Sve o pogonu na sve kotače: povijest, tehnologija i kako rade AWD sustavi

Ovaj je članak započeo kao jednostavan tehnički vodič — nešto poput „sve što ste oduvijek željeli znati o pogonu na sve kotače, ali niste znali koga pitati”. Plan je bio objasniti po čemu se otvoreni diferencijal razlikuje od visko-spojke ili Haldex sklopa, što zapravo radi samozaporni diferencijal i zašto je sve to važno. No što smo dublje kopali po povijesti, to je postajalo iznenađujuće. Prvi osobni automobil sa stalnim pogonom na sve kotače izgrađen je u Nizozemskoj prije više od sto godina. A 1935. jedan je američki trkaći automobil s pogonom na sve kotače nevjerojatno blizu promijenio tijek svjetske povijesti.

Zašto osobnom automobilu uopće treba pogon na sve kotače? U 21. stoljeću odgovor se čini očitim: bolja prionljivost, manje proklizavanja na skliskim podlogama, veća stabilnost pod opterećenjem. Četiri pogonjena kotača jednostavno su bolja od dva. Ipak, industriji je trebalo iznenađujuće dugo da to primijeni. Pitajte bilo kojeg automobilskog povjesničara i reći će vam da je era pogona na sve kotače za automobile široke potrošnje započela 1980. s Audijem Quattro, uz nekoliko rijetkih preteča — britanskog superautomobila Jensen FF iz 1966. i Subarua Leone 4WD iz 1972. Pravi će stručnjak dodati da rani Subarui s pogonom na sve kotače uopće nisu imali stalni pogon na sve kotače. Bili su povremeni. A upravo ta razlika ispada cijela priča.

Povremeni pogon na sve kotače: privremeno rješenje

Pogon na jednu osovinu samo dio vremena kompromis je, i to ne elegantan za cestovni automobil. Izraz „part-time 4WD” dolazi iz svijeta SUV-ova i terenskih vozila. U ovoj izvedbi jedna osovina ima stalni pogon, a druga se po potrebi kruto povezuje — no ta se kruta veza može koristiti samo izvan ceste. Na asfaltu sustav treba potpuno isključiti.

Zašto kruta veza ne funkcionira na asfaltu

• Kad automobil skreće, prednji kotači prelaze duži luk od stražnjih pa se stoga moraju okretati brže.
• Kod kruto povezanog pogona na sve kotače prionljivost prednjih kotača smanjuje se, dok se okretni moment na stražnjima povećava.
• U nekim slučajevima prednji kotači mogu stvarati kočnu, a ne pogonsku silu — dodajući otpor i otežavajući upravljanje automobilom.
• Na rastresitim podlogama poput blata ili snijega to je podnošljivo, ali na asfaltu uzrokuje ozbiljno naprezanje pogonskog sklopa i probleme u upravljanju.

U zavoju svaki kotač slijedi vlastiti luk i mora se okretati vlastitom brzinom. Zato stalni pogon na sve kotače treba tri diferencijala: dva između kotača svake osovine i jedan između samih osovina, kako bi se prednja i stražnja mogle okretati neovisno jedna o drugoj.

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

Kruto povezan pogon na sve kotače ipak je usprkos svemu dospio u nekoliko cestovnih automobila, iako su oni po karakteru bili bliži terenskim vozilima. U SSSR-u je GAZ-61 „Emka” — limuzina s pogonom na sve kotače, šestocilindričnim motorom i povremeno pogonjenom prednjom osovinom — ušao u maloserijsku proizvodnju već 1938. Nakon rata ista se ideja pojavila u terenskom vozilu GAZ-M72 „Pobeda” i modelu Moskvitch-410. Subaru Leone 4WD iz 1972. slijedio je potpuno istu logiku: građen za neravan teren, viši od Subarua s prednjim pogonom, sa stražnjom osovinom koju je vozač uključivao ručno.

