Eugenio,77
mail@toyota-club.net
© Toyota-Club.Net
Jan 2019 - Jan 2023

Новый для Тойоты вариант реализации полного привода - Dynamic Torque Vectoring AWD - представлен в 2018 году. Суть этой схемы: постоянный передний привод, без межосевого и заднего дифференциалов, с раздельным подключением задних колес электромеханическими многодисковыми муфтами, установленными на заднем редукторе. Основная инновация - еще две кулачковые муфты, которые размыкают силовую передачу в раздаточной коробке и заднем редукторе, чтобы в моноприводном режиме не вращался карданный вал.



Подробно рассмотрим устройство DTV на примере RAV4 AXAA54 (пятого поколения), с раздаточной коробкой GF2A и задним редуктором FD15EF.

1 - раздаточная коробка (концевой выключатель), 2 - задний редуктор (концевой выключатель), 3 - датчик частоты вращения, 4 - датчик температуры, 5 - левая муфта, 6 - правая муфта

Задний редуктор

Узел включает в себя задний угловой редуктор, вал, две электромеханические муфты и механизм размыкания силовой передачи с кулачковой муфтой.

1 - электромеханическая муфта 4WD, 2 - фрикционы и электромагнит муфты 4WD, 3 - электромагнит задней кулачковой муфты, 4 - шариковый подшипник, 5 - ведомая шестерня редуктора

Передаточное отношение здесь меньше, чем в зубчатой паре раздаточной коробки, поэтому частота вращения элементов до муфты всегда несколько выше, что должно улучшать отклик в моменты подключения полного привода (специально обращаем внимание тех, кто практикует самодельное управление муфтами ATC).

1 - карданный вал, 2 - фланец редуктора, 3 - ведомая шестерня, 4 - муфта 4WD, 5 - корпус муфты, 6 - втулка, 7 - вал редуктора, 8 - внутренняя ступица, 9 - ведущая шестерня, 10 - приводной вал

Электромеханические многодисковые муфты установлены на заднем редукторе. Внешние части главного и управляющего фрикционов закреплены на передней крышке, внутренняя часть главного фрикциона - на валу, внутренняя часть управляющего фрикциона - на фасонной шайбе. Главный фрикцион - многодисковый, работает в масляной ванне.

1 - передняя крышка, 2 - приводной вал, 3 - внутренняя ступица, 4 - поршень, 5 - якорь, 6 - фасонная шайба, 7 - электромагнит, 8 - управляющий фрикцион, 9 - главный фрикцион

Если электромагнит не запитывается током, фрикционы остаются в выключенном состоянии - подводимая к передней крышке мощность не передается на ступицу муфты и приводной вал.

1 - передняя крышка, 2 - внутренняя ступица, 3 - поршень, 4 - фасонная шайба, 5 - ЭБУ 4WD, 6 - электромагнит, 7 - управляющий фрикцион, 8 - якорь, 9 - главный фрикцион

При подаче на электромагнит тока, к нему притягивается якорь и замыкает управляющий фрикцион. При этом фасонная шайба получает круговое движение, шарики перемещаются по пазам и придают поступательное движение поршню, который сжимает пакет главного фрикциона. Мощность передается от передней крышки на ступицу муфты и далее на приводной вал колеса.

1 - передняя крышка, 2 - внутренняя ступица, 3 - поршень, 4 - фасонная шайба, 5 - ЭБУ 4WD, 6 - электромагнит, 7 - управляющий фрикцион, 8 - якорь, 9 - главный фрикцион. a - большой ток, b - малый ток

Величина передаваемого усилия бесступенчато регулируется изменением силы тока в электромагните - чем больше ток, тем больше ход поршня.

Малый ток. a - усилие управляющего фрикциона (малое), b - ход поршня

Большой ток. a - усилие управляющего фрикциона (большое), b - ход поршня

Механизм размыкания силовой передачи выполнен в виде кулачковой (зубчатой) муфты, которая при необходимости соединяет шестерню с валом редуктора. Для более плавного включения механизм дополняется синхронизатором, который позволяет уравнивать скорости вращающихся элементов.

1 - ведущая шестерня, 2 - ведомая шестерня, 3 - втулка, 4 - возвратная пружина, 5 - вал редуктора, 6 - поршень, 7 - держатель, 8 - кулачок 2, 9 - электромагнит, 10 - шарик, 11 -кулачок 1. a - синхронизатор, b - зацепление муфты.

