Tekniikan salatieteet, osa 3: Nelivetotekniikat
Lähetetty: 10 Joulu 2019, 20:19
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.
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.
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...