Zaskakujące, ale prawdziwe - wielu właścicieli samochodów w ogóle nie rozumie rodzajów przekładni z napędem na wszystkie koła. A sytuację pogarszają dziennikarze motoryzacyjni, którzy sami mają trudności ze zrozumieniem rodzajów napędów i sposobu ich działania.
Najpoważniejszym błędnym przekonaniem jest to, że wielu nadal wierzy, że to prawda napęd na cztery koła muszą być trwałe, a automatycznie podłączane systemy napędu na wszystkie koła są kategorycznie odrzucane. W tym przypadku automatycznie podłączony napęd na wszystkie koła występuje w dwóch rodzajach, podzielonych ze względu na charakter pracy: systemy odrzutowe(włączany w przypadku poślizgu osi napędowej) i zapobiegawczy (w którym przeniesienie momentu obrotowego na obie osie uruchamiane jest sygnałem z pedału gazu).
Opowiem o głównych opcjach przekładni z napędem na wszystkie koła i pokażę, że elektronicznie sterowane przekładnie z napędem na wszystkie koła to przyszłość.
Każdy ma ogólne pojęcie o tym, jak działa skrzynia biegów samochodu. Jest przeznaczony do przenoszenia momentu obrotowego z wał korbowy silnik na koła napędowe. W skład przekładni wchodzą sprzęgło, skrzynia biegów, przekładnia główna, mechanizm różnicowy i wały napędowe (wał kardana i półosie). Najważniejsze urządzenie w skrzyni biegów jest mechanizm różnicowy. Rozdziela dostarczony do niego moment obrotowy pomiędzy wały napędowe (osie) kół napędowych i umożliwia im obrót z przy różnych prędkościach.
Do czego to służy? Podczas jazdy, w szczególności podczas skręcania, każde koło samochodu porusza się po indywidualnej trajektorii. W rezultacie wszystkie koła samochodu obracają się z różną prędkością podczas zakrętów i pokonują różne odległości. Brak mechanizmu różnicowego i sztywnego połączenia między kołami jednej osi doprowadzi do zwiększonego obciążenia przekładni, niemożności skręcania samochodu, nie mówiąc już o takich drobiazgach, jak zużycie opon.
Dlatego, aby móc poruszać się po drogach utwardzonych, każdy pojazd musi być wyposażony w jeden lub więcej mechanizmów różnicowych. W pojeździe z napędem montowana jest jedna oś międzyosiowy mechanizm różnicowy. A w przypadku pojazdu z napędem na wszystkie koła potrzebne są już trzy mechanizmy różnicowe. Po jednym na każdą oś i jeden centralny, środkowy mechanizm różnicowy.
Aby lepiej zrozumieć zasadę działania mechanizmu różnicowego, gorąco polecam obejrzenie krótkometrażowego filmu dokumentalnego Za rogiem, nakręconego w 1937 roku. Przez 70 lat świat nie był w stanie zrobić czegoś prostszego i wyraźne wideo o działaniu mechanizmu różnicowego. Nie musisz nawet znać angielskiego.
Główna wada, ale raczej specyfika działania wolnego mechanizmu różnicowego jest znana każdemu - jeśli na jednym z kół napędowych samochodu nie ma sprzęgła (na przykład na lodzie lub wisi na windzie), samochód nawet nie ruszy . To koło będzie się swobodnie obracać z dwukrotnie większą prędkością, podczas gdy drugie koło pozostanie nieruchome. W ten sposób każdy pojazd z napędem na jedno koło można unieruchomić, jeśli jedno koło osi napędowej straci przyczepność.
Jeśli weźmiesz pojazd z napędem na wszystkie koła i trzema konwencjonalnymi (wolnymi) mechanizmami różnicowymi, jego potencjalna zdolność poruszania się w przestrzeni może być ograniczona, nawet jeśli DOWOLNE z czterech kół straci przyczepność. Oznacza to, że jeśli pojazd z napędem na wszystkie koła i trzema wolnymi mechanizmami różnicowymi zostanie umieszczony z jednym kołem na rolkach/lodzie/zawieszonym w powietrzu, nie będzie mógł się poruszać.
Jak w tym przypadku upewnić się, że samochód może się poruszać? To bardzo proste - musisz zablokować jeden lub więcej mechanizmów różnicowych. Pamiętamy jednak, że twarda blokada mechanizmu różnicowego (a właściwie ten tryb jest równoznaczny z jego brakiem) nie ma zastosowania do jazdy samochodem po drogach utwardzonych ze względu na zwiększone obciążenie skrzyni biegów i brak możliwości skręcania.
Dlatego podczas pracy na drogach utwardzonych jest to konieczne stopień zmienny blokady mechanizmu różnicowego (teraz mówimy o centralnym mechanizmie różnicowym) w zależności od warunków jazdy. Ale w terenie możesz poruszać się nawet przy całkowicie zablokowanych wszystkich trzech mechanizmach różnicowych.
Tak więc na świecie istnieją trzy główne typy rozwiązań z napędem na wszystkie koła:
Klasyczny przekładnia napędu na wszystkie koła (w terminologii samochodowej określany jako full-time) posiada trzy pełnoprawne mechanizmy różnicowe, dzięki czemu taki samochód ma napęd na wszystkie 4 koła w dowolnych trybach jazdy. Ale tak jak pisałem powyżej, jeśli chociaż jedno z kół straci przyczepność, samochód straci zdolność do poruszania się. Dlatego taki samochód zdecydowanie potrzebuje blokady mechanizmu różnicowego (pełnej lub częściowej). Najpopularniejszym rozwiązaniem stosowanym w klasycznych SUV-ach jest mechaniczna sztywna blokada centralnego mechanizmu różnicowego z rozkładem momentu obrotowego na osie w stosunku 50:50. Pozwala to znacznie zwiększyć zdolność pojazdu do jazdy w terenie, ale przy sztywno zablokowanym centralnym mechanizmie różnicowym nie można jeździć po drogach utwardzonych. Fakultatywny pojazdy terenowe może mieć dodatkowy blokowany tylny mechanizm różnicowy międzyosiowy.
