Þessi grein byrjaði sem einfaldur tæknilegur leiðarvísir — eitthvað á borð við “allt sem þig hefur alltaf langað að vita um fjórhjóladrif en vissir ekki hvern átti að spyrja.” Ætlunin var að útskýra hvernig opið mismunadrif er frábrugðið seigjutengi eða Haldex-einingu, hvað sjálvlæsandi mismunadrif gerir í raun og hvers vegna eitthvað af þessu skiptir máli. En því dýpra sem við grófum í söguna, því meira kom hún á óvart. Fyrsti fólksbíllinn með varanlegu fjórhjóladrifi var smíðaður í Hollandi fyrir meira en hundrað árum. Og árið 1935 komst bandarískur kappakstursbíll með fjórhjóladrifi undra nærri því að breyta gangi heimssögunnar.
Af hverju þarf fólksbíll yfirhöfuð fjórhjóladrif? Á 21. öld virðist svarið augljóst: betra grip, minna hjólspól á hálum flötum, meiri yfirvegun undir afli. Fjögur drifin hjól eru einfaldlega betri en tvö. Samt var iðnaðurinn óvænt lengi að bregðast við því. Spyrðu hvaða bílasagnfræðing sem er og hann mun segja þér að tímabil fjórhjóladrifs í fjöldaframleiddum bílum hafi byrjað árið 1980 með Audi Quattro, auk nokkurra sjaldgæfra forvera — breska ofurbílsins Jensen FF frá 1966 og Subaru Leone 4WD frá 1972. Raunverulegur sérfræðingur mun bæta við að fyrstu fjórhjóladrifnu Subaru-bílarnir voru alls ekki með varanlegt fjórhjóladrif. Þeir voru tengjanlegir. Og sú aðgreining reynist vera kjarni allrar sögunnar.
Tengjanlegt 4WD: bráðabirgðalausn
Að drífa aðeins einn öxul hluta tímans er málamiðlun, og ekki glæsileg málamiðlun fyrir vegabíl. Hugtakið “part-time 4WD” kemur úr heimi SUV-bíla og torfærubíla. Í þessu fyrirkomulagi drífur einn öxull varanlega og hinn er tengdur stíft inn eftir þörfum — en þessa stífu tengingu má aðeins nota utan vegar. Á malbiki þarf að aftengja kerfið alveg.
Af hverju stíf tenging bregst á malbiki
- Þegar bíll beygir fara framhjólin lengri boga en afturhjólin og þurfa því að snúast hraðar.
- Með stíft tengdu fjórhjóladrifskerfi minnkar grip á framhjólunum á meðan tog að aftan eykst.
- Í sumum tilvikum geta framhjólin myndað hemlunarkraft fremur en drifkraft — það bætir við mótstöðu og gerir bílinn erfiðari í stýringu.
- Á lausum flötum eins og drullu eða snjó er þetta viðráðanlegt, en á malbiki veldur það mikilli spennu í driflínu og vandamálum í aksturseiginleikum.
Í beygju fylgir hvert hjól sínum eigin boga og þarf að snúast á sínum eigin hraða. Þess vegna þarf varanlegt fjórhjóladrif þrjú mismunadrif: tvö milli hjóla hvors öxuls og eitt milli öxlanna sjálfra, svo fram- og afturhluti geti snúist óháð hvor öðrum.
Tengjanlegu bílarnir: frá GAZ-61 til Subaru Leone
Stíft tengt fjórhjóladrif komst samt í nokkra vegabíla þrátt fyrir allt þetta, þó þeir væru að eðlisfari nær torfærubílum. Í Sovétríkjunum fór GAZ-61 “Emka” — fjórhjóladrifin fólksbifreið með sex strokka vél og tengjanlegum framöxli — í smáseríuframleiðslu strax árið 1938. Eftir stríð birtist sama hugmynd í torfæru-GAZ-M72 “Pobeda” og Moskvitch-410. Subaru Leone 4WD frá 1972 fylgdi nákvæmlega sömu rökfræði: smíðaður fyrir erfiðan akstur, hærri en framhjóladrifnu Subaru-bílarnir og með afturöxul sem ökumaðurinn tengdi handvirkt.
Subaru Leone 4WD Station Wagon (1972–1979) var fjórhjóladrifsútgáfa af framhjóladrifnum grunni, með handvirkt tengdum afturöxli. Helstu tæknilýsingar voru:
- Vélarkostir: 1.4-litre (72 hp) eða 1.6-litre (80 hp)
- Yfirbyggingar: station wagon, saloon og pickup truck
- Tenging afturhjóladrifs: handvirk í bílum með beinskiptingu; sjálfvirk með fjölskífukúpplingu í sjálfskiptum bílum
- Þetta tengjanlega fyrirkomulag hélt áfram í öllum fjórhjóladrifnum Subaru-bílum til 1989
Kjarnavandinn við tengjanlegt drif er að það er gagnslaust á bundnu slitlagi, þar sem flestir bílar eyða mestum hluta ævinnar — og samt ber bíllinn með sér þyngd millikassa, annars drifskafts og heils aukalegs öxulbúnaðar hvert sem hann fer. Að breyta tengjanlegu kerfi í varanlegt krefst nákvæmlega eins íhlutar í viðbót: mismunadrifs milli öxla inni í millikassanum.
Varanlegt fjórhjóladrif: hvernig það virkar og hvers vegna það skiptir máli
Þrjú mismunadrif, ein meginregla
Mismunadrifið milli öxla er lykillinn að varanlegu fjórhjóladrifi. Mismunadrifin tvö milli hjóla leyfa vinstri og hægri hjólum hvors öxuls að snúast á mismunandi hraða í beygju. Mismunadrifið milli öxla gerir sama verk milli framöxuls og afturöxuls. Bíll með öll þrjú getur keyrt með varanlegu fjórhjóladrifi á hvaða yfirborði sem er án þess að binda driflínuna eða deyfa aksturseiginleikana.
Nógu einfalt í kenningu — en samt taldi iðnaðurinn fram á byrjun 1980-áranna varanlegt fjórhjóladrif óþarft í vegabíl. Viðtekin viska var að það að snúa öðru hjólapari og öllu sem við það tengdist á þurru malbiki bætti aðeins við hávaða og eldsneytiseyðslu.
Það sem Quattro sannaði
Audi Quattro breytti þessari hugsun fyrir fullt og allt. Með því að dreifa togi vélarinnar á öll fjögur hjólin allan tímann gerir varanlegt kerfi eftirfarandi:
- Skilur eftir stærri gripvarasjóð fyrir hliðarkrafta í beygjum
- Bætir verulega stöðugleika við hröðun eða hemlun inni í beygju
- Dregur úr hættu á skyndilegri ofstýringu eða undirstýringu af völdum inngjafar
Audi 80 Quattro frá lokum 1980-áranna sýnir hversu fínpússuð útfærslan var orðin. Quattro-byggingin er fyrirferðarminni en samkeppnisdrifið Ferguson Formula. Frá 1984 setti Audi Torsen-sjálvlæsandi mismunadrifið í bílana — hreint vélrænt tæki sem bregst við togi á hvorum útási, ekki mismun á hjólhraða. Ólíkt seigjutengi læsist Torsen aðeins undir drifi, aldrei við hemlun, sem gerir það fullkomlega samrýmanlegt ABS og stöðugra við hraðaminnkun.
Vert er að taka fram að Range Rover (1970) og rússneska Lada Niva (1976) eru almennt taldir fyrstu fjöldaframleiddu farartækin með mismunadrifi milli öxla — en báðir eru greinilega torfærubílar. Krafa Audi Quattro snýst sérstaklega um að vera fyrstur meðal fólksbíla.
Fyrstu fjórhjóladrifnu kappakstursbílarnir: frá Spyker til Bugatti
Könnuðu hönnuðir kappakstursbíla varanlegt fjórhjóladrif fyrir Quattro-tímabilið? Ákveðið já — og sagan nær miklu lengra aftur en flestir búast við.
Fjórhjóladrifstilraunir Porsche
Fyrsta verkefni Ferdinand Porsche eftir stríð var fjórhjóladrifinn kappakstursbíll: Cisitalia 360, miðvélarbíll með 1.5-litre tólf strokka vél. Framhjóladrifið var þó tengjanlegt — ökumaðurinn tengdi það á beinu köflunum og skipti aftur yfir í afturhjóladrif fyrir beygjurnar.
Porsche hafði raunar smíðað fjórhjóladrifið farartæki miklu fyrr en það: rafbíl með fjórum aðskildum hjólmótorum, frá árinu 1900.
Spyker 60 HP, 1902
Raunverulegt áfall fyrir bílasagnfræðinga er kappakstursbíllinn frá 1902 sem hollenski framleiðandinn Spyker smíðaði. Á tíma þegar jafnvel hemlar voru aðeins settir á afturhjólin hafði þessi bíll raunverulegt varanlegt fjórhjóladrif, með mismunadrifi milli öxla.
Spyker hafði verið stofnað árið 1880 af Spijker-bræðrunum sem framleiðandi hestvagna. Fyrsti bíll þeirra birtist árið 1900 og tveimur árum síðar, í samstarfi við belgíska hönnuðinn Joseph Valentin Laviolette, framleiddu þeir fjórhjóladrifna kappakstursbílinn Spyker 60 HP (1902–1907). Tæknilýsingin var einstök fyrir tímann:
- Þrjú mismunadrif — milli öxla og bæði milli hjóla
- Þrír aðskildir hemlabúnaðir — tveir á afturhjólunum, einn á fremra drifskaftinu
- Fjórhjóladrifskerfi sem yrði ekki jafnað að hugmyndinni til í áratugi
Hugmyndin um varanlegt fjórhjóladrif er því vel yfir aldargömul. Ekki voru margir fjórhjóladrifnir Spyker-bílar smíðaðir — þeir voru gífurlega dýrir og náðu aldrei miklu í keppni. Tvö metnaðarfyllri verkefni fylgdu snemma á 1930-árunum.
Bugatti Tipo 53 og Miller FWD
Bugatti Tipo 53 byrjaði með Fiat-verkfræðingnum Antonio Pichetto, sem lagði hugmyndina fyrir Ettore Bugatti árið 1930. Þrír bílar voru kláraðir árið 1932, hver með:
- 300 hp forþjappaða raðátta vél
- Varanlegt fjórhjóladrif með þremur mismunadrifum
- Millikassa og mismunadrif milli öxla samþeætt sérstakt uppsettri gírkassaeiningu
- Drifskaft fyrir báða öxla staðsett vinstra megin í bílnum
- Sjálfstæð framfjöðrun á þverfjöður — óvenjulegt fyrir Bugatti
Tipo 53 var hraðari en samtíma afturhjóladrifnir bílar í malarbeygjum, en stýringin var skelfilega þung: fremri drifskaftin notuðu venjulega Cardan-liði í stað jafnhraðaliða. Bílarnir þrír kepptu til 1935.
Miller FWD varð til að hluta vegna þess að bandaríski hönnuðurinn Harry Miller hafði rannsakað framhjóladrifna Bugatti sem keypt var sérstaklega til að taka í sundur. Innblásinn af því sem hann fann þróaði Miller sinn eigin fjórhjóladrifna undirvagn með styrk frá FWD-vörubílafyrirtækinu. Einn fjórhjóladrifinna Miller-bílanna leiddi Indianapolis 500 árið 1934 áður en bilun færði hann niður í níunda sæti.
Næstum því slys á AVUS, 1935
Þessir bílar tengjast einnig einu skrítnasta “hvað ef” augnabliki bílasögunnar. Í kappakstri á AVUS-brautinni í Berlín árið 1935 var fjórhjóladrifinn Miller í þriðja sæti þegar raðátta vél hans sprakk með hörmulegum hætti og kastaði brotum í átt að áhorfendastökunum. Adolf Hitler var á pöllunum þennan dag. Hefði jafnvel lítið brot náð honum hefði gangur Seinni heimsstyrjaldarinnar — og heimssögunnar — getað orðið allt annar.
Ferguson Formula: AWD-kerfið sem breytti öllu
Vandinn við opið miðjumismunadrif
Til að fylgja næsta kafla hjálpar að fara aftur að grundvallartakmörkun opna mismunadrifsins milli öxla. Opið mismunadrif leyfir einum öxli að spóla frjálst á meðan hinn fær ekkert tog. Ef afturhjólin missa grip algjörlega geta framhjólin staðið kyrr á meðan afturhjólin spóla — og mismunadrifið gerir ekkert til að stöðva það.
Svar SUV-heimsins var bein læsing: ökumaðurinn virkjar búnað sem læsir tannhjólum mismunadrifsins stíft og breytir mismunadrifi í fasta tengingu. Fyrstu Range Rover-bílarnir notuðu það, Lada Niva einnig og tugir annarra torfærubíla — og einnig fyrsta kynslóð Audi Quattro, þar sem ökumaðurinn þurfti að læsa miðjumismunadrifinu handvirkt fram til 1984. En handvirk læsing er önnur málamiðlun. Hana þarf að losa á hörðu yfirborði, og hún gerir ekkert ef hjól byrjar óvænt að spóla á hálum vegi.
Rolt, Dixon og Harry Ferguson
Fyrsta sjálfvirka sjálvlæsandi mismunadrifið milli öxla var verk breska kappakstursökumannsins og verkfræðingsins Tony Rolt. Ásamt vini sínum og samkeppnisfélaga Fred Dixon hafði hann rekið verkstæðið Rolt/Dixon Developments fyrir stríð; eftir stríð hrifust þeir tveir af því sem varanlegt fjórhjóladrif gæti gert. Þeir smíðuðu tilraunabekk á fjórum drifhjólum sem kallaður var “Crab,” og gengu árið 1950 til liðs við Harry Ferguson — farsælan dráttarvélaframleiðanda — til að stofna Harry Ferguson Research.
Ferguson var ekki að sækjast eftir kappakstursbíl. Hann vildi raunverulega öruggan vegabíl: bíl þar sem hjólin myndu hvorki spóla við hröðun né læsast við hemlun. Rolt og Dixon hófust handa við að hanna hann frá grunni — yfirbyggingu, gírbúnað og aflrás í senn — með reynslumikla hönnuðinn Claude Hill, áður hjá Aston Martin, sem aðalverkfræðing. Tilraunafólksbíllinn Ferguson R4 var fullgerður eftir sex ára vinnu og tæknilýsing hans var merkileg fyrir 1956:
- Varanlegt fjórhjóladrif með sjálvlæsandi mismunadrifi milli öxla
- Flatur fjögurra strokka mótor
- Diskabremsur á öllum fjórum hjólum
- Dunlop MaxaRet rafvélrænt hemlakerfi gegn læsingu, aðlagað frá flugi
Inni í Ferguson Formula millikassanum
Hjarta Ferguson Formula drifsins var snjallt sjálvlæsandi kerfi inni í millikassanum. Auk mismunadrifsins hélt einingin aukagírsetti, tveimur kúlu-yfirkeyrslukúpplingum og tveimur pökkum af núningsdiskum. Við venjulegan akstur gengu þessir hlutir hljóðlega á lausagangi. En um leið og hjól eins öxuls byrjuðu að renna — og mynduðu mismun í hraða útása — greip ein kúpplingin inn, klemmdi núningspakkann sinn að tannhjólum mismunadrifsins og breytti mismunadrifinu á staðnum í fasta tengingu.
Önnur frumgerð, Ferguson R5 estate frá 1962, var enn betri. Prófunarmenn Autocar bentu á að hún náði mörkum viðloðunar á hraða sem virtist næstum ómögulegur. Samt vildi enginn framleiðandi setja Ferguson í framleiðslu; flækjustig og kostnaður voru of mikil.
Jensen FF fer í sölu
Árið 1962 sannfærði Tony Rolt stjórnendur Jensen Cars um að laga Ferguson Formula drifið að væntanlegum CV8 coupe þeirra og 300 hp Chrysler V8 vél hans. Þremur árum síðar var tilrauna-Jensen CV8 FF með fjórhjóladrifi kominn á veginn.
Árið 1966 leysti Jensen Interceptor CV8 af hólmi, og samhliða staðlaða afturhjóladrifna coupe-bílnum bauð Jensen upp á fjórhjóladrifna útgáfu með lágstemmdum “FF” merkimiða — fyrir “Formula Ferguson.” Jensen FF varð fyrsti framleiðslubíll heims til að sameina sjálvlæsandi mismunadrif milli öxla og ABS. Helstu tæknilýsingar voru:
- 6.3-litre Chrysler V8 big-block vél sem skilaði 325 hp
- Þriggja þrepa TorqueFlite sjálfskipting eða fjögurra þrepa beinskipting
- Ósamhverf togdreifing: 63% til afturöxuls, 37% til framöxuls — til að varðveita aksturseinkenni afturhjóladrifs
- Einrása Dunlop MaxaRet ABS
- Tannstangarvökvastýri og diskabremsur allan hringinn
- Hámarkshraði 212 km/h; 0–100 km/h á 7.7 sekúndum; eigin þyngd um 1,800 kg
- Verð í Bretlandi árið 1968: um £6,000 — svipað og ódýrasti Rolls-Royce
- Heildarframleiðsla: 318 bílar (1966–1971)
Allir bílablaðamenn þess tíma lofuðu stöðugleika Jensen FF og það sem þeir lýstu sem “næstum ótakmörkuðum gripvarasjóði á blautu malbiki.” Harry Ferguson sá bílinn aldrei: hann lést árið 1960.
Af hverju Ferguson Formula skipti máli
Af hverju eyða svona miklum tíma í Ferguson Formula? Vegna þess að Harry Ferguson Research var fyrsta stofnunin nokkurs staðar í heiminum sem leit á fjórhjóladrif fyrst og fremst sem tæki virks öryggis fremur en sem svar við gripi utan vegar.
Ósamhverfa togdreifingin var meðvituð aðgerð gegn ófyrirsjáanleikanum sem hrjáir samhverf kerfi. Gefðu afturhjóladrifnum bíl of mikla inngjöf í hálli beygju og hann fer í ofstýringu, fyrirsjáanlega. Gerðu það sama í framhjóladrifnum bíl og hann fer í undirstýringu, fyrirsjáanlega. Gerðu það í samhverfum fjórhjóladrifnum bíl og svarið fer eftir því hvor öxullinn hefur lakara grip — sem er tvírætt og hættulegt. Með því að beina toginu aftur á við gaf Ferguson Formula Jensen FF hegðun sem var nálæg afturhjóladrifi við flestar aðstæður.
Uppfinning seigjutengisins
Ferguson-búnaðurinn hafði eina raunverulega takmörkun: yfirkeyrslukúpplingarnar virkuðu tvíundarlega, annaðhvort á eða af. Stökkið frá opnu mismunadrifi í fulla læsingu var tafarlaust, og það gat skapað eigin tvíræðni á augnabliki tengingar. Það sem vantaði var búnaður sem gat breytt læsingarstiginu mjúklega.
Seint á 1960-árunum byrjuðu Tony Rolt og Derek Gardner — síðar yfirhönnuður Formula 1 bíla Tyrrell — að gera tilraunir með sílikonvökvann sem notaður var í seigjudrifnum viftum. Niðurstaðan var seigjutengið: sívalt hús fyllt sílikonvökva, með víxlstæðum pökkum núningsdiska tengdum hvorum útási.
Hvernig seigjutengi virkar
- Við eðlilegar aðstæður, þegar öll hjól snúast á svipuðum hraða, hreyfast diskapakkarnir varla hver miðað við annan og tengið hefur engin áhrif á mismunadrifið.
- Þegar annar öxullinn byrjar að renna snýst útás hans hraðar, sem veldur því að diskapakkarnir snúast miðað við hver annan og klippa sílikonvökvann.
- Klippingin eykur hita og þrýsting inni í tenginu og hækkar seigju vökvans verulega.
- Þessi seigjuaukning veldur því að diskarnir draga hver á móti öðrum, hemja smám saman hraðar snúningsásinn og læsa mismunadrifinu að hluta eða að fullu.
FF Developments og AMC Eagle
Eftir að hafa fengið einkaleyfi á seigjutenginu stofnaði Tony Rolt FF Developments (FFD) árið 1971 til að selja fjórhjóladrifskerfi í atvinnuskyni. Fyrstu verkefnin voru óglansandi: fjórhjóladrifnir Bedford-sendibílar fyrir bresku skógræktarþjónustuna, lota af Ford Zephyr FF lögreglubílum og Opel Senator 4×4 fólksbifreiðar fyrir breska herverkefnið í Berlín.
Mikilvægasta framleiðsluverk FFD var drifið í AMC Eagle (1979–1988) — hækkuð fjórhjóladrifsútgáfa af AMC Concord saloon, á stærri dekkjum og með 75 mm hækkun yfirbyggingar. Eagle var fyrsti fjöldaframleiddi bíll heims til að læsa mismunadrifi milli öxla með seigjutengi. Hann var hugsaður sem mildur torfærubíll fremur en afkastabíll, en drifuppbygging hans er beinn forfaðir nokkurra frægustu hraðskreiðu fjórhjóladrifsbíla sem hafa verið smíðaðir, þar á meðal fyrstu Subaru Impreza WRX og Mitsubishi Lancer Evolution.
Sjálvlæsandi mismunadrif: frá Torsen til rafstýringar
Pakkningarbragð Audi
Þegar Audi Quattro fór í framleiðslu árið 1981 — tveimur árum eftir AMC Eagle — notaði hann hefðbundið opið mismunadrif milli öxla með handvirkri beinni læsingu. Glæsileiki lausnar Audi lá í pakkningunni. Langstæða vélin stefndi beint að afturöxlinum og mismunadrifið milli öxla fór beint inn í gírkassann: aukaásinn var gerður holur og fremra drifskaftið var leitt í gegnum hann. Teymi Ferdinand Piëch valdi samhverfa 50:50 skiptingu milli fram- og afturöxuls.
Torsen-mismunadrifið
Árið 1984 hurfu handvirku læsingarstangirnar loks úr farþegarýmum Audi, og í staðinn kom Torsen — TORque SENsing — sjálvlæsandi mismunadrif. Kostir þess eru þess virði að telja upp:
- Það er alfarið vélrænt — engin rafeindatækni, enginn vökvi og engin íhlutun ökumanns þrörf
- Það bregst við breytingum á togi á útásunum fremur en hraðamun, sem þýðir að það getur brugðist við áður en hjólspól hefst í raun
- Ólíkt seigjutengi læsist það aðeins undir drifi, ekki við hemlun, sem gerir það fullkomlega samrýmanlegt ABS
- Læsing og aflæsing eru mjúk og samfelld, án tvíundarlegra skiptinga
Eftir að hafa sannað sig í hröðum bílum var Torsen tekið upp af SUV-verkfræðingum sem sóttust eftir aksturseiginleikum eins og í fólksbíl. Það er notað í dag í Range Rover, Volkswagen Touareg, Porsche Cayenne og Toyota Land Cruiser Prado.
Group B og vígbúnaðarkapphlaup rallýsins
Á 1980-árunum kom yfirburðastaða Quattro í rallýi af stað vígbúnaðarkapphlaupi í fjórhjóladrifi. Á fáeinum keppnistímabilum höfðu þessir fjórhjóladrifnu rallýbílar allir birst, hver með seigjutengitækni FFD í sjálvlæsandi mismunadrifum sínum:
- Peugeot 205 T16
- Austin Metro 6R4
- Lancia Delta S4
- Ford RS200
Stuart Rolt, sonur Tony, sá um samskipti FFD við rallýliðin á þessum árum.
Snemma á 1990-árunum kom AZLK-verksmiðjan í Rússlandi einnig til FFD og vildi fjórhjóladrifna rallýútgáfu af Moskvitch 2141. Tilraunabíllinn var byggður um sama þriggja mismunadrifa fyrirkomulag og Ford RS200 og hafði merkilega fyrirsjáanlega hegðun við öfgakenndar aðstæður. Prófanir leiddu í ljós meginreglu sem stendur enn: stilltu læsingarstífni hvers seigjutengis fyrir sig og jafnvægi bílsins færist með.
- Stífara mismunadrif milli afturhjóla → meiri tilhneiging til ofstýringar
- Stífara fram- eða milliaxla-mismunadrif → meiri undirstýring og stöðugleiki
Rafstýring kemur til sögunnar
Þessi stillanleiki er nákvæmlega ástæðan fyrir því að nútíma WRC-bílar nota rafstýrða fjölskífukúpplingspakka fremur en óvirk seigjutengi í öllum þremur mismunadrifum. Vökvastýringar og tölva um borð breyta læsingu hvers mismunadrifs í rauntíma — losa kúpplingarnar við innstýringu svo bíllinn snúist frjálslega, og klemma þær svo smám saman þegar ökumaðurinn hraðar út á beina kaflann, til að fá hámarksgrip án undirstýringar.
Tveir framleiðendur voru frumkvöðlar rafstýrðra mismunadrifa í vegabílum:
- Mercedes-Benz 4Matic (1986, W124 E-Class): Þrjár rafstýrðar kúpplingar tengdu framöxulinn í röð, læstu síðan mismunadrifinu milli öxla og læstu svo afturdrifinu eftir því sem aðstæður kröfðust. Kerfið var áhrifaríkt en of flókið, og rafeindabúnaðurinn gat valdið því að framhjólin tengdust og aftengd gögnsætt á lausum flötum.
- Porsche 959 (1986): Tvær rafstýrðar kúpplingar sem unnu í fjórum akstursstillingum sem ökumaður gat valið. Kerfi 959 var flóknara og hentaði betur afkastamiklum akstri.
Mismunadrifinu skipt út: Haldex og einfölduð AWD-kerfi
Seigjutengið eitt og sér
Á meðan rallýverkfræðingar ýrttu sjálvlæsandi mismunadrif eins langt og hægt var fóru hönnuðir venjulegra fólksbíla í hina áttina — felldu mismunadrifið milli öxla alveg niður og settu seigjutengi í staðinn. Volkswagen Golf II Syncro frá 1985 var fyrsti evrópski fólksbíllinn til að gera það, með drifi þróuðu af verkfræðingum frá GKN, sem hafði keypt FFD árið 1969.
Fyrir fjöldaframleiðslu borgaði einföldunin sig:
- Fjórhjóladrifna gerðin deildi flestum íhlutum með staðlaðri framhjóladrifinni gerð, sem minnkaði framleiðslukostnað og flækjustig
- Við venjulegar aðstæður keyrði bíllinn alveg eins og framhjóladrifinn bíll
- Þegar framhjólin spóluðu gat seigjutengið flutt allt að 70% af togi til afturöxulsins á um 0.2 sekúndum
Töfin skapaði hins vegar hættu í aksturseiginleikum. Bíll sem háttaði eins og framhjóladrifinn bíll, ýtti nefinu út í beygju, gat skyndilega skipt yfir í afturdrifslega hegðun um leið og tengið greip inn — og komið ökumanni á óvart. Japanskir framleiðendur reyndu ýmsar lausnir, meðal annars að setja inn fleiri tengi: Nissan Sunny/Pulsar frá 1988 notaði þrjú, eitt til að tengja afturdrifið og eitt til að læsa hvoru mismunadrifi milli hjóla. Mazda Concerto 4WD gekk enn lengra og skipti bæði mismunadrifinu milli öxla og aftara mismunadrifinu milli hjóla út fyrir seigjutengi.
Haldex-kúpplingin
Næsta skref skipti seigjutenginu út fyrir rafstýrða vökvaknúna fjölskífukúpplingu — miklu hraðari og miklu nákvæmari í stýringu. Þekktasta dæmið er Haldex-tengið, sem tók við af seigjutenginu í Volkswagen Golf IV og systurbílum á sama grunni. Það virkar svona:
- Endakambar skynja allan snúningshraðamun milli fram- og afturása
- Rúllur sem renna yfir kambflötina ýrýsta stimplum í hringlaga strokkum og dæla vökvavökva
- Þrýstingur vökvans þrýstir saman fjölskífukúpplingspakkanum og flytur tog til afturöxulsins
- Segulloki, stýrður af rafeindabúnaði bílsins, getur losað þrýsting hvenær sem er — sem gerir óendanlega breytilega togdreifingu mögulega
Flestir fjórhjóladrifnir bílar og crossover-bílar í sölu í dag nota einhverja útgáfu af þessari rafstýrðu kúpplingu, hvort sem það er Haldex í bílum Volkswagen Group, VTM-4 hjá Honda eða xDrive hjá BMW. Nútímakúpplingar virka nógu hratt til að tengitöfin er orðin ómerkjanleg í venjulegum akstri, og kvörðunin skiptir nú meira máli en vélbúnaðurinn: Golf 4Motion og Audi A3 Quattro nota vélrænt eins drif, en mismunandi hugbúnaður gefur Volkswagen samhverfa skiptingu á meðan Audi sendir 60% af toginu fram til að skapa kunnuglegra framhjóladrifseinkenni.
AWD-tækni í dag: hvaða kerfi er best?
Tengjanleg kerfi með handvirkt tengdum öðrum öxli hafa sem betur fer horfið úr fólksbílum. Það sem eftir stendur skiptist í þrjár fjölskyldur, hver með sína kosti:
- Varanlegt AWD með sjálvlæsandi mismunadrifi milli öxla (seigjutengi eins og hjá Subaru, vélrænt Torsen eins og í Audi A4/A6/A8 Quattro og Volkswagen Phaeton, eða rafstýrðar kúpplingar eins og í Mitsubishi Lancer Evo): flóknustu og gefandi kerfin, sem geta raunverulega bætt aksturseiginleika bæði á vegi og braut þegar þau eru rétt kvörðuð.
- Varanlegt AWD með opnu mismunadrifi milli öxla (eins og í Mercedes-Benz 4Matic): treystir á spólvarnarrafeindatækni til að bæta upp skort á sjálvlæsingu. Árangursríkt á vegi, en vélrænt síður forvirkt.
- Tengjanlegt afturdrif með stýrðri kúpplingu (Haldex, eins og á Volvo, Saab og ýmsum crossover-bílum Volkswagen Group): algengasta fyrirkomulagið í nútíma crossover-bílum — hagkvæmt, létt og í sífellu hæfara þökk sé hraðari rafeindatækni.
Togvörpun og það sem kemur á eftir
Ríkjandi stefna í þróuðu fjórhjóladrifi er togvörpun: ekki aðeins að skipta togi milli öxla, heldur að breyta því virkt milli vinstri og hægri hjóla á sama öxli. Mitsubishi Lancer Evolution X er það fullkomnasta í dag — S-AWC-kerfi hans parar rafstýrt miðjumismunadrif (ACD) við Active Yaw Control (AYC) afturdrif sem getur flutt tog frá einu afturhjóli til annars. Aukagírsett flytja jafnvægið framvirkt, áður en grip tapast, í stað þess að bregðast við þegar hjól er þegar farið að spóla.
Í reynd minnkar munurinn í raunheimum milli nútímakerfa áfram eftir því sem stýrirafeindatæknin batnar. Vel kvörðaður Haldex crossover-bíll skilar nú stöðugleika sem vélrænt Torsen hefði verið dáð fyrir einni kynslóð áður. Þetta er þróunaráttin — og lokapunkturinn gæti vel verið rafbíll með fjórum aðskildum hjólmótorum, þar sem hver skammtar sitt eigð tog án nokkurrar vélrænnar driflínu. Sem færir söguna snyrtilega aftur að fjórhjóladrifna rafbíl Ferdinand Porsche frá 1900.
Þetta er þýðing. Þú getur lesið frumtextann hér: https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4f54.html
Published November 04, 2021 • 19m to read
