Tα πάντα για τα συστήματα τετρακίνησης

Κάνουμε ερωτήσεις και δίνουμε απαντήσεις γύρω από την τεχνολογία της τετρακίνησης…

Ένα από τα πρώτα ζητήματα που αντιμετώπισαν οι μηχανικοί στην κατασκευή των πρώτων αυτοκινήτων που κυκλοφόρησαν στους δρόμους αφορούσε στην ομαλή μεταφορά της ισχύος, από το κιβώτιο ταχυτήτων προς τους τροχούς. Τότε, ήταν ιδιαίτερα δύσκολη υπόθεση να μοιραστεί η ροπή στους δύο κινητήριους τροχούς χωρίς αυτοί στις στροφές να σπινάρουν. Θυμηθείτε πως σε αντίθεση με τους μη, οι κινητήριοι τροχοί δεν περιστρέφονται «ελεύθεροι» και στην διάρκεια καμπής στροφής οι εξωτερικοί διαγράφουν μεγαλύτερο τόξο από τους εσωτερικούς. Μεγαλύτερο τόξο σημαίνει αυξημένη απόσταση, άρα και αυξημένη περιστροφική ταχύτητα.

Τι έπρεπε να κάνουν οι μηχανικοί; Να βρουν ένα τρόπο, ένα μηχανισμό, που επέτρεπε σε κάθε κινητήριο τροχό να περιστραφεί ανεξάρτητα και με διαφορετική ταχύτητα. Το 1827, ο γάλλος μηχανικός Onésiphore Pecqueur, επινόησε το πρώτο μηχανικό σύστημα που πληρούσε την συγκεκριμένη προϋπόθεση και επειδή διαφόριζε την κίνηση των τροχών το ονόμασε διαφορικό. Στη συνέχεια, μεταγενέστεροι συνάδελφοί του, εξέλισσαν συνεχώς την λειτουργία των διαφορικών με διαφορετικές παραλλαγές ως προς την δομή του αλλά ακολουθώντας πάντα την ίδια αρχή λειτουργίας.

«Γιατί όμως η κίνηση να μεταδίδεται μόνο στους δύο και όχι σε όλους τους τροχούς;» σκέφτηκαν από νωρίς μερικοί από τους αξιοθαύμαστους μηχανικούς αν σκεφτεί κανείς τα μέσα που είχαν στην διάθεσή τους  για να υλοποιήσουν τις ιδέες τους. Όπως για παράδειγμα εκείνοι που εργάζονταν το 1898 στο εργοστάσιο αυτοκινήτων Tatra και αποφάσισαν να κατασκευάσουν μερικά οχήματα με κίνηση στους τέσσερις τροχούς, τα οποία όμως αντιμετώπισαν σωρεία προβλημάτων.

Δύο χρόνια αργότερα, ο δαιμόνιος μηχανικός Ferdinand Porsche, είχε την ιδέα να κατασκευάσει ένα όχημα το οποίο έφερε συνολικά τέσσερις ηλεκτροκινητήρες, ένα πίσω από κάθε τροχό. Ο κάθε ένας από τους ηλεκτροκινητήρες τραβούσε ρεύμα από ένα δυναμό που κινούσε ο βενζινοκινητήρας. Ωστόσο, η όλη κατασκευή ήταν αδύνατο να βγει στην παραγωγή λόγω του υπερβολικού κόστους κατασκευής και της πολυπλοκότητας του συστήματος.

Τα επόμενα χρόνια εμφανίστηκαν διάφορες πατέντες και εφαρμογές τετρακίνησης αλλά ορόσημο στην ιστορία της αυτοκίνησης ήταν η παραγωγή του θρυλικού Willys Jeep μετά από αίτημα της αμερικανικής κυβέρνησης για ένα όχημα «που θα μπορούσε κινηθεί παντός εδάφους». Στην δεκαετία του ’50 εμφανίστηκαν τα επίσης αξιόλογα Toyota Land Cruiser καθώς και τα πρώτα Land Rover από την Austin. Μέχρι και τις αρχές περίπου της δεκαετίας του ’80, τα συστήματα τετρακίνησης έβρισκαν εφαρμογή αποκλειστικά σε οχήματα τύπου τζιπ και σε γενικές γραμμές ακολουθούσαν την ίδια περίπου μηχανική διάταξη.

