2017. Április 26., Szerda

Frissitve:06:16:26

Négykerekű harapás - összkerékhajtás a személyautókban

Nyomtatás

Számos gyártó kínál személyautóihoz – sok esetben – hasznos összkerékhajtást, ám maga a technika, a megvalósítás nem kerül a felszínre. Ezt a csorbát köszörüljük ki ezúttal, részletezve a személyautókban leggyakrabban alkalmazott négykerékhajtási rendszereket, legyen szó a legegyszerűbb szerkezettől egészen a legkomplexebb megvalósításig.

Magát az ötletet, hogy egy személyautóba kellene valami bonyolult, mind a négy kerék meghajtására alkalmas erőátviteli rendszert fejleszteni, egy kis katonai célokra készült terepjáró, a Volkswagen Iltis adta. Történetünk 1977-ben, két évvel Ferdinand Piech – Ferdinand Porsche unokája – színre lépése után kezdődik. Még az év elején, februárban történt, hogy egy finnországi, havas tesztvezetés alkalmával Jörg Bensinger tervezőmérnök maga is meglepődött, mennyire jól használható az Iltis a négykerékhajtással, hazaérve pedig rögtön felvetette egy hasonló erőátviteli rendszerrel szerelt középkategóriás autó ötletét. Walter Treser, aki akkoriban a fejlesztést irányította, szintén fantáziát látott a dologban, így Bersinger mellé állt, és a 80-as Audi modellt ajánlotta a kísérletezés alapjául.

Az négykarikás gyártó akkoriban még nem számított olyan prémium márkának, mint manapság, azonban a vezetők célja egyértelműen a nevesebbekhez való felzárkózás volt. Úgy gondolták, egy különleges modell sokat lendíthet az Audin, és így jóval közelebb kerülhetnek kiszemelt riválisaikhoz - mint utólag tudjuk, bejöttek számításaik. Piech nem habozott; amint lehetősége adódott, az igazgatótanács elé terjesztette a merész ötletet, a cégvezetők azonban még tovább mentek: ők egy erős összkerekes sportautót akartak, amely mind az utcán, mind pedig versenykörülmények között megállja a helyét. Beindult tehát az A1 projekt.

Technikai oldalról érdemes az alapoktól kiindulni: a jármű hajtott kerekei között azért van szükség differenciálműre, mert a két külön íven haladó kerék más-más sebességgel forog. Ezt valósítja meg a differenciálmű (diffi), egyúttal azonban az előbbiekből következően kedvezőtlen tulajdonsággal is rendelkezik, hiszen engedi azt is, hogy ha az egyik kerék csúszós felületen van, a másik pedig tapad, akkor a csúszóson lévő kipörög, amelyik kapaszkodni pedig tudna, az egy helyben áll. Ezt a kellemetlen jelenséget részlegesen vagy akár teljesen önzáró szerkezet képes orvosolni, helyettük pedig manapság az elektromos, kerékfékezgetéssel operáló rendszerek.

Azonban a négykerékhajtású járműveknél nem csupán az első vagy a hátsó tengelyen szükséges a kerekek közé differenciálművet építeni, hanem az első-hátsó tengelyek eltérő forgási sebességéből adódóan középtájt is szükségeltetik egy további osztómű, amely akár a nyomatékok arányát intelligensen is képes elosztani – tehát ideális esetben három diffink van.

A szisztéma többféle is lehet, találunk állandó vagy más néven permanens összkerékhajtást, miközben a másik részről ott a kialakítástól függően elöl vagy hátul hajtó, de igény esetén az összes kerékhez nyomatékot továbbító rendszer. A legjelentőségteljesebben tehát a központi differenciálmű határozza meg az összkerékhajtási rendszert. Nem meglepő módon a legegyszerűbb megoldást egy sima mechanikus tengelykapcsoló jelenti, azonban manapság már messzemenően szofisztikáltabb szerkezetek vannak a piacon, jellemzően olajfürdős, többtárcsás kuplungokról van szó, amelyek általában kiegészítő hajtást továbbítanak. Ez esetben tehát az összkerékhajtás csak addig működik, amíg a tengelykapcsoló zár, tehát alapvetően a menetstabilizátor határozza meg az aktuális működést. Hátrányként az elektromos érzékelés és mechanikus zárás lassú reakcióidejét említhetjük.

Az egyik legjobb megoldást az úgynevezett Haldex-kuplung adja: ugyan ez is olajfürdős, lamellás tengelykapcsoló, azonban a vezérlése hidraulikus úton történik, a hangolást pedig elektronikus úton finomítják. Mindkét tengelyen az ahhoz tartozó differenciálmű olajszivattyút hajt, amely által generált olajnyomás a Haldex diffi egy-egy oldalán jelenik meg és a nyomatékosztás aránya épp ezen olajnyomásokkal lesz arányos. Ma már teljesen mértékben intelligens módon, elektrohidraulikus szivattyú által történik a vezérlés. Éppen ezért egy kifinomult, gyorsan reagáló, jól paraméterezhető megoldást jelent mindez, amellyel szabadabban határozható meg hogy épp első-vagy hátsókerékhajtás orientált legyen az adott modell, miközben maga az összekerékhajtás állandó.

