Pogon na sve kotače objašnjen: historija, tehnologija i kako AWD sistemi rade

Ovaj članak je počeo kao jednostavan tehnički vodič — nešto poput “Sve što ste ikad htjeli znati o pogonu na sve kotače, ali niste znali koga pitati.” Planirali smo objasniti kako se otvoreni diferencijali razlikuju od visko-spojki ili Haldex jedinica, što zapravo rade samoblokirajući diferencijali i zašto je to uopće važno. No što smo dublje istraživali historiju, to smo se više iznenadili. Ispostavilo se da je prvi putnički automobil s permanentnim pogonom na sve kotače izgrađen u Holandiji prije više od sto godina. A 1935. godine, američki trkački automobil s pogonom na četiri kotača nevjerojatno je malo nedostajalo da promijeni tok svjetske historije.

Zašto putničkom automobilu treba pogon na sve kotače? U 21. vijeku odgovor se čini očiglednim: bolje prianjanje, manje proklizavanja kotača na klizavim površinama i bolje ponašanje pri ubrzavanju. Četiri pogonska kotača jednostavno su bolja od dva. No čovječanstvo je začuđujuće dugo čekalo da djeluje na osnovu ove osnovne istine. Pitajte bilo kojeg historičara automobilizma i reći će vam da je era pogona na sve kotače za masovne putničke automobile počela 1980. godine s Audijem Quattro. Možda će spomenuti i rijetke prethodnike — britanski superautomobil Jensen FF iz 1966. i Subaru Leone 4WD iz 1972. Pravi stručnjak, međutim, brzo će napomenuti da rani Subarui s pogonom na četiri kotača zapravo nisu bili permanentni AWD sistemi — bili su povremeni. I kao što ćemo objasniti, to je ključna razlika.

Povremeni pogon na 4 kotača: privremeno rješenje

Povremeni pogon na jednoj osovini kompromisno je rješenje i nije posebno elegantno za cestovne automobile. Pojam “povremeni pogon na 4 kotača” nastao je u svijetu SUV vozila i terenskih kamiona. U ovoj konfiguraciji jedna osovina pogoni trajno, dok se druga kruto spaja po potrebi — ali ta kruta veza može se koristiti samo izvan ceste. Na asfaltu se povremeni sistem mora u potpunosti isključiti. Razlog je sljedeći:

• Kada automobil skreće, prednji kotači prelaze duži luk od stražnjih i stoga moraju brže rotirati.
• Kod kruto spojenog sistema pogona na sve kotače, prianjanje prednjih kotača se smanjuje dok se moment na stražnjim kotačima povećava.
• U nekim slučajevima, prednji kotači mogu zapravo generirati silu kočenja umjesto pogonske sile — povećavajući otpor i otežavajući upravljanje automobilom.
• Na rastresitim površinama poput blata ili snijega ovaj efekt je podnošljiv, ali na asfaltu uzrokuje ozbiljno naprezanje pogonskog sklopa i probleme s upravljanjem.

Kada automobil prolazi kroz zavoj, svaki kotač prati vlastiti luk i mora rotirati drugačijom brzinom. Zbog toga permanentni sistem pogona na sve kotače zahtijeva tri diferencijala: dva međukotačna diferencijala (po jedan na svakoj osovini) i jedan međuosovinski diferencijal koji omogućava obama pogonskim osovinama da se neovisno rotiraju jedna od druge.

Unatoč ovim nedostacima, kruto spojeni pogon na sve kotače pojavio se na nekim cestovnim vozilima — iako su ona bila bliža terenskim kamionima po karakteru. U SSSR-u je, na primjer, GAZ-61 “Emka” — limuzina s pogonom na četiri kotača, šesterocilindričnim motorom i povremenom prednjom osovinom — ušao u maloserijski promet još 1938. godine. Nakon rata, slični pogonski sklopovi pojavili su se u GAZ-M72 “Pobeda” terenskoj varijanti i Moskviču-410. Subaru Leone 4WD iz 1972. slijedio je istu logiku: bio je namijenjen vožnji izvan ceste, s većim prosjetom od standardnih Subarua s prednjim pogonom i ručno uključenom stražnjom osovinom.

