Hierdie artikel het begin as ‘n reguit tegniese gids – iets soos alles wat jy ooit oor vierwielaandrywing wou weet maar nie geweet het vir wie om te vra nie. Die plan was om te verduidelik hoe ‘n oop differensiaal verskil van ‘n visco-koppelaar of ‘n Haldex-eenheid, wat ‘n selfsluitende differensiaal werklik doen, en waarom enige daarvan saak maak. Maar hoe dieper ons in die geskiedenis ingegrawe het, hoe meer verrassend het dit geword. Die eerste passasiersmotor met permanente vierwielaandrywing is meer as ‘n honderd jaar gelede in die Netherlands gebou. En in 1935 het ‘n vierwielaangedrewe Amerikaanse renmotor verbasend naby daaraan gekom om die loop van wereldgeskiedenis te verander.
Waarom het ‘n passasiersmotor hoegenaamd vierwielaandrywing nodig? In die 21ste eeu lyk die antwoord voor die hand liggend: beter traksie, minder wielspin op gladde oppervlaktes, beter rustigheid onder krag. Vier aangedrewe wiele is eenvoudig beter as twee. Tog het die bedryf verrassend lank geneem om daarop te reageer. Vra enige motorhistorikus en hulle sal jou vertel dat die vierwielaandrywing-era vir massamarkmotors in 1980 met die Audi Quattro begin het, met ‘n paar seldsame voorlopers – die 1966 Britse supermotor Jensen FF en die 1972 Subaru Leone 4WD. ‘n Ware spesialis sal byvoeg dat die vroee vierwielaangedrewe Subarus glad nie permanente vierwielaandrywing gehad het nie. Hulle was deeltyds. En daardie onderskeid blyk die hele storie te wees.
Deeltydse 4WD: ‘n Tydelike oplossing
Om net een as van die tyd aan te dryf is ‘n kompromie, en nie ‘n elegante een vir ‘n padmotor nie. Die term part-time 4WD kom uit die wereld van SUVs en veldvragmotors. In hierdie uitleg dryf een as permanent en die ander word op aanvraag styf gekoppel – maar daardie stywe koppeling kan net van die pad af gebruik word. Op teer moet die stelsel heeltemal ontkoppel word.
Waarom ‘n stywe koppeling op teer misluk
- Wanneer ‘n motor draai, beweeg die voorwiele deur ‘n langer boog as die agterwiele en moet hulle dus vinniger roteer.
- Met ‘n styf gekoppelde vierwielaandrywingstelsel word traksie by die voorwiele verminder terwyl wringkrag agter toeneem.
- In sommige gevalle kan die voorwiele remkrag eerder as dryfkrag opwek – wat weerstand byvoeg en die motor moeiliker maak om te stuur.
- Op los oppervlaktes soos modder of sneeu is dit hanteerbaar, maar op teer veroorsaak dit ernstige aandryfstelselbinding en hanteringsprobleme.
Deur ‘n draai volg elke wiel sy eie boog en moet teen sy eie spoed draai. Daarom benodig permanente vierwielaandrywing drie differensiale: twee tussen die wiele van elke as, en een tussen die asse self, sodat voor en agter onafhanklik van mekaar kan roteer.
Die deeltydse motors: van die GAZ-61 tot die Subaru Leone
Styf gekoppelde vierwielaandrywing het tog ‘n paar padmotors bereik, al was hulle in karakter nader aan veldvragmotors. In die USSR het die GAZ-61 Emka – ‘n vierwielaangedrewe sedan met ‘n ses-silinder-enjin en ‘n deeltydse vooras – reeds in 1938 in kleinreeksproduksie gegaan. Na die oorlog het dieselfde idee in die veld-GAZ-M72 Pobeda en die Moskvitch-410 verskyn. Die 1972 Subaru Leone 4WD het presies dieselfde logika gevolg: gebou vir rowwe ry, hoer as die voorwielaangedrewe Subarus, met ‘n agteras wat die bestuurder met die hand inskakel.