Transmisja pełnoetatowa ma trzy różnica A, B i C. W niepełnym wymiarze godzin brakuje środkowego mechanizmu różnicowego A i zastępuje go mechanizm twarde połączenie drugą oś ręcznie.
Jednocześnie mechanicznie pojawił się odrębny kierunek podłączany napęd na wszystkie koła(w niepełnym wymiarze godzin). W tym schemacie całkowicie brakuje środkowego mechanizmu różnicowego, a na jego miejscu znajduje się mechanizm łączenia drugiej osi. Ten typ transmisji jest zwykle używany niedrogie SUV-y i pickupy. W rezultacie na drogach utwardzonych taki samochód może poruszać się tylko z napędem na jedną oś (najczęściej tylną). Aby pokonać trudne tereny terenowe, kierowca ręcznie włącza napęd na wszystkie koła, sztywno łącząc przednią i tylną oś. W rezultacie moment przenoszony jest na obie osie, ale nie zapominaj, że na każdej z osi nadal pozostaje swobodny mechanizm różnicowy. Oznacza to, że jeśli koła zostaną zawieszone po przekątnej, samochód nigdzie nie pojedzie. Problem ten można rozwiązać jedynie poprzez zablokowanie jednego z międzyosiowych mechanizmów różnicowych (głównie tylnego), dlatego niektóre modele SUV-ów posiadają samoblokujący mechanizm różnicowy na tylnej osi.
A najbardziej uniwersalnym i obecnie popularnym rozwiązaniem jest automatycznie podłączony napęd na wszystkie koła(A-AWD – automatyczny napęd na wszystkie koła, często nazywany po prostu AWD). Strukturalnie taka skrzynia biegów jest bardzo podobna do półetatowego napędu na wszystkie koła, który nie ma środkowego mechanizmu różnicowego, a do połączenia drugiej osi stosuje się sprzęgło hydrauliczne lub elektromagnetyczne. Stopień zablokowania sprzęgła jest zwykle sterowany elektronicznie i istnieją dwa mechanizmy operacyjne: proaktywny i reaktywny. O nich bardziej szczegółowo poniżej.
W skrzyni biegów nie ma centralnego mechanizmu różnicowego; ze skrzyni biegów wychodzą dwa wałki, jeden na przednią oś (z własnym mechanizmem różnicowym), drugi na tylną oś, do sprzęgła.
Ważne jest, aby zrozumieć, że w celu uzyskania najbardziej wydajnej skrzyni biegów z napędem na wszystkie koła (niezależnie od tego, czy jest to przekładnia pełnoetatowa, czy AWD), wymagany jest centralny mechanizm różnicowy o zmiennej blokadzie (sprzęgło) w zależności od warunków drogowych (mechanizmy różnicowe międzyosiowe są osobne omówienie, nie mieszczące się w zakresie tego artykułu). Można to zrobić na kilka sposobów. Najpopularniejsze z nich: sprzęgło wiskotyczne, mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu, elektroniczne sterowanie blokadą.
1. Sprzęgło wiskotyczne (mechanizm różnicowy z takim sprzęgłem nazywa się VLSD - mechanizm różnicowy lepki) jest najprostszą, ale jednocześnie nieskuteczną metodą blokowania. Jest to najprostsze urządzenie mechaniczne, które przenosi moment obrotowy przez lepki płyn. Kiedy prędkość obrotowa wałów wchodzącego i wychodzącego sprzęgła zaczyna się różnić, lepkość płynu wewnątrz sprzęgła zaczyna rosnąć, aż do całkowitego zestalenia. W ten sposób sprzęgło jest zablokowane, a moment obrotowy rozkłada się równomiernie pomiędzy osiami. Wadą sprzęgła wiskotycznego jest to, że ma ono zbyt dużą bezwładność podczas pracy; nie jest to krytyczne na drogach o twardej nawierzchni, ale praktycznie eliminuje możliwość jego zastosowania w terenie. Istotną wadą jest również ograniczona żywotność, w efekcie po przejechaniu 100 tysięcy kilometrów sprzęgło wiskotyczne zwykle przestaje spełniać swoje funkcje, a centralny mechanizm różnicowy staje się trwale wolny.
Sprzęgła wiskotyczne są obecnie czasami używane do blokowania tylnego mechanizmu różnicowego międzyosiowego w SUV-ach, a także do blokowania centralnego mechanizmu różnicowego w samochodach Subaru za pomocą manualna skrzynia biegów przenoszenie Wcześniej zdarzały się przypadki stosowania sprzęgła wiskotycznego do łączenia drugiej osi w układach z automatycznie włączanym napędem na wszystkie koła ( Samochody Toyoty), ale porzucono je ze względu na wyjątkowo niską wydajność.
