4vd машины что это
Что такое 4WD на машине и что необходимо знать о полном приводе
4WD — что такое полный привод на машине, разбираемся
Автомобили бывают разные. Одни были созданы исключительно для движения по дорогам с твердыми покрытием. Другие – для преодоления более сложных ландшафтов. Не случайно, в инструкции по эксплуатации обычных легковых автомобилей указан их класс – дорожный. С автомобилями, имеющими полный привод все гораздо сложнее.
Для обозначения привода, была принято обозначение колесной формулы следующим образом. Например, колесная формула 4Х4 обозначает количество ведущих колес к их общему количеству. Ведущими называют колеса, на которые подается крутящий момент от двигателя. Также полноприводные машины обозначают 4WD, что буквально означает привод на четыре колеса.
Разумеется, трансмиссия 4WD машины конструктивно куда более сложная, чем автомобиля, имеющего передний или задний привод. Казалось бы, сделать внедорожный автомобиль 4WD довольно просто. Но, это не так.
Чтобы распределить крутящий момент от коробки передач к ведущим мостам, необходим еще один агрегат – раздаточная коробка. С ее помощью крутящий момент распределяется на все ведущие оси. Распределение крутящего момента – ключевая функция полноприводной трансмиссии. Вместе с тем, все автомобили с полным приводом 4WD, конструктивно отличаются друг от друга. наиболее часто встречаются автомобили как с постоянным полным приводом (Full time), так и с подключаемым (Part time). Поговорим о них более подробно.
Жесткий подключаемый полный привод (Part time) 4WD.
Самое простое решение для автомобиля 4WD – прямое подключение всех ведущих мостов. Такой тип трансмиссии сравнительно прост и надежен. Крутящий момент, поступает через коробку передач к раздаточной коробке, а от нее через шарнирные приводы к дифференциалам мостов. Усилие от двигателя непосредственно распределяется на передний и задний мост практически в равном количестве.
В результате, величина крутящего момента как на задних, так и на передних колесах становится практически равной. Такое распределение момента существенно повышает проходимость. Автомобиль может преодолевать существенное бездорожье.
Для увеличения крутящего момента дополнительно в трансмиссию 4WD вводится еще одна понижающая передача, называемая демультипликатором. При включении понижающей передачи, автомобиль существенно теряет в скорости, зато увеличивается тяга на колесах, что еще больше повышает проходимость. Для движения по рыхлому снегу, а также по вязким почвам рекомендуется включение понижающей передачи.
Такая конструкция лежит в основе всех классических 4WD внедорожников – тяжелых автомобилей, имеющих жесткую рамную основу и зависимую, часто, рессорную подвеску с неразрезными балками мостов. Конструкция классического 4WD внедорожника является фактически повторением конструкции автомобилей с американской маркировкой «general purpose», что в буквальном переводе означало: «автомобиль общего назначения». Позднее, это словосочетание трансформировалось в ставший нам привычным «джип» (Jeep).
Повышенной проходимости способствует не только полный 4WD привод на все колеса с дополнительной понижающей передачей. Успешному преодолению бездорожья во многом способствует удачное распределение веса автомобиля по осям, а также жесткая рама и конечно же, высокая и мощная подвеска, в которой вертикальное перемещение обоих колес жестко связано между собой.
Все это способствует хорошим внедорожным качествам. Если в автомобиле используются межколесные самоблокирующиеся дифференциалы, его проходимость повышается еще больше. Большинство «классических» внедорожников представляют собой автомобили с мощными двигателями, высокой посадкой и внушительными габаритными размерами. Такие автомобили способны преодолеть серьезное бездорожье, снежные заносы и даже переехать неглубокие водоемы без сильного течения.
Наряду с известными преимуществами, классические внедорожники 4WD имеют и ряд существенных недостатков. Главным из них является, как ни странно, жесткий полный привод. Все дело в том, что крутящий момент распределяется в равной степени между осями автомобиля. При некоторых условиях угловые скорости передних и задних колес не всегда бывают одинаковыми
. И если при движении по рыхлому грунту это компенсируется пробуксовкой колес, то при движении по твердому и ровному дорожному покрытию в трансмиссии будут возникать опасные перегрузки. Например, при прохождении поворотов, из-за разности давления в шинах или неравных угловых скоростях карданных шарниров, в трансмиссии внедорожника возникают крутильные колебания, в результате которых механизмы легко выходят из строя.
