Συστήματα Τετρακίνησης

Συστήματα Τετρακίνησης

Η θεωρία της «ροπή σε όλους τους τροχούς»

Η λέξη κλειδί όταν μιλάμε γενικώς για μετάδοση είναι «πρόσφυση». Ας ορίσουμε την πρόσφυση ως την δύναμη που μπορεί να ασκήσει το ελαστικό του αυτοκινήτου στο οδόστρωμα ή εναλλακτικά (ως δράση-αντίδραση) την δύναμη που ασκεί το οδόστρωμα στο ελαστικό: αν αφήσουμε απ’ έξω την κλίση του δρόμου και την οπισθέλκουσα, αυτή είναι η μόνη δύναμη που τελικά θα επιταχύνει ή θα επιβραδύνει το αυτοκίνητο. Οι καλοί μαθητές της Φυσικής ξέρουν ότι η πρόσφυση εξαρτάται από την κάθετη δύναμη που ασκείται στο τροχό και επομένως το ελαστικό και τον συντελεστή τριβής του ζεύγους γόμα ελαστικού-δρόμος, όμως συχνά ξεχνάνε τον τρίτο και εν τέλει σημαντικότερο για δεδομένο μοτέρ-σασί παράγοντα, που είναι η ολίσθηση ή το σπινιάρισμα των τροχών. Το τελευταίο επηρεάζει και τον δεύτερο παράγοντα, αφού ο συντελεστής στατικής τριβής (οι ρόδες κυλούν χωρίς σπινιάρισμα) είναι μεγαλύτερος από τον συντελεστή τριβής ολίσθησης, όπου οι τροχοί σπινιάρουν (θυμίζουμε ότι εκεί βασίζεται σε μεγάλο ποσοστό η λειτουργία του ABS).

Η πρόσφυση με τη σειρά της χωρίζεται σε ελκτική (διαμήκης) και σε πλευρική (εγκάρσια). Η πρώτη μας χαρίζει τα g που μας κολλάνε στο κάθισμα ή τις ζώνες ασφαλείας (γραμμική επιτάχυνση) και η δεύτερη τα g που πάνε να μας πετάξουν έξω από το μπάκετ (κεντρομόλος ή “πλευρική” επιτάχυνση). Τα δύο αυτά g είναι εντελώς διαφορετικά μεταξύ τους, αλλά επειδή πολλοί τα μπερδεύουν, για την ώρα τουλάχιστον ας πούμε ένα απλό παράδειγμα: στο λούνα παρκ, ο δίσκος που πέφτει προς τα κάτω και ονομάζεται π.χ. “5g” αναφέρεται σε γραμμικά g και το σφυρί που γυρνάει και ονομάζεται επίσης “5g” αναφέρεται σε πλευρικά. Τα 4-5g που ακούτε για τα F-16 είναι πλευρικά και το ίδιο συμβαίνει και στη Formula 1, με εξαίρεση αυτά του φρεναρίσματος που είναι γραμμικά. Έστω τώρα ένα μοτέρ που μετά το σασμάν αποδίδει x kgm ροπής. Αν αυτή η ροπή μοιράζεται σε δύο από τους τέσσερις τροχούς του αυτοκινήτου, υπάρχει η πιθανότητα λόγω του μεγέθους της ή/και του συντελεστή πρόσφυσης οι τροχοί να σπινιάρουν, δηλαδή αντίο maximum πρόσφυση για τους λόγους που προαναφέραμε. Αν τώρα η ροπή αυτή διαιρεθεί στα τέσσερα αντί στα δύο, αυτομάτως οι πιθανότητες να σπινιάρουν οι τροχοί ελαττώνονται δραματικά, μιας και μπορούμε να εκμεταλλευτούμε -να μετατρέψουμε- περισσότερη ροπή σε πρόσφυση. Η τετρακίνηση αφορά κατά βάση την ελκτική και όχι την πλευρική πρόσφυση: ένα BMW M4 με ένα M4 xDrive θα δείξουν πρακτικά τα ίδια πλευρικά g σε ένα skid-pad, όμως αν ξεκινήσουν μαζί σε δρόμο-γυαλί, το δεύτερο θα εξαφανιστεί. Μία Ferrari, με σωστές συνθήκες, μπορεί αναπτύξει τρελά πλευρικά g και ας είναι πισωκίνητη. Από πού προκύπτουν λοιπόν ρητά του τύπου «τα τετρακίνητα στρίβουν τρένο»; Από το γεγονός ότι «εάν ο δρόμος είναι για κλάματα», τότε τα πλευρικά και τα γραμμικά g ανακατεύονται στην ίδια σούπα: από τη στιγμή που το αυτοκίνητο χάσει την πρόσφυσή του πάνω στη στροφή, η ελκτική πρόσφυση του τετρακίνητου θα το βοηθήσει να μπορέσει να ξανα-αναπτύξει πλευρικά g πολύ πιο άμεσα από το δικίνητο. Όσο τα δικίνητα δεν γλιστράνε, δεν έχουν να φοβηθούν κάτι από τα τετρακίνητα στις στροφές, αν γλιστρήσουν, η κουβέντα αλλάζει. Έτσι εξηγείται το τεράστιο πλεονέκτημα των τετρακίνητων σε συνθήκες μόνιμης πλαγιολίσθησης, όπως είναι τα χωμάτινα Rally, π.χ. τα αυτοκίνητα WRC.

