Системы полного привода: какие бывают и каких проблем ждать от каждой из них

Виды полного привода

В разных режимах движения очень полезно перераспределять крутящий момент между колёсами для повышения экономичности с одной стороны, и проходимости с управляемостью с другой. При этом чем трансмиссия оказывается сложнее, тем она дороже обходится, поэтому на разных типах и классах машин используются разные схемы привода.

Постоянный

Наиболее логичным будет использование полного привода всегда и во всех дорожных условиях. Это обеспечит предсказуемость реакций и постоянную готовность машины к любым сменам ситуации. Но это достаточно дорого, требует дополнительных затрат топлива и не всегда оправдано.

Классическая схема постоянного полного привода (ППП) во всей её простоте использована на нестареющем советском автомобиле Нива. Продольный двигатель, затем коробка, к ней через короткий карданный вал подсоединена шестерёнчатая раздатка, откуда и отходят два вала к переднему и заднему мостам.

Для обеспечения возможности вращения передних и задних колёс с разной скоростью, что важно на сухом асфальте в поворотах, в раздатке стоит межосевой свободный дифференциал, который можно заблокировать, чтобы иметь на бездорожье хотя бы два ведущих колеса при пробуксовке двух других. Там же имеется демультипликатор, увеличивающий тягу примерно вдвое с таким же снижением скорости, что очень помогает относительно слабому двигателю

Там же имеется демультипликатор, увеличивающий тягу примерно вдвое с таким же снижением скорости, что очень помогает относительно слабому двигателю.

Момент на ведущих колёсах имеется всегда, пока одно из них не забуксует. В этом и есть основное преимущество такого типа трансмиссии. Не надо думать о её мобилизации вручную или создавать сложную автоматику.

Естественно, одной Нивой применение ППП не ограничивается. Его используют на множестве дорогих машин премиального сегмента. Там, где цена вопроса особого значения не имеет.

При этом снабжают трансмиссию массой дополнительного электронного сервиса, в основном для улучшения управляемости при избытке мощности, схема это позволяет.

Автоматический

Подключение дополнительного ведущего моста автоматикой имеет множество исполнений, можно выделить две конкретные схемы, применяемую на БМВ и многих других премиумах и типичную для массовых кроссоверов муфту в приводе задних колёс.

В первом случае всё возлагается на фрикционы в раздатке с электронным приводом. Зажимая или распуская эту работающую в масле муфту можно в широких пределах менять распределение моментов по осям.

Обычно при старте с мощным двигателем, когда основные ведущие задние колёса начинают пробуксовывать, им в помощь подключаются передние. Существуют и другие алгоритмы перераспределения, они зашиты в памяти управляющих блоков, считывающих показания многочисленных датчиков.

Второй случай похож, но основные колёса передние, а задние подключаются кратковременно через муфту между карданным валом и редуктором моста.

Муфта быстро перегревается, но долгой работы от неё и не ждут, просто иногда надо слегка подтолкнуть машину через задний мост на скользкой дороге или в сложном повороте. Так построены почти все кроссоверы в модификации 4×4.

Принудительный

Самый простой и дешёвый тип полного привода, используется в утилитарных внедорожниках, чьё постоянное место работы находится вне асфальта. Постоянно ведущим мостом служит задний, а при необходимости водитель может включить передний, жёстко, без дифференциала.

Поэтому на твёрдом покрытии машина обязана быть заднеприводной, иначе трансмиссия будет повреждена. Зато такие машины имеют большой запас прочности, просты и недороги в ремонте.

Такие модификации имеют и многие импортные пикапы и внедорожники, иногда дорогие и сложные в более продвинутых опциональных версиях привода.

Плюсы полного привода и кому он нужен

Как мы уже поняли, выбор между полноприводной и моноприводной версии есть не всегда. Два самых распространенных варианта – это кроссоверы и легковые автомобили (седан, универсал, хэтчбек или спорт купе с полным приводом).

