Sve o pogonu na sve točkove: historija, tehnologija i kako funkcioniraju AWD sistemi

Ovaj članak je počeo kao jednostavan tehnički vodič — nešto poput „sve što ste ikada željeli znati o pogonu na sve točkove, ali niste znali koga pitati”. Plan je bio objasniti po čemu se otvoreni diferencijal razlikuje od viskozne spojke ili Haldex sklopa, šta zapravo radi samozaporni diferencijal i zašto je sve to bitno. Ali što smo dublje kopali po historiji, to je postajalo iznenađujuće. Prvi putnički automobil sa stalnim pogonom na sve točkove napravljen je u Nizozemskoj prije više od sto godina. A 1935. godine, jedan američki trkaći automobil s pogonom na četiri točka zapanjujuće je blizu došao promjeni toka svjetske historije.

Zašto putničkom automobilu uopće treba pogon na sve točkove? U 21. vijeku odgovor izgleda očigledan: bolja trakcija, manje proklizavanja na skliskim podlogama, veća stabilnost pod opterećenjem. Četiri pogonska točka jednostavno su bolja od dva. Ipak, industriji je trebalo iznenađujuće dugo da to primijeni. Pitajte bilo kojeg automobilskog historičara i reći će vam da je era pogona na sve točkove za automobile široke potrošnje počela 1980. godine s Audijem Quattro, uz nekoliko rijetkih prethodnika — britanski superautomobil Jensen FF iz 1966. i Subaru Leone 4WD iz 1972. Pravi stručnjak će dodati da rani Subaruji s pogonom na četiri točka uopće nisu imali stalni pogon na sve točkove. Bili su povremeni (part-time). A upravo ta razlika ispostavlja se kao cijela priča.

Povremeni pogon na četiri točka (part-time): privremeno rješenje

Pogon na jednu osovinu samo povremeno je kompromis, i to ne elegantan za cestovni automobil. Izraz „part-time 4WD” (povremeni pogon na četiri točka) dolazi iz svijeta SUV-ova i terenskih vozila. U ovoj izvedbi jedna osovina je stalno pogonjena, a druga se po potrebi kruto spaja — ali ta kruta veza može se koristiti samo izvan ceste. Na asfaltu se sistem mora potpuno isključiti.

Zašto kruta veza zakazuje na asfaltu

• Kada automobil skreće, prednji točkovi prelaze duži luk od zadnjih i zato se moraju okretati brže.
• Kod kruto spojenog sistema pogona na sve točkove, trakcija na prednjim točkovima se smanjuje, dok se obrtni moment na zadnjim povećava.
• U nekim slučajevima prednji točkovi mogu stvarati silu kočenja umjesto pogonske sile — dodajući otpor i otežavajući upravljanje automobilom.
• Na rastresitim podlogama poput blata ili snijega to je podnošljivo, ali na asfaltu izaziva ozbiljno naprezanje pogonskog sklopa i probleme u upravljivosti.

U zavoju svaki točak prati svoj vlastiti luk i mora se okretati vlastitom brzinom. Zato stalnom pogonu na sve točkove trebaju tri diferencijala: dva između točkova svake osovine, i jedan između samih osovina, kako bi se prednji i zadnji kraj mogli okretati nezavisno jedan od drugog.

Automobili s povremenim pogonom: od GAZ-61 do Subaru Leone

Kruto spojen pogon na sve točkove ipak je stigao do nekoliko cestovnih automobila uprkos svemu tome, iako su po karakteru bili bliži terenskim vozilima. U SSSR-u je GAZ-61 „Emka” — limuzina s pogonom na četiri točka, šestocilindričnim motorom i povremeno pogonjenom prednjom osovinom — ušla u maloserijsku proizvodnju već 1938. godine. Nakon rata ista ideja pojavila se u terenskom GAZ-M72 „Pobeda” i Moskviču-410. Subaru Leone 4WD iz 1972. slijedio je potpuno istu logiku: građen za teške uslove, viši od Subarua s prednjim pogonom, sa zadnjom osovinom koju je vozač uključivao ručno.

