10.05.2006
После того как в предыдущих материалах были довольно подробно рассмотрены схемы 4WD, применяемые на Тойотах, обнаружилось, что с другими марками по-прежнему ощущается информационный вакуум... Давайте для начала возьмем полный привод автомобилей Subaru, который многие называют "самым настоящим, продвинутым и правильным".
Механические коробки нас, по традиции, интересуют мало. Тем более с ними все довольно прозрачно - со второй половины 90-х все субару на механике имеют честный полный привод с тремя дифференциалами (межосевой блокируется закрытой вискомуфтой). Из отрицательных сторон стоит упомянуть слишком усложненную конструкцию, полученную совмещением продольно установленного двигателя и исходно-переднего привода. А также отказ субаровцев от дальнейшего массового использования такой несомненно полезной вещи, как понижающая передача. На единичных "спортивных" версиях Impreza STi встречается и продвинутая МКПП с "электронноуправляемым" межосевым дифференциалом (DCCD), где водитель может на ходу изменять степень его блокировки...
Но не будем отвлекаться. В автоматических трансмиссиях ныне эксплуатируемых Subaru используется два основных типа 4WD.
|
1.1. Active AWD / Active Torque Split AWD |
Постоянный передний привод, без межосевого дифференциала, подключение задних колес гидромеханической муфтой с электронным управлением
 |
|
1 - демпфер блокировки гидротрансформатора, 2 - муфта гидротрансформатора, 3 - входной вал, 4 - вал привода масляного насоса, 5 - корпус муфты гидротрансформатора, 6 - масляный насос, 7 - корпус масляного насоса, 8 - корпус КПП, 9 - датчик частоты вращения турбинного колеса, 10 - муфта 4-й передачи, 11 - муфта заднего хода, 12 - тормоз 2-4, 13 - передний планетарный ряд, 14 - муфта 1-й передачи, 15 - задний планетарный ряд, 16 - тормоз 1-й передачи и заднего хода, 17 - выходной вал КПП, 18 - шестерня режима "P", 19 - ведущая шестерня переднего привода, 20 - датчик частоты вращения заднего выходного вала, 21 - задний выходной вал, 22 - хвостовик, 23 - муфта A-AWD, 24 - ведомая шестерня переднего привода, 25 - обгонная муфта, 26 - блок клапанов, 27 - поддон, 28 - передний выходной вал, 29 - гипоидная передача, 30 - насосное колесо, 31 - статор, 32 - турбина. |
Этот вариант издавна устанавливается на подавляющее большинство Subaru (с АКПП типа TZ1) и широко известен еще по Legacy образца 89 года. По сути, этот полный привод такой же "честный", как и свежий тойотовский Active Torque Control - те же самые подключаемые задние колеса и тот же самый принцип TOD (Torque on Demand). Межосевого дифференциала нет, а задний привод включается гидромеханической муфтой (пакет фрикционов) в раздаточной коробке.
Субаровская схема имеет некоторые преимущества в рабочем алгоритме перед другими типами подключаемого 4WD (особенно простейшими, вроде примитивного V-Flex). Пусть и небольшой, но момент при работе A-AWD передается назад постоянно (если только система не отключена принудительно), а не только при пробуксовке передних колес - это полезнее и эффективнее. Благодаря гидромеханике перераспределять усилие можно немного точнее, нежели в электромеханическом ATC. Кроме того, A-AWD конструктивно долговечнее. У машин с вискомуфтой подключения задних колес существует опасность резкого самопроизвольного "появления" заднего привода в повороте с последующим неуправляемым "полетом", но у A-AWD такая вероятность хоть и не исключена полностью, но значительно снижена. Однако с возрастом, по мере износа, предсказуемость и плавность подключения задних колес существенно уменьшается.
Алгоритм работы системы сохраняется прежним в течение всего времени выпуска, лишь немного корректируясь.
1) В нормальных условиях, при полностью отпущенной педали акселератора распределение момента между передними и задними колесами составляет 95/5..90/10.
