Что такое полный привод и как он работает?

Конструктивные и эксплуатационные особенности

Стоит отметить, что на многих авто привод на все колеса осуществляется не всегда. То есть, ведущей постоянно является только одна ось, вторая же подключается только при надобности, причем делаться это может как в автоматическом режиме, так и вручную. Но есть и вариации трансмиссии, у которой отключение оси не осуществляется.

Трансмиссии с конструкцией, обеспечивающей передачу вращения на все колеса, используются на авто как с поперечной установкой силового агрегата, так и с продольной. При этом компоновка предопределяет, какая из ведущих осей функционирует постоянно (исключение – постоянный полный привод).

Система, обеспечивающая привод на все колеса может работать как с МКПП, так и с любой автоматической коробкой передач.

Устройство автоматической коробки передач

Принцип работы системы достаточно прост: от мотора вращение передается на КПП, которая обеспечивает изменение передаточных чисел. От коробки передач вращение поступает на раздатку, которая перераспределяет его на две оси. А далее уже по карданным валам вращение передается на главные передачи.

Но выше описана общая концепция системы полного привода. Конструктивно же трансмиссия может отличаться. Так, как правило, на авто с поперечным расположением в конструкцию КПП одновременно входят и главная передача переднего моста, и раздатка.

А вот в авто с двигателем, установленным продольно, раздатка и главная передача передней оси – отдельные элементы, и вращение на них поступает за счет приводных валов.

Существует еще ряд конструктивных особенностей, которые напрямую влияют на проходимость авто. В первую очередь это касается раздаточной коробки. В полноценных внедорожниках у этого узла обязательно имеется понижающая передача, которая в кроссоверах есть далеко не всегда.

Toyota Tundra

Также на внедорожные качества влияют дифференциалы. Количество их может быть разным. У одних авто присутствует межосевой дифференциал, входящий в устройство раздатки. Благодаря этому элементу осуществляется возможность изменения соотношение распределения момента вращения между осями в зависимости от условий движения. В некоторых авто для увеличения проходимости также предусматривается блокировка этого дифференциала, после задействования которого распределение вращения по мостам делается в строго заданных пропорциях (60/40 или 50/50).

Но межосевого дифференциала в конструкции системы может и не быть. А вот межколесные дифференциалы, устанавливаемые на главных передачах, присутствуют на всех авто, но не на всех имеются их блокировки. Это тоже сказывается на ходовых качествах.

Различаются также и механизмы управления приводом. В одних авто все делается в автоматическом режиме, у других для этого водителем задействуются электронные системы, у третьих – подключение полностью ручное, механическое.

В общем, полный привод, используемый на авто, система не такая уж и простая, как изначально кажется, хотя принцип его функционирования на всех авто одинаков.

  • 4Matic от Mercedes;
  • Quattro от Audi;
  • xDrive от BMW;
  • 4motion концерна Volkswagen;
  • ATTESA у Nissan;
  • VTM-4 компании Honda;
  • All wheel control разработка Mitsubishi.

Передний привод (FWD)

На сегодняшний день, это наиболее распространенный тип привода. Комбинация, двигатель/коробка переключения передач расположены спереди, зачастую поперек центральной оси автомобиля. Вся мощность, как следует из названия, идет на колеса передней оси.

Всего выделяется шесть разновидностей переднеприводной компоновки:

Двигатель установлен продольно, перед передней осью

Двигатель установлен продольно, за передней осью

Двигатель установлен продольно, над передней осью

Двигатель установлен поперечно, перед передней осью

Двигатель установлен поперечно, за передней осью

Двигатель установлен поперечно, над передней осью

Также выделяют три типа компоновки самого силового агрегата при переднем приводе:

Последовательная компоновка — двигатель, главная передача и коробка передач размещены друг за другом на одной оси

Параллельная компоновка — двигатель и трансмиссия расположены на параллельных друг другу осях на одном уровне по высоте

«Этажная» компоновка — двигатель расположен над трансмиссией

Компоновка полного привода

«Классическая»

Схема трансмиссии полноприводного автомобиля с раздаточной коробкой.

