Vierwielaandrijving uitgelegd: geschiedenis, techniek en hoe AWD-systemen werken

Dit artikel begon als een eenvoudige technische gids – iets als “alles wat je ooit wilde weten over vierwielaandrijving, maar niet wist aan wie je het moest vragen.” Het plan was uit te leggen hoe een open differentieel verschilt van een visco-koppeling of een Haldex-unit, wat een zelfblokkerend differentieel precies doet en waarom dat ertoe doet. Maar hoe dieper we in de geschiedenis doken, hoe verrassender die werd. De eerste personenauto met permanente vierwielaandrijving werd meer dan honderd jaar geleden in Nederland gebouwd. En in 1935 kwam een Amerikaanse raceauto met vierwielaandrijving verbazingwekkend dicht bij het veranderen van de loop van de wereldgeschiedenis.

Waarom heeft een personenauto eigenlijk vierwielaandrijving nodig? In de 21e eeuw lijkt het antwoord vanzelfsprekend: betere tractie, minder wielspin op gladde ondergrond, meer rust onder vermogen. Vier aangedreven wielen zijn simpelweg beter dan twee. Toch duurde het verrassend lang voordat de industrie daarnaar handelde. Vraag het een willekeurige autohistoricus en die zal zeggen dat het tijdperk van vierwielaandrijving voor massamarkt-auto’s begon in 1980 met de Audi Quattro, met een paar zeldzame voorlopers – de Britse supercar Jensen FF uit 1966 en de Subaru Leone 4WD uit 1972. Een echte specialist zal eraan toevoegen dat de vroege vierwielaangedreven Subaru’s helemaal geen permanente vierwielaandrijving hadden. Ze waren parttime. En dat onderscheid blijkt het hele verhaal te zijn.

Parttime-4WD: een noodoplossing

Slechts een deel van de tijd een as aandrijven is een compromis, en voor een straatauto geen elegant compromis. De term “part-time 4WD” komt uit de wereld van SUV’s en terreinwagens. In deze opzet drijft een as permanent aan en wordt de andere op verzoek star verbonden – maar die starre verbinding kan alleen buiten de weg worden gebruikt. Op asfalt moet het systeem volledig worden uitgeschakeld.

Waarom een starre verbinding faalt op asfalt

• Wanneer een auto draait, leggen de voorwielen een langere boog af dan de achterwielen en moeten ze daarom sneller draaien.
• Bij een star gekoppeld vierwielaandrijvingssysteem neemt de tractie aan de voorwielen af terwijl het koppel achter toeneemt.
• In sommige gevallen kunnen de voorwielen remkracht opwekken in plaats van aandrijfkracht – wat weerstand toevoegt en de auto moeilijker bestuurbaar maakt.
• Op losse ondergrond zoals modder of sneeuw is dat beheersbaar, maar op asfalt veroorzaakt het zware spanning in de aandrijflijn en problemen met het rijgedrag.

In een bocht volgt elk wiel zijn eigen boog en moet het met zijn eigen snelheid draaien. Daarom heeft permanente vierwielaandrijving drie differentielen nodig: twee tussen de wielen van elke as, en een tussen de assen zelf, zodat voor- en achteras onafhankelijk van elkaar kunnen draaien.

De parttime-auto’s: van de GAZ-61 tot de Subaru Leone

Star gekoppelde vierwielaandrijving bereikte ondanks dit alles toch enkele auto’s voor de weg, al stonden ze qua karakter dichter bij terreinwagens. In de USSR ging de GAZ-61 “Emka” – een sedan met vierwielaandrijving, een zescilindermotor en een parttime vooras – al in 1938 in kleine serieproductie. Na de oorlog verscheen hetzelfde idee in de offroad GAZ-M72 “Pobeda” en de Moskvitch-410. De Subaru Leone 4WD uit 1972 volgde precies dezelfde logica: gebouwd voor ruig terrein, hoger dan de voorwielaangedreven Subaru’s, met een achteras die de bestuurder met de hand inschakelde.

De Subaru Leone 4WD Station Wagon (1972-1979) was een aanpassing met vierwielaandrijving van een platform met voorwielaandrijving, met een handmatig aangekoppelde achteras. Belangrijke specificaties waren:

• Motoropties: 1.4-liter (72 hp) of 1.6-liter (80 hp)
• Carrosserievarianten: stationwagon, sedan en pickup
• Inschakeling van achterwielaandrijving: handmatig bij auto’s met handgeschakelde transmissie; automatisch via een meerplaats frictiekoppeling bij automaten
• Deze parttime-opzet bleef op alle Subaru’s met vierwielaandrijving tot 1989

Het kernprobleem van parttime-aandrijving is dat die nutteloos is op de verharde wegen waar de meeste auto’s het grootste deel van hun leven rijden – en toch draagt de auto overal het gewicht mee van een tussenbak, een tweede aandrijfas en een complete extra asconstructie. Een parttime-systeem omzetten in een fulltime-systeem vergt precies een extra onderdeel: een middendifferentieel in de tussenbak.

Permanente vierwielaandrijving: hoe het werkt en waarom het ertoe doet

Drie differentielen, een principe

Het middendifferentieel is de sleutel tot permanente vierwielaandrijving. De twee wieldifferentielen laten de linker- en rechterwielen van elke as in een bocht met verschillende snelheden draaien. Het middendifferentieel doet hetzelfde tussen de vooras en de achteras. Een auto met alle drie kan op elk oppervlak met permanente vierwielaandrijving rijden zonder de aandrijflijn te laten wringen of het rijgedrag af te stompen.

In theorie eenvoudig genoeg – maar tot begin jaren 1980 vond de industrie permanente vierwielaandrijving onnodig voor een straatauto. De gangbare wijsheid was dat het laten meedraaien van een tweede paar wielen en alles wat eraan vastzat op droog asfalt alleen maar geluid en brandstofverbruik toevoegde.

Wat de Quattro bewees

De Audi Quattro veranderde dat denken voorgoed. Door het motorkoppel voortdurend over alle vier de wielen te verdelen kan een fulltime-systeem:

• Een grotere gripmarge overlaten voor het verwerken van zijdelingse krachten in bochten
• De stabiliteit aanzienlijk verbeteren bij accelereren of remmen midden in een bocht
• Het risico verkleinen op plotseling overstuur of onderstuur door gasinput

De Audi 80 Quattro uit de late jaren 1980 laat zien hoe verfijnd de lay-out werd. De Quattro-architectuur is compacter dan de concurrerende Ferguson Formula-transmissie. Vanaf 1984 monteerde Audi het Torsen-zelfblokkerende differentieel – een puur mechanisch apparaat dat reageert op het koppel op elke uitgaande as in plaats van op een verschil in wielsnelheid. In tegenstelling tot een visco-koppeling blokkeert de Torsen alleen onder aandrijving, nooit bij remmen, waardoor hij volledig compatibel is met ABS en stabieler blijft tijdens vertragen.

Het is vermeldenswaard dat de Range Rover (1970) en de Russische Lada Niva (1976) meestal worden genoemd als de eerste in massa geproduceerde voertuigen met een middendifferentieel – maar beide zijn duidelijk terreinwagens. De claim van de Audi Quattro geldt specifiek voor personenauto’s.

Vroege raceauto’s met vierwielaandrijving: van Spyker tot Bugatti

Onderzochten ontwerpers van raceauto’s permanente vierwielaandrijving voor het Quattro-tijdperk? Absoluut ja – en het verhaal gaat veel verder terug dan de meeste mensen verwachten.

Porsches experimenten met vierwielaandrijving

Ferdinand Porsches eerste naoorlogse project was een raceauto met vierwielaandrijving: de Cisitalia 360, met middenmotor en een 1.5-liter twaalfcilindermotor. De voorwielaandrijving was echter parttime – de bestuurder schakelde die in op de rechte stukken en schakelde voor de bochten terug naar achterwielaandrijving.

Porsche had in feite al veel eerder een voertuig met vierwielaandrijving gebouwd: een elektrische auto met vier afzonderlijke wielmotoren, daterend uit 1900.

De Spyker 60 HP, 1902

De echte schok voor autohistorici is de raceauto uit 1902 die door de Nederlandse fabrikant Spyker werd gebouwd. In een tijd waarin zelfs remmen alleen op de achterwielen zaten, had deze auto echte permanente vierwielaandrijving, inclusief middendifferentieel.

Spyker was in 1880 opgericht door de gebroeders Spijker als maker van door paarden getrokken rijtuigen. Hun eerste auto verscheen in 1900, en twee jaar later produceerden zij, samen met de Belgische ontwerper Joseph Valentin Laviolette, de raceauto Spyker 60 HP met vierwielaandrijving (1902-1907). De specificatie was voor die periode buitengewoon:

• Drie differentielen – een middendifferentieel en beide wieldifferentielen
• Drie afzonderlijke remmechanismen – twee op de achterwielen, een op de voorste aandrijfas
• Een vierwielaandrijvingssysteem dat qua concept decennialang niet zou worden geevenaard

Het concept van permanente vierwielaandrijving is dus ruim meer dan een eeuw oud. Er werden niet veel Spykers met vierwielaandrijving gebouwd – ze waren enorm duur en behaalden nooit veel in wedstrijden. In de vroege jaren 1930 volgden twee ambitieuzere projecten.

Bugatti Tipo 53 en Miller FWD

De Bugatti Tipo 53 begon bij Fiat-ingenieur Antonio Pichetto, die het idee in 1930 aan Ettore Bugatti voorlegde. In 1932 werden drie auto’s voltooid, elk met:

• Een 300 hp sterke acht-in-lijnmotor met compressor
• Permanente vierwielaandrijving met drie differentielen
• Een tussenbak en middendifferentieel geintegreerd met de afzonderlijk gemonteerde versnellingsbak
• Aandrijfassen voor beide assen aan de linkerkant van de auto geplaatst
• Onafhankelijke voorwielophanging op een dwarsveer – ongebruikelijk voor Bugatti

De Tipo 53 was sneller dan eigentijdse achterwielaangedreven auto’s door grindbochten, maar stuurde verschrikkelijk zwaar: de voorste aandrijfassen gebruikten gewone cardankoppelingen in plaats van homokinetische koppelingen. De drie auto’s reden wedstrijden tot 1935.

De Miller FWD ontstond deels omdat de Amerikaanse ontwerper Harry Miller een voorwielaangedreven Bugatti had bestudeerd die speciaal was gekocht om uit elkaar te worden gehaald. Geinspireerd door wat hij vond, ontwikkelde Miller zijn eigen chassis met vierwielaandrijving, gesponsord door het vrachtwagenbedrijf FWD. Een van de vierwielaangedreven Millers leidde de Indianapolis 500 van 1934 voordat mechanische problemen hem naar de negende plaats terugwierpen.

Een bijna-misser op AVUS, 1935

Deze auto’s zijn ook verbonden met een van de vreemdste “wat als”-momenten in de autogeschiedenis. Tijdens een race op het AVUS-circuit in Berlijn in 1935 reed een Miller met vierwielaandrijving op de derde plaats toen zijn acht-in-lijnmotor catastrofaal faalde en brokstukken richting de tribunes slingerde. Adolf Hitler zat die dag op de tribune. Als zelfs een klein fragment hem had geraakt, had het verloop van de Tweede Wereldoorlog – en van de wereldgeschiedenis – volledig anders kunnen zijn.

De Ferguson Formula: het AWD-systeem dat alles veranderde

Het probleem met een open middendifferentieel

Om het volgende hoofdstuk te volgen helpt het om terug te gaan naar een fundamentele beperking van het open middendifferentieel. Een open differentieel laat de ene as vrij spinnen terwijl de andere helemaal geen koppel ontvangt. Als de achterwielen volledig grip verliezen, kunnen de voorwielen stilstaan terwijl de achterwielen spinnen – en het differentieel doet niets om dat te stoppen.

Het antwoord uit de SUV-wereld was positieve vergrendeling: de bestuurder schakelt een mechanisme in dat de differentieeltandwielen star vergrendelt en differentieelwerking verandert in een vaste verbinding. Vroege Range Rovers gebruikten het, net als de Lada Niva en tientallen andere terreinwagens – en ook de eerste generatie Audi Quattro, waarbij de bestuurder tot 1984 het middendifferentieel met de hand moest vergrendelen. Maar een handmatige vergrendeling is weer een compromis. Hij moet op harde ondergrond worden vrijgegeven, en hij biedt helemaal niets als een wiel onverwacht begint te spinnen op een gladde weg.

Rolt, Dixon en Harry Ferguson

Het eerste automatische zelfblokkerende middendifferentieel was het werk van de Britse coureur en ingenieur Tony Rolt. Samen met zijn vriend en mede-coureur Fred Dixon had hij voor de oorlog de werkplaats Rolt/Dixon Developments gerund; daarna raakten de twee gefascineerd door wat permanente vierwielaandrijving zou kunnen doen. Ze bouwden een experimentele vierwielaangedreven testbank genaamd de “Crab” en bundelden in 1950 hun krachten met Harry Ferguson – de succesvolle tractorfabrikant – om Harry Ferguson Research te vormen.

Ferguson zocht geen raceauto. Hij wilde een echt veilige straatauto: een waarvan de wielen niet zouden spinnen bij accelereren en niet zouden blokkeren bij remmen. Rolt en Dixon begonnen die vanaf nul te ontwerpen – carrosserie, transmissie en aandrijflijn tegelijk – met de ervaren ontwerper Claude Hill, voorheen van Aston Martin, als hoofdingenieur. De experimentele Ferguson R4-sedan was na zes jaar werk voltooid, en de specificatie was opmerkelijk voor 1956:

• Permanente vierwielaandrijving met een zelfblokkerend middendifferentieel
• Een viercilinder boxermotor
• Schijfremmen op alle vier de wielen
• Het elektromechanische Dunlop MaxaRet-antiblokkeersysteem, aangepast vanuit de luchtvaart

Binnenin de Ferguson Formula-tussenbak

Het hart van de Ferguson Formula-transmissie was een ingenieus zelfblokkerend mechanisme in de tussenbak. Naast het differentieel bevatte de unit een extra tandwielset, twee kogelvrijloopkoppelingen en twee pakketten frictieschijven. Bij normaal rijden draaiden deze elementen stil mee. Maar zodra de wielen van een as begonnen te slippen – waardoor een verschil in uitgaande as-snelheden ontstond – greep een van de koppelingen aan, drukte zijn frictiepakket tegen de differentieeltandwielen en veranderde de differentieelwerking ter plekke in een vaste verbinding.

Een tweede prototype, de Ferguson R5 estate uit 1962, was nog beter. De testers van Autocar merkten op dat hij de grenzen van de grip bereikte bij snelheden die bijna onmogelijk leken. Toch wilde geen fabrikant de Ferguson in productie nemen; de complexiteit en de kosten waren te hoog.

De Jensen FF gaat in de verkoop

In 1962 overtuigde Tony Rolt de directie van Jensen Cars om de Ferguson Formula-transmissie aan te passen voor hun komende CV8 coupe en zijn 300 hp Chrysler V8. Drie jaar later reed er een experimentele Jensen CV8 FF met vierwielaandrijving.

In 1966 verving de Jensen Interceptor de CV8, en naast de standaard achterwielaangedreven coupe bood Jensen een versie met vierwielaandrijving aan met een discreet “FF”-embleem – voor “Formula Ferguson.” De Jensen FF werd de eerste productieauto ter wereld die een zelfblokkerend middendifferentieel combineerde met ABS. Belangrijke specificaties waren:

• 6.3-liter Chrysler V8 big-blockmotor met 325 hp
• Drieversnellings TorqueFlite-automaat of handgeschakelde vierbak
• Asymmetrische koppelverdeling: 63% naar de achteras, 37% naar de vooras – om het rijgedrag van achterwielaandrijving te behouden
• Enkelkanaals Dunlop MaxaRet ABS
• Tandheugelstuurbekrachtiging en rondom schijfremmen
• Topsnelheid van 212 km/h; 0-100 km/h in 7.7 seconden; rijklaar gewicht ongeveer 1,800 kg
• UK-prijs in 1968: ongeveer £6,000 – vergelijkbaar met de goedkoopste Rolls-Royce
• Totale productie: 318 auto’s (1966-1971)

Elke autojournalist uit die tijd prees de stabiliteit van de Jensen FF en wat zij omschreven als “een bijna onbeperkte tractiemarge op nat asfalt.” Harry Ferguson heeft de auto nooit gezien: hij overleed in 1960.

Waarom de Ferguson Formula belangrijk was

Waarom zoveel tijd besteden aan de Ferguson Formula? Omdat Harry Ferguson Research de eerste organisatie ter wereld was die vierwielaandrijving in de eerste plaats behandelde als een middel voor actieve veiligheid, niet als antwoord op offroad-tractie.

De asymmetrische koppelverdeling was een bewuste zet tegen de onvoorspelbaarheid die symmetrische systemen plaagt. Geef een achterwielaangedreven auto te veel gas in een gladde bocht en hij overstuurd, voorspelbaar. Doe hetzelfde in een voorwielaangedreven auto en hij onderstuurt, voorspelbaar. Doe het in een symmetrische vierwielaangedreven auto en het antwoord hangt af van welke as toevallig de slechtste grip heeft – en dat is dubbelzinnig en gevaarlijk. Door het koppel naar achteren te bevoordelen gaf de Ferguson Formula de Jensen FF in de meeste omstandigheden iets dat dicht bij achterwielaandrijvingsgedrag lag.

De uitvinding van de visco-koppeling

Het Ferguson-mechanisme had een echte beperking: zijn vrijloopkoppelingen werkten binair, aan of uit. De sprong van open differentieel naar volledige vergrendeling was onmiddellijk, en dat kon op het moment van aangrijpen een eigen dubbelzinnigheid veroorzaken. Wat gewenst was, was een mechanisme dat de mate van vergrendeling vloeiend kon varieren.

Eind jaren 1960 begonnen Tony Rolt en Derek Gardner – later hoofdontwerper van Tyrrells Formula 1-auto’s – te experimenteren met de siliconenvloeistof die werd gebruikt in viskeuze ventilatoraandrijvingen. Het resultaat was de visco-koppeling: een cilindrische behuizing gevuld met siliconenvloeistof, met afwisselende pakketten frictieschijven die verbonden waren met elke uitgaande as.

Hoe een visco-koppeling werkt

• Onder normale omstandigheden, met alle wielen die met vergelijkbare snelheden draaien, bewegen de schijvenpakketten nauwelijks ten opzichte van elkaar en heeft de koppeling geen effect op het differentieel.
• Wanneer een as begint te slippen, draait zijn uitgaande as sneller, waardoor de schijvenpakketten ten opzichte van elkaar gaan draaien en de siliconenvloeistof afschuiven.
• Die afschuiving verhoogt temperatuur en druk in de koppeling, waardoor de viscositeit van de vloeistof sterk stijgt.
• Deze toename van viscositeit zorgt ervoor dat de schijven tegen elkaar slepen, waardoor de sneller draaiende as geleidelijk wordt afgeremd en het differentieel gedeeltelijk of volledig wordt vergrendeld.

FF Developments en de AMC Eagle

Nadat hij de visco-koppeling had gepatenteerd, richtte Tony Rolt in 1971 FF Developments (FFD) op om transmissies met vierwielaandrijving commercieel te verkopen. Het vroege werk was niet glamoureus: Bedford-bestelwagens met vierwielaandrijving voor de Britse bosdienst, een serie Ford Zephyr FF-politieauto’s, Opel Senator 4×4-sedans voor de Britse militaire missie in Berlijn.

FFD’s belangrijkste serieproductieopdracht was de transmissie van de AMC Eagle (1979-1988) – een verhoogde versie met vierwielaandrijving van de AMC Concord-sedan, op grotere banden, met een carrosserielift van 75 mm. De Eagle was de eerste productieauto ter wereld die zijn middendifferentieel vergrendelde met een visco-koppeling. Hij was bedoeld als een lichte offroader in plaats van als een prestatieauto, maar zijn transmissiearchitectuur is de directe voorouder van enkele van de beroemdste snelle vierwielaangedreven auto’s ooit gebouwd, waaronder de vroege Subaru Impreza WRX en de Mitsubishi Lancer Evolution.

Zelfblokkerende differentielen: van Torsen tot elektronische besturing

Audi’s verpakkingskunstgreep

Toen de Audi Quattro in 1981 in productie ging – twee jaar na de AMC Eagle – gebruikte hij een conventioneel open middendifferentieel met handmatige spervergrendeling. De elegantie van Audi’s oplossing zat in de verpakking. De in lengterichting geplaatste motor wees recht naar de achteras, en het middendifferentieel ging rechtstreeks de versnellingsbak in: de secundaire as werd hol gemaakt en de voorste aandrijfas werd erdoorheen geleid. Het team van Ferdinand Piëch koos een symmetrische verdeling van 50:50 tussen voor en achter.

Het Torsen-differentieel

In 1984 verdwenen de handmatige vergrendelingshendels eindelijk uit Audi-interieurs, vervangen door het Torsen – TORque SENsing – zelfblokkerende differentieel. De voordelen zijn het opsommen waard:

• Het is volledig mechanisch – geen elektronica, vloeistof of input van de bestuurder nodig
• Het reageert op veranderingen in koppel op de uitgaande assen in plaats van op snelheidsverschillen, wat betekent dat het kan reageren voordat wielspin daadwerkelijk begint
• In tegenstelling tot een visco-koppeling blokkeert het alleen onder aandrijving, niet bij remmen, waardoor het volledig ABS-compatibel is
• Vergrendelen en ontgrendelen gaat soepel en continu, zonder binaire overgangen

Nadat de Torsen zich in snelle auto’s had bewezen, werd hij opgepakt door SUV-ingenieurs die op zoek waren naar personenautoachtig rijgedrag. Tegenwoordig wordt hij gebruikt in de Range Rover, Volkswagen Touareg, Porsche Cayenne en Toyota Land Cruiser Prado.

Groep B en de rallywapenwedloop

Terug in de jaren 1980 zette de rallydominantie van de Quattro een wapenwedloop in vierwielaandrijving in gang. Binnen enkele seizoenen waren al deze rallyauto’s met vierwielaandrijving verschenen, elk met FFD-visco-koppelingstechnologie in zijn zelfblokkerende differentielen:

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

Stuart Rolt, Tony’s zoon, beheerde in die jaren de relaties van FFD met de rallyteams.

Begin jaren 1990 kwam ook de AZLK-fabriek in Rusland naar FFD, omdat die een rallyversie met vierwielaandrijving van de Moskvitch 2141 wilde. Gebouwd rond dezelfde lay-out met drie differentielen als de Ford RS200, gedroeg de experimentele auto zich onder extreme omstandigheden opmerkelijk voorspelbaar. Tests brachten een principe aan het licht dat nog steeds geldt: pas de vergrendelingsstijfheid van elke visco-koppeling afzonderlijk aan en de balans van de auto beweegt mee.

• Stijver achterste wieldifferentieel -> meer neiging tot overstuur
• Stijver voorste of middendifferentieel -> meer onderstuur en stabiliteit

Elektronische besturing arriveert

Die afstelbaarheid is precies de reden waarom moderne WRC-auto’s in alle drie de differentielen elektronisch gestuurde meerplaats koppelingen gebruiken in plaats van passieve visco-koppelingen. Hydraulische actuatoren en een boordcomputer varieren de vergrendeling van elk differentieel in realtime – de koppelingen worden bij insturen vrijgegeven zodat de auto vrij kan roteren, en vervolgens progressief aangeklemd wanneer de bestuurder op het rechte stuk accelereert, voor maximale tractie zonder onderstuur.

Twee fabrikanten pionierden met elektronisch gestuurde differentielen in straatauto’s:

• Mercedes-Benz 4Matic (1986, W124 E-Class): Drie elektronisch gestuurde koppelingen verbonden achtereenvolgens de vooras, vergrendelden daarna het middendifferentieel en vergrendelden vervolgens het achterdifferentieel wanneer de omstandigheden dat vereisten. Het systeem was effectief maar te complex, en de elektronica kon ervoor zorgen dat de voorwielen op losse ondergrond merkbaar aan- en afgekoppeld werden.
• Porsche 959 (1986): Twee elektronisch gestuurde koppelingen die over vier door de bestuurder selecteerbare modi werkten. Het systeem van de 959 was verfijnder en beter geschikt voor gebruik met hoge prestaties.

Het differentieel vervangen: Haldex en vereenvoudigde AWD-systemen

De visco-koppeling op zichzelf

Terwijl rallyingenieurs zelfblokkerende differentielen zo ver mogelijk doordreven, gingen de ontwerpers van gewone personenauto’s de andere kant op – ze verwijderden het middendifferentieel volledig en zetten er een visco-koppeling voor in de plaats. De Volkswagen Golf II Syncro uit 1985 was de eerste Europese personenauto die dat deed, met een transmissie ontwikkeld door ingenieurs van GKN, dat FFD in 1969 had overgenomen.

Voor massaproductie loonde de vereenvoudiging:

• Het model met vierwielaandrijving deelde de meeste componenten met de standaardversie met voorwielaandrijving, waardoor productiekosten en complexiteit afnamen
• Onder normale omstandigheden reed de auto identiek aan een auto met voorwielaandrijving
• Wanneer de voorwielen slipten, kon de visco-koppeling binnen ongeveer 0.2 seconden tot 70% van het koppel naar de achteras overbrengen

De vertraging leverde echter een risico voor het rijgedrag op. Een auto die zich gedroeg als een voorwielaangedreven auto en met de neus wijd naar buiten schoof, kon abrupt overschakelen naar achterwielaangedreven gedrag zodra de koppeling aangreep – en zijn bestuurder verrassen. Japanse fabrikanten probeerden verschillende antwoorden, waaronder het monteren van meer koppelingen: de Nissan Sunny/Pulsar uit 1988 gebruikte er drie, een om de achteraandrijving in te schakelen en een om elk wieldifferentieel te vergrendelen. De Mazda Concerto 4WD ging nog verder en verving zowel het middendifferentieel als het achterste wieldifferentieel door visco-koppelingen.

De Haldex-koppeling

De volgende stap verving de visco-koppeling door een elektronisch gestuurde hydraulische meerplaats koppeling – veel sneller en veel nauwkeuriger regelbaar. Het bekendste voorbeeld is de Haldex-koppeling, die de visco-koppeling verving op de Volkswagen Golf IV en zijn platformverwanten. Zo werkt het:

• Schijfvormige nokken detecteren elk verschil in rotatiesnelheid tussen voorste en achterste assen
• Rollen die over de nokoppervlakken lopen, duwen zuigers in ringcilinders en pompen hydraulische vloeistof
• Vloeistofdruk perst het meerplaats koppelingspakket samen en brengt koppel over naar de achteras
• Een magneetventiel, aangestuurd door de elektronica van het voertuig, kan op elk moment druk laten ontsnappen – waardoor traploos variabele koppelverdeling mogelijk wordt

De meeste auto’s en crossovers met vierwielaandrijving die vandaag te koop zijn, gebruiken een versie van deze elektronisch gestuurde koppeling, of het nu Haldex is in auto’s van Volkswagen Group, Honda’s VTM-4 of BMW’s xDrive. Moderne koppelingen reageren snel genoeg dat de inschakelvertraging bij normaal rijden onmerkbaar is geworden, en de kalibratie is nu belangrijker dan de hardware: de Golf 4Motion en de Audi A3 Quattro gebruiken mechanisch identieke transmissies, maar andere software geeft de Volkswagen een symmetrische verdeling terwijl Audi 60% van het koppel naar voren stuurt voor een vertrouwder voorwielaangedreven karakter.

AWD-technologie vandaag: welk systeem is het beste?

Parttime-systemen met een handmatig ingeschakelde tweede as zijn gelukkig verdwenen uit personenauto’s. Wat overblijft, valt uiteen in drie families, elk met zijn voordelen:

• Permanente AWD met een zelfblokkerend middendifferentieel (visco-koppeling zoals bij Subaru, mechanische Torsen zoals in Audi A4/A6/A8 Quattro en Volkswagen Phaeton, of elektronisch gestuurde koppelingen zoals in Mitsubishi Lancer Evo): de meest verfijnde en bevredigende systemen, in staat om het rijgedrag op zowel weg als circuit echt te verbeteren wanneer ze goed zijn gekalibreerd.
• Permanente AWD met een open middendifferentieel (zoals in Mercedes-Benz 4Matic): vertrouwt op antislip-elektronica om het ontbreken van zelfblokkering te compenseren. Effectief op de weg, maar mechanisch minder proactief.
• Parttime achteraandrijving via een gestuurde koppeling (Haldex, zoals op Volvo, Saab en verschillende crossovers van Volkswagen Group): de meest voorkomende opzet in moderne crossovers – kosteneffectief, licht en steeds capabeler dankzij snellere elektronica.

Koppelvectoring, en wat daarna komt

De dominante trend in geavanceerde vierwielaandrijving is koppelvectoring: niet alleen het verdelen van koppel tussen de assen, maar het actief varieren ervan tussen de linker- en rechterwielen van een as. De Mitsubishi Lancer Evolution X is de stand van de techniek – zijn S-AWC-systeem combineert een elektronisch gestuurd middendifferentieel (ACD) met een Active Yaw Control (AYC)-achterdifferentieel dat koppel van het ene achterwiel naar het andere kan verplaatsen. Extra tandwielsets verschuiven de balans proactief, voordat grip verloren gaat, in plaats van pas te reageren zodra een wiel al spint.

In de praktijk worden de verschillen in de echte wereld tussen moderne systemen steeds kleiner naarmate de regelelektronica verbetert. Een goed gekalibreerde Haldex-crossover levert tegenwoordig stabiliteit waarvoor een mechanische Torsen een generatie geleden bewonderd zou zijn. Dat is de richting van de ontwikkeling – en het eindpunt kan heel goed de elektrische auto zijn met vier afzonderlijke wielmotoren, elk met zijn eigen koppelregeling en helemaal zonder mechanische aandrijflijn. Daarmee komt het verhaal netjes terug bij Ferdinand Porsches elektrische auto met vierwielaandrijving uit 1900.

Dit is een vertaling. U kunt het origineel hier lezen: https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4f54.html