!

Выводы

Исходя из сказанного, можно сделать вывод, что Рено Дастер не только доступный автомобиль для большинства граждан России, но также и простой в управлении. Водитель может самостоятельно подключать полный привод, а может доверить это электронике. Специалистами также отмечено, что учитывая стоимость авто и его класс, полный привод реализован в нем на «отлично». Конечно, можно было бы и лучше, но всё лучшее, как известно, враг хорошего.

Полноприводные автомобили в нашей стране пользуются почетом и уважением, но при этом столь вожделенная схема 4х4 может быть реализована по-разному. Рассмотрим преимущества и недостатки схем с механической межосевой блокировкой и блокировкой посредством электронно-управляемой муфты.

Исторически раньше всех появилась схема полного привода, в которой к трансмиссии заднеприводного автомобиля добавили раздаточную коробку, а от нее к переднему (теперь тоже ведущему) мосту протянули свой карданный вал. При этом подключение переднего моста осуществлялось по необходимости и «жестко». По такой схеме до сих пор выполнены трансмиссии многих «профессиональных» вседорожников. Среди отечественных можно назвать все семейство УАЗ. Немало и импортных — от компактного Suzuki Jimny до легендарного Land Rover Defender.

И если на бездорожье таким «проходимцам» нет равных, то в городе, согласитесь, совладать с ними не очень-то и легко. Поэтому конструкторы предложили более удобное и практичное техническое решение. Это схема полного привода, при которой крутящий момент передавался к обоим мостам через дифференциал. Типичные представители — отечественные Lada 4×4 и Chevrolet Niva.

Постоянный полный привод с блокируемым межосевым дифференциалом

Полный привод у Шевроле Нивы постоянный — крутящий момент от двигателя всегда передается на обе оси (мосты не отключаются). Такая схема повышает проходимость автомобиля, одновременно снижая нагрузки на узлы трансмиссии, но несколько увеличивает расход топлива.

Передний и задний мосты связаны через межосевой дифференциал, позволяющий передним и задним колесам вращаться с разными угловыми скоростями в зависимости от траектории и условий движения. Межосевой дифференциал расположен в раздаточной коробке. Он аналогичен межколесным дифференциалам в переднем и заднем мостах, но в отличие от них межосевой дифференциал можно принудительно блокировать. При этом валы привода переднего и заднего мостов становятся жестко связанными между собой и вращаются с одинаковой частотой. Это значительно повышает проходимость автомобиля (на скользких подъемах, в грязи, снегу и т. п.), но ухудшает управляемость и увеличивает износ деталей трансмиссии и шин на покрытии с хорошим сцеплением. Поэтому блокировку дифференциала можно использовать только для преодоления сложных участков и на небольшой скорости.

Включать блокировку можно во время движения автомобиля, если колеса не буксуют. Но это не избавит от опасности «диагонального вывешивания», когда одно из колес на каждой оси теряет сцепление с грунтом — в этом случае под вывешенные колеса придется подсыпать грунт или подкопать его под остальными. Для увеличения крутящего момента, подводимого к колесам, служит низшая передача в раздаточной коробке, ее передаточное число — 2,135. Высшая передача, предназначенная для нормальных условий движения, имеет передаточное число 1,20.

Полноприводная трансмиссия с электромагнитной муфтой подключения задних колес

Однако прогресс не стоял на месте — конструкторы предложили гениальную по простоте исполнения и извлечению прибыли идею: создать на базе переднеприводного автомобиля кроссовер. Рецепт у всех автопроизводителей схожий. Рассмотрим такую схему детально на примере модели Renault Duster.

Двигатель и коробка передач (механика или автомат) установлены поперечно относительно автомобиля. Все валы внутри коробки передач, соответственно, тоже. А крутящий момент требуется передать на заднюю ось. Для этого применили угловой редуктор спереди и карданный вал, который, в свою очередь, соединен с муфтой. Ведущая часть муфты в связке с карданным валом вращаются всегда, когда вертится шестерня переднего редуктора. Ведомая часть муфты шлицами соединена с валом ведущей шестерни главной передачи. Корпус электромагнитной муфты также крепится к картеру главной передачи: угловой редуктор, совмещенный с дифференциалом. От дифференциала приводы передают крутящий момент непосредственно на задние колеса. Муфта снабжена электронным блоком управления, который, в свою очередь, зависит от переключателя режимов работы трансмиссии на консоли панели приборов. Так упрощенно выглядит схема полного привода большинства современных кроссоверов с поперечным расположением силового агрегата.

Для управления силой сжатия дисков муфты применен кулачковый механизм, изменяющий прижимное усилие. Подаваемое на соленоид муфты напряжение вызывает смыкание дисков муфты и подключение задней оси. Величина передаваемого крутящего момента регулируется силой сцепления фрикционных дисков в муфте. Так, если напряжение, подаваемое на электромагнит, снизить, муфта обеспечит неполное замыкание и будет способна проворачиваться при небольшом моменте. Впрочем, даже при полной подаче напряжения замкнутая муфта может передавать момент, ограниченный силами трения в муфте.

Для срабатывания муфты нужно хотя бы небольшое «отставание» задних колес от передних. Самое интересное, что датчиков температуры в муфте нет, и выключение ее «по перегреву» происходит, когда блок управления через датчики ABS какое-то время фиксирует, что при полном напряжении на муфте задние колеса не вращаются, а передние вращаются со значительной скоростью. Так что в большинстве случаев электроника попросту перестраховывается.

Что выбрать?

В обеих схемах все приводные и карданные валы вращаются постоянно, поэтому с точки зрения расхода топлива различий нет. Схема с жесткой блокировкой муфты предпочтительнее на суровом бездорожье, поскольку муфты с электронным управлением способны передать только ограниченный момент, а при проскальзывании фрикционов склонны к быстрому «перегреву», пусть зачастую и виртуальному. Неожиданное для водителя автоматическое подключение муфты во время прохождения поворота иногда может быть опасным.

Из личного опыта

Владея автомобилем с электромагнитной муфтой подключения задней оси, могу рассказать, какие я режимы использую. Летом на дорогах с твердым покрытием всегда включен режим 2WD, в грязи задействую весь потенциал и выключаю систему динамической стабилизации ESP. Зимой всегда включен режим AUTO. Прежде всего, чтобы не терять шипы на передних колесах. Испытания показывают, что потеря шипов особенно велика при пробуксовке ведущих колес. Если зимой необходимо резкое ускорение, а под колесами неважное по качеству покрытие, например, плитка трамвайных путей, то включаю режим LOCK. А при необходимости выбраться из сугроба — режим LOCK и выключаю ESP.

Была в пользовании и Нива. Так вот, при необходимости стартовать на скользком покрытии включал блокировку, а в глухих пробках полз на пониженной — так нагрузка на сцепление меньше.


Удивительно, но факт — очень многие автовладельцы совершенно не разбираются в типах полноприводных трансмиссий. А ситуацию усугубляют автомобильные журналисты, которые сами с трудом разбираются в типах приводов и том, как они работают.

Самое серьезное заблуждение заключается в том, что многие до сих пор считают, что правильный полный привод должен быть обязательно постоянным, и категорически отвергают системы автоматически подключаемого полного привода. При этом автоматически подключаемый полный привод бывает двух типов, разделяемый по характеру работы: реактивные системы (включающиеся по факту пробуксовки ведущей оси) и превентивные (в которых передача момента на обе оси активируется по сигналу от педали газа).

Я расскажу про основные варианты полноприводных трансмиссий и покажу, что за электронно-управляемыми полноприводными трансмиссиями будущее.


Все примерно представляют как устроена трансмиссия автомобиля. Она предназначена для передачи крутящего момента от коленчатого вала двигателя на ведущие колёса. В трансмиссию входит сцепление, коробка передач, главная передача, дифференциал и приводные валы (кардан и полуоси). Важнейшим устройством в трансмиссии является дифференциал. Он распределяет подводимый к нему крутящий момент между приводными валами (полуосями) ведущих колёс и позволяет им вращаться с разной скоростью.

Для чего это нужно? При движении, в частности при поворотах, каждое колесо автомобиля движется по индивидуальной траектории. Следовательно все колёса автомобиля в поворотах вращаются с разной скоростью и проходят разные расстояния. Отсутствие дифференциала и жёсткая связь между колёсами одной оси приведёт к повышенной нагрузке на трансмиссию, неспособности автомобиля поворачивать, не говоря о таких мелочах, как износ шин.

Следовательно, для эксплуатации на дорогах с твёрдым покрытием любой автомобиль должен быть оснащен одним или несколькими дифференциалами. Для автомобиля с приводом на одну ось устанавливается один межколёсный дифференциал. А в случае полноприводного автомобиля необходимо уже три дифференциала. По одному на каждой оси, и одного центрального, межосевого дифференциала.

Чтобы подробнее понять принцип работы дифференциала, крайне рекомендую к просмотру документальное короткометражное кино Around the Corner снятое в 1937 году. За 70 лет в мире не смогли сделать более простое и понятное видео про работу дифференциала. Даже не обязательно знать английский язык.

Главный недостаток, а скорее особенность, работы свободного дифференциала известна всем — если на одном из ведущих колёс автомобиля будет отсутствовать сцепление (например, на льду или вывешенное на подьемнике), то автомобиль даже не сдвинется с места. Это колесо будет свободно вращаться с удвоенной скоростью, в то время как другое останется неподвижным. Таким образом, любой моноприводный автомобиль можно обездвижить если одно колёс ведущей оси потеряет сцепление с дорогой.

Если же взять полноприводный автомобиль с тремя обычными (свободными) дифференциалами, то его потенциальная способность передвигаться в пространстве может быть ограничена даже если ЛЮБОЕ из четырёх колёс потеряет сцепление с дорогой. То есть, если полноприводный автомобиль с тремя свободными дифференциалами поставить всего одним колесом на ролики/лёд/вывесить в воздухе — он не сможет сдвинуться с места.

Как сделать так, чтобы автомобиль смог передвигаться в этом случае? Очень просто — необходимо заблокировать один или несколько дифференциалов. Но мы помним, что жёсткая блокировка дифференциала (а по сути такой режим приравнивается к его отсутствию) неприменима к эксплуатации автомобиля на дорогах с твёрдым покрытием ввиду повышенных нагрузок на трансмиссию и неспособности поворачивать.

Поэтому при эксплуатации на дорогах с твёрдым покрытием необходима изменяемая степень блокировки дифференциала (речь сейчас в одновном про межосевой дифференциал) в зависимости от условий движения. А вот на бездорожье можно передвигаться хоть с полностью заблокированными всеми тремя дифференциалами.

Итак, в мире существует три основных типа решения полного привода:

Классическая полноприводная трансмиссия (в терминологии автопроизводителей обозначается как full-time) имеет три полноценных дифференциала, поэтому такой автомобиль в любых режимах движения имеет привод на все 4 колеса. Но как я уже писал выше, если хоть одно из колёс потеряет сцепление с дорогой — автомобиль потеряет способность передвигаться. Следовательно такому автомобилю обязательно нужна блокировка дифференциала (полная или частичная). Самое популярное решение, практикуемое на классических внедорожниках — механическая жесткая блокировка межосевого дифференциала с распределением момента по осям в пропорции 50:50. Это позволяет существенно повысить проходимость автомобиля, но с жестко заблокированным межосевым дифференциалом нельзя ездить по дорогам с твёрдым покрытием. Опционально внедорожные автомобили могут иметь дополнительную блокировку заднего межколёсного дифференциала.

В трансмиссии Full-time присутствует три дифференциала A,B и С. А в part-time межосевой дифференциал A отсутствует и его заменяет механизм жесткого подключения второй оси вручную.

Одновременно с этим появилось отдельное направление механически подключаемого полного привода (Part-time). У такой схемы полностью отсутствует межосевой дифференциал, а на его месте находится механизм подключения второй оси. Такая трансмиссия обычно применяется на недорогих внедорожниках и пикапах. В результате, на дорогах с твёрдым покрытием такой автомобиль может эксплуатироваться только с приводом на одну ось (обычно заднюю). А для преодоления сложных участков на бездорожье водитель вручную включает полный привод путём жесткой блокировки передней и задней оси между собой. В результате момент передаётся на обе оси, но не стоит забывать о том, что на каждой из осей продолжает оставаться свободный дифференциал. Это значит, что при диагональном вывешивании колёс, автомобиль никуда не поедет. Решить эту проблему можно только с помощью блокировки одного из межколёсных дифференциалов (в первую очередь заднего), поэтому некоторые модели внедорожников имеют самоблокирующийся дифференциал на задней оси.

И самое универсальное и популярное в настоящее время решение — автоматически подключаемый полный привод (A-AWD — Automatic all-wheel drive, часто обозначаемый просто как AWD). Конструктивно такая трансмиссия очень похожа на подключаемый полный привод (part-time), у которой отсутствует межосевой дифференциал, а для подключения второй оси используется гидравлическая или электромагнитная муфта. Степень блокировки муфты обычно управляется электроникой и существует два механизма работы: превентивный и реактивный. О них чуть ниже в подробностях.

В трансмиссии межосевой дифференциал отсутствует, из коробки передач выходит два вала, один на переднюю ось (со своим дифференциалом), другой — на заднюю, к муфте.

