Pilnpiedziņa izskaidrota: Vēsture, tehnoloģija un kā darbojas pilnpiedziņas sistēmas

Šis raksts sākotnēji tika iecerēts kā vienkāršs tehnisks ceļvedis — kaut kas līdzīgs “Viss, ko jebkad vēlējāties zināt par pilnpiedziņu, bet nezinājāt, kuru jautāt.” Mēs plānojām aplūkot, kā atvērtais diferenciālis atšķiras no visko savienotāja vai Haldex tipa ierīcēm, ko patiesībā dara pašbloķējoši diferenciāļi un kāpēc tas vispār ir svarīgi. Taču jo dziļāk mēs iedziļinājāmies vēsturē, jo pārsteigti kļuvām. Izrādās, ka pirmais vieglais automobilis ar pastāvīgu pilnpiedziņu tika uzbūvēts Nīderlandē pirms vairāk nekā simts gadiem. Un 1935. gadā četrratinieks — Amerikas sacīkšu automobilis — pārsteidzoši tuvu nonāca tam, lai mainītu pasaules vēstures gaitu.

Kāpēc vieglajam automobilim nepieciešama pilnpiedziņa? 21. gadsimtā atbilde šķiet acīmredzama: labāka saķere, mazāka riteņu slīdēšana uz slidenām virsmām un uzlabota vadāmība braukšanas laikā. Četri dzinējriteņi ir vienkārši labāki par diviem. Taču cilvēcei bija vajadzīgs pārsteidzoši ilgs laiks, lai rīkotos saskaņā ar šo vienkāršo patiesību. Jautājiet jebkuram automobiļu vēsturniekam, un viņš jums pateiks, ka pilnpiedziņas laikmets masu tirgus vieglajiem automobiļiem sākās 1980. gadā ar Audi Quattro. Viņš varētu arī pieminēt retus priekšgājējus — 1966. gada Britu superzemo Jensen FF un 1972. gada Subaru Leone 4WD. Patiess eksperts tomēr ātri norādīs, ka agrīnie četrratinieki Subaru nemaz nebija pastāvīgas pilnpiedziņas sistēmas — tās bija nepilna laika. Un kā mēs paskaidrosim, tā ir būtiska atšķirība.

Nepilna laika 4WD: pagaidu risinājums

Nepilna laika piedziņa uz vienas ass ir kompromisa risinājums, un tas nav īpaši elegants vieglajiem automobiļiem. Termins “Nepilna laika 4WD” cēlies no apvidus automobiļu un terēna kravas automobiļu pasaules. Šajā konfigurācijā viena ass ir pastāvīga dzinēja ass, bet otrā tiek cietā veidā pievienota pēc pieprasījuma — taču šo cieto savienojumu var izmantot tikai bezceļā. Uz bruģētām virsmām nepilna laika sistēma ir pilnībā jāatvieno. Lūk, kāpēc:

• Pagriezienā priekšējie riteņi veic garāku loku nekā pakaļējie un tāpēc tiem jāgriežas ātrāk.
• Ar cietā savienojuma pilnpiedziņas sistēmu priekšējo riteņu saķere samazinās, savukārt griezes moments pakaļā palielinās.
• Dažos gadījumos priekšējie riteņi var radīt bremzēšanas spēku, nevis dzinējspēku — palielinot pretestību un apgrūtinot automobiļa stūrēšanu.
• Uz irdenas virsmas, piemēram, dubļiem vai sniega, šī iedarbība ir pieļaujama, taču uz asfalta tā izraisa nopietnu piedziņas sistēmas saspriegumu un vadāmības problēmas.

Kad automobilis veic pagriezienu, katrs ritenis seko savam lokam un tam jāgriežas ar atšķirīgu ātrumu. Tāpēc pastāvīgai pilnpiedziņas sistēmai nepieciešami trīs diferenciāļi: divi starpriteņu diferenciāļi (pa vienam katrā asī) un viens starpasu diferenciālis, lai abi dzinēju asu pāri varētu griezties neatkarīgi viens no otra.

Neskatoties uz šiem trūkumiem, cietā savienojuma pilnpiedziņa tomēr parādījās dažos ceļu transportlīdzekļos — lai gan tie vairāk atgādināja terēna kravas automobiļus. PSRS, piemēram, GAZ-61 “Emka” — četrratinieku sedans ar sešcilindru dzinēju un nepilna laika priekšējo asi — tika ražots mazās sērijās jau 1938. gadā. Pēc kara līdzīgas piedziņas sistēmas parādījās GAZ-M72 “Pobeda” terēna variantā un Moskvičā-410. 1972. gada Subaru Leone 4WD sekoja tai pašai loģikai: tas tika būvēts bezceļa lietošanai, ar augstāku klīrensu nekā standarta priekšpiedziņas Subaru, un manuāli iedarbināmu aizmugurējo asi.

