Összkerékhajtás magyarázva: Történelem, technológia és az AWD rendszerek működése

Ez a cikk egyszerű műszaki útmutatóként indult — valami olyasmi, mint „Minden, amit valaha tudni akartál az összkerékhajtásról, de nem tudtad, kitől kérdezd.” Terveztük, hogy leírjuk, miben különbözik a nyílt differenciálmű a viszkokuplungtól vagy a Haldex-típusú egységektől, mit csinál valójában az önzáró differenciálmű, és miért számít mindez. De minél mélyebbre ástunk a történelemben, annál inkább meglepett minket. Kiderült, hogy az első állandó összkerékhajtású személyautót Hollandiában építették több mint száz évvel ezelőtt. És 1935-ben egy négykerekes meghajtású amerikai versenyautó döbbenetesen közel került ahhoz, hogy megváltoztassa a világtörténelem menetét.

Miért van szüksége egy személyautónak összkerékhajtásra? A 21. században a válasz magától értetődőnek tűnik: jobb tapadás, kevesebb kerékpörgés csúszós felületeken, és jobb menetstabilizáló tulajdonságok terhelés alatt. Négy hajtott kerék egyszerűen jobb, mint kettő. Az emberiség azonban meglepően sokáig várt arra, hogy cselekedjen ezen az alapigazságon. Kérdezz meg bármely autótörténészt, és azt fogja mondani, hogy a tömegpiaci személyautók összkerékhajtásos korszaka 1980-ban kezdődött az Audi Quattróval. Megemlíthetik a ritka előfutárokat is — az 1966-os brit sportautót, a Jensen FF-t és az 1972-es Subaru Leone 4WD-t. Egy igazi szakértő azonban gyorsan megjegyzi, hogy a korai négykerekes meghajtású Subaruk egyáltalán nem állandó AWD rendszerek voltak — időszakosak voltak. És ahogy elmagyarázzuk, ez egy alapvető különbség.

Időszakos 4WD: Ideiglenes megoldás

Az egyik tengelyen való időszakos meghajtás kompromisszumos megoldás, és nem különösebben elegáns a közúti autók számára. Az „időszakos 4WD” kifejezés az SUV-ok és terepjárók világából ered. Ebben a konfigurációban az egyik tengely állandóan hajt, míg a másikat igény szerint mereven kapcsolják be — de ez a merev kapcsolat csak terepen használható. Szilárd burkolatú utakon az időszakos rendszert teljesen ki kell kapcsolni. Íme, miért:

• Ha egy autó kanyarodik, az első kerekek hosszabb ívet írnak le, mint a hátsók, és ezért gyorsabban kell forogniuk.
• Mereven kapcsolt összkerékhajtásos rendszernél az első kerekek tapadása csökken, míg a hátsó tengelyre jutó nyomaték nő.
• Egyes esetekben az első kerekek valójában fékerőt generálhatnak hajtóerő helyett — növelve az ellenállást és megnehezítve a kormányzást.
• Laza felületeken, mint a sár vagy a hó, ez a hatás kezelhető, de aszfalton súlyos hajtáslánc-kötést és menetstabilizálási problémákat okoz.

Amikor egy autó kanyarodik, minden kerék a saját ívét követi, és különböző sebességgel kell forognia. Ezért van szüksége egy állandó összkerékhajtásos rendszernek három differenciálműre: két kerékközi differenciálmű (tengelyenként egy) és egy tengelyközi differenciálmű, amely lehetővé teszi mindkét hajtott tengely egymástól független forgását.

Ezek a hátrányok ellenére a mereven kapcsolt összkerékhajtás megjelent néhány közúti járművön is — bár ezek inkább terepjárókhoz hasonlítottak. A Szovjetunióban például a GAZ-61 „Emka” — egy hathengeres motorral szerelt, részleges első tengelyes összkerékhajtású szedán — már 1938-ban kisszériás gyártásba került. A háború után hasonló hajtásláncok jelentek meg a GAZ-M72 „Pobeda” terepjáró változatában és a Moszkvics–410-ben. Az 1972-es Subaru Leone 4WD ugyanezt a logikát követte: terepen való használatra építették, a szabványos első kerékhajtású Subaruknál magasabb hasmagassággal és kézzel kapcsolható hátsó tengellyel.

A Subaru Leone 4WD kombi (1972–1979) egy első kerékhajtású platform négykerekes meghajtású adaptációja volt, kézzel kapcsolható hátsó tengellyel. Főbb műszaki adatai:

• Motorok: 1,4 literes (72 LE) vagy 1,6 literes (80 LE)
• Karosszériaváltozatok: kombi, szedán és pick-up
• Hátsó kerékhajtás bekapcsolása: kézi manuális váltós autókon; automatikus többlemezes súrlódásos kuplunggal automata váltós autókon
• Ez az időszakos megoldás az összes négykerekes meghajtású Subaru modellen megmaradt 1989-ig

Az időszakos összkerékhajtás alapvető problémája az, hogy felesleges azon a burkolt úton, amelyen a legtöbb autó az ideje nagy részét tölti — mégis az autónak mindig magával kell hordania a transzferdoboz, egy második kardántengely és egy másodlagos tengelyegység extra tömegét. Az időszakos rendszer állandóvá alakítása azonban mindössze egyetlen alkatrészt igényel: egy tengelyközi differenciálművet a transzferdobozban.

Állandó összkerékhajtás: Működési elve és fontossága

A tengelyközi differenciálmű az állandó összkerékhajtás kulcsa. Két kerékközi differenciálmű — tengelyenként egy — lehetővé teszi, hogy az egyes tengelyeken a bal és jobb kerekek különböző sebességgel forogjanak kanyarokban. A tengelyközi differenciálmű ugyanezt a feladatot látja el az első és hátsó tengely között. Az összes három differenciálművel felszerelt autó állandó összkerékhajtással közlekedhet bármilyen útfelületen, hajtáslánc-kötés vagy menetstabilizálási hátrányok nélkül.

Elméletben egyszerű — mégis az 1980-as évek elejéig az autóipar fősodrása szükségtelennek tartotta az állandó AWD-t közúti autókon. Az általánosan elfogadott nézet szerint egy második kerékpár és az összes kapcsolódó hajtáslánc-alkatrész állandó pörgése száraz aszfalton zajt okoz és üzemanyagot pazarol. Az Audi Quattro örökre megváltoztatta ezt a gondolkodást. A motornál keletkező nyomatékot folyamatosan mind a négy kerékre elosztva egy állandó AWD rendszer:

• Nagyobb tapadási tartalékot hagy a kanyarbeli oldalerők kezeléséhez
• Jelentősen javítja a stabilitást kanyar közbeni gyorsításkor vagy fékezéskor
• Csökkenti a hirtelen túlkormányzás vagy alákormányzás kockázatát, amelyet a gázpedál mozdulatai váltanak ki

A késő 1980-as évekbeli Audi 80 Quattro illusztrálja, mennyire kifinomulttá vált ez az elrendezés. A Quattro felépítmény kompaktabb, mint a rivális Ferguson Formula váltó. 1984-től az Audi bevezette a Torsen önzáró differenciálművet — egy teljesen mechanikus eszközt, amely az egyes kimeneti tengelyeken lévő nyomatékváltozásokra reagál, nem pedig a kerékfordulatszám-különbségekre. A viszkokupling-alapú differenciálmű-záróval ellentétben a Torsen csak trakció alatt zárol, fékezés alatt nem, ami azt jelenti, hogy teljesen kompatibilis az ABS rendszerekkel, és javítja a stabilitást lassítás közben.

Érdemes megjegyezni, hogy a Range Rover (1970) és az orosz Lada Niva (1976) általában az első tömeggyártású járművek között szerepel tengelyközi differenciálművel — de mindkettő határozottan a terepjáró kategóriába tartozik. Az Audi Quattro az úttörő címet kifejezetten a személyautók körében igényli.

Korai négykerekes meghajtású versenyautók: A Spykertől a Bugattiig

Felfedezték-e a versenyautó-tervezők az állandó összkerékhajtást a Quattro-korszak előtt? A válasz határozott igen — és a történet sokkal mélyebbre nyúlik vissza, mint a legtöbben gondolnák.

