Ipinaliwanag ang All-Wheel Drive: kasaysayan, teknolohiya, at kung paano gumagana ang mga AWD system

Nagsimula ang artikulong ito bilang tuwirang teknikal na gabay – parang “lahat ng gusto mong malaman tungkol sa all-wheel drive pero hindi mo alam kung kanino itatanong.” Ang plano ay ipaliwanag kung paano naiiba ang open differential sa visco-coupler o Haldex unit, ano talaga ang ginagawa ng self-locking differential, at bakit mahalaga ang alinman dito. Pero habang mas malalim kaming naghukay sa kasaysayan, mas nakakagulat ito. Ang unang passenger car na may permanenteng all-wheel drive ay ginawa sa Netherlands mahigit isang daang taon na ang nakalipas. At noong 1935, isang four-wheel-drive American racing car ang kamangha-manghang muntik nang makapagpabago sa takbo ng kasaysayan ng mundo.

Bakit kailangan ng passenger car ng all-wheel drive? Sa ika-21 siglo, halata ang sagot: mas mahusay na traksyon, mas kaunting wheelspin sa madulas na ibabaw, mas maayos na tindig habang may power. Mas mabuti lang talaga ang apat na pinapaganang gulong kaysa dalawa. Ngunit nakakagulat na matagal bago kumilos ang industriya tungkol dito. Magtanong sa kahit sinong automotive historian at sasabihin nila na nagsimula ang panahon ng all-wheel drive para sa mass-market cars noong 1980 sa Audi Quattro, kasama ang ilang bihirang nauna – ang 1966 British supercar na Jensen FF at ang 1972 Subaru Leone 4WD. Idaragdag ng tunay na espesyalista na ang mga unang four-wheel-drive Subaru ay hindi talaga permanenteng all-wheel drive. Part-time ang mga ito. At ang pagkakaibang iyon pala ang buong kuwento.

Part-Time 4WD: pansamantalang solusyon

Ang pagpaandar lamang sa isang axle sa ilang pagkakataon ay kompromiso, at hindi ito eleganteng solusyon para sa road car. Ang terminong “part-time 4WD” ay mula sa mundo ng mga SUV at off-road truck. Sa ganitong layout, isang axle ang permanenteng umaandar at ang isa pa ay matigas na ikinakabit kapag kailangan – ngunit ang matigas na koneksiyong iyon ay magagamit lamang sa labas ng kalsada. Sa aspalto, kailangang ganap na i-disengage ang sistema.

Bakit pumapalya ang matigas na koneksiyon sa aspalto

• Kapag lumiliko ang kotse, mas mahabang arko ang dinaraanan ng mga gulong sa harap kaysa sa mga gulong sa likod, kaya kailangan nilang umikot nang mas mabilis.
• Sa all-wheel drive system na matigas ang pagkakakabit, nababawasan ang traksyon sa harapang mga gulong habang tumataas ang torque sa likod.
• Sa ilang kaso, maaaring lumikha ang harapang mga gulong ng braking force sa halip na driving force – nagdaragdag ito ng resistance at nagpapahirap sa pagliko ng kotse.
• Sa maluluwag na ibabaw tulad ng putik o niyebe, kaya itong pamahalaan, pero sa aspalto nagdudulot ito ng matinding drivetrain binding at problema sa handling.

Sa isang kurba, bawat gulong ay sumusunod sa sarili nitong arko at kailangang umikot sa sarili nitong bilis. Kaya kailangan ng permanenteng all-wheel drive ng tatlong differential: dalawa sa pagitan ng mga gulong ng bawat axle, at isa sa pagitan mismo ng mga axle, upang makapag-ikot nang hiwalay ang harap at likod.

Ang mga part-time na kotse: mula GAZ-61 hanggang Subaru Leone

Nakarating pa rin sa ilang road-going car ang matigas na nakakabit na all-wheel drive sa kabila ng lahat ng ito, bagama’t mas malapit ang karakter nila sa off-road trucks. Sa USSR, ang GAZ-61 “Emka” – isang four-wheel-drive saloon na may six-cylinder engine at part-time front axle – ay pumasok sa maliitang produksyon noon pang 1938. Pagkatapos ng digmaan, lumitaw ang parehong ideya sa off-road GAZ-M72 “Pobeda” at sa Moskvitch-410. Sinunod ng 1972 Subaru Leone 4WD ang eksaktong parehong lohika: ginawa para sa magaspang na daan, mas mataas kaysa sa front-wheel-drive Subarus, na may rear axle na mano-manong ikinakabit ng driver.

