Nelikvedu selgitatud: ajalugu, tehnoloogia ja kuidas AWD-süsteemid toimivad

See artikkel algas lihtsa tehnilise juhendina – midagi sellist nagu “kõik, mida oled kunagi tahtnud nelikveo kohta teada, aga ei teadnud, kellelt küsida.” Plaan oli selgitada, kuidas avatud diferentsiaal erineb viskosidurist või Haldexi seadmest, mida iselukustuv diferentsiaal tegelikult teeb ja miks see üldse oluline on. Aga mida sügavamale ajalukku kaevasime, seda üllatavamaks see muutus. Esimene püsiva nelikveoga sõiduauto ehitati Hollandis rohkem kui sada aastat tagasi. Ja 1935. aastal jõudis üks Ameerika nelikveoline võidusõiduauto hämmastavalt lähedale maailma ajaloo käigu muutmisele.

Miks on sõiduautol üldse nelikvedu vaja? 21. sajandil näib vastus ilmne: parem haardumine, vähem rataste läbilibisemist libedal pinnal, parem stabiilsus kiirendusel. Neli veoratast on lihtsalt parem kui kaks. Ometi võttis tööstusel selle järele tegutsemine üllatavalt kaua aega. Küsi ükskoik milliselt autoajaloolaselt ja ta ütleb, et massiautode nelikveo ajastu algas 1980. aastal Audi Quattroga, millel oli paar haruldast eelkaijat – 1966. aasta Briti superauto Jensen FF ja 1972. aasta Subaru Leone 4WD. Tõeline spetsialist lisab, et varased nelikveolised Subarud ei olnud üldse püsiva nelikveoga. Need olid osalise tööajaga süsteemid. Ja see eristus osutubki kogu loo tuumaks.

Part-Time 4WD: ajutine lahendus

Ainult osa ajast ühe telje vedamine on kompromiss, ja maanteesõiduauto jaoks mitte elegantne kompromiss. Mõiste “part-time 4WD” tuleb SUV-de ja maasturite maailmast. Sellises skeemis veab üks telg pidevalt ja teine ühendatakse vajaduse korral jäigalt – kuid seda jäika ühendust saab kasutada ainult teelt väljas. Asfaldil tuleb süsteem täielikult lahutada.

Miks jäik ühendus asfaldil ei toimi

• Kui auto pöörab, liiguvad esirattad pikema kaarega kui tagarattad ja peavad seetõttu kiiremini pöörlema.
• Jäigalt ühendatud nelikveosüsteemis väheneb esirataste haardumine, samal ajal kui tagaratastele antav pöördemoment kasvab.
• Mõnel juhul võivad esirattad tekitada veojõu asemel pidurdusjõudu – see lisab takistust ja muudab auto raskemini juhitavaks.
• Lahtisel pinnal, nagu muda või lumi, on see hallatav, kuid asfaldil põhjustab see tugevat pinget jõuülekandes ja juhitavusprobleeme.

Kurvis liigub iga ratas oma kaarel ja peab pöörlema oma kiirusega. Seepärast vajab püsiv nelikvedu kolme diferentsiaali: kaks kummagi telje rataste vahel ja üks telgede endi vahel, et esi- ja tagatelg saaksid teineteisest sõltumatult pöörleda.

Osalise nelikveoga autod: GAZ-61-st Subaru Leoneni

Jäigalt ühendatud nelikvedu jõudis kogu sellest hoolimata mõne maanteesõiduautoni, kuigi iseloomult olid need lähemal maasturitele. NSV Liidus läks GAZ-61 “Emka” – kuuesilindrilise mootori ja osalise esiteljega nelikveoline sedaan – väikeseerias tootmisse juba 1938. aastal. Pärast sõda ilmus sama idee maastikulises GAZ-M72 “Pobedas” ja Moskvitch-410-s. 1972. aasta Subaru Leone 4WD järgis täpselt sama loogikat: ehitatud raskemateks oludeks, kõrgem kui esiveolised Subarud, tagateljega, mille juht käsitsi sisse lülitas.

