Använda fyrhjulsdrift

Fyrhjulsdrift har länge varit monterat på terrängfordon, som Land Rovers, men under de senaste fem åren erbjuder fler och fler tillverkare det på landsvägsbilar, där det ger samma fördelar med förbättrat väggrepp.

Fyrhjulsdrift

Två eller fyra hjul

Med de flesta tvåhjulsdrivna bilar, om ett hjul börjar snurra, kommer drivkraften att förloras eftersom differentialen gör att motorns kraft kan hitta den enkla vägen ut genom hjulet med minsta dragkraft.

Om alla fyra av bilens hjul kan drivas och om differentialerna kan låsas, kan bilen fortsätta även om bara ett av dess hjul är

greppar ytan. Denna funktion är av uppenbart värde för terrängfordon, men det betyder också att en fyrhjulsdriven landsvägsbil kommer att kunna fortsätta på isiga eller leriga vägar.

Vridmoment delas

Även om alla hjul måste rotera i samma hastighet, kan mängden vridmoment – ​​vridkraften som når varje ände av bilen varieras. Fords Sierra 4x4, som var baserad på en bakhjulsdriven bil, har en vridmomentfördelning på 27:63 (27 procent når framhjulen, 63 procent till framhjulen, 63 procent till de bakre) för att bevara sin hanteringsbalans. Audi Quattro, som ursprungligen var framhjulsdriven och är nostung, har en vridmomentfördelning på 50:50, alla fyra hjulen är lika drivna.

Permanent 4WD

Vissa landsvägsbilar är i princip tvåhjulsdrivna med ett fyrhjulsdrivet alternativ som man kopplar in när vägbanan kräver det. Men andra är permanenta fyrhjulsdrivna.

Med permanent fyrhjulsdrift matas kraften genom växellådan till en mittdifferential, vanligtvis monterad precis bakom själva växellådan. Denna differential delar kraften mellan fram och bak

hjul på ett sådant sätt att det låter fram- och bakhjulen rotera med lite olika hastigheter vid behov, till exempel när bilen manövreras i låga hastigheter.

Om detta inte hände skulle den lilla skillnaden i rotationshastighet mellan fram- och bakhjulen utsätta växellådan för stora påfrestningar - ett tillstånd som kallas upprullning. Upplindningen skulle bara släppas om ett däck tappade greppet.

Från mittdifferentialen går kraften till fram- och bakhjulen via en kardanaxel och drivaxlar - den exakta layouten beror på om bilen ursprungligen var fram- eller bakhjulsdriven.

Ytterligare två differentialer krävs för att fyrhjulsdriften ska fungera som den ska - en mellan framhjulen och en mellan de bakre. Precis som på en vanlig tvåhjulsdriven bil låter dessa differentialer hjulen på ena sidan svänga

snabbare än de andra, som händer när bilen svänger en kurva.

4WD på vägen

Fyrhjulsdrift för vägbruk blev framträdande 1966, när Jensen lanserade sin FF-modell, som var baserad på Interceptor-karossen.

FF (som står för Ferguson Formula efter företaget som designade och utvecklade systemet) hade permanent fyrhjulsdrift och låsningsfria bromsar, men idén slog inte fast.

Effektiviteten av fyrhjulsdrift för landsvägsbilar bevisades av Audi Quattro, som sedan utvecklades till en framgångsrik rallybil. Sedan dess har fyrhjulsdrift dykt upp som standardutrustning eller som tillval på bilar från bland annat Ford, Alfa Romeo, Toyota och Fiat.

Ford fyrhjulsdrift

Ford fyrhjulsdrift Epicyklisk differential För att lägga till drivkraft till framhjulen på de bakhjulsdrivna Sierra och Granada Scorpio tas kraften från sidan av växellådan med en bred överföringskedja efter att ha kört genom en epicyklisk centrumdifferential och viskös koppling. En kort kardanaxel löper framåt till den främre differentialen, som är monterad på höger sida av sumpen. Det enda sättet att få kraft till det vänstra framhjulet är att köra en drivaxel genom själva sumpen inuti ett tätat rör.

Difflås

Med permanenta fyrhjulsdrivna system måste det finnas något sätt att låsa differentialerna, särskilt den mittersta, annars kan all drivning gå förlorad om ett hjul mötte en isfläck.

Vissa system har en självaktiverande spärrdifferential - Ford Sierra 4x4 har en mittdifferential som innehåller en viskös vätska. När skillnaden i hastighet mellan fram- och bakhjulen ökar, motstår vätskan denna tendens och låser differentialen så att kraften tillförs både fram- och bakhjulen.

Audis kommande quattro-modeller kommer att använda en Torsen central differential. Den här enheten (Torsen är en förkortning för vridmomentavkänning) använder snäckväxlar för att begränsa hur mycket en av bilens axlar kan köra över den andra.

De flesta andra permanenta fyrhjulsdrivna fordon, inklusive Range Rover, har ett manuellt differentialspärr. När föraren kopplar in detta, riktas kraften till både fram- och bakhjulen, oavsett om något hjul snurrar eller inte.

Vissa fyrhjulsdrivna bilar har också ett bakre differentialspärr. Genom att koppla in både centrallåset och det bakre låset tvingas båda bakhjulen att svänga även om ett framhjul slirar.