Большие кроссоверы – такие как BMW X5, Mercedes GL, VW Touareg, Audi Q7 – всегда идут с полным приводом, а кроссоверы поменьше могут идти как с передним, так и с полным приводом.

У полного привода есть несколько преимуществ:

• стабильный разгон без пробуксовки;
• уверенное преодоление как лёгкого, так и сложного бездорожья (всё зависит от типа полного привода);
• практически исключается вероятность попасть в неловкую ситуацию, застряв в снегу на выезде с парковки;
• лучше стабильность при движении на высоких скоростях.

Другими словами, полноприводный автомобиль более универсален при движении по разным типам поверхностей.

Производители иногда добавляют полный привод туда, где он нужен не только для проходимости. Например, на спортивные купе полный привод устанавливают, чтобы более эффективно реализовать «Безграничную мощность» (500+ л.с.). Без полного привода такая мощность просто уходит в пробуксовку, и водитель просто будет тратить деньги за стертую дорогущую резину.

Это все Audi с индексом RS, Porsche 911 Turbo, Nissan GTR, и многие другие спортивные купе.

Но доплачивать за полный привод даже в кроссовере не всегда есть смысл. Если вы живёте в регионе, где нет снега (или в мегаполисе, где его хорошо и повсеместно чистят), если на вашем пути не встречаются какого-либо бездорожья – то, пожалуй, эта опция лишняя.

В реальности полный привод может понадобиться только в труднодоступных местах, и там, где не чистят снег зимой.

Но даже в этой ситуации он может помешать – у водителя появится дополнительная уверенность, и он залезет туда, куда явно не полез бы на легковом авто. Как говорится, чем больше джип, тем дальше идти за трактором.

Таким «экстремалам» нужно помнить, что для прохождения бездорожья и сильно заснеженной дороги, кроме полного привода на автомобиле должна быть установлена внедорожная резина (которая установлена на 2% полноприводных автомобилей), а сам водитель должен обладать определенными навыками и знаниями по управлению автомобилем.

Внедорожная резина

Выходит, что не все так просто, как кажется многим.

Автоматический полный привод

Существует аналогичная полноприводная система, которая носит название “Ondemand”. Что в переводе на русский значит «по требованию». Ее главное преимущество заключается в автоматическом запуске полноприводного режима. В обычном состоянии внедорожник будет работать в режиме заднего привода. Но если вы попадете в труднопроходимые места, то электроника заметит пробуксовку колес и автоматически подключит передний мост. В таком случае вы можете быть уверены, что автомобиль беспрепятственно преодолеет бездорожье. Это происходит потому, что с заднего моста система отбирает крутящий момент и равномерно распределяет его между передней и задней осью.

Иногда на переднем мосте оказывается 40%, а на заднем оставшиеся 60%. Конечно, это зависит только от конкретного внедорожника. В лучшем случае система распределит между передним и задним мостом одинаковый крутящий момент, то есть 50 на 50. Также некоторые автомобиля являются переднеприводными, поэтому система “Ondemand”подключает задний мост только в случае необходимости. Ко всему прочему, водитель также может самостоятельно активизировать данную систему, если чувствует, что для прохождения данного участка дороги необходим полный привод. Система отлично работает в снежных условиях, поэтому современные «паркетники» оснащены ею.

Немного истории

Изначально, все автомобили были рамными. Более того, рамы выполнялись из дерева (ясени) и других вариантов конструкции не существовало. Со временем, примерно к концу 30-х годов рамы стали делать из металла и существует две основные исполнения рамы:

• лестничная (основной вид для современных автомобилей);
• трубчатая.

Именно на раму приходится вся нагрузка во время движения.

Toyota landcruiser canvas времен Второй мировой войны

Кузов рамных автомобилей остается неподвижным и обладает повышенной жесткостью. Это необходимо для сопротивления деформациям, возникающим на стыках составляющих кузов фрагментов и избегания потрескивания, которое исходит от ходовой. Это очень актуально для внедорожников. Именно поэтому при рамной конструкции допустимы небольшие зазоры между деталями. А для противостояния колебательным импульсам, которые возникают при работе двигателя, частоту его работы настраивают на частоту колебания кузова.

