Inleiding
Naar aanleiding van de opdracht die uitgedeeld is tijdens een van de lessen voertuigen gaan wij u proberen duidelijk te maken hoe de werking van dit systeem is tezamen met de kenmerken daarvan. Als eerste een stuk algemene informatie, gevolgd door permanente en inschakelbare systemen en de diverse componenten.
Vierwielaandrijving algemeen
Het meest voor de hand liggende systeem is een systeem met drie differentielen (tussen de voorwielen, tussen de achterwielen en tussen de voor- en achteras). De opbouw is eenvoudig: een differentieel verdeelt de kracht van een ingaande as over twee uitgaande assen, deze twee uitgaande assen lopen elk weer naar een differentieel zodat er uiteindelijk vier assen aangedreven. Dus: de motor drijft het middendifferentieel aan, de twee uitgaande assen lopen respectievelijk naar het voordifferentieel en het achterdifferentieel en de uitgaande assen (in totaal vier) lopen dan naar de wielen.
Om overmatige slip van een van de wielen tegen te gaan (als een van de wielen vrijhangt zou de auto al niet meer kunnen wegrijden) kan in elk van de drie differentielen een sper worden ingebouwd. De Subaru Impreza heeft bijvoorbeeld in het middendifferentieel een zogenaamde viscosper zodat nooit alle kracht naar de vooras of achteras kan ''weglekken'' vanwege een doorslippend wiel.
Drie differentielen, al dan niet voorzien van een sper, is een logische oplossing maar het kan eenvouidiger. Differentielen zijn zware dingen en vergen veel ruimte onder de auto. Daarom gebruiken Porsche, Seat, Volkswagen en Volvo een systeem dat bekend staat als het Haldex-koppeling (zie afbeelding 1).
Afb.1 Het Haldex-systeem
In een Haldex 4wd systeem drijft de motor het voordifferentieel direct en het achterdifferentieel indirect aan (in geval van de Porsche Turbo en Carrera 4 is dit omgedraaid).
Het achterdifferentieel wordt indirect aangedreven omdat er een zogenaamde Haldex-koppeling tussen zit. Dit is een koppeling met regelbare slip. Als de electronica besluit de koppeling op 100% sper te zetten (gesloten), dan is er een 50/50 krachtenverdeling over de achteras en de vooras. Als de electronica besluit de koppeling op 100% slip te zetten (open) dan wordt alleen de vooras aangedreven. Dat laatste is de normale toestand.
De electronica regelt de Haldex-koppeling op basis van allerlei informatie zoals dwarskrachten, informatie van de ABS-sensor, gaspedaal enz. en weet dus precies wanneer de Haldex-koppeling (tussen voor en achteras) moet sperren en hoeveel er moet worden gesperd. Om het systeem te perfectioneren wordt het vaak gecombineerd (Seat Cupra v6, Audi S3) met EDS-sperren rondom. Een doorslippend wiel wordt daarbij afgeremd met de schijfrem zodat de aandrijfkracht automatisch naar de andere wielen wordt geleidt. EDS werkt echter alleen bij lage snelheden.
Het Haldex-systeem is technisch een viscokoppeling met regelbare oliedruk en kan binnen 1/8e asverdraaing 100% sperren en kan daarbij meer dan 2500 Nm doorgeven. De AWD auto's van VAG met de motor in de lengterichting (Volkswagen Passat, en Audi A4) hebben geen Haldex-koppeling maar een Torsen-differentieel tussen de voor- en achteras hebben zitten.
Permanente vierwielaandrijving
Bij permanente vierwielaandrijving worden (bij personenwagens) altijd alle vier de wielen aangedreven. Daardoor wordt het hoge motorvermogen optimaal op het wegdek overgebracht. Dit komt zeer goed van pas bij:
Het rijden op natte, en of gladde wegen met sneeuw en ijs
Het rijden met een hoge snelheid
Het rijden in moeilijk begaanbaar terrein en op steile hellingen
Het rijden door de bocht
Het rijden met een aanhangwagen
Uitwijkmanoeuvres (in combinatie met ESP en ABS)
Het motorvermogen wordt vanaf de versnellingsbak overgebracht op het tussendifferentieel. Het tussendifferentieel drijft via de cardanas het achterdifferentieel en via de pignonas het voorasdifferentieel aan. Het is mogelijk om het tussendifferentieel afzonderlijk, en gezamenlijk met het achterasdifferentieel te blokkeren. Dit gebeurt met de differentieelblok-
kering. Het inschakelen van deze blokkering kan goed van pas komen bij het rijden met hoge snelheden, en bij het rijdenop natte en/of gladde wegen. Het kan echter voorkomen dat in deze situatie beide assen via de desbetreffende differentieels de aandrijving slechts op één voorwiel overbrengen, op dat moment word de auto niet meer aangedreven omdat één voor, en één achterwiel loos draaien.
