Allerwiel-Aandryf Verduidelik: Geskiedenis, Tegnologie, en Hoe AWD-stelsels Werk

Hierdie artikel het begin as ‘n reguit tegniese gids — iets soos “Alles wat jy ooit wou weet oor allerwiel-aandryf, maar nie geweet het by wie om te vra nie.” Ons het beplan om te dek hoe oop differensiale verskil van visko-koppelaar- of Haldex-tipe eenhede, wat selfsluitende differensiale eintlik doen, en hoekom enige van dit saak maak. Maar hoe dieper ons in die geskiedenis gedelf het, hoe meer verras het ons geraak. Dit blyk dat die eerste passasiersmotor met permanente allerwiel-aandryf meer as honderd jaar gelede in Nederland gebou is. En in 1935 het ‘n vierwiel-aangedrewe Amerikaanse wedrenmotorkar verbasend naby gekom om die loop van wêreldgeskiedenis te verander.

Hoekom het ‘n passasiersmotor allerwiel-aandryf nodig? In die 21ste eeu lyk die antwoord voor die hand liggend: beter trekkrag, minder wielspinsel op gladdige oppervlaktes, en verbeterde hantering onder drywing. Vier aangedrewe wiele is bloot beter as twee. Maar die mensdom het verbasend lank geneem om op hierdie basiese waarheid te handel. Vra enige motorgeskiedkundige en hulle sal jou vertel dat die allerwiel-aandryf-era vir massamark-passasiersmotor in 1980 begin het met die Audi Quattro. Hulle mag ook skaars voorgangers noem — die 1966 Britse supermotor Jensen FF en die 1972 Subaru Leone 4WD. ‘n Werklike kenner sal egter vinnig opmerk dat vroeë vierwiel-aangedrewe Subarus glad nie permanente AWD-stelsels was nie — hulle was deeltyds. En soos ons sal verduidelik, is dit ‘n deurslaggewende onderskeid.

Deeltydse 4WD: ‘n Tussentydse Oplossing

Deeltydse aandryf op een as is ‘n kompromisoplossing, en nie ‘n besonder elegante een vir padmotors nie. Die term “Deeltydse 4WD” het ontstaan in die wêreld van SUV’s en veldtrokke. In hierdie konfigurasie dryf een as permanent terwyl die ander rigied op aanvraag verbind word — maar hierdie rigiede verbinding kan slegs buitepad gebruik word. Op geplaveidde oppervlaktes moet die deeltydse stelsel heeltemal ontkoppel word. Hier is hoekom:

• Wanneer ‘n motor draai, beweeg die voorwiele op ‘n langer boog as die agterste wiele en moet dus vinniger roteer.
• Met ‘n rigied gekoppelde allerwiel-aandryftstelsel word trekkrag by die voorwiele verminder terwyl wringkrag by die agterkant toeneem.
• In sommige gevalle kan die voorwiele eintlik remkrag genereer eerder as dryfkrag — wat weerstand verhoog en die motor moeiliker om te stuur maak.
• Op los oppervlaktes soos modder of sneeu is hierdie effek hanteerbaar, maar op teer veroorsaak dit ernstige kragoordrag-binding en hanteerprobleme.

Wanneer ‘n motor ‘n draai navigeer, volg elke wiel sy eie boog en moet op ‘n verskillende spoed roteer. Dit is hoekom ‘n permanente allerwiel-aandryftstelsel drie differensiale benodig: twee inter-wieldifferensiale (een per as) en een inter-as-differensiaal om albei aangedrewe asse toe te laat om onafhanklik van mekaar te roteer.

Ten spyte van hierdie nadele het rigied gekoppelde allerwiel-aandryf wel op sommige padvoertuie verskyn — hoewel hulle nader aan veldtrokke van karakter was. In die Sowjet-Unie, byvoorbeeld, het die GAZ-61 “Emka” — ‘n vierwiel-aangedrewe sedan met ‘n sessilinder-enjin en ‘n deeltydse voorste as — so vroeg as 1938 in kleinbatproduksie gegaan. Na die oorlog het soortgelyke kragoordragte verskyn in die GAZ-M72 “Pobeda”-veldvariant en die Moskvitch-410. Die 1972 Subaru Leone 4WD het dieselfde logika gevolg: dit is gebou vir buitepadsgebruik, met ‘n hoër ryposisie as standaard voorwiel-aangedrewe Subarus, en ‘n handmatig gekoppelde agterste as.

