Полный привод

История развития системы

Впервые концепция автомобилей Мерседес была представлена в 1985 году в рамках автосалона во Франкфурте. Однако в серийное производство она поступила лишь два года спустя.

Схема системы 4Matic на базе Mercedes-Benz W124 1984 года выпуска

I поколение

1987 год – система  4matic установлена на модель класса Е Mercedes-Benz W124. Межосевой и задний дифференциалы имели возможность жесткой блокировки. Блокировка переднего дифференциала отсутствовала по причине значительного ухудшения управляемости при ее использовании.

Система полного привода 4matic автоматически включалась при пробуксовке колес. Механические приводы блокировок  дифференциалов приводились в действие посредством двух электронно управляемых гидравлических муфт. Отключение системы также происходило в автоматическом режиме, при срабатывании антиблокировочной системы тормозов.

Существовало три режима работы:

• Задний привод – 100%-я передача крутящего момента на заднюю ось, передняя отключена.
• Полный привод с распределением момента 35:65 для передней и задней оси.
• Полный привод с соотношением мощности по осям 50/50 с возможностью отключения .

II поколение

1997 год – применение модернизированной системы полного привода на модели Е-класса W210. Устанавливалась на заказ и исключительно на леворульные версии. В базовой комплектации присутствовала на модели W163 М-класса.  Тип полного привода – постоянный. Изменения коснулись алгоритма включения блокировок. Стала применяться электронная под управлением , которая притормаживала проскальзывающее колесо, перераспределяя весь крутящий момент на противоположное. Отказ от традиционной жесткой блокировки дифференциалов – особенность и всех последующих генераций 4matic.

III поколение

2002 год – были внесены улучшения в алгоритм имитации блокировок свободных дифференциалов. Более эффективный контроль и управление осуществляется системой курсовой устойчивости при участии антипробуксовочной системы. Модели: W203 (С-класс), W211 (Е-класс), W220 (S-класс).

IV поколение

2006 год – очередное развитие система 4matic получила в составе модели S550. В качестве несимметричного центрального дифференциала стал использоваться планетарный редуктор. Распределение мощности по осям – 45:55.

Схема планетарного редуктора Мерседес S-класса

Контроль сцепления колес с дорогой и управление системой осуществляет электроника, задействующая датчики систем активной безопасности. Полный привод – постоянный. Механизм взаимодействия элементов настроен оптимальным образом с целью сохранять максимум тяги и управляемости при сложных дорожных условиях.

V поколение

2013 год – эволюция коснулась конструкции и механизма распределения мощности. Последнее поколение 4matic устанавливается на переднеприводные автомобили с поперечной схемой расположения двигателя. Полный привод из постоянного стал подключаемым. При необходимости часть мощности перераспределяется на заднюю ось. Модели: CLA45 AMG, Mercedes-Benz GL500.

1-е поколение

Система quattro стала использоваться на Audi в 1980 году. Конструктивно это был самый простой привод, который можно отнести к полноценному 4WD с равномерным разделением вращения по обеим осям (симметричный). Устройство подразумевало наличие дифференциалов:

• Межосевого – свободного, но с возможностью ручной блокировки;
• Межколесного заднего – свободного, с принудительной блокировкой вручную;
• Межколесного переднего – свободного;

Возможность принудительного блокирования дифференциалов обеспечивало отличные показатели по проходимости. Примечательно, что при задействовании механизма блокировки система ABS отключалась.

Так как блокировки включались вручную, то если их забыли выключить сразу после прохождения трудных участков дороги – это могло привести к поломке трансмиссии.

Задействование той или иной блокировки сказывалось на поведении авто. Если все блокировки отключены, то автомобиль мог остановиться при пробуксовке любого колеса. При задействовании блокировки межосевого дифференциала прекращение движения авто происходило, если буксовали два колеса – передней и задней оси. При блокировании заднего дифференциала авто обездвиживалось в случае пробуксовке обоих колес заднего моста или одного переднего. При включении обеих же блокировок авто останавливалось только если проскальзывали три колеса одновременно – два задних и одно переднее.

