Τετρακίνηση (4WD ή 4x4)

Audi quattro principle

Η τετρακίνηση ενηλικώνεται (4Τ 216, 11/1988)

Συντάκτης: Jerry Sioniger

Ο Jerry Sioniger εξετάζει τις τελευταίες εξελίξεις της τετρακίνησης και τις προοπτικές που υπάρχουν για το μέλλον.
Τι νέο μπορούμε να περιμένουμε ακόμα από τα συστήματα μετάδοσης στους 4 τροχούς; Μπορείτε άραγε να πιστέψετε, ότι φτάνουμε ήδη στην τρίτη γενιά των συστημάτων «μετάδοσης σ' όλους τους τροχούς», όπως επιμένουν να τ' αποκαλούν οι Ευρωπαίοι και ότι δεν είναι μακριά η τέταρτη γενιά; Στην πραγματικότητα βρίσκεται ήδη εδώ, για εκείνους τους 250 τυχερούς που αγόρασαν μια Πόρσε 959. Οι γενιές του συστήματος καθορίστηκαν με τον εξής τρόπο στη διάρκεια ενός πρόσφατου γερμανικού σεμιναρίου για την τετρακίνηση, στο «Χάους ντερ Τεκνίκ» στο Έσεν: η 1 η γενιά είναι μια προκαθορισμένη κατανομή της ροπής από ένα μηχανικό σύστημα στη μέση, η 2η χρησιμοποιεί ένα κεντρικό διαφορικό και συνεκτικό συμπλέκτη για μεταβλητή κατανομή εμπρός / πίσω μέσα σε ορισμένα όρια, η 3η προσφέρει ρυθμιζόμενες διαφορές στην κατανομή μέσω συνεκτικού συμπλέκτη, πάντα μέσα σε προκαθορισμένα όρια και η 4η είναι μια ελεύθερη επιλογή κατανομής της ροπής, ανάλογα με τις συνθήκες ή τις ιδιοτροπίες του οδηγού. Αυτό που ωθεί τους κατασκευαστές στην προσπάθεια για ακόμα μεγαλύτερες βελτιώσεις, είναι οι προβλέψεις, ότι η χρησιμοποίηση της τετρακίνησης θ' αυξηθεί από 1,6% το 1983 - κυρίως σε επαγγελματικά οχήματα - στο 6,9%της αγοράς μέχρι το 1991, οπότε η πλειοψηφία θ' αφορά επιβατικά αυτοκίνητα. Στην Ευρώπη η χρησιμοποίηση της τετρακίνησης αναμένεται ν' αυξηθεί στη Σουηδία, τη Γαλλία, την Ιταλία και τη Γερμανία, να μειωθεί στο Βέλγιο, την Ισπανία, την Αυστρία και την Ελβετία και να παραμείνει σταθερή στην Αγγλία.

218-1.jpg 218-2.jpg
Σχήμα 1: Η Ντάιμλερ Μπεντς είναι η μοναδική εταιρία μέχρι στιγμής που υπέβαλε κοινούς οδηγούς σε δοκιμές στον εξομοιωτή της, για να προσδιορίσει πως αντιδρούν στις διάφορες μορφές τετρακίνησης. Σχήμα 2: Το μοναδικό σύστημα τετρακίνησης της 4ης γενιάς σήμερα είναι αυτό της Πόρσε 959, με το «σκεπτόμενο» συνεκτικό συμπλέκτη.
218-3.jpg
Σχήμα 3: Σχηματικό διάγραμμα μιας Μερτσέντες με 4Matic, ένα από τα πιο προηγμένα, «ημισκεπτόμενα» συστήματα μετάδοσης και στους 4 τροχούς της 3ης γενιάς. Η φιλοσοφία της Ντάιμλερ - Μπεντς είναι ότι ο οδηγός πρέπει να ειδοποιείται πότε χρειάζεται ή πότε χρησιμοποιεί την τετρακίνηση, όπως και πότε ξεπερνάει τα όρια που επιτρέπουν οι συνθήκες, πιστεύοντας ότι η τετρακίνηση μπορεί να διορθώσει κάθε λάθος του.
218-4.jpg 218-5.jpg
Σχήμα 4 & 5: Διάγραμμα του συστήματος μετάδοσης του Γκολφ Σίνκρο και λεπτομέρειες των άκρων του. Το Σίνκρο διαθέτει και σύστημα ελεύθερου τροχασμού, που το κάνει έτσι συμβατό με τα συστήματα ABS.

Μέχρι στιγμής μόνο η Μερτσέντες προσπάθησε να δει τι θα σήμαιναν τέτοια αυτοκίνητα για τον καθημερινό οδηγό. Βάζοντας ένα αντιπροσωπευτικό δείγμα στον προηγμένο εξομοιωτή της, η Ντάιμλερ Μπεντς ανακάλυψε, ότι ο καθένας προσπαθεί να κινηθεί γρηγορότερα με την τετρακίνηση. Μεταξύ 18 ατόμων που δοκιμάστηκαν, τα 8 έχασαν τον έλεγχο με πίσω κίνηση, τα 12 με τετρακίνηση πρώτης γενιάς, αλλά μόνο 4 με το σύστημα 4Matic που έχει ενσωματωμένο σύστημα προειδοποίησης.
Στα διαγράμματα που δημιούργησαν οι, μηχανικοί της εταιρίας, υπολογίζοντας διάφορες παραμέτρους της κίνησης του αυτοκινήτου ανάλογα με το σύστημα μετάδοσής του, φαίνεται καθαρά πως σε μια ολισθηρή επιφάνεια η τετρακίνηση έχει καλύτερη ελκτική ικανότητα από την εμπρός και την πίσω κίνηση, επιταχύνει καλύτερα κι ανεβαίνει σε δρόμους με μεγαλύτερες κλίσεις. Το καλύτερο μάλιστα αποτέλεσμα επιτυγχάνεται με σύστημα τετρακίνησης με κεντρικό ελεγχόμενο (μπλοκέ) διαφορικό. Στο στεγνό δρόμο επίσης η τετρακίνηση επιτυγχάνει καλύτερη πρόσφυση στις στροφές, με το αυτοκίνητο να αντέχει μεγαλύτερες πλάγιες δυνάμεις χωρίς να φεύγει από την πορεία του. Πολύ μεγάλης σημασίας για την επίτευξη της καλύτερης δυνατής πρόσφυσης σε κάθε επιφάνεια είναι η δυνατότητα ελέγχου της κατανομής της ροπής μεταξύ των τροχών.
Σ' αυτό το θέμα ένας συμπλέκτης συνεκτικής σύζευξης πρέπει να προτιμηθεί από ένα μπλοκέ διαφορικό, είτε κεντρικό είτε μεταξύ των τροχών του ίδιου άξονα. Τα μειονεκτήματα του συνεκτικού συμπλέκτη βρίσκονται στο γεγονός, ότι αντιδρά στις μεταβολές των ρυθμών περιστροφής κι όταν δεν το θέλεις - στο παρκάρισμα για παράδειγμα ή, ακόμα πιο σημαντικό, όταν στρίβεις. Τα μειονεκτήματα όμως αυτά είναι τουλάχιστον αποδεκτά, δεδομένου του λογικού κόστους και του γεγονότος, ότι ένας συνεκτικός συμπλέκτης συνεργάζεται καλύτερα από το μπλοκέ διαφορικό μ' ένα σύστημα ABS. Η συνεκτική σύζευξη έχει εξελιχθεί σε τέτοιο βαθμό που οι μηχανικοί μιλάνε τώρα και για συνεκτική μετάδοση (Viscous Transmission ή VT). Το σύστημα αυτό, τοποθετημένο στο κέντρο επιτρέπει στο σχεδιαστή να ξεφορτωθεί το ένα από τα διαφορικά των αξόνων (που είναι και τα δύο απαραίτητα στην περίπτωση του κλασικού συνεκτικού συμπλέκτη) και σε περίπτωση ύπαρξης και συστήματος ελεύθερου τροχασμού, ακόμα και συμβατότητα με σύστημα ABS. Το αποκαλούμενο Διπλό Συνεκτικό σύστημα (Twin Viscous) είναι ακόμα πιο ριζοσπαστική ιδέα από πλευράς κόστους (μερικά γιαπωνέζικα αυτοκίνητα ήδη το χρησιμοποιούν, ενώ οι Ευρωπαίοι δεν έχουν ξεπεράσει το στάδιο των πρωτοτύπων αν κι ένα τέτοιο σύστημα αντικαθιστά δύο μονάδες κατανομής της ροπής). Η μέγιστη επιβράδυνση στο φρενάρισμα με ασφάλεια ίση μ' αυτήν της μετάδοσης στους 2 τροχούς έγινε ένα βασικό πρόβλημα της τετρακίνησης, γιατί στην περίπτωσή της είναι δυσκολότερο για τους αισθητές του ABS ν' αναγνωρίσουν ότι επίκειται μπλοκάρισμα για ένα δεδομένο τροχό. Έτσι χρειάζεται η εξέλιξη ενός συστήματος ελέγχου της απόκλισης του αυτοκινήτου από την ευθεία στο φρενάρισμα, καθώς το ABS μετακινείται από τα μεγάλα και βαριά αυτοκίνητα προς τα μικρότερα. Γίνεται λοιπόν αναγκαίο να επιβραδύνεται η απόκλιση, ώστε να δίνεται στον οδηγό ο χρόνος ν' αντιδράσει και να γυρίσει ανάποδα το τιμόνι - ένα τυπικό παράδειγμα των επιπλοκών που ανέκυψαν στις τελευταίες γενιές της τετρακίνησης. Η σημερινή αντίληψη της τετρακίνησης στοχεύει στην όσο το δυνατό μικρότερη αλλαγή του συνηθισμένου αυτοκινήτου: στη βελτίωση της πρόσφυσης με διατήρηση του θορύβου και των κραδασμών στα επίπεδα της μετάδοσης στους 2 τροχούς. Η VW είχε μια ιδιαίτερα έξυπνη λύση εδώ με το Γκολφ Σύνκρο και το σύστημα του ελευθέρου τροχασμού σε συνδυασμό μ' ένα συνεκτικό συμπλέκτη. Οι οδηγοί, κατά την άποψη των ανθρώπων της VW, δεν θα έπρεπε να χρειάζεται να επιλέξουν χειροκίνητα την τετρακίνηση στο μέσο μιας δύσκολης κατάστασης, ούτε θα έπρεπε να χάσουν τα οφέλη του ABS, ακόμα και στην κλάση του Γκολφ. Έτσι διάλεξαν ένα συνεκτικό συμπλέκτη, κυρίως επειδή ήταν ο πιο σταθερός από τις λογικές λύσεις σε περίπτωση αντιμετώπισης φρεναρίσματος με τους τροχούς ν' ακουμπούν σ' επιφάνειες με μεγάλες διαφορές στο συντελεστή τριβής (ολισθηρή από τη μια πλευρά, με καλή πρόσφυση από την άλλη).
Παρόμοιες έρευνες της Στάγιερ Πουχ δείχνουν τα οφέλη από τη χρησιμοποίηση ενός κεντρικού άξονα από 3 κομμάτια συνδεδεμένα με «σταυρούς», όσον αφορά τη μείωση του θορύβου και των κραδασμών. Παρόμοια οφέλη, αλλά με 7% λιγότερο βάρος, θα υπήρχαν από ένα μονοκόμματο ή αποτελούμενο από 2 κομμάτια άξονα από συνθετικό υλικό αντί για χάλυβα. Κάτι όμως που χρειάζεται κι άλλη εξέλιξη για να εφαρμοστεί. Το «κούρδισμα» του άξονα και η καθυστέρηση απόκρισης του συνεκτικού συμπλέκτη γίνονται ένας σημαντικός παράγοντας όταν οι μπροστινοί τροχοί ακουμπήσουν σε παγωμένη επιφάνεια, με τους πίσω ν' ακουμπούν σε στεγνή άσφαλτο (μια άλλη ακραία περίπτωση). Η VW πιστεύει, ότι μια σύντομη ολίσθηση των μπροστινών τροχών είναι χρήσιμη για την προειδοποίηση του οδηγού, χωρίς αξιοσημείωτη επίδραση στην πρόσφυση. Σ' αυτήν την περίπτωση αναλαμβάνει ο πίσω άξονας, μέχρι να φτάσει κι αυτός στην παγωμένη επιφάνεια. Η VW, όπως και οι περισσότεροι κατασκευαστές, επιμένει ότι ο Τύπος πρέπει ν' αποφεύγει να παρουσιάζει τη μετάδοση της κίνησης σ’ όλους τους τροχούς σαν ένα «θαύμα» αντί για ένα ακόμα βοήθημα για αύξηση της ασφάλειας. Όπως το θέτει η Μερτσέντες, δεν θέλει κανείς να παρασύρει τον οδηγό μέχρι να βρεθεί σε κατάσταση που δεν ελέγχει.
218-6.jpg
Σχήμα 6: Σχηματική παράσταση του συστήματος Βισκομάτικ της Στάγιερ. Το Βισκομάτικ μπορεί να τοποθετηθεί εξίσου εύκολα και σε προσθιοκίνητα και σε οπισθοκίνητα αυτοκίνητα. Ο συνεκτικός συμπλέκτης είναι στάσιμος και μόνον ο εσωτερικός άξονας περιστρέφεται.
218-7.jpg
Σχήμα 7: Σχηματική παράσταση του συστήματος μετάδοσης της 959, με το κιβώτιο των 6 σχέσεων τα δύο διαφορικά και το συνεκτικό συμπλέκτη. Αυτά που δεν φαίνονται είναι τα ηλεκτρονικά κι αυτά είναι που κάνουν το σύστημα να βρίσκεται μπροστά από κάθε άλλο σήμερα.