Subaru Leone 4WD karavan (1972–1979) bio je adaptacija platforme s prednjim pogonom na pogon na četiri kotača, s ručno spojenom stražnjom osovinom. Ključne specifikacije uključivale su:

• Opcije motora: 1,4 litre (72 KS) ili 1,6 litara (80 KS)
• Karoserijske izvedbe: karavan, limuzina i pickup
• Uključivanje stražnjeg pogona: ručno kod automobila s ručnim mjenjačem; automatski putem višediskovne spojke trenja kod automatskih mjenjača
• Ovaj povremeni raspored nastavio se na svim Subaruima s pogonom na četiri kotača do 1989. godine

Suštinski problem s povremenim pogonom na sve kotače je taj što je beskoristan na asfaltnim cestama na kojima automobili provode većinu svog vremena — a automobil mora stalno nositi dodatnu težinu prijenosa snage, drugog kardanskog vratila i sklopa sekundarne osovine. Pretvaranje povremenog sistema u permanentni, međutim, zahtijeva samo jednu dodatnu komponentu: međuosovinski diferencijal u prijenosniku snage.

Permanentni pogon na sve kotače: kako funkcionira i zašto je važan

Međuosovinski diferencijal ključ je permanentnog pogona na sve kotače. Dva međukotačna diferencijala — po jedan na svakoj osovini — omogućavaju lijevom i desnom kotaču na svakoj osovini da rotiraju različitim brzinama u zavojima. Međuosovinski diferencijal obavlja isti zadatak između prednje i stražnje osovine. Automobil opremljen svim trima diferencijaliima može koristiti permanentni pogon na sve kotače na bilo kojoj površini bez naprezanja pogonskog sklopa ili gubitka voznih karakteristika.

Jednostavno u teoriji — ipak sve do ranih 1980-ih, automobilska struka smatrala je da permanentni AWD nije potreban cestovnim automobilima. Prevladavalo je mišljenje da stalno vrtenje drugog para kotača i svih pratećih komponenti pogonskog sklopa na suhom asfaltu dodaje buku i troši gorivo. Audi Quattro trajno je promijenio to razmišljanje. Raspoređujući motorski moment na sva četiri kotača u svakom trenutku, sistem permanentnog AWD-a:

• Ostavlja veću rezervu prianjanja dostupnu za savladavanje bočnih sila u zavojima
• Značajno poboljšava stabilnost pri ubrzavanju ili kočenju u sredini zavoja
• Smanjuje rizik od iznenadnog prevelikog ili premalog otklona uzrokovanog promjenama položaja papučice gasa

Audi 80 Quattro s kraja 1980-ih ilustrira koliko je ovaj raspored bio usavršen. Quattro arhitektura kompaktnija je od rivalske Ferguson Formula transmisije. Od 1984. godine, Audi je usvojio Torsen samoblokirajući diferencijal — čisto mehanički uređaj koji reagira na promjene momenta na svakom izlaznom vratilu, a ne na razlike u brzini kotača. Za razliku od diferencijalne brave zasnovane na visko-spojki, Torsen se blokira samo pri vuči, ne i pri kočenju, što znači da je u potpunosti kompatibilan s ABS sistemima i poboljšava stabilnost pri usporavanju.

Vrijedi napomenuti da se Range Rover (1970) i ruski Lada Niva (1976) općenito smatraju prvim serijskim vozilima s međuosovinskim diferencijaliima — ali oba su čvrsto u kategoriji terenskih vozila. Audi Quattro prisvaja titulu pionira specifično među putničkim automobilima.

Rani trkački automobili s pogonom na četiri kotača: od Spykera do Bugatija

Jesu li konstruktori trkačkih automobila istraživali permanentni pogon na sve kotače prije ere Quattro? Odgovor je nedvosmisleno da — i priča seže daleko dalje nego što većina ljudi pretpostavlja.