Subaru Leone 4WD Station Wagon (1972.–1979.) bio je prilagodba platforme s prednjim pogonom na pogon na sve kotače, s ručno povezivanom stražnjom osovinom. Ključne specifikacije uključivale su:

• Izbor motora: 1,4 litre (72 KS) ili 1,6 litre (80 KS)
• Izvedbe karoserije: karavan, limuzina i pickup
• Uključivanje stražnjeg pogona: ručno na automobilima s ručnim mjenjačem; automatski putem višelamelne tarne spojke na automaticima
• Takva izvedba s povremenim pogonom zadržala se na svim Subaruima s pogonom na sve kotače do 1989.

Osnovni problem povremenog pogona jest to što je beskoristan na asfaltiranim cestama na kojima većina automobila provede najveći dio svog vijeka — a ipak automobil posvuda sa sobom nosi masu razdjelnika pogona, drugog kardanskog vratila i cijelog dodatnog sklopa osovine. Za pretvaranje sustava s povremenim pogonom u sustav sa stalnim pogonom potrebna je točno jedna dodatna komponenta: međuosovinski diferencijal unutar razdjelnika pogona.

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

Tri diferencijala, jedno načelo

Međuosovinski diferencijal ključ je stalnog pogona na sve kotače. Dva međukotačna diferencijala omogućuju lijevim i desnim kotačima svake osovine da se u zavoju okreću različitim brzinama. Međuosovinski diferencijal obavlja isti posao između prednje i stražnje osovine. Automobil koji ima sva tri može imati stalni pogon na sve kotače na bilo kojoj podlozi bez naprezanja pogonskog sklopa ili slabljenja upravljivosti.

Jednostavno u teoriji — no sve do ranih 1980-ih industrija je stalni pogon na sve kotače smatrala nepotrebnim na cestovnom automobilu. Uvriježeno je mišljenje bilo da okretanje drugog para kotača i svega povezanog s njima na suhom asfaltu samo povećava buku i potrošnju goriva.

Sto je Quattro dokazao

Audi Quattro trajno je promijenio to razmišljanje. Raspodjelom okretnog momenta motora na sva četiri kotača u svakom trenutku, sustav sa stalnim pogonom:

• ostavlja veću rezervu prionljivosti za svladavanje bočnih sila u zavojima
• znatno poboljšava stabilnost pri ubrzavanju ili kočenju usred zavoja
• smanjuje rizik od naglog prevrtljivog ili podupravljivog ponašanja izazvanog dodavanjem gasa

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

Vrijedi napomenuti da se Range Rover (1970.) i ruska Lada Niva (1976.) općenito smatraju prvim serijski proizvedenim vozilima s međuosovinskim diferencijalom — no oba su čista terenska vozila. Zasluga Audija Quattro jest upravo to što je prvi među osobnim automobilima.

Rani trkaći automobili s pogonom na sve kotače: od Spykera do Bugattija

Jesu li konstruktori trkaćih automobila istraživali stalni pogon na sve kotače prije ere Quattra? Odlučno da — i priča seže mnogo dalje u prošlost nego što bi većina očekivala.

Porscheovi four-wheel-drive eksperimenti

Prvi poslijeratni projekt Ferdinanda Porschea bio je trkaći automobil s pogonom na sve kotače: Cisitalia 360, sa središnje smještenim motorom, s dvanaestcilindričnim motorom obujma 1,5 litre. Njegov je prednji pogon ipak bio povremeni — vozač ga je uključivao na ravnicama, a prije zavoja se vraćao na stražnji pogon.

Porsche je zapravo izgradio vozilo s pogonom na sve kotače daleko ranije od toga: električni automobil s četiri zasebna motora u kotačima, iz 1900. godine.

Spyker 60 HP, 1902

Pravi šok za automobilske povjesničare jest trkaći automobil iz 1902. koji je izgradio nizozemski proizvođač Spyker. U vrijeme kad su čak i kočnice ugrađivane samo na stražnje kotače, taj je automobil imao pravi stalni pogon na sve kotače, uključujući međuosovinski diferencijal.