Трансмиссия трёхосного полноприводного автомобиля ЗИЛ-157.

Грузовые автомобили повышенной проходимости, автобусы, сконструированные на их базе (ПАЗ-3206, штабные автобусы на шасси ГАЗ-66), внедорожники, начиная с Willys MA и ГАЗ-64.

Один из самых компактных в мире классических внедорожников с несущим кузовом — российская LADA 4×4 ВАЗ-2121.

Двигатель размещён продольно, в одном блоке со сцеплением и коробкой передач. Крутящий момент передаётся через промежуточный карданный вал на раздаточную коробку (ГАЗ-63, ГАЗ-69), впрочем, раздаточная коробка может быть в одном блоке с коробкой передач (УАЗ-469, УАЗ-452). От раздаточной коробки карданные валы передают крутящий момент на передний ведущий мост и на задний (или на тележку, если автомобиль трёхосный и более). Средний мост при этом проходной, от него к заднему идёт карданный вал. На выпускавшихся ранее трёхосных ЗИС-151, ЗИЛ-157, КрАЗ-214 отдельный карданный вал шёл к среднему мосту, а к заднему подходили последовательно два карданных вала с промежуточным подшипниковым узлом, установленным на среднем мосту.

На основе переднего привода

Схема трансмиссии полноприводного автомобиля на основе переднеприводного с продольным расположением двигателя.

Схема трансмиссии полноприводного автомобиля на основе переднеприводного с поперечным расположением двигателя.

На основе переднеприводных легковых автомобилей многие фирмы, особенно японские (родоначальником в 1971 году стала фирма Subaru), выпускают версии с приводом на заднюю ось (как отключаемым, так и постоянно включенным). Встречаются модели как с продольным расположением двигателя, например, Subaru Leone, Audi Quattro и т.д., так и с поперечным (представлены в настоящее время в большинстве случаев). Штатная коробка передач переднеприводного автомобиля (как механическая, так и автоматическая) изменена, установлен редуктор отбора мощности к задней оси, крутящий момент передаётся через карданный вал на заднюю ось. Дифференциал с блокировкой (если он есть, на моделях с постоянным приводом) находится в картере коробки передач. На автомобилях с отключаемой задней осью подключение её производится или рычагом, или кнопкой (вакуумный сервопривод с электрическим управлением). Многие легковые автомобили с полным приводом имеют защиту поддона картера двигателя, дорожный просвет не увеличен в сравнении с переднеприводной моделью (используются одни и те же детали подвески).

Subaru Leone Break 4WD (1972) — Первый в мире дорожный переднеприводный легковой автомобиль дооснащенный полным приводом

Из советских легковых автомобилей эту компоновку имели автомобили ЛуАЗ-967 и ЛуАЗ-969, на них устанавливался двигатель воздушного охлаждения автомобилей «Запорожец», изменённая коробка передач имела подключаемый вал отбора мощности к задней оси. Однако эти автомобили изначально относились к категории внедорожников.

С задним расположением двигателя

Схема трансмиссии полноприводного автомобиля на основе заднеприводного с продольным расположением двигателя.

Subaru Sambar 4WD, Япония. Откинув задний бампер, можно получить доступ к двигателю.

До 2010-х существовало небольшое количество моделей полноприводных автомобилей с заднемоторной компоновкой, например, фургоны и микроавтобусы Subaru Sambar/Domingo, малотоннажные грузовики (грузоподъёмностью около 500 кг) других японских фирм, например, Honda. Основной привод на заднюю ось, коробка передач объединена с главной передачей. Привод на переднюю ось отключаемый или постоянно включен. Доступ к двигателю происходит через откидной задний бампер или через разбираемый пол в салоне микроавтобуса. Подвеска колёс независимая.

