Дискотека в трансмиссииВ середине 80-х годов прошлого века на массовых моделях появились дифференциалы с многодисковыми сцеплениями, управляемыми электроникой. По конструкции родоначальники не сильно отличались от нынешних систем: блок управления отдавал команды исполнительным механизмам замкнуть или разомкнуть муфту, информация приходила от датчиков на колесах.Росли мощности и скорости, электроника становилась не только быстрее, но и умнее. Например, одна из самых распространенных с многодисковой муфтой «Халдекс» жива уже в четвертом поколении (подробно – ЗР, 2011, № 4). Чтобы первые конструкции среагировали на пробуксовку, колесу нужно было прокрутиться на 1/8 оборота. А сегодня муфты, подключающие вторую ось, создают преднатяг (даже при нормальном сцеплении колес с дорогой на задние колеса переходит 5–10% крутящего момента) и мгновенно реагируют на изменение ситуации.Многодисковые сцепления в полноприводных трансмиссиях, созданные изначально для легковых автомобилей, чуть позже примерили и вседорожники. Причем на некоторых моделях, например на Toyota RAV4, электроника сама распределяет тягу по осям, позволяя водителю самостоятельно лишь заблокировать муфту для лучшей проходимости. Nissan Х-Trail или Mitsubishi ASX предоставляют чуть больше свободы: можно включить моноприводный режим.
На некоторых мощных спортивных автомобилях для лучшей управляемости муфты с электронным управлением встраивают не только между осями, но и между колесами. Однако это накладно, а потому на большинстве машин блокировку дифференциала имитирует электроника, прихватывая тормозными механизмами излишне быстрые колеса.
На Land Rover в зависимости от выбранного водителем типа покрытия фирменная система Terrain Response не только управляет многодисковой муфтой, но и задает усилие на педали газа и рулевом колесе, алгоритм работы двигателя и коробки. Скорее всего, такую схему вскоре позаимствуют другие. Похожие алгоритмы реализованы в трансмиссии Peugeot 3008.
Эй, на корме!
Спустя десять лет после прописки полного привода на асфальте в его истории появилась следующая важная глава. Вписали ее японские конструкторы, создав активный межколесный дифференциал AYC (Active Yaw Control). В привод правого колеса встроены две зубчатые передачи: повышающие и понижающие скорость вращения. Включаются они многодисковыми сцеплениями по команде электроники поочередно – в зависимости от того, в какую сторону поворачивает автомобиль. В результате один вал может крутиться быстрее или медленнее другого. Как следствие вместо ожидаемого заноса получаем следование заданной траектории.
Как и многие системы, активные дифференциалы разрабатывают и настраивают под характер автомобиля. Активный дифференциал AYC Lancer Evolution фирма Mitsubishi создавала для езды на пределе возможностей. Honda готовила свою трансмиссию с электронным дифференциалом SH-AWD (Super Handling All-Wheel Drive system) для комфортного большого седана Legend. Ее назначение – обеспечить максимально прозрачную и безопасную управляемость, эффективно используя потенциал 300-сильного двигателя.
В зависимости от концепции автомобиля, активный дифференциал может обеспечивать точное управление в спортивных режимах или, напротив, работать на опережение, создавая максимальный комфорт и безопасность при вождении. Правда, такие конструкции сложны и недешевы, а потому реализованы лишь на дорогих моделях.
Активный задний дифференциал Dynamic Performance Control от БМВ напоминает по принципу действия AYC, сделанный Mitsubishi. Только тут две повышающие скорость передачи – на валу правого и левого колеса. И дисковые сцепления сжимают не гидроприводы, а электромоторы. Но эффект тот же: автомобиль не только дольше не соскальзывает с траектории, но и увереннее тормозит и трогается, особенно на миксте. Разумеется, активный дифференциал работает в тесном контакте с продвинутой системой стабилизации DSC.