Subaru Leone 4WD Station Wagon (1972–1979) bio je adaptacija platforme s prednjim pogonom u pogon na četiri točka, s ručno spajanom zadnjom osovinom. Ključne specifikacije uključivale su:

• Opcije motora: 1,4 litre (72 KS) ili 1,6 litre (80 KS)
• Karoserijske izvedbe: karavan, limuzina i pickup
• Uključivanje zadnjeg pogona: ručno kod automobila s ručnim mjenjačem; automatski putem višelamelne frikcione spojke kod automatika
• Ova povremena izvedba zadržala se na svim Subaruima s pogonom na četiri točka do 1989. godine

Osnovni problem povremenog pogona je što je beskoristan na asfaltiranim cestama gdje većina automobila provede najveći dio života — a automobil ipak posvuda sa sobom nosi težinu razdjelnika pogona, drugog pogonskog vratila i cijelog dodatnog sklopa osovine. Za pretvaranje povremenog sistema u stalni potrebna je tačno još jedna komponenta: međuosovinski diferencijal unutar razdjelnika pogona.

Stalni pogon na sve točkove: kako radi i zašto je važan

Tri diferencijala, jedan princip

Međuosovinski diferencijal ključ je stalnog pogona na sve točkove. Dva osovinska diferencijala omogućavaju lijevom i desnom točku svake osovine da se u zavoju okreću različitim brzinama. Međuosovinski diferencijal obavlja isti posao između prednje i zadnje osovine. Automobil koji ima sva tri može voziti stalni pogon na sve točkove na bilo kojoj podlozi bez naprezanja pogonskog sklopa ili narušavanja upravljivosti.

Dovoljno jednostavno u teoriji — ipak, sve do ranih 1980-ih industrija je stalni pogon na sve točkove smatrala nepotrebnim na cestovnom automobilu. Uvriježeno mišljenje bilo je da okretanje drugog para točkova i svega što je za njih pričvršćeno na suhom asfaltu samo povećava buku i potrošnju goriva.

Sta je Quattro dokazao

Audi Quattro je zauvijek promijenio to razmišljanje. Raspoređujući obrtni moment motora na sva četiri točka cijelo vrijeme, stalni sistem:

• Ostavlja veću rezervu prijanjanja na raspolaganju za savladavanje bočnih sila u zavojima
• Znatno poboljšava stabilnost pri ubrzavanju ili kočenju usred zavoja
• Smanjuje rizik od naglog preupravljanja ili podupravljanja izazvanog radom papučice gasa

Audi 80 Quattro s kraja 1980-ih pokazuje koliko je izvedba postala usavršena. Quattro arhitektura kompaktnija je od suparničke transmisije Ferguson Formula. Od 1984. Audi je ugrađivao Torsen samozaporni diferencijal — čisto mehanički uređaj koji reagira na obrtni moment na svakom izlaznom vratilu, a ne na razliku u brzini točkova. Za razliku od viskozne spojke, Torsen se zaključava samo pod pogonom, nikada pri kočenju, što ga čini potpuno kompatibilnim s ABS-om i stabilnijim tokom usporavanja.

Vrijedi napomenuti da se Range Rover (1970) i ruska Lada Niva (1976) općenito smatraju prvim masovno proizvedenim vozilima s međuosovinskim diferencijalom — ali oba su čisti terenci. Zasluga Audija Quattro odnosi se konkretno na to da je prvi među putničkim automobilima.

Rani trkaći automobili s pogonom na četiri točka: od Spykera do Bugattija

Jesu li konstruktori trkaćih automobila istraživali stalni pogon na sve točkove prije Quattro ere? Naglašeno da — i priča seže mnogo dalje u prošlost nego što većina ljudi očekuje.

Porsche eksperimenti s four-wheel-drive

Prvi poslijeratni projekat Ferdinanda Porschea bio je trkaći automobil s pogonom na četiri točka: Cisitalia 360, sa centralno smještenim motorom, s 1,5-litarskim dvanaestocilindričnim motorom. Njegov prednji pogon ipak je bio povremeni — vozač ga je uključivao na pravcima i vraćao se na zadnji pogon prije zavoja.

