Ipinaliwanag ang All-Wheel Drive: Kasaysayan, Teknolohiya, at Kung Paano Gumagana ang mga AWD System

Ang artikulong ito ay nagsimula bilang isang simpleng teknikal na gabay — katulad ng “Lahat ng gusto mong malaman tungkol sa all-wheel drive, ngunit hindi mo alam kung kanino tatanungin.” Pinlano naming talakayin kung paano naiiba ang mga bukas na diperensyal mula sa mga visco-coupler o Haldex-type na unit, kung ano talaga ang ginagawa ng mga self-locking na diperensyal, at kung bakit ito mahalaga. Ngunit habang mas malalim kaming nagsaliksik sa kasaysayan, lalo kaming namangha. Lumabas na ang unang sasakyan para sa mga pasahero na may permanenteng all-wheel drive ay itinayo sa Nederlandes mahigit isang daang taon na ang nakalipas. At noong 1935, isang four-wheel-drive na Amerikanong pang-karerahan na sasakyan ay halos nagbago ng takbo ng kasaysayan ng mundo.

Bakit kailangan ng isang sasakyan ng all-wheel drive? Sa ika-21 siglo, ang sagot ay tila malinaw: mas mahusay na traksiyon, mas kaunting wheelspin sa madulas na mga ibabaw, at pinahusay na paghawak sa ilalim ng kapangyarihan. Ang apat na mga gulong na pinapatakbo ay mas magaling kaysa sa dalawa. Ngunit ang sangkatauhan ay nagtaong ng mahabang panahon bago kumilos sa simpleng katotohanang ito. Tanungin ang sinumang mananalaysay ng automotive at sasabihin nila sa iyo na ang all-wheel drive na panahon para sa mga sasakyan sa masa ay nagsimula noong 1980 kasama ang Audi Quattro. Maaari rin nilang banggitin ang mga bihirang nauna — ang 1966 na Britanikong supercar na Jensen FF at ang 1972 na Subaru Leone 4WD. Ang isang tunay na eksperto, gayunpaman, ay mabilis na magtatala na ang mga maagang four-wheel-drive na Subaru ay hindi permanenteng AWD system — sila ay part-time. At tulad ng aming ipapaliwanag, iyon ay isang mahalagang pagkakaiba.

Part-Time 4WD: Isang Pansamantalang Solusyon

Ang part-time na drive sa isang aksel ay isang kompromisong solusyon, at hindi partikular na maganda para sa mga sasakyan sa daan. Ang terminong “Part-Time 4WD” ay nagmula sa mundo ng mga SUV at off-road na trak. Sa configuration na ito, ang isang aksel ay permanenteng nagpapatakbo habang ang isa pa ay mahigpit na konektado ayon sa pangangailangan — ngunit ang mahigpit na koneksyong ito ay maaari lamang gamitin sa labas ng kalsada. Sa mga asfaltadong ibabaw, ang part-time na sistema ay dapat na ganap na idiskonekta. Narito kung bakit:

• Kapag lumiko ang isang sasakyan, ang mga harapang gulong ay tumatahak ng mas mahabang arko kaysa sa mga likurang gulong at samakatuwid ay dapat na umikot nang mas mabilis.
• Sa isang mahigpit na konektadong all-wheel drive na sistema, ang traksiyon sa mga harapang gulong ay nababawasan habang ang torque sa likod ay tumataas.
• Sa ilang mga kaso, ang mga harapang gulong ay maaaring aktwal na bumuo ng puwersa ng pagbreyk sa halip na puwersa ng pagpapatakbo — pinapataas ang paglaban at ginagawang mas mahirap pamahalaan ang sasakyan.
• Sa maluwag na mga ibabaw tulad ng putik o niyebe, ang epektong ito ay mapamamahalaan, ngunit sa aspalto ay nagdudulot ito ng matinding drivetrain binding at mga problema sa paghawak.

Kapag ang isang sasakyan ay lumiko, ang bawat gulong ay sumusunod sa sarili nitong arko at dapat umikot sa iba’t ibang bilis. Ito ang dahilan kung bakit ang isang permanenteng all-wheel drive na sistema ay nangangailangan ng tatlong diperensyal: dalawang inter-wheel na diperensyal (isa bawat aksel) at isang inter-axle na diperensyal upang payagan ang parehong pinapatakbong aksel na umikot nang nakapag-iisa sa isa’t isa.

