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.

car11Τι 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.

Στην διάρκεια 1941-1945 η Willys-Overland σε συνεργασία με την Ford κατασκεύασαν περισσότερα από 680.000 αυτοκίνητα τα οποία υπηρέτησαν στον Β’ Παγκόσμιο Πόλεμο.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!

To πρώτο επιβατικό τετρακίνητο αυτοκίνητο ήταν το Jensen FF του '66.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.

Το σύστημα τετρακίνησης του Renault Scenic RX4 είχε συνεκτικό συμπλέκτη-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.

p05_1171_a4_resize-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.

Nissan X-Trail 2005Το 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

Saab 9-3X (Haldex 4ης γενιάς)-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

Suzuki Grand Vitara (1998)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.

Διάταξη με trasfer-caseΣτην 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.

Tο επικυκλικό κεντρικό διαφορικό του Land Rover Discovery της Magna SteyrΌσον 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.

Audi QuattroΣτο 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.

mploke_resizeΤο 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.

Το xDrive της BMWH 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.

Ετικέτες

Nίκος Ι. Mαρινόπουλος

Πρόκειται για τον δημιουργό και συντονιστή του καρότου με τις περισσότερες τεχνολογικές βιταμίνες σε όλον τον κόσμο!

Σχόλια

  1. gia ta akribotera suv me ikanothtes off-road………..(quattro,4motion,4matic,xdrive……)
    euxaristw pantws gia tis prohgoumenes apanthseis.k kati teleutaio….poia marka pisteuete oti einai oi kaluterh pou yparxei shmera?

    1. H απάντηση στο ερώτημα ποιο είναι το καλύτερο είναι πολύ δύσκολη καθώς εξαρτάται από την χρήση, το κόστος του μοντέλου και εξωγενείς παράγοντες (από τον τύπο των ελαστικών μέχρι και το στιλ οδήγησης). Αν μας ρωτάς για σπορ μοντέλα, ναι, το Evo είχε και έχει από τα καλύτερα συστήματα στο είδος του. Το άρθρο γράφτηκε πριν από καιρό και από τότε έχουν παρουσιαστεί και άλλα εξελιγμένα συστήματα όπως τα νέας γενιάς της Audi, τον Haldex κ.α.

      https://www.caroto.gr/2011/11/03/torsen-differential-video/

      https://www.caroto.gr/2013/05/22/%cf%80%cf%89%cf%82-%ce%bb%ce%b5%ce%b9%cf%84%ce%bf%cf%85%cf%81%ce%b3%ce%b5%ce%af-%ce%bf-%cf%83%cf%85%ce%bc%cf%80%ce%bb%ce%ad%ce%ba%cf%84%ce%b7%cf%82-haldex/

      1. Ναι για σπορ αμάξια εννοουσα το ξέρω για αυτό έβαλα και εισαγωγικά. Βρήκα αυτό το άρθρο ψάχνοντας για την τετρακίνηση γενικά` υπάρχουν πολλά συστήματα αλλά αυτό που κατάλαβα καλύτερη διαχείριση κάνει αυτή που έχει έξτρα διαφορικό. Υπάρχουν πολλά αυτοκίνητα με τη κίνηση στους 4τροχους από τα ιαπωνικά (EVO,STI) που είναι μετρ στο είδος τους μέχρι τα ευρωπαϊκά (S3,RS3,135iMxDrive,R,Α45). Σε αυτά εννοουσα ποια είναι καλύτερη όσο αναφορά σε μια στροφοδιαδρομη ποια θα έχει τη καλύτερη κατανομή ροπής και μπορούν τα ευρωπαϊκά να κοντράρουν τα ιαπωνικά;

