Pogon na sva četiri kotača: povijest, tehnologija i kako funkcioniraju AWD sustavi

Ovaj je članak zamišljen kao tehnički vodič — nešto poput „sve što ste ikad željeli znati o pogonu na sva četiri kotača, ali niste znali koga pitati.” Planirali smo objasniti razliku između otvorenih diferencijala i visko-spojki ili Haldex-sustava, što zapravo rade samobraveći diferencijali i zašto je to uopće važno. No što smo dublje ulazili u povijest, to smo se više iznenađivali. Ispostavilo se da je prvi putnički automobil s trajnim pogonom na sve kotače izgrađen u Nizozemskoj prije više od stotinu godina. A 1935. godine, američki trkački automobil s pogonom na sve kotače bio je nevjerojatno blizu promjene tijeka svjetske povijesti.

Zašto putničkom automobilu treba pogon na sva četiri kotača? U 21. stoljeću odgovor se čini očitim: bolje prianjanje, manje proklizavanja na skliskim površinama i bolja stabilnost pri ubrzavanju. Četiri pogonska kotača jednostavno su bolja od dva. No čovječanstvo je iznenađujuće dugo čekalo da djeluje prema toj osnovnoj istini. Svaki automobilski povjesničar reći će vam da era pogona na sve kotače za masovne osobne automobile počinje 1980. godine s Audijem Quattrom. Možda će spomenuti i rijetke prethodnike — britanski supersportski automobil Jensen FF iz 1966. i Subaru Leone 4WD iz 1972. Pravi stručnjak, međutim, brzo će primijetiti da rani Subarui s četiri pogonska kotača uopće nisu imali trajni AWD — bili su povremeni. I kao što ćemo objasniti, to je ključna razlika.

Povremeni pogon na sve kotače: privremeno rješenje

Povremeni pogon na jednu osovinu kompromisno je rješenje i nije posebno elegantno za cestovne automobile. Pojam „Part-Time 4WD” nastao je u svijetu terenskih vozila i SUV-ova. U toj konfiguraciji jedna osovina uvijek pogoni vozilo, dok se druga kruto spaja po potrebi — ali ta kruta veza može se koristiti samo izvan ceste. Na asfaltu povremeni sustav mora biti potpuno isključen. Evo zašto:

• Kad automobil skreće, prednji kotači prolaze duži luk od stražnjih i moraju se stoga brže okretati.
• Kod kruto spojenog pogona na sve kotače prianjanje prednjih kotača se smanjuje, dok se okretni moment na stražnjim kotačima povećava.
• U nekim slučajevima prednji kotači mogu zapravo generirati silu kočenja umjesto pogonske sile — povećavajući otpor i otežavajući upravljanje vozilom.
• Na rastresitim podlogama poput blata ili snijega taj je učinak podnošljiv, ali na asfaltu uzrokuje ozbiljno naprinjavanje prijenosnog sustava i probleme s upravljanjem.

Kada automobil prolazi kroz zavoj, svaki kotač opisuje vlastiti luk i mora se okretati drugačijom brzinom. Zbog toga trajni pogon na sve kotače zahtijeva tri diferencijala: dva međukotačna diferencijala (po jedan na svakoj osovini) i jedan međuosovinski diferencijal koji omogućuje objema pogonskim osovinama da se okreću neovisno jedna o drugoj.

Unatoč tim nedostacima, kruto spojeni pogon na sve kotače pojavio se na nekim cestovnim vozilima — premda su ona bila bliža terenskim kamionetima po karakteru. U SSSR-u, primjerice, GAZ-61 „Emka” — limuzina s pogonom na sve kotače, šesterocilindarskim motorom i povremenim prednjim pogonom — ušla je u malu serijsku proizvodnju već 1938. godine. Nakon rata, slični prijenosnici pojavili su se na terenskoj inačici GAZ-M72 „Pobeda” i na Moskviču-410. Subaru Leone 4WD iz 1972. slijedio je istu logiku: bio je namijenjen vožnji izvan ceste, s većim prosvjetom od standardnih Subarua s prednjim pogonom i ručno spojivom stražnjom osovinom.

