Bu makale tipik bir somun ve cıvata kursu olarak tasarlandı, şöyle bir şey: “Dört tekerlekten çekiş hakkında bilmek istediğiniz her şey, ancak kime soracağınızı bilmiyor musunuz”. Diferansiyel tahrikinin visko kaplinler veya Haldex tipi üniteler yardımıyla bağlanandan farkı nedir, kendi kendini bloke eden diferansiyeller ne işe yarar… Ancak konunun tarihsel yönünü ne kadar çok incelersek, o kadar şaşırdık. Kalıcı dört tekerlekten çekişe sahip ilk binek otomobilin yüz yıl önce Hollanda’da yapıldığı ortaya çıktı! Ve örneğin 1935’te, dört tekerlekten çekişli bir Amerikan yarış arabası, insanlığı İkinci Dünya Savaşı’ndan neredeyse kurtardı.
Bir binek otomobilin dört tekerlekten çekişe neden ihtiyacı var? Şimdi, 21. yüzyılda, bu soru retorik görünüyor. Elbette, bir motorun çekiş kuvvetlerinin en iyi şekilde gerçekleştirilmesi için. Kaygan bir yüzeyde hızlanırken tekerleklerin mümkün olduğunca az rölantide kalması için. Dört tahrik tekerleği ikiden iyidir! Ancak insanlık bu temel gerçeği uzun zaman önce kavradı. Herhangi bir otomobil uzmanına sorun, size kitlesel binek otomobillerde dört tekerlekten çekiş döneminin yalnızca 1980’de Audi Quattro’nun ortaya çıkmasıyla başladığını söyleyecektir. Ayrıca nadir öncülleri de sayacaktır – örneğin, 1966 İngiliz süper otomobili Jensen FF ve 1972 Subaru Leone 4WD. Ancak, gerçek bir uzman hemen bir rezervasyon yapacaktır: ilk dört tekerlekten çekişli Subaru otomobillerinde kalıcı dört tekerlekten çekiş yoktu – yarı zamanlıydı. Ve dedikleri gibi, bu elma ve portakaldır.
Geçici çözüm
Tekerlek çiftlerinden birinde yarı zamanlı sürüş, binek otomobiller için rahatlatıcı bir çözümdür. Part-Time 4WD adı SUV ve arazi kamyonları dünyasından gelmiştir. Akslardan birinin sürekli önde olduğu ve diğerinin gerektiğinde sıkıca bağlandığı böyle bir araba, dört tekerlekten çekiş özelliklerini yalnızca arazide üstesinden gelme sırasında gösterebilir. Sert kaldırımda sürüş sırasında sağlam dört tekerlekten çekiş kapatılmalıdır. Neden? Bunun nedeni, sözde güç sirkülasyonudur. Sonuçta, dönerken ön tekerlekler daha uzun bir mesafe kat eder, daha büyük bir yarıçaptaki yaylar boyunca hareket eder, bu da arka tekerleklerden daha hızlı döndükleri anlamına gelir. Ve bu tür bir sürüşe sahip arabalarda, ön tekerleklerdeki çekiş azalır ve arkada – tam tersine, artar. Bazı durumlarda, çekme torku frenleme torkuyla değiştirilebilir, yani ön tekerlekler aracın hareketine karşı direnci artıracaktır. Tekerleklerin altında kir veya kar olduğunda sorun yok — tabi ki arabayı yönlendirmek daha da zorlaşıp tekerlekler dışarı dönük bir “kar küreme makinesi” gibi dışarı doğru hareket etmediği sürece. Bir virajda hareket ederken, tüm tekerlekler yörüngeleri boyunca yuvarlanır ve farklı açısal hızlarda dönmeye zorlanır. Bu nedenle, kalıcı dört tekerlekten çekiş için üç diferansiyel gereklidir: iki tekerlek arası ve bir aks arası.
Bununla birlikte, binek yol arabalarında bloke edilmiş dört tekerlekten çekiş kullanıldı. Ancak, daha çok arazi arabalarına benziyorlardı. Örneğin, SSCB’de, 1938’de, altı silindirli bir motora ve yarı zamanlı bir ön aksa sahip dört tekerlekten çekişli “Emka” olan GAZ-61’in küçük partilerinin üretimi başladı. Savaştan sonra, “Pobeda”nın “arazi” versiyonu olan GAZ-M72 ve benzer bir şanzımana sahip Moskvitch-410’un üretimi de yapıldı… Bu arada, 1972 Subaru Leone 4WD de arazi koşullarının üstesinden gelmek için yapılmıştı – yarı zamanlı arka akslı otomobillerin yerden yüksekliği, geleneksel önden çekişli Subaru’lardan daha yüksekti.
Subaru Leone 4WD Station Wagon (1972-1979), manuel olarak bağlanan arkadan çekişli önden çekişli otomobilin dört tekerlekten çekişli versiyonudur. Motorun kapasitesi 1,4 litre (72 hp) veya 1,6 litre (80 hp)’dir. İstasyon vagonuna ek olarak, bir sedan ve bir kamyonet de dört tekerlekten çekişle donatılmıştı. 1989’a kadar, arkadan itiş ya manuel olarak (manuel şanzımanlı araçlarda) ya da otomatik olarak (çok diskli sürtünme kavramasıyla (otomatik şanzımanlı araçlarda) tüm dört tekerlekten çekişli Subaru’lara bağlanıyordu.