Лестничная рама является несущим элементом в автомобилестроении. Пара лонжеронов и несколько поперечин создают ту прочность, которой славятся внедорожники. Рассмотрим причину выбора именно такой формы.

Дело в том, что лестничная рама понижает высоту центра тяжести. До Первой мировой войны такое исполнение было единственно верным и только с 70-х годов она стала применяться только на грузовики и внедорожники.

Кто бы мог подумать, что наступят времена, когда рамные внедорожники станут отходить в прошлое. Так или иначе, сейчас наблюдается как раз такая тенденция. А связано это с несколькими основными причинами.

Первой из них можно назвать развитие технологий по обработке металлов.  Обшивка, профили, усиление соединяются между собой различными технологиями от точечной сварки до лазерного паяния и даже склеивания. Нагрузка рассчитывается так, что все эти элементы соединения и берут на себя несущую функцию. Нет частей конструкции отвечающих только за сопротивление на разрыв или скручивание. Именно поэтому с середины 50-х годов несущий кузов стал более легкой и дешевой альтернативой рамного строительства автомобилей, постепенно вытесняя его.

Второй причиной является все более возрастающие требования к безопасности. Многочисленные краш-тесты показали, что столкновение с препятствием дает больше шансов выжить в автомобиле с несущим кузовом, вследствие его сжимаемости. А вот ДТП с участием рамного внедорожника и кроссовера не оставляет шансы последнему, особенно если дорожный просвет у внедорожника будет значительным. Да и веса их не имеет смысла сравнивать. Потому все больше производителей уходят от классического рамного варианта в пользу более дешевых и модных кроссоверов.

Подключаемый полный привод

Эта схема полного привода является самой простой, а, следовательно, и самой надежной. Но каких-либо сверх чудес от нее ожидать не стоит. Вся ее суть должна быть понятна из названия. В автомобилях с такой трансмиссией постоянно крутящий момент от двигателя передается только на одну ось. В зависимости от модели такими постоянно ведущими колесами могут быть как передние, так и задние. Последний вариант встречается чаще, так как он более практичный в плане обслуживания и ремонта.

Собственно, полный привод может подключаться вручную, когда, по мнению водителя, он поможет преодолеть сложный участок дороги

При этом, важно понимать, что подключаемый полный привод реализован таким образом, что все четыре колеса взаимосвязаны между собой жестко. То есть, независимо от дорожных условий, поворота руля и так далее – все четыре колеса вращаются с одинаковой скоростью

Как это работает на бездорожье? При включенном полном приводе на таких автомобилях все колеса «молотят» одинаково, независимо от того, какое покрытие находится под каждым из них. Например, если три колеса наедут на очень скользкую поверхность (лед, рыхлый снег, грязь), а одно останется на более или менее твердой поверхности, то именно последнее и «вытянет» машину из этой ситуации.

Исходя из этого, получается, что такой полный привод абсолютно недопустимо использовать на нормальных дорогах с твердым покрытием. Это приведет не только к повышенному износу покрышек, но также может в один миг вывести из строя всю трансмиссию. Также из принципа работы подключаемого полного привода следует, что для обеспечения лучшей динамики и управляемости – технология не подходит.

Плюсы полного привода «part-time»

Собственно, достоинств у полного привода подключаемого типа не так уж и мало:

• сравнительная простота устройства;
• возможность существенно увеличить проходимость автомобиля при необходимости;
• неприхотливость при правильной эксплуатации;
• невысокая стоимость обслуживания;
• не особо повышает шумность в салоне (по крайней мере, не выделяется на фоне остального шума);
• идеально подходит для периодического преодоления участков с грязью, размокшей глиной, песком, рыхлым и затвердевшим снегом.

В некоторых ситуациях подключаемый полный привод позволяет избежать проблем при движении в горку по сколькому покрытию. Там, где передний или задний привод не «вытащит», подключенный полный – увеличит проходимость в полтора-два раза.