Ang Subaru Leone 4WD Station Wagon (1972-1979) ay four-wheel-drive adaptation ng isang front-wheel-drive platform, na may manu-manong ikinakabit na rear axle. Kasama sa mahahalagang detalye nito ang:

• Mga opsiyon sa makina: 1.4-litre (72 hp) o 1.6-litre (80 hp)
• Mga body style: station wagon, saloon, at pickup truck
• Pagkakabit ng rear-wheel drive: manual sa mga kotseng manual transmission; automatic sa pamamagitan ng multi-disc friction clutch sa automatics
• Nagpatuloy ang part-time na ayos na ito sa lahat ng four-wheel-drive Subaru hanggang 1989

Ang pangunahing problema sa part-time drive ay wala itong silbi sa sementadong mga kalsada kung saan ginugugol ng karamihan sa mga kotse ang halos buong buhay nila – ngunit bitbit pa rin ng kotse ang bigat ng transfer case, ikalawang driveshaft, at buong dagdag na axle assembly saanman ito pumunta. Eksaktong isang bahagi lang ang kailangan para gawing full-time ang part-time system: isang inter-axle differential sa loob ng transfer case.

Full-Time All-Wheel Drive: paano ito gumagana at bakit ito mahalaga

Tatlong differential, isang prinsipyo

Ang inter-axle differential ang susi sa permanenteng all-wheel drive. Hinahayaan ng dalawang inter-wheel differential na umikot sa magkaibang bilis ang kaliwa at kanang gulong ng bawat axle sa kurba. Ganoon din ang trabaho ng inter-axle differential sa pagitan ng front axle at rear axle. Ang kotseng may tatlo nito ay puwedeng gumamit ng permanenteng all-wheel drive sa anumang ibabaw nang hindi pinipilipit ang drivetrain o pinapahina ang handling.

Simple lang sa teorya – pero hanggang unang bahagi ng 1980s, itinuring ng industriya na hindi kailangan ang full-time all-wheel drive sa road car. Ang tanggap na pananaw noon ay ang pagpapaikot ng ikalawang pares ng gulong at lahat ng nakakabit dito sa tuyong aspalto ay nagdaragdag lang ng ingay at konsumo ng gasolina.

Ano ang pinatunayan ng Quattro

Binago ng Audi Quattro ang pag-iisip na iyon nang tuluyan. Sa pamamagitan ng palagiang paghahati ng engine torque sa lahat ng apat na gulong, ang full-time system ay:

• Nag-iiwan ng mas malaking grip margin para sa pagharap sa lateral forces sa mga kurba
• Malaking nagpapabuti ng stability kapag bumibilis o nagpepreno sa gitna ng kurba
• Nagbabawas ng panganib ng biglaang oversteer o understeer na dulot ng throttle inputs

Ipinapakita ng Audi 80 Quattro noong huling bahagi ng 1980s kung gaano kapino ang naging layout. Mas compact ang arkitekturang Quattro kaysa sa karibal na Ferguson Formula transmission. Mula 1984, ikinabit ng Audi ang Torsen self-locking differential – isang purong mekanikal na device na tumutugon sa torque sa bawat output shaft sa halip na sa pagkakaiba ng bilis ng gulong. Hindi tulad ng visco-coupler, nagla-lock lang ang Torsen kapag may traksyon, hindi kailanman sa pagpepreno, kaya ganap itong compatible sa ABS at mas matatag habang bumabagal.

Mahalagang tandaan na ang Range Rover (1970) at ang Russian Lada Niva (1976) ay karaniwang kinikilalang unang mass-produced vehicles na may inter-axle differential – ngunit parehong tunay na off-roaders ang mga ito. Ang claim ng Audi Quattro ay partikular na bilang una sa mga passenger car.