Porsche je zapravo napravio vozilo s pogonom na četiri točka mnogo ranije od toga: električni automobil s četiri pojedinačna motora u točkovima, iz 1900. godine.

Spyker 60 HP, 1902

Pravi šok za automobilske historičare jeste trkaći automobil iz 1902. koji je napravio nizozemski proizvođač Spyker. U vrijeme kada su čak i kočnice ugrađivane samo na zadnje točkove, ovaj automobil je imao pravi stalni pogon na sve točkove, uključujući i međuosovinski diferencijal.

Spyker su 1880. osnovala braća Spijker kao proizvođača zaprežnih kočija. Njihov prvi automobil pojavio se 1900, a dvije godine kasnije, u saradnji s belgijskim konstruktorom Josephom Valentinom Laviolettom, proizveli su trkaći automobil Spyker 60 HP s pogonom na četiri točka (1902–1907). Njegova specifikacija bila je izvanredna za to doba:

• Tri diferencijala — međuosovinski i oba osovinska
• Tri odvojena mehanizma kočenja — dva na zadnjim točkovima, jedan na prednjem pogonskom vratilu
• Sistem pogona na četiri točka koji po koncepciji decenijama neće biti dostignut

Koncept stalnog pogona na četiri točka, dakle, star je znatno više od jednog vijeka. Nije napravljeno mnogo Spykera s pogonom na četiri točka — bili su enormno skupi i nikada nisu postigli mnogo u utrkama. Uslijedila su još dva ambicioznija projekta početkom 1930-ih.

Bugatti Tipo 53 i Miller FWD

Bugatti Tipo 53 započeo je s Fiatovim inženjerom Antoniom Pichettom, koji je ideju iznio Ettoreu Bugattiju 1930. godine. Tri automobila dovršena su 1932, svaki s:

• Prednabijenim rednim osmocilindričnim motorom od 300 KS
• Stalnim pogonom na sve točkove s tri diferencijala
• Razdjelnikom pogona i međuosovinskim diferencijalom integriranim s odvojeno montiranim mjenjačem
• Pogonskim vratilima za obje osovine smještenim na lijevoj strani automobila
• Nezavisnim prednjim ovjesom na poprečnoj opruzi — neuobičajenim za Bugatti

Tipo 53 nadmašivao je tadašnje automobile sa zadnjim pogonom u šljunčanim zavojima, ali je upravljanje bilo užasno teško: prednja pogonska vratila koristila su obične kardanske zglobove umjesto homokinetičkih zglobova. Tri automobila su se utrkivala do 1935. godine.

Miller FWD nastao je dijelom zato što je američki konstruktor Harry Miller proučavao Bugatti s prednjim pogonom kupljen posebno da bude rastavljen. Nadahnut onim što je otkrio, Miller je razvio vlastitu šasiju s pogonom na četiri točka uz sponzorstvo kompanije za kamione FWD. Jedan od Millerovih automobila s pogonom na četiri točka vodio je na utrci Indianapolis 500 1934. godine prije nego što ga je mehanički kvar spustio na deveto mjesto.

Zamalo pogodak na AVUS, 1935

Ovi automobili vezani su i za jedan od najčudnijih „šta bi bilo da je bilo” trenutaka u historiji automobilizma. Tokom utrke na stazi AVUS u Berlinu 1935. godine, jedan Miller s pogonom na četiri točka bio je treći kada je njegov redni osmocilindrični motor katastrofalno zakazao i izbacio dijelove prema tribinama. Adolf Hitler je tog dana bio na tribinama. Da ga je pogodio makar i mali komadić, tok Drugog svjetskog rata — i svjetske historije — mogao je biti potpuno drugačiji.