Subaru Leone 4WD Station Wagon (1972-1979) oli esiveolise platvormi nelikveoline kohandus, millel oli käsitsi ühendatav tagatelg. Peamised tehnilised andmed olid:

• Mootorivalikud: 1.4-liitrine (72 hp) või 1.6-liitrine (80 hp)
• Keretüübid: universaal, sedaan ja pikap
• Tagaveo sisselülitus: manuaalkastiga autodel käsitsi; automaatidel automaatselt mitmekettalise friktsioonsiduri kaudu
• See osaline lahendus jätkus kõigil nelikveolistel Subarudel kuni 1989. aastani

Osalise veo põhiprobleem on see, et see on kasutu sillutatud teedel, kus enamik autosid veedab suurema osa oma elust – ometi kannab auto kõikjal kaasas jaotuskasti, teise veovõlli ja terve lisatelje sõlme kaalu. Osalise süsteemi muutmiseks pidevalt töötavaks on vaja täpselt ühte lisaosa: telgedevahelist diferentsiaali jaotuskasti sees.

Püsiv nelikvedu: kuidas see töötab ja miks see oluline on

Kolm diferentsiaali, üks põhimõte

Telgedevaheline diferentsiaal on püsiva nelikveo võti. Kaks rattavahelist diferentsiaali lasevad kummagi telje vasakul ja paremal rattal kurvis erineva kiirusega pöörata. Telgedevaheline diferentsiaal teeb sama esi- ja tagatelje vahel. Auto, millel on kõik kolm, saab kasutada püsivat nelikvedu igal pinnal, ilma et jõuülekanne pingesse läheks või juhitavus tuimemaks muutuks.

Teoorias piisavalt lihtne – ometi pidas tööstus kuni 1980. aastate alguseni püsivat nelikvedu maanteesõiduautol ebavajalikuks. Levinud arusaam oli, et teise rattapaari ja kõige sellega seotud detailide pööritamine kuival asfaldil lisab ainult müra ja kütusekulu.

Mida Quattro tõestas

Audi Quattro muutis selle mõtteviisi lõplikult. Jaotades mootori pöördemomendi kogu aeg kõigile neljale rattale, suudab püsiv süsteem:

• Jätta kurvides külgjõudude talumiseks suurema haardumisvaru
• Parandada märkimisväärselt stabiilsust kurvi keskel kiirendades või pidurdades
• Vähendada gaasipedaali sisendist tingitud äkilise ülejuhitavuse või alajuhitavuse riski

1980. aastate lõpu Audi 80 Quattro näitab, kui viimistletuks see paigutus muutus. Quattro arhitektuur on kompaktsem kui konkureeriv Ferguson Formula ülekanne. Alates 1984. aastast paigaldas Audi Torseni iselukustuva diferentsiaali – puhtmehaanilise seadme, mis reageerib kummagi väljundvõlli pöördemomendile, mitte rataste kiiruste erinevusele. Erinevalt viskosidurist lukustub Torsen ainult veojõu all, mitte kunagi pidurdamisel, mistõttu sobib see täielikult ABS-iga ja on aeglustamisel stabiilsem.

Tasub märkida, et Range Roverit (1970) ja Venemaa Lada Nivat (1976) peetakse üldiselt esimesteks masstoodetud sõidukiteks, millel oli telgedevaheline diferentsiaal – kuid mõlemad on kindlalt maasturid. Audi Quattro väide käib konkreetselt sõiduautode kohta.

Varased nelikveolised võidusõiduautod: Spykerist Bugattini

Kas võidusõiduautode konstruktorid uurisid püsivat nelikvedu enne Quattro ajastut? Kindlasti jah – ja see lugu ulatub palju kaugemale tagasi, kui enamik inimesi arvab.