Система quattro 1 поколения применялась достаточно долго – до 1992 года. Помимо Ауди она устанавливалась также на Volkswagen Passat B2.

Когда возникает повод заехать на СТО?

Специалисты советуют обратить внимание на ряд признаков:

• Первым «звоночком» к скорейшему реагированию становится некорректная рабочая деятельность всего узла.
• На поворотах ощущается удар в заднюю часть бампера.

Забитая сетка приводит к возрастанию нагрузок, токов, сокращению ресурса детали. На муфте пятого поколения масло меняется один раз в 60000 км. Масляный поддон нуждается в промывке, каналы – в прочистке. Иногда муфта демонтируется полностью для тщательной очистки. Игнорирование проблематики приводит к дорогостоящей ее замене, стоимостью свыше двухсот тысяч российских денег или насоса. Многие автовладельцы сразу предпочитают поменять насос, не тратя финансы на очистительные процедуры.

Что такое AWD-привод?

Если описывать AWD-привод в общем понимании его работы, то окажется, что AWD-система:

а) представляет собой тип полного привода, при котором мощность и крутящий момент отправляются на обе оси, перераспределяя крутящий момент от оси или колеса с меньшей тягой к оси/колесу с большей. Иными словами, данный тип привода, как правило, передает крутящий момент на передние колеса, и только тогда, когда не хватает тяги и автомобиль автоматически подключает в работу задние колеса;

б) если вы владеете кроссовером или другим полноприводным автомобилем, скорее всего, у вас установлена именно эта система привода колес. Порядка 30% автомобилей оснащаются данным типом привода. Среди них можно выделить:

Land Rover FreelanderNissan MuranoSubaru ForesterToyota RAV4Audi Q7 и многие другие известные автомодели со всего мира. Например, как отмечает Нокс, среди носителей системы множество распространенных в США автомобилей Acura, Mini и даже версии Lamborghini ;

в) как правило, в случае нехватки тяги AWD подключает задний привод. Соответственно, распределение крутящего момента составляет 60% на переднюю, 40 процентов – на заднюю оси;

г) главной отличительной частью механической системы AWD является межосевой (центральный) дифференциал, который устанавливается между передними и задними осями. Вариантов систем достаточно большое количество, и несмотря на то, что каждая из них имеет схожую конструкцию, но обладает некоторыми нюансами при срабатывании, например может быть предупреждающим. Основной особенностью механических систем полного привода является их надежность и возможность работать под повышенными нагрузками.

Одним из ярких примеров системы является межосевой дифференциал Torsen, разработанный на основе самоблокирующейся гипоидной передачи, он позволяет механической AWD-системе срабатывать упреждающе, на опережение чувствуя момент, когда необходимо поключать задний привод;

д) система AWD с электронным управлением в большинстве случаев вместо межосевого дифференциала получает электронно управляемую муфту или пакет фрикционных дисков муфты сцепления, который взаимодействует с передней или задней осью на основании различных факторов, включая скольжение/проскальзывание колес, повышенные обороты двигателя, угол поворота руля и много других фактов вроде центробежной силы, боковой реакции шин и так далее.

Некоторые продвинутые системы могут варьировать величину крутящего момента, поступающего на любое из колес автомобиля для обеспечения максимальной тяги, в то время как другие позволяют водителю самостоятельно регулировать распределение крутящего момента.

Плюсами электронно-управляемой системы, кроме прочего, можно назвать:

многообразие программ для работы на грунте, песке, в снегу;высокая точность и скорость реакции на ситуацию;относительно небольшие нагрузки на двигатель и трансмиссию;небольшой расход топлива, поскольку большую часть времени автомобиль едет на одной оси.

