На сегодняшний день известно множество систем полного привода автомобилей. Рассмотрим две наиболее распространенные версии на примере автомобилей Субару, ведь некоторые из них имеют общее название и обозначение. Имеется несколько разных версий осуществления полного привода Subaru AWD.
Все подобные модели (кроме заднеприводных купе Subaru BRZ), имеют стандартный симметричный полный привод AWD. Название общее, но используются четыре его модификации полноприводных систем.
Стандартная система полного привода на основе межосевого самоблокирующегося дифференциала и вискомуфты (CDG)
Большинство людей полагают, что данная категория систем ассоциируется с полным приводом. Он очень распространён у машин подобной марки, обладающей механической коробкой передач. Данная модель представляет собой симметричную конфигурацию полного привода, в нормальных условиях крутящий момент находится в соотношении передней и задней оси 50 на 50.
При пробуксовке автомобиля дифференциал, который располагается между осями, способен отправить до 80% крутящего момента на переднюю ось, такая функция обеспечивает хорошее сцепление шин с дорожным полотном. Вискомуфта используется подобным дифференциалом для того, чтобы она умела реагировать на механическое различие в сцеплении шин с дорогой без участия компьютера.
Тип полного привода cdg вы сможете увидеть на автомобиле Subaru Forester, имеющем шестиступенчатую коробку передач.
Используется такой привод уже давно, и появление новой версии в следующем году означает лишь то, что пропадёт он далеко не скоро. Модель представляет собой надёжную и простую систему полного привода, которая может обеспечить весьма безопасное вождение при использовании доступной тяги.
Следует отметить, что тип полного привода cdg вы сможете увидеть на автомобилях Subaru Impreza 2014 с двухлитровым двигателем, а также на XV Crosstrek, имеющей пятиступенчатую механическую трансмиссию, на Ouback и Forester, имеющие шестиступенчатую коробку передач.
Система полного привода с переменным распределением крутящего момента для автомобилей с автоматической трансмиссией (VTD)
Очень важно отметить, что концерн Subaru начал переводить большую часть своих транспортных средств со стандартной автоматической на бесступенчатую трансмиссию (CVT). В то же время, сейчас ещё можно встретить машины с такой системой.
Симметричный полный привод, который подразумевает использование переменного распределения крутящего момента, каждый сможет обнаружить на Tribeca (с двигателем 3,6i и обладающий 6-ю цилиндрами, а также 5-ступенчатой коробкой передач), Outback и Legacy. Здесь наблюдается смещение крутящего момента в сторону задней оси в пропорции 45 на 55. Вместо межосевого дифференциала с вискомуфтой, тут будет применяться многодисковое гидравлическое сцепление, которое будет сочетаться с дифференциалом планетарного варианта.
При обнаружении проскальзывания будут подаваться сигналы от датчиков, которые установлены для измерения пробуксовки колёс, а также тормозного усилия и положения заслонки, расположенной вблизи дросселя. В этом случае крутящий момент будет располагаться по осям равномерно (50 на 50) для обеспечения максимального сцепления колёс с поверхностью асфальта.
Полностью механическая вискомуфта намного проще и гибче. У системы VTD наблюдается преимущество в том, что она имеет активную, а не реактивную составляющую, этим достигается высокая скорость перемещения крутящего момента между осями, механическая система подобным похвастать не может.
Система полного привода с активным распределением крутящего момента (ACT)
Новые модели Subaru уже используют третий вариант систем полного привода. В частности, она имеет множество сходств с предыдущей версией – тоже подразумевает использование электронно-управляемой многодисковой системы в отношении 60 на 40 со смещением крутящего момента на переднюю ось.
Тип полного привода act применяют на моделях Subaru Legacy 2014
Также данная AWD в имеет активное распределение крутящего момента, называемой ACT. Благодаря оригинальной многодисковой муфте передачи такого момента с управлением при помощи электроники, распределение крутящего момента между осями в режиме реального течения времени соответствует условиям передвижения транспортного средства.
