На сьогоднішній день відомо багато систем повного приводу автомобілів. Розглянемо дві найпоширеніші версії на прикладі автомобілів Субару, адже деякі з них мають загальну назву та позначення. Є кілька різних версій повного приводу Subaru AWD.
Всі подібні моделі (крім задньопривідних купе Subaru BRZ) мають стандартний симетричний повний привід AWD. Назва загальна, але використовуються чотири його модифікації повнопривідних систем.
Стандартна система повного приводу на основі міжосьового диференціала, що самоблокується, і вискомуфти (CDG)
Більшість людей вважають, що ця категорія систем асоціюється з повним приводом. Він дуже поширений у машин подібної марки, що має механічну коробку передач.Дана модель є симетричною конфігурацією повного приводу, в нормальних умовах крутний момент знаходиться у співвідношенні передньої і задньої осі 50 на 50.
При пробуксуванні автомобіля диференціал, який розташовується між осями, здатний відправити до 80% моменту, що крутить, на передню вісь, така функція забезпечує хороше зчеплення шин з дорожнім полотном. Віскомуфт використовується подібним диференціалом для того, щоб вона вміла реагувати на механічну відмінність у зчепленні шин з дорогою без участі комп'ютера.
Тип повного приводу cdg ви зможете побачити на автомобілі Subaru Forester, що має шестиступінчасту коробку передач.
Використовується такий привід вже давно, і поява нової версії наступного року означає лише те, що він пропаде далеко не скоро. Модель є надійною і простою системою повного приводу, яка може забезпечити дуже безпечне водіння при використанні доступної тяги.
Слід зазначити, що тип повного приводу cdg ви зможете побачити на автомобілях Subaru Impreza 2014 з дволітровим двигуном, а також XV Crosstrek, що має п'ятиступінчасту механічну трансмісію, на Ouback і Forester, що мають шестиступінчасту коробку передач.
Система повного приводу зі змінним розподілом крутного моменту для автомобілів з автоматичною трансмісією (VTD)
Дуже важливо відзначити, що концерн Subaru почав переводити більшу частину своїх транспортних засобів зі стандартної автоматичної трансмісії на безступінчасту (CVT). У той же час зараз ще можна зустріти машини з такою системою.
Симетричний повний привід, який передбачає використання змінного розподілу моменту, що крутить, кожен зможе виявити на Tribeca (з двигуном 3,6i і володіє 6-ю циліндрами, а також 5-ступінчастою коробкою передач), Outback і Legacy. Тут спостерігається зміщення крутного моменту у бік задньої осі в пропорції 45 на 55. Замість міжосьового диференціала з вискомуфтою, тут застосовуватиметься багатодискове гідравлічне зчеплення, яке поєднуватиметься з диференціалом планетарного варіанту.
При виявленні ковзання будуть подаватися сигнали від датчиків, які встановлені для вимірювання пробуксовування коліс, а також гальмівного зусилля та положення заслінки, розташованої поблизу дроселя. У цьому випадку момент, що крутить, буде розташовуватися по осях рівномірно (50 на 50) для забезпечення максимального зчеплення коліс з поверхнею асфальту.
Повністю механічна віскомуфта набагато простіша і гнучкіша. Система VTD має перевагу в тому, що вона має активну, а не реактивну складову, цим досягається висока швидкість переміщення крутного моменту між осями, механічна система подібним похвалитися не може.
Система повного приводу з активним розподілом крутного моменту (ACT)
Нові моделі Subaru вже використовують третій варіант систем повного приводу. Зокрема, вона має безліч подібностей з попередньою версією – теж передбачає використання електронно-керованої багатодискової системи щодо 60 на 40 зі зміщенням моменту, що крутить, на передню вісь.
Тип повного приводу act застосовують на моделях Subaru Legacy 2014
Також дана AWD має активний розподіл крутного моменту, званої ACT. Завдяки оригінальній багатодисковій муфті передачі такого моменту з керуванням за допомогою електроніки, розподіл моменту, що крутить, між осями в режимі реального перебігу часу відповідає умовам пересування транспортного засобу.
Така система повного приводу дозволяє збільшити як стійкість, і економічність машини. Тип повного приводу act застосовують на моделях Subaru XV Crosstrek, Legacy 2014, Outback 2014, WRX та WRX STI 2015.
