Fyrhjulsdrift

"Fyra av fyra" omdirigerar här. För annan användning, se Fyra av fyra (disambiguation) och Fyrhjulsdrift (disambiguation) .

Jeep Wrangler (bilden är en TJ Wrangler ) är ett 4WD-fordon med en växellåda för att välja fyrhjulsdrift med låg eller hög räckvidd.

Fyrhjulsdrift , även kallad 4×4 ("fyra vid fyra") eller 4WD , hänvisar till en tvåaxlad fordonsdrivlina som kan ge vridmoment till alla dess hjul samtidigt. Den kan vara på heltid eller på begäran och är vanligtvis kopplad via ett växelhus som ger en extra utgående drivaxel och, i många fall, ytterligare växelområden .

Ett fyrhjulsdrivet fordon med vridmoment tillfört båda axlarna beskrivs som "fyrhjulsdrift" ( AWD). Emellertid hänvisar "fyrhjulsdrift" vanligtvis till en uppsättning specifika komponenter och funktioner, och avsedd terrängtillämpning, som i allmänhet överensstämmer med modern användning av terminologin.

Definitioner

Fyrhjulsdrivna system utvecklades på många olika marknader och användes i många olika fordonsplattformar . Det finns ingen universellt accepterad uppsättning terminologi som beskriver de olika arkitekturerna och funktionerna. De termer som används av olika tillverkare speglar ofta marknadsföring snarare än tekniska överväganden eller betydande tekniska skillnader mellan systemen. SAE Internationals standard J1952 rekommenderar endast termen "fyrhjulsdrift" med ytterligare underklassificeringar som täcker alla typer av AWD/4WD/4x4-system som finns på produktionsfordon.

4×4

"Fyra-av-fyra" eller "4×4" används ofta för att hänvisa till en klass av fordon i allmänhet. Syntaktisk anger den första siffran det totala antalet axeländar och den andra anger antalet axeländar som drivs. Följaktligen betyder 4×2 ett fyrhjuligt fordon som överför motorns vridmoment till endast två axeländar: de två främre i framhjulsdrift eller de två bakre i bakhjulsdrift . På samma sätt har ett 6×4 -fordon tre axlar, varav två ger vridmoment till två axeländar vardera. Om detta fordon var en lastbil med dubbla bakhjul på två bakaxlar, så att den faktiskt hade tio hjul, skulle dess konfiguration fortfarande formuleras som 6x4. Under andra världskriget använde den amerikanska militären vanligtvis mellanslag och ett stort "X" - som "4 X 2" eller "6 X 4".

Mittväxellåda som skickar kraft från transmissionen till bakaxeln (höger) och framaxeln (vänster)

4WD

Fyrhjulsdrift (4WD) avser fordon med två axlar som ger vridmoment till fyra axeländar. På den nordamerikanska marknaden avser termen generellt ett system som är optimerat för terrängkörning. Termen "4WD" är vanligtvis avsedd för fordon utrustade med en växellåda som växlar mellan 2WD och 4WD driftlägen, antingen manuellt eller automatiskt.

AWD

Huvudartikel: AWD (fordon)

Fyrhjulsdrift (AWD) var historiskt synonymt med "fyrhjulsdrift" på fyrhjuliga fordon, och sexhjulsdrift på 6×6 , och så vidare, som användes på det sättet åtminstone så tidigt som på 1920-talet. Idag i Nordamerika tillämpas termen på både tunga fordon och lätta passagerarfordon. När det hänvisas till tunga fordon, används termen i allt högre grad för att betyda "permanent flerhjulsdrift" på 2×2 , 4×4, 6×6 eller 8×8 drivsystem som inkluderar en differential mellan fram och bak drivaxlar. Detta kombineras ofta med någon sorts halkskyddsteknik, allt mer hydraulisk baserad, som gör att differentialer snurrar i olika hastigheter, men som ändå kan överföra vridmomentet från ett hjul med dålig dragkraft till ett med bättre. Typiska AWD-system fungerar bra på alla underlag, men är inte avsedda för mer extrem off-road-användning. När det används för att beskriva AWD-system i lätta passagerarfordon, hänvisar det till ett system som applicerar vridmoment på alla fyra hjulen (permanent eller on-demand) eller är inriktat på att förbättra väggrepp och prestanda (särskilt i dåliga förhållanden), snarare än för terrängapplikationer.

Vissa fyrhjulsdrivna elfordon använder en motor för varje axel, vilket eliminerar en mekanisk skillnad mellan fram- och bakaxeln. Ett exempel på detta är med dubbla motorer av Tesla Model S , som styr vridmomentfördelningen mellan sina två motorer elektroniskt.

SAE rekommenderade praxis

Enligt SAE International standard J1952 är AWD den föredragna termen för alla system som beskrivs ovan. Standarden delar in AWD-system i tre kategorier.

Deltids AWD-system kräver förarens ingripande för att koppla och koppla bort den sekundära axeln från den primärt drivna axeln, och dessa system har ingen centerdifferential (eller liknande anordning). Definitionen noterar att deltidssystem kan ha ett lågt intervall.

Heltids AWD-system driver hela tiden både fram- och bakaxlar via en centerdifferential (mellanaxel). Vridmomentfördelningen för den differentialen kan vara fast eller variabel beroende på typen av centrumdifferential. Detta system kan användas på vilken yta som helst i vilken hastighet som helst. Definitionen behandlar inte införandet eller uteslutningen av en lågväxel.

On-demand AWD-system driver sekundäraxeln via en aktiv eller passiv kopplingsanordning eller "med ett oberoende drivsystem". Standarden noterar att i vissa fall kan det sekundära drivsystemet också tillhandahålla det primära fordonets framdrivning. Ett exempel är ett hybrid AWD-fordon där primäraxeln drivs av en förbränningsmotor och sekundäraxeln drivs av en elmotor. När förbränningsmotorn är avstängd är den sekundära, elektriskt drivna axeln den enda drivna axeln. On-demand-system fungerar primärt med endast en driven axel tills vridmoment krävs av den andra axeln. Vid den punkten skickar antingen en passiv eller aktiv koppling vridmoment till sekundäraxeln.

