Полноприводный автомобиль сейчас воспринимается как нечто само собой разумеющееся: все ведущие колеса, якобы, обеспечивают огромную безопасность на дороге и уверенность в своих силах. Именно поэтому, если есть деньги, мы покупаем для себя и для своих жен полноприводные кроссоверы. Однако систем полного привода даже в первом приближении существует довольно много, и они принципиально различаются между собой.
Выбирая автомобиль и нацеливаясь на «полный привод», надо очень хорошо себе представлять, где и зачем автомобиль будут использовать. Наверное, 90% покупателей не собираются съезжать с нормальной дороги в леса, поля, а также карабкаться в горы и пересекать броды. Зачем же нужна машина со всеми ведущими колесами? Во-первых, она придает уверенность во время дождя на скользкой дороге; во-вторых, машину покупают с прицелом на эксплуатацию долгими зимами; наконец, на полном приводе проще съехать с асфальта и доехать полкилометра до дачи по грунтовке и по ухабам.
Самое простое, что можно запомнить, а затем закрыть эту статью: вышеназванные три задачи вполне решает автомобиль с приводом лишь на одну ось. Желательно, правда, чтобы он был с механической коробкой передач. Ну и клиренс хорошо бы побольше.
Допустим, такое решение проблемы вас не удовлетворяет. Тогда второе соображение: полноприводный кроссовер вовсе не равен настоящему внедорожнику. Колеса этих автомобилей приводятся в движение, скажем так, принципиально разными способами. И третье: да, обозначенную потребность в полном приводе можно удовлетворить покупкой кроссовера. Просто на подобной машине не надо заниматься поездками по настоящему бездорожью. А на дороге - не увлекаться скоростью.
Итак, как же в общих чертах устроен полный привод кроссовера. Почти всегда вы едете на таком автомобиле в... моноприводном режиме, на движение работает только одна ось. Чаще всего - передняя, ведь почти все не слишком дорогие кроссоверы построены на платформах обычных хэтчбеков. Полный привод проявляется лишь в ситуации пробуксовки ведущих колес - этот момент распознает электроника, которая и подключает для помощи вторую ось. Пробуксовка в данном случае не означает, что вы стоите на месте и долго шлифуете асфальт - речь идет буквально о миллисекундах. Вряд ли покупателю интересна техника, скажем лишь, что перебросом момента между осями - а он динамически распределяется в каждый момент времени - занимается специальная муфта. Само это устройство может иметь различную конструкцию.
Теперь о внедорожных способностях: если схема полностью соответствует описанию выше, таковых практически нет. Для преодоления минимального бездорожья приходится «навешивать» дополнительный функционал. Например, муфте придают способность частично или полностью блокироваться. Способы могут быть разные, но, опять же, чаще всего этим заведует электроника. Также в конструкции могут быть использованы самоблокирующийся дифференциал либо вязкостная муфта.
Зачем нужна блокировка? Свободная муфта (или свободный дифференциал) не даст автомобилю поехать, если какое-то из колес полностью потеряет сцепление с дорогой. А блокировка заставит крутиться то колесо, которое все еще способно вас вытащить. Перегревается муфта в таком случае очень быстро, так что долго буксовать с такой системой у вас не получится.
Как и в любой конструкции, здесь есть множество нюансов. Основной состоит в том, что муфта в продвинутом автоматически подключаемом полном приводе может работать по превентивному алгоритму, не дожидаясь пробуксовки колес. Здесь всегда на вторую ось будет подаваться небольшой процент крутящего момента. Другими словами, вы действительно получаете постоянный полный привод! Так работают системы Audi с дифференциалом Torsen, а также, например, некоторые BMW или Mercedes-Benz.
Повторимся: подобный тип полного привода имеют практически все кроссоверы и полноприводные легковые автомобили. Плюсы: действительно, машина придает некоторую уверенность на скользкой дороге. Минусы: эта же уверенность может привести к тому, что вы выберете неверную скорость для движения в сложных условиях. Результатом может быть обочина. Еще и потому, что характер такой машины в повороте - будет она склонна именно в этот опасный момент к сносу или заносу, или же будет нейтральной - предугадать довольно сложно. Как и для придания автомобилю «внедорожности», управляемость улучшают с помощью электроники - основная вспомогательная система здесь ESP.
