Первые известные модели легковых автомобилей с колесной формулой 4х4 выпускались мелкими сериями. Это американский "Мармон-Херрингтон", японский "Куроган" (1935 г.), немецкий "средний внедорожный" автомобиль "Хорьх-91" (1937 г.), и русский М-61 на базе "Эмки" (1939 г.). Слово Jeep получило известность в марте 1941 года благодаря любви американских военных к сокращениям, согласно произношению официальной аббревиатуры GP (General Purpose - "общего назначения, многоцелевой"). И вскоре название, получившееся из произношения технического сокращения, стало известно всему миру. Мало того, со временем оно превратилось в имя нарицательное, стало новым термином, названием концепции внедорожного автомобиля.
Для начала можно выделить два направления - "4х4" (джипы или внедорожники) и как бы промежуточное между ним и обычными легковыми автомобилями - "4WD/AWD" (полноприводные легковые автомобили). Причем "4WD country" по своей концепции явно ближе к джипам, чем "4WD sport".
"4WD" - о полном приводе заботится автоматика, а передачи в любых условиях включаем, как обычно.
"4х4" - специальные рычаги для мобилизации дополнительных возможностей трансмиссии с обязательной контрольной индикацией.
Почти все "полноприводные" автомобили, которые Вы видите на улицах, на самом деле вовсе не являются постоянно полноприводными. Конечно, продавцы говорят, что продаваемый ими автомобиль - полноприводный. Покупатели им верят. И покупают эти автомобили, свято веря, что купили полноприводный автомобиль.
Однако, большинство из этих автомобилей имеют не постоянный привод на все колеса, а так называемый "part-time" привод. Это означает, что передвигаясь по городу, Вы будете иметь включенный привод ТОЛЬКО задних колес. Буквальный перевод термина "part-time" означает - "частичное время", то есть полный привод можно включать только кратковременно (!!!), на скользкой, мокрой поверхности. Иначе Вы повредите трансмиссию. Все это по причине отсутствия в таких системах межосевого дифференциала.
Многие из систем полного привода, именующие себя системами "full-time", в действительности являются системами "part-time", но автоматизированными. Это, так называемый, полный привод по требованию "on demand".Многие купившие себе подобные полноприводные автомобили не понимают, что если они не выезжают на бездорожье, а ездят по асфальту, то имеют на самом деле, простой заднеприводный автомобиль. Имеющий к тому же (ввиду особенностей конструкции внедорожников) более худшие характеристики управляемости, тормозные качества, более высокий расход топлива и меньший уровень безопасности. Платя за все это гораздо большие деньги! Глупо, не правда ли? Любой полноприводный легковой автомобиль Subaru или Volvo был бы намного лучшим выбором для большинства покупателей, дающим экономию топлива и более комфортную езду.
Однако есть некоторые исключения. Например, Land Rover, Toyota Land Cruisers, Mitsubishi Pajero и отечественная "Нива" имеют полноценную, блокируемую систему полного привода "full-time". Буквальный перевод термина "full-time" означает - "полное время", то есть полный привод можно держать включенным постоянно, без ограничений. Первым легковым автомобилем с таким вариантом привода был Range Rover (1970 год), затем Нива (1976) и все Land Rover (1983). Далее "кран открылся" - Mercedes G 463 (1989), Toyota Land Cruiser 80 (1990), Hummer (1991) и далее Daihatsu Feroza Full Time 4WD, Grand Cherokee (трансмиссия Quadra Trac) и Toyota Fun Cruiser RAV4.
Подключаемый полный привод "part-time"
Самая простая и в то же время самая надежная схема полного привода: при нормальной эксплуатации момент передаётся только на одну ось, а при необходимости подключается вторая ось — с помощью раздаточной коробки. При подключении оси жестко связываются между собой и вращаются с одинаковой скоростью, что создаёт некоторые ограничения: полный привод можно использовать только на покрытиях, допускающих проскальзывание колес (грязь, песок, снег, лед и т. п.).