Ferguson Formula: AWD sistem koji je sve promijenio

Problem s otvorenim centralnim diferencijalom

Da bismo pratili sljedeće poglavlje, korisno je vratiti se na temeljno ograničenje otvorenog međuosovinskog diferencijala. Otvoreni diferencijal dopušta jednoj osovini da se slobodno okreće dok druga uopće ne prima obrtni moment. Ako zadnji točkovi potpuno izgube prijanjanje, prednji mogu mirovati dok se zadnji okreću — a diferencijal ne čini ništa da to spriječi.

Odgovor svijeta SUV-ova bilo je prisilno zaključavanje: vozač uključuje mehanizam koji kruto zaključava zupčanike diferencijala, pretvarajući diferencijalni pogon u čvrstu vezu. Koristili su ga rani Range Roveri, kao i Lada Niva i desetine drugih terenaca — a tako i prva generacija Audija Quattro, kod koje je vozač morao ručno zaključavati centralni diferencijal sve do 1984. godine. Ali ručno zaključavanje je još jedan kompromis. Mora se otpustiti na tvrdim podlogama, i ne nudi baš ništa ako točak neočekivano počne proklizavati na skliskoj cesti.

Rolt, Dixon i Harry Ferguson

Prvi automatski samozaporni međuosovinski diferencijal bio je djelo britanskog trkaćeg vozača i inženjera Tonyja Rolta. S prijateljem i kolegom trkačem Fredom Dixonom prije rata je vodio radionicu Rolt/Dixon Developments; nakon rata su se njih dvojica oduševili onim što bi stalni pogon na sve točkove mogao učiniti. Napravili su eksperimentalno ispitno vozilo s pogonom na četiri točka nazvano „Crab”, a 1950. udružili su snage s Harryjem Fergusonom — uspješnim proizvođačem traktora — kako bi osnovali Harry Ferguson Research.

Fergusonu nije bio cilj trkaći automobil. Želio je istinski siguran cestovni automobil: onaj čiji točkovi neće ni proklizavati pri ubrzavanju ni blokirati pri kočenju. Rolt i Dixon krenuli su ga projektovati ni iz čega — jednako karoseriju, transmisiju i pogonski sklop — uz iskusnog konstruktora Claudea Hilla, bivšeg čovjeka Aston Martina, kao glavnog inženjera. Eksperimentalna limuzina Ferguson R4 dovršena je nakon šest godina rada, a njena specifikacija bila je izvanredna za 1956. godinu:

• Stalni pogon na sve točkove sa samozapornim međuosovinskim diferencijalom
• Flat-four engine
• Disk kočnice na sva četiri točka
• Elektromehanički protublokirajući kočioni sistem Dunlop MaxaRet, preuzet iz avijacije

Unutar razdjelnika pogona Ferguson Formule

Srce transmisije Ferguson Formula bio je dovitljiv samozaporni mehanizam unutar razdjelnika pogona. Osim diferencijala, sklop je sadržavao dodatni zupčasti par, dvije kuglične slobodnohodne spojke i dva paketa frikcionih diskova. Pri normalnoj vožnji ti su elementi mirno mirovali. Ali čim bi točkovi jedne osovine počeli proklizavati — stvarajući razliku u brzinama izlaznih vratila — jedna od spojki bi se uključila, pritiskujući svoj frikcioni paket na zupčanike diferencijala i pretvarajući diferencijalni pogon u čvrstu vezu na licu mjesta.

Drugi prototip, karavan Ferguson R5 iz 1962, bio je još bolji. Testeri Autocara zabilježili su da je dostizao granice prijanjanja pri brzinama koje su se činile gotovo nemogućim. Uprkos tome, nijedan proizvođač nije htio pustiti Ferguson u proizvodnju; složenost i cijena bili su preveliki.

Jensen FF ide u prodaju

Godine 1962. Tony Rolt je nagovorio upravu Jensen Carsa da prilagodi transmisiju Ferguson Formula za njihov nadolazeći coupe CV8 i njegov Chrysler V8 od 300 KS. Tri godine kasnije vozio je eksperimentalni Jensen CV8 FF s pogonom na četiri točka.