Теперь - о внедорожном полном приводе. Здесь вторая ось подключается водителем вручную. По дороге вы едете на моноприводе, а если нужно съехать на какой-то проблемный участок - сами включаете полный. Межосевого дифференциала нет, так что блокировка одного из межколесных дифференциалов должна присутствовать обязательно. И, конечно, полный привод при такой схеме необходимо сразу выключать на дороге - он не предусмотрен для работы на больших скоростях.
Наконец, классика жанра - честный полный привод. В идеале это не просто три дифференциала - межосевой и два межколесных, но и понижающая передача, и все блокировки. И, конечно, вспомогательная электроника. С таким набором свойств автомобиль, действительно, может и стоять на дороге, и преодолевать бездорожье.
Отдельно упомянем чрезвычайно продвинутые системы: например, Super Select у Mitsubishi позволяет выбирать из многих режимов работы полного привода такой, что подойдет и для трассы, и для бездорожья. Некоторые модели Jeep можно заказать с существенно различающимися типами полного привода. Наконец, системы в Subaru Impreza WRX STi или Mitsubishi Lancer Evolution каждая достойны отдельной большой статьи.
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.
Система постоянного полного привода 4Matic (Mercedes-Benz)
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.
Система Active Torque Split AWD для Mazda CX-7 с многодисковой муфтой вместо межосевого дифференциала
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.
Хотя, на самом деле, основных типов привода 4 - полный привод обычно делят на привод на 4 колеса и привод на все колёса (когда у автомобиля более двух осей).
Какой из этих вариантов привода лучше: полный, передний или задний, зависит от манеры езды, характера и покрытия дороги, по которым предстоит вождение, типа самого автомобиля (спортивный это болид или же полноценный внедорожник) и ряда других условий. Но какой тип привода подойдёт именно Вам, каковы отличия заднего, переднего и полного привода и каким образом все они работают. Давайте разберём по-отдельности различия между этими видами привода, а в конце приведём обобщающую таблицу с плюсами и минусами каждого типа.
Передний привод
Основная масса автомобилей в нашей стране, да и в большинстве стран мира, выпущенных с конца 1990-х годов, используют передний привод. В первую очередь, это из-за космической эффективности переднего привода, его относительной дешевизны. Передний привод автомобиля обеспечивает нахождение двигателя , трансмиссии и силового привода в одном компактном корпусе расположения, который удобно размещается под капотом, освобождая остальную полезную часть автомобиля для пассажиров и груза.
Передний привод
Это позволяет, конечно же, предложить больше внутреннего пространства при сохранении компактности и бюджетности машины. Почти все переднеприводные автомобили имеют двигатели, установленные поперёк длины машины - таким образом кручение двигателя передаётся в кручение колёс максимально компактно - с меньшим количеством лишних деталей, редукторов и прочего.
Плюсы переднего привода:
- Передний привод имеет дополнительные преимущества в снег и дождь: вес двигателя непосредственно над ведущими колёсами даёт автомобилю лучшее сцепление на скользких дорогах. Таким образом, переднеприводный автомобиль значительно менее подвержен заносу, и критическая скорость, при которой машину начнёт заносить, выше, чем у заднеприводного авто при прочих равных обстоятельствах. Это, пожалуй, главное преимущество переднего привода.
- Компактность. Как уже говорилось выше, расположение двигателя рядом с ведущими колёсами значительно упрощает конструкцию машины и даёт гораздо больше свободного пространства как под капотом, так и в салоне и под днищем.
- Компактность определяет бюджетность - переднеприводный автомобиль также и значительно дешевле спроектировать и построить, нежели заднеприводный и, тем более, полноприводный.
Минусы переднего привода:
- Хотя при том, что переднеприводный автомобиль менее подвержен заносу задней оси, если уж переднеприводную машину повело в занос, то автомобиль гораздо труднее вывести из этого заноса в силу этой же конструкции.
