Симметричный полный привод

Symmetrical AWD

В настоящее время на обычных автомобилях используются три типа привода: привод на передние колеса (FWD), привод на задние колеса (RWD) и привод на все колеса (4WD).

Уже в начале своей истории компания Subaru сделала ставку на полный привод, который в те времена применяли только для специальных автомобилей. В этой главе мы расскажем о преимуществах фирменной системы полного привода Subaru. Для лучшего понимания рассмотрим влияние каждого типа привода на динамические качества автомобиля. Поскольку эти качества во многом зависят от свойств шин, отвечающих за связь между автомобилем и поверхностью дороги, вначале следует ознакомиться с характеристиками шин.

Помимо обеспечения ездового комфорта при движении за счет поглощения толчков от неровностей дороги шины выполняют еще три важные функции:

1. Передача крутящего момента двигателя на поверхность дороги для движения автомобиля вперед (ускорение).
2. замедление автомобиля вплоть до полной остановки (торможение).
3. изменение направления движения автомобиля (управление).

Поскольку тяговое и тормозное усилия не могут возникнуть одновременно, на приведенной справа иллюстрации сила, действующая на шину, представлена двумя составляющими. Это две элементарные силы, величина которых ограничена общими свойствами шины, что означает отсутствие возможности управления, если шина исчерпала запас свойств для ускорения.

Представим себе автомобиль, движущийся по дуге. В этой ситуации на все четыре шины действует боковая сила, уравновешивающая центробежную силу, которая возникает в процессе поворота автомобиля. И хотя управляемыми являются только передние колеса, на все четыре колеса автомобиля действуют силы, стремящиеся вытолкнуть его наружу, за пределы траектории поворота. Если скорость автомобиля продолжает увеличиваться, сила, действующая на шины и обеспечивающая заданную траекторию движения, достигнет своего предела, после чего автомобиль отклонится от заданной траектории. В таком случае, если одна из шин нагружена положительным или отрицательным (тормозным) крутящим моментом, она достигнет своего предела по сцеплению раньше остальных шин. В зависимости от типа привода (FWD/RWD/4WD) такое явление может так или иначе влиять на поведение автомобиля.*

Характеристики шин в большой степени зависят от их материала и конструкции, а также от состояния дороги. Кроме того, на них влияет приложенная вертикальная нагрузка (чем больше нагрузка на шину, тем большую силу в контакте с дорогой она может реализовать). Шина способна поддерживать заданную траекторию только во время вращения. Если колесо полностью заблокировано, автомобиль становится неуправляемым.

  • Центробежная сила
  • Боковая реакция шины
  • Максимальная сила сцепления
  • Сила тяги
  • Заданная траектория
* На поведение автомобиля влияет не только тип системы привода. Большинство автомобилей, независимо от типа привода, конструируется с небольшой недостаточной поворачиваемостью на обычных сухих дорогах – из соображений безопасности. Наиболее явно особенности поведения в зависимости от типа привода проявляются в предельных режимах или на скользкой дороге.
AWD
Symmetrical
FWD
Передний привод
RWD
Задний привод
4WD
Полный привод

Полный привод Subaru – Symmetrical AWD

Преимущества
  • Высокая устойчивость: крутящий момент распределяется на все четыре колеса, благодаря чему безопасное поведение сохраняется даже на неоднородном покрытии.
  • Высокая проходимость: прекрасные тяговые возможности в любых условиях обеспечиваются подачей крутящего момента на все четыре колеса.
  • Легкость в управлении: склонность к недостаточной или избыточной поворачиваемости преодолена даже в предельных режимах.
  • Хорошая динамика разгона: крутящий момент подводится ко всем четырем колесам, благодаря чему эта схема отлично сочетается с двигателями большой мощности.
Недостатки традиционного полного привода, от которых избавлен симметричный полный привод Subaru
  • Большая масса, повышенный расход топлива... Компоненты полного привода могут быть простыми и легкими благодаря продольному расположению двигателя и коробки передач.
  • Посредственная управляемость... Благодаря конструктивным преимуществам полный привод не мешает моделям Subaru демонстрировать отточенную управляемость.

