Полный привод в автомобилях: как появился и каким бывает
Полный привод в автомобилях: как появился и каким бывает

Полный привод в автомобилях: как появился и каким бывает

30.09.2021

Введение

В полноприводном автомобиле трансмиссия выполняет функцию передачи крутящего момента на все четыре колеса. Различные схемы предоставляют возможность полноценно применять потенциал автомобиля, заключающийся в его мощности, управляемости и активной безопасности, исходя из предполагаемого использования. Допустимыми названиями для полного привода являются "4×4","4WD" и "AWD". 

Преимущества автомобиля, оснащенного полным приводом, очевидны; машины такой конструкции более устойчивы и выносливы по отношению к неблагоприятным условиям дороги, некачественному покрытию проезжей части. Такой автомобиль надежно и безопасно доставит пассажиров до места назначения в том случае, если съезд выполняется по участку дороги с твердым покрытием. На мокром или обледенелом шоссе машина не потеряет необходимую динамику и степень управляемости, будет пригодна для выполнения требуемых маневров.

Важно

Полный привод обеспечивает автомобиль улучшенной проходимостью, более крепким сцеплением с дорогой при трогании с места на скользкой поверхности, курсовой устойчивостью и предсказуемым поведением на скользкой дороге.

Несмотря на существенные плюсы, полноприводный автомобиль может показаться не самым выгодным вариантом для эксплуатации, так как для поддержания работы данного механизма необходимы значительные затраты топлива. Но современные автопроизводители нашли способ разрешения этой проблемы. 


Большинство из них используют в качестве вспомогательного ресурса электронные системы, работающие вместе с многодисковыми муфтами, которые позволяют подключать вторую колесную ось в автоматическом режиме только в случае возникшей необходимости.

Особенности полноприводных автомобилей

Автомобили с полным приводом прекрасно чувствуют себя и на городских дорогах, и при езде на бездорожье. Особенностью автомобилей, реализованных на основе самоблокирующегося межосевого дифференциала, является феноменальная надежность и высокий уровень проходимости. Такая машина предоставляет также преимущество хорошей управляемости на скользкой дороге, особенно в зимний период.

В наши дни в полноприводных автомобилях применяются муфты с электронным управлением, которые самостоятельно распределяют момент между осями, делая это эффективно и с высокой скоростью. Даже на дороге с использованием твердого покрытия все время производится перераспределение в зависимости от того, какой режима езды выбран. К примеру, при старте момент частью переходит на задние колеса. 


Перераспределение тяги происходит и при поворотах, для обеспечения более прочного сцепления. Во время езды со средней или невысокой скоростью в прямом направлении по трассе задняя ось обычно отключена для экономного расхода топлива.

Значительную мощность тяжело развить при наличии привода, обеспечивающего лишь одну ось. Особенно это выделяется при езде на мокром покрытии, когда колеса все время пробуксовывают. Из-за этого большинство премиальных моделей, оснащенных моторами, которые развивают мощность от 200 л. С, используют в своей продукции полный привод, благодаря которому автомобиль становится устойчивее и более управляемым в случае агрессивной езды.

Как появился полный привод?

Ранняя история разработки полного привода уходит в далекий XVI век; впервые подобный механизм создал знаменитый изобретатель Леонардо да Винчи в 1506 году. Он разработал принципиально новую конструкцию, которая отличалась наличием ручного привода, за счет которого работали все четыре колеса. К сожалению, это новшество не смогла стать реализованным на практике.

Важно

Датой создания первого действующего прототипа с полным приводом является 1712 год.

В этом году Томасом Ньюкменом была сконструирована паровая атмосферный аппарат с низким значением КПД и малой мощностью. Модифицированную конструкцию осуществил Д. Ватт в 1765 году. Таким образом, XVIII век возможно справедливо считать веком исторической точкой отсчета для производства полноприводных механизмов и моментом начала их применения на практике.


 В 1824 году английские изобретатели Т. Берсталл и Д. Хилл создали самоходный экипаж с полным приводом. В этих целях они воспользовались энергией, полученной в результате работы паровой машины. В 1825 году на инновацию был получен патент. Конструкция была массивной и грузной, из-за чего стала называться "локомотивом". 

