Getriebe 101: Funktionsweise von Vollzeit-Allrad- und Allradantrieb

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Willkommen zurück zu Getriebe 101 - eine Reihe über die Grundlagen der Funktionsweise von Autos für die Automobil-Neulinge da draußen.


Das letzte Mal haben wir uns eingehend mit der Funktionsweise von Teilzeit-Allradfahrzeugen befasst und warum es vorteilhaft ist, wenn alle vier Räder das Auto in Situationen mit geringer Traktion antreiben. Heute beschäftigen wir uns mit Vollzeit-Allradantrieb sowie Allradantrieb (auch bekannt als AWD).

In beiden Antriebsstrangsystemen treiben alle vier Räder das Auto ständig an, und wie wir sehen werden, erreichen sie dieses Kunststück mit einer ähnlichen Antriebsstranganordnung. Es gibt jedoch auch einige Unterschiede zwischen Vollzeit-Allradantrieb und Allradantrieb, die wir weiter unten erläutern werden.


Lass uns anfangen!

Die Vor- und Nachteile von Vollzeit-Allrad- und Allradfahrzeugen

Wie wir in unserem Beitrag über 4WD ausführlich besprochen haben, besteht einer der Vorteile gegenüber 2WD darin, dass die ständige Bewegung von vier Rädern die Traktion in Situationen mit geringer Traktion wie Schnee, Schlamm und losem Schmutz erheblich erhöht. Wenn beispielsweise Ihre Hinterräder auf der Fahrfläche auf einen Bereich mit geringer Traktion treffen, befinden sich Ihre Vorderräder möglicherweise auf einem Bereich mit hoher Traktion. Wenn sie mit Strom versorgt werden, können sie dazu beitragen, dass Ihr Fahrzeug in Bewegung bleibt, anstatt dass Ihre Hinterräder nur durchdrehen, während Ihr Auto stehen bleibt.


Alles schön und gut, aber warum sollten Sie wollen, dass alle vier Räder auch unter dem Motor Leistung erhalten? normal Fahrbedingungen? Warum sollten Sie 4WD auf wollen Vollzeit, anstatt es nur bei Bedarf einzuschalten?



Der Hauptgrund ist eine verbesserte Handhabung. Wenn alle vier Räder das Auto bewegen, kann es Kurven besser fahren und bietet eine bessere Richtungsstabilität, wenn sich das Auto in einem stabilen Zustand bewegt. Verbessertes Handling unter normalen Fahrbedingungen führt zu einer sichereren Fahrt. Der verbesserte Vorteil beim Handling ist ein Grund, warum Sie AWD bei Sportwagen und Luxuslimousinen sehen.


Ein weiterer Grund ist die Bequemlichkeit. Angenommen, Sie fahren auf einer Straße mit Eis- und Schneesegmenten, die jedoch größtenteils trocken ist. Anstatt Ihren Teilzeit-Allradantrieb ein- und auszuschalten, wenn Sie diese glatten Stellen treffen und verlassen, während die vier Räder die ganze Zeit laufen, müssen Sie nicht darüber nachdenken. Du fährst einfach.

Der große Nachteil von Vollzeit-Allrad- und Allradfahrzeugen ist, dass sie viel mehr Kraftstoff verbrauchen als Teilzeit-Allradfahrzeuge, da der Motor ständig Kraft auf alle vier Räder übertragen muss.


Wie Vollzeit 4WD und AWD funktionieren

Bei Vollzeit-Allrad und Allradantrieb bewegen alle vier Räder das Auto ständig. Das wirft jedoch die Frage auf: Wie machen diese Antriebssysteme das, ohne das Auto beim Fahren auf Fahrflächen mit hoher Traktion aufzubocken?

Wie wir in der besprochen haben Artikel über Teilzeit 4WDWenn Sie den Allradantrieb einschalten, blockiert das Verteilergetriebe die vordere und hintere Antriebswelle miteinander. Sie senden die gleiche Leistung oder Drehzahl an die vorderen und hinteren Differentiale. Beim Abbiegen auf trockener Fahrbahn werden die Vorderräder durch gute Traktion und Geometrie gezwungen, sich schneller zu drehen als die Hinterräder. Da die vordere Antriebswelle jedoch die gleiche Geschwindigkeit wie die hintere Antriebswelle hat, wird eine große Spannung erzeugt, die schließlich zu einer sogenannten Antriebsstrangbindung oder einem Aufwickeln führen kann. Dies kann Ihr Auto ernsthaft beschädigen.


Wie vermeiden Vollzeit-Allrad- und Allradfahrzeuge dieses Problem?

Durch Hinzufügen eines dritten Differentials in der Mitte des Antriebsstrangs.


Genau wie bei Teilzeit-Allradfahrzeugen haben Vollzeit-Allrad- und Allradfahrzeuge sowohl ein Vorder- als auch ein Hinterachsdifferential an der Vorder- und Hinterachse, das es dem linken und rechten Rad ermöglicht, sich beim Abbiegen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu bewegen. Dies verhindert, dass das Rad überspringt, wenn sich alle vier Räder bewegen.

Vollzeit Allradantrieb 4WD Diagramm Abbildung.

Um zu verhindern, dass die Antriebsstrangbindung aufgrund der unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Vorder- und Hinterräder beim Abbiegen auftreten würde, ist zwischen der vorderen und der hinteren Antriebswelle ein Mittendifferential angeordnet. Auf diese Weise können die vorderen und hinteren Antriebswellen sowohl die Vorder- als auch die Hinterräder mit Strom versorgen, sie können sich jedoch beim Abbiegen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen. Antriebsstrangbindungsproblem gelöst.

Das Mittendifferential ermöglicht es dem Vollzeit-Allradantrieb und dem Allradantrieb, jederzeit und gleichzeitig Kraft auf alle vier Räder zu übertragen.

Was ist dann der Unterschied zwischen Vollzeit-Allradantrieb und Allradantrieb?

Was macht Vollzeit 4WD nicht AWD: Ein Sperrdifferential Differential

Der Vollzeit-Allradantrieb funktioniert meistens genauso wie der Allradantrieb: Das Mittendifferential überträgt die Motorleistung ständig an die Vorder- und Hinterräder. Durch das Mittendifferential können sich die vorderen und hinteren Antriebswellen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen, sodass das Fahrzeug auch bei Kurvenfahrten auf normalen Fahrflächen normal arbeiten kann.

Indem Sie jedoch zulassen, dass sich die Räder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen, verlieren Sie dabei etwas Traktion, insbesondere bei Bedingungen mit geringer Traktion wie Schlamm, Schnee und Schmutz. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Mittendifferential ein offenes Differential ist. Rückruf von unser vorheriger Artikel dass der Kraftfluss offener Differentiale dem Weg des geringsten Widerstands folgt. In Einstellungen mit geringer Traktion ist dies kein Bueno. Hier ist der Grund.

Vollzeit 4WD mit offener Mitteldifferentialabbildung.

Angenommen, Sie befinden sich in einem Vollzeit-Allrad- oder Allradfahrzeug mit einem mittig geöffneten Differential. Sie fahren die Auffahrt hinauf und die Vorderräder treffen auf eisigen Schnee. Du denkst 'Ich habe AWD! Dies sollte kein Problem sein. ' Aber es ist. Diese Vorderräder haben die geringste Traktion und stellen folglich den Weg des geringsten Widerstands dar. Das Mittendifferential überträgt also die gesamte Kraft auf die Vorderräder, wodurch diese an Ort und Stelle durchdrehen, während Ihre Hinterräder nur auf trockener Fahrbahn sitzen und sich überhaupt nicht bewegen. Um die Auffahrt hinaufzukommen, wäre es schön, wenn diese Hinterräder etwas Kraft bekommen würden.

Um dieses Problem zu lösen, verwenden die meisten Vollzeit-Allrad- und Allradfahrzeuge ein Sperrdifferential (LSD) oder ein Torsen-Mittendifferential. Diese Arten von Differentialen bieten Ihnen den Vorteil von Differentialen mit offener Mitte - so dass sich die Vorder- und Hinterräder beim Abbiegen auf trockener Fahrbahn mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen können -, wenn jedoch ein Radsatz auf ein glattes Teil trifft, anstatt die gesamte Kraft an zu senden Diese Räder werden immer noch etwas Kraft an diejenigen auf trockenem Pflaster senden.