Een voordeel van het blokkeren van deze tussendifferentieel is dat bij nat wegdek de remweg verkort kan worden, dit is mogelijk door de starre verbinding tussen de twee assen (voor en achter). Hierdoor kan worden voorkomen dat er op één as overmatig remmen kan ontstaan,
Het is ook mogelijk om het achteras differentieel i.c.m. het tussendifferentieel te blokkeren, dit heeft als voordeel dat de wielen onder bijna alle omstandigheden aangedreven worden,de aandrijving is echter verloren wanneer ten minste drie wielen loos draaien. Het inschakelen van deze ''dubbele'' blokkering heeft echter wel enkele nadelen. Zo zal bij het rijdenop verharde en of droge wegen het brandstofverbruik toenemen en worden de rijeigenschappen ongunstig beinvloed evenals de bandenslijtage. Het is daarom aan te raden om deze blokkeringen onder deze omstandigheden uit te schakelen.
Inschakelbare vierwielaandrijving
Meestal bij oudere vierwielaangedreven auto's of bij typische terreinwagens is de type vierwielaandrijving een inschakelbare vierwielaandrijving (zoals bij een Fiat Panda (zie afbeelding 2)).Dit houdt in dat er geen tussendifferentieel in voorkomt. Men kan kiezen tussen een gewone wegaandrijving, waarbij twee wielen worden aangedreven of er wordt gekozen voor aandrijving op alle vier de wielen. Deze stand wordt gebruikt in ruw en glad terrein.
Afb.2 Fiat Panda 4x4
Bij de oudere type inschakelbare vierwielaandrijving geeft de fabrikant aan wanneer de vierwielaandrijving handmatig kan worden ingeschakeld, dit gebeurt meestal tijdens stilstand.
Bij nieuwere types wordt de vierwielaandrijving met behulp van electronica gecontroleerd en wordt na het bedienen van de vierwielaandrijving het meest gunstige moment uitgezocht om deze in te schakelen. Hier mag de vierwielaandrijving wel tijdens het rijden ingeschakelt worden. De vierwielaandrijving zonder tussendifferentieel mag niet bij rijden op de verharde weg ingeschakeld zijn omdat dan anders de aandrijfassen te zwaar belast worden.
Torsen-verdeler-differentieel
De naam ''Toresen" is een beschermd handelsmerk van de firma Gleason voor het begrip ''draaimoment gevolg differentieel''. De naam is afgeleid van de engelse uitdrukking voor dit begrip: Torquesensing.
Het Torsen-ontwerp maakt de beide hoofdtaken van een differentieel mogelijk:
Toerentalcompensatie
Krachtenoverbrenging
Hierbij wordt het basisprincipe van worm en wormwieloverbrenging toegepast. Een worm en wormwieloverbrenging kan zo geconstrueerd worden dat de overbrenging een hoge of lage blokkeringswaarde heeft. De grootte van de blokkeringswaarde is afhankelijk van de stijginshoek van de vertanding van de worm en de wrijvingsweerstanden in de overbrenging.
Hoe vlakker de stijgingshoek van de worm, des te groter is de blokkeringswaarde. Hierbij kan de grootte van de blokkeringswaarde zo geconstrueerd worden dat de overbrenging zelfremmend werkt. De aandrijving onder belasting kan in dat geval alleen door de worm plaatsvinden en niet omgekeerd(principe van een wagenkrik met schroefspindel).
Hoe steiler de stijgings hoek van de worm is, des te kleiner is de blokkerings- waarde. De zelfremmende functie wordt dan opgeheven. Aandrijving kan dan zowel door de worm als door het wormwiel plaatsvinden (principe van een worm en wormwielstuurhuis).