Важно понимать, что для максимально эффективной полноприводной трансмиссии (независимо от того, full-time это или a-awd) требуется наличие переменной блокировки межосевого дифференциала (муфты) в зависимости от дорожных условий (про межколёсные дифференциалы отдельный разговор, не в рамках этой статьи). Для этого существует несколько способов. Самые популярные из них: вязкостная муфта, шестерёнчатый самоблокирующийся дифференциал, электронное управление блокировкой.

1. Вязкостная муфта (дифференциал с такой муфтой называется VLSD — Viscous Limited-slip differential) самый простой, но при этом малоэффективный способ блокировки. Это простейшее механическое устройство, которое передаёт вращающий момент посредством вязкой жидкости. В случае, когда скорость вращения входящего и выходящего вала муфты начинает различаться, вязкость жидкости внутри муфты начинает увеличиваться вплоть до полного затвердевания. Таким образом происходит блокировка муфты и распределение крутящего момента поровну между осями. Недостатком вязкостной муфты является слишком большая инерционность в работе, это не критично на дорогах с твёрдым покрытием, но практически исключает возможность её применения для эксплуатации на бездорожье. Также существенным недостатком является ограниченный срок службы, и как следствие к пробегу в 100 тысяч километров вязкостная муфта обычео перестаёт выполнять свои функции и межосевой дифференциал становится постоянно свободным.

Вязкостные муфты в настоящее время иногда применяют для блокировки заднего межколёсного дифференциала на внедорожниках, а также в качестве блокировки межосевого дифференциала на автомобилях Subaru с механической коробкой передач. Раньше были случаи применения вязкостной муфты для подключения второй оси в системах с автоматически подключаемым полным приводом (автомобили Toyota), но от них отказались ввиду крайне низкой эффективности.

2. К шестерёнчатым самоблокирующимся дифференциалам относится известный дифференциал Torsen. Его принцип основан на свойстве червячной или косозубой передачи «заклинивать» при определённом соотношении крутящих моментов на осях. Это дорогостоящий и технически сложный механический дифференциал. Применяется на очень большом количестве полноприводных автомобилей (практически все модели Audi с полным приводом) и не имеет ограничений по использованию на дорогах с твердым покрытием или на бездорожье. Из недостатков следует иметь ввиду, что при полном отсутствии сопротивления вращению на одной из осей — дифференциал остаётся в разблокированном состоянии и автомобиль не в состоянии сдвинуться с места. Именно поэтому автомобили с дифференциалом Torsen имеют серьезную «уязвимость» — при полном отсутствии сцепления на ОБОИХ колёсах одной оси автомобиль не в состоянии сдвинуться с места. Именно этот эффект можно увидеть в этом видео . Поэтому, на новых моделях Audi в настоящее время применяется дифференциал на коронных шестернях с дополнительным пакетом фрикционов.

3. К электронному управлению блокировкой относятся как простые способы притормаживания буксующих колёс с помощью штатной тормозной системы, так и сложные электронные устройства управляющие степенью блокировки дифференциала в зависимости от дорожной обстановки. Их преимущество заключается в том, что вязкостная муфта и самоблокирующийся дифференциал Torsen являются полностью механическими устройствами, без возможности вмешательства электроники в их работу. А именно электроника способна моментально определять на каком из колёс автомобиля требуется крутящий момент и в каком количестве. Для этих целей используется комплекс электронных датчиков — датчики вращения на каждом колесе, датчик положения руля и педали газа, а также акселерометр, фиксующий продольные и поперечные ускорения автомобиля.

При этом хочу заметить, что система имитации блокировки дифференциала на основе штатной тормозной системы зачастую оказывается не настолько эффективной, чем непосредственная блокировка дифференциала. Обычно имитация блокировки с помощью тормозной системы применяется вместо межколёсной блокировки и в настоящее время применяется даже на автомобилях с приводом на одну ось. Примером электронно-управляемой блокировки межосевого дифференциала может быть полноприводная трансмиссия VTD, применяемая на автомобилях Subaru с пятиступенчатой автоматической коробкой передач, или же система DCCD, применяемая на Subaru Impreza WRX STI, а также Mitsubishi Lancer Evolition с активным центральным дифференциалом ACD. Это самые совершенные полноприводные трансмиссии в мире!

Теперь перейдём к главному предмету обсуждения — трансмиссии с автоматически подключаемым полным приводом (a-awd) . Технически наиболее простой и недорогой способ реализации полного привода. В том числе его преимущество заключается в возможности использования поперечной компоновки двигателя в моторном отсеке, но существуют варианты его применения и при продольном расположении двигателя (например, BMW xDrive). В такой трансмиссии одна из осей является ведущей и на неё в обычных условиях обычно приходится большая часть крутящего момента. Для автомобилей с поперечным расположением двигателя это передняя ось, с продольным — соответственно задняя.

Главный недостаток такого типа трансмиссии заключается в том, что колёса на подключаемой оси физически не могут вращаться быстрее, чем колёса «основной» оси. То есть для автомобилей, где муфта подключает заднюю ось пропорция распределения момента по осям колеблется в диапазоне от 0:100 (в пользу передней оси) до 50:50. В случае, когда «основная» ось задняя (например, система xDrive), часто номинальное соотношение момента по осям устанавливают с небольшим смещением в пользу задней оси, для улучшения поворачиваемости автомобиля (например, 40:60).

Всего существует два механизма работы автоматически подключаемого полного привода: реактивный и превентивный.

1. Реактивный алгоритм работы подразумевает блокировку муфты, отвечающей за передачу момента на вторую ось, по факту пробуксовки колёс на ведущей оси. Это усугублялось огромными задержками в подключении второй оси (в частности по этой причине не прижились вязкостные муфты в таком типе трансмиссии) и приводило к неоднозначному поведению автомобиля на дороге. Такая схема стала массово применятся на изначально переднеприводных автомобилях с поперечным расположением двигателя.

В поворотах работа реактивной муфты выглядит так: В нормальных условиях практически весь крутящий момент передаётся на переднюю ось, и автомобиль по сути является переднеприводным. Как только наступает разность вращения колёс на передней и задней оси (например, в случае сноса передней оси) межосевая муфта блокируется. Это приводит к внезапному появлению тяги на задней оси и недостаточная поворачиваемость сменяется избыточной. В результате подключения задней оси происходит стабилизация скоростей вращения передней и задней оси (муфта же заблокировалась) — муфта снова разблокируется и автомобиль сновится переднеприводным!

На бездорожье ситуация лучше не становится, по сути это обыкновенный переднеприводный автомобиль, на котором момент включения задней оси определяется пробуксовкой передних колёс. Именно по этой причине многие кроссоверы с таким типом привода на бездорожье совершенно не способны двигаться задним ходом. И на такой трансмиссии особенно хорошо ощущается момент подключения задней оси. При этом на дорогах с твёрдым покрытием автомобиль всегда остаётся переднеприводным.

В настоящее время такой алгоритм работы автоматически подключаемого полного привода используется редко, в частности это кроссоверы Hyundai/Kia (кроме новой системы DynaMax AWD), а также автомобили Honda (система Dual Pump 4WD). На практике такой полный привод совершенно бесполезен.

2. Муфта с превентивной блокировкой работает иначе. Её блокировка происходит не по факту пробуксовки колёс на «основной» оси, а заранее, в тот момент когда требуется тяга на всех колёсах (скорость вращения колёс вторична). То есть блокировка муфты происходит в тот момент, когда вы нажимаете на газ. Также учитываются такие вещи, как угол поворота руля (при сильно вывернутых колёсах степень блокировки муфты снижается, чтобы не нагружать трансмиссию).

Запомните, для подключения задней оси не требуется пробуксовка передней! Блокировка муфты автоматически подключаемого полного привода в первую очередь определяется положением педали газа. В обычных условиях на заднюю ось передаётся около 5-10% крутящего момента, но как только вы нажимаете на газ — муфта блокируется (вплоть до полной блокировки).

Серьезная ошибка, которую уже не первый год допускают автомобильные журналисты — нельзя путать алгоритмы работы автоматически подключаемого полного привода. Система автоматически подключаемого полного привода с превентивной блокировкой постоянно передаёт момент на все 4 колеса! Для неё не существует такого понятия, как «внезапное подключение задней оси».

К муфтам с превентивной блокировкой относятся Haldex 4 (моя отдельная статья по теме ) и 5 поколения, муфты Nissan/Renault, Subaru, система BMW xDrive, Mercedes-Benz 4Matic (для поперечно установленных двигателей) и многие другие. У каждой марки свои алгоритмы работы и особенности управления, это следует иметь ввиду при сравнительном анализе.

Так выглядит муфта подключения передней оси в системе BMW xDrive

Также следует особое внимание обращать на навыки управления автомобилем. Если водитель не знаком с принципами управления автомобилем на дороге и в частности с тем, как нужно проходить повороты (я об этом совсем недавно), то с очень большой вероятностью он не сможет поставить автомобиль с системой автоматически подключаемого привода боком, в то время как у него это элементарно получится сделать на полноприводном автомобиле с тремя дифференциалами (отсюда ошибочные заключения, что только Subaru может ехать боком). Ну и конечно не стоит забывать, что количество тяги на осях регулируется педалью газа и углом поворота руля (в том числе, как я уже писал выше — при сильно вывернутых колёсах муфта полностью не заблокируется).

Схема работы муфты Haldex 5 поколения, полностью управляемая электроникой (напомню, Haldex 1,2 и 3 поколений имел в конструкции дифференциальный насос, который приводился в действие разницей во вращении входящего и выходящего вала). Сравните с безумно сложной конструкцией муфты Haldex 1 поколения.

Кроме этого, практически всегда такие системы дополнены электронной имитацией блокировки межколёсных дифференциалов с помощью тормозной системы. Но следует иметь ввиду, что она тоже имеет свои особенности работы. В частности она работает только в определённом диапазоне оборотов. На низких оборотах она не включается, чтобы не «задушить» двигатель, а на высоких — чтобы не сжечь колодки. Поэтому нет смысла загонять тахометр в красную зону и надеяться на помощь электроники, когда автомобиль застрял. Про применении на бездорожье системы с гидравлической муфтой имеют более высокую стойкость к перегреву, чем фрикционные электромагнитные муфты. В частности, Land Rover Freelander 2/Range Rover Evoque может быть примером автомобиля с автоматически подключаемым полным приводом на основе муфты Haldex 4 поколения и очень впечатляющими способностями на бездорожье.

Что в итоге? Не нужно бояться систем автоматически подключаемого полного привода с превентивной блокировкой. Это универсальное решение как для дорожной эксплуатации, так и эпизодической эксплуатации на бездорожье средней сложности. Автомобиль с такой системой полного привода адекватно управляется на дороге, имеет нейтральную поворачиваемость и всегда остаётся полноприводным. И не верьте рассказам про «внезапное подключение задней оси».

Дополнение: Очень важный для понимания вопрос, это распределение крутящего момента по осям. Рекламные материалы автопроизводителей часто вводят в заблуждение и ещё больше запутывают в понимании принципов работы полноприводной трансмиссии. Первое, что необходимо запомнить — крутящий момент существует только на тех колёсах, у которых есть сцепление с поверхностью. Если колесо висит в воздухе, то несмотря на тот факт, что оно свободно вращается двигателем, крутящий момент на нём равен НУЛЮ. Во-вторых, не путайте проценты передаваемого крутящего момента на ось и пропорцию распределения крутящего момента по осям. Это важно для систем автоматически подключаемого полного привода, т.к. отсутствие центрального дифференциала лимитирует максимально возможное распределение момента по осям в соотношении 50/50 (то есть физически невозможно, чтобы соотношение было больше в сторону подключаемой оси), но при этом на каждую ось может передаваться до 100% крутящего момента. В том числе и подключаемую. Это обьясняется тем, что в случае, если на одной оси нет сцепления, то и момент на ней равен нулю. Следовательно все 100% момента будут на подключаемой муфтой оси, при этом соотношение распределения момента по осям всё равно будет 50/50.

Симметричный полный привод Symetrical AWD

Автоматическая трансмиссия с системой переменного распределения крутящего момента (VTD*1):

Спортивная версия полного привода с электронным управлением, улучшающая характеристики поворачиваемости. Компактная система полного привода включает в себя межосевой планетарный дифференциал и многодисковую гидравлическую муфту блокировки*2 с электронным управлением. Распределение крутящего момента между передними и задними колесами в соотношении 45:55 непрерывно корректируется блокировкой дифференциала с помощью многодисковой муфты. Распределение крутящего момента контролируется автоматически, с учетом состояния дорожного покрытия. Это обеспечивает великолепную устойчивость, а за счет распределения крутящего момента с акцентом на задние колеса улучшаются характеристики поворачиваемости.

Актуальные модели (российская спецификация)
Subaru WRX c трансмиссией Lineartronic.
Ранее устанавливалась на автомобили: Subaru Legacy GT 2010‑2013, Forester S‑Edition 2011‑2013, Outback 3.6 2010‑2014, Tribeca, WRX STI с автоматической трансмиссией 2011‑2012

Система полного привода с активным распределением крутящего момента (ACT):

Система полного привода с электронным управлением, обеспечивающая бо́льшую курсовую устойчивость автомобиля на дороге, в сравнении с моноприводными автомобилями и полноприводными автомобилями с подключаемым приводом на другую ось.
Оригинальная многодисковая муфта передачи крутящего момента Subaru регулирует распределение крутящего момента между передними и задними колесами в режиме реального времени в соответствии с условиями движения. Алгоритм управления заложен в электронном блоке управления трансмиссией и учитывает скорости вращения передних и задних колес, текущий крутящий момент на коленчатом валу двигателя, текущее передаточное отношение в трансмиссии, угол поворота рулевого колеса и т.д. и при помощи гидроблока сжимает диски муфты с необходимым усилием. В идеальных условиях система распределяет крутящий момент между передними и задними колесами в соотношении 60:40. В зависимости от обстоятельств, таких, как буксование, крутой поворот и др. перераспределение крутящего момента между осями меняется. Адаптация алгоритма управления под текущие условия движения обеспечивает превосходную управляемость в любой дорожной ситуации, независимо от уровня подготовки водителя. Многодисковая муфта располагается в корпусе силового агрегата, является его составной частью и использует ту же рабочую жидкость, что и другие элементы автоматической трансмиссии, что обусловливает ее лучшее охлаждение, нежели при обособленном расположении, как у большинства производителей, и, следовательно большую долговечность.