Die Subaru Leone 4WD-stasiewaentjie (1972–1979) was ‘n vierwiel-aangedrewe aanpassing van ‘n voorwiel-aangedrewe platform, met ‘n handmatig gekoppelde agterste as. Sleutelspesifikasies het ingesluit:

• Enjin-opsies: 1,4-liter (72 pk) of 1,6-liter (80 pk)
• Karosserystyle: stasiewaentjie, sedan en bakkie
• Agterwielajandryf-betrokkenheid: handmatig op handratmotors; outomaties via ‘n meerdisk-wrywingskoppelaar op outomatiese
• Hierdie deeltydse reëling het voortgeduur op alle vierwiel-aangedrewe Subarus tot 1989

Die kernprobleem met deeltydse allerwiel-aandryf is dat dit nutteloos is op geplaveidde paaie waar die meeste motors die meeste van hul tyd deurbring — tog moet die motor altyd die ekstra gewig van ‘n oordragkas, ‘n tweede dryfas en ‘n sekondêre as-samestelling dra. Om ‘n deeltydse stelsel na voltyds te omskep, benodig egter slegs een addisionele komponent: ‘n inter-as-differensiaal in die oordragkas.

Voltyds Allerwiel-Aandryf: Hoe Dit Werk en Waarom Dit Saak Maak

Die inter-as-differensiaal is die sleutel tot permanente allerwiel-aandryf. Twee inter-wieldifferensiale — een by elke as — laat die linker- en regterwiele op elke as toe om op verskillende spoed te roteer deur draai. Die inter-as-differensiaal verrig dieselfde werk tussen die voor- en agterste asse. ‘n Motor wat met al drie differensiale toegerus is, kan permanente allerwiel-aandryf op enige padoppervlak laat loop sonder kragoordrag-binding of hanteringsstraf.

Eenvoudig in teorie — tog het die motorbedryf-hoofstroom tot die vroeë 1980’s voltydse AWD as onnodig beskou vir padmotors. Die konvensionele wysheid was dat voortdurend ‘n tweede paar wiele en alle verwante kragoordragkomponente op droë teer draai, geraas byvoeg en brandstof mors. Die Audi Quattro het hierdie denke permanent verander. Deur enjinwringkrag oor al vier wiele op alle tye te versprei, ‘n voltydse AWD-stelsel:

• Laat ‘n groter greepgrens beskikbaar vir die hantering van laterale kragte in draai
• Verbeter stabiliteit aansienlik wanneer versnelling of remming in die middel van ‘n draai
• Verminder die risiko van skielike oordraai of onderdraai wat deur smoorklep-insette veroorsaak word

Die Audi 80 Quattro van die laat 1980’s illustreer hoe verfyn hierdie uitleg geword het. Die Quattro-argitektuur is meer kompak as die mededingende Ferguson-formule-oordrag. Vanaf 1984 het Audi die Torsen-selfsluitende differensiaal aanvaar — ‘n suiwer meganiese toestel wat reageer op veranderinge in wringkrag op elke uitvoeras eerder as op wielspeedverskille. Anders as ‘n visko-koppelaar-gebaseerde differensiaalslot, sluit die Torsen slegs onder trekkrag, nie tydens remming nie, wat beteken dit is volledig versoenbaar met ABS-stelsels en verbeter stabiliteit tydens vertraging.

Dit is die moeite werd om te nota dat die Range Rover (1970) en die Russiese Lada Niva (1976) algemeen beskou word as die eerste massaproduseerde voertuie met inter-as-differensiale — maar beide is stewig in die buitepads-kategorie. Die Audi Quattro eis die pionier-titel spesifiek onder passasiersmotor.

Vroeë Vierwiel-Aangedrewe Wedrenmotors: Van Spyker tot Bugatti

Het wedrenmotorkar-ontwerpers voltyds allerwiel-aandryf voor die Quattro-era verken? Die antwoord is ‘n definitiewe ja — en die verhaal gaan terug veel verder as wat die meeste mense verwag.