Sa kabila ng mga disbentahe na ito, ang mahigpit na konektadong all-wheel drive ay lumabas sa ilang mga sasakyan sa kalsada — kahit na sila ay mas malapit sa mga off-road na trak sa karakter. Sa Unyong Sobyet, halimbawa, ang GAZ-61 “Emka” — isang four-wheel-drive na sedang may anim na silindro na makina at isang part-time na harapang aksel — ay pumasok sa maliit na produksyon noong 1938 pa. Pagkatapos ng digmaan, katulad na mga drivetrain ay lumabas sa GAZ-M72 “Pobeda” off-road na variant at ang Moskvitch-410. Ang 1972 Subaru Leone 4WD ay sumusunod sa parehong lohika: ito ay itinayo para sa off-road na paggamit, na may mas mataas na ground clearance kaysa sa karaniwang front-wheel-drive na mga Subaru, at isang mano-manong iniugnay na likurang aksel.

Ang Subaru Leone 4WD Station Wagon (1972–1979) ay isang four-wheel-drive na adaptasyon ng isang front-wheel-drive na plataporma, na may mano-manong konektadong likurang aksel. Kasama sa mga pangunahing detalye ang:

• Mga opsyon sa makina: 1.4-litro (72 hp) o 1.6-litro (80 hp)
• Mga estilo ng katawan: station wagon, sedan, at pickup truck
• Pakikipag-ugnayan ng rear-wheel drive: mano-mano sa mga sasakyan na may manu-manong transmission; awtomatiko sa pamamagitan ng isang multi-disc friction clutch sa mga awtomatiko
• Ang part-time na pagsasaayos na ito ay nagpatuloy sa lahat ng four-wheel-drive na Subaru hanggang 1989

Ang pangunahing problema sa part-time all-wheel drive ay walang silbi ito sa mga asfaltadong kalsada kung saan ginagastos ng karamihang mga sasakyan ang kanilang panahon — gayunpaman ang sasakyan ay dapat magdala ng karagdagang timbang ng isang transfer case, isang pangalawang driveshaft, at isang pangalawang axle assembly sa lahat ng oras. Ang pag-convert ng isang part-time na sistema sa full-time, gayunpaman, ay nangangailangan lamang ng isang karagdagang bahagi: isang inter-axle na diperensyal sa transfer case.

Full-Time All-Wheel Drive: Paano Ito Gumagana at Bakit Ito Mahalaga

Ang inter-axle na diperensyal ang susi sa permanenteng all-wheel drive. Dalawang inter-wheel na diperensyal — isa sa bawat aksel — ang nagpapahintulot sa kaliwang at kanang mga gulong sa bawat aksel na umikot sa iba’t ibang bilis sa mga palikong daan. Ang inter-axle na diperensyal ay gumagawa ng parehong trabaho sa pagitan ng harap at likurang mga aksel. Ang isang sasakyan na nilagyan ng lahat ng tatlong diperensyal ay maaaring magpatakbo ng permanenteng all-wheel drive sa anumang ibabaw ng kalsada nang walang drivetrain binding o mga parusa sa paghawak.

Simple sa teorya — gayunpaman hanggang sa maagang 1980s, itinuturing ng automotive mainstream na ang full-time AWD ay hindi kinakailangan para sa mga sasakyan sa daan. Ang kumbensyonal na karunungan ay ang patuloy na pag-ikot ng isang pangalawang pares ng mga gulong at lahat ng nauugnay na mga bahagi ng drivetrain sa tuyo na aspalto ay nagdadagdag ng ingay at nag-aaksaya ng gasolina. Ang Audi Quattro ay permanenteng nagbago ng pag-iisip na iyon. Sa pamamagitan ng pamamahagi ng torque ng makina sa lahat ng apat na gulong sa lahat ng oras, ang isang full-time AWD na sistema ay:

• Nag-iiwan ng mas malaking margin ng grip na magagamit para sa paghawak ng mga lateral na puwersa sa mga liko
• Malaki ang pagpapabuti ng katatagan kapag nagpapabilis o nagbrebreyk sa gitna ng liko
• Binabawasan ang panganib ng biglaang oversteer o understeer na na-trigger ng mga throttle input

Ang Audi 80 Quattro ng huli ng 1980s ay naglalarawan kung gaano ka-refined ang layout na ito. Ang arkitektura ng Quattro ay mas compact kaysa sa karibal na Ferguson Formula transmission. Mula 1984, pinagtibay ng Audi ang Torsen self-locking differential — isang purong mekanikal na aparato na tumutugon sa mga pagbabago sa torque sa bawat output shaft kaysa sa mga pagkakaiba sa bilis ng gulong. Hindi tulad ng isang visco-coupler-based na differential lock, ang Torsen ay nagla-lock lamang sa ilalim ng traksiyon, hindi sa panahon ng pagbreyk, na nangangahulugang ito ay ganap na tugma sa ABS na mga sistema at nagpapabuti ng katatagan sa panahon ng pagbaba ng bilis.

Kapansin-pansin na ang Range Rover (1970) at ang Rusong Lada Niva (1976) ay karaniwang itinuturing na mga unang mass-produced na sasakyan na may inter-axle na diperensyal — ngunit ang dalawa ay matibay nasa kategorya ng off-road. Ang Audi Quattro ang nag-aangkin ng pamagat na pioneer nang partikular sa mga sasakyan para sa mga pasahero.