Spyker 60 HP, το εφαλτήριο της τετρακίνησης!

Νωρίτερα όμως, το 1966, είχε παρουσιαστεί το πρώτο αυτοκίνητο παραγωγής με σύστημα μόνιμης τετρακίνησης. Το επαναστατικό Jensen FF διέθετε κεντρικό διαφορικό ενώ εγκυκλοπαιδικά αναφέρουμε πως ήταν επίσης το πρώτο αυτοκίνητο με σύστημα ABS. Η παραγωγή του γαλλικού σπορ μοντέλου διήρκεσε περίπου έξι και ο αριθμός παραγωγής δεν ξεπέρασε τις 100 μονάδες. Ωστόσο, το αυτοκίνητο που πραγματικά ώθησε την τεχνολογία της τετρακίνησης μέσα από τους αγώνες έφερε τα διακριτικά της πρώην NSU και παρουσιάστηκε για πρώτη φορά το 1980 στο σαλόνι της Γενεύης.

Ουσιαστικά, το Audi Quattro ήταν το αυτοκίνητο που καθιέρωσε την τετρακίνηση στο παγκόσμιο πρωτάθλημα ράλι και έδωσε νέα διάσταση στην εφαρμογή της τετρακίνησης. Το κεντρικό διαφορικό του ήταν συνδεδεμένο με το κιβώτιο ταχυτήτων ενώ το πίσω μπορούσε να μετατραπεί -με χειροκίνητο τρόπο- σε μπλοκέ με την κατανομή της ροπής ανάμεσα στους δύο άξονες σε αναλογία 50:50. Οι εξελίξεις στην συνέχεια ήρθαν γρήγορα και μέσα από τα ράλι η πρόοδος στα συστήματα τετρακίνησης επιταχύνθηκε.

Από τις αμιγώς μηχανικές συναρμογές τετρακίνησης και τα καθαρόαιμα 4×4, η εισβολή της ηλεκτρονικής και οι απαιτήσεις του αγοραστικοί κοινού για πολιτισμένα τετρακίνητα μοντέλα έθεσε νέα πρότυπα και προδιαγραφές, όπως αυτές που ορίζει η κατηγορία των ιδιαίτερα δημοφιλών SUV. Στα σύγχρονα τετρακίνητα μοντέλα, η μετάδοση της κίνησης σε όλους τους τροχούς επιτυγχάνεται γενικώς με τρεις τρόπους -την κατ’ επιλογήν, την μόνιμη τετρακίνηση και αυτή με σύμπλεξη- με αρκετές παραλλαγές στο ίδιο θέμα. Ας τις δούμε.

Σύζευξη με συμπλέκτη

Στα σύγχρονα τετρακίνητα μοντέλα, η μετάδοση της κίνησης στους τέσσερις τροχούς επιτυγχάνεται κατά κανόνα με τρεις τρόπους: την κατ’ επιλογήν (μηχανική), την αυτόματη (σύζευξη με συμπλέκτη) και την μόνιμη τετρακίνηση.

-Πως λειτουργεί η τετρακίνηση όπου την μεταφορά της ροπής αναλαμβάνει ένας τύπος συμπλέκτη;
-Η VW ήταν μία από τις πρώτες εταιρίες που στην θέση του κεντρικού διαφορικού τοποθέτησαν ένα συνεκτικό συμπλέκτη (Golf Syncro). Στην συνέχεια την ίδια οδό αλλά με διαφορετικούς μηχανισμούς (ηλεκτρονικά ελεγχόμενους πολύδισκους συμπλέκτες) ακολούθησαν η Mercedes-Benz με το 4Matic ενώ πιο εξωτική λύση αποτελεί εκείνη της Porsche με την 959. Η σύμπλεξη αποτελεί την δημοφιλέστερη επιλογή των κατασκευαστών λόγω της απλής και οικονομικής κατασκευής και αποτελεί το κύριο χαρακτηριστικό των SUV. Στη συγκεκριμένη περίπτωση υπάρχουν δύο διαφορικά και ένα μέσο σύμπλεξης το οποίο μεταδίδει ή μεταβάλλει την ροπή στους πίσω τροχούς· τα περισσότερα από τα μοντέλα που χρησιμοποιούν τέτοιου είδους τετρακίνηση είναι προσθιοκίνητα.

