الدفع الرباعي: التاريخ والتكنولوجيا وكيف تعمل أنظمة الدفع على جميع المحاور

بدأت هذه المقالة كدليل تقني مباشر — شيء من قبيل “كل ما أردت معرفته عن الدفع الرباعي، لكنك لم تجد من تسأله.” خططنا لتغطية الفروق بين الديفرنشيالات المفتوحة ووحدات مقرن اللزوجة أو طراز هالدكس، وما الذي تفعله الديفرنشيالات ذاتية الإغلاق فعليًا، ولماذا يهم ذلك أصلًا. لكن كلما تعمقنا في التاريخ، ازداد دهشتنا. اتضح أن أول سيارة ركاب بدفع رباعي دائم قد صُنعت في هولندا منذ أكثر من مائة عام. وفي عام 1935، كادت سيارة سباق أمريكية بدفع رباعي أن تُغيّر مجرى التاريخ.

لماذا تحتاج سيارة الركاب إلى دفع رباعي؟ في القرن الحادي والعشرين، تبدو الإجابة واضحة: قدرة جر أفضل، وتقليل انزلاق العجلات على الأسطح الزلقة، وتحسين التعامل مع القوة. أربع عجلات مدفوعة أفضل من اثنتين ببساطة. غير أن البشرية استغرقت وقتًا طويلًا بشكل مفاجئ قبل أن تتصرف بناءً على هذه الحقيقة البديهية. اسأل أي مؤرخ في عالم السيارات وسيخبرك أن حقبة الدفع الرباعي لسيارات الركاب الشعبية بدأت عام 1980 مع أودي كواترو. وقد يذكر أيضًا بعض السلف النادرة — السيارة الفائقة البريطانية جينسن FF عام 1966، وسوبارو ليوني 4WD عام 1972. أما الخبير الحقيقي، فسيلاحظ بسرعة أن سوبارو ذات الدفع الرباعي الأولى لم تكن أنظمة AWD دائمة بأي حال — بل كانت جزئية. وكما سنوضح، هذا فرق جوهري.

الدفع الرباعي الجزئي: حل مرحلي

الدفع الجزئي على محور واحد هو حل وسط، وليس حلًا أنيقًا بالنسبة لسيارات الطريق. نشأ مصطلح “الدفع الرباعي الجزئي” في عالم السيارات الرياضية متعددة التضاريس والشاحنات. في هذا التصميم، يعمل محور واحد بشكل دائم بينما يُوصَل المحور الآخر بصلابة عند الطلب — لكن هذا التوصيل الصلب لا يمكن استخدامه إلا خارج الطريق. على الأسطح المعبّدة، يجب فصل النظام الجزئي كليًا. إليك السبب:

• عند انعطاف السيارة، تقطع العجلات الأمامية قوسًا أطول من العجلات الخلفية، وبالتالي يجب أن تدور بسرعة أعلى.
• في نظام الدفع الرباعي الصلب الموصول، تنخفض قوة الجر عند العجلات الأمامية بينما يزداد العزم عند العجلات الخلفية.
• في بعض الحالات، قد تولّد العجلات الأمامية قوة فرملة بدلًا من قوة دفع، مما يزيد المقاومة ويجعل السيارة أصعب في التوجيه.
• على الأسطح الرخوة كالطين والثلج، يكون هذا التأثير محتملًا، أما على الأسفلت فيسبب تقييدًا شديدًا لناقل الحركة ومشاكل في التعامل.

حين تنعطف السيارة، تتبع كل عجلة قوسها الخاص وتدور بسرعة مختلفة. لهذا السبب يحتاج نظام الدفع الرباعي الدائم إلى ثلاثة ديفرنشيالات: ديفرنشيالان بين العجلات (واحد لكل محور) وديفرنشيال بين المحاور يتيح لكل محور مدفوع الدوران باستقلالية عن الآخر.

على الرغم من هذه العيوب، ظهر الدفع الرباعي الصلب على بعض مركبات الطريق — وإن كانت أقرب إلى الشاحنات الوعرة في طابعها. في الاتحاد السوفيتي على سبيل المثال، دخلت سيارة GAZ-61 “إيمكا” — سيارة سيدان بدفع رباعي ومحرك سداسي الأسطوانات ومحور أمامي جزئي — الإنتاج المحدود في عام 1938. بعد الحرب، ظهرت ناقلات حركة مماثلة في النسخة الوعرة GAZ-M72 “بوبيدا” وفي موسكفيتش-410. واتبعت سوبارو ليوني 4WD عام 1972 المنطق ذاته: بُنيت للاستخدام في الطرق الوعرة، وارتفعت قاعدتها أعلى من سوبارو ذات الدفع الأمامي القياسي، مع محور خلفي يُوصَل يدويًا.

