Полный привод Honda

Разделы: 4WD, Дифференциал, Муфты Бренды:

Рассмотрим системы полного привода компании Honda. Интересно, что самая продвинутая и совершенная из них (VTM-4) была создана компанией BorgWarner специально для топовых моделей Honda (Pilot, Ridgeline) и Acura.

В целом, за исключением VTM-4, 4WD компании Honda объективно всегда проигрывали конкурентам. Настойчиво продвигаемая система SH-AWD также принципиально проигрывает системе ACD+AYC компании Mitsubishi (лучшей в мире на сегодня для «дорожно-раллийных» задач). Также следует отметить, что используемое компанией Honda маркетинговое название RealTime 4-wheel Drive некорректно. Все 4WD Honda, кроме VTM-4, представляют собой обычный on-demand разной скорости срабатывания.

Системы приведены в хронологическом порядке появления на рынке.


PartTime 4-wheel Drive

Первой моделью компании Honda, оснащенным системой 4WD на европейском рынке, стал Honda Civic Shuttle (1984 год), имевший PartTime 4-wheel Drive.

Honda Civic Shuttle, PartTime 4-wheel Drive, 1984

Передача мощности на все колеса нормально переднеприводного автомобиля происходила по команде водителя. Нажатие кнопки с символом 4WD на передней панели активизировало электрическую, а затем пневматическую схемы. Исполнительное вакуумное устройство изменяло положение специальной блокирующей муфты, расположенной в коробке передач. Передача мощности и крутящего момента начинала происходить на задние колеса автомобиля. Недостатком такой конструкции было отсутствие межосевого дифференциала, что не позволяло включать полный привод на дороге с твердым покрытием. Производство модели было прекращено в 1987 году.

RealTime 4-wheel drive на основе вискомуфты

С 1988 года некоторые модели Honda Civic 4d (седан), Civic 3d (хетчбек) и Civic Shuttle (универсал) с двухрычажной передней подвеской, двигателями 1.5 или 1.6 литра с системой последовательного впрыска топлива PGM-FI и шестнадцатиклапанным газораспределительным механизмом (16 valve), отличались наличием RealTime 4-wheel drive, выполненным на основе вискомуфты.

Конструктивное исполнение полного привода, а именно местоположения вискомуфты, зависело от наличия или отсутствия антиблокировочной системы (ABS) в составе рабочей тормозной системы.

  • На автомобилях с ABS вискомуфта устанавливалась вместо дифференциала, выполняя функцию межосевого и межколесного дифференциалов повышенного трения (что позволяет автомобилю двигаться даже при диагональном вывешивании). Отключение механизма полного привода происходило по команде блока управления системой ABS, т. е. в состав механизма входило устройство, так называемое DogClutch, позволяющее это выполнять.
  • На автомобилях, не оборудованных ABS, вискомуфта делила карданный вал на две части и передавала вращение на заднюю ось являясь, при этом, еще и межосевым дифференциалом повышенного трения.

RealTime 4-wheel Drive с вискомуфтой без ABS RealTime 4-wheel Drive с вискомуфтой и ABS

С 1992 года Honda Civic выпускалась в полноприводном исполнении только в кузове седан. С 1996 года модель Civic в полноприводном исполнении для европейского рынка не производилась.

RealTime 4-wheel drive на основе DPS

DPS (Dual Pump System, система с двумя насосами) — фирменная находка компании Honda, в разных вариантах применяемая по сей день (на HR-V, CR-V, Element, некоторых Accord’ах). Существует три поколения системы:

  • первое, базовое, без преднатяга (для срабатывания требовался проворот ведущей оси примерно на половину оборота);
  • второе, с шариковым преднатягом (и более быстрым срабатыванием);
  • третье, с заменой механических насосов на электрические и возможностью работать превентивно по командам блока управления.

Система DPS первого поколения состоит из гидравлической муфты и дифференциала, смонтированных в корпусе заднего редуктора (редуктора заднего моста). В нормальном состоянии автомобиль является переднеприводным. При наличии проскальзывания передней оси (разницы угловых скоростей передней и задней осей) часть крутящего момента автоматически подводится к задним колесам. Также система отключает полный привод в случае торможения автомобиля при движении вперед (что позволяет обеспечить корректность работы ABS).