Spyker su 1880. osnovala braća Spijker kao proizvođača konjskih zaprega. Njihov se prvi automobil pojavio 1900., a dvije godine kasnije, u suradnji s belgijskim konstruktorom Josephom Valentinom Lavioletteom, izradili su trkaći automobil Spyker 60 HP s pogonom na sve kotače (1902.–1907.). Njegove su specifikacije bile izvanredne za to razdoblje:

• Tri diferencijala — međuosovinski i oba međukotačna
• Tri odvojena kočna mehanizma — dva na stražnjim kotačima, jedan na prednjem kardanskom vratilu
• Sustav pogona na sve kotače kojem konceptualno desetljećima nije bilo premca

Koncept stalnog pogona na sve kotače, dakle, star je više od stoljeća. Nije izgrađeno mnogo Spykera s pogonom na sve kotače — bili su iznimno skupi i nikada nisu postigli velik uspjeh u natjecanjima. Dva ambicioznija projekta uslijedila su početkom 1930-ih.

Bugatti Tipo 53 i Miller FWD

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

• prednabijeni redni osmocilindrični motor snage 300 KS
• stalni pogon na sve kotače s tri diferencijala
• razdjelnik pogona i međuosovinski diferencijal integrirane sa zasebno postavljenim mjenjačem
• kardanska vratila za obje osovine smještena na lijevoj strani automobila
• neovisni prednji ovjes na poprečnoj opruzi — neuobičajeno za Bugatti

Tipo 53 nadmašivao je tadašnje automobile sa stražnjim pogonom u zavojima po šljunku, no upravljanje je bilo užasno teško: prednja su kardanska vratila koristila obične Cardanove zglobove umjesto homokinetičkih zglobova. Tri su automobila nastupala do 1935.

Miller FWD nastao je dijelom zato što je američki konstruktor Harry Miller proučavao Bugatti s prednjim pogonom kupljen upravo zato da bi ga se rastavilo. Nadahnut onim što je otkrio, Miller je razvio vlastitu šasiju s pogonom na sve kotače uz sponzorstvo tvrtke za kamione FWD. Jedan je od Millera s pogonom na sve kotače vodio na utrci Indianapolis 500 1934. prije nego što ga je mehanički kvar odbacio na deveto mjesto.

Zamalo promasaj na AVUS, 1935

Ti su automobili povezani i s jednim od najčudnijih „što bi bilo kad bi bilo” trenutaka u povijesti automobilizma. Tijekom utrke na stazi AVUS u Berlinu 1935., Miller s pogonom na sve kotače bio je treći kad je njegov redni osmocilindrični motor katastrofalno otkazao i izbacio krhotine prema tribinama. Toga je dana na tribinama bio Adolf Hitler. Da ga je dosegnuo makar i mali komadić, tijek Drugoga svjetskog rata — i svjetske povijesti — mogao je biti posve drukčiji.

Ferguson Formula: AWD sustav koji je sve promijenio

Problem s otvorenim središnjim diferencijalom

Kako biste pratili sljedeće poglavlje, korisno je vratiti se temeljnom ograničenju otvorenog međuosovinskog diferencijala. Otvoreni diferencijal dopušta jednoj osovini da se slobodno okreće, dok druga uopće ne prima okretni moment. Ako stražnji kotači potpuno izgube prionljivost, prednji mogu mirovati dok se stražnji vrte — a diferencijal ne čini ništa da to spriječi.

Odgovor svijeta SUV-ova bila je prisilna blokada: vozač uključuje mehanizam koji kruto zaključava zupčanike diferencijala, pretvarajući diferencijalni pogon u čvrstu vezu. Koristili su je rani Range Roveri, kao i Lada Niva i deseci drugih terenaca — pa i Audi Quattro prve generacije, kod kojeg je vozač do 1984. središnji diferencijal morao zaključavati ručno. No ručna je blokada još jedan kompromis. Na tvrdim je podlogama treba otpustiti i ne nudi apsolutno ništa ako kotač neočekivano počne proklizavati na skliskoj cesti.