In unserem Szenario mit der schneebedeckten Auffahrt würde ein Vollzeit-Allrad- oder Allradfahrzeug mit einem mittleren LSD einen Teil der Motorleistung an die Hinterräder senden, die Traktion haben, anstatt nur an die Vorderräder, die keine Traktion haben um Ihr Auto die Auffahrt hinauf zu bringen.

Sperrdifferentiale verbessern definitiv die Traktion im Vergleich zu offenen Differentialen. Für die meisten 4WD-Szenarien sind LSDs alles, was Sie für eine ausreichende Traktion benötigen. LSDs bieten jedoch immer noch keine optimal Traktion, da der größte Teil der Kraft immer noch mit weniger Traktion auf die Räder fließt. Es besteht immer noch die Möglichkeit eines Radschlupfes.

Hier trennt sich der Vollzeit-Allradantrieb vom Allradantrieb. Vollzeit-Allradfahrzeuge verfügen über ein im Verteilergetriebe integriertes Sperrdifferential. Wenn ein Fahrer einrastet, blockiert das Mittendifferential die vordere und hintere Antriebswelle so, dass sie sich mit der gleichen Geschwindigkeit drehen und somit das gleiche Drehmoment auf die Hinter- und Vorderräder übertragen. Grundsätzlich verhält sich ein Vollzeit-Allradfahrzeug mit gesperrtem Mittendifferential wie ein Teilzeit-Allradfahrzeug, wenn der Allradantrieb eingeschaltet ist.

Vollzeit 4WD mit Abbildung des Mitteldifferentials gesperrt.

In unserem Szenario mit der schneebedeckten Auffahrt sendet ein Vollzeit-Allradfahrzeug mit gesperrtem Mittendifferential die gleiche Leistung an die Vorder- und Hinterräder. Anstatt dass sich die Hinterräder überhaupt nicht bewegen (wie bei einem offenen Mittendifferential) oder nur ein wenig (wie bei einem mittleren LSD), bewegen sich die Hinterräder mit einem guten Clip, sodass Sie Ihr Fahrzeug sicher nach oben bringen können Auffahrt.

Einige Vollzeit-Allradfahrzeuge erhöhen die Traktionsfähigkeit in Einstellungen mit niedriger Traktion, indem sie Optionen zum Sperren des hinteren Differentials oder sogar des vorderen und hinteren Differentials haben, wodurch das Fahrzeug in ein Fahrzeug verwandelt wird wahr 4 × 4.

Viele Vollzeit-Allradfahrzeuge haben auch die Möglichkeit, in den Lo-Gang zu schalten, sodass Sie Ihren Rädern bei niedrigeren Geschwindigkeiten mehr Leistung verleihen können.

So wie Sie nicht möchten, dass sich die vorderen und hinteren Antriebswellen in einem Teilzeit-Allradfahrzeug auf normalen Fahrflächen mit derselben Geschwindigkeit bewegen, möchten Sie nicht, dass sie sich in einem Vollzeit-Allradfahrzeug mit derselben Geschwindigkeit bewegen Fahrzeug auch auf normalen Fahrflächen. Sie möchten das gesperrte Mittendifferential deaktivieren, wenn Sie sich auf Oberflächen mit hoher Traktion befinden.

AWD-Fahrzeuge haben keine Option für ein Sperrdifferential, daher bieten sie in rutschigen Szenarien nicht so viel Traktion wie 4WD-Fahrzeuge. Während AWD dazu beitragen kann, das Handling auf normalen Fahrflächen zu verbessern und die Traktion auf regnerischen Straßen und etwas auf schneebedeckten Straßen zu verbessern, möchten Sie ein AWD-Fahrzeug nicht im Gelände fahren. Dafür ist vertrauenswürdiger Allradantrieb da.

Na siehst du. Die Grundlagen der Vollzeit-4WD- und AWD-Funktion. Damit haben wir den Antriebsstrang eines Autos ziemlich gut abgedeckt. Als nächstes in unserem Getriebeserie 101: die Übertragung.