Ferdinandov Porscheov prvi poslijeratni projekt bio je trkački automobil s pogonom na četiri kotača: Cisitalia 360, s motorom smještenim u sredini i 1,5-litarskim dvanaesterocilindričnim motorom. Međutim, njegov prednji pogon bio je povremen — vozač ga je uključivao samo na ravnim dionicama staze, prebacujući se natrag na stražnji pogon prije zavoja.

No Porsche je zapravo konstruirao vozilo s pogonom na četiri kotača mnogo ranije: električni automobil s četiri zasebna motora kotača, još 1900. godine. Pravo iznenađenje za historičare automobilizma, međutim, je trkački automobil iz 1902. koji je izgradio holandski proizvođač Spyker. U vrijeme kada su čak i kočnice bile montirane samo na stražnjim kotačima, ovaj automobil imao je pravi permanentni pogon na sve kotače — s međuosovinskim diferencijalom.

Kompanija Spyker osnovana je 1880. od strane braće Spijker kao proizvođač konjskih kočija. Njihov prvi automobil pojavio se 1900. godine, a dvije godine kasnije, surađujući s belgijskim konstruktorom Josephom Valentinom Lavioletteom, proizveli su trkački automobil s pogonom na četiri kotača Spyker 60 KS (1902–1907). Njegove specifikacije bile su izuzetno napredne za to doba:

• Tri diferencijala — međuosovinski i oba međukotačna
• Tri zasebna mehanizma kočenja — dva na stražnjim kotačima, jedan na prednjoj pogonskoj osovini
• Sistem pogona na četiri kotača koji konceptualno neće biti nadmašen desetljećima

Koncept permanentnog pogona na četiri kotača dakle je star više od jednog vijeka. Nije izgrađeno mnogo Spykera s pogonom na četiri kotača — bili su enormno skupi i nikada nisu postigli značajan trkački uspjeh. Dva ambicioznija AWD trkačka projekta uslijedila su početkom 1930-ih: Bugatti Tipo 53 i Miller FWD.

Projekt Bugatti Tipo 53 potekao je od Fiatovog inženjera Antonija Picchetta, koji je ideju predložio Ettoru Bugatiju 1930. godine. Tri automobila dovršena su 1932. godine, svaki s:

• Kompresiranim rednim osmocilindričnim motorom od 300 KS
• Permanentnim pogonom na sve kotače s tri diferencijala
• Prijenosnikom snage i međuosovinskim diferencijalom integriranim s zasebno montiranim mjenjačem
• Pogonskim osovinama za obje osi postavljenim na lijevoj strani automobila
• Neovisnim prednjim ovjesom na poprečnoj opruzi — neobično za Bugatti

Unatoč tome što je bio brži od tadašnjih automobila s stražnjim pogonom na šljunčanim zavojima, Tipo 53 patio je od pretjeranog napora upravljanja zbog korištenja standardnih kardanskih spojki umjesto homokinetičkih u prednjim pogonskim osovinama. Tri automobila natjecala su se do 1935. godine.

Miller FWD nastao je dijelom zato što je američki konstruktor Harry Miller proučavao Bugatti s prednjim pogonom kupljen specifično radi rastavljanja. Inspiriran Bugatijevim pristupom, Miller je razvio vlastito šasije s pogonom na četiri kotača uz sponzorstvo kompanije za kamione FWD. Jedan od Millera s pogonom na četiri kotača vodio je Indianapolis 500 1934. godine prije nego što se povukao s mehaničkim problemima na devetom mjestu.

Ovi automobili povezani su i s jednim od najčudnijih hipotetičkih trenutaka u historiji automobilizma. Tijekom utrke na stazi AVUS u Berlinu 1935. godine, Miller s pogonom na četiri kotača vozio je na trećem mjestu kada je njegov redni osmocilindarski motor katastrofalno otkazao, šaljući dijelove prema tribinama. Adolf Hitler bio je tog dana prisutan na tribinama. Da ga je čak i mali fragment dostigao, tok Drugog svjetskog rata — i svjetske historije — mogao je biti potpuno drugačiji.