При жесткой связи ведущих мостов в трансмиссии может возникнуть циркуляция мощности. При движении по хорошей горизонтальной дороге циркулирующая мощность (ЦМ) может быть значительной. ЦМ не используется для преодоления сил сопротивления движению автомобиля, дополнительно нагружает механизмы трансмиссии и шины, вызывая их повышенное изнашивание. Кроме того, из-за увеличения суммарной мощности, передаваемой через механизмы трансмиссии, возрастают потери мощности в трансмиссии на буксовании колес, увеличивая расход топлива и изнашивание деталей двигателя. Поэтому ЦМ является вредной, и ее часто называют паразитной мощностью. Чтобы уменьшить дополнительное изнашивание механизмов трансмиссии, шин и расход топлива, вызванных ЦМ и перераспределением крутящего момента, при раздаточной коробке с блокированным приводом необходимо включать передний ведущий мост только для повышения проходимости и устойчивости автомобиля. При движении по хорошим дорогам необходимо принудительное отключение переднего ведущего моста для устранения циркуляции мощности или перераспределения крутящего момента.
Таким образом основной недостаток подключаемого полного привода проявляется при перемещении по поверхности с часто меняющимися свойствами — асфальт с пятнами льда или снега, твердый грунт с участками грязи и тд. Необходимо либо постоянно подключать и затем выключать передний мост (что иногда сопряжено с определенными сложностями в зависимости от реализации способа подключения моста), либо перемещаться на заднем мосту, рискуя застрять, либо перемещаться на полном приводе, изнашивая трансмиссию циркуляциями мощности на хороших участках дороги.
Полный привод по требованию (англ. TOD — torque on demand)
Эта схема классифицируется продавцами автомобилей как разновидность постоянного полного привода. Преимуществ «настоящего» постоянного полного привода не даёт. Фактически, это подключаемый полный привод с тем отличием, что подключение происходит автоматически. В этой схеме одна ось подключена жестко, а вторая (передняя или задняя, чаще — задняя) подключается при проскальзывании первой через разнообразные муфты (вискомуфта (Гольф-3), Халдекс (Гольф-4), многодисковая гидромуфта (Subaru с АКПП серий TZ)…). Управление муфтой осуществляется электроникой или механико-гидравлическим образом, за исключением вискомуфты. Недостатком такой схемы можно считать необходимость улавливания момента включения полного привода для корректировки управления автомобилем. В некоторых случаях это приводит к неоднозначности реакций на добавление тяги (открытие газа) и усложняет контроль над автомобилем на бездорожье. Вискомуфта сравнительно ненадёжна и может быть быстро выведена из строя на тяжёлом бездорожье.
Постоянный полный привод "full-time"
Постоянный полный привод подразумевает постоянное подключение всех колёс к двигателю, для чего он подключается к осям через дифференциал. Некоторые модели автомобилей имеют принудительную блокировку межосевого дифференциала, что позволяет им становиться аналогичными автомобилям с подключаемым полным приводом (в общем это повышает проходимость автомобиля). Некоторые современные автомобили имеют электронное управление межосевым дифференциалом, позволяющее динамически менять соотношение передаваемого момента между осями. В основном это используется для уверенного движения по дорогам, например, в системах динамической стабилизации. Тем не менее, в некоторых ситуациях это может внести неоднозначность в реакциях автомобиля на педаль газа.
Некоторые вседорожники имеют раздаточную коробку, поддерживающую как режим постоянного полного привода, так и режим подключаемого полного привода, то есть имеют дифференциал, блокировку дифференциала и возможность полного отключения одной оси. Такая схема считается наиболее предпочтительной для многоцелевого вседорожника.
Группа 1: Part Time
Нижеперечисленные автомобили используют систему "part-time", в которой передний мост ДОЛЖЕН быть отключен, если Вы передвигаетесь по дороге с твердым покрытием. Полноприводники с такими системами получаются более дешевыми, на бездорожье такие системы работают достаточно хорошо, но если Вы в действительности не собираетесь на бездорожье, то покупать внедорожник с такой системой - это пустая трата денег. Так как в действительности Вы получаете большеразмерный, пожирающий топливо заднеприводный универсал.
