Типы полного привода и отличия принципов работы: названия и разница современных полноприводных трансмиссий
Для изрядной части автовладельцев главное, что у машины есть шильдик 4х4. А какой там у неё тип полного привода — дело десятое. Между тем у разных систем полного привода есть свои конструктивные особенности, от которых сильно зависят режимы эксплуатации конкретных моделей. Рассказываем об основных видах конструкций полноприводных трансмиссий, принципах их работы и особенностях.
Когда о каком-то легковом автомобиле говорят, что он полноприводный, это значит, что у него ведущие — все четыре колеса. Полноприводные легковушки часто несут на своих кузовах обозначения вроде «4х4», «4WD», «AWD» и иные подобные аббревиатуры. Некоторые автопроизводители используют собственные фирменные обозначения полного привода, например: 4MATIC, quattro, xDrive и т.д.
В общем случае полноприводная трансмиссия состоит из следующих узлов:
- Коробка передач — механическая либо автоматическая.
- Раздаточная коробка, либо межосевой дифференциал, либо муфта подключения второй оси.
- Карданный вал.
- Задний и передний дифференциалы.
- Валы приводов либо полуоси колёс.
- Система управления полным приводом того или иного типа.
Типы полных приводов
1. Постоянный полный привод
Систему постоянного полного привода иногда обозначают 4WD (4-wheel-drive, то есть «четыре ведущих колеса»). Она устроена следующим образом. В таких системах крутящий момент от двигателя через коробку передач поступает в раздаточную коробку. Последняя распределяет его на обе оси в том или ином фиксированном соотношении: 50/50%, 40/60% и т.д. В системе также имеются межосевой и межколёсные дифференциалы. В некоторых случаях их оснащают возможностью блокировки — автоматической или по желанию водителя. Многие машины с полным приводом 4WD, которые предназначены для езды по бездорожью, могут похвастаться ещё и возможностью включения понижающей передачи в раздаточной коробке.
Практичность
Постоянный полный привод, как правило, применяется на автомобилях, которые практически всё время эксплуатируются на бездорожье. Для городских моделей либо изредка съезжающих с асфальта автомобилей столь серьёзные внедорожные возможности представляются избыточными. Хотя некоторые производители оснащали и продолжают оснащать ими сугубо легковые модели. Так, ранние поколения седанов и универсалов Аudi оснащались полным приводом quattro на основе межосевого дифференциала. Кроме того, многие модели Subaru использовали похожее конструктивное решение. Среди современных машин такой тип полного привода можно встретить преимущественно у внедорожников вроде Mercedes-Benz G-класса, Toyota Land Cruiser и им подобных.
Надёжность
Система постоянного полного привода — одна из самых простых и выносливых. Благодаря этому она считается очень надёжной и долговечной.
Стоимость ремонта и обслуживания
Такой тип полного привода на более-менее современных легковых моделях уже практически не применяется. Да и раньше мало кто из производителей использовал его на массовых моделях. В связи с этим для ремонта постоянного полного привода сейчас, по большей части, приходится использовать оригинальные запчасти и комплектующие. Что означает довольно высокую стоимость. С другой стороны, необходимость таких ремонтов возникает относительно нечасто — при условии своевременных и регулярных ТО.
Плюсы постоянного полного привода
- Простота и надёжность конструкции.
- Высокий внедорожный потенциал.
- Простота обслуживания и ремонта.
- Минусы постоянного полного привода
- Большой вес компонентов системы.
- Повышенный расход топлива.
- Высокие потери мощности в трансмиссии.
- Дорогостоящие запчасти в случае поломок и ремонта.
Резюме:
Машина с постоянным полным приводом — отличный выбор для тех, кто часто выезжает на серьёзное бездорожье. При этом важно быть готовым к повышенному расходу топлива и достаточно дорогостоящему ремонту в случае поломок элементов привода.
2. Подключаемый полный привод
Этот тип полного привода также называют Part Time («на время»). Машины с подобной трансмиссией в нормальном режиме передвигаются в моноприводном режиме. При необходимости (например, для преодоления бездорожья) водитель сам подключает вторую ось. Движение с отключённой второй осью позволяет снижать расход топлива. Поскольку в это время энергия мотора не тратится на вращение механизмов привода второй оси.
При реализации подключаемого полного привода по схеме Part Time в конструкции полного привода, как правило, отсутствует межосевой дифференциал. Это повышает проходимость машины, но ухудшает её управляемость. Для машин с полным приводом типа Part Time не рекомендуется длительное движение в режиме 4х4 по дороге c хорошим покрытием на высокой скорости. Продолжительная езда в таком режиме не очень безопасна и губительна для трансмиссии.