سيارة سوبارو ليوني 4WD ستيشن واغن (1972–1979) كانت تكيفًا رباعي الدفع لمنصة ذات دفع أمامي، مع محور خلفي يُوصَل يدويًا. وشملت المواصفات الرئيسية:

• خيارات المحرك: 1.4 لتر (72 حصانًا) أو 1.6 لتر (80 حصانًا)
• أشكال الهيكل: ستيشن واغن، وسيدان، وشاحنة صغيرة
• تشغيل الدفع الخلفي: يدوي في السيارات ذات ناقل الحركة اليدوي؛ تلقائي عبر قابض احتكاكي متعدد الأقراص في السيارات الأوتوماتيكية
• استمر هذا الترتيب الجزئي في جميع سوبارو رباعية الدفع حتى عام 1989

المشكلة الجوهرية في الدفع الرباعي الجزئي أنه عديم الفائدة على الطرق المعبّدة التي تقضي فيها معظم السيارات معظم وقتها — ومع ذلك تحمل السيارة دائمًا الوزن الإضافي لعلبة نقل الحركة وعمود نقل الحركة الثاني والمحور الثانوي. أما تحويل النظام الجزئي إلى دائم فلا يتطلب سوى مكوّن إضافي واحد: ديفرنشيال بين المحاور في علبة نقل الحركة.

الدفع الرباعي الدائم: كيف يعمل ولماذا يهم

الديفرنشيال بين المحاور هو مفتاح الدفع الرباعي الدائم. يتيح ديفرنشيالا العجلات — أحدهما في كل محور — للعجلتين اليسرى واليمنى على كل محور أن تدورا بسرعات مختلفة عند الانعطاف. ويؤدي الديفرنشيال بين المحاور المهمة ذاتها بين المحورين الأمامي والخلفي. وسيارة مزودة بالديفرنشيالات الثلاثة تستطيع تشغيل الدفع الرباعي الدائم على أي سطح دون تقييد لناقل الحركة أو خسارة في الأداء.

بسيط من الناحية النظرية — غير أنه حتى مطلع الثمانينيات، رأى التيار السائد في صناعة السيارات أن الدفع الرباعي الدائم غير ضروري لسيارات الطريق. كان الرأي السائد أن إدارة زوج إضافي من العجلات وجميع مكونات ناقل الحركة المرتبطة بها بصفة دائمة على الأسفلت الجاف يزيد الضوضاء ويهدر الوقود. فغيّرت أودي كواترو هذه القناعة إلى الأبد. بتوزيع عزم المحرك على جميع العجلات الأربع في جميع الأوقات، يمنح نظام الدفع الرباعي الدائم:

• هامش جر أوسع متاح للتعامل مع قوى الانعطاف الجانبية في المنحنيات
• تحسينًا ملحوظًا في الثبات عند التسارع أو الفرملة في منتصف المنعطف
• تقليلًا لخطر الانزلاق الخلفي المفاجئ أو الأمامي الناجم عن ضغطات دواسة الوقود

توضح أودي 80 كواترو من أواخر الثمانينيات مدى النضج الذي بلغه هذا التصميم. معمارية الكواترو أكثر إحكامًا مقارنةً بناقل الحركة المنافس فيرغسون فورمولا. منذ عام 1984، اعتمدت أودي الديفرنشيال ذاتي الإغلاق تورسن — وهو جهاز ميكانيكي بحت يستجيب للتغيرات في عزم الدوران على كل عمود إخراج بدلًا من الاستجابة لفروق السرعة. وعلى عكس ديفرنشيال مقرن اللزوجة، لا يُقفل التورسن إلا تحت قوة الجر لا أثناء الفرملة، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع أنظمة ABS ويحسّن الثبات أثناء التباطؤ.

تجدر الإشارة إلى أن رينج روفر (1970) ولادا نيفا الروسية (1976) يُعدّان عمومًا أول مركبات إنتاجية واسعة الانتشار مزودة بديفرنشيالات بين المحاور — غير أن كليهما ينتميان بوضوح إلى فئة السيارات الوعرة. أما لقب الرائدة فيبقى لأودي كواترو حصرًا بين سيارات الركاب.

سيارات السباق رباعية الدفع الأولى: من سباييكر إلى بوغاتي

هل استكشف مصمموا سيارات السباق الدفع الرباعي الدائم قبل حقبة الكواترو؟ الجواب بالتأكيد نعم — والقصة تعود إلى أبعد مما يتوقعه معظم الناس.

