Тенденции развития автомобильных трансмиссий

Активная трансмиссия Honda

Широкое применение улучшенных систем повышенного трения появившихся в конце 1990-х гг. привело конструкторов автомобилей к разработке концепции «активной трансмиссии». Такая трансмиссия дает возможность изменять устойчивость и управляемость автомобиля путем управления распределением крутящего момента по правым и левым колесам автомобиля, а также, в случае полноприводного варианта, между передними и задними мостами. Распределение крутящего момента регулируется в зависимости от степени проскальзывания муфты, управление осуществляется гидравликой, которая сжимает диски муфты с разной силой, уменьшая или увеличивая величину передаваемого момента на ту или другую сторону. Контролирует работу муфт процессор (ЭБУ), который получает информацию от различных датчиков. Очень многое зависит от программного обеспечения ЭБУ, который должен распределять крутящий момент в зависимости от нагрузки на соответствующие колеса автомобиля. При повороте автомобиля большая часть крутящего момента должна перераспределяться на внешние (относительно центра поворота), более нагруженные, колеса. В полноприводном автомобиле может быть обеспечено распределение крутящего момента к каждому колесу в соответствии с максимально возможным по условиям сцепления с дорогой. Такой подход не сможет исключить возможность потери устойчивости автомобиля, обусловленной возможными ошибками водителя при управлении. Для более совершенной системы компьютер должен получать сигналы, соответствующие углу и скорости поворота рулевого колеса, курсовой скорости и поперечным ускорениям. При наличии точной информации от датчиков и правильного понимания желаний водителя имеется несколько способов, с помощью которых может корректироваться траектория автомобиля в случае сноса (когда автомобиль движется в повороте по более широкой траектории, чем бы ло задумано) или заноса (когда задняя часть автомобиля «обгоняет» переднюю, а автомобиль стремится уйти внутрь желаемой траектории поворота). Корректировка может производиться с помощью дифференциала или тормозов, а со временем, может быть, и непосредственно с помощью рулевого управления. Но тот же эффект можно получить также с помощью «активной» работы системы распределения крутящего момента. Предположим, что программное обеспечение интерпретирует прямолинейное движение как поворот автомобиля по дуге с бесконечным радиусом, обеспечивая системе возможность применять автоматическую коррекцию, если, например, автомобиль самопроизвольно разворачивается из-за неровности дороги, даже когда водитель и не поворачивает рулевое колесо.
Когда такая система «хочет» скорректировать траекторию поворота при сносе автомобиля с двумя ведущими колесами, она передает дополнительный крутящий момент на внешнее колесо (возможно, при одновременном снижении частоты вращения двигателя), что само по себе будет уменьшать радиус поворота и снижать скорость движения, уменьшая риск выхода из коридора движения, перед тем, как траектория будет отрегулирована.
Большой интерес к таким активным системам проявлен в Японии. В 1996 г. компания Honda представила свою систему ATTS (Automatic Torque Transfer System — система автоматического распределения крутящего момента) для переднеприводного автомобиля и установила ее на некоторые из своих моделей легковых автомобилей, предназначенных для внутреннего рынка Японии. Отличительной особенностью системы ATTS является то, что оценка всей информации о поведении автомобиля производится с помощью одного датчика, установленного за центром тяжести автомобиля. Фирма также адаптировала принцип ATTS для использования в главной передаче заднего моста полноприводного автомобиля. Такое размещение имеет то преимущество, что это распределение крутящего момента не влияет на работу рулевого управления (в переднеприводном автомобиле распределение момента может непосредственно влиять на так называемое «чувство руля»).
В полноприводных автомобилях распределение момента между передним и задним мостами оказывает более тонкое влияние. Направление большей доли крутящего момента на передние колеса будет уменьшать существующую избыточную поворачиваемость, и наоборот. В системах с активным управлением тремя дифференциалами перераспределение крутящего момента на колеса одной из сторон автомобиля может улучшить сцепление при движении на повороте, в то время как регулирование распределения момента между мостами может улучшить управляемость автомобиля. Такая сложная система активной трансмиссии предназначена в основном для автомобилей-участников ралли. На обычных автомобилях она обеспечивает поддержание нужного поведения автомобиля при движении и безопасность управления в ситуациях, когда водитель совершил ошибку и не обладает достаточным навыком, чтобы самостоятельно выйти из сложившейся ситуации.
В Японии компании Mitsubishi и Subaru продемонстрировали системы, которые управляют трансмиссией, изменяя курсовой угол автомобиля. К концу 2000 г. специалисты компании Prodrive (Великобритания) представили свою собственную систему, которую они назвали Active Torque Dinamic (ATD) — активная динамика крутящего момента. Эта система была разработана для полноприводных автомобилей и может быть выполнена с различными уровнями сложности, в зависимости от поставленной задачи. На простейшем уровне ATD блокирует задний дифференциал в целях предотвращения развития заноса; эта блокировка распределяет большую величину момента на внутреннее колесо, и траектория движения автомобиля выравнивается. На более высоком уровне управления ATD в нужные моменты обеспечивает подачу оптимальной величины крутящего момента к отдельным колесам. Компания Prodrive утверждает, что система активной трансмиссии действует быстрее, чем тормозные механизмы колес, и воспринимается водителем более естественно. Компания ожидает, что технология ATD будет широко использоваться на мощных полноприводных легковых автомобилях.
Компания Honda разработала и изготовила перспективную активную трансмиссию, в которой перераспределение крутящего момента по колесам автомобиля обеспечивается с помощью многодисковых муфт, управляемых мощными электромагнитами.