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:
- Передача крутящего момента двигателя на поверхность дороги для движения автомобиля вперед (ускорение).
- замедление автомобиля вплоть до полной остановки (торможение).
- изменение направления движения автомобиля (управление).
- Центробежная сила
- Боковая реакция шины
- Максимальная сила сцепления
- Сила тяги
- Заданная траектория
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.
Постоянный полный привод Subaru – Symmetrical AWD
- 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.
- 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
- 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.
- 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 колеса не оправдывает себя на автомобилях с мощным двигателем.
Недостаточная поворачиваемость
- Центробежная сила
- Боковая реакция шины
- Максимальная сила сцепления
- Сила тяги
- Заданная траектория
Задний привод RWD
- 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.
- 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
- 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.
- 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
Переднеприводные автомобили с полуосями неодинаковой длины из-за поперечного расположения двигателя имеют склонность к уводу с прямолинейной траектории движения при интенсивном разгоне. Увод происходит в сторону полуоси большей длины. Происходит это из-за того, что при передаче крутящего момента через шарниры равных угловых скоростей (ШРУС) происходит разделение крутящего момента на две составляющие: одна – по вращению колеса – создает силу тяги, другая – стремится повернуть колесо в сторону (при разгоне – внутрь). Поскольку шарнир короткой полуоси (левой на а/м с левым рулем) работает с большими углами перекоса, чем шарнир длинной полуоси (правой), левое колесо стремится повернуться направо с большей силой, чем правое налево, в итоге автомобиль тянет вправо.
При резком разгоне на низких передачах передняя часть автомобиля может приподняться, еще больше увеличивая разность углов наклона полуосей. Чем интенсивнее разгон – тем сильнее автомобиль тянет вправо. При торможении двигателем – эффект обратный, но он незаметен, т.к. и разность углов наклона полуосей, и момент на полуосях в этом случае меньше.
Основное отличие симметричного привода Subaru – одинаковая длина правой и левой полуосей, что позволяет избежать увод автомобиля с прямолинейной траектории движения и обеспечить достаточные ходы подвески с четким отслеживанием профиля дороги. В результате автомобиль надежно «держит» дорогу, колеса словно липнут к поверхности.
Удовольствие от вождения
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.
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!
- Потенциальная сила тяги, передаваемая колесом
- Сила тяги, расходуемая на внутренние потери
- Фактическая сила тяги, передаваемая колесом
Управляемость
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.
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.
Система динамической стабилизации VDC
Система активного управления вектором тяги ATV
Функция автоматического удержания автомобиля AVH
Функция автоматического удержания автомобиля обеспечивает неподвижность автомобиля даже после снятия стопы водителя с педали тормоза при остановке автомобиля.
Это означает, что водителю больше не требуется удерживать педаль тормоза в нажатом положении в таких ситуациях как заторы (пробки), ожидание смены сигнала светофора или при остановке на склоне.
Когда функция автоматического удержания автомобиля находится в режиме готовности, нажатие педали тормоза для остановки автомобиля инициирует включение системы динамической стабилизации. Это поддерживает давление тормозной жидкости в контуре, удерживая автомобиль на месте. Таким образом автомобиль остается неподвижным даже после отпускания педали тормоза.
Для прекращения удержания автомобиля необходимо выполнить одно из действий: выжать педаль акселератора, повторно выжать педаль тормоза, перевести рычаг селектора в положение «P» при выжатой педали тормоза.
Электрический стояночный тормоз включается автоматически, если:
- машина не двигается около 10 минут при включенном AVH,
- не пристегнут ремень безопасности сидения водителя,
- при регистрации ошибки в этой системе.
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
Автоматическая трансмиссия с системой переменного распределения крутящего момента (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)
Subaru WRX c трансмиссией Lineartronic.
Ранее устанавливалась на автомобили: Subaru Legacy GT 2010‑2013, Forester S‑Edition 2011‑2013, Outback 3.6 2010‑2014, Tribeca,
WRX STI с автоматической трансмиссией 2011‑2012
Система полного привода с активным распределением крутящего момента (ACT):
Система полного привода с электронным управлением, обеспечивающая бо́льшую курсовую устойчивость автомобиля на дороге, в сравнении с моноприводными автомобилями и полноприводными автомобилями с подключаемым приводом на другую ось.
Оригинальная многодисковая муфта передачи крутящего момента Subaru регулирует распределение крутящего момента между передними и задними колесами в режиме реального времени в соответствии с условиями движения. Алгоритм управления заложен в электронном блоке управления трансмиссией и учитывает скорости вращения передних и задних колес, текущий крутящий момент на коленчатом валу двигателя, текущее передаточное отношение в трансмиссии, угол поворота рулевого колеса и т.д. и при помощи гидроблока сжимает диски муфты с необходимым усилием. В идеальных условиях система распределяет крутящий момент между передними и задними колесами в соотношении 60:40. В зависимости от обстоятельств, таких, как буксование, крутой поворот и др. перераспределение крутящего момента между осями меняется. Адаптация алгоритма управления под текущие условия движения обеспечивает превосходную управляемость в любой дорожной ситуации, независимо от уровня подготовки водителя. Многодисковая муфта располагается в корпусе силового агрегата, является его составной частью и использует ту же рабочую жидкость, что и другие элементы автоматической трансмиссии, что обусловливает ее лучшее охлаждение, нежели при обособленном расположении, как у большинства производителей, и, следовательно большую долговечность.
Актуальные модели (российская спецификация)
На российском рынке Subaru Outback, Subaru Forester*, Subaru XV.
* Для модификаций 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)
Subaru WRX и Subaru Forester - с 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.
*2 Управляемый дифференциал повышенного трения.
*3 DCCD: Активный межосевой дифференциал.