Utöver ovanstående primära klassificeringar noterar J1952-standarden sekundära klassificeringar som resulterar i totalt åtta system, betecknade som:

  • Deltid osynkron
  • Deltidssynkro
  • Fast vridmoment på heltid
  • Heltid variabelt vridmoment passiv
  • Heltids variabelt vridmoment aktivt
  • On-demand synkroniserat variabelt vridmoment passivt
  • On-demand synkroniserat variabelt vridmoment aktivt
  • On-demand oberoende driven variabelt vridmoment aktivt

Design

Differentialer

Huvudartikel: Differential
Lamborghini Murciélago är en AWD som driver fronten via en viskös kopplingsenhet om bakdelen slirar
HMMWV är en 4WD/AWD som driver alla hjul jämnt (kontinuerligt ) via en manuellt låsbar mittdifferential, med Torsen- differentialer för både fram och bak

Två hjul som är fästa på samma axel (men på motsatta axeländar) måste svänga med olika hastigheter när ett fordon kör runt en kurva. Anledningen är att hjulet som är placerat på insidan av kurvan behöver färdas mindre sträcka än det motsatta hjulet under samma tid. Men om båda hjulen är anslutna till samma drivaxel måste de alltid snurra med samma hastighet i förhållande till varandra. När man går runt en kurva tvingar detta antingen ett av hjulen att slira, om möjligt, för att balansera den skenbara sträckan som tillryggaläggs, eller skapar obekväma och mekaniskt påfrestande hjulhopp. För att förhindra detta tillåts hjulen att rotera med olika hastigheter med hjälp av en mekanisk eller hydraulisk differential . Detta tillåter en drivaxel att oberoende driva två utgående axlar, axlar som går från differentialen till hjulet, med olika hastigheter.

Differentialen gör detta genom att fördela vinkelkraften (i form av vridmoment ) jämnt, samtidigt som den fördelar vinkelhastigheten (svänghastigheten) så att medelvärdet för de två utgående axlarna är lika med det för differentialringdrevet . När den drivs kräver varje axel en differential för att fördela kraften mellan vänster och höger sida. När kraften fördelas till alla fyra hjulen kan en tredje eller "mitt" differential användas för att fördela kraften mellan fram- och bakaxeln.

Det beskrivna systemet hanterar extremt bra, eftersom det kan ta emot olika rörelsekrafter och fördela kraften jämnt och smidigt, vilket gör glidning osannolik. När det väl halkar är det dock svårt att återhämta sig. Om det vänstra framhjulet på ett 4WD-fordon slirar på en isig väg, till exempel, snurrar det glidande hjulet snabbare än de andra hjulen på grund av det lägre greppet vid det hjulet. Eftersom en differential tillämpar lika vridmoment på varje halvaxel minskar effekten på de andra hjulen, även om de har bra grepp. Detta problem kan inträffa i både 2WD- och 4WD-fordon, närhelst ett driven hjul placeras på en yta med lite dragkraft eller lyfts upp från marken. Den enkla designen fungerar acceptabelt bra för 2WD-fordon. Det är mycket mindre acceptabelt för 4WD-fordon, eftersom 4WD-fordon har dubbelt så många hjul att tappa greppet med, vilket ökar sannolikheten för att det kan hända. 4WD-fordon kan också vara mer benägna att köra på ytor med minskat grepp. Men eftersom vridmomentet delas mellan fyra hjul snarare än två, får varje hjul ungefär hälften av vridmomentet för ett 2WD-fordon, vilket minskar risken för hjulslirning.

För att förhindra slirning har vissa fordon reglage för oberoende låsning av mitt-, fram- och bakdifferentialer

Begränsa glidning

Huvudartikel: Differential med begränsad glidning (LSD)

Många differentialer har inget sätt att begränsa mängden motorkraft som skickas till deras bifogade utgående axlar. Som ett resultat, om ett däck tappar greppet vid acceleration, antingen på grund av en situation med låg dragkraft (t.ex. körning på grus eller is) eller motoreffekten övervinner tillgänglig dragkraft, får däcket som inte slirar liten eller ingen kraft från däcket. motor. I situationer med mycket låg dragkraft kan detta hindra fordonet från att alls röra sig. För att komma till rätta med detta kan flera konstruktioner av differentialer antingen begränsa mängden slirning (dessa kallas "limited-slip" differentialer) eller tillfälligt låsa ihop de två utgående axlarna för att säkerställa att motoreffekten når alla drivna hjul lika.

Låsningsdifferentialer fungerar genom att tillfälligt låsa ihop en differentials utgående axlar, vilket gör att alla hjul roterar i samma takt, vilket ger vridmoment vid slirning. Detta används vanligtvis för centerdifferentialen, som fördelar kraften mellan fram- och bakaxeln. Medan en drivlina som vrider alla hjul lika normalt skulle bekämpa föraren och orsaka hanteringsproblem, är detta inte ett problem när hjulen slirar.

De två vanligaste fabriksinstallerade spärrdifferentialerna använder antingen en datorstyrd multipelkoppling eller en viskös kopplingsenhet för att förena axlarna, medan andra differentialer är vanligare på terrängfordon som vanligtvis använder manuellt manövrerade låsanordningar. I lamellkopplingen känner fordonets dator av slirning och låser axlarna, vilket orsakar ett litet ryck när den aktiveras, vilket kan störa föraren eller orsaka ytterligare dragförlust. I de viskösa kopplingsdifferentialerna skjuvspänningen vid höga axelhastighetsskillnader att en dilatantvätska i differentialen blir fast, vilket förbinder de två axlarna. Denna design lider av vätskenedbrytning med åldern och av exponentiellt låsningsbeteende. [ citat behövs ] Vissa konstruktioner använder utväxling för att skapa en liten rotationsskillnad som påskyndar vridmomentöverföringen.