-Δεν υπάρχει κεντρικό διαφορικό;
-Τον ρόλο του κεντρικού διαφορικού «παίζει» ένας τύπος συμπλέκτη (συνεκτικός, ηλεκτρομαγνητικός, ηλεκτροϋδραυλικός). Στην περίπτωση του συνεκτικού η μετάδοση της ροπής περνά από μια συναρμογή από πολύδισκους η οποία περιβάλλεται από ιξοτροπικό υγρό υψηλής πυκνότητας που συνήθως έχει ως βάση τη σιλικόνη.

Θυμίζουμε πως τα ιξοτροπικά υγρά έχουν την ιδιότητα να πήζουν όταν θερμαίνονται, σε αντίθεση με τα υπόλοιπα. Όταν οι πίσω τροχοί ενός αυτοκινήτου αρχίζουν να σπινάρουν τότε με απλά λόγια περιστρέφονται με διαφορετική ταχύτητα -από τους εμπρός- και εκείνη την στιγμή στους εσωτερικούς δίσκους αναπτύσσεται θερμότητα λόγω της τριβής.

Έτσι, το σιλικονούχο υγρό θερμαίνεται και αρχίζει να πήζει συσφίγγοντας σταδιακά τους δίσκους. Τότε, ο μέχρι πρότινος παθητικός άξονας «κλειδώνεται» και το όχημα μετατρέπεται σε τετρακίνητο. Αξίζει να σημειωθεί πως σε κανονικές συνθήκες κίνησης η ροπή δεν μεταδίδεται καθόλου στον πίσω άξονα, ενώ όταν υπάρξει διαφορά περιστροφικής ταχύτητας το σύστημα μπορεί θεωρητικά να μεταφέρει τη ροπή έως και 100% στους πίσω τροχούς.

-Πόσο αποτελεσματικός είναι ο «συμπλέκτης»;
-Πέρα από το πλεονέκτημα της απλής και φτηνής λύσης υπάρχει μία βασική λεπτομέρεια/μειονέκτημα που χαρακτηρίζει τον συνεκτικό συμπλέκτη ο οποίος αντιλαμβάνεται τη διαφορά περιστροφής των τροχών, σε αντίθεση με το κλασικό κεντρικό διαφορικό, που αντιλαμβάνεται τη διαφορά ροπής ανάμεσα σε δυο άξονες. Η καθυστέρηση του συστήματος από τη στιγμή που θα γίνει αντιληπτή η διαφορά περιστροφής έως και τη μεταφορά της ροπής.

Για να μειωθεί, λοιπόν, αυτή η χρονική υστέρηση αρκετοί κατασκευαστές ρυθμίζουν την κατανομή -ακόμα και σε φυσιολογικές συνθήκες κίνησης- σε ποσοστό περίπου 95% εμπρός και 5% πίσω. Επίσης, ένα άλλο βασικό μειονέκτημα εμφανίζεται όταν κολλήσουν και οι τέσσερις τροχοί του αυτοκινήτου. Τότε, τις περισσότερες φορές, είναι αδύνατη η μετάδοση και στους τέσσερις τροχούς, διότι δεν είναι εφικτή η ενεργοποίηση του συμπλέκτη.

-Οι ηλεκτρομαγνητικοί συμπλέκτες;
-Με παρόμοιο τρόπο λειτουργεί και ο ηλεκτρομαγνητικός συμπλέκτης με την βασική διαφορά όμως πως οι δίσκοι του σφίγγουν με «μαγνητικό» τρόπο και ενεργοποιούνται από μία ηλεκτρονική μονάδα που συνεργάζεται στενά με άλλες (κινητήρα, ABS+ESP). Υπάρχουν μοντέλα (Suzuki SX4, νέο Toyota RAV4, Hyundai Santa Fe κ.α.) που δίνουν στον οδηγό την δυνατότητα να «κλειδώσει» τον συμπλέκτη -με ισόποση κατανομή της ροπής- πιέζοντας τον ανάλογο διακόπτη στο ταμπλό ή στην κονσόλα. Κάτι τέτοιο βέβαια επιτρέπεται μόνο με μικρή ταχύτητα -συνήθως μέχρι 30-35χλμ/ώρα- ώστε να μην καταπονείται ο συμπλέκτης ο οποίος μετά από το προδιαγραφόμενο όριο απελευθερώνεται αυτόματα.

