По дорогам бегают множество полноприводных кроссоверов. Но привод разный. Что же “внутри”?
Вкратце по системам полного привода – основных совсем немного, но есть нюансы.
Итак:
part-time – подключаемый симметричный полный привод. В подавляющем большинстве, это автомобили с постоянным приводом на заднюю ось, имеющие раздаточную коробку, через которую жестко, без дифференциала, подключается передний мост с постоянным распределением момента 50Х50.
Яркие примеры – УАЗ, большинство полноприводных пикапов – Toyota Hilux, Toyota Tundra, Nissan Navara, Ford Ranger,Mazda B2500/BT50, Ford F-Series, китайские аналоги и подавляющее большинство внедорожников старших поколений – Nissan Patrol 160/60/61, Nissan Terrano первой и второй генераций, Suzuki Samurai/Jimni, Jeep Cherokee/Wrangler, Toyota Sequoia, Ford Explorer/Expedition/Excursion, а так же Toyota Fortuner, Nissan X-Terra.
Были и уникальные варианты с жестко подключаемым задним приводом, такие как Alfa Romeo 33, ЛуАз
Full-time – постоянный полный привод с межосевым дифференциалом.
Это исторически Subaru, Toyota – как легковые, так и внедорожники, AUDI, Alfa Romeo, ВАЗ-2121 “НИВА”. Я бы в эту категорию добавил бы Mitsubishi с их системой полного привода Super Select. Как правило, распределение момента в этих случаях – 50Х50 или 40Х60. На какую ось больше во втором случае – зависит от изначального позиционирования машины. На внедорожниках Toyota (TLC 100/200, TLC Prado 120/150) – больше на заднюю ось, у AUDI, к примеру – на переднюю.
Torque on-demand – самый массовый вид полного привода. Его еще называют интеллектуальным. Переводится как – “момент по требованию”. То есть, распределение крутящего момента на оси происходит в зависимости от дорожной ситуации.
И вот тут, как говорится, “дьявол кроется в деталях”.
Распределение крутящего момента по осям в системах интеллектуального полного привода происходит через муфту, передающую крутящий момент на вторую ось. Существует несколько видов муфт. И от того, какая именно муфта стоит на Вашем автомобиле, во многом зависит его способность успешно преодолевать бездорожье. Естественно, я не говорю о форсировании болота или проезд по колее от лесовозов. Давайте в этой беседе примем такое понятие бездорожья – сложные дорожные условия вне асфальта.
Рассмотрим типы муфт.
Вискомуфта – представляет собой цилиндр, заполненный силиконовой жидкостью. Внутри его находится пакет из перфорированных дисков, соединенных через один соответственно с ведущим и ведомым валами. Принцип работы вискомуфты основан на особых свойствах специальной силиконовой (содержащей кремний) жидкости: при повышении температуры ее вязкость не понижается, как, например, у масла, а повышается.
В полноприводной трансмиссии при нормальных условиях движения валы вращаются примерно с одинаковой скоростью: входной — под действием крутящего момента от основного ведущего моста, а выходной вращают колеса, с которыми он соединен. При буксовании колес основного ведущего моста входной вал вращается быстрее выходного (ведь машина практически стоит), жидкость нагревается от трения о диски, и муфта начинает передавать больший момент на выходной вал.
Свойства вязкости заполняющей вискомуфту жидкости зависят от интенсивности ее перемешивания, следовательно, от разницы угловых скоростей вращающихся дисков. Но линейной зависимости этих свойств нет, поэтому предугадать коэффициент торможения дисков муфты, невозможно.
Именно из-за этого эксплуатация автомобиля с вискомуфтой может быть опасной при определенных условиях. И требует особых навыков пилотирования такого автомобиля. Сейчас такой принцип распределения момента почти уже не используется.
Электромагнитная муфта – управляется блоком управления полным приводом. При подаче напряжения на муфту диски внутри муфты прижимаются друг к другу и через них начинает передаваться крутящий момент на задние колеса.
Полный привод подключается только в момент пробуксовки передних колес, которая фиксируется датчиками ABS, причем примерно после второго проворота колеса. Когда надобность в полном приводе отпадает, он отключается. Так же привод отключается при превышении определенного порога скорости, потому что работа муфты не рассчитана на большие скорости.
Определить, включен ли полный привод или нет, в данном случае не получится. Остается надеяться на электронику.
Муфта склонна к перегревам при длительной работе в режиме пробуксовки.
Минус электромагнитной муфты в том, что ее реакция реактивна – то есть, муфта блокируется уже после пробуксовки ведущей оси. И при обычном движении по асфальту автомобиль с электромагнитной муфтой является, по сути, переднеприводным. Но, несмотря на это, электромагнитные муфты успешно применяются во многих современных кроссоверах.
Электрогидравлическая муфта – более известна, как муфта Haldex, по названию компании, впервые применившей данную конструкцию.
Конструкция и принцип работы достаточно просты (не буду углубляться в механику и алгоритмы, объясню суть) – механическая часть муфты Haldex состоит из цилиндрического входного вала с аксиально-поршневым насосом и рабочим поршнем, ведомого вала с приводной головкой и дисковым кулачком, а также набора фрикционных дисков. Наружные диски соединены с ведущим валом, а внутренние диски через продольное зубчатое зацепление с ведомым валом.
