SākumsMeklēt - īslaicīgi nepieejamsLapas karte - īslaicīgi nepieejams  

Register
Ielās
AutoTūnings
AutoTūninga projekti
» Latvija
» Import
Standarta auto
» Apraksti
» Testi
Vortāls
» Par
» Kontakti

402.lv sabiedrotie

Nissan 200sx Klubs [www]

DSM Club Latvia [www]

CelicaClub Latvia [www]


Jaunākais galerijā

Pašlaik 402.lv skata
Pavisam: 8
Reģistrēti: 0
Viesi: 8
Online:
Nav
MAX vienlaicīgu lietotāju: 75

AutoTūnings : Tehnoloģijas  

Pilnpiedziņas sistēmas, 1.daļa

HaL
2005.04.14 23:15
komentāri: 5  

Šķiet, ka auto vēsture ir tikpat sena kā pasaule. No sākuma tapa rats, tad radās pielietojums tam un pēc pāris gadsimtiem jau uz šādiem ratiem atradās transporta līdzeklis - ar tvaiku dzīts spēkrats. Visam attīstoties, auga nepieciešamības un tika rastas iespējas tās apmierināt. Šādā ķēdē arī varētu runāt par pilnpiedziņas sistēmas rašanos, bet šoreiz tēma ir mazliet specifiskāka.

Terminoloģija

Pirms sāk runāt par pašu tehnoloģiju, ir jātiek skaidrība ar terminoloģiju - principā visi pilnpiedziņas simboli (AWD, 4WD) nozīmē vienu un to pašu. Runājot vispārinoši, AWD nozīmē patstāvīgā vai automātiski pieslēdzamā pilnpiedziņa, bet 4WD - ar roku pieslēdzamā pilnpiedziņa. Auto terminoloģijā šie apzīmējumi parasti tiek ievēroti, bet ne visās situācijās. Piemēram, AWD Ford Tempo un Subaru Justy īstenībā ir auto ar roku pieslēdzamajām pilnpiedziņām, tieši tāpat kā Subaru GLs. Eksistē vēl arī viens ļoti divdomīgs termins - pilnpiedziņa, kas pieslēdzas nepieciešamības gadījumā (on demand four wheel drive). Šīs termins var nozīmēt gan automātisko, gan ar roku pieslēdzamo pilnpiedziņu.

Auto prese nes sevī lielu daļu atbildības par putru terminoloģijas jautājumā, kļūdas tiek pieļautas ļoti bieži, nepareizi izmantojot piedziņas veidu apzīmējumus.

Diferenciāļi

Par diferenciāli sauc zobratu komplektu, kuri pārdala griezes momentu, kas pienāk no transmisijas starp divām asīm. Priekšējās vai aizmugurējās piedziņas auto diferenciālis ļauj abiem vadošiem riteņiem griezties atšķirīgu ātrumu tādēļ, lai pagriezienos samazinātu slodzi uz pusasīm un riteņiem.

Diferenciālis
62' Toyota Landcruiser diferenciālis

Patstāvīgās pilnpiedziņas sistēmā ir jābūt trim diferenciāļiem, kuri nodod jaudu uz visiem četriem riteņiem un nodrošina auto vadību pagriezienos bez pretestības - priekšējais, aizmugurējais un centrālais diferenciālis. Centrālais ir nepieciešams tādēļ, ka attālums, ko veic priekšējie un aizmugurējie riteņi, automobilim griežoties, nav vienāds.

Centrālais diferenciālis ir tas, kas novada no pārnesumkārbas pienākošo griezes momentu uz piedziņas vārpstām, kas savukārt nodod to uz priekšējo un aizmugurējo diferenciāli. Pilnpiedziņas sistēmām ar rokas pieslēgšanu nav centrālā diferenciāļa, tādēļ tās izmantošana uz seguma ar augstu saķēri (piemēram, asfaltbetona) sagādā nelielas neērtības - kad šī pilnpiedziņa ir saslēgta, priekšējā un aizmugurējā ass ir saslēgtas pa tiešo un tās griezīsies ar vienādu ātrumu. Tādēļ priekšējo un aizmugurējo riteņu griešanās ātrumu starpība līkumā tiks kompensēta ar riepu izslīdēšanu, kas, protams, paātrina to nodilumu.