Bu nedenle, yarı zamanlı sürüş, arabaların zamanlarının çoğunu geçirdiği asfalt yollarda işe yaramaz – sadece arabayı daha ağır hale getirir. Sonuçta, tüm bu zaman boyunca bir araba, “geçici olarak önde giden” ikinci eksene bir güç çıkışı, bir tahrik mili daha, ikinci aksın ana dişlisi olan bir aktarma kutusunu “taşımak” zorundadır…
Bu arada, yarı zamanlı dört tekerlekten çekişi Tam Zamanlı 4WD’ye dönüştürmek çok kolaydır. Sadece aktarma kutusuna bir akslar arası diferansiyel eklemek gerekir.
Tam zamanlı dört tekerlekten çekiş
Neden akslar arası diferansiyele ihtiyacımız var? Ön ve arka olmak üzere iki tekerlekler arası diferansiyel, her bir tekerlek çiftinin dönüşlerde farklı hızlarda dönmesini sağlar. Ve akslar arası diferansiyel, bu işi her iki tahrik aksı için de yapar. Bu nedenle, üç diferansiyele sahip bir araba, tam zamanlı dört tekerlekten çekişle herhangi bir yolda kolayca hareket edebilir!
İlkel mi? Bu arada, 80’lerin başına kadar, yol arabaları için tam zamanlı dört tekerlekten çekişe gerek olmadığına inanılıyordu. Motorun neden sürekli olarak ikinci tekerlek çiftini ve bunlarla ilgili şanzıman parçalarını kuru asfaltta döndürmesi gerektiğini söylediler – bu hem gürültü hem de artan yakıt tüketimidir… Ve ancak Audi Quattro’nun ortaya çıkmasından sonra, kamuoyu tam zamanlı dört tekerlekten çekişe doğru değişmeye başladı. Sonuçta, motor itişi sürekli olarak iki tekerleğe değil, dört tekerleğe dağıtılır ve yanal kuvvetlerin yansıması için daha büyük bir kavrama payı bırakır. Böyle bir araba, bir motorla hızlanırken veya fren yaparken dönüşte çok daha kararlı hale gelir.
1980’lerin ikinci yarısındaki Audi 80 Quattro’nun sürüşüne dönelim. Quattro şeması Ferguson şanzımanından daha basit ve daha kompakttır. Torsen kendi kendini bloke eden diferansiyeli 1984’ten beri Audi tarafından kullanılmaktadır. Visko-kaplin tarafından bloke edilen diferansiyelin aksine, Torsen her bir aksın tekerlekleri tarafından uygulanan torktaki değişikliklere tepki verir, frenleme sırasında dengeyi artırır ve yalnızca çekiş sırasında bloke edildiğinden ABS kullanımına izin verir.
Bu arada, Range Rover (1970) ve Rus Niva (1976), şanzımanda akslar arası diferansiyel bulunan ilk seri üretim otomobiller olarak kabul edilir. Ancak bu otomobillerin ikisi de hala arazi kabilesine ait olduğundan, Audi Quattro binek otomobiller arasında bir öncü olarak defnelerini topluyor.
Peki ya yarış otomobilleri tasarımcıları – daha önce tam zamanlı dört tekerlekten çekiş kullanmamışlar mıydı? Quattro döneminden önce dört tekerlekten çekişli yarış otomobilleri üretme girişimlerinin yapıldığını biliyoruz. Örneğin, Ferdinand Porsche’nin savaş sonrası ilk projesi, ortadan motorlu bir düzene ve 12 silindirli 1,5 litrelik bir motora sahip dört tekerlekten çekişli bir yarış otomobili olan Cisitalia 360’tı. Ancak bu teknolojik harikanın önden çekişinin yarı zamanlı olduğu kesin olarak biliniyor – bir yarışçı bunu yalnızca pistin düz bölümlerinde kullanmak ve dönüş yapmadan önce tekrar arkadan çekişe geçmek zorundaydı.
Cisitalia’nın herhangi bir öncülü var mıydı? Örneğin, aynı Ferdinand Porsche’nin 1900 yılında dört tahrikli motor tekerleği olan bir elektrikli araba ürettiği ortaya çıktı. Ancak bir otomobil uzmanı için gerçek bir şok, Hollandalı şirket Spyker’ın 1902 yarış arabası tarafından yaratılacak. Frenlerin bile sadece arka tekerleklerde yapıldığı o “antik” zamanlarda, bu araba tam anlamıyla tam zamanlı dört tekerlekten çekişe sahipti – akslar arası diferansiyele sahip!
At arabası üreten bir Hollanda şirketi olan Spyker, 1880 yılında Spyker kardeşler tarafından kuruldu (Flamanca’da soyadı Spijker olarak yazılır). 1900 yılında kardeşler kendi tasarımlarının ilk arabasını piyasaya sürdüler ve iki yıl sonra Belçikalı tasarımcı Joseph Laviolette’in yardımıyla, dört tekerlekten çekişli yarış Spyker 4WD (1902-1907) şaşırtıcı derecede ilerici bir tasarımla -üç diferansiyele sahip- geliştirildi! Ayrıca üç adet fren mekanizması vardı; ikisi arka tekerleklere etki ediyordu, diğeri ise ön tekerleklerin tahrik miline yerleştirilmişti.
Yani Full-Time 4WD şemasının yüz yıldan daha eski olduğunu güvenle söyleyebiliriz… Çok fazla dört tekerlekten çekişli Spyker üretilmedi – çok paraya mal oldular ve çeşitli nedenlerle yarışlarda başarı elde edemediler. Diğer dört tekerlekten çekişli yarış arabaları, Bugatti Tipo 53 ve 30’ların başındaki Miller FWD de çok daha başarılı değildi. Bugatti’ye gelince, girişim 1930’da Ettore Bugatti’ye 4×4 tekerlek konfigürasyonuna sahip bir yarış arabası yapmayı öneren Fiat mühendisi Antonio Pichetto’ya aitti. Ve 1932’de, üç adet dört tekerlekten çekişli Bugatti Tipo 53 üretildi – güçlü 300 beygir gücünde hava enjeksiyonlu motorlar, tam zamanlı dört tekerlekten çekiş ve üç diferansiyel.
