Intro
Одна из самых частых тем обсуждений в автомобильных сообществах это конечно же какой привод брать и почему.
Я не собираюсь вам советовать какой привод брать конечно же полный!, но расскажу про то какие типы бывают из чего состоят и какие бывают. Да на самом деле хотя и делят на
- Задний привод
- Передний привод
- Полный привод
Но вот в случае полного привода, он может реализовываться разными способами, но об это будет позже.
Задний привод
Появился первым и по этой причине является самым простым с точки зрения технологий.
Тут все просто, у нас есть
- Двигатель
- КПП
- Карданный вал
- Привод на колеса
Привод на колеса в те времена когда это было появилось был довольно просто реализован. У нас есть задний мост
Задний мост представляет из себя полую трубу, в которые входят полуоси и посередине стоит его величество дифференциал
Дифференциал
Дифференциал является очень важным устройством в автомобиле дальше встретится еще не раз. На картинке есть следующие детали
- коронная шестерня
- сателлиты
- солнечные шестерни
На коронную шестерню с карданного вала приходит усилие, дальше она проворачивается и следом за ней проворачивается вся конструкция вместе с сателлитами и солнечными шестернями. Солнечные шестерни насажены на полуоси, а они уже связаны с колесами и таким образом автомобиль едет.
Коронную шестерню вместе со второй шестерней приводящей ее в движение называют главной парой.
Вся эта хитрая конструкция нужна в первую очередь чтобы колеса могли проворачиваться независимо друг от друга. Это важно для процессов происходящих при повороте автомобиля.
Просто напомню, что колеса идущие по внешней дуге проходят больший путь. Из-за этого если жестко связать колеса, то поворачивать будет сложно и это будет приводить к повышенному износу резины.
Но есть случаи когда это вредно. Например если вам нужно быстро стартовать или вы двигаетесь по скользкому грунту. Но о этом подробнее я расскажу позже в истории про полный привод.
Конструкция понятная и довольно простая, но все же массовые автомобили сейчас чаще всего или переднеприводные или полноприводные. Задний привод чаще встречается на больших машинах, представительских седанах, спорткарах и автобусах.
Причин этого несколько
- Тяжелая трансмиссия - мост сам по себе тяжелый, плюс еще кардан.
- Меньше места в салоне, та самая выштамповка под кардан на тех же жигулях.
- Компоновочные решения не самые удачные для небольших машин
И тут на сцену выходит
Передний привод
На самом деле сначала были автомобили с полным приводом, а уже потом с передним приводом. Причин этому было несколько
- Привод на поворотные колеса сложнее чем на не поворотные
- Другая компоновка трансмиссии и двигателя под капотом
- Армия сказала надо. В первую очередь основным потребителем полного привода были военные
Но почему же сейчас засилье переднего привода? Причины
- При массовом производстве дешевле заднего привода
- Масса трансмиссии меньше чем в случае заднего привода, так-как нет заднего моста и кардана, а дифференциал совмещен с коробкой передач
- Моторный отсек можно сделать короче, за счет расположения двигателя поперек
- Проще компоновать салон, трансмиссия больше не мешает
- Ровный пол без каких либо проблем
Но все это было бы невозможно без ШРУС
ШРУС - шарнир равных угловых скоростей
До его появления там где нельзя было использовать карданную передачу
Использовали шарнир Гука или проще говоря двойную карданную передачу
У всех этих решений есть проблемы, при критичных углах они шумят и ускорено изнашиваются. Если еще на армейских машинах с полным приводом это еще можно было терпеть, то вот в случае легкового автомобиля, где этот привод используется как единственный не очень то приемлемо
В итоге придумали то что сейчас называют ШРУС
Использование такого шарнира позволило делать комфортные и надежные автомобили с передним приводом.
Отмечу что на самом деле на одно колесо ставится два ШРУС и все вместе это называется приводом
Два таких привода заходят с каждой стороны коробки и крутят колеса.
Полный привод
Ну вот мы и добрались до полного привода. Я ранее упоминал, что он появился раньше чем передний привод.
