сколько ведущих колес у переднеприводного автомобиля

30.09.202310.07.2023 admin 0 Comments

То, что крутит колеса

Как известно, вращение выходного вала КПП не передается напрямую на колеса автомобиля. Передача крутящего момента происходит через такой важный узел как главная передача, которая устанавливает соответствующее режиму соотношение крутящего момента и мощности.

Главная передача – это, по сути, набор шестерен (обычно две, но в некоторых конструкциях может быть и более одной пары).
В первую очередь она предназначена для увеличение крутящего момента, получаемого на выходе из коробки переключения передач.
Во вторую — для изменения направления вращения, «поворота» — когда двигатель и ведущая ось расположены перпендикулярно друг к другу, как в классических авто с продольным расположением силового агрегата.

Понятно, что данный блок шестерен должен быть вмеру компактен, обладать изрядным запасом прочности и не быть шумным в работе.
Таким требованиям вполне отвечает стандартная главная передача переднеприводных автомобилей с поперечным расположениям двигателя. Это, пожалуй, самая простая конструкция, поскольку в ее функции не входит изменение направления вращения, и при правильной технологии изготовления и установки она не требует обслуживания весь срок эксплуатации.
Данную конструкцию главной передачи называют цилиндрической. Стандартная цилиндрическая главная передача представляет собой пару шестерен, нарезанных на цилиндрических поверхностях. При этом зубья ведущей шестерни, передавая усилие, не «вгрызаются» жестко в зазоры зубьев ведомой, а как бы катаются друг по другу, поскольку профили зубьев шестерен не прямоугольные, а эвольвентные, то есть округлые (чем-то похожие на синусоиды). Получается, что в цилиндрических главных передачах используется трения качения вместо трения скольжения, а это является более щадящим для механизма, к тому же, и мощности отбирает заметно меньше. При этом, зубья ведущей и ведомой шестерен нарезаны не перпендикулярно оси вращения, а под углом к ней, то есть, шестерни в цилиндрической главной паре косозубые, что делает их надежнее простых прямозубых.

В автомобилях с продольным расположением двигателя помимо увеличения крутящего момента требуется еще и поворот вращения, так как ведущая ось расположена под углом 90 град. Для этого обычно применяют так называемую гипоидную главную передачу, в которой ведущая и ведомая шестерни расположены перпендикулярно друг к другу, а зубья нарезаются на поверхностях, имеющих форму гиперболоидов вращения.
При этом ведущий вал шестерни ориентирован не по центру ведомой шестерни.

Когда-то эту роль выполнял система конический узел. Это была довольно массивная система, забирающая на себя немалый процент мощности, шумная, требующая постоянного контроля сальников, чтобы не было течи. Но при всех своих недостатках у конического узла было одно неоспоримое достоинство – это очень надежное и неприхотливое устройство.
В современных легковых авто гипоидные главные передачи уже давно вытеснили конический узел. И уже постепенно вытесняют его из сектора грузового автомобилестроения. Эта передача имеет гораздо более высокий КПД, меньший размер и массу, более продуманную систему смазки и пр., пр., пр.

Однако следует помнить, что у гипоидных главных передач есть три существенных недостатка:
1. Они требуют дорогостоящих конических подшипников.
2. В случае ремонта очень сложно добиться точности работы.
3. Они требовательны к качеству смазки – для них необходимо дорогостоящее противозадирное масло (тогда как в конический узел достаточно было залить дешевый нигрол). Если в редуктор гипоидной главной передачи не залить специальное (гипоидное) масло, то при включении передач устройство можно испортить, особенно при включении задней передачи, когда шестерни работают в наиболее «загруженном» режиме.

Гипоидная главная передача, как правило, одинарная, то есть состоит из пары шестерен. А вот вышеупомянутые цилиндрические главные передачи нередко бывают и двойными. Действуя в два этапа, они более эффективно изменяют крутящий момент.

Схема простая — ведомая шестерня первой пары приводит в движение находящуюся с ней на одном валу ведущую шестерню второй пары, которая вращает свою ведомую деталь, непосредственно работающую с дифференциалом.

Замечу, не следует путать двойные главные передачи с двухступенчатыми – это, как говорится, две большие разницы.

