Συστήματα Tετρακίνησης

TEXNIKA ΘΕΜΑΤΑ
ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΕΤΡΑΚΙΝΗΣΗΣ

SILICONE VALLEY!

Η ιδιότητα της υγρής σιλικόνης να μεταβάλλει πολύ γρήγορα το ιξώδες της με
τη θερμοκρασία έχει ανοίξει νέους δρόμους για τα συστήματα μετάδοσης
?ιδιαίτερα δε για τα συστήματα τετρακίνησης των επιβατικών αυτοκινήτων. Την
ίδια στιγμή οι μικροηλεκτρονικές εφαρμογές της σιλικόνης καταδικάζουν την
τετρακίνηση σε περιθωριοποίηση.

Της Αλεξανδρινής Πέτρου
Διαφάνειες: Αρχείο 4T

Ο XAPI ΦΕΡΓΚΙΟΥΣΟΝ, ένας από τους μεταπολεμικούς καλούς άγγλους μηχανικούς,
πίστευε απόλυτα ότι η μετάδοση της κίνησης και στους τέσσερις τροχούς θα
εξελισσόταν σε σημαντικό βοήθημα για την αύξηση της ασφάλειας.
Μολονότι τα κιλά ανά ίππο των αυτοκινήτων εκείνης της εποχής ήταν μάλλον
παραπανίσια, η μετάδοση της κίνησης στους πίσω τροχούς σε συνδυασμό με τον
πρωτόγονο σχεδιασμό των αναρτήσεων δημιουργούσαν το έδαφος για τέτοιες
προβλέψεις.
Η εξέλιξη όμως της τεχνολογίας στις δεκαετίες του ?50 και του ?60 τις
διέψευσε ?προσωρινά όπως θα δούμε στη συνέχεια? μια και η επικράτηση της
μπροστινής κίνησης σε συνδυασμό με πιο εξελιγμένα συστήματα ανεξάρτητης
ανάρτησης εξασφάλιζαν το επιθυμητό επίπεδο ασφαλείας που ονειρευόταν ο
Φέργκιουσον.
Ο ίδιος δε ζούσε για να δει τις προβλέψεις του να διαψεύδονται, αλλά η
εταιρία έρευνας και εξέλιξης που ίδρυσε, η FF, που σήμερα ανήκει στον όμιλο
Ricardo, δεν έπαψε ποτέ να προωθεί την ιδέα της τετρακίνησης.
Η αρχή είχε γίνει με το πρωτότυπο αυτοκίνητο του ίδιου του Φέργκιουσον,
αλλά η συνέχεια ήταν πιο εντυπωσιακή χάρη στο Τζένσεν FF του 1965, το πρώτο
αυτοκίνητο υψηλών επιδόσεων με μόνιμη μετάδοση της κίνησης και στους
τέσσερις τροχούς. Λιγότερα από 100 τέτοια αυτοκίνητα κατασκευάστηκαν και
βέβαια κανένας δεν μπορεί να μιλήσει για μαζική παραγωγή. Το αυτοκίνητο
αυτό όμως αποτελεί ορόσημο στην ιστορία της τετρακίνησης.
Το σύστημα μετάδοσής του περιλάμβανε ένα επικυκλικό κεντρικό διαφορικό, το
οποίο εξαφάνιζε το φαινόμενο του «κουρδίσματος» του άξονα που συνέδεε τους
μπροστινούς με τους πίσω τροχούς. Η κατανομή της ροπής εμπρός/πίσω ήταν 37/
63.
Τη διαφορά ταχυτήτων ανάμεσα στο μπροστινό και τον πίσω άξονα αναλάμβανε
ένας πολύδισκος συμπλέκτης. Ήταν ένα αληθινό σύστημα μόνιμης τετρακίνησης
σε ένα επιβατικό αυτοκίνητο, κάτι εντελώς διαφορετικό από τις στρατιωτικές
ή άλλες βαριές εφαρμογές τής κατ? επιλογήν μετάδοσης σε όλους τους τροχούς.
Όμως η εξέλιξη των αναρτήσεων και της μετάδοσης της κίνησης στους εμπρός
τροχούς εξασφάλιζαν με πιο οικονομικό τρόπο την ομαλή μεταφορά της ισχύος
στο δρόμο.
Οι αναλογίες κιλών ανά ίππο δεν είχαν μικρύνει ακόμη τόσο. Έτσι η ιδέα της
τετρακίνησης μπήκε στο συρτάρι άλλα 15 χρόνια.

