Что лучше постоянный полный привод или подключаемый
Полный привод: постоянный и подключаемый. Как устроен и в чём разница?
Чтобы передвигаться по бездорожью и уверенно чувствовать себя в поворотах, нужно «грести» всеми четырьмя колёсами – это общеизвестно. Но как передать крутящий момент на них? Стоит ли это делать постоянно или только когда нужно и где кроются подводные камни?
Главное и неизменное «действующее лицо» всех систем полного привода — это раздаточная коробка: специальный агрегат, который получает крутящий момент от коробки передач и распределяет его на переднюю и заднюю оси. А вот методик распределения, равно как и схем компоновки, есть несколько.
Системы полного привода принято делить на три типа:
Постоянный полный привод(Full-time)
Плюсы:
надёжная «неубиваемая» конструкция;
возможность езды с полным приводом как по бездорожью, так и по асфальту.
Минусы:
сложность по сравнению с жестко подключаемым приводом;
большая масса;
сложность настройки управляемости;
повышенный расход топлива.
Первое, что приходит в голову, когда есть задача передать крутящий момент на две оси, — это жестко подсоединить их к раздатке железными трубами. Но вот незадача: при прохождении поворотов колеса автомобиля проходят разные пути.
Если жестко соединить оси, то какие-то колеса будут ехать, а какие-то — пробуксовывать. В грязи, когда покрытие мягкое, это нестрашно. Во времена Второй мировой, скажем, легендарные «Виллисы» спокойно ездили с жестко соединенными осями, потому как эксплуатировались исключительно на бездорожье. А вот если покрытие твердое, то эти пробуксовки будут порождать крутильные колебания и медленно, но верно разрушать трансмиссию.
Поэтому в раздаточной коробке автомобилей с постоянным полным приводом располагается межосевой дифференциал — механизм, который распределяет мощность между осями и позволяет им вращаться с разной скоростью. И если какое-то колесо замедляется, то обороты другого увеличиваются, но настолько же падает и крутящий момент на нем.
Все это здорово, пока мы едем по асфальту, а что делать, если задней осью мы застряли в луже? На передних колесах, которые будут стоять на твердой поверхности, будет момент но не будет оборотов, зато задние будут вращаться очень быстро, но момент на них будет маленьким. Маленькой будет и мощность на заднем колесе и ровно такую же мощность дифференциал подаст на передок. Буксовать в таком случае можно хоть целую вечность — все равно не сдвинешься.
Для таких случаев дифференциал снабжают блокировкой — когда она включена, обороты на всех колесах одинаковые, а момент зависит только от сцепления колес с дорогой.
За счет наличия дополнительных узлов (дифференциала и блокировки) вся система получается достаточно тяжелой и сложной. Кроме того, постоянная передача момента на все колеса увеличивает потери энергии, а значит, ухудшает динамику и увеличивает расход топлива.
Постоянный полный привод в автомобилестроении до сих пор используется, хотя в последнее время эту систему постепенно вытесняет полный привод по требованию, о котором речь пойдет дальше.
Жестко подключаемый (Part-time)
Плюсы:
надежная механика;
максимальная простота при высокой проходимости.
Минусы:
по асфальту с полным приводом ездить нельзя.
От дифференциала и блокировок можно и отказаться, при условии, что одна из осей будет временно отключаться. По такой логике работает система жестко подключаемого полного привода.
Оси между собой соединяются без дифференциала, и момент распределяется в строгом соотношении. Как следствие, высокая проходимость и минимум затрат.
Парт-тайм на сегодняшний день практически вымер и используется только на сугубо внедорожных автомобилях. Современному водителю пользоваться этой системой неудобно. Подключать ось можно только в неподвижном состоянии, чтобы не повредить механизмы. Ну а если после покатушек в лесу выехать на шоссе и забыть отключить полный привод, то есть риск загубить всю трансмиссию.
Полный привод с муфтой
Плюсы:
дешевизна и простота устройства;
малая масса;
возможность тонкой настройки системы.
Минусы:
слабая надежность и стойкость к перегрузкам;
нестабильность характеристик.