Из минусов, соответственно, отмечается:

отсутствие пониженных передач и блокировок дифференциалов;программа не застрахована от совершения ошибочных действий во время движения;водитель, как правило, никак не может влиять на поведение AWD.

Итак, вот основные отличия двух вариантов полноприводных систем AWD – с электронным и механическим управлением. Кратко можно сказать так:

то, что не достает механическим системам AWD, – это отчасти скорости срабатывания и вариативности (регулируемости). Правда, эти недостатки они компенсируют долговечностью.

Нокс утверждает, что большинство электронных AWD-систем не справляются с задачами жесткой эксплуатации, как это нередко бывает на этапах ралли или при другой спортивной эксплуатации автомобилей. Кроме того, электронику труднее предсказать в поворотах и сложнее модернизировать.

Впрочем, аналоговые системы также не идеальны: центральные дифференциалы изнашиваются с течением времени и не всегда обеспечивают тот тип блокировки, который вы ожидаете получить; все будет зависеть от системы и используемой технологии управления системой полного привода.

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.

Полезная информация о ремонте

Доверить чинить предстоит профессионалам, ведь проблемный список постоянного полного привода не короткий, нужны глубокие знания. Для начала специалисты примут диагностические меры. Разберем распространенную проблему на примере «Фольскваген Тигуан» после внушительного пробега. В автомастерской встречаются с необходимостью замены раздатки, и стоимость вопроса далеко не обрадует хозяина «железного друга». Парочка пробуксовок – ждет автосервис. Почему-то не работает полный привод? Что случилось? Причина в грязи и влаге, сделавшим свое дело: при проверке карданного вала выясняется, что он не вращается вместе с передними колесами, а стоит на месте. Дальше снимается раздаточный узел. Вырисовывается картина – шлицы попросту «слизало» с передающей муфты из-за малейшей пробуксовки. Аналогичное произошло со шлицами на коробке-автомате. Цена устранения неполадок – от двадцати тысяч рублей. На «паркетниках» лучше не буксовать, не колесить по буеракам, они для этого не предназначены. Выход – проводить профилактику, менять масло через каждый 30000 км, иначе из полноприводной модели высок риск получить переднеприводную.

Слабым «звеном» признан насос муфты «Халдекс». Стоимость насоса немаленькая, более двухсот тысяч рублей

Пристальное внимание стоит обращать на замену смазочной жидкости на «Халдексе» без фильтра для продления срока службы этой важной детали. К подверженным изнашиванию элементам муфты относятся фрикционы. Чистота сетки, служащей в качестве фильтра грубой очистки сильно влияет на деятельность полного привода

После 120 тыс. км пробега утверждать о его чистоте невозможно

Чистота сетки, служащей в качестве фильтра грубой очистки сильно влияет на деятельность полного привода. После 120 тыс. км пробега утверждать о его чистоте невозможно.

Renault Duster

Сразу три несомненных плюса: 210 миллиметров дорожного просвета, 16-дюймовые колеса и приятная стоимость 488 тысяч рублей. В остальном — лучший переднеприводный кроссовер из доступных, который придется по душе тем, кто считает главным содержание, а не форму. Из технических характеристик — бензиновый двигатель мощностью 102 лошадиные силы, механическая пятиступенчатая трансмиссия, система ABS, подушка безопасности, защита картера, иммобилайзер и задние подголовники. Кроссовер на протяжении длительного времени занимает лидирующие позиции по продажам на авторынке и является своеобразным хитом.

Многодисковая муфта

Можно с уверенностью сказать, что именно благодаря разработке многодисковой муфты наблюдается огромная экспансия SUV и полноприводных легковых автомобилей. Это решение прекрасно отвечает потребностям большинства водителей. Так как в «жестком» подключении нет особого смысла, а центральный межосевой дифференциал значительно увеличивает стоимость конструкции и требует дополнительного места.

