система полного привода 4MOTION
Система полного привода 4Motion – тип автоматически подключаемого полного привода AWD. Хотя 4Motion – фирменное обозначение полноприводных автомобилей Volkswagen, ее ключевой узел, распределительная муфта Haldex, применяется и на ряде моделей других марок. Так, Audi TTS с фирменным шильдиком quattro, оснащен, тем не менее, Хальдексом, а не привычным для quattro моментным центральным дифференциалом Торсен.
4Motion, прежде чем заслужить звание самого совершенного на сегодняшний день AWD, прошла долгий и сложный путь эволюции. В свою очередь, полный привод на легковых автомобилях появился тоже неспроста.
Схема системы полного привода 4Motion: 1 — двигатель; 2 — раздаточная коробка; 3 — карданная передача; 4 — главная передача задней оси; 5 — межколесный дифференциал задней оси; 6 — муфта подключения задней оси (муфта Haldex); 7 — межколесный дифференциал передней оси; 8 — коробка передач.
ЗАЧЕМ ЛЕГКОВУШКЕ ПОЛНЫЙ ПРИВОД
Развитие автотранспорта идет под знаком увеличения скорости и одновременно – интенсивности трафика. В плотном и быстром потоке машин крайне важна безопасность движения. Ради этого буквально вся конструкция автомобиля за последние десятилетия претерпела революционные изменения.
Функции трансмиссии также радикально изменились. Просто тянуть машину уже мало. В нештатной ситуации автомобиль должен изо всех сил цепляться за дорогу всеми четырьмя, удерживаясь в то же время на своем пути.
Автомобиль с 4Motion
Постоянный полный привод в городе неэкономичен: на фрикционные потери расходуется мощность двигателя и топливо. Включить вручную дополнительный привод (система 4WD) средний водитель может не успеть, или не сообразить.
Схема же AWD такова: нормально машину тянут передние колеса, а при потере сцепления с дорогой включаются задние и подталкивают, пока передние вновь не схватят дорогу, или все четыре не окажутся в равном положении и автомобиль не вернет путевую устойчивость.
МЕЖОСЕВОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛ
Главный узел AWD – межосевой (центральный) дифференциал, установленный между передними и задними осями. Он необходим, так как траектория передних колес в повороте длиннее, чем задних. Но ЦД должен работать с точностью до наоборот: передавать крутящий момент на более нагруженные колеса. И делать это нужно быстро, пока не началась пробуксовка.
Реакция или упреждение?
В идеале ЦД должен «чуять опасность» и подключить задний привод, пока передний еще тянет, то-есть быть упреждающим. Упреждение дают срабатывающие по отношению моментов конструкции, например – Торсен (Torsen; Torgue sensing), на основе самоблокирующейся гипоидной передачи. Но при полной разгрузке вторичного вала такой дифференциал вовсе не передает усилие: сравниваются моменты, а отношение любого значения к нулю есть ноль.
Устройства, срабатывающие по скорости, передают усилие на вал, вращающийся медленнее. Пример – вязкостная муфта (вискомуфта, ВМ), на основе силиконовой жидкости, застывающей при нагревании. Их недостаток – реактивность: заметная разница в угловой скорости колес означает, что уже что-то не так.
И у Торсена с ВМ есть общее свойство: они автономны. Системы EDL, ESP, ABS и роботы-помощники не могут изменить конфигурацию шестерен или свойства силикона, и на одни и те же действия водителя машина в зависимости от внешних факторов может реагировать неоднозначно.
Водителя-аса автомобиль «с характером» может даже радовать, как лихого наездника – горячий норовистый конь. Но если ординарному водителю нужно просто доехать до места, «фокусы» систем с обратной связью внутри осложняют вождение.
HALDEX TRACTION — УСТРОЙСТВО И РАБОТА
Удачным решением проблемы оказалась разработанная шведскими инженерами муфта Haldex Traction (Хальдекс). С 1998 г. Хальдекс используется на ряде моделей Audi и Volkswagen. Конструкция муфты несколько раз менялась, при том же принципе работы. Сейчас выпускаются муфты Хальдекс 4-го поколения.
