Системы полного привода: какие бывают и каких проблем ждать от каждой из них

Способы регулировки

В настоящее время в автомобилях применяется три основных способа натяжения ремня генератора:

С помощью специальной дугообразной планки. В этом случае генератор имеет две точки крепления. Одна из них — ось, вокруг которой он может перемещаться в небольших пределах. Другая – гайка на регулировочной планке. Если ее отпустить, можно сместить шкив на необходимое расстояние. Сейчас этот способ считается устаревшим. В основном он используется на вазовской классике.
Перемещение генератора осуществляется вращением регулировочного болта. Такая система получила распространение в автомобилях десятого семейства.
С помощью натяжителя. Это специальный подвижный ролик, упирающийся в ремень между шкивами генератора и коленвала. Он оборудован винтовым механизмом. Вращая его, можно регулировать силу нажатия. Именно такой натяжитель ремня генератора у «Лады — Калины».

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.

Конструкция

Основным элементом натяжителя является прижимной ролик. Сделан он из пластмассы, а внутрь запрессован закрытый подшипник. Ролик установлен на собственном кронштейне, который с помощью резьбовой шпильки способен передвигаться в вертикальной плоскости. Тем самым обеспечивается необходимый момент нажима на ремень. Чтобы кронштейн при движении автомобиля не перемещался самопроизвольно от вибрации двигателя, шпилька сверху затянута контргайкой. Вся конструкция размещается на кронштейне генератора. В нем сделаны два отверстия для крепления натяжителя ремня генератора «Калины».

Выбираем б/у внедорожник

Преимущества 4WD

Безусловно, полный привод, подключаемый или постоянный, не превращает машину в гусеничный трактор или танк, но значительно облегчает жизнь водителю. Система улучшает управляемость, делает машину устойчивой во время маневрирования, снижает риск возникновения аварийных ситуаций.

Кроме того, полный привод дает больше тяги. Специалисты Audi подсчитали, что система Quattro увеличивает этот показатель в 1,5 раза на мокрой дороге и в 2 раза – на льду. Сравнение проводилось с автомобилями без полного привода. При хорошем сцеплении 4WD эффективно использует мощность. Это облегчает выполнение маневра без потери устойчивости и мощности.

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.

Ряд передач на понижение

НЕ ТРАТЬТЕ ДЕНЬГИ НА ПЕРЕКРАСКУ!Теперь Вы сами сможете всего за 5 секунд убрать любую царапину с кузова вашего автомобиля.

Вот его работу и можно контролировать посредством задней ручки. При переключении рычага назад мы будем иметь передаточное число в виде 2,135 – это и есть пониженная передача. Включение такой передачи на понижение рекомендуется производить только тогда, когда машина стоит, и выжато сцепление. Несмотря на то, что руководство такого ограничения не содержит, новичкам и неопытным водителям «Нив» не рекомендуется производить переключение во время движения, так как раздаточный механизм «Нивы» не снабжен синхронизатором.

Виды привода, используемые на авто

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

Постоянный полный привод
С автоматически подключаемым мостом
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.

Виды кузовов автомобиля

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.

Преимущества переднеприводной компоновки

Прежде всего, во главу угла преимуществ переднего привода можно поставить его дешевизну, при использовании в массовом производстве и его технологичность, которые могут быть достигнуты в машинах подобной компоновке. Из-за этого данное экономичное решение часто можно увидеть на всевозможных малолитражных автомобилях.

Нет необходимости перебрасывать мощность на заднюю ось, автоматически отпадает потребность в карданном вале, который проходил бы вдоль всего автомобиля, поэтому на переднеприводных машинах вы не увидите большого трансмиссионного тоннеля, убирается также и задний дифференциал, который обычно съедает некоторое количество пассажирского и багажного пространства.

Такая комбинация хороша зимой, потому, что весь вес двигателя нагружает ведущие колеса, что создает лучшее сцепление на заснеженных дорогах. Поскольку трансмиссия коротка, потери мощности небольшие, тем самым вы получите лучшую эффективность, которая в итоге выразится в меньшем расходе топлива. В обслуживании переднеприводные автомобили также немного дешевле.

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.

Полноприводная трансмиссия обычно обозначается как 4х4, 4WD или же AWD. Основные преимущества полного привода хорошо заметны в разных условиях, начиная с езды по бездорожью и заканчивая движением на высокой скорости по автобану.

