Välkommen tillbaka till Gearhead 101 – en serie om grunderna i hur bilar fungerar för bilneofyterna där ute.
I vår första artikel i serien diskuterade vi detaljerna i hur en bilmotor fungerar. Vi lärde oss att genom ett gäng små explosioner skapar din bilmotor en roterande rörelse i vevaxeln. Denna rotationsrörelse – kallad vridmoment — är det som driver bilen.
Allt gott och väl. Men hur överför vi vridmoment från motorn för att flytta bilens hjul?
Svaret på den frågan är ämnet för dagens inlägg:drivlinan.
Drivlinan är inte en enda del i din bil, utan snarare en serie delar som samverkar för att överföra den rotationskraft som produceras i din motor till dina hjul så att din bil kan röra sig.
Du kanske har stött på ordet "drivlina" tidigare. Även om det ofta används omväxlande med drivlina, är de inte samma sak. Drivlinan omfattar allt som får bilen att gå, inklusive motorn. Drivlinan omfattar de saker som får bilen att gå, inte inklusive motorn. Det är dessa motorexklusiva delar som vi kommer att fokusera på nedan.
Det finns flera drivlinsarrangemang. För den här artikeln kommer jag att fokusera på de två som finns i de flesta fordon:bakhjulsdrivlinor och framhjulsdrivlinor. I min nästa artikel kommer vi in på den förvånansvärt komplicerade världen av fyrhjulsdrift och fyrhjulsdrift!
I arrangemang för bakhjulsdrift överförs kraften till bakhjulen för att flytta bilen. Det är drivlinan som har funnits längst och som fortfarande används idag på många bilar och lastbilar.
Detta arrangemang ger otaliga fördelar jämfört med framhjulsvarianten. För det första fördelar den vikten mer jämnt på varje däck, vilket i sin tur ger bättre styrning och köregenskaper. För det andra kan bakhjulsdrift erbjuda överlägsen bromsning jämfört med framhjulsdrivna fordon. Slutligen, och förmodligen viktigast, delar bakhjulsdriftarrangemang upp jobben att styra och köra fordonet, vilket kan leda till bättre hantering och acceleration. Med bakhjulsdrivna fordon behöver bakhjulen bara flytta bilen. I framhjulsdrivna bilar måste hjulen både flytta bilen framåt eller bakåt och styr den åt vänster eller höger. Vi kommer att prata mer om detta när vi diskuterar framhjulsdrivna arrangemang nedan.
Bakhjulsdrivlinor består av följande huvuddelar:
Sändning. Jag planerar att dedikera en hel artikel till hur transmissioner fungerar, men för tillfället förstår jag att transmissionen styr mängden kraft som går från din motor till dina hjul. I bakhjulsdrivna bilar är transmissionen fäst på baksidan av motorn med hjälp av ett svänghjul. Transmissionen tar den snurrande rörelsen – vridmomentet – från motorns vevaxel och för den vidare till...
Drivaxel. Drivaxeln är ett snurrande rör som ansluter till den bakre delen av transmissionen och överför spinnkraften som började i motorn till baksidan av fordonet vid differentialen (mer om det om lite). Drivaxelkonstruktioner finns i två typer:vridmomentrör och Hotchkiss.
Drivaxlar med vridmomentrör användes på äldre fordon och används fortfarande på vissa lastbilar och stadsjeepar idag. Själva drivaxeln är sluten i ett rör. Momentrör förbinder transmissionen och differentialen via en enda universalknut, eller U-knut för kort.
Hotchkiss drivaxlar är den vanligaste drivaxeldesignen. Till skillnad från drivaxlar för vridmomentrör har Hotchkiss drivaxlar en öppen design, vilket innebär att du faktiskt kan se drivaxeln snurra under din bil när den rör sig. Istället för att bara använda en U-led för att ansluta transmissionen och differentialen, använder Hotchkiss drivaxlar två U-leder.