Ferguson Formula: AWD sistem koji je sve promijenio

Da bismo razumjeli sljedeće kritično poglavlje u historiji pogona na sve kotače, korisno je prisjetiti se temeljnog ograničenja otvorenih međuosovinskih diferencijala. Otvoreni diferencijal dopušta jednoj osovini da se slobodno vrti dok druga ne prima nikakav moment. Ako stražnji kotači potpuno izgube prianjanje, prednji kotači mogu ostati nepomični dok se stražnji vrte — diferencijal ne može ništa spriječiti.

Rješenje razvijeno za SUV vozila bilo je pozitivno blokiranje: vozač ručno uključuje mehanizam koji kruto blokira zupčanike diferencijala, pretvarajući diferencijalni pogon u čvrstu vezu. Ovaj pristup korišten je u ranim Range Roverima, Lada Nivi i mnogim drugim terenskim vozilima — uključujući Audi Quattro prve generacije, koji je zahtijevao ručno blokiranje centralnog diferencijala sve do 1984. No ručno blokiranje još je jedan kompromis: mora se isključiti na tvrdim površinama i ne nudi zaštitu ako proklizavanje počne neočekivano na klizavoj cesti.

Prvi automatski samoblokirajući međuosovinski diferencijal djelo je britanskog trkačkog vozača i inženjera Tonyja Rolta. Zajedno s prijateljem i suparcem Fredom Dixonom, Rolt je vodio radionicu Rolt/Dixon Developments prije rata. Nakon toga, dvojica su bila fascinirani potencijalom permanentnog pogona na sve kotače. Nakon izgradnje eksperimentalnog testnog vozila s pogonom na četiri kotača nazvanog “Crab”, udružili su snage 1950. s Harryjem Fergusonom — uspješnim proizvođačem traktora — formirajući Harry Ferguson Research.

Fergusonova vizija nije bio trkački automobil, već istinski siguran cestovni automobil: onaj čiji kotači ne bi niti proklizavali pri ubrzavanju niti se blokirali pri kočenju. Rolt i Dixon odlučili su konstruirati takav automobil u potpunosti od nule — karoseriju, transmisiju i pogonski sklop. S iskusnim konstruktorom Claudeom Hillom (bivšim zaposlenikom Aston Martina) dovedenim kao glavnim inženjerom, eksperimentalna limuzina Ferguson R4 dovršena je nakon šest godina razvoja. Njene specifikacije bile su izvanredne za 1956. godinu:

• Permanentni pogon na sve kotače sa samoblokirajućim međuosovinskim diferencijalom
• Bokser četverocilindarski motor
• Disk kočnice na sva četiri kotača
• Dunlop MaxaRet elektromehanički sistem za sprečavanje blokiranja kotača, adaptiran iz avijacije

Srce Ferguson Formula transmisije bio je genijalni samoblokirajući mehanizam unutar prijenosnika snage. Pored diferencijala, jedinica je sadržavala dodatni zupčanički sklop, dvije prekoračne spojke s kuglicama i dvije pakete frikcijskih diskova. U normalnim uvjetima, ovi elementi su mirno radili u praznom hodu. No kada bi kotači jedne osovine počeli klizati — uzrokujući razliku u brzinama izlaznih vratila — jedna od spojki bi se aktivirala, stišćući svoju paketu trenja uz zupčanike diferencijala i trenutačno pretvarajući diferencijalni pogon u čvrstu vezu.

Drugi prototip, Ferguson R5 karavan iz 1962., bio je još sposobniji. Ispitivači časopisa Autocar primijetili su da je dostigao granice prianjanja pri brzinama koje su se činile gotovo nemogućim. Unatoč tome, nijedan proizvođač nije pristao staviti Ferguson u serijsku proizvodnju — složenost i troškovi bili su previsoki. Međutim, 1962. Tony Rolt uvjerio je menadžment Jensen Cars da adaptira Ferguson Formula transmisiju za njihov predstojeći kupe CV8, koji je koristio Chryslerov V8 motor od 300 KS. Tri godine kasnije, dovršen je eksperimentalni Jensen CV8 FF s pogonom na četiri kotača.

