Как работает полный привод
Урок из восьми шагов на 3D-модели. Посмотрите, как мощность идёт от мотора к четырём колёсам, зачем нужен дифференциал, как муфта подключает вторую ось и что в полном приводе ломается чаще всего.
Полный привод тянет все четыре колеса
У обычного автомобиля мотор крутит только два колеса: переднюю или заднюю ось. У полного привода тяга идёт на все четыре, поэтому он реже буксует и увереннее разгоняется на мокрой дороге, снегу и в гору. Внутри кузова — коробка передач, раздаточная коробка, карданные валы и две главные передачи (редукторы) у передней и задней оси.
Больше колёс тянет — больше сцепления
Тяга ограничена сцеплением шины с дорогой. На сухом асфальте его хватает с запасом, а на мокрой дороге, снегу и льду каждое колесо может передать мало силы. Когда тянут все четыре колеса, общая тяга вдвое больше, поэтому полноприводный автомобиль легче трогается на скользком подъёме.
От мотора к колёсам: пять узлов подряд
- Коробка передачПолучает вращение от мотора и подбирает передачу; на выходе один вал.
- Раздаточная коробкаДелит вращение на два потока: один идёт назад, другой к передней оси. Внутри бывают шестерни или муфта с пакетом дисков.
- Карданные валыСтальные трубки с шарнирами на концах: передают вращение, пока кузов и мост ходят вверх-вниз.
- Главные передачи (редукторы)Поворачивают вращение на 90° и снижают обороты; внутри каждой стоит дифференциал.
- Полуоси с ШРУСамиКороткие валы с шарнирами равных угловых скоростей отдают вращение на колёса и позволяют им поворачиваться.
Колёса поворачивают по-разному — и нужен дифференциал
В повороте внешнее колесо проходит большую дугу, чем внутреннее, значит, должно крутиться быстрее. Дифференциал — это корзина с шестернями-сателлитами между двумя полуосями. Слабое место обычного дифференциала: если одно колесо стоит на льду, сателлиты отдают всю тягу туда, где легче вращать. Поэтому у полноприводных автомобилей делают блокировки и муфты.
Главная пара поворачивает вращение на 90°
Карданный вал вращается вдоль автомобиля, а колёса — поперёк. Поэтому в редукторе стоит пара шестерён: маленькая ведущая и большая коронная, которая крутит корзину дифференциала. Зубья у пары скошенные, гипоидные: они входят в зацепление плавно и тихо и выдерживают большую нагрузку. Передаточное число обычно 3–4: ведущая шестерня делает три-четыре оборота, пока коронная — один.
Муфта с пакетом дисков подключает вторую ось
У большинства современных кроссоверов полный привод подключаемый. Его сердце — многодисковая муфта (BorgWarner, Haldex): пакет тонких дисков, часть которых связана с входом, часть с выходом. Пока диски разведены, тянет только передняя ось. Когда ось начинает буксовать, электроника подаёт масло под поршень, диски сжимаются, и трение передаёт вращение на заднюю ось.
Три способа сделать полный привод
- Постоянный (центральный дифференциал)Работает всегда, ничего не включается; тяга делится между осями самим дифференциалом. Так сделаны Audi quattro (Torsen) и Subaru.
- Подключаемый муфтойОбычно тянет одна ось, при буксовании часть тяги уходит на вторую. Лёгкий и экономичный вариант, самый массовый у кроссоверов.
- Жёстко подключаемыйРаздаточная коробка с рычагом или кнопкой связывает оси намертво. Для бездорожья отлично, на сухом асфальте нельзя: узлы закручиваются. УАЗ, Нива, Pajero, Jeep.
Что чаще всего ломается и как беречь привод
- Масло в муфте, раздатке и редукторахМеняют заметно чаще, чем в регламенте: оно греется, и фрикционы изнашиваются.
- Шарниры карданов и ШРУСыХруст на поворотах или вибрация на скорости — признак износа; порванный пыльник лучше менять сразу.
- ШиныВсе четыре одинаковые и с равным износом: даже небольшая разница в диаметре заставляет муфту работать постоянно и перегреваться.
- НагрузкаДолгая пробуксовка (например, при буксировке) перегревает муфту.
Что почитать дальше
3D-модели (Sketchfab, лицензия CC BY): BMW M340i xDrive — 007; Transmission 3D Scan — CIMtech Inc.; Jaguar differential by 3D scan to CAD — peel-3d.com; Driveshaft — PolyPhantom; Hypoid Gear — C. Yamahata.