Differential. Differentialen är den melonstora delen som sitter mellan de två bakhjulen. Det är det sista stoppet längs drivlinan innan vridmomentet överförs till bakhjulen. Differentialen överför vridmoment, vilket får dem att snurra, vilket i sin tur flyttar bilen.
Det kallas en "differential" eftersom det tillåter de två bakhjulen på samma axel att röra sig olika hastigheter. Du tänker förmodligen, "När skulle mina bakhjul röra sig i olika hastigheter?" Tja, ett vanligt exempel är när du går runt ett hörn. När du gör en högersväng färdas ditt inre hjul (det högra hjulet) mindre avstånd än ditt yttre hjul (vänster hjul). För att hålla jämna steg med det inre hjulet måste det yttre hjulet snurra något snabbare. Differentialen gör detta möjligt. Om det fanns en stabil koppling mellan båda hjulen, skulle ett av hjulen behöva sladda för att axeln skulle fortsätta röra sig.
Om du vill ha en bättre uppfattning om hur en differential fungerar, kolla in denna fantastiska video från 1937:
Många bilar använder idag framhjulsdrift. Istället för att bakhjulen driver rörelsen gör framhjulen det. Följaktligen behöver du inte en lång drivaxel som löper längs med bilen för att överföra vridmoment för att flytta hjulen. Alla komponenter i drivlinan - transmission, differential och drivaxlar - är framtill på bilen. För att få plats med alla dessa komponenter i fronten placerar bilar med framhjulsdrivlina motorn i sidled i bilen. Detta kallas en "tvärgående motorplacering." Öppna upp huven på din bil — om motorn går horisontellt och inte vertikalt har du förmodligen en framhjulsdriven bil.
Eftersom alla delar av en framhjulsdrivlina är placerade framtill på ett fordon kan du göra dem mindre och lättare. Eller så kan du göra bilarna större, men bara ha mer plats för passagerare. Följaktligen använder de flesta minibussar framhjulsdrift.
En annan fördel med framhjulsdrivna fordon är att eftersom det finns mer vikt framtill på fordonet på grund av att alla komponenter i drivlinan är framme, ger det mer grepp på hala ytor, som snö. Du får dock endast denna dragkraft vid lägre hastigheter. När du färdas i högre hastigheter ger bakhjulsdrift faktiskt bättre grepp.
Framhjulsdrivlinor har samma grundläggande uppsättning som bakhjulsdrivlinor, men delarna är lite olika:
Transaxle. Istället för en transmission har de flesta framhjulsdrivlinor en växellåda. En växellåda kombinerar transmission och differential till en enda enhet. Om du har en framhjulsdriven bil och vill tjäna Car Guy-bonuspoäng, hänvisa inte till din växellåda som en växellåda, utan som en växellåda.
Medan de flesta bilar som använder transaxlar monterar dem precis bredvid motorn, använder vissa sportbilar transaxlar på bakhjulsdrivna tåg för jämn viktfördelning.
Halvskaft. Eftersom alla komponenter i drivlinan är framtill på bilen, behöver framhjulsdrivna fordon inte långa drivaxlar för att överföra vridmoment till hjulen. Istället ansluts en halvaxel från växellådan till hjulenheten.
I stället för U-leder kopplar halvaxlar ihop växellådan och hjulenheten med leder med konstant hastighet, eller CV-leder. CV-leder använder en kullagermekanism för att minska friktionen och möjliggöra de mer komplexa hjulrörelserna som används i framhjulsdrivna bilar — kom ihåg att framhjulsdrivna bilar inte bara måste flytta bilen framåt, utan också styra den åt vänster och höger .
Nåväl, där har du — grunderna i drivlinan. Nu kan du förklara för din femårige son hur din bil rör sig. Om du vill ha mer information om bilsystem, kolla in boken How Cars Work . Det har hjälpt mig mycket i min forskning. Författaren gör ett bra jobb med att bryta ner saker till språk som till och med nybörjare kan förstå.
I vår nästa session av Gearhead 101 tar vi en titt på ytterligare två typer av drivlina:fyrhjulsdrift och 4X4.
Illustrationer av Ted Slampyak