Актуальные модели (российская спецификация)
На российском рынке Subaru Outback, Subaru Forester*, Subaru XV.

Система полного привода с межосевым самоблокирующимся дифференциалом с вискомуфтой (CDG):

Механическая система полного привода для механических трансмиссий. Система представляет собой сочетание межосевого дифференциала с коническими шестернями и блокировки на основе вискомуфты. В обычных условиях крутящий момент между передними и задними колесами распределяется в соотношении 50:50. Система обеспечивает безопасное спортивное вождение, всегда максимально используя доступную тягу.

Актуальные модели (российская спецификация)
Subaru WRX и Subaru Forester — с механической трансмиссией.

Система полного привода с электронноуправляемым активным межосевым дифференциалом повышенного трения (DCCD*3):

Система полного привода, ориентированная на обеспечение максимальных ходовых характеристик, для серьезных спортивных состязаний. Система полного привода с электронноуправляемым активным межосевым дифференциалом повышенного трения использует сочетание механической и электронной блокировок дифференциала при изменении крутящего момента. Крутящий момент между передними и задними колесами распределяется в соотношении 41:59, с акцентом на максимальные ходовые характеристики и оптимальное управление динамической стабилизацией автомобиля. Механическая блокировка отличается более быстрым откликом и срабатывает до электронной. Работая с большим крутящим моментом, система демонстрирует наилучший баланс между остротой управления и устойчивостью. Имеются предустановленные режимы управления блокировкой дифференциала, а также режим ручного управления, которыми водитель может пользоваться в соответствии с дорожной ситуацией.

Актуальные модели (российская спецификация)
Subaru WRX STI с механической трансмиссией.

Вискомуфта | полноприводные автомобили, полноприводные автомобили, полноприводные грузовики, 4motion, quattro, xDrive, SH-AWD, Haldex, Torsen, вики

Как работает вискомуфта? (Изменить)

Вискомуфта

заполнена силиконом и не управляется компьютером. Ряд пластин с отверстиями и прорезями поворачиваются в силиконовой жидкости. Некоторые пластины прикреплены к карданному валу переднего моста, а некоторые — к карданному валу заднего моста.Обычно пластины вращаются с одинаковой скоростью без относительного движения. Силиконовая жидкость становится очень вязкой из-за своей вязкоупругости, как только пластины вращаются с разной скоростью. Силиконовая жидкость сопротивляется сдвигу, создаваемому в ней пластинами с различной скоростью, вызывая передачу крутящего момента от более быстрой вращающейся оси к более медленной вращающейся оси. Поэтому для передачи крутящего момента требуется небольшая разница скоростей.

Если задние колеса и карданный вал проскальзывают и вращаются быстрее, чем передние, трение между дисками увеличивается из-за создаваемого сдвига в жидкости, уменьшается проскальзывание, уменьшается пробуксовка заднего колеса и крутящий момент от входного вала передается на передний.

Вискомуфту можно установить двумя способами:

Вискомуфта

вместо межосевого дифференциала (Изменить)

В этом случае в нормальных условиях вся мощность передается только на одну ось. Одна часть вискомуфты соединена с ведущей осью, другая – с ведомой осью. При пробуксовке ведущих колес вискомуфта блокируется и крутящий момент передается на другую ось. Это автоматическая система полного привода.

Рисунок: Вязкостная муфта

Рисунок: Расположение вискомуфты (2) рядом с задним дифференциалом на VW Golf Mk3

Рисунок: Детали вискомуфты Volkswagen

Недостатком вязкостной муфты является то, что она срабатывает слишком медленно и допускает чрезмерную пробуксовку перед передачей крутящего момента на другие колеса. Это особенно критично для автоматических систем полного привода — при прохождении поворотов при ускорении задняя часть включается с небольшим опозданием, что приводит к резкому изменению поведения автомобиля с недостаточной поворачиваемости на избыточную.Также при взлете с песка передние колеса могут увязнуть до включения полного привода.

В попытке сократить время активации муфты VW Golf MkII Syncro всегда передает 5% крутящего момента на задние колеса (это достигается за счет того, что в нормальных условиях задний карданный вал вращается медленнее, чем передний карданный вал, вызывая прогрев вязкой жидкости и небольшое затвердевание) .

В то же время слишком сильное предварительное натяжение муфты приводит к нежелательному заводнению трансмиссии и делает систему слишком чувствительной к неравномерному износу протекторов передних и задних шин.Вот почему Volvo сначала уменьшила предварительное натяжение в 2000 году, а затем заменила вязкостную муфту муфтой Haldex на своих полноприводных автомобилях в 2003 модельном году (Volvo s60 имеет Haldex с 2002 года). [1]

вискомуфта, встроенная в межосевой дифференциал (Изменить)

В этом случае все колеса работают постоянно. Вискомуфта встроена в межосевой дифференциал. Центральный дифференциал распределяет мощность на все колеса и позволяет им вращаться с разной скоростью при прохождении поворотов.Когда на одной из осей возникает чрезмерная пробуксовка, вискомуфта блокирует дифференциал и уравнивает скорости обеих осей. Крутящий момент передается на колеса, имеющие сцепление. Это система постоянного полного привода.

Вискомуфта

также может быть встроена в задний дифференциал.

Рисунок: Блокировка дифференциала с вискомуфтой

Рисунок: Вискомуфта (слева) и ее установка в задний (вверху справа) и центральный планетарные дифференциалы (внизу справа)

Сноски

Это вики, поэтому не стесняйтесь исправлять любые фактические или грамматические ошибки.Перед публикацией протестируйте здесь.

Для справки и просмотра изображений требуется Javascript.

1

Прикладные науки | Бесплатный полнотекстовый | Расчет и проверка рабочих характеристик вязкостной муфты в реальном времени

1. Введение

VC представляет собой устройство для передачи крутящего момента, использующее силу сдвига высоковязкой жидкости. VC продолжают оставаться важной частью современных автомобильных систем привода и обеспечивают экономичную и надежную систему контроля тяги.Ежегодно в автомобили встраивается несколько миллионов единиц [1]. VC могут улучшить характеристику распределения крутящего момента обычного дифференциала, чтобы повысить динамические характеристики и проходимость автомобиля [2]. Дифференциал повышенного трения (LSD), оснащенный VC, улучшит тяговые качества автомобиля на мокром дорожном покрытии, а также повысит степень недостаточной поворачиваемости при движении автомобиля, особенно на разбитой дороге, и рулевое управление. характеристики будут значительно улучшены [3].Однако крутящий момент изменит распределение между передней и задней осями и повлияет на управляемость автомобиля [4,5]. Влияние на характеристики автомобиля, вызванное VLSD, зависит от его собственных рабочих характеристик. Применение РНБ в транспортных средствах требует точного расчета характеристик передающего крутящего момента, т. е. точного расчета рабочих характеристик ВК [6]. Два режима работы ВК: режим сдвига масляной пленки и горбовой. операции [7], обе из которых тесно связаны с температурой.Когда VC работает в режиме сдвига масляной пленки, тепло, выделяемое сдвиговым трением, вызывает увеличение внутреннего давления и температуры, а также снижение вязкости и момента сдвига. Ссылка [7] показала метод расчета момента сдвига при определенной температуре; однако предсказать температуру было невозможно. Если ВК работает с большой разницей скоростей в течение длительного периода времени, генерируемое тепло будет продолжать увеличивать внутреннее давление и температуру и, в конечном итоге, сформирует квазижесткое соединение ведущей и ведомой пластин, выдающий крутящий момент резко возрастет. , а ВК переходит в режим горковой работы [1].Внутреннее тепло ВК передается изнутри наружу оболочки через все части ВК; только путем точного расчета теплопередачи каждой детали можно получить рабочие характеристики муфты в режиме реального времени. В работе [8] по градиенту скорости и крутящего момента изменение температуры рассчитывалось методом конечных элементов внутри ВК, но он был слишком сложен для расчета рабочих характеристик в реальном времени. В работах [7,9,10] анализировалось явление течения силиконового масла и влияние основных факторов на явление горба при работе ВК.Метода расчета температуры в реальном времени пока нет.

Таким образом, только путем проведения точного анализа поглощенного тепла и температуры силиконового масла можно точно предсказать характеристики VC в реальном времени. Это один из наиболее важных аспектов венчурных капиталистов, и эта проблема должна быть решена в данной статье.

2. Расчет крутящего момента сдвига

Сдвигающий крутящий момент, передаваемый VC, равен [6]:

Tq=nπρsνsΔωr24−r14λ

(1)

где vs – кинематическая вязкость силиконового масла; ρs – плотность силиконового масла; λ – зазор между пластинами; n — номерной знак; r1 — внутренний радиус наружных пластин; r2 — внешний радиус внутренних пластин; Δω – разность скоростей входного и выходного валов.Согласно приведенному выше уравнению, на сдвигающий крутящий момент влияют многие факторы: vs и ρs представляют физические свойства силиконового масла, и оба они тесно связаны с температурой; λ, n, r1, r2 — структурные параметры ВК; Δω определяет скорость сдвига масла. Учитывая, что разница скоростей VLSD и скорости сдвига невелики, мы предполагаем, что вязкость силиконового масла не изменяется со скоростью сдвига [6]. Следовательно, крутящий момент в основном зависит от температуры.Приблизительное выражение для зависимости вязкости масла от температуры [11,12,13]: где Te – абсолютная температура силиконового масла в этот момент; ν25 – абсолютная вязкость силиконового масла при 25 °С; А – константа, значение которой связано с вязкостью силиконового масла (рис. 1).

Из уравнения (2) видно, что вязкость силиконового масла уменьшается с повышением температуры масла. Согласно уравнению (1), когда вязкость силиконового масла уменьшается, крутящий момент сдвига уменьшается.

3. Расчет температуры ВК при рабочем ходе

На рабочую температуру ВК влияет температура рабочей среды и тепло, выделяемое в процессе работы. Поскольку первое относительно стабильно, последнее является основным фактором. Часть тепла, выделяемого ВК, передается наружному воздуху через пластины, кожух корпуса и вал, обеспечивая теплообмен между внутренней и внешней частью кожуха.

Структура ВК сложная, и для разработки модели ее необходимо упростить.В упрощенной модели конструкции ВК учитываются основные детали, такие как вал, обечайка, торцевая крышка и лопасть, а мелкие детали, такие как уплотнительные детали муфты, игнорируются. Для упрощения расчета не учитывается влияние морфологии поверхности каждой детали, особенно лопаток. Принципиальная схема упрощенной конструкции ВК показана на рис. 2. Тепло, поглощаемое ВК, передается между семью частями ВК и наружным воздухом. На рис. 3 показана модель теплообмена ВК.Из рисунка видно, что количество тепла Q, поступающее в ВК, поглощается силиконовым маслом, затем передается каждой части ВК и наружному воздуху. Теплопередача между семью частями ВК и наружным воздухом равна Qxy (xy обозначает тепло, передаваемое от x к y; цифры 0–7 в нижнем индексе соответствуют наружному воздуху, силиконовому маслу, корпусу, левой крышке, правой крышке, оси, внутренней пластины и внешней пластины соответственно). Стрелки на рисунке указывают направление теплопередачи между каждой частью модели.Для этой модели сделаны следующие допущения:
(1)

Без учета теплопроводности между кожухом и левой и правой крышками, то есть все Q23,Q24,Q53,Q54 равны нулю.

(2)

Без учета теплопроводности между уплотнениями и силиконовым маслом, а также с уплотняемыми деталями.

(3)

Внутренние и внешние пластины представляют собой куски металла, погруженные в силиконовое масло. Между пластинами, оболочкой и осью нет теплообмена, поэтому Q65, Q75 равны нулю.Между пластинами и силиконовым маслом происходит обмен теплом. Пластины представляют собой металлические детали и в целом являются хорошими проводниками тепла. Толщина пластин, как правило, меньше 1 мм, поэтому теплопроводностью от поверхности пластин внутрь можно пренебречь. Пока работает ВК, температура поднимается медленно, учитывая, что теплообмен между пластинами и силиконовым маслом завершается мгновенно в момент разности температур. То есть температуры пластин и силиконового масла всегда равны.

(4)

Без учета радиационного теплообмена от кожуха и колпака наружу; а именно, теплопередача от колпака и колпака наружу есть только конвективный теплообмен.

(5)

Теплопередача всех частей ВК представляет собой установившийся процесс теплообмена.