Ett tredje tillvägagångssätt för att begränsa slirning används av en Torsen- differential, som gör att de utgående axlarna kan ta emot olika mängder vridmoment. Denna design ger inte dragkraft när ett hjul snurrar fritt, där inget vridmoment finns, men ger utmärkt hantering i mindre extrema situationer. [ citat behövs ] En typisk Torsen II-differential kan leverera upp till dubbelt så mycket vridmoment till sidan med hög dragkraft innan dragkraften överskrids på sidan med låg dragkraft.

En ganska ny innovation inom bilar är elektronisk traction control . Den använder vanligtvis ett fordons bromssystem för att bromsa ett snurrande hjul. Denna påtvingade bromsning emulerar funktionen hos en differential med begränsad slirning, och genom att använda bromsarna mer aggressivt för att säkerställa att hjulen körs i samma hastighet, kan den också efterlikna en spärrdifferential. Denna teknik kräver normalt hjulsensorer för att upptäcka när ett hjul slirar, och aktiveras endast när hjulslirning upptäcks. Därför existerar vanligtvis ingen mekanism för att aktivt förhindra hjulslirning (dvs. låsning av differentialen före hjulslirning är inte möjligt); snarare är systemet utformat för att uttryckligen tillåta hjulslirning och sedan försöka skicka vridmoment till hjulen med bäst grepp. Om förhindrande av slirning på alla hjul är ett krav är detta en begränsande design.

Valspak: 2H för tvåhjulsdrift, 4H för 4WD med hög frekvens, 4L för 4WD med låg frekvens och N för neutral
Valspak: All-time 4WD, neutral, och deltid lågintervall 4WD

Driftlägen

Arkitekturen för ett AWD/4WD-system kan beskrivas genom att visa dess möjliga driftlägen. Ett enstaka fordon kan ha möjlighet att fungera i flera lägen beroende på förarens val. De olika lägena är:

  • Tvåhjulsdriftläge – I detta läge drivs endast en axel (vanligtvis bakaxeln). Drivningen till den andra axeln är frånkopplad. Driftsmomentförhållandet är 0:100.
  • Fyrhjulsdriftläge – Här, beroende på vilken typ av vridmomentöverföring till axlarna, kan tre underlägen (nedan) definieras.
  • Deltidsläge – Fram- och bakaxelns drivningar är fast kopplade i växellådan. Eftersom drivlinan inte tillåter någon hastighetsdifferentiering mellan axlarna och skulle orsaka upplindning av drivlinan, rekommenderas detta läge endast för deltidsanvändning i terräng eller lösa underlag där drivlinan är osannolik. Upp till fullt vridmoment kan gå till båda axlarna, beroende på väglaget och vikten över axlarna.
  • Heltidsläge – Båda axlarna drivs hela tiden, men en interaxeldifferential gör att axlarna kan rotera med olika hastigheter efter behov. Detta gör att fordonet kan köras heltid i detta läge, oavsett vägbanan, utan rädsla för att drivlinan ska rullas upp. Med standarddifferentialer med koniska växlar är vridmomentfördelningen 50:50. Planetära differentialer kan ge asymmetriska vridmomentdelningar efter behov. Ett system som arbetar permanent i heltidsläget kallas ibland för all-the-time 4WD, fyrhjulsdrift eller AWD. Om interaxeldifferentialen är låst, återgår läget till ett deltidsläge.
  • On-demand-läge – I detta läge fungerar överföringsväskan primärt i 2WD-läge. Vridmoment överförs till den sekundära axeln efter behov genom att modulera överföringskopplingen från öppet till ett stelt kopplat tillstånd, samtidigt som man undviker upprullning av drivlinan. Vridmomentmoduleringen kan uppnås med aktiva elektroniska/hydrauliska styrsystem, eller av passiva anordningar, baserade på hjulslirning eller hjulvridmoment, som beskrivs i avsnittet om dragkontrollsystem.

Utöver dessa grundläggande lägen kan vissa implementeringar kombinera dessa lägen. Systemet kan ha en koppling tvärs över mittdifferentialen, till exempel, som kan modulera framaxelns vridmoment från ett heltidsläge med 30:70 vridmomentfördelningen för mittdifferentialen till 0:100 vridmomentfördelningen i 2WD-läget.

Historia

1893 Diplock Steam Locomotive var världens första 4WD landfordon.
Lohner-Porsche Mixte Hybrid var både världens första hybridfordon och den första fyrhjulsdriften utan ångmotor.

Sent 1800-tal

1893, innan den moderna bilindustrin etablerades i Storbritannien, patenterade den engelske ingenjören Bramah Joseph Diplock ett fyrhjulsdriftsystem för en ångdriven dragmotor , inklusive fyrhjulsstyrning och tre differentialer , som sedan byggdes. Utvecklingen införlivade också Bramahs Pedrail-hjulsystem i vad som var en av de första fyrhjulsdrivna bilarna som visade en avsiktlig förmåga att resa på utmanande vägytor. Det härrörde från Bramaghs tidigare idé om att utveckla en motor som skulle minska mängden skador på allmänna vägar.

Ferdinand Porsche designade och byggde ett fyrhjulsdrivet elfordon för kuk Hofwagenfabrik Ludwig Lohner & Co. i Wien 1899, som presenterades för allmänheten under 1900 års världsutställning i Paris. Fordonet var en seriehybridbil som använde en elektrisk navmotor vid varje hjul, driven av batterier, som i sin tur laddades av en bensinmotorgenerator. Den var klumpigt tung, och på grund av sin ovanliga status får den så kallade Lohner-Porsche inte ofta sin kredit som den första fyrhjulsdrivna bilen.

1900-1920-talen

1903 Spyker 60-HP var världens första 4WD som drevs direkt av en förbränningsmotor och den första 4WD racerbilen.
Jeffery / Nash Quads var de första 4WD-fordonen som tillverkades i femsiffriga nummer (1913–1928).

Världens första fyrhjulsdrivna bil direkt driven av en förbränningsmotor, och den första med en frontmotor, fyrhjulsdriven layout, var den holländska Spyker 60 HP, beställd för loppet Paris till Madrid 1903 , den presenterades det året av bröderna Jacobus och Hendrik-Jan Spijker från Amsterdam . Den tvåsitsiga sportbilen hade permanent fyrhjulsdrift och var också den första bilen utrustad med en sexcylindrig motor, samt fyrhjulsbromsning. Senare använd som en back-racer, är det nu en utställning i Louwman Museum (fd Nationaal Automobiel Museum) i Haag, Nederländerna.

Design för fyrhjulsdrift i Amerika kom först från Twyford Motor Car Company .

Reynolds -Alberta Museum har ett fyrhjulsdrivet fordon, som heter " Michigan ", från 1905 i orestaurerad förvaring.


De första fyrhjulsdrivna fordonen som gick i massproduktion byggdes av (det som blev) American Four Wheel Drive Auto Company (FWD) i Wisconsin , grundat 1908. (inte att förväxla med termen "FWD" som en akronym för framhjulsdriven ) Tillsammans med 1 1⁄ 2 ( - och 2-tons Nash Quad se nedan) blev 3-tons FWD Model B en standard militär fyrhjulsdriven lastbil för den amerikanska armén i världen Första kriget. Cirka 16 000 FWD Model B-lastbilar byggdes för de brittiska och amerikanska arméerna under första världskriget – ungefär hälften av FWD och resten av andra licensierade tillverkare. Endast cirka 20 % av de byggda lastbilarna var fyrhjulsdrivna, men 4x4 var oftare i frontlinjen.

Cirka 11 500 av Jeffery / Nash Quad- lastbilarna byggdes för liknande användning mellan 1913 och 1919. Quad kom inte bara med fyrhjulsdrift och fyrhjulsbroms, utan hade också fyrhjulsstyrning. Quad var ett av de första framgångsrika fyrhjulsdrivna fordonen som någonsin tillverkats, och dess produktion fortsatte i 15 år med totalt 41 674 enheter tillverkade 1928.

Daimler-Benz har också en historia inom fyrhjulsdrift. Efter att Daimler Motoren Gesellschaft hade byggt ett fyrhjulsdrivet fordon kallat Dernburg-Wagen , också utrustat med fyrhjulsstyrning, 1907, som användes av tysk kolonialtjänsteman Bernhard Dernburg i Namibia ; Mercedes och BMW introducerade 1926 några ganska sofistikerade fyrhjulsdrifter, G1, G4 och G4 följde. Mercedes och BMW utvecklade detta ytterligare 1937.

1930-talet

1936–1944 Kurogane Type 95 scoutbil (Japan)
1938–1945 GAZ-61 fyrhjulsdrivna phaeton (Ryssland)
1940 GAZ-64 jeepliknande bil (Ryssland)

American Marmon-Herrington Company grundades 1931 för att tjäna en växande marknad för måttligt prissatta fyrhjulsdrivna fordon. Marmon-Herrington specialiserade sig på att konvertera Ford- lastbilar till fyrhjulsdrift och fick en framgångsrik start genom att upphandla kontrakt för tankbilar för militära och kommersiella flygplan, 4×4-chassi för bogsering av lätta vapen och en order från Iraqi Pipeline Company för vad var de största lastbilarna som byggdes på den tiden.

De tidiga Marmon-Herringtons visade sig vara undantaget från regeln - 4WD-bilar och lastbilar som utvecklades på 1930-talet byggdes huvudsakligen för regeringar, med (framtida) krigföringsapplikationer i åtanke.

Dodge utvecklade sin första fyrhjulsdrivna lastbil 1934 - en militär 1 + 1 ⁄ 2 ton betecknad K-39-X-4(USA), varav 796 enheter byggdes för den amerikanska armén i flera konfigurationer. Timken levererade framaxlar och överföringsväskor, läggs till militariserad en civil lastbil. Timken växellådan var den första deltidsdesignen som gjorde det möjligt för föraren att koppla in eller ur fyrhjulsdriften med en spak inuti hytten. Trots de begränsade amerikanska militärbudgetarna från 1930-talet, gillade '34-lastbilen tillräckligt för att en modernare 1 + 1 ⁄ 2 tons lastbil utvecklades, och 1 700 RF-40-X-4(USA)-lastbilar tillverkades 1938 och 292 TF-40-X-4 (USA) 1939.

Med början 1936 byggde det japanska företaget Tokyu Kurogane Kogyo ungefär 4 700 fyrhjulsdrivna roadsters, kallad Kurogane Type 95 spaningsbil, som användes av den kejserliga japanska armén från 1937 till 1944, under det andra kinesisk-japanska kriget . Tre olika karosserier tillverkades – en tvådörrars roadster, en tvådörrars pickup och en fyradörrars phaeton, alla utrustade med en överföringslåda som kopplade in framhjulen, driven av en 1,3-liters, tvåcylindrig luft -kyld OHV V-twin motor.

Mercedes-Benz G5 och BMW 325 4×4 från 1937 hade fyrhjulsdrift på heltid, fyrhjulsstyrning, tre låsande differentialer och helt oberoende fjädring. De tillverkades på grund av ett statligt krav på ett fyrhjulsdrivet passagerarfordon. Den moderna G-serien/Wolf som G500 och G55 AMG har fortfarande några av attributen, med undantag för helt oberoende fjädring, eftersom den kan äventyra markfrigången. Unimog är också ett resultat av Mercedes 4x4-teknik .