Mivel a Haldex relatíve nehéz és költséges szerkezet, ezért a kisebb kategóriákban előszeretettel alkalmazzák inkább a viszkókuplungos központi osztóművet. Sokan – okkal – kérdőjelezik meg ennek a típusnak a létjogosultságát, hiszen meglehetősen sérülékeny, ráadásul aligha nevezhető kifinomultnak. Itt a központi differenciálmű szerepét egy önmagától záródó, „trutymós” megoldás tölti be. Lemezes kuplung ez is (felváltva oszlik meg az első és a hátsó tengelyhez kapcsolódó), ám itt az első és hátsó tengely jelentős fordulatszám-különbségére zár a masszával feltöltött tengelykapcsoló.

A működés egyszerű a benne lévő, hőre besűrűsödő olajos massza a tárcsák eltérő fordulatszáma következtében zárja a tárcsákat. Olcsó, viszont kisebb fordulatszám eltérésre nem reagál, ráadásul a gél hajlamos szélsőséges használat hatására örökre összesűrűsödni és zárni. Épp ezért nem vitás, hogy a nem ajánlott skatulyába dobjuk bele.

Emellett létezik a Subaru Imprezából ismerős szisztéma is, miszerint a szimmetrikusnak nevezett összkerékhajtás egy hagyományos differenciálművet használ központiként. Persze lehet ezt is cifrázni zárási funkcióval, ami akár mechanikus akár vezérlés elektronikus útján összehozható. Amennyiben elektronikus differenciálzár, azaz a kerékfékezgetős megvalósítás kerül alkalmazásra, úgy már az ESP is beleszól a történetbe, még adaptívabb rendszert alkotva. Ilyenkor a kipörgő kereket a fékrendszer megfogja és a nyomaték a jobban tapadóhoz áramlik. Sokak szerint mindez már nem igazi, hanem puhány megoldás, azonban az eredmény nem ezt a véleményt támasztja alá.

Továbbá igényes és jó megoldás a szintén önzáró Torsen differenciálmű. Elnevezése a torque sensing rövidítése, mely magyarul nyomaték érzékenynek fordítható. Többek közt azért rendkívüli szerkezet, mert munkája során semmilyen elektromos vagy más rendszer nem segíti, így megbízhatósága kivételes. Felépítése sem bonyolult, az egész csigakerekek kisebb halmaza, melyek a következőképpen működnek: alapesetben a Torsen differenciálmű nyitott differenciálként működik, ez esetben a motortól érkező nyomaték egyenletesen oszlik el az első és hátsó tengelyek között.

Amint az egyik kezdi elveszíteni a tapadást, nyomatékkülönbség lép fel, aminek hatására a csigakerekek elkezdenek összerágódni, azaz- elkezdik összefékezni a két tengelyt. Ha a tapadási erő újból egyenlő lesz, a fogaskerekek "nyitnak", a kerekek megint egymástól függetlenül foroghatnak. Összefoglalva azért nagyon előnyös a szerkezet, mert normál viszonyok közt egy nyitott differenciálműről beszélhetünk, amely az esetlegesen fellépő nyomatékkülönbség hatására fokozatosan zár.

A differenciálművek vezérlése pedig mindeközben nagyon sokat fejlődött, ma már a kormányállás, a sebesség és számos egyéb paraméter alapján az autó elektromos agya úgy osztja el az első hátsó tengely, valamint a két oldal kerekei között nyomatékvektorozással a nyomatékot, hogy az autó szinte hihetetlen kanyarsebességre legyen képes, pusztán a mechanikai tapadást felhasználva.

Manapság pedig még egyszerűbbé vált a négykerékhajtás megoldása, méghozzá elektromotorral: az első kerekeket hajtja a belsőégésű erőforrás, míg a hátsók egy villamos egységtől kapják a hajtónyomatékot. Több szempontból is ötletes, hiszen kompakt, szinte határtalanul paraméterezhető, ráadásul nem szükséges fizikai kapcsolat az első tengellyel. Súlyban azért nem jobb a többinél, hiszen a villanymotor mellé súlyos akkumulátor is dukál. Viszont elég erős elektromos rendszer esetén akár tisztán elektromos üzem is megoldott.

Noha a jó minőségű úthálózatnak köszönhetően egyre kevésbé indokolt az összkerékhajtás, sokan mégsem bízzák a véletlenre a dolgot, teljesen érthető módon. Mára számos jobb vagy rosszabb megoldás született az autó mind a négy kerekének meghajtására, s akkor a tisztán elektromos jövőről még nem is ejtettünk szót.




Share/Save/Bookmark