Минусы полного привода «part-time»

«Благодаря» относительной простоте, подключаемый полный привод имеет несколько недостатков:

• системой придется управлять вручную;
• наличие подключаемого полного привода не дает никаких преимуществ на скользких дорогах, где скорость движения – приличная;
• трансмиссия этого типа, будучи забытой во включенном положении, может привести к серьезным поломкам;
• подключаемый полный привод не имеет ничего общего с повышением управляемости, динамики, поворачиваемости и безопасности;
• наличие раздаточной коробки и других элементов вспомогательного моста утяжеляет автомобиль;
• соответственно, хоть и незначительно, повышается расход топлива.

В завершение стоит отметить, что даже за столь примитивную систему полного привода при покупке автомобиля, все равно, придется немного переплатить. Стоит ли оно того – зависит от предполагаемого режима эксплуатации. Часто ли вам понадобится полный привод, который эффективен только в глубокой грязи?

Марки и модели машин с подключаемым полным приводом

Справедливости ради следует сказать, что истинный подключаемый полный привод – это, скорее, дань прошлому. Встречаются они, конечно, и в более или менее современных автомобилях. Но, это либо дешевые китайские копии легендарных американских или европейских внедорожников, или же машины с не совсем «честными» подключаемыми приводами.

Из известных моделей, которые, несмотря на свой возраст, пользуются популярностью среди любителей бездорожья и по сегодняшний день, можно отметить две машины. Первая, это, конечно же, Jeep Wrangler. Знаменит этот автомобиль, в том числе, тем, что после его появления многие пользователи начали обзывать «джипами» абсолютно все, что имеет схожие очертания кузова. Да и супер-способности таким автомобилям тоже нередко приписываются, хотя многие из них увязают в двухсантиметровом слое снега или грязи.

Второй, не менее легендарный автомобиль с подключаемым полным приводом – это японец Nissan Patrol. Это излюбленная модель охотников, рыбаков, егерей и других, кому машина нужна преимущественно для «лазания» по настоящей брутальной грязи, а не для понтов. Часто «снимается» в кино.

Full-time 4WD: постоянный полный привод

В схеме full-time нет возможности отключить 4WD: ведущие колёса всегда связаны с двигателем, а для нормальной езды по асфальту между осями установлен третий — центральный — дифференциал. Такой тип привода называют «фултайм», постоянным полным. Им оснащены многие автомобили: Toyota Land Cruiser 80/100/200, Land Cruiser Prado; Volkswagen Touareg; Land Rover Discovery, Defender; и конечно, старушка Нива — с 1977 года! Список автомобилей с full-time 4WD очень велик и включает даже легковые автомобили и паркетники: Audi с классической трансмиссией Quattro, Toyota RAV4 первых двух поколений, Mark II и Crown в four-комплектациях; Suzuki Escudo/Grand Vitara 3 поколения, модели Subaru с трансмиссией VTD и другие. Правда, среди новых машин честный «фултайм» встречается всё реже.

Идеальна ли схема full-time? Разумеется, нет. Межосевой дифференциал классической конструкции («свободный» или «открытый») имеет существенный врождённый недостаток: он направляет тягу по пути наименьшего сопротивления. На практике это выглядит так: автомобиль с гордым шильдиком FULL-TIME 4WD попадает всего одним колесом в глубокий песок или грязь и не может тронуться — колесо в грязи беспомощно буксует, а все остальные стоят. 1WD! Всё потому, что дифференциалы (сперва межосевой, затем межколёсный) направляют крутящий момент на колесо, которое проще всего провернуть — то есть туда, где самое худшее сцепление с дорогой. Чтобы таких неловких ситуаций не возникало, требуется блокировка дифференциала — принудительное ограничение его стремления к свободному вращению.