Mga Maagang Four-Wheel Drive na Sasakyan sa Karera: Mula Spyker hanggang Bugatti

Tinalakay ba ng mga designer ng sasakyan sa karera ang full-time all-wheel drive bago ang panahon ng Quattro? Ang sagot ay isang tiyak na oo — at ang kwento ay bumabalik nang mas malayo kaysa sa inaasahan ng karamihang tao.

Ang unang proyekto pagkatapos ng digmaan ni Ferdinand Porsche ay isang four-wheel-drive na sasakyan sa karera: ang Cisitalia 360, na may mid-engine na layout at isang 1.5-litro na labindalawang silindro na makina. Gayunpaman, ang nito na front-wheel drive ay part-time — ang driver ay nagpasok nito lamang sa mga tuwid na bahagi ng track, at bumalik sa rear-wheel drive bago ang mga liko.

Ngunit si Porsche ay aktwal na nagtayo ng isang four-wheel-drive na sasakyan nang mas maaga pa: isang electric na sasakyan na may apat na indibidwal na wheel motor, na nagbabalik sa 1900. Ang tunay na gulat para sa mga mananalaysay ng automotive, gayunpaman, ay ang 1902 na sasakyan sa karera na itinayo ng Olandes na tagagawa na Spyker. Sa isang panahon na kahit ang mga preno ay nakalagay lamang sa mga likurang gulong, ang sasakyang ito ay may tunay na full-time all-wheel drive — kumpleto na may inter-axle na diperensyal.

Ang kumpanya ng Spyker ay itinatag noong 1880 ng mga kapatid na Spijker bilang isang tagagawa ng karwahe na hinihila ng kabayo. Ang kanilang unang sasakyan ay lumabas noong 1900, at dalawang taon pagkatapos, na nakikipagtulungan sa Belgang designer na si Joseph Valentin Laviolette, ay ginawa nila ang four-wheel-drive na Spyker 60 HP racing car (1902–1907). Ang detalye nito ay pambihirang advanced para sa panahon:

• Tatlong diperensyal — inter-axle at parehong inter-wheel
• Tatlong hiwalay na mekanismo ng pagbreyk — dalawa sa mga likurang gulong, isa sa harapang driveshaft
• Isang four-wheel drive na sistema na hindi matutumbasan sa konsepto sa loob ng maraming dekada

Ang full-time four-wheel drive na konsepto, samakatuwid, ay mahigit isang siglo na ang gulang. Hindi maraming four-wheel-drive na Spyker ang itinayo — sila ay napakamahal at hindi nakamit ang makabuluhang tagumpay sa karera. Dalawang mas ambisyosong AWD na proyekto sa karera ang sumunod sa maagang 1930s: ang Bugatti Tipo 53 at ang Miller FWD.

Ang proyekto ng Bugatti Tipo 53 ay nagmula sa inhinyero ng Fiat na si Antonio Pichetto, na nagmungkahi ng ideya kay Ettore Bugatti noong 1930. Tatlong sasakyan ang natapos noong 1932, bawat isa ay nagtatampok ng:

• Isang 300 hp na supercharged straight-eight na makina
• Full-time all-wheel drive na may tatlong diperensyal
• Isang transfer case at inter-axle na diperensyal na integrated sa hiwalay na nakalagay na gearbox
• Mga drive shaft para sa parehong mga aksel na nakaposisyon sa kaliwang bahagi ng sasakyan
• Isang independent na front suspension sa isang transverse spring — hindi karaniwan para sa Bugatti

Sa kabila ng paghihigit sa mga kontemporaryong rear-wheel-drive na sasakyan sa mga gravel na liko, ang Tipo 53 ay nagdusa mula sa labis na pagsisikap sa pagpapatakbo ng manibela dahil sa paggamit ng karaniwang mga Cardan joint kaysa sa constant-velocity joint sa mga harapang driveshaft. Ang tatlong sasakyan ay nakipagtunggali hanggang 1935.

Ang Miller FWD ay bahagi ring dulot ng katotohanan na pinag-aralan ng Amerikanong designer na si Harry Miller ang isang front-wheel-drive na Bugatti na binili nang partikular para sa disassembly. Inspirado ng diskarte ni Bugatti, binuo ni Miller ang sarili niyang four-wheel-drive na chassis na may sponsorship mula sa FWD truck company. Isa sa mga four-wheel-drive na Miller ang nanguna sa 1934 Indianapolis 500 bago mag-retire dahil sa mekanikal na problema sa ikasiyam na lugar.