3.1. Коэффициент конвективной теплоотдачи деталей ВК
3.1.1. Коэффициент средней конвекционной теплопередачи между силиконовым маслом и осью
Рассматривая α1 как коэффициент средней конвекционной теплопередачи, мы видим: куда

Ню=К10.5Re2+GrPr0,315

(4)

Gr=gβsDa3ts−taνs2

(6)

Здесь γs – коэффициент средней конвекционной теплоотдачи; βs – коэффициент объемного расширения силиконового масла; Cps – удельная теплоемкость силиконового масла при постоянном давлении; ts – температура силиконового масла; ω2 — угловая скорость вала; Nu – число Нуссельта; Re — число Рейнольдса; Gr – число Грасгофа; Pr – число Прандтля; Da – наружный диаметр оси; ta – температура оси.

3.1.2. Коэффициент средней конвекционной теплоотдачи между силиконовым маслом и оболочкой
. Рассматривая α2 как коэффициент средней конвекционной теплоотдачи, мы видим: куда

Nu=K20.5Re2+GrPr0.315

(9)

Gr=gβsDhi3ts−thiνs2

(11)

В вышеприведенном Dhi — внутренний диаметр оболочки; thi — температура оболочки; ω1 — угловая скорость оболочки. Остальные такие же, как и в предыдущих уравнениях.

3.1.3. Коэффициент средней конвекционной теплоотдачи между наружным воздухом и оболочкой
Рассматривая α3 как коэффициент средней конвективной теплоотдачи, мы видим: куда

Nu=K30.5Re2+GrPr0.315

(14)

Gr=gβADho3tho−tAνA2

(16)

В приведенном выше Dho — внешний диаметр раковины; tho – температура внешней поверхности оболочки; tA – температура воздуха; βA – коэффициент теплового расширения воздуха; νA – кинематическая вязкость воздуха; CpA — коэффициент удельной теплоемкости воздуха при постоянном давлении; ρA — плотность воздуха; γA – коэффициент теплопроводности воздуха.

3.1.4. Коэффициент средней конвекционной теплоотдачи между наружным воздухом и осью
Относительно α4 как коэффициента средней конвекционной теплоотдачи получаем: куда

Nu=K40.5Re2+GrPr0.315

(19)

Gr=gβADao3tao−tAνA2

(21)

В приведенном выше Дао — внешний диаметр оси; дао — температура внешней поверхности оси.

3.1.5. Коэффициент средней конвекционной теплоотдачи между силиконовым маслом и колпачком
. Рассматривая α5 как коэффициент средней конвекционной теплоотдачи, мы видим: куда

Gr=gβs(Dc/2)3π3/2ts−tciνs2

(26)

В указанном выше Dc – диаметр цоколя; tci — температура внутренней поверхности колпачка (которая контактирует с силиконовым маслом).

3.1.6. Коэффициент средней конвекционной теплоотдачи между колпаком и воздухом
Рассматривая α6 как коэффициент средней конвекционной теплоотдачи, мы видим:

Gr=gβa(Dc/2)3π3/2tco−tAνa2

(30)

В указанном выше Dc – диаметр цоколя; tco — температура внешней стороны колпака (соприкасающейся с воздухом).

3.2. Расчет теплопередачи деталей VC
VC передает крутящий момент за счет трения силиконового масла с пластинами.Скорость вращения отличается от скорости вращения входного и выходного валов. Следовательно, при работе ВК происходят потери энергии. Предположим, что крутящий момент, передаваемый при работе ВК, равен Tv, скорость на входе равна ω1, а скорость на выходе равна ω2, разница скоростей равна: рабочего времени) составляет:

Теплопередача каждой части ВК может быть определена с помощью приведенного выше коэффициента теплопередачи.

Теплообмен силиконового масла оболочкой включает три звена:

(а)

Конвекционный теплообмен между силиконовым маслом и внутренней стенкой оболочки;

(b)

Конвекционная теплопроводность между внешней стенкой корпуса и внутренней стенкой; и

(c)

Конвективный теплообмен между наружным воздухом и наружной стенкой корпуса.

То же самое для теплового потока через ряд звеньев в установившемся режиме.Тепловые потоки трех вышеперечисленных составляют:

Q12=2πγmLhithi−tholnrhorhi

(35)

где rho,rhi — внутренний и внешний диаметр раковины; и Fho,Fhi — площадь внутренней и внешней поверхностей оболочки. Уравнение (36) можно преобразовать в формы температуры и давления, а именно:

thi−tho=Q122πγmLhilnrhorhi

(38)

Q12=ts−tA1Fhiα2+lnrhorhi2πγmLhi+1Fhoα3

(40)

Теплообмен силиконового масла через левую и правую торцевые крышки включает три последовательных звена:

(а)

Конвективный теплообмен между силиконовым маслом и внутренней стенкой левой (правой) торцевой крышки ;

(б)

Конвекционная теплопроводность между внутренней и внешней стенкой левой (правой) торцевой крышки; и

(c)

Конвективный теплообмен между наружным воздухом и наружной стенкой левой (правой) торцевой крышки.

Для левой торцевой крышки тепловой поток из трех вышеперечисленных составляет:

Q13=Fcliα5ts-tcli

(41)

Q13=Fcliγmtcli−tcloHcl

(42)

Q13=Fcloα6tclo-tA

(43)

где Fcli,Fclo – площадь внутренней и внешней поверхности левой торцевой крышки; tcli,tclo – температура внутренней и наружной поверхности левой торцевой крышки; Hcl — толщина левой торцевой крышки. Тогда уравнение (43) можно преобразовать к формам температуры и давления, а именно:

ts-tcli=Q13Fcliα5

(44)

tcli-tclo=Q13HclFcliγm

(45)

tclo-tA=Q13Fcloα6

(46)

Q13=ts-tA1Fcliα5+HclFcliγm+1Fcloα6

(47)

Приведенные выше уравнения также применимы к правой торцевой крышке.

Теплопередача силиконового масла через вал включает четыре последовательных звена:

(a)

Конвективный теплообмен между силиконовым маслом и осью внутри кожуха;

(b)

Конвекционная теплопроводность между осью и поверхностью;

(c)

Конвекционная теплопроводность между осью и одной внешней оболочкой; и

(d)

Конвекционная теплопередача между наружным воздухом и внешней стенкой внешней оболочки.

Если пренебречь конвективной теплопроводностью между осью и поверхностью, то температура каждой точки, перпендикулярной площади поперечного сечения оси, одинакова. Итак, тепловой поток каждого звена равен:

Q15=FdγmLatai-tao

(49)

где Fai, Fao — площади внутренней и внешней поверхности оболочки; и Fd — площадь поперечного сечения оси. Затем их можно преобразовать в формы температуры и давления, а именно:

тай-тао = Q15FdγmLa

(52)

Q15=ts−tA1Faiα1+LaFdγm+1Faoα4

(54)

3.3. Температурный расчет деталей VC
За исключением вышеупомянутой теплоемкости, остаточная энергия составляет:

Qf=Q-Q12-Q13-Q14-Q15

(55)

Если предположить, что тепло в целом поглощается силиконовым маслом и пластинами, их температура всегда одинакова. Соотношение поглощенной теплоты между ними равно Ra, которое можно определить, когда они поднимают одинаковую температуру:

. В вышеприведенном Cps,ms — коэффициент удельной теплоемкости при фиксированном давлении и массе силиконового масла; Cpp,mp – коэффициент удельной теплоемкости при фиксированном давлении и массе пластин.

Теплота, поглощенная силиконовым маслом, равна: Повышение температуры силиконового масла составляет: Температура силиконового масла во времени I составляет:

температуру можно вычислить. Таким образом, определяются такие параметры, как мгновенная плотность, объем, мгновенная вязкость силиконового масла, скорость наполнения ВК. Если мы подставим эти мгновенные значения параметров в расчет крутящего момента в уравнении (1), можно рассчитать мгновенный крутящий момент VC.Следовательно, можно рассчитать характеристику передачи крутящего момента вязкой LSD в реальном времени.

Изменение внутренней температуры ВК во время работы показано на рис. 4. Характеристика крутящего момента ВК показана на рис. 5. Все характеристики были получены в результате моделирования приведенной выше модели. Как показано на рисунках, температура силиконового масла в начале быстро росла, и крутящий момент также быстро падал. Затем температура деталей из ВК повышалась, тепло ВК быстро рассеивалось, а колебания температуры силиконового масла становились все меньше.Крутящий момент, передаваемый VC, имел тенденцию быть стабильным.

4. Теоретический анализ и расчет горкового режима ВК

При длительной работе ВК с большим перепадом скоростей отвод выделяемого тепла недостаточен. Избыточное тепло повысит температуру, увеличит объем и давление, а передаваемый крутящий момент резко возрастет. Это явление горба. В работе [7] дано несколько объяснений механизма образования явления горба.Пока еще не сделано окончательного вывода по этому вопросу, но теория из ссылки [14] хорошо принята.

Когда возникает явление горба, внутреннее давление очень высокое и его трудно измерить. Это требует теоретической оценки. Основываясь на механизме образования горба, для оценки внутреннего давления делаются следующие допущения:

(a)

Растворимость силиконового масла в воздухе очень низкая. Считается, что доля воздуха внутри силиконового масла довольно мала (игнорируема);

(b)

Когда возникает явление горба, газ внутри VC считается идеальным газом и, таким образом, следует физическому закону идеальных газов;

(c)

Во время явления горба давление газа внутри ВК такое же, как и в других частях.

Исходя из вышеизложенных предположений, комбинированный газовый закон применяется для расчета внутреннего давления воздуха, которое будет использоваться как давление внутри оболочки ВК.

Из комбинированного газового закона:

Начальная скорость наполнения ВК CL0, объем оболочки V, начальный объем воздуха V1, начальное давление внутри оболочки P1, начальная температура T1; в момент времени t объем воздуха равен V2, внутреннее давление оболочки равно P2, а внутренняя температура равна T2.

Поэтому:

V2=T2-T1βV1+V1=V1-CL0-βCLoT2-T1

(63)

Подставьте два приведенных выше уравнения в уравнение (61), получив

P11-CL0T1=P21-CL0-βCL0T2-T1T2

(64)

Следовательно:

P2=P1T2T11-CL01-CL0-βCL0T2-T1

(65)

Если известна температура T2 в момент времени t, можно определить внутреннее давление P2.

Согласно закону трения Кулона максимальный крутящий момент, передаваемый при горбовом режиме, равен:

T=23πKnfP(r23−r13)

(66)

В приведенном выше f — коэффициент трения между пластинами; K – коэффициент распределения контакта между пластинами.

Явление горба возникает, когда объем силиконового масла равен объему внутренней оболочки, поэтому момент возникновения можно получить путем расчета мгновенной скорости заполнения силиконовым маслом.

Мгновенная скорость наполнения:

В приведенном выше CL — мгновенная скорость наполнения маслом; Vs – мгновенный объем масла.

Скорость заполнения маслом составляет почти 100%, когда возникает явление горба, а именно, CL = 1. Таким образом, триггерная температура: изменение внутреннего давления, вызванное повышением температуры при различных перепадах скорости, показано на рисунке 6, видно, что для определенного перепада скоростей рост давления был нелинейным.Чем больше была разница скоростей, тем быстрее она увеличивалась. На основе предложенной модели было проведено моделирование всего рабочего процесса (от начала до горки) ВК; кривая моделирования показана на рис. 7. Кривая крутящего момента от 0 с до 30 с на рис. 7 аналогична кривой на рис. 5. Она отражает, что из-за наличия разницы скоростей температура силиконового масла увеличилась. и вязкость уменьшилась, что привело к снижению крутящего момента сдвига.Затем крутящий момент начал увеличиваться через 30 с, потому что непрерывное накопление тепла сильно повышало температуру, что увеличивало объем и повышало внутреннее давление, поэтому крутящий момент увеличивался постепенно, а затем с возрастающей скоростью. Наконец, явление горба произошло на 76-й секунде, когда пиковый крутящий момент приблизился к 700 Нм.

5. Испытание рабочих характеристик VC

Для проверки рабочих характеристик VC была разработана и изготовлена ​​VLSD, которая устанавливает VC и дифференциал в одном корпусе.Компоновка и структура сборки показаны на рисунке 8. Были проведены испытания рабочих характеристик VLSD. Реальные условия испытательного поля показаны на рисунке 9. Входная скорость оси составляла 1500 об/мин, а разница скоростей двух выходов оставалась равной 400 об/мин. Момент ограниченного проскальзывания VLSD в ходе испытаний показан на рисунке 10. Как показано на рисунке 10, момент ограниченного проскальзывания немного уменьшился в течение первых 30 с испытания. Затем тенденция к увеличению быстро нарастала и достигла 200 Нм за 60 с.Крутящий момент ограниченного проскальзывания достиг максимума примерно через 76 с, когда пиковое значение составляло около 680 Нм. При сравнении двух кривых на рисунке 10, за исключением некоторых различий между 40 и 70 с, тенденции кривых крутящего момента совпадают. друг с другом, а время возникновения явления горба и пиковое значение крутящего момента в основном одинаковы на двух кривых. Таким образом, точность расчетной модели, установленной в данной работе, проверена. Основная причина различий заключается в том, что пластины в ВК подвижны во время работы, что не учитывалось в расчетной модели.Этот недостаток заслуживает дальнейшего изучения.