Subaru Leone 4WD universāls (1972–1979) bija četrratinieku piedziņas adaptācija priekšpiedziņas platformai ar manuāli savienojamu aizmugurējo asi. Galvenie tehniskie rādītāji:

• Dzinēja varianti: 1,4 litri (72 ZS) vai 1,6 litri (80 ZS)
• Virsbūves varianti: universāls, sedans un pikaps
• Aizmugurējo riteņu piedziņas iedarbināšana: manuāla uz manuālās transmisijas automobiļiem; automātiska caur daudzdisku frikcijas sajūgu uz automātiskajiem
• Šis nepilna laika risinājums tika saglabāts visos četrratinieku piedziņas Subaru automobiļos līdz 1989. gadam

Nepilna laika pilnpiedziņas galvenā problēma ir tā, ka tā ir bezjēdzīga uz bruģētiem ceļiem, kur lielākā daļa automobiļu pavada lielāko daļu sava laika — tomēr automobilim vienmēr jānes papildu svars sadales kārbas, otrās kardānvārpstas un papildu ass mezgla veidā. Tomēr nepilna laika sistēmas pārveidošanai par pilna laika sistēmu nepieciešama tikai viena papildu sastāvdaļa: starpasu diferenciālis sadales kārbā.

Pastāvīgā pilnpiedziņa: kā tā darbojas un kāpēc tā ir svarīga

Starpasu diferenciālis ir pastāvīgās pilnpiedziņas atslēga. Divi starpriteņu diferenciāļi — pa vienam katrā asī — ļauj kreisajiem un labajiem riteņiem katrā asī griezties ar dažādu ātrumu pagriezienos. Starpasu diferenciālis pilda to pašu uzdevumu starp priekšējo un aizmugurējo asi. Automobilis, kas aprīkots ar visiem trim diferenciāļiem, var izmantot pastāvīgu pilnpiedziņu uz jebkuras ceļa virsmas bez piedziņas sistēmas sasprieguma vai vadāmības pasliktināšanās.

Teorijā vienkārši — taču līdz agrīnajiem 1980. gadiem automobiļu ražošanas nozare uzskatīja, ka pastāvīgā pilnpiedziņa ceļu automobiļiem nav nepieciešama. Valdošais uzskats bija tāds, ka pastāvīga otra riteņu pāra un visu saistīto piedziņas sistēmas komponentu griešana uz sausā asfalta rada troksni un izšķiež degvielu. Audi Quattro mainīja šo domāšanu uz visiem laikiem. Sadalot dzinēja griezes momentu uz visiem četriem riteņiem visu laiku, pastāvīgā pilnpiedziņas sistēma:

• Atstāj lielāku saķeres rezervi sānu spēku uztverei pagriezienos
• Ievērojami uzlabo stabilitāti, paātrinot vai bremzējot pagriezienā
• Samazina pēkšņas aizmugurējo vai priekšējo riteņu slīdēšanas risku, ko izraisa gāzes pedāļa kustības

Audi 80 Quattro no 1980. gadu beigām ilustrē, cik izsmalcināta kļuva šī konstrukcija. Quattro arhitektūra ir kompaktāka nekā konkurējošā Ferguson Formula transmisija. No 1984. gada Audi pieņēma Torsen pašbloķējošo diferenciāli — tīri mehānisku ierīci, kas reaģē uz griezes momenta izmaiņām katrā izvades vārpstā, nevis uz riteņu ātruma atšķirībām. Atšķirībā no visko savienotāja diferenciāļa slēdzenes, Torsen bloķējas tikai piedziņas laikā, nevis bremzēšanas laikā, kas nozīmē, ka tas ir pilnībā saderīgs ar ABS sistēmām un uzlabo stabilitāti palēnināšanās laikā.

Vērts atzīmēt, ka Range Rover (1970) un Krievijas Lada Niva (1976) parasti tiek uzskatīti par pirmajiem masveidā ražotajiem transportlīdzekļiem ar starpasu diferenciāļiem — taču abi ir noteikti terēna automobiļu kategorijā. Audi Quattro pretendē uz pioniera titulu tieši vieglo automobiļu vidū.

Agrīnie četrratinieku piedziņas sacīkšu automobiļi: no Spyker līdz Bugatti

Vai sacīkšu automobiļu konstruktori pētīja pastāvīgu pilnpiedziņu pirms Quattro laikmeta? Atbilde ir noteikti jā — un stāsts aizsniedzas daudz tālāk pagātnē, nekā lielākā daļa cilvēku domā.

Ferdinanda Porsche pirmais pēckara projekts bija četrratinieku piedziņas sacīkšu automobilis: Cisitalia 360 ar vidusdzinēja izkārtojumu un 1,5 litru divpadsmitcilindru dzinēju. Tomēr tā priekšriteņu piedziņa bija nepilna laika — pilots to iedarbināja tikai taisnās trasē, pārslēdzoties atpakaļ uz aizmugurējo riteņu piedziņu pirms pagriezieniem.

Taču Porsche patiesībā bija uzbūvējis četrratinieku transportlīdzekli daudz agrāk: elektromobili ar četriem individuāliem riteņu motoriem, kas datēts ar 1900. gadu. Patiess šoks automobiļu vēsturniekiem tomēr ir 1902. gada sacīkšu automobilis, ko uzbūvēja Nīderlandes ražotājs Spyker. Laikā, kad pat bremzes bija uzstādītas tikai pakaļējiem riteņiem, šim automobilim bija īsta pastāvīga pilnpiedziņa — ar starpasu diferenciāli.

Spyker uzņēmums tika dibināts 1880. gadā no Spijker brāļiem kā zirgu karietes ražotājs. Viņu pirmais automobilis parādījās 1900. gadā, un divus gadus vēlāk, sadarbojoties ar Beļģijas konstruktoru Žozefu Valentīnu Lavioletu, viņi radīja četrratinieku piedziņas sacīkšu automobili Spyker 60 HP (1902–1907). Tā tehniskie parametri bija ārkārtīgi progresīvi tam laikmetam:

• Trīs diferenciāļi — starpasu un abi starpriteņu
• Trīs atsevišķi bremzēšanas mehānismi — divi uz pakaļējiem riteņiem, viens uz priekšējās ass kardānvārpstu
• Četrratinieku piedziņas sistēma, kuras koncepcija nebūs pārspēta gadu desmitiem

Tādējādi pastāvīgās četrratinieku piedziņas koncepts ir vairāk nekā simts gadus vecs. Četrratinieku piedziņas Spyker automobiļi tika ražoti nelielā skaitā — tie bija ārkārtīgi dārgi un nekad nesasniedza ievērojamus sacīkšu panākumus. Divi vērienīgāki pilnpiedziņas sacīkšu projekti sekoja agrīnajos 1930. gados: Bugatti Tipo 53 un Miller FWD.

Bugatti Tipo 53 projekts radās pēc Fiat inženiera Antonio Piketo ierosinājuma, kurš 1930. gadā piedāvāja šo ideju Ettore Bugatti. Trīs automobiļi tika pabeigti 1932. gadā, katram bija:

• 300 ZS kompresora taisnā astoņcilindru dzinējs
• Pastāvīgā pilnpiedziņa ar trim diferenciāļiem
• Sadales kārba un starpasu diferenciālis, kas integrēti atsevišķi uzstādītajā ātrumkārbā
• Kardānvārpstas abām asīm, kas izvietotas automobiļa kreisajā pusē
• Neatkarīgā priekšējā atsperojums uz šķērsatsperes — Bugatti neierasta risinājums

Neskatoties uz to, ka Tipo 53 apsteidza laikabiedru aizmugurējo riteņu piedziņas automobiļus uz grants pagriezieniem, tas cieta no pārmērīgiem stūrēšanas piepūlēm, jo priekšējo kardānvārpstu savienotāju vietā tika izmantoti standarta Kardāna šarnīri, nevis nemainīgā ātruma savienotāji. Trīs automobiļi sacensībās piedalījās līdz 1935. gadam.

Miller FWD radās daļēji tāpēc, ka amerikāņu konstruktors Harijs Millers bija pētījis priekšpiedziņas Bugatti, kas speciāli iegādāts izjaukšanai. Iedvesmojoties no Bugatti pieejas, Millers izstrādāja savu četrratinieku piedziņas šasiju ar FWD kravas automobiļu uzņēmuma sponsorēšanu. Viens no četrratinieku piedziņas Millera automobiļiem 1934. gada Indianapolisas 500 sacīkstēs vadīja sacensības pirms tehniskas atteices devītajā vietā.

Šie automobiļi ir saistīti arī ar vienu no dīvainākajiem “ko būtu, ja” brīžiem automobiļu vēsturē. Sacīkstu laikā AVUS trasē Berlīnē 1935. gadā četrratinieku piedziņas Milleris brauca trešajā vietā, kad tā taisnā astoņcilindru dzinējs katastrofāli salūza, izmesdams lauskas tribīņu virzienā. Ādolfs Hitlers tajā dienā atradās tribīnēs. Ja kaut vai mazs lauskas gabals būtu sasniedzis viņu, Otrā pasaules kara — un pasaules vēstures — gaita varētu bijusi pilnīgi citāda.

Ferguson Formula: pilnpiedziņas sistēma, kas mainīja visu

Lai izprastu nākamo kritisko nodaļu pilnpiedziņas vēsturē, noderēs atgriezties pie atvērtā starpasu diferenciāļa pamatierobežojuma. Atvērtais diferenciālis ļauj vienai asij griezties brīvi, kamēr otra nesaņem griezes momentu. Ja pakaļējie riteņi pilnībā zaudē saķeri, priekšējie riteņi var palikt nekustīgi, kamēr pakaļējie griežas — diferenciālis nekādi to neaptur.

Risinājums, kas tika izstrādāts apvidus automobiļiem, bija pozitīvā bloķēšana: vadītājs manuāli iedarbina mehānismu, kas cietā veidā bloķē diferenciāļa zobratus, pārveidojot diferenciāļa piedziņu par cieto savienojumu. Šī pieeja tika izmantota agrīnajos Range Rover, Lada Niva un daudzos citos terēna transportlīdzekļos — ieskaitot pirmās paaudzes Audi Quattro, kurā vadītājam bija manuāli jābloķē centrālais diferenciālis līdz 1984. gadam. Taču manuālā bloķēšana ir vēl viens kompromiss: tā jāatceļ uz cietām virsmām, un tā nepasargā, ja riteņu slīdēšana sākas negaidīti uz slidena ceļa.

Pirmo automātisko pašbloķējošo starpasu diferenciāli radīja Britu sacīkšu pilots un inženieris Tonijs Rolts. Kopā ar savu draugu un sacīkšu kolēģi Fredu Diksonu, Rolts bija vadījis Rolt/Dixon Developments darbnīcu pirms kara. Pēc tam abi aizrāvās ar pastāvīgās pilnpiedziņas potenciālu. Uzbūvējuši eksperimentālu četrratinieku piedziņas testa stendi ar nosaukumu “Krabis”, viņi 1950. gadā apvienojās ar veiksmīgo traktoru ražotāju Hariju Fergusonu, izveidojot Harry Ferguson Research.

Fergusona vīzija nebija sacīkšu automobilis, bet patiesi drošs ceļu automobilis: tāds, kura riteņi nedreburētos paātrinājumā un nebloķētos bremzēšanas laikā. Rolts un Diksons nolēma projektēt šādu automobili no jauna — virsbūvi, transmisiju un dzinēja sistēmu iekļauti. Pieredzējušam konstruktoros Klods Hils (agrāk no Aston Martin) pievienojoties kā galvenajam inženierim, eksperimentālais Ferguson R4 sedans tika pabeigts pēc sešiem attīstības gadiem. Tā parametri bija ievērojami 1956. gadam:

• Pastāvīgā pilnpiedziņa ar pašbloķējošu starpasu diferenciāli
• Plakano četrcilindru dzinējs
• Diska bremzes visos četros riteņos
• Dunlop MaxaRet elektromehāniskā pretbloķēšanas bremzēšanas sistēma, adaptēta no aviācijas

Ferguson Formula transmisijas sirds bija ģeniāls pašbloķēšanas mehānisms sadales kārbas iekšpusē. Papildus diferenciālim vienībā bija iekļauta papildu zobrata sistēma, divi brīvgaitas skriešanas gultņi un divi frikcijas disku komplekti. Normālos apstākļos šie elementi darbojās klusi. Taču, kad vienas ass riteņi sāka slīdēt — izraisot izejošo vārpstu ātrumu atšķirību — viens no sajūgiem iedarbinājās, saspiežot savus frikcijas diskus pret diferenciāļa zobratiem un nekavējoties pārveidojot diferenciāļa piedziņu par cieto savienojumu.

Otrais prototips, 1962. gada Ferguson R5 universāls, bija vēl spējīgāks. Autocar žurnāla testētāji atzīmēja, ka tas sasniedza saķeres robežas pie ātrumiem, kas šķita gandrīz neiespējami. Neskatoties uz to, neviens ražotājs nepiekrita laist Ferguson sērijveida ražošanā — sarežģītība un izmaksas bija pārāk augstas. Tomēr 1962. gadā Tonijs Rolts pārliecināja Jensen Cars vadību adaptēt Ferguson Formula transmisiju viņu gaidāmajam CV8 kupē, kas izmantoja 300 ZS Chrysler V8 dzinēju. Trīs gadus vēlāk tika pabeigts eksperimentāls četrratinieku piedziņas Jensen CV8 FF.

1966. gadā Jensen Interceptor nomainīja CV8 — un līdzās standarta aizmugurējo riteņu piedziņas kupē, Jensen piedāvāja pilnpiedziņas variantu ar diskrētu “FF” nosaukumu. Jensen FF kļuva par pasaules pirmo sērijveida automobili, kas apvienoja pašbloķējošu starpasu diferenciāli ar ABS. “FF” apzīmējums nozīmēja “Formula Ferguson.” Galvenie tehniskie parametri:

• 6,3 litru Chrysler V8 liela bloka dzinējs ar jaudu 325 ZS
• Trīspakāpju TorqueFlite automātiskā vai četrpakāpju manuālā ātrumkārba
• Asimetriska griezes momenta sadale: 63% uz aizmugurējo asi, 37% uz priekšējo — lai saglabātu aizmugurējo riteņu piedziņas vadāmības raksturu
• Viena kanāla Dunlop MaxaRet ABS
• Stūres statne ar pastiprinātāju un diska bremzes visos riteņos
• Maksimālais ātrums 212 km/h; 0–100 km/h 7,7 sekundēs; sniegta masa aptuveni 1 800 kg
• Cena Lielbritānijā 1968. gadā: aptuveni 6 000 mārciņu — līdzīgi lētākajam Rolls-Royce
• Kopējā ražošana: 318 automobiļi (1966–1971)

Katrs tā laika automobiļu žurnālists slavēja Jensen FF izcilo stabilitāti un to, ko viņi aprakstīja kā “gandrīz neierobežotu saķeres rezervi uz mitro asfaltu.” Traģiski, ka pats Harijs Fergusons nekad neredzēja Jensen FF — viņš nomira 1960. gadā.

Kāpēc tik daudz laika tiek veltīts Ferguson Formula? Tāpēc ka Harry Ferguson Research bija pirmā organizācija pasaulē, kas uzskatīja pilnpiedziņu galvenokārt par aktīvās drošības līdzekli — nevis vienkārši kā risinājumu bezceļa saķeres problēmām. Asimetriskā griezes momenta sadale bija apzināta izvēle, lai izvairītos no neparedzamības, kas nomoka simetriskās pilnpiedziņas sistēmas. Automobilī ar aizmugurējo riteņu piedziņu pārāk liela gāze slīdenā pagriezienā izraisa paredzamu aizmugurējo riteņu slīdēšanu. Automobilī ar priekšpiedziņu — paredzamu priekšriteņu slīdēšanu. Simetriskā pilnpiedziņas automobilī reakcija ir atkarīga no tā, kurai asij ir sliktākā saķere — kas var būt neskaidrs un bīstams. Nobīdot griezes momentu uz aizmuguri, Ferguson Formula piešķīra Jensen FF gandrīz paredzamu aizmugurējo riteņu piedziņas vadāmību lielākajā daļā apstākļu.

Visko savienotāja izgudrojums

Ferguson Formula pašbloķēšanas mehānismam bija viens būtisks ierobežojums: tā brīvgaitas sajūgi darbojās binārā, ieslēgts-izslēgts režīmā. Pāreja no atvērtā diferenciāļa uz pilno bloķēšanu bija tūlītēja, kas varēja radīt savu vadāmības neskaidrību iedarbināšanas brīdī. Bija nepieciešams mehānisms, kas spētu pakāpeniski un vienmērīgi mainīt diferenciāļa bloķēšanas pakāpi.

1960. gadu beigās Tonijs Rolts un Dereks Gārdners — vēlāk Tyrrell Formulas 1 automobiļu galvenais konstruktors — sāka eksperimentēt ar silikona šķidrumu, ko izmantoja viskozajos ventilatora piedziņas savienotājos. Rezultāts bija visko savienotājs: cilindrisks korpuss, piepildīts ar silikona šķidrumu, kas satur maiņus frikcijas disku komplektus, kas savienoti ar katru izvades vārpstu.

Lūk, kā tas darbojas:

• Normālos apstākļos, kad visi riteņi griežas ar līdzīgiem ātrumiem, disku komplekti gandrīz nekustās viens pret otru un savienotājam nav ietekmes uz diferenciāli.
• Kad viena ass sāk slīdēt, tās izvades vārpsta griežas ātrāk, liekot disku komplektiem griezties vienam pret otru un bīdīt silikona šķidrumu.
• Bīšana palielina temperatūru un spiedienu savienotāja iekšpusē, dramatiski palielinot šķidruma viskozitāti.
• Šis viskozitātes pieaugums liek diskiem berzt vienam pret otru, pakāpeniski bremzējot ātrāk griežošos vārpstu un daļēji vai pilnīgi bloķējot diferenciāli.

Pēc visko savienotāja patentēšanas Tonijs Rolts 1971. gadā nodibināja FF Developments (FFD), lai komerciāli piegādātu pilnpiedziņas transmisijas. Agrīnie projekti ietvēra četrratinieku piedziņas Bedford furgoniņus Lielbritānijas mežsaimniecības dienestiem, Ford Zephyr FF policijas automobiļu partiju un Opel Senator 4×4 sedanus Lielbritānijas militārajai misijai Berlīnē.

FFD nozīmīgākais sērijveida ražošanas sasniegums bija transmisija AMC Eagle (1979–1988) — pacelts, pilnpiedziņas AMC Concord sedana variants, aprīkots ar lielākiem riepām un 75 mm virsbūves pacelšanu. AMC Eagle bija pirmais sērijveida automobilis pasaulē, kas izmantoja visko savienotāja bloķētu starpasu diferenciāli. Lai gan tas tika iecerēts kā viegls terēna automobilis, nevis sporta automobilis, tā transmisijas arhitektūra kļuva par tiešo priekšteci dažiem no slavenākajiem sporta pilnpiedziņas automobiļiem, kas jebkad būvēti — ieskaitot agrākās paaudzes Subaru Impreza WRX un Mitsubishi Lancer Evolution.

Pašbloķējoši diferenciāļi: no Torsen līdz elektroniskajai vadībai

Kad Audi Quattro sāka ražošanu 1981. gadā — divus gadus pēc AMC Eagle debijas — tas izmantoja parasto atvērto starpasu diferenciāli ar manuāli darbināmu pozitīvo bloķēšanu. Audi risinājuma elegance slēpās iepakojumā: garenvirzienā uzstādītais dzinējs bija vērsts tieši uz aizmugurējo asi, un starpasu diferenciālis bija tieši integrēts ātrumkārbā. Ātrumkārbas sekundārā vārpsta tika izgatavota dobā, un priekšējā kardānvārpsta tika vesta caur to. Ferdinanda Pēha komanda izvēlējās simetrisku 50:50 griezes momenta sadali starp priekšējo un aizmugurējo asi.

1984. gadā manuālo diferenciāļa bloķēšanas sviras beidzot pazuda no Audi saloniem, aizstātas ar Torsen (TORque SENsing) pašbloķējošo diferenciāli. Torsen piedāvā vairākas galvenās priekšrocības:

• Tas ir pilnīgi mehānisks — nav nepieciešama elektronika, šķidrums vai vadītāja iejaukšanās
• Tas reaģē uz griezes momenta izmaiņām izvades vārpstās, nevis uz ātruma atšķirībām, kas nozīmē, ka tas var reaģēt pirms riteņu slīdēšanas faktiski sākas
• Atšķirībā no visko savienotāja, tas bloķējas tikai piedziņas, nevis bremzēšanas laikā, padarot to pilnīgi saderīgu ar ABS
• Bloķēšana un atbloķēšana ir vienmērīga un nepārtraukta, bez binārām pārejām

Torsen pierādītā spēja nodrošināt vadāmības un stabilitātes uzlabojumus sporta automobiļos vēlāk piesaistīja apvidus automobiļu inženierus, kas meklēja automobiļiem līdzīgu dinamiku. Šodien tas tiek izmantots tādu transportlīdzekļu transmisijās kā Range Rover, Volkswagen Touareg, Porsche Cayenne un Toyota Land Cruiser Prado.

Atgriežoties 1980. gados, Audi Quattro dominance rallijā izraisīja pilnpiedziņas bruņošanās sacensības B grupas konkurentu vidū. Dažu sezonu laikā parādījās šādi četrratinieku piedziņas rallija automobiļi — katrs izmantojot FFD visko savienotāja tehnoloģiju savos pašbloķējošajos diferenciāļos:

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

Stjuarts Rolts, Tonija dēls, šajā periodā pārvaldīja FFD attiecības ar rallija komandām.

1990. gadu sākumā Krievijas AZLK rūpnīca arī vērsās pie FFD, lai izstrādātu pilnpiedziņas rallija versiju Moskvičam 2141. Izmantojot to pašu trīs diferenciāļu izkārtojumu kā Ford RS200, eksperimentālais četrratinieku piedziņas Moskvičs sasniedza ievērojami paredzamu vadāmību ekstremālos apstākļos. Testēšana atklāja svarīgu principu: pielāgojot katra visko savienotāja bloķēšanas stingrību individuāli, inženieri varēja noregulēt automobiļa vadāmības balansu plašā diapazonā:

• Stingrāks aizmugurējais starpriteņu diferenciālis → lielāka tendence uz aizmugurējo riteņu slīdēšanu
• Stingrāks priekšējais vai starpasu diferenciālis → lielāka priekšriteņu slīdēšanas tendence un stabilitāte

Tieši šī regulējamība ir iemesls, kāpēc mūsdienu WRC rallija automobiļi izmanto elektroniski vadītus daudzdisku sajūgu komplektus, nevis pasīvus visko savienotājus visos trijos diferenciāļos. Hidrauliskie aktuatori un borta dators var reāllaikā mainīt katra diferenciāļa bloķēšanas pakāpi — atlaižot sajūgus, ienākot pagriezienā, lai automobilis varētu brīvi rotēt, pēc tam pakāpeniski spiedot tos, kad vadītājs paātrina uz taisnes, lai maksimāli palielinātu saķeri un izvairītos no priekšriteņu slīdēšanas.

Divi ražotāji bija pirmie, kas ieviesuši elektroniski vadītus diferenciāļus sērijveida automobiļos:

• Mercedes-Benz 4Matic (1986, W124 E-klase): Trīs elektroniski vadīti sajūgi secīgi savienoja priekšējo asi, pēc tam bloķēja starpasu diferenciāli, pēc tam bloķēja aizmugurējo diferenciāli pēc vajadzības. Sistēma bija efektīva, taču pārāk sarežģīta, un elektronika varēja izraisīt priekšējo riteņu pamanāmu savienošanu un atdalīšanu uz irdenas virsmas.
• Porsche 959 (1986): Divi elektroniski vadīti sajūgi, kas darbojas četros vadītāja izvēlamos režīmos. 959 sistēma bija izsmalcinātāka un labāk piemērota augstas veiktspējas lietošanai.

Diferenciāļa aizstāšana: Haldex un vienkāršotās pilnpiedziņas sistēmas

Kamēr rallija inženieri spiedza pašbloķējošos diferenciāļus līdz robežām, masveida vieglo automobiļu konstruktori virzījās pretējā virzienā — pilnībā atsakoties no starpasu diferenciāļa un aizstājot to tikai ar visko savienotāju. 1985. gada Volkswagen Golf II Syncro bija pirmais Eiropas vieglais automobilis, kas izmantoja šo pieeju. Transmisija tika izstrādāta GKN inženieriem, kas 1969. gadā bija iegādājušies FFD.

Vienkāršotais visko savienotāja izkārtojums piedāvāja skaidras priekšrocības masveida ražošanai:

• Pilnpiedziņas modelis dalīja lielāko daļu komponentu ar standarta priekšpiedziņas versiju, samazinot ražošanas izmaksas un sarežģītību
• Normālos apstākļos automobilis brauca identiskā veidā kā priekšpiedziņas automobilis
• Kad priekšējie riteņi slīdēja, visko savienotājs varēja pārsūtīt līdz 70% griezes momenta uz aizmuguri aptuveni 0,2 sekunžu laikā

Tomēr šī aizkavētā iedarbināšanās radīja vadāmības problēmu: automobilis, kas sākotnēji uzvedās kā priekšpiedziņas transportlīdzeklis (paplašinoties priekšpusē), varēja pēkšņi pāriet uz aizmugurbiežotu uzvedību, kad iedarbinājās visko savienotājs, pārsteigot vadītājus. Japānas ražotāji pētīja dažādus risinājumus, ieskaitot vairāku visko savienotāju uzstādīšanu — daži modeļi, piemēram, 1988. gada Nissan Sunny/Pulsar, izmantoja trīs: vienu, lai iedarbinātu aizmugurējo piedziņu, un pa vienam, lai bloķētu katru starpriteņu diferenciāli. Mazda Concerto 4WD gāja vēl tālāk, izmantojot visko savienotājus gan starpasu, gan aizmugurējā starpriteņu diferenciāļa vietā.

Nākamais evolūcijas solis aizstāja visko savienotāju ar elektroniski vadītu hidraulisko daudzdisku sajūgu — daudz ātrāku un precīzāk vadāmu ierīci. Haldex savienotājs, kas aizstāja visko savienotāju Volkswagen Golf IV un tā platformas radiniekiem, ir šīs tehnoloģijas vislabāk pazīstamais piemērs. Lūk, kā tas darbojas:

• Kloķu virsmas nosaka jebkādas rotācijas ātruma atšķirības starp priekšējo un aizmugurējo vārpstu
• Rullīši, kas slīd pār kloķu virsmām, stumj virzuļus gredzena cilindros, pumpējot hidraulisko šķidrumu
• Šķidruma spiediens saspiež daudzdisku sajūga komplektu, pārsūtot griezes momentu uz aizmugurējo asi
• Elektromagnētiskais vārsts, ko vada transportlīdzekļa elektronika, var atbrīvot spiedienu jebkurā brīdī — ļaujot bezgalīgi mainīgu griezes momenta sadali

Šodien lielākā daļa pilnpiedziņas vieglo automobiļu un krosoveru izmanto kādu no šīs elektroniski vadītās sajūga arhitektūras variantiem — vai tas būtu Haldex Volkswagen Group transportlīdzekļos, Honda VTM-4 vai BMW xDrive. Mūsdienu sajūgu sistēmu ātrums ir samazinājis iedarbināšanās aizkavi līdz punktam, kur tā normālā braukšanā nav sajūtama. Vadības programmatūras noskaņošana tagad ir svarīgāka par pašu aparatūru: Golf 4Motion un Audi A3 Quattro izmanto mehāniski identiskas transmisijas, taču atšķirīga programmatūra piešķir Volkswagen simetrisku griezes momenta sadali, kamēr Audi kalibrācija sūta 60% griezes momenta uz priekšu, lai nodrošinātu pazīstamāku priekšpiedziņas raksturu.

Pilnpiedziņas tehnoloģija šodien: kura sistēma ir labākā?

Nepilna laika pilnpiedziņas sistēmas ar manuāli iedarbināmu otro asi ir laipni pazudušas no vieglajiem automobiļiem. Atlikušajām arhitektūrām ir savas priekšrocības:

• Pastāvīgā pilnpiedziņa ar pašbloķējošu starpasu diferenciāli (visko savienotājs kā Subaru, Torsen mehāniskais kā Audi A4/A6/A8 Quattro un Volkswagen Phaeton, vai elektroniski vadīti sajūgi kā Mitsubishi Lancer Evo): izsmalcinātākās un aizraujošākās sistēmas, kas spēj patiesi uzlabot vadāmību gan uz ceļa, gan trasē, ja tās ir pareizi nokalibrētas.
• Pastāvīgā pilnpiedziņa ar atvērtu starpasu diferenciāli (kā Mercedes-Benz 4Matic): paļaujas uz pretslīdes elektroniku, lai kompensētu pašbloķēšanas trūkumu. Efektīva uz ceļa, taču mehāniski mazāk proaktīva.
• Nepilna laika aizmugurējā piedziņa caur vadāmu sajūgu (Haldex, kā uz Volvo, Saab un dažādiem Volkswagen Group krosoveriem): visizplatītākais izkārtojums mūsdienu krosoveros — rentabls, viegls un arvien spējīgāks pateicoties ātrākai elektronikai.

Dominējošā tendence progresīvajā pilnpiedziņā ir griezes momenta vektorizācija — ne tikai griezes momenta sadalīšana starp priekšējo un aizmugurējo asi, bet arī aktīva tā mainīšana starp kreiso un labo riteni uz vienas ass. Mitsubishi Lancer Evolution X pārstāv augstāko tehnoloģiju līmeni: tā S-AWC sistēma apvieno elektroniski vadītu centrālo diferenciāli (ACD) ar Active Yaw Control (AYC) aizmugurējo diferenciāli, kas spēj neatkarīgi pārsūtīt griezes momentu starp aizmugurējiem riteņiem. Papildu zobrata komplekti var proaktīvi mainīt griezes momenta balansu pirms saķeres zaudēšanas, nevis reaktīvi pēc tam, kad riteņu slīdēšana jau ir sākusies.

Praktiskā ziņā reālās vadāmības atšķirības starp mūsdienu pilnpiedziņas sistēmām turpina samazināties, jo vadības elektronika kļūst izsmalcinātāka. Labi nokalibrēta Haldex sistēma krosoverā var nodrošināt stabilitāti, kas pirms paaudzes no mehāniskā Torsen diferenciāļa šķistu ievērojama. Tas galu galā ir virziens, kurā tehnoloģija virzās — un gala punkts var būt elektromobilis ar četriem individuāliem riteņu motoriem, kas katrs nodrošina precīzi vadītu griezes momentu bez mehāniskās piedziņas sistēmas vispār.

Šis ir tulkojums. Oriģinālu varat lasīt šeit: https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4f54.html