Полноприводная трансмиссия: как устроена и работает схема полного привода

Как устроен и работает полный привод Subaru

«Расскажите про работу полного привода Subaru, а именно — про распределение момента 60×40. Как он работает?»

Хорошо, что автор вопроса указал соотношение (60/40), хотя было бы лучше, если бы он уточнил еще и модель, а также годы ее выпуска. Ведь, несмотря на общее фирменное обозначение Symmetrical AWD, на автомобилях марки Subaru в зависимости от модели, года выпуска и рынка сбыта применяются совершенно разные полноприводные трансмиссии!

Дабы не запутывать читателей и не перегружать ответ перечислением и описанием всех возможных вариаций, кратко пробежимся по принципиальным схемам полного привода, применяемым на современных Subaru, и чуть подробнее остановимся на той, которая, как нам кажется, интересует автора вопроса.

Версии с механической коробкой передач имеют «честный» постоянный полный привод. Как правило, это схема CDG с симметричным межосевым дифференциалом, блокирующимся при помощи вискомуфты. Считайте, чистая механика, дополненная гидравликой, без какого-либо электронного управления. На некоторые модели, в частности Forester, также устанавливают задний межколесный дифференциал, блокируемый при помощи вискомуфты. Кроме того, на ряде моделей используется понижающая передача.

Но «заряженные» WRX STi оснащаются несимметричным дифференциалом, который обеспечивает перераспределение крутящего момента в пользу задних колес. Соотношение зависит от поколения «стихи», но находится на уровне 41:59 – 35:65. При этом «центр» имеет изменяемую (принудительно или автоматически) степень блокировки при помощи электромагнитной муфты. Данная система известна под названием Driver Controlled Center Differential (DCCD). На задней оси, кроме того, установлен «самоблок».

Для «заряженных» версий Subaru с автоматической трансмиссией (та же Impreza WRX STi, а также Forester S-Edition и Legacy GT) в свое время была предложена схема, получившая название Variable torque distribution AWD (VTD). В ней используется несимметричный планетарный дифференциал (45:55 в пользу задних колес), блокируемый с помощью электронно-управляемой многодисковой муфты. В качестве опции в заднем межколесном дифференциале также может быть установлена вискомуфта.

Наконец, Subaru с автоматическими трансмиссиями и вариаторами Lineatronic оснащаются системой полного привода с активным распределением крутящего момента Active torque split AWD (ACT). Судя по всему, именно про нее и спрашивает наш читатель. В зависимости от поколения и года выпуска имеются определенные конструктивные отличия, но принцип действия ACT остается неизменным.

В отличие от вышеназванных схем межосевого дифференциала здесь нет, за передачу крутящего момента к задним колесам отвечает электронно-управляемая муфта. Ну а главное — такие Subaru имеют более «переднеприводный» характер на скольких покрытиях, поскольку соотношение в нормальных условиях здесь 60:40 в пользу передних колес!

При этом перераспределение тяги зависит от целого ряда параметров (выбранный режим коробки, скорость вращения передних и задних колес, положение педали «газа» и т.д.), на основании которых блок управления и «решает», насколько жестко зажать фрикционы и сколько момента перебросить на заднюю ось. Поэтому соотношение меняется в режиме реального времени и может варьироваться в пределах 90:10 – 60:40 в пользу передней оси. Кстати, задний межколесный дифференциал на ряде моделей также может быть оснащен вискомуфтой в качестве автоматической блокировки.

Сказать, что Subaru с ACT имеют «ненастоящий» полный привод нельзя: в отличие от многих моделей других марок с подключаемой задней осью здесь тяга к задним колесам поступает всегда. Но до «равноправного» соотношения 50:50 дело все же не доходит, в целом на скользких покрытиях такие автомобили управляются несколько иначе, нежели версии с механическим дифференциалом. Впрочем, все эти особенности раскрываются в далеко не стандартных режимах движения, а в «гражданских» даже опытный водитель вряд ли определит, какая из вариаций Symmetrical AWD использована.

Иван КРИШКЕВИЧ ABW.BY

Найти и купить необходимые б/у запчасти к Subaru вы можете, воспользовавшись поиском сайта-агрегатора BAMPER.BY. Здесь собрано более 3.600 предложений для автомобилей этой марки с фотографиями и ценой каждой детали. BAMPER.BY — ищи запчасти правильно!