Страница не найдена — Automotive Tech Info

Поиск по дате публикации
Поиск по дате публикации Выбрать месяц Март 2022 Февраль 2022 Январь 2022 Декабрь 2021 Ноябрь 2021 Октябрь 2021 Сентябрь 2021 Август 2021 Июль 2021 Июнь 2021 Май 2021 Апрель 2021 Март 2021 Февраль 2021 Январь 2021 Декабрь 2020 Ноябрь 2020 Октябрь 2020 Сентябрь 2020 2 Май 2020 Август 2020 Июль 2020 2020 г. февраля 2020 г. 2020 г. январь 2020 г. декабрь 2019 Ноябрь 2019 г. Октябрь 2019 Сентябрь 2019 г. август 2019 г. Июль 2019 г. Июнь 2019 г. Май 2019 г. апрель 2019 г. Март 2019 Январь 2019 г. декабрь 2018 Ноябрь 2018 Октябрь 2019 г. Сентябрь 2018 г. август 2018 г. Июль 2018 г. Июнь 2018 г. Май 2018 г. Январь 2018 Декабрь 2017 Ноябрь 2017 Октябрь 2017 Сентябрь 2017 г. август 2017 Июль 2017 Июнь 2017 Май 2017 Апрель 2017 г. Март 2017 г. Февраль 2017 Январь 2017 Декабрь 2016 г. Ноябрь 2016 Октябрь 2016 г. Сентябрь 2016 г. август 2016 г. Июль 2016 г. Июнь 2016 г. Май 2016 г. апрель 2016 г. декабрь 2015 г. Ноябрь 2015 Октябрь 2015 г. Сентябрь 2015 г. август 2015 г. Июль 2015 г. Июнь 2015 май 2015 г. апрель 2015 г. Март 2015 г. февраль 2015 г. Январь 2015 г. декабрь 2014 Ноябрь 2014 Октябрь 2014 г. Сентябрь 2014 г. август 2014 г. Июль 2014 г. Июнь 2014 г. Май 2014 г. апрель 2014 г. декабрь 2013 г. Октябрь 2013 Сентябрь 2013 г. август 2013 г. Июль 2013 г. Июнь 2013 г. Март 2013 г. Февраль 2013 г. декабрь 2012 г. Ноябрь 2012 Октябрь 2012 Сентябрь 2012 г. август 2012 г. Июнь 2012 Май 2012 г. Апрель 2011 г. Март 2011 г. Октябрь 2012 г. Сентябрь 2011 г. август 2011 г. июль 2011 г. Май 2011 г. апрель 2011 Март 2011 г. Февраль 2011 Январь 2011 Декабрь 2010 Ноябрь 2010 г. Октябрь 2010 Сентябрь 2010 г. август 2010 г. Июль 2010 г. Июнь 2010 г. Май 2010 г., апрель 2010 г. MAY 2010 Февраль 2010 г. Сентябрь 2009 г. август 2009 г. Июнь 2009 г. Март 2009 Февраль 2009 г. декабрь 2008 Ноябрь 2008 г. Октябрь 2008 Сентябрь 2008 г. Июль 2008 г. Июнь 2008 Май 2008 г. Март 2008 г. Февраль 2008 г. Декабрь 2007 Ноябрь 2007 г. Октябрь 2007 г. Сентябрь 2007 г. август 2007 г. Июль 2007 г. Июн. 2007 г. МАЙ 2007 г. МАРТ 2007 г. Февраль 2007 г. Январь 2007 г. 2006 Июнь 2006 г. май 2006 г. апрель 2006 г. Март 2006 г. Февраль 2006 г. Январь 2006 г. декабрь 2005 Ноябрь 2005 г. Октябрь 2005 г. Сентябрь 2005 г. август 2005 г. Июнь 2005 г. Май 2005 г. Март 2005 г. февраль 2005 г. декабрь 2004 г. Октябрь 2004 г. Октябрь 2004 г. Март 2004 г. 2003 Сентябрь 2003 г. август 2003 г. июнь 2003 г. май 2003 г. апрель 2003 г. Март 2003 г. февраль 2003 г. декабрь 2002 г. Ноябрь 2002 г. Октябрь 2002 г. Сентябрь 2002 г. август 2002 г. Июнь 2002 г. Май 2002 г. Март 2002 г. февраль 2002 г. Ноябрь 2001 г. Октябрь 2001 г. Сентябрь 2001 г. августа 2001 г. июль 2001 г. июнь 2001 г. 2000 г. Ноябрь 2000 г. Октябрь 2000 г. Сентябрь 2000 г. август 2000 г. июль 2000 г. Июнь 2000 г. Май 2000 г. апрель 2000 г. Март 2000 г. февраль 2000 г. Январь 2000 г. Декабрь 1999 г. Ноябрь 1999 г. Октябрь 1999 г. Сентябрь 1999 г. Август 1999 г. Июль 1999 г. Июнь 1999 г. Февраль 1999 г. Январь 1999 г. декабрь 1998 г. Октябрь 1998 сентября 1998 г. август 1998 г. июль 1998 г. Июнь 1998 мая 1998 г. апрель 1998 г. Март 1998 г. Февраль 1998 г. Январь 1998 Декабрь 1997 Ноябрь 1997 Октябрь 1997 г. Сентябрь 1997 г. август 1997 г. Июль 1997 г. Июнь 1997 г. Май 1997 г. январь 1997 г. декабрь 1996 г. Ноябрь 1996 г. Октябрь 1996 г. Сентябрь 1996 г. август 1996 г. июль 1996 г. Июнь 1996 г. Май 1996 г. апрель 1996 г. Март 1996 г. Февраль 1996 г. Январь 1996 Декабрь 1995 г. Ноябрь 1995 г. Октябрь 1995 г. Сентябрь 1995 г. август 1995 г. Июль 1995 г. Июнь 1995 г. Май 1995 г. Январь 1995 г. декабрь 1994 г. Август T 1994 Июль 1994 г. Июнь 1994 Май 1994 г. апрель 1994 г. Март 1994 Февраль 1994 Январь 1994 Декабрь 1993 Ноябрь 1993 г. Октябрь 1993 г. Сентябрь 1993 г. август 1993 г. Июль 1993 г. Июнь 1993 г. Май 1993 г. Апрель 1993 г. декабрь 1992 г. Ноябрь 1992 г. Октябрь 1992 г. Июль 1992 г. Июнь 1992 мая 1992 г. апрель 1992 г. Март 1992 г. Февраль 1992 Январь 1992 Декабрь 1991 Ноябрь 1991 г. Октябрь 1991 г. Сентябрь 1991 г. август 1991 г. Июль 1991 г. Июнь 1991 г. Май 1991 г. апрель 1991 г. декабрь 1991 г. Ноябрь 1990 г. Октябрь 1990 г. Сентябрь 1990 г. август 1990 г. Июнь 1990 мая 1990 г. апрель 1990 г. Март 1990 г. Февраль 1990 г. Январь 1990 г. декабрь 1989 Ноябрь 1989 г. Октябрь 1989 Сентябрь 1989 г. август 1989 г. апрель 1989 г. Июнь 1989 г. февраль 1989 г. Январь 1989 г. декабрь 1988 г. Ноябрь 1988 г. Октябрь 1988 г. Сентябрь 1988 г. август 1988 г. июль 1988 г. май 1988 г. апрель 1988 г. Март 1988 февраль 1988 г. январь 1988 г. декабрь 1987 сентября 1987 г. июль 1987 г. Март 1987 декабрь 1986 г. Октябрь 1986 г. июль 1986 г. декабрь 1985 г. Сентябрь 1985 г. июль 1985 г. апрель 1984 г. февраль 1984 г. Ноябрь 1983 г. май 1983 г. февраль 1983 г. август 1981 г.

Полный привод — обзор

Вычисление положения центра тяжести, вероятно, возможно только с большими трудностями и значительными усилиями.Если транспортное средство и все его отдельные компоненты представлены на компьютере в виде цифровой модели, включающей поверхности и свойства кузова (цифровая поверхностная модель), то современные CAE-средства позволяют рассчитать положение центров тяжести компонентов и весь автомобиль.

Гораздо проще определить положение экспериментально путем взвешивания. Для этого необходимо наблюдать как за пустым автомобилем, так и за тем, когда в нем находятся два или четыре человека ростом примерно 170 см и весом около 68 кг.

6.1.2.1 Расстояние от центра тяжести до передней и задней оси

На рис. 6.1 показаны пути и углы, необходимые для расчета центров тяжести, а на рис. 3.3 — положение системы координат. Когда автомобиль взвешивается, он должен стоять на абсолютно горизонтальной плоскости и с каждой осью на платформенных весах. Чтобы не деформировать весы, колеса должны иметь возможность свободно вращаться. Взвешенная нагрузка на переднюю ось м V , f и нагрузка на заднюю ось м V,r дают полную массу м V,t автомобиля:1)mV,t=mV,f+mV,rkg

Баланс моментов около м V,f или м V,r , совместно с колесной базой l в продольном направлении , дает расстояние до центра тяжести l f до передней оси и l f до задней оси:

(6.2)lf=mV,rmV,tl;lr=mV,fmV,tl=l −lr

Если требуется поперечное расстояние центра тяжести ( y -направление) от осевой линии транспортного средства, необходимо взвесить нагрузки на колеса, чтобы иметь возможность рассчитать, прежде всего, боковое смещение центров передней и задней осей от центральной линии с помощью аналогичных уравнений, составленных из вида сзади, а затем аналогичным образом для центра тяжести транспортного средства из вида сверху (см. уравнения 5.14 и 6.24).

6.1.2.2 Высота центра тяжести

Для расчета h v сначала необходимо поднять переднюю, а затем заднюю ось как можно выше (на величину h ) с помощью подъемного механизма (автоподъемник, домкрат, кран), при этом другая ось стоит в центре мостовых весов (рис. 6.2). Необходимо обеспечить следующее:

Рис. 6.2. Транспортное средство на платформенных весах с учетом сил и путей для получения уравнения для высоты центра тяжести транспортного средства h V включено.

Чтобы предотвратить падение автомобиля, вставьте клинья снаружи на поднимаемую ось. Тормоз должен быть отпущен, а коробка передач должна находиться в нейтральном положении. Колеса на платформе должны легко вращаться; в противном случае платформа исказилась бы, и результат был бы неточным.

Колеса удерживаются неподвижно по центру платформы, движение автомобиля вперед должно быть равномерным, когда автомобиль поднят, чтобы предотвратить неправильные измеренные значения в результате различных положений приложения силы по горизонтали. поверхность.

Если изменение нагрузки на ось во время подъема измеряется с помощью крана над тензодатчиком, можно убедиться, что направление подъема полностью вертикальное.

Автомобиль должен быть в дорожном состоянии, т. е. с полным баком, инструментами, запасным колесом и т. д. (снаряжённую массу см. в разделе 5.3.1).

Перед подъемом автомобиля обе оси должны быть защищены от сжатия или отскока.Запирающее устройство должно быть регулируемого типа, чтобы можно было учитывать величину, на которую опускается кузов, когда в транспортном средстве находятся два или четыре человека и багаж.

Чтобы исключить пружинение шин во время измерения, рекомендуется увеличить давление в шинах на обеих осях до 3,0–3,5 бар.

Математическое наблюдение измерения выглядит следующим образом (рис. 6.2): ​​

h/l=sinα

Угол α известен; Но H V = V = H V + R Dyn Dyn , в котором

H’V = ΔLV / TANα

, чтобы иметь возможность определить δ L R , составляется уравнение моментов, возникающих вокруг центра передней оси: mV,rmV,tl

, следовательно,

Δlr=ΔmmV,tl, отсюда hV′=lΔmmV,ttanαи

(6.3)hV=1mV,tΔmtanα+rdyn

В уравнении 6.3 угол a может быть выражен через легко измеримую высоту подъема транспортного средства h , поэтому уравнение можно упростить:

(6.4)hV=1mV,tΔmhl2−h31 /2+rdyn

С Δ м/ч или Δ м /tan α в уравнении присутствует константа. При взвешивании в каждом случае необходимо определить только изменения, вызванные подъемом транспортного средства на одну сторону, а именно Δ м и размер в поднятом состоянии h, .Остальные значения, такие как колесная база л , вес автомобиля м v,t и динамический радиус качения r дин остаются прежними. Высота центра тяжести требуется для расчета различных состояний транспортного средства, т. е. для движущегося транспортного средства, поэтому к h V ′ следует прибавить динамический радиус качения r dyn шины, а не несколько меньший статический радиус радиус качения, который применяется только к стоящему транспортному средству.В соответствии с уравнением 2.2, r dyn должны быть рассчитаны из длины окружности качения C R (или C R,dyn ). Значения C R можно найти на рис. 2.15 и в работе. [4],

Как показывает уравнение 6.3, чувствительность ошибки очень велика для малых высот подъема (малых значений α). Обширные испытания показали, что точные воспроизводимые результаты можно получить только при большой высоте подъема.Следовательно, автомобиль необходимо несколько раз поднять на максимально возможную высоту подъема. Можно обойтись без измерений промежуточных значений на меньших высотах.

Представление разницы нагрузки на ось в зависимости от высоты подъема, показанное на рис. 6.3, позволяет выявить возможные выбросы, которые не учитываются при оценке. Оценка в виде линейной регрессии выполняется с помощью компьютера, поэтому также может быть предоставлена ​​информация о точности установленного результата.

Рис. 6.3. Измеренные разности нагрузок на оси Δ м вводятся отдельно для передней и задней осей в зависимости от тангенса α в зависимости от того, какая ось находилась на платформенных весах. Прямая линия, определяемая линейной регрессией и которая должна проходить через начало координат, может быть использована для наиболее точного определения частного Δ m /tan α.