Ferdinand Porsche se eerste naoorlogse projek was ‘n vierwiel-aangedrewe wedrenmotorkar: die Cisitalia 360, met ‘n midmotor-uitleg en ‘n 1,5-liter twaalfsilinder-enjin. Die voorwiel-aandryf was egter deeltyds — die bestuurder het dit slegs op reguit gedeeltes van die baan ingeskakel, terugskakelend na agterwielajandryf voor draai.

Maar Porsche het eintlik ‘n vierwiel-aangedrewe voertuig baie vroeër gebou: ‘n elektriese motor met vier individuele wiel-motors, wat in 1900 dateer. Die werklike skok vir motorgeskiedkundiges is egter die 1902-wedrenmotorkar gebou deur die Nederlandse vervaardiger Spyker. Op ‘n tyd toe selfs remme slegs op die agterste wiele gemonteer was, het hierdie motor werklike voltyds allerwiel-aandryf gehad — voltooi met ‘n inter-as-differensiaal.

Die Spyker-maatskappy was in 1880 deur die Spijker-broers as ‘n perd-aangedrewe rytuigmaker gestig. Hul eerste motor het in 1900 verskyn, en twee jaar later, saamwerkend met Belgiese ontwerper Joseph Valentin Laviolette, het hulle die vierwiel-aangedrewe Spyker 60 PK-wedrenmotorkar (1902–1907) geproduseer. Die spesifikasie was buitengewoon gevorderd vir die era:

• Drie differensiale — inter-as en beide inter-wiel
• Drie afsonderlike remmeganismes — twee op die agterste wiele, een op die voorste dryfas
• ‘n Vierwiel-aandryftstelsel wat in konsep vir dekades nie geëwenaar sou word nie

Die voltyds vierwiel-aandryfkonsep is dus wel meer as ‘n eeu oud. Nie baie vierwiel-aangedrewe Spykers is gebou nie — hulle was buitengewoon duur en het nooit betekenisvolle wedrensukses behaal nie. Twee meer ambisieuse AWD-wedrenprojekte het in die vroeë 1930’s gevolg: die Bugatti Tipo 53 en die Miller FWD.

Die Bugatti Tipo 53-projek het sy oorsprong gehad by Fiat-ingenieur Antonio Pichetto, wat die idee in 1930 aan Ettore Bugatti voorgestel het. Drie motors is in 1932 voltooi, elk met die volgende kenmerke:

• ‘n 300 pk supergelaaide reguit-agt-enjin
• Voltyds allerwiel-aandryf met drie differensiale
• ‘n Oordragkas en inter-as-differensiaal geïntegreer met die afsonderlik gemonteerde ratkas
• Dryfasse vir beide asse geposisioneer aan die linkerkant van die motor
• ‘n Onafhanklike voorste vering op ‘n dwarsveer — ongewoon vir Bugatti

Ten spyte van die oortref van tydgenootlike agterwielajandreef-motors deur gruis-draai, het die Tipo 53 gely onder oormatige stuurpoging weens die gebruik van standaard Cardan-gewrigte eerder as konstante-spoed-gewrigte in die voorste dryfasse. Die drie motors het tot 1935 meegeding.

Die Miller FWD het ontstaan deels omdat Amerikaanse ontwerper Harry Miller ‘n voorwiel-aangedrewe Bugatti bestudeer het wat spesifiek vir ontleding aangekoop is. Geïnspireer deur Bugatti se benadering, het Miller sy eie vierwiel-aangedrewe chassis ontwikkel met borgskappe van die FWD-vragmotormaatskappy. Een van die vierwiel-aangedrewe Millers het die 1934 Indianapolis 500 gelei voordat dit met meganiese probleme op nooiende plek teruggetrek het.

Hierdie motors is ook verbind met een van die vreemdste “wat as”-oomblikke in motorgeskiedenis. Tydens ‘n wedren op die AVUS-baan in Berlyn in 1935, het ‘n vierwiel-aangedrewe Miller derde gery toe sy reguit-agt-enjin katastrofies gefaal het, wat puin na die tribune gestuur het. Adolf Hitler was daardie dag teenwoordig in die tribune. As selfs ‘n klein fragment hom bereik het, sou die loop van die Tweede Wêreldoorlog — en wêreldgeskiedenis — heeltemal anders kon gewees het.

Die Ferguson-Formule: Die AWD-stelsel Wat Alles Verander Het

Om die volgende kritieke hoofstuk in allerwiel-aandryf-geskiedenis te verstaan, help dit om ‘n fundamentele beperking van oop inter-as-differensiale te herbesoek. ‘n Oop differensiaal laat een as vrylik draai terwyl die ander geen wringkrag ontvang nie. As die agterste wiele heeltemal grip verloor, kan die voorste wiele stasionêr bly terwyl die agterste wiele draai — die differensiaal doen niks om dit te verhoed nie.

Die oplossing wat vir SUV’s ontwikkel is, was positiewe sluit: die bestuurder skakel handmatig ‘n meganisme in wat die differensiaalratels rigied sluit en die differensiaal-aandryf in ‘n vaste verbinding omskep. Hierdie benadering is gebruik in vroeë Range Rovers, die Lada Niva, en baie ander buitepads-voertuie — insluitend die eerste generasie Audi Quattro, wat vereis het dat die bestuurder die sentrale differensiaal handmatig sluit tot 1984. Maar handmatige sluiting is nog ‘n kompromis: dit moet op harde oppervlaktes ontkoppel word, en dit bied geen beskerming as wielspinsel onverwags op ‘n gladdige pad begin nie.

Die eerste outomatiese selfsluitende inter-as-differensiaal was die skepping van Britse wedrenbestuurder en ingenieur Tony Rolt. Saam met sy vriend en mede-wederingner Fred Dixon het Rolt die Rolt/Dixon Developments-werkswinkel voor die oorlog bedryf. Daarna het die twee gefassineer geraak deur die potensiaal van permanente allerwiel-aandryf. Na die bou van ‘n eksperimentele vierwiel-aangedrewe toetsbed genaamd die “Krap”, het hulle in 1950 kragte saamgevoeg met Harry Ferguson — die suksesvolle trekkervervaardiger — om Harry Ferguson Research te vorm.

Ferguson se visie was nie ‘n wedrenmotorkar nie, maar ‘n werklik veilige padmotor: een waarvan die wiele nie sou draai onder versnelling of sluit onder remming nie. Rolt en Dixon het besluit om so ‘n motor heeltemal van nuuts af te ontwerp — karosserie, oordrag en kragopdragstelsel ingesluit. Met ervare ontwerper Claude Hill (voorheen van Aston Martin) as hoofingenieur aangestel, is die eksperimentele Ferguson R4-sedan na ses jaar van ontwikkeling voltooi. Die spesifikasie was merkwaardig vir 1956:

• Permanente allerwiel-aandryf met ‘n selfsluitende inter-as-differensiaal
• ‘n Plat-vier-enjin
• Skyfremme op al vier wiele
• Die Dunlop MaxaRet elektromeganiese antisluitremstelsel, aangepas uit die lugvaart

Die hart van die Ferguson-formule-oordrag was ‘n vernuftige selfsluitende meganisme binne die oordragkas. Benewens die differensiaal het die eenheid ‘n ekstra ratset, twee bal-oorringlekoppelaars en twee pakkette wrywingsdiskette bevat. Onder normale toestande het hierdie elemente stil geloop. Maar wanneer die wiele van een as begin gly het — wat ‘n verskil in uitvoeras-spoed veroorsaak het — sou een van die koppelaars inhaak, sy wrywingspak teen die differensiaaltande druk en onmiddellik die differensiaal-aandryf in ‘n vaste verbinding omskep.

‘n Tweede prototipe, die 1962 Ferguson R5-stasiewaentjie, was selfs meer bekwaam. Autocar-tydskrifttoetsers het opgemerk dat dit die grense van aanhegting bereik het teen spoed wat byna onmoontlik gelyk het. Ten spyte hiervan het geen vervaardiger ingestem om die Ferguson in produksie te plaas nie — die kompleksiteit en koste was te hoog. In 1962 het Tony Rolt egter die bestuur van Jensen Cars oortuig om die Ferguson-formule-oordrag aan te pas vir hul aankomende CV8-koepee, wat ‘n 300 pk Chrysler V8-enjin gebruik het. Drie jaar later is ‘n eksperimentele vierwiel-aangedrewe Jensen CV8 FF voltooi.