Ang mga sasakyang ito ay konektado rin sa isa sa pinaka-kakaibang “what if” na sandali sa kasaysayan ng automotive. Sa panahon ng isang karera sa AVUS track sa Berlin noong 1935, isang four-wheel-drive na Miller ay nasa ikatlong lugar nang biglaang nabigo ang straight-eight na makina nito, na nagpadala ng mga debris patungo sa mga grandstand. Si Adolf Hitler ay naroroon sa mga grandstand nang araw na iyon. Kung kahit isang maliit na piraso ang nakarating sa kanya, ang takbo ng Ikalawang Digmaang Pandaigdig — at kasaysayan ng mundo — ay maaaring naging ganap na naiiba.

Ang Ferguson Formula: Ang AWD System na Nagbago ng Lahat

Upang maunawaan ang susunod na kritikal na kabanata sa kasaysayan ng all-wheel drive, nakakatulong na bumalik sa isang pangunahing limitasyon ng mga bukas na inter-axle na diperensyal. Ang isang bukas na diperensyal ay nagpapahintulot sa isang aksel na umikot nang malaya habang ang isa ay hindi tumatanggap ng torque. Kung ang mga likurang gulong ay ganap na nawalan ng grip, ang mga harapang gulong ay maaaring manatiling hindi gumagalaw habang ang mga likod ay umiikot — ang diperensyal ay walang nagagawa upang maiwasan ito.

Ang solusyong binuo para sa mga SUV ay ang positibong pag-lock: mano-manong iniuugnay ng driver ang isang mekanismo na mahigpit na nag-lo-lock ng mga gear ng diperensyal, na nagko-convert ng differential drive sa isang solidong koneksyon. Ang diskarteng ito ay ginamit sa mga maagang Range Rover, ang Lada Niva, at maraming iba pang off-road na sasakyan — kasama ang unang henerasyon na Audi Quattro, na nangangailangan ng driver na mano-manong i-lock ang centre differential hanggang 1984. Ngunit ang manu-manong pag-lock ay isa pang kompromiso: dapat itong idiskonekta sa matitigas na ibabaw, at hindi nito naalok ang proteksyon kung ang wheelspin ay biglang nagsimula sa isang madulas na kalsada.

Ang unang awtomatikong self-locking inter-axle na diperensyal ay likha ng Britanikong driver sa karera at inhinyero na si Tony Rolt. Kasama ang kanyang kaibigan at kapwa mananakay na si Fred Dixon, pinamamahalaan ni Rolt ang Rolt/Dixon Developments workshop bago ang digmaan. Pagkatapos, ang dalawa ay nabighani sa potensyal ng permanenteng all-wheel drive. Pagkatapos ng pagtatayo ng isang eksperimental na four-wheel-drive na testbed na tinatawag na “Crab,” sila ay nagsamahan noong 1950 kay Harry Ferguson — ang matagumpay na tagagawa ng traktor — upang bumuo ng Harry Ferguson Research.

Ang bisyon ni Ferguson ay hindi isang sasakyan sa karera kundi isang tunay na ligtas na sasakyan sa kalsada: isa na ang mga gulong ay hindi umiikot sa ilalim ng pagpapabilis ni nagla-lock sa ilalim ng pagbreyk. Nagpasiya sina Rolt at Dixon na magdisenyo ng ganoong sasakyan nang ganap mula sa simula — katawan, transmission, at powertrain kasama. Sa dalubhasang designer na si Claude Hill (dating ng Aston Martin) na inupahan bilang punong inhinyero, ang eksperimental na Ferguson R4 sedan ay natapos pagkatapos ng anim na taon ng pag-unlad. Ang detalye nito ay kapansin-pansin para sa 1956:

• Permanenteng all-wheel drive na may self-locking inter-axle na diperensyal
• Isang flat-four na makina
• Disc brake sa lahat ng apat na gulong
• Ang Dunlop MaxaRet electromechanical anti-lock braking system, na inangkop mula sa aviasyon

Ang puso ng Ferguson Formula transmission ay isang matalinong self-locking na mekanismo sa loob ng transfer case. Bukod sa diperensyal, ang unit ay naglalaman ng isang karagdagang gear set, dalawang ball overrunning clutch, at dalawang pakete ng friction disc. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang mga elementong ito ay tahimik na nag-iidling. Ngunit kapag ang mga gulong ng isang aksel ay nagsimulang madulas — na nagdudulot ng pagkakaiba sa mga bilis ng output shaft — ang isa sa mga clutch ay makikipag-ugnayan, pinipiga ang friction pack nito laban sa mga gear ng diperensyal at agad na nagko-convert ng differential drive sa isang solidong koneksyon.