VW T3 Syncro Doppelcabine Lastwagen, Германия-Австрия

В Австрии фирма Steyr по заказу VAG выпускала в 1985-1992 гг. полноприводную версию Syncro заднемоторного микроавтобуса Volkswagen Transporter T3. С конца 1980-х модель Transporter Syncro предлагалась еще и в кузовах фургон и пикап, а также премиальных исполнениях Caravelle и Carat.

Некоторые колёсные бронированные машины также имеют заднее расположение двигателя (например, БРДМ-2, БТР-60), но в их конструкции используются агрегаты от «классических» грузовых полноприводных автомобилей (двигатель с коробкой передач, раздаточная коробка).

Жесткое подключение

Автомобили с такой трансмиссией стоит рекомендовать водителям, часто передвигающимся по труднопроходимым местам либо проводящим свободное время в походах, на охоте или рыбалке. Именно там они сумеют реализовать весь потенциал автомобиля и смогут закрыть глаза на его недостатки.

Для асфальта такие машины мало подходят. Приходится «таскать» ненужную технику, и снижается безопасность при попадании на обледенелый участок, где легко потерять контроль над автомобилем.

На бездорожье недостатки превращаются в достоинства. Жесткая блокировка исключает взаимное проскальзывание колес, поэтому мы можем быть уверенны, что, по крайней мере, одно переднее и одно заднее колесо будут вращаться (при блокировке всей оси – все колеса).

Схема реализации довольно простая. Тяга от двигателя через коробку передач передается к раздаточной коробке. Здесь момент прямо передается на заднюю ось (позиция Н2). Когда активируется режим 4Н, передняя ось жестко подключается к раздаточной коробке (без дифференциала или муфты). С этого момента приводные валы (карданы), идущие на переднюю и заднюю ось, вращаются с одинаковой скоростью. В подавляющем большинстве подобных схем предусмотрен режим 4L – пониженная передача, предназначенная для действительно тяжелых участков.

Жесткое подключение имеет ряд важных особенностей. Здесь нет межосевого дифференциала, который компенсирует разность скоростей передней и задней оси. Поэтому при движении по асфальту или твердым поверхностям с большим коэффициентом сцепления, в трансмиссии возникают огромные напряжения, способные повредить механизмы. На рыхлой поверхности (песок, снег, гравий, грязь и т.п.) такой опасности нет, так как колеса легко проскальзывают. Степень вредного воздействия больше зависит не от скорости, а от траектории — машина движется по прямой или поворачивает. Даже при повороте на низкой скорости возникают огромные напряжения. Поэтому данная схема подходит только для полевых условий.

В то же время, отсутствие в трансмиссии промежуточной электроники и элементов, которые могут перегреваться (как в многодисковой муфте), означает, что вы можете месить грязь часами, не беспокоясь об эффективности привода.

Еще один плюс – долговечность и устойчивость к суровым условиям эксплуатации. Достаточно регулярно менять масло в раздаточной коробке. Даже если внутрь попадет вода, авто сможет довезти вас до дома.

Список автомобилей, использующих простое жесткое подключение полного привода, неуклонно сокращается. В этом нет ничего удивительного, так как желающих купить простой автомобиль с высокими внедорожными способностями становится все меньше.

Чаще всего такой тип привода используется в рамных автомобилях. Например, в пикапах, ориентированных на простоту и низкую стоимость – Nissan Navara, Toyota Hilux, Ford Ranger. В то же время, Mitsibishi L200 и Volkswagen Amarok предоставляют водителю выбор – помимо простых версий с жестким подключением оси предлагаются модификации с центральным дифференциалом.

Как правильно ездить на машине с полным приводом

Чтобы реализовать все возможности полного привода надо изучить особенности конструкции конкретного автомобиля, понять как работает именно его схема трансмиссии.

