Gearhead 101:как работает постоянный полный привод и полный привод

С возвращением на Gearhead 101 — серию статей об основах работы автомобилей для новичков в автомобилестроении.

В прошлый раз мы подробно рассказали о том, как работает неполный рабочий день 4WD и почему выгодно, чтобы все четыре колеса приводили автомобиль в движение в условиях низкой тяги. Сегодня мы занимаемся постоянным 4WD, а также полным приводом (он же AWD).

В обеих системах трансмиссии все четыре колеса постоянно приводят автомобиль в движение, и, как мы увидим, они выполняют этот подвиг, используя аналогичную схему трансмиссии. Но есть также некоторые различия между полным рабочим днем ​​4WD и AWD, которые мы объясним ниже.

Давайте начнем!

Преимущества и недостатки постоянного полного привода и полного привода

Как мы подробно обсуждали в нашем посте о 4WD, одно из его преимуществ по сравнению с 2WD заключается в том, что постоянно движущиеся четыре колеса значительно увеличивают сцепление с дорогой в условиях низкого сцепления, таких как снег, грязь и рыхлая грязь. Если, скажем, ваши задние колеса попадают в зону с низким сцеплением на дорожном покрытии, ваши передние колеса могут оказаться в зоне с высоким сцеплением. Поскольку они получают энергию, они могут помочь вашему автомобилю двигаться, а не просто вращать задние колеса, пока ваш автомобиль остается неподвижным.

Все бы хорошо, но почему вы хотите, чтобы все четыре колеса получали мощность от двигателя даже при нормальном условия вождения? Зачем вам полный рабочий день полный привод? , а не просто включать его при необходимости?

Основная причина — улучшенная управляемость. Когда все четыре колеса движутся, автомобиль лучше проходит повороты и обеспечивает лучшую курсовую устойчивость, когда автомобиль движется в устойчивом состоянии. Улучшенная управляемость в нормальных условиях вождения обеспечивает более безопасное вождение. Преимущество улучшенной управляемости — одна из причин, почему вы видите полный привод на спортивных автомобилях и роскошных седанах.

Другая причина — удобство. Предположим, вы едете по дороге, на которой есть участки со льдом и снегом, но в основном она сухая. Вместо того, чтобы включать и отключать свой 4WD на неполный рабочий день, когда вы попадаете в эти скользкие места и покидаете их, когда четыре колеса работают все время, вам не нужно об этом думать. Вы просто едете.

Большим недостатком постоянного 4WD и полного привода является то, что они потребляют гораздо больше топлива, чем неполный 4WD, потому что двигатель должен постоянно передавать мощность на все четыре колеса.

Как работают полноприводные и полноприводные автомобили

Таким образом, в полноприводных и полноприводных автомобилях все четыре колеса постоянно движутся. Но возникает вопрос:как эти системы трансмиссии делают это без поддомкрачивания автомобиля при движении по дорогам с высоким сцеплением?

Как мы обсуждали в статье о частичном 4WD, когда вы включаете 4WD, раздаточная коробка блокирует передний и задний приводные валы вместе. Они передают одинаковую мощность или число оборотов в минуту на передний и задний дифференциалы. При повороте на сухом асфальте передние колеса за счет хорошей тяги и геометрии вынуждены вращаться быстрее, чем задние колеса. Но поскольку передний приводной вал движется с той же скоростью, что и задний приводной вал, создается большое напряжение, которое в конечном итоге может привести к тому, что называется заеданием или закручиванием трансмиссии. Это может серьезно повредить ваш автомобиль.

Так как же избежать этой проблемы при постоянном полном и полном приводе?

Добавляя третий дифференциал в середине трансмиссии.

Так же, как и автомобили с неполным приводом, полноприводные и полноприводные имеют передний и задний дифференциалы на передней и задней осях, что позволяет левому и правому колесам двигаться с разной скоростью при выполнении поворота. Это предотвращает проскальзывание колес, которое может произойти при движении всех четырех колес.

Чтобы предотвратить заклинивание трансмиссии, которое может произойти из-за разных скоростей, с которыми должны двигаться передние и задние колеса при выполнении поворота, между передним и задним приводными валами установлен межосевой дифференциал. Это позволяет переднему и заднему приводным валам передавать мощность как на передние, так и на задние колеса, но позволяет им двигаться с разной скоростью при выполнении поворота. Проблема с привязкой трансмиссии решена.

Таким образом, межосевой дифференциал — это то, что позволяет постоянному полному и полному приводу передавать мощность на все четыре колеса одновременно и постоянно.

В чем тогда разница между постоянным 4WD и полным приводом?

Что делает полный рабочий день 4WD не полным:блокировка межосевого дифференциала

В большинстве случаев постоянный полный привод работает почти так же, как и полный привод:межосевой дифференциал постоянно передает мощность двигателя как на передние, так и на задние колеса. Межосевой дифференциал позволяет переднему и заднему карданным валам двигаться с разной скоростью, обеспечивая нормальную работу автомобиля даже при выполнении поворотов на обычном дорожном покрытии.