Η τετρακίνηση ιστορικά

Η πρώτη που τόλμησε να φορέσει τετρακίνηση σε αυτοκίνητο δρόμου ήταν ο μικρός βρετανικός κατασκευαστής Jensen, με το μοντέλο FF το 1966. Το αυτοκίνητο έμεινε στη παραγωγή για λίγα μόλις χρόνια και η ιστορία δεν προχώρησε, αφού το κόστος του ήταν εξωφρενικό με τα δεδομένα της εποχής. Πρέπει να φτάσουμε στη δεκαετία του ’80 και την Audi για να μιλήσουμε για σοβαρή εμπορική εφαρμογή τετρακίνητων. Με το σύστημα Quattro, η Audi κυριάρχησε αρχικά στους αγώνες του Group B και στη συνέχεια πέρασε την τεχνολογία και στα πολιτικά της μοντέλα. Τα πλεονεκτήματα της τετρακίνησης σε αυτοκίνητα 500 ίππων που κινούνται σε χώμα σύντομα ώθησαν και τους υπόλοιπους ανταγωνιστές να προσανατολιστούν προς αυτήν την κατεύθυνση: Peugeot 205/405 Τ16, Ford RS200, Μetro 6R4, Lancia Delta S4 κτλ. ήταν κάποια από τα τετρακίνητα τέρατα που ποτέ δεν θα ξεχάσουμε. Η κατάργηση του Group B «φλώρεψε» τα μοτέρ των αγωνιστικών, όμως η τετρακίνηση έμεινε στη θέση της και μάλιστα οι κανονισμοί περί ομολογκασιόν μάς «χάρισαν» πολλά πολιτικά τετρακίνητα αυτοκίνητα με καθαρόαιμα γονίδια: τα Ford Escort RS Cosworth, Toyota Celica GT-Four, Subaru Impreza GT/WRX, Lancia Delta Integrale, Mitsubishi Lancer Evolution και άλλα αυτοκίνητα εξελίχτηκαν για επίσημους αγώνες, αλλά κυριάρχησαν (και πολλά από αυτά ακόμα κυριαρχούν εν έτει 2022!) και στους αυτοσχέδιους αγώνες! Πέραν όμως των «χωμάτινων παιδιών», η δεκαετία του ’90 μας έδωσε και πολλά άλλα τετρακίνητα σε διάφορες κατηγορίες, όπως το Opel Calibra Turbo, το Mazda 323 GT-R, το Nissan Sunny GTI-R, Skyline GT-R, την Alfa Romeo Q4, την Bugatti EB110, την Lamborghini Diablo VT, τις τετρακίνητες Porsche 911 και αρκετά άλλα.

Και τότε και σήμερα τα τετρακίνητα αυτοκίνητα είναι πολλά, όμως με διαφορετικές προσεγγίσεις και έτσι χωρίζονται σε επιμέρους κατηγορίες που διαφέρουν κατά πολύ μεταξύ τους.

Οι δύο βασικές διατάξεις

Ανάμεσα στους τροχούς ενός άξονα χρειαζόμαστε διαφορικό ώστε να μπορεί να υπάρχει μόνιμα ελευθερία μεταξύ των τροχών ταυτόχρονα με τη δυνατότητα παροχής ισχύος προς αυτούς. Το ίδιο θέλουμε και μεταξύ των δύο αξόνων του αυτοκινήτου: σε ένα τετρακίνητο μετά το μοτέρ θέλουμε να μπορεί ο κάθε άξονας να περιστρέφεται ανεξάρτητα, όμως και οι δύο να μπορούν να δεχτούν ροπή. Όλα τα τετρακίνητα διαθέτουν εμπρός και πίσω διαφορικό (τουλάχιστον δύο δηλαδή συνολικά), όμως από εκεί και μετά χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες: σε αυτά που διαθέτουν και τρίτο (κεντρικό) διαφορικό και σε αυτά που αρκούνται σε δύο.