Diferenciāļu bloķēšanās

Iespēja bloķēt diferenciāļus ir galvenais pilnpiedziņas tehnoloģiju stūrakmens, jo auto uzvedība uz ceļa ir ļoti atkarīga tieši no tās. Apskatot visvienkāršāko piemēru - AWD ar trim brīvajiem diferenciāļiem, uzreiz kļūst skaidrs, ka ceļš var kļūt nebraucams, ja saķeri zaudē kaut viens no četriem riteņiem. Visparastākā brīvā diferenciāļa īpatnība ir, ka tas pārdala griezes momentu asij, kurai ir vismazākā pretestība, tādā veidā, ja viens ritenis zaudē saķeri ar ceļu, viss griezes moments tiek nodots tam.

Pie tam, pilnpiedziņas auto ir divas reizes lielāka iespējamība zaudēt saķeri vienam ritenim ar ceļu, kā auto ar vienu velkošo asi. Tā kā pilnpiedziņas izmantošana paredz biežāku braukšanu pa bezceļiem, ļoti svarīgi kļūst vismaz kaut kāda diferenciāļu bloķēšanās esamība. Visi patstāvīgās pilnpiedziņas auto, kas šodien ir pieejami tirgū, ir ar šādu bloķēšanos. Lai labāk saprastu šo koncepciju, ir jāapskata pilnpiedziņas sistēmas attīstība no pašiem pirmsākumiem līdz pat pašiem modernākajiem modeļiem.

Audi bija pirmais auto ražotājs, kas sērijveidā veiksmīgi pielietoja pilnpiedziņas sistēmu vieglajos auto. Pirmais vieglais auto ar quattro piedziņu bija Audi Quattro no 1981.gada Eiropā un no 1983.gada ASV (Amerikā šis auto ir vairāk pazīstams ar nosaukumu Turbo Quattro Coupe, bet pārējā pasaulē Audi Quattro vai žargonā ur quattro).

Audi Quattro
1981.gada Audi Quattro - pirmais sērijveida pilnpiedziņas auto

Šiem auto bija labi rezultāti rallijā, tie ieguva vairākus titulus pasaules meistarsacīkstēs un satrieca pasaules auto rūpniecību, jo līdz tam brīdim pilnpiedziņas shēma nekad nebija saistīta ar dinamiku un ātrumu tās svara dēļ. Kaut vēl 1966.gadā parādījās Jensen FF ar patstāvīgo pilnpiedziņu un ABS, tāpat Padomju Savienībā bija gan paaugstinātas caurgājamības Pobeda ar pilnpiedziņu gan vēlāk Moskvič 410H, bet šie auto nebija komerciāli veiksmīgi un neguva popularitāti, tādejādi atstāja Audi godu veikt tehnisko apvērsumu sabiedrības domās un atstāt savu vārdu vēsturē kā vieglo auto pilnpiedziņas dzimtes uzsācējs.

Jensen FF
1966.gada Jensen FF ar patstāvīgo pilnpiedziņu un ABS

Audi izlemj aprīkot visus modeļu gammu ar pilnpiedziņu

Astoņdesmitajos gados Audi izlēma aprīkot ar pilnpiedziņu un piešķirt vārdu quattro visai modeļu gammai. Pirmās paaudzes quattro bija vienkārša centrālā un aizmugurējā diferenciālu bloķēšanās, kuri stingri bloķēja vienu vai abus diferenciāļus, nepieļaujot dažādus riteņu griešanās ātrumus. Auto bija paredzēts pašu smagāko ceļa apstākļiem pārvarēšanai. Kad centrālais diferenciālis ir sabloķēts, saķeri ar ceļu ir jāzaudē gan vienam priekšējam, gan arī vienam aizmugurējam ritenim, lai auto ceļu neturpinātu, nespējot pārvarēt uzstādīto šķērsli.