Жесткая блокировка дифференциала — это неплохо на бездорожье, но как заставить систему полного привода дозировать момент в динамике? Степень пробуксовки ведь всегда разная… Решение было найдено в середине 50-х годов.
Обычный механический дифференциал дополнили вязкостной муфтой (вискомуфтой). Вискомуфта — это деталь, в которой ряды лопаток, связанных с входным и выходным валами, вращаются в специальной жидкости. Входной и выходной валы свободно вращаются относительно друг друга, но секрет муфты именно в наполнителе, который при повышении температуры увеличивает свою вязкость.
При обычном движении, легких поворотах или проскальзывании колес муфта не препятствует взаимному перемещению лопаток, но как только разница в скорости вращения передних и задних колес вырастает, жидкость начинает интенсивно перемешиваться и нагреваться. При этом она становится вязкой и блокирует перемещения лопаток относительно друг друга. Чем больше разница, тем выше вязкость и степень блокировки.
Сегодня муфты используются как на схемах с постоянным полным приводом совместно с механическими дифференциалами, так и самостоятельно. Ведущим валом они соединены с раздаткой, а ведомым — с дополнительной осью. При необходимости, когда одна из осей буксовала, часть момента через муфту уходит на нее.
В поздних конструкциях муфт от жидкости отказались в пользу трущихся дисков, которые работают по такому же принципу, как фрикционное сцепление. При необходимости электроника «поджимает» их и начинает передачу момента. Управлять дозировкой момента автомобиль может самостоятельно, без участия водителя.
При всем удобстве муфты имеют ряд недостатков, основной из которых — слабая выносливость на серьезном бездорожье. Трущиеся диски от нагрузки перегреваются, и муфта уходит в аварийный режим. Поэтому эта система применяется в основном на компромиссных кроссоверах и легковых автомобилях, где полный привод нужен не для преодоления буераков, а для лучшей управляемости.
Что дальше?
Дальнейшая эволюция систем полного привода, по всей видимости, будет связана с электромоторами. Первый электромобиль с двигателем на каждом колесе показал еще на Всемирной выставке в Париже 1900 года Фердинанд Порше. Тогда это был, как бы сейчас сказали, «нежизнеспособный концепт-кар». Моторы были слишком тяжелые, а конструкция — дорогой. Сейчас у такой схемы перспектив явно больше.
Есть потенциал и у гибридной схемы, где одна ось приводится в движение двигателем внутреннего сгорания, а вторая — элекродвигателем. Впрочем, если говорить о настоящих внедорожниках, то никакие электроинновации и фрикционные муфты пока не заменят дешевой, простой и выносливой механики.
Какой лучше полный привод – постоянный или подключаемый?
Для уверенного передвижения по бездорожью и прохождения поворотов требуется “работа” всех четырех колес.
В настоящее существует несколько способов распределения крутящего момента на переднюю и заднюю ось. Рассмотрим, какой лучше полный привод – постоянный или подключаемый.
Постоянный полный привод (FullTime)
Такая схема оснащена тремя дифференциалами (межосевым, передним межколесным и задним межколесным).
Классическое соотношение распределения крутящего момента между осями – 50:50. В некоторых современных автомобилях используются несимметричные дифференциалы 40:60 или 30:70.
Для улучшения внедорожных характеристик также применяются различные системы блокировки центрального дифференциала (вискомуфты, электронные гидромеханические муфты).
Постоянный полный привод по такой схеме ставится на автомобили Land Rover Defender, Land Rover Discovery, Jeep Grand Cherokee, Mercedes G-class, Lada Niva и др.
Псевдопостоянный полный привод
Чаще всего встречается на кроссоверах, которые конструктивно не являются автомобилями с полным приводом.
В них полный привод подключается автоматически посредством вязкостной муфты. Впервые эту технологию внедрила Toyota, которая назвала данную схему V-Flex Fulltime 4WD.
Межосевой дифференциал в ней отсутствовал, а раздаточная коробка представляла собой соединенный с карданом угловой редуктор.
Вязкостная муфта V-Flex II устанавливалась перед задним редуктором. При пробуксовке передних колес она замыкалась и соединяла входной вал редуктора с карданом.