Чтобы этого не произошло, один из ведущих мостов, чаще передний, имеет возможность отключения от трансмиссии 4WD. Если вы двигались по бездорожью и решили выехать на дорогу с асфальтовым покрытием, прежде чем двигаться по дороге, вы должны отключить одну из ведущих осей. Многие отечественные и зарубежные модели 4WD внедорожников для уменьшения механических потерь оснащаются специальными муфтами, при помощи которых передние колеса подключаются к трансмиссии.
Некоторые модели имеют вакуумный или электромагнитный привод колесных муфт. Исходя из этого, такой тип автомобилей называют «part time 4WD». Повышенный расход топлива – еще один существенный недостаток внедорожников. Тяжелая рамная конструкция, чугунные балки мостов, большие механические потери обуславливают повышенный топливный аппетит таких автомобилей.
Достоинства 4WD:
Недостатки 4WD:
Постоянный полный привод (Full time) 4WD.
Со временем прогрессивная конструкция внедорожников стала уступать место более легким моделям 4WD автомобилей, которые обладали не менее выдающимися внедорожными качествами. Со временем отпала необходимость в жесткой раме. А колесная подвеска стала полностью независимой. Претерпела изменение и конструкция трансмиссии. Для того, чтобы подключить полный привод 4WD, необходимо было полностью остановить автомобиль, затем подключить колесные муфты, а уж после переводить рычаг включения моста.
Конструкция постоянного полного привода 4WD полностью исключает все эти операции, поскольку крутящий момент передается на обе оси. Это стало возможным, благодаря введению в трансмиссию еще одного элемента – межосевого дифференциала. Межосевой дифференциал напоминает конструкцию колесного дифференциала планетарного типа.
Устройство способно распределять крутящий момент между осями по принципу наименьшего сопротивления. Если передняя ось автомобиля испытывает большее сопротивление движению, крутящий момент автоматически перебрасывается к задней оси. Такая компоновка трансмиссии позволила полностью отказаться от необходимости отключения одной из ведущих осей.
Автомобиль с постоянным полным приводом стал более маневренным и устойчивым к заносу при прохождении поворотов на высокой скорости. Вместе с тем, на бездорожье привод full time 4 WD был бы полностью бесполезен, поскольку при пробуксовке колес на одной из осей, другие остаются недвижимы, поскольку весь крутящий момент переходит на буксующее колесо. Чтобы справиться с этой задачей, в трансмиссию было введено управление блокировкой межосевого дифференциала, также называемое «diff-lock».
В зависимости от марки и модели автомобиля, механизм блокировки дифференциала (diff-lock) может иметь рычажный, вакуумный или электромагнитный привод. Благодаря подобной компоновке полноприводной 4WD трансмиссии, появилась возможность ее установки на более легкие автомобили, имеющие несущий кузов и как продольное, так и поперечное расположение силового агрегата. Автомобили с продольным расположением двигателя имеют компоновку трансмиссии, во многом схожую с «классическими» внедорожниками.
Более интересна конструкция с поперечной компоновкой мотора. Обычно, коробка передач, раздаточная коробка и межколесный дифференциал передней оси собраны в один агрегат. Привод на заднюю ось выполнен в виде углового редуктора, внутри которого и расположены элементы межосевого дифференциала. Такая конструкция 4WD хотя и утяжеляет массу автомобиля, но более компактна по сравнению с аналогичными типами трансмиссии.
В результате, автомобиль 4WD способен одинаково хорошо передвигаться практически на любом покрытии. Конструкция full time 4WD легла в основу многих моделей гибридных внедорожников, называемых кроссоверами. В отличие от «классики», многие модели кроссоверов имеют несущую конструкцию кузова и полностью независимую пружинную подвеску. При этом они способны передвигаться как в плотном городском потоке, так и на легком бездорожье. Главное условие движения с заблокированным дифференциалом (diff-lock on) не рекомендуется разгоняться выше 60 км/ч и двигаться не более 2-х часов.