Система повного приводу з багаторежимним міжосьовим диференціалом (DCCD)
Крім описаних вище систем повного приводу, на автомобілях Subaru використовувалися інші варіанти симетричного повного приводу, які тепер більше не застосовуються. Але остання система, яку ми сьогодні згадаємо, – це система, яка використовується на WRX STI.
Ця система використовує два міжосьові диференціали. Один управляється електронним чином і надає бортовому комп'ютеру Subaru хороший контроль над розподілом моменту, що крутить, між осями. Інший — це механічний пристрій, який може швидше реагувати на зовнішні впливи, ніж його електронний «колега». Вигода водія, в ідеалі, тут у використанні найкращого з електронного попереджуючого та механічного «світу, що реагує».
Говорячи загалом, ці диференціали природно використовують свої відмінності — гармонійно об'єднані планетарною передачею — але водій може змістити систему в бік будь-якого з міжосьових диференціалів за допомогою електронної системи управління Driver Controlled Center Differential (DCCD) — «Межосьовий Диференціал, Керований Водієм.
Розподіл моменту, що крутить, для систем DCCD становить 41:59 зі зміщенням у бік задньої осі. Ця система повного приводу, орієнтована забезпечення максимальних ходових характеристик, для серйозних спортивних змагань.
Розподіл крутного моменту на всі боки
Поки ми з'ясували, як сучасні Субару розподіляють момент, що крутить, між передньою і задньою осями, але як щодо розподілу моменту між колесами, між лівою і правою стороною? Як на передній, так і на задній осі ви, як правило, виявите стандартний диференціал відкритого типу (тобто не схильний до блокування). Більш потужні моделі (такі як WRX і моделі Legacy 3.6R) часто забезпечують диференціал підвищеного тертя на задній осі, щоб поліпшити зчеплення коліс з дорогою на задній осі при поворотах.
WRX STI також забезпечує диференціал підвищеного тертя на передній осі, для максимального зчеплення всіх коліс з поверхнею. Найновіші WRX 2015 року та WRX STI 2015 також використовують системи розподілу моменту на основі гальм, які пригальмовують внутрішнє колесо під час повороту, щоб забезпечити передачу потужності на зовнішню сторону при повороті та зменшити радіус повороту.
Після того як у попередніх матеріалах були досить докладно розглянуті схеми 4WD, що застосовуються на Toyota, виявилося, що з іншими марками, як і раніше, відчувається інформаційний вакуум. Давайте для початку візьмемо повний привід автомобілів Subaru, який багато хто називає "найсправжнішим, просунутим і правильним".
Механічні коробки нас за традицією цікавлять мало. Тим більше з ними все досить прозоро – з другої половини 90-х субару на механіці мають чесний повний привід із трьома диференціалами (міжосьовий блокується закритою віскомуфтою). З негативних сторін варто згадати дуже ускладнену конструкцію, що вийшла внаслідок суміщення поздовжньо встановленого двигуна та вихідно-переднього приводу. А також відмова субарівців від подальшого масового використання такої, безперечно, корисної речі, як знижувальна передача. На поодиноких "спортивних" версіях зустрічається і сильно просунута МКПП з "електроннокерованим" міжосьовим диференціалом, де водій може на ходу змінювати рівень його блокування.
Але не відволікатимемося. В автоматичних трансмісіях Subaru, що нині експлуатуються, використовується два основних типи 4WD.
1. Active AWD
Цей варіант здавна встановлюється на переважну більшість Subaru (з АКПП типу TZ1). По суті, цей "повний" привід такий же "чесний", як і тойотівські V-Flex або ATC - ті самі задні колеса, що підключаються, і той же самий принцип TOD (Torque on Demand). Міжосьового диференціала немає, а задній привід включається гідромеханічною муфтою в роздаванні - тому йде від ~10% зусилля в нормальних умовах (якщо не відносити це на внутрішнє тертя в муфті) майже до 50% в граничному стані.
Хоча субарівська схема має деякі переваги в робочому алгоритмі перед іншими типами 4WD, що підключається. Нехай і невеликий, але момент при роботі A-AWD (якщо тільки система не відключена примусово) все ж таки передається назад постійно, а не тільки при пробуксуванні передніх коліс - це корисніше і ефективніше. Завдяки гідромеханіці перерозподіляти зусилля (хоча занадто голосно сказано "перерозподіляти" - просто відбирати частину) можна точніше, ніж в електромеханічному ATC - A-AWD здатний злегка відпрацьовувати і в поворотах, і при прискоренні-гальмуванні, та й конструктивно міцніше буде. Знижено ймовірність різкої мимовільної "появи" заднього приводу в повороті з наступним некерованим "польотом" (є така небезпека у машин з вискомуфтою підключення задніх коліс).