Στα πρώτα, το κεντρικό διαφορικό είναι ο υπεύθυνος για το μοίρασμα της ροπής μεταξύ του εμπρός και του πίσω διαφορικού (και ταυτόχρονα και για τις ανάλογα αυξημένες απώλειες ισχύος στα επιπρόσθετα σετ γραναζιών που εμπλέκονται). Τα αυτοκίνητα με κεντρικό διαφορικό έχουν αυτό που αναφέρεται ως «μόνιμη» τετρακίνηση (full-time), δηλαδή βρέξει-χιονίσει, σπινιάρει-δεν σπινιάρει, η ισχύς μοιράζεται: εδώ μιλάμε φυσικά για διατάξεις με όνομα βαρύ σαν ιστορία, όπως τα Impreza με ή χωρίς DCCD (Driver's Control Centre Differential) κεντρικό διαφορικό ελεγχόμενο από τον οδηγό (μέσω της χαρακτηριστικής ρυθμιστικής ροδέλας με την μπάρα ανάμεσα στα καθίσματα) και φυσικά για το αντίπαλο δέος που δεν είναι άλλο από τα Lancer EVO πάσης γενιάς (από το VII έως και το X), με κεντρικό ACD (Active Center Differential) που αλλάζεις mode μέσω του χαρακτηριστικού κουμπιού στο ταμπλό που εναλλάσσει μεταξύ Tarmac - Gravel - Snow). Το διαφορικό στο κέντρο δίνει την δυνατότητα στον κάθε άξονα να κινηθεί με διαφορετική συχνότητα από τον άλλο (σπινιάρισμα, κίνηση σε καμπύλη τροχιά), χωρίς οι άξονες μετάδοσης να «κουρδίσουν», όπως λέμε, δηλαδή να κοντράρουν μεταξύ των δύο άκρων του αυτοκινήτου.

Τι γίνεται όμως στα αυτοκίνητα με δύο διαφορικά; Εδώ στη θέση του κεντρικού διαφορικού ο κανόνας λέει ότι συναντάμε διάταξη πολύδισκου συμπλέκτη και συνήθως (άλλα όχι πάντα) τα αυτοκίνητα αυτά είναι «κατά συνθήκη» τετρακίνητα (part-time τετρακίνηση). Από τη στιγμή που εδώ δεν υπάρχει κεντρικό διαφορικό, η ισχύς μεταφέρεται κανονικά στον ένα από τους δύο άξονες και μόνο «στιγμιαία» μεταφέρεται ροπή και στον άλλο άξονα μέσω του πολύδισκου συμπλέκτη.

Παντού και πάντα μετά το μοτέρ η ισχύς πηγαίνει στο κιβώτιο ταχυτήτων. Από εκεί, σε ένα π.χ. προσθιομήχανο μόνιμα τετρακίνητο, η ισχύς μεταφέρεται στο κεντρικό διαφορικό και από εκεί ξεκινάει ένας άξονας μετάδοσης για το πίσω διαφορικό («κεντρικός άξονας» ή «πίσω άξονας μετάδοσης») και ένας άλλος μικρότερος («εμπρός άξονας μετάδοσης») φεύγει προς το εμπρός διαφορικό. Φυσικά από κάθε διαφορικό φεύγουν δύο ημιαξόνια. Το κεντρικό διαφορικό παρέα με άλλα τυχόντα «παρελκόμενα» της μετάδοσης, όπως ιμάντες, αλυσίδες, συνδέσμους κτλ., περικλείεται στο λεγόμενο “transfer case”, για το οποίο πολλοί κάτοχοι τετρακούνων ίσως έχετε ακούσει ότι απαιτεί εκταμίευση αρκετών χιλιάδων ευρώ μετά τις συνεχόμενες εκκινήσεις στο φανάρι. Πρέπει να τονίσουμε ότι όταν λέμε κεντρικό διαφορικό, το «κεντρικό» αναφέρεται στην θέση του διαφορικού στη διάταξη της μετάδοσης και όχι στο αμάξωμα: στην πραγματικότητα το κεντρικό διαφορικό βρίσκεται δίπλα στο σασμάν και στο εμπρός διαφορικό, με όλα αυτά συχνά να αποτελούν ένα ενιαίο συγκρότημα έτσι ώστε αν σηκώσεις το αυτοκίνητο στο ανυψωτικό, βλέπεις ένα ενιαίο κέλυφος.