Die Subaru Leone 4WD Station Wagon (1972–1979) was ‘n vierwielaangedrewe aanpassing van ‘n voorwielaangedrewe platform, met ‘n handgekoppelde agteras. Belangrike spesifikasies het ingesluit:
- Enjinopsies: 1.4-liter (72 hp) of 1.6-liter (80 hp)
- Bakstyle: station wagon, sedan en pickup truck
- Agterwielaandrywing-inskakeling: handmatig op motors met handrat; outomaties via ‘n multi-plaat-wrywingskoppelaar op outomatiese weergawes
- Hierdie deeltydse rangskikking het op alle vierwielaangedrewe Subarus tot 1989 voortgeduur
Die kernprobleem met deeltydse aandrywing is dat dit nutteloos is op die geplaveide paaie waar die meeste motors die meeste van hul lewe deurbring – en tog dra die motor oral die gewig van ‘n tussenratkas, ‘n tweede dryfas en ‘n hele ekstra assamestelling. Om ‘n deeltydse stelsel in ‘n voltydse een te omskep verg presies een ekstra komponent: ‘n tussenasdifferensiaal binne die tussenratkas.
Voltydse vierwielaandrywing: hoe dit werk en waarom dit saak maak
Drie differensiale, een beginsel
Die tussenasdifferensiaal is die sleutel tot permanente vierwielaandrywing. Die twee wiel-tot-wiel-differensiale laat die linker- en regterwiele van elke as teen verskillende snelhede deur ‘n draai beweeg. Die tussenasdifferensiaal doen dieselfde werk tussen die vooras en die agteras. ‘n Motor met al drie kan permanente vierwielaandrywing op enige oppervlak gebruik sonder om die aandryfstelsel te bind of die hantering stomp te maak.
Eenvoudig genoeg in teorie – tog het die bedryf tot die vroee 1980s voltydse vierwielaandrywing as onnodig vir ‘n padmotor beskou. Die algemene wysheid was dat die aandryf van ‘n tweede paar wiele en alles wat daaraan vas is op droe teer net geraas en brandstofverbruik byvoeg.
Wat die Quattro bewys het
Die Audi Quattro het daardie denkwyse vir goed verander. Deur enjinwringkrag die hele tyd oor al vier wiele te versprei, kan ‘n voltydse stelsel:
- Laat ‘n groter greepmarge beskikbaar om laterale kragte in draaie te hanteer
- Verbeter stabiliteit aansienlik wanneer daar in die middel van ‘n draai versnel of gerem word
- Verminder die risiko van skielike oorstuur of onderstuur wat deur gaspedaalinsette veroorsaak word
Die Audi 80 Quattro van die laat 1980s wys hoe verfyn die uitleg geword het. Die Quattro-argitektuur is kompakter as die mededingende Ferguson Formula-transmissie. Vanaf 1984 het Audi die Torsen selfsluitende differensiaal aangebring – ‘n suiwer meganiese toestel wat reageer op die wringkrag op elke uitgaande as eerder as op ‘n verskil in wielspoed. Anders as ‘n visco-koppelaar sluit die Torsen net onder traksie, nooit tydens rem nie, wat dit ten volle versoenbaar met ABS en stabieler tydens vertraging maak.
Dit is die moeite werd om te noem dat die Range Rover (1970) en die Russian Lada Niva (1976) gewoonlik erken word as die eerste massavervaardigde voertuie met ‘n tussenasdifferensiaal – maar albei is duidelik veldryers. Die Audi Quattro se aanspraak is spesifiek dat dit die eerste onder passasiersmotors was.
Vroee vierwielaangedrewe renmotors: van Spyker tot Bugatti
Het renmotorontwerpers voltydse vierwielaandrywing voor die Quattro-era ondersoek? Beslis ja – en die storie loop baie verder terug as wat die meeste mense verwag.