Для покращення "вседорожніх" якостей Subaru часто встановлює в задній диференціал моделей з A-AWD механізм автоматичного блокування (в'язкову муфту, "кулачковий диференціал" - про нього див. нижче).
2. VTD AWD
Схема VTD (Variable Torque Distribution) застосовується на менш масових версіях з автоматичними коробками типу TV1 (і TZ102Y, у разі Impreza WRX GF8) – як правило, найбільш потужних у гамі. Тут із "чесністю" все в порядку - повний привід дійсно постійний, з міжосьовим диференціалом (блокується гідромеханічною муфтою). До речі, за таким же принципом працював ще з середини 80-х років тойотовський 4WD на коробках A241H і A540H, але зараз, на жаль, він залишився тільки на вихідно-задні моделях (повний привід типу FullTime-H або i-Four).
У кожному проспекті, присвяченому VTD вказується, що "момент ділиться між передніми та задніми колесами у співвідношенні 45/55". І треба ж, багато хто дійсно починає вважати, що вперед по трасі їх тягне на 55% задній привід. Потрібно розуміти, що ці цифри – показник абстрактний. Коли машина рухається прямою і всі колеса обертаються з однаковою швидкістю, то міжосьовий диференціал, природно, не відпрацьовує, і момент чітко ділиться між осями навпіл. А що означають 45 та 55? Лише передавальні числа в планетарному ряді диференціала. Якщо передні колеса примусово повністю зупинити, то води диференціала також зупиняється, а передатне відношення між провідним валом заднього приводу і вхідним валом роздатки складе ті самі 55/100, тобто назад вирушить 55% моменту, що розвивається двигуном (диференціал спрацює як ). Якщо замруть задні колеса, то через води диференціала аналогічним чином вперед піде 45% моменту. Зрозуміло, тут не враховується наявність блокування, та й взагалі... Насправді розподіл моментів є величиною плаваючою і далеко не однозначною.
До VTD Subaru зазвичай додає досить сучасну систему VDC (Vehicle Dynamic Control), по-нашому - систему курсової стійкості. При старті її складова частина, TCS (Traction Control System), підгальмовує колесо, що буксує, і злегка придушує двигун (по-перше, кутом випередження запалення, по-друге, навіть відключенням частини форсунок). На ходу працює традиційна динамічна стабілізація. Ну і завдяки можливості довільно гальмувати будь-яке колесо, VDC емулює (імітує) блокування міжколісного диференціала. Звичайно, це здорово, але не варто серйозно покладатися на можливості такої системи - поки що жодному з автовиробників не вдалося навіть наблизити "електронне блокування" до традиційної механіки з надійності і, головне, ефективності.
3. "V-Flex"
Ймовірно, варто згадати і про 4WD, що застосовується на малих моделях з варіаторними коробками (на зразок Vivio та Pleo). Тут схема ще простіше - постійний передній привід і "вискомуфтою", що "підключається" при пробуксуванні передніх коліс задній міст.
Про кулачковий диференціал
1 - сепаратор; 2 - напрямні кулачки,
3 - упорний підшипник, 4 - корпус диференціала, 5 - шайба, 6 - маточина
Ми вже говорили, що в англійській мові під поняття LSD потрапляють всі диференціали, що самоблокуються, проте в нашій традиції так зазвичай називають систему з віскомуфтою. Часто застосовуваний на Subaru задній LSD-диференціал побудований інакше - його можна назвати "фрикційним, кулачкового типу". Жорсткого зв'язку між провідною шестернею диференціалу та півосями тут фактично немає, різниця в кутовій швидкості обертання забезпечується прослизанням однієї півосі щодо іншої, а "блокування" закладено в сам принцип дії.
Сепаратор обертається разом із корпусом диференціала. Закріплені на сепараторі "шпонки" можуть переміщуватись у поперечному напрямку. Виступи та западини кулачків (назвемо їх так) разом зі шпонками утворюють передачу обертання, на зразок ланцюгової.
Якщо опір на колесах однаковий, то шпонки не прослизають і обидві півосі обертаються з однаковою швидкістю. Якщо опір на одному колесі буде відчутно більше, то шпонки починають ковзати вздовж западин і виступів відповідного кулачка, намагаючись його провернути в бік обертання сепаратора. На відміну від диференціалу планетарного типу, швидкість обертання другої напівси при цьому не збільшується (тобто якщо одне колесо стоятиме нерухомо, друге не буде крутитися вдвічі швидше, ніж корпус диференціала).
