Összkerékhajtás és eszközei

Finta Ferenc

XO21SD2009 április

Összkerékhajtás

Az autó és az út között a kapcsolatott a gumiabroncs és a talaj közötti surlódó erő határotta meg. Ez teszi lehetővé a hajtást, az irányítást és a megállást.

Az összkerékhajtás fő előnye, hogy valamennyi kereket hajtva nagyobb erők származtathatók át a kerekektől a talajra mint első vagy hátsókerék hajtásnál.

Minden kerék alatt van az ún. Kamm-kör, ami a megcsúszás határát jelzi: azt nem lépheti túl az F erő.

Ugyanolyan hajtó és oldalerő esetén az összkerékhajtású kocsik erővektorainak eredője mind elől, mind hátul a határkörön belűl marad.

Összkerékhajtás-generációk:

A négykerékhajtásnak két fő típusáról beszélhetünk attól függően,

hogy az osztómű bolygómű nélküli-e vagy bolygóműves. 

A bolygómű nélkűli osztomű nem használható állandóan, mert szilárd burkolatú úton haladva hiányzik az a lehetőség, hogy az első és a hátsó kerekek fordulatszáma különbözhessék. Terepen viszont a megoldás ideális.

Ezért a bolygómű nélküli osztóműves autók első kerekeihez vezető tengelyeibe szabadonfutót iktattak ami csak akkor viszi át a nyomatékot (zár) ha a hátsó kerekek gyorsabban forognak mint az elsők. Egyébként nevének megfelelően szabadon fut.

Négykerék hajtású autók generációinak felosztása osztómű szerint

I. generáció: bekapcsolható összkerékhajtás

Klasszikus elsőkerékhajtású alapjárműnél a sebességváltó hajtott tengelyének végéről vezetik a hátsó kerekekhez a nyomatékot.

Az osztómű és a váltó egy egység.

Menetirányra merőlegesen lévő motoroknál a haránthajtóművet is az osztóműbe építik.

II. generáció: állandó arányú nyomaték elosztás

Az állandó összkerékhajtással szemben támasztott követelmény, hogy az előre és hátrahajtó tengelyek fordulatszáma egymástól különbözhessen, de közben a hajtás folytonossága ne szűnjék meg.

Ezért egy harmadik – középső bolygóműves differenciálművel osztják kétfele a váltóból jövő nyomatékot. Ez a középső differenciálmű a nyomatékot állandó arányban osztja szét.

III. generáció: változó arányú nyomaték elosztás

A változó arányú nyomaték eloszlás egyik lehetősége egy vagy két mechanikus vagy viszkókapcsoló differenciálműbe építése a belső surlódás növelése céljából. Hatására a nyomaték arány terhelésnek megfelelően módosulhat. A viszkokapcsoló a hajtáslánccal párhuzamos elrendezésű.

Válltozó arányú nyomatékelosztás másik soros lehetősége a váltóból kijövő nyomatékot bolygómű nélküli osztomű az előre illetve hátra hajtó tengelyre kétfele osztja és ezek egyikébe sorosan iktatjuk be a viszkókapcsolót.

Ennél a viszkokapcsoló határozza meg annak a tengelynek a nyomatékát amelynek a hajtásfolyamába beiktatták.

A harmadik generációs 4 kerék meghajtású gépjárműveknél a tengelyekre eső nyomatékátviteli különbséget a differenciálművek belső surlódása adja.

E differenciálművek legfontosabb képviselője a csavar és homlokkerékhajtás kombinációja a Torsen differenciálmű.

TORSEN differenciálmű és differenciálzár

A differenciálműnek alapvetően három feladata van: - a motor teljesítményének eljuttatása a kerékhez - a sebességváltó tengelyének fordulatszámát csökkenteni (véglehajtás csökkentése) és főleg - a teljesítményt úgy átvinni a kerekekhez, hogy közben lehetővé váljon a kerekek eltérő szögsebességgel történő forgása.

A differenciálzáraknak egy fő feladatuk van, hogy adott esetben ne engedje meg, hogy a jobb és a bal oldali kerék eltérő szögsebességgel forogjon.

A Torsen differenciálműben a nagy nyomatékkülönbségeket összefékezik a szerkezetbe épített különböző típusú fogaskerekek.

A differenciálműben a surlódás fokozásának másik lehetősége a viszkokapcsoló.

