Aloin tuossa miettimään, että miten nelivetoisten autojen voimanjako mahtaa toimia. Kun mainoksissa ja autotesteissä aina muistetaan mainita kuinka esimerkiksi:
1) "Haldexin voimanjako on normaaliolosuhteissa etuvetopainotteinen 90/10"
2) "Mekaaninen Torsen jakaa normaaliajossa voimaa suhteessa 40:60"
Haldex perustuu tietokoneella ohjattaviin irroitettaviin kytkimiin, joten eikö sen kuuluisi olla normaaliajossa 100%-0% jako? Sitten kun eturenkaat luistaa, niin kytkin ottaa takana kiinni ja jakaa voimaa osittin luistamalla tai kokonaan lukittumalla 50-50, vai. Jos normaaliajossa Haldex jakaisi voimaa 10% taakse, niin eihän se voisi tapahtua kuin kytkintä luistattamalla, joka ei pidemmän päälle taida olla kestävä ratkaisu.
Mitä tulee Torseniin, niin sen rakenne perustuu jatkuvaan mekaaniseen kontaktiin hammasrattaiden kautta, ilman irroittavia kytkimiä. Toisin kuin avoin tasauspyörästö, niin Torsen osaajakaa voiman sitä tarvitsevalle pyörälle automaattisesti, ilman mitään sähköjä, hydrauliikkaa tai tietokoneohjausta. Mutta esim. Audi muistaa aina kertoa, kuinka heidän autostaan on rakennettu takavetopainotteinen antamalla Torsenin siirtää enemmän voimaa taakse. Miten tämä sitten tapahtuu?
Nelivetojen voimanjaossa menee aivo helposti solmuun, ihminen ei ole kovin hyvä miettimään vääntömomentteja. Lisäksi näiden erilaisten systeemien kohdalla valmistajien ja autonvalmistajien terminologia on vähän huojuvaa.
Perusetuvetoinen Haldexilla nelivetoiseksi tehtävä auto on se kaikkein helpoin tapaus. Otetaan nelivetoinen auto, ja laitetaan kardaani taakse. Kardaanin väliin laitetaan elektronisesti ohjattava kytkin (alkuperäisessä tämä oli pääosin hydrauliikan hoitama). Kytkimellä taakse voidaan ottaa joko ei yhtään vääntöä tai sitten sillä voidaan pakottaa etuakseli ja taka-akseli pyörimään samalla vauhdilla.
Varsinainen voimanjako riippuu tilanteesta. Jos kaikki nurkat pitävät yhtä hyvin, Haldexin läpi menee puolet väännöstä, puolet menee suoraan etupyörille. Jos taas etupää on rullilla, niin yhdeksi puuksi vedetyn Haldexin läpi menee 100 % väännöstä.
Ainakin alkupään Haldexeilla oli kuitenkin mekaanisen mäntäpumpun vuoksi sellainen ominaisuus, että niiden läpi meni aina vähän vääntöä. Uudemmissa ei näin välttämättä ole, koska niissä käytetään sähköpumppua. Tuo 90/10 -jako tuntuu sikäli erikoiselta, että BorgWarner ainakin kytkimen datalehdessä näyttää ihan puhdasta nollavääntöä.
Yksinkertaistetusi Haldexin läpi menevä absoluuttinen vääntö on suoraan verrannollinen kytkinlevyjen väliseen paineeseen. Säädettävänä on siis absoluuttinen vääntö, ei prosenttiosuus kokonaisuudesta.
Torsen taas onkin sitten toisenlainen tarina. Se on mekaanisen teknologian ihme, ja sen syntyvaiheessa se oli jopa vähän sellainen vehje, jonka olemassaoloon ei uskottu. Lopputuloksena on kuitenkin tasauspyörästö, joka pystyy siirtämään eri määrän vääntöä tasauspyörästön eri puolille.
Torsenissa on sisällä erikoisen näköinen hammaspyöräviritys, jossa vaikuttaa neljä erilaista kitkavoimaa, joiden suhteet määräävät pyörästön toiminnan tilanteessa, jossa eri akseleilla on erilainen vääntö. Tätä varten pyörästön toimintaa kuvataan vääntösuhteella.