Классический полный привод
Первоначально его делали довольно просто
- Берем задний мост, дорабатываем его чтобы передние колеса поворачивались
- После КПП ставим раздаточную коробку
- С раздаточной коробки идет два карданных вала вперед и назад
- ...
- PROFIT
Плюсы конструкции
- Простая конструкция
- Хорошая проходимость по грязи
Фактически это залог успеха у военных.
Минусы конструкции
- Тяжелая конструкция фактически масса трансмиссии в двое больше чем у авто с задним приводом
- Паршивая управляемость на асфальте (сильно сложнее сделать нормально поворачивающий автомобиль)
- Повышенный расход горючего
- Комфорт подвески так себе, у нас на обоих осях зависимая подвеска
Пример такого автомобиля это УАЗ Патриот.
Следующей итерацией как раз когда пошли автомобили с передним приводом было выкинуть мост спереди в место него поставить дифференциал с приводами как у автомобилей с передним приводом.
Пример такого автомобиля это Нива. По такой схеме до сих пор делают большие SUV и пикапы, при этом задний мост сохраняется.
Так постойте, а что это еще за раздаточная коробка?
Раздаточная коробка
Чаще ее называют раздатка. Фактически это еще одна коробка передач, но немного с другой функцией. Она позволяет подключить к двигателю два карданных вала с передней и задней оси.
На грузовиках и тракторах там может быть еще один вал отбора мощности, который приводит к примеру лебедку или навесное оборудование.
А что там у нас в легковом? В этом случае у раздатки две ручки
- Подключение полного провода/Блокировка межосевого дифференциала
- Включение пониженной передачи
К примеру салон нивы
Вот ручки внизу это как раз от раздатки
Внимательные читатели обратили что у меня указано
- Подключение полного привода
- Блокировка межосевого дифференциала
И тут мы подъезжаем к первому нюансу полного привода
- Part-time полный привод
- Постоянный полный привод
Part-time
Раздатка подключает переднюю ось. Без этого автомобиль является заднеприводным.
НО у него есть проблема
Дело в том что в этом случае обе оси подключены жестко и вращаться могут только с одинаковой скоростью. Это полезно когда движение идет по скользкому грунту, если одна из осей проскальзывает ей помогает вторая. Используется только для езды в сложных дорожных условиях. Проще говоря грязь, снег. Поможет и заехать в скользкую горку.
Но это же свойство проводит к ухудшению поворачиваемости на асфальте повышенному износу резины и повышенной нагрузки на трансмиссию.
По этой же причине использовать такой тип привода на асфальте нужно с осторожностью и только когда уже без полного никак. Иначе вы можете попасть на поломку трансмиссии или попасть в ДТП.
Постоянный
Тут уже оси подключены постоянно, но кроме дифференциала на передней и задней оси есть еще межосевой дифференциал. Он позволяет использовать такую машину и на асфальте, так-как межосевой дифференциал позволяет осям вращаться с разной скоростью. Кстати мем в самом начале вот этот
Родился из этого типа привода.
Но когда мы двигаемся по скользкому грунту, то вращение осей с разной скоростью будет приводить к тому что та ось что проскальзывает крутится, а которая стоит на ровном грунте не крутится вообще. Просто таково свойство дифференциала, быстрее крутится то колесо которому проще крутиться. В этом случае дифференциал блокируют и оси начинают вращаться с одинаковой скоростью, как и в случае автомобиля с part-time раздаткой.
Да блокировать дифференциал на осях так же можно и есть машины с такими опциями. Например это Geländewagen
Еще в этой секции я бы хотел упомянуть раздатку SuperSelect . Она есть только на автомобилях Мицубиси, она позволяет дополнительно к блокировать дифференциал, отключать переднюю ось, тем самым уменьшая расход горючего.
Ну вроде бы же все понятно и хорошо, но что если мы хотим добавить полный привод на первоначально машину с передним приводом?
Полный привод и поперечное расположение двигателя
И вот тут то начинается засада. Дело в том что в отличии от заднего привода где все довольно легко и просто, в случае переднего так просто запихнуть раздатку у нас не получится.
