Устройство полного привода нива

Другие разделы

Сообщество Вконтакте

Реклама

Почему Шнива лучше Дастера, или Механическая блокировка против электромагнитной муфты

автор: Ревин Алексей
источник: «За рулем»
26 января 2017 года

Полноприводные автомобили в нашей стране пользуются почетом и уважением, но при этом столь вожделенная схема 4х4 может быть реализована по-разному. Рассмотрим преимущества и недостатки схем с механической межосевой блокировкой и блокировкой посредством электронно-управляемой муфты.

Исторически раньше всех появилась схема полного привода, в которой к трансмиссии заднеприводного автомобиля добавили раздаточную коробку, а от нее к переднему (теперь тоже ведущему) мосту протянули свой карданный вал. При этом подключение переднего моста осуществлялось по необходимости и «жестко». По такой схеме до сих пор выполнены трансмиссии многих «профессиональных» вседорожников. Среди отечественных можно назвать все семейство УАЗ. Немало и импортных — от компактного Suzuki Jimny до легендарного Land Rover Defender.

И если на бездорожье таким «проходимцам» нет равных, то в городе, согласитесь, совладать с ними не очень-то и легко. Поэтому конструкторы предложили более удобное и практичное техническое решение. Это схема полного привода, при которой крутящий момент передавался к обоим мостам через дифференциал. Типичные представители — отечественные Lada 4×4 и Chevrolet Niva.

Постоянный полный привод с блокируемым межосевым дифференциалом

Полный привод у Шевроле Нивы постоянный — крутящий момент от двигателя всегда передается на обе оси (мосты не отключаются). Такая схема повышает проходимость автомобиля, одновременно снижая нагрузки на узлы трансмиссии, но несколько увеличивает расход топлива.

Передний и задний мосты связаны через межосевой дифференциал, позволяющий передним и задним колесам вращаться с разными угловыми скоростями в зависимости от траектории и условий движения. Межосевой дифференциал расположен в раздаточной коробке. Он аналогичен межколесным дифференциалам в переднем и заднем мостах, но в отличие от них межосевой дифференциал можно принудительно блокировать. При этом валы привода переднего и заднего мостов становятся жестко связанными между собой и вращаются с одинаковой частотой. Это значительно повышает проходимость автомобиля (на скользких подъемах, в грязи, снегу и т. п.), но ухудшает управляемость и увеличивает износ деталей трансмиссии и шин на покрытии с хорошим сцеплением. Поэтому блокировку дифференциала можно использовать только для преодоления сложных участков и на небольшой скорости.

Включать блокировку можно во время движения автомобиля, если колеса не буксуют. Но это не избавит от опасности «диагонального вывешивания», когда одно из колес на каждой оси теряет сцепление с грунтом — в этом случае под вывешенные колеса придется подсыпать грунт или подкопать его под остальными. Для увеличения крутящего момента, подводимого к колесам, служит низшая передача в раздаточной коробке, ее передаточное число — 2,135. Высшая передача, предназначенная для нормальных условий движения, имеет передаточное число 1,20.

Полноприводная трансмиссия с электромагнитной муфтой подключения задних колес

Однако прогресс не стоял на месте — конструкторы предложили гениальную по простоте исполнения и извлечению прибыли идею: создать на базе переднеприводного автомобиля кроссовер. Рецепт у всех автопроизводителей схожий. Рассмотрим такую схему детально на примере модели Renault Duster.

Двигатель и коробка передач (механика или автомат) установлены поперечно относительно автомобиля. Все валы внутри коробки передач, соответственно, тоже. А крутящий момент требуется передать на заднюю ось. Для этого применили угловой редуктор спереди и карданный вал, который, в свою очередь, соединен с муфтой. Ведущая часть муфты в связке с карданным валом вращаются всегда, когда вертится шестерня переднего редуктора. Ведомая часть муфты шлицами соединена с валом ведущей шестерни главной передачи. Корпус электромагнитной муфты также крепится к картеру главной передачи: угловой редуктор, совмещенный с дифференциалом. От дифференциала приводы передают крутящий момент непосредственно на задние колеса. Муфта снабжена электронным блоком управления, который, в свою очередь, зависит от переключателя режимов работы трансмиссии на консоли панели приборов. Так упрощенно выглядит схема полного привода большинства современных кроссоверов с поперечным расположением силового агрегата.