In 1966 het die Jensen Interceptor die CV8 vervang — en saam met die standaard agterwielajandreef-koepee het Jensen ‘n allerwiel-aangedrewe variant aangebied met ‘n diskrete “FF”-naamlabel. Die Jensen FF het die wêreld se eerste produksiepassasiersmotor geword wat ‘n selfsluitende inter-as-differensiaal met ABS kombineer. Die “FF”-aanduiding het gestaan vir “Formule Ferguson.” Sleutelspesifikasies het ingesluit:

• 6,3-liter Chrysler V8 groot-blok-enjin wat 325 pk lewer
• Driesneelheids-TorqueFlite-outomaties of viersneelheids-handrat-ratkas
• Asimmetriese wringkragverdeling: 63% na die agterste as, 37% na die voorste — om agterwielajandreef-hanteerkarakter te behou
• Eenkanaals Dunlop MaxaRet ABS
• Rakke-en-pen-kragstuur en skyfremme rondom
• Topspoed van 212 km/h; 0–100 km/h in 7,7 sekondes; leë gewig ongeveer 1 800 kg
• VK-prys in 1968: ongeveer £6 000 — soortgelyk aan die goedkoopste Rolls-Royce
• Totale produksie: 318 motors (1966–1971)

Elke motorgasjoernalis van die era het die Jensen FF se uitsonderlike stabiliteit geprys en wat hulle beskryf het as “‘n byna onbeperkte trekkraggrens op nat asfalt.” Tragies genoeg het Harry Ferguson self nooit die Jensen FF gesien nie — hy is in 1960 oorlede.

Hoekom soveel tyd aan die Ferguson-formule bestee? Omdat Harry Ferguson Research die eerste organisasie êrens in die wêreld was om allerwiel-aandryf primêr as ‘n hulpmiddel vir aktiewe veiligheid te behandel — nie bloot as ‘n oplossing vir buitepads-trekkragprobleme nie. Die asimmetriese wringkragverdeling was ‘n doelbewuste keuse om die onvoorspelbaarheid te vermy wat simmetriese AWD-stelsels teister. Op ‘n agterwielajandreef-motor veroorsaak te veel gaspedaal in ‘n gladdige draai voorspelbare oordraai. Op ‘n voorwiel-aangedrewe motor veroorsaak dit voorspelbare onderdraai. Op ‘n simmetriese AWD-motor hang die reaksie af van watter as die swakste grip het — wat dubbelsinnig en gevaarlik kan wees. Deur wringkrag na agter te bevoordeel, het die Ferguson-formule die Jensen FF byna-voorspelbare agterwielajandreef-hantering onder meeste toestande gegee.

Die Uitvinding van die Visko-Koppelaar

Die Ferguson-formule se selfsluitende meganisme het een beduidende beperking gehad: sy oorringlekoppelaars het in ‘n binêre, aan-af-wyse gewerk. Die oorgang van oop differensiaal na volle slot was onmiddellik, wat sy eie hanteerdubbelsinnigheid kon skep op die oomblik van inhaak. Wat benodig is, was ‘n meganisme wat die graad van differensiaalslot glad en progressief kon verander.

In die laat 1960’s het Tony Rolt en Derek Gardner — later die hoofontwerper van Tyrrell se Formule 1-motors — begin eksperimenteer met die silikonvloeistof wat in viskeuse waaieraandryfkoppelaars gebruik word. Die resultaat was die visko-koppelaar: ‘n silindriese behuising gevul met silikonvloeistof, wat wisselende pakkette wrywingsdiskette bevat wat aan elke uitvoeras verbind is.

Hier is hoe dit werk:

• Onder normale toestande, met alle wiele wat teen soortgelyke spoed roteer, beweeg die diskpakkette skaars relatief tot mekaar en die koppelaar het geen effek op die differensiaal nie.
• Wanneer een as begin gly, draai sy uitvoeras vinniger, wat die diskpakkette laat roteer relatief tot mekaar en die silikonvloeistof sny.
• Die sny verhoog temperatuur en druk binne die koppelaar, wat die vloeistof se viskositeit dramaties verhoog.
• Hierdie viskositeitstoename veroorsaak dat die diskette teen mekaar sleep, die vinniger-draaiende as progressief rem en die differensiaal gedeeltelik of volledig sluit.