Porsche nelikveokatsetused

Ferdinand Porsche esimene sõjajärgne projekt oli nelikveoline võidusõiduauto: keskmootoriga Cisitalia 360, millel oli 1.5-liitrine kaheteistsilindriline mootor. Selle esivedu oli siiski osaline – juht lülitas selle sirgetel sisse ja enne kurve tagasi tagaveole.

Tegelikult oli Porsche nelikveolise sõiduki ehitanud palju varem: elektriauto nelja eraldi rattamootoriga, aastast 1900.

Spyker 60 HP, 1902

Autoajaloolaste jaoks on tõeline šokk Hollandi tootja Spykeri 1902. aastal ehitatud võidusõiduauto. Ajal, mil isegi pidurid olid paigaldatud ainult tagaratastele, oli sellel autol ehtne püsiv nelikvedu, kaasa arvatud telgedevaheline diferentsiaal.

Spykeri asutasid 1880. aastal vennad Spijker hobuvankrite tootjana. Nende esimene auto ilmus 1900. aastal ja kaks aastat hiljem valmistasid nad koos Belgia disaineri Joseph Valentin Laviolette’iga nelikveolise Spyker 60 HP võidusõiduauto (1902-1907). Selle spetsifikatsioon oli ajastu kohta erakordne:

• Kolm diferentsiaali – telgedevaheline ja mõlemad rattavahelised
• Kolm eraldi pidurimehhanismi – kaks tagaratastel, üks eesmisel veovõllil
• Nelikveosüsteem, mille kontseptsioonile ei leidunud aastakümneid võrdset

Püsiva nelikveo kontseptsioon on seega tublisti üle sajandi vana. Nelikveolisi Spykereid ei ehitatud palju – need olid tohutult kallid ega saavutanud võistlustel kuigi palju. 1930. aastate alguses järgnes kaks ambitsioonikamat projekti.

Bugatti Tipo 53 ja Miller FWD

Bugatti Tipo 53 sai alguse Fiati insenerist Antonio Pichettost, kes esitas idee Ettore Bugattile 1930. aastal. 1932. aastal valmis kolm autot, igaühel:

• 300 hp ülaadimisega ridakaheksane mootor
• Püsiv nelikvedu kolme diferentsiaaliga
• Jaotuskast ja telgedevaheline diferentsiaal integreerituna eraldi paigaldatud käigukastiga
• Mõlema telje veovõllid paigutatud auto vasakule küljele
• Sõltumatu esivedrustus ristvedrul – Bugatti jaoks ebatavaline

Tipo 53 oli kruusakurvides omaaegsetest tagaveolistest autodest kiirem, kuid roolis õudselt raskelt: eesmised veovõllid kasutasid püsikiirusliigendite asemel tavalisi kardaanliigendeid. Kolm autot võistlesid kuni 1935. aastani.

Miller FWD tekkis osaliselt seetõttu, et Ameerika konstruktor Harry Miller oli uurinud esiveolist Bugattit, mis oli ostetud spetsiaalselt lahtivõtmiseks. Leitu innustusel arendas Miller FWD veoautofirma toetusel oma nelikveolise šassii. Üks nelikveolistest Milleritest juhtis 1934. aasta Indianapolis 500 sõitu, enne kui mehaaniline rike kukutas selle üheksandaks.

Peaaegu tabamus AVUS-el, 1935

Need autod on seotud ka ühe kõige kummalisema “mis oleks kui” hetkega autoajaloos. 1935. aastal Berliinis AVUS-e rajal toimunud võidusõidu ajal sõitis nelikveoline Miller kolmandal kohal, kui selle ridakaheksane mootor katastroofiliselt purunes ja paiskas tükke tribüünide poole. Adolf Hitler oli tol päeval tribüünil. Kui kasvõi väike kild oleks temani jõudnud, võinuks Teise maailmasõja – ja maailma ajaloo – kulg olla täiesti teistsugune.