Rolt, Dixon i Harry Ferguson

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

Ferguson nije težio trkaćem automobilu. Želio je istinski siguran cestovni automobil: onaj čiji kotači ne bi ni proklizavali pri ubrzavanju ni blokirali pri kočenju. Rolt i Dixon krenuli su ga osmisliti ni iz čega — karoseriju, transmisiju i pogonski sklop podjednako — s iskusnim konstruktorom Claudeom Hillom, nekoć iz Aston Martina, kao glavnim inženjerom. Eksperimentalna limuzina Ferguson R4 dovršena je nakon šest godina rada, a njezine su specifikacije bile izvanredne za 1956.:

• stalni pogon na sve kotače sa samozapornim međuosovinskim diferencijalom
• Flat-four engine
• disk-kočnice na sva četiri kotača
• elektromehanički protublokirni kočni sustav Dunlop MaxaRet, preuzet iz zrakoplovstva

Unutar razdjelnika pogona Ferguson Formula

Srce transmisije Ferguson Formula bio je dosjetljiv samozaporni mehanizam unutar razdjelnika pogona. Osim diferencijala, sklop je sadržavao dodatni zupčani prijenos, dvije kuglične slobodnohodne spojke i dva paketa tarnih lamela. U uobičajenom radu ti su elementi mirno mirovali. No čim bi kotači jedne osovine počeli proklizavati — stvarajući razliku u brzinama izlaznih vratila — jedna bi se od spojki uključila, pritiskujući svoj tarni paket na zupčanike diferencijala i pretvarajući diferencijalni pogon u čvrstu vezu na licu mjesta.

Drugi prototip, karavan Ferguson R5 iz 1962., bio je još bolji. Ispitivači časopisa Autocar zabilježili su da je dosezao granice prionljivosti pri brzinama koje su se činile gotovo nemogućima. Pa ipak, nijedan proizvođač nije htio Ferguson pustiti u proizvodnju; složenost i trošak bili su preveliki.

Jensen FF krece u prodaju

Godine 1962. Tony Rolt uvjerio je upravu tvrtke Jensen Cars da prilagodi transmisiju Ferguson Formula za njihov nadolazeći coupé CV8 i njegov Chrysler V8 snage 300 KS. Tri godine kasnije vozio je eksperimentalni Jensen CV8 FF s pogonom na sve kotače.

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

• Chrysler V8 big-block motor obujma 6,3 litre koji razvija 325 KS
• trostupanjski automatski mjenjač TorqueFlite ili četverostupanjski ručni mjenjač
• asimetrična raspodjela okretnog momenta: 63% na stražnju osovinu, 37% na prednju — kako bi se očuvao karakter upravljivosti stražnjeg pogona
• jednokanalni ABS Dunlop MaxaRet
• servoupravljanje s letvom i zupčanikom te disk-kočnice na svim kotačima
• najveća brzina 212 km/h; 0–100 km/h za 7,7 sekundi; masa praznog vozila približno 1.800 kg
• cijena u Ujedinjenom Kraljevstvu 1968.: približno £6.000 — slično najjeftinijem Rolls-Royceu
• Ukupna proizvodnja: 318 automobila (1966-1971)

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

Zašto je Ferguson Formula bio važan

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

Asimetrična raspodjela okretnog momenta bila je namjeran potez protiv nepredvidljivosti koja prati simetrične sustave. Dodajte previše gasa u skliskom zavoju automobilu sa stražnjim pogonom i on će se, predvidljivo, zanijeti stražnjim krajem. Učinite isto u automobilu s prednjim pogonom i on će, predvidljivo, podupravljati. Učinite to u simetričnom automobilu s pogonom na sve kotače i odgovor ovisi o tome koja osovina slučajno ima lošiju prionljivost — što je dvosmisleno i opasno. Usmjeravanjem okretnog momenta prema natrag, Ferguson Formula dala je Jensenu FF ponašanje blisko onome stražnjeg pogona u većini uvjeta.

Izum visko-spojke

Fergusonov je mehanizam imao jedno stvarno ograničenje: njegove su slobodnohodne spojke radile binarno, na način uključeno-isključeno. Skok od otvorenog diferencijala do potpune blokade bio je trenutačan, a to je u trenutku uključivanja moglo stvoriti vlastitu dvosmislenost. Trebao je mehanizam koji je mogao glatko mijenjati stupanj blokade.

Krajem 1960-ih Tony Rolt i Derek Gardner — kasnije glavni konstruktor Tyrrellovih automobila Formule 1 — počeli su eksperimentirati sa silikonskom tekućinom koja se koristi u viskoznim pogonima ventilatora. Rezultat je bila visko-spojka: cilindrično kućište ispunjeno silikonskom tekućinom, koje sadrži naizmjenične pakete tarnih lamela povezanih sa svakim izlaznim vratilom.