- И ещё про занос - если Вы помните курс автошколы, то при заносе задней оси на переднем приводе следует увеличить подачу газа для выхода из заноса. А это для некоторых водителей инстинктивно невозможно. Всё дело в том, что в экстренной панической ситуации многие водители - особенно, неопытные - жмут тормоз, что не приемлемо для переднеприводного авто и только усугубляет занос.
- Так как ведущие колёса одновременно являются и поворотными, то это вносит свои ограничения, во-первых, на максимальный угол поворота колёс, так и на износ повышенного числа механизмов - в первую очередь, так называемой "гранаты", которая обеспечивает привод в движение повёрнутых колёс.
- Так как основные компоненты находятся под капотом впереди автомобиля, то передний привод вносит свои коррективы в износ тормозных механизмов. Дело в том, что при торможении основной вес машины переносится вперёд (при движении вперёд, конечно же). Это означает, что и без того тяжёлый перед машины ещё больше отрабатывает торможение, что приводит к значительно более быстрому износу тормозных механизмов на передней оси машины - в первую очередь, тормозных колодок. Нередко задние колодки меняются тогда, когда передние колодки будут заменены уже два раза .
- По этой же причине переноса веса вперёд, напротив, при разгоне машины вес её переносится на задние колёса, что определяет худшее сцепление с дорогой ведущих передних колёс. Таким образом получаем, что передний привод более склонен к пробуксовке, что на заряженных мощных автомобилях является просто трагедией. Именно поэтому большинство спортивных машин - заднеприводные.
Задний привод
Задний привод чаще всего означает, что двигатель спереди, расположенный продольно длине автомобиля, ведёт свой крутящий момент на задние колеса через длинный карданный вал. Между тем, самые упрощенные компоненты заднего привода делают в целом его дешевле, чем передний привод, вопреки утверждению в плюсах переднего привода выше, однако, если включить все высокие технологии в современном заднем приводе, то такие автомобили в конечном счёте получаются значительно дороже.
Задний привод
Раньше в течение долгого времени почти все автомобили были именно заднеприводными, потому что это казалось очень простой конструкцией в силу того, что механики и проектировщики транспортных средств даже смутно представляли, как оснастить автомобиль передним приводом и при этом оставить поворачивающимися передние же колёса.
Плюсы заднего привода:
- Задний привод имеет главное своё ключевое преимущество - производительность. Так как при разгоне автомобиля инерция передаёт значительную долю его (автомобиля) веса на задние колёса, которые и являются ведущими, то и вероятность их пробуксовки значительно меньше, чем в случае с передним приводом. Вот почему большинство спортивных автомобилей, таких как Chevrolet Corvette, Ferrari, Lamborghini, масл-кары, такие как Dodge Challenger, производительные седаны, такие как BMW 3-й серии, и большие роскошные автомобили, такие как Mercedes-Benz S-класса используют именно задний привод.
- В переднем приводе один комплект колёс обеспечивает как движение машины, так и управление. Задний привод позволяет поделить эти обязанности между передними и задними колёсами, а распространение тяжёлых механических компонентов по всей длине автомобиля позволяет распределить его вес более равномерно между передними и задними колёсами, улучшая управляемость.
- Несмотря на то, что задний привод легче заносит на скользкой дороге, именно задний привод также легче и вывести из заноса, для чего в подавляющем большинстве случаев достаточно просто перестать передавать на них привод, а, наоборот, отпустить педаль газа и дать оборотам двигателя притормаживать ведущую заднюю ось.
- Так как передние колёса не являются одновременно ведущими, то простота конструкции позволяет поворачивать их на больший угол, что уменьшает общий радиус разворота машины.
- Дрифт - конечно же, куда без этого плюса! Именно задний привод обеспечивает такую возможность, благодаря пробуксовывающим задним колёсам и поворачивающим передним.
Минусы заднего привода:
- Основным недостатком является то, что задний привод с фронтальным двигателем требует "туннель" трансмиссии, который проходит по центру автомобиля, занимая ценное пространство внутри салона, хотя это имеет меньшее значение в больших автомобилях.
- Задний привод также может быть менее предпочтительным для езды в дождь и снег. Всё дело в том, что так как при поворотах именно задняя ось более подвержена заносу, то и привод на эти задние колёса заставляет их больше пробуксовывать по скользкой дороге, что только увеличивает вероятность заноса. Поэтому в теории задний привод легче пустить в занос (вот почему дрифтинг возможен только на заднем приводе). Хотя в настоящее время электронные системы контроля устойчивости (ESP) отменно устраняют эту проблему, хоть и не полностью.
- Ещё один существенный минус заднего привода заключается в том, что при поворотах требуется большее усилие от двигателя, потому как задние колёса толкают автомобиль вперёд, в то время как передние колёса повёрнуты в сторону, из-за чего немного теряется мощность .
Кстати, не все заднеприводные автомобили имеют двигатель впереди. Некоторые высокопроизводительные машины имеют двигатель посередине или в задней части. К таким авто относятся Ferrari , Lamborghini и другие болиды. И, конечно же, безумством было бы размещение двигателя посередине или сзади в таких автомобилях, в то время как они были бы переднеприводными.
Задний привод со среднемоторным типом расположения двигателя
Между тем, почти все грузовые автомобили оснащены задним приводом, так как при их загрузке основная масса также приходится на заднюю часть, что уменьшает возможность пробуксовки ведущих колёс.
Полный привод
Технически, полный привод может быть разделён на три подгруппы: постоянный полный привод, подключаемый полный привод и адаптивный полный привод. Все эти системы имеют возможность поставлять мощность на все четыре колеса автомобиля, что улучшает сцепление в непогоду и на пересечённой местности, и устанавливаются чаще на внедорожные транспортные средства, такие как Jeep Wrangler и Toyota Land Cruiser. Все типы полного привода также предлагают гораздо лучшее сцепление с дорогой, что позволяет автомобиля входить в крутые повороты на бóльших скоростях, поэтому Вы можете найти в каталогах полноприводные производительные седаны, такие как Audi RS7, к примеру.
Полный привод (с рекдуктором или системой автоматического подключения полного привода)
Адаптивный полный привод наиболее часто встречается на внедорожниках, кроссоверах и спортивных автомобилях (и некоторых семейных автомобилях и минивэнах). Эта система может переносить мощность от двигателя между передними и задними колёсами по мере необходимости. Причём, большинство внедорожников передают 100% мощности двигателя на передние колёса; но когда они начинают терять сцепление с дорогой (например, на скользкой дороге), мощность начинает смещаться и на задние колеса. Причём, распределение мощности не всегда происходит в долях 50/50, хотя и близко к этому значению
Подключаемый полный привод - это простейший тип полного привода, который внедрён на внедорожниках, таких как Jeep Wrangler, Ford F-150 и старой-доброй Ниве. Эти системы имеют устройство, называемое раздаточная коробка передач , что позволяет передней оси быть подключённой (или, наоборот, отсоединиться от трансмиссии вручную). Большую часть времени, автомобиль ездит в режиме заднего привода; но когда необходимо больше тяги, водитель вручную переключается на четыре колеса с помощью специального рычага.
Постоянный полный привод . В такой системе полного привода все колёса всё время имеют тяговое усилие от двигателя. Сегодня эта система устанавливается редко на современные автомобили.
Плюсы полного привода
- Конечно же, основное преимущество полного привода - проходимость.
- Гораздо лучшая управляемость, что позволяет быстрее входить в повороты и более уверенно чувствовать себя на скользкой дороге.
Минусы полного привода
- Главным недостатком всех полноприводных систем является их дополнительная механическая сложность и, как следствие, дороговизна производства и проектирования.
- Все полноприводные автомобили, как правило, менее эффективно расходуют топливо, так как требуется приводить в движение не только в 2 раза больше колёс по сравнению с передним или задним приводом, но и разного рода редукторы и валы.
- Шины полноприводных авто стираются уже все четыре, а не по паре.
Что лучше для Вас?