Pie diviem sabloķētiem diferenciāļiem jau nepieciešami trīs no zemes atrauti riteņi - abi aizmugurējie un vienu priekšējo, lai auto nespētu izbraukt no pārbaudījuma. Bloķēšana šajos Audi modeļos tiek ieslēgta vai izslēgta ar roku, kas nebija pārāk ērti - prasīja papildus vadītāja uzmanību. Kā izrādījās vēlāk, daudzi vadītāji aizmirsa izslēgt bloķētāju pēc grūtā posma pārvarēšanas, tādejādi ievērojami paātrinot sistēmas nodilšanu un iespējamu ātrāku sabojāšanos.

Nākamie pilnpiedziņas izstrādātāji virzījās uz automātiski bloķējošiem diferenciāļiem. Kā pirmais parādījās viskozais sajūgs, kura korpusā atradās speciāls šķidrums uz silikona bāzes, kurš atļāva uzturēt nelielu starpību starp asu griešanās ātrumiem. Bet pie pastiprinātas riteņu izslīdēšanas, noveda pie asas viskozitātes palielināšanas (sabiezēšanas), kas sabloķēja sajūgu. Tika izstrādāti divi pilnīgi dažādi viskozes sajūga pielietojuma veidi pilnpiedziņas transmisijai.

Daži auto ražotāji izmantoja parastos diferenciāļus pārī ar viskozes sajūgu, kurš pēc vajadzības automātiski bloķēja diferenciāli. Tāda shēma tika izmantota Mitsubishi Eclipse GSX un Subaru pilnpiedziņā ar automātisko pārnesumu kārbu, kā arī BMW 325ix un Toyota Celica turbo.

BMW 325ix
BMW savā 325ix izmanto parasto diferenciāli pārī ar viskozes sajūgu

Pilnpiedziņas transmisijas izstrādes procesā Audi inženieri arī centās izmantot viskozes sajūgu, bet gan pilnīgi citādākā veidā. Ražotāja automātiski atslēdzamās pilnpiedziņas tehnoloģijā viskozes sajūgs tika izmantots centrālā diferenciāļa vietā.

Šajā gadījumā auto, kam pamatā ir priekšpiedziņa un nenozīmīga ātrumu starpība starp priekšējo un aizmugurējo asi, pagriezienā tiek pielabots ar viskozā sajūga palīdzību. Pie priekšējo riteņu izslīdēšanas, starp-asu ātrumu starpība pieaug līdz brīdim, kad viskozes sajūgs sāk nodot daļu griezes momenta un aizmugurējo asi un auto kļūst pilnpiedziņas. Tātad pirmajā gadījumā ir patstāvīgā pilnpiedziņa ar automātiski pašbloķejošos diferenciāli un otrajā gadījumā - automātiski pieslēdzama un atslēdzama pilnpiedziņa.

Šāda sistēma netika izmantota Audi automašīnām, bet tika ņemta Volkswagen bruņojumā, kas tirgū laida pilnpiedziņas sistēmu zem nosaukuma Syncro. Šīs sistēmas vienkāršība noveda pie tā, ka izmantoja liels skaits auto ražotāju lielā modeļu diapazonā, sākot no miniveniem līdz pat tādiem auto kā Porsche 911 Turbo un Carrera 4, Lamborghini Diablo VT (protams, šajā gaidījumā kā pamata piedziņa ir aizmugurējā).

Nākamais solis attīstība - TORSEN

Kā nākamais solis bija Torsen (no TORque SENsing - jūtīgs uz momentu) diferenciāļu izmantošana, būvējot otrās paaudzes quattro. Septiņdesmit gadu beigās, pirmās quattro shēmas izstrādes procesā, Audi veda pārrunas ar viskozā sajūga patentētāju - FF Development, bet pēc tam viskozes sajūga tehnoloģija tikai klonēta - iemesli tiks izklāstīti mazliet vēlāk.

Torsen
Gleason's Torsen

Torsen diferenciālim, kuru izgudroja amerikāņu firma ar nosaukumu Gleason Corp., bija visas viskozā sajūga pozitīvās īpašības un nebija slikto. Tā ir pilnīgi mehāniska ierīce, kura normālos apstākļos griezes momentu sadala proporcijā 50:50. Gadījumā, ja vienas no ass ritenis sāk izslīdēt, griezes moments sadalīsies tās ass labā, kuras riteņiem ir vislabākā saķere ar ceļu. Runājot vienkāršāk - Torsen diferenciāļa darbība ir pilnīgi pretēja parasta diferenciāļa darbībai. Maksimālā pieejamā piedziņas sadale starp asīm ir 80:20, atkarībā no sadales kārbas soļa. Tā kā Torsen ir pilnībā mehāniska ierīce, tad sabloķēšanās process notiek momentāni, atšķirībā no viskozes sajūga, kam ir nepieciešams laiks, kamēr šķidrums saķer. Līdz ar to Torsen diferenciālis ir vairākas reizes jūtīgāks pret izslīdēšanu.