Передний привод FWD

Преимущества
  • Возможность получить более просторный салон, поскольку под днищем нет карданного вала. (Но необходимо обеспечить достаточную жесткость кузова, поэтому у многих переднеприводных моделей имеется напольный тоннель).
  • Высокая курсовая устойчивость: поскольку передние колеса тянут автомобиль, постоянно действующие силы тяги передних колес повышают его устойчивость при движении с большими скоростями.
  • Легкость в управлении: переднеприводный автомобиль в предельных режимах проявляет склонность к недостаточной поворачиваемости. При отпускании педали акселератора и уменьшении силы тяги происходит восстановление чувствительности к управлению с возвращением на заданную траекторию.
  • Прекрасная топливная экономичность: переднеприводная схема обеспечивает короткий путь передачи крутящего момента и высокую эффективность работы.
Недостатки
  • Хуже реакция на управление: поскольку и тяга, и управление автомобилем осуществляются только передними колесами, в предельных режимах движения проявляется менее четкая реакция на управление и склонность к недостаточной поворачиваемости.
  • При интенсивном разгоне автомобиля с мощным двигателем нагрузка перераспределяется на задние колеса, из-за чего передние шины не могут полностью реализовать свои возможности. Привод на передние колесане оправдывает себя на автомобилях с мощным двигателем.
Недостаточная поворачиваемость
  • Центробежная сила
  • Боковая реакция шины
  • Максимальная сила сцепления
  • Сила тяги
  • Заданная траектория

Задний привод RWD

Преимущества
  • Острая управляемость: передние колеса выполняют только функцию управления. Переднее расположение двигателя и задний привод обеспечивают автомобилю хорошее распределение массы по колесам.
  • Меньший радиус разворота: отсутствие привода передних колес позволяет увеличить угол их поворота.
  • Хороший разгон на сухих дорогах: при разгоне масса перераспределяется на задние колеса, способствуя реализации ими большей силы тяги.
Недостатки
  • Меньше вместимость пассажирского салона и багажника: громоздкий привод задних колес (карданный вал, главная передача) размещается под днищем кузова.
  • Больше снаряженная масса: у автомобилей с приводом на задние колеса больше узлов и агрегатов по сравнению с переднеприводными автомобилями.
  • В предельных режимах эти автомобили проявляют склонность к избыточной управляемости, что делает их сложнее переднеприводных в управлении.

    Для спортивных моделей это скорее достоинство, чем недостаток, поскольку добавляет острых ощущений.
Избыточная поворачиваемость
  • Центробежная сила
  • Боковая реакция шины
  • Максимальная сила сцепления
  • Сила тяги
  • Заданная траектория

Полный привод 4WD

Преимущества
  • Высокая устойчивость: крутящий момент подается на все четыре колеса, благодаря чему безопасное поведение сохраняется даже на неоднородном покрытии.
  • Высокая проходимость: возможности реализации тяги гораздо шире, чем при моноприводной схеме.
  • Легкость в управлении: поворачиваемость полноприводных автомобилей ближе к нейтральной.
  • Хорошая динамика разгона: крутящий момент подводится ко всем четырем колесам, поэтому полный привод очень хорошо сочетается с двигателями большой мощности.
Недостатки
  • Меньше вместимость пассажирского салона и багажника: громоздкий привод передних и задних колес (карданный вал, главная передача размещены под днищем кузова).
  • Большая снаряженная масса вследствие большего количества деталей, узлов и агрегатов.
  • Повышенный расход топлива, связанный с большей массой и наличием дополнительных вращающихся деталей.
  • Хуже реакция на управление вследствие циркуляции мощности, а также из-за того, что управляемые колеса нагружены крутящим моментом как ведущие.
Поворачиваемость, близкая к нейтральной
  • Центробежная сила
  • Боковая реакция шины
  • Максимальная сила сцепления
  • Сила тяги
  • Заданная траектория

Безопасность

Надежное сцепление с дорогой

Основное отличие симметричного привода – одинаковая длина правой и левой полуосей, что позволяет легко обеспечить достаточные ходы подвески с четким отслеживанием профиля дороги. В результате автомобиль надежно «держит» дорогу, колеса словно липнут к поверхности.