Подавляющее большинство автомобилей (и, верите Вы или нет, много кроссоверов) оснащены передним приводом. Это подходящий выбор для большинства водителей, поскольку он обеспечивает хорошее сцепление с дорогой в непогоду и достойное внутреннее пространство.
Если Вы поклонник спортивных автомобилей или живёте в месте, где погода, как правило, хорошая, Вам рекомендуется рассмотреть задний привод. Хотя есть и много хороших переднеприводных спортивных автомобилей (таких как Volkswagen GTI).
Если Вы живёте там, где идёт дождь и много снега, где большинство дорог - грунты или вовсе бездорожье, то внедорожник с полным приводом - Ваш выбор. Многие заднеприводные премиальные седаны предлагаются в модификациях с полным приводом, также как и многие кроссоверы и внедорожники могут в базовых модификациях иметь передний или задний привод, а в более дорогих - полный привод.
Что лучше: задний, передний или полный привод - сравнительная таблица
Давайте рассмотрим по градации оценок (плохо , удовлетворительно , хорошо , отлично ) различные стороны и характеристики полного, заднего и переднего приводов.
| Условия | Передний привод | Задний привод | Полный привод |
|---|---|---|---|
| Бюджетность автомобиля | Отлично | Хорошо | Плохо |
| Управляемость на сухой дороге | Отлично | Отлично | Отлично |
| Управляемость на скользкой дороге | Хорошо | Удовлетворительно | Отлично |
| Проходимость по размытой глине, снегу | Удовлетворительно | Удовлетворительно | Отлично |
| Поведение на мощных автомобилях | Плохо | Хорошо | Отлично |
| Сложность конструкции, общий вес системы | Отлично | Удовлетворительно | Плохо |
| Эффективность торможения | Удовлетворительно | Отлично | Отлично |
| Манёвренность | Удовлетворительно | Отлично | Удовлетворительно |
| Потеря мощности (как следствие, увеличение расхода топлива) | Отлично | Удовлетворительно | Плохо |
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).
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.
Full-time
Имеющиеся недостатки подключаемого полного привода привели к созданию постоянного полного привода, лишенного этих проблем. Это то самое заветное «4WD» безо всяких «если»: четыре ведущих колеса со свободным межосевым дифференциалом, который позволяет образовавшейся лишней мощности выходить за счет прокручивания одного из внутренних сателлитов в редукторе, и машина всегда едет на полном приводе.
Основной нюанс этого типа полного привода состоит в том, что пробуксовка одной оси автоматически отключает вторую ось, и машина превращается в недвижимость. Как это понимать? В целом ситуация такова: одно колесо забуксовало, межколесный дифференциал отключил второе колесо оси. Соответственно, вторая ось тоже автоматически отключается межосевым дифференциалом. Конечно, в реальной жизни так молниеносно остановка не происходит. Движение - это динамика, а значит есть какой-то запас хода, инерция, колесо на миг отключается, проскакивает пару метров по инерции и опять включается. Но в результате машина все равно где-то встанет.
Поэтому, чтобы проходимость внедорожника не ухудшалась, у таких автомобилей зачастую имеется как минимум одна принудительная блокировка (межосевого дифференциала), а как максимум - две. Блокировка в передний дифференциал штатно устанавливается достаточно редко. Но при желании ее чаще всего можно установить отдельно.
В отдельную категорию можно выделить автомобили Mitsubishi Pajero (трансмиссия Super Select 4WD), Jeep Grand Cherokee (SelecTrac), Nissan Pathfinder (All-mode 4WD), Land Rover (Terrain Responce). Их селективную трансмиссию можно назвать системой постоянного полного привода (автоматически подключаемого в случае с Nissan Pathfinder) с возможностью принудительного отключения переднего моста. То есть на этих машинах трансмиссия, скажем так, сочетает в себе part-time и full-time.
К автомобилям с постоянным полным приводом относятся Toyota Land Cruiser 100, 105, Land Cruiser Prado, Land Rover Discovery, Land Rover Defender, Lada 4x4.
Постоянный полный привод в своем классическом исполнении тоже не лишен недостатков при езде на асфальте. Управляемость таких машин оставляет желать лучшего. При возникновении критических ситуаций внедорожник стремится соскользнуть наружу поворота, вяло реагируя на работу рулем и газом. От водителя внедорожника с постоянным полным приводом требуют некоторых навыков и хорошего чувства машины.
Для улучшения управляемости со временем стали применять межосевые дифференциалы, имеющие кроме принудительной блокировки еще и механизм самоблокирования. Разные производители использовали разные решения: кто-то дифференциал типа Torsen, кто-то вискомуфту, но задача у них была одна - частичная блокировка межосевого дифференциала для лучшей управляемости.
В момент пробуксовки одной из осей самоблок срабатывает и не позволяет дифференциалу отключить вторую ось, поэтому момент на нее все равно продолжал поступать. На ряде машин самоблокирующийся дифференциал ставился еще и на заднем мосту, что делало машину более острой на руль (например, Mitsubishi Pajero).
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.
В заключение хочется дать простой совет: если выбирать автомобиль только для бездорожья, то part-time станет отличным вариантом. Если же речь идет о перемещениях преимущественно в городской черте, то и AWD будет вполне достаточно. Ну а постоянный полный хорош в любой ситуации.
На первый взгляд, принцип работы трансмиссии полноприводного автомобиля прост: крутящий момент от силового агрегата распределяется между четырьмя ведущими колёсами. Такая машина очень удобна благодаря своим ярко выраженным плюсам, связанным с неприхотливостью к качеству находящегося под колёсами покрытия. На грунтовке, в гололёд, на мокрой просёлочной местности или на трассе в сильный ливень полноприводный автомобиль покажет себя на высоте. Плюс, на нём можно не бояться съезжать с асфальтированного покрытия и пересекать местность с отсутствием даже намёка на дороги, да и на асфальте полный привод даёт о себе знать хорошим стартом и разгоном, практически без пробуксовок.
Но порой случаются и казусы, которые, казалось бы, сложно объяснить в силу тех преимуществ, которыми обладают полноприводные машины. Бывает так, что сидит водитель за рулём внедорожника с внушительным клиренсом, а автомобиль увяз в «каше» и лёг на брюхо.
Интересно знать! В 1883 году американским фермером Эмметом Бандельером была запатентована конструкция схожая с нынешней системой полного привода.
Конечно же, причин для такого может быть множество, самая распространённая из которых, как шуточно выражаются водители со стажем, «прокладка между рулём и сидением». Но бывает и так, что трансмиссия «вездехода» не предполагает справляться с поставленными испытаниями. И тут возникают резонные вопросы: «Почему не справляется?», «А какая справится?». Об этом мы и поговорим далее в предоставленном материале.
Подключаемый вручную полный привод (Part-Time)
Данный тип трансмиссии можно по праву назвать «первенцем» среди полных приводов. Принцип его действия заключается в жёстком подключении переднего моста. Таким образом, все колёса вращаются с одинаковой скоростью, а межосевой дифференциал не предусмотрен. Крутящий момент распределяется поровну между всеми колесами. Что-либо предпринять в данном случае, чтобы оси вращались на различных скоростях, не выйдет, разве что внедриться в «чрево» автомобиля и вмонтировать новый дифференциал.
А пока не рекомендуется рассекать в автомобильном потоке с подключенным передним мостом. Если двигаться даже на пониженной передаче прямолинейно на короткие дистанции, ничего страшного не произойдёт, но если необходимо развернуться, то встаёт помехой возникающая разница в длине путей мостов. Так как распределение идёт 50/50% между осями, то мощностной излишек выходит только путём проскальзывания колёс одной из осей.
На песке, гравии или в грязи колёса могут проскальзывать при необходимости, и им ничто не будет мешать, так как сцепление с поверхностями слабое. Но если же сухая погода, а вы движетесь по асфальтированной дороге, то мощности выходить будет некуда, как на бездорожье. Таким образом, трансмиссия подвергается повышенным нагрузкам, резина быстрее изнашивается, ухудшается управляемость и теряется курсовая устойчивость на высоких скоростях.
