Kerekek hajtása: hajtásrendszerek

A bal oldalt látható (majdnem) legáltalánosabb hajtásláncot már bemutattuk a tengelykapcsoló tárgyalásakor. Azért majdnem, mert az utóbbi időben elterjedten alkalmazzák azt a megoldást, amelyben a motortól kezdve a differenciálműig minden egy egységbe van építve jobb oldali ábra). Ez az egység legtöbbször a gépkocsi elején van, de előfordul hátul is (farmotoros gépkocsi). Az elsőre az jellemző, hogy a V váltóból a hajtás hosszirányban halad, ezért a differenciálművet egy haránthajtómű (H) előzi meg, amely keresztirányba fordítja a forgást. Erre a rendszerre az is jellemző, hogy a váltó és a haránthajtómű-differenciálmű között kardántengely van. Erre azért van szükség, mert a motor-sebességváltó egység meglehetősen mereven van a kocsitesthez erősítve, a differenciálműtől távolra, ezért az egytengelyűség semmiképp nem biztosítható az alváz-kocsiszekrény dinamikus deformációja miatt. Legtöbbször - kapcsolt kerékfelfüggesztés (merev híd) esetén - a differenciálmű nagy mértékű mozgást végez a jármű haladása közben (rugózás). Ezért mindenképp szükség van közöttük egy kardántengelyre, ami lehetővé teszi a váltóból kijövő és a haránthajtómű bemenő tengelyének szögkitérését, illetve annak állandó változását, miközben a nyomatékot folytonosan átviszi. Orr- vagy farmotoros járműben szintén szükség van kardántengely(ek)re, de ott a differenciálmű és a hajtott kerekek között. 

Nagyobb teherbírású haszonjárműveknél gyakori a hátsó duplatengely. A rajtuk lévő kerekeket szintén hajtani kell. Két tipikus hajtásláncot mutat a két ábra. 

Az egyikben a két tengely hajtása sorba van kötve, a másikban párhuzamosan. Az előbbihez speciális haránthajtómű tartozik, a másikhoz pedig ún. osztómű (O). 

Ez utóbbinál még "véghajtásként" kerékhajtóművek (K) is láthatók, melyeknek az a feladata, hogy az utolsó nyomatéknövelő áttétel közvetlenül a kerekeknél (kerekekben) legyen, hogy a hajtáslánc előző szakaszainak kisebb legyen a terhelése.

A négykerekű járművek közül a speciális terepviszonyok között használtakat már régen alkalmassá tették arra, hogy a motor - szükség esetén - mind a négy kereket hajtani tudja. 

Talán meglepő, hogy az első négykerékhajtású jármű villamos hajtású automobil volt (bal oldalt): mind a négy kerékhez egy-egy villamos motort szereltek. 

Később hagyományos erőátvitelt alkalmaztak, s arra is sor került, hogy a jobb menettulajdonság érdekében a négykerékhajtást négykerék-kormányzással kombinálták.

A hagyományos megoldás évtizedeken keresztül az volt, hogy osztóművet építettek be az első és a hátsó tengely közé. Az osztóműben általában volt egy alakzáró tengelykapcsoló, hogy az első kerekek hajtását csak szükség esetén kelljen/lehessen bekapcsolni. Később aztán kiderült, hogy a négykerékhajtás nem csak terepen jó, hanem nagyon előnyös normális útviszonyok között is: jelentősen jobb a kanyarstabilitás, mint kétkerékhajtás esetén.

A bal oldali ábra mutatja a gépkocsira ható erőket ívmenetben: centrifugális erő (Fc) a jármű tömegközéppontjában, és összetett erők (F) a kerekek talppontában. Ez az erő két kompones összege. Egyrészt a centrifugális erő reakcióereje (ábránkon az egyszerűség érdekében a tömegközéppontot a hossztengely közepére vettük fel, ezért a centrifugális erő megfeleződik). Másrészt a motortól származó vonóerő (Fv). Minden kerék alá odarajzoltuk az ún. Kamm-kört, ami a megcsúszás határát jelzi: azt nem lépheti túl az F erő.

