Полный привод lock что это
Полный привод: постоянный и подключаемый. Как устроен и в чём разница?
Чтобы передвигаться по бездорожью и уверенно чувствовать себя в поворотах, нужно «грести» всеми четырьмя колёсами – это общеизвестно. Но как передать крутящий момент на них? Стоит ли это делать постоянно или только когда нужно и где кроются подводные камни?
Главное и неизменное «действующее лицо» всех систем полного привода — это раздаточная коробка: специальный агрегат, который получает крутящий момент от коробки передач и распределяет его на переднюю и заднюю оси. А вот методик распределения, равно как и схем компоновки, есть несколько.
Системы полного привода принято делить на три типа:
Постоянный полный привод (Full-time)
Плюсы:
Система постоянного полного привода 4Matic (Mercedes-Benz)
Первое, что приходит в голову, когда есть задача передать крутящий момент на две оси, — это жестко подсоединить их к раздатке железными трубами. Но вот незадача: при прохождении поворотов колеса автомобиля проходят разные пути.
Если жестко соединить оси, то какие-то колеса будут ехать, а какие-то — пробуксовывать. В грязи, когда покрытие мягкое, это нестрашно. Во времена Второй мировой, скажем, легендарные «Виллисы» спокойно ездили с жестко соединенными осями, потому как эксплуатировались исключительно на бездорожье. А вот если покрытие твердое, то эти пробуксовки будут порождать крутильные колебания и медленно, но верно разрушать трансмиссию.
Поэтому в раздаточной коробке автомобилей с постоянным полным приводом располагается межосевой дифференциал — механизм, который распределяет мощность между осями и позволяет им вращаться с разной скоростью. И если какое-то колесо замедляется, то обороты другого увеличиваются, но настолько же падает и крутящий момент на нем.
Все это здорово, пока мы едем по асфальту, а что делать, если задней осью мы застряли в луже? На передних колесах, которые будут стоять на твердой поверхности, будет момент но не будет оборотов, зато задние будут вращаться очень быстро, но момент на них будет маленьким. Маленькой будет и мощность на заднем колесе и ровно такую же мощность дифференциал подаст на передок. Буксовать в таком случае можно хоть целую вечность — все равно не сдвинешься.
Для таких случаев дифференциал снабжают блокировкой — когда она включена, обороты на всех колесах одинаковые, а момент зависит только от сцепления колес с дорогой.
За счет наличия дополнительных узлов (дифференциала и блокировки) вся система получается достаточно тяжелой и сложной. Кроме того, постоянная передача момента на все колеса увеличивает потери энергии, а значит, ухудшает динамику и увеличивает расход топлива.
Постоянный полный привод в автомобилестроении до сих пор используется, хотя в последнее время эту систему постепенно вытесняет полный привод по требованию, о котором речь пойдет дальше.
Блокировка межосевого дифференциала: что это такое
В современных автомобилях есть немало узлов и агрегатов, которые имеются во всех моделях всех марок. Одним из них является дифференциал. Он необходим для того, чтобы обеспечить разную угловую скорость колес, расположенных при повороте на внешнем и на внутреннем его радиусе. У полноприводных автомобилей есть еще межосевой дифференциал, который в большинстве случаев оснащен блокировкой.
В данной статье мы расскажем о том, что такое межосевой дифференциал, для чего нужна блокировка межосевого дифференциала и каких основных типов она бывает.
Что такое межосевой дифференциал
В любом автомобиле есть как минимум один дифференциал. Такое устройство делит крутящий момент, поступающий в него с входного вала, между полуосями передающими его на каждое из ведущих колес. Полноприводный автомобиль (то есть имеющий четыре ведущих колеса) оснащается как минимум двумя дифференциалами, по одному на каждую пару. В большинстве случаев на них устанавливается еще один, межосевой, который имеет возможность блокирования.
Необходимость использования межосевого дифференциала на автомобилях с полным приводом вызвана тем, что им приходится передвигаться в достаточно сложных условиях, часто по неровной местности. В таких случаях на разные оси автомобиля создается разное давление и поэтому необходимо производить распределение между ними крутящего момента.
