Pages Menu
TwitterRssFacebook
Categories Menu

Опубликовано Июл 15, 2016 в ТРАНСМИССИЯ | Нет комментариев

Все четыре колеса…

 

transmissiaПолный привод дает немалые преимущества дорожному автомобилю в сложных условиях движения. Рассмотрим эволюцию полноприводных трансмиссий на примере продукции компании Honda Motor.

Полноприводные автомобили для японцев не блажь, а жизненная необходимость. На северном острове Хоккайдо обильные снегопады – обычное дело, и два метра выпавшего за ночь снега никого не удивят. А если учесть еще сопки, покрывающие все острова, то преимущества полноприводного автомобиля в зимний период будут кстати. Не случайно все без исключения японские автопроизводители выпускают полноприводные версии своих автомобилей, начиная от самых маленьких моделей и заканчивая автомобилями представительского класса. Honda – сравнительно молодая компания, она приступила к массовому производству автомобилей в середине шестидесятых. Поскольку машины, сошедшие с конвейера в 70-х годах и раньше, на дорогах уже не встречаются, мы начнем наш рассказ с начала 80-х.

Среди моделей, базирующихся на платформе Honda Civic 83 года, была полноприводная версия с кузовом «универсал повышенной вместимости» – Civic Shuttle. Двигатель располагался спереди поперек, коробка передач могла быть механической или автоматической с постоянным приводом на передние колеса. Задний мост представлял собой неразрезную балку. Его главная передача соединялась с ведомой шестерней главной передачи переднего моста через кардан и угловой редуктор с кулачковой муфтой. В обычных условиях автомобиль был переднеприводным. Для подключения заднего моста нужно было остановиться и нажать клавишу 4WD. При этом срабатывал электромагнитный клапан, разрежение из впускного коллектора двигателя втягивало диафрагму вакуумного сервопривода, и муфта соединяла кардан с редуктором. Поскольку межосевого дифференциала не было, двигаться в режиме 4WD можно было с ограниченной скоростью. При увеличении скорости примерно до 40 км/ч электроника выключала питание электромагнитного клапана. Кулачковая муфта разъединялась, и автомобиль становился переднеприводным. Чтобы вновь включить полный привод, требовалось опять остановиться и повторить все сначала. Конечно, такая схема не очень удобна для использования, что было учтено при разработке следующего поколения «сивиков».

На машинах, выпускавшихся с 88 года, подключение заднего моста происходило автоматически. Для этого в разрыв кардана была установлена вязкостная муфта (вискомуфта).

В обычных условиях движения муфта позволяла передней и задней половинам кардана вращаться с несколько отличающейся частотой, т.е. выполняла функцию межосевого дифференциала. С увеличением разницы скоростей вращения колес передней и задней осей (при проскальзывании ведущих колес) внутреннее трение в муфте росло и часть крутящего момента передавалась на задние колеса. Такая схема, безусловно, привлекательна своей простотой, благодаря чему она также «привлекла» внимание конструкторов Audi, VW, Porsche, Volvo и др.

Вместе с тем она имеет очевидные эксплуатационные недостатки. Представим, что автомобиль на заснеженной дороге съехал с раскатанной колеи и одним передним колесом провалился в снег. Пока передние колеса буксуют, вискомуфта прогревается и все большая часть крутящего момента передается на задние колеса. К тому времени, когда она заблокируется полностью, передние колеса окончательно зароются в снег, автомобиль ляжет передней осью на дорогу, и не факт, что теперь полный привод поможет ему самостоятельно выбраться из ситуации. Допустим, что автомобиль, буксуя, все же преодолел заснеженный участок дороги и выехал на асфальт. Горячая вискомуфта все еще заблокирована, что равносильно отсутствию межосевого дифференциала. Движение с высокой скоростью на автомобиле, трансмиссия которого находится в таком состоянии, небезопасно. Таким образом, главный недостаток трансмиссий с вискомуфтой – большая инерционность этого устройства, которая не лучшим образом сказывается на эксплуатационных характеристиках автомобиля, а в некоторых ситуациях – на его управляемости и, как следствие, безопасности. К тому же вискомуфта имеет ограниченный ресурс – с течением времени физикохимические свойства наполняющей ее силиконовой жидкости деградируют, и муфта утрачивает свои функции. Чтобы такого не случилось, важно вовремя обслуживать трансмиссию и следить за состоянием ее элементов. А если что-либо уже вышло из строя — покупать качественные запчасти и быстренько менять. Приобрести запасные части для трансмиссии и других узлов автомобиля вы можете в магазине 2bro.com.ua.

