Auto >> Automobiel >  >> Auto reparatie

Vierwielaandrijving gebruiken

Vierwielaandrijving is al lang ingebouwd in terreinwagens, zoals Land Rovers, maar de laatste vijf jaar bieden steeds meer fabrikanten het aan op straatauto's, waar het dezelfde voordelen biedt van verbeterde grip op de weg.

Vierwielaandrijving

Twee wielen of vier

Bij de meeste auto's met tweewielaandrijving, als een wiel begint te draaien, zal de aandrijving verloren gaan omdat het differentieel het motorvermogen in staat stelt om de gemakkelijke weg door het wiel te vinden met de minste tractie.

Als alle vier de wielen van de auto kunnen worden aangedreven en als de differentiëlen kunnen worden vergrendeld, kan de auto blijven rijden, zelfs als er maar één van de wielen is

het oppervlak grijpen. Deze functie is duidelijk waardevol voor terreinwagens, maar het betekent ook dat een auto met vierwielaandrijving op ijzige of modderige wegen kan blijven rijden.

Koppelverdelingen

Hoewel alle wielen met dezelfde snelheid moeten draaien, kan de hoeveelheid koppel - draaikracht die elk uiteinde van de auto bereikt, worden gevarieerd. De Sierra 4x4 van Ford, die was gebaseerd op een auto met achterwielaandrijving, heeft een koppelverdeling van 27:63 (27 procent bereikt de voorwielen, 63 de achterkant) om het weggedrag te behouden. De Audi Quattro, die oorspronkelijk voorwielaandrijving had en een zware neus heeft, heeft een koppelverdeling van 50:50, alle vier wielen worden gelijk aangedreven.

Permanente 4WD

Sommige straatauto's hebben in feite tweewielaandrijving met een vierwielaandrijving die u inschakelt wanneer het wegdek daarom vraagt. Maar andere zijn permanente vierwielaandrijving.

Bij permanente vierwielaandrijving wordt het vermogen via de versnellingsbak naar een centraal differentieel geleid, dat meestal net achter de versnellingsbak zelf is gemonteerd. Dit differentieel verdeelt het vermogen tussen voor en achter

wielen zodanig dat de voor- en achterwielen indien nodig met iets verschillende snelheden kunnen draaien, bijvoorbeeld wanneer de auto met lage snelheden wordt gemanoeuvreerd.

Als dit niet zou gebeuren, zou het kleine verschil in rotatiesnelheid tussen de voor- en achterwielen de transmissie zwaar belasten - een toestand die bekend staat als opwinden. Het opwinden zou alleen worden losgelaten als een band zijn grip zou verliezen.

Vanaf het middendifferentieel gaat het vermogen via een cardanas en aandrijfassen naar de voor- en achterwielen - de exacte indeling hangt af van of de auto oorspronkelijk voor- of achterwielaandrijving was.

Er zijn twee extra differentiëlen nodig om de vierwielaandrijving goed te laten werken:één tussen de voorwielen en één tussen de achterwielen. Net als bij een gewone auto met tweewielaandrijving, laten deze differentiëlen de wielen aan één kant draaien

sneller dan de anderen, zoals gebeurt wanneer de auto een bocht neemt.

4WD op de weg

Vierwielaandrijving voor gebruik op de weg kwam op de voorgrond in 1966, toen Jensen hun FF-model lanceerde, dat was gebaseerd op de Interceptor-carrosserie.

De FF (staat voor Ferguson Formula naar het bedrijf dat het systeem heeft ontworpen en ontwikkeld) had permanente vierwielaandrijving en antiblokkeerremmen, maar het idee sloeg niet aan.

De effectiviteit van vierwielaandrijving voor straatauto's werd bewezen door de Audi Quattro, die vervolgens werd ontwikkeld tot een succesvolle rallyauto. Sindsdien verschijnt vierwielaandrijving als standaarduitrusting of als optie op auto's van onder meer Ford, Alfa Romeo, Toyota en Fiat.