كان أول مشروع لفيرديناند بورشه بعد الحرب سيارة سباق رباعية الدفع: سيزيتاليا 360، بتصميم محرك وسطي ومحرك اثني عشر أسطوانة بسعة 1.5 لتر. غير أن دفعها الأمامي كان جزئيًا — إذ كان السائق يُشغّله فقط في الأقسام المستقيمة من الحلبة، ثم يعود إلى الدفع الخلفي قبل المنعطفات.

لكن بورشه كان قد بنى مركبة رباعية الدفع في وقت أبكر بكثير: سيارة كهربائية بأربعة محركات فردية للعجلات، تعود إلى عام 1900. أما الصدمة الحقيقية لمؤرخي السيارات فهي سيارة السباق التي بناها الصانع الهولندي سباييكر عام 1902. في وقت كانت فيه المكابح لا تُركَّب إلا على العجلات الخلفية، امتلكت هذه السيارة دفعًا رباعيًا دائمًا حقيقيًا — بما فيه ديفرنشيال بين المحاور.

تأسست شركة سباييكر عام 1880 على يد أخوَي سباييكر كصانع عربات يجرها الحصان. ظهرت سيارتهم الأولى عام 1900، وبعد عامين، بالتعاون مع المصمم البلجيكي جوزيف فالنتان لافيوليت، أنتجوا سيارة السباق سباييكر 60 حصانًا رباعية الدفع (1902–1907). كانت مواصفاتها متقدمة بشكل استثنائي لذلك العصر:

• ثلاثة ديفرنشيالات — بين المحاور وبين عجلات كل محور
• ثلاثة آليات مكابح منفصلة — اثنتان على العجلات الخلفية وواحدة على عمود الدفع الأمامي
• نظام دفع رباعي لم يُضاهَ في مفهومه لعقود لاحقة

مفهوم الدفع الرباعي الدائم إذن أقدم من قرن بكثير. لم تُبنَ سوى عدد قليل من سيارات سباييكر رباعية الدفع — إذ كانت باهظة الثمن ولم تحقق نجاحًا سباقيًا يُذكر. تلا ذلك مشروعان أكثر طموحًا في مطلع الثلاثينيات: بوغاتي تيبو 53 وميلر FWD.

نشأ مشروع بوغاتي تيبو 53 من اقتراح مهندس فيات أنطونيو بيكيتو على إيتوري بوغاتي عام 1930. اكتملت ثلاث سيارات عام 1932، تميزت كل منها بـ:

• محرك مستقيم الثمانية مشحون بضاغط بقوة 300 حصان
• دفع رباعي دائم بثلاثة ديفرنشيالات
• علبة نقل حركة وديفرنشيال بين المحاور مدمجان مع صندوق التروس المنفصل
• أعمدة دفع للمحورين الأمامي والخلفي مثبتة على الجانب الأيسر من السيارة
• تعليق أمامي مستقل على نابض عرضي — أمر غير معتاد من بوغاتي

على الرغم من تفوّق تيبو 53 على سيارات الدفع الخلفي المعاصرة في منعطفات الحصى، عانت من ثقل شديد في التوجيه بسبب استخدام مفاصل كاردان التقليدية بدلًا من مفاصل الزاوية الثابتة في أعمدة الدفع الأمامية. وتنافست السيارات الثلاث حتى عام 1935.

جاءت ميلر FWD جزئيًا لأن المصمم الأمريكي هاري ميلر درس بوغاتي ذات الدفع الأمامي التي اشتُريت تحديدًا لتفكيكها ودراستها. مستلهمًا من نهج بوغاتي، طوّر ميلر هيكله رباعي الدفع برعاية شركة FWD للشاحنات. قادت إحدى سيارات ميلر رباعية الدفع سباق إنديانابوليس 500 عام 1934 قبل أن تتوقف بسبب أعطال ميكانيكية في المركز التاسع.

ترتبط هذه السيارات أيضًا بواحدة من أغرب لحظات “ماذا لو” في تاريخ السيارات. خلال سباق في حلبة أفوس في برلين عام 1935، كانت إحدى سيارات ميلر رباعية الدفع تحتل المركز الثالث حين أخفق محركها الثماني الأسطوانات بشكل كارثي، مرسلًا حطامًا نحو المدرجات. كان أدولف هتلر حاضرًا في المدرجات ذلك اليوم. لو وصله حتى أصغر شظية، لربما كان مجرى الحرب العالمية الثانية — وتاريخ العالم — مختلفًا تمامًا.