В Англии уже в 1826-1827 годах осуществлялись первые рейсы на экипаже с полным приводом, весившем восемь тонн и передвигавшемся со скоростью пешехода. Аппарат был способен задействовать на подъемах тягу парового двигателя и задними, и передними колесами, а при перемещении по гладкой поверхности использовал тягу двумя задними колесами. Таким образом, Т. Берсталл и Д. Хилл разработали дифференциальный механизм, в наше время получивший название "Part-time".

 В 1883 году американец Э. Бандельер сделал эскиз и получил патент на создание полноприводной машины, оснащенной паровым двигателем; но рабочий прототип так и не был сконструирован. В 1893 году английский инженер Braham Joseph Diplock осуществил патентование и последующую постройку первого подобного аппарата; полноприводного локомобиля. 

В 1899 году гений изобретательской деятельности Ferdinand Porsche соорудил полноприводный электромобиль. Эта машина была продемонстрирована общественности во время Парижской выставки в 1900 году. Механизм включал четыре колеса, каждое из которых задействовалось электромотором. В 1900-1901 годах американец Ч. Котта построил новую версию автомобиля, в которой использовал сочетание энергии от паровой машины и от полного привода. В этой разработке впервые был задействован цепной привод, который передавал тягу каждому колесу одновременно.


 В 1903 году был сконструирован первый полноприводный автомобиль, в котором присутствовал двигатель внутреннего сгорания. Технология получила название spiker 60 HP. Представляли новоизобретенную машины братья-голландцы Jacobus и Hendrick-Jan Spijker. Этот аппарат также знаменит тем, что стал первым в мире автомобилем с шестицилиндровым двигателем. 

В 1905 году в США компания Twyford company of Brookville, Pennsylvania стартовала производство полноприводных грузовиков. В 1907 году Daimler Motoren Gesselschaft выпустил полноприводный полностью управляемый Dernburg-Wagen. 


В 1908 году вторым производителем полноприводных машин в США оказывается Four Wheel Drive Auto Company (FWD) of Wisconsin. Компания произвела грузовики Model B в количестве приблизительно пятнадцати тысяч единиц. В период Первой мировой войны эта техника поставлялась в армии США и Британии. Помимо этого, компания производила модели Nash Quad. В период времени между 1913 и 1919 годами было выпущено более 15 тысяч единиц техники этой модели. 

Машины являлись не только полноприводными, но и полностью управляемыми и оснащенными тормозной системой на каждом колесе. В 1926 году был создан первый Mercedes серии G (W103). Эта дата может считаться точкой отчета для истории знаменитых внедорожников Geländewagen.

Полноприводные машины широко применялись в период Второй мировой войны всеми участниками боевых действий. В тот период был создан Фольксваген-Жук, производство которого продлилось и после войны. В середине XX века появились новые производители, и автомобильная индустрия стала еще активнее развиваться.

Назначение полного привода

В соответствии с классом и назначением автомобиля используются различные типы полного привода, наилучшим образом подходящие по своим эксплуатационным особенностям.


Для автомобиля премиум класса, в котором играют значительную роль, прежде всего, удобство, безопасность и управляемость, оптимальным выбором станет постоянный полный привод под контролем управляющей техники. Сочетание постоянного полного привода с принудительно подключаемым с возможностью жесткой блокировки дифференциала применяется в производстве внедорожников класса "люкс". 

Функционирование системы полного привода находится под контролем регулирующего электроника. В случае необходимости; например, в ситуации, когда нужно выехать из грязи; водитель автомобиля может включить жесткую блокировку. Для внедорожников, которые используются для проезда в труднопроходимых местностях, лучше подойдет принудительно подключаемый полный привод всех колес. Благодаря этому, возможно отказаться от дорогостоящей электронной системы управления и от самоблокирующихся дифференциалов. За счет этого аппарат станет проще и надежнее. В случае необходимости водитель подключает блокировки самостоятельно.


Автомобили среднего и бюджетного классов применяют автоматически подключаемым полным приводом и свободными дифференциалами. Подобная мера не требует использования дорогостоящих самоблокирующихся дифференциалов и управляющей электроники, а также снабжает приемлемыми показателями проходимости, когда проезд совершается в условиях зимних дорог, и позволяет экономно тратить топливо.

Начиная с выпуска полноприводных автомобилей, не имеющих предназначения повышения уровня проходимости, таких как мелкосерийный Jensen FF в 1960-х годах или серийные Audi с 1980-го года, а также ряда аналогичных конструкции у продуктов других автомобильных компаний, привод на все колеса получил признание как средство, улучшающее ходовые качества.