Na die patent van die visko-koppelaar het Tony Rolt FF Developments (FFD) in 1971 gestig om allerwiel-aandryf-oordragte kommersieel te verskaf. Vroeë projekte het vierwiel-aangedrewe Bedford-kassiewaens vir Britse bosboudienste ingesluit, ‘n bondel Ford Zephyr FF-polisiemotors, en Opel Senator 4×4-sedans vir die Britse militêre missie in Berlyn.

FFD se mees beduidende produksieresultaat was die oordrag vir die AMC Eagle (1979–1988) — ‘n verhoogde, allerwiel-aangedrewe weergawe van die AMC Concord-sedan, toegerus met groter bande en ‘n 75 mm karosserieheffing. Die AMC Eagle was die eerste produksiepassasiersmotor in die wêreld om ‘n inter-as-differensiaal te gebruik wat deur ‘n visko-koppelaar gesluit is. Hoewel gesien as ‘n ligte buitepad-motor eerder as ‘n wedrenmotorkar, het sy oordragargitektuur die direkte voorvader geword van sommige van die mees gevierde prestasie-AWD-motors ooit gebou — insluitend vroeë generasies van die Subaru Impreza WRX en die Mitsubishi Lancer Evolution.

Selfsluitende Differensiale: Van Torsen tot Elektroniese Beheer

Toe die Audi Quattro in 1981 in produksie gegaan het — twee jaar na die AMC Eagle se debuut — het dit ‘n konvensionele oop inter-as-differensiaal gebruik met ‘n handmatig bedryfde positiewe slot. Die elegansie van Audi se oplossing het in die verpakking gelê: die lengtegemonteerde enjin het direk na die agterste as gewys, en ‘n inter-as-differensiaal was direk in die ratkas geïntegreer. Die sekondêre as van die ratkas is hol gemaak, en die voorste dryfas is daardeur gelei. Ferdinand Piëch se span het ‘n simmetriese 50:50-wringkragverdeling tussen voor en agter gekies.

In 1984 het die handmatige differensiaalslothefbome uiteindelik uit Audi-kajuites verdwyn, vervang deur die Torsen (TORque SENsing) selfsluitende differensiaal. Die Torsen bied verskeie sleutelvoordele:

• Dit is heeltemal meganies — geen elektronika, vloeistof of bestuurdersinvoer benodig nie
• Dit reageer op veranderinge in wringkrag op die uitvoerase eerder as op spoedverskille, wat beteken dit kan reageer voordat wielspinsel eintlik begin
• Anders as ‘n visko-koppelaar, sluit dit slegs onder trekkrag, nie remming nie, waardeur dit volledig ABS-versoenbaar is
• Sluit en ontsluit is glad en voortdurend, sonder binêre oorgange

Die Torsen se bewese vermoë om hantering en stabiliteitsverbeterings op prestasiemotors te lewer, het later SUV-ingenieurs gelok wat motoragtige dinamika soek. Vandag word dit gebruik in die oordragte van voertuie insluitend die Range Rover, die Volkswagen Touareg, die Porsche Cayenne, en die Toyota Land Cruiser Prado.

Terug in die 1980’s het die Audi Quattro se rallydominansie ‘n allerwiel-aandryf-wapenswedloop onder Groep B-mededingers ontketen. Binne ‘n paar seisoene het die volgende vierwiel-aangedrewe ralliemotors almal verskyn — elk met FFD-visko-koppelaar-tegnologie in hul selfsluitende differensiale:

• Peugeot 205 T16
• Austin Metro 6R4
• Lancia Delta S4
• Ford RS200

Stuart Rolt, Tony se seun, het FFD se verhoudings met die ralliespanne gedurende hierdie tydperk bestuur.