- Chevy Blazer / GMC Jimmy
- Ford Excursion
- Ford Explorer Sport Trac
- Derways Aurora
- Dodge Durango (в стандартной комплектации)
- Honda Passport / Isuzu Rodeo
- Hyundai Galloper
- Great Wall Hover
- Great Wall SUV G5
- Infiniti QX56
- Jeep Cherokee (в стандартной комплектации - раздаточная коробка Command Trac)
- Jeep Wrangler Jeep Liberty (с раздаточной коробкой Command Trac)
- Mitsubishi Montero Sport / Mitsubishi Pajero Sport
- Nissan Pathfinder (Terrano)
- Nissan Terrano II (Ford Maverick)
- Nissan Patrol
- Nissan Xterra
- Kia Sportage (1993-2002)
- Opel Frontera
- Land Rover Defender (опционально)
- Land Rover S1, S2, S2A, S3
- Mercedes G-class (до 1989 года)
- Ssangyong Kyron
- Ssangyong Musso
- SsangYong Rexton (в комплектации с механ.коробкой)
- Suzuki Vitara / Chevrolet Tracker (до 2005 года)
- Suzuki Jimny
- Toyota 4-Runner (до 1999 года)
- Toyota Land Cruiser (в базовой комплектации, особенно с дизельным двигателем, может поставляться с "part-time" раздаточной коробкой)
- УАЗ
Группа 2: On demand - автоматизированный Part Time
On demand - это системы, в которых автомобиль едет в режиме заднего привода, пока задние колеса не начинают проскальзывать. В этом случае система подключает передний мост и передает на него часть крутящего момента. Это означает, что Вы все еще имеете заднеприводный автомобиль, но после начала буксования колес система начинает Вам помогать. В большинстве случаев, слишком поздно. Есть системы, где автомобиль постоянно движется на переднем приводе, а при проскальзывании подключается задний мост. Суть от этого не меняется. Считается, что это хорошие системы для снега. Это низкозатратный путь получить полноприводную систему, которую производитель может называть системой "full-time". На самом деле такие системы назваются "On demand", что в буквальном переводе означает "По требованию", т.е. второй мост подключается по мере необходимости. Момент необходимости определяет естественно автоматика, а не водитель.
- Acura SLX / Isuzu Trooper / Opel Monterey
- BMW X3 (система XDrive)
- BMW X5 с 2004 года (система XDrive)
- Chevy Tahoe / Yukon / Suburban
- Chevrolet Captiva
- Chevrolet TrailBlazer
- Cadillac Escalade (до 2002 года, раздатка NV246, интересно решенный, автоматизированный part-time)
- Citroen C-Crosser
- GMC Yukon XL
- GMC Yukon Denali / GMC Envoy
- Fiat Panda
- Fiat Sedici
- Ford Explorer / Mercury Mountaineer
- Ford Escape (отсутсвует понижающая передача)
- Ford Expedition / Lincoln Navigator
- Ford Kuga
- Infinity EX
- Infinity QX-4
- Infiniti FX35
- Infiniti FX
- Isuzu VehiCross
- Honda CRV
- Honda HR-V
- Honda MDX
- Honda Element
- Hyundai Santa Fe (с 2007 года)
- Hyundai Tucson Hyundai ix55
- Kia Sportage (с 2004 года)
- Kia Sorento (с 2008 года)
- Land Rover Freelander
- Lexus RX450h
- Mitsubishi Outlander XL
- Nissan Murano
- Nissan X-Trail (постоянно подключен передний мост, задний подключается при проскальзывании переднего)
- Nissan Pathfinder (с раздаточной коробкой All Mode 4×4)
- Nissan Quashqai
- Opel Antara
- Jeep Grand Cherokee / ZJ (С 96 года,с раздаточной коробкой Quadra Trac, на передний мост там постоянно передается всего лишь 5% крутящего момента, т.е. он почти отключен)
- Jeep Grand Cherokee / WJ (с раздаточной коробкой Quadra Trac II)
- Peugeot 4007
- Renault Koleos
- Seat Altea
- Skoda Yeti
- SsangYong Rexton (в комплектации с автомат.коробкой)
- Suzuki SX4
- Toyota RAV4 (третье поколение, с 2006 года)
- Volkswagen Tiguan
- Volvo XC60
- Volvo XC90
Группа 3: Городской Full Time
Следующие автомобили имеют межосевой дифференциал и работают все время в действительно полноприводном режиме, давая Вам полноприводные возможности в городском режиме. Но - конструкция соединения между передним и задним мостом позволяет им проскальзывать относительно друг друга (отсутствует блокировка межосевого дифференциала), что в общем-то хорошо для городского режима, но не идеально для бездорожья. Те, кто не собирается выбираться на бездорожье, наличие этого недостатка не должно беспокоить. Такие системы для них - наилучший вариант.