Όσον αφορά το μέλλον, μια λύση ίσως είναι το σύστημα Βισκομάτικ της Στάγιερ, που συνδυάζει ένα συνεκτικό συμπλέκτη κι ένα πλανητικό κιβώτιο. Η Στάγιερ το βλέπει σαν το μελλοντικό σύστημα γι' αυτοκίνητα υψηλών επιδόσεων και υψηλής τιμής. Το κλειδί στο σύστημα είναι ένας στάσιμος συνεκτικός συμπλέκτης αντί για έναν περιστρεφόμενο, μ' ένα ενεργοποιούμενο έμβολο να πιέζει τους δίσκους μεταξύ τους.
Μεταξύ άλλων, αυτό στοχεύει στην εξάλειψη της ανάμιξης αέρα και σιλικόνης, που προκαλείται από τη φυγόκεντρο δύναμη στις σημερινές εφαρμογές της συνεκτικής σύζευξης.
Επιτρέπει επίσης πιο μαλακή εμπλοκή και απεμπλοκή. Ένα μέρος του πρόσθετου κόστους (για το πλανητικό κιβώτιο) ανακτάται από τη χρησιμοποίηση λιγότερων δίσκων κι απλούστερου υδραυλικού συστήματος. Το Βισκομάτικ, που είναι σχεδόν έτοιμο για δοκιμές σε επίπεδο παραγωγής, παίρνει δεδομένα από το ρυθμό περιστροφής του άξονα, τη γωνία του συστήματος διεύθυνσης, τη θέση της «πεταλούδας» στην εισαγωγή του κινητήρα, όπως κι από το συμπλέκτη και τα φρένα, και τροφοδοτεί τον μικροϋπολογιστή του. Το αποτέλεσμα στην οδική συμπεριφορά είναι ελαφρά υποστροφή και το σύστημα μπορεί να τοποθετηθεί με την ίδια ευκολία σε προσθιοκίνητα ή οπισθοκίνητα αυτοκίνητα Μ' αυτό και μ' ένα - δύο άλλα συστήματα τρίτης γενιάς να είναι διαθέσιμα τώρα ή στο κοντινό μέλλον, τα φαινομενικά απρόσιτα όνειρα ενός συστήματος σαν της 959 βρίσκονται μόλις ένα βήμα μακριά για τους συνηθισμένους ανθρώπους που είναι οπαδοί της τετρακίνησης.


4X4; ποιο απ' όλα; (4T 210, 3/1988)

Συντάκτης: Πάνος Φιλιππακόπουλος

Η μετάδοση της κίνησης σ όλους τους τροχούς είναι μια γενική αρχή που μπορεί να υλοποιηθεί με πολλούς τρόπους και με αρκετούς συμβιβασμούς. Μια σύντομη περιπλάνηση στο χώρο των τετρακίνητων αυτοκινήτων παραγωγής το αποδεικνύει με τον καλύτερο τρόπο.

Τα συστήματα «τετρακίνησης» δεν χρειάζονται πλέον ιδιαίτερες συστάσεις, αφού έχουν ξεφύγει οριστικά από την περιθωριακή κατηγορία των «εκτός δρόμου», έχουν ξεπεράσει το στάδιο της πειραματικής χρησιμοποίησης στους αγώνες κι έχουν οριστικοποιήσει την παρουσία τους στο χώρο των αυτοκινήτων παραγωγής. Πέρα από τη «μόδα» που δημιουργήθηκε μετά την πετυχημένη χρησιμοποίηση της τετρακίνησης στους αγώνες και που έδωσε την ευκαιρία στους κατασκευαστές να δημιουργήσουν μια αντίστοιχη κατηγορία αυτοκινήτων παραγωγής, δεν υπάρχει αμφιβολία ότι η μετάδοση της κίνησης και στους 4 τροχούς έχει ορισμένα πλεονεκτήματα κάτω από ορισμένες συνθήκες. Η παρουσία της λοιπόν στο χώρο του επιβατικού αυτοκινήτου είναι σίγουρα χρήσιμη, με την προϋπόθεση ότι ο υποψήφιος αγοραστής γνωρίζει τις δυνατότητες και τα όριά της, όπως επίσης και γιατί τη χρειάζεται, πώς τη χρειάζεται, πότε τη χρειάζεται και ποιος θα τη χρησιμοποιεί.
Ένα από τα σημαντικότερα στοιχεία που καθορίζουν το βαθμό χρησιμότητας της μετάδοσης σ' όλους τους τροχούς είναι βέβαια η αρχιτεκτονική της. Δεν αρκεί ν' αποφασίσει κανείς ότι θέλει ροπή σ' όλους τους τροχούς, χρειάζεται να επιλέξει μετά και τον τρόπο που θα μεταδίδεται η ροπή αυτή, καθώς και τα ποσοστά κατανομής της στους δύο άξονες. Κι εδώ υπάρχει μια δυσκολία για τους κατασκευαστές που αποφασίζουν να εμπλακούν σ' αυτόν τον τομέα, δυσκολία που έχει σχέση με την όλη αρχιτεκτονική του αυτοκινήτου. Γιατί πρέπει να πούμε, ότι τα τετρακίνητα αυτοκίνητα που κυκλοφορούν σήμερα στην αγορά δεν σχεδιάστηκαν εξαρχής σαν τέτοια, αλλά αποτελούν πάντα ένα συμβιβασμό μεταξύ των απαιτήσεων της τετρακίνησης και της αρχιτεκτονικής των αυτοκινήτων που είχαν ήδη σε παραγωγή οι κατασκευαστές.
Το ιδανικό τετρακίνητο αυτοκίνητο θα είχε κατανομή βάρους 50-50% εμπρός - πίσω και κατανομή της ροπής επίσης 50-50% στον εμπρός και τον πίσω άξονα. Βέβαια κι αυτό δεν είναι παρά εντελώς θεωρητικό, γιατί μέχρι στιγμής δεν υπάρχει τέτοιο αυτοκίνητο, ώστε να ελεγχθεί στην πράξη η αξιοπιστία της θεωρίας σ' όλες τις συνθήκες (μια τέτοια αρχιτεκτονική, ίσως να ήταν π.χ. άχρηστη στους αγώνες, αφού θα στερούσε τους οδηγούς από τη δυνατότητα να ελέγχουν τη συμπεριφορά του αυτοκινήτου στις στροφές με τη βοήθεια της ισχύος). Το θέμα είναι ότι η αγορά των τετρακίνητων είναι ακόμα πολύ μικρή για να δικαιολογεί, το κόστος εξέλιξης ενός αυτοκινήτου εξαρχής σχεδιασμένου για να ικανοποιεί τις ανάγκες της μετάδοσης και στους 4 τροχούς. Έτσι, όλοι οι κατασκευαστές που θέλησαν να μπουν σ' αυτόν το χώρο, το έκαναν προσαρμόζοντας ανάλογα κάποια προσθιοκίνητα ή οπισθοκίνητα μοντέλα τους που ήδη υπήρχαν. Κι αυτό βέβαια οδήγησε σε συμβιβασμό και σε διαφορετικές λύσεις, αφού διαφορές υπήρχαν και στην αρχιτεκτονική των αρχικών μελετών (εμπρός ή πίσω κίνηση, διαμήκης ή εγκάρσιος κινητήρας, κ.λπ.). Η προσαρμογή αυτή δεν είναι καθόλου απλή, δεδομένου ότι το πρόβλημα δεν περιορίζεται απλώς στην επιλογή των χαρακτηρισμών του συστήματος και στη δημιουργία του πρόσθετου μηχανισμού για τη «λήψη» της κίνησης από το κιβώτιο και τη μετάδοσή της στους άλλους δύο τροχούς (εκτός απ' αυτούς που είναι κινητήριοι στο βασικό μοντέλο). Πέρα απ' αυτά, πρέπει να ληφθεί υπ' όψη και το κόστος του συστήματος και της προσαρμογής του στο αυτοκίνητο, που πρέπει να συγκρατηθεί σε λογικά επίπεδα, καθώς και η αύξηση-του βάρους του αυτοκινήτου, λόγω της προσθήκης του συστήματος τετρακίνησης, που επίσης πρέπει να είναι όσο το δυνατό μικρότερη. Και βέβαια υπάρχει πάντα η πιθανότητα να χρειαστούν κάποιες τροποποιήσεις στο δάπεδο και γενικότερα το «σασί» του αυτοκινήτου, για να δημιουργηθεί ο αναγκαίος χώρος για την τοποθέτηση των διαφόρων μερών του συστήματος, με τη μικρότερη δυνατή επιβάρυνση των χώρων επιβατών και αποσκευών.
210-2a.jpg 210-2b.jpg 210-2c.jpg 210-2d.jpg
Σχήμα 1: Τέσσερα αυτοκίνητα, τέσσερα διαφορετικά συστήματα τετρακίνησης. Το πιο «απλό» στην πραγματοποίησή το αυτό του Άουντι, που βασίστηκε σ’ ένα προσθιοκίνητο αυτοκίνητο με διαμήκη κινητήρα, και το πιο δύσκολο αυτό της BMW, που βασίστηκε σε ένα αυτοκίνητο με κινητήρα μπροστά και κίνηση πίσω. Κάπου ανάμεσα η Λάντσια Δέλτα και το Μάζντα 323, που ήταν μεν προσθιοκίνητα αλλά με εγκάρσιο κινητήρα.