In die vroeë 1990’s het die AZLK-fabriek in Rusland ook na FFD gedraai om ‘n allerwiel-aangedrewe rallieweergawe van die Moskvitch 2141 te ontwikkel. Met dieselfde drie-differensiaal-uitleg as die Ford RS200 het die eksperimentele vierwiel-aangedrewe Moskvitch merkwaardig voorspelbare hantering in uiterste toestande bereik. Toetsing het ‘n belangrike beginsel onthul: deur die sluitstyfheid van elke visko-koppelaar individueel aan te pas, kon ingenieurs die motor se hanteerbalans oor ‘n wye reeks instel:

• Stywer agterste inter-wieldifferensiaal → meer oordraaineiging
• Stywer voorste of inter-as-differensiaal → meer onderdraai en stabiliteit

Hierdie instelbaarheid is hoekom moderne WRC-ralliemotors elektroniese beheerde meerdisk-koppelpakkette gebruik eerder as passiewe visko-koppelaars in al drie differensiale. Hidrouliese aktueerders en ‘n boordrekenaar kan die inkoppeling van elke differensiaal in reële tyd verander — die koppelaars vrystel wanneer ‘n draai betree word om die motor vrylik te laat roteer, dan progressief vasklem wanneer die bestuurder op die reguit versnel om maksimum trekkrag te bereik terwyl onderdraai vermy word.

Twee vervaardigers was pioniers van elektroniese beheerde differensiale in padmotors:

• Mercedes-Benz 4Matic (1986, W124 E-Klas): Drie elektroniese beheerde koppelaars het opeenvolgend die voorste as verbind, dan die inter-as-differensiaal gesluit, dan die agterste differensiaal gesluit soos omstandighede vereis het. Die stelsel was effektief maar oormaat kompleks, en die elektronika kon veroorsaak dat die voorste wiele merkbaar verbind en ontkoppel op los oppervlaktes.
• Porsche 959 (1986): Twee elektroniese beheerde koppelaars wat oor vier kiesbare bestuurdermodi werk. Die 959 se stelsel was meer gesofistikeerd en beter geskik vir hoëprestasie-gebruik.

Die Differensiaal Vervang: Haldex en Vereenvoudigde AWD-stelsels

Terwyl ralliesingenieurs selfsluitende differensiale tot hul grense gestoot het, het ontwerpers van hoofstroom-passasiersmotor in die teenoorgestelde rigting beweeg — die inter-as-differensiaal heeltemal elimineer en dit vervang met ‘n visko-koppelaar alleen. Die 1985 Volkswagen Golf II Syncro was die eerste Europese passasiersmotor om hierdie benadering te gebruik. Die oordrag is ontwikkel deur ingenieurs van GKN, wat FFD in 1969 oorgeneem het.

Die vereenvoudigde visko-koppelaar-uitleg het duidelike voordele vir massamarkproduksie aangebied:

• Die allerwiel-aangedrewe model het die meeste komponente gedeel met die standaard voorwiel-aangedrewe weergawe, wat vervaardigingskoste en kompleksiteit verminder het
• Onder normale toestande het die motor identies gery aan ‘n voorwiel-aangedrewe motor
• Wanneer die voorste wiele gly, kon die visko-koppelaar tot 70% van wringkrag na die agterkant oordra binne ongeveer 0,2 sekondes

Hierdie vertraagde inhaak het egter ‘n hanteerliabiliteit geskep: ‘n motor wat aanvanklik soos ‘n voorwiel-aangedrewe voertuig gedra het (wat wyd aan die voorkant gestoot het), kon skielik na agterste-geneigde gedrag verskuif wanneer die visko-koppelaar inhaak, wat bestuurders onverhoeds betrap. Japannese vervaardigers het verskeie oplossings verken, insluitend die montering van meerdere visko-koppelaars — sommige modelle, soos die 1988 Nissan Sunny/Pulsar, het drie gebruik: een om die agterste aandryf in te skakel en een om elke inter-wieldifferensiaal te sluit. Die Mazda Concerto 4WD het selfs verder gegaan, deur visko-koppelaars te gebruik in die plek van beide die inter-as en agterste inter-wieldifferensiale.