Στην τετρακίνηση με σύζευξη, η οποία στις περιπτώσεις επιτυγχάνεται με χρήση ηλεκτρομαγνητικού συμπλέκτη, βασίζονται -μεταξύ άλλων- τα συστήματα των Chevrolet Captiva, Ford Maverick, Fiat Panda 4×4, Jeep Compass, Mazda Tribute, Hyundai Santa Fe και Tuscon, Kia Sportage, Opel Antara και Toyota RAV4, Στην ίδια λογική ανήκουν και τα ηλεκτροϋδραυλικά συστήματα των Honda CR-V και HR-V, Audi S3,Volvo XC90.

Το Nissan X-Trail είναι ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα αυτοκινήτου με τετρακίνηση που διαθέτει ηλεκτρομαγνητικό συμπλέκτη. Υπό κανονικές συνθήκες το ιαπωνικό SUV κινείται αποκλειστικά ως προσθιοκίνητο ενώ μέσω ενός διακόπτη ο οδηγός μπορεί να επιλέξει την αυτόματη λειτουργία της τετρακίνησης ή την μόνιμη όπου η ροπή μεταδίδεται σε ποσοστό 57% και 43% για τους εμπρός και τους πίσω τροχούς αντίστοιχα.

Το Suzuki SX4 διαθέτει παρόμοιο σύστημα τετρακίνησης και με ίδιες επιλογές ρύθμισης (δικίνητο, τετρακίνητο, «Lock»). Θεωρητικά, τα συστήματα τετρακίνησης με ηλεκτρομαγνητικό συμπλέκτη ανταποκρίνονται ταχύτερα από αυτά με ηλεκτροϋδραυλικούς ή σιλικονούχους. Στα Toyota RAV-4 (προηγούμενης γενιάς), Mitsubishi Outlander και Subaru Forester/Legacy/Impreza η κίνηση μεταδίδεται μόνιμα στους τέσσερις τροχούς μέσω ενός κεντρικού διαφορικού που συνδυάζεται με συνεκτικό συμπλέκτη.

SMS===> Βίντεο: Το σύστημα 4RM της Ferrari FF

-Τι είναι το «Haldex»;
-Ανάμεσα στα συστήματα όπου η τετρακίνηση εμπλέκεται αυτόματα, χωρίς την παρέμβαση του οδηγού, συγκαταλέγεται ο ηλεκτροϋδραυλικός συμπλέκτης της σουηδικής εταιρίας Haldex που εφαρμόστηκε για πρώτη φορά στο Audi TT και συναντάται σε off road μοντέλα όπως τα Volvo XC70 και XC90. Πρόκειται για έναν έξυπνο σε λειτουργία συμπλέκτη, που τοποθετείται στο πίσω μέρος του αυτοκινήτου, μερικά εκατοστά πριν από το διαφορικό. Η κεντρική ηλεκτρονική μονάδα σε συνεργασία με τους αισθητήρες του ABS και του ESP -οι οποίοι είναι στην ουσία οι ίδιοι- και σε συνδυασμό με τις πληροφορίες που λαμβάνει για τις συνθήκες λειτουργίας του κινητήρα (π.χ., οι στροφές), αποφασίζει αν θα μεταδοθεί η κίνηση και στον πίσω άξονα καθώς η κίνηση μεταδίδεται κατά κύριο λόγο στον εμπρός.

Το βασικό στοιχείο που διαφοροποιεί το Haldex από τους κλασικούς συνεκτικούς συμπλέκτες αφορά στον τρόπο λειτουργίας, ο οποίος ελέγχεται ηλεκτρονικά. Ένας ασύμμετρος δίσκος σε συνεργασία με έναν ηλεκτροϋδραυλικό μηχανισμό “κλειδώνει” και μεταφέρει τη ροπή στο μέχρι πρότινος “παθητικό” άξονα. Μόλις οι αντίστοιχοι αισθητήρες αντιληφθούν διαφορά στην ταχύτητα περιστροφής των τροχών και ανάμεσα στους δύο άξονες, ο ασύμμετρος δίσκος πιέζει ένα έμβολο -που λειτουργεί στην πράξη ως αντλία-, το οποίο συμπιέζει το ειδικό λάδι. Αυτό με τη σειρά του ωθεί ένα δεύτερο έμβολο, “μπλοκάροντας” ουσιαστικά τον “ελεύθερο” πίσω άξονα. Σύμφωνα με τον κατασκευαστή, το χρονικό διάστημα που μεσολαβεί μέχρι να εμπλακεί ο πίσω άξονας αντιστοιχεί σε μόλις δέκα μοίρες της περιστροφής του τροχού που ολισθαίνει.