Для чего нужна блокировка межосевого дифференциала
Следует заметить, что у любого дифференциала (в том числе и межосевого) наряду с его главным достоинством, состоящим в обеспечении разделения крутящего момента, есть и один существенный недостаток. Он является прямым следствием преимущества и заключается в том, что если колеса одной из осей начинают буксовать, то именно на них дифференциалом передается больший крутящий момент. Это существенно понижает проходимость автомобиля, что совершенно недопустимо для внедорожников. По этой причине практически все межосевые дифференциалы, устанавливаемые на них, оснащаются функцией блокировки.
Когда она включена, то на обе оси автомобиля передается одинаковый крутящий момент. Благодаря этому на те колеса, которые не пробуксовывают, транслируется такое же усилие, что и на пробуксовывающие. Это необходимо для того, чтобы машина могла миновать «скользкое место».
Читайте также: Кроссовер — что это такое.
Разновидности блокировок межосевого дифференциала
В современных внедорожниках реализовывается два типа блокировки межосевого дифференциала: ручная и автоматическая. Оба они предполагают или полное, или частичное выключение узла. Чаще на автомобилях повышенной проходимости устанавливаются автоматические блокировки межосевых дифференциалов. Существует три их основных разновидности:
Каждый из этих видов блокировки имеет свои конструктивные особенности и преимущества.
Блокировка с вискомуфтой
Такая разновидность блокировки межосевого дифференциала является на сегодняшний день наиболее распространенной. Она построена по симметричной планетарной схеме, в основе которой лежит взаимодействие между собой конических шестерен. Одним из важнейших элементов ее конструкции является наполненная масляной воздушно-силиконовой смесью герметично закрытая полость. Она связана с полуосями посредством двух отдельных пакетов дисков.
Если полноприводный автомобиль едет с постоянной скоростью по ровной поверхности, то межосевой дифференциал, снабженный такой системой блокировки, транслирует крутящий момент на переднюю и заднюю ведущие оси в соотношении 50% на 50%. В том случае, если вращение одного из пакетов дисков ускоряется, то за счет повышения давления в герметичной полости вискомуфта начинает блокировать (то есть тормозить) соответствующий пакет. Благодаря этому угловые скорости выравниваются, и, по сути дела, происходит блокировка межосевого дифференциала.
Основными достоинствами такой системы являются простота ее конструкции и невысокая стоимость. Именно эти факторы обусловили широкое распространение вискомуфт в системах блокировок межосевых дифференциалов современных внедорожников. Что касается недостатков такой конструкции, то к ним следует отнести неполное автоматическое блокирование, а также риск перегрева в том случае, если она работает в течение длительного периода времени. Дело в том, что значительная часть передаваемой ей кинетической энергии вращения преобразовывается в энергию тепловую.
Блокировка типа Torsen
Она состоит из таких основных элементов, как корпус, левая и правая полуосевые шестерни, их сателлиты и выходные валы. Специалисты в области автомобилестроения считают, что конструкция блокировки межосевого дифференциала этого типа является на сегодняшний день наиболее эффективной и совершенной.
Основу этого механизма блокировки составляют две пары червячных колес, в каждой из которых есть ведущее и ведомое (они называются полуосевыми и сателлитами). Функционирование этой системы основывается на некоторых особенностях, которые имеют шестерни такого типа. Если все колеса автомобиля имеют одинаковое сцепление с поверхностью, то дифференциал работает в штатном режиме. Как только одно из них начинает по тем или иным причинам вращаться быстрее остальных, то сателлит, связанный с ним, пытается начать вращение в обратную сторону. Вследствие этого происходит перегрузка червячной шестерни, а выходные валы блокируются. «Высвободившийся» крутящий момент переходит на другую ось, в результате чего его значения уравниваются.
Важнейшими преимуществами блокировки межосевого дифференциала типа Torsen являются очень высокая скорость срабатывания и широкий диапазон значений переброски вращающего момента с оси на ось. Кроме того, такая блокировка не перегружает тормозную систему автомобиля. Основным недостатком такой конструкции ее сложность.
