Bagaj kapağı üzerindeki yazılar hiçbir otomobilde Subaru’larda olduğu kadar karizmatik görünmemişti: Bagajın kenarına yerleştirilen Symmetrical AWD logosunda vurgulanan “simetri” ne anlama geliyor? Subaru’nun “AWD” sistemi nasıl çalışıyor?
Otomobili tekerlekler hayatta tutar, hatta tekerleklerin çok sınırlı bir yüzeyi hayatta tutar: Otomobilin yol ile temas eden tek donanımlarının, yani tekerleklerin zemine her koşulda ideal şekilde tutunması gerekir. Burada görevi de ilk süspansiyon sistemi üzerine alır. Değişen yol ve yük şartlarında ideal tekerlek açılarının korunması için, yanal etkilere karşı koymak için, ve zemin darbelerini yönetmek için süspansiyon sistemi çalışır. Maruz kaldığı darbe (tümsek, çukur, engebe) ile açısı bozulan bir taraftaki tekerleğin diğer taraftaki tekerleği etkilememesi ve sürüş kalitesinin artırılması amacıyla bağımsız süspansiyon sistemleri geliştirilmiştir. Ancak hepsi bu değil. Bununla bitmiyor. Tekerleklerin tek sorumluluğu sadece yola tutunmak değil; tekerlekler aynı zamanda direksiyonun emirlerini yerine getirmek ve motorun çekiş gücünü de yola aktarmak zorunda. Burada işler karışıyor.
Önden çekişli otomobillerde ön aks hem direksiyon sistemini üzerinde taşıyor hem de motora bağlı; yani ön tekerlekler hem sürücünün direksiyon emirlerinden gelen yanal kuvvetlerle hem de motordan gelen doğrusal kuvvetler ile başa çıkmak zorunda. Arkadan itişli otomobiller ise daha adaletli çalışıyor; ön aks direksiyonun yönlendirmelerini yola aktarırken, motordan gelen çekiş gücünü yola aktarma görevini ise arka aks üzerine alıyor. Her 2 konsept de üretim maliyetinden sürüş özelliklerine kadar bir dizi olumlu ve olumsuz özellik ile beraber geliyor.
4 tekerlekten çekiş sistemleri ise güç aktarımında biraz daha önde. Çünkü burada 4 tekerlek de motora bağlıdır ve güç aktarım görevi 2 tekerleğe yüklenmek yerine 4 tekerlek arasında dağıtılmıştır. Diğer taraftan 4 tekerlekten çekiş sistemleri üretim maliyetini ve otomobilin ağırlığını da artırır, ağırlık artışı ise beraberinde performans kaybı, yüksek tüketim, yüksek emisyon gibi yan etkileri getirir.
Olmak ya da Olmamak: AWD ya da 4WD
Başlangıç için: AWD (All Wheel Drive) ve 4WD (Four Wheel Drive) çoğu zaman birbirinin yerine kullanılan kısaltmalar olsa da gerçekte birbirinden farklı anlamlara sahip. 4WD ya da 4×4 terimi 2 aksa sahip bir araçta motor torkunun aynı anda her 2 aksa birden aktarılabildiği çekiş konfigürasyonunu ifade ediyor. AWD ise daha geniş bir terim; burada 4×4 yanında 6×6 hatta 8×8 araçlar da kapsanıyor: Örnek olarak, 6 tekerlekli özel bir G Serisi olan Mercedes-AMG G63 6×6 tam 3 aksa sahip ve bu 3 aks da motordan güç alıyor.
Diğer taraftan aks sayısından bağımsız olarak “mekanik” yaklaşıma göre bu 2 terim arasındaki ayrım ise daha farklı: Burada asıl amaç 2’den çok aksa sahip araçları bir kenara ayırıp 2 aksa sahip araçlarda (binek otomobillerde, SUV’larda ve hafif ticari araçlarda) kullanılan AWD ve 4WD sistemler arasında bir ayrım yapmak. Her 2 sistem de motor torkunu 4 tekerleğe birden gönderebiliyor; her 2 sistem de aynı donanımlara sahip, hem AWD’de hem de 4WD’de şanzıman çıkışında gücü ön ve arka aksa paylaştıran bir dağıtım merkezi (örnek olarak transfer kutusu), ve hem ön hem de arka aks üzerinde birer diferansiyel bulunuyor. Merkezi transfer kutusu (transfer case) şanzımandan gelen gücü ön ve arka aks arasında paylaştırıyor. Bu yaklaşıma göre ise AWD ile 4WD arasındaki temel fark 4WD sistemlerde bulunan merkezi transfer kutusunun şanzımandan ayrı olarak high ve low olmak üzere 2 hız oranı sunması, yani çift hızlı olması ve bu 2 oran arasında geçişi sürücünün seçimine bırakmasıdır. Bu özellik AWD araçlarda ise yoktur.
High sürüş opsiyonu şanzımandan gelen çekiş gücünü değişiklik yapmadan direkt olarak akslara aktarırken 4WD araçların asıl farkını ise low sürüş (ağır devirde sürüş ya da takviye) opsiyonu yaratır. Low (takviye) seçeneği şanzımandan gelen motor devrini ağırlaştırır, şanzıman üzerinde ters etki yapar, aracın aynı vitesteki hızı düşer, tekerlek hızları azalır, ancak lastiklere aktarılan çekiş gücü hızdaki bu azalma ile aynı oranda yükselir. Takviye opsiyonu ağır arazi şartlarında, hareket etmenin zorlaştığı aşırı bozuk zeminlerde, kayalık arazide ve çok eğimli tırmanmalarda 4WD donanımlı aracı sürüşe uygun hale getirir, daha fazla kontrol sağlar; ayrıca yarattığı yüksek çekiş gücü sayesinde çok ağır yüklerin çekilmesinde de kullanılır (Bu 2 oran high gear/low gear ya da high range/low range olarak da geçer).
4WD araçların orta konsolunda ya da kokpitinde bulunan ve üzerinde 4LO, 4Hi, 2Hi yazan kumanda ve şalterler işte bu işe yaramaktadır. Buradaki 4LO sürüş opsiyonu yukarıda bahsettiğimiz ağır devirde sürüşü gerçekleştirir. 4Hi aracı 4 tekerlekten çekişte tutar ancak şanzımandan gelen ve seçili vites oranıyla belirlenen motor hızını değiştirmeden tekerleklere iletir, tutunmanın azaldığı her türlü olumsuz zeminde kararlı sürüş sağlar. 2Hi ise 4WD aracı 2 tekerlekten çekişli hale getirir, araç üreticinin tasarımına göre arkadan itişli ya da önden çekişli hale gelir. Bu seçenek kuru asfalt gibi lastiklerin sağlıklı tutunduğu zeminlerde yapılan normal sürüşlerde kullanılır, torkun tek aksa aktarılması sonucu azalan sürtünme kayıpları ayrıca yakıt ekonomisi sağlar ve kullanılmayan aksta aşınmalar azalır. Bazı transfer kutuları ayrıca otomatik şanzımanlarda olduğu gibi bir N (Neutral) pozisyon da içerir.
Bir de not: 4WD sistemleri Yarı Zamanlı 4WD ve Tam Zamanlı 4WD olarak 2 gruptur. Yarı Zamanlı 4WD (Part Time 4WD) sistemlerinde kullanıcı (yukarıda bahsedildiği gibi) aracı 2 çekerli durumdan 4 çekerli hale getirmek ve ağır devirde sürüşe almak için manuel olarak müdahale etme şansına sahipken Tam Zamanlı 4WD (ya da Sürekli 4WD – Full Time 4WD) sistemlerinde iç mekanda bu kumandalar bulunmaz, merkezi transfer kutusu yerine ön ve arka aks arasında tork dağıtımını bir viskoz kavrama ya da 3. bir diferansiyel gerçekleştirir.
Ya AWD araçlar? Yukarıda bahsettiğimiz tüm bu aktarma seçeneklerinin hiçbiri AWD araçlarda yoktur, AWD etiketli otomobiller ve crossover araçlarda ağır devirde sürüş imkanı sağlayan bir merkezi transfer kutusu bulunmaz. Motorun çekiş gücü ise transfer kutusu yerine bir merkezi diferansiyel, bir viskoz kavrama ya da bir transfer kavraması tarafından ön ve arka aks arasında paylaştırılır.
AWD sistemleri de tam zamanlı (sürekli) ya da yarı zamanlı (otomatik) olabilir. Yarı Zamanlı AWD (Otomatik AWD) sistemleri normal sürüş şartlarında şanzımandan gelen motor torkunu sadece tek aksa gönderir (2WD), örnek olarak araç sadece önden çekişli olarak çalışır. Çekişte olan ön aks tutunma kaybı ya da güç aktarımında zorluk yaşadığında motor torku arka aksa da gönderilmeye başlar (Arka aksa aktarılan tork %50’ye kadar çıkabilir.) Ön ve arka aks arasında bu tork paylaşımını geleneksel mekanik, hidrolik ya da elektronik bir sistem gerçekleştirir. Bu yarı zamanlı otomatik AWD sistemine sahip araçların gerçekte arazi yeteneği yoktur, bu donanım kaygan ve gevşek zeminlerde bir güvenlik unsuru olarak çalışır ve araç stabilitesini artırır. Günümüzün crossover olarak sınıflandırılan hemen tüm araçlarının “4 tekerlekten çekişli” (!) versiyonları bu çalışma prensibine sahiptir.
