Välkommen tillbaka till Gearhead 101 – en serie om grunderna i hur bilar fungerar för bilneofyterna där ute.
Förra gången gick vi in på detaljer om hur deltids 4WD fungerar och varför det är fördelaktigt att ha alla fyra hjulen som driver bilen i situationer med låg dragkraft. Idag tar vi oss an fyrhjulsdrift på heltid samt fyrhjulsdrift (alias AWD).
I båda drivlinssystemen driver alla fyra hjulen bilen hela tiden, och som vi kommer att se, uppnår de den bedriften med ett liknande drivlinarrangemang. Men det finns också vissa skillnader mellan heltid 4WD och AWD, vilket vi kommer att förklara nedan.
Låt oss börja!
Som vi diskuterade i detalj i vårt inlägg om 4WD, är en av dess fördelar jämfört med 2WD att att ha fyra hjul i rörelse hela tiden avsevärt ökar greppet i situationer med låg dragkraft som snö, lera och lös smuts. Om till exempel dina bakhjul träffar ett område med låg dragkraft på körytan, kan dina framhjul vara på ett område med hög dragkraft. Genom att de tar emot kraft kan de hjälpa till att hålla ditt fordon i rörelse snarare än att dina bakhjul bara snurrar medan din bil står stilla.
Allt bra, men varför skulle du vilja att alla fyra hjulen får kraft från motorn även under normal körförhållanden? Varför skulle du vilja ha 4WD på heltid , istället för att bara slå på den när det behövs?
Det främsta skälet är förbättrad hantering. Att ha alla fyra hjulen i rörelse gör att den tar kurvor bättre och ger bättre riktningsstabilitet när bilen rör sig i ett stabilt tillstånd. Förbättrad hantering under normala körförhållanden ger en säkrare körning. Den förbättrade hanteringsfördelen är en anledning till att du ser AWD på sportbilar och lyxsedaner.
En annan anledning är bekvämlighet. Låt oss säga att du kör på en väg som har delar av is och snö men som mestadels är torr. Istället för att behöva koppla in och ur din deltids-4WD när du slår och lämnar de där hala fläckarna, med de fyra hjulen igång hela tiden, behöver du inte tänka på det. Du bara kör.
Den stora nackdelen med heltids 4WD och AWD är att de använder mycket mer bränsle än deltids 4WD eftersom motorn måste överföra kraften till alla fyra hjulen, hela tiden.
Så heltid 4WD och AWD har alla fyra hjulen som rör bilen hela tiden. Men det väcker frågan:Hur gör dessa drivsystem det utan att domkrafter upp bilen när man kör på körytor med hög dragkraft?
Som vi diskuterade i artikeln om deltids 4WD, när du kopplar in 4WD, låser överföringsväskan ihop de främre och bakre drivaxlarna. De skickar samma mängd kraft, eller RPM, till de främre och bakre differentialerna. När man gör en sväng på torr beläggning tvingas framhjulen av god dragkraft och geometri att rotera snabbare än bakhjulen. Men eftersom den främre drivaxeln går i samma hastighet som den bakre drivaxeln, skapas en stor mängd spänningar som så småningom kan leda till vad som kallas drivlinans bindning eller upplindning. Detta kan allvarligt skada din bil.
Så hur undviker heltids 4WD och AWD detta problem?
Genom att lägga till en tredje differential i mitten av drivlinan.
Precis som på deltids 4WD-fordon har heltids 4WD och AWD både en främre och bakre differential på fram- och bakaxeln som gör att vänster och höger hjul kan röra sig i olika hastigheter när de gör en sväng. Detta förhindrar hjulhopp som skulle inträffa när alla fyra hjulen rör sig.
För att förhindra den bindning av drivlinan som skulle uppstå på grund av de olika hastigheterna som fram- och bakhjulen måste gå när de gör en sväng, placeras en mittdifferential mellan de främre och bakre drivaxlarna. Detta gör att de främre och bakre drivaxlarna kan skicka kraft till både fram- och bakhjulen, men gör att de kan röra sig i olika hastigheter när de gör en sväng. Drivlinans bindningsproblem löst.
Så mittdifferentialen är det som gör att 4WD och AWD på heltid kan skicka kraft till alla fyra hjulen samtidigt, hela tiden.
Vad är då skillnaden mellan 4WD och AWD på heltid?
För det mesta fungerar 4WD på heltid ungefär på samma sätt som AWD:mittdifferentialen skickar motorkraft till både fram- och bakhjulen hela tiden. Mittdifferentialen gör att de främre och bakre drivaxlarna kan röra sig med olika hastigheter, vilket gör att fordonet kan fungera normalt, även när man gör svängar på normala körytor.