Ferguson Formula: AWD-süsteem, mis muutis kõike

Avatud keskdiferentsiaali probleem

Järgmise peatüki mõistmiseks tasub minna tagasi avatud telgedevahelise diferentsiaali põhilise piirangu juurde. Avatud diferentsiaal laseb ühel teljel vabalt läbi libiseda, samal ajal kui teine ei saa üldse pöördemomenti. Kui tagarattad kaotavad haardumise täielikult, võivad esirattad seista, samal ajal kui tagarattad keerlevad – ja diferentsiaal ei tee selle peatamiseks midagi.

SUV-maailma vastus oli sundlukustus: juht rakendab mehhanismi, mis lukustab diferentsiaali hammasrattad jäigalt, muutes diferentsiaalveo kindlaks ühenduseks. Varased Range Roverid kasutasid seda, samuti Lada Niva ja kümned teised maasturid – ning ka esimese põlvkonna Audi Quattro, millel juht pidi kuni 1984. aastani keskdiferentsiaali käsitsi lukustama. Kuid käsilukk on veel üks kompromiss. See tuleb kõval pinnal vabastada ja see ei paku midagi, kui ratas libedal teel ootamatult läbi libisema hakkab.

Rolt, Dixon ja Harry Ferguson

Esimese automaatse iselukustuva telgedevahelise diferentsiaali looja oli Briti võidusõitja ja insener Tony Rolt. Koos oma sõbra ja kaasvõidusõitja Fred Dixoniga oli ta enne sõda juhtinud töökoda Rolt/Dixon Developments; pärast sõda hakkasid mõlemat vaimustama püsiva nelikveo võimalused. Nad ehitasid eksperimentaalse nelikveolise katsesõiduki nimega “Crab” ja ühendasid 1950. aastal jõud eduka traktorivalmistaja Harry Fergusoniga, et moodustada Harry Ferguson Research.

Ferguson ei tahtnud võidusõiduautot. Ta tahtis tõeliselt ohutut maanteeautot: sellist, mille rattad ei hakkaks kiirendusel läbi libisema ega pidurdamisel lukustuks. Rolt ja Dixon asusid seda nullist projekteerima – kere, ülekannet ja jõuallikat ühe korraga – koos kogenud disaineri Claude Hilliga, endise Aston Martini mehega, peainsenerina. Eksperimentaalne Ferguson R4 sedaan valmis pärast kuut aastat tööd ja selle tehnilised andmed olid 1956. aasta kohta märkimisväärsed:

• Püsiv nelikvedu iselukustuva telgedevahelise diferentsiaaliga
• Nelja silindriga boksermootor
• Ketaspeedurid kõigil neljal rattal
• Lennundusest kohandatud elektromehaaniline Dunlop MaxaRet ABS-pidurisüsteem

Ferguson Formula jaotuskasti sees

Ferguson Formula ülekande süda oli nutikas iselukustuv mehhanism jaotuskasti sees. Lisaks diferentsiaalile sisaldas seade lisahammasrataste komplekti, kahte kuulidega vabajooksusidurit ja kahte friktsioonketaste pakki. Tavalise sõidu ajal töötasid need elemendid vaikselt tühjalt. Aga niipea kui ühe telje rattad hakkasid libisema – tekitades erinevuse väljundvõllide kiirustes – rakendus üks siduritest, surus oma friktsioonpaki vastu diferentsiaali hammasrattaid ja muutis diferentsiaalveo kohapeal jäigaks ühenduseks.

Teine prototüüp, 1962. aasta Ferguson R5 universaal, oli veelgi parem. Autocari testijad märkisid, et see jõudis haardumise piirini kiirustel, mis tundusid peaaegu võimatud. Ometi ei tahtnud ükski tootja Fergusoni tootmisse panna; keerukus ja hind olid liiga suured.

Jensen FF läheb müüki

1962. aastal veenis Tony Rolt Jensen Carsi juhtkonda kohandama Ferguson Formula ülekannet nende tulevase CV8 kupee ja selle 300 hp Chrysler V8 jaoks. Kolm aastat hiljem liikus eksperimentaalne nelikveoline Jensen CV8 FF juba omal jõul.