Tam Zamanlı AWD (Full Time AWD) sistemleri ise çekiş gücünü her 2 aksa ve 4 tekerleğe sürekli olarak aktarır. Bu özellikleri ile tam zamanlı AWD sistemleri de tam zamanlı 4WD gibi çalışmaktadır; ancak bu sistem ağır arazi şartlarında kullanılmak yerine, ıslak/kuru, asfalt/toprak/buz/kum her türlü zeminde tutunma ve performansa hizmet etmek için geliştirilmiştir. Tam Zamanlı AWD’lerde kullanılan şanzıman türüne göre ön ve arka aks arasında tork dağıtımını yapan farklı bir merkezi transfer birimi bulunabilir. Bazı Tam Zamanlı AWD araçlar orta konsoldaki bir düğme/şalter üzerinden sürücüye ön ve arka aksa giden tork oranını ayarlama ve sabitleme imkanı verir. Subaru’nun Symmetrical AWD’si işte bu son gruba dahil olan tam zamanlı bir AWD sistemi.
Peki, Subaru’nun sisteminde “simetri” nereden geliyor ve sistem nasıl çalışıyor?
Symmetrical AWD
4 tekerlekten çekişli otomobiller önden çekişli ve arkadan itişli örneklere göre daha yüksek stabiliteye ve daha fazla güvenlik rezervine sahip. Motor torkunun 2 tekerlek yerine 4 tekerleğe birden aktarılması (daha doğrusu paylaştırılması) güç aktarımını kayıpsız hale getiriyor, otomobil kopmayacakmış gibi zemine tutunuyor. Evet 2 çeker otomobillere göre üretimleri daha maliyetli; ilave donanımları ile daha ağırlar; artan ağırlık ve sürtünme ile hem tüketim ve emisyon değerleri hem de performans olumsuz etkileniyor; ve arkadan itişli bir otomobilin keyif katsayısı kesinlikle çok daha yüksek. Ancak 4 tekerlekten çekiş sistemleri gerçekte güvenliğin bir parçası gibi çalışıyor: Otomobillerin güvenlik donanımları aktif güvenlik ve pasif güvenlik olarak 2 grupta sınıflandırılır; örnek olarak havayastığı bir aktif güvenlik donanımıdır, kaza kaçınılmaz olduğunda sürücüyü hayatta tutmak için çalışır, ABS ise bir pasif güvenlik donanımıdır, kaza şartlarının oluşmasını engellemek için çalışır. 4 tekerlekten çekiş sistemi ise hem aktif hem de pasif statüye sahip tek donanım, çünkü hem kaza yaratabilecek riskli şartları ortadan kaldırma hem de kaza kaçınılmaz olduğunda etkilerini en aza indirme kapasitesine sahip. Otomobile kattıkları dikkate alındığında bu sistemlerin ESP ile beraber en etkili güvenlik donanımı olduğunu söylemek mümkün. Subaru da Symmettrical AWD ile VDC’yi birlikte çalışacak şekilde kurgulamış (VDC, Subaru sözlüğünde ESP’ye verilen isim)
Tamam, “dört ikiden büyüktür”… Ama her şey bununla bitmiyor. Subaru’nun Symmetrical AWD sistemi herhangi bir 4 tekerlekten çekiş sisteminden daha fazla şey ifade ediyor. Subaru, Symmetrical AWD tam zamanlı 4 tekerlekten çekiş sistemini ilk kez 1972 yılında ilk kuşak Subaru Leone’nin wagon karoseri altında kullandı. Bu otomobil aynı zamanda Subaru’nun 1980’lerde Dünya Ralli Şampiyonası’na katıldığı ilk otomobil olacaktır, ancak Leone tüm sezonda değil bazı yarışlarda yer aldı. Bu otomobil 1992 yılında Impreza adını alarak bugüne gelmiştir. O tarihten bu yana, yarım yüzyıldır “istisnasız” tüm Subaru şasileri Symmetrical AWD konseptine sadık kalınarak geliştiriliyor ve bu sistem ile yere basıyor.
(Subaru’nun buradaki tek istisnası Kei Car adı verilen ve Japon iç pazarı için üretilen micro otomobiller ve küçük ticari araçlar. İkinci istisna ise yine grup içerisinde Toyota ile beraber geliştirilen ve arkadan itişli bir GT olan Subaru BRZ. BRZ’de ve bu otomobilin teknolojik ikizleri olan Toyota GT86 ve Scion FR-S’de de GT konsepti gereği arkadan itiş kullanıldı ancak boxer motordan vazgeçilmedi.)
Doğadan ilham alınarak tasarlanıp imal edilen insan yapımı hemen her nesne dengeli bir tasarıma sahip: Uçaklar, gemiler… Tüm bu araçların hareketleri sahip oldukları kusursuz denge sayesinde gerçekleşiyor. Bir uçak ya da gemi önünden arkasına kadar uzunlamasına bir çizgi ile ikiye bölündüğünde sağda ve solda kalan parçalar birbirinin aynadaki görüntüsü kadar simetri taşıyor. Tasarımlarındaki mükemmelik ve denge de bu simetriden geliyor. Bu simetrik denge Subaru şasisinde de tekrar edilmiş.
Bu konseptte şanzımandan arka aksa uzanan ve çekiş gücünü aktaran şaft şasinin tam ortasına yerleştirilmiş. Motor bloğu ve şanzıman da ön aksın üzerine tam merkezine (orta hattına) hizalı olarak oturmaktadır. Motorun, şanzımanın ve orta şaftın konumu sayesinde hem ön aksta hem de arka aksta diferansiyeller tam merkezdedir. Motor ve şanzıman orta hat üzerinde merkezi olarak konumlandırıldığı için sağ ve sol tarafta kalan aks boyları eşittir, aksların sağ ve sol yanları birbirinin simetrik görünümlü kopyasıdır; hem ön hem de arka aksta merkezdeki diferansiyelden tekerleklere güç aktaran sağ ve sol şaftlar da eşit uzunluktadır.
Sağ ve sol yanı birbirinin tamamen eşi olan bu simetrik tasarım sağlı ve sollu olarak ağırlığın eşit şekilde dağıtılmasını sağlıyor.
Subaru’da motorun, şanzımanın ve aktarma organlarının simetrik yerleşimi aynı zamanda kaygan zeminde yapılan kalkışlarda direksiyon sisteminin bağlı olduğu ön aksta oluşabilecek torque steering etkisini de en aza indiriyor. Ön tekerlekler fazla motor torkuna maruz kalsa da otomobilin burnu sağa sola gezmek yerine yere tutunmak için daha fazla şansa sahip.
Konseptin yarattığı farkı anlamak için pazarın hakimi olan önden çekiş sistemine bakmak yeterli. Motorun enlemesine yerleştirildiği önden çekişli otomobillerde, şanzımana ve aktarma organlarına yer açmak için motor bloğu bir taraftaki aksa -çoğunlukla sağ ön aksa- yaslanır. Ayrıca bu yüzden şanzımandan sağ ve sol tekerleklere uzanan aks boyları da zorunlu olarak farklı uzunlukta tasarlanır, şanzıman tarafındaki tekerleğe giden aks boyu kısa, motorun yaslı olduğu taraftaki aks boyu daha uzundur. Tüm bunlar ise ideal dengeyi bozar. Önden çekişli otomobillerde görülen torque steering sadece motor ön aksa bağlı olduğu için değil aynı zamanda bu dengeli olmayan mimariden de kaynaklanır, her ani kalkışta otomobilin burnu sağa sola gezer, motor torku direksiyon simidi üzerinde de çekme yaparak kendini belli eder. 4 tekerlekten çekiş sisteminin önden çekişli otomobil mimarisi üzerine inşa edildiği otomobillerde ise bu torque steering etkisi yaşamaya devam eder. Enlemesine yerleştirilen motorun bir tarafa yaslandığı, diğer taraftaki boşluğa da şanzımanın yerleştirildiği ve aks boylarının farklı olduğu bu mimaride ön aks üzerinde dengeli ağırlık dağılımı yoktur.