Torsenin vaikutusta on ehkä helpompi miettiä tilanteessa, jossa se on vaikka taka-akselilla tasauspyörästönä. Ääritilanne voisi olla sellainen, jossa toisen pyörän alla on kuiva asvaltti (kitkakerroin 1,0), toisen alla jää (kitkakerroin 0,1). Täysin lukittuva tasauspyörästö toimii kuten kitkakerroin olisi 0,55 (keskiarvo). Jos tilalla on Torsen 3:1-suhteella, se toimii kuten kitkakerroin yhteensä olisi 0,2 (3 x 0,1 paremnin pitävällä puolella).
Tästä näkyy Torsenin periaatteellinen suurin heikkous; se ei lukitse koskaan täysin joten ilmaan nostettu pyörä on sille haastava. (Asia tosin on helposti hoidettavissa jarrukikalla, jos jarrut pitävät edes vähän tasaisesti.)
Torsen voidaan tehdä myös niin, että se jakaa voimaa epäsymmetrisesti eri suuntiin (eteen/taakse) ja eri tilanteissa (kiihdytys/jarrutus). Keskitasurissa näin menetelläänkin, ja siitä saa näitä painotuslukuja. On silti jokseenkin rohkeaa väittää, että painotus olisi tasaisessa ajossa jotain, koska silloin sitä on paha määrittää. Torsen toimii luistolla, ja jos sitä ei ole, niin ei ole myöskään määriteltyä voimajakoa.
Torsenin tuunaaminen haluttuun tasapainoon onkin sitten melkoista tiedettä hammasprofiileineen ja kitkakertoimineen.
Ajatuksellisesti kuitenkin siis Haldexin ja Torsenin iso ero on se, että Haldex on kytkin, Torsen tasauspyörästö.
Voi muuten olla mielenkiintoista tietää, että Torsenin keksimisen aikoihin autoinsinöörit harmittelivat sitä, ettei riittävän pieneen tilaan mahtuvaa tietokonetta ollut (vrt. Haldex vuosikymmeniä myöhemmin).
Video youtubessa Audi: The quattro principle
Tässä on Torsenin etu kytkeytyviin verrattuna yhdessä lauseessa: "These devices are often used in high-performance all-wheel-drive vehicles. Like the viscous coupling, they are often used to transfer power between the front and rear wheels. In this application, the Torsen is superior to the viscous coupling because it transfers torque to the stable wheels before the actual slipping occurs."
Viskokytkimen tilalle voi vaihtaa esim. Haldexin: http://auto.howstuffworks.com/differential6.htm
mikahe:
Viskokytkin ja ensimmäisen sukupolven Haldex ovat hyvinkin samanlaisia, Haldex vähän nopeampi. Näihin tuo ylläoleva pätee erinomaisen hyvin.
Argumentti toimii huonommin silloin, kun puhutaan tietokoneohjatusta vehkeestä, joka yrittää jollakin konstilla muusta tiedosta arvata tilanteet etukäteen. Ei sinänsä ole mitään periaatteellista syytä siihen, että mekaaninen ratkaisu olisi elektronista parempi. Tosin ihan tiukasti tulkittuna lainaus ei pidä paikkaansa, koska nollaluistolla Torsen ei tee yhtään mitään. Kyllä sekin vaatii edes vähän pyörimiseroja akselien välillä ennen kuin mitään muutosta jakoon tapahtuu.
(Tämä ei ole kannanotto nelivetosotaan mihinkään suuntaan. Hyvän periaatteen voi toteuttaa huonosti, ja vähän heikon periaatteen voi toteuttaa erinomaisen hyvin. Lisäksi nelivedolta nopeassa ajossa vaadittavat ominaisuudet ja maastoajossa vaadittavat ominaisuudet ovat kovin erilaisia.)