Η απλούστερη λύση για τις δύσκολες στιγμές

210-4.jpg
Σχήμα 2: Για ν' αξίζει τον κόπο η τοποθέτησή του σ' ένα μικρό αυτοκίνητο, ένα σύστημα τετρακίνησης πρέπει να είναι όσο το δυνατό απλούστερο. Αυτό που χρησιμοποιείται στο Σουμπαρού Τζάστι (όπως και στο Αουτομπιάνκι Υ10) δεν διαθέτει κεντρικό διαφορικό κι έτσι η σύνδεση μεταξύ του εμπρός και του πίσω άξονα είναι άκαμπτη. Αναγκαστικά το σύστημα αυτό δεν μπορεί να χρησιμοποιείται οπουδήποτε κι έτσι η τετρακίνηση δεν είναι συνεχής κι επιλέγεται όταν χρειάζεται, με το πάτημα ενός κουμπιού από τον οδηγό.

Η πιο απλή λύση είναι ένα σύστημα μετάδοσης και στους 4 τροχούς, κατάλληλη περισσότερο για μικρά αυτοκίνητα, όπου η εξοικονόμηση βάρους και χώρου είναι πρωταρχικής σημασίας, είναι αυτή που εφαρμόζεται στο Αουτομπιάνκι Υ10 ή στο Σουμπαρού Τζάστι. Η μη συνεχής δηλαδή τετρακίνηση με τους 2 μόνο τροχούς (στην προκειμένη περίπτωση τους μπροστινούς) να παίρνουν κίνηση συνεχώς και τους άλλους δύο κατά βούληση, με το πάτημα ενός κουμπιού από τον οδηγό. Σ' αυτήν την περίπτωση υπάρχει κάποιο σύστημα (μηχανικό ή ηλεκτροϋδραυλικό) που εμπλέκει με τον τελικό άξονα μετάδοσης του κιβωτίου ένα διαμήκη άξονα, ο οποίος μεταδίδει την κίνηση στο πίσω διαφορικό και μέσω αυτού στους πίσω τροχούς, χωρίς τη μεσολάβηση κεντρικού διαφορικού.
Η απουσία κεντρικού διαφορικού έχει σαν συνέπεια να μην ενδείκνυται η χρησιμοποίηση της τετρακίνησης συνεχώς, και ιδιαίτερα στις υψηλές ταχύτητες αλλά ν' αποτελεί κυρίως ένα βοήθημα για τη βελτίωση της πρόσφυσης του αυτοκινήτου σε δύσκολες καταστάσεις (χώμα, λάσπη, χιόνι, βροχή, κ.λπ.). Η εξήγηση είναι εύκολη αν θυμηθεί κανείς την αρχή λειτουργίας του διαφορικού σ' ένα κοινό σύστημα μετάδοσης στους 2 τροχούς. Οι δύο αυτοί κινητήριοι τροχοί δέχονται κατά 50% ο καθένας τη ροπή από τον κινητήρα μέσω του κιβωτίου κι αν προορίζονταν μόνο για να κινούνται στην ευθεία δεν θα υπήρχε κανένα πρόβλημα και θα μπορούσαν να είναι σταθερά συνδεδεμένοι μεταξύ τους. Όταν όμως το αυτοκίνητο κινείται σε μια στροφή, ο τροχός που βρίσκεται προς στο εσωτερικό της στροφής διανύει μικρότερη απόσταση από τον εξωτερικό. Αν οι δύο τροχοί ήταν σταθερά συνδεδεμένοι μεταξύ τους, οπότε θα έπρεπε να περιστρέφονται αναγκαστικά με την ίδια ταχύτητα, τότε ο εξωτερικός τροχός θα υποχρέωνε τον εσωτερικό σε «σπινάρισμα», ενώ αντίστροφα ο εσωτερικός θα έτεινε να τον επιβραδύνει. Πέρα από τη σημαντική φθορά που θα προκαλούσε αυτό στα ελαστικά πολύ γρήγορα, θα δημιουργούσε και αυξημένη καταπόνηση του άξονα σύνδεσης των δύο τροχών «κουρδίζοντάς» τον με τη δημιουργία στρεπτικών τάσεων. Γι’ αυτόν ακριβώς το λόγο παρεμβάλλεται μεταξύ των δύο κινητήριων τροχών το διαφορικό, που, αν κι εξακολουθεί να κατανέμει κατά 50% τη ροπή του κινητήρα στον καθένα από τους δύο τροχούς, τους επιτρέπει να περιστρέφονται με διαφορετική ταχύτητα στις στροφές, εξαλείφοντας το παραπάνω πρόβλημα. Κάτι αντίστοιχο συμβαίνει και στην άκαμπτη σύνδεση των δύο αξόνων στην περίπτωση μετάδοσης της κίνησης και στους 4 τροχούς. Κατά την κίνηση του αυτοκινήτου σε μια στροφή φυσιολογικά οι πίσω τροχοί διανύουν μικρότερη απόσταση από τους μπροστινούς. Θα έπρεπε λοιπόν να μπορούν να περιστρέφονται με μικρότερη ταχύτητα από τους τελευταίους. Επειδή όμως οι δύο άξονες συνδέονται σταθερά μέσω του διαμήκους κεντρικού άξονα, δημιουργείται σ' αυτόν αντίστοιχο πρόβλημα στρεπτικών τάσεων μ' αυτό που θα υπήρχε σ' έναν άξονα κινητήριων τροχών, χωρίς διαφορικό, όπως επίσης προκαλείται και αυξημένη φθορά στα ελαστικά (και στο όριο δημιουργούνται και προβλήματα στη συμπεριφορά του αυτοκινήτου, αφού η κίνηση με ολισθαίνοντες τροχούς δεν συνεπάγεται βέβαια και ιδανική πρόσφυση). Γιατί λοιπόν να χρησιμοποιηθεί ένα τέτοιο σύστημα; Η απάντηση βρίσκεται στο μεγάλο μειονέκτημα του διαφορικού, το οποίο είναι το ίδιο με το μεγάλο του πλεονέκτημα, το γεγονός δηλαδή ότι επιτρέπει στους δύο κινητήριους τροχούς να περιστρέφονται με διαφορετική ταχύτητα μεταξύ τους. Σε μια οριακή κατάσταση όταν δηλαδή ο ένας τροχός πατήσει σε επιφάνεια με μηδενικό πρακτικά συντελεστή τριβής (π.χ. άμμο, πάγο, κ.λπ.) και χάσει την πρόσφυσή του, αρχίζει να περιστρέφεται «τρελά» και ο τροχός που έχει πρόσφυση ακινητοποιείται, γιατί δεν μεταδίδεται σ' αυτόν ωφέλιμη ροπή (όπως είπαμε η ροπή που μεταδίδεται στον ένα τροχό είναι αναγκαστικά ίση μ' αυτήν που μεταδίδεται στον άλλο). Αν λοιπόν ο κινητήρας δεν μεταδίδει ροπή μόνο στον ένα άξονα, αλλά και στους δύο, υπάρχει μεγάλη πιθανότητα να μην έχουν χάσει την πρόσφυση και οι άλλοι δύο τροχοί και να μπορέσουν έτσι να κινήσουν το αυτοκίνητο. Επειδή δε ο δικός του άξονας συνδέεται άμεσα με το κιβώτιο και δεν εξαρτάται καθόλου από τον άλλο, μπορεί να μεταδοθεί σ' αυτόν ακόμα κι αν οι τροχοί του άλλου έχουν χάσει την πρόσφυσή τους. Ένα απλό λοιπόν σύστημα τετρακίνησης μπορεί να λύσει πολλά προβλήματα σ' ένα αυτοκίνητο όταν αυτό χρειαστεί να κινηθεί σε μια «δύσκολη» επιφάνεια. Ακόμα και στην περίπτωση που δεν έχει κολλήσει το αυτοκίνητο, αλλά κινείται σε δρόμο με μικρό και μεταβαλλόμενο συντελεστή τριβής, ένα τέτοιο σύστημα μπορεί να επιτρέψει τη βελτίωση της πρόσφυσής του κι επομένως την ανετότερη και ασφαλέστερη οδήγησή του. Επειδή όμως δεν μιλάμε για εκτός δρόμου, όπου τα συστήματα αυτά είναι γνωστά από πολύ παλιά, αλλά για κοινά επιβατικά αυτοκίνητα, που θα χρειαστεί να κινηθούν και με μεγάλες ταχύτητες σε στεγνούς δρόμους, είναι απαραίτητο να υπάρχει η δυνατότητα απεμπλοκής της τετρακίνησης, μια και ο κεντρικός της άξονας δεν επιτρέπει τη σχετική κίνηση μεταξύ των δύο αξόνων των τροχών. Δυνατότητα που υπάρχει και στα δύο μοντέλα που προαναφέραμε και που επιλέγεται απλούστατα, με το πάτημα ενός κουμπιού.