Üç diferansiyele sahip bir şanzıman, 300 beygir gücünde hava enjeksiyonlu sekiz silindirli bir motorun itişini dört tekerleğe dağıttı. Bugatti’de her zamanki gibi şanzıman motordan ayrı olarak monte edildi, akslar arası diferansiyele sahip transfer kutusu onunla bir ünite oluşturdu. Ön ve arka akslar için tahrik milleri aracın sol tarafındaydı, bir yarışçı sağda oturuyordu. O zamanın önden çekişli otomobil tasarımcısı Albert Gregoire’nin önerilerine rağmen, Bugatti T53’ün ön tekerleklerinin tahrikinde Tracta tipi eşit açısal hız mafsalları değil, sıradan kardan mafsalları kullanıldı. Ayrıca, Tipo 53’te enine yay üzerinde Bugatti için atipik olan bağımsız ön süspansiyon kullanmak zorunda kaldılar. Bütün bunlar direksiyon simidindeki yüklerin artmasına yol açtı – aracı virajlarda sürmek son derece zordu, ancak çakıl dönüşlerinde geçiş hızları o zamanın arkadan çekişli otomobillerinden daha yüksekti. 1935’e kadar farklı yarışlarda yarışan toplam üç Bugatti T53 üretildi.
İlginçtir ki, İtalyanlar, dört tekerlekten çekişli Bugatti’yi yaratmadan önce, özellikle sökmek için satın alınan önden çekişli Amerikan yarış Miller’ını dikkatlice incelediler. Buna karşılık, Amerikalı Harry Miller, Bugatti’nin fikrine ilgi duydu ve ayrıca, 4×4 tekerlek konfigürasyonuna sahip kamyonlar üreten FWD (Dört Tekerlekten Çekiş) şirketinin sponsorluğunu güvence altına alarak, arabasının dört tekerlekten çekişli bir versiyonunu üretmeye karar verdi. Dört tekerlekten çekişli yarış arabaları Miller FWD böyle ortaya çıktı.
Amerikalı tasarımcı Harry Miller, 20-30’larda Indianapolis Motor Speedway’deki 500 millik yarışlar için tasarladığı yarış arabalarıyla ünlendi ve iki üstten eksantrik miline sahip düz sekiz silindirli motorları Ettore Bugatti’nin motorlarının temelini oluşturdu. İlginç bir şekilde, Miller hem önden hem de arkadan çekişli arabalar üretti ve 1932’de şanzımanda üç diferansiyele sahip birkaç dört tekerlekten çekişli Miller FWD şasisi yaptı. Dört tekerlekten çekişli Miller’lardan biri 1934 Indy 500 yarışını yönetti ancak teknik sorunlar nedeniyle dokuzuncu oldu.
İlginç bir olay bu arabalarla bağlantılıdır: 1935’te Berlin’deki Avus pistindeki yarış sırasında, dört tekerlekten çekişli Miller üçüncü sırada giderken düz sekiz silindirli motoru dayanamayıp kelimenin tam anlamıyla patladı. Aynı zamanda, motorun parçaları neredeyse tribünlere ulaşıyordu ve aralarında Nasyonal Sosyalist Parti’den diğer önemli kişilerin yanı sıra Hitler’in kendisi de oturuyordu! Gerçekten de, insan kurbanların yokluğunun pişmanlık duyulacak kadar nadir bir durum olduğu söylenebilir. Bir piston parçası bir kişinin kafasına çarpsaydı, dünya tarihinin seyri tamamen farklı olurdu…
Ancak Bugatti T53 ve Miller FWD uygun bir değerlendirme almadı – “ham” tasarım ve sürekli arızalar başarısız oldu. Ancak tam zamanlı dört tekerlekten çekişli binek otomobillerin tarihindeki bir sonraki bölüm gerçekten kader oldu.
Ferguson Formülü
İngiltere’de 50-60’ların başında yaşananların önemini değerlendirmek için teoriye geri dönelim. Akslar arası diferansiyel, her iki tahrik aksını “çözmek” için tasarlanmıştır. Örneğin, arka tekerlekler çılgınca kayıyor ve ön tekerlekler hareketsiz duruyor. Ve diferansiyel bunu hiçbir şekilde engellemiyor!
Bu rahatsızlığın tedavisi ilk olarak SUV tasarımcıları tarafından icat edildi – bu pozitif bir kilitlemedir. Bir sürücü kolu doğru anda çeker, mekanizma akslar arası diferansiyelin dişlilerini sıkıca sabitler – ve şanzıman diferansiyelden, “serbest”ten, sıkıca kapalı hale döner. Range Rover’ın ilk nesilleri, Rus Niva ve diğer birçok SUV bu şemaya göre üretildi. Ve bu arada, ilk Audi Quattro da – 1984’e kadar, bir sürücü bu arabalarda akslar arası diferansiyelin blokajını kendi başına açmak zorundaydı.
Tekrar ediyorum, bu çözüm rahatlatıcıdır: bir yol aracında blokaj sadece arazi dışında etkinleştirilebilir. Asfaltta kapatmalısınız. Ve bir araç aniden kaygan bir yola girerse, çekiş uygularken bir aksın tekerlekleri diğerlerinden önce kaymaya başlar.