2) По мере нажатия на газ, подводимое к пакету фрикционов давление начинает увеличиваться, диски постепенно поджимаются и распределение момента начинает смещаться в сторону 80/20...70/30... и т.д. Зависимость между газом и давлением в магистрали отнюдь не линейная, а выглядит скорее как парабола - чтобы значительное перераспределение происходило только при сильном нажатии педали. При полностью утопленной педали фрикционы поджимаются максимальным усилием и распределение доходит до 60/40...55/45. Буквально "50/50" в данной схеме не достигается - это не жесткая блокировка.
3) Кроме того, установленные на коробке датчики частоты вращения переднего и заднего выходных валов позволяют определить пробуксовку передних колес, после чего максимальная часть момента отбирается назад независимо от степени дачи газа (кроме случая полностью отпущенного акселератора). Эта функция действует на малых скоростях, примерно до 60 км/ч.
4) При принудительном включении 1-й передачи (селектором), фрикционы сразу поджимаются максимально возможным давлением - таким образом как бы определяются "сложные вседорожные условия" и привод сохраняется самым "постоянно полным".
5) При воткнутом в разъем предохранителе "FWD" повышенное давление к муфте не подводится и привод постоянно осуществляется только на передние колеса (распределение "100/0").
6) По мере развития автомобильной электроники пробуксовки стало удобнее контролировать по штатным датчикам ABS и уменьшать степень блокировки муфты при прохождении поворотов или срабатывании ABS.
Следует обратить внимание, что все паспортные распределения моментов даются только в статике - при ускорениях/замедлениях развесовка по осям меняется, поэтому реальные моменты на осях получаются другими (иногда "очень другими"), точно также как и при разном коэффициенте сцепления колес с дорогой.
|
1.2. VTD AWD |
Постоянный полный привод, с межосевым дифференциалом, блокировка гидромеханической муфтой с электронным управлением
 |
|
1 - демпфер блокировки гидротрансформатора, 2 - муфта гидротрансформатора, 3 - входной вал, 4 - вал привода масляного насоса, 5 - корпус муфты гидротрансформатора, 6 - масляный насос, 7 - корпус масляного насоса, 8 - корпус КПП, 9 - датчик частоты вращения турбинного колеса, 10 - муфта 4-й передачи, 11 - муфта заднего хода, 12 - тормоз 2-4, 13 - передний планетарный ряд, 14 - муфта 1-й передачи, 15 - задний планетарный ряд, 16 - тормоз 1-й передачи и заднего хода, 17 - промежуточный вал, 18 - шестерня режима "P", 19 - ведущая шестерня переднего привода, 20 - датчик частоты вращения заднего выходного вала, 21 - задний выходной вал, 22 - хвостовик, 23 - межосевой дифференциал, 24 - муфта блокировки межосевого дифференциала, 25 - ведомая шестерня переднего привода, 26 - обгонная муфта, 27 - блок клапанов, 28 - поддон, 29 - передний выходной вал, 30 - гипоидная передача, 31 - насосное колесо, 32 - статор, 33 - турбина. |
Схема VTD (Variable Torque Distribution) применяется на менее массовых версиях с автоматическими коробками типа TV1 (и TZ102Y, в случае Impreza WRX GF8) - как правило, наиболее мощных в гамме. Здесь с "честностью" все в порядке - полный привод действительно постоянный, с несимметричным межосевым дифференциалом (45:55), блокирующимся гидромеханической муфтой с электронным управлением. Кстати, по такому же принципу работал еще с середины 80-х годов тойотовский 4WD на коробках A241H и A540H, но сейчас, увы, он остался только на исходно-заднеприводных моделях (полный привод типа FullTime-H или i-Four).