Гидравлический насос постоянно поддерживает давление в гидравлической части муфты с помощью компрессора и ориентируясь на сигналы блока управления автомобилем. При пробуксовке даже одного колеса (а это может быть и просто движение по дуге) по сигналу блока управления, собирающего данные о движении автомобиля, насос повышает давление в муфте, блокируя диски. Дозированием давления автомобиль распределяет крутящий момент по осям. При такой схеме вторая ось всегда имеет небольшой крутящий момент даже при движении по дорогам с твердым покрытием.
Муфты Haldex делятся на 5 поколений. В чем же отличие?
Первое поколение (с 1998 года). Основа муфты – механизм, определяющий разницу вращения валов, которые идут к переднему и заднему мосту машины. Блокируется механизм во время пробуксовки ведущей оси.
Второе поколение (с 2002 года). Принцип работы не поменялся. Произошли только технические усовершенствования: интеграция в один блок с задним дифференциалом, электрогидравлический клапан заменил электромагнитный (система заработала быстрее), обновлен электрический насос, установлен необслуживаемый масляный фильтр, увеличен рабочий объем масла.
Третье поколение (с 2004 года). Главное изменение в конструкции – установлен более производительный электрический насос и обратный клапан. Появилась возможность предварительной блокировки устройства электроникой. За 150 миллисекунд осуществляется полная блокировка механизма.
Четвертое поколение (с 2007 года). Принцип действия не поменялся. Конструктивные изменения: давление в гидросистеме механизма теперь формирует мощный электронасос, управление муфтой осуществляется только электроникой, устройство четвертого поколения может устанавливаться только на автомобили с системой ESP. Главное отличие – разная скорость на переднем и заднем мостах перестала быть условием для включения муфты.
Пятое поколение (с 2012 года). Принцип работы не изменился. Особенности конструкции муфты Haldex последнего поколения: насос работает постоянно, фрикционы с электрическим/гидравлическим управлением, механизм можно заменить отдельно. Основное отличие — более высокое качество элементов.
Из минусов – опять же – из-за принципа работы на пробуксовке пакета фрикционов муфта склонна к перегреву. После остывания работоспособность восстанавливается.
И наконец:
Дифференциал повышенного трения – известен так же, как дифференцал Torsen – это разновидность самоблокирующегося червячного дифференциала повышенного трения. Как и любой другой дифференциал, он предназначен для распределения крутящего момента между ведущими колесами либо между ведущими мостами. Название механизма происходит от словосочетания Torque Sensing, что переводится как «чувствительный к крутящему моменту».
Torsen является червячным самоблокирующимся дифференциалом. Автоматическая блокировка дифференциала происходит при разности крутящих моментов на корпусе механического устройства и его на приводном вале. Сам дифференциал состоит из ведомых и ведущих червячных шестерен, которые называют «полуосевыми» и «сателлитами» соответственно. Червячная шестерня имеет одну особенность: она не вращается от других шестерен, однако сама может приводить во вращение другие шестерни. Это свойство (расклинивание) позволяет частично блокировать дифференциал.
При равномерном движении автомобиля по дорогам с твердым покрытием крутящий момент между осями распределяется в равных отношениях. При резком увеличении крутящего момента ведущие червячные шестерни пытаются начать движение в противоположную сторону. Ведомые шестерни перегружаются, блокируются выходные валы, а лишний крутящий момент от двигателя машины передается на другую ось. Межколесный самоблокирующийся червячный дифференциал включается в работу при проскальзывании одного из колес. При пробуксовке падает крутящий момент на одном колесе, дифференциал блокируется и передает крутящий момент от двигателя машины на другое колесо. Блокировка буксующего колеса при этом является частичной, а степень блокировки зависит от того, насколько сильно уменьшилась величина крутящего момента. Самоблокирующийся дифференциал Torsen может максимально перераспределить крутящий момент до соотношения 7:1 (86%:14%).
Более наглядно принцип работы можно увидеть на примере схемы трансмиссии AUDI Quattro
Популярность устройства распределения крутящего момента Torsen обусловлена отсутствием связи с какой-либо электроникой или муфтами. Данный элемент трансмиссии – это сравнительно простой механизм, отличающийся мгновенным срабатыванием и отсутствием негативного влияния на процесс торможения.
Вкупе с современными электронными системами активной безопасности такой тип полного привода наиболее стабилен и охотно применяется многими автомобильными брендами.
Подведем итоги?
Каждый тип полного привода имеет свои плюсы и минусы для каждой конкретной дорожной или внедорожной ситуации. И еще очень сильно отличается по стоимости, влияя на стоимость автомобиля в целом. Понимание работы разных типов полного привода даст Вам гарантию беспроблемного передвижения в бездорожье. Так же, очень сильно влияют на внедорожный потенциал кроссоверов электронные ассистенты движения в бездорожье. Но, об этом мы поговорим в следующей статье.
P.S. Фотографии и данные, необходимые для написания статьи, были взяты из открытых источников. Благодарю всех, кто так же рассматривал поднятую мной тему.