Зможе або не зможе машина з таким диференціалом "виїхати на одному колесі" - визначається поточним балансом між опором на півосі, швидкістю обертання корпусу, величиною зусилля, що передається назад, і тертям у парі шпонка-кулачок. Однак дана конструкція свідомо не є "поза"-дорожньою.
Ще на самому початку своєї історії компанія Subaru зробила ставку на повнопривідні версії моделей - технології, яка в той час була доступна в основному на спеціальних автомобілях. У 1972 році Subaru представила свою першу повнопривідну модель Leone Estate Van 4WD, і з того часу більше половини продажів компанії припадають на автомобілі з повним приводом. Важливо й те, що симетричний повний привід Subaru не адаптувався до автомобілів із приводом на одну вісь, а одразу створювався для використання на автомобілях із чотирма провідними колесами. Що ж стосується повного приводу Subaru Symmetrical All Wheel Drive з півосями однакової довжини разом з поздовжньо розташованим опозитним двигуном Subaru Boxer і зміщеною в межі колісної бази трансмісією, то таке компонування дозволяє окрім близької до ідеальної розвіски по осях забезпечити ефективну реалізацію потужності коліс із дорогою на будь-якому вигляді покриття. Тобто оптимальний розподіл моменту, що крутить, між усіма колесами, а значить, і високий рівень керованості.
Крутний момент оптимально розподіляється на всі колеса, завдяки чому повертаність близька до нейтральної.
Симетричний повний привід впевнено протидіє і знесення передньої осі, і занесення задньої
Видів повного приводу Symmetrical AWD чотири. Перший з них, VTD, сьогодні на російському ринку не представлений, а раніше використовувався на моделях Legacy GT 2010-2013, Forester S-Edition того ж періоду, Outback з 3,6-літровим двигуном 2010-2014, Tribeca, WRX та WRX STI 2011–212 рр. У цій системі використано міжосьовий диференціал планетарного типу, який блокується багатодисковою гідравлічною муфтою з електронним керуванням.
Початкові характеристики розподілу моменту, що крутить, у співвідношенні 45:55 за допомогою системи курсової стійкості Vehicle Dynamic Control постійно контролюються і автоматично змінюються в залежності від стану дорожнього покриття, профілю і рельєфу дороги. Друга система - ACT з активним розподілом моменту, що крутить. Тут через багатодискову електронно-керовану муфту момент, що крутить, в залежності від стану дороги, дозовано передається на передні і задні колеса до співвідношення 60:40 в режимі реального часу. На російському ринку з цим типом повного приводу представлені моделі Forester, Outback та XV з трансмісією Lineatronic.
Для механічних трансмісій призначена система повного приводу CDG з диференціалом, що самоблокується. У її конструкції застосований міжосьовий диференціал з конічними шестернями, що блокується віскомуфтою. При цьому у звичайних умовах руху розподіл тяги між передніми та задніми колесами відбувається у співвідношенні 50:50. Ця система дуже добре підходить для спортивного водіння, тому не дивно, що раніше вона використовувалася на моделі WRX з механічною КП, а сьогодні на ринку представлені моделі Forester і XV з механічною трансмісією. Четвертий тип повного приводу Subaru - DCCD має у своєму арсеналі електроннокерований активний диференціал підвищеного тертя, і він повністю орієнтований на любителів спортивного водіння тих, хто любить бренд Subaru за його автомобілі з гоночним характером.
Саме з таким типом приводу у нас представлений автомобіль Subaru WRX STI. Ця конструкція є симбіозом електронного і механічного блокувань міжосьового диференціала, що реагують на зміни крутного моменту. Спочатку спрацьовує більш швидкодіюче механічне блокування, потім включається електронне блокування. Крутний момент між передніми та задніми колесами розподіляється у співвідношенні 41:59 і робота всієї системи орієнтована на оптимальне використання максимальних ходових характеристик. У конструкції диференціала передбачена можливість «натягу», тобто режиму попередньої установки його характеристик. Швидко реалізуючи високий момент, що крутить, така система забезпечує хороший баланс між гостротою і точністю управління і стабільністю автомобіля. Зрозуміло, у цьому типі приводу передбачено і ручний режим керування трансмісією.