Блокировка с фрикционной муфтой
Главной отличительной особенностью такой системы является то, что она предполагает возможность как автоматической, так и ручной блокировки межосевого дифференциала. Конструктивно она очень похожа на системы с вискомуфтой, только вместо последней в ней установлены фрикционные диски.
При плавном движении автомобиля угловые скорости между его ведущими осями распределяются равномерно. Если одна из полуосей ускоряется, то фрикционные диски сближаются, сила трения между ними увеличивается, в результате чего происходит притормаживание полуоси.
Системы блокировки межосевых дифференциалов, устроенные на основе фрикционных муфт, на серийных автомобилях практически не применяются. Она достаточно сложна по своей конструкции, к тому же имеет невысокий ресурс из-за того, что рабочие элементы (фрикционные диски) быстро изнашиваются. Кроме того, устройства блокировки с фрикционными муфтами требуют частого обслуживания.
Читайте также: Что такое паркетник и чем он отличается от внедорожника.
Все, что надо знать о полном приводе. «Честный» и не очень
Настоящая снежная зима дает повод задуматься о полном приводе, тем более что AWD-версии автомобилей теперь куда более распространены и доступны, чем раньше. Но что следует учитывать при выборе полноприводного автомобиля, от чего зависит его проходимость и управляемость, какова, наконец, цена вопроса? Будем разбираться!
Название одно – технологии разные
Само по себе словосочетание «полный привод» или «все ведущие» говорит лишь о том, что тяга подается на все колеса. Но способы могут быть разными, даже если говорим про автомобили одного производителя. Как правило, под одним фирменным обозначением скрываются принципиально разные технологии. Скажем, Quattro у Audi – это и постоянный полный привод с межосевым дифференциалом Torsen на больших моделях, и автоматически подключаемый через многодисковую муфту на компактных.
Более того, некоторые модели могут предложить сразу несколько вариантов полноприводных трансмиссий. Так, реализация полного привода на Subaru всегда зависела от версии двигателя и коробки: атмосферные версии с МКПП оснащались постоянным полным приводом, с АКПП – подключаемым, а «заряженные» турбо имели свои оригинальные решения в AWD-трансмиссии.
Классический Mercedes Gelandewagen может иметь как постоянный, так и подключаемый полный привод в зависимости от серии. Ну а Jeep Grand Cherokee традиционно предлагает выбор из нескольких вариантов трансмиссии. Все это – следствие развития технологий и разных требований к технике в зависимости от ее позиционирования.
Рекомендуем прочитать:
Разумеется, у каждого типа полного привода – свои преимущества и недостатки. Собственно поэтому существует такое разнообразие и дальнейшее развитие конструкций. Также заметим, что в рамках одной схемы могут применяться разные технические решения (это касается конструкции дифференциалов, блокировок, многодисковых муфт, вспомогательной электроники). В итоге автомобили с одним типом привода могут ехать совершенно по-разному.
Завидное постоянство
Самым «честным» считается постоянный полный привод: тяга подается на обе оси всегда, ну а то, как она распределяется, зависит от конструкции межосевого дифференциала и возможности его блокировки. Старые модели Audi с продольным расположением двигателя, Subaru с атмосферным двигателем и механической коробкой передач, некоторые модели Mitsubishi (Lancer, Galant, RVR, 3000GT и первое поколение кроссовера Outlander) имеют симметричный дифференциал с распределением 50:50 и автоматической блокировкой (механической или с помощью вискомуфты).
Но последнее время легковые модели, особенно «заряженные» (свежие модели Audi, Subaru WRX STI), оснащают несимметричным дифференциалом с распределением тяги в пользу задней оси – это делает ездовой характер автомобиля более «острым» и предсказуемым. Дело в том, что при распределении 50:50 реакции на управляющие действия слишком противоречивые: автомобиль ведет себя то как передне-, то как заднеприводный. Отдавая приоритет задней оси, конструкторы снижают вероятность недостаточной поворачиваемости и задают повадки автомобиля классической компоновки (избыточная поворачиваемость при этом контролируется ESP).