А вот добавить в КПП жестко подключаемую заднюю ось вполне можно. Так по по началу и делали. Да это нельзя было использовать на постоянку, но для сложных дорожных условий это был выход.
Но сейчас же в автомобилях с основным передним приводом делают по другому
Проще говоря карданный привод назад крутится всегда, а его подключением занимается отдельное сцепление (муфта). Которое фактически замыкает его когда требуется. Причем в зависимости от производителя и машины момент может
- подаваться всегда в каком-то количестве
- подаваться только когда надо (к примеру ESP решает что надо бы)
В целом такая схема сохраняется везде, но может меняться схема подачи мощности назад. Самая экзотическая которая мне вспоминается была у Honda там не было карданного вала, а мощность передавалась гидравликой.
Сейчас все чаще на заднюю ось просто ставят электродвигатель.
Ну и как можно понять из схемы положить там пониженную передачу особо некуда. Эту проблему решают или установкой АКПП или же просто добавлением очень короткой передачи как на Дастере.
Самая любопытная схема есть у jeep там на передней и задней оси есть отдельно добавленная планетарная передача, которая одновременно включается при нажатии пониженный ряд.
Но погодите мне говорят что такой вид полного привода не труъ! На самом деле это зависит от назначения привода.
Если привод подразумевается используемым всегда, то задняя муфта которая управляет подключением задней оси передает какой-то момент всегда.
Но чаще всего подача момента заднюю ось происходит по требованию. К примеру нажимаем газ машина не едет, тогда компьютер замыкает муфту подключается задняя ось и машина начинает ехать. Именно это чаще всего означает значок AWD
А какой привод выбрать?
Ну тут я могу сказать конечно же полный!
Но на самом деле все зависит от того где и как вы будете эксплуатировать автомобиль. Я довольно часто езжу по ебеням по грунту в различные фестивали, то я выбрал для себя
Классический полный привод с part-time.
Если же вы живете не в Москве или планируете ездить по грунту я бы взял кроссовер с полным приводом с подключаемой муфтой. Он же вам поможет выехать с парковки если вдруг снег не почистили.
Если ездите по асфальту, то любой.
Про то, как работает дифференциал, есть очень крутое видео:
TL;DR
Если есть возможность - берите полный привод. Это всегда чуть дороже, но всегда лучше.
Проблема в том, что все вот эти AWD, 4WD, Quattro, X-Drive и прочие шильдики не говорят ничего о том какой полный привод в машине и не более чем патентованные или нет маркетинговые названия.
Не зная техническую составляющую и не понимая как это работает и как настроено понять что вы покупаете никак нельзя.
Но чуть подробнее...
Исторически, вроде, нет. Люди так привыкли что лошадь спереди что и первую машину делали так же.
Тут уже все отметились, но, конечно же, BMW, Mercedes и огромный пласт американского рынка включая самый продаваемый в мире Ford F150...
Не говоря уже про значительный сегмент спорткаров от Porshe до Ferrari. Подозреваю что заднеприводных автомобилей всё же пока и в штуках и в деньгах большинство.
В легковом мире даже тяжёлых джипов мосты уже почти не используют. Поэтому вес "моста" из уравнения ушёл.
Да, всё ещё остаётся задний дифференциал и кардан (у переднемоторных машин), но их вес не настолько значителен.
При этом такая схема помогает развесовке автомобиля и выносит часть веса на заднюю ось компенсируя вес мотора спереди.
Ну такое... Одна из самых массовых машин современности - Citroёn 2CV - с 50-ых по 70-ые годы (а это сотни тысяч машин) имел шариковый ШРУС на внутренних фланцах и двойной кардан на внешнем.
Проблем с надёжностью у них нет.
Тут некая путаница в терминах. Соединение Кардана - это "шарнир равных угловых скоростей". То есть "кардан", "двойной кардан", трипоид и шариковый ШРУС с твоей картинки - это всё разные типы ШРУСов.
При этом изобрели их всех примерно в одно время - 20-30 годы прошлого века. Вот массово стали применять позднее.