فيرغسون فورمولا: نظام الدفع الرباعي الذي غيّر كل شيء

لفهم الفصل التالي الحاسم في تاريخ الدفع الرباعي، من المفيد إعادة النظر في القيد الأساسي للديفرنشيالات المفتوحة بين المحاور. يتيح الديفرنشيال المفتوح لأحد المحورين الدوران بحرية بينما لا يتلقى الآخر أي عزم. إذا فقدت العجلات الخلفية الجر كليًا، يمكن أن تظل العجلات الأمامية ثابتة بينما تدور الخلفية بحرية — إذ لا يفعل الديفرنشيال شيئًا لمنع ذلك.

الحل الذي طُوِّر للسيارات الوعرة كان الإغلاق الإيجابي: يشغّل السائق يدويًا آليةً تقفل تروس الديفرنشيال بصرامة، محوّلةً الديفرنشيال إلى توصيل صلب. استُخدم هذا النهج في رينج روفر الجيل الأول، ولادا نيفا، وكثير من السيارات الوعرة الأخرى — بما في ذلك أودي كواترو الجيل الأول التي كانت تستلزم من السائق قفل الديفرنشيال الأوسط يدويًا حتى عام 1984. لكن الإغلاق اليدوي حل وسط آخر: يجب فكّه على الأسطح الصلبة، ولا يوفر حماية إذا بدأ الانزلاق فجأة على طريق زلق.

كان أول ديفرنشيال ذاتي الإغلاق تلقائي بين المحاور من ابتكار السائق والمهندس البريطاني توني رولت. إلى جانب صديقه وزميله في السباقات فريد ديكسون، أدار رولت ورشة رولت/ديكسون للتطوير قبل الحرب. بعدها، انبهر الاثنان بإمكانات الدفع الرباعي الدائم. وبعد بناء منصة تجريبية رباعية الدفع أطلقا عليها اسم “السلطعون”، انضما عام 1950 إلى هاري فيرغسون — صانع الجرارات الناجح — لتأسيس شركة هاري فيرغسون ريسيرش.

لم تكن رؤية فيرغسون سيارة سباق، بل سيارة طريق آمنة فعلًا: سيارة لا تنزلق عجلاتها تحت التسارع ولا تنغلق تحت الفرملة. عقد رولت وديكسون العزم على تصميم مثل هذه السيارة من الصفر — بما في ذلك الهيكل وناقل الحركة ومجموعة الدفع. وبانضمام المصمم المخضرم كلود هيل (من أستون مارتن سابقًا) مهندسًا رئيسيًا، اكتملت سيارة السيدان التجريبية فيرغسون R4 بعد ست سنوات من التطوير. كانت مواصفاتها لافتة للنظر عام 1956:

• دفع رباعي دائم مع ديفرنشيال ذاتي الإغلاق بين المحاور
• محرك رباعي الأسطوانات أفقي
• مكابح قرصية على جميع العجلات الأربع
• نظام منع انغلاق المكابح الكهروميكانيكي دنلوب ماكساريت، المقتبس من الطيران

كان قلب ناقل حركة فيرغسون فورمولا آلية إغلاق ذاتي بارعة داخل علبة نقل الحركة. علاوةً على الديفرنشيال، احتوت الوحدة على مجموعة تروس إضافية، وقابضَين عداء بكريين، وحزمتَين من الأقراص الاحتكاكية. في الأحوال الاعتيادية، دارت هذه العناصر بهدوء دون تأثير. لكن حين تبدأ عجلات أحد المحورين بالانزلاق — مما يُحدث فارقًا في سرعات أعمدة الإخراج — ينخرط أحد القابضين، يضغط حزمته الاحتكاكية على تروس الديفرنشيال، ويحوّل الديفرنشيال فورًا إلى توصيل صلب.

النموذج الأولي الثاني، فيرغسون R5 ستيشن واغن 1962، كان أكثر قدرة. لاحظ مختبرو مجلة أوتوكار أنها تصل إلى حدود الالتصاق بسرعات تبدو شبه مستحيلة. ومع ذلك، لم يوافق أي مصنّع على إدخال فيرغسون في الإنتاج — كانت التعقيد والتكاليف مرتفعة جدًا. في عام 1962 أقنع توني رولت إدارة شركة جينسن للسيارات بتكييف ناقل الحركة فيرغسون فورمولا لسيارتهم CV8 كوبيه القادمة التي استخدمت محرك كرايسلر V8 بقوة 300 حصان. وبعد ثلاث سنوات، اكتملت جينسن CV8 FF تجريبية رباعية الدفع.

