Система полного привода ниссан блюберд

Авто-потроха: что у машинок внутри?

Устройство и принцип действия автомобильных технологий, узлов и агрегатов

Полный привод Nissan

Фирма Nissan в системах полного привода всегда шла своим инженерным путём, создавая интересные и достаточно сложные конструкции. При этом Nissan практически не использовал постоянный 4WD в прошлом и совсем не использует его сейчас, сконцентрировавшись на дешёвом 4WD on-demand на базе электромагнитных муфт. Таким образом, кроме «тяжелых» вариантов part-time, 4WD от Nissan в основном предназначен для повышения управляемости на скользких покрытиях и слабо подходит для улучшения проходимости. Хотя бы потому, что электромагнитную муфту, на которых построены все современные конструкции Nissan, очень просто перегреть, а при отказе ABS она и вовсе откажется работать.

Full-Time

Единственная массовая схема «честного» 4WD реализуется всего на нескольких исходно-переднеприводных моделях (Rasheen, Liberty, R’nessa, часть Avenir’ов). Здесь имеются все три дифференциала (межосевой блокируется вискомуфтой), а момент равномерно распределяется между осями. Данный принцип аналогичен тойотовской стандартной схеме второго поколения (STD II).

• Основные достоинства — проходимость, относительная предсказуемость, конструктивная надежность.
• Основной минус — недостаточный коэффициент блокировки вискомуфтой.

V-Flex (он же — Coupling Assy-Hydraulic)

На большинстве исходно-переднеприводных моделей ранее традиционно устанавливалась схема подключаемого заднего привода (иногда употребляется термин «Full Auto Full Time», но по аналогии с тойотовской, ее проще называть V-Flex).

Межосевой дифференциал в ней отсутствует, момент отбирается напрямую от корпуса переднего межколесного дифференциала и направляется к выходу раздаточной коробки, где установлена вискомуфта. Муфта соединяет выходной вал раздатки и карданный вал только при значительной пробуксовке передних колес. В остальное время машина остается переднеприводной (по другим данным, муфта Nissan скорее «отключаемая», чем «подключаемая»).

На моделях TEANA (J31), LAFESTA (B30), WINGROAD/AD (Y11), PRAIRIE (M12), AVENIR (W11), PRESAGE (U30, U31), BASSARA (JU30), PRIMERA (P12), EXPERT (VW11), SERENA (C24, C25) муфта имеет собственную конструкцию, отличную от обычных вискомуфт (см. ниже) и установлена на корпусе заднего дифференциала, т.е. уже за карданным валом. Это отличие никак не влияет на общие свойства конструкции.

При заклинивании вискомуфты такая машина становится постоянно-жестко-полноприводной, что может привести к поломке трансмиссии на твердых покрытиях.

• Плюсы — простота и дешевизна.
• Минусы — неоднозначность поведения, недостаточный коэффициент блокировки и низкая скорость срабатывания.

Впоследствии V-Flex был практически полностью вытеснен схемой ATC.

Конструкция вискомуфты Coupling Assy-Hydraulic

Корректнее называть эту муфту «вязкостной» (viscous coupling Nissan), однако при переводе на русский оба термина корректны.

Ведущий вал муфты имеет на своем конце диск с наклонной рабочей поверхностью. При возникновении разности скоростей вращения ведущего и ведомого валов, поршневые насосы (плунжеры) по всему периметру наклонной шайбы приходят в движение и нагнетают давление в рабочий контур вязкостной муфты, при этом обратные клапана сжимают фрикционный пакет в нижней части муфты, что и приводит к передаче момента от ведущего вала к ведомому.

Муфты имеет центробежные клапаны, которые открываются на больших оборотах вала и снижают давление в рабочем контуре муфты. Чем выше обороты, больше открыты клапаны и тем больше падение давления. Тем самым блокировка муфты на высоких скоростях ослабляется и характер машины становится более переднеприводным. С какого-то момента при росте скорости муфта фактически «отпускает» заднюю ось.

При минимальных скоростях вращения давление в рабочем контуре муфты ниже минимально возможного для блокировки фрикционов, поэтому муфту можно даже прокрутить от руки.