Kayarken diferansiyeli otomatik olarak bloke etmek mümkün müdür? Kendi kendini bloke eden akslar arası diferansiyelin tanıtımı, bir yarışçı ve tasarımcı olan İngiliz Tony Rolt’un adıyla ilişkilendirilir. Kendisi ve aynı zamanda bir yarışçı ve araba donanımıyla uğraşmanın gerçek bir tutkunu olan arkadaşı Fred Dixon, savaştan önce bile yarış arabalarının hazırlanması için kendi Rolt/Dixon Developments bürolarını açmışlardı. Savaştan sonra, iki arkadaş tam zamanlı dört tekerlekten çekiş fikrine ilgi duydu. 1950’de “Crab” adlı deneysel bir dört tekerlekten çekişli “araba” inşa eden Rolt ve Dixon, başarılı bir traktör üreticisi olan Harry Ferguson’un himayesine girdi. Böylece Harry Ferguson Research firması doğdu.
Ferguson yarış arabalarıyla ilgilenmiyordu, ancak hızlanma sırasında tekerlekleri kaymayan ve frenleme sırasında bloke olmayan güvenli bir yol arabası hayal ediyordu. Rolt ve Dixon böyle bir arabayı sıfırdan tasarlamaya karar verdiler – gövde, şanzıman ve güç ünitesi dahil!
Arkadaşların yeterli bilgisi yoktu ve Claude Hill, Aston Martin’den böyle ilginç bir iş için ayrılan yetenekli bir baş tasarımcı pozisyonuna davet edildi. Ancak Ferguson’un mali durumuna rağmen, iş yavaştı – deneysel Ferguson R4 sedan ancak altı yıl sonra hazırdı. Ama ne araba yapıldı: dört tekerlekten çekiş, düz dört silindirli motor, tüm tekerleklerde disk frenler ve havacılıktan alınan Dunlop MaxaRet elektromekanik kilitlenme önleyici fren sistemi!
Ferguson R4 (1956), Ferguson Formula şanzımanına sahip deneysel bir arabaydı. Prototipte vites kutusu yerine tork konvertörü vardı.
Ancak bizim için en ilginç şey prototipin aktarma kutusunun içiydi. Söktüğümüzde, diferansiyele ek olarak ek bir “dizi” dişli, iki bilyalı kavrama ve iki paket sürtünme kaplini görmüş olurduk. Tekerlekler kaymadığı sürece, her şey sessizce rölantide çalışıyordu. Ancak akslardan birinin tekerlekleri kaymaya başladığında ve çıkış millerinin dönüş hızlarındaki fark belirli bir değere ulaştığında, kavramalardan biri tetiklendi, “kendi” sürtünme kaplin paketini sıktı ve diferansiyel dişlilerini frenledi, anında bloke etti ve diferansiyel tahrikini sağlam bir tahrike dönüştürdü!
Bir sonraki prototip olan, hazırlanması yine altı yıl süren 1962 Ferguson R5, daha da ilginç çıktı – dört tekerlekten çekişli bir station wagon’du. Daha sonra Ferguson R5’i test eden Autocar dergisinin uzmanları izlenimlerini paylaştı: “Araba inanılmaz yüksek hızlarda kayma sınırına ulaşıyor!”
Ferguson R5, 1962 yılında seri üretime hazırlandı.
Ancak otomobil üreticilerinin hiçbiri, akslar arası otomatik blokajlı diferansiyel ve ABS’li dünyanın ilk dört tekerlekten çekişli istasyon vagonunun üretimini üstlenmedi – seri Ferguson çok karmaşık ve pahalı olacaktı. Ancak, 1962’de Rolt, Jensen şirketinin yönetiminin ilgisini çekmeyi başardı – o zamanlar seri üretime hazırlanan 300 beygir gücündeki Chrysler V8 motorlu Jensen CV8 kupası için dört tekerlekten çekişli bir şanzıman uyarlamayı önerdi. Dört tekerlekten çekişin, güçlü ve yüksek hızlı kupa için çok yararlı olduğu ortaya çıktı!
Üç yıl sonra, deneysel dört tekerlekten çekişli Jensen CV8 FF üretildi. Ve 1966’da, bir sonraki model ortaya çıktı – daha da güçlü 325 beygir gücündeki sekiz silindirli bir motora sahip Jensen Interceptor. Arkadan çekişli kupaya ek olarak, mütevazı bir JFF isim plakasına sahip bir seçenek de sunuldu. Ünlü Jensen FF’ydi — dünyanın ilk dört tekerlekten çekişli, kendi kendini bloke eden akslar arası diferansiyele ve ABS’ye sahip üretim arabası! FF harfleri, Rolt ve meslektaşları tarafından patentli şanzımanın adı olan Formula Ferguson’dur.
O zamanın her otomotiv gazetecisi, dört tekerlekten çekişli Jensens’in olağanüstü stabilitesinden ve “ıslak asfaltta neredeyse sınırsız bir itme marjından” bahsetmişti. Ferguson’un o zamana kadar hayatta olmaması üzücü – 1960’ta öldü…
Neden Ferguson Formülü hakkında bu kadar çok konuşuyoruz? Çünkü dünyada ilk kez dört tekerlekten çekişe aktif güvenliği artırmanın bir yolu olarak bu kadar ciddi bir ilgi gösteren Harry Ferguson Araştırmasıydı!
Dört tekerlekten çekişin yanal kuvvetlerin yansıması için daha büyük bir kavrama marjı bıraktığını daha önce söylemiştik. Ve bu bir avantaj. Ancak bir dezavantajı da var – yakıt beslemesine verilen tepkilerin belirsizliği kayboluyor. Güçlü bir arkadan çekişli arabada kaygan bir virajda gazı köklerseniz, bu arka aksın kaymasına neden olur. Önden çekişli bir arabada ise, çekiş uygulandığında ön tekerlekler kayar. Bunun iyi mi kötü mü olduğu önemli değil. Önemli olan sürücünün bu durumda aracın nasıl davranacağını her zaman bilmesidir.
