Torsen или Haldex: чем отличаются эти типы полного привода, какой лучше и что выбрать
Что часто думают, когда слышат словосочетание «муфта Haldex»? Обычно что-то типа «а, это же не настоящий полный привод, это детская игрушка и маркетинг». Зато при упоминании слова «Torsen» у некоторых перехватывает дыхание: «О, это же Audi Quattro, настоящий полный привод!». Справедливо ли такое отношение к каждому из этих механизмов, помогающих реализовать полный привод? Вероятно, нет.
Нужен или нет?
Начать, пожалуй, стоит с того, что сама по себе формулировка вопроса «что лучше, Torsen или Haldex» достаточно некорректная, если не сказать дилетантская. Ведь и Haldex, и Torsen – это частные случаи конструкции полного привода, которых существует множество. Эти механизмы отличаются принципиально: Haldex – это вариация подключаемого муфтой полного привода, а Torsen – это вариант самоблокирующегося межосевого дифференциала, то есть постоянного полного привода. Оба они не уникальны, но и тому, и другому посчастливилось стать одними из популярнейших готовых решений для производителей по внедрению полного привода в свои машины. О том, в чём заключаются особенности муфты и дифференциала в полном приводе, мы уже рассказывали, а сегодня сконцентрируемся на «битве имен». Ведь для многих покупателей, которые не хотят углубляться в детали, выбор типа полного привода на легковом автомобиле зачастую сводится к выбору между Torsen или Haldex. Хотя на самом деле это выбор между двумя разными технологиями.
Еще нужно отметить, что полный привод зачастую значительно усложняет управление автомобилем, и иногда он ездить скорее мешает, чем помогает. Отдельно скромно стоят в сторонке любители внедорожных покатушек, но это совсем другая категория, и для них нет ничего лучше сурового парт-тайма, который на дорогах общего пользования вообще не нужен.
Но иногда полный привод действительно полезен. Он способен помочь выехать зимой из сугроба или проехать в лес за грибами чуть дальше, чем на машине с одной ведущей осью. Ну а кроме того, он радует тех, кто считает, что шильдик на корме с символами «4х4», «AWD» или тем более «4WD» – это признак статуса.
И нельзя не отметить, что полный привод легкового автомобиля, как правило, требуется для повышения его управляемости. Конечно, он там не такой, как на УАЗе, но ни Mitsubishi Lancer Evolution, ни Lancia Delta Integrale без полного привода представить невозможно. Чтобы сделать полный привод комфортным и максимально предсказуемым, его надо наделить хотя бы минимальным интеллектом, который сможет самостоятельно оценивать, какое колесо нужно в данный момент времени сделать ведущим и есть ли необходимость подключать вторую ось. И если такая необходимость есть, то в какой степени её реализовывать? Как раз для таких случаев и разработаны различные способы реализации полного привода с помощью муфт или блокировок межосевого дифференциала. В том числе – муфта Haldex и дифференциал Torsen. В чём отличие этих конструкций и какие у них слабые и сильные места?
Суровая механика
Дифференциал Torsen был изобретён в 1958 году. И нет, его изобрёл не какой-то не известный науке Торсен, а американский инженер Вернон Глизман. Слово «torsen» обозначает «torque sensing», что переводится приблизительно как «чувствующий крутящий момент». В чём ключевая особенность этого дифференциала? В первую очередь в том, что это – именно дифференциал, а не муфта, и он обеспечивает дифференциальный полный привод с постоянным распределением момента на две оси. Вторая особенность – он чисто механический. С одной стороны, в этом его большое преимущество, с другой – огромный недостаток. Разберёмся, как работает этот дифференциал.
В основе конструкции лежит нетипичная для остальных дифференциалов червячная передача (обычно они реализованы с помощью конических шестерён). Точнее, её свойство передавать крутящий момент в одну сторону – исключительно от ведущего элемента к ведомому, но не наоборот.
Существует несколько типов Torsen, но если мы сравниваем его с муфтой Haldex, то для разбора принципа работы возьмём Torsen типа Т-3. То есть, Torsen, который обычно используется в межосевой, а не в межколёсной блокировке. В общем-то, он и был изобретён как раз для межосевой блокировки. Такой дифференциал устанавливается в большое количество полноприводных автомобилей, от Audi RS6 и Q7 до Range Rover и Land Cruiser 200. На самом деле, автомобилей с Torsen в межосевой блокировке больше, но эти нам известны лучше, чем Alfa Romeo Crosswagon Q4 или Nissan Frontier.