Men genom att tillåta hjulen att röra sig i olika hastigheter offrar du en del dragkraft i processen, särskilt under förhållanden med låg dragkraft som lera, snö och smuts. Detta är särskilt fallet om mittdifferensen är en öppen differential. Minns från vår tidigare artikel att kraftflödet för öppna differentialer följer vägen för minsta motstånd. I inställningar med låg dragkraft är detta ingen bueno. Här är varför.
Låt oss säga att du är i ett heltidsfordon med fyrhjulsdrift eller fyrhjulsdrift med en mittöppen differential. Du kör uppför din uppfart och framhjulen träffar en isig snöfläck. Du tänker "Jag har AWD! Det här borde inte vara ett problem." Men det är. Dessa framhjul har minst dragkraft och representerar följaktligen vägen för minsta motstånd. Så mittdifferentialen kommer att skicka all kraft till framhjulen, vilket får dem att snurra på plats medan dina bakhjul bara sitter där på torr trottoar och inte rör sig alls. För att komma upp på uppfarten skulle det vara trevligt om de bakhjulen fick lite kraft.
För att lösa detta problem använder de flesta heltidsbilar med fyrhjulsdrift och fyrhjulsdrift en begränsad slirning (LSD) eller Torsen-centerdifferential. Dessa typer av differentialer ger dig fördelen med öppna mittdifferentialer – vilket gör att fram- och bakhjulen kan röra sig med olika hastigheter när du gör en sväng på torr väg – men när en uppsättning hjul träffar en hal del, istället för att skicka all kraft till dessa hjul, kommer det fortfarande att skicka lite kraft till de som är på torra trottoarer.
Så i vårt snöiga uppfartsscenario skulle ett heltidsfordon med fyrhjulsdrift eller fyrhjulsdrift med en central LSD skicka en del av motorns kraft till bakhjulen som har dragkraft istället för allt till bara framhjulen som inte har dragkraft, vilket gör att du för att få din bil uppför uppfarten.
Differentialer med begränsad slirning förbättrar definitivt greppet jämfört med öppna differentialer. För de flesta 4WD-scenarier är LSD allt du behöver för adekvat grepp. Men LSD:er ger fortfarande inte optimal dragkraft eftersom det mesta av kraften fortfarande går till hjulen med mindre dragkraft. Det finns fortfarande risk för hjulslirning.
Det är här heltid 4WD skiljer sig från AWD. Heltidsbilar med fyrhjulsdrift har en spärrdifferential som är inbyggd i växellådan. När en förare kopplar in den låser mittdifferentialen de främre och bakre drivaxlarna ihop så att de svänger med samma hastighet, vilket ger lika mycket vridmoment till bak- och framhjulen. I grund och botten fungerar ett heltidsfordon med fyrhjulsdrift med mittdifferentialen låst som ett deltidsbil med fyrhjulsdrift när fyrhjulsdriften är inkopplad.
I vårt snöiga uppfartsscenario kommer ett heltidsfordon med fyrhjulsdrift med centraldifferentialen låst att skicka lika mycket kraft till både fram- och bakhjulen. Istället för att bakhjulen inte rör sig alls (som på en öppen mittdifferential), eller bara lite (som på en central LSD), kommer bakhjulen att röra sig med ett bra klipp, vilket gör att du kan få ditt fordon säkert uppför uppfart.
Vissa heltidsdrivna 4WD-fordon ökar dragförmågan i inställningar med låg dragkraft genom att ha alternativ för att låsa den bakre differentialen, eller till och med både den främre och bakre differentialen, vilket gör fordonet till en sann 4×4.
Många heltidsdrivna 4WD-fordon har också möjlighet att växla till Lo-gear, vilket gör att du kan leverera mer kraft till dina hjul samtidigt som du kör i lägre hastigheter.
Precis som du inte vill att både främre och bakre drivaxlar rör sig med samma hastighet i ett deltids 4WD-fordon på normala körytor, vill du inte att de rör sig i samma hastighet i en heltids 4WD fordon vid normal körning. Du kommer att vilja koppla ur den låsta mittdifferentialen när du är på ytor med hög dragkraft.
AWD-fordon har inte möjligheten att låsa centerdifferential, så de ger inte lika mycket dragkraft i hala scenarier som 4WD-fordon. Även om AWD kan hjälpa till att förbättra hanteringen på normala körytor och kan förbättra greppet på regniga vägar och lite på snötäckta vägar, skulle du inte vilja ta ett AWD-fordon i terräng. Det är vad pålitlig 4WD är till för.
Nåväl, där går du. Grunderna i hur 4WD och AWD fungerar på heltid. Med det har vi ganska mycket täckt drivlinan på en bil. Nästa i vår Gearhead 101-serie:transmissionen.