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

• Opcije motora: 1,4 litre (72 KS) ili 1,6 litara (80 KS)
• Karoserije: karavan, limuzina i pikap
• Uključivanje stražnjeg pogona: ručno na automobilima s ručnim mjenjačem; automatski putem višelamelne frikcijske spojke na automobilima s automatskim mjenjačem
• Ovaj povremeni sustav zadržan je na svim Subaruima s četverokotačnim pogonom sve do 1989. godine

Temeljni problem povremenog pogona na sve kotače jest to što je beskoristan na asfaltiranim cestama na kojima automobili provode većinu svog vremena — a automobil mora stalno nositi dodatnu masu razdjelnika snage, drugog kardanskog vratila i sekundarnog sklopa osovine. Međutim, za pretvaranje povremenog sustava u trajni potrebna je samo jedna dodatna komponenta: međuosovinski diferencijal u razdjelniku snage.

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

Međuosovinski diferencijal ključ je trajnog pogona na sve kotače. Dva međukotačna diferencijala — po jedan na svakoj osovini — omogućuju lijevom i desnom kotaču na svakoj osovini da se u zavojima okreću različitim brzinama. Međuosovinski diferencijal obavlja isti zadatak između prednje i stražnje osovine. Automobil opremljen sva tri diferencijala može voziti s trajnim pogonom na sva četiri kotača na bilo kojoj podlozi bez naprinjanja prijenosnog sustava ili gubitka u ponašanju na cesti.

Jednostavno u teoriji — ipak, sve do ranih 1980-ih, automobilska struka smatrala je trajni AWD nepotrebnim za cestovne automobile. Prevladavalo je mišljenje da stalno okretanje drugog para kotača i svih s time povezanih komponenti prijenosnog sustava na suhom asfaltu povećava buku i troši gorivo. Audi Quattro trajno je promijenio to razmišljanje. Raspoređujući okretni moment motora na sva četiri kotača u svakom trenutku, trajni AWD sustav:

• Ostavlja veći raspon prianjanja dostupan za savladavanje bočnih sila u zavojima
• Značajno poboljšava stabilnost pri ubrzavanju ili kočenju usred zavoja
• Smanjuje rizik od iznenadnog bočnog klizanja ili podupravljivosti izazvane upravljanjem gasom

Audi 80 Quattro s kraja 1980-ih pokazuje koliko je taj koncept bio usavršen. Quattro arhitektura kompaktnija je od konkurentskog Ferguson Formula prijenosnika. Od 1984. Audi je usvojio Torsen samobraveći diferencijal — isključivo mehanički uređaj koji reagira na promjene okretnog momenta na svakom izlaznom vratilu, a ne na razlike u brzini kotača. Za razliku od visko-spojke kao diferencijalne brave, Torsen se zaključava samo pri pogonu, a ne pri kočenju, što znači da je potpuno kompatibilan s ABS sustavima i poboljšava stabilnost pri usporavanju.

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

Rani trkački automobili s četverokotačnim pogonom: od Spykera do Bugattija

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

Ferdinandov Porscheov prvi poslijeratni projekt bio je trkački automobil s četverokotačnim pogonom: Cisitalia 360, s motorom smještenim u sredini i dvanaestocilindarskim motorom od 1,5 litre. Međutim, prednji pogon bio je povremen — vozač ga je uključivao samo na ravnim dionicama staze, prelazeći natrag na stražnji pogon prije zavoja.

No Porsche je zapravo izgradio vozilo s četverokotačnim pogonom puno ranije: električni automobil s četiri pojedinačna kotačna motora, još 1900. godine. Pravo iznenađenje za automobilske povjesničare, međutim, jest trkački automobil iz 1902. koji je izgradio nizozemski proizvođač Spyker. U doba kad su čak i kočnice bile postavljene samo na stražnje kotače, taj automobil imao je pravi trajni pogon na sva četiri kotača — s međuosovins­kim diferencijalom.

Tvrtku Spyker osnovala je 1880. braća Spijker kao proizvođač konjskih kočija. Njihov prvi automobil pojavio se 1900., a dvije godine kasnije, u suradnji s belgijskim konstruktorom Josephom Valentinom Lavioletteom, izradili su trkački automobil Spyker 60 HP s četverokotačnim pogonom (1902.–1907.). Njegove specifikacije bile su izvanredno napredne za to doba:

• Tri diferencijala — međuosovinski i oba međukotačna
• Tri odvojena mehanizma kočenja — dva na stražnjim kotačima, jedan na prednjem pogonskom vratilu
• Sustav pogona na sve kotače kakav koncepcijski neće biti dostignut desetljećima

Koncept trajnog pogona na sva četiri kotača dakle je star više od stoljeća. Nije izgrađen velik broj Spykerâ s četverokotačnim pogonom — bili su izuzetno skupi i nikada nisu postigli značajniji natjecateljski uspjeh. Dva ambicioznija AWD trkačka projekta uslijedila su početkom 1930-ih: Bugatti Tipo 53 i Miller FWD.

