Що часто думають, коли чують словосполучення «муфта Haldex»? Зазвичай щось на кшталт «а, це ж не справжній повний привід, це дитяча іграшка та маркетинг». Зате при згадці слова Torsen у деяких перехоплює дихання: «О, це ж Audi Quattro, справжній повний привід!» Чи справедливе таке ставлення до кожного з цих механізмів, які допомагають реалізувати повний привод?
Почати варто з того, що саме формулювання питання «що краще, Torsen або Haldex» некоректне, якщо не сказати дилетантське. Адже і Haldex, і Torsen – це окремі конструкції повного приводу, яких існує безліч. Ці механізми відрізняються принципово: Haldex – це варіація повного приводу, що підключається муфтою, а Torsen – це варіант міжосьового диференціала, що самоблокується, тобто постійного повного приводу. Обидва вони не унікальні, але обом пощастило стати одними з найпопулярніших рішень.
Torsen – сувора механіка
Диференціал Torsen був винайдений у 1958 році американським інженером Верноном Глізманом. Слово «torsen» означає «torque sensing»”, що перекладається приблизно як «чутливий крутний момент». У чому ключова особливість цього диференціалу? Насамперед у тому, що це – саме диференціал, а не муфта, і він забезпечує повний диференціальний привід з постійним розподілом моменту на дві осі. Друга особливість – він чисто механічний. З одного боку, у цьому його велика перевага, з іншого – величезний недолік.
В основі конструкції лежить нетипова для інших диференціалів черв’ячна передача (зазвичай вони реалізовані за допомогою конічних шестерень). Точніше, її властивість передавати крутний момент в одну сторону – виключно від провідного елемента до веденого, але не навпаки.
Існує кілька типів Torsen, але якщо ми порівнюємо його з муфтою Haldex, то для аналізу принципу роботи візьмемо Torsen типу Т-3. Тобто Torsen, який зазвичай використовується в міжосьовому, а не в міжколісному блокуванні. Загалом, він і був винайдений саме для міжосьового блокування. Такий диференціал встановлюється у велику кількість повнопривідних автомобілів, від Audi RS6 та Q7 до Range Rover та Land Cruiser 200.
Відмінність Torsen Т-3 від інших типів Torsen полягає в тому, що він являє собою зібраний в одному корпусі диференціал з планетарною передачею. Тобто, на відміну від міжколісних Torsen Т-1 та Т-2, розподіл крутного моменту виходить асиметричним – 40:60, де при рівному зчепленні з дорогою 40% потужності передається на передню вісь, а 60 – на задню.
Втім, 40:60 – це не обов’язкова пропорція, і в деяких автомобілях вона може бути іншою. Наприклад, на деяких Alfa Romeo співвідношення дорівнює 43:57, але на Audi, яка вважається носієм гена Torsen, розподіл становить саме 40:60. І саме це надає автомобілям трохи задньопривідного характеру.
Безпосередньо диференціал при цьому такий самий, як і в Torsen Т-2: на півосях встановлені косозубі шестірні, а сателітами виступають гвинтові шестірні. На відміну від Torsen Т-1, в якому вісь сателіта перпендикулярна півосям, у Torsen Т-2 та Т-3 їх осі паралельні. Це дозволило зробити диференціал компактнішим і легшим.
Наявність планетарної передачі змінює діапазон роботи часткового блокування, і номінальний розподіл моменту між осями. Якщо симетричний Torsen може передати до 83% потужності на один напрямок (вісь чи колесо), то Т-3 – до 71%.
Блокування у Torsen Т-3 частково може спрацьовувати вже при 20% різниці в навантаженні коліс різних осей, причому жоден Torsen не повністю блокується. Рівень чутливості до різниці моментів (тобто момент спрацьовування блокування) і співвідношення моментів між вихідними валами задається кутом нахилу зубів шестерень. Тобто ці характеристики не регулюються й задані параметрами конструкції встановленого на машині конкретного диференціала.
Основна перевага Torsen обумовлена його простотою. Його робота залежить виключно від умов пересування: силі тертя в черв’ячній парі начхати на будь-які датчики та інші умовності. Є пробуксовування – тримайте блокування, все дуже чесно й навіть серйозно. До того ж він не потребує складного обслуговування. Якщо в ньому вчасно міняти оливу, він проїздить разом з машиною весь термін її служби.