- Audi Q7 (понижающая передача отсутствует)
- Audi Q5 (понижающая передача отсутствует)
- Cadillac Escalade (с 2002 года, раздатка NV149, понижающая передача отсутствует)
- Daihatsu Terios (понижающая передача отсутствует)
- Ford Explorer / Mountaineer (по заказу)
- Hyundai Santa Fe Classic (несимметричный дифференциал 60:40, блокируемый вискомуфтой)
- Lexus RX350
- Mitsubishi Pajero iO / Pinin
- Oldsmobile Bravada (имеет блокировку межосевого дифференциала, но не имеет пониженной передачи в раздаточной коробке, т.е. не подходит для тяжелого бездорожья)
- Land Rover Discovery II (с 2002 года блокировка может присутствовать)
- Toyota RAV4 (до 2006 года)
- BMW X5 до 2004 года (full-time, но понижающая передача отсутствует)
- Jeep Grand Cherokee / ZJ (До 96 года,с раздаточной коробкой Quadra Trac, full-time раздатка с понижающей передачей, но не имеет полной блокировки межосевого дифференциала - только частичную, вискомуфтой)
- Jeep Grand Cherokee / WK (в комплектации с раздаточной коробкой NV140 - отсутствует пониженная)
- Subaru Tribeca
Группа 4: Full Time, на дороге и вне дорог
Нижеперечисленные автомобили имеют настоящую систему "full-time" и, что не менее важно, блокировку межосевого дифференциала, что означает, что эти автомобили ДЕЙСТВИТЕЛЬНО сконструированы для работы в режиме постоянного полного привода на дорогах с твердым покрытием и имеют также отличные внедорожные качества. Это самый идеальный набор, он может быть выполнен конструктивно разными путями, хуже или лучше. К несчастью, и дороже.
- Dodge Durango (с раздаточной коробкой Selec Trac)
- Hummer
- Land Rover Stage-1 (1979-1985)
- Land Rover Discovery
- Land Rover Defender
- Lada Niva
- Mitsubishi Pajero / Montero
- Mitsubishi Pajero Sport с 2008 года
- Jeep Cherokee (с раздаточной коробкой Selec Trac)
- Jeep Liberty (с раздаточной коробкой Selec Trac)
- Jeep Grand Cherokee (ZJ) (с раздаточной коробкой Selec Trac )
- Jeep Grand Cherokee (WJ) (с раздаточной коробкой Selec Trac )
- Jeep Grand Cherokee/WK (в комплектации с раздаточной коробкой NV245)
- Mercedes G-class (с 1989 года)
- Mercedes ML-320 (электронная блокировка, наличие понижающей передачи, но дизайн кузова не для бездорожья)
- Range Rover
- Suzuki Grand Vitara II (с 2005 года)
- Toyota Land Cruiser
- Toyota Prado
- Toyota 4-Runner (с 1999 года и опционально)
- Toyota Sequoia
- Volkswagen Touareg
Первая из 4-х групп хороша для использования на бездорожье, но полностью бесполезна на шоссе.
Вторая группа хороша для использования на снегу, но в остальном не так хороша, как должно быть.
Третья группа хороша для шоссе, города и плоховата на бездорожье.
Четвертая группа может все. Но она и более дорогая тоже.
