Firehjulstrekk
Visste du at firehjulstrekkeren din som regel bare trekker på to hjul?
Det finnes et mylder av firehjulsdriftssystemer. Hvilket passer best for deg?
Nordmenns lyst på bil med firehjulsdrift øker jevnt og trutt. Hver tredje bil registrert i 2014 hadde drift på alle fire hjul, viser statistikk fra OFV. Firehjulsdrift er i ferd med å bli normalen hos noen merker – de selger flere biler med enn uten firehjulsdrift (bla om for å se 4WD-toppen for merker og modeller).
Firehjulsdrift er imidlertid ikke et standardprodukt, noe som er mer eller mindre likt overalt. Det finnes en rekke systemer som skaper firehjulsdrift i moderne biler.
Et klassisk hovedskille går mellom permanente systemer på den ene siden, og det vi kan kalle innkoblingssystemer på den andre.
Noen mener at bare et permanent system er ekte firehjulsdrift, og at et innkoblingssystem er mindreverdig. Når vi skriver «klassisk hovedskille», er det fordi skillelinjene i dag på flere måter er blitt vagere. Det gjelder både i teknikk og i opplevd funksjon.
For å ta det med opplevd virkemåte med en gang: Vi har de fem siste årene testet 150 biler med firehjulsdrift, og vi kan underskrive på at det er store forskjeller på hvordan ulike biler med ulike 4x4-system kjører.
Kobler inn ved hjulspinn
Innkoblingssystemer blir stadig mer utbredt. Prinsippet er at forhjulene alene står for driften på underlag med godt grep, mens bakhjulene kobles inn når bilens sensorsystem oppdager hjulspinn. Navnet i seg selv er omdiskutert, for noen produsenter kaller også slike systemer permanente. De kan begrunne det med at deres versjon av et slikt system sørger for at en liten andel (ofte oppgitt til 4-10 prosent) av kraften alltid går til det bakre hjulparet. I mangel på et bedre navn kaller vi det likevel for innkoblingssystemer.
4x4-ordliste
Flerplateclutch/lamellkobling:
I prinsippet clutchplater som automatisk (eks. ved hjulspinn eller igangsetting) eller via sjåførens tastetrykk lukkes for å sende kraft til hjulparet som normalt ikke får (eller bare får litt) kraft.
Differensial:
Sinnrik, kompakt overføringsenhet med flere typer tannhjul som griper inn i hverandre på ulike måter i den hensikt å tilpasse rotasjonshastighet fra én aksel til én eller flere andre. Differensialer er fremragende eksempel på den typen mekanisk ingeniørkunst en vanlig døgenikt kan bli svimmel av å prøve å forstå.
Elektronisk differensial:
Bruker bilens bremseskiver og sensorene i ESP-systemet til å regulere kraftflyten. Kan helt eller delvis erstatte en mekanisk brems i senterdifferensialen i et permanent system. Mye brukt til å regulere kraftflyten mellom hjulene på en aksel (også på 2WD-biler).
Innkoblingssystemene er i prinsippet temmelig like. Mellomakslingen, altså forbindelsen mellom girkasse og bakaksel, snurrer konstant, også når bakhjulene ikke får tilført kraft. Sensorene et slikt system bruker, er de samme som antiskrens- og antispinnsystemet benytter seg av. Når de oppdager hjulspinn, sørger en oljepumpe for å skyve en våtclutchpakke ved bakakselen sammen. Denne clutchpakken – på bildet ser du at den er forbløffende kompakt – består av flere skiver (også kalt lameller). Når skivene har kontakt, får bakhjulene kraft. Nærmere bestemt opptil 50 prosent av det totale momentet.
For noen år siden tok innkoblingen såpass mye tid at det var godt merkbart. Nå er sensorsystemene bedre, og bilene har styringssystemer med langt mer datakraft. Det hele skjer fort. Produsentene snakker gjerne om millisekunder, men på våre biltester har det til tider vært uklart hvor mange millisekunder det handler om. For igjen, her er det store forskjeller.
«Så sjelden som mulig»
Mercedes’ «motto» for når dette systemet skal gi firehjulsdrift, er «så sjelden som mulig, så ofte som nødvendig». Det er en variant av hvordan flere andre produsenter beskriver virkemåten for sine systemer.