Η λύση του κεντρικού διαφορικού

Σε αυτοκίνητα αυτής της κατηγορίας είναι δύσκολο να χρησιμοποιηθεί οποιαδήποτε λύση τετρακίνησης πέρα από τη βασική, δεδομένου ότι για να ξεφύγει κανείς απ' αυτή πρέπει να περάσει σε τελείως διαφορετική κατηγορία συστημάτων, προσθέτοντας αρκετό βάρος και μειώνοντας τους ήδη μικρούς χώρους ενός τέτοιου αυτοκινήτου και φυσικά αυξάνοντας σημαντικά την τιμή του. Αυτό συμβαίνει γιατί η προσθήκη ενός κεντρικού συστήματος κατανομής της ροπής στους δύο άξονες δεν μπορεί να περιοριστεί σ' ένα κοινό διαφορικό, που ουσιαστικά θ' αχρήστευε τα πλεονεκτήματα του συστήματος τετρακίνησης! Η εξήγηση βρίσκεται και πάλι στην αρχή λειτουργίας του διαφορικού. Όπως ακριβώς, στην περίπτωση του διαφορικού μεταξύ των δύο κινητήριων τροχών, είναι δυνατό ο ένας τροχός να περιστρέφεται «τρελά» και ο άλλος ν' ακινητοποιηθεί γιατί δεν εφαρμόζεται σ' αυτόν ωφέλιμη ροπή, το ίδιο ακριβώς θα συνέβαινε και στους άλλους δύο τροχούς λόγω του κεντρικού διαφορικού. Αφού οι δύο άξονες συνδέονται μέσω διαφορικού, το γεγονός ότι δεν μεταδίδεται ωφέλιμη ροπή στον ένα σημαίνει ότι δεν μεταδίδεται και στον άλλο. Ένας μόνο τροχός δηλαδή που θα έπεφτε σε επιφάνεια μηδενικής τριβής και θ' άρχιζε να περιστρέφεται «τρελά», θ' ακινητοποιούσε τους υπόλοιπους τρεις. Χρειάζεται λοιπόν ένα διαφορικό περιορισμένης ολίσθησης, που θα δημιουργούσε όμως εν μέρει τα προβλήματα της άκαμπτης σύνδεσης (φθορά ελαστικών, «κούρδισμα» κεντρικού άξονα, κ.λπ.), ή ένα διαφορικό με δυνατότητα μετατροπής σε «μπλοκέ» χειροκίνητα (μ' ένα κουμπί ή ένα μοχλό), μόνο στην περίπτωση που θα χρειαστεί. Κάτι που αυξάνει βέβαια και την πολυπλοκότητα και το βάρος και το κόστος του συστήματος. Αυτή η λύση είχε επιλεγεί π.χ. για το παλιό Άουντι 90 Κουάτρο, όπου υπήρχε η δυνατότητα μπλοκαρίσματος, του κεντρικού και του πίσω διαφορικού (όχι όμως και του μπροστινού, γιατί κάτι τέτοιο θα είχε πολύ δυσάρεστες συνέπειες στην κατευθυντικότητα του αυτοκινήτου τις στροφές). Έτσι, ακόμα και στην περίπτωση «σπιναρίσματος» κάποιου (ή και των δύο) από τους εμπρός τροχούς, το μπλοκάρισμα του κεντρικού διαφορικού επέτρεψε την κίνηση του αυτοκινήτου από τους πίσω, στους οποίους μεταδιδόταν σ' αυτήν την περίπτωση όλη η ροπή του κινητήρα (ενώ με το μπλοκάρισμα του πίσω διαφορικού επιτρεπόταν η παροχή κίνησης από τον πίσω άξονα σε περίπτωση σπιναρίσματος ενός από τους τροχούς του). Η λύση βέβαια αυτή είχε το μειονέκτημα της δημιουργίας αυξημένων μηχανικών τάσεων στον κεντρικό άξονα, όταν αυτός αναλάμβανε να μεταφέρει ολόκληρη τη ροπή στον πίσω άξονα.
Στην ίδια φιλοσοφία βασίζεται και το σύστημα μετάδοσης του Μάζντα 323 Τούρμπο 4X4, όπου όμως δεν υπάρχει δυνατότητα μπλοκαρίσματος του πίσω διαφορικού, αλλά μόνο του κεντρικού, το οποίο είναι επικυκλικού τύπου και κάτω από κανονικές συνθήκες (όταν δηλαδή δεν είναι μπλοκαρισμένο) κατανέμει τη ροπή 50:50 στους δύο άξονες. Το πρόβλημα με το Μάζντα ήταν ότι σ' αντίθεση με το Άουντι, ο κινητήρας του είναι εγκάρσιος, κάτι που σημαίνει ότι χρειαζόταν εκτός από την κατανομή της ροπής και η «στροφή» της μισής απ' αυτή κατά 90°, ώστε να κατευθυνθεί μέσω του κεντρικού άξονα στους πίσω τροχούς. Γι' αυτόν ακριβώς το λόγο το «κεντρικό» διαφορικό τοποθετήθηκε μπροστά, στην έξοδο του κιβωτίου, κι από εκεί μ' ένα σύστημα κωνικών γραναζιών μεταδίδεται σε γωνία 90° η κίνηση στους πίσω τροχούς. Δεν πρέπει τέλος να ξεχάσουμε ένα άλλο μειονέκτημα των διαφορικών με απλό σύστημα μπλοκαρίσματος, που δημιουργήθηκε πρόσφατα, με την εμφάνιση των σύγχρονων τεχνολογικών εξελίξεων. Πρόκειται για το πρόβλημα που δημιουργούν στα συστήματα αντιμπλοκαρίσματος των τροχών κατά το φρενάρισμα (ABS). Και συγκεκριμένα, όταν επιλέγεται το μπλοκάρισμα των διαφορικών, οι τροχοί είναι πλέον σταθερά συνδεδεμένοι μεταξύ τους, έτσι ώστε υπάρχει η πιθανότητα σ' ένα δυνατό φρενάρισμα να μπλοκάρουν όλοι ταυτόχρονα. Το ABS όμως λειτουργεί με την ανίχνευση μεγάλων διαφορών στην ταχύτητα περιστροφής των τροχών, οι οποίες σημαίνουν ότι κάποιος (ή κάποιοι) από τους τροχούς τείνει να ακινητοποιηθεί ενώ το αυτοκίνητο κινείται. Όταν λοιπόν υπάρχει η δυνατότητα ταυτόχρονου μπλοκαρίσματος όλων των τροχών, το ABS δεν ανιχνεύει βέβαια καμία διαφορά μεταξύ των ταχυτήτων περιστροφής τους κι έτσι «μπερδεύεται» και δεν επιδρά καθόλου στα φρένα, αφήνοντάς τα να μπλοκάρουν. Γι’ αυτόν το λόγο ή Άουντι είχε ένα σύστημα στα παλιότερα τετρακίνητα μοντέλα της, που αποσυνέδεε αυτόματα το ABS μόλις ο οδηγός επέλεγε τη μετατροπή των διαφορικών σε «μπλοκέ».

Η επόμενη γενιά: ενηλικίωση

Από την πρώτη στιγμή λοιπόν της εμφάνισης των τετρακίνητων επιβατικών αυτοκινήτων ήταν φανερό πως χρειαζόταν ένα πιο ευέλικτο σύστημα από το κοινό διαφορικό για την κατανομή της ροπής στους δύο άξονες. Όχι απαραίτητα για κάθε αυτοκίνητο, αφού η ανάγκη για την κεντρική ρύθμιση της κατανομής της ροπής εξαρτάται από το χαρακτήρα του αυτοκινήτου και τις συνθήκες χρησιμοποίησής του, αλλά τουλάχιστον για τα αυτοκίνητα υψηλών επιδόσεων με συνεχή μετάδοση της κίνησης και στους 4 τροχούς.
Η λύση δόθηκε με την εμφάνιση της νέας γενιάς συστημάτων ελεγχόμενης κατανομής της ροπής, δηλαδή του συμπλέκτη συνεκτικής σύζευξης Φέργκιουσον και του διαφορικού Τόρσεν. Το τελευταίο επιλέχτηκε από την Άουντι για την αντικατάσταση του συμβατικού κεντρικού διαφορικού των παλιών Κουάτρο, ώστε να σταματήσει το πρόβλημα της αχρήστευσης του ABS σε περίπτωση μπλοκαρίσματος, του κεντρικού διαφορικού, αλλά και να υπάρχει πάντα η καλύτερη δυνατή κατανομή της ροπής, ανάλογα με τις συνθήκες κίνησης του αυτοκινήτου.
210-5.jpg
Σχήμα 3: Το σύστημα των πρώτων τετρακίνητων Άουντι με το συμβατικό κεντρικό διαφορικό δημιουργούσε προβλήματα στη λειτουργία του ABS, όταν το διαφορικό γινόταν «μπλοκέ». Η νέα γενιά των «Κουάτρο» έχει κεντρικό διαφορικό τύπου «Τόρσεν», επιτρέποντας έτσι τη συνεχή λειτουργία του ABS αλλά και κάνοντας το σύστημα περισσότερο ευέλικτο.

Το Άουντι 90 αποτελεί και μια από της ευκολότερες περιπτώσεις προσθήκης της τετρακίνησης για τους μηχανικούς, αφού έχει διαμήκη κινητήρα και μπροστινή κίνηση. Πέρα από το γεγονός ότι δεν υπάρχει έτσι ανάγκη για «στροφή» της μισής ροπής όπως στα αυτοκίνητα με εγκάρσιο κινητήρα, η αρχιτεκτονική αυτή επιτρέπει γενικά τον περιορισμό του όγκου του συστήματος τετρακίνησης, στα χαμηλότερα δυνατά επίπεδα. Η Αουντι μάλιστα χρησιμοποίησε μια έξυπνη λύση γι' αυτό, περνώντας τον άξονα που μεταδίδει την κίνηση στους εμπρός τροχούς μέσα από τον κοίλο τελικό άξονα του κιβωτίου. Και με το νέο σύστημα η κατανομή της ροπής εξακολουθεί να είναι 50:50 στους δύο άξονες, μόνο όμως κάτω από κανονικές συνθήκες. Σε περίπτωση που κάποιος από τους τροχούς ακουμπήσει σε επιφάνεια μηδενικής τριβής το κεντρικό διαφορικό Τόρσεν κατανέμει πλέον άνισα τη ροπή, με το μεγαλύτερο μέρος της να πηγαίνει στον άξονα με την καλύτερη πρόσφυση. Για τον πίσω άξονα η Άουντι διατήρησε το παλιό συμβατικό διαφορικό με δυνατότητα μπλοκαρίσματος από τη θέση του οδηγού.
210-3.jpg
Σχήμα 4: Ανατομία του συστήματος μετάδοσης της BMW 325 IX. Η τοποθέτηση του κιβωτίου πίσω από τους μπροστινούς τροχούς και του κεντρικού διαφορικού πίσω απ' αυτό δημιούργησε την ανάγκη παράκαμψής του από τον άξονα μετάδοσης της κίνησης στο εμπρός διαφορικό. Η λύση στο πρόβλημα ήταν η μετατόπιση του άξονα προς τ' αριστερά και η κίνηση του από το κεντρικό διαφορικό μέσω αλυσίδας.