6.1.2.4 Влияние нагрузки

Значение h V , 0 относится к снаряженной массе; когда транспортное средство загружено, центр тяжести обычно перемещается вверх, т.е.е. путь h V увеличивается, в отличие от высоты автомобиля, которая уменьшается. Величина, на которую поднимается центр тяжести автомобиля в целом, когда в нем находятся два, четыре или пять человек, зависит от жесткости рессор на передней и задней осях, высоты сидений, а также веса и размеров автомобиля. пассажиры (рис. 5.12–5.15, рис. 5.125.135.145.15). Следующее может быть приблизительной цифрой для высоты центра тяжести h V,pl (индекс pl = частично загруженный или частично загруженный):

(6.4b)hv,pl=hv,0+Δhvдва человекаΔhV,2≈+12ммчетыре человекаΔhV,4=−8ммto+29

Пятый человек на заднем сиденье или груз в багажнике вызывает опускание кузова, поэтому общий центр тяжести раковины (рис. 6.4).

Рис. 6.4. Обмерочный лист с внесенными значениями легкового автомобиля с дополнительной информацией о росте и весе людей, находившихся в автомобиле во время обмера.

Источник: Техническая лаборатория Кельнского политехнического института.

Как работает Audi Quattro?

Audi хорошо известны своими системами полного привода с момента их появления в раллийном автомобиле Quattro еще в 1980 году.С тех пор большинство Audi сходит с конвейера с надписью «Quattro» сзади. Все знают, что Audi хороши на заснеженных, мокрых или грунтовых дорогах, но почему? Как Quattro делает Audi такими хорошими в изменчивых дорожных условиях? Читайте дальше, чтобы узнать, как работает система Audi Quattro AWD.

История автоспорта

Audi впервые представила свою систему полного привода в раллийных гонках. В раллийный автомобиль Quattro поставили полный привод и 5-цилиндровый двигатель с турбонаддувом и имели огромный успех.После этого они начали включать полный привод в серийные модели, продаваемые по всему миру.

Как работает Quattro?

Термин «Quattro» не определяет ни одну систему полного привода. Это термин, используемый Audi для описания любой системы полного привода, используемой в их автомобилях, и системы, которые они используют, могут различаться.

Блокировка межосевого дифференциала – «оригинал» Quattro

В самой первой полноприводной системе Quattro, внедренной в производство, Audi использовала три дифференциала — один на задней оси, один на передней и центральный дифференциал сразу за трансмиссией.Водитель мог заблокировать межосевой дифференциал с помощью вакуумной кнопки. С

межосевой дифференциал заблокирован, передний и задний дифференциалы вращались с одинаковой скоростью без пробуксовки.

Задний дифференциал также блокировался, но передний дифференциал оставался открытым, чтобы компенсировать разницу в скорости вращения колес при повороте.

Дифференциал Torsen – второе поколение

В следующей версии Quattro блокируемый межосевой дифференциал заменен на дифференциал Torsen.Torsen, сокращение от определения крутящего момента, по умолчанию распределяет крутящий момент 50:50 между передней и задней частями автомобиля. Дифференциалы Torsen являются проактивными, то есть они мгновенно реагируют на проскальзывание колес и могут передавать до 80% крутящего момента на оси, которые еще имеют сцепление с дорогой.

Полностью механическая природа дифференциала Torsen означает, что он не требует ввода данных от электрических датчиков или ЭБУ, что позволяет ему продолжать работу, если электрический компонент, такой как датчик скорости вращения колеса, выйдет из строя.

Компоновка межосевого дифференциала Torsen была представлена ​​в 1988 году и использовалась до 2010 года с некоторыми изменениями, внесенными по мере развития технологий:

  • В 1995 году системы Quattro начали использовать электрический датчик в заднем дифференциале, который обнаруживал пробуксовку и притормаживал проскальзывающее колесо, чтобы остановить пробуксовку колеса.
  • 2005 привнес передний дифференциал с электронным управлением, а межосевой дифференциал имел соотношение 40:60 вместо 50:50. Эта версия Quattro также представила векторизацию крутящего момента на высокопроизводительных моделях Audi, что позволило крутящему моменту перемещаться по оси, направляя мощность на колесо с наибольшим сцеплением.

    Модерн Кватро

    2010 год стал первым годом, когда была представлена ​​используемая сегодня версия Quattro. Эта версия Quattro, впервые дебютировавшая в RS5 2010 года, использует центральный дифференциал с коронной шестерней вместо Torsen.Дифференциал с коронной шестерней обеспечивает более широкий диапазон передачи мощности между передней и задней осями. Этот стиль Quattro распространился и на другие модели Audi, такие как A6, A7 и A8.

    Другие типы Quattro

    Не все автомобили марки «Quattro» оснащены межосевым дифференциалом. В моделях Audi с поперечным расположением двигателей и в ее высокопроизводительном суперкаре R8 используются уникальные системы полного привода, которые также имеют торговую марку «Quattro»

  • .

Полный привод Haldex

До сих пор мы обсуждали Quattro в рамках Audi с продольным расположением двигателя.Продольное расположение двигателя означает, что двигатель расположен спереди назад, а трансмиссия находится за двигателем, между водителем и пассажиром.

Не все автомобили Audi имеют продольное расположение двигателя. На небольших моделях Audi, таких как A3 и TT, двигатель работает слева направо в моторном отсеке, а трансмиссия находится сбоку от двигателя. Эта компоновка, называемая поперечной, часто используется в переднеприводных автомобилях. Система Haldex позволяет относительно легко преобразовать автомобиль с передним приводом в полноприводный.

Карданный вал проходит от коробки передач к задней части автомобиля, где входит в муфту Haldex. Когда муфта обнаруживает проскальзывание передних колес, внутри нее создается гидравлическое давление, которое включает сцепление, обеспечивая одновременную передачу мощности на заднюю и переднюю оси.

Основным недостатком автомобиля, оснащенного системой Haldex, по умолчанию является его передний привод. Муфта не срабатывает, если только передние колеса не проскальзывают, и в результате автомобиль сохраняет некоторые нежелательные характеристики управляемости переднеприводных автомобилей.

Вискомуфта

Audi R8 — среднемоторный полноприводный суперкар. По умолчанию распределение крутящего момента на R8 имеет тяжелое заднее смещение 15:85, что характерно для спортивных автомобилей с полным приводом. Карданный вал проходит от трансмиссии в задней части автомобиля к передней части, где он входит в дифференциал с вискомуфтой.

Вискомуфта представляет собой устройство, содержащее несколько дисков сцепления, погруженных в вязкую жидкость. Когда заднее колесо теряет сцепление с дорогой, карданный вал вращается быстрее.Масло в муфте нагревается из-за повышенного вращения карданного вала и становится более вязким. Чем более вязкой становится жидкость, тем больше дисков сцепления задействовано, что приводит к большему крутящему моменту, передаваемому на передние колеса.

Если вашему Audi требуется обслуживание, Motor Werke поможет!

Надеюсь, вы лучше понимаете, как работает полный привод Quattro. Если вашей системе Quattro требуется обслуживание, позвоните или запишитесь на прием в Motor Werke. Наша команда увлеченных своим делом техников обладает набором навыков и подготовкой, необходимыми для обслуживания всех вариантов полноприводных автомобилей Quattro.

Описание систем полного привода внедорожников

Пролистайте маркетинговую рекламу нового полноприводного автомобиля, и в нем, как правило, мало информации о типе используемой внедорожной ходовой части.

Существует множество терминов, таких как Intelligent AWD, 4Matic, Super Select II и Quattro, но ключи к механическому оборудованию часто трудно найти. Тот факт, что некоторые производители используют одну и ту же торговую марку для разных систем, также добавляет путаницы.

В попытке выяснить, что на самом деле происходит под кузовом, мы подробно изучили основные системы полного привода, которые используют производители, и определили, что они могут и, что особенно важно, не могут делать. .

По существу они делятся на три категории: частичный полный привод, постоянный полный привод (иногда называемый полным приводом) и автоматический полный привод. Тем не менее, существует ряд различных подходов к каждой из этих установок.

Гибридные автомобили добавляют еще одно измерение, когда электродвигатель приводит в действие заднюю ось во многих полноприводных версиях, в то время как в некоторых полностью электрических транспортных средствах используется двигатель на каждом колесе.Но этим займемся в другой раз.

 

Основы полного привода

Чтобы эффективно проходить повороты, автомобили должны иметь дифференциалы на каждой оси, позволяющие левому и правому колесам поворачиваться с разной скоростью.

Транспортные средства, предназначенные для движения по поверхностям с высоким сцеплением (таким как дороги) с полным приводом, также должны иметь в своем составе некоторую форму межосевого дифференциала, чтобы учесть разницу в скорости между передней и задней осями.

Однако, когда все эти дифференциалы открыты, ни одно колесо не способно получить больший крутящий момент, чем другое. Следовательно, если одно колесо начинает вращаться, остальные колеса получают такой же крутящий момент, которого недостаточно для движения автомобиля.

Здесь на помощь приходят различные комбинации изготовителей блокировок дифференциалов, вязкостных муфт, систем контроля тяги и вектора крутящего момента, которые пытаются обеспечить передачу как можно большего крутящего момента на колеса, имеющие сцепление с дорогой, без ущерба для ходовых качеств.

1. Неполный полный привод

Системы полного привода с частичной занятостью, возможно, являются наиболее простым способом обеспечения привода на все четыре колеса, и эти установки до сих пор используются в большинстве пикапов.

Автомобили, относящиеся к этой категории, имеют двухдиапазонную раздаточную коробку, установленную между трансмиссией и мостами, которая выполняет две функции: переключение между повышенным и пониженным диапазоном передач и выбор привода на два или четыре колеса.

Привод на два колеса передает всю мощность на задние колеса, а при включении полного привода раздаточная коробка передает мощность на передний карданный вал через усиленную цепь.В то же время ступицы свободного хода на передней оси автоматически включаются и выключаются при обратном переключении на привод на два колеса.

Уменьшает износ при движении по дорогам и повышает эффективность трансмиссии. Традиционно эти хабы активировались вручную, а некоторые полуавтоматические версии были введены до перехода на полностью автоматические.

Важно отметить, что автомобили с такой установкой не имеют межосевого дифференциала, что означает, что они не могут двигаться по дороге с полным приводом.Когда выбран полный привод, существует фиксированное распределение крутящего момента 50/50 между передними и задними колесами, что не допускает разницы в скорости между передними и задними колесами.

Если система задействована на поверхностях, которые недостаточно рыхлые, чтобы шины могли царапать их, это вызовет заедание в трансмиссии, что в конечном итоге может что-то сломать.

Здесь Mitsubishi лидирует со своими моделями L200 с более высокими характеристиками. Добавив межосевой дифференциал Torsen, чувствительный к крутящему моменту, японский производитель дал водителям возможность использовать полный привод на дороге, что улучшает управляемость и снижает вероятность пробуксовки задних колес.Его также можно заблокировать вручную, обеспечивая равное распределение крутящего момента между передней и задней частями для более сложных условий.

Мицубиси Л200

Та же система используется в Shogun Sport и использовалась в полноразмерном Shogun до того, как он был снят с производства в Великобритании.

Некоторые автомобили добились аналогичного эффекта с автоматическим режимом, в котором используется мокрое сцепление в раздаточной коробке для прямого привода на передние колеса, когда это необходимо. Nissan использовал это на некоторых моделях Pathfinder.

Что касается межосевых дифференциалов, некоторые полноприводные автомобили с неполным приводом поставляются с открытыми передними и задними дифференциалами и полагаются исключительно на систему контроля тяги, которая пульсирует тормозами на вращающихся колесах, чтобы передать немного больше крутящего момента тем, у кого есть сцепление с дорогой.

Однако многие пикапы оснащены ручным блокируемым задним дифференциалом, что обеспечивает дополнительную помощь в особо тяжелых условиях.

Насколько нам известно, ни один пикап, продаваемый в настоящее время в Великобритании, не предлагает ручную блокировку переднего дифференциала. Но это изменится, когда пикап Jeep Gladiator прибудет в Великобританию в конце этого года.

Он основан на Wrangler, а в топовой комплектации Rubicon будет иметь сдвоенные оси Dana 44 с ручными блокировками дифференциалов. Он также имеет функцию, которая может удаленно разблокировать передний стабилизатор поперечной устойчивости для большей артикуляции оси.

Транспортные средства, работающие на системе 4×4 с частичной занятостью, включают:

  • Большинство пикапов
  • Сузуки Джимни
  • Джип Рэнглер и Гладиатор
  • Mitsubishi Shogun и Shogun Sport

2. Постоянный 4×4

Высокий и низкий диапазон


Автомобили, оснащенные межосевым дифференциалом и не имеющие возможности работать в режиме полного привода, обычно называют постоянными полноприводными автомобилями, а если они серьезно настроены на бездорожье, у них также будет двухдиапазонная раздаточная коробка.

Хорошо известными примерами с такой установкой являются старый Land Rover Defender и нынешний Toyota Land Cruiser. Оба имеют раздаточную коробку с центральным дифференциалом, но у них нет планетарной передачи, что позволяет им работать в полноприводном режиме на дороге.

Это упрощает трансмиссию, а единственными реальными недостатками являются меньший расход топлива и необходимость обслуживания большего количества движущихся частей.

Что касается Defender, то он поставляется с завода с блокируемым межосевым дифференциалом в раздаточной коробке, что позволяет при необходимости распределять крутящий момент между передними и задними колесами в соотношении 50/50.