Ручек может быть от нуля до трёх. В простейшем случае (когда подключаемый полный привод типа УАЗа или ГАЗ-66) - одна ручка подключения второй оси.
В чуть более сложном случае (как упомянутая Нива) при наличии межосевого дифференциала - ручка подключения оси и ручка блокировки межосевого дифференциала.
В более других автомобилях (например, Mercedes G-klasse) полный привод не отключаемый, но три ручки блокировки дифференциала: передний, задний, межосевой.
Частое решение когда пониженная передача (та самая "понижайка" у грязелазов) реализуется как раз в раздатке. И будет ручка включения пониженной.
Раздатка подключает переднюю ось. Без этого автомобиль является заднеприводным.
И вот тут вообще нет. Part-time или "подключаемый полный привод" - это когда водителю необходимо совершить какие-то действия (нажать кнопку, повернуть ручку и т. д.) чтобы автомобиль стал полноприводным.
Из примеров уже упомянутые УАЗ, ГАЗ-66 "Шишига" и прочие подобные.
В случае когда водитель не должен делать ничего чтобы автомобиль был полноприводным - это постоянный полный привод.
Нет никакой прямой связи между наличием межосевого дифференциала и типом привода. Есть большое количество машин где постоянный полный привод, но межосевого дифференциала нет.
Есть машины у которых есть межосевой дифференциал, но привод подключаемый.
Про типы полного привода и их зависимость от расположения двигателя или чего бы то ни было ещё написано настолько... неправильно и сумбурно, что попробую немного по-другому это разложить.
Вот тут будет полезна картинка, показывающая что в повороте каждое колесо машины едет по своему радиусу кривизны.
То есть каждое колесо должно за одно и то же время пройти совершенно разный путь. Как следствие все колёса должны крутится с разной скоростью.
Для не ведущих колёс реализовать такое тривиально просто. Для ведущих колёс на одной оси стандартный планетарный дифференциал показанный автором поста отлично справляется.
А вот для обеспечения разности вращения двух ведущих осей пошли вариации...
Планетарный дифференциал
Конструкция ровно такая же как у стандартного межосевого дифференциала, показанного автором поста. Он же называется "свободным дифференциалом."
Только в коробке передач автомобиля стоит ДВЕ таких конструкции. Одна на распределение момента между правым и левым колесом, вторая на распределение момента между передней и задней осью.
Конструкция ставилась как на автомобили с продольным расположением двигателя (допустим, Pajero), так и на автомобили с поперечным расположением двигателя (допустим, Lancer Evolution).
Первое поколение трансмиссии quattro блиставшее в мировом ралли было именно таким.
Распределение крутящего момента "перед-зад" регулируется диаметром шестерней.
С более современных моделях чисто механический дифференциал дополняется вязкостной муфтой (о ней чуть ниже), что позволяет регулировать крутящий момент по осям.
При заблокированныж дифференциалах до 100% тяги может быть передано на любую ось. Автомобиль не сможет стронуться с места если одно переднее и оба задних колеса потеряют сцепление с дорогой.
Дифференциал типа "торсен"
Дифференциал специально предназначенный для разделения момента по осям.
Чаще всего встречается в автомобилях Audi с продольным расположением двигателя.
Как и в предыдущем случае распределение крутящего момента между осями регулируется диаметрами шестерней и постоянно. Как и в предыдущем случае на более современных моделях дополняется вязкостной муфтой, позволяющей регулировать распределение момента.
Муфта трения
Оно же "вискомуфта", сюда же попадают все вариации муфты Haldex и подобные конструкции.
Может стоять прямо в коробке передач как, например, в Subaru (11 на картинке)
Может стоять в корпусе заднего дифференциала как, например, на Audi A3
Может стоять после заднего дифференциала на задних осях как, например, на Audi RS6
Конструктивно представляет собой многодисковое сцепление (то есть то же самое что на машинах с механической коробкой передач, только очень много дисков) в котором прижим дисков регулируется давлением масла.