Στον αντίποδα ακριβώς του Άουντι βρίσκεται το BMW 325 iX (ή το Φορντ Σιέρα 4X4). Η αρχιτεκτονική του βασικού μοντέλου από το οποίο προήλθε αποτελεί τη δυσκολότερη ίσως βάση για την εφαρμογή της τετρακίνησης, έχοντας τον κινητήρα μπροστά και την κίνηση πίσω. Στο σύστημα της BMW η έξοδος του κιβωτίου (που είναι στο πίσω μέρος του) οδηγείται στο κεντρικό διαφορικό, το οποίο περιλαμβάνει μια αλυσίδα για την κίνηση του άξονα που μεταδίδει την κίνηση στους εμπρός τροχούς και ο οποίος είναι μετατοπισμένος προς τ' αριστερά σε σχέση με τον άξονα συμμετρίας του αυτοκινήτου, για να μπορέσει να παρακάμψει το σύνολο κινητήρα - κιβωτίου που βρίσκεται μπροστά του. Η μετάδοση της κίνησης προς τα πίσω δεν παρουσιάζει βέβαια κανένα πρόβλημα, αφού το 325ί είχε ούτως ή άλλως διαμήκη άξονα μετάδοσης της κίνησης στους πίσω τροχούς. Το κεντρικό διαφορικό του BMW είναι επικυκλικού τύπου, με την κίνηση να μεταδίδεται από το κιβώτιο στους «πλανήτες» κι από εκεί να κατευθύνεται προς τα εμπρός μέσω του «ήλιου» και προς τα πίσω μέσω του «δακτυλίου» (σ.σ.: όχι του. .. γνωστού!). Η κατανομή της ροπής είναι 33% στον εμπρός άξονα και 67% στον πίσω. Το κεντρικό διαφορικό όμως, όπως και το πίσω συνοδεύονται από συμπλέκτη συνενωτικής σύζευξης Φέργκιουσον για την αποφυγή του «σπιναρίσματος». Έτσι, ενώ υπάρχει η δυνατότητα μικρών διαφορών μεταξύ των ταχυτήτων περιστροφής των δύο αξόνων ή μεταξύ των ταχυτήτων των δύο πίσω τροχών, ώστε ν' αποφεύγεται το «κούρδισμα» του κεντρικού ή του πίσω άξονα στις στροφές, σε περίπτωση που ο ένας τροχός (ή ο ένας άξονας) αρχίσει να σπινάρει και η ταχύτητά του ξεπεράσει κατά πολύ αυτή του άλλου, ο συνεκτικός συμπλέκτης τον «φρενάρει» και τον υποχρεώνει να ακολουθήσει τον ίδιο ρυθμό περιστροφής με τον τροχό (ή τον άξονα) με την καλύτερη πρόσφυση. Αυτό βέβαια σημαίνει και άνιση κατανομή της ροπής (ή μάλλον, στην περίπτωση του κεντρικού διαφορικού, περισσότερο άνιση, αφού ήδη μεταδίδεται σε διαφορετικά ποσοστά στον κάθε άξονα) με το μεγαλύτερο μέρος της να μεταδίδεται εκεί που υπάρχει μεγαλύτερη πρόσφυση. Σ' αντίθεση με το σύστημα της Άουντι, που επιτρέπει πλέον χωρίς πρόβλημα τη χρησιμοποίηση του ABS, το σύστημα της BMW μπορεί κάτω από ορισμένες συνθήκες να οδηγήσει στο μπλοκάρισμα όλων των τροχών. Παρ' όλα αυτά, η τετρακίνητη 325 διαθέτει ABS και το πρόβλημα ξεπερνιέται με την ύπαρξη ενός διακόπτη υδραργύρου, που σε περίπτωση ακινητοποίησης των τροχών, ανιχνεύει κατά πόσο το αυτοκίνητο είναι σταματημένο, οπότε δεν υπάρχει πρόβλημα μπλοκαρίσματος, ή κινείται, οπότε υπάρχει πρόβλημα κι επεμβαίνει το ABS. Μια άλλη περίπτωση αυτοκινήτου με σύστημα συνεχούς τετρακίνησης της «δεύτερης γενιάς» είναι αυτή της Λάντσια Δέλτα HF 4WD. Σ' αντίθεση με τα BMW το μοντέλο αναφοράς ήταν εδώ προσθιοκίνητο και σ' αντίθεση με το Άουντι η Δέλτα έχει εγκάρσιο κινητήρα. Έτσι υπήρχε κι εδώ ένα πρόβλημα αντίστοιχο με του Μάζντα, της «στροφής» δηλαδή κατά 90° του μέρους της ροπής που μεταδίδεται προς τους πίσω τροχούς. Και η λύση που χρησιμοποιήθηκε είναι αντίστοιχη με του Μάζντα αν και πιο σύνθετη (και πιο σύγχρονη). Το «κεντρικό» διαφορικό είναι κι εδώ τοποθετημένο αρκετά μπροστά, αμέσως πίσω από τον κινητήρα και προς τ' αριστερά. Είναι κι αυτό επικυκλικού τύπου και μεταδίδει το 56% της ροπής στον εμπρός άξονα και το 44% στον πίσω. Δίπλα του ακριβώς βρίσκεται το σύστημα κωνικών γραναζιών που στέλνει τη ροπή στους πίσω τροχούς και το διαφορικό των μπροστινών τροχών. Στην πράξη δηλαδή το «κεντρικό» και το «εμπρός» διαφορικό βρίσκονται στην ίδια εγκάρσια ευθεία. Τέλος, δίπλα από το τελευταίο βρίσκεται ένας συνεκτικός συμπλέκτης Φέργκιουσον, όχι βέβαια για τον έλεγχο του «εμπρός» διαφορικού αλλά του «κεντρικού» έτσι ώστε ν' αποφεύγεται το «σπινάρισμα» κάποιου από τους δύο άξονες. Στη Λάντσια όμως είναι αυτόματος και ο έλεγχος του πίσω άξονα, χάρη στην τοποθέτηση ενός διαφορικού Τόρσεν μεταξύ των πίσω τροχών. Έτσι στο σύνολό του το σύστημα μετάδοσής της έχει αυτόματο έλεγχο του «σπιναρίσματος» οποιαδήποτε στιγμή και δεν χρειάζεται καμία επέμβαση του οδηγού γι' αυτό.
210-6.jpg
Σχήμα 5: Ένα από τα πιο ολοκληρωμένα συστήματα τετρακίνησης είναι αυτό της Λάντσια Δέλτα HF 4WD, με κεντρικό επικυκλικό διαφορικό που συνοδεύεται από συνεκτικό συμπλέκτη Φέργκιουσον και με διαφορικό Τόρσεν πίσω. Η εγκάρσια τοποθέτηση του κινητήρα, που δημιούργησε την ανάγκη για «στροφή» της ροπής που μεταδίδεται στον πίσω άξονα κατά 90°, οδήγησε στη δημιουργία ενός ογκώδους συνόλου μετάδοσης πίσω από τον κινητήρα, που περιλαμβάνει το «κεντρικό» διαφορικό, το εμπρός διαφορικό και το συνεκτικό συμπλέκτη, τοποθετημένα το ένα πλάι στο άλλο.

Η εποχή των ηλεκτρονικών

Ανατρέχοντας λίγο στα όσα αναφέραμε μέχρι στιγμής, θα μπορούσε κανείς ν' αναρωτηθεί τι παραπάνω θα έπρεπε να περιμένουμε από ένα σύστημα μετάδοσης και στους 4 τροχούς. Τα πιο σύνθετα από τα συστήματα που αναφέραμε φαίνονται να είναι ολοκληρωμένα και ν' ανταποκρίνονται με τον καλύτερο δυνατό τρόπο στις ανάγκες της κίνησης σ' οποιοδήποτε είδος επιφάνειας.
Όποιος θα έκανε όμως μια τέτοια σκέψη, θα είχε ξεχάσει ότι ζούμε στην εποχή των ηλεκτρονικών, κι ότι όλα τα παραπάνω συστήματα είναι μηχανικά. Κι ένα μηχανικό σύστημα, όσο ολοκληρωμένο και πολύπλοκο κι αν είναι, δεν μπορεί να πετύχει τη μεγάλη ακρίβεια που επιτυγχάνεται με τη χρησιμοποίηση των ηλεκτρονικών. Μια και η τετρακίνηση λοιπόν είναι ένα πρόβλημα ακριβείας, της μεγαλύτερης δυνατής ακριβείας στη σωστή κατανομή της ροπής στους δύο άξονες ώστε να υπάρχει η καλύτερη δυνατή πρόσφυση, ήταν απίθανο να μη σκεφτεί (και να μην μπορέσει) κάποια στιγμή κάποιος κατασκευαστής να πετύχει αυτήν την ακρίβεια με τη βοήθεια των ηλεκτρονικών.
210-1.jpg
Σχήμα 6: Η εποχή των ηλεκτρονικών έφτασε και στην τετρακίνηση. Ο έλεγχος του συστήματος ΜΡ-Τ της Σουμπαρού με τον πολύδισκο συμπλέκτη ανατέθηκε σ' έναν ηλεκτρονικό υπολογιστή, που λαμβάνει υπ' όψη του τη θέση της «πεταλούδας» του γκαζιού, τη σχέση μετάδοσης του αυτόματου κιβώτιου και την ταχύτητα περιστροφής των τροχών, και αυξομειώνει ανάλογα την υδραυλική πίεση στο συμπλέκτη, μεταβάλλοντας τα ποσοστά της ροπής που αυτός μεταδίδει σε καθέναν από τους δύο άξονες. Έτσι, ο τρόπος μετάδοσης μεταβάλλεται συνεχώς ανάλογα με τις συνθήκες και μπορεί να είναι από μετάδοση σχεδόν στους 2 μόνο τροχούς μέχρι άκαμπτη μετάδοση και στους 4.

Αυτός ο κάποιος ήταν η Σουμπαρού, πρωτοπόρος της τετρακίνησης σε αυτοκίνητα παραγωγής, που σκέφτηκε να συνδυάσει το σύστημα του πολύδισκου συμπλέκτη (ΜΡ-Τ) που είχε χρησιμοποιήσει από το 1981 για την κατανομή της ροπής σε τετρακίνητα μοντέλα της, μ' ένα ηλεκτρονικό υπολογιστή. Με το νέο ηλεκτροϋδραυλικό σύστημα που δημιουργήθηκε απ' αυτό το συνδυασμό έχουμε πλέον ενεργητική μετάδοση και στους 4 τροχούς, αφού ο υπολογιστής ρυθμίζει συνεχώς την κατανομή της ροπής ανάλογα με τον τρόπο οδήγησης του αυτοκινήτου και τις συνθήκες του δρόμου. Για να το πετύχει αυτό, δέχεται συνεχώς πληροφορίες για το άνοιγμα της «πεταλούδας» του γκαζιού, τη σχέση μετάδοσης του αυτόματου κιβώτιου των 4 σχέσεων που επίσης ελέγχεται από τον υπολογιστή, και την ταχύτητα περιστροφής των τροχών. Με βάση ένα πρόγραμμα βελτίωσης λειτουργίας του συστήματος που βρίσκεται στη μνήμη του, ο υπολογιστής δίνει εντολή για αυξομειώσεις της υδραυλικής πίεσης στο συμπλέκτη (που παίζει ρόλο ανάλογο, με του κεντρικού διαφορικού), μεταβάλλοντας έτσι τα ποσοστά της ροπής που μεταδίδονται στους δύο άξονες. Έτσι το αυτοκίνητο έχει πάντα την πιο κατάλληλη μετάδοση για τις συγκεκριμένες συνθήκες, που κυμαίνεται από σχεδόν αποκλειστικά στους δύο τροχούς μέχρι ολοκληρωτική τετρακίνηση με άκαμπτη σύνδεση μεταξύ των αξόνων (ανάλογη δηλαδή μ' αυτήν που επιτυγχάνεται μ' ένα μπλοκαρισμένο κεντρικό διαφορικό ή μ' ένα σύστημα τετρακίνησης χωρίς κεντρικό διαφορικό).
Άσχετα με το τελικό αποτέλεσμα στην οδική συμπεριφορά του αυτοκινήτου, που δεν το γνωρίζουμε μέχρι τη στιγμή που γράφονται αυτές οι γραμμές, το σύστημα της Σουμπαρού αποτελεί ίσως τον προάγγελο της νέας γενιάς συστημάτων τετρακίνησης και της βαθμιαίας ενοποίησης της λειτουργίας του συνόλου κινητήρα - μετάδοσης, που αναμένεται να έχει ολοκληρωθεί στα αυτοκίνητα του 2000. Η ενοποίηση αυτή θα επιτευχθεί με τη βοήθεια των ηλεκτρονικών μικροϋπολογιστών και θα έχουμε πλέον ένα ενιαίο σύστημα κίνησης του αυτοκινήτου, οι παράμετροι λειτουργίας του οποίου θα είναι συνεχώς μεταβαλλόμενες και θα ρυθμίζονται από το μικροϋπολογιστή ώστε να είναι σε πλήρη αρμονία μεταξύ τους με τις εξωτερικές συνθήκες και με τις απαιτήσεις (και τις ικανότητες) του οδηγού.