Кнопка принудительной блокировки межосевого дифференциала

Способы блокировки центрального (межосевого) дифференциала у разных машин отличаются. У серьёзных внедорожников есть возможность принудительной 100-процентной жёсткой блокировки — в таком режиме полный привод фактически превращается в part-time, со всеми присущими этой схеме ограничениями (нельзя использовать на асфальте). У легковых машин и паркетников жёсткой блокировки обычно нет — вместо неё дифференциал автоматически блокируется вязкостной, гидро- или электромеханической муфтой. Такие решения не обеспечивают полной блокировки, поэтому даже старый «Равчик» на бездорожье неровня «Прадо», хотя формально у обоих честный «фултайм».

Кстати, распределение крутящего момента между передней и задней осями у full-time 4WD далеко не всегда 50/50. Для лучшей управляемости в современных машинах с постоянным полным приводом применяют самоблокирующиеся дифференциалы Torsen, которые могут смещать до 80% тяги на одну (обычно заднюю) ось, или добиваются того же эффекта с помощью электронной блокировки. Так автомобиль становится более предсказуемым в поворотах, ничуть не теряя в «честности» полного привода.

Плюсы и минусы part-time 4WD

Простота и надёжность.

Возможность отключать 4WD для экономии топлива.

Ограничения использования на твёрдых покрытиях.

Ухудшение управляемости в режиме 4WD.

Плюсы и минусы full-time 4WD

Простота и надёжность.

Возможность ездить на 4WD по любым покрытиям.

Необходимость блокировки межосевого дифференциала.

Повышенный расход топлива.

Постоянный полный привод (Full-time 4WD)

В машинах с таким типом трансмиссии усилие всегда передается на четыре колеса. Они разделяются с помощью межосевого дифференциала, который улучшает управляемость, уменьшает износ шин и снижает нагрузку на агрегаты. Для улучшения проходимости машины «Full-time 4WD» оснащаются блокировкой дифференциалов (межколесного и межосевого). Эта функция реализуется в двух вариантах: автоматическом либо ручном.

Такой тип машин наименее подвержен заносу и отличается наилучшей проходимостью. При наличии блокировки дифференциала ее нужно включать лишь перед преодолением грязи, снега, песка или затяжного скользкого подъема. В остальных случаях это лишь ухудшает ходовые характеристики и уменьшает срок службы покрышек и агрегатов.

Многорежимный полный привод (Selectable 4WD)

Самый лучший тип трансмиссии, сочетающий в себе преимущества всех вышеперечисленных. Единственный его недостаток — высокая цена. Автомобиль с многорежимным полным приводом может ездить с одной и двумя ведущими осями. Водитель сам выбирает состояние дифференциалов. На асфальте достаточно передней оси, на скользкой дороге следует включить постоянный привод на 4 колеса, а на бездорожье — заблокировать дифференциал (на наиболее тяжелых участках все три — межосевой и межколесные).

Азиаты

Если говорить об азиатских кроссоверах с полным приводом, то можно отметить следующее: в России приживаются, в основном, китайские модели. Причина проста: низкая стоимость данных машин. В принципе, и качество представителей китайского автопрома сейчас тоже довольно неплохое. Поэтому, в данной части статьи будут упомянуты целых два представителя автомобильной промышленности Поднебесной. Конечно же, не останутся забытыми и лидеры региона – японцы.

Chery Tiggo

Автомобиль, на создание которого китайских автопроизводителей вдохновила, безусловно, модель RAV4 от Тойоты. Как всегда, оригинал – он лучше. Tiggo можно условно отнести к кроссоверам с полным приводом, так как, только максимальная комплектация автомобиля может похвастаться четырьмя ведущими колесами.
Настройки в машине, в основном, ручные. В салоне ткань и недорогой пластик. Двухлитровый двигатель, мощностью 136 лошадиных сил, позволяет разгоняться до сотни за 12 секунд, максимально – до 175 км/ч.

При этом в смешенном цикле он поглощает 9,1 литра бензина. Взаимодействует двигатель с 5-ступенчатой трансмиссией.

Показатели достаточно скромные. Тем не менее, если уж очень хочется управлять полноприводным кроссовером, а бюджет скромен, то Tiggo – выход из положения.