Έστω τώρα ένα προσθιομήχανο χωρίς κεντρικό διαφορικό (part-time τετρακίνηση) που είναι υπό κανονικές συνθήκες προσθιοκίνητο. Εδώ η ισχύς μετά το σασμάν πηγαίνει στο εμπρός διαφορικό, το οποίο από τη μία οδηγεί τα εμπρός ημιαξόνια και αφετέρου τον κεντρικό άξονα που αφού περάσει από τον κεντρικό συμπλέκτη, καταλήγει στο πίσω διαφορικό και στα ημιαξόνια. Σε ένα προσθιομήχανο part-time τετρακίνητο, που είναι πισωκίνητο υπό κανονικές συνθήκες, μετά το σασμάν η ισχύς μέσω του κεντρικού άξονα πάει στο πίσω διαφορικό και παράλληλα από το transfer case μέσω πολύδισκου συμπλέκτη ή/και ζεύγος γραναζιών και μικρότερου άξονα μετάδοσης μπορεί να εμπλακεί και το εμπρός διαφορικό.

Χαρακτηριστικές περιπτώσεις!

Αξίζει να δούμε πιο αναλυτικά κάποιες περιπτώσεις τετρακίνητων αυτοκινήτων που καθεμία τους έχει κάτι το «ειδικό». Πρόκειται για συστήματα όπου το καθένα για το δικό του λόγο έχει γράψει μία μικρή ιστορία στην εξέλιξη των τετρακίνητων μεταδόσεων.

Audi Quattro: Όπως είπαμε, το σύστημα Quattro ξεκίνησε από τους αγώνες, αλλά γρήγορα πέρασε στο δρόμο και αποτέλεσε την πρώτη τετρακίνηση για τον πολύ λαό. Η πρώτη πολιτική γενιά του Quattro (1981-1987: Audi Quattro turbo coupe, Audi 80 δεύτερης γενιάς) δεν διέθετε το βασικό χαρακτηριστικό όλων των επόμενων γενεών, δηλαδή το κεντρικό διαφορικό Torsen, αλλά είχε ελεύθερα και τα τρία διαφορικά. Το κεντρικό και το πίσω διαφορικό κλείδωναν με κουμπιά στην κεντρική κονσόλα. Το Quattro δεύτερη γενιάς (1988-1998: Audi S2/RS2, Audi 80 B3/B4, Audi 100, Audi A6/S6) είχε ελεύθερο διαφορικό εμπρός, ελεύθερο πίσω, με δυνατότητα κλειδώματος και για πρώτη φορά Torsen κεντρικό. To τελευταίο έδινε 50%-50% κατανομή υπό κανονικές συνθήκες, αλλά μπορούσε να δώσει μέχρι και το 80% σε οποιονδήποτε από τους δύο άξονες. Το Quattro τρίτης γενιάς φορέθηκε στα Audi με V8 μοτέρ από το 1990 και μετά, κάνοντας δύο τα Torsen διαφορικά, αφού πλέον μόνο το εμπρός έμεινε ελεύθερο. Φτάνουμε στο 1996 και στην τέταρτη γενιά Quattro (A4/S4, A6/S6, A8/S8, Passat 4Motion), όπου μπορεί Torsen να είναι μόνο το κεντρικό διαφορικό, όμως τόσο το εμπρός όσο και το πίσω ελεύθερο διαφορικό αντί για manual κλείδωμα από την καμπίνα διαθέτουν EDL (Electronic Differential Lock). Το τελευταίο είναι μία ήπια εκδοχή του μηχανικού κλειδώματος, όπου ο περιορισμός της ολίσθησης γίνεται ενεργοποιώντας τα φρένα στον τροχό που σπινιάρει μέσω σήματος από τους αισθητήρες περιστροφής του ABS. Η επόμενη γενιά Quattro παρουσιάστηκε το 2006, όπου το 50%-50% της στατικής ροπής μεταβλήθηκε στο πιο «πισωκίνητο» 40%-60% εμπρός/πίσω.

Τα τελευταία χρόνια (μετά το 2015) υπάρχουν δύο quattro εμπορικές ονομασίες διαθέσιμες για τα μοντέλα με διαμήκη κινητήρα, ανάλογα με το κιβώτιο. Η πρώτη είναι η «Quattro Permanent All-wheel Drive», η οποία αφορά τα αυτοκίνητα με κλασικό Tiptronic αυτόματο κιβώτιο με μετατροπέα ροπής και τα οποία εξοπλίζονται με καθαρά μηχανικό κεντρικό μπλοκέ διαφορικό. Υπό κανονικές συνθήκες αυτό διανέμει το 40% της ροπής στον εμπρός άξονα και το 60% στο πίσω, με τις ακραίες τιμές, αν χρειαστεί, να είναι μέχρι 70% εμπρός και μέχρι 85% πίσω.