Симптомы заклинившей вискомуфты Coupling Assy-Hydraulic

Вид на автомобиль со стороны. Автомобиль испытывает большое сопротивление движению в повороте, независимо от покрытия дороги. Видео замедлено для наглядного выделения пробуксовки заднего внутреннего колеса.

На втором видео отчетливо видно, что заднее колесо пытается крутиться быстрее, чем при обычном движении. Происходит это потому, что в повороте все 4 колеса автомобиля проходят разное расстояние и имеют разные угловые скорости вращения. При жесткой блокировке «дальнее» внешнее колесо, проходящее бОльший путь, «тащит» за собой внутреннее колесо, заставляя его крутиться быстрее, что создает очень большие ударные нагрузки на все элементы трансмиссии.

ATC (она же All-Mode 4×4)

Наиболее распространенная сейчас система ATC (Active Torque Control) для исходно-переднеприводных моделей (Serena, Presage U31, Primera P12, другая часть Avenir’ов, свежий Wingroad, свежий Sunny) аналогична такой же тойотовской. В обычном состоянии привод осуществляется только на передние колеса, задний мост подключается электромеханической муфтой, установленной на корпусе редуктора. Подключение автоматически осуществляет электронный блок управления в зависимости от условий движения (в основном, ориентируясь на пробуксовку передних колес), при этом муфта позволяет более-менее плавно изменять подаваемый назад момент.

Та же схема применена на X-Trail/Qashqai, а также их клонах (All-Mode 4×4 и All-Mode 4×4-i), причем здесь управление подключением сделано более прозрачным для водителя — режим «2WD» вообще отключает задний привод, в режиме «Auto» подключением и распределением момента управляет автоматика, в режиме «Lock» момент стабильно распределяется между передними и задними колесами в соотношении «57:43». Версия All-Mode 4×4 управляет перераспределением момента только между осями, а версия All-Mode 4×4-i умеет взаимодействовать с системой ESP и в широких пределах перебрасывать момент между отдельными колесами за счет электронных блокировок колес (в том числе блокировать межосевую муфту превентивно, например, при резком нажатии на педаль газа или по командам блока электронной устойчивости). Также в версии «-i» межосевая муфта более устойчива к перегреву и может работать с небольшим постоянным преднатягом (около 10%).

• Плюсы в сравнении с V-Flex — возможность более «интеллектуально» подключать задний мост и произвольно изменять передаваемое назад усилие.
• Минусы — не очень высокая живучесть; «адекватность» по-прежнему не идеальна.

All Mode 4×4-i with TORQUE VECTORING

Существует версия привода All-Mode 4×4-i, названная Nissan All Mode 4×4-i with TORQUE VECTORING (с управлением моментом) и сильно отличающаяся конструктивно (практически идентичную системе VTM-4). Такой привод ставится по меньшей мере на Nissan Juke и имеет не одну, а две электромагнитные муфты, по одной на каждое из задних колес, что позволяет машине «подруливать тягой» в поворотах (изменять момент, передаваемый на каждое из задних колес). В этой схеме отсутствует межосевой дифференциал, а момент перекидывается с постоянной ведущей передней оси на заднюю обычным редуктором.

Каждое из колес задней оси получает момент через свою электромагнитную муфту, что позволяет эффективно бороться с диагональным вывешиванием, имитировать режим дифференциалов повышенного трения, превентивно «зажимать» привод при разгоне, выполнять активное подруливание задней осью в повороте. Однако, т.к. вариатор абсолютно не способен переносить сколько-нибудь значимую нагрузку сколько-нибудь значимое время, толку от этой схемы у Nissan, в отличие от VTM-4, немного.

Фирменная система управления полным приводом (как исходно-переднеприводных, так и исходно-заднеприводных машин) часто называется ATTESA (Advanced Total Traction Engineering System for All), но Ниссан использует это имя слишком произвольно, так что для характеристики конкретного типа привода его применять бесполезно. Поэтому мы придерживаемся более известных наименований.