Тем не менее вискомуфты в те годы использовались достаточно широко, и в 89 году Honda выпустила еще один «вязкостный» вариант трансмиссии. Кардан через кулачковую муфту, установленную непосредственно в корпусе редуктора заднего моста, вращал ведущую шестерню главной передачи. Дифференциала в редукторе заднего моста не было – вместо него использовались две вискомуфты. Каждая передавала крутящий момент с ведомой шестерни главной передачи на свое колесо. С «горячими» вискомуфтами трансмиссия приобретала свойства, аналогичные трансмиссии с заблокированными межосевым и задним межколесным дифференциалами. Например, автомобиль мог двигаться даже при диагональном вывешивании колес. Но была и оборотная сторона медали. При торможении блокированные муфты выравнивали скорости вращения всех колес. Это затрудняло определение реальной скорости движения автомобиля и момента начала блокировки колес, что создавало трудности для работы АБС. Выход был только один – при торможении с помощью электромагнита выключать кулачковую муфту, разрывая связь между передним и задним мостами. В автоматических и механических трансмиссиях этих автомобилей, как правило, была еще одна передача SL. Ее передаточное отношение было еще ниже, чем у первой передачи, что повышало вездеходные качества автомобиля.

Преодолевая сложный участок дороги, рядовой водитель вовсе не хочет совершать какие-либо сложные манипуляции органами управления автомобилем. Его желание – добраться до места назначения, прилагая при этом минимум усилий. Поэтому в идеале автомобиль все должен делать сам, в том числе автоматически адаптировать режим работы трансмиссии к изменяющимся условиям движения. И такие трансмиссии были созданы.

В 93 году автомобили Honda стали оснащаться новой полноприводной трансмиссией, получившей название Real Time Dual Pump System. В редукторе заднего моста был установлен многодисковый фрикцион, соединяющий кардан с ведущей шестерней главной передачи. Фрикцион управляется гидравлической системой, принцип работы которой рассмотрим подробнее. Гидравлическая часть состоит из двух насосов. Первый насос приводится от карданного вала, т.е., вращается с частотой, пропорциональной скорости вращения колес переднего моста. Второй насос имеет привод от хвостовика ведущей шестерни главной передачи заднего моста, его скорость пропорциональна скорости вращения задних колес. При движении автомобиля соединенные последовательно насосы забирают масло из картера заднего редуктора и возвращают его обратно. Если скорости вращения колес переднего и заднего мостов примерно равны, производительность насосов одинакова и масло просто циркулирует по кругу. При пробуксовке хотя бы одного из передних колес кардан начинает вращаться быстрее хвостовика ведущей шестерни заднего редуктора. Первый насос перекачивает больше масла, чем второй. Вследствие этого в магистрали, соединяющей насосы, появляется давление, которое воздействует на фрикцион и плавно включает задний мост. Как только задний мост полностью включился, его скорость вращения сравнивается со скоростью переднего моста и давление масла уменьшается до нуля. Фрикцион размыкается, отключая тем самым привод на задний мост. Если передние ведущие колеса вновь начнут вращаться быстрее задних колес, весь цикл повторится снова. Таким образом, система включает полный привод в повторно-кратковременном режиме до тех пор, пока автомобиль не преодолеет сложный участок дороги.