Ο δεύτερος τύπος για τους κινητήρες με διαμήκη διάταξη είναι το “Quattro with ultra technology”, το οποίο σκοπό έχει τις μικρότερες δυνατές απώλειες και συναντάται στα αυτοκίνητα είτε με σασμάν διπλού συμπλέκτη S-tronic είτε με χειροκίνητο. Όταν το σύστημα δουλεύει στο πιο αποδοτικό -ενεργειακά- προσθιοκίνητο mode, ο εμπρός πολύδισκος συμπλέκτης στην έξοδο του κιβωτίου αποσυμπλέκει εντελώς τον κεντρικό άξονα. Ένας δεύτερος συμπλέκτης στο πίσω διαφορικό ταυτόχρονα ανοίγει, κάτι το οποίο περαιτέρω μειώνει τις παρασιτικές απώλειες μετάδοσης στον πίσω άξονα. Η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου της μετάδοσης εδώ δεν ελέγχει απλά την κατανομή στους δύο άξονες, αλλά δουλεύει με αλγόριθμους προληπτικής κατανομής ουσιαστικά πριν καν εμφανιστεί το πρόβλημα πρόσφυσης: μέσω των σχετικών αισθητήρων και συνεχούς ανάλυσης των δεδομένων από τον δρόμο και τις εντολές του οδηγού, το σύστημα μπορεί ακαριαία να μεταφέρει ροπή πριν την ολική ολίσθηση των τροχών, κάτι που πρακτικά κατά 99% δίνει την εντύπωση ότι δεν υπάρχει καθυστέρηση στην μεταφορά ροπής σε σχέση με την προαναφερθείσα μόνιμη τετρακίνηση με κεντρικό διαφορικό.

Τα μοντέλα με εγκάρσια διάταξη κινητήρα διαθέτουν εντελώς διαφορετικό σύστημα Quattro, με ηλεκτροϋδραυλικό πολύδισκο συμπλέκτη τύπου Haldex: το Haldex δεν είναι ένας απλός συνεκτικός συμπλέκτης, όπως οι “generic” των part-time που προαναφέραμε, αλλά μία πολύπλοκη διάταξη που ενσωματώνει διάφορα υδραυλικά, μηχανικά και ηλεκτρονικά υποσυστήματα. Το πλήρες όνομα τους συστήματος κατά την ιδιοκτήτρια εταιρεία της εν λόγω πατέντας (το Haldex Group) είναι “Haldex LSC” (Limited Slip Clutch), διαχωρίζοντάς το έτσι σαφώς από διάταξη και ονομασία σε σχέση με το LSD (Limited Slip Differential). Τα 3 βασικά μέρη του Haldex είναι μία παλινδρομική (εμβολοφόρος) της διαφοράς των ταχυτήτων περιστροφής των δύο αξόνων που ελέγχει το Haldex, ο υγρός πολύδισκος συμπλέκτης και οι επιμέρους βαλβίδες του κυκλώματος παρέα με τα αντίστοιχα ηλεκτρονικά. Όσο οι δύο άξονες (ο άξονας εισόδου και ο άξονας εξόδου) περιστρέφονται με τον ίδιο ρυθμό, δεν αντλείται υδραυλικό υγρό (ειδικό λάδι για Haldex), όμως από τη στιγμή που δημιουργηθεί διαφορά, αρχίζει η ροή του λαδιού. Το λάδι ρέει σε ένα έμβολο που πιέζει τους δίσκους του πολύδισκου συμπλέκτη, μειώνοντας έτσι την διαφορά ταχύτητας περιστροφής. Πέραν της βασικής υδραυλικής αντλίας, στο Haldex υπάρχει και μία δεύτερη μικρότερη ηλεκτρική αντλία η οποία έχει τον εξής λόγο ύπαρξης: κρατάει το κύκλωμα σε ετοιμότητα από πλευράς υδραυλικής πίεσης ασκώντας μικρή δύναμη στα έμβολα ακόμα και όταν δεν υπάρχει ολίσθηση μεταξύ των αξόνων, έτσι ώστε η απόκριση του κυκλώματος (δηλαδή το κτίσιμο ωφέλιμης πίεσης), όταν τελικά χρειαστεί, να είναι ακόμα πιο άμεση.