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

• Kompresors­kim rednim osmocilindarskim motorom snage 300 KS
• Trajnim pogonom na sve kotače s tri diferencijala
• Razdjelnikom snage i međuosovins­kim diferencijalom integriranim s odvojeno postavljenim mjenjačem
• Pogonskim vratilima za obje osovine smještena na lijevoj strani automobila
• Neovisnim prednjim ovjesom na poprečnoj oprazi — neobično za Bugatti

Unatoč tome što je bio brži od tadašnjih trkačkih automobila s stražnjim pogonom u šljunčanim zavojima, Tipo 53 patio je od pretjeranog napora upravljača zbog korištenja standardnih Cardanovih zglobova umjesto homokinetičkih zglobova u prednjim pogonskim vratilima. Tri automobila natjecala su se do 1935. godine.

Miller FWD nastao je djelomično jer je američki konstruktor Harry Miller proučio Bugatti s prednjim pogonom koji je kupljen isključivo radi rastavljanja. Nadahnut Bugattijevim pristupom, Miller je uz sponzorstvo tvrtke FWD Truck razvio vlastiti šasiju s četverokotačnim pogonom. Jedan od četverokotačnih Millera vodio je utrku Indianapolis 500 1934. godine prije nego što je odustao s mehaničkim problemima na devetom mjestu.

Ti su automobili također povezani s jednim od najčudnijih „što bi bilo kad bi bilo” trenutaka u automobilskoj povijesti. Za vrijeme utrke na stazi AVUS u Berlinu 1935. godine, četverokotačni Miller vozio je na trećem mjestu kad mu je redni osmocilindarski motor katastrofalno otkazao, šaljući krhotine prema tribinama. Adolf Hitler bio je toga dana prisutan na tribinama. Da ga je i najmanji ulomak dostigao, tijek Drugog svjetskog rata — i svjetske povijesti — mogao je biti sasvim drugačiji.

Ferguson Formula: AWD sustav koji je promijenio sve

Kako bismo razumjeli sljedeće ključno poglavlje u povijesti pogona na sve kotače, korisno je podsjetiti se na temeljno ograničenje otvorenih međuosovinskih diferencijala. Otvoreni diferencijal dopušta jednoj osovini da se slobodno vrti dok druga ne prima nikakav okretni moment. Ako stražnji kotači potpuno izgube prianjanje, prednji kotači mogu ostati nepomični dok se stražnji vrte — diferencijal ništa ne poduzima da to spriječi.

Rješenje razvijeno za SUV-ove bilo je pozitivno blokiranje: vozač ručno uključuje mehanizam koji kruto zaključava zupčanike diferencijala, pretvarajući diferencijalni pogon u čvrstu vezu. Taj je pristup korišten u ranim Range Roverima, Ladi Nivi i mnogim drugim terenskim vozilima — uključujući i prvu generaciju Audija Quattro, koji je do 1984. zahtijevao da vozač ručno zaključa središnji diferencijal. No ručno zaključavanje još je jedan kompromis: mora se isključiti na tvrdim površinama, a ne pruža zaštitu ako proklizavanje počne neočekivano na skliskoj cesti.

Prvi automatski samobraveći međuosovinski diferencijal djelo je britanskog trkačkog vozača i inženjera Tonyja Rolta. Zajedno s prijateljem i subornim vozačem Fredom Dixonom, Rolt je vodio radionicu Rolt/Dixon Developments prije rata. Nakon toga, dvojica su se zainteresirala za potencijal trajnog pogona na sve kotače. Nakon izgradnje eksperimentalnog testnog vozila s četverokotačnim pogonom zvanog „Crab”, 1950. su se udružili s Harryjem Fergusonom — uspješnim proizvođačem traktora — i osnovali Harry Ferguson Research.