Porsche se vierwielaangedrewe eksperimente
Ferdinand Porsche se eerste naoorlogse projek was ‘n vierwielaangedrewe renmotor: die Cisitalia 360, met middelmotor en ‘n 1.5-liter twaalf-silinder-enjin. Sy voorwielaandrywing was egter deeltyds – die bestuurder het dit op die reguit stukke ingeskakel en voor die draaie teruggeskakel na agterwielaandrywing.
Porsche het trouens veel vroeer reeds ‘n vierwielaangedrewe voertuig gebou: ‘n elektriese motor met vier individuele wielmotors, uit 1900.
Die Spyker 60 HP, 1902
Die werklike skok vir motorhistorici is die 1902-renmotor wat deur die Dutch vervaardiger Spyker gebou is. In ‘n tyd toe selfs remme net aan die agterwiele gemonteer is, het hierdie motor egte voltydse vierwielaandrywing gehad, met ‘n tussenasdifferensiaal ingesluit.
Spyker is in 1880 deur die Spijker-broers gestig as ‘n vervaardiger van perdewaens. Hul eerste motor het in 1900 verskyn, en twee jaar later, saam met die Belgian ontwerper Joseph Valentin Laviolette, het hulle die vierwielaangedrewe Spyker 60 HP-renmotor (1902–1907) gebou. Sy spesifikasie was buitengewoon vir die tyd:
- Drie differensiale – tussenas en albei wiel-tot-wiel
- Drie afsonderlike remmeganismes – twee op die agterwiele, een op die voorste dryfas
- ‘n Vierwielaandryfstelsel wat in konsep vir dekades lank nie geëwenaar sou word nie
Die voltydse vierwielaandrywingkonsep is dus ruim meer as ‘n eeu oud. Nie baie vierwielaangedrewe Spykers is gebou nie – hulle was enorm duur en het nooit veel in kompetisie bereik nie. Twee meer ambisieuse projekte het in die vroee 1930s gevolg.
Bugatti Tipo 53 en Miller FWD
Die Bugatti Tipo 53 het begin by die Fiat-ingenieur Antonio Pichetto, wat die idee in 1930 aan Ettore Bugatti voorgele het. Drie motors is in 1932 voltooi, elkeen met:
- ‘n Supergelaaide reguit-agt-enjin met 300 hp
- Voltydse vierwielaandrywing met drie differensiale
- ‘n Tussenratkas en tussenasdifferensiaal wat met die apart gemonteerde ratkas geintegreer is
- Dryfasse vir albei asse aan die linkerkant van die motor geplaas
- ‘n Onafhanklike voorvering op ‘n dwarse veer – ongewoon vir Bugatti
Die Tipo 53 was vinniger as tydgenootlike agterwielaangedrewe motors deur gruisdraaie, maar dit het ontsettend swaar gestuur: die voorste dryfasse het gewone Cardan-gewrigte gebruik eerder as konstante-snelheidsgewrigte. Die drie motors het tot 1935 meegeding.
Die Miller FWD het deels ontstaan omdat die Amerikaanse ontwerper Harry Miller ‘n voorwielaangedrewe Bugatti bestudeer het wat spesifiek gekoop is om uitmekaar gehaal te word. Geïnspireer deur wat hy gevind het, het Miller sy eie vierwielaandryf-onderstel ontwikkel met borgskap van die FWD-vragmotormaatskappy. Een van die vierwielaangedrewe Millers het die 1934 Indianapolis 500 gelei voordat meganiese probleme dit na die negende plek laat sak het.
A Near Miss at AVUS, 1935
Hierdie motors is ook verbonde aan een van die vreemdste “wat as”-oomblikke in die motorgeskiedenis. Tydens ‘n wedren op die AVUS-baan in Berlyn in 1935 het ‘n vierwielaangedrewe Miller derde gelê toe sy reguit-agt-enjin katastrofies gefaal het en gruis na die pawiljoene toe geslinger het. Adolf Hitler was daardie dag op die pawiljoen. As selfs ‘n klein stukkie hom bereik het, kon die verloop van die Tweede Wêreldoorlog — en van die wêreldgeskiedenis — heeltemal anders gewees het.