Ang isang pangalawang prototype, ang 1962 Ferguson R5 estate, ay mas may kakayahan pa. Napansin ng mga tester ng Autocar magazine na ito ay umaabot sa mga limitasyon ng adhesion sa mga bilis na tila imposible. Sa kabila nito, walang tagagawa ang sumang-ayon na ilagay ang Ferguson sa produksyon — masyadong mataas ang kumplikasyon at gastos. Gayunpaman, noong 1962 ay nakumbinsi ni Tony Rolt ang pamamahala ng Jensen Cars na iaangkop ang Ferguson Formula transmission para sa kanilang paparating na CV8 coupe, na gumamit ng isang 300 hp na Chrysler V8 na makina. Tatlong taon pagkatapos, isang eksperimental na four-wheel-drive na Jensen CV8 FF ang natapos.

Noong 1966, ang Jensen Interceptor ang pumalit sa CV8 — at kasabay ng karaniwang rear-wheel-drive na coupe, nag-alok ang Jensen ng isang all-wheel-drive na variant na may diskreto na “FF” nameplate. Ang Jensen FF ay naging unang production car sa mundo na pinagsama ang isang self-locking inter-axle na diperensyal kasama ang ABS. Ang designasyong “FF” ay kumakatawan sa “Formula Ferguson.” Kasama sa mga pangunahing detalye:

• 6.3-litro na Chrysler V8 big-block na makina na gumagawa ng 325 hp
• Three-speed TorqueFlite awtomatiko o four-speed na manu-manong gearbox
• Asymmetric na torque split: 63% sa likurang aksel, 37% sa harap — upang mapanatili ang katangian ng paghawak ng rear-wheel drive
• Single-channel Dunlop MaxaRet ABS
• Rack-and-pinion power steering at disc brake sa lahat ng dako
• Pinakamataas na bilis na 212 km/h; 0–100 km/h sa 7.7 segundo; timbang ng sasakyan na humigit-kumulang 1,800 kg
• Presyo sa UK noong 1968: humigit-kumulang £6,000 — katulad ng pinakamurahing Rolls-Royce
• Kabuuang produksyon: 318 sasakyan (1966–1971)

Bawat manunulat ng automotive ng panahon ay pinuri ang pambihirang katatagan ng Jensen FF at kung ano ang kanilang inilalarawan bilang “isang halos walang limitasyong margin ng traksiyon sa basa na aspalto.” Sa kalungkutan, si Harry Ferguson mismo ay hindi nakita ang Jensen FF — siya ay namatay noong 1960.

Bakit gumastos ng napakaraming oras sa Ferguson Formula? Dahil ang Harry Ferguson Research ang unang organisasyon kahit saan sa mundo na trato ang all-wheel drive pangunahin bilang isang kasangkapan para sa aktibong kaligtasan — hindi lamang bilang isang solusyon sa mga problema sa traksiyon sa labas ng kalsada. Ang asymmetric na torque split ay isang sinasadyang pagpipilian upang maiwasan ang kawalan ng predictability na nagdudulot ng abala sa mga simetrikal na AWD na sistema. Sa isang rear-wheel-drive na sasakyan, ang pag-apply ng masyadong maraming throttle sa isang madulas na liko ay nagdudulot ng predictable na oversteer. Sa isang front-wheel-drive na sasakyan, ito ay nagdudulot ng predictable na understeer. Sa isang simetrikal na AWD na sasakyan, ang tugon ay nakasalalay kung aling aksel ang may pinakamasamang grip — na maaaring maging malabo at mapanganib. Sa pamamagitan ng pagbibigay ng torque sa likod, binigyan ng Ferguson Formula ang Jensen FF ng halos predictable na rear-drive na paghawak sa karamihang mga kondisyon.

Ang Imbensiyon ng Visco-Coupler

Ang self-locking na mekanismo ng Ferguson Formula ay may isang makabuluhang limitasyon: ang mga overrunning clutch nito ay nag-ooperate sa binary, on-off na paraan. Ang paglipat mula sa bukas na diperensyal patungo sa buong lock ay kagyatan, na maaaring lumikha ng sariling ambiguity sa paghawak sa sandali ng pakikipag-ugnayan. Ang kinakailangan ay isang mekanismo na maaaring mag-iba-iba ng antas ng differential lock nang maayos at progresibo.

Sa huli ng 1960s, si Tony Rolt at Derek Gardner — kalaunan ang punong designer ng mga Formula 1 na sasakyan ng Tyrrell — ay nagsimulang mag-eksperimento sa silicone fluid na ginagamit sa mga viscous fan drive coupling. Ang resulta ay ang visco-coupler: isang silindrikal na bahay na puno ng silicone fluid, na naglalaman ng mga alternating na pakete ng friction disc na konektado sa bawat output shaft.

