Firehjulstrekk
Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Opprydning: Denne artikkelen trenger en opprydning for å oppnå en høyere standard. Du kan hjelpe Wikipedia med å forbedre den.
Firehjulstrekk (4×4, 4WD eller AWD) er en betegnelse som brukes om kjøretøy med fire hjul og et overføringssystem som tillater at alle fire hjulene får kraft fra motoren samtidig. Mange forbinder firehjulstrekk med terrengkjøretøyer, men drift på alle fire hjul gir bedre kontroll også på normale veier med glatt is, løs eller fast snø og dårlige grusveier.
I 2006 var 30,6% av de nyregistrerte personbilene i Norge utstyrt med firehjulstrekk.
Innhold |
[rediger] Historie og utvikling
Firehjulsdriften kan spore sin historie helt tilbake til 1827. Dette året konstruerte John Hill og Timothy Burstall i England en dampvogn med bakhjulsdrift, som også hadde en framaksel med drift via en kardangaksel som kunne sjaltes inn. På grunn av tidens tekniske begrensninger ble det med eksprimenteringen, og noe praktisk firehjulsdrevet kjøretøy ble det aldri noe av.
- I 1900 kom Ferdinand Porsche med sin Lohner-Porsche, en elektrisk bil med drift på alle hjulene. Denne hadde en elektromotor som drev hvert hjul.
- I 1903 ble det i Nederland konstruert et kjøretøy av brødrene Jacobus og Hendrik-Jan Spijker. Dette ble solgt under bilmerket Spyker, og modellen het Spyker 60 H.P. Denne ble den første bilen med firehjulstrekk og forbrenningsmotor. Hensikten var å bruke den til løp.
- I 1907 bygde Daimler-Motoren-Gesellschaft (DMG) en bil med firehjulstrekk for den tyske statssekretæren i Namibia. Denne var beregnet på persontransport og fikk navnet Dernburg-Wagen.
- I 1915 bygde Renault og Latil de første trekkvognene med trekk på alle hjulene.
- I 1935 kom Büssing AG med den første tyskproduserte lastebilen med trekk på alle hjulene. Samme åpret kom Tempo med sin G1200, det første kjøretøyet med en forbrenningsmotor per aksel.
- I 1940 utviklet American Bantam den opprinnelig jeepen for amerikanske militærstyrker. Den ble satt i produksjon i 1941 og nådde stor utbredelse under andre verdenskrig og etter.
- I 1945 kom Unimog, et nyttekjøretøy med svært gode terrengegenskaper.
- I 1966 begynte serieproduksjon av den første gatebilen med firehjulstrekk, nemlig Jensen FF.
- I 1972 kom Subaru med sin Leone stasjonsvogn, det første serieproduserte i stor skala firehjulsdrevne kjøretøy med valgbar firehjulstrekk.
- I 1980 presenterte Audi sin Quattro, det første serieproduserte gatekjøretøy med permanent firehjulstrekk.