Схема фрикционной муфты Haldex: 1 — барабан; 2 — пакет фрикционных дисков; 3 — ступица; 4 — поршень; 5 — тарельчатая пружина; 6 — подающая магистраль; 7 — клапан управления; 8 — обратная магистраль; 9 — блок управления; 10 — обратный клапан; 11 — насос; 12 — масляный фильтр; 13 — аккумулятор давления; 14 — масляный бак
В основе Хальдекса – пакет фрикционных дисков, работающий в масляной ванне. В нормальном движении на задние колеса передается 2,5% момента (не 5%, как часто неверно указывают) за счет 5% зацепления дисков вследствие вязкого трения в слое масла между ними. Остальные 2,5% передаются обратно на передние колеса.
При нагнетании масла в камеру сложные эффекты в масляной пленке сначала тянут диски друг к другу, а затем вступает в действие их непосредственное зацепление. Очень быстро, но плавно включается 100% блокировка, и так же быстро происходит расцепление, так как вязкость масла на порядки меньше, чем у силикона, и фазового перехода в твердое тело не происходит.
Хальдекс срабатывает по скорости, но его реактивность меньше, чем время оборота колеса. Это поистине революционное решение: авторы создали муфту по сути БЕЗРЕАКТИВНУЮ. Хальдексу для нормальной работы необходима внешняя управляющая автоматика: он может блокироваться, когда это не нужно, например, при парковке.
Но Хальдекс абсолютно предсказуем в любых условиях движения. Есть у него и психологическое достоинство: для принудительного включения в обход автоматики нужно притормозить. Обычному водителю легче решиться дернуть ручник, чем дать прогазовку, как того в аналогичных случаях требует Торсен.
Недостатки у Хальдекса тоже имеются, но при теперешнем уровне развития автоэлектроники их остается всего два, и не очень существенных:
Хальдекс – не дифференциал, а распределительная муфта. Задние колеса не могут вращаться быстрее передних. Но при обычном вождении потребность резкого рывка сзади возникает крайне редко.
Хальдекс требует регулярного техобслуживания: через 60 000 км пробега нужно менять масло и маслофильтр. При эксплуатации в цивилизованных условиях это означает всего лишь заезд на СТО.
Вывод
Система полного привода 4Motion – самая сложная и совершенная из существующих систем AWD.
В 4Motion может использоваться и моментный дифференциал Torsen TypeC на основе корончатых шестерен с плоскими сателлитами. 4Motion легко интегрируется в автомобильную автоматику и в полной мере проявляет свои достоинства при ее наличии.
Но в любом случае главная особенность 4Motion – 100% предсказуемый отклик на действия водителя. Рассчитана 4Motion на среднего водителя и обычный автомобиль, попавшие в сложные условия.
4motion в деталях — описание систем полного привода VAG
Приветствую! Многие достаточно сильно заблуждаются считая, что 4motion это всегда муфта haldex, а quattro это всегда дифференциал torsen. Увы или к счастью это не так.
4Motion — это официально зарегистрированная модификация легковых автомобилей «Volkswagen», характерной особенностью которой является система полного привода. Впервые логотип полноприводного автомобиля 4motion был использован в 1998 году на автомобилях Golf и Bora с муфтой «Haldex». В 1999 году знак 4Motion появился и на других полноприводных автомобилях «Volkswagen», которые раньше отмечались знаком Syncro.
Quattro — зарегистрированная торговая марка, используемая Audi AG (дочерней компанией германского концерна Volkswagen Group) в названии автомобилей с полным приводом. Впервые использована в 1980 году для Audi Quattro c постоянным полным приводом (позже из-за возникшей путаницы автомобиля с торговой маркой, автомобиль часто стали называть Ur-Quattro — Ur на нем. оригинальный). С тех пор марка quattro используется в названии всех полноприводных автомобилей производства Audi AG.
Skoda для обозначения своих полноприводных автомобилей использует символ "4х4", а компания Seat просто "4".
В основном в системе полного привода 4Motion применяется многодисковая фрикционная муфта Haldex. Муфта обеспечивает управляемую передачу крутящего момента (величина передаваемого крутящего момента определяется степенью замыкания муфты) от передней к задней оси автомобиля. Муфта Haldex встроена в картер дифференциала задней оси.