Het Torsen-verdeler-differentieel heeft een blokkeringswaarde van circa 1:3,5 en ligt hiermee tussen de beide uiterste.
Afb. 3 Het Torsen-verdeler-differentieel
Bij trekkende motor wordt de aandrijfkracht via de holle as (zie afbeelding 3) naar het verder- differentieelhuis overgebracht.
Het differentieelhuis brengt de aandrijfkracht via de wormwielassen en de wormwielen over op de wormen.
De wormen verdelen de aandrijfkracht via de pignonas naar het voorasdifferentieel en via de flens van de cardanas naar het achterasdifferentieel.
Het Torsen-verdeler-differentieel is zo geconstrueerd dat door de blokkeerwerking de langzamer draaiende as grotere aandrijfkrachten toebedeeld krijgt dan de sneller draaiende as. Met andere woorden: de as waarvan de wielen het beste contact met het wegdek hebben krijgt grotere aandrijfkrachten toebedeeld dan de as waarvan de wielen slechter contact met het wegdek hebben.
Bij het afremmen op de motor wordt het krachtenverloop in de aandrijving omgekeerd. De aandrijfkrachten worden nu door de voor- en achterasdifferentielen via de wormen op de wormielen overgebracht. Dit betekent: bij het afremmen op de motor brengt de as die het snelst draait het grootste deel van de remkracht van de motor over. Optredende toerentalverschillen worden via de wormwielen gecompenseerd.
Visco koppeling
De visco-koppeling is een niet slijtende vloeistof-lamellen koppeling. Het tot ingrijpen komen van de koppeling verloopt veel soepeler dan bij normale koppeling. De koppeling is ook in staat trillingen en stoten in de aandrijving volledig op te vangen en te dempen.
Afb. 4 De lamellenkoppeling
De visco-koppeling bestaat uit een hermetisch gesloten, trommelvormig koppelings- huis (zie afbeelding 4). In dit koppelingshuis zijn twee verschillende groepen lamel- len ondergebracht. De ene groep bestaat uit 29 binnenlamellen met radiaal aange- brachte sleuven. De andere groep uit 30, van gaten voorziene, buitenlamellen. De buitenlamellen op de aandrijfzijde grijpen in de vertanding van het koppelingshuis, de binnenlamellen grijpen in de vertanding van de naaf. Het koppelingshuis is met siliconenvloeistof gevuld en rondom volledig afgedicht. Door de toenemende viscositeit van de vloeistof bij verwarming kan de viscokoppeling steeds grotere aandrijfkrachten overbrengen.
Vrijloopnaaf
De meeste vierwielaangedreven auto's rijden op een verharde weg. Oftewel dat in de meeste gevallen alleen de achterwielen aangedreven worden. Alle tandwielen in het niet aangedreven deel lopen echter wel mee, wat kan leiden tot meer slijtage en een hoger brandstofverbruik. Die tandwielen draaien namelijk bij hoge rijsnelheden met flinke gang door een paar liter dikke olie wat tamelijk veel energie kost. Met behulp van een vrijloopnaaf kun je dit voorkomen. Bij zo'n naaf is het mogelijk het wiel los te koppelen van de aandrijfas, waardoor het kroonwiel en pignon niet door de wielen worden meegenomen.
De constructie van zo'n vrijloopnaaf is als volgt. Doormiddel van een excentische ring of een vergelijkbare constructie, wordt een vertande ring van zijn plaats gehouden, die in zijn oorspronkelijke positie de verbinding tussen de steekas/aan- drijflijn met het wiel tot stand brengt.
Het in- en uitschakelen van de vrijloopnaaf kun je met de hand doen of automatische plaats laten vinden. In het laatste geval commandeert de aandrijflijn de excentrische ring, die de verbinding tussen wiel en aandrijfas tot stand brengt. Soms maken de getande ringen eerst een ratelend geluid en later geeft een droge mechanische klik aan dat de verbinding is gemaakt. Het automatisch inschakelen gebeurt pas als de schakelpook van de achterwielaandrijving in vierwielaandrijving wordt gezet.
Bij een handbediend systeem stapt men eerst uit en schakelt de vrijloopnavenbij de voorwielen om van free naar lock. Het voordeel is dat men zeker weet dat de voorwielaandrijving staat ingeschakeld. Het nadeel is als men vergeet een naaf in- of uischakelt de gevolgen hievan vrij kostbaar kunnen zijn.