Ferdinand Porsche első háború utáni projektje egy négykerekes meghajtású versenyautó volt: a Cisitalia 360, középmotoros elrendezéssel és 1,5 literes tizenkét hengeres motorral. Azonban az első kerékhajtása időszakos volt — a vezető csak az egyenes szakaszokon kapcsolta be, mielőtt visszaváltott hátsó kerékhajtásra a kanyarok előtt.

Porsche azonban sokkal korábban épített négykerekes meghajtású járművet: egy négy egyedi kerékmotor által hajtott elektromos autót, 1900-ra visszanyúlva. Az autótörténészek számára igazi meglepetést okoz azonban az 1902-es versenyautó, amelyet a holland gyártó, a Spyker épített. Abban az időben, amikor még csak a hátsó kerekekre szereltek fékeket, ennek az autónak igazi állandó összkerékhajtása volt — tengelyközi differenciálművel együtt.

A Spyker vállalatot 1880-ban alapította a Spijker fivérpár lovaskocsikészítőként. Első autójuk 1900-ban jelent meg, és két évvel később, Joseph Valentin Laviolette belga tervezővel együttműködve elkészítették a négykerekes meghajtású Spyker 60 HP versenyautót (1902–1907). Műszaki adatai rendkívül fejlettnek számítottak a korban:

• Három differenciálmű — tengelyközi és mindkét kerékközi
• Három külön fékezési mechanizmus — kettő a hátsó kerekeken, egy az első kardántengelyen
• Egy négykerekes meghajtásos rendszer, amelyet koncepcióban évtizedekig senki sem múlt felül

Az állandó négykerekes meghajtás koncepciója tehát jóval több mint száz éves. Nem sok négykerekes meghajtású Spyker készült — rendkívül drágák voltak, és soha nem értek el jelentős versenysikereket. A korai 1930-as években két ambiciózusabb AWD versenyautó-projekt következett: a Bugatti Tipo 53 és a Miller FWD.

A Bugatti Tipo 53 projekt Antonio Pichetto Fiat-mérnöktől eredt, aki 1930-ban terjesztette elő az ötletet Ettore Bugattinaknak. Három autót fejeztek be 1932-ben, mindegyik a következőket tartalmazta:

• 300 LE-s kompresszoros egyenes nyolchengeres motor
• Állandó összkerékhajtás három differenciálművel
• Transzferdoboz és tengelyközi differenciálmű integrálva a különálló sebességváltóval
• Mindkét tengelyre vezető kardántengelyek az autó bal oldalán
• Független első felfüggesztés keresztirányú rugón — szokatlan a Bugattinál

Annak ellenére, hogy a kortárs hátsó kerékhajtású autókat felülmúlta kavicsos kanyarokban, a Tipo 53 túlzott kormányzási erőt igényelt, mivel standard Cardan-csuklókat használt állandó sebességű csuklók helyett az első kardántengelyekben. A három autó 1935-ig versenyzett.

A Miller FWD részben azért jött létre, mert Harry Miller amerikai tervező tanulmányozta egy szétszerelés céljából vásárolt első kerékhajtású Bugattit. A Bugatti megközelítéséből inspirálódva Miller saját négykerekes meghajtású alvázát fejlesztette ki az FWD tehergépkocsi-vállalat szponzorálásával. Az egyik négykerekes meghajtású Miller az 1934-es Indianapolis 500 verseny élére állt, mielőtt mechanikai meghibásodással a kilencedik helyen kiesett.

Ezek az autók az autótörténelem egyik legkülönösebb „mi lett volna, ha” pillanatához is kapcsolódnak. Egy 1935-ös berlini AVUS-pályán tartott versenyen egy négykerekes meghajtású Miller a harmadik helyen haladt, amikor egyenes nyolchengeres motorja katasztrofálisan meghibásodott, törmelékeket szórva a lelátók felé. Adolf Hitler aznap ott volt a lelátókon. Ha akár egyetlen kis töredék is elérte volna, a második világháború — és a világtörténelem — menete teljesen más lehetett volna.

A Ferguson Formula: Az AWD rendszer, amely mindent megváltoztatott

Ahhoz, hogy megértsük az összkerékhajtás történetének következő kritikus fejezetét, hasznos visszatérni a nyílt tengelyközi differenciálművek alapvető korlátjára. Egy nyílt differenciálmű lehetővé teszi, hogy az egyik tengely szabadon forogjon, miközben a másik nem kap nyomatékot. Ha a hátsó kerekek teljesen elveszítik a tapadást, az első kerekek mozdulatlanok maradhatnak, miközben a hátsók pörögnek — a differenciálmű semmit sem tesz ennek megakadályozására.

Az SUV-okhoz kifejlesztett megoldás a pozitív zár volt: a vezető kézzel kapcsol be egy mechanizmust, amely mereven zárolja a differenciálmű fogaskerekét, a differenciálmeghajtást szilárd kapcsolattá alakítva. Ezt a megközelítést alkalmazták a korai Range Roverekben, a Lada Nivában és számos más terepjáróban — beleértve az első generációs Audi Quattrót is, amely 1984-ig megkövetelte a vezető kézi középső differenciálmű-zárását. A kézi zárás azonban újabb kompromisszum: szilárd felületeken ki kell kapcsolni, és nem nyújt védelmet, ha a kerékpörgés váratlanul kezdődik csúszós úton.

Az első automatikus önzáró tengelyközi differenciálmű Tony Rolt brit versenyző és mérnök alkotása volt. Barátjával és szintén versenyzőtársával, Fred Dixonnal együtt vezette a Rolt/Dixon Developments műhelyt a háború előtt. Ezt követően mindkettőjüket lenyűgözte az állandó összkerékhajtásban rejlő lehetőség. Miután felépítettek egy „Crab” nevű kísérleti négykerekes meghajtású tesztjárművet, 1950-ben csatlakoztak Harry Fergusonhoz — a sikeres traktorgyártóhoz — és megalapították a Harry Ferguson Research vállalatot.

Ferguson víziója nem egy versenyautó, hanem egy valóban biztonságos közúti autó volt: amelynek kerekei sem gyorsításkor nem pörögnek, sem fékezéskor nem blokkolnak. Rolt és Dixon elhatározta, hogy egy ilyen autót teljesen az alapoktól tervez — karosszériát, hajtásláncot és erőátvitelt is beleértve. Claude Hill tapasztalt tervezővel (korábban az Aston Martinnál) mint főmérnökkel hat évnyi fejlesztés után elkészítette a kísérleti Ferguson R4 szedánt. Műszaki adatai figyelemre méltóak voltak 1956-ra:

• Állandó összkerékhajtás önzáró tengelyközi differenciálművel
• Boxer négyhengeres motor
• Tárcsafékek mind a négy keréken
• A repülésből adaptált Dunlop MaxaRet elektromekanikus blokkolásgátló fékezési rendszer

A második prototípus, az 1962-es Ferguson R5 kombi, még képesebb volt. Az Autocar magazin tesztelői megjegyezték, hogy szinte lehetetlennek tűnő sebességeknél érte el a tapadás határát. Ennek ellenére egyetlen gyártó sem vállalkozott a Ferguson sorozatgyártásra — a bonyolultság és a költség túl magas volt. 1962-ben azonban Tony Rolt meggyőzte a Jensen Cars vezetőségét arról, hogy adaptálják a Ferguson Formula váltót az ő közelgő CV8 kupéjukhoz, amely egy 300 LE-s Chrysler V8 motort használt. Három évvel később elkészült egy kísérleti négykerekes meghajtású Jensen CV8 FF.

1966-ban a Jensen Interceptor váltotta fel a CV8-at — és a szabványos hátsó kerékhajtású kupé mellett a Jensen egy összkerékhajtásos változatot is kínált, amelyet egy visszafogott „FF” felirattal jelöltek. A Jensen FF lett a világ első sorozatgyártású autója, amely önzáró tengelyközi differenciálművet és ABS-t kombinált. Az „FF” jelölés a „Formula Ferguson” rövidítése. Főbb műszaki adatok:

• 6,3 literes Chrysler V8 nagy blokk motor, 325 LE teljesítménnyel
• Háromfokozatú TorqueFlite automata vagy négyfokozatú manuális sebességváltó
• Aszimmetrikus nyomatékelosztás: 63% a hátsó tengelyre, 37% az első tengelyre — a hátsó kerékhajtású kezelési jelleg megőrzése érdekében
• Egységes csatornás Dunlop MaxaRet ABS
• Fogaslécas szervokormány és tárcsafékek körben
• Végsebesség 212 km/h; 0–100 km/h 7,7 másodperc alatt; menetrendkész tömeg kb. 1800 kg
• Egyesült Királyságbeli ár 1968-ban: kb. 6000 font — hasonló a legolcsóbb Rolls-Royce-hoz
• Összes gyártott példány: 318 db (1966–1971)

Az akkori minden autós újságíró dicsérte a Jensen FF kivételes stabilitását és amit „szinte korlátlan tapadási tartaléknak nedves aszfalton” írtak le. Tragikus módon Harry Ferguson maga soha nem látta a Jensen FF-et — 1960-ban meghalt.

Miért szentelünk ennyi időt a Ferguson Formulának? Mert a Harry Ferguson Research volt az első szervezet a világon, amely az összkerékhajtást elsősorban az aktív biztonság eszközeként kezelte — nem csupán a terepjáró trakciós problémák megoldásaként. Az aszimmetrikus nyomatékelosztás tudatos döntés volt, hogy elkerüljék a szimmetrikus AWD rendszereket sújtó kiszámíthatatlanságot. Egy hátsó kerékhajtású autón a csúszós kanyarban alkalmazott túlzott gáz kiszámítható túlkormányzást okoz. Első kerékhajtású autón kiszámítható alákormányzást okoz. Szimmetrikus AWD autón a reakció attól függ, melyik tengelynek rosszabb a tapadása — ami félreérthető és veszélyes lehet. A nyomaték hátsó tengelyre irányításával a Ferguson Formula a Jensen FF-nek csaknem kiszámítható hátsó kerékhajtású kezelési viselkedést adott a legtöbb körülmény között.

A viszkokupling feltalálása

A Ferguson Formula önzáró mechanizmusának egy jelentős korlátja volt: az átugrási kuplingok bináris, be-ki módon működtek. Az átmenet a nyílt differenciálmű és a teljes zárás között azonnali volt, ami a bekapcsolás pillanatában saját kezelési bizonytalanságát teremthette. Olyan mechanizmusra volt szükség, amely a differenciálzárás mértékét simán és fokozatosan változtathatta.

Az 1960-as évek végén Tony Rolt és Derek Gardner — később a Tyrrell Forma–1-es autók főtervezője — a viszkózus ventilátor-hajtómű kuplungokban használt szilikon folyadékkal kísérletezgett. Az eredmény a viszkokupling volt: egy hengerek alakú ház szilikon folyadékkal töltve, váltakozó súrlódólemezes csomagokkal, amelyek az egyes kimeneti tengelyekhez kapcsolódnak.

A működési elve:

• Normál körülmények között, amikor az összes kerék hasonló sebességgel forog, a lemezes csomagok alig mozdulnak egymáshoz képest, és a kuplingnak nincs hatása a differenciálműre.
• Amikor az egyik tengely megcsúszik, a kimeneti tengelye gyorsabban forog, ami a lemezes csomagokat egymáshoz képest forgásra készteti, és nyíróerőnek teszi ki a szilikon folyadékot.
• A nyírás növeli a hőmérsékletet és a nyomást a kuplingon belül, drasztikusan növelve a folyadék viszkozitását.
• Ez a viszkozitásnövekedés a lemezeket egymásba való húzásra készteti, fokozatosan fékezve a gyorsabban forgó tengelyt, és részlegesen vagy teljesen zárolva a differenciálmű.