В настоящее время в системе полного привода 4Motion используется муфта Haldex четвертого поколения (автомобили Volkswagen Tiguan), которая имеет более простую конструкцию в сравнении с предшественниками. До этого устанавливались муфты первого и второго поколений (автомобили Volkswagen Golf IV, V – опционально, Volkswagen Transporter). Haldex поколения 1 и 2 — пассивная система полного привода. Замыкание фрикционов происходит только после того, как произошла пробуксовка переднего моста. Регулирующий клапан может снижать избыточное давление, но не может его создавать. Таким образом автомобиль будет переднеприводным до тех пор, пока передние колёса не проскользнут.
Устройство Haldex отличается высокой скоростью реагирования — передние колёса проворачиваются лишь на четверть оборота до того, как происходит подключение полного привода.
В нормальных дорожных условиях (движение с постоянной скоростью, нет пробуксовки) на ведомый (задний) мост передаётся 10% тяги (распределение 90/10). При блокировке фрикционов момент распределяется в пропорции 50/50. Работы муфты I-ого поколения породила множество негативных отзывов, связанных с тех, что поведение автомобиля на сколькой дороге было неоднозначным и выражалось во внезапном подключении задней оси автомобиля, что особенно заметно при поворотах, когда недостаточная поворачиваемость резко превращалась в избыточную.
Муфта Haldex имеет электронное управление, включающее входные датчики, блок управления и исполнительные устройства. Пакет фрикционных дисков представляет собой набор из фрикционных и стальных дисков. Фрикционные диски имеют внутреннее зацепление со ступицей. Стальные диски имеют внешнее зацепление с барабаном. Количество дисков определяет величину передаваемого крутящего момента (больше дисков – больше момент). Диски сжимаются поршнями. Исполнительным устройством системы управления является клапан управления, регулирующий давление сжатия фрикционных дисков от 0 до 100% максимальной величины. Величина давления определяется положением клапана. Насос и аккумулятор давления обеспечивают поддержание давления масла в системе на уровне 3 МПа.
Работа системы 4Motion определяется алгоритмом работы муфты Haldex, в котором можно выделить следующие характерные режимы:
При трогании с места и разгоне автомобиля клапан управления закрыт, диски муфты максимально сжаты. На задние колеса передается максимальный крутящий момент.
Если движение начинается с пробуксовкой обоих передних колес, клапан управления закрывается, фрикционные диски муфты сжимаются. Крутящий момент полностью передается на заднюю ось. При пробуксовке одного из передних колес в работу системы вначале включается электронная блокировка дифференциала.
При движении с постоянной скоростью клапан открывается, а диски сжимаются в зависимости от условий движения. На заднюю ось крутящий момент передается в определенных (незначительных) пределах.
Пробуксовка в движении автомобиля определяется на основании сигналов от блока управления системы ABS. При этом клапан открывается в зависимости от условий движения (какая ось и какие колеса буксуют).
При торможении клапан управления открыт, фрикционные диски муфты полностью разжаты. Крутящий момент на заднюю ось не передается.
Если вкратце то система с haldex этот постоянный передний привод с подключаемым задним, нотки управления переднеприводным автомобилем наиболее ярко выражены. Система требует постоянного обслуживания, а именно смены масла и фильтра раз в 30 000 км. Тогда система прослужит вам долго и верно.
Эта система используется на автомобилях VW Golf4/Bora, VW Golf5, Passat B6/B7 alltrack, VW Tiguan, VW Transporter, Skoda Octavia A4/A5, Scoda Octavia Scout, Scoda Yeti Seat Altea Freetrack, Audi A3, Audi TT и т.д. Важной особенностью также является то, что не было автомобилей с haldex и классическим автоматом, только МКПП (исключение VW Tiguan с бензиновым двигателем 2.0Т). Сейчас уже есть автомобили VAG с сиcтемой haldex и DSG. Отличительной чертой является поперечное расположение силового агрегата.
Единственным массовым легковым автомобилем VW который не использует систему haldex в системе полного привода остается VW Passat B5/B5+, ну и VW Phaeton тоже. Это связанно с тем, что автомобиль целиком и полностью копирует автомобиль Audi A4 в деталях и узлах. Отличительной особенностью системы quattro является продольное расположение двигателя и элементов трансмиссии, которое характерно для большинства автомобилей Audi.