Fergusonova vizija nije bio trkački automobil, već istinski siguran cestovni automobil: onaj čiji kotači ne bi proklizavali pri ubrzavanju niti se blokirali pri kočenju. Rolt i Dixon odlučili su konstruirati takav automobil od nule — karoseriju, prijenosnik i pogonski agregat uključujući. Uz iskusnog konstruktora Claudea Hilla (bivšeg suradnika Aston Martina) dovedenog kao glavnog inženjera, eksperimentalna limuzina Ferguson R4 dovršena je nakon šest godina razvoja. Njezine specifikacije bile su izvanredne za 1956. godinu:

• Trajni pogon na sve kotače sa samobravećim međuosovinskim diferencijalom
• Bokser-četverocilindarski motor
• Disk-kočnice na sva četiri kotača
• Elektromehaniče sustav za sprječavanje blokiranja kotača Dunlop MaxaRet, preuzet iz zrakoplovstva

Srce Ferguson Formula prijenosnika bio je domišljati samobraveći mehanizam unutar razdjelnika snage. Osim diferencijala, sklop je sadržavao dodatni zupčanički par, dvije kuglične nadtekuće spojke i dva paketa frikcijskih lamela. U normalnim uvjetima, ti elementi tihо su se vrtjeli u prazno. No kada bi kotači jedne osovine počeli kliziti — uzrokujući razliku u brzini izlaznih vratila — jedna od spojki bi se aktivirala, stišćući lamelni paket o zupčanike diferencijala i trenutno pretvarajući diferencijalni pogon u čvrstu vezu.

Drugi prototip, karavan Ferguson R5 iz 1962., bio je još sposobniji. Testeri časopisa Autocar zabilježili su da je dostigao granice prianjanja pri brzinama koje su se činile gotovo nemogućima. Unatoč tome, nijedan proizvođač nije pristao staviti Ferguson u serijsku proizvodnju — složenost i troškovi bili su previsoki. Međutim, 1962. Tony Rolt uvjerio je upravu Jensen Cars da prilagodi Ferguson Formula prijenosnik za njihov nadolazeći kupe CV8, koji je koristio Chryslerov V8 motor snage 300 KS. Tri godine kasnije, dovršen je eksperimentalni Jensen CV8 FF s četverokotačnim pogonom.

Godine 1966. Jensen Interceptor zamijenio je CV8 — a uz standardni kupe sa stražnjim pogonom, Jensen je nudio i inačicu s pogonom na sve kotače označenu diskretnim natpisom „FF”. Jensen FF postao je prvi serijski automobil na svijetu koji je kombinirao samobraveći međuosovinski diferencijal s ABS-om. Oznaka „FF” stajala je za „Formula Ferguson”. Ključne specifikacije uključivale su:

• Chryslerov V8 big-block motor od 6,3 litre s 325 KS
• Trostupanjski automatski mjenjač TorqueFlite ili četverostupanjski ručni mjenjač
• Asimetrična raspodjela okretnog momenta: 63% na stražnju osovinu, 37% na prednju — kako bi se sačuvao karakter upravljanja kao kod automobila sa stražnjim pogonom
• Jednokanalski Dunlop MaxaRet ABS
• Servo-upravljač s zupčastom letvom i disk-kočnice sa svih strana
• Najveća brzina 212 km/h; 0–100 km/h za 7,7 sekundi; masa u voznom stanju oko 1.800 kg
• Cijena u Ujedinjenom Kraljevstvu 1968.: oko 6.000 funti — slično najjeftinijem Rolls-Royceu
• Ukupna proizvodnja: 318 automobila (1966.–1971.)

Svaki automobilski novinar tog doba hvalio je izvanrednu stabilnost Jensena FF i ono što su opisivali kao „gotovo neograničenu marginu prianjanja na mokrom asfaltu.” Tragično, Harry Ferguson nikada nije vidio Jensen FF — umro je 1960. godine.