Mga unang four-wheel drive racing car: mula Spyker hanggang Bugatti

Sinuri ba ng mga racing car designer ang full-time all-wheel drive bago ang panahon ng Quattro? Malinaw na oo – at mas malayo pa ang pinagmulan ng kuwento kaysa inaasahan ng karamihan.

Mga eksperimento ni Porsche sa four-wheel drive

Ang unang proyekto ni Ferdinand Porsche pagkatapos ng digmaan ay isang four-wheel-drive racing car: ang Cisitalia 360, mid-engined, na may 1.5-litre twelve-cylinder engine. Part-time nga lang ang front-wheel drive nito – ikinakabit ito ng driver sa mga straight at bumabalik sa rear-wheel drive bago ang mga kurba.

Sa katunayan, mas maaga pa roon ay nakagawa na si Porsche ng four-wheel-drive vehicle: isang electric car na may apat na magkakahiwalay na wheel motor, mula pa noong 1900.

Ang Spyker 60 HP, 1902

Ang tunay na ikinagugulat ng mga automotive historian ay ang 1902 racing car na ginawa ng Dutch manufacturer na Spyker. Sa panahong maging ang mga preno ay ikinakabit lamang sa mga gulong sa likod, ang kotseng ito ay may totoong full-time all-wheel drive, kasama ang inter-axle differential.

Itinatag ang Spyker noong 1880 ng magkapatid na Spijker bilang gumagawa ng mga karwaheng hila ng kabayo. Lumabas ang una nilang kotse noong 1900, at makalipas ang dalawang taon, kasama ang Belgian designer na si Joseph Valentin Laviolette, ginawa nila ang four-wheel-drive Spyker 60 HP racing car (1902-1907). Pambihira ang mga detalye nito para sa panahon:

• Tatlong differential – inter-axle at parehong inter-wheel
• Tatlong hiwalay na braking mechanism – dalawa sa mga gulong sa likod, isa sa front driveshaft
• Isang four-wheel drive system na hindi mapapantayan sa konsepto sa loob ng maraming dekada

Mahigit isang siglo na kung gayon ang konsepto ng full-time four-wheel drive. Hindi maraming four-wheel-drive Spyker ang nagawa – napakamahal ng mga ito at hindi gaanong nagtagumpay sa kompetisyon. Dalawang mas ambisyosong proyekto ang sumunod noong unang bahagi ng 1930s.

Bugatti Tipo 53 at Miller FWD

Nagsimula ang Bugatti Tipo 53 sa Fiat engineer na si Antonio Pichetto, na iniharap ang ideya kay Ettore Bugatti noong 1930. Tatlong kotse ang natapos noong 1932, bawat isa ay may:

• 300 hp supercharged straight-eight engine
• Full-time all-wheel drive na may tatlong differential
• Transfer case at inter-axle differential na isinama sa hiwalay na nakakabit na gearbox
• Mga drive shaft para sa parehong axle na nakapuwesto sa kaliwang bahagi ng kotse
• Independent front suspension sa transverse spring – hindi karaniwan para sa Bugatti

Mas mabilis ang Tipo 53 kaysa sa kasabay nitong rear-wheel-drive cars sa mga gravel corner, pero napakabigat nitong i-steer: ordinaryong Cardan joints ang gamit ng front driveshafts sa halip na constant-velocity joints. Nakipagkompetensiya ang tatlong kotse hanggang 1935.

Bahagyang nabuo ang Miller FWD dahil pinag-aralan ng American designer na si Harry Miller ang isang front-wheel-drive Bugatti na binili talaga para kalasin. Na-inspire sa nakita niya, binuo ni Miller ang sarili niyang four-wheel-drive chassis sa sponsor ng FWD truck company. Isa sa mga four-wheel-drive Miller ang nanguna sa 1934 Indianapolis 500 bago ito ibinaba ng mechanical trouble sa ikasiyam.