2. Samoblokujące mechanizmy różnicowe obejmują dobrze znany mechanizm różnicowy typu Torsen. Jego zasada opiera się na właściwości ślimaka lub przekładni śrubowej polegającej na „zacinaniu się” przy określonym stosunku momentów obrotowych na osiach. Jest to drogi i skomplikowany technicznie mechanizm różnicowy. Można stosować w bardzo dużych ilościach samochody z napędem na wszystkie koła pojazdów (prawie wszystkie modele Audi z napędem na wszystkie koła) i nie ma żadnych ograniczeń w poruszaniu się po drogach utwardzonych i terenowych. Należy pamiętać o jednej z wad, że przy całkowitym braku oporu obrotowego na jednej z osi mechanizm różnicowy pozostaje w stanie odblokowanym, a samochód nie może się poruszać. Dlatego samochody z mechanizmem różnicowym Torsen mają poważną „lukę” - przy całkowitym braku przyczepności na OBU kołach jednej osi samochód nie jest w stanie się poruszać. To właśnie ten efekt można w tym zobaczyć wideo. Dlatego na nowym modele Audi Obecnie mechanizm różnicowy na zębatkach koronowych z dodatkowy pakiet sprzęgła.
3. K e-administracja blokowanie traktowane jest jako proste sposoby hamowanie kół ślizgających się w standardzie układ hamulcowy i złożone urządzenia elektroniczne kontrolowanie stopnia blokady mechanizmu różnicowego w zależności od sytuacji na drodze. Ich zaletą jest to, że sprzęgło wiskotyczne i mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu Torsen są kompletne urządzenia mechaniczne, bez możliwości elektronicznej ingerencji w ich pracę. Mianowicie elektronika jest w stanie błyskawicznie określić, które z kół samochodu potrzebuje momentu obrotowego i w jakiej ilości. Do tych celów wykorzystuje się zespół czujników elektronicznych - czujniki obrotu każdego koła, czujnik położenia kierownicy i pedału gazu, a także akcelerometr rejestrujący przyspieszenie wzdłużne i poprzeczne pojazdu.
Jednocześnie chciałbym zauważyć, że system symulujący blokadę mechanizmu różnicowego oparty na standardowym układzie hamulcowym często okazuje się nie tak skuteczny, jak bezpośrednia blokada mechanizmu różnicowego. Zwykle zamiast blokowania między kołami stosuje się symulowanie blokowania za pomocą układu hamulcowego i obecnie stosuje się je nawet w pojazdach z napędem na jedną oś. Przykładem elektronicznie sterowanej środkowej blokady mechanizmu różnicowego może być skrzynia biegów z napędem na wszystkie koła VTD stosowana w pojazdach Subaru z pięciobiegową automatyczną skrzynią biegów lub system DCCD stosowany w pojazdach Subaru Subaru Imprezę WRX STI też Mitsubishi Lancera Ewolucja z aktywnym centralnym mechanizmem różnicowym ACD. To najbardziej zaawansowane przekładnie z napędem na wszystkie koła na świecie!
Przejdźmy teraz do głównego tematu dyskusji - transmisji z automatycznie podłączony napęd na wszystkie koła (a-awd). Technicznie najprostszy i najtańszy sposób wdrożenia napędu na wszystkie koła. Jego zaletą jest między innymi możliwość zastosowania poprzecznego układu silnika komora silnika, ale istnieją opcje jego zastosowania z silnikiem wzdłużnym (na przykład BMW xDrive). W takiej przekładni jedna z osi jest osią napędową i w normalnych warunkach przekazuje ona większość momentu obrotowego. W pojazdach z silnikiem poprzecznym jest to oś przednia, w pojazdach z silnikiem wzdłużnym jest to oś tylna.
Główną wadą tego typu przekładni jest to, że koła na połączonej osi fizycznie nie mogą obracać się szybciej niż koła „głównej” osi. Oznacza to, że w samochodach, w których sprzęgło łączy tylną oś, proporcja rozkładu momentu obrotowego na osie waha się od 0:100 (na korzyść przedniej osi) do 50:50. W przypadku, gdy „główna” oś znajduje się z tyłu (np. System xDrive), często nominalne przełożenie momentu obrotowego na osiach ustala się z lekkim przesunięciem na korzyść tylnej osi, aby poprawić kierowanie samochodem (na przykład 40:60).
Istnieją dwa mechanizmy działania automatycznie dołączanego napędu na wszystkie koła: reaktywny i zapobiegawczy.
1. Algorytm działania reaktywnego polega na blokowaniu sprzęgła odpowiedzialnego za przenoszenie momentu obrotowego na drugą oś w przypadku poślizgu kół na osi napędowej. Sytuację pogarszały ogromne opóźnienia w podłączeniu drugiej osi (w szczególności z tego powodu sprzęgła wiskotyczne nie zapuściły korzeni w tego typu skrzyniach biegów) i doprowadziły do niejednoznacznego zachowania samochodu na drodze. Schemat ten był początkowo szeroko stosowany samochody z napędem na przednie koła z silnikiem poprzecznym.
Podczas pokonywania zakrętów sprzęgło reakcyjne działa w następujący sposób: w normalnych warunkach prawie cały moment obrotowy przenoszony jest na przednią oś, a samochód ma zasadniczo napęd na przednie koła. Gdy tylko pojawi się różnica w obrotach kół przedniej i tylnej osi (na przykład w przypadku dryfu przedniej osi), środkowe sprzęgło zostaje zablokowane. Prowadzi to do nagłego pojawienia się przyczepności na tylnej osi, a podsterowność zostaje zastąpiona nadsterownością. W wyniku połączenia osi tylnej następuje stabilizacja prędkości obrotowych przedniej i tylnej osi (sprzęgło zostaje zablokowane) – sprzęgło zostaje ponownie odblokowane i samochód zyskuje napęd na przednie koła!