H εποχή των Αουντι Κουάτρο
Στο κατώφλι της δεκαετίας του ?80 η διαρκώς αυξανόμενη ισχύς του
προσθιοκίνητου Αουντι 200 έφερνε έντονα στο προσκήνιο την υποστροφή, τις
τάσεις... κυνηγιού των πεζοδρομίων και εν γένει τη δυσκολία χειρισμού του
τιμονιού.
Τα όρια της μετάδοσης της κίνησης στους εμπρός τροχούς (με την τεχνολογία
αναρτήσεων της εποχής) ήταν σαφές ότι είχαν πλέον εξαντληθεί.
Έτσι οι Γερμανοί ?αυτή τη φορά? μηχανικοί έβγαλαν πάλι την τετρακίνηση από
το συρτάρι και στην έκθεση της Γενεύης του 1980 είδαμε άλλο ένα αυτοκίνητο
ορόσημο, το Αουντι Κουάτρο.
Η διατηρούμενη μέχρι τις μέρες μαςα μανία της Αουντι να τοποθετεί τον
κινητήρα κατά μήκος σε προσθιοκίνητα αυτοκίνητα (θυμηθείτε: το Α3 είναι το
πρώτο και μοναδικό μέχρι στιγμής Αουντι με τον κινητήρα τοποθετημένο
εγκάρσια) έκανε πολύ απλή τη μετατροπή του συστήματος μετάδοσης του Αουντι
200 σε 4x4.
Ένας άξονας συνέδεε σε ευθεία γραμμή το κεντρικό διαφορικό, που ήταν
ενσωματωμένο στο κιβώτιο ταχυτήτων, με τους πίσω τροχούς. Το κεντρικό και
το πίσω διαφορικό «μπλόκαραν» χειροκίνητα.
Το κουπέ αυτοκίνητο με την κατανομή ροπής 50/50 εμπρός/πίσω πυροδότησε το
ενδιαφέρον της κοινής γνώμης και διάφορες θεωρίες άρχισαν να κυκλοφορούν.
Η πιο ενδιαφέρουσα έλεγε ότι η μεταφορά της ισχύος στο δρόμο από τους
τέσσερις τροχούς, αντί μόνο τους δύο, μείωνε τις απώλειες τριβής λόγω
«σπιναρίσματος» με ευνοϊκό αποτέλεσμα στην κατανάλωση καυσίμου.
Εύκολα καταλαβαίνει κανείς ότι αυτό θα ήταν εφικτό μόνο σε ιδανικές
συνθήκες. Η πραγματικότητα απέδειξε το αντίθετο και λίγοι τέτοιοι
ισχυρισμοί ακούστηκαν ξανά στο μέλλον.
Το σίγουρο όμως είναι ότι το Αουντι Κουάτρο έκανε την τετρακίνηση μόδα αλλά
και ανάγκη στη συνέχεια.
Η ίδια η Αουντι (και η VW κατά περίπτωση) άρχισε να παρουσιάζει τη μια
τετρακίνητη έκδοση μετά την άλλη.
Οι άλλοι κατασκευαστές ένιωσαν υποχρεωμένοι να ακολουθήσουν, και έτσι σε
λίγο όλοι οι κατασκευαστές που σέβονταν τον εαυτό τους πρόσφεραν
τουλάχιστον μία τετρακίνητη έκδοση δρόμου.

