Распределение тяги на полном приводе — АвтоТоп

Мы не особенно заинтересованы в механических коробках. Все Subara on Mechanics имели три дифференциала (центр заблокирован закрытой Vibka) и честным полным приводом в конце 1990-х годов. Одним из недостатков является конструкция, которая чрезмерно сложна в результате начального привода и двигателя, установленного продольно. Субаровайты сдались, используя понижающую передачу, что, несомненно, полезно. Существует также «электронный контролируемый» центральный дифференциал на ИППП с одной моделью Impreza, что позволяет водителю изменять уровень блокировки во время вождения.

1 — входной вал, 2 — механизм понижающей передачи, 2 — ведущая шестерня 3-й передачи, 4- ведущая шестерня 4-й передачи, 5 — ведущая шестерня 5-й передачи, 6 — корпус раздаточной коробки, 7 — ведомая шестерня раздаточной коробки, 8 — хвостовик, 9 — ведущая шестерня раздаточной коробки, 10 — межосевой дифференциал, 11 — вязкостная муфта, 12 — передний выходной вал, 13 — вторичный вал коробки передач, 14 — ведомая шестерня 3-й передачи, 15 — ведомая шестерня 2-й передачи, 16 — ведомая шестерня 1-й передачи, 17 — вспомогательная шестерня 1-й передачи, 18 — передний межколесный дифференциал.

Но давайте не будем отклоняться от курса. Существует два основных типа 4WD, используемых автоматическими трансмиссиями Subaru.

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.

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.

На более распространенных моделях с автоматическими коробками передач (TV1 и TM102 в случае Impreza WRX GF8) используется VTD (Переменное распределение крутящего момента). Полный привод в этом случае фактически постоянный, с гидромеханической муфтой, блокирующей асимметричный межосевой дифференциал (45:55). Кстати, тот же самый полный привод (4WD) на коробках A241H\/A540H эксплуатировался на этой концепции в конце 1980-х годов.

Subaru оснащает VTD исключительно сложной системой динамического контроля, которую мы называем адаптивным контролем устойчивости или стабилизацией. Пробуксовывающее колесо останавливается системой TCS (Traction Control System), которая также слегка приглушает двигатель. Традиционная динамическая стабилизация эффективна при движении. Наконец, поскольку в любой момент можно затормозить любое колесо, VDC имитирует блокировку межколесного дифференциала. Несомненно, это фантастика! Однако не стоит полагаться на потенциал такой системы, поскольку ни один автопроизводитель не имеет ни малейшего представления о том, как улучшить традиционную механику с точки зрения эффективности и надежности.

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.

L SD, не имеющий значения в английском языке, в нашей традиции обозначается как система с самоблокирующейся конструкцией дифференциала. Однако на своих автомобилях Subaru применяет широкий спектр дифференциалов LSD различной конструкции.

2.1. Вязкостный LSD старого образца

Подобные дифференциалы знакомы нам в основном по первой Legacy BC/BF. Конструкция у них непривычная — в шестерни полуосей вставляются не хвостовики гранат, а промежуточные шлицевые валы, на которые затем уже насаживаются внутренние гранаты «старого» образца. Такая схема используется до сих пор в передних редукторах некоторых субар, но задние редукторы этого типа были заменены на новые в 1993-95 гг.
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.

При простом перемещении чаша дифференциала перемещается вместе с правым и левым колесами, когда они вращаются в унисон. Корпус и ступица с закрепленными на них дисками перемещаются относительно друг друга, когда возникает разница в частоте вращения колес, что создает видимость притяжения. Крутящий момент может быть распределен между колесами только теоретически.

2.2. Новый LSD нового образца.

Современный дифференциал устроен гораздо проще. Гранаты «нового» образца вставлены непосредственно в полуосевые шестерни, сателлиты стоят на привычных осях, а пакет дисков установлен между корпусом дифференциала и шестереней левой полуоси. Такая вискомуфта «реагирует» на разность частоты вращения чашки дифференциала и левой полуоси, в остальном принцип работы сохраняется.


Область применения (на моделях внутренего рынка):

  — 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 ЛСД

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.

Область применения (на моделях внутренего рынка):

  — Impreza STi

Рабочая жидкость — трансмиссионное масло для LSD-дифференциалов, это единственный из дифференциалов Subaru, в который заливается специальное масло (в оригинале «Subaru LSD oil»), поскольку фрикционные диски и шестерни работают в общем картере.

2.4

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.
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 за счет трения 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).


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.