«Så sjelden som mulig» handler om å spare drivstoff. Jo flere deler som skal settes i bevegelse, desto mer kraft kreves. Da øker forbruket. «Så ofte som nødvendig» handler om å gi sjåføren det ekstra veigrepet og den forbedrede kjøreopplevelse vedkommende faktisk har betalt mange tusen kroner ekstra for.
Tross Mercedes’ ord om at bakhjulene skal kobles inn sjelden som mulig, opplever vi systemet som et av de raskeste og mest aktive av denne typen systemer per i dag. Bilene det er å få i, kjennes fullt ut firehjulsdrevne når vi kjører dem på snø. Funksjonen er etter vår mening så god at man skal være svært fintfølende for å mene at dette er dårligere enn et permanent system under normal praktisk bruk.
Nær Mercedes-systemet i opplevd virkemåte er biler med firehjulsdrift skapt av de to siste generasjonene av Haldex-koblinger. Haldex finner du i en mengde biler fra flere merker. VW-konsernet tilbyr en rekke av sine modeller med Haldex, enten de heter VW, Skoda eller Audi (modellene med tverrstilt motor). Ford og Volvo er andre merker som bruker Haldex.
Spinn, spinn, og så...
Som antydet har vi også kjørt biler med innkoblingssystemer der det virker som om det skal mye til før bakhjulene blir tilført kraft. Honda CR-V har tydelig forsinkelse før bakhjulene tar tak. I våre akselerasjonstester spinner Toyota RAV4 tydelig på forhjulene før bakhjulene hiver seg på.
Elmotor gir firehjulsdrift
Ved siden av permanent firehjulsdrift og innkoblingssystemer finnes noen biler som har firehjulsdrift skapt av en elmotor. Peugeot 508 RXH, Lexus NX 300h og 450h og BMW i8 er slike biler. Peugeoten er i sin fremre halvpart en ganske normal forhjulsdreven bil med dieselmotor. Den har ingen mellomaksel. Kraft til bakhjulene er det en elektromotor plassert ved bakakselen som sørger for.
De to Lexusene har én bensinmotor og to elmotorer. Her er framparten som i en forhjulsdrevet hybridbil der bensinmotoren og den ene elmotoren jobber sammen for å drive forhjulene. Elmotoren bak kobles inn når det er glatt, når sjåføren gir gass eller når bilen på andre måter er tjent med at bakhjulene driver bilen.
I BMW i8 er det grovt forenklet motsatt. Bensinmotoren driver her bakhjulene, hjulpet av en liten elmotor som «fyller» turbohullene til den blodtrimmede 1,5-litersmotoren. Firehjulsdrift skapes av en elmotor foran som alene driver forhjulene når BMWs ingeniører har avgjort at det er best for forbruk, superbilytelser og/eller veigrep.
Generelt opplever vi innkoblingssystemer i asiatiske biler som noe tregere, men unntak finnes. Mazda CX-5 har et system som gir en relativt aktiv 4WD-følelse. Noen biler med innkoblingssystem, som Nissans og Mitsubishis personbilorienterte SUV-er, har en knapp der sjåføren kan velge permanent firehjulsdrift med 50/50-fordeling opp til en viss hastighet. Over denne hastigheten går systemet over i «auto», der sensorsystemet tar over og bestemmer når bakhjulene skal kobles inn.
Permanente systemer
I Norge er det først og fremst statusbilmerkene samt Subaru som forbindes med permanente firehjulsdriftssystemer.
Mens prinsippet for innkoblingssystemer er temmelig likt i de fleste biler som har det, er det større variasjon i de permanente systemene. Én ting har de imidlertid felles. En sentral enhet i eller like ved girkassa sørger for å fordele kraft til både for- og bakakselen. Slik får disse bilene alltid kraft på alle fire hjul. Eller riktigere, nesten alltid. For også her kan det finnes unntak.
Oppbygningen og funksjonsmåten for den sentrale enheten kan variere kraftig. Enheten kan være en vanlig åpen differensial, en flerplateclutch eller det som enklest kan beskrives om en kombinasjon av en differensial og en flerplateclutch. Om du synes dette virker innviklet, så trøst deg med at du ikke er alene.
Luksusmerkenes løsninger
BMW bruker en flerplateclutch. Grunnfordelingen er 40 prosent foran og 60 prosent bak. Når sensorsystemet oppdager hjulspinn, kan flerplateclutchen sende inntil 100 prosent av momentet for- eller bakover. Denne kraftforskyvningen tar ett tidels sekund, oppgir BMW.