Высокая устойчивость

Как уже говорилось, сочетание оппозитного двигателя Subaru и симметричного привода обусловливает прекрасную устойчивость и управляемость. Привод на все колеса гарантирует дополнительные преимущества по сравнению с конкурентами при движении по бездорожью.

Удовольствие от вождения

Экономичность

Как правило, полноприводные автомобили отличаются большей массой и худшей управляемостью, что в итоге приводит к повышенному расходу топлива. Симметричный полный привод благодаря своим конструктивным преимуществам не требует лишних компонентов. У некоторых моделей Subaru расход топлива сопоставим с показателями моноприводных моделей того же класса других изготовителей.

Отточенная управляемость

Благодаря продольно установленному оппозитному двигателю и симметричному приводу автомобили Subaru обладают отточенной управляемостью. Они наделены проходимостью полноприводных моделей, а по быстроте реакций превосходят обычные моноприводные модели.

Устойчивость и тяговое усилие

Эффективность полного привода зависит от концепции автомобиля. Чем активнее происходит распределение крутящего момента по колесам, тем выше проходимость, правда, чаще всего в ущерб управляемости.

У моделей Subaru при быстроте реакции и высокой эффективности полного привода крутящий момент может активно распределяться по колесам, сохраняя хорошую устойчивость и высокую проходимость на разных типах дорог без ущерба для топливной экономичности и управляемости.

Нетрудно понять разницу между полноприводными автомобилями на базе моноприводных моделей и автомобилями Subaru с их идеальной компоновкой, созданной с нуля.

Полноприводный автомобиль со свободным межосевым дифференциалом при пробуксовке одного из колес останавливается. Чтобы избежать этого, применяют механизм блокировки.

Однако работа такого механизма может негативно сказываться на управлении автомобилем. Так, при движении по сухому асфальту с заблокированным дифференциалом возникает циркуляция мощности, вызывающая рывки и затрудняющая выполнение поворота. Поэтому на сухой дороге дифференциал нужно разблокировать, а на сложных участках с низким сцеплением – заблокировать. Система постоянного полного привода может автоматически блокировать и разблокировать дифференциал в зависимости от условий движения.

Такое решение необходимо для предотвращения рывков при включении блокировки. Кроме того, более совершенное управление требуется в условиях резкого изменения дорожных условий. Вот когда опыт и технические знания в области управления системой полного привода действительно имеют значение!

Межосевой дифференциал
Межосевой дифференциал разблокирован
Межосевой дифференциал заблокирован
  • Потенциальная сила тяги, передаваемая колесом
  • Сила тяги, расходуемая на внутренние потери
  • Фактическая сила тяги, передаваемая колесом

Управляемость

Мультирежимная система активного межосевого дифференциала
Multi-mode DCCD

Многоступенчатый режим ручного и три автоматических режима управления системы DCCD предоставляют возможность выбора одного из двух типов блокировки межосевого дифференциала. Это обеспечивает идеальный баланс великолепных показателей сцепления с дорогой и маневренности на любых дорожных покрытиях. Базовая пропорция распределения крутящего момента между передними и задними колесами — 41% / 59%. Перераспределение крутящего момента обеспечивается за счет управления многодисковой электромагнитной муфтой передачи крутящего момента и механического самоблокирующегося дифференциала.

Мультирежимная система динамической стабилизации
Vehicle Dynamics Control System

Входящая в стандартную комплектацию всех модификаций автомобилей Subaru, система динамической стабилизации отслеживает соответствие поведения автомобиля намерениям водителя через сигналы многочисленных датчиков. Если автомобиль приближается к состоянию потери устойчивости, режимы работы системы распределения крутящего момента, двигателя и тормоза каждого колеса корректируются таким образом, чтобы обеспечить сохранение заданной траектории движения автомобиля.