Narito kung paano ito gumagana:

• Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, na may lahat ng mga gulong na umiikot sa katulad na mga bilis, ang mga pakete ng disc ay halos hindi gumagalaw kaugnay ng isa’t isa at ang coupler ay walang epekto sa diperensyal.
• Kapag ang isang aksel ay nagsimulang madulas, ang output shaft nito ay umiikot nang mas mabilis, na nagdudulot ng pag-ikot ng mga pakete ng disc kaugnay ng isa’t isa at naggu-gupit ng silicone fluid.
• Ang paggigpit ay nagpapataas ng temperatura at presyon sa loob ng coupler, na dramatikong nagpapataas ng viscosity ng fluid.
• Ang pagtaas ng viscosity na ito ay nagdudulot sa mga disc na mag-drag laban sa isa’t isa, progresibong binibigyan ng preno ang mas mabilis na umiikot na shaft at bahagyang o ganap na nagla-lock ng diperensyal.

Pagkatapos ng pagpapatento ng visco-coupler, itinatag ni Tony Rolt ang FF Developments (FFD) noong 1971 upang magbigay ng mga all-wheel drive transmission nang komersyal. Kasama sa mga maagang proyekto ang mga four-wheel-drive na Bedford van para sa mga serbisyo ng kagubatan ng Britanya, isang batch ng Ford Zephyr FF na mga sasakyan ng pulis, at mga Opel Senator 4×4 na sedan para sa misyon ng hukbo ng Britanya sa Berlin.

Ang pinaka-makabuluhang tagumpay sa produksyon ng FFD ay ang transmission para sa AMC Eagle (1979–1988) — isang itinataas, all-wheel-drive na bersyon ng AMC Concord sedan, na nilagyan ng mas malalaking gulong at isang 75 mm na body lift. Ang AMC Eagle ang unang production car sa mundo na gumamit ng isang inter-axle na diperensyal na naka-lock ng isang visco-coupler. Bagaman ito ay inisip bilang isang banayad na off-roader kaysa sa isang performance car, ang arkitektura ng transmission nito ay naging direktang ninuno ng ilan sa mga pinaka-ipinagdiriwang performance AWD na sasakyan na nagtayo — kasama ang mga maagang henerasyon ng Subaru Impreza WRX at ang Mitsubishi Lancer Evolution.

Mga Self-Locking na Diperensyal: Mula Torsen hanggang Electronic Control

Nang ang Audi Quattro ay pumasok sa produksyon noong 1981 — dalawang taon pagkatapos ng debut ng AMC Eagle — gumamit ito ng isang kumbensyonal na bukas na inter-axle na diperensyal na may mano-manong operated na positibong lock. Ang elegansya ng solusyon ng Audi ay nasa packaging: ang longitudinally na nakalagay na makina ay direktang nakaturo sa likurang aksel, at isang inter-axle na diperensyal ay direktang integrated sa gearbox. Ang pangalawang shaft ng gearbox ay ginawang hollow, at ang harapang driveshaft ay nirouting sa pamamagitan nito. Pinili ng koponan ni Ferdinand Piëch ang isang simetrikal na 50:50 na torque split sa pagitan ng harap at likod.

Noong 1984, ang mga manu-manong differential lock lever ay sa wakas ay nawala mula sa mga cabin ng Audi, pinalitan ng Torsen (TORque SENsing) self-locking differential. Nag-aalok ang Torsen ng ilang pangunahing kalamangan:

• Ito ay ganap na mekanikal — walang kinakailangang electronics, fluid, o input ng driver
• Tumutugon ito sa mga pagbabago sa torque sa mga output shaft kaysa sa mga pagkakaiba sa bilis, nangangahulugang maaari itong tumugon bago pa man magsimula ang aktwal na wheelspin
• Hindi tulad ng isang visco-coupler, nagla-lock lamang ito sa ilalim ng traksiyon, hindi pagbreyk, na ginagawa itong ganap na tugma sa ABS
• Ang pag-lock at pag-unlock ay maayos at tuluy-tuloy, walang binary na paglipat

Ang napatunayang kakayahan ng Torsen na maghatid ng mga pagpapabuti sa paghawak at katatagan sa mga performance car ay kalaunan ay nakaakit ng mga inhinyero ng SUV na naghahanap ng car-like na dinamika. Ngayon ito ay ginagamit sa mga transmission ng mga sasakyan kasama ang Range Rover, ang Volkswagen Touareg, ang Porsche Cayenne, at ang Toyota Land Cruiser Prado.

Noong 1980s, ang dominasyon ng Audi Quattro sa rally ay nag-trigger ng isang all-wheel drive arms race sa mga kakumpitensya ng Group B. Sa loob ng ilang season, ang sumusunod na mga four-wheel-drive na rally car ay lumabas — bawat isa ay gumagamit ng FFD visco-coupler na teknolohiya sa kanilang mga self-locking na diperensyal:

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

Si Stuart Rolt, anak ni Tony, ang namamahala ng mga relasyon ng FFD sa mga koponan ng rally sa panahong ito.