Подобная система полного привода позволяет увеличить как устойчивость, так и экономичность машины. Тип полного привода act применяют на моделях Subaru XV Crosstrek, Legacy 2014, Outback 2014, WRX и WRX STI 2015.
Система полного привода с многорежимным межосевым дифференциалом (DCCD)
Кроме описанных выше систем полного привода, на автомобилях Subaru использовались и другие варианты симметричного полного привода, которые теперь больше не применяются. Но последняя система, которую мы сегодня упомянем, это система, которая используется на WRX STI.
Эта система использует два межосевых дифференциала. Один управляется электронным образом и предоставляет бортовому компьютеру Subaru хороший контроль над распределением крутящего момента между осями. Другой — это механическое устройство, которое может более быстро реагировать на внешние воздействия, чем его электронный «коллега». Выгода водителя, в идеале, здесь в использовании наилучшего из электронного упреждающего и механического реагирующего «мира».
Говоря в целом, эти дифференциалы естественно используют свои различия — будучи гармонично объединены планетарной передачей — но водитель может сместить систему в сторону любого из межосевых дифференциалов с помощью электронной системы управления Driver Controlled Center Differential (DCCD) — «Межосевой Дифференциал, Управляемый Водителем».
Распределение крутящего момента для систем DCCD составляет 41:59 со смещением в сторону задней оси. Эта система полного привода, ориентированная на обеспечение максимальных ходовых характеристик, для серьезных спортивных состязаний.
Распределение крутящего момента по сторонам
Пока мы выяснили, как современные Субару распределяют крутящий момент между передней и задней осями, но как насчет распределения момента между колесами, между левой и правой стороной? Как на передней, так и на задней оси вы, как правило, обнаружите стандартный дифференциал открытого типа (т.е. не подверженный блокировке). Более мощные модели (такие как WRX и модели Legacy 3.6R) часто снабжаются дифференциалом повышенного трения на задней оси, чтобы улучшить сцепление колес с дорогой на задней оси при поворотах.
WRX STI также снабжаются дифференциалом повышенного трения на передней оси, для максимального сцепления всех колес с поверхностью. Новейшие WRX 2015 года и WRX STI 2015 также используют системы распределения момента на основе тормозов, которые притормаживают внутреннее колесо при повороте, чтобы обеспечить передачу мощности на наружную сторону при повороте и уменьшить радиус поворота.
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 субару на механике имеют честный полный привод с тремя дифференциалами (межосевой блокируется закрытой вискомуфтой). Из отрицательных сторон стоит упомянуть слишком усложненную конструкцию, получившуюся вследствие совмещения 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 встречается и сильно продвинутая МКПП с "электронноуправляемым" межосевым дифференциалом, 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
Этот вариант издавна устанавливается на подавляющее большинство Subaru (с АКПП типа TZ1). По сути, этот "полный" привод такой же "честный", как и тойотовские V-Flex или ATC - те же самые подключаемые задние колеса и тот же самый принцип TOD (Torque on Demand). Межосевого дифференциала нет, а задний привод включается гидромеханической муфтой в раздатке - назад идет от ~10% усилия в нормальных условиях (если не относить это на внутреннее трение в муфте) до почти 50% в предельном состоянии.
Хотя субаровская схема имеет некоторые преимущества в рабочем алгоритме перед другими типами подключаемого 4WD. Пусть и небольшой, но момент при работе A-AWD (если только система не отключена принудительно) все же передается назад постоянно, а не только при пробуксовке передних колес - это полезнее и эффективнее. Благодаря гидромеханике перераспределять усилие (хотя слишком громко сказано "перераспределять" - просто отбирать часть) можно точнее, нежели в электромеханическом ATC - A-AWD способен слегка отрабатывать и в поворотах, и при ускорении-торможении, да и конструктивно попрочнее будет. Снижена вероятность резкого самопроизвольного "появления" заднего привода в повороте с последующим неуправляемым "полетом" (есть такая опасность у машин с вискомуфтой подключения задних колес).
Для улучшения "вседорожных" качеств Subaru зачастую устанавливает в задний дифференциал моделей с A-AWD механизм автоматической блокировки (вязкостную муфту, "кулачковый дифференциал" - о нем см. ниже).