Önemli olan bir başka nokta bu simetrik konseptin Subaru’ların ayrılmaz parçası olması: Diğer birçok üreticinin kullandığı AWD sistemleri gerçekte arkadan itişli ya da önden çekişli olan otomobillerin ilave donanımlar ile 4 tekerlekten çekişe dönüştürülmesine dayanıyor. Subaru’da ise sistem otomobilin ayrılmaz bir parçası ve standart olarak geliyor. Başka bir deyişle Subaru’nun şasisi daha çıkış noktasında AWD için tasarlanmış. Ama dahası da var:
Her Subaru’daki Symmetrical AWD sistemi bir değil, birbirine eş değil. Kullanılan şanzıman türüne ve otomobilin karakterine göre SAWD sistemi de değişiyor. Subaru bugüne kadar 4 değişik SAWD sistemi kullandı:
1.VCD (Viscous Centre Differential) SAWD: Manuel şanzımanlı modellerde kullanılan bu sistemde merkezi viskoz kavrama (viscous coupling unit) motor torkunu ön ve arka aks arasında dağıtıyor. Bu sistemde viskoz kavramayla birleştirilmiş bir sınırlı kaymalı diferansiyel kullanılıyor. Bu viskoz kavrama motor torkunu eşit olarak (50:50) ön ve arka aks arasında paylaştırıyor. Başka bir deyişle manuel şanzımanlı Subaru’larda şanzıman çıkışındaki merkezi tork dağıtıcısı çekiş gücünü ön ve arka aks arasında eşit olarak dağıtıyor. Bu sistem 1989 yılında kullanılmaya başlanmıştır.
Viskoz kavrama kapalı silindir şekilli bir gövde içerisine yerleştirilmiş bir çift set dairesel plakadan (ince disklerden) oluşuyor. Çelikten üretilen ve ardı ardına dizilen bu dairesel sürtünme plakalarından birinci grup plakaların merkezinde (göbeğinde), ikinci grup plakaların da dış uçlarında lameller (dişli çarkın dişlerine benzer tutundurucu sırtlar ve oluklar) bulunur. İç uçlarında lameller bulunan bu birinci grup dairesel plaka motor torkunu üzerinde taşıyan ve ön aksa bağlı olan giriş milinin üzerine oturur. Dış merkezinde lameller bulunan bu ikinci grup plaka ise viskoz kavramaya ev sahipliği yapan silindir şekilli dış muhafazanın iç yüzeylerine tutunmaktadır. Bu silindir şekilli gövde aynı zamanda arka aksa giden çıkış miline sabitlenmiştir. Bu gövde yüksek viskoziteye sahip silikon esaslı özel bir sıvı ile doludur ve tüm sürtünme plakaları bu sıvı içerisinde dönerek hareket eder.
Bu silikon sıvının özelliği hareket ve sürtünme altında karşılaştığı mekanik baskı ile viskozitesini artırması (akışkanlığının azalması), sertleşmesi ve ısınarak genleşmesidir. Normal sürüş şartlarında (ön aks ve arka aks aynı hıza sahipken) viskoz kavrama içerisindeki bu 2 grup plakalar aynı hızda döner. Ancak kaygan ve gevşek zeminlerde tutunma kaybı ile ön aks ve arka aks farklı hızlarda dönmeye başladığında, viskoz kavrama içerisindeki ön aksa giden giriş miline bağlı plakalar ile arka aksa giden çıkış miline bağlı plakalar da farklı devirlerde dönmeye başlar; bu hareket farklılığı ve sırt sırta dizili plakaların ters yönde hareketi ile oluşan çalkalanma ise silikon sıvıyı sertleştirir, baskı altında donan ve katılaşan silikon sıvı içindeki plakalar da sabitlenir ve plakaların dönme hızı eşitlenir, viskoz kavrama “kilitlenir”. Tüm bunlar saniyenin 10’da 1’i kadar kısa bir zamanda gerçekleşir.
Bu sistem hem düşük maliyetlidir hem de çok hızlı tepki vermektedir. Viskoz kavramanın çalışma modeli geleneksel otomatik şanzımanlardaki tork konvertörüne benzer. Önemli bir not olarak bu sistem tamamen mekaniktir ve elektronik kontrollü değildir. Yine bu nedenden, sistem çekiş gücünün %50’sini sürekli olarak arka aksa gönderir, yol şartları AWD sistemine ihtiyaç bırakmadığında ve yüksek hızlarda da arka aksa %50 güç aktarımı devam eder, bu da yakıt tüketimini artırır. Bu yüzden manuel şanzımanlı modellerde sunulan VCD, otomatik şanzımanlı modellerde sunulan (aşağıda bahsedeceğimiz) ATS’ye ve VTD’ye göre daha savurgan bir sistemdir. Ancak bu özellik viskoz kavramalı VCD’yi dinamik kullanıma daha uygun bir sistem haline getirir.
Not: Subaru’nun sisteminde viskoz kavrama şanzıman çıkışından güç alan merkezi diferansiyele entegre olarak çalışır. Merkezi diferansiyel motor torkunu ön ve arka aksa 50:50 eşit olarak dağıtır, akslar arasında tutunma kaybına dayalı olarak hız farkı oluştuğunda viskoz kavrama merkezi diferansiyeli kilitler ve aks hızlarını eşitler, motor torku zemine daha iyi tutunan tekerleklere aktarılır. Subaru’nun bu Tam Zamanlı AWD sistemi, diğer üreticilerin crossover modellerinde kullandığı merkezi bir diferansiyel olmadan sadece viskoz kavramanın ile çalışan Yarı Zamanlı AWD (Otomatik AWD) sistemleri ile karıştırılmamalıdır.
2.ATS (Active Torque Split) SAWD: Otomatik şanzımanlı modellerde kullanılan bu sistemde merkezi diferansiyel görevi gören elektronik kontrollü çok plakalı bir transfer kavraması (MPT Multi Plate Transfer Clutch) motor torkunu kontrol ederek ön ve arka aks arasında dağıtıyor. ATS normal sürüş şartlarında torkun %60’ını ön aksa, %40’ını da arka aksa gönderiyor. Ön tekerleklerde kayma ve aktarım kaybı gerçekleştiğinde arka aksa giden tork oranı artırılıyor. Sistem otomatik şanzımanlı modellerde kullanılıyor. Hem geçmişte kullanılan E-4AT isimli 4 ileri tork konvertörlü ve hem de Lineartronic olarak adlandırılan CVT şanzımanlar bu tip Symmetrical AWD sistemine sahip. Sistem ilk olarak 1985 yılında coupe model Subaru Alcyone (XT)’de kullanılmıştı. Lineartronic otomatik şanzımanlı Subaru’lar ve Subaru Forester de ATS sistemini kullanıyor.
Elektronik kontrollü MPT çok plakalı transfer kavraması hidrolik basıncından güç alıyor ve farklı sürüş şartlarında motor torkunu akslar arasında farklı oranlarda dağıtıyor. MPT Subaru’nun Transmission Control Module (TCM) adını verdiği bir elektronik kontrol ünitesine (ECU) bağlı olarak çalışıyor. TCM gaz pedalı konumunu ve aracın hızını okuyarak MPT’nin hangi aksa ne kadar çekiş gücü göndereceğine karar veriyor. MPT içerisinde hidrolik basıncı maksimum düzeye ulaştığında plakalar tam kavrama yapıyor ve ön ve arka aks arasındaki tork paylaşımı 50:50’ye ulaşıp eşitleniyor. Başka bir deyişle güç eşit olarak her 2 aksa aktarılıyor, ön ve arka aksa giden miller (şaft) eşit hızda dönüyor. Sistemin arka aksa %50’den fazla güç aktarması ise mümkün değil (Bazı çekiş sistemleri sürüş şartlarına göre motor torkunun %100’ünü arka aksa gönderebilir. BMW’nin xDrive’ı buna örnektir.) Buradaki ATS sistemi ise bunu yapamıyor, çünkü merkezde bulunan MPT çok plakalı transfer kavraması gerçekte bir tork dağıtım sistemi değil, ön aks ve arka aks arasında devir farkı gördüğünde bunu (çok hızlı şekilde) eşitleme kapasitesine sahip hızlı çalışan bir çözüm. İsminden de anlaşılacağı gibi (Active Torque “Split”) motorun çekiş gücünü akslar arasında dağıtmıyor, ama bölüyor ve %50’ye kadarını arka aksa gönderiyor. Yani sistem önden çekiş odaklı çalışıyor (Ama bu Symmetrical AWD’nin bir Tam Zamanlı AWD sistemi olduğu gerçeğini değiştirmiyor. Bu yüzden bu sürekli 4 tekerlekten çekiş sistemi, normal sürüşte önden çekişli olan, ön aksı tutunma kaybı yaşayıp patinaja düştüğünde arka aksına güç aktaran sistemler ile karıştırılmamalı).