К VTD Subaru обычно прилагает достаточно продвинутую систему VDC (Vehicle Dynamic Control), по-нашему - систему курсовой устойчивости или стабилизации. При старте ее составная часть, TCS (Traction Control System), подтормаживает буксующее колесо и слегка придушивает двигатель (во-первых, углом опережения зажигания, во-вторых, даже отключением части форсунок). На ходу работает классическая динамическая стабилизация. Ну и благодаря возможности произвольно тормозить любое из колес, VDC эмулирует (имитирует) блокировку межколесного дифференциала. Конечно, это здорово, но не стоит серьезно полагаться на возможности такой системы - пока что ни у одного из автопроизводителей не получилось даже приблизить "электронную блокировку" к традиционной механике по надежности и, главное, эффективности.
|
1.3. "V-Flex" |
Постоянный передний привод, без межосевого дифференциала, подключение задних колес вискомуфтой
Вероятно, стоит упомянуть и про 4WD, применяемый на малых моделях с вариаторными коробками (вроде Vivio и Pleo). Здесь схема еще проще - постоянный передний привод и "подключаемый" вискомуфтой при пробуксовке передних колес задний мост.
Мы уже говорили, что в английском языке под понятие LSD попадают все самоблокирующиеся дифференциалы, однако в нашей традиции так обычно называют систему с вискомуфтой. Но Subaru использовала на своих машинах целую гамму LSD-дифференциалов разных конструкций...
2.1. Вязкостный LSD старого образца
 |
 |
В LSD-дифференциале правая и левая полусевые шестерни "соединяются" через вискомуфту - правый шлицевой вал проходит сквозь чашку и зацепляется со ступицей муфты (сателлиты дифференциала установлены консольно). Корпус муфты представляет одно целое с шестерней левой полуоси. В полости, заполненной силиконовой жидкостью и воздухом, на шлицах ступицы и корпуса стоят диски - внешние удерживаются на месте распорными кольцами, внутренние способны слегка перемещаться вдоль оси (для возможности получения "хамп-эффекта"). Муфта срабатывает непосредственно на разницу в частоте вращения между правой и левой полуосями.
 |
Во время прямолинейного движения правое и левое колеса вращаются с одинаковой скоростью, чашка дифференциала и полуосевые шестерни перемещаются вместе и момент поровну делится между полуосями. При возникновении разницы в частоте вращения колес, корпус и ступица с закрепленными на них дисками перемещаются друг относительно друга, что вызывает появление силы трения в силиконовой жидкости. Благодаря этому в теории (только в теории) должно происходить перераспределение крутящего момента между колесами.
2.2. Вязкостный LSD нового образца
 |
 |
- Impreza WRX МКПП до 1997
- Forester SF, SG (кроме версий FullTime VTD + VDC)
- Legacy 2.0T, 2.5 (кроме версий FullTime VTD + VDC)
Рабочая жидкость - трансмиссионное масло класса API GL-5, вязкость по SAE 75W-90, емкость ~0.8 / 1.1 л.
2.3. Фрикционный LSD
 |
Следующий по очереди появления - фрикционный механический дифференциал, применяемый на большей части версий Impreza STi с середины 90-ых. Принцип его действия еще проще - полуосевые шестерни имеют минимальный осевой люфт, между ними и корпусом дифференциала установлен набор шайб. При появлении разницы в частоте вращения между колесами дифференциал срабатывает как любой свободный. Сателлиты начинают вращаться, при этом возникает нагрузка на шестерни полуосей, осевая составляющая которой поджимает пакет шайб и дифференциал частично блокируется.
Фрикционный дифференциал кулачкового типа впервые был применен Subaru в 1996 году на турбо-импрезах, затем он появился и на версиях Forester STi. Принцип его действия большинству хорошо знаком еще по нашим классическим грузовикам, "шишигам" и "уазикам".
Жесткой связи между ведущей шестерней дифференциала и полуосями здесь фактически нет, разность в угловой скорости вращения обеспечивается проскальзыванием одной полуоси относительно другой. Сепаратор вращается вместе с корпусом дифференциала, закрепленные на сепараторе шпонки (или "сухари") могут перемещаться в поперечном направлении. Выступы и впадины кулачковых валов вместе со шпонками образуют передачу вращения, наподобие цепной.
 |
Область применения (на моделях внутренего рынка):
- Impreza WRX после 1996
- Forester STi
Рабочая жидкость - обычное трансмиссионное масло класса API GL-5, вязкость по SAE 75W-90, емкость ~0.8 л.