В данном случае имеет место наиболее оптимальное использование мощности двигателя в любом режиме движения, повышается устойчивость во время прохождения виражей. Именно из-за этих качеств полный привод входит в конструкцию спортивных автомобилей, таких как Lamborgini Murciélago и некоторые модели Porsche. 

Широкое распространения полный привод получил и на машинах марки Subaru, представительских автомобилях для достижения повышенной безопасности. В примеры подобного применения входят системы 4Matic (на автомобилях марки Mercedes Benz), XWD (Saab), xDrive (BMW), AWD (Volvo), 4 Motion (Volkswagen).


Во многих случаях выбор полного привода для автомобиля является полностью оправданным и рациональным. Данный механизм помогает эффективнее справляться с непредвиденными ситуациями на дороге. Например, полный привод обеспечит проезд автомобиля в случае, когда проезд лежит через толщу снега и при дождливой погоде.

 Благодаря наличию в аппарате межосевого дифференциала, предоставляется возможность направить тягу туда, куда требуется в конкретный момент. Таким образом, значительно уменьшается вероятность того, что автомобиль застрянет в грязи или в сугробе, не сможет выехать без задействования посторонней тяги.

 Помимо этого, гораздо проще выполнить сложный поворот при наличии полноприводной трансмиссии. Автомашины подобной конструкции характеризуются предельным уровнем маневренности. Полноприводные автомобили также являются очень эффективными в случае поездки в гололед. Проезд по обледенелой трассе обойдется без лишних неудобств. Полноприводная машина отлично подойдет для любителей быстрого разгона. Механизм предполагает высокую степень управляемости, которая очень важна при быстрой езде. Такая машина одинаково успешно стартует как на дорогах с асфальтным покрытием, так и с грунтовки.

Принцип работы полного привода

Все колеса полноприводного автомобиля совершают вращения с одинаковой скоростью. Но распределение крутящего момента между передней и задней подвеской происходит неравномерно. Например, у машин модели Ford Sierra 4×4, которые при изначальном производстве оснащались только задним приводом, соотношение составляет 27/63. Это означает, что 27% крутящего момента передается на передние колеса, а 63% на задние. Подобный принцип повышает степень управляемости автомобиля и его ходовые характеристики. 


В автомобилях марки Audi Quattro, которые изначально производились с механизмом переднего привода, распределение происходит по схеме 50/50. В зависимости от специальных характеристик автомобиля задний или передний мосты могут быть подключены либо при необходимости, либо постоянно.

Для ясного понимания того, как работает полный привод необходимо разобрать такое понятие, как "дифференциал". Это узел, который находится во всех без исключения автомобилях.

Важно

Дифференциал; это узел, который в необходимый момент (например, во время поворота) обеспечивает нужную разницу скоростей между колесами, расположенными на одной оси.

В противном случае, если бы ось была действительно единой, данная разница обеспечивалась бы за счет либо пробуксовки одного из колес, либо значительных перегрузок в работе трансмиссии. Задача дифференциала состоит в том, чтобы в случае, если одно из колес оси начинает крутиться с большей скоростью, перераспределять крутящий момент таким образом, чтобы второе колеса данной оси совершало вращения медленнее. Также в полноприводных автомобилях существует межосевой дифференциал, который необходим, для того чтобы за счет создавшейся разницы не возникало перегрузок.

Каким бывает?

Part-time 4WD

Подключаемый полный привод в режиме H4 отлично подходит для езды по скользкому участку дороги. Режим L4 является незаменимым для передвижения в условиях серьезного бездорожья. Режим заднего привода H2 является оптимальным для стандартных условий движения по покрытию из асфальта. Принудительная блокировка системы заднего дифференциала позволяет эффективно справляться с ездой по бездорожью.


В данной технологии центральный дифференциал отсутствует, подключение передней оси осуществляется жестко. Есть возможность наличия жесткой блокировки заднего дифференциала. Эта технология используется для оснащения определенных моделей Toyota, таких как Hilux.

Full-time AWD

В данной технологии для городской езды уже присутствует межосевой дифференциал, который распределяет крутящий момент между осями. Но отсутствует его блокировка. Механизм самостоятельно выбирает, на какой мост подать большее количество момента. 


Это означает, что автомобиль практически постоянно будет передвигаться на полном приводе, но крутящий момент постоянно будет разным на каждом колесе. На серьезном бездорожье не получится сделать так, чтобы все колеса двигались с одинаковой скоростью одновременно.

Тем не менее, благодаря развитию технологий, уже появились механизмы постоянного полного привода, в которые наконец-то добавлена возможность блокировки межосевого дифференциала. Full-time AWD оснащает такие автомобили, как модель Lexus NX.

Селективный (отключаемый) полный привод

Селективный полный привод является механизмом отключаемого full-time. Автомобиль может ехать на заднем приводе в целях экономного расхода топлива и для улучшения динамики. А, когда нужно, водитель способен подключить передний мост, причем неограниченно, так как здесь присутствует межосевой дифференциал.


 Плюсами данного механизма являются возможность отключать полный привод для экономной езды, а также способность проезжать по любому покрытию. Минусом является чересчур сложная конструкция. Ярким представителем автомобиля с таким механизмом является Super Select от Mitsubishi.

Автоматически подключаемый полный привод (AWD)

При стандартной работе машина, оснащенная таким механизмом, остается условно моноприводной. Вторая ось задействуется лишь при пробуксовке первой. Плюсами этого механизма являются работа в автоматическом режиме без вмешательства со стороны водителя. Автоматически отключается полный привод для экономии топлива. 

Минусами являются отказы и перегревы муфт в случае активного буксования. Помимо этого, механизм неприменим в условиях серьезного бездорожья. Представителем автомобиля с данным механизмом является Mazda CX-3.

Automatic AWD (TOD)

В данном механизме при движении всегда применяется только задний привод. Подключение переднего привода происходит только в том случае, если задние колеса проскальзывают. Во время движения крутящий момент частично передается на переднюю ось от 3/97 до 54/44. При высокой скорости или на поворотах крутящий момент принимает значения почти 50/50.


 Примером автомобиля с данным механизмом является Suzuki RARE VEHICROSS.

AWD с активными или (само)блокирующимися дифференциалами на осях

Основной отличительной характеристикой данного типа систем является то, что возможно блокировать (полностью либо частично) межколесные дифференциалы. Помимо этого, доступно электронное управление показателями скорости вращения колес одной оси. Представителем автомобиля с данной системой является Subaru WRX STI.


Hybrid & Electro AWD

В наше время многие автомобили уже оснащаются гибридными либо электрическими силовыми установками. В данных автомобилях управление частично либо полностью возложено на электроники. Такие автомобили оснащены тремя либо четырьмя моторами. Примером автомобиля с гибридной силовой установкой является Toyota RAV4 CRUISER.


Режимы 4WD

2H/ 2WD/ FWD/ RWD

В моноприводном режиме 4WD отключен. Тяга приходится только на одну колесную ось. Данный режим подходит для езды по дорогам с твердым покрытием и позволяет осуществлять экономный расход топлива.

AUTO

В автоматическом режиме в большинстве случаев автомобиль является моноприводным, но в необходимый момент электроника подключает 4WD.

4H/ 4HI/ 4WD

Стандартный режим полного привода, применяемый на плохих либо скользких участках дороги в целях улучшения проходимости, а также для курсовой устойчивости.


4HLC/ C. DIFF LOCK

Данный режим блокирует межосевой дифференциал и применятся для преодоления трудных участков на дороге в целях улучшения проходимости. Режим должен быть включен во время проезда по твердым покрытиям.

L/ LOW

Понижающая передача (демультипликатор) используется для достижения максимального крутящего момента во время выезда из труднопроходимого участка дороги. При переключении в данный режим и обратно требуется полная остановка транспортного средства и перевод коробки передач в нейтраль.

REAR DIFF LOCK/ RR DIFF LOCK

Блокировка заднего межколесного дифференциала применятся для роезда по трудным участкам на бездорожье.


FRONT DIFF LOCK/ FR DIFF LOCK

Блокировка переднего межколесного дифференциала используется для проезда по сложных участкам бездорожья. В данном режиме рекомендуется двигаться только по прямой и не выворачивать руль.


Мы понимаем, как сложно выбрать посредника при покупке автомобился, поэтом всегда готовы ответить на любые Ваши вопросы

Задать вопрос


Подписаться