Die Ferguson Formula: die AWD-stelsel wat alles verander het
Die probleem met ‘n oop sentrale differensiaal
Om die volgende hoofstuk te volg, help dit om terug te gaan na ‘n fundamentele beperking van die oop tussenasdifferensiaal. ‘n Oop differensiaal laat een as vry spin terwyl die ander glad geen wringkrag ontvang nie. As die agterwiele heeltemal greep verloor, kan die voorwiele stil staan terwyl die agterwiele spin – en die differensiaal doen niks om dit te keer nie.
Die SUV-wereld se antwoord was positiewe sluiting: die bestuurder skakel ‘n meganisme in wat die differensiaalratte styf sluit en differensiaalaandrywing in ‘n vaste verbinding verander. Vroee Range Rovers het dit gebruik, so ook die Lada Niva en dosyne ander veldryers – en ook die eerste generasie Audi Quattro, wat die bestuurder tot 1984 nodig gehad het om die sentrale differensiaal met die hand te sluit. Maar ‘n handslot is nog ‘n kompromie. Dit moet op harde oppervlaktes losgemaak word, en dit bied niks as ‘n wiel onverwags op ‘n gladde pad begin spin nie.
Rolt, Dixon en Harry Ferguson
Die eerste outomatiese selfsluitende tussenasdifferensiaal was die werk van die British renjaer en ingenieur Tony Rolt. Saam met sy vriend en mede-renjaer Fred Dixon het hy voor die oorlog die Rolt/Dixon Developments-werkswinkel bedryf; daarna het die twee gefassineer geraak deur wat permanente vierwielaandrywing kon doen. Hulle het ‘n eksperimentele vierwielaangedrewe toetsbank genaamd die Crab gebou, en in 1950 kragte saamgesnoer met Harry Ferguson – die suksesvolle trekkervervaardiger – om Harry Ferguson Research te vorm.
Ferguson was nie agter ‘n renmotor aan nie. Hy wou ‘n werklik veilige padmotor he: een waarvan die wiele nie onder versnelling sou spin of onder rem sou sluit nie. Rolt en Dixon het begin om dit van niks af te ontwerp – bakwerk, transmissie en aandryfstelsel alles saam – met die ervare ontwerper Claude Hill, voorheen van Aston Martin, as hoofingenieur. Die eksperimentele Ferguson R4-sedan is na ses jaar se werk voltooi, en sy spesifikasie was merkwaardig vir 1956:
- Permanente vierwielaandrywing met ‘n selfsluitende tussenasdifferensiaal
- ‘n Plat-vier-enjin
- Skyfremme op al vier wiele
- Die Dunlop MaxaRet-elektromeganiese anti-slot-remstelsel, aangepas uit lugvaart
Binne die Ferguson Formula-tussenratkas
Die hart van die Ferguson Formula-transmissie was ‘n vernuftige selfsluitmeganisme binne-in die oordragkas. Benewens die differensiaal het die eenheid ‘n ekstra ratstel, twee koeël-oorloopkoppelaars en twee pakke wrywingskywe gehad. Tydens normale bedryf het hierdie elemente stil geloop. Maar sodra een as se wiele begin gly het — wat ‘n verskil in die uitsetasspoed veroorsaak het — het een van die koppelaars ingeskakel, sy wrywingspak teen die differensiaalratte vasgedruk en differensiaalaandryf ter plaatse in ‘n stewige verbinding verander.
‘n Tweede prototipe, die 1962 Ferguson R5 estate, was nog beter. Autocar se toetsers het opgemerk dat dit die grense van adhesie bereik het teen snelhede wat amper onmoontlik gelyk het. Tog wou geen vervaardiger die Ferguson in produksie plaas nie; die kompleksiteit en koste was te hoog.
Die Jensen FF gaan te koop
In 1962 het Tony Rolt die bestuur van Jensen Cars oortuig om die Ferguson Formula-transmissie vir hul komende CV8 coupe en sy 300 hp Chrysler V8 aan te pas. Drie jaar later was ‘n eksperimentele vierwielaangedrewe Jensen CV8 FF aan die loop.