W terenie sytuacja nie poprawia się; tak naprawdę jest to zwykły samochód z napędem na przednie koła, w którym o momencie zaczepienia tylnej osi decyduje poślizg przednich kół. Z tego też powodu wiele crossoverów z tego typu napędem zupełnie nie nadaje się do poruszania się w terenie. na odwrót. A przy takiej przekładni moment podłączenia tylnej osi jest szczególnie dobrze odczuwalny. Jednocześnie na drogach utwardzonych samochód zawsze pozostaje z napędem na przednie koła.
Obecnie taki algorytm działania automatycznie dołączanego napędu na wszystkie koła jest rzadko stosowany, szczególnie w crossoverach Hyundai/Kia (z wyjątkiem nowy system DynaMax AWD), a także pojazdów marki Honda (system Dual Pump 4WD). W praktyce taki napęd na wszystkie koła jest zupełnie bezużyteczny.
2. Sprzęgło blokujące zapobiegawcze działa inaczej. Jego blokowanie następuje nie po poślizgu kół na „głównej” osi, ale z wyprzedzeniem, w momencie, gdy wymagana jest przyczepność wszystkich kół (prędkość obrotu kół jest drugorzędna). Oznacza to, że sprzęgło blokuje się w momencie naciśnięcia gazu. Pod uwagę brane są również takie rzeczy jak kąt skrętu (przy zbyt dużych kołach stopień zablokowania sprzęgła jest zmniejszony, aby nie obciążać skrzyni biegów).
Pamiętajcie, że przednia oś nie wymaga poślizgu, aby połączyć tylną oś! Blokowanie automatycznie włączanego sprzęgła napędu na wszystkie koła zależy przede wszystkim od położenia pedału gazu. W normalnych warunkach na tylną oś przenoszone jest około 5-10% momentu obrotowego, ale po naciśnięciu gazu sprzęgło blokuje się (aż do całkowitego zablokowania).
Poważny błąd, który od lat popełniają dziennikarze motoryzacyjni – nie należy mylić algorytmów działania automatycznie dołączanego napędu na wszystkie koła. Automatyczny napęd na wszystkie koła z blokadą zapobiegawczą stale przenosi moment obrotowy na wszystkie 4 koła! Dla niej nie ma czegoś takiego jak „nagłe połączenie tylnej osi”.
Sprzęgła z blokadą zapobiegawczą to Haldex 4 (mój osobny artykuł na ten temat) i 5 generacji, sprzęgła Nissan/Renault, Subaru, system BMW xDrive, Mercedes-Benz 4Matic (dla poprzecznych zainstalowane silniki) i wiele innych. Każda marka ma swoje własne algorytmy działania i funkcje kontrolne, należy o tym pamiętać przy przeprowadzaniu analizy porównawczej.
Tak wygląda sprzęg przedniej osi w systemie BMW xDrive
Ty też powinieneś szczególną uwagę zwróć uwagę na umiejętności prowadzenia pojazdu. Jeśli kierowca nie zna zasad prowadzenia samochodu na drodze, a w szczególności pokonywania zakrętów (mówiłem o tym całkiem niedawno), to z bardzo dużym prawdopodobieństwem nie będzie mógł zaparkować samochodu z automatycznym napędem na boki, podczas gdy można to łatwo zrobić w samochodzie z napędem na wszystkie koła i trzema mechanizmami różnicowymi (stąd błędny wniosek, że tylko Subaru może jeździć na boki). No i oczywiście nie zapominajmy, że o sile przyczepności na osiach decyduje pedał gazu i kąt skrętu (w tym, jak pisałem powyżej, jeśli koła zostaną skręcone za mocno, sprzęgło nie będzie się całkowicie blokowało).
Schemat działania sprzęgła Haldex 5. generacji jest w pełni sterowany elektronicznie (przypomnę, że Haldex 1, 2 i 3 generacji posiadały w swojej konstrukcji pompę różnicową, która napędzana była różnicą w obrotach wałów dopływowego i wychodzącego ). Porównaj to z niesamowicie złożoną konstrukcją sprzęgła Haldex pierwszej generacji.
Ponadto prawie zawsze takie systemy są uzupełniane elektroniczną symulacją blokady mechanizmu różnicowego międzyosiowego za pomocą układu hamulcowego. Należy jednak pamiętać, że ma on również swoje własne cechy operacyjne. W szczególności działa tylko w określonym zakresie prędkości. Przy niskich prędkościach nie włącza się, aby nie „udusić” silnika, a przy dużych prędkościach, aby nie spalić klocków. Nie ma zatem sensu wpychać obrotomierza w czerwoną strefę i liczyć na pomoc elektroniki, gdy auto utknie. W zastosowaniach terenowych hydrauliczne układy sprzęgła mają wyższą odporność na przegrzanie niż elektromagnetyczne sprzęgła cierne. Zwłaszcza, Land Rovera Freelander 2/zakres Rover Evoque może być przykładem samochodu z automatycznym napędem na wszystkie koła opartym na sprzęgle Haldex 4. generacji i bardzo imponującymi możliwościami terenowymi.
Jaki jest wynik? Automatyczne systemy napędu na wszystkie koła z blokadą zapobiegawczą nie muszą się bać. Jest to uniwersalne rozwiązanie zarówno do użytku drogowego, jak i okazjonalnego użytku terenowego o umiarkowanej złożoności. Samochód z takim napędem na wszystkie koła odpowiednio radzi sobie na drodze, ma neutralny układ kierowniczy i zawsze pozostaje napędem na wszystkie koła. I nie wierz opowieściom o „nagłym podłączeniu tylnej osi”.