Όπως είδαμε λοιπόν, δεν υπάρχει ακόμα η τέλεια λύση στην τετρακίνηση και η επιλογή της τελευταίας για κάποιο μοντέλο είναι πάντα προϊόν συμβιβασμών. Εξαρτάται ποιό αυτοκίνητο θέλει κανείς να μετατρέψει σε τετρακίνητο, τι ακριβώς περιμένει απ' αυτό και πόση αύξηση του κόστους είναι διατεθειμένος να δεχτεί. Το καλύτερο ίσως παράδειγμα για την αναγκαιότητα αυτών των συμβιβασμών αποτελεί το Πεζό 405, για το οποίο επιλέχτηκε η δημιουργία δύο τετρακίνητων εκδόσεων. Μία πιο απλή για τη «φτηνή» 2λιτρη έκδοση του αυτοκινήτου, που θα κοστίζει 10.000 περίπου φράγκα (γύρω στις 240.000 δρχ.) παραπάνω από την προσθιοκίνητη έκδοση, και μια πιο εξελιγμένη, που θα τοποθετείται στην 16βάλβιδη έκδοση με τους 160 ίππους και θα κοστίζει συνολικά 50-60.000 φράγκα (1,2-1,45 εκατ. δρχ.) παραπάνω από την προηγούμενη. Η απλή έκδοση «χειροκίνητη» όπως την ονομάζει η Πεζό, θα διαθέτει κεντρικό επικυκλικό διαφορικό και συμβατικά διαφορικά εμπρός - πίσω και θα υπάρχει δυνατότητα μπλοκαρίσματος του κεντρικού και του πίσω διαφορικού με το πάτημα ενός διακόπτη από τον οδηγό, μόνο σε πολύ μικρές ταχύτητες, για να μπορεί να ξεφύγει το αυτοκίνητο από κάποιο «κόλλημα». Αμέσως μόλις η ταχύτητα ξεπεράσει τα 26 χλμ./ώρα, τα διαφορικά θα ξεμπλοκάρουν αυτόματα. Η πιο εξελιγμένη (και ακριβής) έκδοση, που η Πεζό ονομάζει «αυτόματη» και θα έχει περισσότερο σπορ χαρακτήρα, θα διαθέτει επίσης επικυκλικό κεντρικό διαφορικό, που θα συνοδεύεται όμως από συνεκτικό συμπλέκτη Φέργκιουσον για περιορισμό του «σπιναρίσματος» των αξόνων και διαφορικό Τόρσεν, πίσω (το εμπρός διαφορικό είναι φυσικά συμβατικό). Διαλέγετε και παίρνετε ανάλογα αν θέλετε αυτοκίνητο «οικογενειακό» ή «σπορτίφ», φτηνότερο ή ακριβότερο, άνετο ή γρήγορο κ.λπ. Ούτως ή άλλως η τετρακίνηση δεν αποτελεί πανάκεια, δεν είναι λύση για όλα τα προβλήματα, τουλάχιστον με τη μορφή που υπάρχει σήμερα. Η επιλογή της λοιπόν δεν εξαρτάται παρά από τις ανάγκες και το πορτοφόλι του καθενός. Γι' αυτό και δεν καλύπτει ακόμη παρά ένα μικρό ποσοστό της αγοράς.


Κίνηση στους 4 τροχούς (4Τ 178, 7/1985)

Συντάκτης: Κλεάνθης Τριανταφυλλίδης

Αίνιγμα μιας σύγχρονης Σφίγγας: Τι είναι αυτό που αρχικά περπατούσε με τα δύο και τώρα, που εξελίχθηκε, αρχίζει να περπατάει με τα τέσσερα;
ΔΕΝ ΧΡΕΙΑΖΕΤΑΙ ΝΑ ΕΙΝΑΙ ΚΑΝΕΙΣ… Οιδίποδας, για ν' απαντήσει. Αρκεί να ρίξει μια ματιά στα καινούρια μοντέλα αυτοκινήτων, που έχουν παρουσιαστεί τα δύο-τρία τελευταία χρόνια. Τα αυτοκίνητα με κίνηση και στους 4 τροχούς «ξεφυτρώνουν» παντού, σαν μανιτάρια, μ' έναν όλο και αυξανόμενο ρυθμό. Τα αρχικά «4WD» και «4x4» έχουν γίνει πια μόδα, επισκιάζοντας ακόμα και τη μέχρι τώρα «μαγική» λέξη «TURBO»!
Ελάχιστοι γνωρίζουν τη Μάιμπαχ του 1922, το αυτοκίνητο που καθιέρωσε την τοποθέτηση φρένων και στους 4 τροχούς. Δεν υπάρχει όμως ούτε ένας, που να μην έχει ακούσει για το Άουντι Κουάτρο. Μπορεί το μονοθέσιο Ρ99 4WD της BRM να κέρδιζε (δευτερεύοντες) αγώνες το 1961. Μπορεί η Φέργκιουσον να κατασκεύασε το επιβατικό πρωτότυπο R5, το 1965 και να έβαλε σε περιορισμένη παραγωγή το Τζένσεν FF V8, το 1968. Μπορεί να δοκιμάστηκαν αυτοκίνητα Φόρμουλα 1 με κίνηση στους 4 τροχούς, το 1969-70, και μπορεί να παρουσίασε η Σουμπαρού τα πρώτα «τετρακίνητα» επιβατικά μεγάλης παραγωγής, από το 1979.
Όμως, το Άουντι Κουάτρο του 1980 είναι αυτό που συνέδεσε το όνομά του με την κίνηση στους 4 τροχούς. Και δίκαια, γιατί αυτό την καθιέρωσε.
Πριν εμφανιστεί το Κουάτρο, η μετάδοση της κίνησης στους 4 τροχούς ήταν ένα σύστημα που, κατά γενική παραδοχή, προοριζόταν αποκλειστικά για ειδικά αυτοκίνητα, που έπρεπε να κινούνται σε δύσβατα εδάφη και δύσκολες συνθήκες. Αυτή τη δυνατότητα διαφήμιζε κι η Σουμπαρού, για τα δικά της (επιβατικά) Λεόνε 4WD. Στα μάτια του κόσμου, λοιπόν, η «τετρακίνηση» ήταν μία έννοια συνδεδεμένη ακόμα με τα διάφορα αργά και «απολίτιστα» οχήματα «κάθε εδάφους» - τα λεγόμενα «τζιπ». Η εμφάνιση του Κουάτρο άλλαξε ριζικά αυτή τη θεώρηση. Ενώ οι «τετρακίνητες» Φόρμουλα 1 (Λότους, Μακ Λάρεν, Ματρά κ.λπ.) είχαν αποτύχει παταγωδώς, το Κουάτρο πέτυχε, μεταμορφώνοντας κυριολεκτικά τους αγώνες ράλλυ. Και, καθώς η προβολή των αγώνων αυτών γινόταν ολοένα και μεγαλύτερη, ο κόσμος έμαθε για το αγωνιστικό Κουάτρο - και ο Τύπος «ανακάλυψε» τα πλεονεκτήματα του αντίστοιχου Άουντι παραγωγής.
Από τότε, η εξάπλωση της «τετρακίνησης» πήρε διαστάσεις χιονοστιβάδας. Και, όπως δεν νοείται σήμερα κορυφαίο αυτοκίνητο ράλλυ με την κίνηση μόνο στους 2 τροχούς, έτσι και σε λίγα χρόνια μπορεί να είναι αδιανόητη η παρουσίαση αυτοκινήτου «σπορ» - ή αυτοκινήτου γενικά - που να μην έχει σύστημα μετάδοσης της κίνησης και στους 4 τροχούς.
Ποιά είναι όμως τα θεωρητικά και πρακτικά πλεονεκτήματα του συστήματος αυτού - και ποιά τα μειονεκτήματά του;

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Σχήμα 1: Σύστημα 4x4 «κατ' επιλογή. Το αυτοκίνητο, με το χειρισμό ενός μοχλού, από προσθιοκίνητο (ή οπισθοκίνητο). γίνεται «τετρακίνητο». Απλό σύστημα. αλλά με βασικά μειονεκτήματα.

Η κίνηση στους 4 τροχούς δεν θα είχε βέβαια καθιερωθεί, αν δεν είχε περισσότερα πλεονεκτήματα από μειονεκτήματα. Αρχίζουμε λοιπόν, από τα μειονεκτήματα.

Τα Μειονεκτήματα

  • Αυξημένη πολυπλοκότητα: Εξαρτάται από το είδος και τον προορισμό του συστήματος. Σε σχέση με αυτοκίνητα που έχουν τον κινητήρα μπροστά και την κίνηση πίσω, έχουμε δύο ημιαξόνια και ένα ή δύο διαφορικά παραπάνω. Σε σχέση με αυτοκίνητα που τα έχουν «όλα μπροστά» ή «όλα πίσω», στα επιπλέον στοιχεία προστίθεται κι ο κεντρικός άξονας μετάδοσης.
  • Αυξημένο κόστος: Τα επιπλέον εξαρτήματα κοστίζουν. Κοστίζει επίσης και η εξέλιξή τους. Οι επιβαρύνσεις αυτές περνούν, φυσικά, στον αγοραστή. Έτσι, ένα Φίατ Πάντα 4x4 κοστίζει (στη Δ. Ευρώπη, φυσικά) 25% παραπάνω από το αντίστοιχο Πάντα 45 S, ενώ ένα Χόντα Σίβικ Σατλ 4WD είναι 10% ακριβότερο από το απλό Σατλ. Επίσης, ένα Αουντι 80 Κουάτρο κοστίζει 39% (!) παραπάνω από το απλό 80 GL 1.8, ενώ η διαφορά ανάμεσα στο 200 Κουάτρο Τούρμπο και το απλό 200 Τούρμπο είναι μόλις 15%. Βλέπουμε δηλαδή, πως η πρόσθετη επιβάρυνση εξαρτάται από το είδος του συστήματος (στα Άουντι είναι πολύ πιο εξελιγμένο - και πολύπλοκο), αλλά βλέπουμε επίσης ότι το επιπλέον κόστος μειώνεται ποσοστιαία όσο προχωρούμε προς ακριβότερα μοντέλα. Όπως δείχνουν τα πράγματα, η διαφορά κόστους θα μειωθεί σημαντικά στο μέλλον. Μια πρώτη ένδειξη αποτελείτο ότι το Φορντ Σιέρα XR 4x4i θα κοστίζει ελάχιστα παραπάνω από το απλό XR 4i
  • Μεγαλύτερο βάρος: Ευνόητο είναι, ότι τα επιπλέον εξαρτήματα της μετάδοσης σημαίνουν και επιπλέον βάρος. Προσοχή όμως: το επιπλέον αυτό βάρος δεν είναι ίσο με ολόκληρο το βάρος των επιπλέον εξαρτημάτων, γιατί, καθώς η ροπή μοιράζεται σε 4 αντί σε 2 τροχούς, άξονες, ημιαξόνια κ.λπ. μπορούν να γίνουν λεπτότερα κι ελαφρότερα. Η εξέλιξη όσο πάει και μειώνει τη διαφορά στο συνολικό βάρος. Στα Άουντι, το σύστημα 4x4 προσθέτει 75 κιλά, ενώ στο Φορντ Σιέρα μόλις 52.
  • Μεγαλύτερες απώλειες: Περισσότεροι άξονες και περισσότερα διαφορικά σημαίνουν απώλειες τριβής σε έδρανα και τσιμούχες και υδροδυναμικές απώλειες, καθώς «ανακατεύονται» τα λάδια. Η αύξηση των απωλειών σημαίνει αύξηση της κατανάλωσης, της τάξης του 2-5%, σε σχέση με τα αντίστοιχα οπισθοκίνητα και προσθιοκίνητα μοντέλα. Ένα μέρος αυτής της αύξησης, όμως, αντισταθμίζεται από τη μείωση της τριβής κύλισης στα λάστιχα, όπως θα δούμε παρακάτω.

Όχι πολύ σημαντικά μειονεκτήματα, λοιπόν, που όσο προχωρεί η εξέλιξη απαλύνονται ακόμη περισσότερο. Ποιά είναι όμως τα πλεονεκτήματα;
sx2.jpg
Σχήμα 2: Άουντι Κουάτρο Τούρμπο. Δεν ήταν το πρώτο «επιβατικό» 4x4, αλλά ήταν αυτό που έδωσε άλλη αίγλη στην κίνηση στους 4 τροχούς, που πριν ήταν μία έννοια άρρηκτα συνδεδεμένη με τα «τζιπ».