В настоящее время схема с муфтой реализована следующим образом. Тяга от двигателя передается на одну из осей (обычно переднюю). Вторая ось соединена через многодисковую муфту, которая запускается автоматически (вязкостная муфта или ранний Haldex) либо управляется компьютером (в настоящее время практически все решения). В момент включения муфты крутящий момент (полностью или частично) передается на другую ось (на схеме задняя).

Под концепцией многодисковой муфты скрываются различные технические решения. Самое простое из них – вязкостная муфта (вискомуфта). Работает она автоматически, но имеет большую задержку и с этим трудно справиться.

Применяли ее, например, в VW Golf III Syncro и Land Rover Freelander I. Огромную популярность завоевал Haldex. Первое поколение вышло неудачным, но второе уже было значительно улучшено (установлен клапан регулирования давления). Третий Халдекс работает отлично благодаря аккумуляторам давления.

Haldex IV и V функционируют блестяще. Вы найдете их в большинстве полноприводных моделей VW, Audi, Volvo и Ford с поперечным расположением двигателя.

Еще одно решение – электронно-управляемая муфта. Ее преимущество – полностью автоматическая работа и низкие затраты на обслуживание. На дороге устройство работает достаточно хорошо, но в полевых условиях хуже. Муфта быстро перегревается, и электроника вынуждена ее отключать.

Система полного привода TOD

AWD-трансмиссия Torque-on-Demand, или TOD, относится к категории full-time AWD, применяющая распределение крутящего момента между осями по переменному принципу. Задний мост в системе TOD подключен постоянно, передний подключается через многодисковую фрикционную муфту автоматически или принудительно при помощи переключателя.

В автоматическом режиме, являющемся основным для TOD, крутящий момент перераспределяется между осями (передней и задней) в соотношениях от 0:100 до 50:50, все зависит от различных дорожных условий. До начала преодоления труднопроходимых участков, производитель рекомендует принудительно подключить переднюю ось, тем самым деля поровну крутящий момент между осями.

Аналогичным образом устроена интеллектуальная система xDrive у автомобилей BMW, однако работает она полностью в автоматическом режиме, а соотношение крутящего момента между осями составляет от 0:100 до 40:60.

История

Системы полного привода на автомобилях были придуманы не вчера. Их истоки уходят корнями в позапрошлый век.

В 1893 году английский инженер-изобретатель Брама Джозеф Диплок сконструировал и применил систему полного привода для трактора-тягача. Конструкция даже по современным меркам вызывающая уважение, в те годы была верхом инженерного искусства. Бездорожье трактор-вездеход покорял, используя три дифференциала и полноприводную систему с четырьмя (!) управляемыми колесами.

Первым полноприводным автомобилем с двигателем внутреннего сгорания стал Spyker 60 HP, который создали братья из Голландии- Якобус и Хэндрик-Ян Спайкер, в качестве двухместного спортивного автомобиля для гонок вверх по горам (для хилл-клаймбинга). Эта важная веха в развитии систем полного привода произошла в 1903 году.

Потом был немецкий, неказистый на вид Dernburg-Wagen, построенный Daimler-Motoren –Gesellschaft. За ним последовала целая плеяда различных прототипов и поисков надежной, неприхотливой и оптимальной конструкции.

В предвоенные годы, перед Второй мировой войной, Mercedes-Benz, в сотрудничестве с BMW, работали над военной серией «G». Попытки вознаграждались созданием необычных и уникальных автомобилей. Но настоящую, заслуженную славу получил другой легендарный автомобиль военных лет, пришедший с другого континента, который бок о бок прошел военными путями с нашими дедами по непролазным разбомбленным дорогам Брянщины, Подмосковья, Беларуси, Польши и наконец самой Германии, — Jeep Willys.

Система управления полным приводом была проста и эффективна. Одним рычагом джипа включался привод на четыре колеса, другим селектором можно было выбрать повышенные передачи, нейтраль или низкие передачи.