Впрочем, современные легковые модели и кроссоверы все чаще оснащаются автоматически подключаемым полным приводом с многодисковой муфтой. Чем не угодила классическая конструкция с межосевым дифференциалом? Она достаточно дорогая, ее сложно применять при поперечном расположении двигателя, к тому же она провоцирует повышенный расход топлива. А посему такой тип доступен лишь на достаточно крупных и дорогих автомобилях.
Что удивительно, постоянный полный привод на внедорожниках применяется сравнительно нечасто. Конечно, им могут похвастать «Нивы», практически все модели Land Rover, Mercedes Gelandewagen W463 и, конечно, ML всех поколений. И все же…
Водитель сам подключит
И все же большинство классических внедорожников имеет подключаемый полный привод. Взять тот же Gelandewagen, но более ранней серии W460 и «утилитарной» W461. Или рамные модели Mitsubishi с EasySelect. Или практически любой УАЗ. Или даже крохотный Suzuki Jimny. Все эти автомобили оснащены трансмиссией Part Time: постоянный привод на задние колеса и жестко подключаемый передний мост. Это типичная схема для серьезных «проходимцев», потому что такая конструкция не обременена «лишними» деталями и весьма вынослива на бездорожье.
Однако из-за отсутствия межосевого дифференциала управляемость автомобиля в режиме 4WD достаточно специфична, а чтобы не «порвать» трансмиссию и шины, использовать режим полного привода можно только на покрытиях со слабонесущим грунтом или минимальным сцеплением. На всех же остальных (то есть практически всегда на дорогах общего пользования) доступен только задний привод. Выходит, большую часть времени грозные внедорожники имеют лишь привод на задние колеса.
Что же, некоторые производители усложняют трансмиссию, добавляя межосевой дифференциал. То есть имеется режим 2WD и 4WD, но его также можно использовать на любом типе покрытий. Ну а для наиболее сложных условий предусмотрена автоматическая или принудительная блокировка межосевого дифференциала. Такие режимы имеет, например, знаменитая система Super Select на внедорожниках и пикапах Mitsubishi.
Всем заведует муфта
Ну а современные легковые автомобили и кроссоверы оснащаются автоматически подключаемым полным приводом. И если в конце ХХ века производители использовали простенькие вискомуфты (Volkswagen Golf II Syncro, Suzuki Swift/Subaru Justy), автоматически подключающие заднюю ось при пробуксовке передних колес, то затем стали массово применять более сложные и дорогие, но срабатывающие куда быстрее и точнее электронно-управляемые многодисковые муфты.
Пожалуй, наиболее известна муфта Haldex, которая активно используется на автомобилях разных марок (Volkswagen, Ford, Volvo и т.д.). А в современных BMW (начиная с кроссовера Х3 первого поколения образца 2003 года) используется фирменная система xDrive: муфта подключает переднюю ось, ведь постоянный привод осуществляется на задние колеса.
Да, есть и недостатки, в основном по части выносливости и запаса прочности, отчасти – с точки зрения эффективности. Но ведь если говорим про легковые модели и кроссоверы, которые по определению не предназначены для экстремальной эксплуатации на бездорожье, возможностей муфты для них, как правило, достаточно.
Без блокировок никуда
«Все ведущие» звучит красиво. Но это выражение верно ровно до тех пор, пока одно или несколько колес не окажутся разгруженными или не попадут на гораздо более скользкое покрытие, чем то, с которым контактируют остальные. Вот тут-то и выясняется, что крутящего момента на колесах нет вообще!
Конечно, во всем виноваты дифференциалы, которые допускают вращение приводных валов с разными скоростями. В итоге в совершенно безобидной ситуации остановится даже брутальный внедорожник, лишенный блокировок. Для легковых моделей проходимость не так принципиальна, полный привод у них – для скорости и стабильности на скользких покрытиях. Но и здесь свободные дифференциалы могут сыграть злую шутку: без блокировок или их электронных аналогов заставить машину ехать по дуге под тягой так, как надо, не так-то просто. И опять же любой заезд в сугроб или попытка «взять» обледеневшую горку может обернуться фиаско.
