Aktiivinen tasauspyörästö
26.5.2010
MAKSIMIPIDON RAJALLE
AKTIIVISEN TASAUSPYÖRÄSTÖN HALKILEIKKAUSKUVA (553 kt) >>>
Yksi auton etenemisen perusongelmista on se, että auton massa ei jakaudu tasan kaikille pyörille. Tavallinen nelivetoautokin hyödyntää saavutettavissa olevasta vetopidosta vain osan.
Nelivetojärjestelmän tulisi jakaa moottorin tarjoama veto sinne, missä on pitoa. Pidon ollessa tasainen tämä tarkoittaa sitä, että eniten vetoa pitäisi ohjata pyörälle, jolla makaa eniten kuormaa. Tämä ei ole aivan helppoa, koska kuormittuneimman pyörän titteli vaihtuu ajotilanteen mukaan. Vetoa tulisi pystyä jakamaan hyvin joustavasti.
Jo hyvän aikaa sitten rallipiirit totesivat tämän ongelman helpottavan aktiivisten tasauspyörästöjen myötä.
Mihin sitä tarvitaan?
Aktiivisen tasauspyörästön idea on jakaa moottorilta tuleva veto valmiiksi niin hyvin, ettei pyöräjarruilla tehtävää tasauspyörästön luistonrajoitusta juuri tarvita.
Aktiivisia tasauspyörästöjä käytetään niin etu-, taka- kuin keskitasauspyörästöinä. Tarkastelemme esimerkissämme takatasauspyörästösovellusta, koska se on ollut viime aikoina eniten pinnalla. Takapyörien epätasaisella vedon jaolla pyritään parantamaan taka-akselin sivuttaispidon hyödyntämistä ja auton kääntyvyyttä.
Tavallisen tasauspyörästön tapauksessa veto jakautuu tasan molempien pyörien kesken kaarteessakin, jolloin keventynyt sisäkaarteen puoleinen pyörä alkaa helposti luistaa. Aktiivinen tasauspyörästö jakaa enemmän momenttia suuremmalla pyöräkuormalla olevalle ulkokaarteen pyörälle, ja molemmilla takarenkailla on vielä pitoa.
Toisaalta epätasaisesti takapyörien vetoa annostelemalla voidaan kääntää autoa. Kun vetoa ohjataan kuljettajan kääntymistoivetta noudattaen, etupyöriltä vaadittava sivuttaispito jää vähemmälle. Tämän ansiosta auto vastaa ohjaukseen normaalia paremmin, koska eturenkailla on enemmän pitoreserviä esimerkiksi kesken kaarretta tehtävää esteen väistöä varten.
Edellisen kappaleen tilanne on todellinen esimerkiksi aliohjaavalle autolle. Yhtä hyvin moottorin vetoa voidaan jakaa pyörille niin, että luonnostaan yliohjaavan auton ohjautumista saadaan neutralisoitua. Aktiivisten tasauspyörästöjen toimiessa saattaa ajajalle tulla vaikutus ”kiskoilla” kulkemisesta, joka johtuu elektroniikan avulla saavutetusta neutraalista ohjautumisesta. Auto kulkee juuri sinne, minne kuljettaja tahtoo.
Miten se toimii?
Otimme halkileikkauskuvaamme Audin aktiivisen takatasauspyörästön. Tyypillisessä aktiivisessa tasauspyörästössä on normaali avoin tasauspyörästö, alennus- tai ylennysvaihde vetoakselia kohden ja monilevykytkin molemmille vetoakseleille.
Audin tapauksessa järjestely on juuri edellä kuvatun tapainen, ja vaihteena on kahdella aurinkopyörä-kehäpyöräparilla toteutettu ylennysvaihde, jonka ulostuloakseli pyörii kymmenen prosenttia nopeammin kuin sisääntuloakseli. Monilevykytkin on asennettu kehäpyörien väliin.