Sistemin getirdikleri gerçekten etkileyici: İlk kalkışlarda ve ön aksta tutunma kaybı olduğunda hidrolik basınç artırılıyor, bunun tersine örnek olarak keskin dönüşlerde, otomobil 60 km/h’nin üzerine çıktığında, ve gaz pedalı bırakılarak yapılan sürüşlerde basınç azaltılıyor, tork dağılımı arka aks aleyhine 90:10’a kadar düşüyor; ancak ABS devreye girdiğinde ise basınç sıfırlanıyor. Buradan çıkan önemli birkaç sonuç var: Subaru’larda panik fren ve ABS’nin devreye girmesi Symmetrical AWD’nin kapasitesini yitirmesine neden oluyor. Tam tersine motor devrini yükseltmek ve aynı seyir hızında daha düşük vites ile yüksek devirde hareket etmek Symmetrical AWD’nin verimini artırıyor. Viraj dönüşlerinde ve hızlı girilen bir virajda gaz pedalı bırakıldığında da Symmetrical AWD etkisini kaybediyor. Sistem yol tutuşunu iyileştirmekten çok güç aktarımını kusursuz hale getirmek için hizmet ediyor. Ve sistem geliştirilirken tasarruf tedbirleri de dikkate alınmış, çünkü otomobil 60 km/h’nin üzerine çıktığında arka aksa güç aktarımı -neredeyse- yapılmıyor, arkaya giden tork %10’a düşüyor. Bu da AWD’nin varlığına rağmen yakıt tasarrufu sağlıyor.
3.VTD (Variable Torque Distribution) SAWD: Subaru’nun geçmişte sunduğu E-5AT adı verilen tork konvertörlü otomatik şanzımanlı modellerde kullanılan VTD sistemi ATS’ye göre daha performans odaklı bir güç dağılımı sistemidir. Buna uygun olarak normal sürüş şartlarında torkun daha fazlası (%55’i) arka aksa gönderilirken %45’i ön aksa yönlendirilmektedir. VTD’nin ilk versiyonlarında bu dağılım arka aks için %64, ön aks için %36 idi; yani tork dağılımında ön aks lehine değişiklik yapıldı. İlk versiyonlarda sistemin ön aksa nisbeten daha az tork göndermesi dinamik sürüşlerde ön aksta oluşabilecek önden kopma (understeer) etkisini azaltmak için yapılmış bir ayarlamaydı. Burada da şanzıman çıkışında merkezi olarak elektronik kontrollü çok plakalı bir transfer kavraması (MPT Multi Plate Transfer Clutch) motor torkunu ön ve arka aks arasında dağıtıyor; ancak ATS’den (yukarıdaki 2. sistemden) farklı olarak burada planetary dişli seti içeren bir merkez diferansiyel daha bulunuyor. VTD (Variable Torque Distribution) sensörleri ön ve arka aks hızları, gaz pedalı konumu, frenleme gücü ve seçili olan vites gibi bilgileri toplayarak motor torkunu akslar arasında paylaştırıyor. VTD sistemi ilk kez 1991 yılında performans modeli Subaru SVX’de kullanılmıştı.
4.Multi Mode DCCD (Driver Control Center Differential) SAWD: Subaru’nun WRX STI modellerine özel olarak sunduğu bu sistem aslında VTD’nin sürücü tarafından manuel olarak da kontrol edilebilen versiyonu. İlk kez 1994 yılında kullanılmış. Subaru WRX STI’nin ön ve arka aksı arasında tork dağılımı normal sürüş şartlarında 50:50 olarak ayarlanmış; çekiş gücü ön ve arka tekerleklere eşit olarak dağıtılıyor (2014 çıkışlı WRX STI’nin önceki neslinde, yani Subaru Impreza WRX STI’de tork dağılımı varsayılan ayar olarak arka aks lehine 41:59 olarak ayarlanmıştı). Sistem tekerleklerin birinde tutunma/aktarma kaybını fark ettiğinde güç aktarımını optimize etmek için tork dağılımını değiştiriyor. Diğer Symmetrical AWD sistemlerinden farklı olarak Multi Mode DCCD’de merkezi diferansiyeli ve tork dağılımını manuel olarak yönetmek de mümkün. Bunun için orta konsolda vites kolunun gerisine bir düğme yerleştirilmiş. Bu düğme 4 mod sunuyor: Manual mod ve ayrıca değişik ön ayarlara sahip 3 auto modu. Otomobil çalıştırıldığında varsayılan ayar olarak Auto moduna geçiyor. Bu modda otomobil tork dağılımını yol ve sürüş şartlarına göre optimum ayarlara getiriyor. Auto+ modu ıslak, kaygan ve gevşek zeminler için geliştirilmiş, motor torkunu sınırlayarak buz ve kum gibi zeminlerde otomobilin tutunma kabiliyetini artıyor. Auto- modu ise arka aksa gönderilen motor torkunu serbest bırakarak daha dinamik sürüşlere imkan tanıyor. Bu mod kuru zeminde sürüş için daha uygun. Auto- modu aynı zamanda direksiyon tepkilerini de hızlandırıyor. Manual mod ise merkezi diferansiyeli sürücünün belirlediği oranda kilitleyerek (burada 6 kademe ve bu kademeleri ayarlayan ikinci bir şalter var) tork dağılımını sürücünün istediği oranda sabitliyor.
Kısaca Symmetrical AWD kaygan ve buzlu zeminlerde patinaj nedeniyle akslardan biri diğerinden daha hızlı döner ise, ön ve arka aksları farklı oranlarda kilitleyerek dönme hızlarını eşitleme prensibi ile çalışıyor, motor torkunu akslar arasında “bölüyor”. Bu nedenle de akslardan birine hiçbir zaman motor torkunun %50’sinden fazlasını göndermiyor. Peki 4 tekerlek de kaygan zemin üzerindeyse ve tutunamıyorsa (örnek buz), hem ön hem de arka aks kilitlenmiş olsa dahi patinaj devam ediyorsa Symmetrical AWD ne yapıyor?
Bunun için Symmetrical AWD’den bahsederken VDC’nin rolünü de eklemek gerekiyor. VDC (Vehicle Dynamics Control) aslında Subaru’nun sözlüğünde ESP’ye verilen isim. VDC her bir tekerleğe bağımsız olarak fren uygulayıp otomobili çizgisinde tutma kapasitesine sahip, motor torkunu sınırlayarak çekiş kontrolü de sağlıyor, bunları yaparken de ABS ve EBD ile beraber çalışıyor. Aslında VDC’nin geçmişi Symmmetrical AWD kadar eski değil, çünkü ESP endüstrinin 1990’larda tanıştığı bir teknoloji, ancak bugün Symmetrical AWD ile VDC ayrılmayacak şekilde birbirini tamamlayarak çalışıyor. Symmetrical AWD ön ve arka aks arasında güç dağılımını düzenlerken, VDC ise aynı aks üzerinde sağ ve sol tekerlekler arasındaki hareket farklılıklarını düzenliyor. Ancak Symmetrical AWD bunu motorun çekiş gücünü dengeli dağıtarak başarırken, VDC motorun gücünü keserek (akslara bağımsız fren uygulayarak) başarıyor.
Yeni geliştirilen (2014) bir asistan sistem olan X-Mode da Symmetrical AWD ile VDC’yi birleştirerek çalışıyor (Aşağıda bahsedeceğim).
Daha önemli olan bir şey daha var: Sistemin ömrü ve kullanım verimliliği? Subaru’nun (ve diğer üreticilerin) kullandığı kavramaya dayalı çok plakalı transfer sistemleri içlerinde bulunan sıvının ısınması ile işleyen sistemler. Sık başvurulduklarında ve uzun süreli zorlayıcı kullanımda aşırı ısınıp özelliklerini kaybediyor ve kullanım dışı kalıyorlar. İşte bu yüzden Subaru Forester’in sürücü kapısının iç yüzüne bir etiket yapıştırılmış. Sürücü araca her binişinde önce bu etiket ile yüzleşiyor. Etiket global geçerliliği olan 6 dilde (İngilizce, Fransızca, Almanca, İspanyolca, Rusça ve Japonca) aynı uyarıyı yapıyor: “Gösterge panelinde R. DIFF TEMP uyarı lambası yanarsa yavaşlayın ve güvenli bir yerde durarak ışık sönene kadar bekleyin. Lamba yanarken aracı kullanmaya devam etmek arka diferansiyelin hasar görmesine neden olabilir.” Yine bu yüzden kullanım özellikleri ve kapasiteleri ne kadar üstün olursa olsun AWD sistemleri dayanıklılık konusunda merkezi diferansiyele sahip geleneksel 4WD sistemlerinin gerisinde kalıyor.
Bu adaletli yapıda her şey denge içerisinde çalışıyor. Sert manevralar, hızlı virajlar ya da panik fren gibi ağırlık transferine neden olan olağanüstü durumlarda otomobilin limitleri daha yüksek, kontrol edilebilirliği daha fazla. Bu da keyif katsayısını artırıyor. Ayrıca şasinin “hata affetme” potansiyeli de daha yüksek. Tolerasyonu yüksek şasi ise sadece keyifli değil aynı zamanda hem öğretici hem de güvenli bir otomobil kullandığınız anlamına geliyor.