Deltid 4WD

Vissa fyrhjulsdrivna bilar har "tillfälligt" fyrhjulsdrift för terrängbruk och för att klara av is, snö och andra hala ytor.

Dessa bilar har ingen mittdifferential, bara en växellåda eller hundkoppling för att överföra drivningen till det andra hjulparet.

Om växellådan var inkopplad så att fyrhjulsdrift användes för vanlig körning, skulle avsaknaden av en mittdifferential snart orsaka avveckling. Detta inträffar inte om systemet används på rätt sätt eftersom belastningen släpps varje gång ett hjul tappar greppet.

Subaru 4WD

Subaru-systemet kan förse bakhjulen med ström för att komma ur klibbiga situationer, men det finns ingen mittdifferential, så fyrhjulsdrift kan inte användas hela tiden.Istället för en mittdifferential bakom den frammonterade växellådan finns det en överföringslåda som innehåller en hundkoppling och inte tillåter glidning.

Audi quattro-systemet

Audi Quattro-layout För att överföra kraften till bakhjulen på den ursprungliga framhjulsdrivna designen kommer en extra drivfläns ut från baksidan av växellådan och ansluts till en kardanaxel som löper till den bakre differentialen. Vanliga oberoende drivaxlar av fjädringstyp för drivningen ut till bakhjulen. Torsens mittdifferential låser sig automatiskt för maximal dragkraft vid mycket halt, men tillåter ändå användning av det låsningsfria bromssystemet. Den bakre differentialen kan låsas manuellt för hala starter.

TORSEN DIFFERENTIAL

Torsen differential Torsen-differentialen består av två uppsättningar glidande snäckväxlar – en för varje drivaxel – de två uppsättningarna är sammanlänkade via cylindriska växlar. När en drivaxel kör över den andra, vrider snäckarna och överför vridmoment till den andra drivaxeln.

Fördelar med 4WD

För föraren som vill korsa leriga fält finns det inget argument - tvåhjulsdrift duger helt enkelt inte. Men även för den vanliga vägföraren finns det vissa fördelar med fyrhjulsdrift.

När förhållandena är dåliga, fyra-

hjuldrift ger mer grepp Audi har räknat ut att quattro-systemet ger mer än en och en halv gånger dragkraften på våta vägar och mer än dubbelt så mycket dragkraften på is, jämfört med tvåhjulsdrivna bilar.

Även när vägarna är torra gör fyrhjulsdriften att bilen kan sänka kraften bättre. Ett däck har bara så mycket grepp på vägen, så ju mer grepp som läggs på att överföra kraft, desto mindre har det kvar för att motstå krafter i sidled. Därför, om kraften delas mellan hjulen, kan var och en bidra till både körning och kurvtagning.

Nackdelar

Nackdelarna med fyrhjulsdrivna system beror till stor del på deras komplexitet. Det extra maskineri som behövs för ett fyrhjulsdrivet system är dyrt och tungt. Den extra friktionen i den mer komplexa transmissionen innebär en liten ökning av bränsleförbrukningen även om däckslitaget förmodligen blir jämnare jämfört med en tvåhjulsdriven bil eftersom alla fyra hjulen delar på jobbet.

Det andra problemet med fyrhjulsdrift är att även om systemet kommer att hålla dig igång i hala förhållanden, kan det inte stoppa bilen mycket snabbare. Av denna anledning bör den användas tillsammans med låsningsfria bromsar.

Behovet av fyrhjulsdrift på vägarna har bara uppstått sedan utvecklingen av kraftfulla framhjulsdrivna bilar, då tillverkare fann att styrningen satte en gräns för hur mycket kraft som kunde föras genom framhjulen. Ur den synvinkeln är fyrhjulsdrift kanske inte mer än en trendig trend för exklusiva bilar. Om trenden håller i sig så att det blir norm på vanliga familjebilar får vi se under de närmaste åren.

Mercedes 4-Matic

Mercedes-Benz utvecklar ett mycket sofistikerat elektroniskt mikroprocessorstyrt system kallat 4-Matic som kommer att ge on-demand-drivning till framhjulen på en annars bakdriven bil. Systemet använder hjulsensorer som liknar de som finns vid antilåsningsbromsning för att upptäcka när ett hjul är överkört så att det kan låsa differentialerna vid behov. Om dragförlusten fortfarande kvarstår kan 4-Matic minska detta genom att skära av vridmomentet till de glidande hjulen.

On-demand 4WD med synchro

VW Golf synchro

En alternativ form av deltidsfyrhjulsdrift, som monterad på VW Golf synchro, ger fyrhjulsdrift automatiskt när det behövs. Bilens drivlina till framhjulen är identisk med den vanliga framhjuls-

drivmodell, men det finns en kardanaxel som kommer fram från växellådans baksida för att driva bakhjulen vid behov.

Vid normal användning har bilen bara framhjulen drivna, men om framhjulen börjar tappa grepp och kör över de bakre låser sig den viskösa kopplingen i änden av kardanaxeln för att överföra drivningen till bakhjulen.

Viskös koppling

Viskös koppling

Ett automatiskt alternativ till spärrdifferentialen är den viskösa kopplingen.

Kopplingen består av en trumma som innehåller ett antal slitsade skivor och lite silikonvätska som är motståndskraftig mot skjuvning — det vill säga skivning mellan skivorna. Hälften av skivorna är anslutna till den ena drivaxeln och hälften till den andra.