In 1966 het die Jensen Interceptor die CV8 vervang, en langs die standaard agterwielaangedrewe coupe het Jensen ‘n vierwielaangedrewe weergawe aangebied met ‘n diskrete FF-kenteken – vir Formula Ferguson. Die Jensen FF het die wereld se eerste produksiemotor geword wat ‘n selfsluitende tussenasdifferensiaal met ABS gekombineer het. Belangrike spesifikasies het ingesluit:
- 6.3-liter Chrysler V8 big-block-enjin wat 325 hp lewer
- Driespoed TorqueFlite-outomatiese of vierspoed handratkas
- Asimmetriese wringkragverdeling: 63% na die agteras, 37% na die vooras – om die agterwielaangedrewe hanteringskarakter te behou
- Enkelkanaal Dunlop MaxaRet ABS
- Tandstang-en-tandrat-kragstuur en skyfremme rondom
- Topsnelheid van 212 km/h; 0–100 km/h in 7.7 sekondes; randsteengewig ongeveer 1,800 kg
- UK-prys in 1968: ongeveer £6,000 – soortgelyk aan die goedkoopste Rolls-Royce
- Totale produksie: 318 motors (1966–1971)
Elke motorjoernalis van die era het die Jensen FF se stabiliteit geloof en wat hulle beskryf het as ‘n byna onbeperkte traksiemarge op nat asfalt. Harry Ferguson het die motor nooit gesien nie: hy is in 1960 oorlede.
Waarom die Ferguson Formula saak gemaak het
Waarom so lank by die Ferguson Formula stilstaan? Omdat Harry Ferguson Research die eerste organisasie enige plek in die wêreld was wat vierwielaandryf hoofsaaklik as ‘n hulpmiddel vir aktiewe veiligheid behandel het, eerder as ‘n antwoord op trekkrag buite die pad.
Die asimmetriese wringkragverdeling was ‘n doelbewuste stap teen die onvoorspelbaarheid wat simmetriese stelsels pla. Gee ‘n agterwielaangedrewe motor te veel gas in ‘n gladde draai en dit oorstuur, voorspelbaar. Doen dieselfde in ‘n voorwielaangedrewe motor en dit onderstuur, voorspelbaar. Doen dit in ‘n simmetriese vierwielaangedrewe motor en die antwoord hang af van watter as toevallig die swakker greep het – wat dubbelsinnig en gevaarlik is. Deur wringkrag agtertoe te bevoordeel, het die Ferguson Formula die Jensen FF iets naby agteraandrywinggedrag in die meeste toestande gegee.
Die uitvinding van die visco-koppelaar
Die Ferguson-meganisme het een werklike beperking gehad: sy oorloopkoppelaars het binar, aan-af, gewerk. Die sprong van oop differensiaal na volle sluiting was onmiddellik, en dit kon op die oomblik van inskakeling sy eie dubbelsinnigheid skep. Wat nodig was, was ‘n meganisme wat die mate van sluiting glad kon wissel.
In die laat 1960s het Tony Rolt en Derek Gardner – later hoofontwerper van Tyrrell se Formula 1-motors – begin eksperimenteer met die silikoonvloeistof wat in viskose waaieraandrywings gebruik is. Die resultaat was die visco-koppelaar: ‘n silindriese behuising gevul met silikoonvloeistof, met afwisselende pakke wrywingskywe wat met elke uitgaande as verbind is.
Hoe ‘n visco-koppelaar werk
- Onder normale toestande, met alle wiele wat teen soortgelyke snelhede roteer, beweeg die skyfpakke skaars relatief tot mekaar en het die koppelaar geen effek op die differensiaal nie.
- Wanneer een as begin gly, spin sy uitgaande as vinniger, wat die skyfpakke relatief tot mekaar laat roteer en die silikoonvloeistof skeer.
- Die skeeraksie verhoog temperatuur en druk binne die koppelaar en verhoog die vloeistof se viskositeit dramaties.