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).

Центральный (межосевой) дифференциал

Автомобили с постоянным полным приводом, безусловно, более ценны, чем автомобили с автоматическим подключением второй оси. Центральный дифференциал действительно имеет свои преимущества. Чаще всего он необходим, когда речь идет о постоянном распределении между осями большого крутящего момента, не опасаясь, что в критический момент одна из осей отключится.

Классическая схема реализована следующим образом. Тяга от двигателя передается через коробку передач на центральный (межосевой) дифференциал. Он, в свою очередь, делит тягу между передней и задней осями. Оба приводных вала (кардана) вращаются постоянно, а соединение чисто механическое. Благодаря этому нет задержек или перегрева. В зависимости от типа дифференциала распределение выходной мощности составляет 50:50 или любое другое (планетарный, торсен).

Однако, межосевой дифференциал работает как и межколесный, т.е. когда одно из колес теряет контакт с дорогой (проскальзывает), машина останавливается. Следовательно, дифференциал нужно заблокировать. Это делается с помощью фрикционного замка (блокировка в виде вязкостной или электронно-управляемой муфты).

Внедорожники дополнительно оснащены полными блокировками в обход дифференциала. Тогда автомобиль работает как с жестко подключенным приводом. Центральный дифференциал типа Torsen работает, как дифференциал с блокировками.

Межосевой дифференциал обычно используется в легковых автомобилях и внедорожниках премиум-класса. Причем, в действительно дорогих машинах – это сложный механизм с интеллектуальным управлением.

В спортивных автомобилях (некоторые версии Subaru Impreza STi или Mitsubishi Lancer Evo) водитель может менять режим работы дифференциала (гравий, песок, снег и т.д.). Во многих кроссоверах можно увидеть кнопку с крестиком между осями – она обозначает возможность полной блокировки дифференциала.

Как правило, дифференциал передней оси (передний мост) лишен блокировок, а задний дифференциал может быть свободным (без блокировок), работать с ограниченным проскальзыванием или иметь возможность полной блокировки. Зачастую функцию блокировок берет на себя тормозная система.

Постоянный полный привод встречается в автомобилях Volkswagen и Audi с продольным расположением двигателя, в Subaru (но только с механической коробкой передач), в большинстве Land Rover и внедорожниках Toyota.

Характеристики автомобиля

Какой колесный привод в автомобиле более удобный и эффективный? Попробуем разобраться, но сначала назовем определяющие факторы.

Показатель устойчивости связан с тем, насколько автомобиль способен поддерживать изначально заданное направление движения без дополнительных управляющих манипуляций со стороны водителя, то есть без корректировки руля, нажатия на акселератор или на тормоз и пр. Основные эффекты, которые имеют наибольшее значение, – это будет ли автомобиль в данных обстоятельствах склонен к опрокидыванию и появится ли боковое скольжение колес.

Другой показатель – поворачиваемость. Он характеризуется способностью автомобиля менять направление движения под влиянием боковых воздействий (например, ветра). Руль при этом должен быть зафиксирован. Если при движении по дуге (при неподвижном руле):

• радиус поворота вырастает, то это значит, что поворачиваемость недостаточная;
• радиус уменьшается, значит, поворачиваемость избыточная;
• радиус остается неизменным, значит, поворачиваемость нейтральная (идеальный вариант).

Недостаточная поворачиваемость более предпочтительна по сравнению с избыточной, так как при движении по дуге большего радиуса снижается действие центробежных сил, и автомобиль приобретает лучшую управляемость. Плюс к тому, понятное изменение траектории движения при определенном векторе силового воздействия соответствует логике, а потому это делает результат управления более предсказуемым.

В современных машинах ведущим, как правило, является передний мост. То есть, именно на передние колеса приходится тяговое усилие от мотора. Получается, что для потери сцепления с дорогой передним колесам нужно намного меньшее воздействие, чем, например, задним.

Особенности полноприводных автомобилей

Полный привод: схемы распределения тяги на все колеса

Полноприводный автомобиль щеголяет искусными характеристиками, притягивающими внимание потребителей:

• обладает наиболее эффективной разгонной динамикой;
• склонен преодолевать труднопроходимые участки на бездорожье;
• способен без труда взбираться на ледяные горки.

Однако далеко не каждая полноприводная трансмиссия способна качественно реализовать данные характеристики. Впрочем, даже полноценное исполнение непосредственных задач происходит далеко не в бескомпромиссном русле. Многое зависит от компоновки полного привода:

• постоянный;
• подключаемый средствами автоматики;
• подключаемый вручную.

Постоянный полный привод в движении зимой: особенности и сложности

Полноценная полноприводная компоновка обеспечивает постоянную циркуляцию мощности между двигателем, передними и задними осями. Основная конструктивная единица системы – раздаточная коробка, распределяющая тягу между двумя межколесными дифференциалами. Узел включает:

• межосевой дифференциал;
• блокировочное устройство, обеспечивающее жесткую связь передней и задней осей (вискомуфта, фрикционная муфта, самоблокирующийся дифференциал);
• цепную передачу, посредством которой крутящий момент поступает на вал передней оси.

Именно полноценный полный привод является незаменимым помощником зимой: мощность подводится ко всем 4 колесам непрерывно как на асфальте, так и на бездорожье, да и мгновенно срабатывающая блокировка позволяет с уверенностью штурмовать заснеженную «пересеченку».

Классический акцент на проходимости постоянного «полноприводника» сделан в ущерб другим качествам:

• большая масса;
• заведомо увеличенный расход топлива;
• сложность реализации конструкции, значительно повышающая себестоимость опции.

Универсальное технологичное решение: подключаемый полный привод

Гибридная альтернатива постоянной схеме распределения 4х4 – передний привод с подключаемой по требованию электроники задней осью. Компоновка трансмиссии представляет собой усложненный вариант «переднеприводника»:

• дифференциал передней оси традиционно связан с коробкой передач;
• примитивная раздаточная коробка: коническая передача, обеспечивающая передачу крутящего момента от передней оси на карданную передачу;
• агрегат, подключающий заднюю ось: вискомуфта или фрикционный узел.

Электронное бесступенчатое распределение мощности заманчиво:

• относительно низкая себестоимость изделия;
• небольшие габариты и масса узлов;
• незначительное увеличение показателей расхода горючего по сравнению с переднеприводной версией.

Вместе с тем решение весьма компромиссно:

• на бездорожье и заснеженных участках заблокированная муфта склонна к быстрому перегреву и выходу из строя;
• на обычной автостраде автомобиль практически находится в переднеприводном режиме (на заднюю ось передается незначительное количество мощности – до 10-20%);
• полноценное использование задней оси возможно только лишь при пробуксовке передних колес или старте.

Стоит отметить, что занос на полном приводе такой компоновки предотвратить весьма сложно. Внезапная трансляция момента на задние колеса, возникающая при пробуксовке передней оси, потребует ювелирных действий от шофера.

Консервативный подход: «ручной» полный привод

Исключив из полноценной полноприводной схемы дифференциал и заменив электронную блокировку на возможность ручного подключения через «раздатку» передней оси, можно получить примитивную малогабаритную механическую систему полного привода. Присущая сугубо внедорожным экземплярам схема обладает такими особенностями:

• устойчивость к большим механическим нагрузкам;
• в активированном состоянии обеспечивается соотношение 50/50;
• будучи включенной, надежная механика способна загубить трансмиссию на асфальте;
• переключение происходит на неподвижном автомобиле.

Как отличить внедорожник от “паркетника”?

Классический внедорожник, то есть автомобиль, предназначенный для эксплуатации в условиях тяжелого бездорожья, должен иметь следующие конструктивные особенности:

• раму;
• постоянный или подключаемый механически полный привод (именно механически, а не, например, через вискомуфту);
• неразрезные мосты;
• механическую блокировку межосевого и межколесного дифференциалов (причем, опять же, именно механическую, а не ее имитацию путем подтормаживания буксующего колеса);
• понижающую передачу;
• высокий дорожный просвет;

Механизмы блокировки межосевого дифференциала, подключения второй оси и управления понижающей передачей часто объединены в раздаточную коробку. Ее наличие — один из основных признаков настоящего внедорожника.

Хотя в последнее время эти постулаты подверглись пересмотру. Например, неразрезной мост уже не есть обязательный атрибут хорошего внедорожника, он скорее вынужденное зло. Просто независимая подвеска надлежащей надежности получается значительно дороже, чем неразрезная балка. Да и безрамных внедорожников становится все больше.

Кроссовер (в обиходе «паркетник») — это что-то среднее между обычным легковым автомобилем и внедорожником. Предназначен для эксплуатации по асфальту, грунтовым дорогам и легкому бездорожью. Имеет увеличенный дорожный просвет, полный привод (подключаемый автоматически, а не механически). Некоторые модели имеют только передний привод. Вот и все признаки, которые взяты от внедорожника. С обычными же легковыми автомобилями кроссоверы роднит несущий кузов, независимая подвеска колес. Да и вообще, кроссоверы создаются на платформе легковых автомобилей.

Стремление автопроизводителей создать и занять побольше «ниш» авторынка привело к созданию так называемых SUV (Sport Utility Vehicle). Это автомобили универсального назначения, имеющие некоторые атрибуты внедорожника (рама, понижающая передача, блокировки), но цельный мост только сзади, а передняя подвеска — независимая. Такие машины обладают неплохими характеристиками на шоссе и способны преодолеть достаточно серьезное бездорожье. То есть это еще не внедорожники, но уже и не «паркетники».

Как быть тем, кто хочет купить полноприводный автомобиль, но не знает, какому именно типу трансмиссии отдать предпочтение? Просто необходимо определиться, где и как преимущественно будет эксплуатироваться автомобиль. Если вы любитель скоростной езды, покупайте легковой автомобиль с постоянным полным приводом. Если вы любитель умеренной езды, но зимой хотите себя обезопасить от лишних проблем, покупайте автомобиль с автоматически включаемым полным приводом. Любителям охоты, рыбалки, поездок на дачу и отдыха на природе независимо от времени года следует ориентироваться на максимальный запас проходимости своих автомобилей. Этому соответствуют внедорожники с большим дорожным просветом, понижающим рядом передач и как можно большим числом блокировок дифференциалов (лучше всего трех).

Как поменять подшипник муфты полного привода

Одной из характерных болезней муфт является шум подшипника Причем, актуально это, как для старых вискомуфт так и для современных элетроуправляемых. Если подшипник начинает звенеть, то его нужно менять, чтобы не было более серьезных последствий. Сделать это можно и в домашних условиях. Главное – иметь определенные теоретические знания и прямые руки. Конечно, технология ремонта несколько отличается, в зависимости от марки и модели машину. Но общий принцип таков:

• Необходимо загнать машину на яму или вывесить на подъемнике.
• Идентифицировать под днищем машин кардан и редуктор. К редуктору крепится сама муфта. Часто проводят еще и ряд операций по отсоединению элементов системы полного привода друг от друга. Такие манипуляции облегчают снятие муфты. Заодно, можно провести профилактику и остальных элементов системы.
• На всякий случай слить масло с редуктора.
• Демонтировать муфту и извлечь подшипник.
• Удалить во всех доступных местах всю ржавчину, которая образовалась за время работы старого подшипника.
• Установить новый подшипник на то место, где ему полагается стоять, правильно его сориентировав.
• Аккуратно все собрать в правильном порядке и загерметизировать.

Инструкция, стоит повторить, получилась довольно общей и короткой. Но в каждом конкретном случае возникают свои особенности и сложности. У кого-то, например, новый подшипник не становится на место, тогда можно задействовать в ремонте, с большой долей аккуратности, кувалду или молоток.

Типы и особенности систем полного привода

Постоянный полный привод. В такой трансмиссии крутящий момент от двигателя передается на все колеса. Правда, в процессе ее создания возникла одна проблема, которая не позволяла инженерам позаимствовать технические решения у обычных вездеходов. Дело в том, что у настоящих «джипов» связь между передней и задней ведущими осями – жесткая, т.е. без дифференциала.

