Tekniikan salatieteet, osa 3: Nelivetotekniikat

[Polforea]

Tekniikan salatieteet -sarjassa on tähän asti tutkittu Isojötsin jakopää ja saatu selville, miten voimaa siirretään tiehen yhden vetävän akselin kautta, tilanteesta riippuen 0, 1 tai 2 pyörällä. Luonteva jatko on lisätä vetoakselit auton toiseenkin päähän, mutta miten se sitten tapahtuukaan, siitä lisää tässä osassa. Tämä oli aluksi osa tasauspyörästöjuttua, mutta eriytin omakseen kun tekstiä alkaa olla aika reilusti. Koska moni asia on samaa, viitataan tässä useasti tasauspyörästöpuolelle, joten tässä linkki sinne: Tekniikan salatieteet, osa 2: Tasauspyörästöt & niiden lukot

Neliveto
Toimiva neliveto on hieno keksintö. Auto lähtee liukkaallakin tehokkaasti liikkeelle ja etenee loskassa ja lumessa komeasti. Tekniikka ei kuitenkaan ole niin yksinkertaista, koska valitettavasti autoillessakin pitää noudattaa fysiikan lakeja. Lähtökohtaisesti nelivedon etu- ja taka-akselin välillä on sama ongelma kuin yhden akselin pyörien välillä - eri kulmat kulkevat kääntyessä eri matkoja, joten kiinteä veto ei toimi kuin suoraan kulkiessa. Tähän on ensiavuksi otettu sama ratkaisu kuin ns. perämurikkaan - akseleiden väliin on laitettu tasauspyörästö, jota kutsutaan ovelasti keskitasauspyörästöksi, joka kohtaa samat ongelmat kuin akselitasauspyörästö. Pohjimmiltaan kolmella avoimella tasauspyörästöllä varustettu neliveto seisoo paikoillaan kun tatti, jos minkä tahansa kulman pyörä on ilmassa, koska kyseisen akselin tasauspyörästö rajoittaa voiman ilmassa olevan pyörän nollakitkalle eikä päästä sitä toiseen päähän akselia ja keskitasauspyörästö rajoittaa voiman ilmassa olevan kulman akselin nollakitkalle, eikä päästä sitä toiseen päähän autoa. Shakki ja Matti, neliveto seisoo kuin tatti takapyörä ilmassa siinä, missä aiemman esimerkin 156 lähtee etuvetonsa ansiosta liikkeelle kaataen pukin ja kolhien pohjansa.

Yllättäen keskitasauspyörästön ongelmia on myös lääkitty samoilla lääkkeillä kuin akselitasauspyörästöjen. Etenkin vanhemmassa maastoautokannassa paketin tunnistustermiksi on kuitenkin vakiintunut jakolaatikko, koska sillä valitaan voimanjako sekä mahdollisesti välityksiä. Näissä on tyypillisesti mahdollisuus valita katuajoon pelkkä takaveto, maastossa kytkeä veto myös etuakselille, mahdollisesti valita, onko keskellä avoin tasauspyörästö vai laitetaanko siihen junttilukko päälle sekä aktivoida alennusvaihde, joka muuttaa välitussuhteita niin, että auto kulkee hitaammin, mikä helpottaa maastossa hiipimistä.

Mutta palataas niihin henkilöautoihin. Näissä törmää erilaisiin termeihin - on viskolukkoa, viskokytkintä, junttilukkoa, torsenia, kruunupyörää, haldexia, xdriveä, Q4:sta ja vaikka mitä. Mites näihin suhtaudutaan?

No, ne jaetaan samalla tapaa lähes vastaaviin ryhmiin kuin akselitasauspyörästölläkin, mutta lisäksi mukana on kytkimet ja sähkömoottorit.

Junttilukko siis ohjaa keskitasauspyörästön täysin lukkoon jo valmiiksi ja molempien akselitasauspyörästöjen sisääntulot pakotetaan pyörimään samaa vauhtia. Tällöin jos yksi pyörä haluaa sutia, pitää myös toiselta akselilta löytyä yhtä sutimishaluinen pyörä. Kääntyminen on kankeampaa kuin avoimella keskitasauspyörästöllä tai yksiakselivedolla.

Pyörintänopeuseroista aktivoituva viskolukko aktivoituu, kun akseleiden pyörintänopeusero kasvaa liian suureksi ja alkaa vastustamaan nopeuseroa pyrkien tasatilanteeseen. Tälläisen totetuksen auto tyypillisesti sutaisee vähän jommastakummasta päästä, jonka jälkeen "nelivetoisuus" alkaa ja toinenkin akseli pääsee mukaan.

Torsen toimii kuten akselillakin, jakaen enemmän voimaa sinne mistä sitä menee enemmän ulos, mutta nostaen kädet pystyyn jos toiselta akselilta löytyy nollakitkatilanne. Tässä kohtaa toki EDL tai manuaalijarru voi auttaa (jos auto katkaisee syötön kun jarruvalo syttyy, ei manuaalijarru paljoa piristä) merkittävästi.