Belastingafhankelijke lamellenkoppeling
Een belastingfhankelijke lamellenkoppeling is een soort viscose koppeling in een differentieel. Het pignon drijft het kroonwiel aan en het kroonwiel neemt het differentieelhuis mee. In het differentieelhuis zijn met behulp van vier nokken de twee drukringen aangebracht. De drukringen kunnen in axiale richting verschuiven maar draaien met het differentieel huis mee. In de drukringen zijn een viertal V-vormige uitsparingen aangebracht waarin de satellietassen zijn geplaats. De satellietassen met satellietwielen, zonnewielen en steekassen worden door drukringen meegenomen (zie afbeelding 5).
Afb.5 Belasting afhankelijke lamellenkoppeling
Tijdens het rechtuitrijden draait het differentieelhuis als een blok rond, er is geen snelheidsverschil tussen de zonnewielen en het differentieelhuis.
Als een wiel slipt door te weinig grip op het wegdek dan zal het zonnewiel dat verbonden is met dit doorslippende wiel sneller gaan draaien dan het differentieelhuis. Hierdoor ontstaat wrijving bij de wrijvingsschijfjes waardoor doorslippen wordt verhinderd. Een deel van het moment wordt via het zonnewiel afgegeven aan het differentieelhuis.
Volkswagen Golf Synchro
Volkswagen past bij de Golf Synchro een VC-unit toe bij de achteras. We hebben dan een krachtoverbrenging met slipafhankelijke krachtverdeling tussen voor- en achteras. Het motorkoppel wordt vanaf de versnellingsbak direct op de vooras overgebracht en gelijktijdig via een haakse tandwieloverbrengingen een driedelige cardanas naar de aan het achterasdifferentieel bevestigde VC-unit(zie bijlage). De VC-unit zorgt voor een variabele aandrijfkrachtverdeling tussen voor- en achteras. De krachtverdeling wordt automatisch aangepast aan de tussen band en wegdek werkende wrijving. Bij de geringste slip van de voorwielen krijgen we een nagenoeg starre verbinding tussen voor- en achteras.
In de achterasdifferentieel zit een vrijloop ingebouwd. Deze is bij achteruit rijden geblokkeerd. Bij afremmen op de motor wordt de krachtoverbrenging tussen voor- en achteras onmiddellijk onderbroken. Hierdoor wordt voorkomen dat de achterwielen tijdens remmen voortijdig blokkeren, en hierdoor is dit systeem zonder problemen uit met ABS. Als er bij vooruitrijden kracht via de VC-unit overgebracht wordt op het achterdifferentieel zal het koppel via de vrijloop, die dan vastlaat, doorgeven worden aan het differentieel.
Bijlage 2
WERKPLAN bij verslag vierwielaandrijving
In de eerste week hebben we algemene informatie opgezocht over de werking van het systeem om het systeem te kunnen begrijpen. Daarna hebben we de taken verdeeld zodat we per persoon gerichter op de verschillende componenten en systemen konden richten. Ook hebben we informatie ingewonnen op internet en onder andere bij de vw / audi organisatie waarvan informatie over de golf synchro en de audi quattro. Daarna alles samengevoegd en het geheel voorzien van de juiste paginanummering en inhoudsopgave.
REACTIES
1 seconde geleden
D.
D.
je moet er andere termen voor gebruiken ik rij elke dag 4 keer 4 en ik gebruik andere termen
21 jaar geleden
AntwoordenG.
G.
he je verslag is wel goed maar waar zijn de plaatjes die er bij horen kun je die effe sturen naar mij
21 jaar geleden
AntwoordenA.
A.
heb je de plaatjes en bronvermeldingen nog??
zo ja zou je die dan willen sturen.
groeten alain
20 jaar geleden
AntwoordenB.
B.
hallo,ik zit met een probleem, ik heb een golf rallye g60 uit 1989, en nou doet mijn 4*4 aandrijving het niet meer, alleen de voorwielen.
ik kan de visco-koppeling nergens vinden.
of informatie hierover. heb jij misschien nog informatie, of adressen voor me.
alvast bedankt.
biga.
20 jaar geleden
Antwoorden