Низький центр ваги компактного оппозитного двигуна, симетричний повний привід з приводами однакової довжини та варіаціями трансмісій...
І на закінчення кілька добре відомих постулатів про переваги повного приводу. В даному випадку повного симетричного приводу Subaru Symmetrical AWD. Завдяки тому, що момент, що крутить, розподіляється на всі чотири колеса, автомобіль демонструє стабільну поведінку як на дузі повороту на асфальтовому покритті, так і при русі по дорозі з неоднорідним покриттям. Особливо помітна перевага повнопривідного автомобіля під час їзди зимовими дорогами. По-друге, повнопривідний автомобіль більше схильний до нейтральної повертаності, ніж його монопривідні побратими. Таким чином, у його водія значно менше шансів виїхати повз поворот. І, звичайно, повнопривідний автомобіль, як правило, має хорошу динаміку розгону: крутний момент, що передається на всі чотири колеса, дозволяє краще реалізувати можливості двигунів великої потужності.
Питання цікаве, тим більше що минулого року японський бренд відсвяткував 40-річну річницю з того моменту, як з конвеєра підприємства зійшов перший повнопривідний автомобіль — Subaru Leone Estate Van 4WD. Невелика статистика – за сорок років Subaru випустила понад 11 мільйонів екземплярів автомобілів із усіма провідними колесами. І до цього дня повний привід від Subaru вважається однією з найефективніших трансмісій у світі. Секрет успіху цієї системи в тому, що японські інженери використовують симетричну систему розподілу моменту, що крутить, між осями, так і між колесами, що дозволяє машинам, на яких встановлений цей тип трансмісії, ефективно справлятися з умовами бездоріжжя (кросовери Forester, Tribeca, XV), так і впевнено почуватися на спортивних трасах (Impreza WRX STI). Звичайно, ефект системи був би не повним, не використовуй компанія свій фірмовий горизонтально-оппозитний двигун Boxer, який симетрично розташований по поздовжній осі машини, тоді як система повного приводу зсунута назад до колісної бази. Таке положення агрегатів забезпечує автомобілям Subaru стійкість на дорозі внаслідок малих кренів кузова – так як горизонтально-оп позитний двигун забезпечує низький центр ваги, і автомобіль не відчуває зайвої чи недостатньої повертаності при проходженні віражів на швидкості. Постійний контроль тягового зусилля на всіх чотирьох провідних колесах дозволяє мати відмінне зчеплення з дорожнім покриттям практично будь-якої якості.
Зазначу, що симетрична система повного приводу – це лише загальна назва, а самих систем у Subaru – чотири.
Коротко вкажу особливості кожної з них. Перший, в побуті званий повним спортивним приводом, це система VTD. Її особливість полягає в покращенні характеристик повертаності автомобіля, що досягається за рахунок застосування в системі міжосьового планетарного диференціалу та багатодискової гідромуфти блокування, що керується за допомогою електроніки. Базовий розподіл моменту, що крутить, по осях виражається як 45:55, але при найменшому погіршенні стану дорожнього покриття система автоматично вирівнює момент між обома осями. Таким типом приводу оснащуються моделі Legacy GT, Forester S-Edition, Impreza WRX STI з автоматичною КПП та інші.
Другий тип симетричного повного приводу, що використовується на Forester з АКПП, Impreza, Outback і XV з коробкою Lineatronic, називається ACT. Її особливість у тому, що в її конструкції використовується спеціальна багатодискова муфта, що коригує розподіл моменту, що крутить, між осями в залежності від стану дорожнього покриття. Стандартно момент у цій системі розподіляється у співвідношенні 60:40.
Третім типом повнопривідної трансмісії від Subaru є CDG, в конструкції якої використовується міжосьовий самоблокуючий диференціал і віскомуфта. Ця система призначена для моделей з механічною коробкою передач (Legacy, Impreza, Forester, XV). Співвідношення розподілу моменту, що крутить, між осями в штатній ситуації у цього типу приводу становить 50:50.
Нарешті, четвертим типом повного приводу Subaru є система DCCD. Вона встановлюється на Impreza WRX STI з «механікою», розподіляє за допомогою мультирежимного міжосьового диференціала, який керується електрично та механічно, крутний момент між передньою та задньою віссю у співвідношенні 41:59. Саме поєднання механічного, коли водій сам може вибрати момент блокування диференціала, і електронного блокування робить цю систему гнучкою і придатною для використання в гонках за екстремальних умов.