В трансмиссии quattro может устанавливаться как механическая коробка передач, так и коробка-автомат. В этом автомобиле используется система quattro четвертого поколения, принудительная ручная блокировка заменена на EDL. Эта система используется на автомобилях Audi A4, A5, A6, A7, A8, R8, Q5, Q7, Allroad, VW Touareg.
Раздаточная коробка непосредственно присоединена к коробке передач. Конструктивно она включает межосевой дифференциал, распределяющий крутящий момент на переднюю и заднюю оси. Корпус дифференциала имеет механическое соединение с коробкой передач. Распределение крутящего момента на оси в зависимости от конструкции раздаточной коробки может осуществляться непосредственно через приводные валы или отдельную зубчатую передачу.
Конструкция дифференциала Торсен основана на червячных шестернях, вращающихся на различных осях. Каждая боковая шестерня является червячной шестерней с шлицевым соединением с выходными чашками. Внутри находится 2 или 3 набора планетарных червячных шестерен (называемых элементными шестернями), перпендикулярных к оси боковых шестерен. Каждый набор состоит из 2-х червячных шестерен, соединенных между собой посредством ведомых шестерен, и зацепленных с боковыми шестернями. Таким образом, две боковые шестерни соединены между собой посредством элементных червячных шестерен.
Принцип работы объясняется уже в его названии – оно образовано от английский слов Torque (крутящий момент) и Sensing (чувствительность), что вместе означает как "чувствительный к моменту". То есть, Torsen реагирует не на разницу в скорости вращения передних и задних колес, как большинство других трансмиссий, а на разницу в моменте на них. Или, в некотором смысле, на разницу в сцеплении с покрытием колес на передней и задней оси.
Еще одна особенность "Торсена" заключается в том, что он не пытается уравнять скорость вращения колес в случае их пробуксовки, а лишь перенаправляет крутящий момент двигателя на те колеса, которые имеют лучший "зацеп" с дорогой. И делает это без помощи электроники – чистая механика. До 2006 года Torsen распределял тягу в пропорции 50:50 между передними и задними колесами и мог перебрасывать на каждую из осей до 75 процентов крутящего момента двигателя. Однако из-за конструктивных особенностей автомобилей Audi с продольно расположенным двигателем (мотор, фактически, "висел" перед передней осью), формула "50:50" часто критиковалась журналистами и владельцами машин за врожденную недостаточную поворачиваемость. Система с Torsen используется на всех моделях Audi, за исключением моделей A3 и TT, и не требует никакого обслуживания, можно ездить и просто наслаждаться. У автомобилей с torsen более выражены повадки заднеприводного автомобиля, особенно в поворотах, это связано с тем, что задняя ось проходит меньшее расстояние чем передняя. Также существует проблема так называемого "вывешенного колеса". Как я написал выше, torsen может перераспределять момент на оси 75:25, но не может 0:100. Это означает, что при вывешенном одном колесе или целой оси вы не сможете тронуться с места без системы EDL/ABS т.к. момент на вывешенном колесе или оси будет равен 0 и соответственно на другую ось передастся такой же момент 0 умноженный на 3 (25:75), а умножение на ноль даёт нам ноль. Тут и вступает в помощь EDL/ABS и подтормаживает буксующее колесо, на нём появляется момент и передается при помощи torsen увеличенный в трое момент на другую ось.
Но не волнуйтесь, съехать с роликов или тронуться можно без электроники.
Если буксует задняя ось — поднимаем ручник и создаем момент который перебрасывается на переднюю ось. Если буксует передок — давим одновременно на газ и на тормоз, причем газ стараемся держать постоянно, а тормоз давим сильно и прерывисто, иначе не тронемся никогда
Много копий сломано в споре "что лучше Haldex или Torsen", тут как говорится все фломастеры на вкус и цвет разные. В любом случае удовольствие от езды на автомобиле с полным приводом вы получите)
Принцип работы и неисправности системы полного привода 4Motion
Крупные бренды устанавливают на специальные версии своих автомобилей полный привод не просто так. Четыре ведущих колеса увеличивают разгон, управляемость и проходимость машины.