Kλείνουμε το θέμα “VAG AWD” με το «κεντρομήχανο quattro» σύστημα, δηλαδή αυτό των R8 (και των αντίστοιχων Lambo, άσχετα αν δεν το λένε quattro εμπορικά): εδώ το σύστημα είναι ουσιαστικά ένα «αντίστροφο Χάλντεξ», όπου ο πολύδισκος συμπλέκτης βρίσκεται στον μπροστινό άξονα, ακριβώς πίσω από το εμπρός διαφορικό και αναλόγως μεταφέρεται κατ’ ανάγκη από πίσω προς τα εμπρός.

Porsche PSK: Το σύστημα τετρακίνησης της 959 ονομαζόταν PSK (Porsche Steur Kupplung) και τηρουμένων των αναλογιών είναι το πιο πολύπλοκο, σοφιστικέ και ακριβό όλων των εποχών. Ακόμα και με σημερινά κριτήρια χαρακτηρίζεται “top of the tops”, αφού είχε μοναδικά χαρακτηριστικά: η κατανομή της ροπής, σε αντίθεση με όλα τα άλλα συστήματα του είδους, γίνεται συνεχώς, δηλαδή ακόμα και χωρίς να υπάρξει διαφορά (σπινιάρισμα) στις ταχύτητες περιστροφής των δύο αξόνων. Υπό κανονικές συνθήκες, η κατανομή της ροπής ήταν 40%-60% εμπρός-πίσω, όση δηλαδή και η κατανομή βάρους. Κατά την επιτάχυνση, όπου ο πίσω άξονας βυθίζεται, η κατανομή της ροπής ακολουθεί αυτήν του βάρους και έτσι το PSK μπορεί να στείλει μέχρι και 80% της ροπής πίσω. Σε συνθήκες χαμηλής πρόσφυσης, η κατανομή είναι 50%-50%. Η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου του συστήματος έπαιρνε σήματα μεταξύ άλλων από την πεταλούδα, την γωνία τιμονιού, το επιταχυνσιόμετρο και την πίεση του turbo. Στη θέση του κεντρικού διαφορικού υπήρχε ένας πολύδισκος συμπλέκτης, όμως σε αντίθεση με όλα τα ανάλογα συστήματα, αυτός δεν αποτελούταν από δύο ομάδες δίσκων όπου εμπλέκονται μεταξύ τους εναλλάξ και κινούνται πακέτο όλοι μαζί: υπήρχαν 6 ζεύγη ανεξάρτητων δίσκων τριβής και ανάλογα με το πόσα από τα ζεύγη αυτά κλείδωνε το υδραυλικό κύκλωμα ελέγχου υπό την επιτήρηση των ηλεκτρονικών, καθοριζόταν και το ποσοστό της ροπής που μεταφερόταν εμπρός. Για να μπορέσει το σύστημα να είναι μόνιμα τετρακίνητο χωρίς κεντρικό διαφορικό οι δίσκοι θα έπρεπε να βρίσκονται μόνιμα σε εμπλοκή και μερικό «πατινάρισμα». Αυτό μπορούσε να συμβεί μόνο αν οι δύο άξονες περιστρέφονται με διαφορετική ταχύτητα συνέχεια και επετεύχθη μέσω χρήσης ελαστικών διαφορετικής διαμέτρου εμπρός και πίσω.

Nissan ATTESA E-TS Pro: Μιλάμε φυσικά για το σύστημα μετάδοσης των (Skyline) GT-R. Πέρα από το πραγματικά φοβερό του όνομα-σιδηρόδρομο (Advanced Total Traction Engineering System for All-Electronic Torque Split Professional), το ATTESA E-TS Pro είναι ίσως η πιο εξελιγμένη «πισωκίνητη» part-time τετρακίνηση μετά από αυτήν της 959. Η έκδοση Pro παρουσιάστηκε με το Skyline R33, που ήταν standard στην έκδοση V-Spec και extra στις απλές, ενώ εξόπλιζε κανονικά όλα τα Skyline R34. Η Pro είναι εξέλιξη της έκδοσης E-TS που με τη σειρά της ήταν εξέλιξη του απλού ATTESA. Στο ATTESA E-TS Pro η ισχύς πηγαίνει από το σασμάν στο πίσω ηλεκτρονικά ελεγχόμενο LSD (υπάρχει δυνατότητα ελέγχου της κατανομής εκτός από εμπρός-πίσω και αριστερά-δεξιά) και το αυτοκίνητο είναι 100% πισωκίνητο υπό νορμάλ συνθήκες. Όταν όμως οι αισθητήρες του ABS σε συνδυασμό με τους αισθητήρες διαμήκους και εγκάρσιας επιτάχυνσης δείξουν ότι απαιτείται ροπή και εμπρός, η ECU του συστήματος δίνει εντολή σε μία υδραυλική αντλία να κλειδώσει έναν πολύδισκο συμπλέκτη που βρίσκεται μπροστά και πίσω από το κιβώτιο. Ο συμπλέκτης αυτός βρίσκεται σε transfer box παρέα με ομάδα γραναζιών, τα οποία «κλέβουν» ροπή από την έξοδο του κιβωτίου και την μεταβιβάζουν σε έναν μικρό άξονα μετάδοσης που κινεί το εμπρός -επίσης- LSD διαφορικό.