Практичность
Автомобили с подключаемым полным приводом подходят тем, кто достаточно много перемещается по серьёзному бездорожью. Возможность отключать одну из осей — существенный плюс с точки зрения экономии топлива.
Подключаемый полный привод в современных машинах встречается преимущественно у рамных внедорожников и пикапов, таких как Foton Tunland V9, JAC T9, Mitsubishi Pajero, УАЗ «Патриот» и т.п.
Надёжность
Подключаемый полный привод надёжен, потому, что в нём больше узлов, теоретически способных сломаться. Тем не менее за десятилетия выпуска машин с такого типа трансмиссией автопроизводители отработали и довели до высокого уровня надёжности свои конструкции подобного рода. Больным местом у некоторых внедорожников с Part Time становятся узлы подключения переднего моста. Их исполнительные механизмы, как правило, приводятся в действие пневматикой или электрикой. С течением времени уплотнения теряют герметичность, а электрика страдает от коррозии. В итоге некогда полноприводный внедорожник в какой-то момент может превратиться в большой заднеприводный универсал. Для восстановления способностей 4х4 требуется квалифицированный и недешёвый ремонт.
Стоимость ремонта и обслуживания
Обслуживание и ремонт подключаемого полного привода требуют высокой квалификации мастеров на СТО. Услуги профессионалов, как правило, стоят недёшево. С доступностью запасных частей для ремонта подключаемого полного привода большинства популярных моделей проблем нет. Однако оригинальные запчасти преимущественно дорогие. В продаже также встречаются много относительно недорогих неоригинальных комплектующих для распространённых моделей, но их качество сильно зависит от добросовестности конкретного производителя.
Плюсы подключаемого полного привода
- Высокий внедорожный потенциал.
- Приемлемая топливная экономичность при движении по хорошим дорогам.
- Распространённость и доступность запасных частей.
Минусы подключаемого полного привода
- Сложная и достаточно громоздкая конструкция.
- Существенные механические потери мощности при подключённом полном приводе.
- Обслуживание и ремонт трансмиссии в специализированных СТО.
Резюме:
Машина с подключаемым полным приводом подойдёт тем, кто периодически выезжает на серьёзное бездорожье, но также много колесит по хорошим дорогам. Ведь возможность отключения одной из осей позволяет не расходовать лишнее топливо при движении на качественном покрытии.
3. Автоматически подключаемый полный привод
Трансмиссии с автоматически включающимся полным приводом в последние годы стали доминировать на машинах. Их иногда обозначают аббревиатурой AWD (all-wheel-drive — «все ведущие колеса». — Прим. ред.).
Отличие полного привода автоматического типа от прочих заключается в том, что в нормальном режиме машину (как правило) ведут передние колёса. На заднюю ось либо вообще не подаётся крутящий момент от двигателя, либо ей достаётся минимальная его часть.
Как только передние колёса начинают пробуксовывать, система автоматически перебрасывает часть крутящего момента на заднюю ось. Чем сильнее пробуксовка одной из осей, тем больше тяги идёт на другую. «В пике» поток энергии распределяется между осями, как правило, в соотношении 50/50. Хотя некоторые производители фиксируют их в соотношении 45/55, 40/60 и т.д.
Автоматический полный привод сейчас применяется на большинстве полноприводных автомобилей. Можно сказать, что его изобретение стало одним из главных факторов, приведших к массовому появлению кроссоверов.
Ключевую роль в автоматическом (без участия водителя) перебрасывании крутящего момента между осями играют специальные устройства — муфты. Они бывают разных типов. Ниже подробнее рассмотрим основные типы этих узлов.
Вискомуфта
Вискомуфты — это так называемые вязкостные муфты (viscous coupling). Эти устройства используют эффект загустевания специальной жидкости на основе силикона между быстро движущимися друг относительно друга поверхностями.
Принцип работы полного привода с вискомуфтой следующий. Имеются два параллельно установленных диска. Один «сидит» на валу, идущем от коробки передач, второй — на валу от задней оси. Когда ведущий диск начинает резко ускоряться (пробуксовка, резкое нажатие на педаль газа и т.д.), жидкость между ним и ведомым густеет и начинает «цепляться» за поверхности обоих. Это приводит в движение и ведомый диск — вслед за ведущим. Так крутящий момент передаётся на вторую пару колёс.
Среди недостатков вискомуфты можно назвать большие габариты, запаздывание с подключением заднего привода, а также склонность к перегреву при длительном буксовании. Поэтому сейчас они практически не применяются на современных моделях авто.
