Welkom terug bij Gearhead 101 - een serie over de basisprincipes van hoe auto's werken voor de neofieten in de auto-industrie.
De vorige keer gingen we in detail over hoe parttime 4WD werkt en waarom het gunstig is om alle vier de wielen de auto aan te drijven in situaties met weinig tractie. Tegenwoordig pakken we fulltime 4WD aan, evenals All-Wheel Drive (ook bekend als AWD).
In beide aandrijflijnsystemen drijven alle vier de wielen de auto de hele tijd aan, en zoals we zullen zien, bereiken ze die prestatie met een vergelijkbare aandrijflijnopstelling. Maar er zijn ook enkele verschillen tussen fulltime 4WD en AWD, die we hieronder zullen uitleggen.
Laten we beginnen!
Zoals we in ons bericht over 4WD in detail hebben besproken, is een van de voordelen ten opzichte van 2WD dat het hebben van vier wielen die de hele tijd in beweging zijn, de tractie aanzienlijk verhoogt in situaties met weinig tractie, zoals sneeuw, modder en los vuil. Als bijvoorbeeld uw achterwielen een gebied met weinig tractie op het rijoppervlak raken, bevinden uw voorwielen zich mogelijk op een gebied met veel tractie. Doordat ze stroom krijgen, kunnen ze ervoor zorgen dat uw voertuig in beweging blijft in plaats van dat uw achterwielen gewoon doordraaien terwijl uw auto stilstaat.
Allemaal goed en wel, maar waarom zou je willen dat alle vier de wielen vermogen krijgen van de motor, zelfs onder normaal? rijomstandigheden? Waarom zou je 4WD op fulltime willen? , in plaats van het alleen aan te zetten wanneer dat nodig is?
De belangrijkste reden is een verbeterde afhandeling. Doordat alle vier de wielen in beweging zijn, kan de auto beter bochten nemen en zorgt het voor een betere richtingsstabiliteit wanneer de auto in een stabiele toestand rijdt. Verbeterde handling onder normale rijomstandigheden resulteert in een veiligere rit. Het verbeterde rijgedrag is een van de redenen waarom je AWD ziet op sportwagens en luxe sedans.
Een andere reden is gemak. Stel dat u op een weg rijdt met stukken ijs en sneeuw, maar die grotendeels droog is. In plaats van dat je je parttime 4WD moet in- en uitschakelen wanneer je die gladde plekken raakt en verlaat, terwijl de vier wielen de hele tijd draaien, hoef je er niet over na te denken. Je rijdt gewoon.
Het grote nadeel van fulltime 4WD en AWD is dat ze veel meer brandstof verbruiken dan parttime 4WD, omdat de motor de hele tijd vermogen moet overbrengen naar alle vier de wielen.
Dus fulltime 4WD en AWD hebben alle vier de wielen de auto de hele tijd in beweging. Maar dat roept de vraag op:hoe doen deze aandrijflijnsystemen dat zonder de auto op te krikken tijdens het rijden op rijoppervlakken met veel tractie?
Zoals we in het artikel over parttime 4WD hebben besproken, vergrendelt de tussenbak de voorste en achterste aandrijfassen aan elkaar wanneer u 4WD inschakelt. Ze sturen dezelfde hoeveelheid vermogen, of RPM, naar de differentiëlen voor en achter. Bij het maken van een bocht op droog wegdek worden de voorwielen gedwongen door een goede tractie en geometrie om sneller te draaien dan de achterwielen. Maar omdat de voorste aandrijfas dezelfde snelheid heeft als de achterste aandrijfas, wordt er een grote hoeveelheid spanning gecreëerd die uiteindelijk kan leiden tot wat aandrijflijnbinding of windup wordt genoemd. Dit kan uw auto ernstig beschadigen.
Dus hoe voorkomen fulltime 4WD en AWD dit probleem?
Door een derde differentieel toe te voegen in het midden van de aandrijflijn.
Net als bij parttime 4WD-voertuigen, hebben fulltime 4WD en AWD zowel een voor- als achterdifferentieel op de voor- en achteras, waardoor de linker- en rechterwielen bij het maken van een bocht met verschillende snelheden kunnen bewegen. Dit voorkomt het overslaan van het wiel dat zou optreden als alle vier de wielen in beweging zijn.
Om te voorkomen dat de aandrijflijn vastloopt als gevolg van de verschillende snelheden die de voor- en achterwielen moeten gaan bij het maken van een bocht, is een centraal differentieel geplaatst tussen de voorste en achterste aandrijfassen. Hierdoor kunnen de voor- en achteraandrijfassen kracht naar zowel de voor- als achterwielen sturen, maar kunnen ze bij het maken van een bocht met verschillende snelheden bewegen. Aandrijflijn bindingsprobleem opgelost.
Het middelste differentieel zorgt er dus voor dat fulltime 4WD en AWD de hele tijd kracht naar alle vier de wielen kunnen sturen.
Wat is dan het verschil tussen fulltime 4WD en AWD?
Meestal werkt fulltime 4WD vrijwel op dezelfde manier als AWD:het middendifferentieel stuurt het motorvermogen voortdurend naar zowel de voor- als de achterwielen. Dankzij het centrale differentieel kunnen de voorste en achterste aandrijfassen met verschillende snelheden bewegen, waardoor het voertuig normaal kan werken, zelfs bij het maken van bochten op normale rijoppervlakken.
