ოთხივე წამყვანი: ისტორია, ტექნოლოგია და როგორ მუშაობს AWD სისტემები

ეს სტატია დაიწყო როგორც უბრალო ტექნიკური სახელმძღვანელო — რაღაც ისეთი, როგორიცაა „ყველაფერი, რისი გაგებაც ოდესმე გინდოდათ სრულ წამყვანზე, მაგრამ არ იცოდით, ვის ეკითხათ.“ გეგმა ითვალისწინებდა იმის ახსნას, თუ როგორ განსხვავდება ღია დიფერენციალი ვისკო-კუპლერისა თუ Haldex-ის ბლოკისგან, რას აკეთებს სინამდვილეში თვითბლოკირებადი დიფერენციალი და რატომ არის ეს ყველაფერი მნიშვნელოვანი. მაგრამ რაც უფრო ღრმად ვთხრიდით ისტორიაში, მით უფრო გასაკვირი ხდებოდა იგი. მუდმივი სრული წამყვანით აღჭურვილი პირველი მსუბუქი ავტომობილი ნიდერლანდებში აშენდა ას წელზე მეტი ხნის წინ. ხოლო 1935 წელს ოთხივე წამყვან ბორბალზე მომუშავე ამერიკული სარბოლო ავტომობილი გასაოცრად ახლოს იყო მსოფლიო ისტორიის მსვლელობის შეცვლასთან.

რატომ სჭირდება მსუბუქ ავტომობილს საერთოდ სრული წამყვანი? XXI საუკუნეში პასუხი აშკარად ჩანს: უკეთესი გამჭიდულობა, ნაკლები ბორბლების დაცურვა მოლიპულ ზედაპირზე, უკეთესი მდგრადობა დატვირთვის ქვეშ. ოთხი წამყვანი ბორბალი უბრალოდ სჯობს ორს. თუმცა ინდუსტრიას გასაკვირად დიდი დრო დასჭირდა ამის განსახორციელებლად. ჰკითხეთ ნებისმიერ საავტომობილო ისტორიკოსს და ის გეტყვით, რომ მასობრივი ბაზრის ავტომობილებისთვის სრული წამყვანის ერა 1980 წელს Audi Quattro-თი დაიწყო, რამდენიმე იშვიათი წინამორბედით — 1966 წლის ბრიტანული სუპერავტომობილი Jensen FF და 1972 წლის Subaru Leone 4WD. ნამდვილი სპეციალისტი დაამატებს, რომ ადრეული ოთხწამყვანიანი Subaru-ები საერთოდ არ იყო მუდმივი სრული წამყვანით. ისინი ნაწილობრივ წამყვანი (part-time) იყო. და სწორედ ეს განსხვავება აღმოჩნდება მთელი ამბავი.

ნაწილობრივი 4WD: დროებითი გამოსავალი

ერთ ხიდზე მართვა მხოლოდ დროდადრო არის კომპრომისი და საგზაო ავტომობილისთვის არც თუ ისე ელეგანტური. ტერმინი „part-time 4WD“ SUV-ებისა და გზაგარეშე სავალი მანქანების სამყაროდან მოდის. ამ სქემაში ერთი ხიდი მუდმივად არის წამყვანი, მეორე კი საჭიროებისამებრ ხისტად უერთდება — მაგრამ ეს ხისტი შეერთება მხოლოდ გზის გარეთ შეიძლება გამოვიყენოთ. ასფალტზე სისტემა მთლიანად უნდა გამოირთოს.

რატომ ვერ მუშაობს ხისტი შეერთება ასფალტზე

• როდესაც ავტომობილი უხვევს, წინა ბორბლები უფრო გრძელ რკალს გადიან, ვიდრე უკანა ბორბლები, და ამიტომ უფრო სწრაფად უნდა ბრუნავდნენ.
• ხისტად შეერთებული სრული წამყვანის სისტემისას წინა ბორბლების გამჭიდულობა მცირდება, ხოლო უკანა ბორბლების ბრუნვის მომენტი იზრდება.
• ზოგ შემთხვევაში წინა ბორბლებმა შესაძლოა წამყვანი ძალის ნაცვლად სამუხრუჭო ძალა წარმოქმნან — რაც წინააღმდეგობას მატებს და ავტომობილის მართვას ართულებს.
• ფხვიერ ზედაპირზე, როგორიცაა ტალახი ან თოვლი, ეს მართვადია, მაგრამ ასფალტზე იწვევს ტრანსმისიის სერიოზულ ჩაჭედვას და მართვის პრობლემებს.

მოხვევისას თითოეული ბორბალი საკუთარ რკალს მიჰყვება და საკუთარი სიჩქარით უნდა ბრუნავდეს. სწორედ ამიტომ მუდმივ სრულ წამყვანს სამი დიფერენციალი სჭირდება: ორი — თითოეული ხიდის ბორბლებს შორის, ერთი კი — თავად ხიდებს შორის, რათა წინა და უკანა ხიდები ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად ბრუნავდნენ.

ნაწილობრივი წამყვანის ავტომობილები: GAZ-61-დან Subaru Leone-მდე

ხისტად შეერთებული სრული წამყვანი ამ ყველაფრის მიუხედავად რამდენიმე საგზაო ავტომობილამდე მაინც მიაღწია, თუმცა ისინი ხასიათით გზაგარეშე მანქანებს უფრო ჰგავდნენ. სსრკ-ში GAZ-61 „Emka“ — ექვსცილინდრიანი ძრავითა და ნაწილობრივი წინა ხიდით აღჭურვილი ოთხწამყვანიანი სედანი — მცირე პარტიებით უკვე 1938 წელს დაიწყო წარმოებაში. ომის შემდეგ იგივე იდეა გამოჩნდა გზაგარეშე GAZ-M72 „Pobeda“-სა და Moskvitch-410-ში. 1972 წლის Subaru Leone 4WD ზუსტად იმავე ლოგიკას მიჰყვებოდა: აშენებული უხეში გზისთვის, წინა წამყვან Subaru-ებზე მაღალი, უკანა ხიდით, რომელსაც მძღოლი ხელით რთავდა.

Subaru Leone 4WD Station Wagon (1972–1979) წარმოადგენდა წინა წამყვანი პლატფორმის ოთხწამყვანიან ადაპტაციას ხელით შესაერთებელი უკანა ხიდით. ძირითადი მახასიათებლები მოიცავდა:

• ძრავის ვარიანტები: 1,4-ლიტრიანი (72 ცხ. ძ.) ან 1,6-ლიტრიანი (80 ცხ. ძ.)
• ძარის ტიპები: უნივერსალი, სედანი და პიკაპი
• უკანა წამყვანის ჩართვა: მექანიკური — მექანიკურ ტრანსმისიიან ავტომობილებზე; ავტომატური — მრავალდისკიანი ხახუნის მუფტის მეშვეობით ავტომატებზე
• ეს ნაწილობრივი წამყვანის სქემა ყველა ოთხწამყვანიან Subaru-ზე 1989 წლამდე გაგრძელდა

ნაწილობრივი წამყვანის მთავარი პრობლემა ის არის, რომ იგი უსარგებლოა მოასფალტებულ გზებზე, სადაც უმეტესი ავტომობილი ცხოვრების უდიდეს ნაწილს ატარებს — და მაინც ავტომობილი ყველგან ატარებს გამანაწილებელი კოლოფის, მეორე კარდანული ლილვისა და მთელი დამატებითი ხიდის აწყობის წონას. ნაწილობრივი სისტემის მუდმივ სისტემად გარდაქმნას ზუსტად კიდევ ერთი კომპონენტი სჭირდება: ხიდთაშორისი დიფერენციალი გამანაწილებელი კოლოფის შიგნით.

მუდმივი სრული წამყვანი: როგორ მუშაობს და რატომ არის მნიშვნელოვანი

სამი დიფერენციალი, ერთი პრინციპი

ხიდთაშორისი დიფერენციალი მუდმივი სრული წამყვანის გასაღებია. ორი ბორბალთაშორისი დიფერენციალი თითოეული ხიდის მარცხენა და მარჯვენა ბორბლებს მოხვევისას სხვადასხვა სიჩქარით ბრუნვის საშუალებას აძლევს. ხიდთაშორისი დიფერენციალი იმავე საქმეს აკეთებს წინა და უკანა ხიდებს შორის. ავტომობილს, რომელსაც სამივე აქვს, ნებისმიერ ზედაპირზე შეუძლია მუდმივი სრული წამყვანით მოძრაობა ტრანსმისიის ჩაჭედვისა თუ მართვადობის გაუარესების გარეშე.

თეორიულად საკმაოდ მარტივია — თუმცა 1980-იანი წლების დასაწყისამდე ინდუსტრია საგზაო ავტომობილზე მუდმივ სრულ წამყვანს ზედმეტად თვლიდა. გავრცელებული აზრი იყო, რომ მშრალ ასფალტზე მეორე წყვილი ბორბლისა და მასზე მიმაგრებული ყველაფრის ბრუნვა მხოლოდ ხმაურსა და საწვავის ხარჯს მატებდა.

What the Quattro Proved

Audi Quattro-მ ეს აზროვნება საბოლოოდ შეცვალა. ძრავის ბრუნვის მომენტის მუდმივად ოთხივე ბორბალზე გადანაწილებით, მუდმივი სისტემა:

• ტოვებს გამჭიდულობის უფრო დიდ მარაგს მოხვევებში გვერდითი ძალების დასაძლევად
• მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს მდგრადობას მოხვევის შუაში აჩქარებისას ან დამუხრუჭებისას
• ამცირებს გაზის პედალზე ზემოქმედებით გამოწვეული უეცარი გადაჭარბებული (oversteer) ან არასაკმარისი (understeer) მართვადობის რისკს

1980-იანი წლების ბოლოს Audi 80 Quattro აჩვენებს, თუ რამდენად დახვეწილი გახდა ეს სქემა. Quattro-ს არქიტექტურა უფრო კომპაქტურია, ვიდრე კონკურენტი Ferguson Formula-ს ტრანსმისია. 1984 წლიდან Audi-მ დაამონტაჟა Torsen თვითბლოკირებადი დიფერენციალი — წმინდა მექანიკური მოწყობილობა, რომელიც რეაგირებს თითოეულ გამომავალ ლილვზე მოქმედ ბრუნვის მომენტზე და არა ბორბლების სიჩქარეთა სხვაობაზე. ვისკო-კუპლერისგან განსხვავებით, Torsen იბლოკება მხოლოდ წევის დროს და არასოდეს დამუხრუჭებისას, რაც მას ABS-თან სრულად თავსებადს ხდის და შენელებისას უფრო მდგრადს.

აღსანიშნავია, რომ Range Rover (1970) და რუსული Lada Niva (1976) ზოგადად ხიდთაშორისი დიფერენციალით აღჭურვილ პირველ მასობრივი წარმოების მანქანებად ითვლებიან — მაგრამ ორივე ნამდვილი გზაგარეშე მანქანაა. Audi Quattro-ს პრეტენზია კონკრეტულად ის არის, რომ იგი პირველია მსუბუქ ავტომობილებს შორის.

ადრეული ოთხწამყვანიანი სარბოლო ავტომობილები: Spyker-იდან Bugatti-მდე

იკვლევდნენ თუ არა სარბოლო ავტომობილების კონსტრუქტორები მუდმივ სრულ წამყვანს Quattro-ს ეპოქამდე? უდავოდ დიახ — და ეს ამბავი გაცილებით შორეულ წარსულში იღებს სათავეს, ვიდრე უმეტესობა ფიქრობს.

Porsche’s Four-Wheel-Drive Experiments

ფერდინანდ პორშეს პირველი ომისშემდგომი პროექტი ოთხწამყვანიანი სარბოლო ავტომობილი იყო: Cisitalia 360, ცენტრში განთავსებული 1,5-ლიტრიანი თორმეტცილინდრიანი ძრავით. თუმცა მისი წინა წამყვანი ნაწილობრივი იყო — მძღოლი მას სწორ მონაკვეთებზე რთავდა და მოხვევებამდე უკან, უკანა წამყვანზე უბრუნდებოდა.

სინამდვილეში პორშემ ოთხწამყვანიანი მანქანა გაცილებით ადრე ააგო: ელექტრომობილი ოთხი ინდივიდუალური საბორბლე ძრავით, რომელიც 1900 წლით თარიღდება.

The Spyker 60 HP, 1902

საავტომობილო ისტორიკოსებისთვის ნამდვილი შოკია 1902 წლის სარბოლო ავტომობილი, რომელიც ჰოლანდიურმა მწარმოებელმა Spyker-მა ააგო. იმ დროს, როცა მუხრუჭებიც კი მხოლოდ უკანა ბორბლებზე იყო დამონტაჟებული, ამ ავტომობილს ჰქონდა ნამდვილი მუდმივი სრული წამყვანი, ხიდთაშორისი დიფერენციალის ჩათვლით.

Spyker 1880 წელს დაარსდა ძმები Spijker-ების მიერ, როგორც ცხენით მოზიდული ეტლების მწარმოებელი. მათი პირველი ავტომობილი 1900 წელს გამოჩნდა, ხოლო ორი წლის შემდეგ, ბელგიელ დიზაინერ ჟოზეფ ვალენტინ ლავიოლეტთან ერთად, მათ შექმნეს ოთხწამყვანიანი სარბოლო ავტომობილი Spyker 60 HP (1902–1907). მისი მახასიათებლები იმ პერიოდისთვის არაჩვეულებრივი იყო:

• სამი დიფერენციალი — ხიდთაშორისი და ორივე ბორბალთაშორისი
• სამი ცალკე სამუხრუჭო მექანიზმი — ორი უკანა ბორბლებზე, ერთი კი წინა კარდანულ ლილვზე
• ოთხწამყვანიანი სისტემა, რომლის კონცეფციასაც ათწლეულების განმავლობაში ვერავინ გაუტოლდებოდა

მაშ ასე, მუდმივი ოთხწამყვანის კონცეფცია საუკუნეზე ძველია. ბევრი ოთხწამყვანიანი Spyker არ აშენებულა — ისინი უზომოდ ძვირი იყო და შეჯიბრებში დიდ წარმატებას ვერასდროს მიაღწიეს. 1930-იანი წლების დასაწყისში კიდევ ორი უფრო ამბიციური პროექტი მოჰყვა.

Bugatti Tipo 53 and Miller FWD

Bugatti Tipo 53 დაიწყო Fiat-ის ინჟინერ ანტონიო პიკეტოთი, რომელმაც ეს იდეა ეტორე ბუგატის 1930 წელს შესთავაზა. სამი ავტომობილი 1932 წელს დასრულდა, თითოეული:

• 300 ცხ. ძ. სუპერჩარჯერიანი რიგითი რვაცილინდრიანი ძრავით
• მუდმივი სრული წამყვანით სამი დიფერენციალით
• გამანაწილებელი კოლოფითა და ხიდთაშორისი დიფერენციალით, რომლებიც ცალკე დამონტაჟებულ გადაცემათა კოლოფთან იყო ინტეგრირებული
• ორივე ხიდის კარდანული ლილვებით, განთავსებული ავტომობილის მარცხენა მხარეს
• დამოუკიდებელი წინა დაკიდებით განივ ზამბარაზე — უჩვეულო Bugatti-სთვის

Tipo 53 ხრეშიან მოხვევებში თანამედროვე უკანაწამყვან ავტომობილებს უსწრებდა, მაგრამ საშინლად მძიმედ იმართებოდა: წინა კარდანულ ლილვებში ჩვეულებრივი კარდანული სახსრები გამოიყენებოდა და არა თანაბარი კუთხური სიჩქარის (CV) სახსრები. სამივე ავტომობილი 1935 წლამდე იჯიბრებოდა.

Miller FWD ნაწილობრივ იმიტომ გაჩნდა, რომ ამერიკელმა დიზაინერმა ჰარი მილერმა შეისწავლა წინაწამყვანი Bugatti, რომელიც სპეციალურად დასაშლელად იყო შეძენილი. ნანახით შთაგონებულმა მილერმა საკუთარი ოთხწამყვანიანი შასი შეიმუშავა სატვირთოების მწარმოებელი კომპანია FWD-ის სპონსორობით. ერთ-ერთი ოთხწამყვანიანი Miller 1934 წლის Indianapolis 500-ს ლიდერობდა, სანამ ტექნიკურმა გაუმართაობამ იგი მეცხრე ადგილზე ჩამოაგდებდა.

A Near Miss at AVUS, 1935

ეს ავტომობილები საავტომობილო ისტორიის ერთ-ერთ ყველაზე უცნაურ „რა იქნებოდა, რომ…“ მომენტსაც უკავშირდება. 1935 წელს ბერლინში, AVUS-ის ტრასაზე რბოლის დროს, ოთხწამყვანიანი Miller მესამე ადგილზე მიდიოდა, როცა მისი რიგითი რვაცილინდრიანი ძრავა კატასტროფულად გაფუჭდა და ნამსხვრევები ტრიბუნებისკენ ისროლა. იმ დღეს ტრიბუნებზე ადოლფ ჰიტლერი იჯდა. მცირე ნამსხვრევსაც რომ მიეღწია მისთვის, მეორე მსოფლიო ომის — და მსოფლიო ისტორიის — მსვლელობა შესაძლოა სრულიად სხვაგვარი ყოფილიყო.

Ferguson Formula: სრული წამყვანის სისტემა, რომელმაც ყველაფერი შეცვალა

ღია ცენტრალური დიფერენციალის პრობლემა

შემდეგი თავის გასაგებად კარგი იქნება, თუ დავუბრუნდებით ღია ხიდთაშორისი დიფერენციალის ფუნდამენტურ შეზღუდვას. ღია დიფერენციალი ერთ ხიდს თავისუფლად ბრუნვის საშუალებას აძლევს, მაშინ როცა მეორე საერთოდ არ იღებს ბრუნვის მომენტს. თუ უკანა ბორბლები მთლიანად დაკარგავენ გამჭიდულობას, წინა ბორბლები შესაძლოა ადგილზე გაჩერდნენ, უკანა კი ბრუნავდნენ — და დიფერენციალი ამის შესაჩერებლად არაფერს აკეთებს.

SUV-ების სამყაროს პასუხი იძულებითი ბლოკირება იყო: მძღოლი რთავს მექანიზმს, რომელიც ხისტად ბლოკავს დიფერენციალის კბილანებს და დიფერენციალურ წამყვანს მყარ შეერთებად აქცევს. ამას იყენებდნენ ადრეული Range Rover-ები, ასევე Lada Niva და ათეულობით სხვა გზაგარეშე მანქანა — და ასევე პირველი თაობის Audi Quattro, რომელსაც 1984 წლამდე მძღოლის მიერ ცენტრალური დიფერენციალის ხელით დაბლოკვა სჭირდებოდა. მაგრამ ხელით ბლოკირება კიდევ ერთი კომპრომისია. მაგარ ზედაპირზე იგი უნდა გამოირთოს და საერთოდ არაფერს გვთავაზობს, თუ მოლიპულ გზაზე ბორბალი მოულოდნელად ცურვას დაიწყებს.

როლტი, დიქსონი და ჰარი ფერგიუსონი

პირველი ავტომატური თვითბლოკირებადი ხიდთაშორისი დიფერენციალი ბრიტანელი სარბოლო მძღოლისა და ინჟინრის, ტონი როლტის ნამუშევარი იყო. თავის მეგობართან და თანამორბოლე ფრედ დიქსონთან ერთად ომამდე ის მართავდა ვორქშოპს Rolt/Dixon Developments; შემდგომ ორივეს გაუჩნდა ინტერესი, თუ რის გაკეთება შეეძლო მუდმივ სრულ წამყვანს. მათ ააგეს ექსპერიმენტული ოთხწამყვანიანი სატესტო პლატფორმა სახელწოდებით „Crab“ და 1950 წელს ჰარი ფერგიუსონს — წარმატებულ ტრაქტორმწარმოებელს — გაუერთიანდნენ, რათა შეექმნათ Harry Ferguson Research.

ფერგიუსონი სარბოლო ავტომობილს არ ესწრაფოდა. მას სურდა ჭეშმარიტად უსაფრთხო საგზაო ავტომობილი: ისეთი, რომლის ბორბლებიც არც აჩქარებისას დაცურავდა და არც დამუხრუჭებისას დაიბლოკებოდა. როლტმა და დიქსონმა მისი ნულიდან დაპროექტება დაიწყეს — ძარა, ტრანსმისია და ძალური აგრეგატიც კი — გამოცდილ დიზაინერ კლოდ ჰილთან, ყოფილ Aston Martin-ელთან ერთად, რომელიც მთავარი ინჟინერი იყო. ექსპერიმენტული სედანი Ferguson R4 ექვსწლიანი მუშაობის შემდეგ დასრულდა და მისი მახასიათებლები 1956 წლისთვის შესანიშნავი იყო:

• მუდმივი სრული წამყვანი თვითბლოკირებადი ხიდთაშორისი დიფერენციალით
• A flat-four engine
• დისკური მუხრუჭები ოთხივე ბორბალზე
• Dunlop MaxaRet ელექტრომექანიკური ანტიბლოკირების სამუხრუჭო სისტემა, ავიაციიდან ადაპტირებული

Ferguson Formula-ს გამანაწილებელი კოლოფის შიგნით

Ferguson Formula-ს ტრანსმისიის გული გამანაწილებელი კოლოფის შიგნით მოთავსებული გენიალური თვითბლოკირებადი მექანიზმი იყო. დიფერენციალის გარდა, ბლოკში იყო დამატებითი კბილანათა წყება, ორი ბურთულებიანი გადამბრუნებელი მუფტა და ხახუნის დისკების ორი პაკეტი. ჩვეულებრივი მუშაობისას ეს ელემენტები წყნარად უქმად ტრიალებდნენ. მაგრამ როგორც კი ერთი ხიდის ბორბლები ცურვას იწყებდნენ — რაც გამომავალი ლილვების სიჩქარეთა სხვაობას წარმოქმნიდა — ერთ-ერთი მუფტა ერთვებოდა, თავის ხახუნის პაკეტს დიფერენციალის კბილანებზე აჭერდა და დიფერენციალურ წამყვანს იმწამსვე მყარ შეერთებად აქცევდა.

მეორე პროტოტიპი, 1962 წლის უნივერსალი Ferguson R5, კიდევ უკეთესი იყო. Autocar-ის ტესტერები აღნიშნავდნენ, რომ იგი გამჭიდულობის ზღვარს თითქმის წარმოუდგენელ სიჩქარეზე აღწევდა. მიუხედავად ამისა, არცერთი მწარმოებელი არ დათანხმდა Ferguson-ის სერიულ წარმოებაში გაშვებას; სირთულე და ღირებულება ზედმეტად დიდი იყო.

The Jensen FF Goes on Sale

1962 წელს ტონი როლტმა Jensen Cars-ის ხელმძღვანელობა დაარწმუნა, Ferguson Formula-ს ტრანსმისია მათი მომავალი CV8 კუპესთვის და მისი 300 ცხ. ძ. Chrysler V8-ისთვის მოერგოთ. სამი წლის შემდეგ ექსპერიმენტული ოთხწამყვანიანი Jensen CV8 FF უკვე მოძრაობდა.

1966 წელს Jensen Interceptor-მა CV8 ჩაანაცვლა და სტანდარტული უკანაწამყვანი კუპეს გვერდით Jensen-მა შესთავაზა სრულწამყვანი ვერსია, რომელსაც უმნიშვნელო „FF“ ნიშანი ეწერა — „Formula Ferguson“-ის აღმნიშვნელი. Jensen FF გახდა მსოფლიოში პირველი სერიული ავტომობილი, რომელმაც თვითბლოკირებადი ხიდთაშორისი დიფერენციალი ABS-თან შეაერთა. ძირითადი მახასიათებლები მოიცავდა:

• 6,3-ლიტრიანი Chrysler V8 big-block ძრავა, 325 ცხ. ძ. სიმძლავრით
• სამსაფეხურიანი TorqueFlite ავტომატური ან ოთხსაფეხურიანი მექანიკური გადაცემათა კოლოფი
• ბრუნვის მომენტის ასიმეტრიული განაწილება: 63% უკანა ხიდზე, 37% წინაზე — უკანაწამყვანი ავტომობილის მართვის ხასიათის შესანარჩუნებლად
• ერთარხიანი Dunlop MaxaRet ABS
• კბილანა-რეიკიანი გამაძლიერებლიანი საჭე და დისკური მუხრუჭები ყველა ბორბალზე
• მაქსიმალური სიჩქარე 212 კმ/სთ; 0–100 კმ/სთ 7,7 წამში; საკუთარი წონა დაახლოებით 1 800 კგ
• ფასი დიდ ბრიტანეთში 1968 წელს: დაახლოებით £6 000 — ყველაზე იაფ Rolls-Royce-ის ტოლფასი
• Total production: 318 cars (1966–1971)

იმ ეპოქის ყველა საავტომობილო ჟურნალისტი აქებდა Jensen FF-ის მდგრადობას და იმას, რასაც ისინი „სველ ასფალტზე თითქმის შეუზღუდავ გამჭიდულობის მარაგს“ უწოდებდნენ. ჰარი ფერგიუსონმა ეს ავტომობილი ვერასოდეს ნახა: იგი 1960 წელს გარდაიცვალა.

რატომ იყო Ferguson Formula მნიშვნელოვანი

რატომ ვუთმობთ ამდენ დროს Ferguson Formula-ს? იმიტომ, რომ Harry Ferguson Research იყო მსოფლიოში პირველი ორგანიზაცია, რომელმაც სრული წამყვანი უპირველესად აქტიური უსაფრთხოების ინსტრუმენტად მიიჩნია და არა გზაგარეშე გამჭიდულობის პასუხად.

ბრუნვის მომენტის ასიმეტრიული განაწილება მიზანმიმართული ნაბიჯი იყო იმ არაპროგნოზირებადობის წინააღმდეგ, რომელიც სიმეტრიულ სისტემებს სდევს თან. მოლიპულ მოხვევაში უკანაწამყვან ავტომობილს ზედმეტი გაზი მიეცი და ის პროგნოზირებადად გადაცურავს (oversteer). იგივე გააკეთე წინაწამყვან ავტომობილში და ის პროგნოზირებადად წაცურავს (understeer). გააკეთე ეს სიმეტრიულ სრულწამყვან ავტომობილში და პასუხი დამოკიდებულია იმაზე, რომელ ხიდს აქვს უფრო ცუდი გამჭიდულობა — რაც ორაზროვანი და საშიშია. ბრუნვის მომენტის უკან გადანაცვლებით Ferguson Formula-მ Jensen FF-ს უმეტეს პირობებში უკანაწამყვან ავტომობილთან ახლოს მდგომი ქცევა შესძინა.

ვისკო-კუპლერის გამოგონება

Ferguson-ის მექანიზმს ერთი ნამდვილი შეზღუდვა ჰქონდა: მისი გადამბრუნებელი მუფტები ბინარულად, ჩართვა-გამორთვის პრინციპით მუშაობდნენ. ღია დიფერენციალიდან სრულ ბლოკირებაზე გადასვლა მყისიერი იყო და ამას ჩართვის მომენტში საკუთარი ორაზროვნების შექმნა შეეძლო. საჭირო იყო მექანიზმი, რომელსაც ბლოკირების ხარისხის შეუფერხებლად ცვლა შეეძლებოდა.

1960-იანი წლების ბოლოს ტონი როლტმა და დერეკ გარდნერმა — შემდგომში Tyrrell-ის Formula 1-ის ავტომობილების მთავარმა კონსტრუქტორმა — დაიწყეს ექსპერიმენტები სილიკონის სითხით, რომელიც ბლანტ (ვისკოზურ) ვენტილატორის ამძრავებში გამოიყენებოდა. შედეგი იყო ვისკო-კუპლერი: ცილინდრული კორპუსი, სავსე სილიკონის სითხით, სადაც განთავსებული იყო თითოეულ გამომავალ ლილვთან შეერთებული ხახუნის დისკების მონაცვლე პაკეტები.

How a Visco-Coupler Works

• ჩვეულებრივ პირობებში, როცა ყველა ბორბალი მსგავსი სიჩქარით ბრუნავს, დისკების პაკეტები ერთმანეთის მიმართ თითქმის არ მოძრაობენ და კუპლერი დიფერენციალზე გავლენას არ ახდენს.
• როცა ერთი ხიდი ცურვას იწყებს, მისი გამომავალი ლილვი უფრო სწრაფად ბრუნავს, რაც დისკების პაკეტებს ერთმანეთის მიმართ აბრუნებინებს და სილიკონის სითხეს ჭრის.
• ეს ჭრა კუპლერის შიგნით ტემპერატურასა და წნევას ზრდის და სითხის სიბლანტეს მკვეთრად ამაღლებს.
• სიბლანტის ეს ზრდა დისკებს ერთმანეთზე ხახუნს იწვევს, თანდათანობით ამუხრუჭებს უფრო სწრაფად მბრუნავ ლილვს და დიფერენციალს ნაწილობრივ ან სრულად ბლოკავს.

FF Developments და AMC Eagle

ვისკო-კუპლერის დაპატენტების შემდეგ ტონი როლტმა 1971 წელს დააარსა FF Developments (FFD), რათა სრული წამყვანის ტრანსმისიები კომერციულად გაეყიდა. ადრეული სამუშაო არაფრით გამორჩეული იყო: ოთხწამყვანიანი Bedford-ის ფურგონები ბრიტანული სატყეო სამსახურისთვის, Ford Zephyr FF საპოლიციო ავტომობილების პარტია, Opel Senator 4×4 სედანები ბერლინში ბრიტანული სამხედრო მისიისთვის.

FFD-ის ყველაზე მნიშვნელოვანი სერიული სამუშაო AMC Eagle-ის (1979–1988) ტრანსმისია იყო — AMC Concord სედანის აწეული სრულწამყვანი ვერსია, უფრო დიდ საბურავებზე, 75 მმ ძარის აწევით. Eagle იყო მსოფლიოში პირველი სერიული ავტომობილი, რომელმაც თავისი ხიდთაშორისი დიფერენციალი ვისკო-კუპლერით დაბლოკა. იგი ჩაფიქრებული იყო როგორც მსუბუქი გზაგარეშე მანქანა და არა მაღალმწარმოებლური ავტომობილი, თუმცა მისი ტრანსმისიის არქიტექტურა ოდესმე შექმნილი ზოგიერთი ყველაზე ცნობილი სწრაფი სრულწამყვანი ავტომობილის პირდაპირი წინაპარია, მათ შორის ადრეული Subaru Impreza WRX-ისა და Mitsubishi Lancer Evolution-ის.

თვითბლოკირებადი დიფერენციალები: Torsen-იდან ელექტრონულ მართვამდე

Audi’s Packaging Trick

როცა Audi Quattro 1981 წელს — AMC Eagle-ის ორი წლის შემდეგ — წარმოებაში შევიდა, მან ჩვეულებრივი ღია ხიდთაშორისი დიფერენციალი გამოიყენა ხელით იძულებითი ბლოკირებით. Audi-ს გადაწყვეტის ელეგანტურობა კომპონოვკაში იყო. გრძივი ძრავა პირდაპირ უკანა ხიდისკენ იყო მიმართული, ხოლო ხიდთაშორისი დიფერენციალი პირდაპირ გადაცემათა კოლოფში შედიოდა: მეორეული ლილვი ღრუდ იყო გაკეთებული და მასში წინა კარდანული ლილვი გაჰყავდათ. ფერდინანდ პიეხის გუნდმა წინასა და უკანას შორის სიმეტრიული 50:50 განაწილება აირჩია.

The Torsen Differential

1984 წელს ხელით ბლოკირების ბერკეტები Audi-ს სალონებიდან საბოლოოდ გაქრა და მათ ჩაანაცვლა Torsen — TORque SENsing (ბრუნვის მომენტის მგრძნობიარე) — თვითბლოკირებადი დიფერენციალი. მისი უპირატესობები ჩამოთვლის ღირსია:

• იგი მთლიანად მექანიკურია — არ საჭიროებს ელექტრონიკას, სითხეს ან მძღოლის ჩარევას
• იგი რეაგირებს გამომავალ ლილვებზე ბრუნვის მომენტის ცვლილებაზე და არა სიჩქარეთა სხვაობაზე, რაც ნიშნავს, რომ მას ბორბლის ცურვის რეალურად დაწყებამდე შეუძლია რეაგირება
• ვისკო-კუპლერისგან განსხვავებით, იგი იბლოკება მხოლოდ წევის დროს და არა დამუხრუჭებისას, რაც მას ABS-თან სრულად თავსებადს ხდის
• ბლოკირება და განბლოკვა შეუფერხებელი და უწყვეტია, ბინარული გადასვლების გარეშე

სწრაფ ავტომობილებზე თავის დამტკიცების შემდეგ Torsen აიტაცეს SUV-ების ინჟინრებმა, რომლებიც ავტომობილისებურ მართვადობას ესწრაფოდნენ. იგი დღეს გამოიყენება Range Rover-ში, Volkswagen Touareg-ში, Porsche Cayenne-სა და Toyota Land Cruiser Prado-ში.

Group B და რალის შეიარაღების რბოლა

ჯერ კიდევ 1980-იან წლებში Quattro-ს რალიური დომინირება სრული წამყვანის შეიარაღების რბოლას მოჰყვა. რამდენიმე სეზონში გამოჩნდა ყველა ეს ოთხწამყვანიანი რალიური ავტომობილი, რომელთაგან თითოეული თავის თვითბლოკირებად დიფერენციალებში FFD-ის ვისკო-კუპლერის ტექნოლოგიას იყენებდა:

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

სტიუარტ როლტი, ტონის ვაჟი, იმ წლების განმავლობაში მართავდა FFD-ის ურთიერთობებს რალიურ გუნდებთან.

1990-იანი წლების დასაწყისში რუსული ქარხანა AZLK-იც მივიდა FFD-თან, სურდა Moskvitch 2141-ის სრულწამყვანი რალიური ვერსია. Ford RS200-ის მსგავს სამდიფერენციალიან სქემაზე აგებული ეს ექსპერიმენტული ავტომობილი ექსტრემალურ პირობებში საოცარი პროგნოზირებადობით იმართებოდა. ტესტირებამ გამოავლინა პრინციპი, რომელიც დღემდე ძალაშია: შეცვალე თითოეული ვისკო-კუპლერის ბლოკირების სიხისტე ინდივიდუალურად და ავტომობილის ბალანსიც შესაბამისად შეიცვლება.

• უფრო ხისტი უკანა ბორბალთაშორისი დიფერენციალი → გადაცურვის (oversteer) მეტი ტენდენცია
• უფრო ხისტი წინა ან ხიდთაშორისი დიფერენციალი → მეტი წაცურვა (understeer) და მდგრადობა

Electronic Control Arrives

ეს რეგულირებადობა სწორედ ის მიზეზია, რის გამოც თანამედროვე WRC-ის ავტომობილები სამივე დიფერენციალში პასიური ვისკო-კუპლერების ნაცვლად ელექტრონულად მართვად მრავალდისკიან მუფტების პაკეტებს იყენებენ. ჰიდრავლიკური ამძრავები და ბორტკომპიუტერი თითოეული დიფერენციალის ბლოკირებას რეალურ დროში ცვლიან — მოხვევაში შესვლისას მუფტებს ათავისუფლებენ, რათა ავტომობილი თავისუფლად ბრუნავდეს, შემდეგ კი თანდათანობით აჭერენ, როცა მძღოლი სწორ მონაკვეთზე აჩქარებს, რათა მიაღწიოს მაქსიმალურ გამჭიდულობას წაცურვის (understeer) გარეშე.

საგზაო ავტომობილებში ელექტრონულად მართვადი დიფერენციალების პიონერები ორი მწარმოებელი გახდა:

• Mercedes-Benz 4Matic (1986, W124 E-Class): სამი ელექტრონულად მართვადი მუფტა თანმიმდევრულად აერთებდა წინა ხიდს, შემდეგ ბლოკავდა ხიდთაშორის დიფერენციალს, ხოლო შემდეგ უკანა დიფერენციალს, პირობების შესაბამისად. სისტემა ეფექტური იყო, მაგრამ ზედმეტად რთული, და ელექტრონიკას ფხვიერ ზედაპირზე წინა ბორბლების შესამჩნევი შეერთება-გამორთვის გამოწვევა შეეძლო.
• Porsche 959 (1986): ორი ელექტრონულად მართვადი მუფტა, რომლებიც მძღოლის მიერ ასარჩევ ოთხ რეჟიმში მუშაობდნენ. 959-ის სისტემა უფრო დახვეწილი და მაღალმწარმოებლური გამოყენებისთვის უკეთ მორგებული იყო.

დიფერენციალის ჩანაცვლება: Haldex და გამარტივებული სრული წამყვანის სისტემები

The Visco-Coupler on Its Own

სანამ რალის ინჟინრები თვითბლოკირებად დიფერენციალებს ბოლომდე ავითარებდნენ, ჩვეულებრივი მსუბუქი ავტომობილების კონსტრუქტორები საპირისპირო გზას დაადგნენ — ხიდთაშორის დიფერენციალს საერთოდ აშორებდნენ და მის ადგილას ვისკო-კუპლერს დგამდნენ. 1985 წლის Volkswagen Golf II Syncro იყო პირველი ევროპული მსუბუქი ავტომობილი, რომელმაც ეს გააკეთა, ტრანსმისიით, რომელიც შეიმუშავეს GKN-ის ინჟინრებმა, კომპანიისა, რომელმაც FFD 1969 წელს შეიძინა.

მასობრივი წარმოებისთვის ეს გამარტივება გამართლდა:

• სრულწამყვანი მოდელი უმეტეს კომპონენტს იზიარებდა სტანდარტულ წინაწამყვან ვერსიასთან, რაც წარმოების ღირებულებასა და სირთულეს ამცირებდა
• ჩვეულებრივ პირობებში ავტომობილი წინაწამყვანი ავტომობილის იდენტურად მოძრაობდა
• როცა წინა ბორბლები ცურავდნენ, ვისკო-კუპლერს დაახლოებით 0,2 წამში ბრუნვის მომენტის 70%-მდე უკან გადატანა შეეძლო

თუმცა ეს დაყოვნება მართვადობის მხრივ საფრთხეს ქმნიდა. ავტომობილი, რომელიც წინაწამყვანივით იქცეოდა და ცხვირით გარეთ იწევდა, კუპლერის ჩართვის მომენტში მკვეთრად შეიძლებოდა უკანაწამყვან ქცევაზე გადასულიყო — და მძღოლი მოულოდნელად შეეპარა. იაპონელი მწარმოებლები სხვადასხვა გამოსავალს ცდილობდნენ, მათ შორის მეტი კუპლერის დამონტაჟებას: 1988 წლის Nissan Sunny/Pulsar სამ კუპლერს იყენებდა — ერთს უკანა წამყვანის ჩასართავად და თითო თითოეული ბორბალთაშორისი დიფერენციალის დასაბლოკად. Mazda Concerto 4WD კიდევ უფრო შორს წავიდა და ვისკო-კუპლერებით ჩაანაცვლა როგორც ხიდთაშორისი, ისე უკანა ბორბალთაშორისი დიფერენციალი.

The Haldex Clutch

შემდეგმა ნაბიჯმა ვისკო-კუპლერი ჩაანაცვლა ელექტრონულად მართვადი ჰიდრავლიკური მრავალდისკიანი მუფტით — გაცილებით სწრაფითა და გაცილებით ზუსტად მართვადით. ყველაზე ცნობილი მაგალითი Haldex-ის მუფტაა, რომელმაც ვისკო-კუპლერი ჩაანაცვლა Volkswagen Golf IV-სა და მისი პლატფორმის მონათესავე მოდელებზე. იგი ასე მუშაობს:

• ტორსული ბუდიკები აფიქსირებენ ბრუნვის სიჩქარის ნებისმიერ სხვაობას წინა და უკანა ლილვებს შორის
• ბუდიკების ზედაპირზე მოძრავი გორგოლაჭები რგოლისებრ ცილინდრებში დგუშებს აწვებიან და ჰიდრავლიკურ სითხეს ტუმბავენ
• სითხის წნევა კუმშავს მრავალდისკიანი მუფტის პაკეტს და ბრუნვის მომენტს უკანა ხიდზე გადასცემს
• სოლენოიდური სარქველი, რომელსაც ავტომობილის ელექტრონიკა მართავს, ნებისმიერ მომენტში ათავისუფლებს წნევას — რაც ბრუნვის მომენტის უსასრულოდ ცვალებად განაწილებას იძლევა

დღეს გაყიდვაში მყოფი სრულწამყვანი ავტომობილებისა და კროსოვერების უმეტესობა ამ ელექტრონულად მართვადი მუფტის რომელიმე ვერსიას იყენებს, იქნება ეს Haldex Volkswagen Group-ის ავტომობილებზე, Honda-ს VTM-4 თუ BMW-ს xDrive. თანამედროვე მუფტები საკმარისად სწრაფად მოქმედებენ, რომ ჩართვის დაყოვნება ჩვეულებრივი მართვისას შეუმჩნეველი გახდა, ხოლო კალიბრაცია ახლა უფრო მნიშვნელოვანია, ვიდრე თავად აპარატურა: Golf 4Motion და Audi A3 Quattro მექანიკურად იდენტურ ტრანსმისიებს იყენებენ, მაგრამ განსხვავებული პროგრამული უზრუნველყოფა Volkswagen-ს სიმეტრიულ განაწილებას აძლევს, Audi კი ბრუნვის მომენტის 60%-ს წინ აგზავნის, უფრო ნაცნობი წინაწამყვანი ხასიათისთვის.

სრული წამყვანის ტექნოლოგია დღეს: რომელი სისტემაა საუკეთესო?

ხელით ჩასართავი მეორე ხიდის მქონე ნაწილობრივი წამყვანის სისტემები, საბედნიეროდ, მსუბუქი ავტომობილებიდან გაქრა. დანარჩენი სამ ოჯახად იყოფა, თითოეული თავისი უპირატესობებით:

• მუდმივი სრული წამყვანი თვითბლოკირებადი ხიდთაშორისი დიფერენციალით (ვისკო-კუპლერი, როგორც Subaru-ში, მექანიკური Torsen, როგორც Audi A4/A6/A8 Quattro-სა და Volkswagen Phaeton-ში, ან ელექტრონულად მართვადი მუფტები, როგორც Mitsubishi Lancer Evo-ში): ყველაზე დახვეწილი და ღირებული სისტემები, რომლებსაც სწორად კალიბრებისას შეუძლიათ მართვადობის ჭეშმარიტად გაუმჯობესება როგორც გზაზე, ისე ტრასაზე.
• მუდმივი სრული წამყვანი ღია ხიდთაშორისი დიფერენციალით (როგორც Mercedes-Benz 4Matic-ში): თვითბლოკირების არარსებობის საკომპენსაციოდ ეყრდნობა ცურვის საწინააღმდეგო ელექტრონიკას. ეფექტურია გზაზე, მაგრამ მექანიკურად ნაკლებად პროაქტიული.
• ნაწილობრივი უკანა წამყვანი მართვადი მუფტის მეშვეობით (Haldex, როგორც Volvo-ზე, Saab-სა და Volkswagen Group-ის სხვადასხვა კროსოვერზე): ყველაზე გავრცელებული სქემა თანამედროვე კროსოვერებში — ეკონომიური, მსუბუქი და უფრო სწრაფი ელექტრონიკის წყალობით სულ უფრო შესაძლებლობებიანი.

ბრუნვის მომენტის ვექტორირება და რა მოჰყვება ამას

მოწინავე სრული წამყვანის დომინანტური ტენდენცია ბრუნვის მომენტის ვექტორირებაა: არა უბრალოდ ბრუნვის მომენტის ხიდებს შორის განაწილება, არამედ მისი აქტიური ცვლა ხიდის მარცხენა და მარჯვენა ბორბლებს შორის. Mitsubishi Lancer Evolution X ამ ტექნოლოგიის მწვერვალია — მისი S-AWC სისტემა აერთიანებს ელექტრონულად მართვად ცენტრალურ დიფერენციალს (ACD) და Active Yaw Control (AYC) უკანა დიფერენციალს, რომელსაც ბრუნვის მომენტის ერთი უკანა ბორბლიდან მეორეზე გადატანა შეუძლია. დამატებითი კბილანათა წყებები ბალანსს პროაქტიულად, გამჭიდულობის დაკარგვამდე ცვლიან, იმის ნაცვლად, რომ რეაგირება მოახდინონ მაშინ, როცა ბორბალი უკვე ცურავს.

პრაქტიკაში თანამედროვე სისტემებს შორის რეალური სხვაობა სულ უფრო მცირდება, რაც უფრო უმჯობესდება მართვის ელექტრონიკა. კარგად კალიბრებული Haldex კროსოვერი დღეს ისეთ მდგრადობას იძლევა, რომლისთვისაც მექანიკურ Torsen-ს თაობის წინ აღტაცებას გამოხატავდნენ. ეს არის განვითარების მიმართულება — და საბოლოო წერტილი შესაძლოა სწორედ ელექტრომობილი აღმოჩნდეს ოთხი ინდივიდუალური საბორბლე ძრავით, რომელთაგან თითოეული საკუთარ ბრუნვის მომენტს გასცემს ყოველგვარი მექანიკური ტრანსმისიის გარეშე. რაც ამბავს კვლავ ლამაზად აბრუნებს ფერდინანდ პორშეს 1900 წლის ელექტრო ოთხწამყვანიან ავტომობილთან.

ეს თარგმანია. ორიგინალი შეგიძლიათ წაიკითხოთ აქ: https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4f54.html