Dodatek: Bardzo ważną kwestią do zrozumienia jest rozkład momentu obrotowego wzdłuż osi. Materiały reklamowe producentów samochodów często wprowadzają w błąd i jeszcze bardziej utrudniają zrozumienie działania przekładni z napędem na wszystkie koła. Pierwszą rzeczą do zapamiętania jest to, że moment obrotowy występuje tylko na kołach, które mają przyczepność. Jeśli koło wisi w powietrzu, to pomimo tego, że silnik obraca się swobodnie, moment obrotowy na nim wynosi ZERO. Po drugie, nie należy mylić procentu momentu obrotowego przenoszonego na oś z proporcją rozkładu momentu obrotowego na osie. Jest to ważne w przypadku automatycznych układów napędu na wszystkie koła, ponieważ brak centralnego mechanizmu różnicowego ogranicza maksymalny możliwy rozkład momentu obrotowego na osie w stosunku 50/50 (czyli fizycznie niemożliwe jest, aby przełożenie było większe w kierunku łączonej osi), ale jednocześnie do Na każdą oś można przenieść 100% momentu obrotowego. Łącznie z podłączonym. Wyjaśnia to fakt, że jeśli na jednej osi nie ma sprzęgła, wówczas moment na nim wynosi zero. W rezultacie 100% momentu obrotowego będzie przypadać na oś połączoną sprzęgłem, a rozkład momentu obrotowego na osiach nadal będzie wynosił 50/50.
Napęd na wszystkie koła to konstrukcja przekładni samochodowej, która przenosi moment obrotowy generowany przez silnik na wszystkie koła. Początkowo taki system był stosowany tylko w terenowych SUV-ach. Ale począwszy od lat 80. ubiegłego wieku wielu producentów zaczęło go powszechnie stosować w celu ulepszenia charakterystyka drogi produkowanych samochodów.
Główne zalety przekładni z napędem na wszystkie koła to:
- Lepsza przyczepność na śliskich drogach.
- Zwiększa się wydajność silnika.
- Przyspieszenie jest szybsze.
- Właściwości jezdne uległy znacznej poprawie.
- Zwiększona zdolność przełajowa.
Główną wadą takich przekładni jest złożoność konstrukcji, co pociąga za sobą wysoki koszt podstawowy i koszty napraw. Dodatkowo powoduje to nieznaczny wzrost zużycia paliwa przez samochód.
Zgodnie z zasadą działania układy napędu na wszystkie koła dzielą się na:
- Stały napęd na wszystkie koła.
- Napęd na wszystkie koła z automatycznym połączeniem.
- Napęd na wszystkie koła z ręcznym podłączeniem.
Stały napęd na wszystkie koła
System, działający na zasadzie stałego napędu na wszystkie koła, składa się z następujących elementów konstrukcyjnych:
- Przenoszenie.
- Sprawa transferowa.
- Środkowy mechanizm różnicowy.
- Sprzęgło.
- Przekładnie osi kardana.
- Przekładnie osi głównej.
- Mechanizmy różnicowe międzykołowe.
- Osie kół.
Tę konstrukcję przekładni można zastosować niezależnie od lokalizacji silnika i skrzyni biegów (układu). Główne różnice pomiędzy takimi systemami wynikają z użytkowania różne typy przekładnie Cardana i skrzynię rozdzielczą.
Zasada działania:
Moment obrotowy przenoszony jest z silnika na skrzynię rozdzielczą. W skrzyni za pomocą środkowego mechanizmu różnicowego jest on rozdzielany między przednią i tylną oś samochodu. Tak więc najpierw moment przekazywany jest na wał kardana, przez który przekazywany jest na koła zębate jazda końcowa i międzyosiowe mechanizmy różnicowe. Poprzez półosie mechanizmy różnicowe przenoszą moment obrotowy na koła. W przypadku nierównego ruchu kół spowodowanego wejściem w zakręt lub wjazdem na śliską nawierzchnię, następuje zablokowanie środkowego i międzyosiowego mechanizmu różnicowego.
Najbardziej znane konstrukcje skrzyń biegów ze stałym napędem na wszystkie koła to System quattro od Audi, xDrive od BMW, 4Matic od Mercedesa.
Quattro było pierwszym produkcyjnym odpowiednikiem stałej skrzyni biegów z napędem na wszystkie koła do sedanów. Pojawiła się w 1980 r. Ten system przeznaczony do montażu z silnikiem wzdłużnym. Po kilku ulepszeniach jest szeroko stosowany w nowoczesnych modelach Audi.
Opracowano system xDrive koncern BMW do użytku we własnych sportowych SUV-ach i samochody osobowe. Pojawiła się w 1985 roku. W najnowszej modernizacji xDrive zintegrował kilka nowoczesne systemy, co przekształciło go w aktywną transmisję.
4Matic to opracowana przez firmę Mercedes przekładnia z napędem na wszystkie koła. Został wprowadzony w 1986 roku. Obecnie jest montowany w kilku modelach samochodów osobowych niemieckiego producenta. Osobliwość jest możliwość stosowania wyłącznie w połączeniu z automatyczną skrzynią biegów.
Automatyczny napęd na wszystkie koła
Zazwyczaj taki system składa się z następujących elementów:
- Przenoszenie.
- Sprzęgło.
- Przekładnia główna przedniego mostu napędowego.
- Sprawa transferowa.
- Przekładnia główna tylnej osi napędowej.
- Przekładnia kardana.
- Mechanizm różnicowy międzykołowy przedniej osi.
- Sprzęgło napędu tylnego.
- Mechanizm różnicowy międzykołowy tylnej osi.
- Półosie.