Maar door de wielen met verschillende snelheden te laten bewegen, offer je wat tractie op, vooral in omstandigheden met weinig tractie zoals modder, sneeuw en vuil. Dit is met name het geval als het middendifferentieel een open differentieel is. Bedenk uit ons vorige artikel dat de krachtstroom van open differentiëlen de weg van de minste weerstand volgt. In instellingen met weinig tractie is dit geen bueno. Dit is waarom.
Laten we zeggen dat u in een fulltime 4WD- of AWD-voertuig zit met een centraal open differentieel. U rijdt uw oprit op en de voorwielen raken een stuk ijzige sneeuw. Je denkt:"Ik heb AWD! Dit zou geen probleem moeten zijn.” Maar het is. Die voorwielen hebben de minste tractie en vormen dus de weg van de minste weerstand. Dus het middendifferentieel zal al het vermogen naar de voorwielen sturen, waardoor ze op hun plaats draaien terwijl je achterwielen daar gewoon op droog wegdek zitten en helemaal niet bewegen. Om de oprit op te komen, zou het leuk zijn om die achterwielen wat kracht te laten krijgen.
Om dit probleem op te lossen, gebruiken de meeste fulltime 4WD- en AWD-voertuigen een limited-slip (LSD) of Torsen-middendifferentieel. Dit soort differentiëlen geeft je het voordeel van open middendifferentiëlen - waardoor de voor- en achterwielen met verschillende snelheden kunnen bewegen bij het maken van een bocht op droog wegdek - maar wanneer een set wielen een glad deel raakt, in plaats van alle kracht naar die wielen, het zal nog steeds wat kracht sturen naar degenen op droog wegdek.
Dus in ons scenario met besneeuwde oprit, zou een fulltime 4WD- of AWD-voertuig met een centrale LSD een deel van het motorvermogen naar de achterwielen sturen die tractie hebben in plaats van alles naar alleen de voorwielen die geen tractie hebben, zodat u om uw auto de oprit op te krijgen.
Differentiëlen met beperkte slip verbeteren zeker de tractie in vergelijking met open differentiëlen. Voor de meeste 4WD-scenario's zijn LSD's alles wat je nodig hebt voor voldoende tractie. Maar LSD's bieden nog steeds niet optimaal tractie omdat het grootste deel van het vermogen nog steeds naar de wielen gaat met minder tractie. Er is nog steeds kans op wielslip.
Dit is waar fulltime 4WD zich onderscheidt van AWD. Fulltime 4WD-voertuigen hebben een centraal vergrendelingsdifferentieel dat in de tussenbak is ingebouwd. Wanneer een bestuurder het inschakelt, vergrendelt het middelste differentieel de voor- en achteraandrijfassen samen zodat ze met dezelfde snelheid draaien en zo gelijke hoeveelheden koppel aan de achter- en voorwielen leveren. Kortom, een fulltime 4WD-voertuig waarvan het middelste differentieel is vergrendeld, werkt als een parttime 4WD-voertuig wanneer de 4WD is ingeschakeld.
In ons scenario met besneeuwde oprit zal een fulltime 4WD-voertuig met vergrendeld centraal differentieel gelijke hoeveelheden vermogen naar zowel de voor- als achterwielen sturen. In plaats van dat de achterwielen helemaal niet bewegen (zoals bij een open middendifferentieel), of slechts een klein beetje (zoals bij een midden LSD), zullen de achterwielen met een goede clip bewegen, zodat u uw voertuig veilig de oprit.
Sommige fulltime 4WD-voertuigen vergroten de tractiemogelijkheden in omgevingen met weinig tractie door opties te hebben om het achterdifferentieel te vergrendelen, of zelfs zowel het voor- als achterdifferentieel, waardoor het voertuig in een echte wordt veranderd 4×4.
Veel fulltime 4WD-voertuigen hebben ook de mogelijkheid om over te schakelen naar Lo-gear, zodat u meer vermogen aan uw wielen kunt leveren terwijl u met lagere snelheden rijdt.
Net zoals u niet zou willen dat zowel de voor- als de achteraandrijfassen met dezelfde snelheid bewegen in een parttime 4WD-voertuig op normale rijoppervlakken, wilt u niet dat ze met dezelfde snelheid bewegen in een fulltime 4WD-voertuig voertuig ook op normale rijoppervlakken. U wilt het vergrendelde middelste differentieel uitschakelen als u zich op een ondergrond met veel tractie bevindt.
AWD-voertuigen hebben niet de optie voor een differentieel met vergrendeling in het midden, dus ze bieden niet zoveel tractie in gladde scenario's als 4WD-voertuigen. Hoewel AWD kan helpen bij het verbeteren van het rijgedrag op normale rijoppervlakken en de tractie kan verbeteren op regenachtige wegen en een beetje op besneeuwde wegen, zou u niet met een AWD-voertuig off-road willen rijden. Daar is een betrouwbare 4WD voor.
Nou, daar ga je. De basis van hoe fulltime 4WD en AWD werken. Daarmee hebben we de aandrijflijn van een auto zo goed als gedekt. De volgende in onze Gearhead 101-serie:de transmissie.