Для управления силой сжатия дисков муфты применен кулачковый механизм, изменяющий прижимное усилие. Подаваемое на соленоид муфты напряжение вызывает смыкание дисков муфты и подключение задней оси. Величина передаваемого крутящего момента регулируется силой сцепления фрикционных дисков в муфте. Так, если напряжение, подаваемое на электромагнит, снизить, муфта обеспечит неполное замыкание и будет способна проворачиваться при небольшом моменте. Впрочем, даже при полной подаче напряжения замкнутая муфта может передавать момент, ограниченный силами трения в муфте.

Для срабатывания муфты нужно хотя бы небольшое «отставание» задних колес от передних. Самое интересное, что датчиков температуры в муфте нет, и выключение ее «по перегреву» происходит, когда блок управления через датчики ABS какое-то время фиксирует, что при полном напряжении на муфте задние колеса не вращаются, а передние вращаются со значительной скоростью. Так что в большинстве случаев электроника попросту перестраховывается.

Что выбрать?

В обеих схемах все приводные и карданные валы вращаются постоянно, поэтому с точки зрения расхода топлива различий нет. Схема с жесткой блокировкой муфты предпочтительнее на суровом бездорожье, поскольку муфты с электронным управлением способны передать только ограниченный момент, а при проскальзывании фрикционов склонны к быстрому «перегреву», пусть зачастую и виртуальному. Неожиданное для водителя автоматическое подключение муфты во время прохождения поворота иногда может быть опасным.

Из личного опыта

Владея автомобилем с электромагнитной муфтой подключения задней оси, могу рассказать, какие я режимы использую. Летом на дорогах с твердым покрытием всегда включен режим 2WD, в грязи задействую весь потенциал и выключаю систему динамической стабилизации ESP. Зимой всегда включен режим AUTO. Прежде всего, чтобы не терять шипы на передних колесах. Испытания показывают, что потеря шипов особенно велика при пробуксовке ведущих колес. Если зимой необходимо резкое ускорение, а под колесами неважное по качеству покрытие, например, плитка трамвайных путей, то включаю режим LOCK. А при необходимости выбраться из сугроба — режим LOCK и выключаю ESP.

Была в пользовании и Нива. Так вот, при необходимости стартовать на скользком покрытии включал блокировку, а в глухих пробках полз на пониженной — так нагрузка на сцепление меньше.

Одно из типичных заблуждений в отношении Нивы – это назначение передней (малой) ручки раздатки. Почему-то думают, что она "подключает передок". На самом деле "передок", т. е. передний привод у Нивы включен всегда, так же, как и задний – она имеет постоянный полный привод на все четыре колеса. А эта ручка управляет работой дифференциала раздатки. При нормальном положении – вперед – дифференциал в раздатке работает. Переключение ручки назад блокирует дифференциал.

При включенной блокировке выходы раздатки на передний и задний приводы соединяются между собой специальной муфтой. Тем самым принудительно приравниваются скорости этих приводов: сумма скоростей колес передней оси будет равна сумме скоростей колес задней оси. Распределение тягового усилия при включенной блокировке принципиально меняет свой характер. Теперь оно передается в сторону наибольшего сопротивления: например, если снять передний кардан, при заблокированной раздатке Нива поедет на заднем приводе – все тяговое усилие будет передано на заднюю ось.

Если буксует одно колесо – допустим, заднее, нужно включить блокировку. Тогда в сторону переднего привода будет передана бОльшая доля тягового усилия, и передние колеса могут вытащить машину. Но если забуксовало еще и одно из передних колес – Нива сама выбраться не сможет.

Блокировку дифференциала можно включать и выключать при выжатой педали сцепления, как на ходу, так и на стоящей машине. При некотором навыке это можно делать без выжима сцепления при сбросе газа.

Легендарная Нива относится к полноприводным автомобилям. Благодаря этому обеспечивается беспрецедентная устойчивость на дороге и надежность, сравнимая с дорогими автомобилями с большой мощностью. За исключением обновленных версий под маркой Шевроле традиционная Нива всегда имела достаточно скромный дизайн, но это не мешало ей быть безусловным лидером среди автовладельцев, предпочитающих высококлассные автомобильные платформы.

Что отличает ходовую Нивы от других полноприводных автомобилей, так это передача крутящего момента сразу на две оси без отключения мостов, что существенно влияет на проходимость, одновременно снижая влияние критических нагрузок на трансмиссию. Это же качество делает данный легендарный российский внедорожник и весьма неэкономным в плане расхода топлива.