Haldex – все за підказками
Як ми вже говорили, Haldex, на відміну від Torsen, це муфта, а не диференціал, який треба блокувати. Тобто, автомобіль з Haldex має не постійний, а повний привід, що підключається – зазвичай з постійною провідною передньою віссю та задньою, що підключається. Ну а друга дуже істотна відмінність від Torsen – наявність електронного управління.
Давайте разом загинати пальці: датчик положення колінвала, чотири датчики швидкості обертання коліс, датчик положення педалі газу, датчик кута повороту керма, датчики поперечного та поздовжнього прискорення, датчик швидкості коробки передач… Все, на руках пальці скінчилися, а датчики ще є. Тут ще може бути й датчик положення селектора АКП, а також – блоки управління двигуном, коробкою, ABS, ESP та інших систем. Муфта Haldex без всіх даних та команд з усіх цих датчиків та блоків працювати не може.
А ось механічна її частина не така складна. Усього існує п’ять поколінь Haldex, але тут ми докладно розглянемо лише актуальне п’яте.
Як і у муфт попередніх чотирьох поколінь, у п’ятого Haldex момент передається за допомогою пакету фрикціонів, які стискаються гідравлікою. Для цього поршневий насос з відцентровим регулятором і приводом від власного електромотора по команді блоку управління муфтою накачує тиск в гідросистемі та підтримує його на рівні, заданому блоком. По команді цього ж блоку поршень під тиском мастила стискає пакет фрикціонів з необхідним зусиллям, в результаті чого муфта починає передавати потужність на другу вісь.
У чому Haldex перемагає Torsen, так це у вибірковості своєї роботи. Сучасна багатодискова муфта настільки розумна, що може частково заздалегідь змінювати свій режим роботи, не чекаючи необхідності змінити ступінь блокування внаслідок пробуксовування. І якщо раніше її недоліком часто називали грубість включення, на Haldex п’ятого покоління такого практично не буває: вона працює набагато більш передбачувано та м’яко. При цьому слід зазначити, що Haldex ніколи не відключає задню вісь повністю. Близько 10% потужності подається на неї завжди.
На жаль, у муфті Haldex п’ятого покоління немає масляного фільтра, який використовувався на муфті четвертого покоління. З одного боку, це спрощує обслуговування, але з іншого – прискорює забруднення оливи продуктами зношування фрикціонів. Тому заміну оливи на п’ятому Haldex треба проводити частіше, ніж на четвертому: хоча б раз на 30 тисяч кілометрів, а не на 60 тисяч.
Недоліки обох конструкцій
Попри свою простоту, Torsen дуже критично ставиться до якості оливи через високі навантаження на черв’ячні передачі та силі тертя, що призводить до високої робочої температури. Крім того, у Torsen не дуже високий ККД через великі втрати на тертя, а значить і витрата пального вища. Ну і Torsen зовсім не гнучкий в налаштуваннях: які в нього поставили шестерні, з тими й доведеться їздити. Тобто з постійними параметрами блокування. І ще він не терпить тривалої їзди у заблокованому стані.
Haldex в силу свого інтелекту електронно-гідравлічно-механічної природи може бути налаштований під конкретний автомобіль з відповідними параметрами блокування. Навіть кількість фрикційних дисків у пакеті у машин різна – чим їх більше, тим більший крутний момент зможе передавати муфта. Але навіть четвертий Haldex не зможе працювати, якщо з якихось причин відключилася система курсової стабілізації. А якщо занадто часто мучити цю муфту позашляховими вилазками та дуже рідко змінювати оливу, можна зіткнутися з ривками при включенні заднього приводу: це найчастіше говорить про брудну оливу.
Обидва механізми по-своєму хороші, але вони не ідеальні. При цьому треба віддати належне Haldex: стрімка цифровізація автомобілів збільшує їх можливості, дозволяючи працювати цим муфтам одночасно і швидше, і делікатніше. Torsen у цьому сенсі помітно відстає, але теоретично він надійніший. Крім того, він забезпечує «той самий, справжній» повний диференціальний привід.
Однак обидва механізми люблять якісне та своєчасне обслуговування. Torsen за його наявності практично вічний, Haldex – економічний та передбачуваний.