Kruunupyörä eli Crown Gear on väpytin, jolla Audi on korvannut Torsenin. Tähän kuuluu iso nippu ylistäviä mainoslauseita, käytännössä kyse on epäsymmetrisestä tasauspyörästöstä levylukon kanssa. Epäilemättä toimiva ratkaisu - yksinkertainen ja tehokas.

Kytkimet nimensä mukaisesti kytkevät. Tähän joukkoon mahtuu manuaalisen kytkennän lisäksi automaattisesti kytkeytyvät nelivedot, kuten Haldex sekä Magna Actimax -toteutukset ja mahdolliset muutkin vastaavat. Haldexilla tyypillisesti kytketään takapään vetoa (Volvo, Saab, VAG:n poikittaismoottoriset sekä moni muu), Actimaxilla puolestaan etuakselia (Alfa Romeo Giulia/Stelvio Q4, BMW takavetopohjaiset xDrivet, Jaguar AWD (pl. x-type ja se yksi vanha XJ)), muilla vastaavilla aika usein taka-akselia (mm. Honda ja Mini on tietääkseni käyttänyt jotain muuta teknologiaa samalla perusperiaatteella). Tähän joukkoon mahtuu paljon onnettomia ja haukuttuja toteutuksia - pahimmillaan kyse on vain liikkeellelähtöavustimesta joka kuumenee helpolla, tarvii pääakselilta pari tyhjää kierrosta ennen kytkeytymistä tai on muuten toteutettu niin, että ilo jää lyhyeksi.

Ohjaustekniikan ja kytkinten parantuessa tilanne on kuitenkin parantunut huomattavasti ja viimeisen kymmenisen vuotta automaattikytkimetkin ovat alkaneet olla pääosin reaktiivisen sijasta proaktiivisia, eli eivät odota pääakselin sutaisua vaan kytkevät jo valmiiksi, kun kuski painaa kaasua. Sähköisen kaasuläpän ohjauksen ja nopean kytkimen yhteistoiminnalla saadaan tilanne hoidettua jopa niin, että pääakselin on mahdotonta sutaista ilman kytkimen kytkeytymistä. Toista akselia kytkevällä, keskitasauspyörästöttömällä nelivedolla on puolellaan se etu, että pääakselilta ei yksinkertaisesti voi veto kytkeytyä pois. Nuovo Giulia Q4 välittää vedon aina taka-akselille keskikytkimen asennosta riippumatta. Siihen voi kuljettaja luottaa kuin suomalaiseen peruskallioon.

Sähkömoottorit ovat ihan viime vuosina tehneet tuloaan nelivetotekniikkana hybriditekniikan myötä (vanhempi Volvo V60 diesel-hybridi, BMW 225xe, tuore Mini...). Näissä pääosin päakselia (ainakin usein etuakseli) vetää polttomoottori ja toisella akselilla on sähkömoottori. Selkeänä etuna tämä tekniikka säästää pitkittäisen voimansiirron kustannukset, tarjoaa hybriditoiminnan ja nelivedon hyvillä synergiaeduilla. Teknisessä ja taloudellisessa mielessä varsin järkevä konstruktio, käytännön toimivuus epäilemättä riippuu vahvasti ohjaustoimintojen ohjelmoinnista.

Kahden polttomoottorin ratkaisu on harvinainen, mutta niitäkin on tehty. Ainakin Vidal G 1200 sekä Citroén 2CV Sahara on toteutettu kahdella polttomoottorilla, joista toinen vetää etu- ja toinen taka-akselilla.

[willez]

Mulla oli hetken Lexus RX400h, joka on mun tietojen mukaan maailman ensimmäinen "neliveto" , jossa ei ole etu ja taka-akselin välissä mekaanista yhteyttä, eli autosta ei löydy kardaania.

Taka-akselilla on sähkömoottori, joka pyörittää takapyöriä (open diff) , ja edessä ihan normaali etuveto, myös avoimella tasauspyörästöllä. Käytännössä takapää on juuri mainitsemasi "liikkellelähtöavustin". Mistään nelivedosta ei ole tietoakaan..

Nykyisessä katiskassa on x-drive. Avoin takaperä, avoin etuperä. Jakovaihteisto pikku-kardaanilla. Jakolaatikko on ilmeisesti toteutettu rattailla ja "kytkinpakalla", joka reagoi jopa 150ms nopeudella ajotilanteeseen.

Normaaliajossa jako on 40-60 takapainotteisesti. Jakovaihteisto pystyy siirtämään 0-100 etu tai taka-akselille. Ominaisuuksiin kuuluu myös myyntimiehien keksimä "jatkuva tehonjako pitävälle pyörälle", eli käytännössä sutivaa pyörää jarrutetaan abs-pumpun avulla ja näin saadaan hetkeksi pitoa toiselle pyörälle. Jos tällä järjestelmällä luistonesto on pois päältä ja etu sekä taka-akselilla sutii yksi pyörä samaan aikaan, auto ei liiku.

