Особенности конструкции механических трансмиссий полноприводных автомобилей

Разновидности систем полного привода автомобиля

Конструкция трансмиссии полноприводного автомобиля предусматривает возможность передачи крутящего момента на все четыре колеса. Различные схемы позволяют реализовать весь заложенный потенциал мощности, управляемости и активной безопасности автомобиля в зависимости от его назначения. Полноприводная трансмиссия может обозначаться аббревиатурой 4х4, 4wd или AWD.

Преимущества полного привода

Преимущества автомобиля, оснащенного полноприводной трансмиссией, легко понять исходя из недостатков моноприводного автомобиля, у которого привод осуществляется лишь на одну ось (переднюю или заднюю), т.е ведущие колеса либо передние, либо задние.

Применение свободных дифференциалов на основной массе бюджетных авто в сложных дорожных условиях делает ведущим фактически одно колесо, обладающее худшим сцеплением с поверхностью дороги. Это особенность работы дифференциала. И даже если у обоих колес достаточное сцепление с дорогой, чрезмерная подача мощности часто приводит к их пробуксовке, потере управления или застреванию автомобиля. Это минусы монопривода, которые особенно видны на скользком дорожном покрытии и бездорожье. В целях устранения указанных недостатков производители используют самоблокирующиеся межколесные дифференциалы.

Однако оптимальное решение – сделать ведущими все колеса, усовершенствовав и дополнив конструкцию трансмиссии необходимыми компонентами. Полный привод обеспечивает автомобилю следующие преимущества:

Элементы полноприводной трансмиссии

Полноприводная трансмиссия автомобиля состоит из следующих основных элементов:

Виды полного привода

Постоянный полный привод

Постоянный полный привод 4х4 – вид привода, при котором крутящий момент распределяется от двигателя одновременно на все колеса. Такой привод может использоваться на разных классах автомобилей с продольной или поперечной схемой расположения двигателя. Для оптимального распределения крутящего момента современные системы полного привода снабжены самоблокирующимися дифференциалами с возможностью распределения мощности по осям в разных соотношениях.

Электроника координирует работу системы, получая сигналы от датчиков скорости вращения колес, и моментально изменяет соотношение мощности в зависимости от дорожных условий и характера движения. Данный тип полного привода является наиболее прогрессивной системой, обеспечивающей лучшую активную безопасность и динамику вождения.

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

Фирменный постоянный полный привод на все колеса используют в своих автомобилях такие производители, как Audi (Quattro), BMW (xDrive), Mercedes (4Matic) и другие.

Принудительно подключаемый

Для автомобилей повышенной проходимости оптимальный способ реализации полного привода – принудительно подключаемый. Он устроен по стандартной схеме, отсутствует лишь центральный дифференциал. Ведущая ось – задняя, подключаемая – передняя. Крутящий момент на переднюю ось передается посредством раздаточной коробки, которая управляется вручную.

Водитель самостоятельно включает привод всех колес посредством рычагов или кнопок управления перед преодолением сложного участка или, например, бездорожья. Включение раздаточной коробки обеспечивает жесткую связь между осями и распределение крутящего момента в равном соотношении. На приборной панели загорается индикатор полного привода. Часто в конструкции дополнительно предусмотрена возможность жесткой блокировки межколесных дифференциалов, а также использование повышенной и пониженной передач.

При включенном полном приводе элементы трансмиссии испытывают сильные нагрузки, управляемость автомобиля значительно ухудшается. В нормальных условиях движения раздаточная коробка отключается, и индикатор полного привода гаснет, движение продолжается с задней ведущей осью. Трансмиссия освобождается, что обеспечивает продление ее ресурса и снижение расхода топлива. Принудительно подключаемый полный привод применяется, в основном, на внедорожниках. Например, на Toyota Land Cruiser и Land Rover Defender.

Автоматически подключаемый

Схема автоматически подключаемого полного привода разработана с учетом возможности моментального подключения второй оси к ведущей. Основной привод – задний или передний. При фиксации разности вращения колес фрикционная муфта межосевого дифференциала замыкается по команде электроники, и мощность начинает передаваться на все колеса. Ряд моделей предусматривает отключаемый режим 4х4, и автомобиль становится моноприводным. Автоматически подключаемая система полного привода 4Motion применяется на моделях автоконцерна Volkswagen.