Порочащих связей не имеет
С появлением гибридов конструкции становятся… проще. По крайней мере в том, что касается полноприводных схем. Ведь можно сэкономить место и массу, удалив раздаточную коробку и карданный вал, а задние колеса обеспечит тягой электромотор. Причем совсем не обязательно делать его мощным – двух-трех десятков киловатт вполне хватит для движения полуторатонного автомобиля на малых скоростях и для помощи бензиновому или дизельному двигателю во время разгона или при движении по плохой дороге.
Peugeot 3008 стал первым гибридом с дизель-электрическим приводом. Двухлитровый 163-сильный дизель приводит передние колеса, а 37-сильный электромотор – задние. Примечательно, что полноприводная трансмиссия Hybrid4 может работать в трех режимах: чисто электрическом заднеприводном, дизельном переднеприводном и в варианте 4?4, когда передняя ось пробуксовывает. 1 – электродвигатель; 2 – никель-металлогидридные батареи; 3 – блок управления мощностью; 4 – блок управления трансмиссией; 5 – система «старт-стоп»; 6 – автоматическая коробка передач; 7 – дизельный двигатель.
Разумеется, внедорожные способности у таких моделей скромные, но вряд ли хуже, чем у многих «паркетников» с традиционными схемами. Впрочем, при необходимости несложно будет догрузить задние колеса тягой. Видимо, еще и поэтому схема набирает популярность. Не исключено, что в ближайшие годы она станет доминирующей для новых полноприводных гибридов.
Главная особенность Porshe 911 GT3 R Гибрид – отсутствие привычных аккумуляторов. Вместо них установлен маховик-генератор системы KERS (Kinetic Energy Recovery Systems), используемой в Формуле-1. Маховик может вращаться со скоростью до 40 000 об/мин, накапливая механическую энергию при торможении, которая по требованию водителя вернется электричеством для передних колес, а задние приводит двигатель внутреннего сгорания. 1 – блок управления электромоторами; 2 – электродвигатели; 3 – высоковольтный кабель; 4 – маховик-генератор; 5 – блок управления маховиком.
Больше инициативы
Если нет кардана и раздатки, может, и приводы не нужны? Разработкой мотор-колес уже не один год занимается компания «Мишлен». Главное преимущество такой схемы – компактность, а недостаток – возрастают неподрессоренные массы, что негативно сказывается на ездовых ощущениях. Куда перспективнее выглядит схема с размещением электродвигателей не в самом колесе, а в непосредственной близости от него.
Пока идея мотор-колеса реализована лишь в опытных образцах. Главное, что мешает такой схеме получить путевку в жизнь, – большие размеры и масса. Но разработчики «Мишлен-Эктив Вилл» уверяют: они решили эти проблемы и скоро представят более компактные и легкие разработки. 1– подкачиваемая пневмокамера, увеличивающая на сухом покрытии пятно контакта; 2 – шипы с электроприводами; 3 – защитный кожух оберегает механизмы внутри колеса от камней и неровностей на дороге; 4 – электродвигатель и многодисковый гидравлический тормоз; 5 – пружинная подвеска; 6 – колпак.
C такой конструкцией, во-первых, можно сохранить традиционную подвеску (а заодно и уровень расходов на производство – благодаря унификации с другими моделями), а во-вторых,у каждого колеса появляется индивидуальное точное управление тягой. А значит - ни к чему городить сложные трансмиссии!
Один близких к серии проектов с индивидуальными электродвигателями для каждого колеса сделал Mercedes-Benz руками придворного ателье AMG. Суммарно четыре электромотора выдают 880 Н•м крутящего момента, разгоняя электромобиль до 100 км/ч за 4 с. Блоки батарей расположены максимально низко и равномерно распределены по всему кузову для наилучшей развесовки. 1 – блок управления мощностью; 2 – высоковольтная батарея; 3 – амортизаторная стойка; 4 – два электромотора и трансмиссия.
С одной стороны, электроника обедняет технические решения, упрощая красивые и хитроумные механические конструкции. С другой – наоборот, раздвигает привычные рамки и дает возможность изобретать нестандартные схемы, пробовать иные подходы, совершать куда более смелые шаги. Не правда ли, в случае с полноприводными трансмиссиями это особенно показательно?