Så fungerar 4-hjulsdriften

 

En 4-hjulsdriven bil är alltid överlägsen en 2-hjulsdriven. Men att bilen har 4-hjulsdrift innebär tyvärr inte alltid att den driver med alla hjulen. 
I värsta fall kan bilen råka ut för 1-hjulsdrift - ett hjul spinner på isen och övriga på sträv mark står stilla. Det som spökar är bilens differentialer i axlarna.
Så här fungerar 4-hjulsdriften i verkligheten.
 
 

Visst är en 4-hjulsdriven bil alltid överlägsen en 2-hjulsdriven när det gäller grepp och framkomlighet. Men 4-hjulsdrift är en sanning med modifikation.

Många terrängbilsägare har blivit chockade då de plötsligt fastnar på ojämnt underlag trots 4-hjuldrift. Kanske har de råkat ut för ett förargligt diagonalspinn. Vänster framhjul och höger bakhjul står stilla i backen medan de andra hjulen snurrar hjälplöst i luften.

Det som spökar för 4-hjulsdriften är bilens differentialer i axlarna. Diffarna är nödvändiga på asfalt men spelar ett spratt i terrängen.

Låt oss ta det från början:
 
 

4-hjulsdrift:

4-hjulsdrift innebär att bilen teoretiskt kan driva med alla fyra hjulen. Väl fungerande 4-hjulsdrift har mer än dubbelt så bra grepp som 2-hjulsdrift. För en enbart bakhjulsdriven bil driver inte bara på häften så många hjul - utan tvingas också "knuffa" två icke drivande framhjul. Uttrycket 4-hjulsdrift förkortas ofta i engelska termerna 4WD ("fyra ve de") eller 4x4 ("fyra gånger fyra").
 
 

In- och urkopplingsbar 4-hjulsdrift:

Detta är den ursprungliga och enklaste formen av 4-hjulsdrift. Normalt på asfalt är bilen 2-hjulsdriven, i allmänhet bakhjulsdriven. Men via terrängbilens så kallade fördelningslåda (en extra växellåda) kan man också koppla in framhjulen och bilen får 4-hjulsdrift. 4-hjulsdriften bör normalt endast användas på halt underlag. En bil med in- och urkopplingsbar 4-hjulsdrift har ofta följande lägen på fördelningslådans växelspak: 2H (2-hjulsdrift hög), 4H (4-hjulsdrift hög), N (neutral) och 4L (4-hjulsdrift låg).
 
 

Konstant 4-hjulsdrift:

Det blir allt vanligare med konstant (permanent) 4-hjulsdrift. Fördelen är att bilens chassi kan optimeras för enbart 4-hjulsdrift och att föraren aldrig behöver reflektera om han behöver lägga i 4-hjulsdriften eller inte. En halkfläck på fin asfalt kan ju oväntat dyka upp bakom vägkröken. Bilar med konstant 4-hjulsdrift kallar ibland sitt system för AWD (All Wheel Drive, allhjulsdrift).
 
 

Lågväxel:

Förutom 4-hjulsdrift så har de flesta terrängbilar lågväxel. Det är den så kallade fördelningslådan (transferlådan) - en "extra" växellåda bakom ordinarie växellådan - som innehåller in- och urkopplingsbara 4-hjulsdriften och lågväxeln. Att lägga i lågväxeln innebär att bilen växlas ner så att den på blir ungefär dubbelt så stark men går hälften så fort på alla växlarna. Styrkan och låga hastigheten är en förutsättning för körning i trång terräng. Tyvärr saknar många av de nyare bilarna lågväxel vilket diskvalificerar dem som riktiga terrängbilar.
 
 

Differentialer:

En bil som går på väg måste ha differentialer ("diffar") i axlarna. För när bilen svänger i en kurva färdas ytterhjulen en längre sträcka och snurrar snabbare än innerhjulen. Differentialerna i axlarna består av ett system av kuggdrev som tillåter att höger och vänster drivaxlar och därmed hjul snurrar olika fort.

Om inte de "öppna" diffarna fanns skulle axlarna "knyta sig" och bilen bli trögstyrd. Den mekaniska spänningen i drivaxlarna kan göra att de går av. I hög fart i en kurva skulle bilen till och med kunna "flippa över" och välta.

Men diffarna har den nackdelen att de för över drivkraften till de hjul som snurrar lättast. I terrängen kan det alltså bli så att kraften förs över till de hjul som slirar på halt underlag medan hjulen på sträv mark står stilla. Men det finns motmedel för detta.
 