Godine 1966. Jensen Interceptor zamijenio je CV8, i uz standardni coupe sa zadnjim pogonom Jensen je nudio verziju s pogonom na sve točkove s diskretnom oznakom „FF” — od „Formula Ferguson”. Jensen FF postao je prvi serijski automobil na svijetu koji je spojio samozaporni međuosovinski diferencijal s ABS-om. Ključne specifikacije uključivale su:

• 6,3-litarski Chrysler V8 big-block motor snage 325 KS
• Trostepeni automatski mjenjač TorqueFlite ili četverostepeni ručni mjenjač
• Asimetrična raspodjela obrtnog momenta: 63% na zadnju osovinu, 37% na prednju — kako bi se sačuvao karakter upravljivosti automobila sa zadnjim pogonom
• Jednokanalni ABS Dunlop MaxaRet
• Servoupravljanje sa zupčastom letvom i disk kočnice na svim točkovima
• Najveća brzina 212 km/h; ubrzanje 0–100 km/h za 7,7 sekundi; masa praznog vozila približno 1.800 kg
• Cijena u Ujedinjenom Kraljevstvu 1968.: približno £6.000 — slična najjeftinijem Rolls-Royceu
• Ukupna proizvodnja: 318 automobila (1966-1971)

Svaki automobilski novinar tog doba hvalio je stabilnost Jensena FF i ono što su opisivali kao „gotovo neograničenu rezervu trakcije na mokrom asfaltu”. Harry Ferguson nikada nije vidio taj automobil: umro je 1960. godine.

Zašto je Ferguson Formula bila važna

Zašto se toliko dugo zadržavati na Ferguson Formuli? Zato što je Harry Ferguson Research bila prva organizacija bilo gdje na svijetu koja je pogon na sve točkove tretirala prvenstveno kao sredstvo aktivne sigurnosti, a ne kao odgovor na trakciju izvan ceste.

Asimetrična raspodjela obrtnog momenta bila je namjeran potez protiv nepredvidivosti koja prati simetrične sisteme. Dajte automobilu sa zadnjim pogonom previše gasa u skliskom zavoju i on će, predvidivo, preupravljati. Učinite isto u automobilu s prednjim pogonom i on će, predvidivo, podupravljati. Učinite to u simetričnom automobilu s pogonom na sve točkove i odgovor ovisi o tome koja osovina slučajno ima slabije prijanjanje — što je dvosmisleno i opasno. Pomjeranjem obrtnog momenta prema nazad, Ferguson Formula je Jensenu FF u većini uslova dala ponašanje blisko onom sa zadnjim pogonom.

Izum viskozne spojke

Fergusonov mehanizam imao je jedno stvarno ograničenje: njegove slobodnohodne spojke radile su na binarni način, uključeno-isključeno. Skok s otvorenog diferencijala na potpuno zaključavanje bio je trenutan, a to je moglo stvoriti vlastitu dvosmislenost u trenutku uključivanja. Ono što se željelo bio je mehanizam koji može glatko mijenjati stepen zaključavanja.

Krajem 1960-ih Tony Rolt i Derek Gardner — kasnije glavni konstruktor Tyrrellovih automobila Formule 1 — počeli su eksperimentirati sa silikonskom tekućinom koja se koristi u viskoznim pogonima ventilatora. Rezultat je bila viskozna spojka: cilindrično kućište ispunjeno silikonskom tekućinom, koje drži naizmjenične pakete frikcionih diskova spojenih na svako izlazno vratilo.

Kako radi Visco-Coupler

• U normalnim uslovima, kada se svi točkovi okreću sličnim brzinama, paketi diskova jedva se pomjeraju jedan u odnosu na drugi i spojka nema nikakvog utjecaja na diferencijal.
• Kada jedna osovina počne proklizavati, njeno izlazno vratilo okreće se brže, uzrokujući da se paketi diskova okreću jedan u odnosu na drugi i smiču silikonsku tekućinu.
• Smicanje povećava temperaturu i pritisak unutar spojke, dramatično podižući viskozitet tekućine.
• Ovo povećanje viskoziteta uzrokuje da se diskovi trljaju jedan o drugi, progresivno kočeći brže okrećuće vratilo i djelomično ili potpuno zaključavajući diferencijal.