Евгений
Москва
arco@сайт
Легион-Автодата
Информацию по обслуживанию и ремонту автомобилей вы найдете в книге (книгах):
Вопрос интересный, тем более, что в прошлом году японский бренд отпраздновал 40-летнюю годовщину с того момента, как с конвейера предприятия сошел первый полноприводный автомобиль — Subaru Leone Estate Van 4WD. Небольшая статистика – за сорок лет Subaru выпустила более 11 миллионов экземпляров автомобилей со всеми ведущими колесами. И по сей день полный привод от Subaru считается одной из самых эффективных трансмиссий в мире. Секрет успеха этой системы в том, что японские инженеры используют симметричную систему распределения крутящего момента между осями, так и между колесами, что позволяет машинам, на которых установлен этот тип трансмиссии, эффективно справляться с условиями бездорожья (кроссоверы Forester, Tribeca, XV), так и уверенно себя чувствовать на спортивных трассах (Impreza WRX STI). Конечно, эффект системы был бы не полным, не используй компания свой фирменный горизонтально-оп позитный двигатель Boxer, который симметрично расположен по продольной оси машины, в то время как система полного привода сдвинута назад, к колесной базе. Такое положение агрегатов обеспечивает автомобилям Subaru устойчивость на дороге вследствие малых кренов кузова – так как горизонтально-оп позитный двигатель обеспечивает низкий центр тяжести, и автомобиль не испытывает излишней или недостаточной поворачиваемости при прохождении виражей на скорости. А постоянный контроль тягового усилия на всех четырех ведущих колесах позволяет иметь отличное сцепление с дорожным покрытием практически любого качества.
Отмечу, что симметричная система полного привода – это лишь общее название, а самих систем у Subaru четыре.
Вкратце укажу особенности каждой из них. Первый, в обиходе называемый спортивным полным приводом, это система VTD. Ее особенность заключается в улучшении характеристик поворачиваемости автомобиля, что достигается за счет применения в системе межосевого планетарного дифференциала и многодисковой гидромуфты блокировки, которая управляется при помощи электроники. Базово распределение крутящего момента по осям выражается как 45:55, но при малейшем ухудшении состояния дорожного покрытия система автоматически выравнивает момент между обеими осями. Таким типом привода оснащаются модели Legacy GT, Forester S-Edition, Impreza WRX STI с автоматической КПП и другие.
Второй тип симметричного полного привода, использующийся на Forester с АКПП, Impreza, Outback и XV с коробкой передач Lineatronic, называется ACT. Ее особенность в том, что в ее конструкции используется специальная многодисковая муфта, корректирующая распределение крутящего момента между осями в зависимости от состояния дорожного покрытия. Стандартно момент в этой системе распределяется в соотношении 60:40.
Третьим типом полноприводной трансмиссии от Subaru является CDG, в конструкции которой используется межосевой самоблокирующийс я дифференциал и вискомуфта. Эта система предназначена для моделей с механической коробкой передач (Legacy, Impreza,Forester, XV). Соотношение распределения крутящего момента между осями в штатной ситуации у этого типа привода составляет 50:50.
Наконец, четвертым типом полного привода в Subaru является система DCCD. Она устанавливается наImpreza WRX STI с «механикой», распределяет при помощи мультирежимного межосевого дифференциала, который управляется электрически и механически, крутящий момент между передней и задней осью в соотношении 41:59. Именно сочетание механической, когда водитель сам может выбрать момент блокировки дифференциала, и электронной блокировок делает эту систему гибкой и пригодной для использования в гонках при экстремальных условиях.