Вместе с тем, жесткая блокировка дифференциала сегодня стала такой же архаичной, как и зависимая подвеска. Наряду с межосевым дифференциалом или вместо него, часто применяется вязкостная муфта (вискомуфта). Принцип ее работы во многом схож с гидротрансформатором в АКПП. Между дисками, жестко соединенными с трансмиссией, находится специальная жидкость.
При незначительном различии угловой скорости передней и задней осей жидкость допускает проскальзывание дисков друг относительно друга. при пробуксовке одной из осей, жидкость разогревается, в результате чего ее плотность резко повышается. В результате, крутящий момент передается через жидкость к неподвижной оси. Вискомуфта позволяет блокировать межосевой дифференциал автоматически в нужный момент. Недостатком ее является склонность к перегреву. Поэтому, преодолевать тяжелое бездорожье в течение длительного времени на 4WD автомобилях с вязкостной муфтой не рекомендуется.
Современные 4WD автомобили оснащаются более совершенными устройствами блокировки. В них вязкостная муфта заменена многодисковой фрикционной муфтой, работающей по принципу сцепления. Управляется муфта электроникой. Электронное устройство отслеживает угловые скорости колес и распределяет крутящий момент на неподвижные. В отличие от жесткой блокировки, такой механизм позволяет распределить крутящий момент более дозировано. Благодаря электронному управлению, 4WD автомобили стали еще более проходимыми и устойчивыми даже на скользком дорожном покрытии.
Что значит надпись: Rwd, fwd, awd, 4wd на машине — какой привод выбрать
Видя на машине давно всем привычную надпись 4 вд, все знают, это значит, что машина полноприводная. 4wd, Rwd, fwd и awd(авд), все эти надписи, которые можно встретить сзади на машине означают её привод, а механически они отличаются. Означает это что для каждого типа дороги нужен свой тип привода. Например, рвд это задний ведущий мост. На автомобиле установлен ведущий задний мост. 4wd это привод на все колёса. Мощность распределяется по осям, между двух мостов — применяется на джипах и паркетниках. AWD (Automatic Wild Drive) это система, которая имеет распределение момента на все 4 колеса, то есть никак на 4wd две оси, а задействованы все четыре колеса. Авд это машина с полным приводом, но в технологии есть значительные отличия от 4wd. Полноприводные 4вд созданы для проходимости, а авд создан для комфортного устойчивого управления при мокрой дороге и на грунтовой дороге. Для большого бездорожья АВД не подходит. В этой статье мы разберём, что такое awd, чем он отличается от других.
Automatic Wild Drive переводится как привод на все колёса это автоматическая система, которая перераспределяет момент одновременно для всех четырех колес.
Распределяет она его по-умному, работает независимо от водителя, каждое колесо имеет множество датчиков, которые замеряют проскальзывание шин. Компьютер анализирует тип дорожного покрытия, и в зависимости от него программирует поведение каждого колеса. Специальное электронное сцепление подключает в нужный момент дифференциал заднего моста и колёса по отдельности. Программа распределяет момент по осям, или каждому колесу по отдельности. АВД это относительно новая система, которая используется в современных кроссоверах и пикапах. Программами обладают новые автомобили Infiniti FX, Subaru Forester, Land Rover, Mitsubishi Outlander. Некоторые системы автомобилей распределяют тягу 60 на 40. 60% момента идёт переднему мосту, а 40 назад. В некоторых распределение: 50 х 50 при езде с AWD.
Отличие АВД от 4wd
АВД это автоматически полный привод, 4ВД либо подключается механически вручную и может отключаться. Представим, что мы едем по мокрой дороге с кочками и съезжаем в просёлочную грязь, при этом машина снабжена АВД. В таких случаях работает передний привод, что экономней полного. Съезжая в грязь на 2 передних ведущих колёсах, они начинают терять сцепление и проворачиваться. Компьютер видит это и подключает задние колёса, распределяя мощность двигателя на заднюю ось, или каждому колесу по отдельности. Система 4wd распределяют мощность по двум осям. В системе АВД отсутствует пониженные передачи и нет блокировки дифференциала это два серьёзных момента, которые не позволяют автомобилю системы АВД ездить по серьёзному бездорожью – так как всё контролируется электроникой.