Ford vierwielaandrijving

Ford vierwielaandrijving Epicyclisch differentieel Om de voorwielen van de achterwielaangedreven Sierra en Granada Scorpio aan te drijven, wordt het vermogen afgenomen van de zijkant van de versnellingsbak door een brede overdrachtsketting nadat hij door een epicyclisch middendifferentieel en viskeuze koppeling is gegaan. Een korte cardanas loopt naar voren naar het voorste differentieel, dat aan de rechterkant van het carter is gemonteerd. De enige manier om het linker voorwiel van stroom te voorzien, is door een aandrijfas door het carter zelf in een afgesloten buis te leiden.

Differentieelsloten

Met permanente vierwielaangedreven systemen moet er een manier zijn om de differentiëlen te vergrendelen, vooral de middelste, of alle aandrijving kan verloren gaan als een wiel een stuk ijs raakt.

Sommige systemen hebben een zelfbekrachtigend sperdifferentieel - de Ford Sierra 4x4 heeft een centraal differentieel waarin een stroperige vloeistof is verwerkt. Wanneer het snelheidsverschil tussen de voor- en achterwielen groter wordt, weerstaat de vloeistof deze neiging en blokkeert het differentieel zodat zowel de voor- als de achterwielen van kracht worden.

De komende quattro-modellen van Audi zullen een centraal Torsen-differentieel gebruiken. Dit apparaat (Torsen is een afkorting voor torque sensing) gebruikt wormwielen om de hoeveelheid te beperken waarmee een van de assen van de auto de andere kan overrijden.

De meeste andere permanente voertuigen met vierwielaandrijving, waaronder de Range Rover, hebben een handmatig sperdifferentieel. Wanneer de bestuurder dit inschakelt, wordt de kracht naar zowel de voor- als de achterwielen geleid, of er nu wel of geen wiel draait.

Sommige auto's met vierwielaandrijving hebben ook een sperdifferentieel achter. Door zowel de centrale vergrendeling als de achtervergrendeling in te schakelen, worden beide achterwielen gedwongen te draaien, zelfs als één voorwiel slipt.

Parttime 4WD

Sommige auto's met vierwielaandrijving hebben 'af en toe' vierwielaandrijving voor offroad-gebruik en voor het omgaan met ijs, sneeuw en andere gladde oppervlakken.

Deze auto's hebben geen centraal differentieel, alleen een tussenbak of klauwkoppeling om de aandrijving op het andere paar wielen over te brengen.

Als de tussenbak zou worden ingeschakeld zodat er gewoon met vierwielaandrijving wordt gereden, zou het ontbreken van een middendifferentieel al snel leiden tot opwinden. Dit gebeurt niet als het systeem op de juiste manier wordt gebruikt, omdat de spanning wordt opgeheven telkens wanneer een wiel grip verliest.

Subaru 4WD

Het Subaru-systeem kan de achterwielen van stroom voorzien om uit lastige situaties te komen, maar er is geen middendifferentieel, dus vierwielaandrijving kan niet altijd worden gebruikt. In plaats van een middendifferentieel achter de vooraan gemonteerde transaxle is er een tussenbak met een hondenkoppeling die niet wegglijdt.

Het Audi quattro-systeem

Audi Quattro-indeling Om het vermogen naar de achterwielen van het originele ontwerp met voorwielaandrijving te brengen, komt er een extra aandrijfflens uit de achterkant van de transaxle en wordt aangesloten op een cardanas die naar het achterdifferentieel loopt. Gewone aandrijfassen van het onafhankelijke ophangingtype voeren de aandrijving naar de achterwielen. Het middendifferentieel van Torsen vergrendelt automatisch voor maximale tractie op zeer glad wegdek, maar maakt het gebruik van het antiblokkeerremsysteem nog steeds mogelijk. Het achterdifferentieel kan handmatig worden vergrendeld voor gladde starts.

TORSEN DIFFERENTIEEL

Torsen differentieel Het Torsen-differentieel bestaat uit twee sets glijdende wormwielen — één voor elke aandrijfas — de twee sets zijn gekoppeld via tandwielen. Wanneer de ene aandrijfas de andere overschrijdt, draaien de wormen en brengen het koppel over op de andere aandrijfas.