Üstün bir drivetrain sistemi olan Symmetrical AWD ile burada oluşan doğal dengeyi motorun tasarımı (yani boxer motor konsepti) tamamlıyor. Motorun tamamen simetrik şekilde ön aksın sağlı ve sollu olarak tam ortasına yerleştirilmesi ve sağ/sol ağırlık dağılımının eşitlenmesi sayesinde otomobildeki dinamizm ve çeviklik en yüksek seviyeye çıkıyor. Otomobildeki simetriyi tamamlayan ve Symmetrical AWD’nin ayrılmaz parçası olan diğer önemli unsur ise işte bu Boxer motor. Şasinin dengeli yapısı ile boxer motorun kendi içerisindeki dengeli mimarisi birbirini tamamlıyor, otomobilin dengesini de en üst düzeye çıkarıyor.
hayatinvirajliyollarinda.com
Otomobili tekerlekler hayatta tutar, hatta tekerleklerin çok sınırlı bir yüzeyi hayatta tutar: Otomobilin yol ile temas eden tek donanımlarının, yani tekerleklerin zemine her koşulda ideal şekilde tutunması gerekir. Burada görevi de ilk süspansiyon sistemi üzerine alır. Değişen yol ve yük şartlarında ideal tekerlek açılarının korunması için, yanal etkilere karşı koymak için, ve zemin darbelerini yönetmek için süspansiyon sistemi çalışır. Maruz kaldığı darbe (tümsek, çukur, engebe) ile açısı bozulan bir taraftaki tekerleğin diğer taraftaki tekerleği etkilememesi ve sürüş kalitesinin artırılması amacıyla bağımsız süspansiyon sistemleri geliştirilmiştir. Ancak hepsi bu değil. Bununla bitmiyor. Tekerleklerin tek sorumluluğu sadece yola tutunmak değil; tekerlekler aynı zamanda direksiyonun emirlerini yerine getirmek ve motorun çekiş gücünü de yola aktarmak zorunda. Burada işler karışıyor.
Önden çekişli otomobillerde ön aks hem direksiyon sistemini üzerinde taşıyor hem de motora bağlı; yani ön tekerlekler hem sürücünün direksiyon emirlerinden gelen yanal kuvvetlerle hem de motordan gelen doğrusal kuvvetler ile başa çıkmak zorunda. Arkadan itişli otomobiller ise daha adaletli çalışıyor; ön aks direksiyonun yönlendirmelerini yola aktarırken, motordan gelen çekiş gücünü yola aktarma görevini ise arka aks üzerine alıyor. Her 2 konsept de üretim maliyetinden sürüş özelliklerine kadar bir dizi olumlu ve olumsuz özellik ile beraber geliyor.
4 tekerlekten çekiş sistemleri ise güç aktarımında biraz daha önde. Çünkü burada 4 tekerlek de motora bağlıdır ve güç aktarım görevi 2 tekerleğe yüklenmek yerine 4 tekerlek arasında dağıtılmıştır. Diğer taraftan 4 tekerlekten çekiş sistemleri üretim maliyetini ve otomobilin ağırlığını da artırır, ağırlık artışı ise beraberinde performans kaybı, yüksek tüketim, yüksek emisyon gibi yan etkileri getirir.
Olmak ya da Olmamak: AWD ya da 4WD
Başlangıç için: AWD (All Wheel Drive) ve 4WD (Four Wheel Drive) çoğu zaman birbirinin yerine kullanılan kısaltmalar olsa da gerçekte birbirinden farklı anlamlara sahip. 4WD ya da 4×4 terimi 2 aksa sahip bir araçta motor torkunun aynı anda her 2 aksa birden aktarılabildiği çekiş konfigürasyonunu ifade ediyor. AWD ise daha geniş bir terim; burada 4×4 yanında 6×6 hatta 8×8 araçlar da kapsanıyor: Örnek olarak, 6 tekerlekli özel bir G Serisi olan Mercedes-AMG G63 6×6 tam 3 aksa sahip ve bu 3 aks da motordan güç alıyor.
Diğer taraftan aks sayısından bağımsız olarak “mekanik” yaklaşıma göre bu 2 terim arasındaki ayrım ise daha farklı: Burada asıl amaç 2’den çok aksa sahip araçları bir kenara ayırıp 2 aksa sahip araçlarda (binek otomobillerde, SUV’larda ve hafif ticari araçlarda) kullanılan AWD ve 4WD sistemler arasında bir ayrım yapmak. Her 2 sistem de motor torkunu 4 tekerleğe birden gönderebiliyor; her 2 sistem de aynı donanımlara sahip, hem AWD’de hem de 4WD’de şanzıman çıkışında gücü ön ve arka aksa paylaştıran bir dağıtım merkezi (örnek olarak transfer kutusu), ve hem ön hem de arka aks üzerinde birer diferansiyel bulunuyor. Merkezi transfer kutusu (transfer case) şanzımandan gelen gücü ön ve arka aks arasında paylaştırıyor. Bu yaklaşıma göre ise AWD ile 4WD arasındaki temel fark 4WD sistemlerde bulunan merkezi transfer kutusunun şanzımandan ayrı olarak high ve low olmak üzere 2 hız oranı sunması, yani çift hızlı olması ve bu 2 oran arasında geçişi sürücünün seçimine bırakmasıdır. Bu özellik AWD araçlarda ise yoktur.
High sürüş opsiyonu şanzımandan gelen çekiş gücünü değişiklik yapmadan direkt olarak akslara aktarırken 4WD araçların asıl farkını ise low sürüş (ağır devirde sürüş ya da takviye) opsiyonu yaratır. Low (takviye) seçeneği şanzımandan gelen motor devrini ağırlaştırır, şanzıman üzerinde ters etki yapar, aracın aynı vitesteki hızı düşer, tekerlek hızları azalır, ancak lastiklere aktarılan çekiş gücü hızdaki bu azalma ile aynı oranda yükselir. Takviye opsiyonu ağır arazi şartlarında, hareket etmenin zorlaştığı aşırı bozuk zeminlerde, kayalık arazide ve çok eğimli tırmanmalarda 4WD donanımlı aracı sürüşe uygun hale getirir, daha fazla kontrol sağlar; ayrıca yarattığı yüksek çekiş gücü sayesinde çok ağır yüklerin çekilmesinde de kullanılır (Bu 2 oran high gear/low gear ya da high range/low range olarak da geçer).
4WD araçların orta konsolunda ya da kokpitinde bulunan ve üzerinde 4LO, 4Hi, 2Hi yazan kumanda ve şalterler işte bu işe yaramaktadır. Buradaki 4LO sürüş opsiyonu yukarıda bahsettiğimiz ağır devirde sürüşü gerçekleştirir. 4Hi aracı 4 tekerlekten çekişte tutar ancak şanzımandan gelen ve seçili vites oranıyla belirlenen motor hızını değiştirmeden tekerleklere iletir, tutunmanın azaldığı her türlü olumsuz zeminde kararlı sürüş sağlar. 2Hi ise 4WD aracı 2 tekerlekten çekişli hale getirir, araç üreticinin tasarımına göre arkadan itişli ya da önden çekişli hale gelir. Bu seçenek kuru asfalt gibi lastiklerin sağlıklı tutunduğu zeminlerde yapılan normal sürüşlerde kullanılır, torkun tek aksa aktarılması sonucu azalan sürtünme kayıpları ayrıca yakıt ekonomisi sağlar ve kullanılmayan aksta aşınmalar azalır. Bazı transfer kutuları ayrıca otomatik şanzımanlarda olduğu gibi bir N (Neutral) pozisyon da içerir.
Bir de not: 4WD sistemleri Yarı Zamanlı 4WD ve Tam Zamanlı 4WD olarak 2 gruptur. Yarı Zamanlı 4WD (Part Time 4WD) sistemlerinde kullanıcı (yukarıda bahsedildiği gibi) aracı 2 çekerli durumdan 4 çekerli hale getirmek ve ağır devirde sürüşe almak için manuel olarak müdahale etme şansına sahipken Tam Zamanlı 4WD (ya da Sürekli 4WD – Full Time 4WD) sistemlerinde iç mekanda bu kumandalar bulunmaz, merkezi transfer kutusu yerine ön ve arka aks arasında tork dağıtımını bir viskoz kavrama ya da 3. bir diferansiyel gerçekleştirir.
Ya AWD araçlar? Yukarıda bahsettiğimiz tüm bu aktarma seçeneklerinin hiçbiri AWD araçlarda yoktur, AWD etiketli otomobiller ve crossover araçlarda ağır devirde sürüş imkanı sağlayan bir merkezi transfer kutusu bulunmaz. Motorun çekiş gücü ise transfer kutusu yerine bir merkezi diferansiyel, bir viskoz kavrama ya da bir transfer kavraması tarafından ön ve arka aks arasında paylaştırılır.