Τα Πλεονεκτήματα

  • Διπλάσια ελκτική πρόσφυση: Ένα αυτοκίνητο με την κίνηση και στους 4 τροχούς έχει 4 «πέλματα» για να μεταφέρει τη δύναμή του στο δρόμο, αντί για 2. Ή, αν θέλετε, η δύναμη (ή καλύτερα η ροπή του) μοιράζεται στα 4 αντί στα 2, οπότε ο κάθε κινητήριος τροχός μπορεί ν' αντιμετωπίσει πολύ πιο εύκολα το μερίδιο που του αναλογεί. Αποτέλεσμα: Η ισχύς που χάνεται σε άσκοπο «σπινάρισμα» των κινητήριων τροχών είναι σημαντικά μικρότερη, αν όχι σχεδόν μηδενική. Μ' άλλα λόγια, η δύναμη του κινητήρα «μεταφράζεται» σχεδόν όλη σε επιτάχυνση. Η διαφορά είναι βέβαια τόσο μεγαλύτερη, όσο μικρότερος είναι ο συντελεστής τριβής ανάμεσα στα λάστιχα και το έδαφος. Γι' αυτό τα «τζιπ», που κινούνται σε «χαλαρό» χώμα, λάσπη ή χιόνι, έχουν όλα σύστημα 4x4 - και φυσικά, εδώ βρίσκεται και το «μυστικό» της υπεροχής των Πεζό 205 Τ 16 και Άουντι Κουάτρο στα «χωμάτινα» ράλλυ, όπου είναι αδύνατο να «μπουν στο δρόμο» 400 ίπποι από δύο μόνο κινητήριους τροχούς.
  • Καλύτερη πλευρική πρόσφυση: Είναι γνωστό πως οι απαιτήσεις πρόσφυσης προς μια κατεύθυνση μειώνουν αντίστοιχα τη δυνατότητα πρόσφυσης προς άλλη κατεύθυνση, κάθετη προς την πρώτη. Στη δική μας περίπτωση, ένας τροχός δεν μπορεί ν' αναπτύξει συγχρόνως ελκτική και πλευρική πρόσφυση, στον ίδιο βαθμό πού μπορεί ν' αναπτύξει το κάθε είδος ξεχωριστά. Πιο απλά, ένας τροχός που επιταχύνει γρήγορα (ή «σπινάρει») δεν «κρατάει» τόσο καλά σε μια στροφή, όσο όταν περιστρέφεται με σταθερή ταχύτητα. Γι' αυτό και τ' αυτοκίνητα με την κίνηση πίσω υπερστρέφουν με το γκάζι, ενώ τα προσθιοκίνητα υποστρέφουν. Αυτό είναι ένα χαρακτηριστικό, χρήσιμο μόνο στους οδηγούς ράλλυ - και ενοχλητικό ή επικίνδυνο στο δρόμο, για το μέσο οδηγό. Στα αυτοκίνητα με σύστημα 4x4, ο κάθε κινητήριος τροχός δέχεται πολύ μικρότερη ροπή, άρα σπάνια εξαντλεί στην επιτάχυνση τις δυνατότητες πρόσφυσης που διαθέτει, κι έτσι μπορεί ν' αναπτύξει συγχρόνως μεγαλύτερη πλευρική πρόσφυση - «κρατάει» δηλαδή καλύτερα.
  • Πιο «ισορροπημένη» συμπεριφορά: Το πλεονέκτημα αυτό απορρέει κατευθείαν από το προηγούμενο. Τα ισχυρά προσθιοκίνητα αυτοκίνητα υποστρέφουν δυνατά και παρουσιάζουν έντονες αντιδράσεις στο τιμόνι, κατά την επιτάχυνση, καθώς «σπινάρει» πότε ο ένας και πότε ο άλλος τροχός, ανάλογα με το οδόστρωμα. Όταν ένα ποσοστό της δύναμης μεταφερθεί στους πίσω τροχούς, οι αντιδράσεις στο τιμόνι μειώνονται ή εξαλείφονται και η υποστροφή γίνεται λιγότερο έντονη. Αντίστοιχα, πιο ουδέτερη γίνεται κι η συμπεριφορά των οπισθοκίνητων αυτοκινήτων, που παύουν να υπερστρέφουν, ή υπερστρέφουν λιγότερο, ανάλογα με τα χαρακτηριστικά του συστήματος 4x4.
  • Πιο ασφαλές φρενάρισμα: Τα συστήματα μετάδοσης 4x4 ή δεν έχουν καθόλου μεσαίο διαφορικό, ή έχουν κάποιο σύστημα που το «μπλοκάρει», δηλαδή το αχρηστεύει προσωρινά. Και στις δύο περιπτώσεις, η κίνηση των μπροστινών τροχών εξαρτάται απόλυτα από αυτήν των πίσω, και αντίστροφα. Έτσι, δεν μπορεί να «μπλοκάρει» στο φρενάρισμα μόνο το ένα ζευγάρι τροχών (πράγμα επικίνδυνο, αφού συνήθως «μπλοκάρουν» οι πίσω τροχοί και οδηγούν σε απώλεια ελέγχου και «τετ-α-κέ»). Πρέπει αναγκαστικά να «μπλοκάρουν» και οι 4 τροχοί - κάτι που είναι πιο δύσκολο να γίνει, κι αν συμβεί, είναι λιγότερο επικίνδυνο. Με την κίνηση στους 4 τροχούς λοιπόν, το αυτοκίνητο μπορεί να φρενάρει πιο αποτελεσματικά και ασφαλέστερα, όταν ο δρόμος γλιστράει. (Και δεν αναφερόμαστε αποκλειστικά στα φρένα, αλλά και στο «φρενάρισμα» με τον κινητήρα).
  • Λιγότερες φθορές: Η ισχύς μοιράζεται σε διπλάσιο αριθμό από λάστιχα, ημιαξόνια, έδρανα, γρανάζια κ.λπ., οπότε το καθένα από αυτά τα εξαρτήματα «ταλαιπωρείται» και φθείρεται λιγότερο. (Αρκεί τα «κατ' επιλογήν» συστήματα 4x4 να χρησιμοποιούνται μόνο εκεί που πρέπει, όπως θα δούμε παρακάτω).
  • Μικρότερη τριβή κύλισης: Τα οφέλη εδώ δεν είναι μεγάλα. Η θεωρία λέει πως ένα λάστιχο, που έχει να «βάλει στο δρόμο» λιγότερη ισχύ, παραμορφώνεται και υπερθερμαίνεται αντίστοιχα λιγότερο. Μ' άλλα λόγια, οι απώλειες κύλισης, στα αυτοκίνητα με την κίνηση στους 4 τροχούς, είναι μικρότερες απ’ ότι στα αντίστοιχα προσθιοκίνητα ή οπισθοκίνητα. Η διαφορά είναι τόσο μεγαλύτερη, όσο πιο δυνατό είναι το αυτοκίνητο, όσο πιο γρήγορα κινείται και όσο πιο απότομα επιταχύνει και φρενάρει. Σύμφωνα με δοκιμές που πραγματοποίησε η Άουντι, ένα 4x4 καταναλώνει 2,5% περισσότερη βενζίνη από το αντίστοιχο προσθιοκίνητο, στα 100-130 χλμ./ώρα, ενώ στα 160, η διαφορά μειώνεται στο 1%.
jff475a.jpg
Σχήμα 3: Τζένσεν V8. Το αγοραστικό κοινό της δεκαετίας του '60 δεν ήταν έτοιμο για να δεχτεί το πρωτοποριακό αυτό μοντέλο, με μόνιμη μετάδοση 4x4 και φρένα «αντι-μπλοκ».

Τα βασικά συστήματα 4x4

Όπως είπαμε και πιο πάνω, η κατηγορία αυτοκινήτων, στην οποία καθιερώθηκε πρώτα η κίνηση σε όλους τους τροχούς, ήταν τα αυτοκίνητα «κάθε εδάφους» - πιο γνωστά σαν «τζιπ». Τα «τζιπ» χρειάζονταν την κίνηση στους 4 τροχούς μόνο για ν' αντιμετωπίσουν δύσκολες συνθήκες, έξω από το δρόμο (λάσπη, άμμο, χιόνι, ανηφόρες με χαλαρό έδαφος). Στο δρόμο, το «αγροτικό» τους σύστημα 4x4 βάραινε το τιμόνι και αύξανε την κατανάλωση και το θόρυβο. Έπρεπε λοιπόν, να υπάρχει δυνατότητα να αποσυνδέεται, όταν δεν χρειαζόταν. Έτσι, εξελίχθηκαν τα συστήματα 4x4 «κατ' επιλογή».

Συστήματα 4x4 «κατ' επιλογή»