У Ауди система полного привода называется quattro, у Мерседес 4Matic, а у Фольксваген 4Motion. О последней системе и пойдет речь.
Содержание:
Суть системы
Полноприводная система не такая простая, как многие думают. Если автомобиль просто так снабдить постоянным полным приводом, то его управляемость будет просто ужасной за счет плохой поворачиваемости. С этой проблемой инженеры разобрались просто: водитель по желанию мог подключать заднюю ось на плохих дорогах, а на хороших просто его отключать. Но инженерный прогресс идет вперед и появился лучший вариант привода на четыре колеса.
Суть новой системы заключается в том, чтобы автомобиль сам за водителя решал, когда нужно подключать весь привод, а когда только ведущие колеса. Система 4Motion способна определять, на какие колеса нужно подать большее количество момента. К примеру, автомобиль резко стартует, и передние колеса начинают пробуксовку. За доли секунд технология распознает, что происходит пробуксовка и подключает в помощь задние колеса. Как только авто перестало буксовать, привод на задние колеса отключается.
Что она делает для автомобиля? Есть несколько ответов:
- В отличие от постоянного полного привода, эта система улучшает управляемость автомобиля;
- Статичный полный привод значительно увеличивает расход топлива. С 4Motion он гораздо ниже;
- Четыре ведущих колеса помогают на бездорожье, но когда автомобиль интеллектуально способен распределять нагрузки на каждое колесо, то проходимость в разы лучше;
- Эта система прощает ошибки водителя на дороге. Например, авто ушло в занос, и момент, подаваемый на колеса, будет распределяться именно так, чтобы выровнять автомобиль.
Устройство полного привода 4Motion
На первый взгляд может показаться, что эта конструкция очень сложна и просто “напичкана” непонятной электроникой, однако это не так. Она в первую очередь является механической системой, которой в помощь идет лишь пара датчиков и один блок.
Итак, мотору необходимо распределять нагрузку на колеса. Главные ведущие колеса у авто: передние. Поэтому мотор соединен с передними колесами через дифференциал без сложных доработок.
Задние колеса должны получать момент от мотора. Для этого они соединены с ним карданным валом, который присутствует на всех заднеприводных автомобилях. И карданный вал разделяет специальная муфта Haldex, которая является главным элементом всей конструкции.
Суть работы муфты заключается в специальных дисках, способных замыкаться и размыкаться. То есть, если муфта подключена, то диски замыкаются, а если ее необходимо отключить, то они размыкаются. Диски приводятся в движения специальными поршнями, двигаемыми давлением от насоса. Чтобы диски разомкнулись, клапан сбрасывает давление, и поршни их отводят друг от друга.
Эта муфта системы 4Motion определяет, когда нужно подключать задние колеса, а когда нет. Муфта получает сигналы от датчиков автомобиля. Если колесо машины пробуксует всего на треть оборота, то муфта тут же сработает. Однако это сейчас система является такой совершенной, потому что она четвертого поколения, с предыдущими поколениями дела обстояли хуже. Рассмотрим историю привода.
История полного привода 4Motion
1-е поколение
Появилось на таких автомобилях как Фольксваген Golf 4 и Bora. Произошло это в 1998-м году.
1-й генерации муфта Haldex работала по принципу сравнивания количества оборотов колес переднего и заднего моста. Недостатком являлось то, что поворачивая зимой на скользком покрытии передние колеса могли буксовать в отличие от задних, а это приводило к тому, что муфта ошибочно подключала целиком задний мост, и автомобиль приобретал избыточную поворачиваемость (на полном приводе зимой легко пустить машину в занос со старта).
Подключение муфты 4Motion обеспечивалось за счет сжатия специальных дисков, которые приводились в движение за счет насоса. Когда муфту нужно было отключить, то давление сбрасывалось через клапан и диски расходились.
Сама по себе система оказалась очень сложной из-за наличия сложной гидравлики, в которую была внедрена электроника. Главным ее недостатком являлась скорость срабатывания: она была очень медленной.
2-е поколение 4Motion
Конструктивно представляет собой первое поколение, но модернизированное. Скорость работы увеличилась за счет замены электрического клапана на гидравлический, который срабатывал быстрее. Сам насос заменили на более мощный, для того, чтобы быстрее набирать давление.