Ну и поскольку был упомянут дифференциал, то нужно сказать и о нем.
Дифференциал – узел, который, получая вращение, преобразованное главной передачей, распределяет его между колесами. без него – никак. Если не применять дифференциал, то при любом повороте ведущие колеса будут получать одинаковое вращение. А ведь известно, что в момент поворота внутреннее колесо проходит меньший путь, так как имеет меньший радиус поворота, чем колесо, движущееся по внешнему радиусу. Таким образом, на заднеприводной машине при прохождении поворота резку ухудшится управляемость, внутреннее к повороту колесо станет пробуксовывать и снашивать резину.
Что касается переднеприводного авто, то тут повернуть будет вообще практически невозможно (разве что рывками). Так что дифференциал служит именно для получения разных угловых скоростей на ведущих колесах, потому его иногда называют «системой межколесного обгона».

Межколесные дифференциалы называются симметричными, так как при прямолинейном движении всегда распределяют крутящий момент поровну.

Классический дифференциал (то есть, не оснащенный блокировками) – узел, получающий крутящий момент от ведомой шестерни главной передачи. Его конические шестерни (сателлиты) передают вращение шестерням полуосей. Когда автомобиль движется по прямой, сателлиты дифференциала не вращаются, а в случае начала поворота они приходят во вращение и перераспределяют крутящий момент.

Следует отметить, что дифференциал по одному и тому же принципу вращает не только полуоси зависимой подвески, ни и карданные шарниры равных угловых скоростей (ШРУСы) независимой подвески.

Кроме классических конических дифференциалов, массово также применяют цилиндрические и планетарные. Правда, последние используют только в качестве межосевых, а вот цилиндрические устройства могут быть и межколесными.

Говоря о дифференциале, нельзя не упомянуть о системе его блокировки.
Дело в том, что дифференциал распределяет крутящий момент симметрично только при равной нагрузке на колеса – движении по прямой. Но вот если одно из двух ведущих колес попадает в грязь или на ледовый участок, и сцепление с дорогой уменьшается, то резко уменьшается и его сопротивление вращению. В итоге, дифференциал «воспринимает» его как колесо, движущееся по внешнему радиусу поворота, передавая ему больший крутящий момент, тогда как второе ведущее колесо «воспринимает» как движущееся по внутреннему радиусу, уменьшая крутящий момент плоть до полной остановки. Каждому приходилось видеть картину, когда завязнувшее в грязи или застрявшее в яме колесо стоит «колом», тогда как вывешенное бешено раскручивается не в силах ничем помочь автомобилю выбраться. В такой пробуксовке и состоит основной недостаток дифференциалов без блокировок.

Но проблема решаема. Задача блокировки – достичь жесткого соединения одной из полуосевых шестерен с корпусом дифференциала, чтобы «насильно» передать крутящий момент колесу, находящемуся в хорошем зацеплении с дорогой.
Повышенное внутреннее трение лежит в основе принципа действия самоблокирующихся дифференциалов. Простой конический дифференциал легко превратить в самоблокирующийся с помощью комплекта фрикционных шайб.

Если использовать вместо шайб электромагнитную фрикционную муфту – тогда блокировку можно будет включать принудительно. Принудительные блокировки – удел серьезных внедорожников. Однако водителям таких автомобилей следует помнить о необходимости после преодоления тяжелого участка пути вовремя выключать блокировку и не в коем случае не разгоняться с заблокированным дифференциалом (на многих моделях вендорожников установлены: или специальный ограничитель скорости при включенной блокировке, или функция автоматического разблокирования при повышении скорости). Блокировка приводит к возрастанию нагрузки на ведущие оси и рулевое управление, и, к тому же, сокращает срок службы покрышек. Так что использовать постоянно не только расточительно, но и опасно.

Вот, пожалуй, и все, что можно сказать о конструкции и принципе работы главной передачи и дифференциала в общих чертах.

Источник

Типы приводов автомобилей: преимущества и недостатки

Содержание статьи

У каждой выпускаемой в продажу легковой машины есть две оси и четыре колеса. От работающего мотора крутящий момент передается через колеса на дорожное полотно. В сегодняшней статье вы узнаете, какие бывают типы приводов автомобилей, сколько колес начинают движение за счет работы двигателя и как машина «держит» дорогу в зависимости от типа привода.