A viszkokupling szabadalmaztatása után Tony Rolt 1971-ben megalapította az FF Developments (FFD) vállalatot az összkerékhajtású váltóberendezések kereskedelmi forgalmazására. A korai projektek közé tartozott négykerekes meghajtású Bedford teherautók a brit erdészeti szolgálatok számára, Ford Zephyr FF rendőrautók egy sorozata és Opel Senator 4×4 szedánok a berlini brit katonai misszió számára.

Az FFD legjelentősebb gyártási teljesítménye az AMC Eagle (1979–1988) váltóberendezése volt — az AMC Concord szedán megemelt, összkerékhajtású változata, nagyobb gumiabroncsokkal és 75 mm-es karosszériaemeléssel. Az AMC Eagle volt a világ első sorozatgyártású autója, amely viszkokuplinggal zárolt tengelyközi differenciálművet használt. Bár enyhe terepjáróként, nem teljesítményautóként tervezték, átviteli felépítménye néhány legtöbbet dicsért teljesítményű AWD autó közvetlen ősévé vált — köztük a Subaru Impreza WRX és a Mitsubishi Lancer Evolution korai generációinak.

Önzáró differenciálművek: A Torsentől az elektronikus vezérlésig

Amikor az Audi Quattro 1981-ben megkezdte a gyártást — két évvel az AMC Eagle debütálása után — hagyományos nyílt tengelyközi differenciálmű és kézzel működtethető pozitív zár kombinációját használta. Az Audi megoldásának eleganciája a kompaktságában rejlett: a hosszirányban felszerelt motor közvetlenül a hátsó tengely felé mutatott, és egy tengelyközi differenciálmű közvetlenül a sebességváltóba volt integrálva. A sebességváltó másodlagos tengelyét üregesre alakították, és az első kardántengelyt azon vezették át. Ferdinand Piëch csapata szimmetrikus 50:50 nyomatékelosztást választott az első és hátsó tengely között.

1984-ben a kézi differenciálzáró karok végül eltűntek az Audi utasteréből, helyüket a Torsen (TORque SENsing — nyomatékérzékelő) önzáró differenciálmű vette át. A Torsen számos fő előnnyel rendelkezik:

• Teljesen mechanikus — nincs szükség elektronikára, folyadékra vagy vezetői beavatkozásra
• A kimeneti tengelyeken lévő nyomatékváltozásokra reagál, nem sebességkülönbségekre, ami azt jelenti, hogy a kerékpörgés tényleges megkezdése előtt képes reagálni
• A viszkokuplinggal ellentétben csak trakció alatt zárol, fékezés alatt nem, ami teljesen ABS-kompatibilissé teszi
• A zárás és nyitás sima és folyamatos, bináris átmenetek nélkül

A Torsen bevált képessége a kezelési és stabilitási fejlesztések nyújtásában teljesítményautókon később vonzotta az SUV mérnökeit is, akik autószerű dinamikát kerestek. Ma olyan járművek váltóiban is megtalálható, mint a Range Rover, a Volkswagen Touareg, a Porsche Cayenne és a Toyota Land Cruiser Prado.

Az 1980-as években az Audi Quattro rali-dominanciája AWD-fegyverkezési versenyt indított el a B-csoport versenyzői között. Néhány évaden belül a következő négykerekes meghajtású raliautók mind megjelentek — mindegyik FFD viszkokupling-technológiát alkalmazva önzáró differenciálműveiben:

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

Stuart Rolt, Tony fia, ebben az időszakban menedzselte az FFD és a rali csapatok közötti kapcsolatokat.

Az 1990-es évek elején az oroszországi AZLK gyár is az FFD-hez fordult, hogy AWD raliváltozatot fejlesszen ki a Moszkvics 2141-ből. A Ford RS200-éval megegyező háromdiferenciálmű-elrendezést alkalmazva a kísérleti négykerekes meghajtású Moszkvics figyelemre méltóan kiszámítható kezelési viselkedést ért el szélsőséges körülmények között. A tesztelés egy fontos elvet tárt fel: az egyes viszkokuplingok zárómerevségének egyenkénti beállításával a mérnökök széles tartományban finomhangolhatták az autó kezelési egyensúlyát:

• Merevebb hátsó kerékközi differenciálmű → erősebb túlkormányzási hajlam
• Merevebb első vagy tengelyközi differenciálmű → erősebb alákormányzás és stabilitás

Ez a hangolhatóság az oka annak, hogy a modern WRC raliautók elektronikusan vezérelt többlemezes kuplingcsomagokat használnak passzív viszkokuplingok helyett mindhárom differenciálműben. Hidraulikus működtetők és egy fedélzeti számítógép valós időben változtathatja az egyes differenciálművek zárási fokát — a kanyarba lépéskor felszabadítva a kuplingokat, hogy az autó szabadon elfordulhasson, majd fokozatosan befeszítve azokat, ahogy a vezető egyenesbe gyorsít, maximalizálva a tapadást, miközben elkerüli az alákormányzást.

Két gyártó volt úttörő az elektronikusan vezérelt differenciálművek terén a közúti autókon:

• Mercedes-Benz 4Matic (1986, W124 E-osztály): Három elektronikusan vezérelt kupling szekvenciálisan kapcsolta be az első tengelyt, majd zárolta a tengelyközi differenciálművet, majd a hátsó differenciálművet szükség szerint. A rendszer hatékony volt, de túlzottan összetett, és az elektronika laza felületeken észrevehetően okozta az első kerekek csatlakozását és leválasztását.
• Porsche 959 (1986): Két elektronikusan vezérelt kupling négy választható vezető mód alapján. A 959 rendszere kifinomultabb volt és jobban alkalmas volt a nagy teljesítményű felhasználásra.

A differenciálmű kiváltása: Haldex és egyszerűsített AWD rendszerek

Miközben a ralimédosok az önzáró differenciálművek határait feszegették, a tömegpiaci személyautók tervezői az ellentétes irányba mozdultak — teljesen kiküszöbölték a tengelyközi differenciálművet, és egyedül egy viszkokuplinggal helyettesítették. Az 1985-ös Volkswagen Golf II Syncro volt az első európai személyautó, amely ezt a megközelítést alkalmazta. A váltóberendezést a GKN mérnökei fejlesztették ki, amely 1969-ben felvásárolta az FFD-t.

Az egyszerűsített viszkokupling-elrendezés egyértelmű előnyöket kínált a tömeggyártás számára:

• Az összkerékhajtásos modell az alkatrészek nagy részét megosztotta a szabványos első kerékhajtású verzióval, csökkentve a gyártási költségeket és bonyolultságot
• Normál körülmények között az autó azonos módon viselkedett, mint egy első kerékhajtású autó
• Amikor az első kerekek megcsúsztak, a viszkokupling kb. 0,2 másodpercen belül a nyomaték akár 70%-át átvihette a hátsó tengelyre

Ez a késleltetett bekapcsolás azonban kezelési veszélyt teremtett: egy autó, amely kezdetben első kerékhajtású járműként viselkedett (az elején kitolva a kanyarban), hirtelen hátsó kerékhajtású viselkedésre válthatott, amikor a viszkokupling bekapcsolt, meglepve a vezetőket. A japán gyártók különböző megoldásokat vizsgáltak, köztük több viszkokupling felszerelése — egyes modellek, például az 1988-as Nissan Sunny/Pulsar, hármat használt: egyet a hátsó meghajtás bekapcsolásához és egyet-egyet az egyes kerékközi differenciálművek zárolásához. A Mazda Concerto 4WD még messzebb ment, viszkokuplingokat alkalmazva a tengelyközi és a hátsó kerékközi differenciálmű helyett is.

A következő evolúciós lépés a viszkokuplingot elektronikusan vezérelt hidraulikus többlemezes kuplinggal váltotta fel — sokkal gyorsabb és pontosabban irányítható eszközzel. A Haldex kupling, amely a viszkokuplingot felváltotta a Volkswagen Golf IV-en és annak platformtestvérein, ennek a technológiának a legjobban ismert példája. A működési elve:

• Homlokbütykök érzékelik az első és hátsó tengelyek közötti fordulatszám-különbséget
• A bütyfelületeken guruló görgők dugattyúkat tolnak gyűrűhengeres egységekben, hidraulikus folyadékot pumpálva
• A folyadéknyomás összeszorítja a többlemezes kuplingcsomagot, nyomatékot adva át a hátsó tengelyre
• Egy szolenoidszelep, amelyet a jármű elektronikája vezérel, bármikor kiengetheti a nyomást — lehetővé téve a végtelenül változtatható nyomatékelosztást

Ma a legtöbb AWD személyautó és crossover ennek az elektronikusan vezérelt kuplingarchitektúrának valamely változatát használja — legyen az Haldex a Volkswagen Csoport járművein, a Honda VTM-4 vagy a BMW xDrive. A modern kuplingrendszerek sebessége a bekapcsolási késleltetést olyan szintre csökkentette, hogy normál vezetés közben észrevehetetlen. A vezérlőszoftver hangolása ma már fontosabb, mint maga a hardver: a Golf 4Motion és az Audi A3 Quattro mechanikailag azonos váltót használ, de a különböző szoftver a Volkswagent szimmetrikus nyomatékelosztással látja el, míg az Audi kalibrációja a nyomaték 60%-át az első tengelyre irányítja a megszokottabb első kerékhajtású jellegért.

AWD technológia ma: Melyik rendszer a legjobb?

Az időszakos összkerékhajtásos rendszerek kézzel kapcsolható második tengellyel szerencsére eltűntek a személyautókból. A fennmaradó felépítmények mindegyikének megvannak az előnyei:

• Állandó AWD önzáró tengelyközi differenciálművel (viszkokupling, mint a Subarunál, Torsen mechanikus, mint az Audi A4/A6/A8 Quattronál és a Volkswagen Phaetonnál, vagy elektronikusan vezérelt kuplingok, mint a Mitsubishi Lancer Evonál): a legszimulatívabb és legjutalmazóbb rendszerek, amelyek képesek valóban javítani a kezelési tulajdonságokat úton és versenypályán egyaránt, ha megfelelően kalibrálják.
• Állandó AWD nyílt tengelyközi differenciálművel (mint a Mercedes-Benz 4Maticnál): csúszásgátló elektronikára támaszkodik az önzárás hiányának kompenzálására. Úton hatékony, de mechanikailag kevésbé proaktív.
• Időszakos hátsó meghajtás vezérelt kuplinggal (Haldex, mint a Volvo, Saab és különböző Volkswagen Csoport crossovereken): a leggyakoribb elrendezés a modern crossoverekben — költséghatékony, könnyű, és a gyorsabb elektronikának köszönhetően egyre képesebb.

Az AWD fejlesztés domináns trendje a nyomatékvektorizálás — nem csupán a nyomaték elosztása az első és hátsó tengely között, hanem aktív változtatása egy tengelyen a bal és jobb kerekek között. A Mitsubishi Lancer Evolution X képviseli a csúcstechnológiát: S-AWC rendszere egy elektronikusan vezérelt középső differenciálmű (ACD) és egy aktív oldalirány-vezérlő (AYC) hátsó differenciálmű kombinációja, amely képes a nyomatékot a hátsó kerekek között egymástól függetlenül áthelyezni. További fogaskerék-készletek proaktívan változtathatják a nyomatékegyensúlyt, mielőtt a tapadás elvész, nem reaktívan, miután a kerékpörgés már megkezdődött.

Gyakorlati szempontból a modern AWD rendszerek közötti valódi kezelési különbségek egyre szűkülnek, ahogy a vezérlőelektronika egyre kifinomultabbá válik. Egy jól kalibrált Haldex-alapú rendszer egy crossoverben olyan stabilitást nyújthat, amely egy generációval ezelőtt egy mechanikus Torsen differenciálmű esetén is figyelemre méltónak tűnne. Ez végső soron az irány, amerre a technológia halad — és a végpont lehet az elektromos autó négy egyedi kerékmotor, amelyek mindegyike precízen vezérelt nyomatékot biztosít, mechanikus hajtáslánc nélkül.

Ez egy fordítás. Az eredeti cikket itt olvashatja: https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4f54.html