Godine 1966. Jensen Interceptor zamijenio je CV8 — i uz standardni kupe s stražnjim pogonom, Jensen je nudio varijantu s pogonom na sve kotače označenu diskretnom oznakom “FF”. Jensen FF postao je prvi serijski automobil na svijetu koji je kombinovao samoblokirajući međuosovinski diferencijal s ABS-om. Oznaka “FF” stajala je za “Formula Ferguson.” Ključne specifikacije uključivale su:

• 6,3-litarski Chryslerov V8 big-block motor s 325 KS
• Trostepeni TorqueFlite automatski ili četvorostepeni ručni mjenjač
• Asimetrična raspodjela momenta: 63% na stražnju osovinu, 37% na prednju — kako bi se sačuvao karakter upravljanja tipičan za automobil s stražnjim pogonom
• Jednokanalni Dunlop MaxaRet ABS
• Servo upravljač s zupčastom letvom i disk kočnice sa svih strana
• Maksimalna brzina 212 km/h; 0–100 km/h za 7,7 sekundi; masa oko 1.800 kg
• Cijena u Velikoj Britaniji 1968.: oko 6.000 funti — slično najjeftinijem Rolls-Royceu
• Ukupna proizvodnja: 318 automobila (1966–1971)

Svaki automobilistički novinar tog doba hvalio je izvanrednu stabilnost Jensena FF i ono što su opisivali kao “gotovo neograničenu rezervu vuče na mokrom asfaltu.” Nažalost, Harry Ferguson sam nikada nije vidio Jensen FF — umro je 1960. godine.

Zašto toliko vremena posvećivati Ferguson Formuli? Jer je Harry Ferguson Research bila prva organizacija u cijelom svijetu koja je pogon na sve kotače tretirala prvenstveno kao alat za aktivnu sigurnost — a ne samo kao rješenje za probleme s vučom izvan ceste. Asimetrična raspodjela momenta bila je namjerna odluka kako bi se izbjegla nepredvidivost koja muči simetrične AWD sisteme. Na automobilu s stražnjim pogonom, previše gasa u klizavom zavoju uzrokuje predvidivi prekomjerni otklon. Na automobilu s prednjim pogonom uzrokuje predvidivi nedovoljni otklon. Na simetričnom AWD automobilu, odgovor ovisi o tome koja osovina ima najmanji grip — što može biti dvosmisleno i opasno. Favoriziranjem momenta prema stražnjoj osovini, Ferguson Formula dala je Jensenu FF gotovo predvidivo ponašanje stražnjeg pogona u većini uvjeta.

Izum visko-spojke

Samoblokirajući mehanizam Ferguson Formule imao je jedno značajno ograničenje: njegove prekoračne spojke radile su na binaran, uključen-isključen način. Prijelaz iz otvorenog diferencijala na potpuno blokiranje bio je trenutan, što je moglo stvoriti vlastitu dvosmislenost u upravljanju u trenutku aktiviranja. Ono što je bilo potrebno bio je mehanizam koji bi mogao plynno i progresivno varirati stupanj blokiranja diferencijala.

Krajem 1960-ih, Tony Rolt i Derek Gardner — koji će kasnije postati glavni konstruktor Tyrrellovith Formula 1 automobila — počeli su eksperimentirati sa silikonskom tekućinom koja se koristi u viskoznim pogonima ventilatora. Rezultat je bila visko-spojka: cilindrično kućište ispunjeno silikonskom tekućinom, koje sadrži naizmjenične pakete frikcijskih diskova spojenih na svako izlazno vratilo.

Evo kako funkcionira:

• U normalnim uvjetima, kada svi kotači rotiraju sličnim brzinama, pakete diskova jedva se pomiču jedna u odnosu na drugu i spojka nema efekta na diferencijal.
• Kada jedna osovina počne klizati, njeno izlazno vratilo brže se vrti, uzrokujući da pakete diskova rotiraju jedna u odnosu na drugu i smičući silikonsku tekućinu.
• Smicanje povećava temperaturu i tlak unutar spojke, dramatično povećavajući viskoznost tekućine.
• Ovo povećanje viskoznosti uzrokuje da diskovi vuku jedan o drugi, progresivno kočeći brže rotirajuće vratilo i djelomično ili potpuno blokirajući diferencijal.