Τα Σουμπαρού Λεόνε 4WD, που ήταν και τα πρώτα επιβατικά 4x4 μεγάλης παραγωγής, είχαν (και έχουν) ένα τέτοιο σύστημα μετάδοσης, όπου μπορούσε κανείς να έχει όποτε ήθελε την κίνηση στους 2 ή και στους 4 τροχούς. Η διαφορά από τα συνηθισμένα «τζιπ» ήταν στο ότι οι βασικοί κινητήριοι τροχοί ήταν οι μπροστινοί και όχι οι πίσω, αφού το αυτοκίνητο βασιζόταν στο προσθιοκίνητο Λεόνε. Από το κιβώτιο ταχυτήτων, που βρισκόταν σε σειρά με το (διαμήκη) κινητήρα, ξεκινούσε ένας κινητήριος άξονας, που κατέληγε στο πίσω διαφορικό. Ο άξονας αυτός μπορούσε ν' απομονωθεί, μ' ένα σύστημα μηχανικής σύμπλεξης - αποσύμπλεξης, που ήταν τοποθετημένο αμέσως μετά το κιβώτιο ταχυτήτων. Έτσι, μ' έναν απλό χειρισμό, ο οδηγός μπορούσε να έχει, κατά βούληση, την κίνηση στους μπροστινούς μόνο, ή σε όλους τους τροχούς.
Αυτή είναι και η πιο «βασική» μορφή συστήματος μετάδοσης της κίνησης και στους 4 τροχούς. Το κύριο πλεονέκτημά της είναι, φυσικά, η απλότητα, που σημαίνει επίσης και μικρότερο κόστος και βάρος. Δεν είναι λοιπόν, παράξενο, που το σύστημα αυτό είναι και το πιο διαδεδομένο, όντας και το πιο κατάλληλο (από οικονομική άποψη) για τα μικρότερα και φθηνότερα αυτοκίνητα.
Έτσι, το χρησιμοποιούν στα μοντέλα τους η Σουμπαρού (Λεόνε και Τζάστι 4WD), η Άλφα Ρομέο (33 4x4), η Φίατ (Πάντα 4x4), η Χόντα (Σατλ 4WD), η Μιτσουμπίσι (Κόρντια και Σπέις Ουάγκον 4WD), η Ρενό (18 4x4) και η Τογιότα (Τέρσελ 4WD). Φυσικά, δεν κάνουμε λόγο εδώ για τα διάφορα «τζιποειδή» (Λάντα Νίβα, Σουζούκι SJ 410, κ.λπ.). Σε μερικά από τα παραπάνω μοντέλα (Τζάστι, Πάντα, Σατλ), που έχουν εγκάρσιο κινητήρα, το σύστημα είναι λίγο πιο περίπλοκο, αφού υπάρχει κι ένα ζευγάρι κωνικά γρανάζια, που αλλάζουν την κατεύθυνση της κίνησης κατά 90°, από το εγκάρσια τοποθετημένο κιβώτιο ταχυτήτων, στο διαμήκη κεντρικό άξονα.
Παρόλ' αυτά, τα μεγάλα πλεονεκτήματα του συστήματος αυτού - απλότητα, χαμηλό κόστος και βάρος - παραμένουν. Παραμένουν επίσης και τα μειονεκτήματα, που είναι αρκετά σημαντικά. Πρώτα-πρώτα, τίποτε δεν εγγυάται ότι ο οδηγός θα επιλέξει την κίνηση 4x4 στην κατάλληλη περίπτωση. Εννοούμε δηλαδή, πως μπορεί να κινείται με 4x4, όταν δεν χρειάζεται ή δεν πρέπει.
Είπαμε και πιο πάνω ότι τα συστήματα αυτά δεν έχουν μεσαίο διαφορικό κι έτσι οι μπροστινοί και οι πίσω τροχοί γυρίζουν πάντα με την ίδια ταχύτητα. Στις κλειστές στροφές όμως, και στους επί τόπου ελιγμούς, οι μπροστινοί τροχοί του αυτοκινήτου διαγράφουν μεγαλύτερα τόξα από τους πίσω. Αποτέλεσμα: οι μπροστινοί «φρενάρουν», οι πίσω θέλουν να «σπινάρουν» και στο σύστημα μετάδοσης εμφανίζονται στρεπτικές τάσεις και καταπονήσεις. Λέμε τότε πως το σύστημα «κουρδίζεται», με σοβαρές συνέπειες σε φθορά αξόνων, γραναζιών και ελαστικών. Το καταλαβαίνεις, μάλιστα αμέσως, καθώς «σφίγγει» το τιμόνι και «διαμαρτύρονται» τα πίσω λάστιχα. Το φαινόμενο είναι, φυσικά, πιο έντονο στη στεγνή άσφαλτο και πολύ λιγότερο στο χώμα, τη βρεγμένη άσφαλτο, τη λάσπη ή το χιόνι, όπου οι τροχοί «σπινάρουν» πιο ελεύθερα και οι ταχύτητες του μπροστινού και του πίσω «άξονα» εξισώνονται. Πρέπει λοιπόν, να επιλέγει ο οδηγός την κίνηση 4x4 μόνο στις παραπάνω δύσκολες συνθήκες.
Όμως, η έλλειψη κεντρικού διαφορικού έχει σαν συνέπεια κι ένα άλλο μειονέκτημα: Η ροπή διαμοιράζεται εξίσου (50/50), στους μπροστινούς και στους πίσω τροχούς. Έτσι, καθώς τα προσθιοκίνητα αυτοκίνητα έχουν το βάρος τους συγκεντρωμένο μπροστά, εξακολουθούν να εμφανίζουν έντονη υποστροφική συμπεριφορά, ιδιαίτερα αν έχουν σχετικά αδύνατο κινητήρα. Η δύναμη στους πίσω τροχούς δεν φτάνει για να τους «διώξει» (να δημιουργήσει, δηλαδή, σημαντικές γωνίες ολίσθησης) κι έτσι οι πίσω τροχοί «σπρώχνουν» προς τα εμπρός το αυτοκίνητο, που ήδη έχει τάση να υποστρέφει. Η τάση αυτή γίνεται έτσι πιο έντονη, στις κλειστές στροφές. Καθώς μάλιστα η οδηγική μας πείρα έχει δείξει πως, σαν 4x4, τα αυτοκίνητα αυτά δεν «μαζεύουν» (δεν κλείνουν την τροχιά τους) αφήνοντας το γκάζι, όπως κάνουν σαν προσθιοκίνητα, ο οδηγός δεν έχει μεγάλα περιθώρια διόρθωσης της υποστροφής. (Απ' την άλλη μεριά, όμως, δεν υπάρχει και κίνδυνος απότομης υπερστροφής, και το αυτοκίνητο είναι πιο ασφαλές, στις ανοιχτές, γρήγορες στροφές).
Το τρίτο μειονέκτημα έχει σχέση με την κατανάλωση.

sx4.jpg sx5.jpg sx6.jpg
Σχήμα 4: Το σύστημα κατ' επιλογή»μετάδοσης4x4, στο Φίατ Πάντα. Η εγκάρσια τοποθέτηση του κινητήρα έκανε αναγκαστική τη χρήση ενός πρόσθετου ζεύγους κωνικών οδοντωτών τροχών, που στρέφουν την κατεύθυνση της κίνησης κατά 90°. προς το διαμήκη κεντρικό άξονα. Σχήμα 5: Το σύστημα μόνιμης μετάδοσης 4x4 των Άουντι Κουάτρο. Περιορισμένη πολυπλοκότητα, αλλά το συνηθισμένο κεντρικό διαφορικό (με κωνικά γρανάζια), όπως και το μηχανικό σύστημα εμπλοκής του παρουσιάζουν μειονεκτήματα. Σχήμα 6: Το κεντρικό διαφορικό των Άουντι Κουάτρο είναι έξυπνα ενσωματωμένο στο κιβώτιο ταχυτήτων, αλλά η συμβατική κατασκευή του και ο μηχανικός του έλεγχος του δίνουν κατώτερη συμπεριφορά και μικρότερες δυνατότητες από το διαφορικό FF.

Στα μοντέλα, που αναφέραμε παραπάνω και έχουν αυτό το σύστημα 4x4, οι «κατ' επιλογήν» κινητήριοι τροχοί (εδώ, οι πίσω) δεν έχουν το σύστημα «ελεύθερου τροχασμού», που υπάρχει σε πολλά «τζιπ». Έτσι, όταν η κίνηση είναι μόνο στους μπροστινούς τροχούς (θέση 2WD), οι πίσω παρασύρουν σε περιστροφή τα αντίστοιχα ημιαξόνια, το διαφορικό και τον κεντρικό άξονα μετάδοσης. Έχουμε δηλαδή όλες σχεδόν τις απώλειες, τριβής και υδροδυναμικές, ενώ δεν έχουμε την (έστω μικρή) μείωση στις τριβές κύλισης του 4x4, για την οποία μιλήσαμε πιο πάνω. Το αυτοκίνητο, δηλαδή, κινείται σαν «2WD» και καταναλώνει βενζίνη σαν «4WD».
Θα μπορούσε κανείς να μιλήσει και για ένα τέταρτο μειονέκτημα. Όπως υποστηρίζει χαρακτηριστικά η Άουντι, άλλες ρυθμίσεις στην ανάρτηση χρειάζεται ένα προσθιοκίνητο (ή οπισθοκίνητο) και άλλες ένα «τετρακίνητο». Συνεπώς, ένα «κατ' επιλογή» 4x4 δεν έχει τις ιδανικές ρυθμίσεις, ούτε στη μία, ούτε στην άλλη περίπτωση, με επιπτώσεις στο κράτημα και την άνεση. Όλα - ή σχεδόν όλα - τα παραπάνω μειονεκτήματα εξαλείφονται με την τοποθέτηση μεσαίου (κεντρικού) διαφορικού, οπότε έχουμε μόνιμη κίνηση στους 4 τροχούς.

Συστήματα μόνιμης κίνησης 4x4

Αν εξαιρέσει κανείς το «τζιποειδές» Ρέιντζ Ρόβερ, το πρώτο «επιβατικό» αυτοκίνητο, με εξελιγμένο σύστημα μόνιμου 4x4, ήταν το Άουντι Κουάτρο. Το Κουάτρο είχε σαν βάση το προσθιοκίνητο Άουντι 80 Κουπέ, με το διαμήκη κινητήρα και το κιβώτιο ταχυτήτων σε σειρά. Στο κιβώτιο όμως ενσωματώθηκε ένα έξυπνο και «μαζεμένο» σύστημα κεντρικού διαφορικού (βλ. σχήμα), που μοίραζε τη ροπή στους μπροστινούς και τους πίσω τροχούς, ανάλογα με τις ανάγκες τους. Έτσι, εξαλείφθηκε το πρόβλημα του «κουρδίσματος» της μετάδοσης, στους επί τόπου ελιγμούς και τις κλειστές στροφές, γιατί τώρα οι μπροστινοί τροχοί είχαν τη δυνατότητα να περιστρέφονται πιο γρήγορα από τους πίσω.
Επιπλέον, η ανάρτηση είχε πάντα την ιδανική ρύθμιση, αφού είχε ρυθμιστεί σύμφωνα με τις απαιτήσεις της - μόνιμης πια - κίνησης 4x4. Τέλος, υπήρχε και το μικρό πλεονέκτημα της μειωμένης τριβής κύλισης στα λάστιχα, που αντιστάθμιζε ένα μέρος από τις απώλειες της μετάδοσης, στις μεγάλες ταχύτητες.
Το κεντρικό διαφορικό όμως, παρουσίαζε ένα άλλο μειονέκτημα. Όπως γίνεται με όλα τα (μη ελεγχόμενα) διαφορικά, όταν ο ένας άξονας περιστρέφεται πιο γρήγορα από τον άλλο, σ' αυτόν μεταδίδεται και όλη (ή σχεδόν όλη) η ροπή. Έτσι, αν το ένα ζευγάρι τροχών έχανε την πρόσφυσή του και «σπινάριζε», όλη η δύναμη πήγαινε σ' αυτό. Το άλλο ζευγάρι δεν έπαιρνε τίποτε, δεν μπορούσε να βοηθήσει - και το αυτοκίνητο «κολλούσε». Μ' άλλα λόγια, το πλεονέκτημα της κίνησης 4x4 στην ελκτική πρόσφυση, «πήγαινε περίπατο». Χανόταν επίσης και το πλεονέκτημα στο φρενάρισμα σε γλιστερό έδαφος, καθώς οι πίσω τροχοί είχαν τώρα τη δυνατότητα να «μπλοκάρουν» μόνοι τους, χωρίς να παρασύρουν και τους μπροστινούς. Η λύση ήταν η τοποθέτηση ενός συστήματος εμπλοκής (δηλαδή ελέγχου 100%) του κεντρικού διαφορικού, που μοιάζει με «συγχρονιζέ» κιβωτίου ταχυτήτων και λειτουργεί μ' ένα χειριστήριο στο ταμπλό. Ο οδηγός δηλαδή μπορεί, αν θέλει, να αχρηστέψει ουσιαστικά το κεντρικό διαφορικό, για οδήγηση σε δύσκολες συνθήκες. Τι έχει όμως τότε; Έχει ένα σύστημα, με όλα τα μειονεκτήματα του «κατ' επιλογή» 4x4, συν τη μεγαλύτερη πολυπλοκόπητα και το επιπλέον βάρος του κεντρικού διαφορικού! Και, πάνω απ' όλα, τίποτε δεν εγγυάται κι εδώ ότι ο οδηγός θα «μπλοκάρει» το κεντρικό διαφορικό μόνο στις περιπτώσεις που πρέπει…
Τέλος, το συνηθισμένο διαφορικό (με κωνικά γρανάζια), που χρησιμοποιεί η Άουντι, μοιράζει τη ροπή πάντα σε ίσα μέρη (50/50) και τα «μπροστόβαρα» Κουάτρο (κατανομή βάρους 61 /39) εξακολουθούν να υποστρέφουν έντονα, στις κλειστές στροφές.