4x4-toppen (2014-modeller)
1. Mazda CX-5 3662
2. Toyota RAV4 3206
3. Mitsubishi Outlander 2823
4. Skoda Octavia 2516
5. Volvo XC60 2344
6. Suzuki SX4 2144
7. Volkswagen Golf 1780
8. Volkswagen Tiguan 1741
9. Volvo V70/XC70 1602
10. Ford Kuga 1498
11. BMW X3 1362
12. Volkswagen Passat 1213
13. BMW 3-serie 1185
14. Subaru Forester 1157
15. BMW 5-serie 1062
16. Audi A4 1059
17. Audi Q5 966
18. Mitsubishi ASX 918
19. Honda CR-V 829
20. BMW X1 809
I de større Mercedes-modellene med 4Matic er den sentrale enheten en åpen differensial (se ordforklaring i egen ramme). De «lave» personbilene har 45/55-fordeling foran/bak, mens SUV-ene har 50/50. Det er tannhjulenes innbyrdes størrelse i differensialen som avgjør fordelingen. Et system med åpne differensialer vil framstå som ganske hjelpeløst hvis ett hjul står på blank is, fordi kraften tar minste motstands vei. Derfor bruker Mercedes sensorsystemet til ESP-en til å kontrollere kraftfordelingen gjennom bremseinngrep.
De aller fleste av Audis større modeller (fra og med A4, alle modeller unntatt A8 og Q7), har i dag en senterdifferensial som inkluderer en flerplateclutch. Grunnfordelingen er som for BMW, med 40 prosent foran og 60 prosent bak, men også Audis løsning åpner for at kraftfordelingen kan «flyte». Inntil 85 prosent av kraften kan gå til bakhjulene når forholdene krever det, mens forhjulene kan få inntil 70 prosent (naturligvis ikke samtidig).
Subaru er kjent som et 4x4-merke, og de har sin egen løsning med symmetrisk firehjulsdrift. Symmetrisk betyr at alle komponenter som hører til systemet er plassert ved bilens midtlinje, og sidene er speilvendt like. Sammen med boksermotor gir dette lavt tyngdepunkt og gunstig vektfordeling.
Flere andre systemer finnes, men vi nøyer oss med å ta med et fra Porsche. SUV-en Macan, som kanskje er den mest norgesaktuelle, har firehjulsdrift skapt av en flerplateclutch. Macan er konstruert for å ha bakhjul som er bredere og har litt større rulleomkrets enn forhjulene. Forskjellen i rotasjonshastighet mellom for- og bakhjul gjør at platene skyves sammen og at forhjulene dermed får litt kraft også under rolig kjøring på underlag med godt grep. Ofte vil fordelingen da være rundt 20/80. En egen offroadknapp gjør at fordelingen legger seg nærmere 50/50, men hele tiden «flyter» kraften dit systemet mener den brukes best.
Kreftene må styres
De forskjellige merkene vil alle hevde at de har unike systemer for å utnytte firehjulsdriften best mulig. De har imidlertid mye til felles. Noe har alle felles, andre ting kommer først på avanserte systemer eller som ekstrautstyr.
Sensorsystemene «leser» en rekke data om fart, akselerasjon, om det går opp eller ned, forhjulenes vinkel og bilens rotasjonsretning med mer. Dataene brukes for å prøve å beregne – hvis mulig allerede på forhånd – hvor kraft skal sendes og hvilke hjul som skal bremses for at bilens skal oppføre seg slik produsenten ønsker. På for- og bakakselen kan bilene, enten som standard- eller som ekstrautstyr, ha elektronisk styrt differensialbrems for best mulig fordeling av kreftene ved hver aksel. Firehjulsdriften og styringen kan «kommunisere» for å bringe bilen best mulig gjennom svingene.
Fra de 150 testbilene med firehjulsdrift vet vi at selv det enkleste systemet har god virkning når det gjelder den viktigste grunnen til å ha firehjulsdrift i Norge, nemlig evnen til å ta seg fram om vinteren. Det finnes definitivt merkeligere fenomener på norske salgslister enn at hver tredje bil har firehjulsdrift.
Denne saken ble første gang publisert 27/03 2015, og sist oppdatert 03/05 2017.