Det första rysktillverkade fyrhjulsdrivna fordonet, även delvis för civilt bruk, var GAZ-61 , som utvecklades i Sovjetunionen 1938. "Civil användning" kan vara lite av en felaktig benämning, eftersom de flesta, om inte, alla användes av den sovjetiska regeringen och militären (som kommandobilar), men GAZ-61-73-versionen är det första fyrhjulsdrivna fordonet med en normal stängd sedankaross . Delar av chassit användes i efterföljande militärfordon som 1940 GAZ-64 och 1943 GAZ-67 , såväl som efterkrigstidens GAZ-69 , och den korrekt civila GAZ-M-72, baserad på bakhjulsdriften GAZ-20 "Victory" och byggd från 1955 till 1958. Det sovjetiska civila livet tillät inte spridningen av civila produkter som Jeep i Nordamerika, men genom 1960-talet höll sig tekniken för sovjetiska 4×4-fordon i nivå med brittiska , tyska och amerikanska modeller, som till och med överträffar det i vissa aspekter, och för militära ändamål lika aktivt utvecklade, producerade och använda.

Andra världskriget – ett språng i AWD-spridningen

1940–1945 Willys US Jeep

Tills det behövdes "gå-var som helst"-fordon för militären i stor skala, hade fyrhjulsdrivna och fyrhjulsdrivna fordon inte hittat sin plats. Jeep från andra världskriget , som ursprungligen utvecklades av amerikanska Bantam , men masstillverkad av Willys och Ford, blev det mest kända fyrhjulsdrivna fordonet i världen under kriget. Den amerikanska Dodge WC-serien och Chevrolet G506 4x4-varianterna tillverkades också av hundratusentals, såväl som lastbilarna i Canadian Military Pattern , av vilka 4x4 var den överlägset vanligaste av deras olika drivlinskonfigurationer. Allt som allt byggde Nordamerika cirka 1 + 1 ⁄ 2 miljoner fyrhjulsdrivna fordon under kriget,

Tillgängligheten av vissa kritiska komponenter, såsom överföringsfall och speciellt konstanthastighetsfogar påverkade utvecklingen. Även om de inte används mycket på kommersiella fordon, behövde alla fyrhjulsdrivna fordon dessa; och de skulle använda två eller tre gånger antalet drivna axlar, vilket innebär fler växlar att skära för alla differentialer. Tillverkade fram till kriget av ett fåtal specialiserade företag med begränsad kapacitet, från våren 1942, gick Ford, Dodge och Chevrolet med och tillverkade dessa i en kvantitet mer än 100 gånger större än 1939.

Även om Ryssland hade sitt eget jeepliknande fordon (GAZ-64) igång 1940, ett år tidigare än den amerikanska jeepen, förlitade man sig i de första åren av kriget på Lend-Lease-fordon, som tillhandahållits av västra allierade. 1943 lanserade de en vidareutvecklad version: GAZ-67 .

Däremot hade Axis-krafternas närmaste motsvarighet till jeepen, VW Kübelwagen , av vilken endast cirka 50 000 byggdes, även om den var utrustad med portalväxelnav , bara bakhjulsdrift.

1945–1960-talet

En 1945 Willys CJ-2A Jeep
En första generationens Dodge Power Wagon

Willys introducerade modellen CJ-2A 1945, det första fullproduktionsfyrhjulsdrivna fordonet till salu på den allmänna marknaden. På grund av den allestädes närvarande Jeep från andra världskriget, satte dess robusta utilitarism mönstret för många fyrhjulsdrivna fordon som kommer. Dodge startade även produktionen av de civila 4WD Power Wagon- lastbilarna för 1946 års modell. Både Willys och Dodge utvecklades direkt från sina föregångare från andra världskriget.

Land Rover var lika boxig som jeepen och även inline-fyra-driven. Land Rover dök upp på Amsterdam Motor Show 1948. Ursprungligen tänkt som en stoppprodukt för det kämpande Rover-bilföretaget, trots kroniska underinvesteringar, lyckades den mycket bättre än deras personbilar. Inspirerad av en Willys MB – den allestädes närvarande "jeepen" från andra världskriget – som ofta kördes terräng på gården som tillhörde chefsingenjör Maurice Wilks , utvecklade Land Rover den mer raffinerade men ändå terrängkapabla lyxiga 4WD Range Rover på 1970-talet.

I och med förvärvet av "Jeep"-namnet 1950, hade Willys tagit märket i ett hörn. Dess efterträdare, Kaiser Jeep , introducerade en revolutionerande 4WD-vagn kallad Wagoneer 1963. Den var inte bara tekniskt innovativ, med oberoende framfjädring och den första automatiska växellådan kopplad till 4WD, utan den var också utrustad och färdig som en vanlig personbil. I själva verket var det förfadern till den moderna SUV:n . Den lyxiga AMC- eller Buick V8 -drivna Super Wagoneer tillverkad från 1966 till 1969 höjde ribban ännu högre.

Jensen tillämpade Formula Ferguson (FF) heltids-all-wheel-drive-system på 318 enheter av deras Jensen FF byggd från 1966 till 1971, vilket markerar första gången 4WD användes i en GT- sportbil. Medan de flesta 4WD-system delar upp vridmomentet jämnt, delar Jensen vridmomentet med ungefär 40 % fram, 60 % bak genom att växla fram och bak i olika utväxlingar.

1970-1990-talen

American Motors Corporation (AMC) förvärvade Kaiser's Jeep Division 1970 och uppgraderade och utökade snabbt hela linjen av terrängfordon med fyrhjulsdrift. Med sin ökade trafiksäkerhet fortsatte toppklassen Grand Wagoneer i full storlek att konkurrera med traditionella lyxbilar . Delvis handbyggd, var den relativt oförändrad under sin produktion fram till 1991, även efter Chryslers köp av AMC.

Subaru introducerade den kategoriexpanderande Leone 1972, en billig kompakt kombi med ett lättdrivet, deltidsfyrhjulsdrivet system som inte kunde köras på torrt underlag. I september introducerade AMC Quadra Trac heltid AWD för 1973 års modell Jeep Cherokee och Wagoneer. På grund av AWD på heltid, som befriade föraren från att komma ut för att låsa nav och behöva manuellt välja mellan 2WD- och 4WD-lägen, dominerade den alla andra märken i FIA-rallytävlingen. Gene Henderson och Ken Pogue vann Press-on-Regardless Rally FIA-mästerskapet med en Quadra Trac-utrustad jeep 1972.