Isang muntikang pangyayari sa AVUS, 1935

Nakabit din ang mga kotseng ito sa isa sa mga pinakakakaibang “what if” moment sa kasaysayan ng pagmomotor. Sa isang karera sa AVUS track sa Berlin noong 1935, nasa ikatlong puwesto ang isang four-wheel-drive Miller nang biglang masira nang malubha ang straight-eight engine nito at magtapon ng debris patungo sa grandstands. Nasa stands si Adolf Hitler noong araw na iyon. Kung kahit maliit na piraso lang ang umabot sa kanya, maaaring naging lubos na iba ang takbo ng Second World War – at ng kasaysayan ng mundo.

Ang Ferguson Formula: ang AWD system na nagbago ng lahat

Ang problema sa open centre differential

Para masundan ang susunod na kabanata, makakatulong bumalik sa pangunahing limitasyon ng open inter-axle differential. Hinahayaan ng open differential na malayang umikot ang isang axle habang ang isa ay walang natatanggap na torque. Kung tuluyang mawalan ng grip ang mga gulong sa likod, maaaring nakatigil ang harap habang umiikot ang likod – at walang ginagawa ang differential para pigilan ito.

Ang sagot ng mundo ng SUV ay positive locking: pinapagana ng driver ang mekanismong mahigpit na nagla-lock sa differential gears, ginagawang solid connection ang differential drive. Ginamit ito ng mga unang Range Rover, gayundin ng Lada Niva at dose-dosenang ibang off-roader – at gayundin ng unang henerasyong Audi Quattro, na kailangan ng driver na mano-manong i-lock ang centre differential hanggang 1984. Pero isa pang kompromiso ang manual lock. Kailangan itong pakawalan sa matitigas na ibabaw, at wala itong naitutulong kung biglang magsimulang mag-spin ang isang gulong sa madulas na kalsada.

Rolt, Dixon at Harry Ferguson

Ang unang automatic self-locking inter-axle differential ay gawa ng British racing driver at engineer na si Tony Rolt. Kasama ang kaibigan at kapwa racer na si Fred Dixon, pinatakbo niya ang Rolt/Dixon Developments workshop bago ang digmaan; pagkatapos nito, nabighani silang dalawa sa maaaring magawa ng permanenteng all-wheel drive. Gumawa sila ng experimental four-wheel-drive testbed na tinawag na “Crab,” at noong 1950 nakipagsanib-puwersa kay Harry Ferguson – ang matagumpay na manufacturer ng tractor – upang itatag ang Harry Ferguson Research.

Hindi racing car ang habol ni Ferguson. Gusto niya ng tunay na ligtas na road car: isang kotseng hindi magwi-wheelspin ang mga gulong sa acceleration at hindi magla-lock sa pagpepreno. Sinimulan nina Rolt at Dixon na idisenyo ito mula sa wala – body, transmission at powertrain – kasama ang bihasang designer na si Claude Hill, dating Aston Martin, bilang chief engineer. Natapos ang experimental Ferguson R4 saloon pagkatapos ng anim na taon ng trabaho, at kapansin-pansin ang mga detalye nito para sa 1956:

• Permanenteng all-wheel drive na may self-locking inter-axle differential
• Flat-four engine
• Disc brakes sa lahat ng apat na gulong
• Dunlop MaxaRet electromechanical anti-lock braking system, inangkop mula sa aviation

Sa loob ng Ferguson Formula transfer case

Ang puso ng Ferguson Formula transmission ay isang matalinong self-locking mechanism sa loob ng transfer case. Bukod sa differential, may dagdag na gear set, dalawang ball overrunning clutch at dalawang pack ng friction discs ang unit. Sa normal na takbo, tahimik lang na umiikot ang mga elementong ito. Ngunit sa sandaling magsimulang dumulas ang mga gulong ng isang axle – lumilikha ng pagkakaiba sa bilis ng output shafts – kakapit ang isa sa mga clutch, pipisilin ang friction pack nito laban sa differential gears at gagawing solid connection ang differential drive sa mismong sandaling iyon.

Mas maganda pa ang ikalawang prototype, ang 1962 Ferguson R5 estate. Napansin ng mga tester ng Autocar na naaabot nito ang mga limitasyon ng adhesion sa bilis na tila halos imposible. Gayunman, walang manufacturer ang gustong ilagay ang Ferguson sa produksyon; sobra ang complexity at gastos.