Устойчивость при выполнении маневров

При выполнении поворотов или маневров при объезде внезапных препятствий система динамической стабилизации сравнивает намерения водителя с фактическим поведением автомобиля. Это сравнение осуществляется на основе сигналов датчика угла поворота рулевого колеса, датчика нажатия педали тормоза, а также датчика бокового ускорения и угловой скорости рыскания.

После этого система обеспечивает корректировку выходной мощности двигателя и режимов работы тормоза каждого колеса, необходимую для удержания автомобиля на заданной траектории.

Системы симметричного полного привода Subaru

Система полного привода VTD*1:
Спортивная версия полного привода с электронным управлением, улучшающая характеристики поворачиваемости. Компактная система полного привода включает в себя межосевой планетарный дифференциал и многодисковую гидравлическую муфту блокировки*2 с электронным управлением. Распределение крутящего момента между передними и задними колесами в соотношении 45:55 непрерывно корректируется блокировкой дифференциала с помощью многодисковой муфты. Распределение крутящего момента контролируется автоматически, с учетом состояния дорожного покрытия. Это обеспечивает великолепную устойчивость, а за счет распределения крутящего момента с акцентом на задние колеса улучшаются характеристики поворачиваемости.
Актуальные модели (российская спецификация)
На российском рынке на текущий момент не представлены. Ранее устанавливались на автомобили: Subaru Legacy GT 2010-2013, Forester S-Edition 2011-2013, Outback 3.6 2010-2014, Tribeca, Subaru WRX c трансмиссией Lineartronic, WRX STI с автоматической трансмиссией 2011-2012

Система полного привода с активным распределением крутящего момента (ACT):
Система полного привода с электронным управлением, повышающая экономичность и устойчивость. Оригинальная многодисковая муфта передачи крутящего момента Subaru с электронным управлением регулирует распределение крутящего момента между передними и задними колесами в режиме реального времени в соответствии с условиями движения. В идеальных условиях система распределяет крутящий момент между передними и задними колесами в соотношении 60:40. Она максимально использует преимущества полного привода, обеспечивая устойчивую и безопасную управляемость в любой дорожной ситуации, независимо от уровня подготовки водителя.
Актуальные модели (российская спецификация)
На российском рынке Subaru Outback, Subaru Forester, Subaru XV - c трансмиссией Lineartronic.

Система полного привода с межосевым самоблокирующимся дифференциалом с вискомуфтой (CDG):
Механическая система полного привода для механических трансмиссий. Система представляет собой сочетание межосевого дифференциала с коническими шестернями и блокировки на основе вискомуфты. В обычных условиях крутящий момент между передними и задними колесами распределяется в соотношении 50:50. Система обеспечивает безопасное спортивное вождение, всегда максимально используя доступную тягу.
Актуальные модели (российская спецификация)
Forester и Subaru XV - с механической трансмиссией.
Ранее устанавливались на автомобили: WRX c механической трансмиссией.

Система полного привода с электронноуправляемым активным межосевым дифференциалом повышенного трения (DCCD*3):
Система полного привода, ориентированная на обеспечение максимальных ходовых характеристик, для серьезных спортивных состязаний. Система полного привода с электронноуправляемым активным межосевым дифференциалом повышенного трения использует сочетание механической и электронной блокировок дифференциала при изменении крутящего момента. Крутящий момент между передними и задними колесами распределяется в соотношении 41:59, с акцентом на максимальные ходовые характеристики и оптимальное управление динамической стабилизацией автомобиля. Механическая блокировка отличается более быстрым откликом и срабатывает до электронной. Работая с большим крутящим моментом, система демонстрирует наилучший баланс между остротой управления и устойчивостью. Имеются предустановленные режимы управления блокировкой дифференциала, а также режим ручного управления, которыми водитель может пользоваться в соответствии с дорожной ситуацией.
Актуальные модели (российская спецификация)
Subaru WRX STI с механической трансмиссией.

* 1VTD: Переменное распределение крутящего момента
*2 Управляемый дифференциал повышенного трения
*3 DCCD: Активный межосевой дифференциал