Порядок срабатывания (замыкание):
- Ток подается на электромагнит
- Якорь притягивается, замедляя вращение кулачка 2
- Возникает разница в угловой скорости кулачков 1 и 2
- Шарик расклинивается и раздвигает кулачки
- Кулачок 1 толкает поршень, который перемещает втулку
- Синхронизатор выравнивает скорости вращения ведомой шестерни и вала редуктора

1 - шестерня, 2 -втулка, 3 - возвратная пружина, 4 - входной вал, 5 - поршень, 6 - держатель, 7 - кулачок 1, 8 - шарик, 9 -кулачок 2, 10 - электромагнит, 11 - якорь

- Подача тока прекращается
- Поршень и втулка выталкиваются обратно возвратной пружиной
- При возврате поршень перещелкивается на другой вырез держателя, обратный ход поршня и втулки оказывается больше
- Кулачковая муфта замыкается
- Шестерня через втулку соединяется с валом

1 - шестерня, 2 - втулка, 3 - возвратная пружина, 4 - вал, 5 - поршень, 6 - держатель, 7 - кулачок 1, 8 - шарик, 9 -кулачок 2, 10 - электромагнит, 11 - якорь

1 - втулка, 2 - держатель, 3 - кулачок 1. a - разомкнуто, b - электромагнит включен, c - электромагнит выключен, d - замкнуто

Порядок срабатывания (размыкание):
- Ток подается на электромагнит
- Якорь притягивается, замедляя вращение кулачка 2
- Возникает разница в угловой скорости кулачков 1 и 2
- Шарик расклинивается и раздвигает кулачки
- Кулачок 1 толкает поршень, который перемещает втулку
- Кулачковая муфта размыкается

1 - шестерня, 2 - втулка, 3 - возвратная пружина, 4 - вал, 5 - поршень, 6 - держатель, 7 - кулачок 1, 8 - шарик, 9 - кулачок 2, 10 - электромагнит, 11 - якорь

- Подача тока прекращается
- Поршень и втулка выталкиваются обратно возвратной пружиной
- При возврате поршень перещелкивается на следующий вырез держателя, обратный ход поршня и втулки оказывается меньше
- Муфта остается разомкнутой, шестерня через втулку не соединяется с валом

1 - шестерня, 2 - втулка, 3 - возвратная пружина, 4 - вал, 5 - поршень, 6 - держатель, 7 - кулачок 1, 8 - шарик, 9 - кулачок 2, 10 - электромагнит, 11 - якорь

1 - втулка, 2 - держатель, 3 - кулачок 1. a - замкнуто, b - электромагнит включен, c - электромагнит выключен, d - разомкнуто

Раздаточная коробка

Обычный угловой редуктор в данной схеме дополняется кулачковой муфтой размыкания силовой передачи.

1 - корпус переднего дифференциала, 2 - входной вал, 3 - втулка, 4 - ведущая шестерня, 5 - ведомая шестерня, 6 - выходной вал, 7 - карданный вал

Передняя кулачковая (зубчатая) муфта при необходимости соединяет входной вал с ведущей шестерней раздатки.

1 - шестерня, 2 - втулка, 3 - возвратная пружина, 4 - входной вал, 5 - поршень, 6 - держатель ,7 - кулачок 2, 8 - электромагнит, 9 - шарик, 10 - кулачок 1

Порядок срабатывания (замыкание):
- Ток подается на электромагнит
- Якорь притягивается, замедляя вращение кулачка 2
- Возникает разница в угловой скорости кулачков 1 и 2
- Шарик расклинивается и раздвигает кулачки
- Кулачок 1 толкает поршень, который перемещает втулку

1 - шестерня, 2 -втулка, 3 - возвратная пружина, 4 - входной вал, 5 - поршень, 6 - держатель, 7 - кулачок 1, 8 -кулачок 2, 9 - электромагнит, 10 - якорь, 11 - шарик.

- Подача тока прекращается
- Поршень и втулка выталкиваются обратно возвратной пружиной
- При возврате поршень перещелкивается на другой вырез держателя, обратный ход поршня и втулки оказывается больше
- Кулачковая муфта замыкается
- Шестерня через втулку соединяется с валом

1 - шестерня, 2 -втулка, 3 - возвратная пружина, 4 - входной вал, 5 - поршень, 6 - держатель, 7 - кулачок 1, 8 -кулачок 2, 9 - электромагнит, 10 - якорь, 11 - шарик

1 - втулка, 2 - держатель, 3 - кулачок 1. a - разомкнуто, b - электромагнит включен, c - электромагнит выключен, d - замкнуто