1969 Jensen FF , världens första 4WD i en GT-sportbil
En 1987 AWD AMC Eagle -vagn, den mest populära modellen i raden
En 1981 AMC Eagle AWD cabriolet

American Motors introducerade den innovativa Eagle för 1980 års modell. Dessa var de första amerikanska massproduktionsbilarna som använde det kompletta frontmotorns fyrhjulsdrivna systemet. AMC Eagle erbjöds som sedan , coupé och kombi med permanenta, automatiska fyrhjulsdrivna passagerarmodeller. De nya Eagles kombinerade Jeep-teknik med en befintlig och beprövad AMC- plattform för passagerarbilar . De inledde en helt ny produktkategori av "sport-utility" eller crossover-SUV . AMC:s Eagles kom med den komfort och de möten på hög nivå som förväntas av vanliga passagerarmodeller och använde terrängtekniken för en extra säkerhetsmarginal och dragkraft.

Eagles tjocka, trögflytande vätskecentrumdifferential gav en tyst och smidig kraftöverföring som riktades proportionellt mot axeln med störst dragkraft. Detta var ett riktigt heltidssystem som endast fungerade i fyrhjulsdrift utan onödigt slitage på fjädring eller drivlinjekomponenter. Inget lågområde användes i överföringsfallet. Detta blev föregångaren till de mönster som följde från andra tillverkare. Den dåvarande bilpressen testade Eagles dragkraft och beskrev den som vida överlägsen Subarus och att den kunde slå många så kallade terrängfordon. Four Wheeler magazine drog slutsatsen att AMC Eagle var "början på en ny generation bilar."

Örnarna var populära (särskilt i snöbältet ), hade dragkapacitet och kom i flera utrustningsnivåer inklusive sport- och lyxdetaljer. Två ytterligare modeller lades till 1981, subcompact SX/4 och Kammback. En manuell växellåda och en framaxelfrånkopplingsfunktion gjordes också tillgängliga för bättre bränsleekonomi. Under 1981 och 1982 lades en unik cabriolet till linjen. Eagles monocoque- kropp var förstärkt för ombyggnaden och hade en targa-stång av stål med en löstagbar taksektion av glasfiber. Eagle stationcar var kvar i produktion i ett modellår efter att Chrysler förvärvade AMC 1987. Den totala produktionen av AMC Eagle var nästan 200 000 fordon.

Audi introducerade också en permanent fyrhjulsdriven vägbil, Audi Quattro , 1980. Audis chassiingenjör, Jörg Bensinger , hade i vintertester i Finland märkt att ett fordon som används av den västtyska armén , Volkswagen Iltis , kunde slå vilken högpresterande Audi som helst. Han föreslog att man skulle utveckla en fyrhjulsdriven bil som också skulle användas för rally för att förbättra Audis konservativa image. Audi quattro -systemet blev en funktion på produktionsbilar.

1987 utvecklade Toyota också en bil byggd för tävling i rallykampanjer. Ett begränsat antal väggående FIA ​​Homologation Special Vehicle Celica GT-Four (känd som Toyota Celica All-Trac Turbo i Nordamerika) tillverkades. All -Trac- systemet var senare tillgängligt på serietillverkade modeller av Toyota Camry , Toyota Corolla och Toyota Previa .

Några av de tidigaste mellanmotoriserade fyrhjulsdrivna bilarna var de olika väglagliga rallybilarna som tillverkades för grupp B- homologering, såsom Ford RS200 tillverkad från 1984 till 1986. 1989 skapade nischtillverkaren Panther Westwinds en mellanmotorad fyrhjulsdrift, Panther Solo 2 .

2000–nutid

I USA, i slutet av 2013, utgjorde AWD-fordon 32 % av försäljningen av nya lätta fordon, en ökning med 5 % sedan 2008. Detta beror till stor del på crossoverns popularitet . De flesta crossovers erbjuder den populära tekniken, trots att den ökar fordonspriset och bränsleförbrukningen. Biltillverkare har översvämmat konsumenter med marknadsföring som proklamerar AWD som en säkerhetsfunktion, även om fördelen med AWD framför FWD uppstår i att accelerera, inte bromsa eller styra. Tester har visat att även om AWD ger förbättrad acceleration under vinterförhållanden, så hjälper det inte med bromsning.

2008 introducerade Nissan GT-R med en bakmonterad växellåda . AWD-systemet kräver två drivaxlar , en huvudaxel från motorn till växellådan och differentialen och en andra drivaxel från växellådan till framhjulen.

Används

Roadracing

Spyker är krediterad för att bygga och köra den första fyrhjulsdrivna racingbilen, Spyker 60 HP 1903.

Bugatti skapade totalt tre fyrhjulsdrivna racerbilar, Type 53 , 1932, men bilarna var ökända för att ha dålig hantering .

Miller producerade den första 4WD-bilen som kvalificerade sig för Indianapolis 500, 1938 års Miller Gulf Special.

Ferguson Research Ltd. byggde den frontmotoriserade P99 Formel 1- bilen som faktiskt vann ett icke-VM-lopp med Stirling Moss 1961. 1968 körde Team Lotus bilar i Indy 500 och tre år senare i Formel 1 med Lotus 56 , som hade både turbinmotorer och 4WD, samt 1969 4WD-Lotus 63 som hade standard 3-liters V8 Ford Cosworth -motor. Matra tävlade också en liknande MS84, och McLaren deltog i sin M9A i British Grand Prix , medan motortillverkarna Ford-Cosworth producerade sin egen version, som testades men aldrig tävlade. Alla dessa F1-bilar ansågs sämre än sina motsvarigheter för RWD, eftersom tillkomsten av aerodynamisk downforce innebar att adekvat dragkraft kunde erhållas på ett lättare och mer mekaniskt effektivt sätt, och idén avbröts, även om Lotus försökte upprepade gånger.

