Բացատրվում է բոլորանիվ քարշակը՝ պատմություն, տեխնոլոգիա և ինչպես են աշխատում AWD համակարգերը

Այս հոդվածը սկզբում պետք է լիներ ուղիղ տեխնիկական ուղեցույց՝ մոտավորապես այն ամենը, ինչ երբևէ ցանկացել եք իմանալ բոլորանիվ քարշակի մասին, բայց չեք իմացել ում հարցնել։ Ծրագիրն էր բացատրել, թե ինչպես է բաց differential-ը տարբերվում visco-coupler-ից կամ Haldex հանգույցից, իրականում ինչ է անում self-locking differential-ը, և ինչու է այդ ամենը կարևոր։ Բայց որքան խորացանք պատմության մեջ, այնքան այն ավելի զարմանալի դարձավ։ Մշտական բոլորանիվ քարշակով առաջին մարդատար մեքենան կառուցվել է Netherlands-ում ավելի քան հարյուր տարի առաջ։ Իսկ 1935-ին չորս անիվներով շարժվող American մրցարշավային մեքենան զարմանալիորեն մոտեցավ համաշխարհային պատմության ընթացքը փոխելուն։

Ինչո՞ւ է մարդատար մեքենային ընդհանրապես պետք բոլորանիվ քարշակ։ 21-րդ դարում պատասխանը ակնհայտ է թվում՝ ավելի լավ կպչում, սայթաքուն մակերևույթների վրա անիվների պտտվելու պակաս, ավելի լավ կայունություն հզորության տակ։ Չորս քարշակող անիվը պարզապես ավելի լավ է, քան երկուսը։ Սակայն ոլորտը զարմանալիորեն երկար ժամանակ պահանջեց դրան արձագանքելու համար։ Հարցրեք ցանկացած ավտոմոբիլային պատմաբանի, և նա կասի, որ զանգվածային մեքենաների բոլորանիվ քարշակի դարաշրջանը սկսվեց 1980-ին Audi Quattro-ով, մի քանի հազվագյուտ նախորդներով՝ 1966-ի British supercar Jensen FF-ով և 1972-ի Subaru Leone 4WD-ով։ Իսկ իսկական մասնագետը կավելացնի, որ վաղ չորսանիվ Subarus-ը ամենևին մշտական բոլորանիվ քարշակ չէր։ Դրանք part-time էին։ Եվ հենց այդ տարբերությունն է ամբողջ պատմությունը։

Part-Time 4WD՝ ժամանակավոր լուծում

Միայն մեկ առանցք որոշ ժամանակ վարելը փոխզիջում է, և ճանապարհային մեքենայի համար՝ ոչ էլեգանտ։ Part-time 4WD տերմինը գալիս է SUVs-ի և off-road trucks-ի աշխարհից։ Այս սխեմայում մեկ առանցքը մշտապես քշում է, իսկ մյուսը պահանջի դեպքում կոշտ միացվում է, բայց այդ կոշտ միացումը կարելի է օգտագործել միայն ճանապարհից դուրս։ Tarmac-ի վրա համակարգը պետք է ամբողջությամբ անջատվի։

Ինչու է կոշտ միացումը ձախողվում tarmac-ի վրա

• Երբ մեքենան շրջադարձ է կատարում, առջևի անիվները անցնում են ավելի երկար աղեղ, քան հետևիները, և հետևաբար պետք է ավելի արագ պտտվեն։
• Կոշտ միացված բոլորանիվ քարշակի համակարգում առջևի անիվների կպչումը նվազում է, մինչդեռ հետևում torque-ը աճում է։
• Որոշ դեպքերում առջևի անիվները կարող են առաջացնել արգելակման ուժ, ոչ թե շարժիչ ուժ, ավելացնելով դիմադրությունը և դժվարացնելով մեքենայի ղեկումը։
• Ցեխի կամ ձյան նման փափուկ մակերևույթների վրա սա կառավարելի է, բայց tarmac-ի վրա առաջացնում է drivetrain-ի ուժեղ լարում և ղեկման խնդիրներ։

Շրջադարձում յուրաքանչյուր անիվ հետևում է իր սեփական աղեղին և պետք է պտտվի իր սեփական արագությամբ։ Այդ պատճառով մշտական բոլորանիվ քարշակը երեք differential է պահանջում՝ երկուսը յուրաքանչյուր առանցքի անիվների միջև, և մեկը՝ հենց առանցքների միջև, որպեսզի առջևն ու հետևը կարողանան միմյանցից անկախ պտտվել։

Ժամանակավոր փոխանցումով մեքենաները. GAZ-61-ից մինչև Subaru Leone

Կոշտ միացված բոլորանիվ քարշակը, այնուամենայնիվ, հասավ մի քանի ճանապարհային մեքենայի, թեև բնավորությամբ դրանք ավելի մոտ էին off-road trucks-ին։ USSR-ում GAZ-61 Emka-ն՝ վեց գլանով շարժիչով և part-time առջևի առանցքով չորսանիվ saloon-ը, փոքրաքանակ արտադրություն մտավ դեռ 1938-ին։ Պատերազմից հետո նույն գաղափարը հայտնվեց off-road GAZ-M72 Pobeda-ում և Moskvitch-410-ում։ 1972-ի Subaru Leone 4WD-ն հետևեց նույն տրամաբանությանը՝ կառուցված ծանր ճանապարհների համար, ավելի բարձր, քան առջևաքարշ Subarus-ը, հետևի առանցքով, որը վարորդը ձեռքով էր միացնում։

Subaru Leone 4WD Station Wagon-ը (1972–1979) առջևաքարշ հարթակի չորսանիվ հարմարեցում էր՝ ձեռքով միացվող հետևի առանցքով։ Հիմնական բնութագրերը ներառում էին՝

• Շարժիչի տարբերակներ՝ 1.4-litre (72 hp) կամ 1.6-litre (80 hp)
• Թափքի տեսակներ. ունիվերսալ, սեդան և պիկապ
• Հետին անիվների միացում. ձեռքով՝ մեխանիկական փոխանցատուփով մեքենաներում, ավտոմատ՝ բազմասկավառակ շփման կցորդիչի միջոցով ավտոմատներում
• Այս part-time դասավորությունը բոլոր չորսանիվ Subarus-ում շարունակվեց մինչև 1989

Part-time drive-ի հիմնական խնդիրն այն է, որ այն անօգուտ է ասֆալտապատ ճանապարհների վրա, որտեղ մեքենաների մեծ մասը անցկացնում է իր կյանքի մեծ մասը, բայց մեքենան ամենուր տանում է transfer case-ի, երկրորդ driveshaft-ի և ամբողջ լրացուցիչ առանցքային հավաքույթի քաշը։ Part-time համակարգը full-time դարձնելու համար պետք է ճիշտ մեկ լրացուցիչ բաղադրիչ՝ inter-axle differential transfer case-ի ներսում։

Full-time բոլորանիվ քարշակ՝ ինչպես է աշխատում և ինչու է կարևոր

Երեք differential, մեկ սկզբունք

Inter-axle differential-ը մշտական բոլորանիվ քարշակի բանալին է։ Երկու inter-wheel differential-ները թույլ են տալիս յուրաքանչյուր առանցքի ձախ և աջ անիվներին շրջադարձում պտտվել տարբեր արագություններով։ Inter-axle differential-ը նույն աշխատանքն է կատարում առջևի և հետևի առանցքների միջև։ Երեքն ունեցող մեքենան կարող է մշտական բոլորանիվ քարշակ օգտագործել ցանկացած մակերևույթի վրա՝ առանց drivetrain-ը կապելու կամ ղեկումը բթացնելու։

Տեսականորեն բավական պարզ է, բայց մինչև վաղ 1980s ոլորտը full-time բոլորանիվ քարշակը ճանապարհային մեքենայի համար ավելորդ էր համարում։ Ընդունված կարծիքն այն էր, որ չոր tarmac-ի վրա երկրորդ զույգ անիվներ և դրանց հետ կապված ամեն ինչ պտտեցնելը միայն աղմուկ և վառելիքի ծախս է ավելացնում։

Ինչ ապացուցեց Quattro-ն

Audi Quattro-ն վերջնականապես փոխեց այդ մտածողությունը։ Շարժիչի torque-ը մշտապես բոլոր չորս անիվների վրա տարածելով՝ full-time համակարգը՝

• Ավելի մեծ կպչման պաշար է թողնում շրջադարձերում կողային ուժերը հաղթահարելու համար
• Զգալիորեն բարելավում է կայունությունը շրջադարձի կեսում արագանալիս կամ արգելակելիս
• Նվազեցնում է throttle inputs-ից առաջացող հանկարծակի oversteer-ի կամ understeer-ի վտանգը

Ուշ 1980s-ի Audi 80 Quattro-ն ցույց է տալիս, թե որքան մշակված դարձավ դասավորությունը։ Quattro ճարտարապետությունը ավելի կոմպակտ է, քան մրցակից Ferguson Formula transmission-ը։ 1984-ից Audi-ն տեղադրեց Torsen self-locking differential՝ զուտ մեխանիկական սարք, որը արձագանքում է յուրաքանչյուր output shaft-ի torque-ին, ոչ թե անիվների արագության տարբերությանը։ Ի տարբերություն visco-coupler-ի, Torsen-ը փակվում է միայն traction-ի տակ, երբեք՝ արգելակելիս, ինչը այն լիովին համատեղելի է դարձնում ABS-ի հետ և ավելի կայուն՝ դանդաղեցման ժամանակ։

Արժե նշել, որ Range Rover-ը (1970) և Russian Lada Niva-ն (1976) սովորաբար համարվում են inter-axle differential-ով առաջին զանգվածային արտադրության մեքենաները, բայց երկուսն էլ ակնհայտ off-roaders են։ Audi Quattro-ի պնդումը վերաբերում է հատկապես մարդատար մեքենաների մեջ առաջինը լինելուն։

Վաղ չորսանիվ մրցարշավային մեքենաներ՝ Spyker-ից Bugatti

Արդյո՞ք մրցարշավային մեքենաների նախագծողները ուսումնասիրել էին full-time բոլորանիվ քարշակը Quattro դարաշրջանից առաջ։ Այո, միանշանակ, և պատմությունը շատ ավելի հեռու է գնում, քան շատերն են սպասում։

Porsche-ի չորսանիվ փորձերը

Ferdinand Porsche-ի առաջին հետպատերազմյան նախագիծը չորսանիվ մրցարշավային մեքենա էր՝ Cisitalia 360, միջին շարժիչով և 1.5-litre տասներկու գլանով շարժիչով։ Նրա առջևի քարշակը part-time էր. վարորդը այն միացնում էր ուղիղ հատվածներում և շրջադարձերից առաջ վերադառնում հետևաքարշին։

Porsche-ն իրականում դրանից շատ ավելի վաղ էր կառուցել չորսանիվ մեքենա՝ էլեկտրական մեքենա չորս առանձին անիվային շարժիչներով, 1900 թվականից։

The Spyker 60 HP, 1902

Ավտոմոբիլային պատմաբանների համար իրական ցնցումը Dutch արտադրող Spyker-ի 1902 մրցարշավային մեքենան է։ Այն ժամանակ, երբ նույնիսկ արգելակները տեղադրվում էին միայն հետևի անիվների վրա, այս մեքենան ուներ իրական full-time բոլորանիվ քարշակ՝ inter-axle differential-ով։

Spyker-ը հիմնվել էր 1880-ին Spijker եղբայրների կողմից որպես ձիաքարշ կառքերի արտադրող։ Նրանց առաջին մեքենան հայտնվեց 1900-ին, և երկու տարի անց, Belgian նախագծող Joseph Valentin Laviolette-ի հետ աշխատելով, նրանք արտադրեցին չորսանիվ Spyker 60 HP մրցարշավային մեքենան (1902–1907)։ Նրա բնութագրերը ժամանակի համար արտասովոր էին՝

• Երեք դիֆերենցիալ՝ միջառանցքային և երկու միջանիվային
• Երեք առանձին արգելակման մեխանիզմ՝ երկուսը հետևի անիվների վրա, մեկը՝ առջևի driveshaft-ի վրա
• Չորսանիվ համակարգ, որի գաղափարին տասնամյակներով չէին հասնելու

Այսպիսով full-time չորսանիվ քարշակի գաղափարը ավելի քան մեկ դար հին է։ Շատ չորսանիվ Spykers չկառուցվեցին. դրանք չափազանց թանկ էին և մրցումներում մեծ հաջողության չհասան։ Վաղ 1930s-ին հետևեցին երկու ավելի հավակնոտ նախագծեր։

Bugatti Tipo 53 and Miller FWD

Bugatti Tipo 53-ը սկսվեց Fiat-ի ինժեներ Antonio Pichetto-ից, որը գաղափարը ներկայացրեց Ettore Bugatti-ին 1930-ին։ Երեք մեքենա ավարտվեց 1932-ին, յուրաքանչյուրն ուներ՝

• 300 ձ.ու. հզորությամբ կոմպրեսորով շարքային ութցիլինդրանի շարժիչ
• Մշտական բոլոր անիվների փոխանցում երեք դիֆերենցիալով
• Բաշխիչ տուփ և միջառանցքային դիֆերենցիալ՝ ինտեգրված առանձին տեղադրված փոխանցատուփի հետ
• Երկու առանցքների drive shafts-ը տեղադրված մեքենայի ձախ կողմում
• Անկախ առջևի կախոց transverse spring-ի վրա՝ անսովոր Bugatti-ի համար

Tipo 53-ը խճային շրջադարձերում գերազանցում էր ժամանակակից հետևաքարշ մեքենաներին, բայց ղեկը սարսափելի ծանր էր. առջևի driveshafts-ը օգտագործում էր սովորական Cardan joints, ոչ թե constant-velocity joints։ Երեք մեքենաները մրցեցին մինչև 1935։

Miller FWD-ն առաջացավ մասամբ այն պատճառով, որ American նախագծող Harry Miller-ը ուսումնասիրել էր առջևաքարշ Bugatti, որը գնվել էր հատուկ քանդելու համար։ Տպավորված իր տեսածից՝ Miller-ը FWD truck company-ի հովանավորությամբ մշակեց իր չորսանիվ chassis-ը։ Չորսանիվ Millers-ից մեկը գլխավորում էր 1934 Indianapolis 500-ը, մինչև մեխանիկական խնդիրը այն իջեցրեց իններորդ տեղ։

Մոտ վրիպում AVUS-ում, 1935

Այս մեքենաները կապվում են նաև ավտոմոբիլային պատմության ամենատարօրինակ ինչ կլիներ եթե պահերից մեկի հետ։ 1935-ին Berlin-ի AVUS track-ում մրցավազքի ժամանակ չորսանիվ Miller-ը երրորդն էր, երբ նրա straight-eight engine-ը աղետալիորեն խափանվեց և բեկորներ նետեց դեպի grandstands։ Adolf Hitler-ը այդ օրը տրիբունաներում էր։ Եթե նույնիսկ փոքր բեկոր հասներ նրան, Second World War-ի և համաշխարհային պատմության ընթացքը կարող էր բոլորովին այլ լինել։

Ferguson Formula՝ AWD համակարգը, որը փոխեց ամեն ինչ

Բաց կենտրոնական դիֆերենցիալի խնդիրը

Հաջորդ գլուխը հասկանալու համար օգտակար է վերադառնալ բաց inter-axle differential-ի հիմնական սահմանափակմանը։ Բաց differential-ը թույլ է տալիս մեկ առանցքին ազատ պտտվել, մինչ մյուսը ընդհանրապես torque չի ստանում։ Եթե հետևի անիվները լիովին կորցնեն կպչումը, առջևիները կարող են կանգնած մնալ, մինչ հետևիները պտտվում են, և differential-ը ոչինչ չի անում դա կանգնեցնելու համար։

SUV աշխարհի պատասխանը positive locking-ն էր. վարորդը միացնում է մեխանիզմ, որը կոշտ փակում է differential gears-ը՝ differential drive-ը դարձնելով ամուր կապ։ Վաղ Range Rovers-ը օգտագործում էր դա, նույնը՝ Lada Niva-ն և տասնյակ այլ off-roaders, ինչպես նաև առաջին սերնդի Audi Quattro-ն, որի վարորդը մինչև 1984 պետք է ձեռքով փակեր կենտրոնական differential-ը։ Բայց ձեռքով lock-ը ևս մեկ փոխզիջում է։ Այն պետք է բացվի կոշտ մակերևույթների վրա և ոչինչ չի տալիս, եթե անիվը հանկարծ սկսի պտտվել սայթաքուն ճանապարհին։

Rolt, Dixon և Harry Ferguson

Առաջին ավտոմատ self-locking inter-axle differential-ը British մրցարշավորդ և ինժեներ Tony Rolt-ի աշխատանքն էր։ Իր ընկերոջ և մրցակից Fred Dixon-ի հետ նա պատերազմից առաջ վարել էր Rolt/Dixon Developments արհեստանոցը. հետո երկուսն էլ տարվեցին այն հարցով, թե ինչ կարող է անել մշտական բոլորանիվ քարշակը։ Նրանք կառուցեցին Crab անունով փորձարարական չորսանիվ testbed, իսկ 1950-ին միացան հաջողակ տրակտոր արտադրող Harry Ferguson-ին՝ ստեղծելու Harry Ferguson Research-ը։

Ferguson-ը մրցարշավային մեքենա չէր ուզում։ Նա ուզում էր իսկապես անվտանգ ճանապարհային մեքենա՝ որի անիվները ոչ կպտտվեին արագացման տակ, ոչ էլ կփակվեին արգելակելիս։ Rolt-ն ու Dixon-ը սկսեցին այն նախագծել զրոյից՝ թափք, transmission և powertrain միասին, փորձառու նախագծող Claude Hill-ի հետ, նախկինում Aston Martin-ից, որպես գլխավոր ինժեներ։ Փորձարարական Ferguson R4 saloon-ը ավարտվեց վեց տարվա աշխատանքից հետո, և նրա բնութագրերը 1956-ի համար ուշագրավ էին՝

• Մշտական բոլոր անիվների փոխանցում ինքնափականվող միջառանցքային դիֆերենցիալով
• A flat-four engine
• Disc brakes բոլոր չորս անիվների վրա
• Dunlop MaxaRet էլեկտրամեխանիկական հակաբլոկավորման արգելակման համակարգը՝ ավիացիայից փոխառված

Ferguson Formula-ի բաշխիչ տուփի ներսում

Ferguson Formula transmission-ի սիրտը transfer case-ի ներսում հնարամիտ self-locking մեխանիզմ էր։ Differential-ից բացի, հանգույցը պահում էր լրացուցիչ gear set, երկու ball overrunning clutches և երկու friction discs փաթեթ։ Սովորական ընթացքի ժամանակ այդ տարրերը լուռ անգործ էին։ Բայց հենց որ մեկ առանցքի անիվները սկսում էին սահել՝ ստեղծելով output shaft speeds-ի տարբերություն, clutches-ից մեկը միանում էր, սեղմում իր friction pack-ը differential gears-ի դեմ և տեղում differential drive-ը դարձնում ամուր կապ։

Երկրորդ նախատիպը՝ 1962 Ferguson R5 estate-ը, ավելի լավն էր։ Autocar-ի փորձարկողները նշեցին, որ այն հասնում էր կպչման սահմաններին գրեթե անհնար թվացող արագություններով։ Այնուամենայնիվ ոչ մի արտադրող չէր ցանկանում Ferguson-ը արտադրության դնել. բարդությունն ու արժեքը չափազանց մեծ էին։

Jensen FF-ը վաճառքի է դուրս գալիս

1962-ին Tony Rolt-ը համոզեց Jensen Cars-ի ղեկավարությանը Ferguson Formula transmission-ը հարմարեցնել իրենց առաջիկա CV8 coupe-ի և նրա 300 hp Chrysler V8-ի համար։ Երեք տարի անց փորձարարական չորսանիվ Jensen CV8 FF-ը արդեն աշխատում էր։

1966-ին Jensen Interceptor-ը փոխարինեց CV8-ին, և ստանդարտ հետևաքարշ coupe-ի կողքին Jensen-ը առաջարկեց բոլորանիվ տարբերակ՝ զուսպ FF նշանով, այսինքն՝ Formula Ferguson։ Jensen FF-ը դարձավ աշխարհում առաջին արտադրական մեքենան, որը համադրեց self-locking inter-axle differential-ը ABS-ի հետ։ Հիմնական բնութագրերը ներառում էին՝

• 6.3 լիտրանոց Chrysler V8 big-block շարժիչ՝ 325 ձ.ու. հզորությամբ
• Եռաստիճան TorqueFlite ավտոմատ կամ քառաստիճան մեխանիկական փոխանցատուփ
• Ասիմետրիկ torque split՝ 63% դեպի հետևի առանցք, 37% դեպի առջև՝ հետևաքարշ ղեկման բնույթը պահելու համար
• Մեկ ալիքով Dunlop MaxaRet ABS
• Ատամնաձող-ատամնանիվ տիպի ուժեղացուցիչով ղեկ և սկավառակային արգելակներ բոլոր անիվների վրա
• Առավելագույն արագություն 212 km/h; 0–100 km/h՝ 7.7 վայրկյանում; kerb weight մոտ 1,800 kg
• UK գինը 1968-ին՝ մոտ £6,000, նման ամենաէժան Rolls-Royce-ին
• Ընդհանուր արտադրություն՝ 318 մեքենա (1966–1971)

Այդ դարաշրջանի յուրաքանչյուր ավտոմոբիլային լրագրող գովեց Jensen FF-ի կայունությունը և այն, ինչ նրանք նկարագրում էին որպես գրեթե անսահման traction margin թաց asphalt-ի վրա։ Harry Ferguson-ը մեքենան երբեք չտեսավ. նա մահացավ 1960-ին։

Ինչու էր Ferguson Formula-ն կարևոր

Ինչու այսքան երկար կանգ առնել Ferguson Formula-ի վրա։ Որովհետև Harry Ferguson Research-ը աշխարհում առաջին կազմակերպությունն էր, որը բոլորանիվ քարշակը նախ և առաջ դիտեց որպես active safety գործիք, ոչ թե որպես off-road traction-ի պատասխան։

Ասիմետրիկ torque split-ը դիտավորյալ քայլ էր այն անկանխատեսելիության դեմ, որը հետապնդում է սիմետրիկ համակարգերը։ Հետևաքարշ մեքենային շատ գազ տվեք սայթաքուն շրջադարձում, և այն oversteer կանի՝ կանխատեսելիորեն։ Նույնը արեք առջևաքարշ մեքենայում, և այն understeer կանի՝ կանխատեսելիորեն։ Նույնը արեք սիմետրիկ բոլորանիվ մեքենայում, և պատասխանը կախված է նրանից, թե որ առանցքն է այդ պահին ավելի վատ կպչում, ինչը երկիմաստ է և վտանգավոր։ Torque-ը դեպի հետևը կողմնակալելով՝ Ferguson Formula-ն Jensen FF-ին տվեց վարք, որը շատ պայմաններում մոտ էր rear-drive-ին։

Մածուցիկ կցորդիչի գյուտը

Ferguson մեխանիզմը մեկ իրական սահմանափակում ուներ. նրա overrunning clutches-ը գործում էին երկուական՝ on-off եղանակով։ Բաց differential-ից full lock անցումը ակնթարթային էր, և դա կարող էր իր սեփական երկիմաստությունը ստեղծել միացման պահին։ Պետք էր մեխանիզմ, որը կարող էր սահուն փոխել lock-ի աստիճանը։

Ուշ 1960s-ին Tony Rolt-ը և Derek Gardner-ը, հետագայում Tyrrell-ի Formula 1 մեքենաների chief designer-ը, սկսեցին փորձարկել silicone fluid-ը, որն օգտագործվում էր viscous fan drives-ում։ Արդյունքը visco-coupler-ն էր՝ գլանաձև պատյան, լցված silicone fluid-ով, որը պահում էր միմյանց հաջորդող friction discs փաթեթներ՝ կապված յուրաքանչյուր output shaft-ի հետ։

Ինչպես է աշխատում Visco-Coupler-ը

• Սովորական պայմաններում, երբ բոլոր անիվները պտտվում են մոտավորապես նույն արագությամբ, disc packs-ը գրեթե չի շարժվում միմյանց նկատմամբ, և coupler-ը differential-ի վրա ազդեցություն չունի։
• Երբ մեկ առանցք սկսում է սահել, նրա output shaft-ը ավելի արագ է պտտվում, ստիպելով disc packs-ին միմյանց նկատմամբ պտտվել և կտրել silicone fluid-ը։
• Այդ կտրումը բարձրացնում է ջերմաստիճանն ու ճնշումը coupler-ի ներսում՝ կտրուկ մեծացնելով հեղուկի viscosity-ն։
• Viscosity-ի աճը ստիպում է սկավառակներին քաշվել միմյանց դեմ՝ աստիճանաբար արգելակելով ավելի արագ պտտվող shaft-ը և մասնակի կամ ամբողջությամբ փակելով differential-ը։

FF Developments-ը և AMC Eagle-ը

Visco-coupler-ը արտոնագրելուց հետո Tony Rolt-ը 1971-ին հիմնեց FF Developments (FFD)-ը՝ բոլորանիվ transmission-ները առևտրային վաճառքի համար։ Վաղ աշխատանքը փայլուն չէր. չորսանիվ Bedford vans British անտառային ծառայության համար, Ford Zephyr FF police cars-ի խմբաքանակ, Opel Senator 4×4 saloons British ռազմական առաքելության համար Berlin-ում։

FFD-ի ամենակարևոր արտադրական աշխատանքը AMC Eagle-ի (1979–1988) transmission-ն էր՝ AMC Concord saloon-ի բարձրացված բոլորանիվ տարբերակ, ավելի մեծ tyres-ով և 75 mm body lift-ով։ Eagle-ը առաջին արտադրական մեքենան էր, որը inter-axle differential-ը փակեց visco-coupler-ով։ Այն մտածված էր որպես թեթև off-roader, ոչ թե performance car, բայց նրա transmission architecture-ը անմիջական նախնին է երբևէ կառուցված ամենահայտնի արագ բոլորանիվ մեքենաներից մի քանիսի՝ վաղ Subaru Impreza WRX-ի և Mitsubishi Lancer Evolution-ի։

Ինքնափականվող դիֆերենցիալներ. Torsen-ից մինչև էլեկտրոնային կառավարում

Audi-ի փաթեթավորման հնարքը

Երբ Audi Quattro-ն 1981-ին մտավ արտադրություն՝ AMC Eagle-ից երկու տարի հետո, այն օգտագործում էր սովորական բաց inter-axle differential՝ manual positive lock-ով։ Audi-ի լուծման նրբությունը փաթեթավորման մեջ էր։ Երկայնական շարժիչը ուղղված էր ուղիղ դեպի հետևի առանցք, իսկ inter-axle differential-ը մտավ անմիջապես gearbox-ի մեջ. secondary shaft-ը սարքվեց խոռոչ, և առջևի driveshaft-ը անցկացվեց դրա միջով։ Ferdinand Piëch-ի թիմը ընտրեց սիմետրիկ 50:50 բաժանում առջևի և հետևի միջև։

The Torsen Differential

1984-ին manual lock լծակները վերջապես անհետացան Audi-ի սրահներից՝ փոխարինվելով Torsen՝ TORque SENsing self-locking differential-ով։ Նրա առավելությունները արժե թվարկել՝

• Այն լիովին մեխանիկական է՝ ոչ էլեկտրոնիկա, ոչ հեղուկ, ոչ վարորդի միջամտություն
• Արձագանքում է output shafts-ի torque-ի փոփոխություններին, ոչ թե արագության տարբերություններին, ինչը նշանակում է, որ կարող է արձագանքել մինչև wheelspin-ը իրականում սկսվի
• Ի տարբերություն visco-coupler-ի, այն փակվում է միայն traction-ի տակ, ոչ արգելակելիս, ինչը այն լիովին ABS-compatible է դարձնում
• Փակվելն ու բացվելը սահուն և շարունակական են, առանց երկուական անցումների

Արագ մեքենաների վրա իրեն ապացուցելուց հետո Torsen-ը վերցրին SUV ինժեներները, որոնք փնտրում էին մեքենայական ղեկում։ Այն այսօր օգտագործվում է Range Rover-ում, Volkswagen Touareg-ում, Porsche Cayenne-ում և Toyota Land Cruiser Prado-ում։

Group B և rally սպառազինությունների մրցավազք

1980s-ին Quattro-ի rally գերիշխանությունը սկսեց բոլորանիվ քարշակի սպառազինությունների մրցավազք։ Մի քանի սեզոնի ընթացքում հայտնվեցին այս չորսանիվ rally մեքենաները, յուրաքանչյուրը օգտագործելով FFD visco-coupler technology իր self-locking differentials-ում՝

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

Stuart Rolt-ը՝ Tony-ի որդին, այդ տարիներին կառավարեց FFD-ի հարաբերությունները rally թիմերի հետ։

Վաղ 1990s-ին Russia-ի AZLK գործարանն էլ եկավ FFD՝ ցանկանալով Moskvitch 2141-ի բոլորանիվ rally տարբերակ։ Ford RS200-ի նույն three-differential layout-ի շուրջ կառուցված փորձարարական մեքենան ծայրահեղ պայմաններում աչքի էր ընկնում կանխատեսելիությամբ։ Փորձարկումները բացահայտեցին սկզբունք, որը դեռ գործում է. առանձին կարգավորեք յուրաքանչյուր visco-coupler-ի locking stiffness-ը, և մեքենայի հավասարակշռությունը շարժվում է դրա հետ։

• Ավելի կոշտ հետին միջանիվային դիֆերենցիալ → ավելի մեծ գերղեկավարման (oversteer) հակում
• Ավելի կոշտ առջևի կամ inter-axle differential → ավելի շատ understeer և կայունություն

Էլեկտրոնային կառավարումը գալիս է

Այդ կարգավորելիությունն է պատճառը, որ ժամանակակից WRC մեքենաները երեք differentials-ում էլ օգտագործում են electronically controlled multi-disc clutch packs, ոչ թե պասիվ visco-couplers։ Hydraulic actuators-ը և onboard computer-ը real time-ում փոխում են յուրաքանչյուր differential-ի lock-ը՝ turn-in-ի ժամանակ բաց թողնելով clutches-ը, որպեսզի մեքենան ազատ պտտվի, ապա աստիճանաբար սեղմելով դրանք, երբ վարորդը արագանում է ուղիղի վրա՝ առավելագույն traction-ի համար առանց understeer-ի։

Երկու արտադրող առաջամարտիկ էին ճանապարհային մեքենաների electronically controlled differentials-ում՝

• Mercedes-Benz 4Matic (1986, W124 E-Class): Երեք electronically controlled clutches հաջորդաբար միացնում էին առջևի առանցքը, հետո փակում inter-axle differential-ը, ապա անհրաժեշտ պայմաններում փակում հետևի differential-ը։ Համակարգը արդյունավետ էր, բայց չափազանց բարդ, և էլեկտրոնիկան կարող էր ստիպել առջևի անիվներին նկատելի միանալ և անջատվել փափուկ մակերևույթների վրա։
• Porsche 959 (1986): Երկու electronically controlled clutches, որոնք գործում էին չորս վարորդի կողմից ընտրվող ռեժիմներում։ 959-ի համակարգը ավելի զարգացած էր և ավելի հարմար high-performance օգտագործման համար։

Differential-ի փոխարինում՝ Haldex և պարզեցված AWD համակարգեր

The Visco-Coupler on Its Own

Մինչ rally ինժեներները self-locking differentials-ը հասցնում էին սահմանին, սովորական մարդատար մեքենաների նախագծողները գնացին հակառակ ուղղությամբ՝ ամբողջությամբ ջնջելով inter-axle differential-ը և տեղադրելով visco-coupler դրա տեղում։ 1985 Volkswagen Golf II Syncro-ն առաջին European մարդատար մեքենան էր, որ արեց դա, transmission-ով, որը մշակվել էր GKN-ի ինժեներների կողմից, իսկ GKN-ը 1969-ին ձեռք էր բերել FFD-ն։

Զանգվածային արտադրության համար պարզեցումը արդյունք տվեց՝

• Բոլորանիվ մոդելը կիսում էր բաղադրիչների մեծ մասը ստանդարտ front-wheel-drive տարբերակի հետ՝ նվազեցնելով արտադրական արժեքն ու բարդությունը
• Սովորական պայմաններում մեքենան վարում էր նույն կերպ, ինչ front-wheel-drive car-ը
• Երբ առջևի անիվները սահում էին, visco-coupler-ը կարող էր torque-ի մինչև 70% փոխանցել հետևին մոտավորապես 0.2 վայրկյանում

Սակայն ուշացումը ստեղծեց ղեկման վտանգ։ Front-wheel-drive մեքենայի պես պահվող, քիթը լայն տանող մեքենան կարող էր coupler-ի միացման պահին հանկարծ փոխվել դեպի rear-biased behaviour և անակնկալի բերել վարորդին։ Japanese արտադրողները տարբեր պատասխաններ փորձեցին, ներառյալ ավելի շատ couplers տեղադրելը. 1988 Nissan Sunny/Pulsar-ը օգտագործեց երեքը՝ մեկը rear drive-ը միացնելու և մեկը յուրաքանչյուր inter-wheel differential փակելու համար։ Mazda Concerto 4WD-ն ավելի հեռու գնաց՝ և inter-axle, և հետևի inter-wheel differential-ը փոխարինելով visco-couplers-ով։

The Haldex Clutch

Հաջորդ քայլը visco-coupler-ը փոխարինեց electronically controlled hydraulic multi-disc clutch-ով՝ շատ ավելի արագ և շատ ավելի ճշգրիտ կառավարելի։ Ամենահայտնի օրինակը Haldex coupling-ն է, որը փոխարինեց visco-coupler-ին Volkswagen Golf IV-ում և նրա հարթակային քույր մոդելներում։ Այն աշխատում է այսպես՝

• Ճակատային բռունցքները հայտնաբերում են առջևի և հետին լիսեռների միջև պտտման արագության ցանկացած տարբերություն
• Բռունցքների մակերևույթներով սահող գլանիկները հրում են օղակաձև գլաններում գտնվող մխոցները՝ մղելով հիդրավլիկ հեղուկը
• Հեղուկի ճնշումը սեղմում է բազմասկավառակ կցորդիչի փաթեթը՝ ոլորող մոմենտը փոխանցելով հետին առանցքին
• Solenoid valve-ը, որը կառավարում է մեքենայի էլեկտրոնիկան, կարող է ցանկացած պահին ազատել ճնշումը՝ թույլ տալով անսահման փոփոխական torque distribution

Այսօր վաճառվող բոլորանիվ մեքենաների և crossovers-ի մեծ մասը օգտագործում է այս electronically controlled clutch-ի որևէ տարբերակ՝ լինի Haldex Volkswagen Group մեքենաներում, Honda VTM-4 թե BMW xDrive։ Ժամանակակից clutches-ը գործում են այնքան արագ, որ միացման ուշացումը սովորական վարումում դարձել է աննկատ, և calibration-ը հիմա ավելի կարևոր է, քան hardware-ը. Golf 4Motion-ը և Audi A3 Quattro-ն օգտագործում են մեխանիկորեն նույն transmissions-ը, բայց տարբեր software-ը Volkswagen-ին տալիս է սիմետրիկ բաժանում, իսկ Audi-ն torque-ի 60% ուղարկում է առաջ՝ ավելի ծանոթ front-drive բնույթի համար։

AWD տեխնոլոգիան այսօր՝ ո՞ր համակարգն է լավագույնը

Ձեռքով միացվող երկրորդ առանցքով part-time համակարգերը, բարեբախտաբար, անհետացել են մարդատար մեքենաներից։ Մնացածը բաժանվում է երեք ընտանիքի, յուրաքանչյուրը իր առավելություններով՝

• Մշտական բոլոր անիվների փոխանցում ինքնափականվող միջառանցքային դիֆերենցիալով (մածուցիկ կցորդիչ՝ ինչպես Subaru-ում, մեխանիկական Torsen՝ ինչպես Audi A4/A6/A8 Quattro-ում և Volkswagen Phaeton-ում, կամ էլեկտրոնային կառավարմամբ կցորդիչներ՝ ինչպես Mitsubishi Lancer Evo-ում)՝ ամենակատարյալ և ամենաշահեկան համակարգերը, որոնք ճիշտ կարգաբերման դեպքում ունակ են իսկապես բարելավել կառավարելիությունը թե՛ ճանապարհին, թե՛ ուղեգծում։
• Full-time AWD բաց inter-axle differential-ով (ինչպես Mercedes-Benz 4Matic-ում). ապավինում է anti-slip electronics-ին ինքնակողպման բացակայությունը փոխհատուցելու համար։ Արդյունավետ է ճանապարհին, բայց մեխանիկորեն պակաս նախաձեռնող։
• Part-time rear drive controlled clutch-ի միջոցով (Haldex, ինչպես Volvo, Saab և տարբեր Volkswagen Group crossovers-ում). ժամանակակից crossovers-ում ամենատարածված դասավորությունը՝ տնտեսող, թեթև և արագ էլեկտրոնիկայի շնորհիվ ավելի ու ավելի ունակ։

Ոլորող մոմենտի վեկտորավորումը (Torque Vectoring) և ինչ է հաջորդում

Զարգացած բոլորանիվ քարշակի գերիշխող միտումը torque vectoring-ն է. ոչ միայն torque-ը առանցքների միջև բաժանել, այլև այն ակտիվորեն փոխել մեկ առանցքի ձախ և աջ անիվների միջև։ Mitsubishi Lancer Evolution X-ը տեխնիկայի գագաթնակետն է. նրա S-AWC համակարգը համադրում է electronically controlled centre differential (ACD)-ը Active Yaw Control (AYC) հետևի differential-ի հետ, որը կարող է torque-ը տեղափոխել մի հետևի անիվից մյուսին։ Լրացուցիչ gear sets-ը հավասարակշռությունը տեղափոխում են կանխավ, նախքան կպչումը կկորչի, ոչ թե արձագանքում են, երբ անիվն արդեն պտտվում է։

Գործնականում ժամանակակից համակարգերի իրական տարբերությունները նեղանում են, քանի որ control electronics-ը բարելավվում է։ Լավ calibration ունեցող Haldex crossover-ը հիմա տալիս է կայունություն, որի համար մեխանիկական Torsen-ը կհիացներ մեկ սերունդ առաջ։ Սա է զարգացման ուղղությունը, և վերջնակետը կարող է լինել էլեկտրական մեքենան՝ չորս առանձին անիվային շարժիչներով, որոնցից յուրաքանչյուրը չափում է իր torque-ը առանց որևէ մեխանիկական drivetrain-ի։ Դա պատմությունը գեղեցիկ վերադարձնում է Ferdinand Porsche-ի 1900 թվականի էլեկտրական չորսանիվ մեքենային։

Սա թարգմանություն է։ Բնօրինակը կարող եք կարդալ այստեղ՝ https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4f54.html