Обе оси имеют открытые дифференциалы, поэтому возможно застревание, если переднее и заднее колесо не имеют сцепления с дорогой. Впечатляющее сочленение моста помогает компенсировать это в определенных условиях, но некоторые серьезные внедорожники оснащаются неоригинальными осевыми дифференциалами.

Модели

Early Discovery использовали ту же настройку, но с годами произошел переход на более электронные средства.

Самые последние модели Defender и Discovery по-прежнему имеют центральный дифференциал, а также опцию пониженного диапазона и блокировку заднего дифференциала.Тем не менее, это причудливые электронные блоки, которые будут работать автоматически, чтобы найти сцепление.

Toyota Land Cruiser

немного более традиционен, но по-прежнему изобилует электроникой. Он имеет чувствительный к крутящему моменту межосевой дифференциал Torsen, который в нормальных условиях равномерно распределяет крутящий момент между осями. Если он чувствует проскальзывание, он может передавать до 70% вперед или назад, но водители могут вручную заблокировать его, чтобы сохранить распределение крутящего момента 50/50.

Тойота Ленд Крузер

Сзади покупатели могут выбрать открытый, чувствительный к крутящему моменту Torsen или самоблокирующийся дифференциал, но передняя всегда открыта.Как и большинство других современных внедорожников, он соединен с системой контроля тяги.

Единственный известный нам внедорожник, который добавляет передний дифференциал с ручной блокировкой к постоянной системе 4×4, — это Mercedes G-Class (ранее G-Wagon).

Мерседес G-класса

В наши дни это очень дорогой нишевый автомобиль, но он дает водителям все механические возможности для бездорожья прямо из дилерского центра. Он имеет высокую-низкую раздаточную коробку с блокируемым межосевым дифференциалом, а также ручные блокировки на передней и задней оси.

Блокировка дифференциала Mercedes G-класса

Транспортные средства с двухдиапазонным постоянным полным приводом включают:

  • Land Rover Defender, некоторые модели Discovery и Range Rover
  • Текущий Toyota Land Cruiser
  • Некоторые модели Volkswagen Touareg (не текущий модельный ряд)
  • Мерседес G-Wagon

Однодиапазонный постоянный полный привод


Многие крупные внедорожники оснащены системой постоянного полного привода с однодиапазонной коробкой передач.

Хотя у них достаточно внедорожных качеств для большинства покупателей, отсутствие повышающего крутящий момент пониженного диапазона передач означает, что они, как правило, больше ориентированы на ходовые качества.

Есть несколько экземпляров, которым удается очень хорошо работать на бездорожье, отчасти благодаря электронным системам, таким как система контроля спуска, которая позволяет им сдержанно спускаться по крутым склонам.

Единственная британская модель пикапа с постоянным полным приводом — это VW Amarok с автоматической коробкой передач.

Эти грузовики оснащены восьмиступенчатой ​​коробкой передач ZF и имеют центральный дифференциал повышенного трения Torsen для распределения мощности на переднюю и заднюю оси.

Фольксваген Амарок

При нормальном движении он настроен на передачу 40% крутящего момента на переднюю ось и 60% на заднюю, но дифференциал Torsen изменяет это значение в зависимости от доступного сцепления. Он полностью автоматизирован, без функции ручной блокировки.

В стандартной комплектации дифференциалы переднего и заднего мостов открыты, а система контроля тяги помогает передавать крутящий момент на колеса с сцеплением.Однако есть возможность указать задний дифференциал с ручной блокировкой.

Трансмиссия VW Amarok

Межосевые дифференциалы

Torsen теперь довольно распространены в этом типе трансмиссии, но Subaru является одним из примеров, в которых все еще используется вязкостная муфта. Однако они устанавливаются только на модели с механической коробкой передач, а вариаторы имеют автоматическую многодисковую муфту.

Транспортные средства с системой постоянного полного привода с одним диапазоном включают:

  • VW Amarok автомат
  • Автомобили Audi Q5, Q7 и Quattro, кроме A3, S3 и TT
  • Большинство моделей VW Touareg
  • Некоторые модели Land Rover Discovery
  • Руководство по эксплуатации Subaru Forester

3.Автомат 4×4

Бум количества полноприводных автомобилей на дорогах во многом обусловлен успехом компактных внедорожников.

Эти автомобили обычно имеют поперечный четырехцилиндровый двигатель (большинство полноприводных автомобилей имеют продольные двигатели) с трансмиссией, расположенной внизу, что делает их похожими по конфигурации на хэтчбек.

Оснастить эти автомобили традиционной полноприводной ходовой частью было бы сложно и дорого, поэтому вместо них используется автоматическая система, которая при необходимости передает привод на задние колеса.

Благодаря современным датчикам и умной электронике они могут обеспечить удивительно хорошую производительность, но они не могут сравниться с правильной механической настройкой, когда дела идут плохо.

Как правило, эти системы имеют блок передачи мощности (PTU), прикрепленный болтами к передней трансмиссии, который поворачивает трансмиссию на 90 градусов, прежде чем карданный вал передает мощность на заднюю часть.

Во многих случаях карданный вал постоянно вращается, а многодисковая муфта с компьютерным управлением, прикрепленная к заднему дифференциалу (или встроенная в него), подключает привод, когда это необходимо.

Существует несколько различных типов, но, вероятно, наиболее известен блок Haldex (ныне принадлежащий Боргу Уорнеру). Он использует гидравлический насос для включения и выключения, а ранние образцы полагались на проскальзывание переднего колеса для подключения привода.

Более поздние версии более проактивны, используя данные от различных датчиков (таких как дроссельная заслонка ABS и выбранный режим движения), чтобы принять решение о том, когда включить.

Система может быть адаптирована к потребностям различных производителей и может быть настроена на постоянную передачу определенной доли привода назад, если это необходимо.

Другой бренд, предлагающий этот тип трансмиссии, — GKN. Его блок сцепления Twinster имеет возможность перераспределять мощность между передней и задней частью автомобиля по запросу, а также между задними колесами, не полагаясь на систему ABS. Это известно как векторизация крутящего момента.

Ленд Ровер ГКН Твинстер

Система используется в некоторых моделях Discovery Sport и Range Rover Evoque, выпущенных после 2014 года. GKN также производит более простые агрегаты, один из которых используется Dacia в Duster.

Транспортные средства с автоматической системой полного привода включают:

Халдекс  

  • Фольксваген Тигуан
  • Ауди Q3
  • Volvo V70 Cross Country, XC70 и XC90
  • Форд Куга
  • Land Rover Freelander (ранние модели имели вискомуфту) Discovery Sport и Range Rover Evoque (до 2013 г.)
  • Шкода Октавия 4×4
  • Фольксваген Пассат
  • VW Golf и Audi A3
  • БМВ Х1

ГКН

  • Дачия Дастер
  • Ниссан Кашкай и Х-Трейл
  • Мини-земляк
  • Ауди RSQ3
  • Вольво ХС90
  • Некоторые модели Land Rover Discovery Sport и Evoque, выпущенные с 2014 года

Разбор жаргона для бездорожья

Дифференциал повышенного трения
Это общий термин для дифференциалов, которые способны постепенно блокироваться в зависимости от степени проскальзывания колес.Это означает, что они могут работать без участия водителя, но они не могут заблокировать дифференциал, как это делают ручные блокировки.

Дифференциал Torsen
В дифференциалах Torsen, чувствительных к крутящему моменту, используется продуманная комбинация червячных и цилиндрических шестерен, которые позволяют им блокировать и передавать крутящий момент, когда колеса начинают пробуксовывать. Их способность блокировать и разблокировать по требованию — без участия водителя или электронного управления — делает их популярным выбором в качестве межосевого дифференциала. Они широко используются в моделях Audi Quattro и многих внедорожниках, которые могут работать в полноприводном режиме на дороге.

Дифференциал Торсен

Вискомуфта
Вискомуфта представляет собой простую и экономичную альтернативу межосевому дифференциалу. Они расположены между передним и задним карданными валами и имеют ряд металлических пластин, погруженных в жидкость. Когда передний и задний карданные валы вращаются с одинаковой скоростью, эта жидкость становится вязкой, но если один вал начинает вращаться быстрее другого, он превращается в твердое тело и сцепляет их вместе.

Противобуксовочная система
Почти все современные автомобили оснащены той или иной компьютерной системой противобуксовочной системы, которая использует информацию от различных датчиков вокруг автомобиля, чтобы поддерживать сцепление с дорогой.Для движения по бездорожью он использует систему ABS автомобиля для быстрого торможения вращающихся колес, чтобы крутящий момент передавался тем, у кого есть сцепление с дорогой. Для автомобилей без самоблокирующихся или блокируемых дифференциалов это помогает достичь аналогичных результатов. Когда система работает, водители могут слышать и чувствовать, как АБС включается и выключается, когда тормоза пульсируют на разных колесах. Производители используют для этого разные названия, например электронный дифференциал повышенного трения (ELSD).

Система контроля движения на спуске
Это система, автоматически контролирующая скорость автомобиля при спуске с крутых склонов.По сути, это расширение системы контроля тяги, работающее за счет использования тормозов с АБС для поддержания постоянной скорости. Он был разработан для улучшения характеристик автомобилей без понижающей передачи, но теперь это довольно распространенная функция на всех внедорожниках.

Векторизация крутящего момента
Проще говоря, векторизация крутящего момента — это процесс передачи крутящего момента двигателя на колеса, которые больше всего в нем нуждаются. В отличие от систем контроля тяги, которые используют тормоза для этого, правильные системы вектора крутящего момента имеют электронно активируемые дифференциалы повышенного трения.Они работают быстрее и эффективнее, поэтому обычно встречаются на более производительных моделях.

Stealth 316 — Система полного привода Mitsubishi 3000GT

Stealth 316 — Система полного привода Mitsubishi 3000GT Джефф Люциус
Эти страницы все еще находятся в разработке. Я добавлю больше фотографий, поскольку я могу разбирать компоненты или когда другие присылают их (изображения или компоненты) мне. Если у вас есть комментарии об этой веб-странице или исправления ее содержимого, отправьте электронное письмо по адресу [email protected]ком.

Центральный дифференциал/вязкостная муфта

Компоненты

CD/VCU — сердце нашей системы полного привода. Хотя CD/VCU можно разобрать дальше, чем показано на рисунках ниже, эти части легко отсоединить. Вместе части весят около 25 фунтов (около 11,5 кг).

Стальной корпус имеет винтовую ведущую шестерню (44 зубца), встроенную снаружи на одном конце, и зубчатый венец (60 зубьев) на внутренней поверхности на другом конце.Крутящий момент от промежуточного вала коробки передач (косозубая шестерня, 32 зубца для W5MG1, 36 зубьев для W6MG1) передается через ведущую и зубчатую шестерни на картере на планетарную передачу в сборе. Шестерни «планеты» соединены с внутренним валом VCU, который, в свою очередь, соединен шлицами с передним выходным валом. Внешний вал и корпус VCU напрямую соединены с водилом планетарной передачи, которое соединено шлицами с центральным выходным валом. Передний вторичный вал передает крутящий момент на передний дифференциал.Центральный вторичный вал передает крутящий момент непосредственно на раздаточную коробку, а оттуда на задний дифференциал.

Внутри VCU пластины поочередно прикреплены к внутреннему и внешнему валам и вращаются в силиконовой жидкости. Когда между двумя валами есть разница в скорости вращения, пластины пытаются срезать жидкость, заставляя жидкость нагреваться и расширяться, «запирая» пластины вместе. Это вызывает передачу крутящего момента от пробуксовывающих колес (связанных с более быстро вращающимся валом и пластинами) к тем, которые вращаются медленнее (с лучшим сцеплением).


Эксплуатация

Тема «распределения крутящего момента» внутри CD/VCU часто понимается неправильно. Прежде чем объяснять, как крутящий момент двигателя распределяется между передней и задней осями (или, точнее, между передним выходным валом и центральным выходным валом соответственно), мне нужно быстро рассмотреть основные принципы передаточного отношения.

На рисунке справа показаны основные взаимосвязи, общие для всех типов зубчатых колес.Шестерни работают за счет передачи усилия (или нагрузки) на зубья шестерни. Кружки представляют собой делительные диаметры двух шестерен. Диаметр шага немного меньше диаметра самой шестерни и используется для определения передаточного отношения (или отношения крутящего момента) и отношения скоростей (или отношения угловых скоростей). Для прямозубых, косозубых и конических зубчатых колес (а также некоторых других типов) количество зубьев на каждом зубчатом колесе можно использовать вместо делительного диаметра для расчета передаточных чисел. Меньшая из двух шестерен называется шестерней; большая шестерня называется ведущей шестерней.Ведущая шестерня, имеющая в два раза больший диаметр, чем ведущая шестерня, также будет иметь в два раза больше зубьев. Несколько шестерен, соединенных вместе, называются зубчатой ​​передачей. В общем, общее передаточное число зубчатой ​​передачи является произведением отдельных передаточных чисел.

Если существует только одна сила, действующая на вращение шестерни, то крутящий момент (или сила, стремящаяся повернуть объект) равен составляющей силы, касательной к делительной окружности, умноженной на радиус делительной окружности. Из рисунка видно, что крутящий момент To будет больше на большей передаче, но угловая скорость Vo будет меньше.Соотношение, которое должно быть сохранено, состоит в том, что To x Vo = Ti x Vi. Таким образом, если крутящий момент увеличивается, то скорость уменьшается для сохранения углового момента (вращательный аналог третьего закона Ньютона, одного из самых фундаментальных соотношений механики).