Nakon patentiranja visko-spojke, Tony Rolt osnovao je FF Developments (FFD) 1971. godine za komercijalnu isporuku transmisija s pogonom na sve kotače. Rani projekti uključivali su kombije Bedford s pogonom na četiri kotača za britanske šumarske službe, seriju policijskih automobila Ford Zephyr FF i limuzine Opel Senator 4×4 za britansku vojnu misiju u Berlinu.

Najznačajniji proizvodni uspjeh FFD-a bila je transmisija za AMC Eagle (1979–1988) — povišena verzija limuzine AMC Concord s pogonom na sve kotače, opremljena većim gumama i podizanjem karoserije od 75 mm. AMC Eagle bio je prvi serijski automobil na svijetu koji je koristio međuosovinski diferencijal blokiran visko-spojkom. Iako zamišljen kao blagi terenac, a ne sportski automobil, njegova transmisijska arhitektura postala je direktni predak nekih od najcjenjenijih sportskih AWD automobila ikad izgrađenih — uključujući rane generacije Subarua Impresa WRX i Mitsubishija Lancera Evolution.

Samoblokirajući diferencijali: od Torsena do elektronske kontrole

Kada je Audi Quattro ušao u serijsku proizvodnju 1981. — dvije godine nakon debija AMC Eaglea — koristio je konvencionalni otvoreni međuosovinski diferencijal s ručno upravljanom pozitivnom bravom. Elegancija Audijevog rješenja ležala je u prostornom rasporedu: uzdužno montirani motor usmjeren je direktno prema stražnjoj osovini, a međuosovinski diferencijal bio je integriran direktno u mjenjač. Sekundarno vratilo mjenjača učinjeno je šupljim i kroz njega je provučeno prednje pogonsko vratilo. Tim Ferdinanda Piëcha odabrao je simetričnu raspodjelu momenta 50:50 između prednje i stražnje osovine.

Godine 1984. ručne poluge za blokiranje diferencijala konačno su nestale iz Audijevih kabina, zamijenjene Torsen (TORque SENsing — osjetilom momenta) samoblokirajućim diferencijalom. Torsen nudi nekoliko ključnih prednosti:

• U potpunosti je mehanički — nisu potrebni elektronika, tekućina niti zahvat vozača
• Reagira na promjene momenta na izlaznim vratiilima, a ne na razlike u brzini, što znači da može reagirati prije nego što proklizavanje uopće počne
• Za razliku od visko-spojke, blokira se samo pri vuči, ne i pri kočenju, čineći ga u potpunosti kompatibilnim s ABS-om
• Blokiranje i odblokiranje je plynno i kontinuirano, bez binarnih prijelaza

Torsenova dokazana sposobnost pružanja poboljšanja u upravljanju i stabilnosti na sportskim automobilima kasnije je privukla inženjere SUV vozila koji su tražili dinamiku nalik osobnim automobilima. Danas se koristi u transmisijama vozila uključujući Range Rover, Volkswagen Touareg, Porsche Cayenne i Toyota Land Cruiser Prado.

Natrag u 1980-ima, dominacija Audija Quattro u reliju pokrenula je utrku u naoružavanju pogonom na sve kotače među natjecateljima Grupe B. U roku od nekoliko sezona, pojavili su se sljedeći reli automobili s pogonom na četiri kotača — svaki koristeći FFD tehnologiju visko-spojke u njihovim samoblokirajućim diferencijaliima:

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

Stuart Rolt, Tonyjev sin, upravljao je FFD-ovim odnosima s reli timovima tokom ovog perioda.