Схема ATTESA E-TS (Electronic Torque Split) (фактически, «Torque-on-Demand» — в данном случае, автоматически подключаемый передний мост) является основной для исходно-заднеприводных моделей. В общем-то, мало отличается от ATC. Межосевой дифференциал отсутствует, постоянный привод — задний. Момент на передние колеса отбирается при пробуксовке задних колес посредством гидромеханической муфты с электронным управлением. При этом его величина может плавно изменяться в пределах от нуля до почти 50% общего усилия.

На некоторых моделях имеется возможность кнопкой принудительно включить режим «4WD» (режим максимальной блокировки муфты) — разумеется, до достижения автомобилем определенной скорости.

• Плюсы — наличие такой системы несомненно лучше просто постоянного 2WD; не требуется дополнительных операций для подключения переднего моста.
• Минусы — постоянный задний привод со всеми его особенностями лишь отчасти, в некоторых ситуациях, компенсируется подключаемым передним.

Подобная схема, отличающаяся от TOD наличием понижающей передачи, используется и на некоторых средних джипах (например, Terrano/Regulus R50).

Считающийся порой чем-то исключительным, полный привод Nissan GT-R представляет собой тот же самый TOD, дополненный в одной из версий этой модели задним дифференциалом «Active LSD», блокирующимся аналогичными гидромеханическими муфтами.

Хотя подобная система устанавливается не для достижения высокой проходимости, но GT-R — одна из тех машин, которая в самом деле может «выехать на одной паре колес». Плюсы — блокировка имеет приличный коэффициент, срабатывает быстро и «когда надо».

GT-R R35

GT-R R35 имеет два карданных вала (один в системе 4WD, второй обеспечивает разнесение двигателя и трансмиссии). Углепластиковый карданный вал передает крутящий момент от двигателя на преселективную КПП с двумя пакетами «мокрых» фрикционов. Далее тяга через самоблокирующийся дифференциал подается к задним колесам. Внутри КПП установлен также отбор мощности через многодисковую электромагнитную муфту, аналогично 4WD ATTESA E-TS.

В нормальных условиях муфта разомкнута, и Nissan GT-R — заднеприводный. Но при пробуксовке задних колес, в поворотах и при разгоне электроника частично или полностью замыкает муфту и часть тяги подается через двойной стальной карданный вал и «свободный» передний дифференциал к передним колесам. Продолжительность и степень блокировки муфты устанавливается на основе анализа поперечных и продольных ускорений, угла поворота руля, пробуксовки колес, а также основного новшества — дополнительного yaw-сенсора (определяет разницу между фактическим моментом, поворачивающим автомобиль вокруг вертикальной оси, и его желаемой величиной, заданной углом поворота руля).

Весьма изощренная система подключаемого полного привода применена на свежих моделях особо малого класса (March K12). Здесь в режиме «4WD» блоку управления разрешается автоматически включать электродвигатель, который через муфту сцепления и понижающий редуктор начинает вращать задние колеса.

Nissan LSD

Изложенное ниже действительно для всех дифференциалов повышенного трения Datsun/Nissan.

Nissan использует LSD типа Salisbury, состоящий из сборки фрикционных дисков и колец, которые несут функциональную нагрузку по распределению мощности между колесами.

Терминология

Некоторые детали из LSD отсутствуют в стандартном дифференциале.

Корпус (Case) состоит из двух частей скрепленных болтами — крышки и основной части, внутри которой есть четыре большие проточки, параллельные линии оси. Крышка крепится болтами к зубчатому венцу ведущей шестерни.

Шестерня полуоси (Side Gears) — в LSD слегка отличается от стандартной. Во-первых, по центру проточена «звездочка», в которую вставляется конец оси, а во-вторых, есть 6 проточек по наружному диаметру для установки фрикционнных дисков и колец.

Прижимные кольца (Pressure Rings) — два больших кольца, которые устанавливаются в корпусе дифференциала.

Сателлит (Pinion Gear) — почти не отличается от стандартного. Устанавливается на оси со специальным профилем (установка на сечение B-B на рисунке ниже) , входит в зацепление с шестернями полуосей.