Torsen bloķēšanās principam ir progresīvs raksturs, Porsche inženieri atteicās no viskozā sajūga 964 Carrera 4 transmisijā, jo tam ir kāpinošs nevis lineārs raksturs bloķēšanai, kas ir raksturojams kā sliktās vadāmības iemesls.

Vēl viena svarīga Torsen priekšrocība ir, ka tas nebloķējas un necenšas izlīdzināt asu ātruma starpību pie bremzēšanas, ļaujot visiem četriem riteņiem griezties neatkarīgi. Torsen bloķējas tikai spēka pievades tajā pašā laikā, kad viskozais sajūgs gan pie spēka pievades, gan bez tās. Tas reaģē uz griezes momentu, viskozais sajūgs uz apgriezienu starpību.

Problēmas ar ABS

Viskozes sajūga reaģēšana uz apgriezieniem ir saistīta ar daudzām inžiertehniskām problēmām. Bremžu pretbloķēšanās sistēmas kaut - tās nosaka bloķēšanās sākumu uz vienu riteni pēc ātrumu starpības uz visiem četriem riteņiem. Transmisijas mehānisms, kas cenšas izlīdzināt visu četru riteņu griešanās ātrumu, sagādā nopietnus ABS traucējumus.

Šīs problēmas pārvarēšanai inženieriem nācās iziet uz dažādiem ierobežojumiem. Mitsubishi speciālisti atcēla ABS ieviešanu pirmajai GSX paaudzei, bet nākamai paaudzei ABS un viskozais sajūgs aizmugurējā pašbloķējošā diferenciālī kļuva kā viena otru izslēdzoša opcija. VW Syncro sistēmā pilnpiedziņa pie nospiesta bremžu pedāļa tiek vienkārši atslēgta ar otrās sakabes palīdzību.

Līdzīga īpatnība ir lielai daļai citu auto, kas izmanto līdzīgu viskozā sajūga shēmu. Viss aizgāja pat tik tālu, ka pasaules čempionāta rallijā uzvarētājs Lancia Delta Integrale vadības dators palielināja dzinēja griezes momentu, lai samazinātu viskozes sajūga pretestību bremzējot. Pašās primitīvākās sistēmās tika izmantots tā saucamais apdzines sajūgs, kā rezultātā no vienas puses bremzējot pilnpiedziņa atslēdzās, no otras - nestrādāja atpakaļgaitā.

Lancia Delta Integrale
Pasaules čempionātā rallijā uzvarētājs Lancia Delta Integrale

Pats vienkāršākais veids viskozes sajūga (VS) pretestības samazināšanai bija, samazinot šķidruma viskozitāti. Bet tas savukārt nozīmēja, ka samazināsies bloķēšanas efektivitāte, kas principā ir pieņemami auto, kas tiek izmantoti ikdienas braukšanai normālos ceļa apstākļos. Bet VS pievilcība ir nevis dēļ labajiem parametriem, bet gan vienkāršībā un zemajās izmaksās.

Mercedes un Porsche sarežģī tehnoloģijas

Astoņdesmito gadu beigās Porsche un Mercedes piedāvāja tirgum pilnpiedziņas sistēmas, kas atšķīrās dēļ savas sarežģītības. Mercedes 4matic sistēma izmantoja ABS devējus, lai noteiktu riteņu izslīdēšanu. Uz normāla sausa seguma Mercedes ir parasts aizmugurējās piedziņas auto, bet gan ABS sensori norāda uz aizmugurējo riteņu izslīdēšanu, tie deva uz galveno vadības datoru signālu sabloķēt hidraulisko daudzdisku sajūgu, kas pārdalīja vilkmi uz priekšējiem riteņiem. Bloķēšanās pakāpe izmainījās ar datora palīdzību ar progresīvo raksturlīkni. Kad procesors nosaka, ka ir nepieciešama vēl lielāka saķeres īpašību nepieciešamība, tas sūta signālu uz otro sajūgu, kas bloķē aizmugurējo diferenciāli. Pēc bremzes pedāļa nospiešanas, abi sajūgi vienlaicīgi atvienojas, lai nodrošinātu nepārtrauktu ABS darbību.