Механические коробки нас, по традиции, интересуют мало. Тем более с ними все довольно прозрачно - со второй половины 90-х все субару на механике имеют честный полный привод с тремя дифференциалами (межосевой блокируется закрытой вискомуфтой). Из отрицательных сторон стоит упомянуть слишком усложненную конструкцию, полученную совмещением продольно установленного двигателя и исходно-переднего привода. А также отказ субаровцев от дальнейшего массового использования такой несомненно полезной вещи, как понижающая передача. На единичных "спортивных" версиях Impreza STi встречается и продвинутая МКПП с "электронноуправляемым" межосевым дифференциалом (DCCD), где водитель может на ходу изменять степень его блокировки...
Но не будем отвлекаться. В автоматических трансмиссиях ныне эксплуатируемых Subaru используется два основных типа 4WD.
|
1. Active AWD / Active Torque Split AWD |
|
1 - демпфер блокировки гидротрансформатора, 2 - муфта гидротрансформатора, 3 - входной вал, 4 - вал привода масляного насоса, 5 - корпус муфты гидротрансформатора, 6 - масляный насос, 7 - корпус масляного насоса, 8 - корпус КПП, 9 - датчик частоты вращения турбинного колеса, 10 - муфта 4-й передачи, 11 - муфта заднего хода, 12 - тормоз 2-4, 13 - передний планетарный ряд, 14 - муфта 1-й передачи, 15 - задний планетарный ряд, 16 - тормоз 1-й передачи и заднего хода, 17 - выходной вал КПП, 18 - шестерня режима "P", 19 - ведущая шестерня переднего привода, 20 - датчик частоты вращения заднего выходного вала, 21 - задний выходной вал, 22 - хвостовик, 23 - муфта A-AWD, 24 - ведомая шестерня переднего привода, 25 - обгонная муфта, 26 - блок клапанов, 27 - поддон, 28 - передний выходной вал, 29 - гипоидная передача, 30 - насосное колесо, 31 - статор, 32 - турбина. |
Этот вариант издавна устанавливается на подавляющее большинство Subaru (с АКПП типа TZ1) и широко известен еще по Legacy образца 89 года. По сути, этот полный привод такой же "честный", как и свежий тойотовский Active Torque Control - те же самые подключаемые задние колеса и тот же самый принцип TOD (Torque on Demand). Межосевого дифференциала нет, а задний привод включается гидромеханической муфтой (пакет фрикционов) в раздаточной коробке.
Субаровская схема имеет некоторые преимущества в рабочем алгоритме перед другими типами подключаемого 4WD (особенно простейшими, вроде примитивного V-Flex). Пусть и небольшой, но момент при работе A-AWD передается назад постоянно (если только система не отключена принудительно), а не только при пробуксовке передних колес - это полезнее и эффективнее. Благодаря гидромеханике перераспределять усилие можно немного точнее, нежели в электромеханическом ATC. Кроме того, A-AWD конструктивно долговечнее и не склонен к перегреву. У машин с вискомуфтой подключения задних колес существует опасность резкого самопроизвольного "появления" заднего привода в повороте с последующим неуправляемым "полетом", но у A-AWD такая вероятность хоть и не исключена полностью, но значительно снижена. Однако с возрастом, по мере износа, предсказуемость и плавность подключения задних колес существенно уменьшается.
Алгоритм работы системы сохраняется прежним в течение всего времени выпуска, лишь немного корректируясь.
1) В нормальных условиях, при полностью отпущенной педали акселератора распределение момента между передними и задними колесами составляет 95/5..90/10.
2) По мере нажатия на газ, подводимое к пакету фрикционов давление начинает увеличиваться, диски постепенно поджимаются и распределение момента начинает смещаться в сторону 80/20...70/30... и т.д. Зависимость между газом и давлением в магистрали отнюдь не линейная, а выглядит скорее как парабола - чтобы значительное перераспределение происходило только при сильном нажатии педали. При полностью утопленной педали фрикционы поджимаются максимальным усилием и распределение доходит до 60/40...55/45. Буквально "50/50" в данной схеме не достигается - это не жесткая блокировка.