X-Drive Esittely

X-Drive DTC Off 1

X-Drive DTC Off 2

Tässä näkee, kuinka takapainoinen tämä järjestelmä on. Auto menee nätissä luisussa ja etupää antaa kivaa jeesiä, aivan loistavaa

[Polforea]

Se sun xDriven jakolaatikko on sähköohjattu märkä kytkin, joka kytkee etuakselia. Järjestelmänä on Magnan Actimax, sama kuin Nuovo Giulia Q4:ssa (no, eri versio toki).

Se ei koskaan pysty kytkemään taka-akselia irti eikä saa eturenkaita pyörimään taka-akselia kovempaa, mikä tekee ajamisesta hauskasti takapainoista mutta etenevää. 100% voimasta menee etuakselin kautta tiehen siinä tilanteessa, että takapää on ilmassa ja etupää pidolla, tässä kohtaa molemmat akselit pyörivät siis samaa vauhtia.

[Polforea]

Ai niin..

Mulla oli hetken Lexus RX400h, joka on mun tietojen mukaan maailman ensimmäinen "neliveto" , jossa ei ole etu ja taka-akselin välissä mekaanista yhteyttä, eli autosta ei löydy kardaania.

Ei ole eka, Citroen ehti ensin 2CV Saharalla

[lerppu]

Kiitokset myös tästä tiivistelmästä. Aihe toki ennalta tuttu, mutta tietojen kerääminen pitkä ja koukeroinen tie... Tämä valistustyö hienosti sivistää kaikkia palstalle eksyviä kertalaakista!

Moderni xDrive btw väittää että tuossa perhevankkurissa olisi takana 36% lukko, edessä toki vain jarrut. Oh well, pätevää etenemistä kumminkin. Näitä erilaisia nelikko-toteutuksia on itsellä käynyt huonoista kelvollisiin ellei jopa hyviin (1gen ML). Tosin olen viehtyneempi pelkkään takatyöntöön. Ja ihan tosissaan kun ollaan niin etuvetokin on ok jos alusta ja ohjaus on hyvin toteutettu (Alfa MiTo & GT, jälkimmäinen varauksin). Auton vetotapasnobi meidän taloudessa en ole minä...

[Teddy]

Ai niin..

Mulla oli hetken Lexus RX400h, joka on mun tietojen mukaan maailman ensimmäinen "neliveto" , jossa ei ole etu ja taka-akselin välissä mekaanista yhteyttä, eli autosta ei löydy kardaania.

Ei ole eka, Citroen ehti ensin 2CV Saharalla

Vaiko ehtikö kuitenkin Vidal G 1200 sitäkin aiemmin?

[Polforea]

Moderni xDrive btw väittää että tuossa perhevankkurissa olisi takana 36% lukko, edessä toki vain jarrut.

Voi hyvin ollakin, toki se ei sinänsä liity xDriven toteutukseen vaan taka-akseliin. Voi olla vallan lisävaruste siinä perhevankkurissa.

Vaiko ehtikö kuitenkin Vidal G 1200 sitäkin aiemmin?

Tämä on se iso etu näiden kirjoitteluissa: samalla oppii itsekin! Tuo Vidal on näköjään mielenkiintoinen kapistus muutenkin, tuosta muillekin pikalinkki: https://fi.wikipedia.org/wiki/Vidal_G_1200_Tempo

[insinörtti]

Sähkömoottorit ovat ihan viime vuosina tehneet tuloaan nelivetotekniikkana hybriditekniikan myötä (vanhempi Volvo V60 diesel-hybridi, BMW 225xe, tuore Mini...).

Minä muistelen Citroenin olleen tässäkin ensimmäisten joukossa. Ainakin DS5 hybridi vuosimallia 2012 löytyisi.

Etuna on myös mahdollisuus sijoittaa akkuja kardaanitunnelin paikalle. Edellyttää tietysti, että moinen on alusta alkaen huomioitu suunnittelussa. Hitusen näyttää päälleliimatulta tämän Citroeninkin tekniikka
https://www.iltalehti.fi/autotestit/a/2012060315617133

[mutt]

Tämä on se iso etu näiden kirjoitteluissa: samalla oppii itsekin! Tuo Vidal on näköjään mielenkiintoinen kapistus muutenkin, tuosta muillekin pikalinkki: https://fi.wikipedia.org/wiki/Vidal_G_1200_Tempo

Nuo kyljessä olevat vararenkaat on muuten laakeroitu, eli tarvittaessa auto rullaa niidenkin varassa, esim. hankalassa maastossa.

[A Bart]

Ai niin..

Mulla oli hetken Lexus RX400h, joka on mun tietojen mukaan maailman ensimmäinen "neliveto" , jossa ei ole etu ja taka-akselin välissä mekaanista yhteyttä, eli autosta ei löydy kardaania.

Ei ole eka, Citroen ehti ensin 2CV Saharalla

Vaiko ehtikö kuitenkin Vidal G 1200 sitäkin aiemmin?

Mutta on Italialaisilllakin omansa.
https://www.fcaheritage.com/en-uk/herit ... i-bimotore

Koskahan tuota saharaa on tehty.