В общем, без блокировок никуда. Как минимум должна быть центральная – она позволит гарантированно передавать тягу на обе оси. На классических внедорожниках с Part Time передняя ось и так подключается жестко, а межосевой дифференциал имеет автоматическую или принудительную механическую блокировку.
На легковых моделях с постоянным полным приводом обычно используют самоблокирующийся межосевой дифференциал. Например, знаменитый Torsen на Audi (хотя на самых ранних моделях применялась механическая принудительная блокировка). На японских моделях помимо самого дифференциала дополнительно применялась вискомуфта – именно в качестве блокировки.
Ну а на «заряженных» версиях (Subaru WRX STI, Mitsubishi Evo) степень блокировки «центра» при помощи электронно-управляемой муфты можно регулировать в автоматическом или ручном режиме, что важно при активной езде. Внедорожники же, как правило, оснащаются принудительной блокировкой «центра».
На моделях с автоматически подключаемым полным приводом сама муфта может блокироваться, передавая в определенном соотношении тягу по осям. Это происходит либо в автоматическом режиме, либо в ручном (позиция Lock для контроллера). Правда, большинство муфт не рассчитано на длительное функционирование в таком режиме.
Межосевая блокировка гарантирует, что как минимум одно заднее и одно переднее колеса точно будут вращаться. Но достаточно «словить» диагональное вывешивание – и вы снова никуда не едете: разгруженные колеса буксуют, нагруженные лишены тяги из-за отсутствия межколесных блокировок. Именно по этой причине многие внедорожники и кроссоверы часто имеют опционную блокировку на задней оси, автоматическую (механический самоблок или вискомуфта) или принудительную. Задней блокировкой (в том числе управляемой по жесткости) могут оснащаться и спортивные версии автомобилей.
А вот на передней оси принудительная межколесная блокировка применяется довольно редко, разве что на серьезной внедорожной технике. На спортивных версиях легковушек порой встречается «самоблок». А вообще современные автомобили все чаще оснащаются электронной имитацией блокировок, так что вопрос решается просто на другом уровне.
Зато при условии грамотной настройки можно получить межколесные блокировки (ладно, их имитации) на обеих осях, и это значительно повышает эффективность полного привода в различных режимах. Особенно при совместной работе со вспомогательными средствами активной безопасности. Но повторимся: многое зависит от качества настройки систем. Если производитель решил сэкономить на софте и тонких настройках, результат будет так себе.
Наш вердикт
Удобство использования полного привода зависит от его типа. Отчасти это касается и ездового характера. А вот эффективность в большей степени связана с блокировками или их электронной имитацией. Без них о хорошей проходимости и отменных ходовых качествах остается лишь мечтать! А ведь это важно: многие покупают полноприводные автомобили как раз в расчете на лучшую проходимость и безопасное поведение на дороге. И вот тут могут быть неприятные сюрпризы. Но подробнее об этом – в следующий раз.
Полноприводные машины в базе объявлений Автобизнеса
Блокировки: какие они бывают, чем хороши и чем чреваты
На заре автомобилестроения инженеры поняли, что сплошная ось для пары колес вредна. Автомобиль по прямой ездит не то чтобы редко, а прямо-таки никогда. Поэтому каждая покрышка проходит свой путь. Быстрый износ шин и нежелание автомобиля поворачивать заставили искать решение. Придумали. Ось разделили надвое, на полуоси, а между ними поставили дифференциал. Теперь на прямой колеса стали крутиться одинаково, а в поворотах – с разной скоростью. Но покрытие не всегда равномерное. Скажем, под одним колесом камень, а под другим рыхлый песок. Соответственно, одному колесу крутиться легче. Вот его-то дифференциал и крутит. А то, которому труднее, не хочет. Появился эффект буксования одним колесом. И даже привод на все четыре колеса проблему не исключил – буксуют по одному колесу спереди и сзади. Теперь встала задача пробуксовку исключить. Для этого и придумали блокировки.