Przekładnia z napędem na wszystkie koła jest najpopularniejszą spośród wszystkich systemów napędu na cztery koła. Prawie każdy producent ma model wykorzystujący podobną konstrukcję. Idealnie nadaje się do stosowania w samochodach osobowych, ponieważ w razie potrzeby może zapewnić napęd na wszystkie koła, ale kosztuje znacznie mniej niż pełnoetatowa skrzynia biegów z napędem na wszystkie koła.
Zasada działania:
Napęd na wszystkie koła włącza się w przypadku poślizgu kół przedniej osi. W normalnych warunkach moment obrotowy z silnika przenoszony jest na oś główną poprzez sprzęgło, skrzynię biegów i mechanizm różnicowy. Ponadto poprzez skrzynię rozdzielczą moment obrotowy przenoszony jest na główny element sterujący tego układu - sprzęgło cierne. Podczas normalnego ruchu po linii prostej sprzęgło przenosi tylko 10% momentu obrotowego na tylną oś, a ciśnienie w niej pozostaje minimalne. Jeśli koła przedniej osi się ślizgają, wzrasta ciśnienie w sprzęgle, które przenosi moment obrotowy z silnika na tylną oś. W zależności od intensywności poślizgu przednich kół stopień przeniesienia momentu obrotowego na tylną oś może się różnić.
Najbardziej znaną skrzynią biegów z napędem na wszystkie koła jest system 4Motion Volkswagena. Stosowany jest w konstrukcjach samochodów koncernu od 1998 roku. W najnowsza wersja Jako element roboczy 4Motion wykorzystuje sprzęgło Haldex.
Ręczny napęd na wszystkie koła
W wersji klasycznej układ ma niemal taką samą konstrukcję jak skrzynia biegów ze stałym napędem na wszystkie koła.
- Przenoszenie.
- Sprawa transferowa.
- Sprzęgło.
- Przekładnie osi kardana.
- Przekładnie osi głównej.
- Mechanizmy różnicowe międzykołowe.
- Osie kół.
W nowoczesne samochody Ten typ transmisji nie jest stosowany. System ten charakteryzuje się bardzo niskim współczynnikiem efektywności. Jego jedyną zaletą jest to, że zapewnia rozkład momentu obrotowego pomiędzy osiami w stosunku 50/50, który nie jest dostępny w żadnym innym typie przekładni. Dlatego jest uważany za idealny do mocnych SUV-ów.
Zasada działania:
Zasada działania ręcznie załączanej przekładni napędu na wszystkie koła jest podobna jak w przypadku układu ze stałym napędem na wszystkie koła. Jedyna rzecz to kontrola sprawa transferowa odbywa się bezpośrednio z samochodu za pomocą specjalnej dźwigni.
Jeden z najbardziej poważne niedociągnięcia systemu – niemożność jego użytkowania przez dłuższy okres czasu. Oznacza to, że można go chwilowo włączyć w przypadku zetknięcia się z śliską lub mokrą powierzchnią, ale wtedy należy go natychmiast wyłączyć. Długotrwała eksploatacja takiej przekładni prowadzi do zwiększonych wibracji, hałasu i zużycia paliwa.
Wiele układów napędu na wszystkie koła posiada specjalne sprzęgło, za pomocą którego reguluje się poziom przenoszenia momentu obrotowego na oś pojazdu.
Nawiasem mówiąc, awaria sprzęgła staje się jednym z wspólne powody awaria napędu na wszystkie koła. Sprzęgło może ulec awarii, jeśli jego konserwacja nie zostanie przeprowadzona w odpowiednim czasie:
- nie wymieniaj oleju w sprzęgle;
- Zignoruj dzwonienie łożyska.
System 4Motion i sprzęgło Haldex
Technologię tę zaczęto stosować na dwa lata przed Tysiącleciem. Wcześniej napęd na wszystkie koła niemieckich samochodów opierał się na sprzęgłach wiskotycznych.
Zastosowanie sprzęgła Haldex było rewolucją w dziedzinie napędu na wszystkie koła. To sprzęgło:
- tarcie;
- ma dużą liczbę dysków;
- sterowany elektrohydraulicznie.
Jego zastosowanie umożliwiło tworzenie samochodów z automatycznie włączanym napędem na wszystkie koła. Nawiasem mówiąc, sprzęgło Haldex jest teraz instalowane nie tylko na niemieckie samochody, ale także w samochodach innych europejskich producentów.
Zasada działania
W pierwszych generacjach sprzęgieł pompa działała dzięki różnicy obrotów osi. Wytworzyło niezbędne ciśnienie oleju. A pod ciśnieniem oleju tarcze sprzęgła zostały skompresowane. Zawory i jednostka sterująca regulowały poziom ciśnienia oleju.Sprzęgło czwartej generacji
Nowoczesne pojazdy z napędem na wszystkie koła są wyposażone w sprzęgło czwartej generacji. Zasada jego działania jest podobna do zasady działania sprzęgieł poprzednie pokolenia. Urządzenie posiada jednak już elektroniczną pompę. Różnica prędkości ma teraz znaczenie drugorzędne; sprzęgło działa w oparciu o wymianę sygnałów pomiędzy nimi różne czujniki i jednostka sterująca.Można zatem zauważyć, że nowoczesne sprzęgło napędu na wszystkie koła jest dość skutecznym urządzeniem, które umożliwia efektywne rozdzielanie momentu obrotowego pomiędzy osiami w sposób automatyczny, bez interwencji człowieka.
Istotną wadą takich sprzęgieł jest to, że mogą one ulec uszkodzeniu pod dużym obciążeniem. A ich wymiana lub naprawa jest droga.