Порядок срабатывания (размыкание):
- Ток подается на электромагнит
- Якорь притягивается, замедляя вращение кулачка 2
- Возникает разница в угловой скорости кулачков 1 и 2
- Шарик расклинивается и раздвигает кулачки
- Кулачок 1 толкает поршень, который перемещает втулку
- Кулачковая муфта размыкается

1 - шестерня, 2 -втулка, 3 - возвратная пружина, 4 - входной вал, 5 - поршень, 6 - держатель, 7 - кулачок 1, 8 -кулачок 2, 9 - электромагнит, 10 - якорь, 11 - шарик

- Подача тока прекращается
- Поршень и втулка выталкиваются обратно возвратной пружиной
- При возврате поршень перещелкивается на следующий вырез держателя, обратный ход поршня и втулки оказывается меньше
- Муфта остается разомкнутой, шестерня через втулку не соединяется с валом

1 - шестерня, 2 -втулка, 3 - возвратная пружина, 4 - входной вал, 5 - поршень, 6 - держатель, 7 - кулачок 1, 8 -кулачок 2, 9 - электромагнит, 10 - якорь, 11 - шарик

1 - втулка, 2 - держатель, 3 - кулачок 1. a - замкнуто, b - электромагнит включен, c - электромагнит выключен, d - разомкнуто

Управление

По сравнению с ATC количество элементов увеличилось в несколько раз: в раздаточной коробке - электромагнит передней кулачковой муфты и датчик ее положения, в заднем редукторе - электромагнит задней кулачковой муфты и датчик ее положения, датчик частоты вращения карданного вала, датчик температуры редуктора, электромагниты правой и левой муфт 4WD.

Блок управления 4WD - отдельный, расположен в корме автомобиля. В работе системы используются датчик положения рулевого колеса, датчики частоты вращения колес, датчик углового перемещения (ускорения), датчик замедления, сигналы положения педали тормоза и стояночного тормоза, положения дроссельной заслонки, частоты вращения коленчатого вала, выбранной передачи, сигналы ЭБУ двигателя, трансмиссии, ABS/VSC...

Система управления автоматически поддерживает запрограммированное значение передаваемого на задние колеса момента, и корректирует его распределение между колесами задней оси для повышения стабильности движения.
В установившемся режиме движения и с набором скорости система уменьшает момент на задних колесах, а через некоторое время размыкает силовую передачу с целью экономии.


При резком старте с места тяга на задних колесах традиционно увеличивается, для предотвращения эффекта торможения при повороте на небольшой скорости - уменьшается. При торможении 4WD отключается для лучшей эффективности.


Получая данные от массы датчиков автомобиля, система самостоятельно определяет момент входа в поворот, сравнивает текущие значения ускорений с идеальными, и, благодаря возможности по отдельности изменять моменты на внешнем и внутреннем колесах, корректирует недостаточную или избыточную поворачиваемость. Взаимодействие DTV и VSC должно позволять плавно ускоряться даже в условно скользких поворотах.


Индикатор (диаграмма распределения момента) на комбинации приборов количеством сегментов сигнализирует о величине момента, подводимого к каждому из колес.


Тойоты с DTV первыми получили трехпозиционный контроллер "Multi-Terrain Select" - функции оптимального управления полным приводом для выбранных условий.

Режим "Mud&Sand" - для случаев, когда требуется грести всеми колесами, невзирая на пробуксовки - грязь, снег, песок умеренный глубины (чтобы на закопаться до посадки на днище). Колесные муфты при этом максимально зажаты (полный привод принудительно подключен) вплоть до 40 км/ч. Эмуляция межколесных блокировок минимальна и не препятствует пробуксовке.

Режим "Rock&Dirt" - для случаев, когда требуется обеспечить максимальный крутящий момент на колесах, имеющих лучшее сцепление - диагональное вывешивание, особенно неровная или неоднородная поверхность. Колесные муфты максимально зажаты (полный привод принудительно подключен) вплоть до 25 км/ч. Эмуляция межколесных блокировок максимальна, буксующее колесо подтормаживается быстрее и сильнее (применительно к передним колесам, поскольку сзади достаточно не замыкать муфту буксующего колеса).


Плюс новой схемы очевиден - если в ATC принудительное включение муфты в какой-то степени имитировало полный привод с заблокированным межосевым дифференциалом, то DTV по сути имитирует еще и блокировку заднего дифференциала (без необходимости подтормаживать буксующее колесо с помощью VSC).

По своему рыночному позиционированию DTV не заменяет, а только дополняет схему ATC/DTC, и пока будет устанавливаться только на топовые комплектации тойотовских моделей.