В гидравлической схеме также используется несколько клапанов. Они позволяют включать полный привод при движении задним ходом, а при торможении автомобилей без АБС дают возможность задним колесам вращаться быстрее передних. При срабатывании фрикциона вследствие трения скольжения выделяется тепло. В тяжелых дорожных условиях при частых включениях заднего моста масло в редукторе нагревается. Если температура масла поднимется примерно до 120 С, срабатывает термоклапан и задний мост отключается. После снижения температуры до рабочей полный привод сможет включиться вновь.
Подключение заднего моста происходит очень быстро. Взять, к примеру, троганье с места с пробуксовкой одного из передних колес. В то время как буксующее колесо совершит два оборота, кардан сделает примерно восемь оборотов. Этого хватит, чтобы передний насос (при неподвижном заднем насосе) создал давление масла, достаточное для срабатывания многодискового фрикциона. В режиме полного привода пробуксовка переднего колеса прекратится, и автомобиль сдвинется с места.

Полностью автоматическая работа, простая конструкция и высокое быстродействие позволили 10 лет использовать данный вариант полноприводной трансмиссии почти на всех моделях автомобилей Honda. Тем не менее в 2004 году в конструкцию внесли изменение. Между ведущими и ведомыми дисками фрикциона установили устройство, названное Cam-driven real-time AWD mechanism. По сути, это механический усилитель, состоящий из двух колец с шестью наклонными канавками, в которые уложены шарики. Стоит гидравлике лишь немного сжать пакет дисков, как кольца поворачиваются друг относительно друга и раздвигаются, сжимая диски еще сильнее. Причем чем больше передаваемый момент, тем больше сжимаются диски. С усовершенствованным фрикционом уменьшилось время включения полного привода и возрос передаваемый на задний мост крутящий момент. Это не удивительно – аналогичная конструкция механического усилителя используется во фрикционных тормозных механизмах бронетанковой техники.

У многих читателей может возникнуть вопрос, зачем в системе полного привода Real Time нужны два насоса. Действительно, известны похожие конструкции с одним насосом, выполняющие примерно такие же функции. На этот счет выскажем догадку: не исключено, что ответ кроется в области патентных прав – не всегда право на использование патента удается купить, а иногда и покупать его не хочется. Есть еще один вопрос, который нельзя обойти стороной, – это недоверие части водителей к автомобилям с автоматическим включением полного привода. Многие водители опасаются, что внезапная смена режима работы трансмиссии резко изменит поведение машины и потребует адекватной корректировки приемов управления, к чему они могут оказаться не готовы. В реальности все не так страшно. Действительно, переход на полноприводный режим работы меняет поведение автомобиля, но в позитивную сторону. Допустим, что водитель «перебрал» c мощностью двигателя и возникла пробуксовка передних колес. Как мы выяснили ранее, при полном скольжении колесо теряет способность воспринимать боковую нагрузку, т.е. движение автомобиля становится неустойчивым и неуправляемым. Если ошибка была не фатальной, пробуксовка быстро устраняется подключением заднего моста – крутящий момент распределяется между четырьмя колесами, и тяговые силы на передних колесах уменьшаются. В течение непродолжительного времени, от момента включения полного привода до прекращения пробуксовки, устойчивость автомобиля восстанавливается, а поворачиваемость приближается к нейтральной. Если же мощность двигателя настолько избыточна, что с подключением заднего моста скольжение колес не прекратилось, то в этой ситуации полный привод любого другого типа (подключаемый вручную или постоянный) окажется одинаково бессильным. Единственный выход – отпустить педаль газа и уменьшить мощность. В современных автомобилях об этом позаботится электроника противобуксовочной системы.

Как видно, рассмотренные полноприводные трансмиссии были ориентированы прежде всего на улучшение проходимости автомобилей в тяжелых дорожных условиях. Следующим этапом их развития стало создание управляемых трансмиссий с возможностью перераспределения крутящего момента между отдельными колесами. При этом главной целью стало повышение активной безопасности на всех режимах движения автомобиля путем воздействия на его устойчивость и управляемость без потери динамики. Об этом – в следующий раз.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *