Академия Subaru. Лекция вторая «‎Первая после мотора»

Рассказывая про инженерный потенциал Subaru, мы говорили и о необычной оптической системе помощи водителю EyeSight, и о главном отличии всех автомобилей японской марки — оппозитных двигателях. Теперь же, двигаясь по цепочке, пришло время уделить внимание трансмиссии, в которой ничуть не меньше любопытных и красиво исполненных решений

Итак, первой после мотора стоит автоматическая коробка передач. Конечно, у Subaru есть и механические коробки, но они оставлены исключительно для спортивных моделей Impreza WRX и STI. А поскольку большинство покупателей кроссоверов больше не желают орудовать рукояткой механики, безальтернативный вариатор Lineartronic прочно занял своё место в недрах машин повышенной проходимости. И хотя в его основе хорошо знакомые цепь и раздвижные конусы, есть и некоторые фамильные особенности, разработанные в основном для снижения расхода топлива и вредных выбросов. Каковы же эти особенности?

Мотор с вариатором соединяет не привычная муфта сцепления, а гидротрансформатор, примерно такой же, как и в обычных автоматических коробках. Плюс гидротрансформатора в том, что он, в отличие от сцепления, практически не изнашивается, а кроме того, в начальный момент разгона в нём нет механической связи, и в некоторых режимах он может увеличивать крутящий момент. Это очень полезно для мягкого старта с места и помогает при движении по бездорожью с низкой скоростью. Но в проскальзывании гидротрансформатора есть и минусы — повышенный расход топлива и более медленный разгон. Чтобы их нейтрализовать, начиная с 10 км/ч, гидротрансформатор Lineartronic механически блокируется.

Следующий за гидротрансформатором узел — сам вариатор с цепью LUK. Это решение было выбрано Subaru неслучайно, ведь только такая система гарантирует наименьшие потери — не более 3%. По КПД Lineartronic конкурирует только с обычной механической коробкой, оставляя далеко позади все гидравлические автоматы и альтернативные виды вариаторов. Как так, спросите вы, там же непрерывное трение зажатой между двумя парами раздвижных шкивов цепи? Должны быть затраты на трение, через которое передаётся весь крутящий момент, да ещё надо выжимать цепь на больший радиус при смене скорости, а это дополнительные усилия, которые неминуемо увеличивают проценты потерь. А ещё маслонасос и гидравлическая система… На самом деле насос со всей гидроавтоматикой отнимают настолько незначительную часть передаваемой мощности, что ей можно пренебречь, а вот трение цепи по конусам — тема отдельного разговора.

В том то и дело, что конструкция LUK — единственная из всех типов вариаторов, которая трётся по шкивам не звеньями цепи, а, так сказать, осями звеньев — штифтами. Точнее, маленькими торцами полуцилиндрической формы, пара которых и образует ось каждого звена. Почему они не целые, а половинчатые? Потому что в любой цепи самое большое трение и самые большие потери при повороте одного звена относительно другого в паре штифт — звено, как их не смазывай и из чего не делай. Ну так вот, LUK придумал и запатентовал эти парные штифты-сегменты, которые ещё и качаются друг относительно друга. Как такового трения скольжения их по цепи не происходит — каждая половинка упирается в своё звено, при повороте один штифт перекатывается по другому, и ничего ни в чём не проворачивается. Но это ещё не всё! Если трение в самой цепи надо сделать минимальным, то в паре штифт — конус, наоборот, максимальным. Иначе цепь станет буксовать, и машина никуда не поедет. Как совместить эти противоречивые требования? Для этого придумано специальное масло, пригодное только для вариатора Lineartronic, да и внутрь коробки нельзя наливать ничего, кроме этой специфической жидкости. Химики компании заставили масло на молекулярном уровне становиться в пятне контакта клеем. Только представьте себе — сотни раз в секунду торцы штифтов приклеиваются к конусам, передавая движение со шкива на шкив, и снова освобождаются, чтобы через пол-оборота вновь приклеиться. Чудеса? Нет, современные технологии! Но, конечно, на самом деле они всё же микроскопически движутся, ну прямо чуть-чуть.

В остальном внутри вариатора нет ничего сложного. Пары обычных шестерён, двойная планетарка заднего хода. Кстати, в новой версии вариатора архитектура коробки была полностью пересмотрена именно из-за заднего хода — его передаточное отношение заметно превышало минимальное при движении вперёд, и задом сложно было въехать на бордюр. Чтобы упростить жизнь субароводам, шестерёнки перекомпоновали, сдвоили и добились комфортного соотношения, заодно получив новый тип коробки, чуть более сложный, но и более компактный.

Итак, с технической стороной вариатора разобрались, но для чего вся эта инженерия с химией нужна, неужели нельзя попроще? С точки зрения идеальной трансмиссии, а равно и со стороны экологии, нельзя. Представьте себе пилу, древнюю такую, с огромными треугольными зубьями. Каждый зуб — одна передача в коробке. Вот такой пилой и выглядит график оборотов мотора в зависимости от скорости у обычной механической коробки. А кривая наибольшей или самой экологически выгодной мощности вовсе не «пила», а обычная гладкая, и именно её надо придерживаться, чтобы получить и самый быстрый разгон, и наименьший расход, и вредные выбросы снизить. Простое решение многоступенчатой коробки сделает «пилу» мелкозубчатой, но не гладкой. Если вместо механической коробки поставить автомат, зубья графика станут более плавными и растянутся в ширину, но всё равно останутся. И только вариатор, вообще не имеющий фиксированной передачи, может точно следовать этой кривой, в любой момент предоставляя передаточное соотношение ровно такое, какое нужно. Выходит, вариатор — идеальная коробка? Да, именно так. Противники вариатора могут вспомнить отсутствие железной механической связи в коробке, но, во‑первых, в обычном автомате она тоже не всегда есть, а во‑вторых, эту проблему — возможное проскальзывание цепи — решили химики. Решили настолько, что цепь действительно никогда не проскальзывает, потому что малейший её сдвиг — это неминуемый задир и смерть вариатора. А они-то ходят и ходят, и сто тысяч пробега — далеко не предел.

Размышления по поводу деградации масла в зависимости от тяжести эксплуатации, конечно, неизбежны, но это касается и любой другой коробки. Недоумение вызывает ручной режим, в котором присутствуют фиксированные передачи — это противоречит самой идее вариатора и в корне убивает весь титанический инженерный труд создателей Lineartronic. Но желание клиента — закон для инженеров. Хотят привыкшие за 120 лет к рывкам и смене оборотов мотора водители ездить с привычным звуковым сопровождением и щёлкать передачи вручную — пожалуйста. Правда, ручному режиму есть определённое оправдание. Раз уж вы такой спортсмен, то в случае резкого ускорения при обгоне точно должны знать, каким диапазоном оборотов и какой мощностью располагаете…

Ну что, закончили с коробкой? Почти, потому что внутри коробки передач, в самой задней её части, есть ключевой элемент симметричного полного привода — муфта подключения задней оси. Она многодисковая, с гидравлической блокировкой и электронным управлением, которое, кстати, объединено с управлением вариатора. Степень блокировки постоянно меняется вслед за скважностью (длительностью рабочих импульсов) управляющего сигнала — так работает активное распределение крутящего момента по осям. Минимально назад уходит около 20% тяги (например, в крутом повороте). При резком старте и на плохой дороге муфта блокируется полностью, и соотношение выравнивается. В режиме равномерного движения автоматика стремится поддержать пропорцию 60/40 в пользу передних колёс. Муфта находится в общей масляной ванне с коробкой — это плюс, поскольку больший, по сравнению с муфтой в заднем редукторе, объём масла, как и внушительные размеры самой коробки, заметно отдаляют фатальный перегрев дисков. Кстати, если всё же случится их поджарить, муфта спечётся, окончательно заблокируется и сделает автомобиль даже более вездеходным, чем в штатном режиме. Это позволит, несмотря на поломку, выбраться из трудной ситуации с жёстко подключённым задним мостом. Правда, после этого придётся ехать прямиком в сервис. Хотя, надо отметить, что на всю Россию и на великое множество Subaru с многодисковой муфтой, на сегодняшний момент известно всего о двух сожжённых экземплярах. Стало быть, узел крепкий и надёжный. Да, но в приводе через муфту всё же есть один недостаток. При въезде на очень крутой подъём на пределе сцепных свойств колёс усилия, передаваемого грунту, может не хватить — разгруженные передние колёса начнут буксовать, а нагруженным задним не хватит полноты момента. Однако владельцы Subaru нашли выход и из такой ситуации, заезжая на очень крутые подъёмы задним ходом.

По КПД Lineartronic конкурирует только с обычной механической коробкой,
оставляя далеко позади все гидравлические автоматы
и альтернативные виды вариаторов

Ну и напоследок самое интересное. Что же означает и как выглядит знаменитый «симметричный полный привод» Subaru? Раньше (а на спортивных моделях Impreza STI и WRX с механической коробкой и сегодня) он отражал действительное наличие симметричного или несимметричного межосевого дифференциала в трансмиссии. Но на технике сегмента 4х4 его больше нет. С 2003 года этот слоган стал официальным термином компании, а смысл его теперь в том, что все жизненно важные агрегаты расположены строго посередине, вдоль продольной оси кроссовера. Оппозитный мотор, редуктор и дифференциал передних колёс, коробка передач, муфта подключения задних, кардан и задний редуктор — всё это буквально вытянуто в струнку. Приводы передних колёс одинаковы по длине, а в сумме такая точно настроенная конструкция делает управление машиной лёгким и тоже симметричным. Например, эффекта подруливания при разгоне от неравных приводов здесь нет и не может быть в принципе.

Выходит, что во всём разнообразии полноприводных автомобилей и кроссоверов у Subaru есть преимущество — её инженерная точность построения силовой схемы, которая даёт водителю оппозитного полноприводника возможность комфортного, безопасного и естественного управления.

Текст  Евгений Хапов
Фотографии  Юрий Талызин