Именно наличие такой муфты в интернетах обычно называют "подключаемым полным приводом" и говорят что "это не настоящий полный привод".
История пошла от первых поколений таких систем, где давление на смыкание муфты создавалось разницей вращения входа (передней оси) и выхода (задней оси). То есть в обычном равномерном движении по прямой
муфта была разомкнута и 100% крутящего момента шло на одну ось. При наличии разницы вращений (одна ось проскальзывает) момент передавался на другую.
Регулировка момента осуществляется степенью сжатия дисков: чем плотнее мы сжимаем их ("отпускаем педаль сцепления") тем больше крутящего момента они через себя пропускают.
В современных решениях давление масла создаётся насосом и муфта может быть всегда сжата на определённую величину передавая некоторое количество крутящего момента на одну из осей даже когда нет проскальзывания.
Различия полных приводов
Ну а вот тут попробую раскрыть TL;DR.
Если не брать решения создававшиеся в 70-80-ых годах прошлого столетия, то все полноприводные машины на сегодняшний день... полноприводные.
Если в машине нет в салоне кнопки или ручки "подключить ось" значит крутящий момент распределяется на все оси так как производитель считает нужным.
Современные системы вроде Audi Active Drive которые отключают часть колёс во имя экономии топлива настолько быстрые, что даже профессиональные спортсмены не могут почувствовать момент включения и настолько
хорошо работают, в том числе и на бездорожье, что могут использоваться в Dakar и ралли-кроссе.
Наличие на машине шильдика с названием привода не говорит ничего кроме того что он полный. Примеры?
Audi A3 8L Quattro. Муфта Haldex. Распределение момента 80/20 в пользу передней оси.
Audi S3 8L Quattro. Муфта Haldex. Распределение момента 70/30 в пользу передней оси.
Ага! S3! Пушка-гонка! Другая машина! Ну хорошо...
Audi A3 8L Quattro. Муфта Haldex. Исполнение для японского рынка. Распределение момента 70/30 в пользу передней оси.
При этом на VW Passat за шильдиком 4Motion будет скрываться тот же дифференциал Торсен и распадением 40/60 в пользу задней оси. А на Audi A6 соотношение будет 30/70.
А на Audi R8 с продольным расположением мотора сзади под шильдиком Quattro будет ... муфта и 10/90 распределения.
Но чтобы не только про VAG... Subaru. Версия Impreza. Обычная виско-муфта с преднатягом за счёт давления масла в коробке передач.
Версия WRX будет иметь уже электронно управляемый клапан, который ШИМ регулирует давление масла на муфте и меняет распределение момента в зависимости от условий движения.
Версия WRX STI будет иметь не только электронно управляемый клапан, которым через ручку в салоне можно менять степень блокировки дифференциала и, как следствие, распределение момента,
но и специальный механизм чтобы полностью блокировать межосевой дифференциал. Как на злых внедорожниках.
Картинки подобраны хорошо, про типы рассказано отлично. О том, какой выбрать, написано очень кратко, но на эту тему сломано столько копий, что надо либо писать вдогонку отдельную большую статью, либо развести бурное обсуждение в комментариях (тут уж как пойдет), либо оставить всё как есть. Спасибо автору за ёмкое и информативное чтиво.
Отдельно положу пару ссылок:
Разные приводы, детально расписанные с плюсами и минусами.
https://www.awdwiki.com/ru/quattro+evolutions/
Wiki про разные типы ШРУС. В том числе всякая экзотика.
https://en.wikipedia.org/wiki/Constant-velocity_joint
Хорошо написано, спасибо! Вот не понятен такой момент: к какому типу полного привода отномится Haldex и какие у него есть особенности? Расскажи плиз если знаешь
Ну как пройти мимо треда, когда у тебя SH-AWD?
Система раскидывает момент в широких пропорциях между задом и передом, а ещё может весь «задний» момент передать только на одно колесо.
Видос расскажет об устройстве привода лучше меня: (+ первый коммент)
Самое интересное: что-то вроде ещё одной 2-ступенчатой АКПП, которая работает только на задней оси.