Great Wall Hover H5

Популярный китайский кроссовер, который хорошо укомплектован и имеет неплохие технические характеристики.

Габариты:

• длина – 4649 мм;
• ширина – 1810 мм;
• высота – 1745 мм.

Двигатель по объему близок к силовым агрегатам внедорожников – 2,4 литра. Он может развить мощность до 136 лошадок. При этом в смешанном цикле не съедает более 9,4 литра бензина. Максимальная скорость – 170 километров в час. Hover любят за то, что он даже в стоковой комплектации имеет ряд полезных устройств:

1. ГУР;
2. датчик дождя, контроллер света;
3. камеру заднего вида.

SsangYong Actyon

Корейская компания SsangYong специализируется на больших и проходимых автомобилях. Достойный образец, подходящий под тему статьи – модель Actyon.

2,6-литровый двигатель обладает силой 149 лощадей. МКПП – 6-ступенчатая. Максимальная скорость – 163 километра в час. Расход топлива в среднем – 8,2 литра.

В базовой версии уже имеется огромное количество полезных опций, в том числе, круиз-контроль, подогрев зеркал и сидений и многое другое.

Nissan Juke

Та самая машина, которая очень на любителя, но завоевывающая, тем не менее, все большую и большую популярность в России. Juke хорош тем, то не только обладает неплохими показателями проходимости, но может похвастаться и своей шустростью. Машина оснащается 1,6-литровым двигателем, выдающим до 190 лошадиных сил. Что сказывается на скоростных показателях:

• разгон до 100 километров – за 8,2 секунды;
• максимально – 200 километров в час. По факту, наверное, и больше.

При этом машина имеет самый маленький, по сравнению с описанными авто, расход в – 7,6 литра бензина.

Это в смешанном цикле.

Особенностью модели Juke является то, что она оснащается особой системой умного полного привода.

Минусы автомашин с полным приводом

Если достоинства полноприводных авто – это их функциональность, то минусы сосредоточены, в основном, в сфере практичности.

• Высокий расход горючего. Усилие, распределяемое на две оси, требует большего расхода топлива, чем для вращения одной оси. Кроме того, межосевые дифференциалы увеличивают вес машины, из-за чего потребление горючего тоже растёт.
• Дороговизна обслуживания и ремонта. Полноприводные машины конструкционно более сложны, к тому же в эксплуатации постоянно испытывают высокие нагрузки на ходовую часть. Детали изнашиваются быстрее, чем у обычных городских авто, поэтому им необходимы частые сервисные работы. Если же дело доходит до ремонта, то он обходится недёшево, так как не каждый сервис может справиться с такой сложной задачей.
• Повышенная шумность работы. Полноприводные системы во время движения шумят намного больше, чем передне- или заднеприводные, из-за добавочного узла ходовой части – межосевого дифференциала.

Кроме того, следует сказать, что, передвигаясь на полном приводе, машину сложнее выровнять в случае заноса. Если при уходе в занос переднеприводной машины нужно прибавить газ, а в заднеприводной – наоборот, сбросить, то для полноприводного авто может быть необходимо или газовать, или сбрасывать газ. Всё зависит от уровня сцепления колёс с дорогой, скорости движения и других факторов.

Водитель машины с полным приводом должен обладать немалым опытом, чтобы справиться с нестандартной ситуацией.

Постоянный полный привод

Автомобили с постоянным полным приводом работают следующим образом: крутящий момент от двигателя идет на раздаточную коробку, а она в свою очередь раздает через карданные валы тягу на передние и задние колеса.

Эта система со свободным дифференциалом между осями. Другими словами вся мощность двигателя может поступать как к четырем колесам, так и к одному колесу, это зависит от степени загруженности каждого из колес. Так устроена система автомобиля “Нива”.

Такая система хороша как на бездорожье так и на трассе. Для бездорожья в постоянный полный привод включают блокировку дифференциалов, об этом чуть позже.