Если автомобиль эксплуатируется чаще на бездорожье или вообще приобретён только для покатушек по пересечёнке, тогда система полного привода с принудительным подключением переднего моста вполне оправдает ваши ожидания. Мост подключается сразу же и жёстко, поэтому ничего блокировать и не придётся. Конструкция весьма проста и надёжна, нет блокировок и дифференциалов, нет приводов ни электрического, ни механического типа, отсутствует излишняя гидравлика и пневматика.
Но если же вы – городской «денди», цените время и не хотите заморачиваться насчёт погодных условий и чередующихся участков города с его рыхлыми и скользкими дорожными поверхностями, коварными глубокими лужами, тогда вариант данной полноприводной системы вам абсолютно не подходит. Если вы будете передвигаться со всегда принудительно подключённым передним мостом, то это чревато износом с последующими повреждениями, постоянно манипулировать им не совсем удобно, и вообще можно не успеть его подключить.
Автомобили с Part-Time: Suzuki Vitara, Toyota Land Cruiser 70, Great Wall Hover, Nissan Patrol, Ford Ranger, Nissan Navara, Suzuki Jimni, Mazda BT-50, Nissan NP300, Jeep Wrangler, UAZ.
Постоянный полный привод (Full-Time)
Недостатки подключаемого полного привода стали первопричиной создания более нового изобретения – постоянного полного привода, который лишён всех проблем, которые имелись у Part-Time. Это тот самый бескомпромиссный «4WD», который лишён всяких там «а если»: все колёса ведущие, между осей свободный дифференциал, который высвобождает накапливаемую лишнюю мощность благодаря прокручиванию одного из редукторных саттелитов, что способствует движению автомобиля с постоянным полным приводом. Главный нюанс автомобилей с таким типом полного привода заключается в пробуксовке. Если автомобиль начинает буксовать одной осью, автоматически отключается и вторая.
Теперь автомобиль превратился в мебель или в домик, как пожелаете, в общем, в недвижимость. Как так происходит? Если начинает буксовать одно колесо, межколёсный дифференциал отключает второе, а вторая ось также на автомате отключается дифференциалом, но уже межосевым. Конечно, в реальности остановка не происходит так быстро. Движение – это динамический процесс, следовательно, имеется запас хода, инерционная сила. Колесо отключается, продвигается по инерции пару-тройку метров и снова включается.
Но в таком случае автомобиль рано или поздно где-то застопорит. Поэтому, чтобы сохранить все внедорожные качества «проходимца», на такие автомобили, как правило, устанавливают одну либо две принудительных блокировки межосевого дифференциала. В переднем дифференциале очень редко можно повстречать заводскую блокировку. При желании она устанавливается отдельно.
Но система постоянного полного привода так же далека от идеала ездовых качеств на асфальтированных дорогах. Такие автомобили рулятся, скажем так, хотелось бы лучше. В критических ситуациях внедорожник тянет наружу поворота и он не сразу реагирует на подруливание и подгазовывание. От водителей таких автомобилей требуются специальные навыки и отличное ощущение транспортного средства.
Чтобы улучшить управляемость, стали устанавливать межосевые самоблокирующиеся дифференциалы с системой принудительной блокировки. Разные автопроизводители применяли различные решения: некоторые дифференциал типа Torsen, кто-то вискомуфту, но задача для всех едина – улучшение управляемости автомобиля, а для этого нужна частичная блокировка дифференциала.
Если начинает буксовать одна из осей, самоблокировочный механизм срабатывает, и дифференциал не влияет на вторую ось, на которую крутящий момент продолжает поступать. Ряд автомобилей оборудовался ещё механизмом самоблокировки дифференциала заднего моста, что положительно влияло на остроту управления.
Среди автомобилей с постоянным полным приводом можно выделить Toyota Land Cruiser 100, 105, Land Cruiser Prado, Land Rover Discovery, Land Rover Defender, Lada 4x4.