Планетарная передача представляет собой сборку из трех компонентов: зубчатого венца, водила планетарной передачи с одной или несколькими шестернями («планетами») и центральной солнечной шестерни. Зубчатый венец, шестерни и солнечная шестерня в нашем CD/VCU представляют собой прямозубые шестерни с прямыми зубьями, параллельными валу.Эти же шестерни в планетарной передаче, используемые в автоматической коробке передач в переднеприводной версии наших автомобилей, представляют собой косозубые шестерни с криволинейными зубьями, расположенными под углом к ​​валу. Кольцо, держатель и солнце вращаются вокруг одной фиксированной оси. Шестерни вращаются на осях, которые перемещаются вместе с водилом. При наличии нескольких шестерен крутящий момент от зубчатого венца распределяется между ними равномерно.

Для определения передаточных чисел в планетарной передаче один из трех компонентов удерживается в неподвижном состоянии (также называется заблокированным).В автоматической коробке передач различные передаточные числа достигаются за счет блокировки различных компонентов планетарной передачи. Часто, когда планетарная передача используется в межосевом дифференциале (например, в новой автоматической трансмиссии Mitsubishi Montero 4WD), водило является ведущим компонентом, и и кольцо, и солнце вращаются с разными скоростями для неравномерного распределения крутящего момента (например, 33/). 67 спереди/сзади для Montero) между кольцом и солнечной шестерней (на самом деле ни один компонент не заблокирован).

В нашем межосевом дифференциале зубчатый венец является ведущим элементом, получающим крутящий момент от промежуточного вала коробки передач через картер компакт-диска.Чтобы определить величину крутящего момента, приложенного к солнечной шестерне, предполагается, что водило заблокировано, и используется нормальное умножение передаточного числа. Зубчатый венец с 60 зубьями вращает внешние шестерни с 13 зубьями (передаточное число 13/60). Внешние шестерни и внутренние шестерни имеют одинаковое количество зубьев, поэтому крутящий момент не меняется (передаточное отношение = 1). Внутренние шестерни вращают солнечную шестерню с 27 зубьями. Общее передаточное число составляет 13/60, умноженное на 27/13, или просто 27/60, равное 0,45. Таким образом, когда водило заблокировано (то есть задние оси не вращаются), солнечная шестерня будет иметь значение крутящего момента только 45% (27/60) от крутящего момента на зубчатом венце.Конечно, скорость солнечной шестерни в 60/27 (или 2,2222) больше, чем у зубчатого венца. Солнечная шестерня и зубчатый венец вращаются в одном направлении.

Когда солнечная шестерня заблокирована, определить угловую скорость и крутящий момент водила лишь немного сложнее. Используя рисунок ниже, на котором показано относительное движение различных шестерен, представьте, что солнце неподвижно, а зубчатый венец вращается по часовой стрелке. За один оборот зубчатого венца его 60 зубьев заставляют внешнюю и внутреннюю шестерни вращаться 60/13 раз (передаточное число = 13/60).Внутренние шестерни должны «ходить» по 27 зубьям солнечной шестерни (передаточное число = 27/13). Однако, когда зубчатый венец вращается на один зуб, он также «толкает» водило на один зуб солнечной шестерни. Таким образом, водило на самом деле вращает только 60-27 зубьев относительно зубчатого венца за один оборот, что дает ему «эффективные» 33 зуба. В этом случае передаточное отношение составляет 33/60, поэтому крутящий момент, который будет передаваться водилу и, в конечном итоге, задним мостам, когда солнечная шестерня заблокирована (то есть передние мосты не вращаются), составляет 55% крутящего момента на зубчатом венце. .Скорость водила будет в 60/33 (или 1,8181) больше, чем у зубчатого венца. Хотя относительные движения противоположны, эффект «толкания» заставляет водило вращаться в том же направлении, что и зубчатый венец.

Для полноты считайте зубчатый венец заблокированным, например, когда двигатель выключен и сцепление включено, а водило является ведущим зубчатым колесом. Солнечная шестерня будет вращаться в направлении , противоположном , с передаточным числом 27/33. Солнечная шестерня (передний выходной вал) будет вращаться 33/27 (или 1.2222) раз быстрее, чем водило (центральный выходной вал).

Чтобы убедиться, что эти движения действительно происходят, я использовал ленту, чтобы отметить корпус CD/VCU, переднюю выходную шестерню и центральный вал, чтобы измерить величину вращения. Удерживание центрального вала в неподвижном состоянии (водило заблокировано) на один оборот корпуса (зубчатого венца) приводило к примерно 2,3 оборотам переднего выходного вала (солнечной шестерни) в том же направлении. Удержание переднего выходного вала неподвижно (солнечная блокировка) приводило к примерно 1,9 оборотам центрального вала за один оборот корпуса в том же направлении.Передний выходной вал вращался примерно в 1,25 раза быстрее в противоположном направлении, чем центральный выходной вал, когда я держал корпус запертым.


Так что же происходит, когда кольцо, держатель и солнце могут свободно вращаться относительно друг друга? Правило сохранения углового момента по-прежнему применяется, и распределение крутящего момента между передним и центральным выходными валами обратно пропорционально их относительной скорости вращения относительно зубчатого венца. Возможны две равновесные ситуации.

Первая ситуация равновесия заключается в том, что два выходных вала могут свободно вращаться независимо (без дифференциального ограничения со стороны VCU).Такая ситуация может возникнуть, если все четыре шины не соприкасаются с одной и той же поверхностью или раздаточная коробка или передний дифференциал не подключены к соответствующему выходному валу CD/VCU. Водило будет вращаться в 60/33 (1,8181) раза быстрее, чем зубчатый венец. Солнечная шестерня будет вращаться в 33/27 (1,2222) раза быстрее, чем водило, или в 60/27 (2,2222) раза быстрее, чем коронная шестерня. Распределение крутящего момента будет 45% на солнечную шестерню и 55% на водило. Чтобы сохранить угловой момент (TrVr = TcVc + TsVs), фактические назначения крутящего момента будут равны 0.225 для солнечной шестерни и 0,275 для водила, если входной крутящий момент составлял одну единицу, потому что входной крутящий момент должен быть разделен между двумя выходными шестернями.

Другой равновесной ситуацией может быть ситуация, когда все шестерни вращаются с одинаковой скоростью, так что межосевой дифференциал действует как прямой привод. Такая ситуация возникает для наших автомобилей, когда все корпуса и валы соединены и все шины стоят на одной поверхности с одинаковым уровнем сцепления (например, все шины на сухом асфальте или все на льду).Как только колеса начинают вращаться, центральный и передний вторичные валы поворачиваются в одном направлении и почти с одинаковой скоростью (умножение передаточного числа раздаточной коробки на задний дифференциал равно передаточному числу переднего дифференциала). VCU помогает обеспечить это. Когда выходные валы вращаются с одинаковой скоростью, крутящий момент распределяется между ними поровну (50/50). Чтобы сохранить угловой момент, фактическое назначение крутящего момента было бы 0,50 для солнечной шестерни и 0,50 для водила, если бы входной крутящий момент составлял одну единицу.

Неравновесная ситуация возникает, когда один комплект осей имеет меньшее сцепление, чем другой комплект. Разделение крутящего момента будет определяться, как описано в приведенных выше сценариях, когда солнечная шестерня или водило заблокированы, или по относительной скорости вращения водила или солнечной шестерни относительно зубчатого венца. Межосевой дифференциал с планетарной передачей будет действовать аналогично типичному открытому дифференциалу с шестерней и боковой передачей, где одна ось вращается быстрее, чем другая. Однако в нашем межосевом дифференциале VCU обеспечивает ограничение дифференциала, которое заставляет водило и солнечную шестерню вращаться почти с одинаковой скоростью, равномерно распределяя крутящий момент.


Рекламная и техническая литература Mitsubishi либо подразумевает, либо утверждает, что крутящий момент распределяется 45/55 между передними и задними колесами, когда автомобиль движется по дороге. Это явно не соответствует действительности при нормальных условиях вождения, и вот почему.

Во-первых, если на самом деле выходной крутящий момент не распределяется поровну между двумя выходными валами, то угловые скорости выходных валов не равны (из принципа сохранения углового момента). Как показано выше, когда относительные скорости вращения двух шестерен не равны, передаточное число не равно единице.Mitsubishi правильно не заявляет никаких передаточных чисел, связанных с CD / VCU, кроме первичного (промежуточный вал к корпусу CD), переднего дифференциала (выходной вал CD к переднему дифференциалу) и раздаточной коробки (выходной вал CD и конические шестерни внутри раздаточной коробки). кейс). Это означает, что в условиях отсутствия проскальзывания выходные скорости CD такие же, как и входные скорости, а выходные крутящие моменты CD равны, хотя каждый из них составляет половину входного крутящего момента.

Во-вторых, общее передаточное число одинаково для передней и задней оси после передаточного отношения первичной передачи (для 5-ступенчатой ​​передачи 22/27 x 39/11 = 52/18).Это означает, что два выходных вала CD вращаются с одинаковой скоростью, когда автомобиль движется прямо по дороге с хорошим сцеплением со всех сторон, и поэтому крутящий момент равномерно распределяется между передними и задними колесами. Теперь, если одна из осей начинает проскальзывать, а VCU не ограничил разницу в скорости вращения, то крутящий момент может распределяться неравномерно. Для заявленного распределения 45/55 передний выходной вал (солнечная шестерня) должен будет поворачиваться в 1,1111 раз быстрее, чем зубчатый венец и центральный выходной вал (водило) будут поворачиваться на 0.В 9090 раз быстрее зубчатого венца [1 = (0,45 x 1,111) + (0,55 x 0,9090), где Tr=1 единица и Vr=1 единица].

В-третьих, кажущееся техническим объяснение разделения крутящего момента, данное в Руководстве по технической информации Stealth 1991 года (показано на рисунке ниже), не проходит проверку на внутреннюю согласованность. Верхняя «диаграмма скоростей» верна и описана выше в сценарии «несущая заблокирована». Нижняя диаграмма скоростей выглядит правильной, но интерпретируется неправильно. В интерпретации Митсубиси диаграммы более низких скоростей сформулированы две предпосылки.Первый представляет собой неполное изложение соотношения входного и выходного крутящего момента. Полное выражение

(Tr x Vr) = (Tc x Vc) + (Ts x Vs). Выражение «Tr = Tc + Ts» верно только тогда, когда все скорости равны и Tc = Ts (разделение крутящего момента 50/50). Но предположим ради рассуждения, что Tc и Ts не равны, и проверим остальные выражения на непротиворечивость. Вторая посылка, «Tc x Zs = (Zr — Zs) x Ts», где Z представляет количество зубьев на шестерне, переставляется с заменой (установите Zc = Zr — Zs), чтобы сформировать следующие выражения.

Tc = (Zr — Zs)/Zs x Ts
Tc = Ts x (Zc/Zs) (аналогично показанному выше To = Ti x (Ro/Ri)), или
Ts = Tc x (Zs/Zc).

Mitsubishi затем утверждает, что Ts = Zs x Tr и Tc = Zc x Tr (проблема с этими двумя выражениями заключается в том, что Zr отсутствует!). Исходя из второй посылки, что Ts = Tc x (Zs/Zc), мы можем произвести замены и перестановки, чтобы получить следующие выражения.

Ts = Zs x Tr = Tc x (Zs/Zc), или
Tc = Ts x (Zc/Zs), и
Tr = (Tc/Zs) x (Zs/Zc) = Tc/Zc.

Теперь, используя Tr = Tc + Ts и Tc = Ts x Zc/Zs, и упрощая, мы получаем следующее.
Ts = Zs x Tr = Zs x (Tc + Ts) = (Zs x Tc) ​​+ (Zs x Ts)
Ts = (Zs x [Ts x Zc/Zs]) + (Zs x Ts)
Ts = ( Zc x Ts) + (Zs x Ts)
Ts = Ts x (Zc + Zs).

Это последнее выражение верно, только если Zc + Zs = 1, что явно неверно. Zc равно 33, а Zs равно 27. Анализ Mitsubishi не соответствует внутренней согласованности. Кроме того, первая посылка (Tr = Tc + Ts) верна только в том случае, если вывод Мицубиси (о том, что Tc не равен Ts) ложен.


Таким образом, заявленное распределение крутящего момента 45/55 между передними и задними колесами для AWD 3000GT/Stealth применимо только в том случае, если VCU не ограничивает дифференциальную скорость вращения и 1) раздаточная коробка снята, чтобы центральный выходной вал мог вращаться с другой скоростью, чем передний вторичный вал, 2) передние колеса проскальзывают и поэтому вращаются немного быстрее, чем задние оси, или 3) автомобиль только начинает двигаться (аналогично блокировке водила или солнечной шестерни). Когда автомобиль движется и тяга всех колес одинакова, крутящий момент распределяется поровну (50/50) между раздаточной коробкой и передним дифференциалом.

Вернуться к началу страницы

Часть 2 Часть 4

За исключением небольших изображений в формате gif и jpg, отображаемые содержимое, изображения, фотографии, текст и мультимедиа защищены авторским правом ©2000-2002 Джеффа Люциуса и K2 Software. Все права защищены. Никакая часть, раздел, изображение, фотография, статья или весь этот сайт не могут быть повторно размещены или повторно отображены без разрешения автора.
Последнее обновление страницы: 17 марта 2002 г. .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.