[rediger] Innføring av firehjulstrekk i ulike kjøretøysklasser
[rediger] Innføring av firehjulstrekk i terrengkjøretøyer
| År | Produsent | Modell | Serieproduksjon | Småproduksjon |
|---|---|---|---|---|
| 1941 | Willys-Overland | Willys MA/MB | Militærkjøretøy | |
| 1941 | Volkswagen | Typ 128 Schwimmwagen | Militærkjøretøy | |
| 1945 | Willys-Overland | Jeep CJ-2A | x | |
| 1948 | Rover | Land Rover | x | |
| 1951 | Alfa Romeo | Alfa Romeo Matta | x | |
| 1951 | Fiat | Fiat Campagnola | x | |
| 1956 | Auto Union | F91/4 Munga | Militærkjøretøy | |
| 1970 | British Leyland | Range Rover | x | |
| 1976 | Lada | Lada Niva | x | |
| 1979 | Mercedes-Benz/Steyr-Daimler-Puch | G-Modell | x |
[rediger] Innføring av permanent firehjulstrekk i personbiler
| År | Produsent | Modell | Serieproduksjon | Småproduksjon |
|---|---|---|---|---|
| 1966 | Jensen | Jensen FF | x (320 st.) | |
| 1980 | Audi | Audi Quattro | x | |
| 1982 | Renault | Renault 18 Combi 4x4 | x | |
| 1983 | Alfa Romeo | Alfa 33 4x4 | x | |
| 1985 | BMW | BMW 325iX | x | |
| 1985 | Lancia | Lancia Delta HF 4WD | x | |
| 1985 | Subaru | Subaru XT Coupé | x | |
| 1985 | Volkswagen | VW Passat Syncro | x | |
| 1986 | Ford | Ford Scorpio 4x4 | x | |
| 1987 | Mazda | Mazda 323 4WD | x | |
| 1987 | Mercedes-Benz | Mercedes W124 4MATIC | x | |
| 1987 | Porsche | Porsche 959 | x (283 st.) | |
| 1988 | Opel | Opel Vectra 4x4 | x | |
| 1988 | Porsche | Porsche 911 Carrera 4 | x | |
| 1989 | Citroën | Citroën BX | x | |
| 1991 | Bugatti | Bugatti EB110 | x (ca. 300 st.) | |
| 1991 | Lamborghini | Lamborghini Diablo VT | x | |
| 1992 | Fiat | Tempra 4x4 | x | |
| 2004 | Jaguar | Jaguar X-Type | x |
[rediger] Firehjulstrekk i landbruket
I 1857 kom oppfinneren John S. Hall pataent i USA på en damptraktor med drift på alle hjulene. Denne konstruksjonen fikk ingen praktisk bruk, da den var umulig å kjøre i svinger.
Den første traktoren med firehjulstrekk kom i 1907 fra Deutz AG. Dette kjøretøyet ble aldri noen stor suksess, da teknologien var for dyr. Deutz kom først ordentlig i gang i traktormarkedet i 1926, men da uten firehjulstrekk.
I 1923 kom Lanz HP-Bulldog med firehjulstrekk og midjestyring, produsert av Heinrich Lanz AG. Den hadde permanent framhjulstrekk og innsjaltbar bakhjulsdrift.
I 1948 ble den første MAN Ackerdiesel med firehjulstrekk utviklet, og den kom i produksjon i 1949. Andre firmaer, som Fendt, hadde også kommet med firehjulsdrevne traktorer i mellomkrigstiden. Alle disse ble sjeldne på grunn av høy pris, mest på grunn av komplisert produksjon. Mange av modellene ble også raskt tatt av markedet igjen.
Markedsituasjonen endret seg i 951, da produsenten Same kom med en 25 hk sterk modell kalt Same DA 25. Denne ble den første firehjulsdrevne traktoren i serieproduksjon. Denne satte standarden, og andre produsenter fulgte etter. Firehjulsdrift på traktorer ble etter dette vanligere og vanligere.
For tiden er markedsandelen for firehulsdrevne traktorer i klassen over 74 kW nærmere 100%. Også på mindre traktorer er markedsndelen på firehjulstrekkere kontra tohjulsdrevne rundt 70%.
[rediger] Firehjulstrekk i motorsport
For flere former av motorsport er firehjulstrekk et absolutt krav. Audi revolusjonerte på 1980-tallet rallysporten med sin Quattro, da firehjulstrekket her ga en stor fordel. Alle former for terrengkjøring har også fordel av firehjulstrekk, slik som Dakar-rally.
- 1903 – Den første løpsbilen med permanent firehjulstrekk var Spyker 60 H.P.
- 1931 - Ettore Bugatti bygget en løpsvogn med firehjulstrekk kalt Bugatti Type 53
- 1932 - Miller 4×4 deltok i løpet Indianapolis 500. Den ble konstruert og ført av Harry Miller, og var utstyrt med en 5 liter V8.
- 1947 - Porsche utviklet med CIS 360 Formel 1-bil med firehjulstrekk.
- 1954 – Mercedes-Benz utviklet en «sølvpil» med firehjulstrekk for Juan Manuel Fangio. Dette var en versjon av W196.