4WD DPS

Принцип действия DPS первого поколения состоит в наличии двух масляных насосов, один на передней оси (карданном валу) и один на задней оси. Когда передние колеса (направляющая муфты) и задние колеса (ведущая шестерня) начинают вращаться с разной частотой, это приводит к появлению разницы в производительности переднего и заднего насосов. В результате разницы в производительности насосов происходит включение муфты (сжатие дисков и пластин), чем обеспечивается передача мощности от карданного вала к задним колесам.

4WD DPS, масляный насосМасляный насос роторного типа, как правило, состоит из трех основных частей: корпуса, внутреннего и внешнего колец. Внешнее кольцо располагается с некоторым эксцентриситетом относительно внутреннего (т.е. центры колец не совпадают). Вращение колец приводит к изменению объема каждой ячейки, образованной внутренней поверхностью наружного и внешней поверхностью внутреннего колец. Как видно из рисунка, при вращении колец по часовой стрелке, происходит образование ячейки (точка 1), ее перемещение с увеличением объема (точки 2 и 3), достижение максимального объема (точка 4), уменьшение объема (точки 5 и 6). В точке 7 ячейка практически не существует. Если в точках 1, 2 и 3 корпуса насоса выполнить канал (назовем его каналом всасывания), соединяющийся с емкостью с маслом, прохождение ячейкой этих точек будет сопровождаться ее наполнением. Далее, если в точках 5, 6 и 7 в корпусе насоса выполнить еще один канал (назовем его каналом нагнетания), прохождение ячейкой этих точек будет сопровождаться выдавливанием масла в канал. Вращение колец приводит к непрерывному образованию ячеек, увеличению и уменьшению их объема, и исчезновению. Через канал всасывания будет происходить заполнение ячеек, увеличивающих свой объем, маслом. Через канал нагнетания будет происходить выход масла из ячеек, уменьшающих свой объем. Чем быстрее вращаются кольца насоса, тем интенсивнее происходит всасывание и нагнетание масла и тем выше производительность насоса.

В первом поколении DPS гидравлическая муфта представляет собой обычное многодисковое сцепление:

4WD DPS, многодисковое сцепление

Во втором поколении DPS, гидравлическая муфта дополнена шариковым механизмом преднатяга, передающим на заднюю ось до 35% момента при проскальзывании осей всего на 9 градусов. Собственно гидравлика (полная блокировка муфты) вступает в действие при серьезном проскальзывании длительностью более 0,1 секунды.

В третьем поколении DPS, поскольку гидравлический привод запитан от специального электронасоса, муфта всегда блокируется превентивно по командам блока управления (например, при трогании с места — до начала собственно движения — или при резком ускорении) и лишь затем «распускается».

Конструктивно задний редуктор состоит из корпуса механизма подключения полного привода с механизмом и корпуса заднего редуктора с дифференциалом. В корпусе механизма подключения полного привода установлены муфта подключения полного привода, фланец и корпус насосов. В корпусе заднего редуктора смонтированы: дифференциал с ведомой шестерней главной передачи и ведущая шестерня главной передачи. В корпусе насосов находятся: передний насос, задний насос, муфта и поршень. Поршень поджат пружиной для уменьшения шума от элементов механизма подключения полного привода. Направляющая муфты через фланец соединена с карданным валом, по которому подводится момент от раздаточной коробки. Направляющая муфты вращается вместе с пластинами муфты и приводит передний насос. На ведущую шестерню главной передачи установлена ступица муфты, на шлицах которой установлены диски муфты. Также от этой шестерни приводится задний насос.

Передний и задний насосы — трохоидальные. Рабочий объем заднего насоса на 2,5% больше объема переднего. Это необходимо для того, чтобы система не включала полный привод при небольшой разнице в частоте вращения передних и задних колес, например, при повороте автомобиля.

Гидравлическая схема:

Гидравлическая схема 4WD DPS

1 — поршень, 2 — пружина, 3 — отводной канал, 4 — передний насос, 5 — задний насос, 6 — фильтр, 7 — предохранительный клапан, 8 — выключатель по температуре, 9 — муфта в сборе.

Разрез заднего редуктора:

Разрез заднего редуктора 4WD DPS

1 — направляющая муфты, 2 — муфта в сборе, 3 — корпус насосов, 4 — корпус меха-низма подключения полного привода, 5 — корпус заднего редуктора, 6 — ведущая шестерня главной передачи, 7 — дифференциал, 8 — ведомая шестерня главной передачи, 9 — крышка заднего редуктора, 10 — задний насос, 11 — передний насос, 12 — диск муфты, 13 — пластина муфты, 14 — ступица муфты, 15 — фланец.

Для предотвращения повреждения механизма подключения, к муфте и элементам постоянно подводится рабочая жидкость вне зависимости от того, включен или выключен полный привод. Также в системе установлен выключатель по температуре, который отключает полный привод, если температура рабочей жидкости в заднем редукторе превысит допустимое значение.

Движение вперед с постоянной скоростью (2WD)

При движении автомобиля вперед с постоянной скоростью передние и задние оси автомобиля вращаются с равными скоростями. Производительности переднего и заднего насосов совпадают. Отсутствие областей повышенного и пониженного давлений приводит к циркуляции масла по замкнутому контуру. Часть масла поступает на смазывание дисков сцепления, подшипников и т. д.

4WD DPS, Движение вперед с постоянной скоростью

Запомним: при движении автомобиля вперед с постоянной скоростью обеспечивается привод только на передние колеса — режим 2WD.

Движение вперед с ускорением (4WD)

Во время начала движения, либо при разгоне, если скорость вращения передних колес превысит скорость вращения задних колес, передний насос будет вращаться с большей скоростью и иметь большую производительность по сравнению с задним насосом.

В такой ситуации, масло, нагнетаемое передним насосом на вход заднего насоса, не откачивается задним насосом полностью. «Избыточное» количество масла, проходя несложную гидравлическую схему, поступает в цилиндр гидравлического привода многодискового сцепления (выделено более насыщенным тоном красного цвета). Сцепление включается, обеспечивая передачу крутящего момента от карданного вала к задней оси.

4WD DPS, движение вперед с ускорением

Запомним: во время начала движения либо при разгоне может обеспечиваться привод на все колеса автомобиля — режим 4WD.

Движение вперед с замедлением (2WD)

При движении вперед и торможении двигателем возможны случаи, когда задние колеса вращаются быстрее чем передние и, соответственно, производительность заднего насоса больше чем переднего. В такой ситуации, масло, нагнетаемое задним насосом на вход переднего насоса, не откачивается передним насосом полностью. «Избыточное» количество масла, проходя гидравлическую схему, НЕ поступает в цилиндр гидравлического привода многодискового сцепления а возвращается в масляный поддон(выделено более насыщенным тоном красного цвета).

4WD DPS, движение вперед с замедлением

Запомним: при движении вперед и торможении двигателем обеспечивается привод только на передние колеса автомобиля — режим 2WD.

Движение назад с ускорением (4WD)

При движении задним ходом в режиме старт/разгон передние колеса могут вращаться с большей скоростью, нежели задние. В такой ситуации масло, нагнетаемое передним насосом на вход заднего насоса не откачивается задним насосом полностью. «Избыточное» количество масла, проходя гидравлическую схему, поступает в цилиндр гидравлического привода многодискового сцепления (выделено более насыщенным тоном красного цвета). Сцепление включается обеспечивая передачу крутящего момента от карданного вала к задней оси.

4WD DPS, движение назад с ускорением

Запомним: при движении задним ходом в режиме старт/разгон может обеспечивается привод на все колеса автомобиля — режим 4WD.

Движение назад с постоянной скоростью (2WD)

При движении автомобиля задним ходом с постоянной скоростью передние и задние колеса вращаются с равными скоростями. Производительность заднего насоса соответствует производительности переднего насоса. Масло циркулирует по замкнутому контуру.

4WD DPS, движение назад с постоянной скоростью

Запомним: при движении задним ходом с постоянной скоростью обеспечивается привод только на передние колеса автомобиля — режим 2WD.

Движение назад и торможение двигателем (4WD)

При движении автомобиля задним ходом и торможении двигателем скорость вращения передних колес может быть меньше, чем скорость вращения задних. В такой ситуации, масло, нагнетаемое задним насосом на вход переднего насоса, не откачивается передним насосом полностью. «Избыточное» количество масла, проходя гидравлическую схему, поступает в цилиндр гидравлического привода многодискового сцепления (выделено более насыщенным тоном красного цвета).

4WD DPS, движение назад и торможение двигателем

Запомним: при движении задним ходом и торможении двигателем может обеспечиваться привод на все колеса автомобиля — режим 4WD.

Защита от перегрева

Гидравлическая схема системы DPS обладает функцией защиты от выхода из строя в результате перегрева.

При работе полного привода, температура масла, подаваемого в цилиндр гидравлического привода многодискового сцепления, контролируется термоклапаном. При увеличении температуры масла до определенного «критического» значения, термоклапан обеспечит сброс масла в поддон. Произойдет отключение сцепления и прекращение передачи крутящего момента на задние колеса автомобиля. Восстановление работы полного привода произойдет только после охлаждения масла до температуры, ниже «критической».

4WD DPS, защита от перегрева

Запомним: при увеличении температуры масла до определенного значения отключение полного привода произойдет независимо от разницы скоростей вращения передней и задней осей автомобиля.

Защита от превышения рабочего давления

Гидравлическая схема системы DPS обладает функцией защиты от выхода из строя в результате превышения допустимого давления.

При работе полного привода, давление масла, подаваемое в цилиндр гидравлического привода многодискового сцепления, контролируется редукционным клапаном. При увеличении давления масла до определенного «критического» значения, редукционный клапан обеспечит сброс масла в поддон. Произойдет кратковременное отключение сцепления и прекращение передачи крутящего момента на задние колеса автомобиля. Восстановление работы полного привода произойдет сразу после снижения давления масла до определенного значения.

4WD DPS, защита от превышения давления

Запомним: при увеличении давления масла до определенного значения произойдет отключение полного привода.

Сравнительное поведение DPS второго поколения

В первый момент трогания с места муфта DPS второго поколения «распущена»:

4WD DPS 2-го поколения, трогание с места

При небольшом проскальзывании в дело вступает шариковый преднатяг:

4WD DPS 2-го поколения, малое проскальзывание

При большом проскальзывании включается гидравлика от разницы скоростей осей:

4WD DPS 2-го поколения, большое проскальзывание

SH-AWD

SH-AWDSuper Handling All-Wheel Drive дословно переводится как «Суперсистема регулирования привода на все колеса». Система SH-AWD, в отличие от обычных систем полного привода, активно распределяет крутящий момент на каждое из задних колес, чтобы добиться максимально точного управления и исключительно высокой устойчивости при прохождении поворотов («активное подруливание тягой» задних колес).

Чисто теоретически преимущество на стороне системы SH-AWD, которая может более гибко «играть» тягой и тормозным моментом на обоих задних колесах. Но практическое преимущество в реализации тяги — на стороне системы ACD+AYC компании Mitsubishi, т.к. Honda способна передать назад до 70% крутящего момента — больше не позволяют «колесные» сцепления, а Mitsubishi такого ограничения не имеет: если заблокирован активный межосевой дифференциал ACD, то у машины — жесткий полный привод, и назад может передаваться до 100% тяги.

Привод в SH-AWD осуществляется от переднего моста в блоке с коробкой передач на устройство передачи крутящего момента, прикрученное непосредственно к нему. Устройство передачи крутящего момента соединено с лёгким карданным валом из композитного материала, усиленного углеродными волокнами, который передаёт мощность на задний узел привода.

SH-AWD, задний редуктор

Задний узел привода по сути планетарный редуктор, который по команде электроники может переключаться с прямой передачи на повышающую, с передаточным числом 0,95. Узел содержит три комплекта планетарных зубчатых передач с муфтами. Крутящий момент передаётся через первый комплект (устройство ускорения) и затем на гипоидную зубчатую передачу, которая вращает выходной вал под углом 90° для привода задних полуосей.

С каждой из сторон гипоидной передачи расположены электромагнитные муфты прямого действия. Их миссия — передавать крутящий момент на каждое заднее колесо. Работа этих муфт позволяет менять распределение крутящего момента по передней и задней осям. В зависимости от ситуации задние колеса получают от 30 до 70% общей мощности двигателя. Однако, кроме того, что эти муфты могут распределять мощность между передними и задними осями, они также умеют распределять его между задними колесами. При определенных ситуациях до 100% крутящего момента задней оси может подаваться только на одно заднее колесо.

Если говорить тоже самое, но более простыми словами — в обе задние «полуоси» встроены мощные сцепления с электромагнитным приводом. Если они разжаты, то автомобиль будет переднеприводным — задние колеса вращаются свободно. Если замкнуто одно из двух сцеплений, то машина окажется с приводом на… три колеса. Например, поджимая правое сцепление в левом повороте, электроника подсоединяет заднее правое колесо к повышающей передаче — и автомобиль активно «подруливает» тягой влево. А если поворот правый, то более активным будет левое сцепление.

Давление, которые испытывает каждая муфта, регулируется посредством электромагнитной катушки. В зависимости от силы давления муфта замедляет солнечное зубчатое колесо в планетарной передаче для модулирования крутящего момента, подаваемого на соответствующее колесо. Таким образом, муфты могут обеспечивать функцию дифференциала с повышенным внутренним трением.

Как правило, задний узел привода передает крутящий момент на задние колеса с соотношением, близким к 1:1. Т.е количество оборотом входного вала соответствует количеству оборотов выходного вала. Однако, в момент прохождения поворота выходной вал вращается быстрее. В такой ситуации соотношение составляет порядка 1:0.95. Такое соотношение достигается благодаря компактному планетарному редуктору, который управляется гидравлическим приводом, приводящим в действие узлы муфт.

В режиме прямолинейного движения входной вал сблокирован с ведомым валом планетарной передачи и изменения передаточного отношения не происходит. Во время режима поворота скорость выходного вала растёт на величину до пяти процентов. Таким образом, задние колёса могут раскручиваться приводом в избыточной степени для повышения эффективности рулевого управления.

Режимы работы SH-AWD

  • Круиз. Во время прямолинейного движения на круизной скорости и не при резких поворотах до 70% крутящего момента подаётся на передние колёса (по 35% на каждое).
  • Ускорение. Во время резкого ускорения до 40% мощности отдается на заднюю ось.
  • Скользкое покрытие. На скользком покрытии система SH-AWD распределяет крутящий момент на все четыре колеса, по 25%.
  • Крутой поворот. При совершении резких и крутых поворотов до 70% крутящего момента передается на задние колёса. При этом 70% из прилагающихся на оба задних колеса может передаваться только на одно из них — к внешнему заднему колесу, которое кроме всей мощности избыточно (на величину до пяти процентов) раскручиваться устройством ускорения, если ситуация требует этого.

Последняя ситуация максимально полно раскрывает суть системы. Загружая заднее внешнее колесо, система позволяет автомобилю буквально заныривать в поворот. Если откровенно провоцировать систему, в тот момент, когда задняя часть автомобиля по всем законам физики должна уходить в занос, электроника «разгружает» задние колеса. Рассмотрим эту ситуацию детально.

При выполнении крутых поворотов избыточная скорость вращения заднего колеса выше средней скорости двух передних колёс. Этот факт благоприятно воздействует на поворачиваемость автомобиля.

По сути, для изменения углового положения автомобиля во время прохождения поворота используется мощность двигателя. При этом передние колеса должны быть разгружены, чтобы минимизировать недостаточную реакцию на поворот руля (тенденция передней части автомобиля уходить наружу поворота). Таким образом, у автомобиля больше шансов сохранить устойчивость и управляемость. Далее поворачиваемость, создаваемая поворотом передних колёс, дополняется «более активным» внешним задним колесом. Таким образом, нагрузка распределяется между передними и задними колёсами более равномерно и общее сцепление с дорогой на повороте увеличивается.

Процесс избыточного кручения колеса можно сравнить с греблей на лодке при совершении поворота — частота работы внешнего по отношению к повороту весла выше другого.

VTM-4

Данная трансмиссия компании BorgWarner (изначальное название InterActive Torque Management) создавалась как «самая-самая» передовая, с целью захватить и удерживать мировое лидерство среди полноприводных трансмиссий среднего класса (одинаково хороших и на дороге и вне дорог).