        1. Είναι μία εξαιρετικά δύσκολη ερώτηση και θα ήταν λάθος να σου απαντούσαμε μόνο κρίνοντας από το είδος, τον τύπο και την κατανομή των διαφορικών της τετρακίνησης. Απάντηση σε αυτό το ερώτημα θα μπορούσε να δοθεί αν υποθετικά υπήρχε η δυνατότητα π..χ την τετρακίνηση του Evo να την φορέσει ένα S3 και το αντίστροφο. Βλέπεις, αγαπητέ Ice πέρα από την μετάδοση της ροπής στους τέσσερις τροχούς σε μια «στροφοδιαδρομή» όπως αναφέρεις παίζει ρόλο όλο το σασί (πλαίσιο, ανάρτηση). Στην τελική αυτό που μετρά δεν είναι μόνο η λειτουργία της τετρακίνησης η οποία όσο καλή και αν είναι θα είναι άχρηστη σε ένα κακό σασί. Για να μην σε μπερδεύουμε περισσότερο αν συγκρίνουμε τόσο το Evo όσο π.χ. και ένα S3 έχουν εξαιρετική κατανομή. Στα παλαιότερα Evo ήταν πιο διασκεδαστική με τάση υπερστροφής, στο τελευταίας γενιάς το σύστημα έχει πιο ισορροπημένα χαρακτηριστικά και μεγαλύτερα περιθώρια πρόσφυσης. Μπορείς να το ξεγελάσεις αφήνοντας στιγμιαία το γκάζι για να πλαγιοολισθήσει αλλά μόνο με πολλά χλμ στο κοντέρ. Το S3 έχει ακόμη πιο ισορροπημένη τετρακίνηση αλλά και πιο σφιχτή καθώς όταν ακολουθήσεις κλειστή γραμμή θα βγάλει σταδιακά μούτρα στην κορυφή της στροφής ανοίγοντας την τροχιά του. Αν το πλασάρεις νωρίτερα και ζυγίσεις το βάρος του θα γλιστρήσει με τα τέσσερα. Γενικότερα το Evo είναι πιο ατίθασο στις κινήσεις του σε σχέση με το πιο γλυκό S3. Σόρρυ για τον κατεβατό αλλά μας έκανες να θυμηθούμε δύο υπέροχα τετρακίνητα (που για να τα κινήσεις σήμερα χρειάζεσαι πλέον ένα μισθό το μήνα, ειδικότερα το Evo).

          1. Κανένα πρόβλημα να μαθαίνουμε και τίποτα από αυτά τα αμάξια από ανθρώπους που τα έχουν οδηγήσει. Αν δεν υπήρχε το οικονομικό στη μέση εσείς ποιο από αυτά τα αυτοκίνητα θα θέλατε να είχατε στο γκαράζ σας;

            1. Επειδή έχει πιο mild χαρακτήρα, είναι πολύ πιο ήσυχο στο ταξίδι και έχει μικρότερη κατανάλωση (το Evo ξέχωρα ότι έχει αυξημένη έχει και μικρή αυτονομία/ρεζερβουάρ) θα επιλέγαμε το S3. Είναι ένα αυτοκίνητο που μπορείς να το οδηγείς σε καθημερινή βάση ενώ στο όριο και πέρα από αυτό είναι φιλικό και ρυθμίσιμο. Πάντα κατά την άποψή μας…

  2. Θα ηθελα να κανω μια ερωτηση οσο αφορα την εμπλοκη της τετρακινησης με χρηση εμπρος και οπισθεν και κλειδωμενο το κεντρικο διαφορικο…..εχω παρατηρησει οτι σε συγκεκριμενα σημεια το outlander 2.4 cvt κολαει με την οπισθεν ενω κινουμενο εμπρος περναει απροβληματιστα.Μιλαω για ανηφοριες που απο την μια πλευρα εχουν αναχωμα οποτε το αυτοκινητο χανει λιγο την προσφυση στον ενα τροχο.Οταν πας να το ξεκολησεις με την οπισθεν στην ανηφορα οι μπροστινοι τροχοι σκαβουν δημιουργειται ακομα μεγαλυτερη τραμπαλα και κολαει σε απλα σημεια.Η ερωτηση ειναι η εξης οφειλεται οντως στον τροπο λειτουργιας της τετρακινησης η απλα στην διαφορετικη κατανομη βαρους που προκαλει ο κινητηρας?