عام 1966، حلّت جينسن إنترسبتور محل CV8 — وبجانب الكوبيه القياسية ذات الدفع الخلفي، قدمت جينسن نسخة رباعية الدفع تحمل شارة “FF” المنسجمة. أصبحت جينسن FF أول سيارة إنتاجية في العالم تجمع بين ديفرنشيال ذاتي الإغلاق بين المحاور ونظام ABS. واختصار “FF” يرمز إلى “فورمولا فيرغسون.” شملت المواصفات الرئيسية:

• محرك كرايسلر V8 كبير الحجم بسعة 6.3 لتر وقوة 325 حصانًا
• ناقل حركة تلقائي ثلاثي النسب TorqueFlite أو يدوي رباعي النسب
• توزيع عزم غير متماثل: 63% للمحور الخلفي و37% للمحور الأمامي — للحفاظ على طابع سيارة الدفع الخلفي في الأداء
• نظام منع انغلاق المكابح دنلوب ماكساريت أحادي القناة
• توجيه بالقضيب والرف بمساعدة كهربائية ومكابح قرصية على جميع العجلات
• السرعة القصوى 212 كم/س؛ من 0 إلى 100 كم/س في 7.7 ثانية؛ الوزن الفارغ نحو 1800 كغ
• السعر في المملكة المتحدة عام 1968: نحو 6,000 جنيه إسترليني — قريب من أرخص نماذج رولز رويس
• إجمالي الإنتاج: 318 سيارة (1966–1971)

أشاد كل صحفي سيارات في تلك الحقبة بالثبات الاستثنائي لجينسن FF وما وصفوه بـ”هامش جر يكاد يكون غير محدود على الأسفلت المبلل.” ومن المأساة أن هاري فيرغسون نفسه لم يرَ جينسن FF قط — إذ وافته المنية عام 1960.

لماذا الإسهاب في فيرغسون فورمولا؟ لأن شركة هاري فيرغسون ريسيرش كانت أول منظمة في العالم تتعامل مع الدفع الرباعي بوصفه أداةً للسلامة الفعّالة — لا مجرد حل لمشاكل الجر في الطرق الوعرة. كان توزيع العزم غير المتماثل خيارًا متعمدًا لتجنب عدم القدرة على التنبؤ الذي يعاني منه نظام الدفع الرباعي المتماثل. في سيارة الدفع الخلفي، يؤدي الضغط الزائد على دواسة الوقود في منعطف زلق إلى إفراط متوقع في الانزلاق الخلفي. وفي سيارة الدفع الأمامي، يسبب قصورًا متوقعًا في التوجيه الأمامي. أما في سيارة الدفع الرباعي المتماثل، فيعتمد الرد على أي محور أضعف جرًا — وهذا قد يكون غامضًا وخطيرًا. بتوجيه العزم نحو المحور الخلفي، منحت فيرغسون فورمولا لجينسن FF سلوكًا شبه متوقع مشابهًا لسيارات الدفع الخلفي في معظم الأحوال.

اختراع مقرن اللزوجة

كان لآلية الإغلاق الذاتي في فيرغسون فورمولا قيد واحد مهم: قوابض العداء فيها تعمل بطريقة ثنائية، إما فتح أو إغلاق. كان الانتقال من الديفرنشيال المفتوح إلى الإغلاق الكامل فوريًا، مما قد يخلق غموضًا في الأداء لحظة الانخراط. ما كان مطلوبًا آلية تتحكم في درجة إغلاق الديفرنشيال بشكل ناعم ومتدرج.

في أواخر الستينيات، بدأ توني رولت وديريك غاردنر — المصمم الرئيسي لاحقًا لسيارات تيريل في الفورمولا 1 — التجارب على السائل السيليكوني المستخدم في وصلات مراوح التبريد اللزجة. كانت النتيجة مقرن اللزوجة: غلاف أسطواني مملوء بسائل سيليكوني، يحتوي على حزمات متناوبة من الأقراص الاحتكاكية المتصلة بكل عمود إخراج.

وهكذا يعمل:

• في الأحوال الطبيعية، مع دوران جميع العجلات بسرعات متشابهة، تكاد حزمات الأقراص لا تتحرك بالنسبة لبعضها ولا يكون للمقرن أي تأثير على الديفرنشيال.
• حين يبدأ أحد المحورين بالانزلاق، يدور عمود إخراجه بسرعة أعلى، مما يجعل حزمات الأقراص تدور بالنسبة لبعضها وتقطع السائل السيليكوني.
• يرفع القطع درجة الحرارة والضغط داخل المقرن، مما يرفع لزوجة السائل بشكل كبير.
• يتسبب ارتفاع اللزوجة في احتكاك الأقراص ببعضها، مما يكبح تدريجيًا العمود الأسرع دورانًا ويُغلق الديفرنشيال جزئيًا أو كليًا.