Zašto posvetiti toliko prostora Ferguson Formuli? Jer je Harry Ferguson Research bila prva organizacija na svijetu koja je pogon na sve kotače tretirala primarno kao alat aktivne sigurnosti — a ne samo kao rješenje za probleme prianjanja izvan ceste. Asimetrična raspodjela okretnog momenta bila je namjerna odluka kako bi se izbjegla nepredvidljivost koja muči simetrične AWD sustave. Na automobilu sa stražnjim pogonom, previše gasa u skliskom zavoju uzrokuje predvidljivo bočno klizanje. Na automobilu s prednjim pogonom, uzrokuje predvidljivu podupravljivost. Na simetričnom AWD automobilu, odgovor ovisi o tome koja osovina ima najlošije prianjanje — što može biti dvosmisleno i opasno. Nasranjem okretnog momenta prema stražnjoj osovini, Ferguson Formula dala je Jensenu FF gotovo predvidljivo upravljanje nalik automobilu sa stražnjim pogonom u većini uvjeta.

Izum visko-spojke

Samobraveći mehanizam Ferguson Formule imao je jedno značajno ograničenje: njegove nadtekuće spojke radile su na binarni, uključeno-isključeno način. Prijelaz s otvorenog diferencijala na potpuno blokiranje bio je trenutan, što je moglo stvoriti vlastitu nesigurnost u upravljanju u trenutku aktivacije. Bila je potrebna naprava koja bi mogla postupno i kontinuirano mijenjati stupanj blokiranja diferencijala.

Krajem 1960-ih, Tony Rolt i Derek Gardner — koji će kasnije postati glavni konstruktor Tyrrellevih Formule 1 automobila — počeli su eksperimentirati sa silikonskom tekućinom koja se koristila u viskoznim ventilatorskim spojkama. Rezultat je bila visko-spojka: cilindrično kućište ispunjeno silikonskom tekućinom, s naizmjeničnim paketima frikcijskih lamela spojenih na svako izlazno vratilo.

Evo kako to funkcionira:

• U normalnim uvjetima, dok se svi kotači vrte sličnim brzinama, lamelni paketi jedva se gibaju jedan u odnosu na drugi i spojka nema nikakvog učinka na diferencijal.
• Kada jedna osovina počne klizati, njeno izlazno vratilo se brže okreće, uzrokujući da se lamelni paketi vrte jedan u odnosu na drugi i smiču silikonsku tekućinu.
• Smicanje povećava temperaturu i tlak unutar spojke, dramatično povećavajući viskoznost tekućine.
• Povećanje viskoznosti uzrokuje da lamele vuku jedna drugu, postupno kočeći brže rotirajuće vratilo i djelomično ili potpuno blokirajući diferencijal.

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

Najznačajniji serijski proizvodni uspjeh FFD-a bio je prijenosnik za AMC Eagle (1979.–1988.) — podignuta, all-wheel-drive inačica limuzine AMC Concord, s većim gumama i podizanjem karoserije od 75 mm. AMC Eagle bio je prvi serijski automobil na svijetu koji je koristio međuosovinski diferencijal blokiran visko-spojkom. Premda je zamišljen kao lagani terenac, a ne sportski automobil, arhitektura mu je prijenosnika postala izravnim pretkom nekih od najslavnijih sportskih AWD automobila ikad izgrađenih — uključujući rane generacije Subaru Imprez WRX i Mitsubishija Lancer Evolution.

Samobraveći diferencijali: od Torsena do elektroničke regulacije

Kada je Audi Quattro ušao u serijsku proizvodnju 1981. — dvije godine nakon debija AMC Eaglea — koristio je konvencionalni otvoreni međuosovinski diferencijal s ručno aktiviranim pozitivnim blokiranjem. Elegancija Audijevog rješenja ležala je u smještaju: uzdužno postavljeni motor usmjeravao se izravno prema stražnjoj osovini, a međuosovinski diferencijal bio je integriran izravno u mjenjač. Sekundarno vratilo mjenjača bilo je šuplje, a prednje pogonsko vratilo prolazilo je kroz njega. Ferdinandov Piëchov tim odabrao je simetričnu raspodjelu okretnog momenta 50:50 između prednje i stražnje osovine.

Godine 1984., poluge za ručno blokiranje diferencijala konačno su nestale iz Audijevih kabina, zamijenjene Torsen (TORque SENsing) samobravećim diferencijalom. Torsen nudi nekoliko ključnih prednosti:

• Potpuno je mehanički — nisu potrebni elektronika, tekućina ni upravljanje vozačem
• Reagira na promjene okretnog momenta na izlaznim vratilima, a ne na razlike u brzini, što znači da može reagirati prije nego što proklizavanje uopće počne
• Za razliku od visko-spojke, zaključava se samo pri pogonu, a ne pri kočenju, što ga čini potpuno kompatibilnim s ABS-om
• Zaključavanje i otključavanje je glatko i kontinuirano, bez binarnih prijelaza

Torsanova dokazana sposobnost pružanja poboljšanja u upravljanju i stabilnosti na sportskim automobilima privukla je kasnije inženjere SUV-ova koji su tražili dinamiku sličnu osobnim automobilima. Danas se koristi u prijenosnicima vozila kao što su Range Rover, Volkswagen Touareg, Porsche Cayenne i Toyota Land Cruiser Prado.