На какие параметры влияют различные типы приводов автомобиля

Какой из всех типов приводов автомобилей самый лучший? Приступая к поиску ответа, следует изучить основные термины.

Устойчивость — показатель, определяющий, насколько хорошо способна машина сохранять требуемое положение на дороге (не опрокидывается, отсутствует боковое скольжение колес) при условии, что водитель не участвует в управлении: не вращает руль, не давит на газ/тормоз.

Поворачиваемость — способность машины менять траекторию движения, находясь под воздействием боковых сил: ветер и тому подобное в условиях, когда руль неподвижен.

Когда вы не поворачиваете руль, но:

Транспортное средство с низкой поворачиваемостью будет устойчивее на дороге. Дело в том, что под воздействием боковых сил машина будет передвигаться по кривой с наибольшим радиусом. Одновременно снизится центробежная сила, а автомобиль начнет двигаться в изначальном направлении.

Управляемость — показатель, определяющий сможет ли машина менять траекторию движения, учитывая ваше управление. Управляемость и устойчивость взаимозависимы. К примеру, когда автомобиль уходит в занос, то есть происходит боковое скольжение четырех колес, он может перестать реагировать на любые ваши действия.

Склонность к заносу выше у ведущих колес. То есть, если вы начнете резко трогаться с места, в букс уйдут именно эти колеса.

Чтобы занос был невозможен, необходимо, чтобы сила сцепления колеса и асфальта стала больше, чем все силы, воздействующие на него. На ведущие колеса действует тяговое усилие, а также сила торможения. Это значит, что если появятся боковое воздействие, именно эти колеса (а не ведомые) потеряют сцепление с дорожным полотном. Но, если ваша машина с передним приводом, и вы едите на ней один (машина пустая), то в занос будет уходить задняя ось. Объясняется это тем, что она весит меньше, чем передняя, поэтому и сцепление с дорожным полотном будет хуже.

Основные типы приводов автомобиля

Все машины подразделяются на 3 типа: заднеприводные, переднеприводные и с полным приводом. Далее детально изучим типы приводов автомобилей, чем они отличаются, и каковы их преимущества и недостатки.

1. Задний привод

В заднеприводном автомобиле крутящий момент от мотора идет на заднюю ось. Чаще всего задний привод встречается на автомобилях российского производства, а также на машинах премиум-класса из Японии, Европы, Америки. Из всех типов приводов автомобилей именно на заднеприводной машине можно почувствовать динамику, быстро стартовать с места. Кроме того, вибрация практически отсутствует, а это значит, что комфортность передвижения на таком автомобиле повышается. Несмотря на все преимущества, у заднеприводного автомобиля есть недостатки: машину будет постоянно заносить, особенно на скользкой дороге. Если сравнивать такую машину с переднеприводной, она будет менее проходимой.

2. Передний привод

Тип переднего привода автомобиля означает, что крутящий момент от двигателя передается на переднюю ось. В основном производители выпускают с передним приводом недорогие машины, однако на рынке есть переднеприводные автомобили премиум-класса. Такая машина не уходит в занос, в особенности на неустойчивой поверхности, кроме того, проходимость по плохой дороге будет лучше в сравнении с задним приводом. Основные преимущества автомобилей с передним приводом — они практичны, их можно приобрести по приемлемой стоимости, они просты в использовании. Если вы недавно получили права, то рекомендуется в качестве первой машины выбирать именно переднеприводной автомобиль.

3. Полный привод

Тип полного привода автомобиля означает, что энергия от мотора передается на обе оси: переднюю и заднюю, то есть на все колеса машины. В зависимости от того, как происходит разделение крутящего момента, автомобили с полным приводом подразделяются на несколько видов:

Главное преимущество полного типа привода автомобиля — на нем вы сможете проехать по любой дороге, и даже при ее отсутствии. Кроме того, машина быстро стартует, без проблем поднимается в горку даже на скользкой поверхности. Однако когда дорожное полотно не идеальное, рекомендуется все же быть внимательным. Ведь полноприводная машина может вести себя непредсказуемо из-за того, что тяга распределяется на колеса неравномерно. Управлять таким транспортным средством необходимо осторожно. Недостатки полного типа привода автомобиля — вам придется постоянно заправляться из-за высокого расхода топлива. Кроме того, такие машины достаточно тяжелые, их стоимость выше, а ремонт, если машина сломается, обойдется дорого.