- Hierdie toename in viskositeit laat die skywe teen mekaar sleep, rem die vinniger-spinnende as geleidelik af en sluit die differensiaal gedeeltelik of heeltemal.
FF Developments en die AMC Eagle
Nadat hy die visko-koppelaar gepatenteer het, het Tony Rolt in 1971 FF Developments (FFD) gestig om vierwielaandryf-transmissies kommersieel te verkoop. Die vroeë werk was ongesofistikeerd: vierwielaangedrewe Bedford-paneelwaens vir die Britse bosboudiens, ‘n besending Ford Zephyr FF-polisiemotors, Opel Senator 4×4-sedans vir die Britse militêre missie in Berlyn.
FFD se belangrikste produksiewerk was die transmissie van die AMC Eagle (1979–1988) — ‘n verhoogde vierwielaangedrewe weergawe van die AMC Concord-sedan, op groter bande, met ‘n 75 mm karosserieverhoging. Die Eagle was die eerste produksiemotor enige plek wat sy tussenas-differensiaal met ‘n visko-koppelaar gesluit het. Dit is bedink as ‘n ligte veldmotor eerder as ‘n prestasiemotor, tog is sy transmissie-argitektuur die direkte voorvader van van die mees gevierde vinnige vierwielaangedrewe motors wat ooit gebou is, waaronder die vroeë Subaru Impreza WRX en die Mitsubishi Lancer Evolution.
Selfsluitende differensiale: van Torsen tot elektroniese beheer
Audi se verpakkingsfoefie
Toe die Audi Quattro in 1981 in produksie gegaan het – twee jaar na die AMC Eagle – het dit ‘n konvensionele oop tussenasdifferensiaal met ‘n handmatige positiewe slot gebruik. Die elegansie van Audi se oplossing was in die verpakking. Die longitudinale enjin het reguit na die agteras gewys, en die tussenasdifferensiaal is direk in die ratkas geplaas: die sekondere as is hol gemaak en die voorste dryfas is daardeur gelei. Ferdinand Piëch se span het ‘n simmetriese 50:50-verdeling tussen voor en agter gekies.
Die Torsen-differensiaal
In 1984 het die handslot-hefbome uiteindelik uit Audi-kajuite verdwyn, vervang deur die Torsen – TORque SENsing – selfsluitende differensiaal. Sy voordele is die moeite werd om te lys:
- Dit is heeltemal meganies – geen elektronika, vloeistof of bestuurderinset nodig nie
- Dit reageer op veranderinge in wringkrag op die uitgaande asse eerder as op spoedverskille, wat beteken dit kan reageer voordat wielspin werklik begin
- Anders as ‘n visco-koppelaar sluit dit net onder traksie, nie tydens rem nie, wat dit ten volle ABS-versoenbaar maak
- Sluit en ontsluit is glad en deurlopend, sonder binere oorgange
Nadat dit hom op vinnige motors bewys het, is die Torsen deur SUV-ingenieurs oorgeneem wat motoragtige hantering gesoek het. Dit word vandag in die Range Rover, die Volkswagen Touareg, die Porsche Cayenne en die Toyota Land Cruiser Prado gebruik.
Group B en die tydren-wapenwedloop
Terug in die 1980s het die Quattro se tydrenoorheersing ‘n vierwielaandrywing-wapenwedloop begin. Binne ‘n paar seisoene het hierdie vierwielaangedrewe tydrenmotors almal verskyn, elk met FFD-visco-koppelaartegnologie in sy selfsluitende differensiale:
- Peugeot 205 T16
- Austin Metro 6R4
- Lancia Delta S4
- Ford RS200
Stuart Rolt, Tony se seun, het FFD se verhoudings met die tydrenspanne deur daardie jare bestuur.
In die vroee 1990s het die AZLK-fabriek in Russia ook na FFD gekom, omdat hulle ‘n vierwielaangedrewe tydrenweergawe van die Moskvitch 2141 wou he. Gebou rondom dieselfde drie-differensiaal-uitleg as die Ford RS200, het die eksperimentele motor met merkwaardige voorspelbaarheid in uiterste toestande gehanteer. Toetse het ‘n beginsel bevestig wat steeds geld: pas die sluitstyfheid van elke visco-koppelaar individueel aan en die balans van die motor beweeg daarmee saam.