Конечно, время не стоит на месте и списки автомобилей в группах могут быть неполными, но они показывают, как неискушенный покупатель может быть одурачен. Хуже всего, что продавцы внедорожников зачастую тоже не имеет понятия об этих различиях. Пойдите к дилеру автомобилей Jeep и продавец включит на автомобиле Wrangler передний мост и пониженную передачу и начнет выписывать "восьмерку" по площадке. Искренне жаль будущего владельца этого автомобиля. Большинство из продаваемых внедорожников - это автомобили первой группы и, если Вы не будете ездить по бездорожью, то Вы купили дорогой, тяжелый, пожирающий топливо, заднеприводный "универсал".
И еще одна опасность. Извините за банальность, но если Ваша жена в ее новеньком Isuzu Rodeo с системой "part-time" включит передний мост, думая, что это ей поможет во время дождя, она может попасть в серьезную аварию. Такой автомобиль имеет систему "part-time" и когда передний мост подключен, передние и задние колеса должны вращаться с одинаковой скоростью. Это означает, что когда Вы поворачиваете, колеса начинают проскальзывать. Это не очень заметно на поворотах большого радиуса, но крутых поворотах передние колеса начинают проскальзывать и Вы можете просто "улететь" с дороги. Это также заметно на рыхлом песке. А вот система "full-time" уже позволяет колесам вращаться с разными скоростями (из-за наличия межосевого дифференциала).
Дифференциалом называется набор шестерен, который распределяет крутящий момент приходящий от трансмиссии между двумя исходящими валами. У переднеприводных или заднеприводных автомобилей он позволяет обоим ведущим колесам вращаться с различными скоростями для того, чтобы автомобиль мог поворачивать без сопротивления.
Полноприводные системы постоянного действия должны иметь три дифференциала которые передают мощность ко всем четырем колесам и обеспечивают поворот без сопротивления - это передний, задний и центральный дифференциалы. Центральный дифференциал необходим, потому что расстояние, которое проходят в повороте передние поворачиваемые колеса не равно расстоянию, проходимому задними колесами.
Мощность отбираемая у коробки передач распределяется центральным дифференциалом между приводными валами идущими к переднему и заднему дифференциалам. Полноприводные системы с ручным подключением полного привода "part-time" как правило не имеют центрального дифференциала поэтому их использование на сухой дороге связано с определенными неудобствами. Когда полный привод включен передняя и задняя ось связаны напрямую и будут вращаться с одинаковыми скоростями. Поэтому разница скоростей вращения между передними и задними колесами в повороте будет обеспечиваться за счет проскальзывания покрышек, что приводит к повышенному их износу.
Блокировка дифференциалов является основным камнем преткновения в технологии полного привода поскольку оказывает огромное влияние на поведение автомобиля на дороге. Если рассмотреть простейший пример AWD с тремя "свободными" дифференциалами, то становится ясно, что автомобиль может быть обездвижен при потере сцепления хотя бы одного из четырех колес. Особенностью простого "свободного" дифференциала является то, что он перераспределяет мощность в пользу оси, имеющей меньшее сопротивление. Таким образом если одно колесо теряет сцепление с дорогой вся развиваемая мощность передается на него. При этом полноприводный автомобиль имеет вдвое больше шансов потерять сцепление одного ведущего колеса с дорогой, чем автомобиль с приводом на одну ось. А поскольку использование полноприводного автомобиля предполагает более частую езду в плохих дорожных условиях для него становится очень важным наличие какой-либо блокировки дифференциалов. Все автомобили с постоянным полным приводом предлагающиеся на рынке сегодня такую блокировку имеют.
Блокировка дифференциала может быть принудительной (жёсткой) или автоматической. Жесткая блокировка гораздо лучше для бездорожья, но она включается и выключается вручную, что не очень удобно, поскольку требует от водителя дополнительного внимания. Многие водители забывают выключать блокировки после преодоления трудных участков. Среди автоматически блокируемых дифференциалов первой появилась вязкостная муфта (в дальнейшем - ВМ), в корпусе которой находилась специальная силиконовая жидкость, которая позволяла поддерживать небольшую разницу скоростей вращения между двумя осями, но увеличение проскальзывания приводило к резкому увеличению вязкости этой жидкости, которая блокировала муфту. Было изобретено два совершенно разных способа применения вискомуфты в полноприводной трансмиссии.