 

Mittdifferential:

En bil med konstant 4-hjulsdrift måste också ha en mittdifferential (centraldifferential) - en diff mellan främre och bakre kardanaxel. För i en kurva är det så att inte bara ytter- och innerhjulen snurrar olika fort - utan också fram- och bakhjulen. Även rakt fram kan hjulen snurra olika fort beroende på hur slitna däcken är. Mittdifferentialen tillåter fram- och bakaxeln att rotera olika fort och förhindrar att drivsystemet (transmissionen) "knyter sig".
 
 

Diffspärr:

För att inte differentialerna ska spela terrängbilen ett spratt i terrängen finns diffspärrar (differentialspärrar) som kan kopplas in. De låser differentialerna mekaniskt så att drivaxlarna alltid snurrar med samma varvtal. Vanligast är att ha diffspärr i bakaxeln och mittdifferentialen. 

Det är dock ovanligt i framaxeln eftersom styrningen blir trög, med lika drivande framhjul strävar bilen efter att gå rakt fram. Diffspärrarna får endast användas på halt underlag. Glömmer man att koppla ur dem på asfalt "knyter sig" transmissionen. Diffspärrarna kopplas in och ur mekaniskt eller via elektronik eller vakuum.

Med diffspärr på bakaxeln och mittdifferentialen har man i alla fall garanterad 3-hjulsdrift. Endast den bil som även har det på framaxeln har garanterad 4-hjulsdrift! Diffspärrar kan köpas för eftermontering.
 
 

Diffbroms:

Diffbromsen bromsar varvtalsskillnaden mellan höger- och vänsterhjulen. Den fungerar automatiskt och behöver inte kopplas in eller ur. Diffbromsen tillåter en liten varvtalsskillnad mellan hjulen vilket gör att den skonar transmissionen och inte är något hinder vid körning på asfalt.

Diffbromsen består av ett antal lameller där varannan skiva är kopplad till höger drivaxel och varannan till vänster drivaxel. Lamellerna kan antingen pressas mot varandra via fjädrar och bromsverkan är då konstant. Eller så påverkar varvtalsskillnaden en oljepump som via oljetryck pressar ihop lamellerna, diffens bromsverkan ökar då med axlarnas varvtalsskillnad.

Diffbroms är numera i princip standard i bakaxeln, men inte i framaxeln eftersom styrningen fortfarande blir trög. Diffbromsar kan köpas och eftermonteras.
 
 

Viskodiff:

Viskodifferentialen är som en diffbroms med lameller men innehåller en silikonolja som kan variera sin viskositet ("trögflythet"). När det uppstår en varvtalsskillnad mellan lamellerna "vispas" oljan och blir varm. Värmen gör oljan mer trögflytande och det uppstår en diffbromsverkan. På så sätt utjämnas kraften mellan axlarna. Viskodiffen används huvudsakligen som mittdifferential.
 
 

Torsendiff:

Torsendiffen har fått sitt namn av engelska orden TORque SENsing som betyder "vridmomentkännande". Torsendiffen är en komplicerad drevkonstruktion som bygger på principen att ett skruvdrev (snäckdrev) lätt vrider runt ett kugghjul - men att ett kugghjul har svårt att vrida runt ett skruvdrev. Effekten i Torsendiffen blir att hjulet med bästa väggreppet alltid får största drivkraften - det vill säga tvärt emot vad vanliga "öppna" differentialer åstadkommer. Torsendiff är vanligast som mittdifferential.
 
 

Elektronisk greppkontroll:

Elektronisk greppkontroll (Electronic Traction Control, ETC, kallas även anti-spinn) är den senaste trenden inom 4-hjulsdrift. Här används varken diffspärrar eller diffbromsar utan bilens elektroniskt styrda låsningsfria ABS-bromsar. När ett eller flera hjul spinner bromsas just de hjulen automatiskt och drivkraften förs då över till de andra hjulen som har fäste. Bilen har alltså "öppna" differentialer men låter ABS-bromsarna sköta den garanterade 4-hjulsdriften. Systemet har den nackdelen att bromsarna kan bli varma under knepig terrängkörning.
 
 

Haldexkoppling:

Haldexkopplingen är det senaste 4WD-systemet som kommit i bruk. Det är en i grunden svensk uppfinning som i princip består av en flerskivig lamellkoppling som löper i ett oljebad samt ett elektroniskt styrt pumpkolvsystem. Trycket från pumparna påverkar i sin tur flera givarcylindrar vars kolvar pressas samman lamellpaketen så att kraften kan fördelas om från en axel till en annan. Systemet reagerar snabbt och har den fördelen att drivkraften kvickt kan fördelas till den axel som har grepp. På 1/30-dels sekund kan båda hjulparen rulla oeberoende av varandra. Man har alltså inte den fördröjning som finns i en viskokoppling och bilen knyter sig aldrig. Haldexkopplingen finns i dag bara i Volkswagen Golf 4-motion, men förväntas på Porsches och VW:s nya SUV.