Πως λειτουργεί ο συμπλέκτης Haldex;

UPDATE: Στην καρδιά του Haldex 4ης γενιάς βρίσκεται ένας πολύδισκος ηλεκτροϋδραυλικός συμπλέκτης με θεωρητικά ευέλικτη κατανομή της ροπής, η οποία μπορεί να διαμορφωθεί σε αναλογία 100/0 εμπρός/πίσω ή το αντίστροφο. Το σύστημα συνεργάζεται στενά με τον εγκέφαλο του κινητήρα, της μετάδοσης και των ABS/ESP, χωρίς να χρειάζεται η ανίχνευση της ολίσθησης των τροχών, όπως συμβαίνει στα Torsen (το Quatro της Audi). Είναι ελαφρύτερο από ένα μηχανικό σύστημα, ενώ ευνοεί και την κατανάλωση, καθώς στην ευθεία η εμπλοκή του πίσω άξονα είναι πολύ μικρή (10%, με την υπόλοιπη ροπή να μεταφέρεται στον εμπρός). Επίσης, το σύστημα μπορεί να κατανέμει την ροπή ανάμεσα στους δύο πίσω τροχούς ανάλογα με την πρόσφυση.

Μηχανική σύζευξη

Μια φορά και ένα καιρό, όταν τα 4×4 στηρίζονταν σε πλαίσια τύπου σκάλας και ο άκαμπτος είχε τον πρώτο λόγο, η κίνηση στους τέσσερις τροχούς γινόταν μόνο μετά από πρωτοβουλία του οδηγού καθώς στην άσφαλτο η τετρακίνηση «κούρδιζε» εν απουσία του κεντρικού διαφορικού. Τα κλασικά συστήματα τετρακίνησης επιτρέπουν την εμπλοκή της τετρακίνησης κατ΄ επιλογήν (Part Time 4WD), αποτελούνται δύο διαφορικά και μια μονάδα υποπολλαπλασιασμού των σχέσεων.

Ο συγκεκριμένος τύπος διάταξης βασίζεται στην ίδια αρχή λειτουργία με αυτόν του Willys Jeep και σήμερα χρησιμοποιείται σε λίγα μοντέλα όπως στα προηγούμενης γενιάς Kia Sportage και Suzuki Vitara καθώς και στο Suzuki Jimny. Σε κανονικές συνθήκες κίνησης, δηλαδή στην άσφαλτο, η κίνηση μεταδίδεται αποκλειστικά στους πίσω τροχούς, από το πίσω διαφορικό. Για αυτό το λόγο, ο κινητήρας και το κιβώτιο ταχυτήτων τοποθετούνται κατά τον διαμήκη άξονα.

Σε εκτός δρόμου διαδρομές ο οδηγός μπορεί μέσω ενός μοχλού να εμπλέξει το εμπρός διαφορικό ώστε η κίνηση να μεταδίδεται στους τέσσερις τροχούς. Στα πλεονεκτήματα της συγκεκριμένης διάταξης συγκαταλέγονται η απλή και φτηνή κατασκευή, η ανθεκτικότητα της και ο συνδυασμός της με διάταξη υποπολλαπλασιασμού των σχέσεων (μειωτήρας). Τα μειονεκτήματα αφορούν στην καταπόνηση του συστήματος μετάδοσης στην άσφαλτο καθώς οι εμπρός και οι πίσω τροχοί κινούνται με την ίδια ταχύτητα και στις στροφές τα διαφορικά να «κουρδίζουν».

-Δηλαδή ένα 4x4 με κατ’ επιλογή τετρακίνηση δεν μπορεί να κινηθεί στην άσφαλτο;

-Την λύση δίνει ένα κεντρικό διαφορικό (π.χ. επικυκλικό, Torsen κ.α.) το οποίο συνδυάζεται με κάποιο συμπλέκτη (π.χ. συνεκτικό). Για παράδειγμα, στο Subaru Forester υπάρχει μόνιμη τετρακίνηση, με κατανομή 50/50 και με κεντρικό διαφορικό, ενώ ο συνεκτικός συμπλέκτη κανονίζει το ποσοστό της ροπής που φτάνει στον εμπρός και στον πίσω άξονα ανάλογα με την πρόσφυση των τροχών.