O συνεκτικός συμπλέκτης και οι αντίπαλοί του
Η εφαρμογή της υγρής σιλικόνης στους συνεκτικούς συμπλέκτες για τον έλεγχο
της ολίσθησης στα συστήματα μετάδοσης ήταν ιδέα που υιοθετήθηκε με
ενθουσιασμό.
Πρώτη η VW, με το Γκολφ Σίνκρο, χρησιμοποίησε το συνεκτικό συμπλέκτη στη
θέση του κεντρικού διαφορικού σαν μηχανισμό αυτόματης συνεχούς εμπλοκής και
απεμπλοκής του πίσω άξονα, προσφέροντας έτσι ένα είδος φτηνής «μόνιμης»
μετάδοσης της κίνησης σε όλους τους τροχούς, που στην πραγματικότητα δεν
ήταν μόνιμη. Το σύστημα λειτούργησε καλά, αν και η αυξημένη πολική ροπή
αδράνειας λόγω της όχι ευκαταφρόνητης μάζας του συνεκτικού συμπλέκτη στον
πίσω άξονα δημιούργησε? διασκεδαστική μεταβολή στη συνήθη σταθερή οδική
συμπεριφορά του Γκολφ.
Ο συνεκτικός συμπλέκτης είναι πολύ δημοφιλής μέχρι σήμερα, λόγω της
απλότητάς του τόσο σε συστήματα τύπου Σίνκρο όσο και σε συστήματα μόνιμης
τετρακίνησης, όπου αναλαμβάνει τον έλεγχο της ολίσθησης του κεντρικού
διαφορικού.
Όμως δεν έπεισε τους πάντες ότι ήταν η καλύτερη λύση. Οι πιο σοβαροί
αμφισβητίες έφτασαν πολύ μακριά για να αποδείξουν το δίκιο τους. Η πιο
εξωτική λύση ήρθε από την Πόρσε με την εκπληκτική 959 και ακολούθησαν οι
συμπατριώτες τους από τη Μερτσέντες με το πολύπλοκο σύστημα 4matic.
Τα δύο συστήματα έμοιαζαν και η λειτουργία τους βασιζόταν σε ηλεκτρονικά
ελεγχόμενους πολύδισκους συμπλέκτες. Η Πόρσε ?έχοντας να αντιμετωπίσει τα
εγγενή προβλήματα της τοποθέτησης του κινητήρα πίσω? χρησιμοποίησε το
σύστημα και στη μεταγενέστερη 911 Καρέρα 4, προσφέροντας ένα εκπληκτικά
αποτελεσματικό σύστημα για να τιθασσεύσει την έντονη υπερστροφή.
Το μυστικό ήταν ότι όσο περισσότερη ροπή μεταδιδόταν στους μπροστινούς
τροχούς τόσο μεγαλύτερη ήταν η υποστροφή που σταθεροποιούσε το αυτοκίνητο.
Η εμφάνιση του διαφορικού Τόρσεν αποτέλεσε απειλή για το συνεκτικό
συμπλέκτη και τα άλλα συστήματα αυτόματης εμπλοκής. Η ομαλή εμπλοκή και
γρήγορη απόκριση αυτού του μηχανισμού ατέρμονα κοχλία και κορώνας έκανε
πολλούς φίλους, έχοντας επιπλέον το πλεονέκτημα ότι δεν καταλάμβανε
περισσότερο χώρο από ένα συμβατικό διαφορικό επιτρέποντας την εύκολη
αντικατάσταση.

Σήμερα...
...το μέλλον της τετρακίνησης στις επιβατικές εκδόσεις δρόμου ?όχι δηλαδή
στα διάφορα «τζιποειδή»? είναι αβέβαιο, τουλάχιστον όσον αφορά τους
περισσότερους κατασκευαστές.
Τα τετρακίνητα μοντέλα δεν «πέρασαν» σε αγορές με ήπιο κλίμα. Οι πωλήσεις
ήταν σημαντικές μόνο σε περιοχές όπου το χιόνι είναι ρουτίνα, όπως στις
Αλπεις και στις σκανδιναβικές χώρες. Οι εταιρίες που ειδικεύονταν στην
εξέλιξη τέτοιων συστημάτων για μαζική παραγωγή, σήμερα έχουν περιορίσει τις
δραστηριότητές τους στους αγώνες.
Μόνο ορισμένοι Ιάπωνες, που έτσι και αλλιώς μπήκαν καθυστερημένα στο χορό,
παραμένουν πιστοί. Η Νταϊχάτσου και η Σουμπαρού συντηρούν μία μακρόχρονη
παράδοση σε τετρακίνητα οικογενειακά μοντέλα ?σχεδόν μοναδικά στο είδος
τους? ενώ και άλλοι ιάπωνες κατασκευαστές έχουν διάφορες τετρακίνητες
εκδόσεις επιβατικών μοντέλων στην γκάμα τους, εκτός βέβαια από τα κάθε
είδους «τζιπ».
Οι λύσεις που χρησιμοποιούν ποικίλουν από τα απλά συστήματα κατ? επιλογήν
τετρακίνησης χωρίς κεντρικό διαφορικό μέχρι συστήματα μόνιμης τετρακίνησης
με κεντρικό μπλοκέ διαφορικό, ενώ δε λείπουν και συνδυασμοί με συνεκτικό
συμπλέκτη και συστήματα ηλεκτρονικού ελέγχου.
Και όλα αυτά οι Ιάπωνες τα τοποθετούν ακόμα και στα μικρότερα μοντέλα τους
(τα 600αράκια που πουλάνε στην εσωτερική αγορά τους) προκαλώντας την απορία
όλων των άλλων.
Από τους ευρωπαίους κατασκευαστές η Αουντι, που δημιούργησε τη μόδα,
εξακολουθεί να είναι πιστή έχοντας υιοθετήσει και τον συνεκτικό συμπλέκτη
και το διαφορικό Τόρσεν και προσφέροντας τετρακίνητες εκδόσεις όλων των
μοντέλων της από το Α4 και πάνω. Η Αλφα Ρομέο προσφέρει τετρακίνητες
εκδόσεις της 155 και της 164 με κεντρικό ελεγχόμενο (μπλοκέ) διαφορικό, με
τη βοήθεια συνεκτικού συμπλέκτη και πίσω διαφορικού Τόρσεν.
Η Φορντ δεν έχει κανένα τετρακίνητο επιβατικό στην γκάμα της, ενώ η Όπελ
προσφέρει μόνο το Καλίμπρα Τούρμπο.
Η Ρενό προσφέρει τις κορυφαίες εκδόσεις των Σαφράν και Εσπάς με μόνιμη
τετρακίνηση, ενώ η VW συνεχίζει την παράδοση των εκδόσεων Σίνκρο, αλλά μόνο
στις? 6κύλινδρες εκδόσεις.
Τέλος, τετρακίνητα είναι δύο ευρωπαϊκά υπεραυτοκίνητα, η Πόρσε Καρέρα 4 και
η Λαμποργκίνι Ντιάμπλο VT.
Η τετρακίνηση στην Ευρώπη λοιπόν είναι πλέον προνόμιο μόνο των πλούσιων.
Γυρνώντας εκεί από όπου ξεκινήσαμε, οι εμπνευστές της τετρακίνησης
οραματίστηκαν έναν απλό τρόπο για να κάνουν στα πρώτα μεταπολεμικά χρόνια
τα αυτοκίνητα των καθημερινών ανθρώπων πιο ασφαλή, όταν η οδική τους
συμπεριφορά πράγματι δεν ήταν σπουδαία.
Από τότε η ιστορία της τετρακίνησης είναι μία αλυσίδα από ενθουσιασμούς και
απογοητεύσεις.
Η εξέλιξη των αναρτήσεων και της μπροστινής κίνησης την έθεσε μία φορά στο
περιθώριο πριν καλά-καλά ενηλικιωθεί. Όταν τα όρια αυτής της τεχνολογίας
εξαντλήθηκαν, η τετρακίνηση ήρθε ξανά στο προσκήνιο και ωρίμασε με την
εφαρμογή λύσεων όπως ο συνεκτικός συμπλέκτης σε όλες τις μορφές χρήσης του.
Η τεχνολογία αυτή είναι τόσο απλή όσο κι αν ακούγεται εξωτική.
Και όμως. Το υλικό που χρησιμοποιείται στους συνεκτικούς συμπλέκτες είναι
αυτό που βάζει την τετρακίνηση άλλη μια φορά στο ράφι. Η σιλικόνη (πυρίτιο)
είναι η πρώτη ύλη για τα μικροτσίπ των κάθε λογής ηλεκτρονικών κυκλωμάτων,
όπως αυτά των σύγχρονων ηλεκτρονικών συστημάτων ελέγχου της πρόσφυσης που
εξασφαλίζουν τόσο ομαλή μεταφορά της ισχύος στο δρόμο, που τα αυτοκίνητα
δεν αιφνιδιάζουν ποτέ τον οδηγό ακόμα και με την κίνηση να μεταδίδεται μόνο
πίσω.
Ο έλεγχος της πρόσφυσης έχει το ίδιο καλά αποτελέσματα με την τετρακίνηση
χωρίς τα μειονεκτήματα του αυξημένου βάρους και της αυξημένης κατανάλωσης.
Οι ρομαντικοί της αυτοκίνησης θα επιμείνουν στην αυθεντικότητα της
τετρακίνησης, όμως στην εποχή της σιλικόνης δεν υπάρχει χώρος για
ρομαντισμούς._Α.Π.