Peki dört tekerlekten çekişli bir araçta hangi aks kayar? Bu sorunun cevabı kolay değildir. Ön gövde şu anda daha az yük taşıyorsa veya ön tekerleklerin altında daha kaygan bir yüzey varsa, savrulma başlar. Ve arka tekerlekler en kötü tutuş koşullarına sahipse, araç kayar. Tepki belirsiz olabilir! Ve güvenli değildir.
Jensen FF (1966-1971), Jensen Interceptor coupe’nin dört tekerlekten çekişli versiyonudur. Kendi kendini bloke eden akslar arası diferansiyele sahip ilk üretim dört tekerlekten çekişli otomobildir. 6,3 litre hacimli büyük bloklu Chrysler V8 motoru 325 beygir güç üretiyor ve üç vitesli TorqueFlite otomatik şanzıman veya 4 vitesli manuel şanzıman aracılığıyla tüm tekerlekleri yönlendiriyordu. 6,70-15 boyutlarındaki çapraz lastiklerde (Volga GAZ-21 gibi), 1800 kg boş ağırlığa sahip Jensen FF 212 km/s hız geliştirdi ve 7,7 saniyede 100 km/s hıza ulaştı. Diğer teknik özellikler: hidrolik direksiyonlu kremayer ve pinyonlu direksiyon dişlisi, tüm tekerleklerde disk frenler, tek kanallı ABS Dunlop MaxaRet (maksimum gecikme), çift salıncaklı bağımsız ön süspansiyon ve arkada Panhard çubuğu bulunan bağımlı yay. 1968’de İngiltere’de Jensen FF’nin fiyatı 6.000 pounddu – en ucuz Rolls-Royce ile hemen hemen aynı. Toplam 318 dört tekerlekten çekişli araç üretildi.
Neyse ki Tony Rolt kendisi de bir yarış sürücüsüydü ve çok iyiydi – bir keresinde, 50’lerin başında, Le Mans 24 Saat yarışını bile kazanmıştı. Bu nedenle, Rolt ve meslektaşları, eşitsiz akslar arası diferansiyel kullanarak en başından itibaren dört tekerlekten çekişin belirsizliğinden kaçınmaya çalıştılar. Ferguson şanzımanlı tüm araçların torkunun %63’ü arka tekerleklere, %37’si ise öne uygulandı. Böylece, çekişteki artışa verilen tepki arkadan itişe yakındı.
Kendi kendini bloke eden diferansiyel, Jensen’in her iki şanzıman türünden de en iyi şekilde yararlanmasını sağladı. Viraja kolay giriş ve normal sürüş modlarında kaymadan güç sirkülasyonunun olmaması diferansiyel tahrikindendir. Ve kayma sırasında motor itişinin en iyi gerçekleşmesi katı olandan gelir.
Ancak blokaj mekanizmasının aşırı kavramaları, ani bir asimetrik diferansiyel tahrikini anında bloke edilmiş bir tahrike ve tam tersine dönüştürerek, darbeli bir modda, katı bir şekilde çalıştı. Bu nedenle, kayma sırasında belirsizlik arttı! Akslar arası diferansiyelin blokaj derecesini daha esnek ve düzgün bir şekilde değiştirecek bir mekanizmaya ihtiyaç vardı. Ve 60’ların sonlarında, daha sonra Tyrrell yarış arabalarının baş tasarımcısı olan Derek Gardner ile Tony Rolt, radyatör fanlarının tahrik bağlantılarında kullanılan silikon sıvısıyla ilk bakışta garip görünen deneyler yaptı. Evet, visko-kaplinin mucidi olarak tarihe geçenler Rolt ve Gardner’dı!
Kendi kendini bloke eden diferansiyeller gelişiyor
İçerisinde silikon sıvıyla dolu sürtünme kaplinleri paketleri bulunan bir silindir, Rolt’un amaçladığı amaç için mükemmel bir şekilde uygundu: tekerlekler kaydığında akslar arası diferansiyelin dişlilerini frenlemek. Tüm tekerleklerin dönüş hızları yaklaşık olarak eşit olsa da, viskodrive akslar arası diferansiyelin çalışmasına hiçbir şekilde müdahale etmiyor. Ancak şimdi akslardan birinin tekerlekleri kayıyor. Akslar arası diferansiyelin dişlileri hemen dönmeye başlıyor, ona bağlı visko kaplin paketleri silikon sıvıyı “kırbaçlıyor” ve kavrama “tutuklanıyor” ve akslar arası diferansiyeli kısmen veya tamamen bloke ediyor.
Böyle bir cihaz diferansiyeli daha yumuşak ve daha nazikçe bloke ediyor ve bu da yol tutuşu üzerinde olumlu bir etki yaratıyor. Bir visko kaplin için patent aldıktan sonra Tony Rolt, 1971’de FF Developments şirketini kurdu; özellikle de arabaları kendi tasarımı olan dört tekerlekten çekişli şanzımanlarla donatmak için. Örneğin, İngiliz ormancılık departmanları için Bedford minibüslerinin dört tekerlekten çekişli versiyonları, polis için bir grup Ford Zephyr FF otomobili veya Berlin’deki İngiliz askeri misyonu için Opel Senator 4×4 sedanları şirketin ilk siparişleri arasındaydı. Ancak 1979’dan 1988’e kadar üretilen Amerikan arabası AMC Eagle’ın şanzımanı, FFD’nin en önemli başarısıydı. Sıradan bir AMC Concord binek otomobiliydi, ancak 75 mm yükseltilmiş bir gövdeye ve genişletilmiş “arazi” lastiklerine sahipti. Ve tabii ki, dört tekerlekten çekişli bir şanzımana sahipti. Dahası, üretim arabası dünyada ilk kez bir visko kaplin tarafından bloke edilen bir akslar arası diferansiyel ile donatılmıştı!