3) Кроме того, установленные на коробке датчики частоты вращения переднего и заднего выходных валов позволяют определить пробуксовку передних колес, после чего максимальная часть момента отбирается назад независимо от степени дачи газа (кроме случая полностью отпущенного акселератора). Эта функция действует на малых скоростях, примерно до 60 км/ч.
4) При принудительном включении 1-й передачи (селектором), фрикционы сразу поджимаются максимально возможным давлением - таким
образом как бы определяются "сложные вседорожные условия" и привод сохраняется самым "постоянно полным".
5) При воткнутом в разъем предохранителе "FWD" повышенное давление к муфте не подводится и привод постоянно осуществляется только на передние колеса (распределение "100/0").
6) По мере развития автомобильной электроники пробуксовки стало удобнее контролировать по штатным датчикам ABS и уменьшать степень блокировки муфты при прохождении поворотов или срабатывании ABS.
Следует обратить внимание, что все паспортные распределения моментов даются только в условной статике - при ускорениях/замедлениях развесовка по осям меняется, поэтому реальные моменты на осях получаются другими (иногда "очень другими"), точно также как и при разном коэффициенте сцепления колес с дорогой.
|
2. VTD AWD |
|
1 - демпфер блокировки гидротрансформатора, 2 - муфта гидротрансформатора, 3 - входной вал, 4 - вал привода масляного насоса, 5 - корпус муфты гидротрансформатора, 6 - масляный насос, 7 - корпус масляного насоса, 8 - корпус КПП, 9 - датчик частоты вращения турбинного колеса, 10 - муфта 4-й передачи, 11 - муфта заднего хода, 12 - тормоз 2-4, 13 - передний планетарный ряд, 14 - муфта 1-й передачи, 15 - задний планетарный ряд, 16 - тормоз 1-й передачи и заднего хода, 17 - промежуточный вал, 18 - шестерня режима "P", 19 - ведущая шестерня переднего привода, 20 - датчик частоты вращения заднего выходного вала, 21 - задний выходной вал, 22 - хвостовик, 23 - межосевой дифференциал, 24 - муфта блокировки межосевого дифференциала, 25 - ведомая шестерня переднего привода, 26 - обгонная муфта, 27 - блок клапанов, 28 - поддон, 29 - передний выходной вал, 30 - гипоидная передача, 31 - насосное колесо, 32 - статор, 33 - турбина. |
Схема VTD (Variable Torque Distribution) применяется на менее массовых версиях с автоматическими коробками типа TV1, TG (и TZ102Y, в случае Impreza WRX GF8) - как правило, наиболее мощных в гамме. Здесь с "честностью" все в порядке - полный привод действительно постоянный, с несимметричным межосевым дифференциалом (45:55), блокирующимся гидромеханической муфтой с электронным управлением.
Кстати, по такому же принципу работал еще со второй половины 1980-х тойотовский 4WD на коробках A241H и A540H, но после 2002-го он, увы, остался только на исходно-заднеприводных моделях (полный привод типа FullTime-H или i-Four для семейств Mark/Crown).
К VTD Subaru обычно прилагает достаточно продвинутую систему VDC (Vehicle Dynamic Control), по-нашему - систему курсовой устойчивости или стабилизации. При старте ее составная часть, TCS (Traction Control System), подтормаживает буксующее колесо и слегка придушивает двигатель (во-первых, углом опережения зажигания, во-вторых, отключением части форсунок). На ходу работает классическая динамическая стабилизация. Ну и благодаря возможности произвольно тормозить любое из колес, VDC эмулирует (имитирует) блокировку межколесного дифференциала. Конечно, не стоит серьезно полагаться на возможности такой системы - пока что ни у одного из автопроизводителей не получилось приблизить "электронную блокировку" к традиционной механике по надежности и, главное, эффективности.
|
3. "V-Flex" |
Вероятно, стоит упомянуть и про 4WD, применяемый на малых моделях с вариаторными коробками (вроде Vivio и Pleo). Здесь схема еще проще - постоянный передний привод и "подключаемый" вискомуфтой при пробуксовке передних колес задний мост.
март 2006
Autodata.ru