Nissan och Audi hade framgångar med fyrhjulsdrift i roadracing med den förstnämndes tillkomst av Nissan Skyline GT-R 1989. Bilen var så framgångsrik att den dominerade den japanska kretsen under de första åren av tillverkningen, och gick vidare till större och mer imponerande vinster i Australien innan viktstraff så småningom tog ut ett de facto- förbud på bilen. Mest kontroversiellt var vinsten vid Macau Grand Prix 1990 , där bilen ledde från start till mål. Audis dominans i Trans-Am-serien 1988 var lika kontroversiell, eftersom den ledde till ett viktstraff mellan säsongen och till en regeländring som förbjöd alla AWD-bilar; dess dominans i Super Touring ledde så småningom till ett FIA- förbud mot AWD-system 1998.

Nya 2011 24 timmars Le Mans- regler kan återuppliva AWD/4WD i roadracing, även om sådana system endast är tillåtna i nya hybriddrivna Le Mans-prototyper . Ett exempel är Audi R18 e-tron quattro (vinnare av loppet 2012 , den första hybrid/4WD som vann Le Mans), med en elmotor i framaxeln med bensinmotorn bak.

I tunga lastbilar

Medelstarka och tunga lastbilar har nyligen antagit 4×4-drivlinor; 4×4 medeltunga lastbilar blev vanliga efter att Ford började sälja Ford Super Duty- lastbilar. Dessa lastbilar delade många delar mellan lätta och medelstarka, vilket minskade produktionskostnaderna. Dana 60- framaxeln används på både medelstora och lätta Super Duty-lastbilar. Dessutom delar de tre stora delade delar mellan företagen, vilket minskar kostnaderna. Dana S 110 används för närvarande för den bakre drivningen, under Ford och Rams medeltunga lastbilar. Dana 110 användes också på General Motors 4×4. Ram Trucks började sälja medelstora lastbilar, 4×4 och 4×2, 2008. General Motors sålde en 4×4 för modellåren 2005–2009.

  • GM 4×4 medium-duty trucks

    GM 4×4 medeltunga lastbilar

  • Heavy-duty International Workstar

    Heavy-duty International Workstar

  • Ford medium-duty 4×4 drive train

    Ford medium-duty 4×4 drivlina

I entreprenadmaskiner

En Case grävlastare med 4WD

Volvo introducerade modell 646 fyrhjulsdriven grävlastare 1977. Case Corporation följde efter i USA 1987. [ citat behövs ]

Terminologi

I tekniska termer betecknar "fyrhjulsdrift" ett fordon med kraft som levereras till fyra hjuländar fördelade på minst två axlar. Termen "4×4" (uttalas fyra av fyra ) användes för att beskriva nordamerikanska militära fyrhjulsdrivna fordon redan på 1940-talet, där den första siffran indikerar antalet hjuländar på ett fordon och den andra indikerar antalet drivna hjul.

Lastbilar med dubbla däck på bakaxeln och två drivna axlar betecknas som 4×4 trots att de har sex hjul, eftersom de parade bakhjulen beter sig som ett enda hjul för dragkraft och klassificeringsändamål. Äkta 6×6- fordon, som har tre drivna axlar, klassificeras som 6×6s oavsett hur många hjul de har. Exempel på dessa med två bakre, en framaxel är den sexhjuliga Pinzgauer , som är populär bland försvarsstyrkor runt om i världen, och 10-hjuliga GMC CCKW som gjordes känd av den amerikanska armén under andra världskriget.

Fyrhjuling är en besläktad term som gäller terrängfordon och inte att förväxla med fyrhjulsdrift. De "fyra" i fallet hänvisar till fordonet med fyra hjul, inte nödvändigtvis alla drivna.

Ovanliga system

På grund av ett upplevt behov av ett enkelt, billigt terrängfordon för oljeprospektering i Nordafrika, utvecklade den franska biltillverkaren Citroën 2CV Sahara 1958. Till skillnad från andra 4×4-fordon, som använder en konventionell växellåda för att köra fronten och bakaxlar, hade Sahara två motorer, som var och en oberoende körde en separat axel, med den bakre motorn vänd bakåt. De två gasreglage, kopplingar och växlingsmekanismer kunde kopplas samman, så att de två 12 hk (9 kW) 425 cc (26 cu in) motorerna kunde köras tillsammans, eller så kunde de delas och bilen enbart drivas av endera motorn. I kombination med dubbla bränsletankar och dubbla batterier (som kunde ställas in för att köra endera eller båda motorerna) innebar redundansen av två separata drivlinor att de kunde ta sig tillbaka till civilisationen även efter stora mekaniska fel. Endast cirka 700 av dessa bilar byggdes, och endast 27 är kända för att existera idag.

BMC experimenterade med en tvåmotorig Mini Moke (kallad "Twini Moke") i mitten av 1960-talet, men satte den aldrig i produktion. Detta drog fördel av Minis "power pack"-layout, med en tvärgående motor och växellådan i motorsumpen . Helt enkelt genom att montera en andra motor/växellåda över den bakre delen, kunde ett rudimentärt 4×4-system produceras. Tidiga prototyper hade separata växelspakar och kopplingssystem för varje motor. Senare versioner som skickades för utvärdering av den brittiska armén hade mer användarvänliga länkade system.

1965 patenterade AJM Chadwick ett 4WD-system, GB 1113068, som använde halvsfäriska hjul för ett terrängfordon. Tjugo år senare, BTE Warne, patenterad, GB 2172558, en förbättring av Chadwicks design som inte använde differentialväxlar. Genom att använda nästan sfäriska hjul med möjlighet att luta och vrida varje hjul koordinerat, bibehåller de drivna hjulen konstant dragkraft. Dessutom styr alla drivna hjul, och eftersom hjulparning inte är nödvändig är fordon med ett udda antal hjul möjliga utan att systemets integritet påverkas. Progressiv inbromsning möjliggörs genom att dynamiskt ändra de fram-till-bakre effektiva hjuldiameterförhållandena.