Još 1980-ih, dominacija Audija Quattro u reliju pokrenula je utrku u naoružavanju AWD sustavima među natjecateljima Grupe B. U svega nekoliko sezona, pojavili su se sljedeći rally automobili s četverokotačnim pogonom — svaki koristeći FFD visko-spojku u samobravećim diferencijali­ma:

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

Stuart Rolt, Tonyjev sin, upravljao je odnosima FFD-a s rally timovima u tom razdoblju.

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

• Krući stražnji međukotačni diferencijal → veća sklonost bočnom klizanju
• Krući prednji ili međuosovinski diferencijal → veća podupravljivost i stabilnost

Upravo ta mogućnost ugađanja razlog je zašto moderni WRC rally automobili koriste elektronički upravljane višelamelne spojke umjesto pasivnih visko-spojki u sva tri diferencijala. Hidraulički aktuatori i ugradbeno računalo mogu u stvarnom vremenu mijenjati blokiranja svakog diferencijala — otpuštajući spojke pri ulasku u zavoj kako bi automobil mogao slobodno rotirati, a zatim ih postupno zatežući dok vozač ubrzava na pravcu radi maksimalnog prianjanja uz izbjegavanje podupravljivosti.

Dva su proizvođača bila pioniri u elektronički upravljanim diferencijali­ma u cestovnim automobilima:

• Mercedes-Benz 4Matic (1986., W124 E-klasa): Tri elektronički upravljane spojke koje su sekvencijalno spajale prednju osovinu, zatim blokirale međuosovinski diferencijal, a zatim i stražnji diferencijal prema potrebi. Sustav je bio učinkovit, ali pretjerano složen, a elektronika je mogla uzrokovati primjetno spajanje i odspajanje prednjih kotača na rastresitim površinama.
• Porsche 959 (1986.): Dvije elektronički upravljane spojke koje rade u četiri odabira vozačkih načina. Sustav 959 bio je sofisticiraniji i bolje prilagođen visokoučinkovitoj primjeni.

Zamjena diferencijala: Haldex i pojednostavljeni AWD sustavi

Dok su rally inženjeri gurali samobraveće diferencijale do njihovih granica, konstruktori masovnih putničkih automobila krenuli su u suprotnom smjeru — potpuno uklanjajući međuosovinski diferencijal i zamjenjujući ga samo visko-spojkom. Volkswagen Golf II Syncro iz 1985. bio je prvi europski putnički automobil koji je koristio taj pristup. Prijenosnik su razvili inženjeri GKN-a, koji je FFD preuzeo 1969. godine.

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

• Model s pogonom na sve kotače dijelio je većinu komponenti sa standardnom inačicom s prednjim pogonom, smanjujući troškove i složenost proizvodnje
• U normalnim uvjetima, automobil se vozio identično kao automobil s prednjim pogonom
• Kada bi prednji kotači klizali, visko-spojka mogla je prenijeti do 70% okretnog momenta na stražnje kotače u otprilike 0,2 sekunde

Međutim, to zakašnjelo uključivanje stvaralo je nedostatak u upravljanju: automobil koji se u početku ponašao kao vozilo s prednjim pogonom (guranje prema van na prednjem kraju) mogao je naglo prijeći na ponašanje s naglaskom na stražnju osovinu kada bi se visko-spojka aktivirala, iznenađujući vozače. Japanski proizvođači istraživali su različita rješenja, uključujući ugradnju više visko-spojki — neki modeli, poput Nissana Sunny/Pulsar iz 1988., koristili su tri: jednu za aktiviranje stražnjeg pogona i jednu za blokiranje svakog međukotačnog diferencijala. Mazda Concerto 4WD otišla je još dalje, koristeći visko-spojke umjesto i međuosovinskog i stražnjeg međukotačnog diferencijala.