Kako radi Visco-Coupler

• U uobičajenim uvjetima, kad se svi kotači okreću sličnim brzinama, paketi lamela jedva se pomiču jedan u odnosu na drugi i spojka nema učinka na diferencijal.
• Kad jedna osovina počne proklizavati, njezino se izlazno vratilo okreće brže, zbog čega se paketi lamela okreću jedan u odnosu na drugi i smiču silikonsku tekućinu.
• Smicanje povećava temperaturu i tlak unutar spojke, dramatično podižući viskoznost tekućine.
• To povećanje viskoznosti uzrokuje da se lamele trljaju jedna o drugu, postupno kočeći brže rotirajuće vratilo i djelomično ili potpuno zaključavajući diferencijal.

FF Developments i AMC Eagle

Nakon što je patentirao visko-spojku, Tony Rolt osnovao je 1971. tvrtku FF Developments (FFD) kako bi komercijalno prodavao transmisije za pogon na sve kotače. Rani je posao bio neglamurozan: kombiji Bedford s pogonom na sve kotače za britansku šumarsku službu, serija policijskih automobila Ford Zephyr FF, limuzine Opel Senator 4×4 za britansku vojnu misiju u Berlinu.

Najznačajniji serijski posao FFD-a bila je transmisija za AMC Eagle (1979.–1988.) — povišenu verziju limuzine AMC Concord s pogonom na sve kotače, na većim gumama, s podizanjem karoserije od 75 mm. Eagle je bio prvi serijski automobil na svijetu koji je svoj međuosovinski diferencijal zaključavao visko-spojkom. Zamišljen je kao blagi terenac, a ne kao sportski automobil, no arhitektura njegove transmisije izravni je predak nekih od najslavnijih brzih automobila s pogonom na sve kotače ikad izgrađenih, među kojima su rani Subaru Impreza WRX i Mitsubishi Lancer Evolution.

Samozaporni diferencijali: od Torsena do elektroničkog upravljanja

Audi trik s paketiranjem

Kad je Audi Quattro 1981. ušao u proizvodnju — dvije godine nakon AMC Eaglea — koristio je konvencionalni otvoreni međuosovinski diferencijal s ručnom prisilnom blokadom. Elegancija Audijeva rješenja bila je u smještaju sklopova. Uzdužno postavljen motor bio je usmjeren ravno prema stražnjoj osovini, a međuosovinski je diferencijal išao izravno u mjenjač: sekundarno je vratilo izvedeno šuplje, a kroz njega je provučeno prednje kardansko vratilo. Tim Ferdinanda Piëcha odabrao je simetričnu raspodjelu 50:50 između prednje i stražnje osovine.

Torsen Differential

Godine 1984. ručne poluge za blokadu napokon su nestale iz Audijevih kabina, zamijenio ih je samozaporni diferencijal Torsen — TORque SENsing (osjetljiv na okretni moment). Njegove prednosti vrijedi nabrojiti:

• potpuno je mehanički — ne zahtijeva elektroniku, tekućinu ni zahvat vozača
• reagira na promjene okretnog momenta na izlaznim vratilima, a ne na razlike u brzini, što znači da može reagirati prije nego što proklizavanje kotača uopće započne
• za razliku od visko-spojke, zaključava se samo pod pogonom, a ne pri kočenju, čime je potpuno kompatibilan s ABS-om
• zaključavanje i otključavanje glatko je i kontinuirano, bez binarnih prijelaza

Nakon što se dokazao na brzim automobilima, Torsen su preuzeli inženjeri SUV-ova u potrazi za upravljivošću nalik automobilskoj. Danas se koristi u modelima Range Rover, Volkswagen Touareg, Porsche Cayenne i Toyota Land Cruiser Prado.