Но, позволяя колесам двигаться с разной скоростью, вы в процессе жертвуете некоторым сцеплением, особенно в условиях слабого сцепления, таких как грязь, снег и грязь. Это особенно верно, если межосевой дифференциал является открытым дифференциалом. Напомним из нашей предыдущей статьи, что поток мощности открытых дифференциалов следует по пути наименьшего сопротивления. В настройках с низким сцеплением это не буэно. Вот почему.

Допустим, вы находитесь в полноприводном или полноприводном автомобиле с открытым межосевым дифференциалом. Вы едете по подъездной дорожке, и передние колеса задевают участок ледяного снега. Вы думаете:«У меня полный привод! Это не должно быть проблемой». Но это. Эти передние колеса имеют наименьшее сцепление с дорогой и, следовательно, представляют собой путь наименьшего сопротивления. Таким образом, межосевой дифференциал будет передавать всю мощность на передние колеса, заставляя их вращаться на месте, в то время как ваши задние колеса просто будут стоять на сухом асфальте, не двигаясь вообще. Чтобы подняться по подъездной дорожке, было бы неплохо, если бы задние колеса получили некоторую мощность.

Чтобы решить эту проблему, в большинстве полноприводных и полноприводных автомобилей используется межосевой дифференциал повышенного трения (LSD) или Torsen. Эти типы дифференциалов дают вам преимущество дифференциалов с открытым центром, позволяя передним и задним колесам двигаться с разной скоростью при выполнении поворота на сухом асфальте, но когда один комплект колес сталкивается со скользкой частью, вместо того, чтобы передавать всю мощность на эти колеса, он все равно будет передавать мощность тем, что на сухом асфальте.

Таким образом, в нашем сценарии заснеженной подъездной дорожки полноприводный или полноприводный автомобиль с центральным LSD будет передавать часть мощности двигателя на задние колеса, у которых есть сцепление с дорогой, а не только на передние колеса, которые не имеют сцепления с дорогой, что позволит вам чтобы поднять машину на подъездную дорожку.

Дифференциалы повышенного трения определенно улучшают сцепление с дорогой по сравнению с открытыми дифференциалами. Для большинства сценариев 4WD LSD — это все, что вам нужно для адекватной тяги. Но ЛСД по-прежнему не обеспечивают оптимального тяги, потому что большая часть мощности по-прежнему идет на колеса с меньшей тягой. По-прежнему существует вероятность пробуксовки колес.

Вот где полный рабочий день 4WD отделяется от полного привода. Полноприводные автомобили имеют блокировку межосевого дифференциала, встроенную в раздаточную коробку. Когда водитель включает его, межосевой дифференциал блокирует передний и задний приводные валы вместе, так что они вращаются с одинаковой скоростью, передавая равный крутящий момент на задние и передние колеса. По сути, автомобиль с постоянным полным приводом и заблокированным межосевым дифференциалом ведет себя как автомобиль с постоянным полным приводом, когда включен полный привод.

В нашем сценарии с заснеженной дорогой полноприводный автомобиль с заблокированным межосевым дифференциалом будет передавать одинаковое количество мощности как на передние, так и на задние колеса. Вместо того, чтобы задние колеса не двигались вообще (как на открытом межосевом дифференциале) или только немного (как на центральном LSD), задние колеса будут двигаться с хорошей скоростью, что позволит вам безопасно поднять автомобиль. дорога.

Некоторые полноприводные полноприводные автомобили увеличивают тяговые возможности в условиях низкой тяги за счет возможности блокировки заднего дифференциала или даже переднего и заднего дифференциалов, превращая автомобиль в настоящий 4×4.

Многие полноприводные автомобили также имеют возможность переключения на низкую передачу, что позволяет передавать больше мощности на колеса при движении на более низких скоростях.

Точно так же, как вы не хотели бы, чтобы передний и задний приводные валы двигались с одинаковой скоростью в полноприводном автомобиле с частичной занятостью на обычных дорогах, вы не хотите, чтобы они двигались с одинаковой скоростью в полноприводной машине. транспортное средство, когда на нормальных дорожных покрытиях либо. Вам нужно отключить заблокированный межосевой дифференциал, когда вы находитесь на поверхности с высоким сцеплением.

Полноприводные автомобили не имеют возможности блокировки межосевого дифференциала, поэтому они не обеспечивают такого же сцепления на скользких дорогах, как полноприводные автомобили. В то время как полный привод может помочь улучшить управляемость на обычных дорожных покрытиях и может улучшить сцепление на дождливых дорогах и немного на заснеженных дорогах, вы не захотите брать автомобиль с полным приводом на бездорожье. Вот для чего нужен надежный полный привод.

Ну вот и все. Основы работы полного привода 4WD и полного привода. Таким образом, мы в значительной степени рассмотрели трансмиссию автомобиля. Далее в нашей серии Gearhead 101:коробка передач.