Автоматически подключаемый полный привод Torque on-demand (AWD)
Время и пытливые умы автомобильных инженеров сделали своё дело, развив систему полного привода в нечто новое с внедрением электронно-управляемых систем с перераспределением и перебрасыванием крутящего момента. В итоге появились системы стабилизации и курсовой устойчивости, антипробуксовочные системы, а также системы, распределяющие крутящий момент. Все они реализуются при помощи задействованной электроники. Чем дороже стоимость автомобиля и современней его начинка, тем более сложные схемы на неё применяются.
Это и слежение за углом рулевого поворота, кузовных кренов и скорости, вплоть до того, как часто колеблются колёса за определённый промежуток пути. Автомобиль осуществляет максимально полный сбор информации о своём поведении во время движения. ЭБУ обрабатывает её и регулирует передачу крутящего момента между осями посредством электронно-управляемой муфты, которая сменила дифференциал. На современных спортивных автомобилях данное изобретение стало весьма достойным внимания.
На сегодняшний день электронные системы можно назвать почти идеальными в своём поведении. Стоит только производителям добавить несколько новых датчиков и параметров, благодаря которым система работает на опережение.
Но и здесь есть свои нюансы использования: данный тип полноприводной трансмиссии подходит для эксплуатации только на асфальтных трассах с редкими вкраплениями символического бездорожья, грунтовки, например.
В основном, электронные муфты при пробуксовке на бездорожье начинают сильно греться и выходить из строя. И для этого не нужно часами бороздить танковые колеи, хватит и десяти минут буксования на льду. А если же её перегревать систематически, тогда поломки не избежать, как и дорогостоящего ремонта.
Чем «круче» система, тем более подвержена она поломкам. Так что выбирать автомобиль нужно с умом, определив для себя, по каким трассам вы будете его катать. Не вдавайтесь в крайности: если внедорожник, то только в лес и в деревню, а если легковушка, то только по городу. Предостаточно автомобилей из данного сегмента, которые универсальны в своих ездовых характеристиках. Но и без фанатизма тоже. На легковом автомобиле можно, конечно, выехать на просёлочную дорогу, но на каком и на какую – это уже другой вопрос.
Если на одном из датчиков ABS оборвётся проводок, то вся система разом выйдет из строя и не будет получать информацию снаружи. Или бензин залили не лучшего качества – и всё, пониженная передача не включается, впереди поездка в автосервис. А может случиться, что электроника поставит автомобиль в сервисный режим, полностью отключив все системы её жизнедеятельности.
Среди данных автомобилей стоит выделить Kia Sportage (после 2004 г.в.), Cadillac Escalade, Nissan Murano, Nissan X-Trail, Ford Explorer, Toyota RAV4 (после 2006 г.в.), Land Rover Freelander, Mitsubishi Outlander XL.
Многорежимный (Selectable 4wd)
Данная система, пожалуй, самая многофункциональная по отношению к полному приводу со своими разнообразными манипуляциями: её можно задействовать вручную или автоматически, а также принудительно отключить задний или передний мосты. Использование системы Selectable 4wd не повышает топливный расход. Лидером по топливному перерасходу выступают упомянутые у нас в начале автомобили с part-time.
Особняком стоят некоторые автомобили с селективной трансмиссией, которую можно назвать постоянным полным приводом, с возможностью принудительно отключить передний мост. На таких автомобилях трансмиссия сочетает в себе part-time и full-time. Среди них Mitsubishi Pajero, Nissan Pathfinder, Jeep Grand Cherookee.
В «паджерике», например, можно выбрать один из нескольких режимов трансмиссии: 2WD, 4WD с автоматической блокировкой центрального дифференциала, 4WD с жесткой блокировкой дифференциала или пониженную передачу. Как видно, здесь можно найти отсылки ко всем вышеуказанным системам полного привода.
У некоторых переднеприводных легковушек может иметься ведущая задняя ось. В корпус главной передачи вмонтирован небольшой электромотор, который подключается по желанию водителя – система e-4WD. Электромотор питается от автомобильного генератора. Такая система улучшает управляемость машиной на трассе в ливень, а также помогает с уверенностью проходить заснеженные, обледенелые и грязные участки пути. Яркими представителем автомобилей с данной системой является последние модели BMW.
Подписывайтесь на наши ленты в