Στην ίδια λογική βασίζεται και η τετρακίνηση του Suzuki Grand Vitara, του Chevrolet Trailblazer, του Lada Niva όπως και το Selec-Trac καθώς και του Jeep Grand Cherokee. Πρόκειται για έναν από τους πιο ιδανικούς τύπους τετρακίνησης ο οποίος επιτρέπει την ύπαρξη κοντών σχέσεων καθώς και το κλείδωμα του κεντρικού διαφορικού προσφέροντας μεγάλες εκτός δρόμου ικανότητες. Στο ίδιο μοτίβο ανήκουν και τα συστήματα τετρακίνησης που συναντά κανείς στα pick-up, όπως είναι τα Nissan Navara, Mitsubishi L200, Toyota Hilux και Isuzu D-MAX.

-Ποια η χρησιμότητα του κεντρικού διαφορικού;

-Πιο εξελιγμένη, μηχανολογικά, λύση αποτελεί η προσθήκη ενός μεσαίου, τρίτου, διαφορικού που επιτρέπει την μόνιμη μετάδοση της κίνησης στους τέσσερις τροχούς. Χωρίς να παρουσιάζονται τα μειονεκτήματα των κατ’ επιλογήν συστημάτων τετρακίνησης, το κεντρικό διαφορικό αναλαμβάνει την κατανομή της ροπής ανάμεσα στους δύο άξονες ανάλογα με την περιστροφική ταχύτητα των τροχών. Σε αρκετές περιπτώσεις, υπάρχει δυνατότητα κλειδώματος του κεντρικού διαφορικού και συνήθως πραγματοποιείται από κάποιον μοχλό ή διακόπτη.

Όσον αφορά στον τρόπο λειτουργίας του μηχανισμού, το “κλείδωμα” επιτυγχάνεται συνήθως από ένα κόμπλερ που αναστέλλει τη λειτουργία του διαφορικού, “γεφυρώνoντας” τα δύο ημιαξόνια. Ενέργεια, που τα υποχρεώνει να περιστρέφονται με ακριβώς την ίδια ταχύτητα έτσι ώστε το μέγεθος της ροπής να μην διαφέρει από τροχό σε τροχό και το όχημα να ξεκολλήσει από την δύσκολη κατάσταση. Μόνιμη τετρακίνηση διαθέτουν αρκετά μοντέλα όπως τα Toyota Land Cruiser, Jeep Grand Cherokee, Mitsubishi Pajero κ.α.

Στα μεγάλα SUV, το κεντρικό διαφορικό έχει συνήθως την μορφή ενός πολύδισκου συμπλέκτη και ελέγχεται ηλεκτρονικά, όπως συμβαίνει στο Land Rover Discovery, στα Hummer και στο σύστημα 4xMotion που τοποθετείται στο VW Touareg. Υπό κανονικές συνθήκες η ροπή μοιράζεται στους δύο τροχούς όπως στα συστήματα μόνιμης τετρακίνησης ενώ όταν τα πράγματα δυσκολεύουν ο πολύδισκος συμπλέκτης μπορεί θεωρητικά να εξασφαλίσει μέχρι και το 100% της ροπής στον άξονα που έχει πρόσφυση. Τα διαφορικά στους άξονες ελέγχονται ηλεκτρονικά από το σύστημα EDL ενώ υπάρχει δυνατότητα κλειδώματος μόνο του πίσω.

Σε μερικές περιπτώσεις, όπως σε αυτή του προ-facelift Kia Sorento, η κίνηση μεταδίδεται στους τέσσερις τροχούς, όταν γυρίσει ένας διακόπτης στο ταμπλό, που έμμεσα δίνει εντολή στον πολύδισκο συμπλέκτη ο οποίος ελέγχεται ηλεκτρονικά. Το πίσω διαφορικό συνδυάζεται με συνεκτικό μηχανισμό με ποσοστό εμπλοκής έως 50%.