- Stywer agterste wiel-tot-wiel-differensiaal → meer neiging tot oorstuur
- Stywer voorste of tussenasdifferensiaal → meer onderstuur en stabiliteit
Elektroniese beheer arriveer
Daardie verstelbaarheid is presies waarom moderne WRC-motors elektronies beheerde multi-plaat-koppelaarpakke gebruik eerder as passiewe visco-koppelaars in al drie differensiale. Hidrouliese aandrywers en ‘n boordrekenaar verander die sluiting van elke differensiaal in reele tyd – laat die koppelaars by draai-in los sodat die motor vry roteer, en klem hulle dan geleidelik vas soos die bestuurder na die reguit versnel, vir maksimum traksie sonder onderstuur.
Twee vervaardigers was pioniers van elektronies beheerde differensiale in padmotors:
- Mercedes-Benz 4Matic (1986, W124 E-Class): Drie elektronies beheerde koppelaars het opeenvolgend die vooras gekoppel, daarna die tussenasdifferensiaal gesluit, en daarna die agterdifferensiaal gesluit soos toestande vereis het. Die stelsel was doeltreffend maar te kompleks, en die elektronika kon veroorsaak dat die voorwiele merkbaar op los oppervlaktes aan- en ontkoppel.
- Porsche 959 (1986): Twee elektronies beheerde koppelaars wat oor vier kiesbare bestuurdermodusse werk. Die 959 se stelsel was meer gesofistikeerd en beter geskik vir hoeverrigtinggebruik.
Die differensiaal vervang: Haldex en vereenvoudigde AWD-stelsels
Die visco-koppelaar op sy eie
Terwyl rally-ingenieurs selfsluitdifferensiale so ver as moontlik gestoot het, het die ontwerpers van gewone passasiersmotors die ander rigting ingeslaan — deur die tussenas-differensiaal heeltemal te skrap en ‘n visko-koppelaar in die plek daarvan te sit. Die 1985 Volkswagen Golf II Syncro was die eerste Europese passasiersmotor wat dit gedoen het, met ‘n transmissie wat ontwikkel is deur ingenieurs van GKN, wat FFD in 1969 verkry het.
Vir massaproduksie het die vereenvoudiging vrugte afgewerp:
- Die vierwielaangedrewe model het die meeste komponente met die standaard voorwielaangedrewe weergawe gedeel, wat vervaardigingskoste en kompleksiteit verminder het
- Onder normale toestande het die motor identies aan ‘n voorwielaangedrewe motor gery
- Wanneer die voorwiele gegly het, kon die visco-koppelaar tot 70% van wringkrag binne ongeveer 0.2 sekondes na die agterkant oordra
Die vertraging het egter ‘n hanteringsrisiko geskep. ‘n Motor wat soos ‘n voorwielaangedrewe een optree en met die neus wyd stoot, kon skielik na agterbevoordeelde gedrag skuif sodra die koppelaar inskakel – en sy bestuurder verras. Japanese vervaardigers het verskeie antwoorde probeer, insluitend meer koppelaars: die 1988 Nissan Sunny/Pulsar het drie gebruik, een om agteraandrywing in te skakel en een om elke wiel-tot-wiel-differensiaal te sluit. Die Mazda Concerto 4WD het nog verder gegaan en sowel die tussenas- as die agterste wiel-tot-wiel-differensiaal met visco-koppelaars vervang.