- 1961 - Ferguson Reseach kommer også med en Formel 1-bil med firehjulstrekk, kalt P99 4WD.
- 1961 - Howard Parkin kommer med sin Cannonball, det første rallykjøretøy med firehjulstrekk.
- 1964 - Enda en Formel 1-bil gjør en kort gjesteopptreden: BRM sin P67.
- 1964 - Den firehjulsdrevne STP-Oil Novi V8 deltar i Indinapolis med Bobby Unser.
- 1968 - Colin Chapman deltar med den firehjulsdrevne Lotus 56, som attpåtil var drevet av en gassturbin, i Indianapolis.
- 1969 - I rally deltar Triumph 1300 4WD og Capri 1300GT 4WD.
- 1969 - Fra 1969 og utover tester fire Formel 1-lag firehjulstrekk.
- 1971 - DAF bygget DAF 55 Coupé 4WD for Jan de Rooy til bruk i rally.
- 1980 - Audi Quattro gjør sin debut i rallysporten.
- 1981 - Fra 1981 utover vinner Audi Quattro en rekke seire i rally.
- 1983 - Xtrac Escot Mk3 gjør en rekke seire med norske Martin Schanche
- 1984 – Fra nå og utover dominerer Audi Gruppe B rally fram til serien blir lagt ned.
- 1985 – Porsche 959, en supersportsbil med elektronisk styrt variabelt firehjulstrekk, blir lansert. Den deltok også i Paris-Dakar.
[rediger] Firehjulstrekk i dagens personbiler
Det er Audi som i stor grad må tilskrives æren for den popularitet firehjulstrekk har i markedet i dag. Audi innførte permanent firehjulstrekk i 1980 under navnet Quattro. Ved introduksjonen hadde Quattro-modellen en konvensjonell senterdifferensial med 50/50 fordeling av kraften mellom for- og bakaksel. Audis «urquattro» gjorde rent bord i rally-VM flere år på rad, en prestasjon som vakte oppsikt verden over. Quattro ble en del av det vanlige modelltilbudet fra Audi og andre merker fulgte naturlig nok etter.
[rediger] Teknisk
[rediger] Betegnelser og teknologier
En rekke produsenter benytter betegnelsen 4×4 på sine firehjulstrekkere. Dette er et begrep hentet fra amerikansk militærterminologi, hvor det første tallet viser antall hjul på bakken, og det andre viser til antall hjul med drift. Tilsvarende kan betegnelsen 4×2 benyttes om firehjulskjøretøy med drift på to hjul.
Firehjulstrekk betegnet opprinnelig et lastebil-liknende kjøretøy som krevde at føreren manuelt vekslet mellom drift på to hjul (på gater og hovedveier) eller drift på fire hjul (ved kjøring på underlag med dårlig veigrep, f.eks. is, grus eller gjørme.)
Uttrykket «AWD» (All Wheel Drive) ble oppfunnet for å kunne skille mellom kjøretøy med klassisk firehjulstrekk og kjøretøy som var i stand til å drive alle fire hjul samtidig, også på hardt underlag, uten å forårsake dårlige kjøreegenskaper eller overdreven slitasje på dekk eller drivverk. AWD-uttrykket blir i dag også brukt til å markedsføre kjøretøy som ikke har kontinuerlig drift på alle fire hjul, men som i stedet automatisk skifter mellom drift på to og fire hjul etter behov. Uttrykket er dermed relativt vagt i moderne sammenhenger, når AWD blir brukt til å beskrive kjøretøy med forskjellige systemer. Betegnelsen Full Time 4WD er tatt i bruk av enkelte for å betegne et system med kontinuerlig drift på alle fire hjul.
Kjøpere må være oppmerksomme. Det er vanlig at like overføringssystem blir markedsført ulikt i de øvre og det nedre segmentet. Det er også vanlig at svært ulike overføringssystem med ulike egenskaper blir markedsført under det samme navnet pga. en produsents ønske om å ha en ensartet betegnelse for alle sine modeller med firehjulstrekk. Teknologien varierer, men betegnelsen står fast. Som et eksempel: Både Quattro og 4motion kan referere til både et automatisk innkoblende system med en Haldex differensial og et kontinuerlig system med en Torsen differensial.