Το περίφημο κλείδωμα του συστήματος τετρακίνησης επιτρέπει το μπλοκάρισμα του κεντρικού διαφορικού ή σε αρκετές περιπτώσεις και του πίσω. Έτσι, οι τροχοί περιστρέφονται με την ίδια ακριβώς ταχύτητα και ο τροχός που σπινάρει δεν αποσπά ροπή, δηλαδή δύναμη, από αυτόν που έχει πρόσφυση βοηθώντας το όχημα να ξεκολλήσει. Στην φωτογραφία το επικυκλικό κεντρικό διαφορικό του Land Rover Discovery -από την Magna Steyr- το οποίο περιλαμβάνει ένα πολύδισκο συμπλέκτη που ελέγχεται ηλεκτρονικά ανάλογα με το πρόγραμμα που επιλέγει ο οδηγός.

Στο Toyota Land Cruiser η μετάδοση της ισχύος στους τροχούς πραγματοποιείται από τρία διαφορικά εκ των οποίων το κεντρικό είναι τύπου Torsen ενώ υπάρχει δυνατότητα κλειδώματος του τελευταίου. Όταν το κεντρικό διαφορικό κλειδωθεί τότε η λειτουργία της τετρακίνησης ελέγχεται ηλεκτρονικά από το σύστημα A-TRC (Active Traction Control) το οποίο παίζει το ρόλο ηλεκτρονικού μπλοκέ που επιβραδύνει τον τροχό που χάνει πρόσφυση ώστε το διαφορικό να την μεταφέρει σε αυτόν με την πρόσφυση.

-Τι εννοούμε όταν λέμε «μπλοκέ»;
-Το επαναστατικό -για τα τότε δεδομένα- σύστημα τετρακίνησης του Αudi Quattro 4WD χρησιμοποιούσε μηχανικό διαφορικό περιορισμένης ολίσθησης τύπου Torsen, που τοποθετείται και σήμερα σε διάφορα μοντέλα όπως τα Audi A4, A6 και All Road, Αlfa Romeo 159 κ.α. Το Torsen (Torque Sensing) αποτελείται από ένα πλανητικό σύστημα (μια μηχανική συναρμογή μετωπικών και κωνικών γραναζιών), το οποίο αντιλαμβάνεται τη διαφορά ροπής ανάμεσα στα δύο ημιαξόνια των τροχών.

Στο κέντρο της συναρμογής βρίσκονται ελικοειδή γρανάζια, τα οποία μεταφέρουν τη ροπή στους άξονες, ενώ στην περιφέρειά τους εφάπτονται επιπλέον ζευγάρια οδοντωτών τροχών. Η ιδιότητα της παραπάνω διάταξης είναι ότι η περιστροφή πραγματοποιείται κατά μια συγκεκριμένη φορά, ενώ κατά την αντίθετη η συναρμογή “κλειδώνει”. Πιο απλά, όταν ο ένας τροχός σπινάρει η ροπή μεταδίδεται στον άλλο που δεν γυρίζει, δηλαδή σε αυτόν που έχει πρόσφυση. Το μηχανικό σύστημα Torsen αντιδρά άμεσα παρέχοντας μόνιμη κίνηση και στους τέσσερις τροχούς, ενώ δεν “εξαπατάται” από διάφορες καταστάσεις, όπως συμβαίνει στους συνεκτικούς συμπλέκτες οι οποίοι κατά τη διάρκεια φρεναρίσματος πολλές φορές “κλειδώνουν”, καθώς αντιλαμβάνονται τη διαφορά περιστροφής των τροχών.

Το διαφορικό Torsen μπορεί να τοποθετηθεί σε όλες τις διατάξεις μετάδοσης στον εμπρός και τον πίσω άξονα ενώ μπορεί να χρησιμοποιηθεί και ως κεντρικό διαφορικό. Το βασικότερο μειονέκτημά του έγκειται στο μεγάλο βάρος, την αδράνεια και την τριβή των φερόμενων μαζών των γραναζιών. Τα Toyota RAV 4 (προηγούμενης γενιάς) και Lexus RX300 διαθέτουν κεντρικό Torsen που συνδυάζεται με συνεκτικό συμπλέκτη ενώ το Jeep Cherokee 3,7 και το Subaru Forester έχουν ίδιο διαφορικό στον πίσω άξονα τους. Μηχανικά Torsen συναντούμε στους πίσω άξονες και σπορ αυτοκινήτων (Mazda MX-5 2.0, Toyota MR-2), σε αρκετές περιπτώσεις ελέγχονται και συνδυάζονται με ηλεκτρονικούς μηχανισμούς (BMW M3, Mitsubishi EVO) καθώς και στον εμπρός άξονα αγωνιστικών αυτοκινήτων.