Sljedeći evolucijski korak zamijenio je visko-spojku elektronički upravljanom hidrauličkom višelamelnom spojkom — mnogo bržim i preciznije upravljanim uređajem. Haldex spojka, koja je zamijenila visko-spojku na Volkswagenu Golfu IV i njegovim platformskim srodnicima, najpoznatiji je primjer te tehnologije. Evo kako funkcionira:

• Čeoni bregovi detektiraju bilo kakvu razliku u brzini vrtnje između prednjih i stražnjih vratila
• Valjci koji klize po površinama bregova guraju klipove u prstenaste cilindre, tlakovajući hidrauličku tekućinu
• Tlak tekućine komprimira paket višelamelne spojke, prenoseći okretni moment na stražnju osovinu
• Elektromagnetski ventil, kojim upravlja vozilska elektronika, može u bilo kojem trenutku osloboditi tlak — omogućujući beskonačno varijabilnu raspodjelu okretnog momenta

Danas većina AWD putničkih automobila i crossovera koristi neku varijantu te arhitekture s elektronički upravljanom spojkom — bio to Haldex na vozilima Volkswagen Grupe, Hondina VTM-4 ili BMWov xDrive. Brzina modernih spojnih sustava smanjila je kašnjenje aktivacije do točke u kojoj je neprimjetno u normalnoj vožnji. Ugađanje upravljačkog softvera sada je važnije od samog hardvera: Golf 4Motion i Audi A3 Quattro koriste mehanički identične prijenosnike, ali različiti softver daje Volkswagenu simetričnu raspodjelu okretnog momenta, dok Audijeva kalibracija šalje 60% okretnog momenta prema naprijed za poznatiji karakter prednjeg pogona.

AWD tehnologija danas: koji je sustav najbolji?

Povremeni sustavi pogona na sve kotače s ručno spajivom drugom osovinom sretno su nestali iz putničkih automobila. Preostale arhitekture svaka ima svoje prednosti:

• Trajni AWD sa samobravećim međuosovinskim diferencijalom (visko-spojka kao u Subaruu, mehanički Torsen kao u Audi A4/A6/A8 Quattro i Volkswagen Phaetonu, ili elektronički upravljane spojke kao u Mitsubishi Lancer Evu): najsofisticiraniji i najnagrađujući sustavi, sposobni istinski poboljšati upravljanje i na cesti i na stazi kada su pravilno kalibrirani.
• Trajni AWD s otvorenim međuosovinskim diferencijalom (kao u Mercedes-Benz 4Matic): oslanja se na elektroniku za sprječavanje proklizavanja kako bi kompenzirala nedostatak samobravenja. Učinkovit na cesti, ali mehanički manje proaktivan.
• Povremeni stražnji pogon putem upravljane spojke (Haldex, kao na Volvou, Saabu i raznim crossoverima Volkswagen Grupe): najčešći raspored u modernim crossoverima — isplativ, lagan i sve sposobniji zahvaljujući bržoj elektronici.

Dominantni trend u naprednom AWD-u je vektoriranje okretnog momenta — ne samo raspodjela okretnog momenta između prednje i stražnje osovine, već njegovo aktivno variranje između lijevog i desnog kotača na osovini. Mitsubishi Lancer Evolution X predstavlja vrhunac: njegov S-AWC sustav kombinira elektronički upravljani središnji diferencijal (ACD) s aktivnim kontrolom zakretanja (AYC) stražnjeg diferencijala sposobnog neovisno prenijeti okretni moment između stražnjih kotača. Dodatni zupčanički setovi mogu proaktivno premještati ravnotežu okretnog momenta, prije nego što se prianjanje izgubi, a ne reaktivno tek nakon što je proklizavanje već počelo.

U praktičnom smislu, stvarne razlike u upravljanju između modernih AWD sustava nastavljaju se sužavati kako upravljačka elektronika postaje sve sofisticiranija. Dobro kalibriran Haldex sustav u crossoveru može pružiti stabilnost koja bi se prije generacije činila izvanrednom i od mehaničkog Torsen diferencijala. To je, u konačnici, smjer kojim se ova tehnologija kreće — a krajnja točka može biti električni automobil s četiri pojedinačna kotačna motora, od kojih svaki isporučuje precizno upravljani okretni moment bez ikakvog mehaničkog prijenosnog sustava.

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