بعد تسجيل براءة اختراع مقرن اللزوجة، أسس توني رولت شركة FF Developments (FFD) عام 1971 لتوريد ناقلات الحركة رباعية الدفع تجاريًا. وشملت المشاريع الأولى شاحنات بيدفورد رباعية الدفع لخدمات الغابات البريطانية، ودفعة من سيارات فورد زيفير FF للشرطة، وسيارات أوبل سيناتور 4×4 للسيدان للبعثة العسكرية البريطانية في برلين.

كان أبرز إنجازات FFD في الإنتاج ناقل الحركة في سيارة AMC إيغل (1979–1988) — وهي نسخة مرفوعة رباعية الدفع من سيارة AMC كونكورد سيدان، مزودة بإطارات أكبر ورفع للهيكل 75 ملم. كانت AMC إيغل أول سيارة إنتاجية في العالم تستخدم ديفرنشيالًا بين المحاور مُقفَلًا بمقرن لزوجة. وعلى الرغم من تصورها كسيارة وعرة خفيفة لا كسيارة أداء، أصبحت معمارية ناقل حركتها السلف المباشر لبعض أشهر سيارات الأداء رباعية الدفع على الإطلاق — من بينها الأجيال الأولى من سوبارو إمبريزا WRX وميتسوبيشي لانسر إيفولوشن.

الديفرنشيالات ذاتية الإغلاق: من تورسن إلى التحكم الإلكتروني

حين دخلت أودي كواترو الإنتاج عام 1981 — بعد عامين من انطلاق AMC إيغل — استخدمت ديفرنشيالًا مفتوحًا تقليديًا بين المحاور مع قفل إيجابي يشغّله السائق يدويًا. وكمن أناقة حل أودي في التعبئة: المحرك المثبت طوليًا يتجه مباشرةً نحو المحور الخلفي، وديفرنشيال بين المحاور مدمج مباشرةً في صندوق التروس. العمود الثانوي لصندوق التروس مجوّف، ويمر عمود الدفع الأمامي من خلاله. اختار فريق فيرديناند بييش توزيعًا متماثلًا للعزم 50:50 بين الأمامي والخلفي.

عام 1984، اختفت رافعات قفل الديفرنشيال اليدوية من مقاعد أودي، حلّ محلها الديفرنشيال ذاتي الإغلاق تورسن (TORque SENsing). يقدم التورسن عدة مزايا رئيسية:

• ميكانيكي بالكامل — لا إلكترونيات ولا سائل ولا تدخل من السائق
• يستجيب للتغيرات في عزم الدوران على أعمدة الإخراج لا لفروق السرعة، مما يتيح له التفاعل قبل بدء الانزلاق فعليًا
• على عكس مقرن اللزوجة، يُقفل فقط تحت قوة الجر لا الفرملة، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع أنظمة ABS
• الإغلاق والفتح سلسان ومتواصلان، دون انتقالات مفاجئة

جذبت قدرة التورسن المُثبتة على تحسين الأداء والثبات في سيارات الأداء مهندسي السيارات الوعرة لاحقًا بحثًا عن ديناميكيات تشبه سيارات الطريق. واليوم يُستخدم في ناقلات حركة مركبات تشمل رينج روفر وفولكسفاغن توارغ وبورشه كايين وتويوتا لاند كروزر برادو.

في الثمانينيات، أشعل تفوق أودي كواترو في الرالي سباقًا تسلحيًا رباعي الدفع بين منافسي المجموعة B. في غضون مواسم قليلة، ظهرت سيارات الرالي رباعية الدفع التالية — كل منها يستخدم تقنية مقرن اللزوجة من FFD في ديفرنشيالاتها ذاتية الإغلاق:

• بيجو 205 T16
• أوستن متروبوليس 6R4
• لانشيا دلتا S4
• فورد RS200

أدار ستيوارت رولت، نجل توني، علاقات FFD مع فرق الرالي خلال تلك الفترة.