Tādā veidā Mercedes 4Matic piedāvā sevi kā sistēmu, kas automātiski pieslēdz pilnpiedziņu. Iemesls, kādēļ Mercedes gāja uz šādas sistēmas izstrādi, pēc firmas pārstāvju vārdiem bija dēļ tā, ka viņi negribēja atbaidīt savus pielūdzējus ar pastāvīgo pilnpiedziņu, kura dēļ griezes momenta pārdales uz priekšējo asi var izmainīt „tradicionālās Mercedes vadības izjūtas”. Var arī pieņemt, ka Mercedes nevarēja atļauties izmantot daudz vienkāršāko Audi sistēmu, kura tirgū ieņem daudz zemāku pozīciju. Principā 4Matic sistēma strādāja ne labāk un ne sliktāk kā citas pilnpiedziņas sistēmas, bet izmaksas un sarežģītība samazināja tās pievilcību. Tagad Mercedes ir atteicies no tādas sistēmas un jaunajos pilnpiedziņas auto, ieskaitot perspektīvo M klasi, tiek izmantota patstāvīgā pilnpiedziņa. Savukārt 4Matic pirmajai versijai līdzīga sistēma ir atradusi pielietojumu Nissan Skyline GTR.

Nissan Skyline GTR
Arī Nissan Skyline GTR automātiski pieslēdz pilnpiedziņu

Porsche inženieri izmantoja līdzīgu 4Matic sistēmu 959 modeļa konstrukcijā ar papildus sajūgiem, kur centrālais diferenciālis (īstenībā vienkāršs hidrauliskais sajūgs) bija patstāvīgi sabloķēts un atbloķējās tikai pie iebraukšanas stāvvietā, lai to atvieglotu. Griezes momenta sadale Porsche 959 mainās atkarībā no slodzes un ceļa apstākļiem ar bloķēšanās pakāpes izmaiņas palīdzību, kas darbojas pēc progresīvās raksturlīknes principa. Tikai šajā pilnpiedziņas sistēmā griezes momenta sadale nebija atkarīga no vadošo riteņu izslīdēšanas. Jebkurā citā pilnpiedziņas sistēmā griezes moments tiek sadalīts noteiktās proporcijās uz tiltiem līdz brīdim, kad notiek riteņu izslīdēšana, pēc kuras dažādi berzes samazināšanas mehānismi izmaina šo proporciju. Porsche 959 dators saņem informāciju no daudziem avotiem, ieskaitot vārstu stāvokļa, stūres sagriešanas leņķa, paātrinājuma un pat turbopūtes spiediena līmeņa devēja. Pie taisnvirziena kustības ar maksimālu paātrinājumu sistēma nodeva līdz pat 80% vilkmes uz aizmugurējiem riteņiem (normāla sadale ir 40% uz priekšējo un 60% uz aizmugurējo tiltu) pat tad, ja visi četri riteņi griezās ar vienādu ātrumu. Porsche pilnpiedziņas sistēma bija līdz šim sarežģītākā un izsmalcinātākā starp visām jebkad uzkonstruētajām.