Audin video on täynnä valheita tai ainakin niin pahasti venytettyä totuutta tarkoituksena kuullostaa paremmalta kuin on. Tuo video ei sentaan ole kuitenkaan pahin Audin julkaisema materiaali, sillä yleensähän sieltä tulee vain lyhyitä iskulauseita sillä tarkoitushan onkin nimenomaan kertoa mahdollisimman vähän järjestelmästä mutta maksimaalisesti saada ihmeellisiä mielikuvia ihmisten päähän. Ja se toimii. 'Quattrollahan' on todella paljon fanittajia, ja heistä ehkä pari promillea tietää edes mikä järjestelmä missäkin autossa on, miten mikäkin quattro-järjestelmä toimii oikeasti, mutten usko että kukaan heistä tietää miten muiden merkkien tarjoamat järjestelmät toimii ja ennenkaikkea osaisivat tuon lisäksi vielä verrata järjestelmien toimintaa toisiinsa.
Heti alkuun vale: mikään Audin systeemi ei "jaa voimaa optimaalisesti kaikille neljälle pyörälle". Heti perään väittävät että se olisi selvästi parempi kuin kaikki muut nelivetojärjestelmät, ja loppuun pieni täsmennys jonka olettavat tietenkin ettei katsojat huomaa: jotka täytyy kytkeä päälle. Eli he väittävät että quattro on paras nelivetojärjestelmä verrattuna kaksivetoisiin... Sen jälkeen he koittavat harhauttaa puhumalla elektronisesta ohjauksesta, vaikka tosiasiassa se on vain luistonesto joka käyttää jarruja eikä siis mitään voimanjakoa itsessään ohjata elektronisesti. Lisäksi kun he puhuvat järjestelmän tarjoavan tarkkuutta ja täsmällistä hallittavuutta niin se on aika puppua kun kerran systeemi on tyhmä mekaaninen köntti joka ei todellakaan reagoi tilanteen mukaan kuskin tarpeita ajatellen vaan tekee sen mitä ennalta määritellyt hammaspyörien suhteet sanelevat.
Ja hei mikahe: koittaisit edes puhua oikeasta nelivetotekniikasta, nyt et edes näytä ymmärtävän mikä on Torsen ja mikä ei.
Neliveto on aihe, josta näkee usein oletettavan oman käyttötilanteen ainoaksi oikeaksi.
Teknisen toiminnan lisäksi edes ratin takana tuntuva teknisten valintojen seuraus ei tunnu olevan kaikille selvillä (enkä tarkoita ketään tässä threadissa kirjoittavaa)
Omat suosikit maantieajoon periaatteella vetovoima ja vauhti on toisarvoista, kunhan on helppo ajaa.
Audi quattro:
Takavetoisena helppo ajaa. Kaikki hölmöilyt saa anteeksi kaasun nostolla.
Vanha TorSen quattro: mukavan rauhallinen, mutta liukkaalla pelottava.
BMW: Jo toimintakuvaus sen kertoo, kun muut nyppivät jarrua eri nurkista, bemu korjaa viimeiseen saakka voimajakoa veto päällä. Jarrua käytetään vasta kuskin pyytäessä mahdottomia.
4Matic: lähes tasapainoinen Mersumaisen rauhallinen (=tahmea) pölkky, joka ei vaadi kuskin huomiota, kunhan ei ole liian kiire.
Ja samojen huonot puolet
Audi: kuinka herran tähen tämän vanhan quattron saa kääntymään liukkaalla? Painat kaasua, niin puskee ja kun nostat niin puskee? Ei ihme, että uudesta quattrosta tehtiin takavetoinen. Syystäkin.
BMW: etuvetoinen vetelee rattia veto päällä liukkaalla
4Matic: ei sitä yhtä raa'asti tarvitse pakottaa kääntymään kuin vanhaa quattroa, mutta samaa oiretta hitaissa käännöksissä ja vielä paranoidin suojelusenkelin vahtimana.
Mikä tahansa näistä on omalla tavallaan todella hyvä, vaan ei täydellinen. Vaatimukset ratkaisevat voittajan.
Ja jos vetovoima ratkaisee, voi hyvä kytkeytyvä neliveto olla hyvä valinta?
Nelivedon toimivuudesta/toimimattomuudesta on netti täynnä juttuja.
Tässä yksi sivusto: http://www.awdwiki.com/en/home/