Ylennysvaihde on rakennettu nerokkaan yksinkertaisesti: Kehäpyörien ja aurinkopyörien akselit ovat luonnollisesti yhdensuuntaiset, mutta ne on poikkeutettu toisistaan. Tämän ansiosta planeettavaihteistosta tuttuja planeettapyöriä ei tarvita, vaan aurinkopyörällä on suoraan monen hampaan kontakti sisäpuoleisesti hammastettuun kehäpyörään.
Moottorin veto kulkeutuu pyörille seuraavasti:
Keskitasauspyörästöltä tuleva kardaani kiinnittyy takatasauspyörästön laippaan ja pyörittää pientä vetopyörää. Tältä veto välittyy edelleen lautaspyörään ja lautaspyörästön kannattimeen.
Tasauspyörästön pienet kartiopyörät on laakeroitu samalle akselille, ja akseli on kiinni lautaspyörän kannattimessa.
Kun ajetaan suoraan, pienet kartiopyörät eivät pyöri ja veto välittyy lautaspyörältä pienten kartiopyörien hammaskosketusten kautta tasauspyörästön isoille kartiopyörille.
Kaarteessa voima välittyy samalla tavoin, mutta pienet kartiopyörät pyörivät, koska vetoakseleilla ja siten myös suurilla kartiopyörillä on eri pyörintänopeus.
Tässä kohtaa on edelleen pidettävä mielessä, että lyhyitä hetkiä lukuun ottamatta tasauspyörästö välittää molemmille vetoakseleille saman momentin.
Aktiivisen tasauspyörästön ideana on tuoda momenttia vetoakselille ohi edellä kuvatun reitin. Eli lautaspyörältä otetaan momenttia myös toista kautta ja tuodaan se vetoakselille. Audin tapauksessa lautaspyörän kannattimeen on kiinnitetty yksi hammaspyörä molemmille puolille kannatinta. Tässä esityksessä kyseistä hammaspyörää kutsutaan 1. aurinkopyöräksi.
Veto kulkeutuu 1. aurinkopyörältä loogisesti 1. kehäpyörälle. Normaalitilanteessa tästä ei mennäkään eteenpäin, sillä samaan kappaleeseen kehäpyörän kanssa on koneistettu rihlat monilevykytkimen toisille kitkalevyille, ja kytkimen ollessa auki momentti ei kulje eteenpäin.
Kun ohjausventtiili alkaa ohjata hydraulipumpun paineistamaa öljyä monilevykytkintä käyttävän männän taakse, kytkin alkaakin välittää momenttia. Kytkin yhdistää 1. ja 2. kehäpyörän toisiinsa, ja vetoa alkaa välittyä 2. aurinkopyörälle, joka on yhtä puuta vetoakselin kanssa.
Näin on päästy välittämään momenttia myös toista kautta lautaspyörältä vetoakselille. Monilevykytkimen momentti määrää yhdessä jälkimmäisen kehäpyörä-aurinkopyörä-parin välityssuhteen kanssa vetoakselien välille tulevan momenttieron, jolla siis muun muassa pystytään kääntämään autoa. Mitä järeämpi kytkin on, sitä dramaattisempia korjausliikkeitä pystytään tekemään, pidon rajat mielessä pitäen.
NÄHTÄVÄKSI jää, miten laajalle aktiiviset tasauspyörästöt leviävät. Pyöräjarruilla tehtävä tasauspyörästön luiston rajoitus toimii parhaimmillaan erinomaisesti, ja se on huomattavasti halvempi järjestelmänä. Pelkkään jarruilla toteutettavaan tasauspyörästön luiston rajoitukseen luottaa sellainenkin auto kuin McLaren MP4-12C.
Tapio Koisaari (TM 11/10)
 Osta juttu |
 Tilaa sms:llä |  Tilaa APE:lla |
 Lähetä kaverille |
 Tulosta |