Многодисковые электронно-управляемые муфты
Исходя из названия становится ясно, что работой такого типа муфты управляет электроника. Конструктивно подобный узел состоит из двух пакетов фрикционных дисков. Один пакет соединён с ведущим валом, другой — с ведомым.
Управляемый электроникой исполнительный механизм при получении данных о пробуксовке с датчиков колёс в нужные моменты времени и с нужным усилием сжимает пакеты между собой. При этом крутящий момент передаётся с ведущего вала на ведомый.
На сегодняшний день существует несколько разновидностей многодисковых муфт, которые отличаются по типу сжимающего их привода.
Пожалуй, самой известной конструкцией можно назвать муфты типа Haldex. Их в самом конце прошлого века создали инженеры шведской компании Haldex Traction Systems, которую в 2011 году приобрела американская BorgWarner. В таких муфтах сжатием-разведением фрикционных пакетов занимается гидравлический привод.
Компания GKN в начале 2000-х создала свой вариант муфты — с приводом на основе мощных магнитов. Параллельно, в те же годы, свой вариант привода многодисковой муфты разработали инженеры BMW для новой тогда кроссоверной линейки. В ней за движение пакетов фрикционов отвечает электромоторчик — с помощью червячного редуктора и системы коромысел.
Многодисковая муфта той или иной конструкции стала одним из самых популярных способов реализации автоматического полного привода. Такая система даёт возможность в любой момент времени и в любой дорожной ситуации дозированно перебрасывать крутящий момент на вторую ось. Кроме того, многодисковые муфты гораздо удобнее и гибче в эксплуатации, чем более старые системы автоматического подключения полного привода.
Практичность
Автоматический полный привод позволяет автовладельцу ездить и по сухому асфальту, и по скользким поверхностям. Машина сама за него решает, какие колёса подключить к двигателю в нужный момент времени. Кроме того, электронно-подключаемый полный привод позволяет зашивать в блоки управления трансмиссией специальные алгоритмы для езды в разных условиях («снег», «песок», «камни» и прочие), которые позволяют даже начинающим водителям чувствовать себя уверенно за рулём на скользком покрытии и эффективно преодолевать ту или иную разновидность пересечённой местности.
Главный недостаток такой конструкции — склонность к перегреву при длительной езде по бездорожью. В этих случаях муфта отключается автоматически, чтобы не повредить фрикционы из-за высоких температур. В таких ситуациях автомобиль фактически становится переднеприводным до полного охлаждения муфты.
Перечислять модели, где применяется автоматически подключаемый полный привод, не имеет смысла. Он присутствует фактически на всех современных кроссоверах с несущим кузовом.
Надёжность
Автоматически подключаемый полный привод достаточно надёжен и долговечен лишь при условии, что его не часто используют на тяжёлом бездорожье. Длительные и регулярные поездки по грязи, сопровождаемые почти непрерывным буксованием, могут существенно сократить ресурс AWD любого типа.
Стоимость ремонта и обслуживания
Большая часть систем автоматически подключаемого полного привода выполняется необслуживаемыми. Они достаточно долго и беспроблемно служат в условиях городской эксплуатации. Но если из строя выходит ключевое звено — муфта подключения полного привода — автовладельцу приходится изрядно раскошеливаться. Поскольку механизмы такого рода сами по себе дороги. И, кроме того, их чаще всего можно приобрести лишь на рынке оригинальных запчастей.
Плюсы автоматически подключаемого полного привода:
- Универсальность применения (асфальт/скользкая дорога).
- Простота интеграции в электронную систему автомобиля.
- Относительно малые потери мощности.
- Высокая топливная экономичность.
- Простота эксплуатации.
Минусы автоматически подключаемого полного привода
- Относительно невысокий внедорожный потенциал.
- Дорогостоящий ремонт узла. В случае поломки он, как правило, заменяется в сборе.
Резюме:
Модели с автоматически подключаемым полным приводом отлично подходят тем, кто редко выезжает на бездорожье, однако хочет чувствовать дополнительную уверенность на скользких дорогах.
Выводы
Мы рассмотрели все основные разновидности полного привода в современных автомобилях. Отдать однозначное предпочтение к какому-то типу нельзя, поскольку разные конструктивные решения дают преимущества в одних условиях и хуже себя проявляют в других. Всё зависит от конкретных условий эксплуатации. Поэтому, выбирая тип полного привода, автовладельцу следует помнить об особенностях конструкции каждого типа. Тогда выбранная машина точно не разочарует.