Die Haldex-koppelaar
Die volgende stap het die visco-koppelaar vervang met ‘n elektronies beheerde hidrouliese multi-plaat-koppelaar – baie vinniger en baie presieser beheerbaar. Die bekendste voorbeeld is die Haldex-koppeling, wat die visco-koppelaar op die Volkswagen Golf IV en sy platformverwante modelle vervang het. Dit werk so:
- Vlaknokke bespeur enige rotasiespoedverskil tussen voorste en agterste asse
- Rolle wat oor die nokoppervlaktes beweeg, druk suiers in ringsilinders en pomp hidrouliese vloeistof
- Vloeistofdruk druk die multi-plaat-koppelaarpak saam en dra wringkrag na die agteras oor
- ‘n Solenoïedklep, beheer deur die voertuig se elektronika, kan op enige punt druk vrylaat — wat oneindig veranderlike wringkragverdeling moontlik maak
Die meeste vierwielaangedrewe motors en crossovers wat vandag te koop is, gebruik een of ander weergawe van hierdie elektronies beheerde koppelaar, of dit nou Haldex op Volkswagen Group-motors, Honda se VTM-4 of BMW se xDrive is. Moderne koppelaars werk vinnig genoeg dat die inskakelvertraging in gewone ry onmerkbaar geword het, en die kalibrasie maak nou meer saak as die hardeware: die Golf 4Motion en die Audi A3 Quattro gebruik meganies identiese transmissies, maar verskillende sagteware gee die Volkswagen ‘n simmetriese verdeling terwyl Audi 60% van wringkrag vorentoe stuur vir ‘n meer bekende vooraandrywingkarakter.
AWD-tegnologie vandag: watter stelsel is die beste?
Deeltydse stelsels met ‘n handmatig ingeskakelde tweede as het gelukkig uit passasiersmotors verdwyn. Wat oorbly, verdeel in drie families, elk met sy meriete:
- Voltydse AWD met ‘n selfsluitende tussenasdifferensiaal (visco-koppelaar soos in Subaru, Torsen-meganies soos in Audi A4/A6/A8 Quattro en Volkswagen Phaeton, of elektronies beheerde koppelaars soos in Mitsubishi Lancer Evo): die mees gesofistikeerde en lonende stelsels, in staat om hantering op pad en baan werklik te verbeter wanneer behoorlik gekalibreer.
- Voltydse AWD met ‘n oop tussenasdifferensiaal (soos in Mercedes-Benz 4Matic): steun op anti-slip-elektronika om vir die gebrek aan selfsluiting te kompenseer. Doeltreffend op die pad, maar meganies minder proaktief.
- Deeltydse agteraandrywing via ‘n beheerde koppelaar (Haldex, soos op Volvo, Saab en verskeie Volkswagen Group-crossovers): die algemeenste uitleg in moderne crossovers – kostedoeltreffend, lig en toenemend bekwaam danksy vinniger elektronika.
Wringkragvektoring, en wat daarna kom
Die oorheersende tendens in gevorderde vierwielaandrywing is wringkragvektoring: nie bloot om wringkrag tussen die asse te verdeel nie, maar om dit aktief tussen die linker- en regterwiele van ‘n as te verander. Die Mitsubishi Lancer Evolution X is die stand van die kuns – sy S-AWC-stelsel kombineer ‘n elektronies beheerde sentrale differensiaal (ACD) met ‘n Active Yaw Control (AYC)-agterdifferensiaal wat wringkrag van een agterwiel na die ander kan skuif. Ekstra ratstelle verskuif die balans proaktief, voordat greep verlore gaan, eerder as om te reageer sodra ‘n wiel reeds spin.
In praktyk raak die werklike verskille tussen moderne stelsels al kleiner namate die beheerelektronika verbeter. ‘n Goed gekalibreerde Haldex-crossover lewer nou stabiliteit waarvoor ‘n meganiese Torsen ‘n generasie gelede bewonder sou word. Dit is die rigting van beweging – en die eindpunt kan wel die elektriese motor wees met vier individuele wielmotors, elkeen wat sy eie wringkrag uitmeet sonder enige meganiese aandryfstelsel. Dit bring die storie netjies terug na Ferdinand Porsche se elektriese vierwielaangedrewe motor van 1900.
Dit is ‘n vertaling. Jy kan die oorspronklike hier lees: https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4f54.html
Gepubliseer November 04, 2021 • 21m om te lees