Elbette, AMC Eagle esas olarak ara sıra arazide fırtına gibi esenler için yaratıldı – dört tekerlekten çekiş, Jensen FF süper otomobilinde veya Audi Quattro’da olduğu gibi daha sağlam bir hızlanma veya daha iyi denge ve yol tutuşu elde etme arzusundan dolayı bu arabalarda ortaya çıkmadı. Ancak şanzıman açısından, Subaru Impreza Turbo veya Mitsubishi Lancer Evo gibi sürücü arabaları birinci nesilden altıncı nesile kadar AMC Eagle’ın doğrudan mirasçıları haline geldi. Akslar arası diferansiyelleri de yerleşik visko kaplinler tarafından engelleniyor.
AMC Eagle transfer kutusunun visko-kuplörü, akslar arası diferansiyele yerleştirilmiş, viskoz bir organosilikon sıvısı (siloksan) ile doldurulmuş sürtünme disklerine sahip silindirik bir gövdedir. Akslardan birinin tekerlekleri kaydığında, visko-kuplördeki önde giden ve tahrik edilen disk paketleri birbirine göre döner, içerideki basınç ve sıcaklık artar, siloksanın viskozitesi değişir ve visko-kuplör çıkış dişlilerinden birini frenleyerek gövdeye göre dönmesini ve akslar arası diferansiyeli bloke etmesini önler.
AMC Eagle’ın piyasaya sürülmesinden iki yıl sonra, 1981’de ortaya çıkan seri coupe Audi Quattro, pozitif kilitleme özelliğine sahip geleneksel açık akslar arası diferansiyel ile donatılmıştı. Ancak, 80’lerin başında Audi mühendislik bölümünün başkanı olan Ferdinand Piech, Ingolstadt’ın otomobillerinin düzenine mükemmel şekilde uyan Quattro için çok zarif bir şema seçti. Önden çekişli otomobilin uzunlamasına yerleştirilmiş güç ünitesi, şanzımanın uç yüzü ile doğrudan arka tekerleklere işaret ediyordu – geriye sadece şanzıman kutusuna bir akslar arası diferansiyel entegre etmek kalmıştı. Ancak Piech’in tasarımcıları, önden çekiş için ayrı bir aktarma kutusu olan geleneksel bir dört tekerlekten çekişli otomobil şeması inşa etmediler. Almanlar, kutunun ikincil şaftını içi boş yaptı – ve ön tekerleklerin tahrik şaftı içinden geçirildi. Gerçekten dehanın sadeliği…
En başından itibaren, mühendisler Audi için FFD’nin aksine eksenler boyunca simetrik bir tork dağılımı seçtiler – 50: 50. Ve 1984’te, “merkez”in pozitif kilitlemesinin eski kolları nihayet dört tekerlekten çekişli Audi’lerin kabinlerinden kayboldu – bize tanıdık gelen kendi kendini bloke eden Torsen diferansiyeli Quattro şanzımanlarında ortaya çıktı. Torsen adı “tork algılama” kelimelerinden gelir ve bu tamamen mekanik cihazın çıkış millerindeki torktaki değişikliklere yanıt olarak blokaj derecesini anında ve sorunsuz bir şekilde artırma yeteneğini yansıtır. Bu nedenle, Torsen’in bir visko-kuplöre ihtiyacı yoktur – kendini bloke eder. Dahası, kaymanın başlamasından sonraki dönüş hızlarındaki farkla değil, hatta kaymadan önce tetiklenir: Torsen, lastik temas alanındaki tutuş koşullarındaki değişikliklere yanıt verebilir!
Bu arada, büyük SUV tasarımcıları yakın zamanda “binek otomobil” yol tutuşunu elde etmeyi düşünmeye başladıklarında, Torsen’i de hatırladılar – Range Rover, VW Touareg/Porsche Cayenne ve Toyota Land Cruiser Prado gibi otomobillerin şanzımanlarında kullanılıyor.
Ama 80’lere geri dönelim. Audi Quattro’nun ralli sahnesine muzaffer girişi, dört tekerlekten çekiş patlamasının başlangıcıydı – Grup B’nin tüm ralli takımları 4×4 versiyonları yaratmak için acele etti. Birbiri ardına Peugeot 205 T16, Metro 6R4, Lancia Delta S4, Ford RS200 ortaya çıktı. Hepsi bir arada – FFD tarafından geliştirilen kendi kendini bloke eden diferansiyellerdeki visko kaplinlerle. Stuart Rolt, Tony’nin oğlu, FFD’de ralli takımlarıyla çalışmaktan sorumluydu…
90’ların başında, Moskvitch-2141’in ralli dört tekerlekten çekişli bir modifikasyonunu tasarlamaya karar verildiğinde AZLK fabrikası da FFD’ye yöneldi. İngilizlerin yardımıyla, ön, arka ve akslar arası olmak üzere üç adet kendi kendini bloke eden diferansiyele sahip bir şanzıman (tıpkı Ford RS200 yarış arabalarında olduğu gibi) yaratıldı. Deneysel dört tekerlekten çekişli Moskvitch’lerin aşırı modlardaki direksiyon kabiliyeti en gurur verici değerlendirmeleri hak ediyordu – arabaların kaymadaki davranışı öngörülebilir ve yarışçılar için uygundu. Üç diferansiyeldeki bloke eden visko kaplinlerin “sertliğini” seçerek arabanın yol tutuşunu geniş bir aralıkta ayarlamanın mümkün olduğu ortaya çıktı. Örneğin, arka tekerlekler arası diferansiyelin daha “sıkı” bloke edilmesi, bir arabanın arka aksı kaydırma eğilimini artırır. Ön veya akslar arası diferansiyelin blokaj katsayısının artması ise, tam tersine, denge marjını artırır; otomobil, ön tekerleklerin kayması ve önden savrulması nedeniyle viraja girmeye daha az istekli olur.