Porsche atzīmējas kā vismodernākie

Pēc 959 nāca 964 modelis, kas tika izrādīts 1989.gadā arī kā 911 Carrera 4. Porsche pārstāvji ziņoja, ka tā pilnpiedziņas sistēma ir visattīstītākā un ka 959 modelī izmantotā ir attiecīgi iepriekš modernākā. Bet īstenībā tā bija sistēma ar pastāvīgu attiecību sadali, tieši tāda pati kā visas pārējās, ar datora vadītiem sajūgiem, kas tiek izmantoti kā ierīces, kas samazina berzi. Šīs sistēmas rozīnīte bija kopīga ātruma un paātrinājuma devēju izmantošana un datora vadītā aizmugurējā diferenciāļa bloķēšanai bija uzdevums nepieļaut raksturīgo 911 modeļa pārmērīgo papgriežamīb u pagriezienā pēc akseleratora pedāļa nospiešanas mazliet par daudz. Kad dators noteica neizbēgamo aizmugurējās ass sanesi, aizmugurējais diferenciālis sāka bloķēties. Tādā veidā, pateicoties pilnpiedziņas sistēmai ar „gudrajiem” diferenciāļiem, Porsche inženieriem izdevās pārvērst Bengālijas tīģeri kaķītī. Galvenokārt tieši aizmugurējā tilta sanese arī bija iemesls, kādēļ tika ieviesta šāda pilnpiedziņas sistēma, jo Porsche 911 kura dzinējs atradās aiz aizmugurējās ass, tādējādi nodrošinot izcilu velkošo riteņu saķeri ar ceļa virsmu, pilnpiedziņas sistēma nedeva ievērojamu saķeres pieaugumu.

964 Porsche Carrera 4
Ar 964 modeļa iznākšanu Porsche ziņo, ka viņu pilnpiedziņas sistēma ir visattīstītākā

1993.gadā Porsche inženieri iepazīstināja ar pavisam jaunu 911tā modeļa aizmugurējās piekares konstrukciju. Aizmugures piedziņas versija kļuva pilnībā vadāma un nepieciešamība pēc sarežģītas un dārgas datorizētas pilnpiedziņas sistēmas esamību atkrita. Šī auto pilnpiedziņas versijai (993 modelis) ir daudz vienkāršāka, vieglāka un lētāka automātiski pieslēdzamā sistēma ar viskozes sajūgu, līdzīgu kā tiek izmantota VW Golf Syncro un lielākajā daļa minivenu. Turklāt „gudrais” diferenciālis tika saglabāts, lai apkarotu jebkuru apgriešanās recidīvu. Jaunais Porsche 911 (996) C4 (Carrera 4) ar ūdens dzesēto dzinēju ir aprīkots ar praktiski tādu pašu sistēmu, kas tika izmantota 993 C4, bet ar papildus datora vadītu sistēmu stabilitātes nodrošināšanai. Sanāk tāda kā maza vilšanās, bet Porsche, pateicoties izcilajai piekarei, vēl joprojām aprīko savas pilnpiedziņas automašīnas ar viskozo sajūgu, tajā pašā laikā, kad VW Golf 4Motion un Jeep Grand Cherokee, piemēram, izmanto daudz modernākās sistēmas.

Subaru izmanto sarežģītas un dārgas tehnoloģijas budžeta auto

Subaru arī ir pelnījis īpašu pieminēšanu šajā rakstā, jo Legacy un Impreza (ieskaitot Outback) ar automātisko ātrumkārbu modeļu transmisijā izmanto ar mikroprocesoru vadītu pilnpiedziņas sistēmu, līdzīgu Mercedes 4Matic, Audi A8/V8 ar automātisko ātrumkārbu un pirmajiem Porsche modeļiem. Šādas sarežģītas sistēmas izmantošana budžeta klases automobiļos patiešām pozitīvi pārsteidz. Daudzi autoražotāji savā bruņojumā ir ieviesuši līdzīgas sistēmas. Honda CR-V, VW Golf4Motion, Audi TT ir aprīkoti ar konceptuāli sarežģītām pilnpiedziņas sistēmām, kaut pēc būtības tās ir primitīvākas par primitīvu.

Audi V8
Audi V8 automāts izmanto ar mikroprocesoru vadītu sajūgu

Audi V8 un A8 ar automātisko ātrumkārbu arī tiek izmantots ar mikroprocesoru vadīts sajūgs, kurš bloķē centrālo diferenciāli līdzīgi kā augstāk aprakstītās sistēmas. Viens no iemesliem, kādēļ auto automātisko kārbu versijās izmanto šādas shēmas ir, jo kārba piedāvā gatavu hidrošķidruma avotu, kas ir zem spiediena, kas ir nepieciešams sajūga bloķēšanai. Šī sistēma iepazīstina sevi kā Audi pirmā veiksmīgā pieredze automātiskās pārnesumu kārbas izmantošanai kopā ar quattro.


  Top.LV