Ibinebenta ang Jensen FF

Noong 1962, nakumbinsi ni Tony Rolt ang pamunuan ng Jensen Cars na iangkop ang Ferguson Formula transmission para sa paparating nilang CV8 coupe at 300 hp Chrysler V8 nito. Pagkaraan ng tatlong taon, tumatakbo na ang isang experimental four-wheel-drive Jensen CV8 FF.

Noong 1966, pinalitan ng Jensen Interceptor ang CV8, at kasabay ng karaniwang rear-wheel-drive coupe, nag-alok ang Jensen ng all-wheel-drive version na may discreet na “FF” badge – para sa “Formula Ferguson.” Ang Jensen FF ang naging unang production car sa mundo na pinagsama ang self-locking inter-axle differential at ABS. Kasama sa mahahalagang detalye nito ang:

• 6.3-litre Chrysler V8 big-block engine na gumagawa ng 325 hp
• Three-speed TorqueFlite automatic o four-speed manual gearbox
• Asymmetric torque split: 63% sa rear axle, 37% sa harap – upang mapanatili ang rear-wheel-drive handling character
• Single-channel na Dunlop MaxaRet ABS
• Rack-and-pinion power steering at disc brakes sa buong paligid
• Top speed na 212 km/h; 0-100 km/h sa 7.7 segundo; kerb weight na humigit-kumulang 1,800 kg
• Presyo sa UK noong 1968: humigit-kumulang £6,000 – katulad ng pinakamurang Rolls-Royce
• Kabuuang produksyon: 318 kotse (1966-1971)

Pinuri ng bawat motoring journalist noong panahong iyon ang stability ng Jensen FF at ang inilalarawan nilang “halos walang limitasyong traction margin sa basang aspalto.” Hindi na nakita ni Harry Ferguson ang kotse: namatay siya noong 1960.

Bakit mahalaga ang Ferguson Formula

Bakit maglaan ng ganito kahabang oras sa Ferguson Formula? Dahil ang Harry Ferguson Research ang unang organisasyon saanman sa mundo na itinuring ang all-wheel drive pangunahin bilang kasangkapan ng active safety, hindi bilang sagot sa off-road traction.

Ang asymmetric torque split ay sinadyang hakbang laban sa unpredictability na bumabagabag sa symmetrical systems. Bigyan ng sobrang throttle ang rear-wheel-drive car sa madulas na kurba at mag-o-oversteer ito, predictable. Gawin ang pareho sa front-wheel-drive car at mag-u-understeer ito, predictable. Gawin iyon sa symmetrical all-wheel-drive car at nakadepende ang sagot sa kung aling axle ang nagkataong may mas mahinang grip – malabo iyon, at mapanganib. Sa pagbibigay ng bias ng torque sa likod, binigyan ng Ferguson Formula ang Jensen FF ng kilos na malapit sa rear-drive sa karamihan ng kondisyon.

Ang pag-imbento ng visco-coupler

May isang totoong limitasyon ang mekanismo ng Ferguson: binary ang kilos ng overrunning clutches nito, on-off. Instant ang pagtalon mula open differential papuntang full lock, at maaari itong lumikha ng sarili nitong kalituhan sa sandali ng engagement. Ang kailangan ay mekanismong kayang baguhin nang maayos ang antas ng lock.

Noong huling bahagi ng 1960s, nagsimulang mag-eksperimento sina Tony Rolt at Derek Gardner – na kalaunan ay naging chief designer ng mga Formula 1 car ng Tyrrell – sa silicone fluid na ginagamit sa viscous fan drives. Ang resulta ay ang visco-coupler: isang cylindrical housing na puno ng silicone fluid, na may salit-salit na pack ng friction discs na nakakabit sa bawat output shaft.