FF Developments i AMC Eagle

Nakon što je patentirao viskoznu spojku, Tony Rolt je 1971. osnovao FF Developments (FFD) kako bi komercijalno prodavao transmisije za pogon na sve točkove. Rani poslovi bili su neglamurozni: kombiji Bedford s pogonom na četiri točka za britansku šumarsku službu, serija policijskih automobila Ford Zephyr FF, limuzine Opel Senator 4×4 za britansku vojnu misiju u Berlinu.

Najznačajniji serijski posao FFD-a bila je transmisija AMC Eaglea (1979–1988) — povišene verzije limuzine AMC Concord s pogonom na sve točkove, na većim gumama, s podignutom karoserijom za 75 mm. Eagle je bio prvi serijski automobil bilo gdje koji je svoj međuosovinski diferencijal zaključavao viskoznom spojkom. Zamišljen je kao blagi terenac, a ne kao performansni automobil, no arhitektura njegove transmisije direktni je predak nekih od najslavnijih brzih automobila s pogonom na sve točkove ikad napravljenih, među kojima su rani Subaru Impreza WRX i Mitsubishi Lancer Evolution.

Samozaporni diferencijali: od Torsena do elektronskog upravljanja

Audi trik s pakovanjem

Kada je Audi Quattro ušao u proizvodnju 1981. — dvije godine nakon AMC Eaglea — koristio je konvencionalni otvoreni međuosovinski diferencijal s ručnim prisilnim zaključavanjem. Elegancija Audijevog rješenja bila je u kompoziciji. Uzdužni motor bio je usmjeren pravo prema zadnjoj osovini, a međuosovinski diferencijal ugrađen je direktno u mjenjač: sekundarno vratilo napravljeno je šupljim, a prednje pogonsko vratilo provučeno je kroz njega. Tim Ferdinanda Piëcha odabrao je simetričnu raspodjelu 50:50 između prednje i zadnje osovine.

Torsen Differential

Godine 1984. ručne poluge za zaključavanje konačno su nestale iz Audijevih kabina, zamijenjene Torsen — TORque SENsing (osjetljiv na obrtni moment) — samozapornim diferencijalom. Njegove prednosti vrijedi nabrojati:

• Potpuno je mehanički — ne zahtijeva elektroniku, tekućinu ni intervenciju vozača
• Reagira na promjene obrtnog momenta na izlaznim vratilima, a ne na razlike u brzini, što znači da može reagirati prije nego što proklizavanje uopće počne
• Za razliku od viskozne spojke, zaključava se samo pod pogonom, ne pri kočenju, čime je potpuno kompatibilan s ABS-om
• Zaključavanje i otključavanje je glatko i kontinuirano, bez binarnih prijelaza

Nakon što se dokazao na brzim automobilima, Torsen su prihvatili inženjeri SUV-ova u potrazi za upravljivošću sličnom onoj kod automobila. Danas se koristi u Range Roveru, Volkswagenu Touareg, Porscheu Cayenne i Toyoti Land Cruiser Prado.

Grupa B i relijska utrka u naoružanju

Još 1980-ih Quattrova dominacija u reliju pokrenula je utrku u naoružanju kad je u pitanju pogon na sve točkove. U svega nekoliko sezona pojavili su se svi ovi relijski automobili s pogonom na četiri točka, od kojih je svaki koristio FFD-ovu tehnologiju viskozne spojke u svojim samozapornim diferencijalima:

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

Stuart Rolt, Tonyjev sin, kroz te je godine vodio odnose FFD-a s relijskim timovima.

Početkom 1990-ih tvornica AZLK u Rusiji također se obratila FFD-u, želeći relijsku verziju Moskviča 2141 s pogonom na sve točkove. Građen oko iste izvedbe s tri diferencijala kao Ford RS200, eksperimentalni automobil se u ekstremnim uslovima ponašao izuzetno predvidivo. Testiranje je iznjedrilo princip koji i danas vrijedi: podesite krutost zaključavanja svake viskozne spojke pojedinačno i ravnoteža automobila pomjera se s tim.