Početkom 1990-ih, tvornica AZLK u Rusiji također se obratila FFD-u za razvoj reli verzije Moskviča 2141 s pogonom na sve kotače. Koristeći isti raspored s tri diferencijala kao i Ford RS200, eksperimentalni Moskvič s pogonom na četiri kotača postigao je iznenađujuće predvidivo upravljanje u ekstremnim uvjetima. Testiranje je otkrilo važan princip: podešavanjem krutosti blokiranja svake visko-spojke pojedinačno, inženjeri su mogli podešavati ravnotežu upravljanja automobila u širokom rasponu:

• Krući stražnji međukotačni diferencijal → veća tendencija prekomjernog otklona
• Krući prednji ili međuosovinski diferencijal → veći nedovoljni otklon i stabilnost

Ova mogućnost podešavanja razlog je zašto moderni WRC reli automobili koriste elektronski upravljane višediskovne spojke umjesto pasivnih visko-spojki u sva tri diferencijala. Hidraulični aktuatori i ugrađeni računar mogu varirati blokiranje svakog diferencijala u realnom vremenu — otpuštajući spojke pri ulasku u zavoj kako bi automobil slobodno rotirao, a zatim ih progresivno stežući dok vozač ubrzava na ravnoj dionici kako bi maksimizirao vučnu silu izbjegavajući nedovoljni otklon.

Dva proizvođača pionirski su uvela elektronski upravljane diferencijale u cestovne automobile:

• Mercedes-Benz 4Matic (1986, W124 E-klasa): Tri elektronski upravljane spojke sekvencijalno su spajale prednju osovinu, zatim blokirale međuosovinski diferencijal, a zatim blokirale stražnji diferencijal prema potrebi. Sistem je bio učinkovit, ali pretjerano složen, a elektronika je mogla uzrokovati primjetno spajanje i odvajanje prednjih kotača na klizavim površinama.
• Porsche 959 (1986): Dvije elektronski upravljane spojke s četiri načina rada koje je vozač mogao odabrati. System Porschea 959 bio je sofisticiraniji i bolje prilagođen visokoučinkovitoj upotrebi.

Zamjena diferencijala: Haldex i pojednostavljeni AWD sistemi

Dok su reli inženjeri gurali samoblokirajuće diferencijale do njihovih granica, konstruktori masovnih putničkih automobila krenuli su u suprotnom smjeru — u potpunosti eliminirajući međuosovinski diferencijal i zamjenjujući ga samom visko-spojkom. Volkswagen Golf II Syncro iz 1985. bio je prvi europski putnički automobil koji je koristio ovaj pristup. Transmisiju su razvili inženjeri kompanije GKN, koja je preuzela FFD 1969. godine.

Pojednostavljeni raspored s visko-spojkom nudio je jasne prednosti za masovnu proizvodnju:

• Model s pogonom na sve kotače dijelio je većinu komponenti sa standardnom verzijom s prednjim pogonom, smanjujući troškove i složenost proizvodnje
• U normalnim uvjetima, automobil se vozio identično automobilu s prednjim pogonom
• Kada bi prednji kotači počeli klizati, visko-spojka je mogla prenijeti do 70% momenta na stražnju osovinu za otprilike 0,2 sekunde

Međutim, ovo odgođeno aktiviranje stvaralo je rizik pri upravljanju: automobil koji se u početku ponašao kao automobil s prednjim pogonom (gurajući prema van sprijeda) mogao je iznenada prijeći na ponašanje s prevagom stražnjeg pogona kada se visko-spojka aktivirala, iznenadivši vozače. Japanski proizvođači istraživali su različita rješenja, uključujući montažu višestrukih visko-spojki — neki modeli, kao što je Nissan Sunny/Pulsar iz 1988., koristili su tri: jednu za uključivanje stražnjeg pogona i jednu za blokiranje svakog međukotačnog diferencijala. Mazda Concerto 4WD otišla je još dalje, koristeći visko-spojke umjesto i međuosovinskog i stražnjeg međukotačnog diferencijala.