Таким образом, при отсутствии разности скоростей автомобиль оставался заднеприводным.
Со временем обнаружились проблемы, связанные с невозможностью полной блокировки, замедленным срабатыванием вискомуфты, её низкой долговечностью и надежностью.
Поэтому вискомуфту заменили электронной гидромеханической муфтой. В новой схеме крутящий момент стал передаваться пакетом сжимаемых гидравликой фрикционных дисков.
Электронный блок управления позволил подключать задний привод с дозированным распределением момента в разных пропорциях.
Срабатывание происходит как при пробуксовке, так и в зависимости от условий движения. До момента подключения полного привода автомобиль остается моноприводным.
Наиболее распространенными гидромеханическими муфтами с электронным управлением являются сегодня муфты Haldex.
Псевдопостоянный полный привод по такой схеме ставится на автомобили BMW X5, Ford Kuga, Chevrolet Captiva, Honda CR-V, Hyundai Tucson, Hyundai Santa Fe, Infiniti EX/QX/FX35, Nissan X-Trail, Kia Sportage и др.
Подключаемый полный привод (PartTime)
Это самый простой вариант полного привода. Схема предусматривает возможность подключения заднего или переднего привода в дополнение к ведущей оси.
Межосевой дифференциал отсутствует. В раздаточной коробке имеется понижающая передача для движения в особенно тяжелых условиях. Полный привод может включаться специальным рычагом, пневмо- или электроприводом.
Для уменьшения расхода топлива при движении по дорогам общего пользования предусмотрены механические муфты свободного хода (с электроприводом или ручные), которые отключают приводные валы от колес.
Подключаемый полный привод прост в конструкции и надежен в эксплуатации. Недостатком можно считать возможность использования только в условиях бездорожья.
Такая схема ставится на автомобили Jeep Wrangler, SsangYong Rexton, SsangYong Kyron, Suzuki Jimny, Great Wall Haval, УАЗ и др.
Отключаемый полный привод
Возможность отключения полного привода с межосевым дифференциалом первыми реализовали инженеры Mitsubishi, создавшие систему Super Select.
Данное решение затем повторили в концерне Toyota, где после нескольких усовершенствований создали аналогичную систему MultiMode.
Отключаемый полный привод позволил экономить топливо на дорогах общего пользования и одновременно передвигаться по самому лютому бездорожью.
Фактически в данной системе конструкторы соединили все варианты полного привода, предоставив водителям неограниченную свободу выбора.
Отключаемый полный привод по такой схеме ставится на автомобили Mitsubishi Pajero, Lexus/Toyota Land Cruiser.
Какой лучше полный привод – постоянный или подключаемый?
Для любителей скоростной езды предпочтительнее автомобили с постоянным полным приводом на электронном управлении.
Если машина эксплуатируется умеренно, а полный привод необходим в качестве страховки, вполне подойдет подключаемый полный привод (вручную или автоматически).
Для любителей активного отдыха подойдет возможность “жесткого” включения полного привода или блокировки центрального дифференциала с наличием понижающей передачи в раздаточной коробке.
В любом случае всегда помните о том, что автомобиль с полным приводом обойдется вам дороже. Поэтому хорошо подумайте, прежде чем приобретать транспортное средство с такой опцией.
Полный привод: постоянный и подключаемый. Как устроен и в чём разница?
Чтобы передвигаться по бездорожью и уверенно чувствовать себя в поворотах, нужно «грести» всеми четырьмя колёсами – это общеизвестно. Но как передать крутящий момент на них? Стоит ли это делать постоянно или только когда нужно и где кроются подводные камни?
Главное и неизменное «действующее лицо» всех систем полного привода — это раздаточная коробка: специальный агрегат, который получает крутящий момент от коробки передач и распределяет его на переднюю и заднюю оси. А вот методик распределения, равно как и схем компоновки, есть несколько.