Как различные типы приводов влияют на поведение автомобиля

1. Заднеприводной автомобиль

Когда автомобиль движется прямо, и на него действует боковой ветер, происходит смещение ведущей задней оси (которую больше всего заносит) в сторону воздействующей силы (См. рисунок «а»). Машина начинает поворот вокруг точки, которая лежит на продолжении передней оси — полюс разворота. Появляется центробежная сила, она воздействует в едином направлении, что и боковой ветер, соответственно, машину начинает заносить еще сильнее.

Ниже вы можете увидеть схематичное изображение сил, которые действуют на машину во время боковом воздействии ветра: на рисунке «а» изображен автомобиль с задним типом привода; на рисунке «б» — автомобиль с передним типом привода; V — сила, с которой воздействует ветер; О — полюс поворота; F — центробежная сила; F1 и F2 — поперечная, а также продольная составляющие центробежной силы.

Если присутствует боковой ветер, то на машину во время движения начинают действовать следующие силы:

2. Переднеприводной автомобиль

При переднем типе привода легкового автомобиля, если есть боковой ветер, а машина передвигается по прямой, ее переднюю ось начинает заносить. Как указано на рисунке «б», центробежная сила воздействует в противоположном заносу направлении. Таким образом центробежная сила помогает выйти из заноса.

Во время поворота, когда происходит занос передних колес, чем сильнее становится центробежная сила, тем быстрее машина занимает нормальное положение. Это означает, что автомобиль с передним типом привода наделен небольшой поворачиваемостью. На дороге такая машина будет стоять лучше, по сравнению с заднеприводным автомобилем, в том числе и на скользком дорожном полотне.

3. Подключаемый (водителем) полный привод

Трансмиссия у таких машин включает в себя раздаточную коробку. Возможно, в ней есть пониженная передача, однако, скорее всего, у машины нет межосевого дифференциала. Поэтому второй мост (чаще всего передний) будет подключаться, когда вы движетесь по плохой дороге или вовсе при ее отсутствии. Когда дорожное полотно хорошее и сухое, это может снизить устойчивость и управляемость, поскольку машина будет постоянно пробуксовывать, ведь колеса не будут вращаться с разной скоростью.

Когда передний мост отключен, машина начинает рулить также, как и автомобиль с задним типом привода. На моделях с межосевым дифференциалом, может включаться полным привод даже на хорошем асфальте. Так машина будет более устойчивой на дороге, ведь тяговые усилия будут распределяться на все колеса.

Поворачиваемость автомобиля в этом случае претерпевает изменения: становится нейтральной, может стать и недостаточной, так как все колеса будут ведущими. Помните, что полный тип привода автомобиля приводит к повышению расхода топлива, так как мощность расходуется на подключенные элементы трансмиссии.

4. Полный привод, подключаемый автоматически

В подобных трансмиссиях энергия от мотора подается ко второй оси в случае, если ведущие колеса начинают буксовать. Благодаря тому, что тяговые усилия перераспределяется, машина перестает буксовать, становится устойчивой на дороге. Когда трансмиссия оснащена вискомуфтой, при сильном буксе ведущих колес она может быть полностью заблокирована, это называется хамп-эффектом.

Во время поворота, когда движение становится криволинейным, машина начинает вести себя непредсказуемо. Человек не всегда может правильно отреагировать и выполнить требуемые действия, чтобы предотвратить опасность. Если машина оснащена фрикционной муфтой с электронным управлением, такие ситуации на дороге — исключены: блокировка происходит автоматически в определенной зависимости. Если же машина не буксует, а дорожное полотно качественное, ее устойчивость и управляемость будет сравнима с автомобилем с передним типом привода.

5. Постоянный полный привод

Трансмиссия в такой машине оснащена межосевым дифференциалом, он блокируется тремя способами:

Источник