Pilnpiedziņa izskaidrota: vēsture, tehnoloģija un AWD sistēmu darbība

Šis raksts sākotnēji bija iecerēts kā vienkāršs tehnisks ceļvedis — kaut kas līdzīgs “visam, ko jūs jebkad gribējāt zināt par pilnpiedziņu, bet nezinājāt, kam pajautāt.” Plāns bija izskaidrot, ar ko atvērts diferenciālis atšķiras no viskosajūga vai Haldex mezgla, ko patiesībā dara pašbloķējošs diferenciālis un kāpēc tas viss ir svarīgi. Taču, jo dziļāk rakāmies vēsturē, jo pārsteidzošāka tā kļuva. Pirmais vieglais automobilis ar pastāvīgu pilnpiedziņu tika uzbūvēts Nīderlandē pirms vairāk nekā simt gadiem. Un 1935. gadā amerikāņu sacīkšu automobilis ar četru riteņu piedziņu apbrīnojami tuvu nonāca tam, lai mainītu pasaules vēstures gaitu.

Kāpēc vieglajam automobilim vispār vajadzīga pilnpiedziņa? 21. gadsimtā atbilde šķiet acīmredzama: labāka saķere, mazāka riteņu izslīdēšana uz slidenas virsmas, stabilāka uzvedība zem jaudas. Četri dzenošie riteņi vienkārši ir labāki nekā divi. Tomēr nozarei bija pārsteidzoši ilgi vajadzīgs laiks, lai to pieņemtu. Pajautājiet jebkuram autobūves vēsturniekam, un viņš teiks, ka pilnpiedziņas ēra masveida automobiļiem sākās 1980. gadā ar Audi Quattro, pirms kura bija daži reti priekšgājēji — 1966. gada britu superauto Jensen FF un 1972. gada Subaru Leone 4WD. Īsts speciālists piebildīs, ka agrīnie četru riteņu piedziņas Subaru nemaz nebija ar pastāvīgu pilnpiedziņu. Tie bija pieslēdzami. Un tieši šī atšķirība izrādās visa stāsta būtība.

Pieslēdzamā 4WD: pagaidu risinājums

Vienas ass piedziņa tikai daļu laika ir kompromiss, turklāt ceļa automobilim ne pārāk elegants. Termins “part-time 4WD” nāk no SUV un bezceļu kravas auto pasaules. Šādā izkārtojumā viena ass tiek piedzīta pastāvīgi, bet otra pēc vajadzības tiek stingri pieslēgta — taču šo stingro savienojumu drīkst izmantot tikai ārpus ceļa. Uz asfalta sistēma pilnībā jāatslēdz.

Kāpēc stingrs savienojums uz asfalta nedarbojas

• Kad automobilis pagriežas, priekšējie riteņi veic garāku loku nekā aizmugurējie, tāpēc tiem jāgriežas ātrāk.
• Ar stingri savienotu pilnpiedziņas sistēmu priekšējo riteņu saķere samazinās, bet aizmugurē griezes moments palielinās.
• Dažos gadījumos priekšējie riteņi var radīt bremzējošu, nevis dzenošu spēku — palielinot pretestību un apgrūtinot stūrēšanu.
• Uz irdenām virsmām, piemēram, dubļiem vai sniega, tas ir vadāms, bet uz asfalta izraisa smagu transmisijas sasprindzinājumu un vadāmības problēmas.

Līkumā katrs ritenis iet pa savu loku un tam jāgriežas savā ātrumā. Tāpēc pastāvīgai pilnpiedziņai vajadzīgi trīs diferenciāļi: divi starp katras ass riteņiem un viens starp pašām asīm, lai priekša un aizmugure varētu griezties neatkarīgi viena no otras.

Pieslēdzamie automobiļi: no GAZ-61 līdz Subaru Leone

Stingri savienota pilnpiedziņa, par spīti visam, tomēr nonāca dažos ceļa automobiļos, lai gan raksturā tie bija tuvāki bezceļu kravas auto. PSRS GAZ-61 “Emka” — četru riteņu piedziņas sedans ar sešcilindru dzinēju un pieslēdzamu priekšējo asi — mazsērijas ražošanā nonāca jau 1938. gadā. Pēc kara tā pati ideja parādījās bezceļu GAZ-M72 “Pobeda” un Moskvitch-410. 1972. gada Subaru Leone 4WD sekoja tieši tai pašai loģikai: būvēts sliktiem ceļiem, augstāks par priekšpiedziņas Subaru un ar aizmugurējo asi, ko vadītājs pieslēdza ar roku.

Subaru Leone 4WD Station Wagon (1972–1979) bija priekšpiedziņas platformas četru riteņu piedziņas pielāgojums ar manuāli pieslēdzamu aizmugurējo asi. Galvenās specifikācijas ietvēra:

• Dzinēju varianti: 1.4 litru (72 hp) vai 1.6 litru (80 hp)
• Virsbūves tipi: universālis, sedans un pickup truck
• Aizmugurējās piedziņas pieslēgšana: manuāli automobiļiem ar manuālo transmisiju; automātiski ar daudzplākšņu berzes sajūgu automātiem
• Šis pieslēdzamais izkārtojums turpinājās visiem četru riteņu piedziņas Subaru līdz 1989. gadam

Pieslēdzamās piedziņas pamatproblēma ir tā, ka tā ir bezjēdzīga uz asfaltētiem ceļiem, kur lielākā daļa automobiļu pavada lielāko savas dzīves daļu — tomēr automobilis visur nes sadales kārbas, otra kardānvārpstas un veselas papildu ass mezgla svaru. Lai pieslēdzamu sistēmu pārvērstu par pastāvīgu, vajadzīga tieši viena papildu detaļa: starpasu diferenciālis sadales kārbā.

Pastāvīga pilnpiedziņa: kā tā darbojas un kāpēc tā ir svarīga

Trīs diferenciāļi, viens princips

Starpasu diferenciālis ir pastāvīgas pilnpiedziņas atslēga. Divi starpriteņu diferenciāļi ļauj katras ass kreisajam un labajam ritenim līkumā griezties ar atšķirīgu ātrumu. Starpasu diferenciālis to pašu dara starp priekšējo un aizmugurējo asi. Automobilis ar visiem trim var izmantot pastāvīgu pilnpiedziņu uz jebkuras virsmas, nesasprindzinot transmisiju un nenotrulinot vadāmību.

Teorijā pietiekami vienkārši — tomēr līdz 1980. gadu sākumam nozare uzskatīja, ka pilna laika pilnpiedziņa ceļa automobilim nav vajadzīga. Pieņemtā gudrība bija tāda, ka otra riteņu pāra un visa tam piesaistītā griešana uz sausa asfalta tikai palielina troksni un degvielas patēriņu.

Ko pierādīja Quattro

Audi Quattro šo domāšanu mainīja uz visiem laikiem. Pastāvīgi sadalot dzinēja griezes momentu uz visiem četriem riteņiem, pilna laika sistēma:

• Atstāj lielāku saķeres rezervi sānspēku pārvaldīšanai līkumos
• Būtiski uzlabo stabilitāti, paātrinoties vai bremzējot līkuma vidū
• Samazina pēkšņas pārāk lielas vai nepietiekamas pagriežamības risku, ko izraisa akseleratora darbības

1980. gadu beigu Audi 80 Quattro parāda, cik izsmalcināts kļuva šis izkārtojums. Quattro arhitektūra ir kompaktāka par konkurējošo Ferguson Formula transmisiju. No 1984. gada Audi uzstādīja Torsen pašbloķējošo diferenciāli — pilnīgi mehānisku ierīci, kas reaģē uz griezes momentu katrā izejas vārpstā, nevis uz riteņu ātruma starpību. Atšķirībā no viskosajūga Torsen bloķējas tikai vilkmē, nekad bremzēšanā, tāpēc tas ir pilnībā saderīgs ar ABS un stabilāks palēninājumā.

Ir vērts piebilst, ka Range Rover (1970) un krievu Lada Niva (1976) parasti tiek uzskatīti par pirmajiem masveidā ražotajiem transportlīdzekļiem ar starpasu diferenciāli — taču abi nepārprotami ir bezceļnieki. Audi Quattro pretenzija konkrēti attiecas uz pirmo vietu vieglo automobiļu vidū.

Agrīnie četru riteņu piedziņas sacīkšu automobiļi: no Spyker līdz Bugatti

Vai sacīkšu auto konstruktori pētīja pastāvīgu pilnpiedziņu pirms Quattro ēras? Pilnīgi noteikti jā — un stāsts sniedzas daudz tālāk pagātnē, nekā vairums cilvēku gaida.

Porsche četru riteņu piedziņas eksperimenti

Ferdinand Porsche pirmais pēckara projekts bija četru riteņu piedziņas sacīkšu automobilis: Cisitalia 360 ar vidū novietotu 1.5 litru divpadsmit cilindru dzinēju. Taču tā priekšējā piedziņa bija pieslēdzama — vadītājs to ieslēdza taisnēs un pirms līkumiem atgriezās pie aizmugurējās piedziņas.

Patiesībā Porsche četru riteņu piedziņas transportlīdzekli bija uzbūvējis daudz agrāk: 1900. gada elektrisko automobili ar četriem atsevišķiem riteņu motoriem.

Spyker 60 HP, 1902

Patiesais pārsteigums autobūves vēsturniekiem ir 1902. gada sacīkšu automobilis, ko uzbūvēja nīderlandiešu ražotājs Spyker. Laikā, kad pat bremzes tika uzstādītas tikai uz aizmugurējiem riteņiem, šim automobilim bija īsta pastāvīga pilnpiedziņa, ieskaitot starpasu diferenciāli.

Spyker 1880. gadā dibināja brāļi Spijker kā zirgu pajūgu ražotāju. Viņu pirmais automobilis parādījās 1900. gadā, un divus gadus vēlāk, strādājot ar beļģu konstruktoru Joseph Valentin Laviolette, viņi izgatavoja četru riteņu piedziņas sacīkšu automobili Spyker 60 HP (1902–1907). Tā specifikācija laikmetam bija neparasta:

• Trīs diferenciāļi — starpasu un abi starpriteņu
• Trīs atsevišķi bremzēšanas mehānismi — divi uz aizmugurējiem riteņiem, viens uz priekšējās piedziņas vārpstas
• Četru riteņu piedziņas sistēma, kurai konceptuāli līdzvērtīga nebūtu vēl gadu desmitiem

Tātad pastāvīgas četru riteņu piedziņas koncepcijai ir krietni vairāk nekā gadsimts. Netika uzbūvēti daudzi četru riteņu piedziņas Spyker — tie bija ārkārtīgi dārgi un sacensībās neko īpašu nesasniedza. 1930. gadu sākumā sekoja divi vēl ambiciozāki projekti.

Bugatti Tipo 53 un Miller FWD

Bugatti Tipo 53 sākās ar Fiat inženieri Antonio Pichetto, kurš 1930. gadā izklāstīja ideju Ettore Bugatti. 1932. gadā tika pabeigti trīs automobiļi, katrs ar:

• 300 hp kompresordzinēju ar rindas astoņiem cilindriem
• Pastāvīgu pilnpiedziņu ar trim diferenciāļiem
• Sadales kārbu un starpasu diferenciāli, kas integrēts ar atsevišķi uzstādītu pārnesumkārbu
• Abu asu piedziņas vārpstām, kas novietotas automobiļa kreisajā pusē
• Neatkarīgu priekšējo piekari uz šķērsatsperes — Bugatti tas bija neparasti

Tipo 53 grants līkumos pārspēja tā laika aizmugures piedziņas automobiļus, taču stūrējās briesmīgi smagi: priekšējās piedziņas vārpstas izmantoja parastos kardāna, nevis vienāda leņķiskā ātruma šarnīrus. Trīs automobiļi sacentās līdz 1935. gadam.

Miller FWD radās daļēji tāpēc, ka amerikāņu konstruktors Harry Miller bija pētījis priekšpiedziņas Bugatti, kas tika nopirkts speciāli izjaukšanai. Iedvesmojoties no atrastā, Miller izstrādāja savu četru riteņu piedziņas šasiju ar FWD kravas auto kompānijas sponsorējumu. Viens no četru riteņu piedziņas Miller vadīja 1934. gada Indianapolis 500, pirms mehāniska problēma to atmeta uz devīto vietu.

Gandrīz notikušais AVUS trasē, 1935

Šie automobiļi ir saistīti ar vienu no dīvainākajiem “kā būtu, ja” brīžiem autobūves vēsturē. Sacīkšu laikā AVUS trasē Berlīnē 1935. gadā četru riteņu piedziņas Miller brauca trešais, kad tā rindas astoņcilindru dzinējs katastrofāli sabojājās un meta atlūzas tribīņu virzienā. Adolf Hitler tajā dienā atradās tribīnēs. Ja kaut mazs fragments būtu viņu sasniedzis, Otrā pasaules kara — un pasaules vēstures — gaita varēja būt pilnīgi citāda.

Ferguson Formula: AWD sistēma, kas mainīja visu

Atvērta centrālā diferenciāļa problēma

Lai saprastu nākamo nodaļu, ir vērts atgriezties pie atvērtā starpasu diferenciāļa pamatierobežojuma. Atvērts diferenciālis ļauj vienai asij brīvi griezties, kamēr otra nesaņem nekādu griezes momentu. Ja aizmugurējie riteņi pilnībā zaudē saķeri, priekšējie var stāvēt uz vietas, kamēr aizmugurējie griežas — un diferenciālis neko nedara, lai to apturētu.

SUV pasaules atbilde bija pozitīva bloķēšana: vadītājs ieslēdz mehānismu, kas stingri nobloķē diferenciāļa zobratus, pārvēršot diferenciālo piedziņu par cietu savienojumu. To izmantoja agrīnie Range Rover, tāpat Lada Niva un desmitiem citu bezceļnieku — un arī pirmās paaudzes Audi Quattro, kam līdz 1984. gadam vadītājam bija jābloķē centrālais diferenciālis ar roku. Taču manuāla bloķēšana ir vēl viens kompromiss. Uz cietām virsmām tā jāatlaiž, un tā neko nepalīdz, ja ritenis negaidīti sāk izslīdēt uz slidenas ceļa virsmas.

Rolt, Dixon un Harry Ferguson

Pirmais automātiskais pašbloķējošais starpasu diferenciālis bija britu sacīkšu braucēja un inženiera Tony Rolt darbs. Kopā ar draugu un sacīkšu biedru Fred Dixon viņš pirms kara vadīja Rolt/Dixon Developments darbnīcu; pēc kara abi aizrāvās ar to, ko varētu paveikt pastāvīga pilnpiedziņa. Viņi uzbūvēja eksperimentālu četru riteņu piedziņas izmēģinājumu platformu, ko sauca par “Crab,” un 1950. gadā apvienoja spēkus ar Harry Ferguson — veiksmīgo traktoru ražotāju —, lai izveidotu Harry Ferguson Research.

Ferguson netiecās pēc sacīkšu automobiļa. Viņš gribēja patiesi drošu ceļa automobili: tādu, kura riteņi neizslīdētu paātrinājumā un nenobloķētos bremzēšanā. Rolt un Dixon sāka to projektēt no nulles — virsbūvi, transmisiju un piedziņas agregātus — kopā ar pieredzējušo konstruktoru Claude Hill, agrāk no Aston Martin, kā galveno inženieri. Eksperimentālais Ferguson R4 sedans tika pabeigts pēc sešu gadu darba, un tā specifikācija 1956. gadam bija ievērojama:

• Pastāvīga pilnpiedziņa ar pašbloķējošu starpasu diferenciāli
• Plakanais četrcilindru dzinējs
• Disku bremzes uz visiem četriem riteņiem
• Dunlop MaxaRet elektromehāniskā pretbloķēšanās bremžu sistēma, pielāgota no aviācijas

Ferguson Formula sadales kārbas iekšpusē

Ferguson Formula transmisijas sirds bija atjautīgs pašbloķējošs mehānisms sadales kārbas iekšpusē. Bez diferenciāļa mezglā atradās papildu zobratu komplekts, divi lodīšu brīvgaitas sajūgi un divas berzes disku pakas. Normālā gaitā šie elementi klusi griezās tukšgaitā. Taču, tiklīdz vienas ass riteņi sāka slīdēt — radot izejas vārpstu ātrumu starpību — viens no sajūgiem ieslēdzās, saspiežot savu berzes paku pret diferenciāļa zobratiem un uz vietas pārvēršot diferenciālo piedziņu par cietu savienojumu.

Otrais prototips, 1962. gada Ferguson R5 universālis, bija vēl labāks. Autocar testētāji atzīmēja, ka tas sasniedza saķeres robežas ātrumos, kas šķita gandrīz neiespējami. Tomēr neviens ražotājs nelika Ferguson ražošanā; sarežģītība un izmaksas bija pārāk lielas.

Jensen FF nonāk pārdošanā

1962. gadā Tony Rolt pārliecināja Jensen Cars vadību pielāgot Ferguson Formula transmisiju viņu gaidāmajam CV8 coupe un tā 300 hp Chrysler V8 dzinējam. Trīs gadus vēlāk eksperimentāls četru riteņu piedziņas Jensen CV8 FF jau brauca.

1966. gadā Jensen Interceptor nomainīja CV8, un līdzās standarta aizmugures piedziņas coupe Jensen piedāvāja pilnpiedziņas versiju ar diskrētu “FF” emblēmu — no “Formula Ferguson.” Jensen FF kļuva par pasaulē pirmo sērijveida automobili, kas apvienoja pašbloķējošu starpasu diferenciāli ar ABS. Galvenās specifikācijas ietvēra:

• 6.3 litru Chrysler V8 big-block dzinējs ar 325 hp jaudu
• Trīspakāpju TorqueFlite automātiskā vai četrpakāpju manuālā pārnesumkārba
• Asimetrisks griezes momenta sadalījums: 63% uz aizmugurējo asi, 37% uz priekšu — lai saglabātu aizmugures piedziņas vadāmības raksturu
• Vienkanāla Dunlop MaxaRet ABS
• Zobstieņa stūres pastiprinātājs un disku bremzes visapkārt
• Maksimālais ātrums 212 km/h; 0–100 km/h 7.7 sekundēs; pašmasa aptuveni 1,800 kg
• Cena Apvienotajā Karalistē 1968. gadā: aptuveni £6,000 — līdzīga lētākajam Rolls-Royce
• Kopējā ražošana: 318 automobiļi (1966–1971)

Ikviens tā laika autožurnālists slavēja Jensen FF stabilitāti un to, ko viņi raksturoja kā “gandrīz neierobežotu saķeres rezervi uz slapja asfalta.” Harry Ferguson automobili nekad neredzēja: viņš nomira 1960. gadā.

Kāpēc Ferguson Formula bija svarīga

Kāpēc tik ilgi kavēties pie Ferguson Formula? Tāpēc, ka Harry Ferguson Research bija pirmā organizācija jebkur pasaulē, kas pilnpiedziņu galvenokārt uztvēra kā aktīvās drošības rīku, nevis kā atbildi uz bezceļa saķeri.

Asimetriskais griezes momenta sadalījums bija apzināts solis pret neparedzamību, kas vajā simetriskas sistēmas. Dodiet aizmugures piedziņas automobilim pārāk daudz gāzes slidenā līkumā, un tas pārstūrēs, paredzami. Dariet to pašu priekšpiedziņas automobilī, un tas nepietiekami stūrēs, paredzami. Dariet to simetriskā pilnpiedziņas automobilī, un atbilde ir atkarīga no tā, kurai asij tajā brīdī ir sliktāka saķere — tas ir neskaidri un bīstami. Nobīdot griezes momentu uz aizmuguri, Ferguson Formula Jensen FF vairumā apstākļu piešķīra uzvedību, kas bija tuva aizmugures piedziņai.

Viskosajūga izgudrošana

Ferguson mehānismam bija viens īsts ierobežojums: tā brīvgaitas sajūgi darbojās bināri, ieslēgts-izslēgts veidā. Pārlēciens no atvērta diferenciāļa uz pilnu bloķēšanu bija momentāns, un ieslēgšanās brīdī tas varēja radīt savu neskaidrību. Vajadzīgs bija mehānisms, kas spētu vienmērīgi mainīt bloķēšanas pakāpi.

1960. gadu beigās Tony Rolt un Derek Gardner — vēlāk Tyrrell Formula 1 automobiļu galvenais konstruktors — sāka eksperimentēt ar silikona šķidrumu, ko izmantoja viskozos ventilatora piedziņas mezglos. Rezultāts bija viskosajūgs: cilindrisks korpuss, piepildīts ar silikona šķidrumu, kurā atradās mainīgas berzes disku pakas, kas savienotas ar katru izejas vārpstu.

Kā darbojas viskosajūgs

• Normālos apstākļos, kad visi riteņi griežas līdzīgos ātrumos, disku pakas gandrīz nekustas viena pret otru un sajūgs diferenciāli neietekmē.
• Kad viena ass sāk slīdēt, tās izejas vārpsta griežas ātrāk, liekot disku pakām griezties relatīvi vienai pret otru un šķērēt silikona šķidrumu.
• Šī šķērēšana palielina temperatūru un spiedienu sajūga iekšpusē, strauji paaugstinot šķidruma viskozitāti.
• Šis viskozitātes pieaugums liek diskiem vilkties vienam pret otru, pakāpeniski bremzējot ātrāk rotējošo vārpstu un daļēji vai pilnībā bloķējot diferenciāli.

FF Developments un AMC Eagle

Patentējis viskosajūgu, Tony Rolt 1971. gadā nodibināja FF Developments (FFD), lai komerciāli pārdotu pilnpiedziņas transmisijas. Agrīnie darbi nebija spoži: četru riteņu piedziņas Bedford furgoni britu mežsaimniecības dienestam, Ford Zephyr FF policijas automobiļu partija, Opel Senator 4×4 sedani britu militārajai misijai Berlīnē.

FFD nozīmīgākais sērijveida darbs bija AMC Eagle (1979–1988) transmisija — paaugstināta AMC Concord sedana pilnpiedziņas versija ar lielākām riepām un 75 mm virsbūves pacēlumu. Eagle bija pirmais sērijveida automobilis jebkur pasaulē, kas bloķēja starpasu diferenciāli ar viskosajūgu. Tas tika iecerēts kā viegls bezceļnieks, nevis veiktspējas automobilis, tomēr tā transmisijas arhitektūra ir tiešs priekštecis dažiem no slavenākajiem ātrajiem pilnpiedziņas automobiļiem, kādi jebkad būvēti, tostarp agrīnajiem Subaru Impreza WRX un Mitsubishi Lancer Evolution.

Pašbloķējošie diferenciāļi: no Torsen līdz elektroniskai vadībai

Audi iepakojuma triks

Kad Audi Quattro 1981. gadā nonāca ražošanā — divus gadus pēc AMC Eagle — tas izmantoja parastu atvērtu starpasu diferenciāli ar manuālu pozitīvo bloķēšanu. Audi risinājuma elegance bija izkārtojumā. Gareniski novietotais dzinējs bija vērsts tieši uz aizmugurējo asi, un starpasu diferenciālis nonāca tieši pārnesumkārbā: sekundārā vārpsta tika izgatavota doba, un priekšējā piedziņas vārpsta tika izvadīta caur to. Ferdinand Piëch komanda izvēlējās simetrisku 50:50 sadalījumu starp priekšu un aizmuguri.

Torsen diferenciālis

1984. gadā manuālās bloķēšanas sviras beidzot pazuda no Audi saloniem, aizstātas ar Torsen — TORque SENsing — pašbloķējošo diferenciāli. Tā priekšrocības ir vērts uzskaitīt:

• Tas ir pilnīgi mehānisks — nav vajadzīga elektronika, šķidrums vai vadītāja ievade
• Tas reaģē uz griezes momenta izmaiņām izejas vārpstās, nevis uz ātruma starpībām, kas nozīmē, ka tas var reaģēt, pirms riteņu izslīdēšana patiesi sākas
• Atšķirībā no viskosajūga tas bloķējas tikai vilkmē, nevis bremzēšanā, padarot to pilnībā saderīgu ar ABS
• Bloķēšana un atbloķēšana ir gluda un nepārtraukta, bez binārām pārejām

Pierādījis sevi ātros automobiļos, Torsen tika pārņemts arī SUV inženieru vidū, kuri meklēja vieglajam automobilim līdzīgu vadāmību. Mūsdienās to izmanto Range Rover, Volkswagen Touareg, Porsche Cayenne un Toyota Land Cruiser Prado.

Group B un rallija bruņošanās sacensība

1980. gados Quattro dominance rallijā aizsāka pilnpiedziņas bruņošanās sacensību. Dažu sezonu laikā parādījās visi šie četru riteņu piedziņas rallija automobiļi, katrs savos pašbloķējošajos diferenciāļos izmantojot FFD viskosajūga tehnoloģiju:

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

Stuart Rolt, Tony dēls, tajos gados pārvaldīja FFD attiecības ar rallija komandām.

1990. gadu sākumā pie FFD vērsās arī AZLK rūpnīca Krievijā, vēloties Moskvitch 2141 pilnpiedziņas rallija versiju. Eksperimentālais automobilis, būvēts ap tādu pašu trīs diferenciāļu izkārtojumu kā Ford RS200, ekstremālos apstākļos vadījās ar ievērojamu paredzamību. Testi atklāja principu, kas joprojām ir spēkā: regulējiet katra viskosajūga bloķēšanas stingrību atsevišķi, un automobiļa līdzsvars kustas līdzi.

• Stingrāks aizmugurējais starpriteņu diferenciālis → lielāka pārstūrēšanas tendence
• Stingrāks priekšējais vai starpasu diferenciālis → vairāk nepietiekamas pagriežamības un stabilitātes

Ierodas elektroniskā vadība

Tieši šī regulējamība ir iemesls, kāpēc modernie WRC automobiļi visos trijos diferenciāļos izmanto elektroniski vadāmas daudzplākšņu sajūgu pakas, nevis pasīvus viskosajūgus. Hidrauliskie izpildmehānismi un borta dators reāllaikā maina katra diferenciāļa bloķēšanu — atlaiž sajūgus ieejā līkumā, lai automobilis brīvi rotētu, pēc tam pakāpeniski tos saspiež, vadītājam paātrinoties uz taisni, lai iegūtu maksimālu saķeri bez nepietiekamas pagriežamības.

Divi ražotāji ieviesa elektroniski vadāmus diferenciāļus ceļa automobiļos:

• Mercedes-Benz 4Matic (1986, W124 E-Class): Trīs elektroniski vadāmi sajūgi secīgi pieslēdza priekšējo asi, pēc tam bloķēja starpasu diferenciāli un tad pēc apstākļiem bloķēja aizmugurējo diferenciāli. Sistēma bija efektīva, bet pārāk sarežģīta, un elektronika uz irdenām virsmām varēja jūtami pieslēgt un atslēgt priekšējos riteņus.
• Porsche 959 (1986): Divi elektroniski vadāmi sajūgi, kas darbojās četros vadītāja izvēlamos režīmos. 959 sistēma bija izsmalcinātāka un labāk piemērota augstas veiktspējas lietošanai.

Diferenciāļa aizstāšana: Haldex un vienkāršotas AWD sistēmas

Viskosajūgs viens pats

Kamēr rallija inženieri pašbloķējošos diferenciāļus attīstīja līdz robežai, parasto vieglo automobiļu konstruktori gāja pretējā virzienā — vispār izmetot starpasu diferenciāli un tā vietā ievietojot viskosajūgu. 1985. gada Volkswagen Golf II Syncro bija pirmais Eiropas vieglais automobilis, kas to izdarīja, ar transmisiju, ko izstrādāja GKN inženieri; GKN 1969. gadā bija iegādājies FFD.

Masveida ražošanā vienkāršošana atmaksājās:

• Pilnpiedziņas modelis kopīgoja lielāko daļu detaļu ar standarta priekšpiedziņas versiju, samazinot ražošanas izmaksas un sarežģītību
• Normālos apstākļos automobilis brauca identiski priekšpiedziņas automobilim
• Kad priekšējie riteņi izslīdēja, viskosajūgs aptuveni 0.2 sekundēs varēja pārvadīt līdz 70% griezes momenta uz aizmuguri

Tomēr kavēšanās radīja vadāmības risku. Automobilis, kas uzvedās kā priekšpiedziņas auto un ar priekšgalu slīdēja plati, sajūga ieslēgšanās brīdī varēja pēkšņi pāriet uz aizmugurei tendētu uzvedību — un pārsteigt vadītāju. Japānas ražotāji izmēģināja dažādus risinājumus, tostarp vairāku sajūgu uzstādīšanu: 1988. gada Nissan Sunny/Pulsar izmantoja trīs, vienu aizmugures piedziņas pieslēgšanai un pa vienam katra starpriteņu diferenciāļa bloķēšanai. Mazda Concerto 4WD gāja vēl tālāk, aizstājot gan starpasu, gan aizmugurējo starpriteņu diferenciāli ar viskosajūgiem.

Haldex sajūgs

Nākamais solis aizstāja viskosajūgu ar elektroniski vadāmu hidraulisku daudzplākšņu sajūgu — daudz ātrāku un daudz precīzāk vadāmu. Pazīstamākais piemērs ir Haldex sajūgs, kas Volkswagen Golf IV un tā platformas radiniekiem pārņēma viskosajūga vietu. Tas darbojas šādi:

• Priekšējās kameras nosaka jebkādu rotācijas ātruma starpību starp priekšējo un aizmugurējo vārpstu
• Rullīši, kas pārvietojas pa kameru virsmām, spiež virzuļus gredzenveida cilindros, sūknējot hidraulisko šķidrumu
• Šķidruma spiediens saspiež daudzplākšņu sajūga paku, pārvadot griezes momentu uz aizmugurējo asi
• Solenoīda vārsts, ko kontrolē automobiļa elektronika, jebkurā brīdī var atbrīvot spiedienu — ļaujot bezgalīgi mainīgu griezes momenta sadalījumu

Lielākā daļa mūsdienās pārdošanā esošo pilnpiedziņas automobiļu un krosoveru izmanto kādu šāda elektroniski vadāma sajūga versiju, vai tas būtu Haldex Volkswagen Group automobiļos, Honda VTM-4 vai BMW xDrive. Modernie sajūgi darbojas pietiekami ātri, lai ieslēgšanās aizture parastā braukšanā kļūtu nemanāma, un kalibrācija tagad ir svarīgāka par aparatūru: Golf 4Motion un Audi A3 Quattro izmanto mehāniski identiskas transmisijas, bet atšķirīga programmatūra Volkswagen dod simetrisku sadalījumu, savukārt Audi 60% griezes momenta sūta uz priekšu, lai iegūtu pazīstamāku priekšpiedziņas raksturu.

AWD tehnoloģija šodien: kura sistēma ir labākā?

Pieslēdzamās sistēmas ar manuāli ieslēdzamu otro asi no vieglajiem automobiļiem, par laimi, ir pazudušas. Palikušais dalās trīs grupās, katrai ar savām priekšrocībām:

• Pastāvīga AWD ar pašbloķējošu starpasu diferenciāli (viskosajūgs kā Subaru, mehānisks Torsen kā Audi A4/A6/A8 Quattro un Volkswagen Phaeton, vai elektroniski vadāmi sajūgi kā Mitsubishi Lancer Evo): izsmalcinātākās un gandarījumu sniedzošākās sistēmas, kas, pareizi kalibrētas, spēj patiesi uzlabot vadāmību gan uz ceļa, gan trasē.
• Pastāvīga AWD ar atvērtu starpasu diferenciāli (kā Mercedes-Benz 4Matic): paļaujas uz pretizslīdēšanas elektroniku, lai kompensētu pašbloķēšanas trūkumu. Uz ceļa efektīva, bet mehāniski mazāk proaktīva.
• Pieslēdzama aizmugures piedziņa caur vadāmu sajūgu (Haldex, kā Volvo, Saab un dažādos Volkswagen Group krosoveros): visizplatītākais izkārtojums modernajos krosoveros — izmaksu ziņā efektīvs, viegls un arvien spējīgāks, pateicoties ātrākai elektronikai.

Griezes momenta vektorēšana un kas nāk pēc tam

Attīstītās pilnpiedziņas dominējošā tendence ir griezes momenta vektorēšana: ne tikai griezes momenta sadale starp asīm, bet tā aktīva mainīšana starp ass kreiso un labo riteni. Mitsubishi Lancer Evolution X ir tehnoloģijas virsotne — tā S-AWC sistēma apvieno elektroniski vadāmu centrālo diferenciāli (ACD) ar Active Yaw Control (AYC) aizmugurējo diferenciāli, kas var pārvietot griezes momentu no viena aizmugurējā riteņa uz otru. Papildu zobratu komplekti proaktīvi pārbīda līdzsvaru, pirms saķere ir zaudēta, nevis reaģē tikai tad, kad ritenis jau griežas tukšgaitā.

Praksē reālās atšķirības starp modernajām sistēmām turpina sarukt, uzlabojoties vadības elektronikai. Labi kalibrēts Haldex krosovers tagad nodrošina stabilitāti, par kādu mehānisku Torsen pirms paaudzes apbrīnotu. Tas ir attīstības virziens — un galapunkts varētu būt elektriskais automobilis ar četriem atsevišķiem riteņu motoriem, no kuriem katrs precīzi dozē savu griezes momentu bez jebkādas mehāniskas transmisijas. Tas glīti aizved stāstu atpakaļ pie Ferdinand Porsche 1900. gada elektriskā četru riteņu piedziņas automobiļa.

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