Системы полного привода принято делить на три типа:
Постоянный полный привод (Full-time)
Плюсы:
Система постоянного полного привода 4Matic (Mercedes-Benz)
Первое, что приходит в голову, когда есть задача передать крутящий момент на две оси, — это жестко подсоединить их к раздатке железными трубами. Но вот незадача: при прохождении поворотов колеса автомобиля проходят разные пути.
Если жестко соединить оси, то какие-то колеса будут ехать, а какие-то — пробуксовывать. В грязи, когда покрытие мягкое, это нестрашно. Во времена Второй мировой, скажем, легендарные «Виллисы» спокойно ездили с жестко соединенными осями, потому как эксплуатировались исключительно на бездорожье. А вот если покрытие твердое, то эти пробуксовки будут порождать крутильные колебания и медленно, но верно разрушать трансмиссию.
Поэтому в раздаточной коробке автомобилей с постоянным полным приводом располагается межосевой дифференциал — механизм, который распределяет мощность между осями и позволяет им вращаться с разной скоростью. И если какое-то колесо замедляется, то обороты другого увеличиваются, но настолько же падает и крутящий момент на нем.
Все это здорово, пока мы едем по асфальту, а что делать, если задней осью мы застряли в луже? На передних колесах, которые будут стоять на твердой поверхности, будет момент но не будет оборотов, зато задние будут вращаться очень быстро, но момент на них будет маленьким. Маленькой будет и мощность на заднем колесе и ровно такую же мощность дифференциал подаст на передок. Буксовать в таком случае можно хоть целую вечность — все равно не сдвинешься.
Для таких случаев дифференциал снабжают блокировкой — когда она включена, обороты на всех колесах одинаковые, а момент зависит только от сцепления колес с дорогой.
За счет наличия дополнительных узлов (дифференциала и блокировки) вся система получается достаточно тяжелой и сложной. Кроме того, постоянная передача момента на все колеса увеличивает потери энергии, а значит, ухудшает динамику и увеличивает расход топлива.
Постоянный полный привод в автомобилестроении до сих пор используется, хотя в последнее время эту систему постепенно вытесняет полный привод по требованию, о котором речь пойдет дальше.
Системы полного привода (преимущества/недостатки/особенности управления)
Всем доброго времени суток!
Уже давно решил написать статью про системы полного привода, вот только все никак не соберусь)))
Даже не знаю, насколько меня сейчас хватит!
Но в любом случае, напишу хоть сколько-нибудь!
😉
Сразу хочу сказать следующее!
Я ни в коем случае не претендую на 100% правильность каждого своего слова. Я человек и могу в чем-то и ошибиться. Прошу за это не «бить», а просто вносить поправки в комментариях.
Я очень ценю конструктивную критику!
Также хочу заметить, что я этой статьей не хочу подчеркнуть свое пристрастие к тому или иному автомобилю и стараюсь в ней быть максимально объективным.
Время от времени я собираюсь дописывать в статью то, о чем забыл или не успел упомянуть сразу.
Итак!
Полный привод, или 4WD, или ПП (далее) бывает совершенно разным, я бы даже сказал, принципиально!
Прежде всего, это обусловлено тем, что он может применяться для принципиально разных целей. Например, езда по чистым, но скользким улицам города зимой, или выезды за город на дачу без съездов с дороги, или же поездки на рыбалку/охоту куда-нибудь в дебри по настоящим говнам!
Поэтому и тип ПП для каждого назначения свой.
Разные системы полного привода не только существенно отличаются по своей архитектуре, но и обладают различной надежностью, разным поведением на дороге и, естественно, разными ценниками)))
Думаю, дальше лучше просто рассмотреть более подробно основные системы ПП, а в конце сравнить их!
Для начала перечислим их:
1) Постоянный полный привод
2) Жестко подключаемый передок при постоянном (RWD)
3) Автоматически подключаемый полный привод (Part Time)
4) Сложные системы ПП (комбинированный)
ПОСТОЯННЫЙ ПОЛНЫЙ ПРИВОД
Этот тип ПП является самым что ни на есть «настоящим», т.к. он позволяет передвигаться в режиме (4WD) по любой поверхности (независимо от коэффициента сцепления). Это возможно благодаря наличию межосевого (или, иначе говоря, центрального) дифференциала.