H εφαρμογή των ηλεκτρονικών συστημάτων επιτρέπει την επίβλεψη των κεντρικών συναρμογών που αναλαμβάνουν την κατανομή της ροπής ανάμεσα στους δύο άξονες. Σε αρκετές περιπτώσεις όπως στα συστήματα τετρακίνησης των BMW X5 και Mercedes-Benz ML, συνηθίζεται ο συνδυασμός πολύδισκου συμπλέκτη με ηλεκτροϋδραυλικό μηχανισμό μετάδοσης της ισχύος στους πίσω τροχούς.

-Εκτός από τα SUV που αλλού συναντάμε την τετρακίνηση;
-Τετρακίνηση δεν υπάρχει μόνο σε μοντέλα με εκτός δρόμου δυνατότητες αλλά σε επιβατικά και σπορ. Η Audi εξοπλίζει διάφορα μοντέλα της με την τεχνολογία Quattro (Α4, Α6 κ.α.) αλλά και με συμπλέκτη Haldex (S3, TT) ενώ η Subaru χρησιμοποιεί το γνωστό σύστημα AWD στα Legacy και Impreza. Το VW Passat 4motion διαθέτει επίσης Haldex, η ΒΜW χρησιμοποιεί στις σειρές 3 και 5 το γνωστό xDrive (με πολύδισκο συμπλέκτη και αναλογία 40/60 εμπρός/πίσω) και η Mercedes-Benz το 4Matic το οποίο εμφανίσθηκε για πρώτη φορά το 1986 στην E-Class και συνδυάζει κεντρικό διαφορικό με δύο συμπλέκτες όπου η μετάδοση της ροπής στον εμπρός άξονα ελέγχεται ηλεκτρονικά και εμπλέκεται όποτε χρειαστεί στους εμπρός τροχούς.

Το 4Matic μοιάζει αρκετά με το PSK (Porsche-Steuer Kupplung) της Porsche -το οποίο είδαμε για πρώτη φορά στην 959- αλλά στο συγκεκριμένο σύστημα η κίνηση μεταφέρεται -έστω και με μεταβαλλόμενο ρυθμό- μόνιμα στους τέσσερις τροχούς σε αναλογία 40/60 εμπρός πίσω. Ανάλογα με τις συνθήκες το PSK μεταβάλλει την κατανομή της ροπής ανάμεσα στους άξονες ενώ π.χ. σε γλιστερά κομμάτια εξασφαλίζει την ασφαλή πορεία του αυτοκινήτου μοιράζοντας ισόποσα την ροπή.

Το PSK περιλαμβάνει ένα πολύδισκο συμπλέκτη που συνδυάζεται με κεντρικό διαφορικό. Κάθε δίσκος (έξι ζευγάρια) ελέγχεται ξεχωριστά από την ηλεκτρονική μονάδα και ρυθμίζεται υδραυλικά. Η ηλεκτρονική μονάδα διαβάζει διάφορες παραμέτρους, όπως την πεταλούδα του γκαζιού, την γωνία του τιμονιού, την επιτάχυνση g, ακόμη και την πίεση του turbo, και για αυτό το PSK είναι μία από τις πιο εξελιγμένες μορφές τετρακίνησης καθώς το σύστημα δεν χρειάζεται να περιμένει πάντα πότε θα γλιστρήσει κάποιος από τους τροχούς για να κατανέμει ανάλογα την ροπή.

Ο συμπλέκτης μεταφέρει τουλάχιστον το 5% της ροπής στον εμπρός άξονα και όποτε χρειαστεί το ποσοστό αυτό μπορεί να φτάσει το 40%. Με συνεκτικό συμπλέκτη και κεντρικό διαφορικό, ηλεκτρονικά ελεγχόμενα, εξοπλίζονται οι Lamborghini Gallardo και Murcielago. Ωστόσο, οι τελευταίες γενιές των τετρακίνητων 911 έχουν προχωρήσει ένα βήμα παραπέρα και εξοπλίζονται με ηλεκτρομαγνητικό συμπλέκτη.