  1. Не пользоваться подключаемым полным приводом без межосевого дифференциала на асфальте, это закончится быстрым износом и поломками.
  2. Потренироваться в вождении на скользкой дороге в поворотах, часто полноприводные машины, особенно со свободным дифференциалом или автоматическим перераспределением момента, могут вести себя непредсказуемо, меняя поведение с переднеприводного на заднеприводное и наоборот. А работать педалью газа в повороте надо с диаметрально противоположной тактикой, машина на добавление тяги может как уйти с заносом вовнутрь поворота, так и начать скользить передней осью наружу. Это же относится и к гашению начавшегося заноса задней оси.
  3. Хорошая устойчивость 4×4 зимой может пропасть внезапно для водителя. К этому надо быть готовым, ведь моноприводные машины всегда предупреждают о потере сцепления заранее.
  4. Отличная проходимость не должна приводить к бездумному посещению грязевых «засад» или снежных полей. Возможность выбраться без трактора из подобных условий больше зависит от выбранных шин, чем от способностей автоматики в трансмиссии.

При этом в разумной стратегии вождения полноприводная машина всегда поможет избежать неприятностей, в которые моноприводы попадут гораздо раньше. Только не надо этим злоупотреблять.

В перспективе все машины получат полный привод. Это связано с прогрессом в технике электромобилей. Там очень легко реализуется схема с электромотором на каждое колесо и развитой силовой электроникой.

Вот такие автомобили уже не потребуют инженерных познаний о типе привода. За водителем останется только управление педалью акселератора, остальное машина сделает сама.

Давно известная технология

Полный привод для водителя – преимущество на дорогах? Это действительно так, но не во всех случаях – есть некоторые вещи, которые нельзя игнорировать. Начнем с краткой предыстории.

Полноприводные автомобили – это не какая-то новомодная вещь, появились они аж в начале прошлого века. Массово полноприводную трансмиссию начала применяться во время второй мировой войны. Самые известные из них – это прародители Jeep Wrangler, Mercedes Gelenwagen, Land Rover Defender и как следствие – японский Toyota Land Cruiser.

В массы легковой полный привод пошел благодаря Audi Quattro с 1980 года. Кстати, конструкция этого автомобиля была максимально проста и надёжна!

Audi Sport Quattro

В общем, полный привод в любом его проявлении – это не что-то новое и модное, а давно придуманное, проверенное временем и реализованное во всех возможных вариантах. Сейчас это могут быть кроссоверы («паркетники» или CUV) или большие внедорожники (SUV).

Если вы покупаете полноценный внедорожник – то в 99% он будет полноприводный. Более того, в России в этом случае особого выбора не будет (в отличие от США, где практически все джипы и паркетники можно приобрести в моноприводной версии). Так что обсуждать цену, целесообразность и необходимость полного привода на большом внедорожнике просто бессмысленно – просто потому, что он идёт с ним в комплекте.

Реально выбирать между полноприводной и моноприводной версиями будет покупатель кроссоверов или обычного легкового авто с опциями в виде полного привода. И здесь есть, над чем подумать.

О достоинствах

Электронные микросхемы помогают скоординировать функционал всего узла. Их «миссия» — принять сигналы от датчиков, измеряющих скорость вращения колесных дисков, мгновенно поменять параметры мощности в зависимости от дорожных условий, водительские манеры езды. Устройство такого плана относят к наиболее прогрессивным ввиду обеспечения высоких показателей безопасности для участников движения. Также электроника, как следует из любого описания постоянного полного привода, позволяет улучшить динамику автотранспорта. Седан, хэтчбэк, универсал характеризуются устойчивостью на дороге в любые природные условия, будь то снег, ливень, град, сильный ветер. Так ли уж хорошо обстоят дела?