1966. aastal asendas Jensen Interceptor CV8 ning standardse tagaveolise kupee kõrval pakkus Jensen nelikveolist versiooni tagasihoidliku “FF” embleemiga – “Formula Ferguson” jaoks. Jensen FF-ist sai maailma esimene seeriaauto, mis ühendas iselukustuva telgedevahelise diferentsiaali ABS-iga. Peamised tehnilised andmed olid:

• 6.3-liitrine Chrysler V8 big-block-mootor võimsusega 325 hp
• Kolmekäiguline TorqueFlite automaat või neljakäiguline manuaalkäigukast
• Asümmeetriline pöördemomendi jaotus: 63% tagateljele, 37% esiteljele – et säilitada tagaveole omane juhitavus
• Ühekanaliline Dunlop MaxaRet ABS
• Hammaslatt-roolivõimendi ja ketaspidurid kõigil ratastel
• Tippkiirus 212 km/h; 0-100 km/h 7.7 sekundiga; tühikaal ligikaudu 1,800 kg
• Hind UK-s 1968. aastal: ligikaudu £6,000 – sarnane odavaima Rolls-Royce’iga
• Kogutoodang: 318 autot (1966-1971)

Iga ajastu autoajakirjanik kiitis Jensen FF-i stabiilsust ja seda, mida nad kirjeldasid kui “peaaegu piiramatut haardumisvaru märjal asfaldil.” Harry Ferguson autot ei näinud: ta suri 1960. aastal.

Miks Ferguson Formula oli oluline

Miks kulutada Ferguson Formulale nii palju aega? Sest Harry Ferguson Research oli esimene organisatsioon maailmas, mis käsitles nelikvedu eelkõige aktiivse ohutuse vahendina, mitte vastusena maastikul haardumise vajadusele.

Asümmeetriline pöördemomendi jaotus oli teadlik samm sümmeetrilisi süsteeme vaevava ettearvamatuse vastu. Anna tagaveolisele autole libedas kurvis liiga palju gaasi ja see läheb ülejuhitavusse, etteaimatavalt. Tee sama esiveolise autoga ja see läheb alajuhitavusse, etteaimatavalt. Tee seda sümmeetrilise nelikveolise autoga ja vastus sõltub sellest, kummal teljel on parajasti kehvem haardumine – see on ebaselge ja ohtlik. Suunates pöördemomendi eelistatult taha, andis Ferguson Formula Jensen FF-ile enamikus oludes tagaveolisele lähedase käitumise.

Viskosiduri leiutamine

Fergusoni mehhanismil oli üks tõeline piirang: selle vabajooksusidurid töötasid binaarselt, sisse-välja põhimõttel. Üleminek avatud diferentsiaalilt täielikule lukustusele oli hetkeline ja see võis rakendumise hetkel tekitada omaette ebaselguse. Vaja oli mehhanismi, mis suudaks lukustusastet sujuvalt muuta.

1960. aastate lõpus hakkasid Tony Rolt ja Derek Gardner – hiljem Tyrrelli Formula 1 autode peadisainer – katsetama silikoonvedelikuga, mida kasutati viskoossetes ventilaatoriajamites. Tulemuseks oli viskosidur: silikoonvedelikuga täidetud silindriline korpus, milles olid vaheldumisi paigutatud friktsioonketaste pakid, mis olid ühendatud kummagi väljundvõlliga.

Kuidas viskosidur töötab

• Tavalistes tingimustes, kui kõik rattad pöörlevad sarnase kiirusega, liiguvad ketaspakid teineteise suhtes vaevu ja sidur ei mõjuta diferentsiaali.
• Kui üks telg hakkab libisema, pöörleb selle väljundvõll kiiremini, pannes ketaspakid teineteise suhtes pöörlema ja silikoonvedelikku nihkepinges lõikama.
• See nihkepinges töötamine suurendab siduri sees temperatuuri ja rõhku ning tõstab vedeliku viskoossust dramaatiliselt.
• Viskoossuse suurenemine paneb kettad teineteise vastu vedama, pidurdades järk-järgult kiiremini pöörlevat võlli ja lukustades diferentsiaali osaliselt või täielikult.