Paano gumagana ang visco-coupler

• Sa normal na kondisyon, kapag lahat ng gulong ay umiikot sa magkatulad na bilis, halos hindi gumagalaw ang disc packs laban sa isa’t isa at walang epekto ang coupler sa differential.
• Kapag nagsimulang dumulas ang isang axle, mas mabilis na iikot ang output shaft nito, kaya umiikot ang disc packs laban sa isa’t isa at ginugupit ang silicone fluid.
• Ang paggupit na ito ay nagpapataas ng temperatura at pressure sa loob ng coupler, na matinding nagpapataas ng viscosity ng fluid.
• Dahil sa pagtaas ng viscosity, humihila ang mga disc laban sa isa’t isa, unti-unting pinapabagal ang mas mabilis na umiikot na shaft at bahagya o ganap na nilu-lock ang differential.

FF Developments at ang AMC Eagle

Pagkatapos ma-patent ang visco-coupler, itinatag ni Tony Rolt ang FF Developments (FFD) noong 1971 upang ibenta nang komersiyal ang all-wheel drive transmissions. Hindi glamoroso ang unang trabaho: four-wheel-drive Bedford vans para sa British forestry service, isang batch ng Ford Zephyr FF police cars, Opel Senator 4×4 saloons para sa British military mission sa Berlin.

Ang pinakamahalagang production job ng FFD ay ang transmission ng AMC Eagle (1979-1988) – isang itinaas na all-wheel-drive version ng AMC Concord saloon, sa mas malalaking gulong, na may 75 mm body lift. Ang Eagle ang unang production car saanman na nag-lock ng inter-axle differential nito gamit ang visco-coupler. Idinisenyo ito bilang banayad na off-roader sa halip na performance car, ngunit ang transmission architecture nito ang direktang ninuno ng ilan sa pinakatanyag na mabilis na all-wheel-drive cars na nagawa, kabilang ang mga unang Subaru Impreza WRX at Mitsubishi Lancer Evolution.

Self-locking differentials: mula Torsen hanggang electronic control

Ang packaging trick ng Audi

Nang pumasok sa produksyon ang Audi Quattro noong 1981 – dalawang taon pagkatapos ng AMC Eagle – gumamit ito ng conventional open inter-axle differential na may manual positive lock. Ang elegante sa solusyon ng Audi ay nasa packaging. Ang longitudinal engine ay nakaturo nang diretso sa rear axle, at ang inter-axle differential ay inilagay mismo sa gearbox: ginawang hollow ang secondary shaft at idinaan dito ang front driveshaft. Pinili ng team ni Ferdinand Piëch ang symmetrical 50:50 split sa pagitan ng harap at likod.

Ang Torsen differential

Noong 1984, tuluyang nawala ang manual lock levers sa mga cabin ng Audi, pinalitan ng Torsen – TORque SENsing – self-locking differential. Sulit ilista ang mga bentahe nito:

• Ganap itong mekanikal – walang electronics, fluid, o input ng driver na kailangan
• Tumutugon ito sa pagbabago ng torque sa output shafts sa halip na sa pagkakaiba ng bilis, ibig sabihin makakareact ito bago pa talaga magsimula ang wheelspin
• Hindi tulad ng visco-coupler, nagla-lock lang ito kapag may traksyon, hindi sa pagpepreno, kaya ganap itong ABS-compatible
• Makinis at tuloy-tuloy ang locking at unlocking, walang binary transitions

Matapos patunayan ang sarili sa mabilis na mga kotse, kinuha ang Torsen ng mga SUV engineer na naghahanap ng car-like handling. Ginagamit ito ngayon sa Range Rover, Volkswagen Touareg, Porsche Cayenne at Toyota Land Cruiser Prado.

Group B at ang rally arms race

Noong 1980s, ang dominasyon ng Quattro sa rally ang nagpasimula ng arms race sa all-wheel drive. Sa loob ng ilang season, lumitaw ang mga four-wheel-drive rally car na ito, bawat isa ay gumagamit ng FFD visco-coupler technology sa self-locking differentials nito:

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

Pinamahalaan ni Stuart Rolt, anak ni Tony, ang relasyon ng FFD sa mga rally team sa mga taong iyon.