Плюсы и минусы АВД
Минусы All Wheel Drive
В большинстве случаев именно условия использования, диктуют какая машина вам нужна: с 4wd или AWD. Если вы хотите штурмовать ту дорогу, где обычные машины не ездят вам подойдёт полный привод 4вд. А если вам нужна повседневная машина, которая не требует навыков от водителя, а при лёгком бездорожье всё сделает за вас, то ABD это система для вас.
Философии полного привода: Quattro, 4Matic, xDrive и азиаты – в чем отличия
Если в эту секунду кто-то на земном шаре не спорит об эффективности конструкций полного привода, значит время остановилось. Или вымерли все автомобилисты. Потому что всегда были и всегда будут непримиримые фанаты Audi Quattro, BMW xDrive, а также полноприводных Subaru и Mitsubishi… Самое смешное, что зачастую спорщики вообще не в курсе «матчасти». Они твердо знают, что Evo круче STI (или наоборот), но вот почему – это уже сложнее. Мы собрали подробности о конструкции всех основных легковых систем 4х4.
Зачем это нужно?
Не так давно наш эксперт Борис Игнашин написал довольно подробный материал о том, зачем в принципе нужен легковой полный привод. Здесь мы сосредоточимся на технических и философских отличиях знаменитых систем 4х4, однако вкратце все-таки поясним, в чем смысл сего безобразия.
Самое очевидное «легковое» преимущество полноприводной трансмиссии — лучшая разгонная динамика: понятно, что машина быстрее разгоняется, если крутящий момент передается на все колеса, а не только на одну пару. Особенно это ощутимо на скользком покрытии и при избытке мощности: у некоторых спорткаров, имеющих модификации с разным типом привода, даже паспортное время ускорения до 100 км/ч меньше для версий «4Х4». Но все же у каждого колеса есть некий предел сцепления, и если при прямолинейном движении он ограничивает только величину реализуемого момента, то в повороте все несколько сложнее.
Тут нагрузка на ведущее колесо складывается из продольной силы, то есть вектора тяги, и поперечной, которая стремится сдвинуть машину наружу от центра дуги, — когда сумма этих сил превышает указанный предел, начинается скольжение. То есть, колесо, нагруженное моментом, хуже сопротивляется боковой нагрузке — именно поэтому в общем случае заднеприводные автомобили обладают избыточной поворачиваемостью (склонностью к заносу задней оси), а переднеприводные — недостаточной (снос передних колес). На практике встречаются исключения из этого правила, обусловленные различным распределением массы по осям и прочими факторами, но проблема имеет место быть, равно как и решение — полный привод.
Впрочем, здесь тоже все не так однозначно, причем в прямом смысле слова. Если моноприводная машина для мало-мальски квалифицированного и опытного водителя не является загадкой, то, заходя в быстрый поворот на полном приводе, нужно быть готовым как с сносу, так и к заносу, не говоря уж о скольжении всех четырех колес, причем одна фаза может моментально смениться другой.
Такое своенравие проявилось на одном из первых серийных полноприводных автомобилей Jensen FF, увидевшем свет еще в 60-х годах прошлого века. Автомобильные журналисты восторгались феноменальной устойчивостью британского спорткара (к слову, мощность его двигателя превышала 300 л.с.) на мокрой дороге, но отмечали, что по достижении предела он срывается резко и непредсказуемо, и «отловить» его очень непросто. С тех пор вот уже полвека конструкторы бьются над созданием полного привода без страха и упрека не для бездорожья, и определенные успехи, конечно же, есть.
Quattro и немцы
Первой по-настоящему удачной «легковой» системой полного привода считается знаменитая quattro от Audi (мы писали о ее истории очень подробно), сначала апробированная в ралли (и именно благодаря этому так «раскрученная»), а с 1981 года используемая и на «товарных» автомобилях. Между тем, поначалу в чем-то эта трансмиссия была даже более примитивной, чем у того же «Дженсена» пятнадцатилетней давности.
Англичане уже тогда использовали самоблокирующийся межосевой дифференциал оригинальной конструкции, причем несимметричный. У Audi же тяга распределялась между осями в пропорции 50:50, а роль «центра» играл обычный планетарный дифференциал, принудительно блокируемый водителем, примерно как у нашей «Нивы».