FF Developments ja AMC Eagle

Pärast viskosiduri patenteerimist asutas Tony Rolt 1971. aastal FF Developmentsi (FFD), et müüa nelikveoülekandeid kommertsalusel. Varane töö ei olnud glamuur: nelikveolised Bedfordi kaubikud Briti metsateenistusele, partii Ford Zephyr FF politseiautosid, Opel Senator 4×4 sedaanid Briti sõjalisele missioonile Berliinis.

FFD kõige olulisem seeriatootmise töö oli AMC Eagle’i (1979-1988) ülekanne – tõstetud nelikveoline versioon AMC Concordi sedaanist, suurematel rehvidel ja 75 mm keretõstega. Eagle oli esimene seeriaauto maailmas, mis lukustas oma telgedevahelise diferentsiaali viskosiduriga. Seda kavandati pigem kerge maasturina kui sportliku autona, kuid selle ülekandearhitektuur on otsene eellane mõnele kõige kuulsamale kiirele nelikveolisele autole, mis kunagi ehitatud, nende seas varased Subaru Impreza WRX ja Mitsubishi Lancer Evolution.

Iselukustuvad diferentsiaalid: Torsenist elektroonilise juhtimiseni

Audi paigutusnipp

Kui Audi Quattro 1981. aastal tootmisse jõudis – kaks aastat pärast AMC Eagle’it – kasutas see tavalist avatud telgedevahelist diferentsiaali koos käsitsi sundlukustusega. Audi lahenduse elegants peitus pakendis. Pikisuunaline mootor osutas otse tagatelje poole ja telgedevaheline diferentsiaal läks otse käigukasti: sekundaarvõll tehti õõnsaks ja eesmine veovõll juhiti sellest läbi. Ferdinand Piëchi meeskond valis esi- ja tagaosa vahel sümmeetrilise 50:50 jaotuse.

Torseni diferentsiaal

1984. aastal kadusid Audi salongidest lõpuks käsitsi lukustushoovad, mille asemele tuli Torsen – TORque SENsing – iselukustuv diferentsiaal. Selle eelised väärivad loetlemist:

• See on täielikult mehaaniline – elektroonikat, vedelikku ega juhi sisendit pole vaja
• See reageerib väljundvõllide pöördemomendi muutustele, mitte kiiruste erinevustele, mis tähendab, et see saab reageerida enne, kui rattad tegelikult läbi libisema hakkavad
• Erinevalt viskosidurist lukustub see ainult veojõu all, mitte pidurdamisel, mistõttu sobib see täielikult ABS-iga
• Lukustamine ja avanemine on sujuv ning pidev, ilma binaarsete üleminekuteta

Olles kiiretel autodel end tõestanud, võtsid Torseni kasutusele SUV-insenerid, kes otsisid sõiduauto-laadset juhitavust. Tänapäeval kasutatakse seda Range Roveris, Volkswagen Touaregis, Porsche Cayenne’is ja Toyota Land Cruiser Prados.

B-rühm ja rallirelvastuse võidujooks

1980. aastatel käivitas Quattro rallidominants nelikveo relvastusvõidujooksu. Mõne hooaja jooksul olid ilmunud kõik need nelikveolised ralliautod, igaüks kasutamas oma iselukustuvates diferentsiaalides FFD viskosiduri tehnoloogiat:

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

Tony poeg Stuart Rolt juhtis neil aastatel FFD suhteid rallimeeskondadega.

1990. aastate alguses tuli FFD poole ka Venemaa AZLK tehas, soovides Moskvitch 2141 nelikveolist ralliversiooni. Ford RS200-ga sama kolme diferentsiaali skeemi ümber ehitatud katseauto käitus äärmuslikes oludes märkimisväärselt etteaimatavalt. Testimine tõi esile põhimõtte, mis kehtib siiani: muuda iga viskosiduri lukustusjäikust eraldi ja auto tasakaal liigub sellega kaasa.