AWD sistemleri de tam zamanlı (sürekli) ya da yarı zamanlı (otomatik) olabilir. Yarı Zamanlı AWD (Otomatik AWD) sistemleri normal sürüş şartlarında şanzımandan gelen motor torkunu sadece tek aksa gönderir (2WD), örnek olarak araç sadece önden çekişli olarak çalışır. Çekişte olan ön aks tutunma kaybı ya da güç aktarımında zorluk yaşadığında motor torku arka aksa da gönderilmeye başlar (Arka aksa aktarılan tork %50’ye kadar çıkabilir.) Ön ve arka aks arasında bu tork paylaşımını geleneksel mekanik, hidrolik ya da elektronik bir sistem gerçekleştirir. Bu yarı zamanlı otomatik AWD sistemine sahip araçların gerçekte arazi yeteneği yoktur, bu donanım kaygan ve gevşek zeminlerde bir güvenlik unsuru olarak çalışır ve araç stabilitesini artırır. Günümüzün crossover olarak sınıflandırılan hemen tüm araçlarının “4 tekerlekten çekişli” (!) versiyonları bu çalışma prensibine sahiptir.
Tam Zamanlı AWD (Full Time AWD) sistemleri ise çekiş gücünü her 2 aksa ve 4 tekerleğe sürekli olarak aktarır. Bu özellikleri ile tam zamanlı AWD sistemleri de tam zamanlı 4WD gibi çalışmaktadır; ancak bu sistem ağır arazi şartlarında kullanılmak yerine, ıslak/kuru, asfalt/toprak/buz/kum her türlü zeminde tutunma ve performansa hizmet etmek için geliştirilmiştir. Tam Zamanlı AWD’lerde kullanılan şanzıman türüne göre ön ve arka aks arasında tork dağıtımını yapan farklı bir merkezi transfer birimi bulunabilir. Bazı Tam Zamanlı AWD araçlar orta konsoldaki bir düğme/şalter üzerinden sürücüye ön ve arka aksa giden tork oranını ayarlama ve sabitleme imkanı verir. Subaru’nun Symmetrical AWD’si işte bu son gruba dahil olan tam zamanlı bir AWD sistemi.
Peki, Subaru’nun sisteminde “simetri” nereden geliyor ve sistem nasıl çalışıyor?
Symmetrical AWD
4 tekerlekten çekişli otomobiller önden çekişli ve arkadan itişli örneklere göre daha yüksek stabiliteye ve daha fazla güvenlik rezervine sahip. Motor torkunun 2 tekerlek yerine 4 tekerleğe birden aktarılması (daha doğrusu paylaştırılması) güç aktarımını kayıpsız hale getiriyor, otomobil kopmayacakmış gibi zemine tutunuyor. Evet 2 çeker otomobillere göre üretimleri daha maliyetli; ilave donanımları ile daha ağırlar; artan ağırlık ve sürtünme ile hem tüketim ve emisyon değerleri hem de performans olumsuz etkileniyor; ve arkadan itişli bir otomobilin keyif katsayısı kesinlikle çok daha yüksek. Ancak 4 tekerlekten çekiş sistemleri gerçekte güvenliğin bir parçası gibi çalışıyor: Otomobillerin güvenlik donanımları aktif güvenlik ve pasif güvenlik olarak 2 grupta sınıflandırılır; örnek olarak havayastığı bir aktif güvenlik donanımıdır, kaza kaçınılmaz olduğunda sürücüyü hayatta tutmak için çalışır, ABS ise bir pasif güvenlik donanımıdır, kaza şartlarının oluşmasını engellemek için çalışır. 4 tekerlekten çekiş sistemi ise hem aktif hem de pasif statüye sahip tek donanım, çünkü hem kaza yaratabilecek riskli şartları ortadan kaldırma hem de kaza kaçınılmaz olduğunda etkilerini en aza indirme kapasitesine sahip. Otomobile kattıkları dikkate alındığında bu sistemlerin ESP ile beraber en etkili güvenlik donanımı olduğunu söylemek mümkün. Subaru da Symmettrical AWD ile VDC’yi birlikte çalışacak şekilde kurgulamış (VDC, Subaru sözlüğünde ESP’ye verilen isim)
Tamam, “dört ikiden büyüktür”… Ama her şey bununla bitmiyor. Subaru’nun Symmetrical AWD sistemi herhangi bir 4 tekerlekten çekiş sisteminden daha fazla şey ifade ediyor. Subaru, Symmetrical AWD tam zamanlı 4 tekerlekten çekiş sistemini ilk kez 1972 yılında ilk kuşak Subaru Leone’nin wagon karoseri altında kullandı. Bu otomobil aynı zamanda Subaru’nun 1980’lerde Dünya Ralli Şampiyonası’na katıldığı ilk otomobil olacaktır, ancak Leone tüm sezonda değil bazı yarışlarda yer aldı. Bu otomobil 1992 yılında Impreza adını alarak bugüne gelmiştir. O tarihten bu yana, yarım yüzyıldır “istisnasız” tüm Subaru şasileri Symmetrical AWD konseptine sadık kalınarak geliştiriliyor ve bu sistem ile yere basıyor.
(Subaru’nun buradaki tek istisnası Kei Car adı verilen ve Japon iç pazarı için üretilen micro otomobiller ve küçük ticari araçlar. İkinci istisna ise yine grup içerisinde Toyota ile beraber geliştirilen ve arkadan itişli bir GT olan Subaru BRZ. BRZ’de ve bu otomobilin teknolojik ikizleri olan Toyota GT86 ve Scion FR-S’de de GT konsepti gereği arkadan itiş kullanıldı ancak boxer motordan vazgeçilmedi.)
Doğadan ilham alınarak tasarlanıp imal edilen insan yapımı hemen her nesne dengeli bir tasarıma sahip: Uçaklar, gemiler… Tüm bu araçların hareketleri sahip oldukları kusursuz denge sayesinde gerçekleşiyor. Bir uçak ya da gemi önünden arkasına kadar uzunlamasına bir çizgi ile ikiye bölündüğünde sağda ve solda kalan parçalar birbirinin aynadaki görüntüsü kadar simetri taşıyor. Tasarımlarındaki mükemmelik ve denge de bu simetriden geliyor. Bu simetrik denge Subaru şasisinde de tekrar edilmiş.
Bu konseptte şanzımandan arka aksa uzanan ve çekiş gücünü aktaran şaft şasinin tam ortasına yerleştirilmiş. Motor bloğu ve şanzıman da ön aksın üzerine tam merkezine (orta hattına) hizalı olarak oturmaktadır. Motorun, şanzımanın ve orta şaftın konumu sayesinde hem ön aksta hem de arka aksta diferansiyeller tam merkezdedir. Motor ve şanzıman orta hat üzerinde merkezi olarak konumlandırıldığı için sağ ve sol tarafta kalan aks boyları eşittir, aksların sağ ve sol yanları birbirinin simetrik görünümlü kopyasıdır; hem ön hem de arka aksta merkezdeki diferansiyelden tekerleklere güç aktaran sağ ve sol şaftlar da eşit uzunluktadır.
Sağ ve sol yanı birbirinin tamamen eşi olan bu simetrik tasarım sağlı ve sollu olarak ağırlığın eşit şekilde dağıtılmasını sağlıyor.
Subaru’da motorun, şanzımanın ve aktarma organlarının simetrik yerleşimi aynı zamanda kaygan zeminde yapılan kalkışlarda direksiyon sisteminin bağlı olduğu ön aksta oluşabilecek torque steering etkisini de en aza indiriyor. Ön tekerlekler fazla motor torkuna maruz kalsa da otomobilin burnu sağa sola gezmek yerine yere tutunmak için daha fazla şansa sahip.
Konseptin yarattığı farkı anlamak için pazarın hakimi olan önden çekiş sistemine bakmak yeterli. Motorun enlemesine yerleştirildiği önden çekişli otomobillerde, şanzımana ve aktarma organlarına yer açmak için motor bloğu bir taraftaki aksa -çoğunlukla sağ ön aksa- yaslanır. Ayrıca bu yüzden şanzımandan sağ ve sol tekerleklere uzanan aks boyları da zorunlu olarak farklı uzunlukta tasarlanır, şanzıman tarafındaki tekerleğe giden aks boyu kısa, motorun yaslı olduğu taraftaki aks boyu daha uzundur. Tüm bunlar ise ideal dengeyi bozar. Önden çekişli otomobillerde görülen torque steering sadece motor ön aksa bağlı olduğu için değil aynı zamanda bu dengeli olmayan mimariden de kaynaklanır, her ani kalkışta otomobilin burnu sağa sola gezer, motor torku direksiyon simidi üzerinde de çekme yaparak kendini belli eder. 4 tekerlekten çekiş sisteminin önden çekişli otomobil mimarisi üzerine inşa edildiği otomobillerde ise bu torque steering etkisi yaşamaya devam eder. Enlemesine yerleştirilen motorun bir tarafa yaslandığı, diğer taraftaki boşluğa da şanzımanın yerleştirildiği ve aks boylarının farklı olduğu bu mimaride ön aks üzerinde dengeli ağırlık dağılımı yoktur.