Жесткий подключаемый полный привод (Part time) 4WD.

https://www.youtube.com/watch?v=xVsxN4K2EcE

Самое простое решение для автомобиля 4WD – прямое подключение всех ведущих мостов. Такой тип трансмиссии сравнительно прост и надежен. Крутящий момент, поступает через коробку передач к раздаточной коробке, а от нее через шарнирные приводы к дифференциалам мостов. Усилие от двигателя непосредственно распределяется на передний и задний мост практически в равном количестве.

В результате, величина крутящего момента как на задних, так и на передних колесах становится практически равной. Такое распределение момента существенно повышает проходимость. Автомобиль может преодолевать существенное бездорожье.

Для увеличения крутящего момента дополнительно в трансмиссию 4WD вводится еще одна понижающая передача, называемая демультипликатором. При включении понижающей передачи, автомобиль существенно теряет в скорости, зато увеличивается тяга на колесах, что еще больше повышает проходимость. Для движения по рыхлому снегу, а также по вязким почвам рекомендуется включение понижающей передачи.

Такая конструкция лежит в основе всех классических 4WD внедорожников – тяжелых автомобилей, имеющих жесткую рамную основу и зависимую, часто, рессорную подвеску с неразрезными балками мостов. Конструкция классического 4WD внедорожника является фактически повторением конструкции автомобилей с американской маркировкой «general purpose», что в буквальном переводе означало: «автомобиль общего назначения». Позднее, это словосочетание трансформировалось в ставший нам привычным «джип» (Jeep).

Повышенной проходимости способствует не только полный 4WD привод на все колеса с дополнительной понижающей передачей. Успешному преодолению бездорожья во многом способствует удачное распределение веса автомобиля по осям, а также жесткая рама и конечно же, высокая и мощная подвеска, в которой вертикальное перемещение обоих колес жестко связано между собой.

Все это способствует хорошим внедорожным качествам. Если в автомобиле используются межколесные самоблокирующиеся дифференциалы, его проходимость повышается еще больше. Большинство «классических» внедорожников представляют собой автомобили с мощными двигателями, высокой посадкой и внушительными габаритными размерами. Такие автомобили способны преодолеть серьезное бездорожье, снежные заносы и даже переехать неглубокие водоемы без сильного течения.

Наряду с известными преимуществами, классические внедорожники 4WD имеют и ряд существенных недостатков. Главным из них является, как ни странно, жесткий полный привод. Все дело в том, что крутящий момент распределяется в равной степени между осями автомобиля. При некоторых условиях угловые скорости передних и задних колес не всегда бывают одинаковыми

. И если при движении по рыхлому грунту это компенсируется пробуксовкой колес, то при движении по твердому и ровному дорожному покрытию в трансмиссии будут возникать опасные перегрузки. Например, при прохождении поворотов, из-за разности давления в шинах или неравных угловых скоростях карданных шарниров, в трансмиссии внедорожника возникают крутильные колебания, в результате которых механизмы легко выходят из строя.

Чтобы этого не произошло, один из ведущих мостов, чаще передний, имеет возможность отключения от трансмиссии 4WD. Если вы двигались по бездорожью и решили выехать на дорогу с асфальтовым покрытием, прежде чем двигаться по дороге, вы должны отключить одну из ведущих осей. Многие отечественные и зарубежные модели 4WD внедорожников для уменьшения механических потерь оснащаются специальными муфтами, при помощи которых передние колеса подключаются к трансмиссии.

Некоторые модели имеют вакуумный или электромагнитный привод колесных муфт. Исходя из этого, такой тип автомобилей называют «part time 4WD». Повышенный расход топлива – еще один существенный недостаток внедорожников. Тяжелая рамная конструкция, чугунные балки мостов, большие механические потери обуславливают повышенный топливный аппетит таких автомобилей.

Достоинства 4WD:

  • повышенная проходимость,
  • простота и надежность конструкции,
  • жесткая конструкция.

Недостатки 4WD:

  • высокий расход топлива,
  • повышенные потери мощности,
  • необходимость отключения одной из ведущих осей,
  • высокий центр тяжести (склонность к опрокидыванию).