Audi RS 6 Avant (C8) ‘2022–н.в.
Отличие Torsen Т-3 от Torsen других типов заключается в том, что он представляет собой собранный в одном корпусе дифференциал с планетарной передачей. То есть, в отличие от межколёсных Torsen Т-1 и Т-2, распределение крутящего момента получается асимметричным – 40:60, где при равном сцеплении с дорогой 40% мощности передаётся на переднюю ось, а 60 – на заднюю. Впрочем, 40:60 – это совсем не обязательная пропорция, и в некоторых автомобилях она может быть другой. Например, на некоторых Alfa Romeo соотношение равно 43:57, но на Audi, которая считается носителем гена Torsen, распределение составляет именно 40:60. И именно это придаёт автомобилям немного заднеприводный характер при отличной управляемости из-за не слишком ярко выраженной избыточной поворачиваемости.
Непосредственно дифференциал при этом такой же, как и в Torsen Т-2: на полуосях установлены косозубые шестерни, а в роли сателлитов выступают винтовые шестерни. В отличие от Torsen Т-1, в котором ось сателлита перпендикулярна полуосям, в Torsen Т-2 и Т-3 их оси параллельны. Это позволило сделать дифференциал компактнее и легче.
Наличие планетарной передачи изменяет и диапазон работы частичной блокировки, и номинальное распределение момента между осями. Если симметричный Torsen может передать до 83% мощности на одно направление (ось или колесо), то Т-3 – до 71%.
Блокировка у Torsen Т-3 частично может срабатывать уже при 20% разницы в нагрузке колёс разных осей, причём ни один Torsen не блокируется полностью. Уровень чувствительности к разнице моментов (то есть, момент срабатывания блокировки) и соотношение моментов между выходными валами задаётся углом наклона зубьев шестерён. То есть, эти характеристики не регулируются и заданы параметрами конструкции установленного на машине конкретного дифференциала.
Основное преимущество Torsen обусловлено его простотой. Его работа зависит исключительно от условий передвижения: силе трения в червячной паре плевать на всякие датчики и прочие условности. Есть пробуксовка – держите блокировку, всё максимально честно и даже сурово. К тому же он не требует никакого сложного обслуживания. Если в нём вовремя менять масло, он проездит вместе с машиной весь срок её службы.
Однако у дифференциала Torsen есть и некоторые недостатки. К ним вернёмся позже, а пока вспомним, чем хороша муфта Haldex.
Всё по подсказкам
Как мы уже говорили, Haldex, в отличие от Torsen, это муфта, а не дифференциал, который надо как-то блокировать. То есть, автомобиль с Haldex имеет не постоянный, а подключаемый полный привод – обычно с постоянной ведущей передней осью и подключаемой задней. Ну а второе очень существенное отличие от Torsen – это наличие электронного управления. Давайте вместе загибать пальцы: датчик положения коленвала, четыре датчика скорости вращения колёс, датчик положения педали газа, датчик угла поворота руля, датчики поперечного и продольного ускорения, датчик скорости коробки передач… Всё, на руках пальцы кончились, а датчики – ещё нет. Тут ещё может быть и датчик положения селектора АКП, а кроме того – блоки управления двигателем, коробкой, ABS, ESP и других систем. Муфта Haldex без всех данных и команд со всех этих датчиков и блоков работать не может.
А вот механическая её часть не настолько сложная. Всего существует пять поколений Haldex, но в рамках этого материала мы подробно рассмотрим только актуальное, пятое.
Как и у муфт предыдущих четырёх поколений, у пятого Haldex момент передаётся с помощью пакета фрикционов, которые сжимаются гидравликой. Для этого поршневой насос с центробежным регулятором и с приводом от собственного электромотора по команде блока управления муфтой накачивает давление в гидросистеме и поддерживает его на уровне, заданном блоком. По команде этого же блока поршень под давлением масла сжимает пакет фрикционов с необходимым усилием, в результате чего муфта начинает передавать мощность на вторую ось, обычно – заднюю, потому что, как мы помним, чаще Haldex используется на автомобилях с основным передним приводом и подключаемым задним.