ЧТОБЫ КОЛЕСА НЕ СКОЛЬЗИЛИ
Если рассматривать полноприводной автомобиль, то ему надо три дифференциала: один распределяет крутящий момент между осями (межосевой) и два – между колесами на одной оси (межколесный). А у настоящего внедорожника, с колесной формулой 4х4, все они должны быть блокируемыми.
Большинство современных внедорожников оснащается противобуксовочными системами, которые уменьшают эффект пробуксовки одного из колес. Действуют они по тому же принципу, что и ABS, только наоборот. На каждом из колес установлен датчик, показывающий скорость его вращения. Компьютер считывает показания этих датчиков, и если одно из колес начинает вращаться слишком быстро – то есть наступает пробуксовка, дает команду тормозной системе притормозить это колесо. Некоторые системы еще при этом уменьшают подачу смеси в цилиндры двигателя – придушивают мотор. В большинстве случаев работы этих противобуксовочных систем вполне достаточно, чтобы исключить сильное проскальзывание колес. Иногда они работают настолько эффективно, что диву даешься. Конечно, при частой внедорожной эксплуатации такие системы заметно повышают износ тормозных колодок и дисков, но это, как вы поймете из статьи, вовсе не самое большое из зол. Если же автомобиль не оснащен противобуксовочной системой или ее действия владельцу кажутся недостаточными, можно дополнительно оснастить машину блокировками дифференциалов и добиться гораздо большего эффекта.
БОЛЬШАЯ РАЗНИЦА
Но блокировка блокировке рознь. Одни полностью выключают дифференциал, другие – только частично. Соответственно, в первом случае, если хотя бы одно колесо находится на твердом грунте, машина будет двигаться. Во втором это будет происходить, пока разница в сцеплении колес с поверхностью не превысит какого-то предела. Следовательно, блокировки можно разделить на полные и частичные. Причем полные блокировки могут включаться как вручную, так и автоматически, а вот частичные работают только самостоятельно. Большинство можно установить вместо обычного дифференциала или заменить один тип блокировки другим. А поскольку у каждого типа есть свои преимущества и недостатки, то в подобной переделке есть смысл.
ЗАМКНУТЬ ПО ПОЛНОЙ
Полная блокировка не допускает разницы в скорости вращения полуосей и, соответственно, колес. На бездорожье, там, где может возникнуть пробуксовка, это полезно: вероятность, что автомобиль перестанет двигаться, потеряв сцепление с поверхностью, уменьшается. А вот на твердых покрытиях полная блокировка полуосей приведет к повышенному износу не только покрышек, но и (на больших скоростях) элементов трансмиссии. А самое главное, машина с заблокированным дифференциалом не хочет поворачивать. Поэтому «замок» должен срабатывать только при необходимости. Добиться этого можно, например, установив ручной привод на включение-выключение. Такая блокировка называется принудительной, управляется водителем с помощью рычага или кнопки и требует постоянного контроля за своим состоянием. Периодически владельцы авто с таким типом блокировки забывают вовремя ее отключать, что порой приводит к серьезным последствиям. Кроме того, следует иметь в виду, что нагрузки на полностью заблокированную трансмиссию возрастают очень сильно. Ведь при спокойном движении усилие от двигателя распределяется примерно поровну на два или даже четыре колеса. А если только одно колесо имеет сцепление с поверхностью? Тогда нагрузка на одну полуось возрастает аж в четыре раза. К такому напряжению деталь может быть не готова. Например, на «Ниву» можно поставить полный комплект таких блокировок. Они есть. Но при первом же серьезном испытании, когда вся нагрузка придется на одну полуось, она может попросту не выдержать. Не рассчитана она на это. И увлекательное приключение превратится в путешествие на эвакуаторе. Можно, конечно, заменить полуоси на усиленные, но тогда могут не выдержать детали привода. И так далее. Простое улучшение превратится в полную переделку авто. Поэтому, прежде чем ставить полные блокировки, прикиньте, стоит ли овчинка выделки.