2. VTD AWD
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 межосевым дифференциалом (блокируется гидромеханической муфтой). 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).
В каждом проспекте, посвященным VTD указывается, что "момент делится между передними и задними колесами в соотношении 45/55". И надо же, многие в самом деле начинают полагать, что вперед по трассе их влечет на 55% задний привод. Нужно понимать, что эти цифры - показатель абстрактный. Когда машина движется по прямой и все колеса вращаются с одинаковой скоростью, то межосевой дифференциал, естественно, не отрабатывает, и момент четко делится между осями пополам. А что значат 45 и 55? Всего лишь передаточные числа в планетарном ряду дифференциала. Если передние колеса принудительно полностью остановить, то водило дифференциала также останавливается, а передаточное отношение между ведущим валом заднего привода и входным валом раздатки как раз составит те самые 55/100, то есть назад отправится 55% момента, развиваемого двигателем (дифференциал сработает как повышающая передача). Если замрут задние колеса, то через водило дифференциала аналогичным образом вперед пойдет 45% момента. Разумеется, здесь не учитывается наличие блокировки, да и вообще... В реальности распределение моментов является величиной постоянно плавающей и далеко не однозначной.
К VTD Subaru обычно прилагает достаточно продвинутую систему VDC (Vehicle Dynamic Control), по-нашему - систему курсовой устойчивости. 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.
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.
О кулачковом дифференциале
1 - сепаратор, 2 - направляющие кулачки,
3 - упорный подшипник, 4 - корпус
дифференциала, 5 - шайба, 6 - ступица
Мы уже говорили, что в английском языке под понятие LSD попадают все самоблокирующиеся дифференциалы, однако в нашей традиции так обычно называют систему с вискомуфтой. Часто применяемый на Subaru задний LSD-дифференциал построен по-иному - его можно назвать "фрикционным, кулачкового типа". Жесткой связи между ведущей шестерней дифференциала и полуосями здесь фактически нет, разность в угловой скорости вращения обеспечивается проскальзыванием одной полуоси относительно другой, а "блокировка" заложена в сам принцип действия.
Сепаратор вращается вместе с корпусом дифференциала. Закрепленные на сепараторе "шпонки" могут перемещаться в поперечном направлении. Выступы и впадины кулачков (назовем их так) вместе со шпонками образуют передачу вращения, наподобие цепной.
Если сопротивление на колесах одинаково, то шпонки не проскальзывают и обе полуоси вращаются с одинаковой скоростью. Если сопротивление на одном колесе будет ощутимо больше, то шпонки начинают скользить вдоль впадин и выступов соответствующего кулачка, все же пытаясь его провернуть в сторону вращения сепаратора. В отличие от дифференциала планетарного типа, скорость вращения второй полуси при этом не увеличивается (то есть, если одно колесо будет стоять неподвижно, второе не будет крутиться в два раза быстрее, чем корпус дифференциала).
Сможет или не сможет машина с таким дифференциалом "выехать на одном колесе" - определяется текущим балансом между сопротивлением на полуоси, скоростью вращения корпуса, величиной передаваемого назад усилия и трением в паре шпонка-кулачок. Однако данная конструкция заведомо не является "вне"-дорожной.
Еще в самом начале своей истории компания Subaru сделала ставку на полноприводные версии выпускаемых моделей - технологии, которая в то время была доступна в основном на специальных автомобилях. В 1972 году Subaru представила свою первую полноприводную модель Leone Estate Van 4WD, и с тех пор более половины продаж компании приходятся на автомобили с полным приводом. Важно и то, что симметричный полный привод Subaru не адаптировался к автомобилям с приводом на одну ось, а сразу создавался для использования на автомобилях с четырьмя ведущими колесами. Что же касается полного привода Subaru Symmetrical All Wheel Drive с полуосями одинаковой длины вкупе с продольно расположенным оппозитным двигателем Subaru Boxer и смещенной в пределы колесной базы трансмиссией, то такая компоновка позволяет помимо близкой к идеальной развесовки по осям обеспечить эффективную реализацию мощности двигателя и хороший баланс сцепления колес с дорогой на любом виде покрытия. То есть оптимальное распределение крутящего момента между всеми колесами, а значит, и высокий уровень управляемости.