Еще одним недостатком первых двух поколений являлось то, что при срабатывании ABS или ESP муфта всегда размыкалась, так как ей приходилось сбрасывать давление.
3-е поколение
Ставилась только на такие бренды автомобилей как Volvo и Land Rover. Конструктивно система 4Motion осталась такой же, в ней только были произведены следующие улучшения:
- Еще больше увеличена производительность насоса;
- Добавлен дополнительный клапан сброса давления.
Всего за 140 миллисекунд эта муфта могла срабатывать.
4-е поколение
Тут производитель решил сделать концептуально новую схему работы муфты. В системе появился электрический блок управления, который давал распоряжение на клапан, отвечающий за замыкание муфты. Система лишилась ложных срабатываний и управлялась электронным блоком, получающим информацию от датчиков.
Новая муфта приводится в движение не из-за разности вращения колес переднего и заднего моста, а от большего количества факторов, которые отслеживают датчики. Такая система полного привода 4Motion является самой надежной и работающей. Ее устанавливают даже в суперкары.
Надежность
Несмотря на сложное устройство, система является очень надежной, если говорить про 3-е, 4-е и 5-е поколение. Залогом долгой эксплуатации является своевременная замена масла каждые 60 тысяч километров пробега.
Автомобили Фольксваген с полным приводом 4Motion очень подвержены чип-тюнингу. Мощность моторов иногда увеличивают в полтора раза, и муфта без проблем выдерживает такие нагрузки и “переживает” мотор. Этот полный привод рассчитан на то, чтобы получать большие нагрузки, поэтому бояться его не стоит.
Заключение
Система полного привода является важным помощником водителя. Она поможет выбраться из труднопроходимых мест, поможет быстрее разогнать автомобиль без пробуксовок и в случае заноса выровнять транспортное средство. Если стоит выбор между Фольксваген с 4Motion и без, то, не задумываясь, стоит выбирать первый вариант.
Volkswagen 4motion
Увидев такую надпись на автомобиле, вы можете понять, что машина оснащена полным приводом, который подключается автоматически. Впервые надпись «4motion» появилась на автомобилях марки Volkswagen в 1998 году. Спецификой системы этого полного привода является то, что крутящий момент от двигателя стандартно передается на переднюю ось, а в случае надобности автоматика подключает задний мост. Конструктивной особенностью этого типа привода является использование трех видов дифференциалов: фрикционной муфты Haldex, дифференциала Torsen либо межосевого дифференциала с электронной регулировкой блокировки фрикционных дисков. В случае с использованием муфты Haldex достигается вариативное распределение крутящего момента в зависимости от того, по какому типу дорожного покрытия передвигается автомобиль. Если какое-то колесо или ось теряет сцепление с дорогой и частота вращения колес на этой оси возрастает, то муфта распределяет максимум крутящего момента на то колесо/ось, которое имеет лучшее сцепление с поверхностью. Таким образом, система полного привода поддерживает оптимальное управление автомобилем в любых, даже сложных дорожных условиях.
Применение дифференциала Torsen предполагает распределение крутящего момента между передней и задней осями в отношении 50/50 в стандартных условиях (напомню, что у муфты Haldex большая степень крутящего момента распределяется на переднюю ось). Как только сцепление с дорогой теряет какая-либо ось, дифференциал Torsen передает до 20% крутящего момента на ту ось, у которой лучшее сцепление с дорожным покрытием. В отличие от того же Haldex, который ориентируется на частоту вражения колес, Torsen постоянно отслеживает частоту вращения коленчатого вала и учитывает крутящий момент при входе или выходе из поворота, что позволяет добиться лучшей устойчивости автомобиля на вираже. Наконец, третий вариант полного привода от Volkswagen, который еще называется 4Xmotion, предназначен для покорения сложного бездорожья. Входящий в его состав межосевой дифференциал с электронной регулировкой блокировки фрикционных дисков позволяет жестко контролировать распределение крутящего момента между осями. Этот привод дополнительно оснащается системой ручной блокировки дифференциала, что важно для езды по сложному бездорожью, ведь заблокировав дифференциал можно получить максимальное тяговое усилие на малой скорости, что позволит преодолеть преграды.