ΛΕΖΑΝΤΕΣ

Σύγχρονο σύστημα μόνιμης μετάδοσης της κίνησης και στους τέσσερις τροχούς.
Η ολίσθηση του κεντρικού διαφορικού ελέγχεται αυτόματα με τη βοήθεια
συνεκτικού συμπλέκτη.

Το Μιτσουμπίσι Γκάλαντ 4Χ4 είναι ένα από τα ιαπωνικά οικογενειακά μοντέλα
με μόνιμη τετρακίνηση και μπλοκέ κεντρικό διαφορικό με τη βοήθεια
συνεκτικού συμπλέκτη.

Ο συνεκτικός συμπλέκτης, που ελέγχει την ολίσθηση του κεντρικού διαφορικού,
είναι η καρδιά κάθε σύγχρονου συστήματος τετρακίνησης.

Ο συνεκτικός συμπλέκτης είναι ένα είδος στροβίλου στον οποίο η περιστροφική
κίνηση της εισόδου μεταδίδεται στην έξοδο με τη βοήθεια του ιξώδους ενός
υδραυλικού μέσου, χωρίς μηχανική σύνδεση. Με άλλα λόγια συμβαίνει περίπου
ό,τι και στους μετατροπείς ροπής των αυτόματων μεταδόσεων. Μόνο που στο
συνεκτικό συμπλέκτη το υδραυλικό μέσο είναι υγρή σιλικόνη, η οποία έχει την
ιδιότητα να διογκώνεται και να αυξάνει το ιξώδες της με την αύξηση της
θερμοκρασίας. Όταν οι δίσκοι με πτερύγια της εισόδου και της εξόδου του
συνεκτικού συμπλέκτη περιστρέφονται με την ίδια ταχύτητα, τότε η
θερμοκρασία της σιλικόνης παραμένει χαμηλή και οι άξονες εισόδου και εξόδου
περιστρέφονται ανεξάρτητα. Όταν υπάρξει κάποια διαφορά (ολίσθηση) στις
ταχύτητες των δύο αξόνων, η θερμοκρασία της σιλικόνης αυξάνεται με
αποτέλεσμα να διογκωθεί και να αυξηθεί το ιξώδες της, εξαναγκάζοντας τους
δύο άξονες να κινηθούν και πάλι με την ίδια ταχύτητα. Η απόκριση του
συστήματος είναι ακαριαία.