Jak wymienić łożysko sprzęgła napędu na cztery koła
Jedną z charakterystycznych chorób sprzęgieł jest hałas łożysk. Dotyczy to zarówno starych sprzęgieł wiskotycznych, jak i nowoczesnych, sterowanych elektrycznie. Jeśli łożysko zacznie dzwonić, należy je wymienić, aby uniknąć poważniejszych konsekwencji. Można to zrobić również w domu. Najważniejsze to mieć pewność wiedza teoretyczna i proste ramiona. Oczywiście technologia naprawy jest nieco inna, w zależności od marki i modelu samochodu. Ale ogólna zasada Jest:
- Konieczne jest wjechanie samochodem do dołu lub powieszenie go na podnośniku.
- Zidentyfikuj kardan i skrzynię biegów pod spodem samochodu. Samo sprzęgło jest przymocowane do skrzyni biegów. Często wykonuje się także szereg operacji mających na celu rozłączenie od siebie elementów układu napędu na wszystkie koła. Takie manipulacje ułatwiają demontaż sprzęgła. Jednocześnie możesz przeprowadzić konserwację zapobiegawczą innych elementów systemu.
- Na wszelki wypadek spuść olej ze skrzyni biegów.
- Zdemontować sprzęgło i wyjąć łożysko.
- Usuń wszystko dostępne miejsca cała rdza, która powstała podczas pracy starego łożyska.
- Zamontuj nowe łożysko w miejscu, w którym powinno być, odpowiednio zorientowane.
- Ostrożnie zbierz wszystko we właściwej kolejności i uszczelnić.
Jaki olej wlać do sprzęgła napędu na wszystkie koła
W zależności od marki i modelu samochodu olej w sprzęgle napędu na wszystkie koła należy wymienić po 30 i 60 tysiącach kilometrów, niektóre źródła podają liczbę 100 000 kilometrów. Ale lepiej nie zwlekać. Sam proces wymiany oleju nie nastręcza większych trudności. Złącze posiada otwór spustowy i szyjkę wlewową. Proces wymiany oleju jest dość typowy:
- otwórz otwór spustowy i spuść olej;
- wlać świeży olej do szyjki wlewu;
- upewnij się, że jest wystarczająca ilość oleju.
Warto podkreślić, że najczęściej spotykane sprzęgła typu Haldex umiejscowione są w przekładni głównej. Przypadki zostały zarejestrowane, kiedy konserwacja technicy serwisu samochodowego pomylili otwory wlewowe i spustowe samego sprzęgła ze skrzynią biegów, co doprowadziło nie do śmiertelnych, ale nieprzyjemnych konsekwencji.
Oczywiście ci, którzy są serwisowani w oficjalnych serwisach samochodowych, nie powinni męczyć się, aby znaleźć wymagany olej dla sprzęgła.
A co do reszty, to ci, którzy kochają i chcą serwisować auto własnymi rękami, zalecane są następujące opcje:
- udaj się do oficjalnego centrum serwisowego samochodu i dowiedz się, jakiego rodzaju oleju używają lokalni specjaliści;
- wejdź na forum poświęcone konkretnej marce i modelowi samochodu i zadaj tam pytanie;
- skontaktuj się z twórcami konkretnego sprzęgła i zasięgnij u nich informacji.
Obecnie jest bardzo popularne rynek motoryzacyjny mam crossovery. Mają zarówno pełny, jak i pojedynczy napęd. Łączy się go za pomocą urządzenia takiego jak sprzęgło wiskotyczne. Zasada działania urządzenia została omówiona w dalszej części naszego artykułu.
Charakterystyczny
Czym więc jest ten element? Sprzęgło wiskotyczne to automatyczny mechanizm przenoszenia momentu obrotowego za pomocą specjalnych płynów. Warto zauważyć, że zasada działania sprzęgła wiskotycznego napędu na wszystkie koła i wentylatora jest taka sama.
W ten sposób moment obrotowy na obu elementach przenoszony jest za pomocą płyn roboczy. Poniżej sprawdzimy, co to jest.
Co jest w środku?
Wewnątrz korpusu złącza zastosowano płyn na bazie silikonu. Ma specjalne właściwości. Jeśli nie jest obracany ani podgrzewany, pozostaje w stanie ciekłym. Gdy tylko pojawi się energia momentu obrotowego, rozszerza się i staje się bardzo gęsta. W miarę wzrostu temperatury wygląda jak stwardniały klej. Gdy tylko temperatura spadnie, substancja zamienia się w ciecz. Nawiasem mówiąc, jest on wypełniony przez cały okres użytkowania.
Jak to działa?
Jaka jest zasada działania produktu zwanego „sprzęgłem wiskotycznym”? Zgodnie z algorytmem działania jest podobny do transformatora hydraulicznego automatyczna skrzynia biegów. Tutaj również moment obrotowy przenoszony jest za pomocą płynu (ale tylko przez olej przekładniowy). Istnieją dwa rodzaje sprzęgieł wiskotycznych. Przyjrzymy się im poniżej.
Pierwszy typ: wirnik
Zawiera metalową zamkniętą obudowę. Zasada działania sprzęgła wiskotycznego (zawierającego wentylator chłodzący) opiera się na działaniu dwóch kół turbiny. Znajdują się naprzeciwko siebie. Jeden znajduje się na wale napędowym, drugi na wale napędzanym. Korpus wypełniony jest płynem na bazie silikonu.
Gdy te wały obracają się z tą samą częstotliwością, nie następuje mieszanie kompozycji. Ale gdy tylko nastąpi poślizg, temperatura wewnątrz obudowy wzrasta. Płyn staje się gęstszy. W ten sposób koło turbiny napędowej sprzęga się z osią. Łączy Gdy tylko samochód zjedzie z terenu, prędkość obrotowa wirników zostaje przywrócona. Wraz ze spadkiem temperatury gęstość cieczy maleje. Napęd na wszystkie koła samochodu jest wyłączony.