Πλέον πρόσφατη εκδοχή του συστήματος είναι αυτή του R35 GT-R, δηλαδή αυτή που έχουμε από το 2008 μέχρι …σήμερα: είναι το πρώτο ATTESA που σχεδιάστηκε να δουλεύει με το σασμάν πίσω, δηλαδή transaxle. Η μοναδικότητα του συστήματος έγκειται στο ότι διαθέτει δύο (σχεδόν) παράλληλους κεντρικούς άξονες να διατρέχουν από κάτω πρακτικά όλο το αμάξωμα: ο ένας μεταφέρει την ροπή από το μοτέρ εμπρός στο σασμάν πίσω και ο άλλος από το σασμάν πίσω πάλι προς το εμπρός διαφορικό! Κι ενώ τα ATTESA μέχρι και το R34 βάσιζαν την λειτουργία τους σε μηχανική διάταξη, στο R35 οι ηλεκτρονικοί αισθητήρες και οι υδραυλικοί συμπλέκτες είναι τα πρώτα βιολιά. Στον εμπρός άξονα μπορεί να φτάσει από minimum 2% μέχρι maximum 50% της συνολικής ροπής.

Το μέλλον είναι εδώ: τετρακίνητο torque vectoring!

Στον αυστηρό ορισμό του για αυτοκίνητα με θερμικό μοτέρ, το torque vectoring (o όρος είναι σχετικά πρόσφατος, μόλις το 2006 πρωτοχρησιμοποιήθηκε από την Ricardo) είναι η τεχνολογία ενός διαφορικού όταν αυτό μπορεί καταμερίζει την ροπή κατά βούληση σε καθεμία από τις δύο πλευρές του μέσω ηλεκτρονικού ελέγχου, είτε αριστερά-δεξιά, όταν μιλάμε για τον ίδιο άξονα, είτε εμπρός-πίσω, όταν μιλάμε για κεντρικό διαφορικό. Με άλλα λόγια, μία διάταξη παραδοσιακά και εκ φύσεως πλήρους μηχανικού ελέγχου όπως το διαφορικό, με την προσθήκη διάταξης ηλεκτρονικού ελέγχου παίρνει εντολές ως προς την συνεχώς μεταβαλλόμενη κατανομή της ροπής. Η τεχνολογία ξεκίνησε από τα rally cars της Mitsubishi, όμως η πιο γνωστή πρώτη εφαρμογή σε δρομίσιο αυτοκίνητο είναι το πίσω ενεργό διαφορικό Active Yaw Control (AYC) των Evo IV και μετά, άσχετα αν τότε δεν το ονομάζαμε “torque vectoring”. Ενσωματώνοντας ένα κιβώτιο δύο ταχυτήτων στο πίσω διαφορικό, το AYC μπορούσε να “προσθαφαιρέσει” ροπή από τον πίσω δεξί τροχό, επιταχύνοντας ή επιβραδύνοντάς τον ανάλογα με τη γωνία στροφής του τιμονιού.

Η ιδέα πίσω από το torque vectoring είναι πολύπλοκη κι ακόμα πιο πολύπλοκη είναι η υλοποίηση-εφαρμογή αυτών των συστημάτων. Κι αν η εφαρμογή του σε έναν άξονα, δηλαδή αριστερά-δεξιά, θεωρείται δύσκολη, ο πραγματικός χαμός συμβαίνει όταν έχουμε πλήρες torque vectoring, δηλαδή σε ολόκληρη την τετρακίνηση. Όλα τα κλασικά κεντρικά διαφορικά των τετρακίνητων που μπορούν να μεταφέρουν μεταβλητή ροπή στους δύο άξονες είναι τυπικά διαφορικά torque vectoring, όμως τα τελευταία χρόνια, όταν μιλάμε για torque vectoring σε τετρακίνητο, δεν αρκεί μόνο η ρύθμιση της κατανομής της ροπής εμπρός-πίσω, αλλά ταυτόχρονα και αριστερά-δεξιά σε τουλάχιστον έναν άξονα.