Передние колеса в VTM-4 подключены постоянно, а на задние момент перебрасывается в соотношении 45/55 через обычный редуктор. Межосевой дифференциал отсутствует. Соединение главной передачи с полуосями задних колес осуществляется левым и правым многодисковым сцеплением (муфта). Каждое сцепление состоит из 3-х элементов: электромагнитной катушки, кулачкового устройства с 3-мя шарами, а также из 19 мокрых дисков сцепления, очень похожих на сцепления в привычной нам автоматической коробке передач. 10 из этих дисков механически соединены с главной передачей, а оставшиеся 9 с полуосью. Левая и правая муфты абсолютно идентичны.

ECU системы определяет величину крутящего момента, который должен быть направлен на заднюю ось, и подает ток на две электромагнитные катушки. Магнитное поле перемещает вращающий стальной диск к жестко фиксированному диску кулачкового устройства. Трение, возникающее между стальным диском и шариками кулачкового устройства, заставляет шарики последнего двигаться по пазам с изменяющейся глубиной. После выкатывания шариков из самого глубокого места пазов они создают осевое усилие на устройство сцепления. Это усилие позволит сжать мокрые диски сцепления, таким образом передав вращение на соответствующую заднюю полуось. Т.е. система VTM-4 — одна из считанных полноприводных систем в мире, действительно позволяющих автомобилю в большинстве случаев выехать «на одном колесе» (хотя и склонна к перегреву в тяжелых условиях). К слову, точно такую же схему 4WD имеет Nissan Juke, но ее эффективность убивается в ноль вариатором, не способным переносить какую-либо серьезную нагрузку.

Внутренний насос циркулирует жидкость VTM-4 для охлаждения и смазки муфт, подшипников и шестерен, расположенных в устройстве заднего привода.

Функции системы VTM-4:

  • перераспределение крутящего момента при ускорении (автоматически);
  • имитация дифференциала повышенного трения (автоматически);
  • имитация блокировки дифференциала (принудительно).

При движении автомобиля со скорость не выше 30 км/ч и положениях селектора «R», «1» или «2» возможно принудительное подключение полного привода нажатием на выключатель «VTM-4 LOCK», при этом момент распределяется в отношении 45% на передние и 55% на задние колеса. В обычных условиях блок управления все время «играет» моментом, перераспределяя его по колесам для наилучшего управления автомобилем (в том числе — превентивно, например, при резком нажатии на газ, и по сведениям от датчиков управления двигателем, ABS, проскальзывания колес, поворота рулевого колеса и т.д.).

Задний редуктор VTM-4

В качестве управляющей жидкости системы используется только спецжидкость VTM-4, и ни в коем случае не DPSF. Использование спецжидкости для системы DPS в VTM-4 ведет к разрушению узла.

VTM-4, компоненты заднего редуктора

Расположение компонентов системы подключения полного привода в заднем редукторе. 1 — правая электромагнитная муфта, 2 — левая электромагнитная муфта, 3 — электромагнит, 4 — выходной вал редуктора, 5 — многодисковая муфта.

Устройство VTM-4 Honda

VTM-4

Перераспределение крутящего момента при ускорении

При резком ускорении автомобиля блок управления системы подключения полного привода направляет часть крутящего момента к задним колесам (превентивно, не дожидаясь проскальзывания). Величина момента подводимого к задним колесам зависит от ускорения автомобиля:

VTM-4, перераспределение крутящего момента при ускорении

Функция дифференциала повышенного трения

При пробуксовке передних колес происходит подключение задних. При этом, чем больше разница в частоте вращения между передними и задними колесами, тем больший момент подводится к задним колесам:

VTM-4, функция дифференциала повышенного трения

Функция блокировки дифференциала

Функция блокировки дифференциала обеспечивает принудительное подключение полного привода нажатием на выключатель «VTM-4 LOCK». В этом режиме на скорости до 10 км/ч система имитирует 100% блокировку дифференциала (передает на заднюю ось 55% момента двигателя и распределяет его поровну между задними колесами). При скорости свыше 10 км/ч передаваемый назад момент снижается за счет роспуска муфт, ведущих к задним колесам, и полный привод полностью отключается при достижении автомобилем скорости 30 км/ч. Данный режим доступен на первой, второй и задней (реверсивной) передаче.

VTM-4, функция блокировки дифференциала

Первоисточники

Добавить комментарий

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

*