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.

Обычно минусы моноприводных авто сразу проявляются на снегу или льду, в грязи на бездорожье и т.д. Чтобы улучшить ситуацию, автопроизводители часто используют для частичного решения проблемы самоблокирующиеся межколесные дифференциалы. При этом полностью избавиться от недостатков все равно не удается.

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:

МКПП или АКПП (механическая или автоматическая коробка)
раздатка (раздаточная коробка) или использование многодисковой муфты;
межосевой дифференциал;
карданная передача, задний дифференциал, передний дифференциал;

Блокирование дифференциалов

Иногда можно встретить заблуждение на тему того, зачем нужна маленькая ручка рядом с рычагом переключения на «Ниве». Некоторые автовладельцы считают, что она нужна для подключения переднего привода. Однако передний привод у данного автомобиля подключен постоянно. Как и задний. У автомобилей семейства «Нива» полный привод является постоянным. Ручка же на самом деле служит для переключения режимов работы дифференциала раздаточного механизма.

В положении «вперед» работа дифференциала протекает в обычном режиме, если же двинуть ее назад, дифференциал блокируется, и усилия от мотора поступают на дифференциалы мостов, что делает привод более жестким. Стоит отметить, что существуют также специальные типы блокировок для передних и задних мостов.

В теории при их применении в условиях, когда машина застряла, она сможет преодолеть препятствие при наличии достаточного сцепления с покрытием хотя бы одного колеса. Блокировку дифференциала в таком случае лучше проводить перед преодолением препятствия, но никогда нельзя делать после попадания в тяжелую для преодоления область. Такое применение блокировки позволит избежать износа и повреждений трансмиссии.

Схема трансмиссии заднеприводного автомобиля

Составными данной трансмиссии (ее еще называют классической) являются:

• Сцепление; • Коробка переменных передач; • Карданная передача; • Главная передача; • Дифференциал; • Полуоси.

Как видно, в состав узлов заднеприводной трансмиссии входит карданная передача, которая является промежуточным узлом между выходным валом коробки передач и задним мостом, и служит для передачи крутящего момента, вне зависимости от угла между осями вала коробки передач и главной передачи.

Переднеприводные машины в карданной передаче не нуждаются, т. к. у них все узлы и агрегаты трансмиссии объединены в один общий узел агрегатов под капотом автомобиля. Благодаря тому, что в корпусе коробки передач находится дифференциал с главной передачей, из самого картера КПП выходят валы привода передних ведущих колес.

Схема трансмиссии полноприводного автомобиля

Схемы трансмиссий машин с полным приводом пестрят большим разнообразием и условно разделяются на три группы:

Постоянный полный привод. Обязательный атрибут автомобилей с такой схемой трансмиссии – межосевой дифференциал.Автомобильная трансмиссия с передачей мощности на все четыре колеса является эффективной как при создании автомобилей с повышенной проходимостью, так и при улучшении разгона машины. Достижение обоих эффектов возможно, благодаря распределению силы тяги – уменьшение тяги на каждом колесе исключает вероятность пробуксовки.
Полный привод, подключаемый вручную, который предусматривает наличие раздаточной коробки, но межосевой дифференциал в большинстве моделей отсутствует. Вся ответственность по распределению крутящего момента между задней и передней осями автомобиля в этой схеме возложена на “раздатку”.
Автоматически подключаемый полный привод присущ автомобилям с передними ведущими колесами, а функции дифференциала выполняет вискомуфта либо фрикционная муфта с электронным управлением. Что касаетсявискомуфты (вязкостной муфты), передача крутящего момента с ее помощью осуществляется, за счет трения кремнийорганической жидкости между дисками, заключенными в корпусе. Данную муфту могут также, использовать для автоматической блокировки дифференциала, установив ее между осями или встроив непосредственно в корпус дифференциала. При использовании же фрикционных муфт передача крутящего момента осуществляется за счет сжатия пакета дисков и возникающего, вследствие этого, трения.

Постоянный полный привод

Если автомобиль оснащен системой постоянного полного привода или так называемой системой Full Timе, это значит, что крутящий момент постоянно передается на все колеса. В состав этой системы входят такие механизмы, как коробка передач и раздаточная коробка, сцепление, карданные и главные передачи передней и задней оси, межколесные дифференциалы передней и задней оси, а также полуоси колес.

Постоянный полный привод может применяться на автомобилях, которые имеют заднеприводную и переднеприводную компоновку. Такие системы, самыми известными среди которых выступают 4Matic от Mercedes, xDrive от BMW, Quattro от Audi, отличаются, как правило, по конструкции карданной передачи и раздаточной коробки.

Сцепление дает возможность двигателю кратковременно отсоединиться от трансмиссии во время переключения передач, защищая трансмиссию от перегрузок. Коробка передач отвечает за изменение крутящего момента, тем самым влияя на скорость движения автомобиля. Если речь идет об автоматической коробке, то в роли сцепления выступает гидротрансформатор.

Раздаточная коробка распределяет крутящий момент по ведущим осям автомобиля. Раздаточные коробки полноприводных авто обязательно оснащены межосевым дифференциалом, который предусматривает возможность ручной или автоматической блокировки. Среди современных конструкций автоматической блокировки дифференциала можно выделить вискомуфту, многодисковую фрикционную муфту, самоблокирующийся дифференциал Torsen.

Карданная передача передает крутящий момент от вторичных валов «раздатки» на валы главной передачи, которая выполняет функцию увеличения крутящего момента.

Межколесный дифференциал распределяет крутящий момент между колесами, в результате чего полуоси могут вращаться с разными угловыми скоростями. В полноприводных системах дифференциал используют как на передней, так и на задней осях.

Для максимальной реализации возможностей полного привода дифференциалы могут блокироваться как вручную, так и в автоматическом режиме. На большинстве современных автомобилей используется электронная блокировка дифференциала.

Как работает система постоянного привода?

Двигатель передает крутящий момент на коробку передач, а затем на раздаточную коробку, где происходит его распределение по осям. Если появляется необходимость, водитель может включить понижающую передачу. В итоге крутящий момент идет на межосевой дифференциал каждой оси, а оттуда по полуосям отправляется на ведущие колеса. Если колеса одной из осей начинают проскальзывать, межосевой и межколесный дифференциалы блокируются принудительно или автоматически.

Минусы переднего привода

Ну в первую очередь, передние колеса на переднеприводных компоновках переживают чрезмерные нагрузки. Поскольку они должны передавать крутящий момент двигателя, управлять автомобилем и одновременно гасить дорожные неровности. Добавьте к этому смещенный к передней оси центра тяжести (как мы уже говорили, двигатель и трансмиссия соединены вместе и максимально отодвинуты к переднему бамперу автомобиля) и в конечном итоге мы столкнёмся с плохой маневренностью. Радиус поворота у таких машин может быть больше, потому, что угол поворота ведущих колес уменьшается (Благодаря большому скоплению механических частей собранных в одном месте, под капотом).

Ускорение будет также менее интенсивным, поскольку центра массы автомобиля при наборе скорости будет сдвигаться по направлению к задней оси, на которые мощность не передается. Поэтому очень часто можно наблюдать пробуксовку передних колес у этих автомобилей, попросту говоря, они теряют некоторой процент сцепление с дорогой.

Бок о бок с ухудшенным ускорением приход «силовое подруливание», которое на практике проявляется, как склонность автомобиля смещаться влево или вправо при ускорении. Случается это потому, что на переднеприводных автомобиля с поперечно установленными двигателями, ставятся ШРУСы разной длины. Правый ШРУС может быть более длинный, чем левый или, наоборот, соответственно машину тянуть будет в разные стороны.

Это интересно: Полноприводная BMW M5? Именно, есть доказательства!

Такое наблюдать можно лишь при интенсивном разгоне, эффект не очень приятный, но опасности из себя не представляет.

И еще один минус переднего привода, недостаточная поворачиваемость. Технически говоря, если боковой увод передних колес больше, чем боковой увод задних, и угол поворота относительно центра масс уменьшается, то это и называется недостаточной поворачиваемостью. В таком случае автомобиль распрямляет траекторию в повороте. Очень типичный вариант для данного типа машин.

В случае сноса передних колёс:

На автомобилях всех типов: применить торможение двигателем и повернуть руль в сторону, противоположную повороту, пока сцепление не восстановится. После этого снизить скорость и вписаться в поворот.

Только для переднеприводного автомобиля: лёгкий снос можно скорректировать нажатием на сцепление.