Skupina B i relijska utrka u naoružanju

Još 1980-ih dominacija Quattra u reliju pokrenula je utrku u naoružanju oko pogona na sve kotače. Unutar nekoliko sezona pojavili su se svi ovi relijski automobili s pogonom na sve kotače, od kojih je svaki u svojim samozapornim diferencijalima koristio FFD-ovu tehnologiju visko-spojke:

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

Stuart Rolt, Tonyjev sin, tijekom tih je godina vodio odnose FFD-a s relijskim momčadima.

Početkom 1990-ih tvornica AZLK iz Rusije također se obratila FFD-u, želeći relijsku verziju modela Moskvitch 2141 s pogonom na sve kotače. Izgrađen oko iste izvedbe s tri diferencijala kao Ford RS200, eksperimentalni se automobil ponašao iznimno predvidljivo u ekstremnim uvjetima. Ispitivanja su otkrila načelo koje i danas vrijedi: podesite krutost blokade svake visko-spojke pojedinačno i ravnoteža automobila mijenja se s njom.

• krući stražnji međukotačni diferencijal → veća sklonost prevrtljivosti
• krući prednji ili međuosovinski diferencijal → više podupravljanja i stabilnosti

Dolazi elektronsko upravljanje

Upravo zbog te podesivosti moderni WRC automobili u sva tri diferencijala koriste elektronički upravljane pakete višelamelnih spojki umjesto pasivnih visko-spojki. Hidraulički aktuatori i računalo u vozilu mijenjaju blokadu svakog diferencijala u stvarnom vremenu — otpuštajući spojke pri ulasku u zavoj tako da se automobil slobodno okreće, a zatim ih postupno stežući dok vozač ubrzava na ravnicu, za najveću prionljivost bez podupravljanja.

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

• Mercedes-Benz 4Matic (1986., W124 E-klasa): Tri elektronički upravljane spojke redom su povezivale prednju osovinu, zatim zaključavale međuosovinski diferencijal, pa potom stražnji diferencijal, ovisno o uvjetima. Sustav je bio učinkovit, ali pretjerano složen, a elektronika je mogla uzrokovati da se prednji kotači na rastresitim podlogama primjetno povezuju i razdvajaju.
• Porsche 959 (1986.): Dvije elektronički upravljane spojke koje su djelovale kroz četiri odabirljiva vozačka načina rada. Sustav 959 bio je sofisticiraniji i bolje prilagođen visokim performansama.

Zamjena diferencijala: Haldex i pojednostavljeni AWD sustavi

Visco-Coupler samostalno

Dok su relijski inženjeri samozaporne diferencijale gurali do krajnjih granica, konstruktori običnih osobnih automobila krenuli su suprotnim putem — potpuno uklonivši međuosovinski diferencijal i na njegovo mjesto stavivši visko-spojku. Volkswagen Golf II Syncro iz 1985. bio je prvi europski osobni automobil koji je to učinio, s transmisijom koju su razvili inženjeri tvrtke GKN, koja je 1969. preuzela FFD.

Za masovnu proizvodnju pojednostavljenje se isplatilo:

• model s pogonom na sve kotače dijelio je većinu komponenti sa standardnom verzijom s prednjim pogonom, smanjujući troškove i složenost proizvodnje
• u uobičajenim uvjetima automobil se vozio jednako kao automobil s prednjim pogonom
• kad bi prednji kotači proklizavali, visko-spojka je mogla prenijeti do 70% okretnog momenta na stražnju osovinu unutar približno 0,2 sekunde

Odgoda je, međutim, stvarala problem u upravljivosti. Automobil koji se ponaša poput onoga s prednjim pogonom, gurajući prednjim krajem prema van, mogao se naglo prebaciti na ponašanje s naglaskom na stražnjem pogonu u trenutku kad se spojka uključi — i zateći vozača nespremnog. Japanski su proizvođači pokušavali s raznim rješenjima, uključujući ugradnju više spojki: Nissan Sunny/Pulsar iz 1988. koristio je tri, jednu za uključivanje stražnjeg pogona i po jednu za zaključavanje svakog međukotačnog diferencijala. Mazda Concerto 4WD otišla je još dalje, zamijenivši i međuosovinski i stražnji međukotačni diferencijal visko-spojkama.