Применение различных систем полного привода

В зависимости от класса и назначения автомобилей применяются различные виды полного привода, наиболее подходящие по своим рабочим и эксплуатационным характеристикам.

Для автомобилей премиум-класса, где, в первую очередь, имеют значение комфорт, управляемость и безопасность, оптимальный вариант – постоянный полный привод под контролем управляющей электроники. Внедорожники класса “люкс” комбинируют постоянный полный привод и принудительно подключаемый полный привод с возможностью жесткой блокировки дифференциалов. Работу системы полного привода контролирует и регулирует электроника. В случае необходимости водитель включает жесткую блокировку, если, например, нужно выехать из грязи.

Для внедорожников, эксплуатируемых в тяжелых условиях, лучше подходит принудительно подключаемый полный привод всех колес. Это позволяет отказаться от дорогостоящей электронной системы управления и самоблокирующихся дифференциалов, сделав конструкцию более надежной и простой. При необходимости водитель самостоятельно включает блокировки.

На автомобилях среднего и бюджетного классов используется автоматически подключаемый полный привод и свободные дифференциалы. Такое решение не требует применения дорогостоящих самоблокирующихся дифференциалов и управляющей электроники, обеспечивает приемлемые показатели проходимости в условиях зимних дорог и позволяет экономить топливо.

Источник

Устройство и виды полного привода

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

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

Основные составные элементы трансмиссии

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

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

В целом эта трансмиссия авто состоит из:

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:

Виды привода, используемые на авто

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

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:

Противовесом достоинств выступают такие негативные качества, как:

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

Источник

Полноприводная трансмиссия: как устроена и работает схема полного привода

Как известно, автомобили бывают с передним, задним и полным приводом. Каждое из решений имеет как плюсы, так минусы, особенно если проводить прямое сравнение между переднеприводными, заднеприводными и полноприводными машинами в конкретных условиях.

Что касается полного привода, трансмиссия полноприводного авто условно может считаться симбиозом переднего и заднего привода, при этом также имеется целый ряд особенностей и отличий от указанных выше аналогов.

В этой статье мы рассмотрим различные типы и виды систем полного привода автомобиля, как устроены такие системы, что представляет собой полный привод, схема трансмиссии полноприводного авто.

Трансмиссия полноприводного автомобиля

Итак, конструкция трансмиссии полноприводного автомобиля позволяет реализовать эффективную передачу крутящего момента на все колеса, то есть как на переднюю, так и на заднюю ось. На практике такие схемы позволяют отдать максимум мощности от ДВС на колеса, повысить проходимость и устойчивость на дороге, улучшить управляемость, добиться улучшения в плане активной безопасности автомобиля.

Полноприводный автомобиль, то есть оснащенный полноприводной трансмиссией, лишен многих недостатков моноприводных авто (когда ведущими являются только передние или задние колеса, то есть с приводом на переднюю или заднюю ось).

В конструкции различных типов трансмиссий с приводом только на передние или задние колеса на многих транспортных средствах активно используются свободные дифференциалы. Указанные элементы в случае проскальзывания и пробуксовки фактически оставляют ведущим только одно колесо, которое имеет худшее сцепление с покрытием. В этом состоит особенность работы дифференциала.

Более того, в случае, когда оба колеса имеют приемлемое сцепление с дорожным покрытием, активная подача мощности заставляет их буксовать, ухудшается управляемость, машина может застрять.

Единственным выходом остается реализация привода на все колеса автомобиля. Для этого трансмиссию нужно дорабатывать и дополнять общую конструкцию, что приводит к заметному удорожанию и усложнению последней (использования большого количества дополнительных деталей, общая схема устройства).

Однако только полный привод способен обеспечить лучшую проходимость и сцепление с дорожным покрытием при разгоне и в движении, сохраняется и повышается курсовая устойчивость, автомобиль более предсказуемо ведет себя на льду и т.д.

Что касается устройства полноприводной трансмиссии, общая схема предполагает наличие:

Типы полного привода и виды полноприводных трансмиссий

Как уже было сказано, существует несколько обозначений полного привода. При этом по ним можно понять, какая схема используется на конкретном авто. Прежде всего, следует выделить постоянный полный привод 4х4.

Такой привод отличается от аналогов тем, что крутящий момент постоянно распределяется и передается на все колеса, причем это происходит одновременно. Встретить постоянный полный привод можно на разных авто, причем независимо от особенностей расположения двигателя (продольно или поперечно).