Noong unang bahagi ng 1990s, lumapit din sa FFD ang pabrika ng AZLK sa Russia, na gustong gumawa ng all-wheel-drive rally version ng Moskvitch 2141. Itinayo sa parehong three-differential layout ng Ford RS200, kahanga-hanga ang predictability ng experimental car sa matitinding kondisyon. Nagpakita ang testing ng prinsipyong nananatili pa rin: ayusin nang paisa-isa ang locking stiffness ng bawat visco-coupler at susunod dito ang balanse ng kotse.

• Mas matigas na rear inter-wheel differential -> mas malaking tendensiyang mag-oversteer
• Mas matigas na front o inter-axle differential -> mas maraming understeer at stability

Dumating ang electronic control

Ang kakayahang i-tune na iyon ang eksaktong dahilan kung bakit gumagamit ang modernong WRC cars ng electronically controlled multi-disc clutch packs sa halip na passive visco-couplers sa lahat ng tatlong differential. Ang hydraulic actuators at onboard computer ay nagbabago ng lock ng bawat differential sa real time – pinapalaya ang clutches sa turn-in upang malayang umikot ang kotse, pagkatapos ay unti-unting pinipisil ang mga ito habang bumibilis ang driver papunta sa straight, para sa maximum traction nang walang understeer.

Dalawang manufacturer ang nagpasimula ng electronically controlled differentials sa road cars:

• Mercedes-Benz 4Matic (1986, W124 E-Class): Tatlong electronically controlled clutch ang sunud-sunod na nagkabit sa front axle, pagkatapos ay nag-lock sa inter-axle differential, at pagkatapos ay nag-lock sa rear differential ayon sa kailangan ng kondisyon. Epektibo ang sistema ngunit sobrang komplikado, at maaaring maging kapansin-pansin sa loose surfaces ang pagkabit at pagkakalas ng front wheels dahil sa electronics.
• Porsche 959 (1986): Dalawang electronically controlled clutch na gumagana sa apat na selectable driver modes. Mas sopistikado ang sistema ng 959 at mas bagay sa high-performance use.

Pagpalit sa differential: Haldex at pinasimpleng AWD systems

Ang visco-coupler nang mag-isa

Habang itinulak ng rally engineers ang self-locking differentials hanggang sa kaya nito, kabaligtaran ang ginawa ng mga designer ng ordinaryong passenger cars – tuluyang inalis ang inter-axle differential at inilagay ang visco-coupler kapalit nito. Ang 1985 Volkswagen Golf II Syncro ang unang European passenger car na gumawa nito, gamit ang transmission na binuo ng mga engineer mula sa GKN, na bumili sa FFD noong 1969.

Para sa mass production, nagbunga ang pagpapasimple:

• Karamihan sa components ng all-wheel-drive model ay kapareho ng standard front-wheel-drive version, kaya nabawasan ang manufacturing cost at complexity
• Sa normal na kondisyon, kapareho ng front-wheel-drive car ang takbo ng kotse
• Kapag dumulas ang front wheels, kayang ilipat ng visco-coupler hanggang 70% ng torque sa likod sa humigit-kumulang 0.2 segundo

Gayunman, ang delay ay lumikha ng problema sa handling. Ang isang kotseng kumikilos na parang front-wheel-drive, na itinutulak ang ilong palabas, ay maaaring biglang lumipat sa rear-biased behaviour sa sandaling kumapit ang coupler – at mabigla ang driver. Sinubukan ng mga Japanese manufacturer ang iba’t ibang sagot, kabilang ang paglalagay ng mas maraming coupler: ang 1988 Nissan Sunny/Pulsar ay gumamit ng tatlo, isa para ikabit ang rear drive at isa para i-lock ang bawat inter-wheel differential. Mas lumayo pa ang Mazda Concerto 4WD, pinalitan ang parehong inter-axle at rear inter-wheel differential ng visco-couplers.