Заслуга немцев была в другом: они очень грамотно скомпоновали свою трансмиссию, идеально приспособив ее для традиционной «аудюшной» схемы — изначально передний привод и продольное расположение силового агрегата. Что же до передовых решений, то их долго ждать не пришлось: через несколько лет распределением тяги уже заведовал вышеупомянутый механический «самоблок» Torsen, мгновенно и плавно реагирующий на изменение условий движения.
Однако повадки полноприводников Audi все еще тяготели к переднеприводности: чтобы побороть недостаточную поворачиваемость, машину нужно было по-раллийному «ломать» на входе в поворот решительными действиями рулем или педалью акселератора. Разумеется, речь идет об экстремальном вождении, в штатных режимах автомобили отлично держали дорогу и охотно вписывались в повороты, но все же.
И в 2007 году Torsen стал асимметричным: «по умолчанию» он раздавал крутящий момент в соотношении 40:60 в пользу задних колес, а при необходимости они могли получать вплоть до 80 процентов тяги. В это же время и развесовка новых моделей была пересмотрена: если раньше конструкторы стремились максимально загрузить передние ведущие колеса, то теперь в угоду управляемости акцент делался на задние.
В результате система quattro, несомненно, выиграла, но, например, модель А4, лишенная ее «в базе», стала «недоприводной»: резкий старт на ее начальной переднеприводной версии весьма проблематичен из-за недостаточной загрузки передка. Справедливости ради нужно заметить, что «младшая» Audi A3 избежала подобной участи, поскольку она базируется на платформе Volkswagen Golf с поперечным расположением двигателя, и философия quattro тут совсем другая, основанная на постоянном переднем приводе и автоматически подключаемом заднем с фрикционной муфтой Haldex.
На фото: Audi Quattro
Подобные муфты, управляемые электроникой, только в приводе передних колес, использует сегодня BMW в своей трансмиссии xDrive. Правда, баварцы пришли к этому не сразу: с 1985-го до конца 90-х они использовали блокировки межосевого и заднего межколесного дифференциалов с помощью вискомуфт, затем им на смену пришли электрогидравлические муфты, а на рубеже веков проводились сравнительно недолгие эксперименты со свободными дифференциалами и электронной эмуляцией блокировок (тормозные механизмы «прихватывают» буксующие колеса, перераспределяя тягу на остальные).
Сегодня она сохранена на межколесном уровне, а межосевая муфта работает в тесном содружестве с электронными системами безопасности, отслеживающими массу различных параметров и дающими сигнал к степени сжатия фрикционных дисков. Этим xDrive принципиально отличается от quattro, где блокировка механическая, но, в отличие от Audi, полноприводные BMW при необходимости могут превращаться в чисто заднеприводные, что иногда очень даже неплохо.
А что же третий участник большой немецкой тройки? Вот уже более пятнадцати лет Mercedes остается верным концепции 4Matic, впервые воплощенной в 1997 году в трансмиссии кроссовера М-класса: свободные дифференциалы (межосевой — с небольшим «заднеприводным» акцентом) и никаких блокировок, только их имитация с помощью тормозов. Но имитация весьма убедительная: если хотя бы одно колесо сохраняет надежный контакт с покрытием, машина способна двигаться, а на скользкой дороге умная электроника ловко жонглирует тягой, избегая как недостаточной, так и избыточной поворачиваемости.
Между тем, начинался «Фирматик» в 1986 году с весьма мудреной по тем временам схемы: у полноприводного седана Е-класса было целых три гидромуфты, автоматически подключавших привод на передние колеса, а затем блокировавших межосевой и задний межколесный дифференциалы.
Похожую конструкцию имела трансмиссия суперкара Porsche 959, серийная версия которого увидела свет в том же 1986, с той лишь разницей, что у него двигатель располагался сзади, а блокировкой «центра» заведовал чрезвычайно продвинутый для своего времени компьютер. У нынешних полноприводных Porsche «мозги», разумеется, помощнее, но суть та же: электроника в тесном содружестве с системами безопасности управляет многодисковой муфтой в приводе передних колес, примерно так же, как у BMW.