• Krući zadnji osovinski diferencijal → veća sklonost preupravljanju
• Krući prednji ili međuosovinski diferencijal → više podupravljanja i stabilnosti

Dolazi elektronska kontrola

Upravo je ta mogućnost podešavanja razlog zašto moderni WRC automobili u sva tri diferencijala koriste elektronski upravljane višelamelne pakete spojki umjesto pasivnih viskoznih spojki. Hidraulički aktuatori i računar u vozilu mijenjaju zaključavanje svakog diferencijala u realnom vremenu — otpuštajući spojke pri ulasku u zavoj kako bi se automobil slobodno okretao, a zatim ih progresivno stežući dok vozač ubrzava na pravac, za maksimalnu trakciju bez podupravljanja.

Dva proizvođača bila su pioniri elektronski upravljanih diferencijala u cestovnim automobilima:

• Mercedes-Benz 4Matic (1986, W124 E-klasa): Tri elektronski upravljane spojke redom su spajale prednju osovinu, zatim zaključavale međuosovinski diferencijal, pa onda zaključavale zadnji diferencijal, već prema potrebi uslova. Sistem je bio djelotvoran, ali pretjerano složen, a elektronika je znala uzrokovati da se prednji točkovi na rastresitim podlogama primjetno spajaju i razdvajaju.
• Porsche 959 (1986): Dvije elektronski upravljane spojke koje rade u četiri vozačeva izborna režima. Sistem 959-ice bio je sofisticiraniji i bolje prilagođen visokim performansama.

Zamjena diferencijala: Haldex i pojednostavljeni AWD sistemi

Visco-Coupler sam za sebe

Dok su relijski inženjeri gurali samozaporne diferencijale do krajnjih granica, konstruktori običnih putničkih automobila krenuli su suprotnim putem — potpuno uklanjajući međuosovinski diferencijal i stavljajući na njegovo mjesto viskoznu spojku. Volkswagen Golf II Syncro iz 1985. bio je prvi evropski putnički automobil koji je to učinio, s transmisijom koju su razvili inženjeri iz GKN-a, koji je 1969. preuzeo FFD.

Za masovnu proizvodnju pojednostavljenje se isplatilo:

• Model s pogonom na sve točkove dijelio je većinu komponenti sa standardnom verzijom s prednjim pogonom, smanjujući troškove i složenost proizvodnje
• U normalnim uslovima automobil se vozio identično kao automobil s prednjim pogonom
• Kada bi prednji točkovi proklizali, viskozna spojka je mogla prenijeti do 70% obrtnog momenta na zadnju osovinu u približno 0,2 sekunde

Kašnjenje je, međutim, stvorilo problem u upravljivosti. Automobil koji se ponaša kao onaj s prednjim pogonom, gurajući prednjim krajem prema van, mogao je naglo prijeći na ponašanje s naglaskom na zadnjoj osovini onog trenutka kad bi se spojka uključila — i iznenaditi vozača. Japanski proizvođači pokušavali su razna rješenja, uključujući ugradnju više spojki: Nissan Sunny/Pulsar iz 1988. koristio je tri, jednu za uključivanje zadnjeg pogona i po jednu za zaključavanje svakog osovinskog diferencijala. Mazda Concerto 4WD otišla je i dalje, zamijenivši i međuosovinski i zadnji osovinski diferencijal viskoznim spojkama.