Sa maagang 1990s, ang pabrika ng AZLK sa Russia ay lumingon din sa FFD upang bumuo ng isang all-wheel drive rally na bersyon ng Moskvitch 2141. Gamit ang parehong three-differential na layout tulad ng Ford RS200, ang eksperimental na four-wheel-drive na Moskvitch ay nakamit ang kapansin-pansing predictable na paghawak sa mga sukdulang kondisyon. Inihayag ng pagsubok ang isang mahalagang prinsipyo: sa pamamagitan ng pag-aayos ng stiffness ng pag-lock ng bawat visco-coupler nang isa-isa, maaaring i-tune ng mga inhinyero ang balanse ng paghawak ng sasakyan sa malawak na hanay:

• Mas stiff na rear inter-wheel differential → mas maraming tendensya sa oversteer
• Mas stiff na front o inter-axle differential → mas maraming understeer at katatagan

Ang tunability na ito ang dahilan kung bakit ang mga modernong WRC rally car ay gumagamit ng electronically controlled na multi-disc clutch pack kaysa sa mga passive visco-coupler sa lahat ng tatlong diperensyal. Ang mga hydraulic actuator at isang onboard computer ay maaaring mag-iba-iba ng lock-up ng bawat diperensyal sa real time — inilalabas ang mga clutch kapag pumapasok sa isang liko upang hayaang umikot nang malaya ang sasakyan, pagkatapos ay progresibong pinapipit habang nagpapabilis ang driver patungo sa tuwid upang ma-maximize ang traksiyon habang iniwiwasan ang understeer.

Dalawang tagagawa ang nagpioneer ng electronically controlled na mga diperensyal sa mga sasakyan sa kalsada:

• Mercedes-Benz 4Matic (1986, W124 E-Class): Tatlong electronically controlled na clutch ang sunud-sunod na nagkonekta ng harapang aksel, pagkatapos nag-lock ng inter-axle na diperensyal, pagkatapos nag-lock ng likurang diperensyal ayon sa kinakailangan ng mga kondisyon. Ang sistema ay epektibo ngunit labis na kumplikado, at maaaring maging sanhi ng mga electronics ng mga harapang gulong na makakonekta at madiskonekta nang kapansin-pansin sa maluwag na mga ibabaw.
• Porsche 959 (1986): Dalawang electronically controlled na clutch na nag-ooperate sa apat na selectable na driver mode. Ang sistema ng 959 ay mas sopistikado at mas angkop para sa mataas na performance na paggamit.

Pagpapalit ng Diperensyal: Haldex at mga Pinasimpleng AWD System

Habang ang mga inhinyero ng rally ay nagtutulak ng mga self-locking na diperensyal sa kanilang mga limitasyon, ang mga designer ng mga mainstream na sasakyan ay lumipat sa kabaligtarang direksyon — ganap na inalis ang inter-axle na diperensyal at pinalitan ito ng isang visco-coupler lamang. Ang 1985 Volkswagen Golf II Syncro ang unang European passenger car na gumamit ng diskarteng ito. Ang transmission ay binuo ng mga inhinyero mula sa GKN, na nakuha ang FFD noong 1969.

Ang pinasimpleng visco-coupler na layout ay nag-aalok ng malinaw na mga kalamangan para sa produksyon sa masa:

• Ang all-wheel-drive na modelo ay nagbabahagi ng karamihang mga bahagi sa karaniwang front-wheel-drive na bersyon, na binabawasan ang gastos sa pagmamanupaktura at kumplikasyon
• Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang sasakyan ay nagmamaneho nang katulad ng isang front-wheel-drive na sasakyan
• Kapag ang mga harapang gulong ay nadulas, ang visco-coupler ay maaaring maglipat ng hanggang 70% ng torque sa likod sa loob ng humigit-kumulang 0.2 segundo

Gayunpaman, ang naantalang pakikipag-ugnayan na ito ay lumikha ng isang handling liability: ang isang sasakyan na sa una ay kumikilos tulad ng isang front-wheel-drive na sasakyan (nagtutulak nang malawak sa harapan) ay maaaring biglang lumipat sa rear-biased na pag-uugali kapag ang visco-coupler ay nagkakaugnay, na nagugulat sa mga driver. Nagsaliksik ang mga tagagawa ng Hapon ng iba’t ibang solusyon, kasama ang paglalagay ng maraming visco-coupler — ang ilang mga modelo, tulad ng 1988 Nissan Sunny/Pulsar, ay gumamit ng tatlo: isa upang makipag-ugnayan sa likurang drive at isa upang i-lock ang bawat inter-wheel na diperensyal. Ang Mazda Concerto 4WD ay nakarating pa nang higit, gamit ang mga visco-coupler bilang kapalit ng parehong inter-axle at rear inter-wheel na diperensyal.