Voordelen van 4WD

Voor de bestuurder die modderige velden wil oversteken, is er geen argument - tweewielaandrijving is gewoon niet voldoende. Maar zelfs voor de gewone automobilist zijn er enkele voordelen van vierwielaandrijving.

Als de omstandigheden slecht zijn, vier-

wielaandrijving geeft meer tractie Audi heeft berekend dat het quattro-systeem meer dan anderhalf keer de tractie geeft op nat wegdek en meer dan twee keer de tractie op ijs, vergeleken met auto's met tweewielaandrijving.

Zelfs als de wegen droog zijn, zorgt de vierwielaandrijving ervoor dat de auto het vermogen beter kan neerleggen. Een band heeft maar zoveel grip op de weg, dus hoe meer grip er wordt besteed aan het overbrengen van kracht, hoe minder er over is om zijwaartse bochtkrachten te weerstaan. Als het vermogen wordt verdeeld over de wielen, kan elk wiel dus bijdragen aan zowel het rijden als het nemen van bochten.

Nadelen

De nadelen van vierwielaangedreven systemen komen grotendeels voort uit hun complexiteit. De extra machines die nodig zijn voor een vierwielaangedreven systeem zijn duur en zwaar. De extra wrijving in de complexere transmissie betekent een kleine toename van het brandstofverbruik, hoewel de bandenslijtage waarschijnlijk gelijkmatiger zal zijn in vergelijking met een auto met tweewielaandrijving, omdat alle vier de wielen het werk delen.

Het andere probleem met vierwielaandrijving is dat, hoewel het systeem je in gladde omstandigheden op de been houdt, het de auto niet veel sneller kan stoppen. Om deze reden moet het worden gebruikt in combinatie met antiblokkeerremmen.

De behoefte aan vierwielaandrijving op de weg is pas ontstaan ​​sinds de ontwikkeling van krachtige auto's met voorwielaandrijving, toen fabrikanten ontdekten dat de besturing een limiet oplegde aan de hoeveelheid kracht die via de voorwielen kon worden overgebracht. In dat opzicht is vierwielaandrijving misschien niet meer dan een modieuze trend voor luxe auto's. Of de trend zich voortzet, zodat het de norm wordt op gewone gezinsauto's, zal de komende jaren blijken.

Mercedes 4-Matic

Mercedes-Benz ontwikkelt een zeer geavanceerd elektronisch microprocessorgestuurd systeem, 4-Matic genaamd, dat on-demand aandrijving levert aan de voorwielen van een auto met achterwielaandrijving. Het systeem maakt gebruik van wielsensoren die vergelijkbaar zijn met die van antiblokkeerremmen. om te detecteren wanneer een wiel overloopt, zodat het de differentiëlen indien nodig kan blokkeren. Als het tractieverlies aanhoudt, kan 4-Matic dit verminderen door het koppel naar de slippende wielen te verminderen.

On-demand 4WD met synchronisatie

VW Golf-synchronisatie

Een alternatieve vorm van parttime vierwielaandrijving, zoals gemonteerd op de VW Golf-synchro, geeft automatisch vierwielaandrijving wanneer dat nodig is. De aandrijflijn van de auto naar de voorwielen is identiek aan de normale voorwiel-

aandrijfmodel, maar er komt een cardanas uit de achterkant van de transaxle om indien nodig de achterwielen aan te drijven.

Bij normaal gebruik worden alleen de voorwielen van de auto aangedreven, maar als de voorwielen grip beginnen te verliezen en de achterste te hard raken, blokkeert de viskeuze koppeling aan het uiteinde van de cardanas om de aandrijving op de achterwielen over te brengen.

Viskeuze koppeling

Viskeuze koppeling

Een automatisch alternatief voor het sperdifferentieel is de viskeuze koppeling.

De koppeling bestaat uit een trommel die een aantal gesleufde schijven bevat en wat siliconenvloeistof die bestand is tegen afschuiving - dat wil zeggen, het snijden tussen de schijven. De helft van de schijven is verbonden met de ene aandrijfas en de andere helft met de andere.