A differenciálművel egybeépített, belső surlódást növelő viszkokapcsolóban a folyadék surlódása közvetíti az erőt. Ennek az erőnek – a belső surlódásnak – a nagysága ez előre- és hátrahajtó tengely fordulatszám-különbségétől függ.

Ha bármilyen okból – példáúl csúszós úton – gyorsabban forognak, mondjuk az első kerekek, a fordulatszám-különbség miatt a folyadéksurlódásból származó belső nyomaték az első kerekeket hajtó nyomatékból levonódik, és a hátsóhoz hozzáadódik.

A viszkókapcsolónak önvédő tulajdonsága van. Ha a belső súrlódás nagyon nagyra nő a differenciálmű zár. A zárási folyamat függ a fordulatszám különbség nagyságától, az időtartamától és az olajtér töltötségétől, az olaj viszkozitásától az átvitt nyomatéktól és a kűlső hőmérséklettől.

IV. generáció: tengelyek kapcsolása elektronikusan

vezérelt soklemezes tengelykapcsolóval Az összkerékhajtás negyedik generációja a luxusautók összkerékhajtása, aminek közös lényege, hogy az elektronikus blokkolásgátlót, a kipörgésgátlót és az előre és htrahajtó nyomaték arányát közös számítóközpont vezérli. Az elektronika a fordulatszám szenzorok segítségével figyeli az egyes kerekek fordulatszámát, gyorsulását (megegyeznek a blokkolásgátló által használtakéval) és további érzékelől segítségével a jármű hossz és keresztirányú gyorsulásáról is tudomást szerez a vezérlőegység.

A negyedik generációs összkerék-meghajtású autók központi eleme az

elektro-hidraulikus Haldex- tengelykapcsoló.

A hajtóerőket egyenletesen és a menethelyzetnek megfelelően szétosztja az első és hátsó tengelyek között. A Haldex tengelykapcsoló optimalizálja a hajtóerő elosztását a hajtott tengelyek között.

A Haldex kapcsolóban olajban futó hidraulikus erővel összeszorítható többlemezes tengelykapcsoló egység van, ami a hátsó tengelynek juttatott nyomaték mértékét változtatja, A ház olajjal feltöltött és teljesen tömített. A tengelykapcsoló külső fogazású lemezei a bemenő, míg a belső fogazásúak a kimenő tengelyhez tartoznak. A lamellák összenyomását végző munkadugattyút a kapcsoló be illetve kihajtó tengelyének fordulatszám eltérésétől függően szállító axiáldugattyús szivattyúk mozgatják.

A tengelykapcsoló nyomatékátvitelét szabályozószelep változtatja, a rendszer nyomását és így a tengelykapcsoló lemezeket összeszorító erőt képes csökkenteni

Subaru „Szimmetrikus Négykerékhajtása”

1972 szeptemberben vezette be a Subaru -a világon elsőnek- a gyári személyautó gyártásban az összkerékhajtást.Az összkerék meghajtás előnyei kézenfekvőek: a meghajtásrendszer maximális vonóerőt eredményez, a vonóerő nem befolyásolja a kormányzást, az AWD egyértelműen és kiszámíthatóan elősegíti autó semleges viselkedését.

A Subaru „Simmetrical AWD”-je

A gyár meghatározó specialitása amely a boxermotor és az összkerékhajtás kombinációjából áll.

A hosszában beépített motortól a sebességváltón, kardán tengelyen keresztül a  hátsó differenciálig az egész meghajtórendszer egyenes vonalban fut, vízszintesen szimmetrikus elrendezésben. Ez semleges kiegyensúlyozottságot jelent, ami a legjobb  úttartáshoz vezet.

LSD,VTD,VDCA Subaru folyamatosan dolgozik az összkerékhajtás optimalizálásán.

. Kifejlesztette az elektronikusan vezérelt középső differenciálművet (LSD-Limited-Slip Differencial) valamint az első és hátsó LSD-t optimizálta.

A negyedik generációs Subaruknál az automataváltót változó forgónyomaték elosztóval szerelték (VTD: Variable Torque Distribution).

Az úttartás stabilizáciját menetdinamikai szabályzóval (VDC- Vehicle Dinamics Control) és a forgáspont visszajelzés összehangolásával (µ-Estimator) érte el.

Köszönöm a figyelmet!