Агрегаты нивовской трансмиссии

Разработанная трансмиссия Нивы оказалась настолько удачной и эффективной, что позже стала прототипом для Витары. Это сделало новую модель более адаптированной к сложным дорогам. Агрегаты нивовской трансмиссии вполне могут обеспечить требования любого мотора в пределах до 2 литров, поэтому при желании сделать апгрейд подумайте о том, что у каждого автомобиля свои возможности. Многие достоинства обусловлены именно схемой и конструкцией трансмиссии.

Трансмиссия Нивы и ее агрегаты:

• передние приводы;
• передний мост;
• сцепление колес;
• МКПП;
• карданный вал (передний);
• вал (промежуточный);
• раздаточная коробка;
• рычаг переключения;
• межосевой дифференциал и рычаг блокировки;
• колесные дифференциалы;
• карданный вал (задний);
• задний мост;
• задний привод.

Конструкция подразумевает такие состояния:

• разблокированный дифференциал;
• заблокированный дифференциал;
• низшая передача во включенном состоянии;
• нейтральное положение;
• высшая передача во включенном состоянии.

Особенности нивовской конструкции

К особенностям нивовской трансмиссии впору отнести наличие межосевого дифференциала, который связывает задний и передний мост. В результате колеса могут вращаться не только под разными углами, но и с разными угловыми скоростями, что существенно влияет на управляемость в условиях непроходимости дорог.

Межосевой дифференциал находится в раздаточной коробке и по своей конструкции аналогичен межколесным.

Ключевым отличием межосевого дифференциала Нивы является возможность блокировки при вращающихся с одинаковыми характеристиками карданных валах. Блокируют межосевой дифференциал вручную только в сложных условиях проходимости, когда нужно преодолеть большую яму, колею или снеговой занос при условиях отсутствия пробуксовки.

На практике механическая блокировка при некотором неудобстве оказывается лучше, чем современная электромагнитная муфта, используемая для этих целей. Например, Renault Duster не так легко справится с задачей в условиях сурового бездорожья, так как цифровой блок управления может обеспечить передачу ограниченного момента. При этом данный эффект не будет наблюдаться у Нивы с механической блокировкой.

Если оставить межосевой дифференциал заблокированным, это не только скажется в виде повышенного износа, но и значительно снизит управляемость автомобиля. Включенный режим блокировки дифференциала будет отмечен горящим индикатором на приборной панели Нивы. Обратите внимание, что блокировка не исключит потерю сцепления одним колесом.

Для преодоления сложных участков трансмиссия позволяет использовать низшую передачу с высоким передаточным числом (2,135), при высшей передаче параметр составляет 1,2 и предназначен для движения в нормальных условиях. В раздаточной коробке указаны разные режимы высшей и низшей передачи. Низшая включается перед въездом на заснеженный участок, зыбкие грунты, горки и при подсоединенном грузе на буксировке. Низшая передача компенсирует недостаток мощности в меру «сильного» двигателя Нивы и позволяет преодолевать труднопроходимые участки, которые под силу только мощным автомобилям.

Некоторые водители осваивают навыки переключения передачи на скорости 30-35 км/ч. В противном случае придется остановить машину и проделать операцию на стоянке.

Обратите внимание, что Нива требует грамотного отношения к подбору шин, качество которых может сказаться на степени износа трансмиссии уже за один сезон. Шины должны быть одинаковыми по степени износа и, конечно же, по размеру. Разные характеристики приведут к увеличению нагрузки на трансмиссию и к пробуксовке на низшей передаче, а при нормальном движении повысят износ дифференциалов.

Модифицированные версии

Стандартная трансмиссия Нивы при всех ее плюсах часто становится причиной некомфортного шума в салоне. Это в целом связано с конструкцией, но используя инженерные наработки, можно ее модернизировать и сделать машину значительно тише.

Данный подход уже применен в машинах модели ВАЗ-21213, в результате даже на скорости 100 км/ч не ощущается неприятного шума, можно спокойно разговаривать и без усилия услышать собеседника. Для этих целей применен целый ряд способов модернизации: от разгрузки пола возле креплений раздаточной коробки и МКПП, уменьшения нагрузки на подшипники валов до сглаживания пиковых моментов в условиях увеличивающихся нагрузок на трансмиссию. Эффект достигается изменением места монтажа редуктора переднего моста, который в модернизированном варианте подвешивается на расстоянии от двигателя на резиновых опорах. Такой подход позволяет снизить до минимума реактивный момент в продольно-вертикальном направлении и уровень шума на скорости.

Шум в модернизированной трансмиссии Нивы сравним с «Жигулями». В машине становится комфортнее находиться при езде по бездорожью. Затраты на апгрейд незначительны, для модификации требуется только понимание мастера самой конструкции и немного времени.