Sljedeći evolucijski korak zamijenio je visko-spojku elektronski upravljanom hidrauličnom višediskovnom spojkom — mnogo bržim i preciznije kontroliranim uređajem. Haldex spojka, koja je zamijenila visko-spojku na Volkswagen Golfu IV i njegovim platformskim srodnicima, najpoznatiji je primjer ove tehnologije. Evo kako funkcionira:

• Čeone bregaste ploče otkrivaju bilo kakvu razliku u brzini rotacije između prednjeg i stražnjeg vratila
• Valjci koji se kreću po površinama bregova guraju klipove u prstenastim cilindrima, pumpajući hidrauličnu tekućinu
• Tlak tekućine stišće paket višediskovne spojke, prenoseći moment na stražnju osovinu
• Solenoidni ventil, kontroliran elektronikom vozila, može u svakom trenutku otpustiti tlak — omogućavajući beskonačno varijabilnu distribuciju momenta

Danas većina AWD putničkih automobila i crossovera koristi neku varijantu ove arhitekture s elektronski upravljanom spojkom — bilo da se radi o Haldexu na vozilima Volkswagen Grupe, Hondinom VTM-4 ili BMWovom xDriveu. Brzina modernih spojki smanjila je kašnjenje aktiviranja do točke gdje je u normalnoj vožnji neprimjetno. Podešavanje upravljačkog softvera sada je važnije od samog hardvera: Golf 4Motion i Audi A3 Quattro koriste mehanički identične transmisije, ali različiti softver daje VolkswagenU simetričnu raspodjelu momenta dok Audijev kalibracija šalje 60% momenta prema naprijed radi poznatijeg karaktera prednjeg pogona.

AWD tehnologija danas: koji sistem je najbolji?

Povremeni sistemi pogona na sve kotače s ručno uključenom drugom osovinom srećom su nestali iz putničkih automobila. Preostale arhitekture imaju svake vlastite prednosti:

• Permanentni AWD sa samoblokirajućim međuosovinskim diferencijalom (visko-spojka kao kod Subarua, Torsen mehanički kao kod Audija A4/A6/A8 Quattro i Volkswagen Phaetona, ili elektronski upravljane spojke kao kod Mitsubishija Lancera Evo): najsofisticiraniji i najnagrađujući sistemi, sposobni zaista poboljšati upravljanje i na cesti i na stazi kada su pravilno kalibrirani.
• Permanentni AWD s otvorenim međuosovinskim diferencijalom (kao kod Mercedes-Benza 4Matic): oslanja se na elektroniku za sprečavanje proklizavanja kako bi nadoknadio nedostatak samoblokiranja. Učinkovit na cesti, ali mehanički manje proaktivan.
• Povremeni stražnji pogon putem upravljane spojke (Haldex, kao kod Volvoa, Saaba i raznih crossovera Volkswagen Grupe): najčešći raspored u modernim crossoverima — isplativ, lagan i sve sposobniji zahvaljujući bržoj elektronici.

Dominantni trend u naprednom AWD-u je vektoriranje momenta — ne samo raspodjela momenta između prednje i stražnje osovine, već aktivno variranje između lijevog i desnog kotača na osovini. Mitsubishi Lancer Evolution X predstavlja vrhunac: njegov S-AWC sistem kombinuje elektronski upravljani centralni diferencijal (ACD) s Active Yaw Control (AYC) stražnjim diferencijalom sposobnim da neovisno prenosi moment između stražnjih kotača. Dodatni zupčanički sklopovi mogu proaktivno pomicati ravnotežu momenta, prije nego što se grip izgubi, a ne reaktivno kada je proklizavanje već počelo.

U praktičnom smislu, stvarne razlike u upravljanju između modernih AWD sistema nastavljaju se smanjivati kako upravljačka elektronika postaje sofisticiranija. Dobro kalibrirani sistem zasnovan na Haldexu u crossoveru može pružiti stabilnost koja bi izgledala izvanredna od mehaničkog Torsen diferencijala generaciju ranije. To je, u konačnici, smjer u kojem tehnologija ide — a krajnja točka može biti električni automobil s četiri zasebna motora kotača, od kojih svaki isporučuje precizno kontrolirani moment bez mehaničkog pogonskog sklopa.

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