Некоторые производители использовали обычные дифференциалы в паре с ВМ, которая при необходимости автоматически блокировала дифференциал. Такая схема используется в трансмиссии современных Mitsubishi Eclipse GSX и полноприводных Subaru с ручной коробкой передач, а так же снятых с производства BMW325ix и полноприводной Toyota Celica turbo. В процессе разработки полноприводной трансмиссии инженеры Audi тоже пытались использовать ВМ, но совершенно другим образом. В их схеме автоматически отключаемого полного привода ВМ использовалась вместо центрального дифференциала. В этом случае автомобиль в основном имеет передний привод и незначительная разница скоростей вращения между передней и задней осью в повороте корректируется работой ВМ. При проскальзывании колес передней оси разница скоростей вращения увеличивается до того момента, когда ВМ начинает передавать часть крутящего момента на заднюю ось и автомобиль становится полноприводным. Разница между этой схемой и предыдущей в том, что в первом случае мы имеем постоянный полный привод с автоматической блокировкой дифференциала, а во втором - автоматически включаемый и отключаемый полный привод.
Дифференциал Torsen был изобретен американской фирмой Gleason Сorp., имел все достоинства ВМ и не имел ее недостатков. Это полностью механическое устройство, работа которого основана на принципе червячной передачи, а подробное описание выходит за рамки настоящей статьи. Однако его характеристики достаточно интересны. В нормальных условиях Torsen распределяет крутящий момент в пропорции 50:50. Но если колеса одной из осей начнут проскальзывать момент начнет перераспределяться в пользу оси, колеса которой имеют лучшее сцепление с дорогой, другими словами работа дифференциала Torsen прямо противоположна работе обычного дифференциала. Максимальное достижимое перераспределение момента - 80:20 в зависимости от шага червячной передачи. А поскольку конструкция Torsen полностью механическая процесс блокировки происходит моментально в отличие от ВМ, которой нужно некоторое время, пока жидкость "схватится". Поэтому Torsen более чувствителен к пробуксовке, чем ВМ. Еще более важным преимуществом Torsen является то, что он не блокируется и не пытается выровнять разности скоростей при торможении позволяя всем четырем колесам вращаться независимо при отсутствии тяги. Torsen блокируется только под тягой в то время, как ВМ и под тягой и при ее отсутствии. Torsen реагирует на крутящий момент, в то время как ВМ на обороты.
Реакция ВМ на обороты вызывает много инженерных проблем. Антиблокировочная система тормозов, например, определяет начало блокировки одного из колес по разнице скоростей вращения всех четырех колес. Наличие в трансмиссии механизма, который пытается выровнять скорости вращения всех четырех колес создает серьезные проблемы для АБС.
Самым простым способом уменьшения сопротивления ВМ было уменьшение эффективной вязкости жидкости. Это в свою очередь означает, что уменьшится эффективность блокировки ВМ, что в принципе приемлемо для автомобилей, эксплуатирующихся преимущественно в нормальных дорожных условиях. В общем привлекательность ВМ не в ее высоких характеристиках, а в простоте и дешевизне.
Современные автомобили с автоматической коробкой передач используют систему полного привода с микропроцессорным управлением муфтами. Одной из причин использования такой схемы является то, что АКПП предоставляет готовый источник гидрожидкости под давлением, которая необходима для блокировки муфты.
В случае, если система имеет полную (жесткую) блокировку центрального дифференциала это приводит к тому, что каждая ось должна иметь запас прочности, чтобы передать все 100% мощности, выдаваемой двигателем, хотя большую часть времени они не будут загружены более, чем на 50%. Это приводит к практически неубиваемой трансмиссии, срок службы которой может намного превысить срок службы автомобиля. Негативной стороной этой особенности является то, что удвоение вращающихся масс приводит к снижению разгонных показателей автомобиля, что становится особенно заметным для автомобилей с АКПП, так как они обычно имеют более высокую первую передачу.