في مطلع التسعينيات، لجأ مصنع AZLK في روسيا هو الآخر إلى FFD لتطوير نسخة رالي رباعية الدفع من موسكفيتش 2141. باستخدام نفس تصميم الديفرنشيالات الثلاثة كفورد RS200، حقق موسكفيتش رباعي الدفع التجريبي ثباتًا ملحوظًا في الأداء في الظروف القصوى. كشفت الاختبارات مبدأً مهمًا: بتعديل صلابة إغلاق كل مقرن لزوجة على حدة، يمكن للمهندسين ضبط توازن أداء السيارة على نطاق واسع:

• ديفرنشيال خلفي بين العجلات أكثر صلابة ← ميل أكبر للانزلاق الخلفي
• ديفرنشيال أمامي أو بين المحاور أكثر صلابة ← قصور في التوجيه وثبات أعلى

هذه القابلية للضبط هي السبب في أن سيارات رالي WRC الحديثة تستخدم حزمات قوابض متعددة الأقراص يتحكم فيها إلكترونيًا بدلًا من مقرنات اللزوجة السلبية في الديفرنشيالات الثلاثة. يمكن للمشغّلات الهيدروليكية والحاسوب المركزي تغيير قفل كل ديفرنشيال في الوقت الفعلي — فكّ القوابض عند دخول المنعطف ليدور الهيكل بحرية، ثم شدّها تدريجيًا مع تسارع السائق نحو القطعة المستقيمة لتعظيم الجر مع تجنب قصور التوجيه.

رائد الديفرنشيالات المتحكم بها إلكترونيًا في سيارات الطريق اثنان من الصانعين:

• مرسيدس-بنز 4Matic (1986، W124 E-Class): ثلاثة قوابض يتحكم فيها إلكترونيًا تُوصل المحور الأمامي تتابعيًا، ثم تُقفل الديفرنشيال بين المحاور، ثم تُقفل الديفرنشيال الخلفي وفق الحاجة. كان النظام فعّالًا لكن معقدًا للغاية، وكانت الإلكترونيات تتسبب أحيانًا في توصيل العجلات الأمامية وفصلها بشكل ملحوظ على الأسطح الرخوة.
• بورشه 959 (1986): قابضان يتحكم فيهما إلكترونيًا عبر أربعة أوضاع يختارها السائق. كان نظام الـ959 أكثر تطورًا وأنسب للاستخدام بالأداء العالي.

استبدال الديفرنشيال: هالدكس وأنظمة الدفع الرباعي المبسطة

بينما كان مهندسو الرالي يدفعون الديفرنشيالات ذاتية الإغلاق إلى حدودها القصوى، سار مصممو سيارات الركاب الشعبية في الاتجاه المعاكس — بحذف الديفرنشيال بين المحاور كليًا واستبداله بمقرن لزوجة وحيد. كانت فولكسفاغن غولف II سينكرو 1985 أول سيارة ركاب أوروبية تستخدم هذا النهج. طوّر ناقل الحركة مهندسون من GKN، التي استحوذت على FFD عام 1969.

قدّم تصميم مقرن اللزوجة المبسط مزايا واضحة للإنتاج الواسع:

• اشتركت النسخة رباعية الدفع مع النسخة القياسية ذات الدفع الأمامي في معظم المكونات، مما يقلل تكلفة التصنيع وتعقيده
• في الأحوال الطبيعية، سارت السيارة بشكل مطابق لنظيرتها ذات الدفع الأمامي
• حين انزلقت العجلات الأمامية، استطاع مقرن اللزوجة نقل ما يصل إلى 70% من العزم للمحور الخلفي في نحو 0.2 ثانية

غير أن هذا التأخر في الانخراط شكّل عبئًا في الأداء: سيارة تسلك في بادئ الأمر سلوك الدفع الأمامي (الميل للخروج من المنعطف أماميًا) قد تنتقل فجأة إلى سلوك الدفع الخلفي حين ينخرط مقرن اللزوجة، مما يفاجئ السائقين. استكشف الصانعون اليابانيون حلولًا متنوعة، من بينها تركيب مقرنات لزوجة متعددة — فبعض الطرازات كنيسان ساني/بولسار 1988 استخدمت ثلاثة: واحد لتشغيل الدفع الخلفي وواحد لقفل كل ديفرنشيال بين العجلات. وذهبت مازدا كونشيرتو 4WD أبعد من ذلك، مستخدمةً مقرنات لزوجة بدلًا من كل من الديفرنشيال بين المحاور والديفرنشيال الخلفي بين العجلات.