В чём Haldex наголову уделывает Torsen, так это в избирательности своей работы. Современная многодисковая муфта настолько умная, что может отчасти заранее изменять свой режим работы, не дожидаясь необходимости изменить степень блокировки вследствие возникшей пробуксовки (заодно сравните это с Haldex первого поколения, с которой пробуксовывающее колесо должно было сделать минимум четверть оборота для начала блокировки). И если раньше её недостатком часто называли грубость включения, на Haldex пятого поколения такого практически не бывает: она работает намного более предсказуемо и мягко. А вот на машинах с первым Haldex водителям надо было быть готовым к тому, что их в идеальных условиях почти переднеприводный автомобиль в скользком повороте мог продемонстрировать неожиданную избыточную управляемость и встать поперёк дороги. Сейчас такого нет, и рядовому водителю, не практикующему слишком агрессивное вождение, пятый Haldex подойдёт идеально.
Volvo XC70
При этом надо отметить, что Haldex никогда не отключает заднюю ось полностью. Около 10% мощности подаётся на неё всегда. Это не лишает автомобиль с основной передней ведущей осью недостаточной поворачиваемости, но помогает муфте всегда быть наготове и срабатывать максимально быстро.
К сожалению, в муфте Haldex пятого поколения нет масляного фильтра, который использовался на муфте четвёртого поколения. С одной стороны, это упрощает обслуживание (нет необходимости его менять), но с другой – ускоряет загрязнение масла продуктами износа фрикционов. Поэтому замену масла на пятом Haldex надо проводить чаще, чем на четвёртом: хотя бы раз в 30 тысяч километров, а не в 60.
Хорошо, но не идеально
Теперь перейдём к недостаткам этих конструкций.
Несмотря на свою простоту, Torsen очень критично относится к качеству масла из-за высоких нагрузок на червячные передачи и возникающей в них силе трения, что приводит к достаточно высокой рабочей температуре. Да, он устроен просто и теоретически очень надёжен, но заливать в него что попадётся под руку нельзя – подойдёт только масло для дифференциала такого типа. Кроме того, у Torsen не очень высокий КПД из-за больших потерь на трение, а значит, при прочих равных с ним и расход топлива выше. Впрочем, последнее не слишком критично, да и вряд ли владельцы Audi S8 сильно переживают из-за расхода бензина. Ну и, кроме того, Torsen совершенно не гибкий в настройках: какие в него поставили шестерни, с теми и придётся ездить. То есть, с постоянными параметрами блокировки. И ещё он не терпит длительной езды в заблокированном состоянии. На практике это означает, что не надо его мучить быстрой ездой на «докатке» – диаметр колёс должен быть одинаковым.
Audi S8 ‘2021–н.в.
Haldex в силу своего интеллекта электронно-гидравлическо-механической природы может быть настроен под конкретный автомобиль (а используется он в десятках различных моделей) с наиболее подходящими параметрами блокировки. Даже количество фрикционных дисков в пакете у разных машин разное – чем их больше, тем больший крутящий момент сможет передавать муфта. Это всё прекрасно, но даже четвёртый Haldex не сможет работать, если по каким-то причинам отключилась система курсовой стабилизации – даже из-за поломки датчика скорости одного из колёс. А если слишком часто мучить эту муфту внедорожными вылазками и слишком редко менять масло, можно столкнуться с рывками при включении заднего привода: это чаще всего говорит о грязном масле. В общем, наличие гидравлики вносит некоторые ограничения, и Torsen, напрочь её лишённый, некоторые издевательства переносит легче.
Оба механизма по-своему хороши, но при этом оба они неидеальны. При этом надо отдать должное Haldex: стремительная цифровизация автомобилей увеличивает их возможности, позволяя работать этим муфтам одновременно и быстрее, и деликатнее. Torsen в этом отношении заметно отстаёт, но теоретически он более надёжный и ресурсный – не считая того, что он обеспечивает «тот самый, настоящий» дифференциальный полный привод.
Однако и тот, и другой механизм любят качественное и своевременное обслуживание. Torsen при его наличии практически вечен, Haldex – экономичен и предсказуем. Что из этого важнее – решать вам.