Крутящий момент оптимально распределяется на все колеса, благодаря чему поворачиваемость близка к нейтральной
Симметричный полный привод уверенно противодействует и сносу передней оси, и заносу задней
Видов полного привода Symmetrical AWD четыре. Первый из них, VTD, сегодня на российском рынке не представлен, а ранее использовался на моделях Legacy GT 2010–2013 гг., Forester S-Edition того же периода, Outback с 3,6-литровым двигателем 2010–2014 гг., Tribeca, WRX и WRX STI 2011–212 гг. В этой системе использован межосевой дифференциал планетарного типа, который блокируется многодисковой гидравлической муфтой с электронным управлением.
Изначальные характеристики распределения крутящего момента в соотношении 45:55 с помощью системы курсовой устойчивости Vehicle Dynamic Control постоянно контролируются и автоматически изменяются в зависимости от состояния дорожного покрытия, профиля и рельефа дороги. Вторая система - ACT с активным распределением крутящего момента. Здесь через многодисковую электронно-управляемую муфту крутящий момент, в зависимости от состояния дороги, дозированно передается на передние и задние колеса до соотношения 60:40 в режиме реального времени. На российском рынке с этим типом полного привода представлены модели Forester, Outback и XV с трансмиссией Lineatronic.
Для механических трансмиссий предназначена система полного привода CDG с самоблокирующимся дифференциалом. В ее конструкции применен межосевой дифференциал с коническими шестернями, блокируемый вискомуфтой. При этом в обычных условиях движения распределение тяги между передними и задними колесами происходит в соотношении 50:50. Эта система очень хорошо подходит для спортивного вождения, поэтому неудивительно, что ранее она использовалась на модели WRX с механической КП, а сегодня на российском рынке представлены модели Forester и XV с механической трансмиссией. Четвертый тип полного привода Subaru - DCCD имеет в своем арсенале электронноуправляемый активный дифференциал повышенного трения, и он полностью ориентирован на любителей спортивного вождения, тех, кто любит бренд Subaru за его автомобили с гоночным характером.
Именно с таким типом привода у нас представлен автомобиль Subaru WRX STI. Эта конструкция представляет собой симбиоз электронной и механической блокировок межосевого дифференциала, реагирующих на изменения крутящего момента. Сначала срабатывает более быстродействующая механическая блокировка, затем включается блокировка электронная. Крутящий момент между передними и задними колесами распределяется в соотношении 41:59, и работа всей системы ориентирована на оптимальное использование максимальных ходовых характеристик. В конструкции дифференциала предусмотрена возможность «преднатяга», то есть режима предварительной установки его характеристик. Быстро реализуя высокий крутящий момент, такая система обеспечивает хороший баланс между остротой и точностью управления и стабильностью автомобиля. Разумеется, в этом типе привода предусмотрен и ручной режим управления трансмиссией.
Низкий центр тяжести компактного оппозитного двигателя, симметричный полный привод с приводами одинаковой длины и вариациями трансмиссий... Все это обеспечивает отличную управляемость на любом виде покрытий
И в заключение несколько хорошо известных постулатов о преимуществах полного привода. В данном случае симметричного полного привода Subaru Symmetrical AWD. Благодаря тому, что крутящий момент распределяется на все четыре колеса, автомобиль демонстрирует стабильное поведение как на дуге поворота на асфальтовом покрытии, так и при движении по дороге с неоднородным покрытием. Особенно заметно преимущество полноприводного автомобиля во время езды по зимним дорогам. Во-вторых, полноприводной автомобиль больше склонен к нейтральной поворачиваемости, нежели его моноприводные собратья. Таким образом, у его водителя куда меньше шансов уехать мимо поворота. И, конечно, полноприводной автомобиль, как правило, обладает хорошей динамикой разгона: крутящий момент, передающийся на все четыре колеса, позволяет лучше реализовать возможности двигателей большой мощности.
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.