[rediger] Virkemåte
Når man skal drive to hjul samtidig, må noe gjøres for å tillate de to hjulene å rotere med ulik hastighet samtidig som kjøretøyet beveger seg i kurver. Når man skal drive alle fire hjulene er problemet mer komplekst. Et design som feiler med å ta hensyn til dette, vil føre til at kjøretøyet manøvrer svært dårlig i svinger, og kjemper mot føreren i det dekkene slipper og skrenser pga. de ulike hastighetene.
Man kan unngå den mekaniske kompleksiteten ved å bruke en elektrisk motor for hvert hjul, med hastighetene styrt av datateknikk. Dette er normalt sett ikke gjort.
En differensial tillater at en tilførselsaksling driver to drivakslinger med forskjellig hastighet. Differensialen fordeler dreiemoment (rotasjonskraft) jevnt, samtidig som vinkelhastighet (dreiehastighet) fordeles slik at summen av kraften for de to drivakslingene er lik kraften fra tilførselsakslingen. Hver drevne aksel krever en differensial for å distribuere kraften mellom venstre og høyre side. Hvis alle fire hjul skal drives, kan en tredje differensial bli brukt til å fordele kraft mellom frem- og bakaksling.
Et slikt design ville manøvrere veldig godt. Det fordeler kraft jevnt og minsker sannsynligheten for skrensing. Men med en gang noe slipper, vil innhenting være veldig vanskelig. La oss anta at venstre fremhjul (av et design som driver alle fire hjulene) begynner å spinne (slipper). På grunn av måten en differensial fungerer vil det spinnende hjulet spinne dobbelt så fort som ønskelig, mens hjulet på den andre siden vil stoppe helt opp (gjennomsnittshastigheten blir uforandret, men ingen av hjulene får noe dreiemoment). Siden dette eksempelet omhandler et kjøretøy med firehjulsdrift, vil et tilsvarende problem oppstå mellom for og bakakslingen via senterdifferensialen. Gjennomsnitthastigheten vil ikke forandre seg, men dreiemomentet vil bli utlignet, og blir da lik null. Hastigheten bak går til 0, mens rotasjonshastigheten på venstre fremhjul blir faktisk fire ganger så stor som den skulle vært. Dette problemet kan oppstå både med tohjulstrekk og firehjulstrekk om et drevet hjul blir løftet opp eller mister veigrepet. Dette enkle designet virker akseptabelt på tohjulsdrevne kjøretøy, men for firehjulsdrevne kjøretøy, som vil ha dobbel så stor sjanse for å miste grep på et hjul, er vanligvis ikke dette regnet som akseptabelt.
[rediger] Ulike teknologier
Det finnes en rekke ulike teknologier for firehjulstrekk og senterdifferensialen (midtakseldifferensialen) er et nøkkelelement for å maksimalisere veigrepet og minimalisere hjulspinn og skrensing. Videre vil valg av differensialløsninger på bak- og foraksel ha stor betydning for bilens evne til å ta seg frem og for kjøreegenskapene, ikke minst ved kurvekjøring.
Tilgjengelige differensial-teknologier for firehjulstrekk:
- Åpen (konvensjonell) differensial (evt. m/bremse/sperre)
- Torsendifferensial
- Viskosedifferensial (evt. m/låsing)
- Aktiv differensial
- 4-Matic
- Haldex
[rediger] 1. Åpen (konvensjonell) differensial (evnt m/bremse/sperre)
Fordel: Tillater fartsforskjeller mellom hjulpar og/eller akselpar. Nødvendig forutsetning for stabil kurvekjøring og for å minimalisere mekaniske påkjenninger og dekkslitasje.
Ulempe: Kraften overføres dit friksjonen er minst. Gir hjulspinn og skrens samt slag i rattet når veigrepet på forhjulene endres.