Устройство и принцип действия раздатки Нива 2121

Автомобиль ВАЗ 2121, иначе говоря, «Нива» — поступил в серийное производство в 70-х годах прошлого века. Такой автомобиль относится к классу легковых машин повышенной проходимости. В истории отечественного автопрома «Нива» стала первой машиной, в конструкции которой применялся полный привод. Рассмотрим подробнее устройство трансмиссии.

Трансмиссия в ряду семейства «Нивы» (2121, 2131) сконструирована таким образом, что полный привод подается на 4 колеса. Также характерным выступает наличие межосевого дифференциала. Трансмиссия включает в себя КП, раздаточный механизм, пару карданных валов, а также оба моста. Характерным отличием модели 2131 является удлиненный кузов.

Что такое полный привод, отличия от заднего и переднего

Каждый тип имеет свои достоинства и недостатки, поэтому они пока существуют в относительном равновесии. С теоретической точки зрения передне- или заднеприводный автомобиль получается из полноприводного простым исключением деталей трансмиссии, которые передают тяговое усилие к тем или иным колёсам. На самом деле в технике так легко не получается.

Обязательным узлом полноприводного автомобиля является раздаточная коробка или раздатка, которая распределяет крутящий момент по осям.

В моноприводных машинах она не нужна, но просто исключить её не получится, раздатка интегрирована в общую схему силового агрегата, поэтому перекомпоновке подлежит весь автомобиль.

Как и в обратном случае, если в линейку исходно, например, переднеприводных автомобилей одной модели добавляется полноприводная модификация, то это повлечёт за собой большие осложнения.

Очень много производителей даже не пытаются добавлять версию 4×4 в комплектациях своих хэтчбеков и седанов, ограничиваясь увеличением клиренса и пластиковым обвесом для кросс-модификаций.

Это касается и общей компоновки. Исторически уже сложилось, что в переднеприводных машинах силовой агрегат располагается поперёк моторного отсека, коробка передач снабжена двумя валами с шарнирами равных угловых скоростей (ШРУС), идущими к передним колёсам, одновременно ведущим и управляемым.

Для заднего привода наоборот, мотор с коробкой расположены вдоль оси автомобиля, далее идёт карданный вал к заднему мосту. Полный привод может быть реализован с разным уровнем сложности в обоих этих случаях.

Вот доказательство того, что полный привод зимой бесполезен без зимних шин

Устройство и принцип работы

Для передачи крутящего момента используется набор узлов и агрегатов, образующих трансмиссию.

В неё входят:

коробка передач (КПП), отвечающая за изменения общего передаточного числа, то есть отношения скорости вращения вала двигателя к оборотам ведущих колёс;
раздаточная коробка, делящая крутящий момент в заданном соотношении (не обязательно поровну) между ведущими осями;
карданные передачи с ШРУС или шарнирами Гука (крестовинами), передающими вращение на расстоянии под переменными углами;
редукторы ведущих мостов, дополнительно изменяющие скорость вращения и направление передачи момента;
полуоси, соединяющие редукторы со ступицами колёс.

Как уже упоминалось, из общего множества схем выделились две основных, характерные для поперечных и продольных силовых агрегатов.

В первом случае раздатка крепится сбоку к коробке передач, её при этом ещё называют угловым редуктором. Из компоновочных соображений через неё пропускается вал привода одного из передних колёс, здесь же шестерёнчатой парой с гипоидным зацеплением снимается момент на задний мост, для чего вращение разворачивается на 90 градусов и поступает к карданному валу, идущему вдоль автомобиля.
Для второго случая характерно размещение раздатки на одной оси со вторичным валом КПП. Карданный вал к задним колёсам расположен соосно с первичным валом раздаточной коробки, а передние подключены через такую же карданную передачу, но с разворотом момента на 180 градусов и смещением вниз или вбок.

Раздатка может быть достаточно простой, отвечая только за разветвление момента, или сложной, когда для повышения проходимости или управляемости в неё вводятся дополнительные функции:

демультипликатор, то есть повышающая передача для умножения крутящего момента на бездорожье;
межосевой дифференциал, распределяющий момент в заданной пропорции;
электромагнитные фрикционные муфты, служащие исполнительными устройствами в системе автоматического управления возможностями трансмиссии;
валы отбора мощности к дополнительным устройствам.

Редукторы ведущих мостов у машин 4×4 также могут быть усложнены наличием управляемых дифференциалов или электронных муфт. Вплоть до принудительных блокировок и раздельного управления колёсами одной оси.