Если на автомобиле с такой трансмиссией ездить по дорогам с твердым покрытием, управляемость у него будет очень плохая, так как передние и задние колеса проходят разный путь, а следовательно, менее нагруженные из них стремятся к пробуксовыванию.Пришлось, помимо переднего и заднего межколесных дифференциалов, установить еще и третий – межосевой или, как его еще называют, центральный дифференциал.

В зависимости от его характеристик крутящий момент распределили между колесами передней и задней оси в необходимой пропорции. Тем не менее в таком виде полноприводная трансмиссия оказалась пригодна только для дорог с однородным дорожным покрытием. На скользкой дороге может возникнуть ситуация, когда весь крутящий момент двигателя будет передаваться на колесо, потерявшее сцепление с дорогой, и автомобиль не сможет сдвинуться с места. Причем шансов попасть в такую ситуацию у полноприводной машины в два раза больше, чем у передне- или заднеприводной. Эту проблему решили путем установки межосевого дифференциала повышенного трения или механизма автоматической его блокировки.

Автоматически подключаемый полный привод. В нормальных дорожных условиях такая трансмиссия работает как передне- или заднеприводная. Это позволяет автомобилям сохранять «фамильные» черты, свойственные тому или иному типу привода. А в экстремальных ситуациях, когда одно или два ведущих колеса теряют сцепление с дорогой и начинают пробуксовывать, крутящий момент перераспределяется и на колеса другой оси.

Конструктивно это осуществляется таким образом. Вал, который передает крутящий момент на ведущую ось, через специальную муфту связан с колесами другой оси. Муфта обычно устанавливается вместо межосевого дифференциала или в непосредственной близости к заднему мосту. В нормальных условиях движения муфта разблокирована, а в экстремальных ситуациях- блокирует и передает крутящий момент на колеса вспомогательной оси. В автомобилях с автоматически включаемым полным приводом применяются несколько типов муфт: уже упоминавшаяся вискомуфта, электронно-управляемые фрикционные муфты, гидравлические системы блокировки фрикционной муфты и т. д.

Системы с ручным включением полного привода. В отличие от «заряженных» версий легковушек со спортивным характером полный привод у внедорожников должен выполнять свою первозданную функцию – помогать передвигаться по дороге с плохим покрытием, где особенно не погоняешь. Такие трансмиссии, как правило, не имеют межосевого дифференциала, без которого не могут обойтись «легковушки» с постоянным полным приводом.

При включенном приводе четырех колес передняя и задняя ось в такой схеме имеют жесткую связь, а крутящий момент передается в соотношении 50:50. Но ездить в этом случае по скоростной магистрали с включенным полным приводом категорически запрещено. Во-первых возникает опасность проскальзывания колес, особенно в поворотах, во-вторых, детали трансмиссии (карданные валы, шестерни колесных дифференциалов и т.д.) испытывают большие перегрузки и если полный привод вовремя не выключить, поломок не избежать. Но все же водители иногда забывают это делать. Поэтому в некоторых схемах есть сигнализаторы или устройства автоматического отключения полного привода при движении с большей скоростью.

Как пользоваться раздаткой с демультипликатором на Ниве 2121

Относительно сложная схема распределения момента от ДВС на колеса объясняется универсальным предназначением Нива 2121 – при грамотном использовании на ней комфортно передвигаться в городе и по раскисшему проселку. Обеспечиваются подобные свойства наличием раздаточной коробки с блокировкой межосевого дифференциала, дополняющих 4- или 5-ступенчатую «механику», в зависимости от года выпуска.

Нормальное положение для ручек РК, обеспечивающее адекватное поведение на дороге хорошего качества:

• Передняя – от себя Задняя – к себе

Включение специального режима работы трансмиссии производится не за долго до того, как автомобиль начнет преодолевать препятствие (колея, грязь, брод или подъем). Переход на низший ряд необходимо выполнять, остановившись. Возвращение на высшую передачу допускается на ходу, хотя и вызывает проблемы у новичков из-за отсутствия привычного синхронизатора.

Проблемы также могут возникнуть при отключении блокировки, поскольку зубья муфты буквально зацепляются за венец. Включите задний ход и, раскачивая руль, надавите на рычаг от себя. Данное действие производится сразу после преодоления сложного отрезка во избежание перегрузки КПП. Наиболее эффективно отключать дифференциал совместно с переходом на понижающие ступени.