Önemli olan bir başka nokta bu simetrik konseptin Subaru’ların ayrılmaz parçası olması: Diğer birçok üreticinin kullandığı AWD sistemleri gerçekte arkadan itişli ya da önden çekişli olan otomobillerin ilave donanımlar ile 4 tekerlekten çekişe dönüştürülmesine dayanıyor. Subaru’da ise sistem otomobilin ayrılmaz bir parçası ve standart olarak geliyor. Başka bir deyişle Subaru’nun şasisi daha çıkış noktasında AWD için tasarlanmış. Ama dahası da var:
Her Subaru’daki Symmetrical AWD sistemi bir değil, birbirine eş değil. Kullanılan şanzıman türüne ve otomobilin karakterine göre SAWD sistemi de değişiyor. Subaru bugüne kadar 4 değişik SAWD sistemi kullandı:
1.VCD (Viscous Centre Differential) SAWD: Manuel şanzımanlı modellerde kullanılan bu sistemde merkezi viskoz kavrama (viscous coupling unit) motor torkunu ön ve arka aks arasında dağıtıyor. Bu sistemde viskoz kavramayla birleştirilmiş bir sınırlı kaymalı diferansiyel kullanılıyor. Bu viskoz kavrama motor torkunu eşit olarak (50:50) ön ve arka aks arasında paylaştırıyor. Başka bir deyişle manuel şanzımanlı Subaru’larda şanzıman çıkışındaki merkezi tork dağıtıcısı çekiş gücünü ön ve arka aks arasında eşit olarak dağıtıyor. Bu sistem 1989 yılında kullanılmaya başlanmıştır.
Viskoz kavrama kapalı silindir şekilli bir gövde içerisine yerleştirilmiş bir çift set dairesel plakadan (ince disklerden) oluşuyor. Çelikten üretilen ve ardı ardına dizilen bu dairesel sürtünme plakalarından birinci grup plakaların merkezinde (göbeğinde), ikinci grup plakaların da dış uçlarında lameller (dişli çarkın dişlerine benzer tutundurucu sırtlar ve oluklar) bulunur. İç uçlarında lameller bulunan bu birinci grup dairesel plaka motor torkunu üzerinde taşıyan ve ön aksa bağlı olan giriş milinin üzerine oturur. Dış merkezinde lameller bulunan bu ikinci grup plaka ise viskoz kavramaya ev sahipliği yapan silindir şekilli dış muhafazanın iç yüzeylerine tutunmaktadır. Bu silindir şekilli gövde aynı zamanda arka aksa giden çıkış miline sabitlenmiştir. Bu gövde yüksek viskoziteye sahip silikon esaslı özel bir sıvı ile doludur ve tüm sürtünme plakaları bu sıvı içerisinde dönerek hareket eder.
Bu silikon sıvının özelliği hareket ve sürtünme altında karşılaştığı mekanik baskı ile viskozitesini artırması (akışkanlığının azalması), sertleşmesi ve ısınarak genleşmesidir. Normal sürüş şartlarında (ön aks ve arka aks aynı hıza sahipken) viskoz kavrama içerisindeki bu 2 grup plakalar aynı hızda döner. Ancak kaygan ve gevşek zeminlerde tutunma kaybı ile ön aks ve arka aks farklı hızlarda dönmeye başladığında, viskoz kavrama içerisindeki ön aksa giden giriş miline bağlı plakalar ile arka aksa giden çıkış miline bağlı plakalar da farklı devirlerde dönmeye başlar; bu hareket farklılığı ve sırt sırta dizili plakaların ters yönde hareketi ile oluşan çalkalanma ise silikon sıvıyı sertleştirir, baskı altında donan ve katılaşan silikon sıvı içindeki plakalar da sabitlenir ve plakaların dönme hızı eşitlenir, viskoz kavrama “kilitlenir”. Tüm bunlar saniyenin 10’da 1’i kadar kısa bir zamanda gerçekleşir.
Not: Subaru’nun sisteminde viskoz kavrama şanzıman çıkışından güç alan merkezi diferansiyele entegre olarak çalışır. Merkezi diferansiyel motor torkunu ön ve arka aksa 50:50 eşit olarak dağıtır, akslar arasında tutunma kaybına dayalı olarak hız farkı oluştuğunda viskoz kavrama merkezi diferansiyeli kilitler ve aks hızlarını eşitler, motor torku zemine daha iyi tutunan tekerleklere aktarılır. Subaru’nun bu Tam Zamanlı AWD sistemi, diğer üreticilerin crossover modellerinde kullandığı merkezi bir diferansiyel olmadan sadece viskoz kavramanın ile çalışan Yarı Zamanlı AWD (Otomatik AWD) sistemleri ile karıştırılmamalıdır.
2.ATS (Active Torque Split) SAWD: Otomatik şanzımanlı modellerde kullanılan bu sistemde merkezi diferansiyel görevi gören elektronik kontrollü çok plakalı bir transfer kavraması (MPT Multi Plate Transfer Clutch) motor torkunu kontrol ederek ön ve arka aks arasında dağıtıyor. ATS normal sürüş şartlarında torkun %60’ını ön aksa, %40’ını da arka aksa gönderiyor. Ön tekerleklerde kayma ve aktarım kaybı gerçekleştiğinde arka aksa giden tork oranı artırılıyor. Sistem otomatik şanzımanlı modellerde kullanılıyor. Hem geçmişte kullanılan E-4AT isimli 4 ileri tork konvertörlü ve hem de Lineartronic olarak adlandırılan CVT şanzımanlar bu tip Symmetrical AWD sistemine sahip. Sistem ilk olarak 1985 yılında coupe model Subaru Alcyone (XT)’de kullanılmıştı. Lineartronic otomatik şanzımanlı Subaru’lar ve Subaru Forester de ATS sistemini kullanıyor.
Elektronik kontrollü MPT çok plakalı transfer kavraması hidrolik basıncından güç alıyor ve farklı sürüş şartlarında motor torkunu akslar arasında farklı oranlarda dağıtıyor. MPT Subaru’nun Transmission Control Module (TCM) adını verdiği bir elektronik kontrol ünitesine (ECU) bağlı olarak çalışıyor. TCM gaz pedalı konumunu ve aracın hızını okuyarak MPT’nin hangi aksa ne kadar çekiş gücü göndereceğine karar veriyor. MPT içerisinde hidrolik basıncı maksimum düzeye ulaştığında plakalar tam kavrama yapıyor ve ön ve arka aks arasındaki tork paylaşımı 50:50’ye ulaşıp eşitleniyor. Başka bir deyişle güç eşit olarak her 2 aksa aktarılıyor, ön ve arka aksa giden miller (şaft) eşit hızda dönüyor. Sistemin arka aksa %50’den fazla güç aktarması ise mümkün değil (Bazı çekiş sistemleri sürüş şartlarına göre motor torkunun %100’ünü arka aksa gönderebilir. BMW’nin xDrive’ı buna örnektir.) Buradaki ATS sistemi ise bunu yapamıyor, çünkü merkezde bulunan MPT çok plakalı transfer kavraması gerçekte bir tork dağıtım sistemi değil, ön aks ve arka aks arasında devir farkı gördüğünde bunu (çok hızlı şekilde) eşitleme kapasitesine sahip hızlı çalışan bir çözüm. İsminden de anlaşılacağı gibi (Active Torque “Split”) motorun çekiş gücünü akslar arasında dağıtmıyor, ama bölüyor ve %50’ye kadarını arka aksa gönderiyor. Yani sistem önden çekiş odaklı çalışıyor (Ama bu Symmetrical AWD’nin bir Tam Zamanlı AWD sistemi olduğu gerçeğini değiştirmiyor. Bu yüzden bu sürekli 4 tekerlekten çekiş sistemi, normal sürüşte önden çekişli olan, ön aksı tutunma kaybı yaşayıp patinaja düştüğünde arka aksına güç aktaran sistemler ile karıştırılmamalı).
Sistemin getirdikleri gerçekten etkileyici: İlk kalkışlarda ve ön aksta tutunma kaybı olduğunda hidrolik basınç artırılıyor, bunun tersine örnek olarak keskin dönüşlerde, otomobil 60 km/h’nin üzerine çıktığında, ve gaz pedalı bırakılarak yapılan sürüşlerde basınç azaltılıyor, tork dağılımı arka aks aleyhine 90:10’a kadar düşüyor; ancak ABS devreye girdiğinde ise basınç sıfırlanıyor. Buradan çıkan önemli birkaç sonuç var: Subaru’larda panik fren ve ABS’nin devreye girmesi Symmetrical AWD’nin kapasitesini yitirmesine neden oluyor. Tam tersine motor devrini yükseltmek ve aynı seyir hızında daha düşük vites ile yüksek devirde hareket etmek Symmetrical AWD’nin verimini artırıyor. Viraj dönüşlerinde ve hızlı girilen bir virajda gaz pedalı bırakıldığında da Symmetrical AWD etkisini kaybediyor. Sistem yol tutuşunu iyileştirmekten çok güç aktarımını kusursuz hale getirmek için hizmet ediyor. Ve sistem geliştirilirken tasarruf tedbirleri de dikkate alınmış, çünkü otomobil 60 km/h’nin üzerine çıktığında arka aksa güç aktarımı -neredeyse- yapılmıyor, arkaya giden tork %10’a düşüyor. Bu da AWD’nin varlığına rağmen yakıt tasarrufu sağlıyor.