• Jäigem tagumine rattavaheline diferentsiaal → suurem ülejuhitavuse kalduvus
• Jäigem eesmine või telgedevaheline diferentsiaal → rohkem alajuhitavust ja stabiilsust

Elektrooniline juhtimine saabub

Just see häälestatavus on põhjus, miks moodsad WRC-autod kasutavad kõigis kolmes diferentsiaalis passiivsete viskosidurite asemel elektrooniliselt juhitavaid mitmekettalisi siduripakke. Hüdraulilised aktuaatorid ja pardaarvuti muudavad iga diferentsiaali lukustust reaalajas – vabastades sidurid kurvi sisenemisel, et auto saaks vabalt pöörata, ning surudes need seejärel järk-järgult kinni, kui juht kiirendab sirgele, maksimaalse veojõu jaoks ilma alajuhitavuseta.

Kaks tootjat olid elektrooniliselt juhitavate diferentsiaalide teerajajad maanteesõiduautodes:

• Mercedes-Benz 4Matic (1986, W124 E-Class): Kolm elektrooniliselt juhitavat sidurit ühendasid järjest esitelje, lukustasid seejärel telgedevahelise diferentsiaali ja siis tagadiferentsiaali vastavalt tingimustele. Süsteem oli tõhus, kuid liiga keeruline, ning elektroonika võis lahtisel pinnal panna esirattad märgatavalt sisse ja välja lülituma.
• Porsche 959 (1986): Kaks elektrooniliselt juhitavat sidurit, mis töötasid nelja juhi valitava režiimi ulatuses. 959 süsteem oli keerukam ja sobis paremini suure jõudlusega kasutuseks.

Diferentsiaali asendamine: Haldex ja lihtsustatud AWD-süsteemid

Viskosidur omaette

Samal ajal kui ralliinsenerid viisid iselukustuvad diferentsiaalid nende piirini, läksid tavaliste sõiduautode konstruktorid vastupidises suunas – eemaldasid telgedevahelise diferentsiaali täielikult ja panid selle asemele viskosiduri. 1985. aasta Volkswagen Golf II Syncro oli esimene Euroopa sõiduauto, mis seda tegi, kasutades GKN-i inseneride arendatud ülekannet; GKN oli FFD omandanud 1969. aastal.

Masstootmises tasus lihtsustamine end ära:

• Nelikveoline mudel jagas enamiku komponente tavalise esiveolise versiooniga, vähendades tootmiskulu ja keerukust
• Tavalistes tingimustes sõitis auto samamoodi nagu esiveoline auto
• Kui esirattad libisesid, suutis viskosidur kanda umbes 0.2 sekundiga kuni 70% pöördemomendist tagateljele

Viivitus tekitas siiski juhitavusriskiga koha. Auto, mis käitus nagu esiveoline, surudes nina laialt välja, võis siduri rakendumise hetkel äkki nihkuda tagaveo-eelistusega käitumisele – ja juhi üllatada. Jaapani tootjad proovisid mitmesuguseid vastuseid, sealhulgas rohkem sidureid: 1988. aasta Nissan Sunny/Pulsar kasutas kolme, ühte tagaveo sisselülitamiseks ja ühte kummagi rattavahelise diferentsiaali lukustamiseks. Mazda Concerto 4WD läks veelgi kaugemale, asendades nii telgedevahelise kui ka tagumise rattavahelise diferentsiaali viskosiduritega.