Система полного привода развивалась на протяжении 1950-х и 1960-х годов. Появились внешние блокировки передних ступиц, давшие возможность отключения передней оси для улучшения топливной экономичности и скоростных показателей. В 1963 году семейный полноприводный Jeep Wagoneer обзавелся автоматической коробкой передач. Десять лет спустя на обновленную модель была установлена система Quadra-Trac, первая в отрасли автоматическая система постоянного привода на четыре колеса.

Полный привод переходит на легковые автомобили. Примерно в тоже время, когда американские инженеры развивали «тяжелую артиллерию», японцы пытались привить полноприводную систему на легковые модели. Симбиоз внедорожного привода и легкового кузова был воплощён в Subaru Leone. Модель появилась в 1972 году. Ее отличительными особенностями была система с подключаемым полным приводом, неплохо помогавшим владельцам в плохих погодных или дорожных условиях.

В 1980 году АМС выпускает модель Eagle установивший эталон среди полноприводных пассажирских автомобилей тех лет. Модель была оборудована постоянным автоматическим приводом на все колеса. В то же время появляется настоящая легенда, первенец Audi Quattro с постоянным приводом на все колеса впервые использовавшимся не для улучшения внедорожных качеств, а для улучшения сцепления на дороге, управляемости и производительности в спорте.

1983 год. На Jeep появляется новая система Select-Trac. С этих пор Джипы могли ездить в полноприводном варианте на большой скорости по обычным дорогам без разрушительных последствий для раздатки. В следующем году, на новом Jeep Cherokee была представлена более совершенная система подключаемого полного привода Command-Trac, которая позволила подключать передний мост на ходу.

Начиная с середины 90-х годов, почти каждый автопроизводитель в США начал создавать SUV (спортивные утилитарные автомобили). Делались они незатейливо, бралась рамная основа пикапа и механический привод 4WD. Технически внутренности оставались архаичными, но работали они в новом модном кузове.

Сенсационная популярность внедорожников заставила многих автопроизводителей пойти на поводу у маркетологов и потребителей. Кузова стали делать несущими, от рамной конструкции постепенно начали отказываться. Появился класс кроссоверов, быстро развивающийся и завоевывавший все новые сегменты рынка. В их среде начинают превалировать AWD системы*.

Это интересно: Краткий гид по системам полного привода Mercedes-Benz 4Matic

*Привод на все колеса (All-wheel drive, AWD) способный передавать мощность между обеих осей, а также от колеса к колесу. Гораздо более удобная автоматизированная система полного привода, дающая почти все те же преимущества, что и классическая 4WD, но с меньшим количеством неудобств для повседневного использования. Впрочем, за удобства приходится платить меньшей надежностью привода.

Постоянный полный привод

Автомобили с системой «full-time»всегда имеют полный привод на все колеса без исключений.

Внедорожник с городской системой «full-time» оснащен межосевым дифференциалом, у него есть возможность передвигаться в системе полного привода. Единственным минусом является отсутствие блокировки межколесного дифференциала, что иногда приводит к проскальзыванию соединения между передним и задним колесом.

Поэтому на пересеченной или болотной местности эту систему лучше не использовать, иначе есть вероятность, что вы застрянете в труднопроходимом месте. По-настоящему мощными и проходимыми являются автомобили с внедорожной системой «full-time», которые лучше конкурентов преодолевают условиях серьезного бездорожья. Внедорожники оборудованы блокировкой межколесного дифференциала. С такой комплектацией автомобиль стоит достаточно дороже, можно сказать, что цена намного выше, чем на многие полноприводные автомобили.

В заключении хочется сказать о том, что некоторые внедорожники на самом деле ими и не являются. Это просто массивные и габаритные автомобили с не менее внушительными внедорожными амбициями. Поэтому если вы предпочитаете ездить по ровному дорожному полотну, но все-таки хотите полноприводный внедорожник, то просто купите обычный автомобиль с полным приводом. Он не хуже внушительных кроссоверов, ко всему прочему, легковые полноприводные автомобили стоят гораздо дешевле внедорожников.