Haldex Clutch

Sljedeći je korak visko-spojku zamijenio elektronički upravljanom hidrauličkom višelamelnom spojkom — daleko bržom i daleko preciznije upravljivom. Najpoznatiji je primjer Haldexova spojka, koja je preuzela ulogu visko-spojke na Volkswagenu Golf IV i njegovoj platformskoj rodbini. Radi ovako:

• čeoni bregovi otkrivaju svaku razliku u brzini vrtnje između prednjeg i stražnjeg vratila
• valjci koji se kotrljaju po površinama bregova potiskuju klipove u prstenastim cilindrima, pumpajući hidrauličku tekućinu
• tlak tekućine stišće paket višelamelne spojke, prenoseći okretni moment na stražnju osovinu
• elektromagnetski ventil, kojim upravlja elektronika vozila, može otpustiti tlak u bilo kojem trenutku — omogućujući beskonačno promjenjivu raspodjelu okretnog momenta

Većina danas dostupnih automobila i crossovera s pogonom na sve kotače koristi neku verziju te elektronički upravljane spojke, bilo da je riječ o Haldexu na automobilima grupe Volkswagen, Hondinu VTM-4 ili BMW-ovu xDriveu. Moderne spojke djeluju dovoljno brzo da je odgoda uključivanja postala neprimjetna u uobičajenoj vožnji, a kalibracija je sada važnija od sklopovlja: Golf 4Motion i Audi A3 Quattro koriste mehanički identične transmisije, no različiti softver Volkswagenu daje simetričnu raspodjelu, dok Audi šalje 60% okretnog momenta prema naprijed radi poznatijeg karaktera prednjeg pogona.

AWD tehnologija danas: koji je sustav najbolji?

Sustavi s povremenim pogonom i ručno uključivom drugom osovinom srećom su nestali iz osobnih automobila. Ono što je ostalo dijeli se u tri obitelji, svaka sa svojim prednostima:

• Stalni AWD sa samozapornim međuosovinskim diferencijalom (visko-spojka kao kod Subarua, mehanički Torsen kao kod Audija A4/A6/A8 Quattro i Volkswagena Phaeton ili elektronički upravljane spojke kao kod Mitsubishija Lancer Evo): najsofisticiraniji i najzahvalniji sustavi, sposobni istinski poboljšati upravljivost i na cesti i na stazi kad su pravilno kalibrirani.
• Stalni AWD s otvorenim međuosovinskim diferencijalom (kao kod Mercedes-Benza 4Matic): oslanja se na elektroniku protiv proklizavanja kako bi nadoknadio nedostatak samozapiranja. Učinkovit na cesti, ali mehanički manje proaktivan.
• Povremeni stražnji pogon putem upravljane spojke (Haldex, kao kod Volva, Saaba i raznih crossovera grupe Volkswagen): najčešća izvedba u modernim crossoverima — isplativa, lagana i sve sposobnija zahvaljujući bržoj elektronici.

Vektoriranje okretnog momenta i što slijedi nakon toga

Dominantni trend u naprednom pogonu na sve kotače jest vektoriranje okretnog momenta: ne samo raspodjela momenta između osovina, nego njegova aktivna promjena između lijevog i desnog kotača iste osovine. Mitsubishi Lancer Evolution X vrhunac je tehnike — njegov sustav S-AWC spaja elektronički upravljan središnji diferencijal (ACD) sa stražnjim diferencijalom Active Yaw Control (AYC) koji može premjestiti okretni moment s jednog stražnjeg kotača na drugi. Dodatni zupčani prijenosi pomiču ravnotežu proaktivno, prije nego što se izgubi prionljivost, umjesto da reagiraju tek kad kotač već proklizava.

U praksi se stvarne razlike između modernih sustava sve više smanjuju kako se poboljšava upravljačka elektronika. Dobro kalibrirani crossover s Haldexom danas pruža stabilnost kojoj bi se mehanički Torsen divio prije jedne generacije. To je smjer kretanja — a krajnja bi točka mogla biti električni automobil s četiri zasebna motora u kotačima, od kojih svaki odmjerava vlastiti okretni moment bez ikakvog mehaničkog pogonskog sklopa. Što priču uredno vraća na električni automobil Ferdinanda Porschea s pogonom na sve kotače iz 1900. godine.

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