Ancak bu ayarlama yalnızca bir durumda geçerlidir – kaydırmalı ralli sürüş stilinde. Bu nedenle, üç adet kendi kendini bloke eden diferansiyel, WRC grubu ralli arabalarının ayrıcalığıdır. Dahası, kural olarak, bu arabalardaki diferansiyellere visko kaplinler değil, hidrolik tahrikli ve elektronik kontrollü çok diskli kavrama paketleri yerleştirilmiştir. Bu şekilde, tasarımcılar gerçek zamanlı olarak direksiyon kabiliyetini yapılandırmak için en geniş fırsatları elde ederler. Örneğin, araç bilgisayarı bir dönüşe girerken üç diferansiyeldeki kavramaları “çözebilir” ve bunları açık olanlara dönüştürebilir – böylece araba daha kolay bir şekilde dönüşe girebilir. Ve sürücü düz çizgiye girerken hızlanmaya başladığında, elektronikler komutu verecek ve servo tahrik, tüm tekerleklerin minimum kaymasını sağlayacak ve aynı zamanda kabul edilebilir önden savrulma çizgisini geçmeyecek şekilde diferansiyellerdeki kavramaları “sıkıştıracaktır”, bunun ötesinde araba dönüşten kayacaktır.
Bu arada, ilk kontrollü kavramalar Daimler-Benz’de kullanıldı – W124 gövdeli 1986 Mercedes-Benz E-Class 4Matic’in şanzımanında. Dahası, üç kavrama vardı – gerekirse, elektronikler önce tahriki ön tekerleklere bağladı ve ardından akslar arası ve arka tekerlek diferansiyellerinin sıralı olarak etkinleştirilen blokajını yaptı. Ancak böyle bir şanzımanın mantıksız derecede karmaşık olduğu ortaya çıktı. Ek olarak, elektronikler dengesiz bir yüzeyde ön tekerlekleri dönüşümlü olarak bağladı ve ayırdı…
Porsche şirketi, yüksek hızlı arabalarda elektronik olarak kontrol edilen kavramaların kullanılmasının bir diğer öncüsüydü – 1986 Porsche 959’da iki kavrama vardı ve elektronikler bir sürücünün seçebileceği dört modda çalışıyordu. Daha sonra, Japonlar benzer karmaşıklıkta şanzımanlara sahip üretim arabaları üretmeye başladı – bu, örneğin, popüler Rus dergisi Autoreview tarafından şimdiye kadar test edilenlerin en gelişmiş dört tekerlekten çekişli yol arabası olan Mitsubishi Lancer Evo’dur. Akslar arası kontrollü ACD (Aktif Merkezi Diferansiyel) ve aktif tork dağılımına sahip arka AYC (Aktif Sapma Kontrolü) diferansiyel ile evrim harikalar yaratmayı başarıyor…
Bir diferansiyel yerine
Ralli mühendisleri zihinlerini kendi kendini bloke eden mekanizmalara odaklarken, kitlesel binek otomobil tasarımcıları tam tersine basitleştirme yolunu seçtiler – akslar arası diferansiyeli tamamen terk ettiler ve yerine visko kaplin koydular. 1985 Volkswagen Golf II Syncro, böyle bir şanzımana sahip ilk Avrupa binek otomobili oldu – şanzımanı, FFD’yi 1969’da satın alan GKN mühendisleri tarafından geliştirildi. Dört tekerlekten çekişli modelin temel modelle basitliği ve birleştirilmesi, böyle bir şemanın avantajlarıydı. Normal koşullar altında, otomobil önden çekişli olanın özelliklerini ve kontrol edilebilirliğini korudu ve ön tekerlekler kaydığında, visko kaplin 0,2 saniye sonra tetiklendi ve torkun %70’ine kadarını arkaya dağıtabildi.
VW Golf III Syncro’nun şanzımanına dikkat edelim. Transfer kutusu şanzımana takılıdır ve visko kaplin, arka aksın ana şanzımanıyla bloğa takılır ve ön tekerlekler kaydığında tahriki arka tekerleklere bağlar. VW Golf IV’te, Haldex kaplini visko kaplinin yerini aldı.
Ancak arka tekerleklerin böylesine “basitleştirilmiş” bir tahrikinin önemli bir dezavantajı vardı – visko kaplinin çalışmasındaki hafif bir gecikme bile tepkilerin belirsizliğini daha da kötüleştirdi. Kaygan bir virajda gaz verildiğinde, araba önce önden çekişli bir araç olarak dışarı doğru kaydı ve ardından arka tekerleklerin bağlanmasıyla sürüş davranışını önemli ölçüde değiştirdi – ve kaymaya girebilirdi.