Drugi typ: dysk
Znajduje się tu również osiedle zamknięte. Jednak w odróżnieniu od pierwszego typu, na wałach napędowym i napędzanym znajduje się grupa płaskich tarcz. Jaka jest zasada działania tego sprzęgła wiskotycznego? Dyski obracają się w płynie silikonowym. Gdy tylko temperatura wzrośnie, rozszerza się i ściska te elementy.
Sprzęgło zaczyna przenosić moment obrotowy na drugą oś. Dzieje się tak tylko wtedy, gdy samochód się zatrzyma i tak jest inna częstotliwość obrót kół (podczas gdy jedne stoją, inne ślizgają się). Obydwa typy nie korzystają z trybu automatycznego systemy elektroniczne. Urządzenie działa wykorzystując energię rotacyjną. Dlatego lepkie sprzęgło wentylatora i napędu na wszystkie koła ma długą żywotność.
Gdzie jest używany?
Na początek zwróćmy uwagę na element, który wykorzystuje się w układzie chłodzenia silnika. Zasada działania wiskotycznego sprzęgła wentylatora opiera się na działaniu wału korbowego. Samo sprzęgło jest zamontowane na drążku i im wyższa prędkość obrotowa wału korbowego, tym bardziej nagrzewa się płyn w sprzęgle. W ten sposób połączenie stało się mocniejsze, a element z wentylatorem zaczął się obracać, chłodząc silnik i chłodnicę.
Wraz ze spadkiem prędkości i spadkiem temperatury płynu sprzęgło przestaje działać. Warto zauważyć, że wiskotyczne sprzęgło wentylatora nie jest już stosowane. NA nowoczesne silniki Zastosowano wirniki elektroniczne z czujnikiem temperatury płynu chłodzącego. Nie są już z nimi powiązane wał korbowy i pracować odrębnie od niego.
Napęd na wszystkie koła i sprzęgło wiskotyczne
Zasada jego działania jest taka sama jak w przypadku wentylatora. Jednak część nie jest umieszczona komora silnika i pod spodem samochodu. I w przeciwieństwie do pierwszego typu, lepkie sprzęgło napędu na wszystkie koła nie traci na popularności.
Teraz jest instalowany w wielu crossoverach i SUV-ach z przełączanym napędem. Niektórzy używają analogów elektromechanicznych. Są jednak znacznie droższe i mniej praktyczne. Wśród godnych konkurentów jedyną rzeczą godną uwagi jest blokowanie mechaniczne, które można znaleźć w pojazdach Niva i UAZ. Jednak ze względu na urbanizację producenci porzucili prawdziwy zamek, który sztywno łączy obie osie i zwiększa zdolność pojazdu do jazdy terenowej. Kierowca może wybrać, kiedy potrzebuje napędu na wszystkie koła. Jeśli SUV będzie musiał pokonać warunki terenowe, szybko utknie, a po poślizgu zacznie działać jego tylna oś. Ale to nie pomoże mu wydostać się z głębokiego błota.
Zalety
Spójrzmy pozytywne aspekty sprzęgła wiskotyczne:
- Prostota projektu. Wewnątrz zastosowano tylko kilka wirników lub tarcz. A wszystko to odbywa się bez elektroniki, poprzez fizyczne rozszerzanie się cieczy.
- Taniość. Ze względu na prostą konstrukcję sprzęgło wiskotyczne praktycznie nie ma wpływu na koszt samochodu (jeśli dotyczy to opcji napędu na wszystkie koła).
- Niezawodność. Złącze ma trwały korpus, który wytrzymuje nacisk do 20 kilogramów na centymetr kwadratowy. Instalowany jest na cały okres użytkowania i nie wymaga okresowej wymiany płynu roboczego.
- Może pracować w każdych warunkach drogowych. Nie ślizga się na błocie ani podczas jazdy po śniegu. Temperatura zewnętrzna nie ma znaczenia dla podgrzania płynu roboczego.
Wady
Warto zwrócić uwagę na brak łatwości konserwacji. Sprzęgło wiskotyczne jest zamontowane na stałe.
A jeśli zawiedzie (na przykład z powodu odkształceń mechanicznych), to zmienia się całkowicie. Miłośnicy samochodów narzekają również na brak możliwości samodzielnego podłączenia napędu na wszystkie koła. Sprzęgło włącza drugą oś dopiero wtedy, gdy samochód jest już „zakopany”. Uniemożliwia to maszynie łatwe pokonywanie przeszkód błotnych lub śnieżnych. Następny minus jest niewielki prześwit. Urządzenie wymaga dużej obudowy. A jeśli użyjesz małego sprzęgła wiskotycznego, nie przeniesie ono wymaganego momentu obrotowego. I ostatnia wada- strach przed przegrzaniem.
Na napędzie na wszystkie koła nie można długo wpadać w poślizg. W przeciwnym razie istnieje ryzyko uszkodzenia sprzęgła wiskotycznego. Dlatego tego typu „nieuczciwa” jazda nie jest mile widziana przez miłośników jazdy terenowej. Przy długotrwałym obciążeniu urządzenie po prostu się zacina.
Wniosek
Dowiedzieliśmy się więc, jak działa lepkie sprzęgło napędu na wszystkie koła i wentylatora. Jak widać, urządzenie dzięki specjalny płyn może przenosić moment obrotowy na właściwy czas bez użycia dodatkowych czujników i systemów. To jest bardzo