Ang Haldex clutch

Pinalitan sa susunod na hakbang ang visco-coupler ng electronically controlled hydraulic multi-disc clutch – mas mabilis, at mas eksaktong makokontrol. Ang pinakakilalang halimbawa ay ang Haldex coupling, na pumalit sa visco-coupler sa Volkswagen Golf IV at mga kapatid nitong platform. Ganito ito gumagana:

• Tinutukoy ng face cams ang anumang pagkakaiba ng rotational speed sa pagitan ng front at rear shafts
• Ang rollers na dumadaan sa cam surfaces ay tumutulak sa pistons sa ring cylinders, nagpapapump ng hydraulic fluid
• Pinipisil ng fluid pressure ang multi-disc clutch pack, inililipat ang torque sa rear axle
• Ang solenoid valve, kontrolado ng electronics ng sasakyan, ay maaaring magpakawala ng pressure anumang oras – nagbibigay-daan sa walang-hanggang variable torque distribution

Karamihan sa all-wheel-drive cars at crossovers na ibinebenta ngayon ay gumagamit ng ilang bersiyon ng electronically controlled clutch na ito, Haldex man sa mga kotse ng Volkswagen Group, VTM-4 ng Honda o xDrive ng BMW. Sapat nang mabilis kumilos ang modernong clutches kaya hindi na napapansin ang engagement delay sa ordinaryong pagmamaneho, at mas mahalaga na ngayon ang calibration kaysa hardware: gumagamit ang Golf 4Motion at Audi A3 Quattro ng mechanically identical transmissions, ngunit binibigyan ng ibang software ang Volkswagen ng symmetrical split habang ipinapadala ng Audi ang 60% ng torque pasulong para sa mas pamilyar na front-drive character.

AWD technology ngayon: aling sistema ang pinakamahusay?

Sa kabutihang-palad, nawala na sa passenger cars ang part-time systems na may manu-manong ikinakabit na ikalawang axle. Ang natira ay nahahati sa tatlong pamilya, bawat isa ay may kani-kaniyang merito:

• Full-time AWD na may self-locking inter-axle differential (visco-coupler gaya sa Subaru, mechanical Torsen gaya sa Audi A4/A6/A8 Quattro at Volkswagen Phaeton, o electronically controlled clutches gaya sa Mitsubishi Lancer Evo): ang pinaka-sopistikado at pinaka-rewarding na mga sistema, na kayang tunay na pagandahin ang handling sa kalsada at track kapag tama ang calibration.
• Full-time AWD na may open inter-axle differential (gaya sa Mercedes-Benz 4Matic): umaasa sa anti-slip electronics para tumbasan ang kawalan ng self-locking. Epektibo sa kalsada, ngunit mekanikal na hindi gaanong proactive.
• Part-time rear drive sa pamamagitan ng controlled clutch (Haldex, gaya sa Volvo, Saab, at iba’t ibang Volkswagen Group crossovers): ang pinakakaraniwang layout sa modernong crossovers – cost-effective, magaan, at lalong may kakayahan dahil sa mas mabilis na electronics.

Torque vectoring, at ano ang kasunod

Ang nangingibabaw na trend sa advanced all-wheel drive ay torque vectoring: hindi lang paghahati ng torque sa pagitan ng mga axle, kundi aktibong pagbabago nito sa pagitan ng kaliwa at kanang gulong ng isang axle. Ang Mitsubishi Lancer Evolution X ang state of the art – pinagsasama ng S-AWC system nito ang electronically controlled centre differential (ACD) at Active Yaw Control (AYC) rear differential na kayang ilipat ang torque mula sa isang rear wheel papunta sa isa pa. Ang dagdag na gear sets ay proactive na inililipat ang balanse bago mawala ang grip, sa halip na magreact kapag umiikot na ang isang gulong.

Sa praktika, patuloy na kumikitid ang totoong pagkakaiba ng modernong systems habang gumaganda ang control electronics. Ang maayos na naka-calibrate na Haldex crossover ngayon ay nagbibigay ng stability na hahangaan sana sa isang mechanical Torsen noong isang henerasyon ang nakalipas. Iyon ang direksiyon ng pag-usad – at ang dulo nito ay maaaring electric car na may apat na magkakahiwalay na wheel motor, bawat isa ay sumusukat ng sarili nitong torque nang walang mekanikal na drivetrain. Na maayos na ibinabalik ang kuwento sa electric four-wheel-drive car ni Ferdinand Porsche noong 1900.

Ito ay salin. Mababasa mo ang orihinal dito: https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4f54.html