Также нужно отметить, что постоянный полный привод современных авто активно управляется электроникой. В качестве примера можно упомянуть хорошо известную систему Audi Quattro, постоянный полный привод BMW xDrive или Mercedes 4Matic.

Электронные системы на авто с постоянным полным приводом получают различные сигналы от группы датчиков (например, датчики частоты вращения колес), после чего практически моментально происходит изменение соотношения мощности.

Из недостатков можно выделить разве что увеличенный расход топлива, а также то, что все элементы полноприводной трансмиссии постоянно находятся под нагрузками. Это несколько сокращает ресурс и надежность, особенно при активной и агрессивной эксплуатации.

Такой привод похож по устройству на схему постоянного полного привода, однако центральный дифференциал отсутствует. Задняя ось в этом случае ведущая, а подключаемой является передняя. Крутящий момент на передние колеса передается за счет наличия раздаточной коробки, при этом водитель управляет раздаткой самостоятельно (вручную) посредством включения рычагов и/или кнопок.

Простыми словами, при езде по бездорожью или преодолении сложных участков можно выполнить включение раздаточной коробки, что позволит реализовать жесткую связь между осями и произвести распределение крутящего момента. При этом момент распределяется в соотношении 50/50.

Обратите внимание, важно понимать, что на авто с подключаемым полным приводом трансмиссия испытывает серьезные нагрузки, в отличие от постоянного полного привода. Также ухудшается управляемость авто. Это значит, что при обычной езде в стандартных условиях раздаточная коробка должна быть отключена, то есть оптимальным является режим движения, когда ведущей является задняя ось.

В этом случае трансмиссия разгружена, расход горючего снижается, можно двигаться с высокой скоростью без ограничений, так как при включенном полном приводе обычно настоятельно не рекомендуется двигаться со скоростью выше 30-40 км/ч. Получается, принудительно подключать полный привод нужно только в соответствующих условиях. Такой подход позволяет увеличить ресурс и добиться нужных показателей топливной экономичности.

Система управляется электроникой и обычно имеет функцию полного отключения автоматического режима активации полного привода. Другими словами, 4х4 отключаемый, то есть автомобиль можно сделать исключительно передне или заднеприводным.

Особенности использования системы полного привода

Как видно, те или иные решения могут быть использованы на разных авто с учетом класса ТС, особенностей и целевого назначения автомобиля. Другими словами, различные виды полного привода подбираются в зависимости от рабочих характеристик, а также особенностей эксплуатации машины.

Например, модели высокого класса, где на первом месте стоит комфорт, динамика, управляемость и высокий уровень активной и пассивной безопасности, зачастую оснащаются системой постоянного полного привода с электронным управлением.

Если же внедорожник рассчитан на активную езду по бездорожью, в этом случае оптимальным решением будет отказаться от сложной электроники и самоблокирующихся дифференциалов, то есть автомобиль оборудуется только принудительно подключаемым полным приводом.

При этом сохраняется возможность включать блокировки вручную. Результат — повышенная надежность и простота конструкции, увеличенный ресурс, возможность оперативного выявления неполадок и даже ремонта в полевых условиях.

Параллельно сохраняются вполне приемлемые показатели проходимости и топливной экономичности, что позволяет уверенно эксплуатировать машину в зимний период, совершать поездки по пересеченной местности, преодолевать несложные препятствия, использовать грунтовые дороги с низким качеством покрытия и т.д.

Режим «S» на автоматической коробке передач: для чего нужен спортрежим. Как пользоваться спортрежимом «S» на АКПП, что нужно учитывать.

Чем отличается коробка вариатор от коробки автомат или коробки робот: основные отличия CVT от АКПП, а также роботизированных трансмиссий типа AMT или DSG.

Режим Tiptronic автоматической коробки передач: назначение, принцип работы Типтроник. Преимущества и недостатки АКПП Типтроник.

Эксплуатация коробки вариатор CVT: особенности езды на машине с вариатором, обслуживание вариаторной коробки. Полезные советы и рекомендации.

Вариатор CVT: принцип работы и типы вариаторов, плюсы и минусы вариаторных КПП. Коробка CVT Х Tronic Renault-Nissan, особенности вариатора данного типа.

Источник