Т.е. крутящий момент распределяется в соотношении 50:50 между осями. Часто коэффициент смещается на задок. Например, 40:60, или около того.
Это делается для того, чтобы несколько снизить эффект недостаточной поворачиваемости, присущий (FWD).
ЖЕСТКО ПОДКЛЮЧАЕМЫЙ ПЕРЕДОК ПРИ ПОСТОЯННОМ ЗАДНЕМ ПРИВОДЕ
Эта схема применяется в основном на «настоящих» брутальных рамных внедорожниках.
Передок на них подключается либо механически в ручную, либо рычагом, либо муфтой с кнопки.
Надежность и стоимость таких систем полного привода зависит от типа подключения.
Явным недостатком таких систем ПП является тот факт, что этим самым полным приводом можно пользоваться только при передвижении по поверхности с низким коэффициентом сцепления.
Даже на мокром асфальте включать ПП нельзя!
А это накладывает существенные ограничения!
Поэтому зачастую такие системы применяются на утилитарных внедорожниках для «дела».
Примеры таких автомобилей: Nissan Patrol, Toyota LC80 (были и модификации и постоянным полным приводом), MMC Pajero Sport, УАЗ Patriot и т.д.
АВТОМАТИЧЕСКИ ПОДКЛЮЧАЕМЫЙ ПЕРЕДОК/ЗАДОК (Part Time)
Эта схема в последние годы получила очень широкое распространение в силу своей невысокой стоимости, относительной простоты реализации и малых габаритов. Поэтому многие автомобили сейчас предлагаются как в моно приводном так и в полно приводном вариантах!
Прежде всего такие системы ПП применяются на т.н. «паркетниках» и «кроссоверах».
Схема проста: в нормальных условиях автомобиль остается моно приводным, но по сигналу муфта жестко подключает вторую ось!
Однако важно понимать, что муфты эти бывают принципиально разными!
Чаще всего такие автомобили переднеприводные, а задок подключается по необходимости.
Сигналом для подключения задка может быть либо пробуксовка ведущих колес, либо нажатие соответствующей кнопки принудительной блокировки муфты (последняя возможность есть, к сожалению, не у всех)…
Примерами таких авто являются Nissan Quashkai, Toyota Rav4, Hyundai Tucson
Бывают также автомобили с нормально заднем приводом!
Они гораздо реже встречаются, но, надо заметить, имеют достаточно серьезные возможности!
Примерами таких авто являются проходимец Nissan Pathfinder последнего поколения и гоночные легенды Nissan Skyline GT-R последних четырех поколений!
На них не только применена схема с постоянным задним приводом, но также используется вместо обычной электронной муфты система многодискового сцепления, которая занимается распределением крутящего момента. Такие системы не только более продвинутые и надежные, но также позволяют гораздо более грамотно реализовывать крутящий момент!
Разумеется, такие системы полного привода дороже систем, применяемых в обычных кроссоверах…
Важно заметить, что подобные многодисковые муфты имеют также такие авто, как Subaru (кроме автомобилей с МКПП — на них стоят центральные дифференциалы) и MMC Lancer EVO последних поколений.
На автомобилях Subaru с АКПП и модификациях STi применяется многодисковая муфта, которая даже в нормальном режиме передает часть момента на задок, делая их практически постоянно полноприводными!
Это дает им значительное преимущество над конкурентами!
В последнее время электронно управляемые многодисковые муфты начали устанавливать на некоторые дорогие паркетники, например, на Lexus RX350.
СЛОЖНЫЕ (КОМБИНИРОВАННЫЕ) СИСТЕМЫ ПОЛНОГО ПРИВОДА
Такие схемы по сути своей являются комбинацией уже рассмотренных.
Например, на автомобилях MMC Pajero начиная с третьего поколения применяется система полного привода Super Select, позволяющая двигаться как в режиме постоянного полного привода (с центральным дифференциалом), так и в режиме заднего привода (например, при полной отсутствии необходимости в полном).
Тот же Nissan Pathfinder Позволяет передвигаться в режиме заднего привода, если это необходимо, например, по трассе летом!