Суть системы

Полноприводная система не такая простая, как многие думают. Если автомобиль просто так снабдить постоянным полным приводом, то его управляемость будет просто ужасной за счет плохой поворачиваемости. С этой проблемой инженеры разобрались просто: водитель по желанию мог подключать заднюю ось на плохих дорогах, а на хороших просто его отключать. Но инженерный прогресс идет вперед и появился лучший вариант привода на четыре колеса.

Суть новой системы заключается в том, чтобы автомобиль сам за водителя решал, когда нужно подключать весь привод, а когда только ведущие колеса. Система 4Motion способна определять, на какие колеса нужно подать большее количество момента. К примеру, автомобиль резко стартует, и передние колеса начинают пробуксовку. За доли секунд технология распознает, что происходит пробуксовка и подключает в помощь задние колеса. Как только авто перестало буксовать, привод на задние колеса отключается.

Что она делает для автомобиля? Есть несколько ответов:

  • В отличие от постоянного полного привода, эта система улучшает управляемость автомобиля;
  • Статичный полный привод значительно увеличивает расход топлива. С 4Motion он гораздо ниже;
  • Четыре ведущих колеса помогают на бездорожье, но когда автомобиль интеллектуально способен распределять нагрузки на каждое колесо, то проходимость в разы лучше;
  • Эта система прощает ошибки водителя на дороге. Например, авто ушло в занос, и момент, подаваемый на колеса, будет распределяться именно так, чтобы выровнять автомобиль.

Разновидности

Исходя из конструктивных особенностей и принципов работы, такие трансмиссии можно разделить на 3 общих вида. Постоянный полный привод (обозначается как 4х4 или 4WD) — это разновидность системы, которая перераспределяет тяговый момент между всеми колесами. Такой вариант применяется на машинах как с продольным, так и с поперечным расположением силового агрегата. Для повышения эффективности перераспределения крутящего момента данная трансмиссия дополняется блокируемыми дифференциалами.

В современных автомобилях (преимущественно во внедорожниках, но встречаются и легковые модели) работу полного привода в основном регулирует бортовая электроника, которая перенастраивает его с учетом информации с датчиков, расположенных возле колес. Благодаря этому достигается оптимальное перераспределение крутящего момента в зависимости от текущих дорожных условий, что улучшает качество безопасности и динамики управления машиной. Однако из-за такой конфигурации увеличивается расход топлива и повышается нагрузка на элементы трансмиссии. Принудительный полный привод отличается от постоянного тем, что в нем не предусматривается центральный дифференциал. По умолчанию при такой конфигурации весь крутящий момент идет на заднюю ось. Передний мост подключается за счет раздаточной коробки, которая перераспределяет на него тягу и управляется вручную.

Данный вариант трансмиссии используется в основном на машинах, которые периодически эксплуатируются на бездорожье. Подключаемый полный привод эффективен потому, что обеспечивает жесткое подключение обеих осей только в том случае, когда это необходимо. Конструкция этой трансмиссии тоже различается в зависимости от типа автомобиля. В частности, на некоторых машинах используется подключаемый полный привод с жестко блокируемыми межколесными дифференциалами и/или раздаточной коробкой с понижающей передачей. При этом после запуска данной трансмиссии резко увеличивается нагрузка, которые испытывают ее компоненты, и повышается расход топлива.

Автоматический полный привод работает на основании команд, которые дает бортовая электроника. Та срабатывает в основном, когда возникают пробуксовки колес. В этом случае фрикционная муфта межосевого дифференциала замывается и передает крутящий момент на переднюю или заднюю ось (зависит от изначальной конфигурации автомобиля). Важная особенность автоматического полного привода заключается в том, что он способен изменять соотношение передаваемой тяги в зависимости от текущих дорожных условий. Поэтому такой вариант трансмиссии сегодня используют чаще на различных кроссоверах.