Η πιο γνωστή τετρακίνητη εφαρμογή torque vectoring, τουλάχιστον όσον αφορά συμβατικά αυτοκίνητα με κινητήρα εσωτερικής καύσης, τα τελευταία λίγα χρόνια είναι το τρίτης γενιάς Ford Focus RS. Το σύστημα τετρακίνησής του αναπτύχθηκε από την GKN και καρδιά του είναι το σύστημα συμπλεκτών ονόματι “Twinster” στον πίσω άξονα: η GKN δεν χρησιμοποίησε το σύστημα για πρώτη φορά στο Focus RS αλλά στο Range Rover Evoque, όμως στο Focus RS ήταν η πρώτη εφαρμογή του συστήματος σε μία σπορ πλατφόρμα. Στο Focus, το Twinster είχε διαφορετική σχέση μετάδοσης, μεταδίδοντας περισσότερη ροπή στον πίσω άξονα: όταν ενεργοποιείται το σύστημα, οι συμπλέκτες του Twinster εξαναγκάζουν τον πίσω άξονα να περιστραφεί γρηγορότερα από τον εμπρός, αλλάζοντας εντελώς την συμπεριφορά του αυτοκινήτου. Και φυσικά έχει το γνωστό “drift mode”, όπου ακόμα περισσότερη ροπή μεταφέρεται πίσω και το software της GNK έχει τέτοια παραμετροποίηση στον έλεγχο του yaw μέσω της διαφοράς στη ροπή που δημιουργεί μεταξύ εσωτερικού και εξωτερικού τροχού, ώστε κάνει πιο εύκολο όχι μόνο το αρχικό άνοιγμα της τροχιάς της ουράς, αλλά και την διατήρηση της «πάντας» στη συνέχεια. Όπως και το AYC των Ιαπώνων, το Twinster δεν χρησιμοποιεί επιλεκτικά τα φρένα για να πετύχει την μεταφορά της ροπής, δηλαδή αποφεύγει τον παραδοσιακά πιο τεμπέλικο και μη αποδοτικό τρόπο να έχει κάποιος torque vectoring.

H πιο συχνή κουβέντα περί torque vectoring εδώ και κάποια χρόνια ωστόσο δεν αφορά καν τα αυτοκίνητα με κινητήρα θερμικό, αλλά τα ηλεκτρικά. Στα ηλεκτρικά, η τετρακίνηση επιτυγχάνεται στην πλειοψηφία των περιπτώσεων με δύο ηλεκτροκινητήρες, έναν για κάθε άξονα. Σε αυτή την περίπτωση το torque vectoring μεταξύ εμπρός και πίσω άξονα επιτυγχάνεται απλά αλλάζοντας την κατανομή ισχύος μεταξύ των δύο ηλεκτρομοτέρ, κάτι που απαιτεί μόλις milliseconds.

Σε περίπτωση που το ηλεκτρικό έχει τρεις ή και τέσσερις ηλεκτροκινητήρες, το torque vectoring γίνεται ακόμα πιο ακριβές, με συνεχή έλεγχο της ροπής ανά κάθε τροχό ξεχωριστά στην περίπτωση των τεσσάρων ηλεκτροκινητήρων (π.χ. Rimac Nevera) και ανά κάθε τροχό ενός άξονα συν ανά κάθε άξονα στην περίπτωση των τριών ηλεκτροκινητήρων (π.χ. Tesla Cybertruck). Γενικά, το torque vectoring είναι ένα σημείο που αντικειμενικά τα ηλεκτρικά έχουν για τα καλά το πάνω χέρι σε σχέση ακόμα και με πιο ακριβές και πολύπλοκες τετρακίνητες μεταδόσεις των θερμικών.

Πώς θα το αντιμετωπίσουμε αυτό ρε βενζινοκίνητοι παίδες μου..; Δεν είναι κακή ιδέα τέσσερα τρικύλινδρα μοτέρ, ένα σε κάθε μουαγιέ, αντί για ένα V12 μπροστά, δεν είναι κακή ιδέα…

 

Αρθρογράφος

 

Δημοψήφισμα για τους θερμικούς κινητήρες;

Δημοψήφισμα για τους θερμικούς κινητήρες;

Ο πρώην αντιπρόεδρος της Ιταλίας, Mateo Salvini απαιτεί να γίνει δημοψήφισμα στην χώρα του για το αν συμφωνούν ή όχι οι πολίτες, σχετικά με την κατάργ...