Haldex Clutch

Sljedeći korak zamijenio je viskoznu spojku elektronski upravljanom hidrauličkom višelamelnom spojkom — daleko bržom i daleko preciznije upravljivom. Najpoznatiji primjer je Haldex spojka, koja je preuzela ulogu viskozne spojke na Volkswagenu Golfu IV i njegovim srodnicima s iste platforme. Radi ovako:

• Čeone bregaste ploče otkrivaju svaku razliku u obrtnoj brzini između prednjeg i zadnjeg vratila
• Valjci koji se kotrljaju po površinama bregova guraju klipove u prstenastim cilindrima, pumpajući hidrauličku tekućinu
• Pritisak tekućine sabija paket višelamelne spojke, prenoseći obrtni moment na zadnju osovinu
• Elektromagnetni ventil, kojim upravlja elektronika vozila, može otpustiti pritisak u bilo kojem trenutku — omogućavajući beskonačno promjenljivu raspodjelu obrtnog momenta

Većina automobila s pogonom na sve točkove i krosovera koji su danas u prodaji koristi neku verziju ove elektronski upravljane spojke, bilo da je to Haldex na automobilima Volkswagen grupe, Hondin VTM-4 ili BMW-ov xDrive. Moderne spojke djeluju dovoljno brzo da je kašnjenje pri uključivanju postalo neprimjetno u običnoj vožnji, a kalibracija sada znači više od hardvera: Golf 4Motion i Audi A3 Quattro koriste mehanički identične transmisije, ali različiti softver Volkswagenu daje simetričnu raspodjelu, dok Audi šalje 60% obrtnog momenta prema naprijed radi poznatijeg karaktera s prednjim pogonom.

AWD tehnologija danas: koji je sistem najbolji?

Povremeni sistemi s ručno uključivanom drugom osovinom srećom su nestali iz putničkih automobila. Ono što je ostalo dijeli se u tri porodice, svaka sa svojim prednostima:

• Stalni AWD sa samozapornim međuosovinskim diferencijalom (viskozna spojka kao kod Subarua, mehanički Torsen kao kod Audija A4/A6/A8 Quattro i Volkswagena Phaeton, ili elektronski upravljane spojke kao kod Mitsubishija Lancer Evo): najsofisticiraniji i najzadovoljavajući sistemi, sposobni da uistinu poboljšaju upravljivost i na cesti i na stazi kada su pravilno kalibrirani.
• Stalni AWD s otvorenim međuosovinskim diferencijalom (kao kod Mercedes-Benza 4Matic): oslanja se na protuproklizavajuću elektroniku da nadoknadi izostanak samozaključavanja. Djelotvoran na cesti, ali mehanički manje proaktivan.
• Povremeni zadnji pogon putem upravljane spojke (Haldex, kao kod Volva, Saaba i raznih krosovera Volkswagen grupe): najčešća izvedba u modernim krosoverima — isplativa, lagana i sve sposobnija zahvaljujući bržoj elektronici.

Vektoriranje obrtnog momenta i ono što slijedi

Dominantan trend u naprednom pogonu na sve točkove jeste vektoriranje obrtnog momenta: ne samo raspodjela momenta između osovina, već i aktivno mijenjanje njegove raspodjele između lijevog i desnog točka jedne osovine. Mitsubishi Lancer Evolution X predstavlja vrhunac tehnologije — njegov sistem S-AWC spaja elektronski upravljani centralni diferencijal (ACD) sa zadnjim diferencijalom s aktivnom kontrolom skretanja (AYC) koji može prebacivati obrtni moment s jednog zadnjeg točka na drugi. Dodatni zupčasti parovi proaktivno pomjeraju ravnotežu, prije nego što se prijanjanje izgubi, umjesto da reagiraju tek kada točak već proklizava.

U praksi se stvarne razlike između modernih sistema sve više smanjuju kako se upravljačka elektronika usavršava. Dobro kalibriran krosover s Haldexom danas pruža stabilnost kojoj bi se prije jedne generacije divili kod mehaničkog Torsena. To je smjer razvoja — a krajnja tačka mogla bi vrlo lako biti električni automobil s četiri pojedinačna motora u točkovima, od kojih svaki dozira vlastiti obrtni moment potpuno bez mehaničkog pogonskog sklopa. Što priču uredno vraća na električni automobil Ferdinanda Porschea s pogonom na četiri točka iz 1900. godine.

Ovo je prijevod. Original možete pročitati ovdje: https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4f54.html