VOLVO 850 AWD

Το Βόλβο 850 AWD ξαναφέρνει στο προσκήνιο τα συστήματα μετάδοσης τύπου
Σίνκρο σε πιο εξελιγμένη μορφή. Μολονότι το σύστημα θεωρείται σαν μόνιμης
τετρακίνησης, αφού ο οδηγός δε χρειάζεται να κάνει κανένα χειρισμό για την
εμπλοκή και απεμπλοκή του πίσω άξονα, στην πραγματικότητα πρόκειται για ένα
σύστημα αυτόματης εμπλοκής και απεμπλοκής τού πίσω άξονα σε δύσκολες
συνθήκες, ενώ σε σταθερές ταχύτητες σε οριζόντιο δρόμο η κίνηση μεταδίδεται
πρακτικά μόνο στους μπροστινούς τροχούς.
Η Βόλβο πρόσθεσε στο σύστημα μετάδοσης του προσθιοκίνητου 850 ένα κιβώτιο
μεταφοράς, που δίνει κίνηση στους πίσω τροχούς μέσω ενός άξονα μετάδοσης.
Ο άξονας αυτός αποτελείται από δύο τμήματα ανάμεσα στα οποία παρεμβάλλεται
ένας συνεκτικός συμπλέκτης. Όταν οι μπροστινοί τροχοί τείνουν να
περιστραφούν γρηγορότερα από τους πίσω, ο συνεκτικός συμπλέκτης λειτουργεί
αυτόματα μεταδίδοντας μέρος της ροπής του κινητήρα και στους πίσω τροχούς.
Ένας μηχανισμός ελεύθερου τροχασμού ενσωματωμένος στο τμήμα του άξονα
μετάδοσης που συνδέει το συνεκτικό συμπλέκτη με το πίσω διαφορικό αποκλείει
την αντίθετη περίπτωση, με αποτέλεσμα οι πίσω τροχοί να μην μπορούν ποτέ να
περιστραφούν πιο γρήγορα από τους μπροστινούς κατά το φρενάρισμα, αφού ο
πίσω άξονας αποσυνδέεται εντελώς από το συνεκτικό συμπλέκτη. Έτσι το
αυτοκίνητο διατηρεί την σταθερότητά του.
Με όπισθεν ο μηχανισμός ελεύθερου τροχασμού κλειδώνει αυτόματα και έτσι
όταν το αυτοκίνητο κινείται προς τα πίσω είναι πάντα τετρακίνητο.
Το πίσω διαφορικό είναι μπλοκέ με αυτόματο τρόπο σε ταχύτητες μέχρι τα 40
χλμ/ ώρα, εξασφαλίζοντας την καλύτερη δυνατή πρόσφυση κατά την εκκίνηση σε
δύσκολες συνθήκες, ενώ είναι ενσωματωμένο στο υποπλαίσιο της νέας πίσω
ανάρτησης πολλαπλών συνδέσμων.
Αντίστοιχα, την κατανομή της ροπής ανάμεσα στους δύο μπροστινούς τροχούς
αναλαμβάνει ένα εξελιγμένο σύστημα ελέγχου της πρόσφυσης ενσωματωμένο στο
ABS.
Ο συνδυασμός του συνεκτικού συμπλέκτη, του μηχανισμού ελεύθερου τροχασμού,
του πίσω μπλοκέ διαφορικού και του συστήματος ελέγχου της πρόσφυσης των
μπροστινών τροχών λειτουργεί με τον ακόλουθο τρόπο: σε ευθύ δρόμο, χωρίς
κλίση και με καλή πρόσφυση, όλοι οι τροχοί περιστρέφονται με την ίδια
ταχύτητα και η κίνηση μεταδίδεται πρακτικά μόνο στους μπροστινούς τροχούς.
Στην πραγματικότητα ένα 5% της ροπής μεταδίδεται στους πίσω, αφού η πλήρης
απεμπλοκή δεν είναι δυνατή. Σε στροφές όμως ή σε συνθήκες κακής πρόσφυσης ο
συνεκτικός συμπλέκτης λειτουργεί ακαριαία εξασφαλίζοντας συνεχή μεταβολή
της κατανομής της ροπής, ανάλογα με τις συνθήκες, που φτάνει μέχρι και 5%
μπροστά/ 95% πίσω.
Μόλις οι ταχύτητες των δύο αξόνων εξισώνονται, ο συνεκτικός συμπλέκτης
απενεργοποιείται αμέσως για να ενεργοποιηθεί και πάλι σε δέκατα
δευτερολέπτου μόλις οι μπροστινοί τροχοί τείνουν να σπινάρουν.
Η συνεχής αυτόματη εμπλοκή-απεμπλοκή του πίσω άξονα εξασφαλίζει την
τετρακίνηση και τα οφέλη της σε συνθήκες κακής πρόσφυσης, ενώ με καλή
πρόσφυση αποφεύγεται το κούρδισμα του άξονα μετάδοσης (που ταλαιπωρεί τα
κοινά συστήματα χωρίς κεντρικό διαφορικό) χάρη στην ύπαρξη του συνεκτικού
συμπλέκτη, ο οποίος απεμπλέκει αυτόματα τον πίσω άξονα._Α.Π.