الخطوة التطورية التالية أحلّت قابض هيدروليكي متعدد الأقراص يتحكم فيه إلكترونيًا محل مقرن اللزوجة — جهاز أسرع بكثير وأكثر دقة في التحكم. وصلة هالدكس، التي حلّت محل مقرن اللزوجة في فولكسفاغن غولف IV وشقيقاتها على نفس المنصة، هي المثال الأشهر لهذه التقنية. وهكذا تعمل:

• تكشف كامات الوجه أي فرق في سرعة الدوران بين أعمدة الأمامي والخلفي
• تتدحرج بكرات على سطح الكامات وتدفع مكابس في أسطوانات حلقية، ضاخّةً السائل الهيدروليكي
• يضغط السائل الهيدروليكي على حزمة القابض متعدد الأقراص ناقلًا العزم إلى المحور الخلفي
• صمام ملفاتي يتحكم فيه الكومبيوتر يستطيع تحرير الضغط في أي لحظة — مما يتيح توزيعًا متغيرًا للعزم بلا حدود

اليوم، تستخدم معظم سيارات الركاب والكروس أوفر رباعية الدفع نوعًا من معمارية القابض المتحكم به إلكترونيًا — سواء أكان هالدكس على مركبات مجموعة فولكسفاغن، أم VTM-4 من هوندا، أم xDrive من BMW. قلّص سرعة أنظمة القوابض الحديثة تأخر الانخراط حتى بات لا يُلاحَظ في القيادة الاعتيادية. ضبط برامج التحكم بات اليوم أهم من الأجهزة نفسها: تستخدم غولف 4Motion وأودي A3 كواترو ناقلات حركة متطابقة ميكانيكيًا، لكن برامج مختلفة تمنح فولكسفاغن توزيعًا متماثلًا للعزم بينما تُرسل معايرة أودي 60% من العزم إلى الأمام لطابع أمامي الدفع أكثر ألفة.

تقنية الدفع الرباعي اليوم: أي نظام الأفضل؟

اختفت أنظمة الدفع الرباعي الجزئي ذات المحور الثاني الموصول يدويًا من الحمد لله من سيارات الركاب. أما المعماريات المتبقية فلكل منها مزاياها:

• دفع رباعي دائم مع ديفرنشيال ذاتي الإغلاق بين المحاور (مقرن لزوجة كما في سوبارو، ميكانيكي تورسن كما في أودي A4/A6/A8 كواترو وفولكسفاغن فايتون، أو قوابض متحكم بها إلكترونيًا كما في ميتسوبيشي لانسر إيفو): الأنظمة الأكثر تطورًا وإمتاعًا، القادرة على تحسين الأداء فعليًا على الطريق والحلبة عند معايرتها بدقة.
• دفع رباعي دائم مع ديفرنشيال مفتوح بين المحاور (كما في مرسيدس-بنز 4Matic): يعتمد على إلكترونيات منع الانزلاق للتعويض عن غياب الإغلاق الذاتي. فعّال على الطريق، لكنه أقل استباقية ميكانيكيًا.
• دفع خلفي جزئي عبر قابض متحكم به (هالدكس، كما في فولفو وسaab ومختلف كروس أوفر مجموعة فولكسفاغن): التصميم الأكثر شيوعًا في الكروس أوفر الحديثة — موفر في التكاليف وخفيف الوزن وزداد قدرةً بفضل الإلكترونيات الأسرع.

الاتجاه السائد في الدفع الرباعي المتقدم هو توجيه العزم — ليس فقط توزيع العزم بين المحورين الأمامي والخلفي، بل التحكم النشط فيه بين العجلتين اليسرى واليمنى على المحور الواحد. يمثّل ميتسوبيشي لانسر إيفولوشن X آخر ما وصلت إليه هذه التقنية: يجمع نظامه S-AWC ديفرنشيالًا أوسطًا متحكمًا به إلكترونيًا (ACD) مع ديفرنشيال خلفي نشط للانعطاف (AYC) قادر على نقل العزم بين العجلتين الخلفيتين باستقلالية. مجموعات تروس إضافية تستطيع إزاحة توازن العزم استباقيًا قبل فقدان الجر، لا تفاعليًا بعد بدء الانزلاق.

من الناحية العملية، تتقلص الفروقات الفعلية في الأداء بين أنظمة الدفع الرباعي الحديثة مع ازدياد تطور إلكترونيات التحكم. نظام قائم على هالدكس بمعايرة جيدة في كروس أوفر قادر اليوم على تحقيق ثبات كان سيبدو استثنائيًا من ديفرنشيال تورسن ميكانيكي قبل جيل. هذا في نهاية المطاف هو الاتجاه الذي تسير نحوه التقنية — وقد تكون نهايته السيارة الكهربائية بأربعة محركات مستقلة للعجلات، يوصّل كل منها عزمًا محسوبًا بدقة دون أي ناقل حركة ميكانيكي على الإطلاق.

هذا المقال ترجمة. يمكنك قراءة النص الأصلي هنا: https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4f54.html