3.VTD (Variable Torque Distribution) SAWD: Subaru’nun geçmişte sunduğu E-5AT adı verilen tork konvertörlü otomatik şanzımanlı modellerde kullanılan VTD sistemi ATS’ye göre daha performans odaklı bir güç dağılımı sistemidir. Buna uygun olarak normal sürüş şartlarında torkun daha fazlası (%55’i) arka aksa gönderilirken %45’i ön aksa yönlendirilmektedir. VTD’nin ilk versiyonlarında bu dağılım arka aks için %64, ön aks için %36 idi; yani tork dağılımında ön aks lehine değişiklik yapıldı. İlk versiyonlarda sistemin ön aksa nisbeten daha az tork göndermesi dinamik sürüşlerde ön aksta oluşabilecek önden kopma (understeer) etkisini azaltmak için yapılmış bir ayarlamaydı. Burada da şanzıman çıkışında merkezi olarak elektronik kontrollü çok plakalı bir transfer kavraması (MPT Multi Plate Transfer Clutch) motor torkunu ön ve arka aks arasında dağıtıyor; ancak ATS’den (yukarıdaki 2. sistemden) farklı olarak burada planetary dişli seti içeren bir merkez diferansiyel daha bulunuyor. VTD (Variable Torque Distribution) sensörleri ön ve arka aks hızları, gaz pedalı konumu, frenleme gücü ve seçili olan vites gibi bilgileri toplayarak motor torkunu akslar arasında paylaştırıyor. VTD sistemi ilk kez 1991 yılında performans modeli Subaru SVX’de kullanılmıştı.
4.Multi Mode DCCD (Driver Control Center Differential) SAWD: Subaru’nun WRX STI modellerine özel olarak sunduğu bu sistem aslında VTD’nin sürücü tarafından manuel olarak da kontrol edilebilen versiyonu. İlk kez 1994 yılında kullanılmış. Subaru WRX STI’nin ön ve arka aksı arasında tork dağılımı normal sürüş şartlarında 50:50 olarak ayarlanmış; çekiş gücü ön ve arka tekerleklere eşit olarak dağıtılıyor (2014 çıkışlı WRX STI’nin önceki neslinde, yani Subaru Impreza WRX STI’de tork dağılımı varsayılan ayar olarak arka aks lehine 41:59 olarak ayarlanmıştı). Sistem tekerleklerin birinde tutunma/aktarma kaybını fark ettiğinde güç aktarımını optimize etmek için tork dağılımını değiştiriyor. Diğer Symmetrical AWD sistemlerinden farklı olarak Multi Mode DCCD’de merkezi diferansiyeli ve tork dağılımını manuel olarak yönetmek de mümkün. Bunun için orta konsolda vites kolunun gerisine bir düğme yerleştirilmiş. Bu düğme 4 mod sunuyor: Manual mod ve ayrıca değişik ön ayarlara sahip 3 auto modu. Otomobil çalıştırıldığında varsayılan ayar olarak Auto moduna geçiyor. Bu modda otomobil tork dağılımını yol ve sürüş şartlarına göre optimum ayarlara getiriyor. Auto+ modu ıslak, kaygan ve gevşek zeminler için geliştirilmiş, motor torkunu sınırlayarak buz ve kum gibi zeminlerde otomobilin tutunma kabiliyetini artıyor. Auto- modu ise arka aksa gönderilen motor torkunu serbest bırakarak daha dinamik sürüşlere imkan tanıyor. Bu mod kuru zeminde sürüş için daha uygun. Auto- modu aynı zamanda direksiyon tepkilerini de hızlandırıyor. Manual mod ise merkezi diferansiyeli sürücünün belirlediği oranda kilitleyerek (burada 6 kademe ve bu kademeleri ayarlayan ikinci bir şalter var) tork dağılımını sürücünün istediği oranda sabitliyor.
Kısaca Symmetrical AWD kaygan ve buzlu zeminlerde patinaj nedeniyle akslardan biri diğerinden daha hızlı döner ise, ön ve arka aksları farklı oranlarda kilitleyerek dönme hızlarını eşitleme prensibi ile çalışıyor, motor torkunu akslar arasında “bölüyor”. Bu nedenle de akslardan birine hiçbir zaman motor torkunun %50’sinden fazlasını göndermiyor. Peki 4 tekerlek de kaygan zemin üzerindeyse ve tutunamıyorsa (örnek buz), hem ön hem de arka aks kilitlenmiş olsa dahi patinaj devam ediyorsa Symmetrical AWD ne yapıyor?
Bunun için Symmetrical AWD’den bahsederken VDC’nin rolünü de eklemek gerekiyor. VDC (Vehicle Dynamics Control) aslında Subaru’nun sözlüğünde ESP’ye verilen isim. VDC her bir tekerleğe bağımsız olarak fren uygulayıp otomobili çizgisinde tutma kapasitesine sahip, motor torkunu sınırlayarak çekiş kontrolü de sağlıyor, bunları yaparken de ABS ve EBD ile beraber çalışıyor. Aslında VDC’nin geçmişi Symmmetrical AWD kadar eski değil, çünkü ESP endüstrinin 1990’larda tanıştığı bir teknoloji, ancak bugün Symmetrical AWD ile VDC ayrılmayacak şekilde birbirini tamamlayarak çalışıyor. Symmetrical AWD ön ve arka aks arasında güç dağılımını düzenlerken, VDC ise aynı aks üzerinde sağ ve sol tekerlekler arasındaki hareket farklılıklarını düzenliyor. Ancak Symmetrical AWD bunu motorun çekiş gücünü dengeli dağıtarak başarırken, VDC motorun gücünü keserek (akslara bağımsız fren uygulayarak) başarıyor.
Yeni geliştirilen (2014) bir asistan sistem olan X-Mode da Symmetrical AWD ile VDC’yi birleştirerek çalışıyor (Aşağıda bahsedeceğim).
Daha önemli olan bir şey daha var: Sistemin ömrü ve kullanım verimliliği? Subaru’nun (ve diğer üreticilerin) kullandığı kavramaya dayalı çok plakalı transfer sistemleri içlerinde bulunan sıvının ısınması ile işleyen sistemler. Sık başvurulduklarında ve uzun süreli zorlayıcı kullanımda aşırı ısınıp özelliklerini kaybediyor ve kullanım dışı kalıyorlar. İşte bu yüzden Subaru Forester’in sürücü kapısının iç yüzüne bir etiket yapıştırılmış. Sürücü araca her binişinde önce bu etiket ile yüzleşiyor. Etiket global geçerliliği olan 6 dilde (İngilizce, Fransızca, Almanca, İspanyolca, Rusça ve Japonca) aynı uyarıyı yapıyor: “Gösterge panelinde R. DIFF TEMP uyarı lambası yanarsa yavaşlayın ve güvenli bir yerde durarak ışık sönene kadar bekleyin. Lamba yanarken aracı kullanmaya devam etmek arka diferansiyelin hasar görmesine neden olabilir.” Yine bu yüzden kullanım özellikleri ve kapasiteleri ne kadar üstün olursa olsun AWD sistemleri dayanıklılık konusunda merkezi diferansiyele sahip geleneksel 4WD sistemlerinin gerisinde kalıyor.
Bu adaletli yapıda her şey denge içerisinde çalışıyor. Sert manevralar, hızlı virajlar ya da panik fren gibi ağırlık transferine neden olan olağanüstü durumlarda otomobilin limitleri daha yüksek, kontrol edilebilirliği daha fazla. Bu da keyif katsayısını artırıyor. Ayrıca şasinin “hata affetme” potansiyeli de daha yüksek. Tolerasyonu yüksek şasi ise sadece keyifli değil aynı zamanda hem öğretici hem de güvenli bir otomobil kullandığınız anlamına geliyor.
Üstün bir drivetrain sistemi olan Symmetrical AWD ile burada oluşan doğal dengeyi motorun tasarımı (yani boxer motor konsepti) tamamlıyor. Motorun tamamen simetrik şekilde ön aksın sağlı ve sollu olarak tam ortasına yerleştirilmesi ve sağ/sol ağırlık dağılımının eşitlenmesi sayesinde otomobildeki dinamizm ve çeviklik en yüksek seviyeye çıkıyor. Otomobildeki simetriyi tamamlayan ve Symmetrical AWD’nin ayrılmaz parçası olan diğer önemli unsur ise işte bu Boxer motor. Şasinin dengeli yapısı ile boxer motorun kendi içerisindeki dengeli mimarisi birbirini tamamlıyor, otomobilin dengesini de en üst düzeye çıkarıyor.
Subaru Symmetrical AWD
Bagaj kapağı üzerindeki yazılar hiçbir otomobilde Subaru’larda olduğu kadar karizmatik görünmemişti: Bagajın kenarına yerleştirilen Symmetrical AWD logosunda vurgulanan “simetri” ne anl…
hayatinvirajliyollarinda.com
