Система 4matic: конструктивные особенности

В этой статье подробно расскажем Вам о системе полного привода 4Matic от немецкой компании Mercedes-Benz.

Современные транспортные средства обладают большим мощностным порогом, поэтому для качественного сцепления с покрытием дороги одной колесной пары зачастую уже недостаточно. Очень часто случается пробуксовка. Дабы увеличить ускорение автомобиля при трогании, и свести на нет вероятность пробуксовки, применяется система правильного распределения крутящего момента между всеми колесами. Наличие полноприводной трансмиссии позволяет стабилизировать движение и повысить управляемость автомобиля. Это благоприятно отражается на безопасности вождения в гололед и при преодолении крутых поворотов.

Особенности ранних систем полного привода

Известно, что для максимальной продуктивности полного привода в конструкцию трансмиссии необходимо включить несколько дополнительных узлов. Но машина от этого становится только тяжелее, возрастает уровень вибрации и повышается уровень шума. Поскольку полноприводная система имеет сложную конструкцию, следовательно, повышается цена на транспортное средство ей оборудованное. В связи с этим возрастают и расходы на обслуживание и ремонт авто. Также дополнительная масса полноприводной машины, является причиной повышенного потребления топлива.

Поскольку это все составляет определенные трудности и затраты до конца 80-х годов система полноприводной трансмиссии использовалась только на транспортных средствах с повышенной проходимостью. Применение ее на легковушках считалось неуместным и неоправданным. Однако, ситуация кардинально изменилась после появления системы 4matic.

Конструкционные особенности системы

Трансмиссия 4матик является автоматической полноприводной системой, которая была спроектирована конструкторами компании Mercedes-Benz. Стоит отметить, что система брендирована концерном и устанавливается исключительно с АКПП на большинство моделей.

Система работает по следующему принципу: при нормальных условиях движения, ведущим у машины является задний мост. Как только начинается пробуксовка колес (например, при езде в гололед), сразу же происходит включение переднего привода, и таким образом автомобиль становится полноприводным. Распределения усилия осуществляется между всеми колесами, однако, его величина различна для каждого из них.

Система управления для подключения полного привода, считывает показания со следующих датчиков:

 - скорости;

 - определения поворотного угла;

 - датчик тормозной системы.

Основой конструкции системы 4matic является модернизированная раздаточная коробка, которая позволяет мгновенно перераспределить все крутящее усилие между осями транспортного средства. Также устройство системы дополнено следующими узлами:

 - АКПП;

 - система главной передачи усилия;

 - карданные передачи заднего и переднего привода;

 - приводные рычаги, оборудованные ШРУСами;

 - дифференциал передней оси.

Немного истории в заключение

Система 4matic разрабатывалась и совершенствовалась специалистами компании Мерседес на протяжении пяти поколений. Впервые система 4Matic первого поколения была установлена на машину W124 во второй половине 80-ых годов (1986г.) прошлого века, включалась в работу автоматически и имела механический узел блокировки дифференциалов. Управление полным приводом осуществлялось посредством двух гидравлических муфт. Отключался привод после срабатывания ABS.

В качестве основного плюса можно выделить - экономию топлива в режиме монопривода. К минусам можно отнести - сложность конструкции и малую эффективность в режиме полного привода.

Второе поколение системы 4Matic в качестве допа компания Мерседес стала устанавливать в 1997 году на модели W210 Е-класса. По умолчанию так же устаналивались на МЛ-ки в W163 кузове и на R-class c 2005 года. Второе поколение 4матика было уже постоянным 4WD с тремя открытыми дифференциалами и имитацией их блокировки с использованием системы контроля тяги (4 Wheel Electronic Traction System). Через планетарную передачу 35% тяги распределяется на переднюю ось, 65% на заднюю. В зачет второму поколению системы можно занести - простоту конструкции и в отличии от первого поколения хорошие показатели проходимости. В качестве минуса - увеличенный расход топлива, т.к. в постоянной работе все 4 колеса.

В 2002 году появилось третье поколение 4Матик на автомобилях С, Е и S- классов в кузовах W203, W211 и W220 соответственно. По сути - это было все тоже второе поколение, но доведенное до ума при помощи добавления электронных помощников, влияющих на имитацию блокировок. Речь идет о системах стабилизации ESP,  антипробуксовки ASR, управления при спуске DSR, управления тяговым усилием 4ETS и ABS. В зависимости от модели автомобиля, распределение тяги между осями различалось:

1. Легковые авто, кроме S-класса, и для легких кроссоверов - 40%-передняя ось/60%-задняя ось;

2. 50% на 50% для ML, GL и R-классов;

3. 45% на 50% для S- и V-классов;

4. Для Мерседесов АМГ - 33% на 67%.

В чем же заключается конструктивная особенность системы полного привода 4Matic третьего поколения? Главным конструктивным элементом системы является раздаточная коробка, которая бесступенчато распределяет крутящий момент по осям авто. Кроме того, раздаточная коробка является местом взаимодействия сдвоенного планетарного редуктора, цилиндрических шестерней и приводных валов. Приводной вал соединен с водилом планетарного редуктора. Вал привода задней оси вращается от солнечной шестерни большего диаметра. Вал привода передней оси полый, соединен с солнечной шестерней малого диаметра, с другой стороны с помощью цилиндрических шестерен соединен с карданной передачей передней оси.

Четвертое поколение появилось в 2006 году на автомобилях S550 и W204. Данное поколение является дальнейшим развитием последних двух. Используется цилиндрический дифференциал, «подблокированный» неуправляемым двухдисковым фрикционом, который распределяет подводимый крутящий момент между осями в пропорции 45% передняя ось и 55% задняя ось. При разгоне на однородном скользком покрытии фрикцион блокирует межосевой дифференциал, добавляя автомобилю стабильности. В том случае, если разница крутящих моментов между передней и задней осями превышает 50Нм, фрикцион пробуксовывает. Работу по управлению тягой обеспечивает система 4ETS при помощи рабочих тормозов. Электронные помощники ESP, ASR и 4ETS в новой системе откалиброваны таким образом, чтобы срабатывать как можно позже, что позволяет максимально реализовать мощность двигателя.

Пятое поколение системы 4Matic появилось в 2013 году на автомобилях CLA 45 AMG и Mercedes-Benz GL 500 и представляет собой 4WD on-demand (не постоянный, а подключаемый п/п) на переднеприводной архитектуре с поперечно установленным спереди мотором. Передний и задний дифференциалы открытые, межосевой дифференциал отсутствует. Набор электронных систем тот же, имитация блокировок также обеспечивается 4ETS. Отбором мощности на заднюю ось занимается блок PTU (power take-off unit), встроенный в роботизированную коробку передач 7G-DCT с двойным сцеплением. PTU получился очень компактным, и он обладает общей с коробкой системой смазки, за счёт чего было сэкономлено до 25% веса. В нормальных условиях крутящий момент распределяется между передней и задней осями в пропорциях от 100/0 до 50/50. Так, при ускорении автомобиля с полной нагрузкой на скорости 50 км/ч соотношение изменяется на 60/40, при быстрых прохождениях поворотов становится 50/50, при потере сцепления с дорогой передних колёс — 10/90, в случае резкого торможения с ABS — 100/0. Перераспределение момента достигается за счет переменной степени сжатия межосевой муфты.

Как работает система 4Matic:

Сравнительный тест систем полного привода 4Matic, xDrive и Quttro: