Pojasnjen štirikolesni pogon: zgodovina, tehnologija in delovanje sistemov AWD

Ta članek se je začel kot preprost tehnični vodnik – nekaj v slogu vsega, kar ste kdaj hoteli vedeti o štirikolesnem pogonu, pa niste vedeli, koga vprašati. Namen je bil pojasniti, kako se odprti diferencial razlikuje od viskozne sklopke ali enote Haldex, kaj samozaporni diferencial dejansko počne in zakaj je vse to pomembno. Toda globlje ko smo kopali po zgodovini, bolj presenetljiva je postajala. Prvi osebni avtomobil s stalnim štirikolesnim pogonom so na Nizozemskem izdelali pred več kot sto leti. Leta 1935 pa je ameriški dirkalnik s štirikolesnim pogonom osupljivo malo zgrešil možnost, da bi spremenil tok svetovne zgodovine.

Zakaj osebni avtomobil sploh potrebuje štirikolesni pogon? V 21. stoletju se odgovor zdi očiten: boljši oprijem, manj vrtenja koles v prazno na spolzkih podlagah, boljša zbranost avtomobila pod obremenitvijo. Štiri gnana kolesa so preprosto boljša od dveh. Kljub temu je industrija presenetljivo dolgo potrebovala, da je ukrepala. Vprašajte katerega koli avtomobilskega zgodovinarja in povedal vam bo, da se je doba štirikolesnega pogona za množične avtomobile začela leta 1980 z Audijem Quattro, z nekaj redkimi predhodniki – britanskim superšportnikom Jensen FF iz leta 1966 in Subarujem Leone 4WD iz leta 1972. Pravi specialist bo dodal, da zgodnji štirikolesno gnani Subaruji sploh niso imeli stalnega štirikolesnega pogona. Imeli so priklopni pogon. In prav ta razlika se izkaže za jedro celotne zgodbe.

Priklopni 4WD: začasna rešitev

Gnati eno premo le del časa je kompromis, za cestni avtomobil pa ne posebej eleganten. Izraz part-time 4WD prihaja iz sveta SUV-jev in terenskih tovornjakov. Pri tej zasnovi ena prema poganja stalno, druga pa se na zahtevo togo priklopi – toda ta toga povezava je uporabna samo zunaj ceste. Na asfaltu je treba sistem povsem izklopiti.

Zakaj toga povezava odpove na asfaltu

• Ko avtomobil zavija, sprednja kolesa prevozijo daljši lok kot zadnja in se morajo zato vrteti hitreje.
• Pri togo povezanem sistemu štirikolesnega pogona se oprijem na sprednjih kolesih zmanjša, medtem ko se navor zadaj poveča.
• V nekaterih primerih lahko sprednja kolesa ustvarjajo zavorno silo namesto pogonske – s tem povečajo upor in avtomobil postane težje vodljiv.
• Na rahlih podlagah, kot sta blato ali sneg, je to obvladljivo, na asfaltu pa povzroča hudo napetost v pogonskem sklopu in težave z lego.

Skozi ovinek vsako kolo sledi svojemu loku in se mora vrteti s svojo hitrostjo. Zato stalni štirikolesni pogon potrebuje tri diferenciale: dva med kolesi posamezne preme in enega med premama, da se lahko sprednji in zadnji del vrtita neodvisno drug od drugega.

Priklopni avtomobili: od GAZ-61 do Subaruja Leone

Togo povezan štirikolesni pogon je kljub vsemu dosegel nekaj cestnih avtomobilov, čeprav so bili po značaju bližje terenskim tovornjakom. V ZSSR je GAZ-61 Emka – štirikolesno gnana limuzina s šestvaljnim motorjem in priklopno sprednjo premo – že leta 1938 prišel v maloserično proizvodnjo. Po vojni se je ista zamisel pojavila v terenskem GAZ-M72 Pobeda in Moskvitchu-410. Subaru Leone 4WD iz leta 1972 je sledil povsem isti logiki: izdelan za slabše poti, višji od Subarujev s sprednjim pogonom, z zadnjo premo, ki jo je voznik vklopil ročno.

Subaru Leone 4WD Station Wagon (1972-1979) je bil štirikolesno gnana prilagoditev platforme s sprednjim pogonom, z ročno priklopljivo zadnjo premo. Ključne specifikacije so vključevale:

• Možnosti motorja: 1.4-litre (72 hp) ali 1.6-litre (80 hp)
• Karoserijske izvedbe: station wagon, saloon in pickup truck
• Vklop zadnjega pogona: ročno pri avtomobilih z ročnim menjalnikom; samodejno prek večlamelne torne sklopke pri avtomatikih
• Ta priklopna ureditev se je pri vseh štirikolesno gnanih Subaruju nadaljevala do leta 1989

Temeljna težava priklopnega pogona je, da je neuporaben na asfaltiranih cestah, kjer večina avtomobilov preživi večino življenja – kljub temu pa avtomobil povsod nosi težo razdelilnega menjalnika, druge pogonske gredi in celotnega dodatnega sklopa preme. Spremeniti priklopni sistem v stalnega zahteva natanko eno dodatno komponento: medosni diferencial v razdelilnem menjalniku.

Stalni štirikolesni pogon: kako deluje in zakaj je pomemben

Trije diferenciali, eno načelo

Medosni diferencial je ključ do stalnega štirikolesnega pogona. Dva medkolesna diferenciala omogočata, da se levo in desno kolo vsake preme skozi ovinek vrtita z različnima hitrostma. Medosni diferencial opravlja isto nalogo med sprednjo in zadnjo premo. Avtomobil z vsemi tremi lahko uporablja stalni štirikolesni pogon na kateri koli podlagi, ne da bi zategoval pogonski sklop ali topil vodljivost.

V teoriji dovolj preprosto – vendar je industrija do zgodnjih 1980s menila, da je stalni štirikolesni pogon na cestnem avtomobilu nepotreben. Prevladovalo je prepričanje, da vrtenje drugega para koles in vsega, kar je nanj pritrjeno, na suhem asfaltu le poveča hrup in porabo goriva.

Kaj je dokazal Quattro

Audi Quattro je to razmišljanje za vedno spremenil. Ker je navor motorja ves čas razporedil na vsa štiri kolesa, stalni sistem:

• Pusti večjo rezervo oprijema za prenašanje bočnih sil v ovinkih
• Občutno izboljša stabilnost pri pospeševanju ali zaviranju sredi ovinka
• Zmanjša tveganje nenadnega prekrmiljenja ali podkrmiljenja, ki ga sprožijo ukazi plina

Audi 80 Quattro iz poznih 1980s pokaže, kako izpopolnjena je postala zasnova. Arhitektura Quattro je bolj kompaktna od konkurenčnega prenosa Ferguson Formula. Od leta 1984 je Audi vgrajeval samozaporni diferencial Torsen – povsem mehansko napravo, ki se odziva na navor na vsaki izhodni gredi, ne pa na razliko v hitrosti koles. Za razliko od viskozne sklopke se Torsen zapre samo pri pogonu, nikoli pri zaviranju, zato je popolnoma združljiv z ABS in mirnejši pri pojemanju.

Vredno je omeniti, da se Range Rover (1970) in ruska Lada Niva (1976) navadno navajata kot prvi množično izdelani vozili z medosnim diferencialom – vendar sta oba izrazita terenca. Trditev Audija Quattro se nanaša posebej na prvo mesto med osebnimi avtomobili.

Zgodnji dirkalniki s štirikolesnim pogonom: od Spykerja do Bugattija

Ali so konstruktorji dirkalnikov raziskovali stalni štirikolesni pogon pred obdobjem Quattra? Odločno da – in zgodba sega precej dlje nazaj, kot večina pričakuje.

Porschejevi poskusi s štirikolesnim pogonom

Prvi povojni projekt Ferdinanda Porscheja je bil dirkalnik s štirikolesnim pogonom: Cisitalia 360, s sredinsko nameščenim motorjem in 1.5-litre dvanajstvaljnikom. Njegov sprednji pogon je bil sicer priklopni – voznik ga je vklopil na ravninah in se pred ovinki vrnil na zadnji pogon.

Porsche je v resnici vozilo s štirikolesnim pogonom izdelal veliko prej: električni avtomobil s štirimi posameznimi motorji v kolesih, iz leta 1900.

Spyker 60 HP, 1902

Pravo presenečenje za avtomobilske zgodovinarje je dirkalnik iz leta 1902, ki ga je izdelal nizozemski proizvajalec Spyker. V času, ko so bile celo zavore nameščene le na zadnja kolesa, je imel ta avtomobil pravi stalni štirikolesni pogon, vključno z medosnim diferencialom.

Spyker sta leta 1880 ustanovila brata Spijker kot izdelovalca konjskih kočij. Njihov prvi avtomobil se je pojavil leta 1900, dve leti pozneje pa so v sodelovanju z belgijskim oblikovalcem Josephom Valentinom Laviolettom izdelali štirikolesno gnani dirkalnik Spyker 60 HP (1902-1907). Njegove specifikacije so bile za obdobje izjemne:

• Trije diferenciali – medosni in oba medkolesna
• Trije ločeni zavorni mehanizmi – dva na zadnjih kolesih, eden na sprednji pogonski gredi
• Sistem štirikolesnega pogona, ki mu po zasnovi desetletja niso bili kos

Zasnova stalnega štirikolesnega pogona je torej stara krepko več kot stoletje. Štirikolesno gnanih Spykerjev niso izdelali veliko – bili so izjemno dragi in v tekmovanjih niso dosegli veliko. V zgodnjih 1930s sta sledila še dva ambicioznejša projekta.

Bugatti Tipo 53 in Miller FWD

Bugatti Tipo 53 se je začel pri Fiatovem inženirju Antoniu Pichettu, ki je idejo leta 1930 predstavil Ettoreju Bugattiju. Leta 1932 so dokončali tri avtomobile, vsak z:

• 300 hp prisilno polnjenim vrstnim osemvaljnikom
• Stalnim štirikolesnim pogonom s tremi diferenciali
• Razdelilnim menjalnikom in medosnim diferencialom, združenim z ločeno nameščenim menjalnikom
• Pogonskimi gredmi za obe premi, nameščenimi na levi strani avtomobila
• Neodvisnim sprednjim vzmetenjem na prečni vzmeti – nenavadnim za Bugatti

Tipo 53 je skozi makadamske ovinke prehiteval sodobne avtomobile z zadnjim pogonom, vendar se je volan obračal strašno težko: sprednje pogonske gredi so uporabljale navadne kardanske zglobe namesto homokinetičnih zglobov. Trije avtomobili so tekmovali do leta 1935.

Miller FWD je nastal deloma zato, ker je ameriški konstruktor Harry Miller preučeval Bugattija s sprednjim pogonom, kupljenega posebej zato, da bi ga razstavili. Navdihnjen z najdenim je Miller razvil lastno podvozje s štirikolesnim pogonom, ob sponzorstvu tovornjaškega podjetja FWD. Eden od štirikolesno gnanih Millerjev je vodil na Indianapolis 500 leta 1934, preden ga je mehanska okvara potisnila na deveto mesto.

Za las pri AVUS, 1935

Ti avtomobili so povezani tudi z enim najbolj nenavadnih kaj-pa-če trenutkov v avtomobilski zgodovini. Med dirko na stezi AVUS v Berlinu leta 1935 je štirikolesno gnani Miller vozil na tretjem mestu, ko mu je vrstni osemvaljnik katastrofalno odpovedal in proti tribunami odvrgel razbitine. Adolf Hitler je bil tisti dan na tribunah. Če bi ga dosegel že majhen odlomek, bi bil potek druge svetovne vojne – in svetovne zgodovine – morda povsem drugačen.

Ferguson Formula: sistem AWD, ki je spremenil vse

Težava odprtega sredinskega diferenciala

Za naslednje poglavje se je koristno vrniti k temeljni omejitvi odprtega medosnega diferenciala. Odprti diferencial omogoča, da se ena prema prosto zavrti, druga pa sploh ne prejme navora. Če zadnja kolesa popolnoma izgubijo oprijem, lahko sprednja mirujejo, zadnja pa se vrtijo v prazno – diferencial pa tega z ničimer ne ustavi.

Odgovor sveta SUV-jev je bila prisilna zapora: voznik vklopi mehanizem, ki togo zaklene zobnike diferenciala in diferencialni pogon spremeni v trdno povezavo. Uporabljali so jo zgodnji Range Roverji, prav tako Lada Niva in desetine drugih terencev – pa tudi prva generacija Audija Quattro, pri katerem je moral voznik sredinski diferencial ročno zaklepati do leta 1984. Toda ročna zapora je spet kompromis. Na trdih podlagah jo je treba sprostiti, prav nič pa ne pomaga, če se kolo na spolzki cesti nepričakovano začne vrteti v prazno.

Rolt, Dixon in Harry Ferguson

Prvi samodejni samozaporni medosni diferencial je bil delo britanskega dirkača in inženirja Tonyja Rolta. S prijateljem in sotekmovalcem Fredom Dixonom je pred vojno vodil delavnico Rolt/Dixon Developments; po njej sta se oba navdušila nad tem, kaj bi lahko stalni štirikolesni pogon prinesel. Zgradila sta poskusno štirikolesno gnano preizkusno vozilo z imenom Crab in se leta 1950 povezala s Harryjem Fergusonom – uspešnim proizvajalcem traktorjev – ter ustanovila Harry Ferguson Research.

Ferguson ni iskal dirkalnika. Hotel je resnično varen cestni avtomobil: takšen, katerega kolesa se pri pospeševanju ne bi vrtela v prazno in pri zaviranju ne bi blokirala. Rolt in Dixon sta se ga lotila od nič – karoserije, prenosa in pogonskega sklopa – z izkušenim konstruktorjem Claudeom Hillom, nekdanjim pri Aston Martinu, kot glavnim inženirjem. Poskusna limuzina Ferguson R4 je bila dokončana po šestih letih dela, njene specifikacije pa so bile za leto 1956 izjemne:

• Stalni štirikolesni pogon s samozapornim medosnim diferencialom
• Bokserski štirivaljni motor
• Kolutne zavore na vseh štirih kolesih
• Elektromehanski protiblokirni zavorni sistem Dunlop MaxaRet, prilagojen iz letalstva

V notranjosti razdelilnega menjalnika Ferguson Formula

Srce prenosa Ferguson Formula je bil domiseln samozaporni mehanizem v razdelilnem menjalniku. Poleg diferenciala je enota vsebovala dodaten zobniški sklop, dve kroglični prehitevalni sklopki in dva paketa tornih lamel. Pri normalni vožnji so ti elementi tiho tekli v prazno. Toda takoj ko so kolesa ene preme začela drseti – kar je ustvarilo razliko v hitrostih izhodnih gredi – se je ena od sklopk vklopila, stisnila svoj torni paket ob zobnike diferenciala in diferencialni pogon na mestu spremenila v trdno povezavo.

Drugi prototip, karavan Ferguson R5 iz leta 1962, je bil še boljši. Preizkuševalci revije Autocar so zapisali, da je dosegal meje oprijema pri hitrostih, ki so se zdele skoraj nemogoče. Kljub temu noben proizvajalec Fergusona ni hotel poslati v proizvodnjo; zapletenost in stroški so bili preveliki.

Jensen FF gre v prodajo

Leta 1962 je Tony Rolt vodstvo Jensen Cars prepričal, naj prenos Ferguson Formula prilagodi za njihov prihajajoči coupe CV8 in njegov 300 hp Chrysler V8. Tri leta pozneje je poskusni štirikolesno gnani Jensen CV8 FF že vozil.

Leta 1966 je Jensen Interceptor zamenjal CV8, ob standardnem coupeju z zadnjim pogonom pa je Jensen ponudil tudi štirikolesno gnano različico z diskretno oznako FF – za Formula Ferguson. Jensen FF je postal prvi serijski avtomobil na svetu, ki je združil samozaporni medosni diferencial z ABS. Ključne specifikacije so vključevale:

• 6.3-litre Chrysler V8 big-block motor z močjo 325 hp
• Tristopenjski samodejni TorqueFlite ali štiristopenjski ročni menjalnik
• Asimetrična razporeditev navora: 63% na zadnjo premo, 37% na sprednjo – za ohranitev značaja vodljivosti zadnjega pogona
• Enokanalni Dunlop MaxaRet ABS
• Zobata letva s servo volanom in kolutne zavore povsod
• Največja hitrost 212 km/h; 0-100 km/h v 7.7 sekunde; masa praznega vozila približno 1,800 kg
• Cena v UK leta 1968: približno £6,000 – podobno kot najcenejši Rolls-Royce
• Skupna proizvodnja: 318 avtomobilov (1966-1971)

Vsak avtomobilski novinar tistega obdobja je hvalil stabilnost Jensena FF in tisto, kar so opisovali kot skoraj neomejeno rezervo oprijema na mokrem asfaltu. Harry Ferguson avtomobila ni nikoli videl: umrl je leta 1960.

Zakaj je bila Ferguson Formula pomembna

Zakaj toliko časa nameniti Ferguson Formuli? Ker je bil Harry Ferguson Research prva organizacija kjer koli na svetu, ki je štirikolesni pogon obravnavala predvsem kot orodje aktivne varnosti, ne kot odgovor na terenski oprijem.

Asimetrična razporeditev navora je bila namerna poteza proti nepredvidljivosti, ki pesti simetrične sisteme. Avtomobilu z zadnjim pogonom v spolzkem ovinku dodajte preveč plina in prekrmaril bo, predvidljivo. Enako storite z avtomobilom s sprednjim pogonom in podkrmaril bo, predvidljivo. Storite to s simetričnim štirikolesno gnanim avtomobilom in odgovor je odvisen od tega, katera prema ima v tistem trenutku slabši oprijem – kar je dvoumno in nevarno. S pomikom navora nazaj je Ferguson Formula Jensenu FF v večini razmer dala vedenje, blizu zadnjemu pogonu.

Izum viskozne sklopke

Fergusonov mehanizem je imel eno resnično omejitev: njegove prehitevalne sklopke so delovale binarno, v načinu vklop-izklop. Preskok iz odprtega diferenciala v polno zaporo je bil trenuten, to pa je lahko v trenutku vklopa ustvarilo svojo dvoumnost. Potreben je bil mehanizem, ki bi lahko stopnjo zapore spreminjal gladko.

V poznih 1960s sta Tony Rolt in Derek Gardner – pozneje glavni konstruktor Tyrrellovih avtomobilov Formula 1 – začela poskuse s silikonsko tekočino, uporabljeno v viskoznih pogonih ventilatorjev. Rezultat je bila viskozna sklopka: valjasto ohišje, napolnjeno s silikonsko tekočino, v katerem so bili izmenjujoči paketi tornih lamel, povezani z vsako izhodno gredjo.

Kako deluje viskozna sklopka

• V normalnih razmerah, ko se vsa kolesa vrtijo s podobnimi hitrostmi, se paketi lamel med seboj komaj premikajo in sklopka ne vpliva na diferencial.
• Ko ena prema začne drseti, se njena izhodna gred vrti hitreje, zaradi česar se paketi lamel začnejo vrteti relativno drug proti drugemu in strižejo silikonsko tekočino.
• Striženje poveča temperaturo in tlak v sklopki ter močno dvigne viskoznost tekočine.
• To povečanje viskoznosti povzroči, da lamele vlečejo druga drugo, postopno zavirajo hitreje vrtečo se gred in delno ali povsem zaklenejo diferencial.

FF Developments in AMC Eagle

Ko je patentiral viskozno sklopko, je Tony Rolt leta 1971 ustanovil FF Developments (FFD), da bi komercialno prodajal prenose štirikolesnega pogona. Zgodnje delo ni bilo glamurozno: štirikolesno gnani kombiji Bedford za britansko gozdarsko službo, serija policijskih Ford Zephyr FF, limuzine Opel Senator 4×4 za britansko vojaško misijo v Berlinu.

Najpomembnejše serijsko delo FFD je bil prenos AMC Eagle (1979-1988) – dvignjena štirikolesno gnana različica limuzine AMC Concord, na večjih pnevmatikah, s 75 mm dvigom karoserije. Eagle je bil prvi serijski avtomobil kjer koli, ki je svoj medosni diferencial zaklepal z viskozno sklopko. Zasnovan je bil kot blag terenec in ne kot zmogljiv avtomobil, vendar je arhitektura njegovega prenosa neposredni prednik nekaterih najbolj slavnih hitrih štirikolesno gnanih avtomobilov vseh časov, med njimi zgodnjih Subaru Impreza WRX in Mitsubishi Lancer Evolution.

Samozaporni diferenciali: od Torsena do elektronskega nadzora

Audijev trik z umestitvijo

Ko je Audi Quattro leta 1981 prišel v proizvodnjo – dve leti po AMC Eagle – je uporabljal običajen odprti medosni diferencial z ročno prisilno zaporo. Eleganca Audijeve rešitve je bila v umestitvi. Vzdolžni motor je kazal naravnost proti zadnji premi, medosni diferencial pa je šel neposredno v menjalnik: sekundarna gred je bila izdelana votla, sprednja pogonska gred pa speljana skozenj. Ekipa Ferdinanda Piëcha je izbrala simetrično delitev 50:50 med spredaj in zadaj.

Diferencial Torsen

Leta 1984 so ročice ročnih zapor končno izginile iz Audijevih kabin, zamenjal pa jih je samozaporni diferencial Torsen – TORque SENsing. Njegove prednosti je vredno našteti:

• Je povsem mehanski – brez elektronike, tekočine ali voznikovega vnosa
• Odziva se na spremembe navora na izhodnih gredeh in ne na razlike v hitrosti, kar pomeni, da lahko reagira še preden se vrtenje koles v prazno zares začne
• Za razliko od viskozne sklopke se zapre samo pri pogonu, ne pri zaviranju, zato je popolnoma združljiv z ABS
• Zaklepanje in odklepanje sta gladka in zvezna, brez binarnih prehodov

Ko se je dokazal v hitrih avtomobilih, so Torsen prevzeli inženirji SUV-jev, ki so iskali avtomobilsko vodljivost. Danes se uporablja v Range Roverju, Volkswagnu Touareg, Porscheju Cayenne in Toyoti Land Cruiser Prado.

Group B in reli oboroževalna tekma

V 1980s je Quattrova prevlada v reliju sprožila oboroževalno tekmo štirikolesnega pogona. V nekaj sezonah so se pojavili vsi ti štirikolesno gnani reli avtomobili, vsak s tehnologijo viskozne sklopke FFD v svojih samozapornih diferencialih:

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

Stuart Rolt, Tonyjev sin, je v tistih letih vodil odnose FFD z reli ekipami.

V zgodnjih 1990s je k FFD prišla tudi ruska tovarna AZLK, ki je želela štirikolesno gnano reli različico Moskvitcha 2141. Poskusni avtomobil, zgrajen okoli enake tridelne diferencialne zasnove kot Ford RS200, se je v skrajnih razmerah obnašal izjemno predvidljivo. Preizkušanje je razkrilo načelo, ki še vedno velja: posamično prilagodite togost zapiranja vsake viskozne sklopke in ravnotežje avtomobila se premakne z njo.

• Togejši zadnji medkolesni diferencial → večja nagnjenost k prekrmiljenju
• Togejši sprednji ali medosni diferencial → več podkrmiljenja in stabilnosti

Pride elektronski nadzor

Prav ta nastavljivost je razlog, da sodobni avtomobili WRC v vseh treh diferencialih uporabljajo elektronsko krmiljene večlamelne sklopke namesto pasivnih viskoznih sklopk. Hidravlični aktuatorji in računalnik na vozilu sproti spreminjajo zaporo vsakega diferenciala – pri vstopu v ovinek sprostijo sklopke, da se avtomobil prosto zavrti, nato pa jih postopno stisnejo, ko voznik pospešuje na ravnino, za največji oprijem brez podkrmiljenja.

Dva proizvajalca sta bila pionirja elektronsko krmiljenih diferencialov v cestnih avtomobilih:

• Mercedes-Benz 4Matic (1986, W124 E-Class): Tri elektronsko krmiljene sklopke so zaporedoma priklopile sprednjo premo, nato zaklenile medosni diferencial, nato pa po potrebi zaklenile še zadnji diferencial. Sistem je bil učinkovit, vendar pretirano zapleten, elektronika pa je lahko na rahlih podlagah opazno priklapljala in odklapljala sprednja kolesa.
• Porsche 959 (1986): Dve elektronsko krmiljeni sklopki, ki sta delovali prek štirih izbirnih vozniških načinov. Sistem modela 959 je bil bolj izpopolnjen in primernejši za visoko zmogljivo uporabo.

Zamenjava diferenciala: Haldex in poenostavljeni sistemi AWD

Viskozna sklopka sama zase

Medtem ko so reli inženirji samozaporne diferenciale gnali do skrajnosti, so oblikovalci običajnih osebnih avtomobilov šli v drugo smer – medosni diferencial so povsem odstranili in na njegovo mesto postavili viskozno sklopko. Volkswagen Golf II Syncro iz leta 1985 je bil prvi evropski osebni avtomobil, ki je to storil, s prenosom, ki so ga razvili inženirji podjetja GKN, ki je leta 1969 prevzelo FFD.

Pri množični proizvodnji se je poenostavitev izplačala:

• Model s štirikolesnim pogonom je delil večino komponent s standardno različico s sprednjim pogonom, kar je zmanjšalo proizvodne stroške in zapletenost
• V normalnih razmerah je avtomobil vozil enako kot avtomobil s sprednjim pogonom
• Ko so sprednja kolesa zdrsnila, je viskozna sklopka lahko prenesla do 70% navora nazaj v približno 0.2 sekunde

Zamuda pa je ustvarila slabost v vodljivosti. Avtomobil, ki se je vedel kot spredaj gnani, s sprednjim delom rinil navzven, se je lahko v trenutku vklopa sklopke nenadoma prevesil v zadaj poudarjeno vedenje – in presenetil voznika. Japonski proizvajalci so preizkusili različne odgovore, tudi vgradnjo več sklopk: Nissan Sunny/Pulsar iz leta 1988 je uporabljal tri, eno za vklop zadnjega pogona in po eno za zaklep vsakega medkolesnega diferenciala. Mazda Concerto 4WD je šla še dlje in z viskoznimi sklopkami nadomestila tako medosni kot zadnji medkolesni diferencial.

Sklopka Haldex

Naslednji korak je viskozno sklopko zamenjal z elektronsko krmiljeno hidravlično večlamelno sklopko – veliko hitrejšo in veliko natančneje nadzorljivo. Najbolj znan primer je sklopka Haldex, ki je na Volkswagnu Golf IV in njegovih platformnih sorodnikih prevzela mesto viskozne sklopke. Deluje takole:

• Čelne odmične plošče zaznajo vsako razliko v vrtilni hitrosti med sprednjo in zadnjo gredjo
• Valjčki, ki tečejo po odmičnih površinah, potiskajo bate v obročastih valjih in črpajo hidravlično tekočino
• Tlak tekočine stisne paket večlamelne sklopke in prenese navor na zadnjo premo
• Elektromagnetni ventil, ki ga nadzoruje elektronika vozila, lahko kadar koli sprosti tlak – kar omogoča neskončno spremenljivo porazdelitev navora

Večina avtomobilov in crossoverjev s štirikolesnim pogonom, ki so danes naprodaj, uporablja neko različico te elektronsko krmiljene sklopke, naj bo to Haldex v avtomobilih Volkswagen Group, Hondin VTM-4 ali BMW xDrive. Sodobne sklopke delujejo dovolj hitro, da je zamuda pri vklopu pri običajni vožnji postala neopazna, nastavitev pa je zdaj pomembnejša od strojne opreme: Golf 4Motion in Audi A3 Quattro uporabljata mehansko enaka prenosa, vendar različna programska oprema Volkswagnu daje simetrično delitev, Audi pa za bolj znan značaj sprednjega pogona pošlje 60% navora naprej.

Tehnologija AWD danes: kateri sistem je najboljši?

Priklopni sistemi z ročno vklopljivo drugo premo so na srečo izginili iz osebnih avtomobilov. Kar ostaja, se deli na tri družine, vsaka s svojimi prednostmi:

• Stalni AWD s samozapornim medosnim diferencialom (viskozna sklopka kot pri Subaruju, mehanski Torsen kot pri Audi A4/A6/A8 Quattro in Volkswagen Phaeton ali elektronsko krmiljene sklopke kot pri Mitsubishi Lancer Evo): najbolj izpopolnjeni in nagrajujoči sistemi, ki lahko ob pravilni nastavitvi resnično izboljšajo vodljivost na cesti in stezi.
• Stalni AWD z odprtim medosnim diferencialom (kot pri Mercedes-Benz 4Matic): zanaša se na protizdrsno elektroniko, da nadomesti pomanjkanje samozapore. Na cesti je učinkovit, vendar mehansko manj proaktiven.
• Priklopni zadnji pogon prek krmiljene sklopke (Haldex, kot pri Volvu, Saabu in različnih crossoverjih Volkswagen Group): najpogostejša zasnova v sodobnih crossoverjih – stroškovno učinkovita, lahka in zaradi hitrejše elektronike vse sposobnejša.

Vektoriranje navora in kaj sledi

Prevladujoči trend v naprednem štirikolesnem pogonu je vektoriranje navora: ne le delitev navora med premama, temveč aktivno spreminjanje med levim in desnim kolesom ene preme. Mitsubishi Lancer Evolution X je vrh te tehnologije – njegov sistem S-AWC združuje elektronsko krmiljen sredinski diferencial (ACD) z zadnjim diferencialom Active Yaw Control (AYC), ki lahko premika navor z enega zadnjega kolesa na drugo. Dodatni zobniški sklopi ravnotežje premaknejo proaktivno, preden se oprijem izgubi, namesto da bi reagirali šele, ko se kolo že vrti v prazno.

V praksi se razlike v resničnem svetu med sodobnimi sistemi še naprej manjšajo, ko se krmilna elektronika izboljšuje. Dobro nastavljen crossover s Haldexom danes zagotavlja stabilnost, zaradi katere bi bil mehanski Torsen pred generacijo občudovan. To je smer razvoja – končna točka pa je morda električni avtomobil s štirimi posameznimi motorji v kolesih, od katerih vsak odmerja svoj navor brez kakršnega koli mehanskega pogonskega sklopa. Kar zgodbo lepo pripelje nazaj k električnemu avtomobilu Ferdinanda Porscheja s štirikolesnim pogonom iz leta 1900.

To je prevod. Izvirnik lahko preberete tukaj: https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4f54.html