    1. Αγαπητέ nasosalex, αυτό είναι θεμελιώδες πρόβλημα των CVT και δεν λύνεται, έτσι είναι όλα ταCVT. Δεν έχει να κάνει με την τετρακίνηση.

      Τα CVT αν ολισθήσουν οι τροχοί σε ανηφόρα, ανοίγουν περισσότερο τις τροχαλίες μεταβάλλοντας την σχέση μετάδοσης. Έτσι το αυτοκίνητο δεν μεταδίδει την απαιτούμενη ροπή στους τροχούς. Ο οδηγός πιέζει ακόμα περισσότερο και τελικά χειροτερεύει η κατάσταση.

      Δεν υπάρχει κάποια λύση, θέλει κατάλληλους χειρισμούς από τον οδηγό. Ισχύει για όλα ανεξαιρέτως τα CVT Πλην αυτών που έχουν 2 τελικές σχέσεις μετάδοσης (νέο SPACE STAR). Η απάντηση προέρχεται από το τεχνικο τμημα της Mitsubishi.

      1. Ευχαριστω για την αποκριση.
        Θα ηθελα να κανω καποιες παρατηρησεις το
        αυτοκινητο και στις δυο περιπτωσεις που αναφερομαι το εχω με κλειδωμενη
        ταχυτητα ειτε πρωτη ειτε οπισθεν . Το συγκεκριμενο cvt λειτουργει και
        με προεπιλεγμενες σχεσεις δηλαδη σαν σειριακο.Αρα σιγουρα δεν αλλαξει η
        σχεση μεταδοσης κατα την προσπαθεια προσπελασης του εμποδιου.
        Η ολη
        μου αναφορα ειναι γιατι το ιδιο εμποδιο το περναει με ανεση με πρωτη
        ενω με οπισθεν κολλαει και σκαβουν οι μπροστινοι τροχοι.
        Ευχαριστω και παλι.

  3. εχω ενα mazda Β2500 4χ4. εκτως απο την επιλογη της τετρακηνησης, με λεβιε, και τα αργα εχει και ενα κουμπι που γραφει RFW.αυτη τι ειναι? ποτε πως και που το χρεισιμοποιουμε! δεν εχω το το βιβλιο του αυτοκινητου!

    1. Καλημέρα!
      To RFW σημαίνει Remote Free Wheel και σκοπός του είναι να απομπλέκει τo μπροστινό διαφορικό για μείωση της φθοράς της μετάδοσης,
      από τη στιγμή που έχετε επιλέξει 2WD. To Δείτε το σχετικό σχήμα παρακάτω από B2600. Πιστεύω να βοηθήσει…

  4. kalispera..exw ena mazda b2600.auto ektos apo to levie mesa gia tin tetrakinisi exei kai petaloudes..logo tis agrotikis douleias pou kanw den volevei..thelw na to kanw automato diladi na mplokernei mono apo to levie..rwtsisa ena filo mixaniko kai mou eipe oti exei ftiaksei ena isuzu kai to mono pou ekane itan na vgalei tis petaloudes kai na valei ta automata kai itan etoimo…uparxei kaneis pou na kserei kai na mporei na dwsei mia vasimi apantisi?euxaristw prokatavolika..

  5. Καλησπέρα έχω ένα 4Χ4 NISSAN D21 και θέλω να αλλάξω φούσκες ημιαξόνιου.Ωστόσο έχω πλημνες χειροκίνητες και η ερώτηση μου είναι η έξεις : (ΣΕ ΠΟΙΑ ΘΈΣΕΙ ΠΡΈΠΕΙ ΝΑ ΕΊΝΑΙ ΟΙ ΠΛΗΜΝΕΣ πριν ΤΙΣ ΒΓΆΛΩ ΣΤΟ 4Χ2 Η στο 4Χ4 ) ?

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *

Δείτε επίσης

Close
Back to top button
Close
Close