[rediger] 2. Torsendifferensial
Fordel: Tillater fartsforskjeller mellom hjulpar og/eller akselpar og fordeler kraften mekanisk, kontinuerlig og trinnløst mellom hjul/akselpar avhengig av veigrep innenfor et gitt intervall (f.eks. 30/70–70/30). Mekaniske løsninger tradisjonelt mindre sårbare og mer driftssikre enn elektroniske.
Ulempe: Patentbelagt, kostbart
Fra 1986 tok Audi i bruk Torsen-differensialen. Torsen er et akronym laget av «Torque Sensing» og er en ren mekanisk teknologi oppfunnet av det amerikanske selskapet Gleason Corporation.
Torsen ble først brukt i for- og bakaksel i militærkjøretøy fra Hummer fra 1983, mens Audi tok i bruk teknologien i biler beregnet for det åpne markedet. Torsen differensialer er kostbare og bare brukt i et fåtall modeller i tillegg til Audis. Blant disse er BMW Z3 (1998 bakaksel), Honda S2000 (1999 bakaksel), Lexus IS 300 (bakaksel), RX 300 (bakaksel) og GX 470 (senteraksel), Mazda RX-7 (1991 bakaksel) og MX-5 (1995 bakaksel), Range Rover (2002 senteraksel), Toyota Celica (1989), Supra, Land Cruiser og RAV4 (alle bakaksel) samt Volkswagen Passat (1997 senteraksel).
[rediger] 3.1 Viskosedifferensial
Fordel: Rimelig og kompakt
Ulempe: Ikke et ekte 4WD system. For å få kraftoverføring til «slaveaksel» må mist ett hjul på «hovedakselen» spinne. Viskosekoblingen vil gi noe forsinket kraftoverføring til slaveakselen og minst ett hul må fortsette å spinne. Derved reduseres veigrepet. Under kjøring i krappe kurver, f.eks. rundkjøringer, vil viskosekoblingen begynne å låse, og en mister veigrep.
Volkswagen Syncro, Volvo 850 AWD
[rediger] 3.2 Senterdifferensial med viskosesperre
Fordel: Godt forhold mellom effekt og pris. Lettere og rimelige enn Torsen. Liten dekkslitasje, uproblematisk kjøring, god stabilitet og framkommelighet.
Ulempe: Ingen spesielle
Eksempler på modeller med viskosedifferensial med sperre på senterakselen: Ford Escort RS Cosworth, Lancia Delta Integrale, Mitsubishi Lancer GSR og 3000GT VR4, Subaru Impreza, Forester og Legacy, og Toyota Celica GT4. Lancia og Toyota var utstyrt med Torsen bakakseldifferensial, noen av de øvrige med viskosedifferensial bak. Forester har viskossperre også på bakaseldifferensialen. Mitsubishi Space Wagon 4WD har åpen midtdifferensial, men viskosesperre på bakakselen.
[rediger] 4. Aktiv differensial
Fordel: Kontinuerlig tilpasning av veigrep ved hjelp av datastyring.
Ulempe: Høy vekt. Kostbart
(Kun Porsche 959)
[rediger] 5. 4-matic
Fordel: Kostbart, eksklusivt(?)
Ulempe: Firehjulstrekk kun i kritiske situasjoner, kostbart.
(4×2 under normale forhold, 4×4 kun ved hjulspinn: Mercedes-Benz E-klasse)
[rediger] 6. Haldex
Fordel: Rimelig og relativt kompakt
Ulempe: «Relativt kompakt» betyr at bagasjeplassen i en Golf V reduseres med 75 liter.
Haldex benytter datastyrt, klutsj-basert senterdifferensial.
(Audi A3 Quattro, S3 og TT Quattro. Volkswagen Sharan 4motion, Caravelle 4motion, Transporter 4motion, Multivan 4motion, Golf IV 4motion, Golf V 4motion, Seat Leon, Škoda Octavia 4x4, Škoda Octavia Scout, Volvo V50, XC70, XC90. Ford Freestyle, Five Hundred, Mercury Montego)
[rediger] Se også
[rediger] Eksterne lenker
- Oversikt over firehjulstrekksystemer (tysk)
- AutoZine Technical School (engelsk)