Die volgende evolusionêre stap het die visko-koppelaar vervang met ‘n elektroniese beheerde hidrouliese meerdisk-koppelaar — ‘n baie vinniger en meer presies beheerbare toestel. Die Haldex-koppeling, wat die visko-koppelaar op die Volkswagen Golf IV en sy platform-susters vervang het, is die bekendste voorbeeld van hierdie tegnologie. Hier is hoe dit werk:

• Vlakkamme spoor enige rotasiespoedverskil tussen voor- en agterste asse op
• Rollers wat oor die kamoppervlaktes ry, stoot suiers in ringsilinders en pomp hidrouliese vloeistof
• Vloeistofdruk druk die meerdisk-koppelpak saam, wat wringkrag na die agterste as oordra
• ‘n Solenoïdklep, beheer deur die voertuig se elektronika, kan druk op enige punt vrystel — wat oneindige veranderlike wringkragverspreiding moontlik maak

Vandag gebruik meeste AWD-passasiersmotor en kruiswaens ‘n variant van hierdie elektroniese beheerde koppelaar-argitektuur — of dit Haldex op Volkswagen Groep-voertuie is, Honda se VTM-4, of BMW se xDrive. Die spoed van moderne koppelaarstelsels het inhaakverspoedsvertraging tot die punt verminder waar dit nie waarneembaar is in normale ry nie. Die instel van die beheersagteware maak nou meer saak as die hardeware self: die Golf 4Motion en die Audi A3 Quattro gebruik meganiese identiese oordragte, maar verskillende sagteware gee die Volkswagen ‘n simmetriese wringkragverdeling terwyl Audi se kalibrasie 60% van wringkrag na die voorste as stuur vir ‘n meer vertroudere voorwiel-aangedrewe karakter.

AWD-tegnologie Vandag: Watter Stelsel Is die Beste?

Deeltydse allerwiel-aandryfstelsels met ‘n handmatig gekoppelde tweede as het gelukkig uit passasiersmotor verdwyn. Die oorblywende argitekture het elk hul verdienste:

• Voltyds AWD met ‘n selfsluitende inter-as-differensiaal (visko-koppelaar soos in Subaru, Torsen meganiese soos in Audi A4/A6/A8 Quattro en Volkswagen Phaeton, of elektroniese beheerde koppelaars soos in Mitsubishi Lancer Evo): die mees gesofistikeerde en belonende stelsels, in staat om werklike hanteerverbeterings op beide pad en baan te lewer wanneer behoorlik gekalibreer.
• Voltyds AWD met ‘n oop inter-as-differensiaal (soos in Mercedes-Benz 4Matic): staatmaak op antislipelektronika om te kompenseer vir die gebrek aan selfsluit. Effektief op die pad, maar meganiese minder proaktief.
• Deeltydse agterste aandryf via ‘n beheerde koppelaar (Haldex, soos op Volvo, Saab, en verskeie Volkswagen Groep-kruiswaens): die mees algemene uitleg in moderne kruiswaens — kostedoeltreffend, lig, en toenemend bekwaam danksy vinniger elektronika.

Die dominante tendens in gevorderde AWD is wringkragvektoring — nie net die verdeling van wringkrag tussen voor- en agterste asse nie, maar die aktiewe variasie daarvan tussen die linker- en regterwiele op ‘n as. Die Mitsubishi Lancer Evolution X verteenwoordig die stand van die kuns: sy S-AWC-stelsel kombineer ‘n elektroniese beheerde sentrale differensiaal (ACD) met ‘n Aktiewe Gier-beheer (AYC) agterste differensiaal in staat om wringkrag tussen die agterste wiele onafhanklik oor te dra. Addisionele ratsets kan die wringkragbalans proaktief verskuif — voordat grip verloor word — eerder as reaktief sodra wielspinsel reeds begin het.

In praktiese terme word die werklike hanteeringsverskille tussen moderne AWD-stelsels steeds kleiner namate beheerelektronika meer gesofistikeerd word. ‘n Goed gekalibreerde Haldex-gebaseerde stelsel in ‘n kruiswa kan stabiliteit lewer wat merkwaardig gelyk sou het van ‘n meganiese Torsen-differensiaal ‘n generasie gelede. Dit, uiteindelik, is die rigting waarheen die tegnologie beweeg — en die eindpunt mag die elektriese motor wees met vier individuele wiel-motors, elk wat presies beheerde wringkrag lewer sonder enige meganiese kragoordragstelsel.

Dit is ‘n vertaling. U kan die oorspronklike hier lees: https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4f54.html