Mindhárom esetben egyforma centrifugális erőt és egyforma (össz)vonóerőt vettünk fel, az utóbbi elsőkerékhajtás- és hátsókerékhajtás esetén egyben a lehetséges legnagyobb érzékű. Látható, hogy négykerékhajtás esetén az F erő meg sem közelíti a veszélyes értéket, nyugodtan lehet növelni.

Éppen ezért ma már nem csak "igazi" terepjárókba építenek négykerékhajtást, hanem - a futómű kialakítása, az alacsony építésmód stb. miatt terepjárónak nem mondható, legfeljebb terepjáró-kinézetű - személyautókba is. A technika fejlődése lehetővé tette, hogy a négykerékhajtás mindig igazodjon az üzemi viszonyokhoz - és a gépkocsivezető elképzeléséhez.

A nyégykerékhajtásnak két fő típusáról beszélhetünk attól függően, hogy az osztómű fogaskerékszekrény-e vagy bolygómű. 

Mindkét típusnál láthatunk tengelykapcsolót. Ez - a korszerűségtől függően - lehet alakzáró, surlódásos, viszko, vagy egy,  a működését elektronikusan vezérelhető szerkezet (pl. Haldex). Az alakzáró (körmös) és a surlódásos tengelykapcsolók széles körben ismertek. A viszko kapcsoló hasonlít a többlemezű súrlódásos tengelykapcsolóhoz azzal a lényeges különbséggel, hogy a lemezek nem egymással súrlódnak, hanem a köztük lévő speciális folyadék (pl. szilikonolaj) akarja "összetapasztani" a lemezeket, éspedig annál nagyobb erővel, minél nagyobb a sebességkülönbség a lemezek között. Ezt fokozandó, a lemezeket különböző hasítékokkal, lyukakkal látják el. A harmadik ábra egy ún. Haldex tengelykapcsolót mutat, ahol szintén megtalálhatók a surlódó tárcsák. Ezeket egy olajnyomással működtetett dugattyú tudja összeszorítani.

.................

A lényeg az, hogy mikor, mekkora legyen az olaj nyomása. Ez elsősorban a két tengely fordulatszáma közötti különbségtől függ: nagyobb különbség, erősebb szorítás. Látható, hogy ha a két tengely nem egyformán forog, akkor a ferde tárcsa löketek végzésére kényszeríti a kis dugattyút, ami olajat szállít a tárcsákat összeszorító dugattyú mögé: minél nagyobb a fordulatszám-különbség, annál nagyobb erővel. Ugyanis az olaj vissza is tud folyni, de fojtáson keresztül, tehát az olajszállítás növelésével együtt jár a nyomás (és az összeszorítás mértékének) a növekedése. Fontos szerepe van tehát a fojtásnak, aminek a mértékét egy számítógép vezérli különböző üzemi körülmények adatainak értékelése alapján. A valóságban több dugattyút alkalmaznak. 

A legújabb típusú négykerékhajtásra az jellemző, hogy az első és a hátsó tengely között, valamint a jobb és a bal oldali hátsó kerekek között az osztómű nem állandó áttételű, hanem - kanyarodáskor - folyamatosan tud változni, folyamatosan változtatva a nyomatékmegosztást, jelentősen jívatva a jármű manőverezési készségét. Nemrég egy új összkerékhajtási koncepcióról olvashattunk.

További négykerékhajtási rendszerek láthatók itt: Subaru DCCD, Subaru VTD. Végül egy összefoglalás a kerékhajtás fejlődéséről.


 
 

Végezetül a bal ábrán bemutatunk egy "sokkerékhajtást", amiben minden hajtáselem megtalálható a fogaskerékszekrény-típusú és a bolygóműves osztóműtől kezdve a véghajtóművekig.
 

.......
 
...és most egy kis lazítás!