На фото: Porsche 959
Азиатский ответ
В Японии пионером в широком применении полного привода на легковых автомобилях считается сравнительно небольшая компания Fuji Heavy Industries, выпускающая машины под маркой Subaru. Сначала, в 70-х годах, они отличались явным внедорожным уклоном, но постепенно выкристаллизовалась схема знаменитого симметричного полного привода, явно не без влияния Audi.
С концепцией quattro ее роднят и продольное расположение двигателя, и базовый передний привод, и множество вариаций, возникавших в процессе эволюции, — но, в отличие от немцев, японцы все же отошли от идеи «честного» постоянного 4WD: с недавних пор на автомобилях с «автоматом» используется муфта автоматического подключения заднего моста.
Впрочем, это не помешало «субаровцам» создать настоящую легенду: в 1992 году дебютировала модель Impreza, созданная на укороченной платформе Legacy специально с прицелом на участие в ралли (еще одна параллель с Audi quattro). Гражданская версия спортивного болида получила обозначение WRX и самый мощный вариант STI, который быстро приобрел статус культовой машины для поклонников активного драйва. Гарантом этого стала трансмиссия с блокировками дифференциалов, где в разных поколениях использовались и вискомуфты, и тот же Torsen, а у нынешней STI между осями стоит конструкция под названием DCCD (Driver Control Central Differential), способная менять степень блокировки как самостоятельно, так и по желанию водителя.
На фото: Subaru Impreza
Извечный соперник спортивной «Импрезы» — Mitsubishi Lancer Evolution, стартовавший в том же 1992 и к настоящему времени переживший уже десятую смену поколений. Главное отличие от Subaru — поперечно расположенный двигатель, в остальном все похоже: постоянный полный привод, где «центр» изначально блокировался вискомуфтой, а теперь эта функция возложена на электронику.
Но главный козырь Mitsubishi — разработанный еще в 1996 году и совершенствовавшийся задний дифференциал AYC (Active Yaw Control): он не просто блокируется, а изменяет передаточное отношение главной передачи для каждого из колес отдельно с помощью редуктора, «подкручивая» в повороте то из них, на которое приходится большая нагрузка. В последней версии водитель может выбирать различные режимы работы трансмиссии, в зависимости от чего машина и едет по-разному: либо очень быстро и безопасно, следуя заданной траектории, либо по-хулигански, позволяя легко контролировать занос. Неудивительно, что многие эксперты называют нынешний EVO лучшим «драйвер’c каром» в мире из числа относительно недорогих, а недавнее решение японской компании прекратить его выпуск повергло поклонников в уныние.
Впрочем, нечто подобное можно испытать и за рулем куда более бюджетного «японца», Nissan Juke, — разумеется, в полноприводной версии. Его трансмиссия, конечно, попроще, но в ней есть своя изюминка: в приводе задних колес используется не одна фрикционная муфта, а две, своя для каждого колеса, и все та же вездесущая электроника теоретически может передавать тягу, например, только на правую сторону.
При переднем расположении двигателя его коробка передач вынесена к задним колесам для лучшей развесовки (так называемая схема transaxle), поэтому к ней идет один карданный вал, а другой, практически такой же длины, для привода передних колес, проходит параллельно ему в обратном направлении. На какие только ухищрения не пойдешь ради скорости и удовольствия от вождения!
Разумеется, приведенными примерами список разнообразных систем полного привода, используемых японскими производителями, не исчерпывается: для внутреннего рынка очень многие легковые модели, которые мы получаем в переднеприводной ипостаси, выпускаются в диковинных для нас модификациях «4х4».
Хотя в России, например, еще не так давно можно было приобрести седан Honda Legend с интеллектуальным приводом, распределявшим мощность, опять же, индивидуально для каждого колеса (впоследствии от этой системы отказались из-за дороговизны). Но практически все трансмиссии являются вариациями описанных схем, а отличия заключаются, в основном, в конструкции механизмов блокировки: это может быть электропривод или гидравлика, а у кого-то до сих пор в ходу старые добрые вискомуфты. Общая же тенденция — все более широкое применение электроники, от сложности и настроек которой сегодня зависит едва ли не больше, чем от механической составляющей.