Ang susunod na hakbang sa ebolusyon ay pinalitan ang visco-coupler ng isang electronically controlled na hydraulic multi-disc clutch — isang mas mabilis at mas tiyak na kontrolable na aparato. Ang Haldex coupling, na pumalit sa visco-coupler sa Volkswagen Golf IV at sa mga platform sibling nito, ang pinaka-kilalang halimbawa ng teknolohiyang ito. Narito kung paano ito gumagana:

• Ang mga face cam ay nakakakita ng anumang pagkakaiba sa rotational speed sa pagitan ng harap at likurang mga shaft
• Ang mga roller na naglalakad sa ibabaw ng mga cam surface ay nagtutulak ng mga piston sa ring cylinder, nagpu-pump ng hydraulic fluid
• Ang presyon ng fluid ay nagpapiga ng multi-disc clutch pack, naglilipat ng torque sa likurang aksel
• Ang isang solenoid valve, na kinokontrol ng electronics ng sasakyan, ay maaaring maglabas ng presyon sa anumang punto — na nagpapahintulot ng walang katapusang variable na pamamahagi ng torque

Ngayon, karamihang AWD passenger car at crossover ay gumagamit ng ilang variant ng electronically controlled clutch architecture na ito — kung ito man ay Haldex sa mga sasakyan ng Volkswagen Group, Honda’s VTM-4, o BMW’s xDrive. Ang bilis ng mga modernong clutch system ay nagbawas ng pagkaantala ng pakikipag-ugnayan sa puntong hindi ito mapansinin sa normal na pagmamaneho. Ang pag-tune ng control software ay mas mahalaga na ngayon kaysa sa hardware mismo: ang Golf 4Motion at ang Audi A3 Quattro ay gumagamit ng mekanikal na magkaparehong transmission, ngunit ang iba’t ibang software ay nagbibigay sa Volkswagen ng simetrikal na torque split habang ang kalibrasyon ng Audi ay nagpapadala ng 60% ng torque sa harapan para sa mas pamilyar na front-wheel-drive na karakter.

AWD Technology Ngayon: Aling Sistema ang Pinakamahusay?

Ang mga part-time all-wheel drive system na may mano-manong iniuugnay na pangalawang aksel ay maligayang nawala na mula sa mga sasakyan para sa mga pasahero. Ang mga natitirang arkitektura ay bawat isa ay may sariling merito:

• Full-time AWD na may self-locking inter-axle na diperensyal (visco-coupler tulad ng Subaru, Torsen mekanikal tulad ng Audi A4/A6/A8 Quattro at Volkswagen Phaeton, o electronically controlled clutch tulad ng Mitsubishi Lancer Evo): ang mga pinaka-sopistikado at nakakaaliw na sistema, na may kakayahang tunay na pagbutihin ang paghawak sa parehong kalsada at track kapag maayos na na-calibrate.
• Full-time AWD na may bukas na inter-axle na diperensyal (tulad ng Mercedes-Benz 4Matic): umaasa sa anti-slip electronics upang mabayaran ang kakulangan ng self-locking. Epektibo sa kalsada, ngunit mekanikal na hindi gaanong proactive.
• Part-time rear drive sa pamamagitan ng isang controlled clutch (Haldex, tulad ng sa Volvo, Saab, at iba’t ibang crossover ng Volkswagen Group): ang pinakakaraniwang layout sa mga modernong crossover — cost-effective, magaan, at lalong may kakayahan salamat sa mas mabilis na electronics.

Ang nangingibabaw na trend sa advanced AWD ay ang torque vectoring — hindi lamang pamamahagi ng torque sa pagitan ng harap at likurang mga aksel, kundi aktibong pag-iiba-iba nito sa pagitan ng kaliwa at kanang mga gulong sa isang aksel. Ang Mitsubishi Lancer Evolution X ang kumakatawan sa state of the art: ang S-AWC system nito ay pinagsama ang isang electronically controlled na centre differential (ACD) kasama ang isang Active Yaw Control (AYC) rear differential na may kakayahang maglipat ng torque sa pagitan ng mga likurang gulong nang nakapag-iisa. Ang karagdagang gear set ay maaaring maging sanhi ng pagbabago ng torque balance nang proaktibo, bago mawala ang grip, kaysa reaktibo kapag nagsimula na ang wheelspin.

Sa praktikal na paraan, ang mga tunay na pagkakaiba sa paghawak sa pagitan ng mga modernong AWD system ay patuloy na lumiliit habang ang control electronics ay nagiging mas sopistikado. Ang isang maayos na na-calibrate na Haldex-based na sistema sa isang crossover ay maaaring maghatid ng katatagan na kamangha-mangha mula sa isang mekanikal na Torsen differential ng isang henerasyon ang nakakaraan. Iyon, sa huli, ang direksyon na tinutungo ng teknolohiya — at ang endpoint ay maaaring ang electric car na may apat na indibidwal na wheel motor, bawat isa ay naghahatid ng tiyak na kontroladong torque nang walang anumang mekanikal na drivetrain.

Ito ay isang salin. Maaari mong basahin ang orihinal dito: https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4f54.html