Ось сателлитов (Pinion Shaft) — как сказано выше, на оси крепятся сателлиты (сечение B-B), но кроме этого, средняя часть имеет плоскости (сечение C-C), и единственное отличие от стандартной — это наличие V-образного профиля на концах (сечение A-A). Этот профиль нужен для установки прижимных колец.

Фрикционные диски (Friction Disks) — имеют отверстие с 6 вырезами для крепления на шестерне полуоси. Изготавливаются из стали и имеют различную толщину, 1.5-1.6 мм.

Фрикционные кольца (Friction Plates) — выглядят как диски, только имеют 4 выступа на внешней стороне. Эти выступы входят в пазы на корпусе дифференциала. По толщине идентичны фрикционным дискам.

Пружинные диски и кольца (Spring Disks and Spring Plates). Некоторые LSD (например, Н233В) имеют их, а некоторые нет (С200). Они такие же, как фрикционные диски и кольца. Единственное отличие — те плоские, а эти слегка вогнутые. Техническое название — пружина Бельвиля (Belleville spring). Основное назначение сделать работу LSD более эффективной. Когда эта система установлена, то сборка состоит из пары диск-кольцо на каждой стороне.

Рисунок показывает, как соединены фрикционные кольца, диски, придавливающие диски и шестерни полуосей.

Вид компонентов в собранном виде в разрезе (без соблюдения масштаба):

• Фрикционное кольцо или пружинное кольцо
• Фрикционный диск или пружинный диск
• Фрикционное кольцо
• Фрикционный диск
• Фрикционное кольцо
• Фрикционный диск
• Прижимное кольцо (заштриховано)
• Шестерня полуоси (не показано на рисунке)
• Оси сателлитов с сателлитами (центр рисунка)
• Шестерня полуоси (не показано на рисунке)
• Прижимное кольцо (заштриховано)
• Фрикционный диск
• Фрикционное кольцо
• Фрикционный диск
• Фрикционное кольцо
• Фрикционный диск или пружинный диск
• Фрикционное кольцо или пружинное кольцо

Принцип действия

Основа — взаимодействие дисков и колец. Диск крепится к шестерне полуоси, а кольцо на корпусе дифференциала. Если шестерня полуоси крутится со скоростью иной, чем скорость корпуса дифференциала (он прикреплен к зубчатому венцу ведущей шестерни), то возникает вращение дисков между кольцами. Принцип трения в связке диск-кольцо-масло и положен в основу действия LSD. Причем сопротивление скольжению пропорционально приложенной силе, чем больше сила тем больше сопротивление.

Одним словом, в обычном режиме передача силы происходит по схеме ведущая шестерня — зубчатый венец, прикрепленный к корпусу дифференциала, и фрикционные кольца, которые тоже соединены с корпусом. Прижимные кольца вращаются вместе корпусом дифференциала и передают вращение на оси сателлитов, те в свою очередь на сателлиты, а сателлиты на шестерни полуосей.

Соответственно, при потере сцепления одного колеса с дорогой возникает разница скоростей между дисками и кольцами. Давление прижимает фрикционные диски к кольцам, и как следствие увеличивается сопротивление скольжению. Если в вашем LSD нет пружин Бельвиля (Belleville spring plates and disks), то срабатывание будет происходить внезапно, а применение этого механизма делает блокировку более плавной.

Для проверки работы дифференциала достаточно вывесить задний мост и попробовать прокрутить одну ось, придерживая другую. Сначала два человека вращают оба колеса в одном направлении, а затем один из них придерживает свое колесо.

Разблокирующее давление (Breakaway Pressure) определяется крутящим моментом, необходимым для того, чтобы диски и кольца начали скользить. На практике это момент, который образуется во время пробуксовки колес. Если приложите крутящий момент на одну ось, а другую ось заблокируете на месте, то эта ось не будет крутиться до достижения определенного давления.

Настройка такого дифференциала проводится только на спортивных машинах и зависит от ряда причин, от колес до подвески. Настройка осуществляется специальными проставками, причем их толщина меняется на десятые доли миллиметра. Так же имеет значение толщина фрикционных дисков и колец. В обычной машине используются стандартные диски и кольца.

Источник