Japonlar burada kendilerini ayırt ettiler – visko kaplinlerin özelliklerini seçerek ve bunları yalnızca arka tekerleklerdeki tahriki açmak için değil, aynı zamanda tekerlekler arası diferansiyelleri engellemek için kullanarak bu dezavantajı defalarca düzeltmeye çalıştılar. Bazı modellerde (örneğin, 1988 Nissan Sunny/Pulsar) üçe kadar visko-kaplin vardı: biri arkadan itişli bir tahrik içeriyordu ve diğer ikisi tekerlekler arası diferansiyelleri bloke etmeye yarıyordu. Mazda Concerto 4WD’de, visko-kaplinler sadece akslar arası değil, aynı zamanda arka tekerlekler arası diferansiyeli de değiştiriyordu…
Ancak daha sonra, arkadan itişli bir visko-kaplin yerine, paketleri hidrolik tahrikle sıkıştırılan sadece bir sürtünme kavraması kullanmanın çok daha kullanışlı olduğu ortaya çıktı. Ve elektronikler sürtünme kavramalarının sıkıştırılmasını mükemmel bir şekilde kontrol edebilir ve dolayısıyla arka tekerleklere uygulanan tork değerini ayarlayabilir.
Günümüzde, çoğu binek dört tekerlekten çekişli otomobil ve SUV’de, akslardan birinin tahrikinde kontrollü bir kavrama bulunur — ister VW Golf platformlu otomobillerde Haldex, ister Honda’dan VTM-4 sistemi veya BMW’lerde xDrive olsun. Ayrıca, modern debriyajların hızlı çalışma hızı, tekerlekleri bağlamadaki gecikmeyi neredeyse fark edilmez hale getirdi – artık her şey yalnızca kontrol elektroniğinin nasıl yapılandırıldığına bağlı. Örneğin, Golf 4Motion ve Audi A3 Quattro’nun şanzımanları tasarım olarak tamamen aynı. Ancak farklı yazılımlar, Volkswagen tasarımcılarının akslar arasında simetrik bir tork dağılımı seçmelerine olanak tanırken, Audi mühendisleri itişin yalnızca %40’ını arkaya dağıtmayı tercih ediyor ve bu da arabalarına daha çok önden çekişli bir karakter kazandırıyor. Bu bir zevk meselesi…
Peki sürücüler hangi şemaları tercih ediyor? İkinci aksa manuel olarak bağlanan bir tahrik sistemine sahip binek yol arabaları, şükürler olsun, artık üretilmiyor. Ve diğer üç şemaya gelince…
Elbette, bizim bakış açımıza göre, en ilginç arabalar, şanzımanlarında kendi kendini bloke eden akslar arası diferansiyel bulunan Ferguson Formula’nın mirasçılarıdır. Ve blokajın hangi yollarla yapıldığı önemli değildir – Subaru’larda olduğu gibi bir visko kaplinle, Audi A4-A6-A8 Quattro’da olduğu gibi Torsen mekanik diferansiyeli ile, VW Phaeton’da olduğu gibi veya elektronik olarak kontrol edilen kavramalarla (Mitsubishi Lancer Evo). Önemli olan, doğru konfigürasyona sahip otomatik blokajlı “merkez”in, aracın yol tutuşunu önemli ölçüde iyileştirebilmesidir – onu sofistike bir sürücü için daha güvenli ve daha keyifli hale getirebilir.
Günümüzdeki ana trend, torkun elektroniklerin emriyle tekerleğe önceden uygulandığı ve bunu mümkün olduğunca verimli bir şekilde uygulayabilen değişken bir itme vektörü. Şu anda Mitsubishi Lancer Evo X sedan, dünyanın en karmaşık dört tekerlekten çekişli şanzımanına sahip. Ek dişli üniteleri torku arka tekerlekler arasında aktarabiliyor, merkez elektronik olarak kontrol edilen bir kavrama ile bloke ediliyor ve önde geleneksel bir mekanik kendi kendini bloke eden cihaz var. Bildiğimiz şekliyle dört tekerlekten çekiş dönemi, dört motorlu tekerleğe sahip bir elektrikli otomobilin ortaya çıkmasıyla sona erecek.
Ancak yarı zamanlı arkadan çekişli arabaları da göz ardı etmiyoruz – bunlardan giderek daha fazla var. Haldex kaplini son zamanlarda Volvo ve Saab tarafından aktif olarak kullanılıyor. Açık akslar arası diferansiyellere sahip şanzımanlar da uygulamalarını buluyor – her sınıftan Mercedes 4Matic gibi yüksek hızlı arabalarda. Ancak bu arabalarda, diferansiyel dört tekerlekten çekişle birlikte, tam zamanlı kaymayı önleyici elektronikler zorunlu olarak çalışır ve bu da bir dereceye kadar kendi kendini bloke eden bir mekanizmanın eksikliğini telafi eder.
Haldex çok diskli kavrama, şaft dönüş hızlarındaki en ufak uyumsuzlukla tetiklenir. Yüz kamlarından herhangi birinin dönüşü, silindirlerin çalışma yüzeyleri üzerinde yuvarlanmaya ve ileri geri hareket etmeye başlamasına neden olur ve pompanın halka silindirlerindeki pistonları iter. Pistonlar, disk paketini sıkıştıran bir pistonla köle silindire yağ pompalar. Ancak elektronikler, bir solenoid valfin yardımıyla basıncı serbest bırakabilir ve böylece tekerleklere verilen tork değerini esnek bir şekilde ayarlayabilir.
Ancak, son zamanlarda farklı dört tekerlekten çekişli şanzımanlara sahip otomobillerin gerçek sürüş özelliklerinin birbirine yaklaştığını fark ettik – elbette, ralli pistlerinde değil, kamu yollarında sürüş sırasında. Ve Haldex tipi elektronik kaymayı önleme sistemleri ve debriyaj kontrol programları ne kadar gelişmiş olursa, bunlarla donatılmış otomobillerin direksiyon hakimiyeti o kadar az farklılık gösterecektir. Açıkçası, bu bir ilerlemedir.
Bu bir çeviridir. Orijinalini buradan okuyabilirsiniz: https://www.drive.ru/technic/4efb336400f11713001e4f54.html