Новые заводские коды неисправностей, относящиеся к системе DTV:

Toyota DTC	Cause
C05D81C	4WD clutch A actuator - control circuit performance / voltage out of range
C05E01C	4WD clutch A position sensor - circuit range/performance / voltage out of range
C05E71C	4WD clutch B actuator - control circuit performance / voltage out of range
C120C1C	Linear solenoid - power supply circuit / voltage out of range
C123A1C	Supply voltage circuit - voltage out of range
C13E01C	4WD clutch B position sensor - circuit range/performance / voltage out of range
C13E51C	4WD right range actuator - control circuit performance / voltage out of range
C13E91C	4WD left range actuator - control circuit performance / voltage out of range
C13ED1C	4WD ring gear revolution sensor - circuit voltage out of range
C13F21C	4WD rear differential oil temperature sensor - voltage out of range
C13F700	4WD front disconnect system - performance
C13F800	4WD rear disconnect system - performance

Практика

По давней тойотовской традиции, сырые инновационные решения оказываются наиболее слабым местом конструкции. Так и в DTV - проблемы полезли из механизма размыкания силовой передачи. • Включение индикатора неисправности AWD и ошибка C13F800 на ранних RAV4. Описано в T-SB-0086-19. Решение - заменить задний редуктор на модифицированный (41110-42051, редуктор без боковых электромеханических муфт) • Кстати о муфтах: кое-то подбросил журналистам мысль, что две муфты сзади подразумевают уменьшение нагрузки на каждую, повышение надежности и снижение нагрева. Хотя казалось бы очевидно, что нагрузка (крутящий момент) на каждом из двух отдельных фрикционов стал даже больше - единственная муфта DTC стоит до заднего редуктора, тогда как между муфтами DTV делится момент, умноженный на число главной пары редуктора (2.235). • Вторая проблема сложнее - шум срабатывания кулачковой муфты в раздаточной коробке. При ускорении он скрывается за шумом двигателя, но при замедлении слышен очень отчетливо (короткое гудение, иногда - в сопровождении глухих щелчков). При обычном ритме движения в режиме Normal, тойотовский алгоритм управления часто играет с полным приводом, поэтому внезапные "мычания" как минимум раздражают. Описано в TSB CP-00166T-TME (Европа) или T-SB-0065-19 (США). Причиной в нем названо подклинивание привода кулачковой муфты раздаточной коробки в результате загрязнения продуктами износа. Предписания - заменить электромагнит кулачковой муфты в сборе (изначально раздаточная коробка DTV поставлялась в запчасти как единый неразборный узел, поэтому дополнительно введен компонент 41406-42010, Electro-magnetic Clutch Assy). Однако, судя по отзывам заменивших электромагнит, первопричина дефекта не устранена, и среди американской части владельцев новых топовых RAV4 уже звучат слова "lemon law" и "trade-in". Тойотовцы изрядно подумали и выпустили новый бюллетень (T-SB-0019-20). Теперь, именно во избежание повторного проявления дефекта, предписывается устанавливать новые компоненты в правильном положении, метками в сторону трансмиссии. • Следующая проблема опять связана с задним редукутором. Американский T-SB-0067-20 или европейский CP-00381T-TME предписывают менять тот самый редуктор без муфт, что и в первом бюллетене, на его очередную модификацию (41110-42050/42051/42052 → 41110-42053/42080). Внешние проявления дефекта - довольно разнообразный набор шумов при срабатывании кулачковой муфты (гудение, треск, удары и, наиболее карактерные, 1-2-3-кратные щелчки). • Еще один позднейший бюллетень T-SB-0022-22 (17.03.2022) "Abnormal Noise From the AWD Dynamic Torque Vectoring Disconnect System" допускает замену не только заднего редуктора в сборе (41110-42050/42051/42052 ⇒ 41110-42053), но и раздаточной коробки в сборе (36100-42170, 36100-42171 ⇒ 36100-42172). • Сообщение 'Неисправность системы AWD' сопровождается DTC C13F700. Производственные изменения (новая логика отключения, улучшение процесса сборки раздаточной коробки и трансмиссии, специальная пружина в модуле внутреннего датчика положения) внедрены после 16.08.2021. Предписание - (1) замена раздаточной коробки (36100-42170,36100-42171,36100-42172 ⇒ 36100-42190), (2) перепрограммирование блока управления 4WD. Описано в TSB CP-00636T-TME (10.11.2021) для RAV4 российского производства (TMR).