Haldexi sidur

Järgmine samm asendas viskosiduri elektrooniliselt juhitava hüdraulilise mitmekettalise siduriga – palju kiirema ja palju täpsemalt juhitavaga. Tuntuim näide on Haldexi sidur, mis võttis viskosiduri koha Volkswagen Golf IV-l ja selle platvormikaaslastel. See töötab nii:

• Otsnukid tuvastavad igasuguse pöörlemiskiiruse erinevuse esi- ja tagavõlli vahel
• Nukipindadel liikuvad rullid suruvad kolbe rõngassilindrites ja pumpavad hüdraulikavedelikku
• Vedelikurõhk surub mitmekettalise siduripaki kokku, kandes pöördemomendi tagateljele
• Sõiduki elektroonika juhitav solenoidklapp saab rõhu igal hetkel vabastada – võimaldades lõpmatult muutuvat pöördemomendi jaotust

Enamik tänapäeval müügil olevaid nelikveolisi autosid ja krossovereid kasutab mingit versiooni sellest elektrooniliselt juhitavast sidurist, olgu see Haldex Volkswagen Groupi autodel, Honda VTM-4 või BMW xDrive. Moodsad sidurid toimivad piisavalt kiiresti, et rakendumisviivitus on tavalises sõidus muutunud märkamatuks, ja kalibreerimine loeb nüüd rohkem kui riistvara: Golf 4Motion ja Audi A3 Quattro kasutavad mehaaniliselt identseid ülekandeid, kuid erinev tarkvara annab Volkswagenile sümmeetrilise jaotuse, samal ajal kui Audi saadab 60% pöördemomendist ette, et saavutada tuttavam esiveoline iseloom.

AWD-tehnoloogia täna: milline süsteem on parim?

Käsitsi ühendatava teise teljega osalised süsteemid on sõiduautodest õnneks kadunud. Allesjäänu jaguneb kolmeks perekonnaks, igaühel oma eelised:

• Püsiv AWD iselukustuva telgedevahelise diferentsiaaliga (viskosidur nagu Subarul, mehaaniline Torsen nagu Audi A4/A6/A8 Quattrol ja Volkswagen Phaetonil, või elektrooniliselt juhitavad sidurid nagu Mitsubishi Lancer Evos): kõige keerukamad ja tasuvamad süsteemid, mis suudavad korraliku kalibreeringu korral tõepoolest parandada juhitavust nii teel kui rajal.
• Püsiv AWD avatud telgedevahelise diferentsiaaliga (nagu Mercedes-Benz 4Maticus): tugineb libisemisvastasele elektroonikale, et kompenseerida iselukustuse puudumist. Tõhus maanteel, kuid mehaaniliselt vähem ennetav.
• Osaline tagavedu juhitava siduri kaudu (Haldex, nagu Volvol, Saabil ja mitmesugustel Volkswagen Groupi krossoveritel): moodsates krossoverites kõige levinum lahendus – kulutõhus, kerge ja tänu kiiremale elektroonikale üha suutlikum.

Pöördemomendi vektorjuhtimine ja mis tuleb pärast seda

Arenenud nelikveo domineeriv suund on pöördemomendi vektorjuhtimine: mitte ainult pöördemomendi jagamine telgede vahel, vaid selle aktiivne muutmine telje vasaku ja parema ratta vahel. Mitsubishi Lancer Evolution X on tehnika tipptase – selle S-AWC süsteem ühendab elektrooniliselt juhitava keskdiferentsiaali (ACD) Active Yaw Control (AYC) tagadiferentsiaaliga, mis suudab pöördemomenti ühelt tagarattalt teisele liigutada. Lisahammasrataste komplektid nihutavad tasakaalu ennetavalt, enne haardumise kadumist, mitte ei reageeri alles siis, kui ratas juba läbi libiseb.

Praktikas kitsenevad moodsate süsteemide tegeliku maailma erinevused juhtimiselektroonika paranedes üha enam. Hästi kalibreeritud Haldexi krossover pakub nüüd stabiilsust, mille eest mehaanilist Torsenit oleks põlvkond tagasi imetletud. See on liikumissuund – ja lõpp-punkt võib vabalt olla elektriauto nelja eraldi rattamootoriga, kus igaüks annustab oma pöördemomenti ilma üldse mehaanilise jõuülekandeta. See toob loo kenasti tagasi Ferdinand Porsche 1900. aasta elektrilise nelikveoautoni.

See on tõlge. Originaali saab lugeda siit: https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4f54.html