Очевидно, что такие схемы достаточно удобны в повседневной жизни, особенно, если автомобиль используется круглый год и при различных метеоусловиях.
Но, естественно, такие системы дороже классической и уж тем более — системы с жестко подключаемым передком.
В силу бОльшего числа узлов и агрегатом, а также управляющей электроники такие системы нельзя назвать более надежными, нежели более простые.
Как и обещал, вернусь к БЛОКИРОВКАМ и понижающим передачам!
При использовании некоторых систем полного привода или даже моно привода бывают ситуации, когда одно из ведущих колес находится на поверхности с очень маленьким коэффициентом сцепления. Так вот, строго говоря, если такое происходит, то теоретически с места можно вообще без посторонней помощи не сдвинуться!
На моно приводе такое случается гораздо чаще. На некоторых системах полного привода для достижения такой ситуации придется вывесить не одно, а два колеса…
Но факт остается фактом!
Если у Вас, например, автомобиль с тремя открытыми дифференциалами стоит на бугристой поверхности, а одно из его колес находится на гладком льду, то можно спокойно никуда не уехать!
Как бы это ни было абсурдно на первый взгляд!
Конечно, можно сослаться на то, что всегда есть трение в редукторах и момент инерции колеса, его полуоси и шрусов, стоящего на льду далеко не равен нулю!
Так что в такой тривиальной ситуации Вы скорее всего выберетесь!
Но если речь будет идти о скользкой грязи на размытой дороге, то тут дело может обстоять куда серьезнее!
Короче, для таких ситуации в дифференциалах устанавливают блокировки! Т.е. при заблокированном дифференциале связь между полуосями становится жесткой и такой дифференциал начинает раздавать момент в четко фиксированной пропорции.
Блокировки и сами дифференциалы бывают очень разными.
Блокироваться они могут в зависимости от разности скоростей, моментов, автоматически, в ручную, полностью, частично и т.д.
Я оставляю за собой слово о том, что обязательно напишу об этом отдельную статью! Но это будет чуть позже…
Понижающий ряд в раздаточной коробке передач применяется для того, чтобы чисто механически повысить крутящий момент, передающийся на ведущий колеса от мотора по средствам того, что скорость их вращения будет ниже.
Реализуется это по сути также, как и в коробке передач.
Можно, конечно, остановиться и поподробнее рассмотреть этот узел, но думаю, что всем вполне достаточно будет просто понимать то, что этот агрегат является довольно-таки востребованным для машин, эксплуатируемых в тяжелом бездорожье!
Передаточное отношение обычно составляет около 2.0!
Т.е. если мотор при определенных оборотах выдает, скажем, 200Нм, то после раздатки момент будет уже порядка 400Нм!
Сами понимаете, что в ряде ситуаций это дает колоссальное преимущество!
Кроме того, понижение скорости вращения колес при полностью отпущенном сцеплении позволяет его сберечь, лишний раз убрав необходимость ехать на полувыжатом.
Теперь несколько слов об ОСОБЕННОСТЯХ УПРАВЛЕНИЯ автомобилей с разным типом ПП
Про классическую схему (постоянный задок и подключаемый жестко передок) все ясно:
— чисто заднеприводная управляемость в обычном режиме
— жеская связь между мостами при подключении передка способствует недостаточной поворачиваемости, зато очень хорошей проходимости.
Все просто и логично!
При постоянном ПП с центральным дифференциалом управляемость остается нейтральной. Однако при езде по скользкому покрытию иногда все-таки тоже проявляется недостаточная поворачиваемость. Правда, если акцент смещен на задок, то это явление практически не проявляется.
Поэтому постоянный ПП является замечательным вариантом для автомобиля любой массы и на любое время года!
При системе Part-Time все может быть очень по-разному.
Если речь идет об автомобиле с автоматически подключаемым задком, то управляемость будет чисто переднеприводная.
Но если подключается передок, да еще и через многодисковое сцепление, то это уже гораздо ближе к постоянному полному приводу!
Продолжение и дополнения к статье буду выкладывать по мере написания.
Всем спасибо за внимание и Ваши комментарии!