Suzuki Motors introducerade Suzuki Escudo Pikes Peak Edition 1996. Tidigare Suzuki-versioner var tvåmotoriga; från 1996 och framåt är motorn en dubbelturboladdad 2,0-L V6, kopplad till en sekventiell sexväxlad manuell växellåda.

Nissan Motors har utvecklat ett system kallat E-4WD , designat för bilar som normalt är framhjulsdrivna; dock drivs bakhjulen av elmotorer. Detta system introducerades i vissa varianter av Nissan Cube och Tiida . (Detta liknar systemet som används på Ford Escape Hybrid AWD.)

Chryslers Jeep Division debuterade den tvåmotoriga, 670 hk (500 kW) Jeep Hurricane -konceptet vid 2005 års North American International Auto Show i Detroit . Detta fordon har en unik "krabbkrypning"-kapacitet, som gör att den kan rotera 360° på plats. Detta uppnås genom att köra de vänstra hjulen som ett par och de högra hjulen som ett par, i motsats till att köra de främre och bakre paren. En central växellåda gör att ena sidan kan köra i motsatt riktning från den andra. Den har också dubbla Hemi V8:or.

Vissa hybridfordon som Lexus RX400h ger kraft till ett AWD-system genom ett par elmotorer, en till framhjulen och en till bakhjulen. När det gäller AWD-modellversionen av Lexus RX400h (och dess Toyota-märkta motsvarighet, Harrier hybrid ), kan framhjulen också få drivkraft direkt från fordonets bensinmotor, såväl som via elmotorerna, medan bakhjulen får kraft endast från den andra elmotorn. Överföring av kraft hanteras automatiskt av intern elektronik baserat på dragförhållanden och behov, vilket gör detta till ett fyrhjulsdriftssystem.

4RM-systemet som användes i Ferrari FF 2011 är unikt genom att det har en bakre växellåda med en sekundär främre växellåda ansluten direkt till motorn. Bilen fungerar främst som ett bakhjulsdrivet fordon. Kopplingarna i den främre växellådan kopplas in när bakhjulen slirar. Drivningen till framhjulen överförs genom två steglöst variabla kopplingspaket som tillåts "slira" för att ge de erforderliga hjulhastigheterna. Den främre växellådan har tre växlar, två framåt och bakåt. De två framåtväxlarna på den främre transmissionen matchar de fyra nedre framåtväxlarna på den bakre transmissionen. Den används inte i högre växlar. Kopplingen mellan denna växellåda och varje framhjul sker via oberoende kopplingar av Haldex-typ, utan differential. På grund av skillnaden i utväxlingsförhållanden slirar kopplingarna kontinuerligt och överför endast högst 20 % av motorns vridmoment.

System efter designtyp

Centerdifferential med mekanisk spärr

Torsen mittdifferential

Ej låsande mittdifferential

  • BMW 3-serie och X5 mellan 2001 och xDrive – planetarisk mittdifferential med permanent 38–62 (fram-bak) vridmomentdelning #
  • Cadillac Escalade, STS AWD, SRX AWD (De första två generationerna hade en viskös koppling på mittdifferentialen) #
  • Chrysler 300C AWD#
  • Dodge Ramcharger 1974–1981 – NP203 FullTime 4WD Transfer Case
  • Dodge Magnum, laddare AWD #
  • GMC Yukon Denali, XL Denali, Sierra Denali #
  • Mercedes 4MATIC- bilar, R-klass och ML-klass (observera att vissa ML:er hade låg räckvidd) #
  • Plymouth Trail Duster 1974–1981 – NP203 FullTime 4WD Transfer Case
  • Toyota Highlander #
  • Toyota Sienna AWD (endast 2010) #

Ovanstående system som slutar med "#" fungerar genom att selektivt använda traktionskontrollsystemet (via ABS) för att bromsa ett slirande hjul.

Flerkopplingssystem

Flerplåtskoppling

Notera: ovanstående fungerar som 2WD när kopplingen med flera lamell inte är inkopplad (med undantag för Subaru-modeller), och som 4WD-högdistans i ett deltids 4WD-system när kopplingen är inkopplad (vanligtvis av dator även om vissa tillåter manuell kontroll). Vissa i den här kategorin har olika grader av kontroll i vridmomentfördelningen mellan fram och bak genom att låta några av kopplingarna i en flerplattskoppling kopplas in och slira olika mycket. Ett exempel på ett system som detta är BorgWarner i-Trac (TM)-systemet. Notera: den Haldex Traction -baserade billistan skapades från listan på Haldex Tractions företagswebbplats: Haldex Cars . En version av BorgWarner ITM3e-systemet används på Porsche 911TT från 2006 och senare. Borg-Warner ITM 3e används också i 2006-numera Hyundai Santa Fe och Hyundai Tucson . I Hyundais fungerar ITM 3e som en AWD på heltid med 95:5 normalt vridmoment. Under extrema förhållanden kan systemet låsas i en 50:50-delning via 4WD LOCK-knappen.

Deltid

Det här är fordon som inte har någon mittdifferential. Eftersom det inte finns någon mittdifferential för att tillåta hastighetsskillnader mellan fram- och bakhjulen vid svängning, måste en liten mängd däckslirning inträffa under svängar. När det används på hala ytor är detta inget problem, men när du svänger på torr beläggning greppar däcken, tvingas sedan att glida, sedan greppa igen, och så vidare, tills svängen är klar. Detta gör att fordonet uppvisar en "hoppande" eller "bindande" känsla. Att använda ett inkopplat deltids-4WD-system på en hård yta rekommenderas inte, eftersom skador på drivlinan så småningom uppstår. Förflyttningsväskor på deltid är industristandarden för överföringsväskor för 4x4-lastbilsmarknaden. Alla andra överföringsväskor kan anses vara mer robusta, men fler rörliga delar och komplexitet kan ibland göra andra överföringsväskor mindre hållbara.

Se även

Fotnoter

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Four-wheel_drive&oldid=1131919692 "