A terepjárózás legmélyebb bugyraiban

2012.10.16. 05:41 Módosítva: 2012-10-16 15:14:41

Lassan eljutottunk az állandó összkerékhajtáshoz, üdv a terepjárózás legmélyebb bugyraiban. Bár eddigi cikkeink alapján azt gondolhatnánk, alig van autó, ami állandó összkerékhajtású lenne, hisz' az összkerekes személyautók nagy többsége haldexes vagy viszkós összkerékhajtással üzemelnek. Állandó összkerékhajtású személyautót szinte csak a három német prémiummárka és a Subaru kínál, azért van bőven ilyesmi a terítéken.

Persze ezeket elsősorban a full size SUV-k között kell keresni, az az a szegmens, aminek vevői meg tudják fizetni a drága hajtásrendszert, meg a többi luxust, amiket ezek az autók általában kínálnak. Vagy az extrém robusztusságot, amit a luxusfelszereltségekben szűkölködő munkaterepjárók tudnak nyújtani.

Az állandó összkerékhajtású személyautókról már ejtettünk szót, azt gondolom, a személyautóknál nem kell különösebben belemenni a technikai megoldásokba, hogy melyik típus hogyan hajt mindenhol. Az egyszeri ember, aki ilyen autót vesz, nem feltétlenül kíváncsi ezekre annál mélyebben, mint hogy ha kell, hajt mindenhol, és biztonságosan tud vele közlekedni csúszós úton. Persze, ha van jó gumija. Aki meg autóbuzi, és kiváncsi, úgyis megtalálja a Wikipédián, hogy hogyan működött mondjuk a W124-es Mercikben az első generációs 4Matic, aminek egy cifra többkuplungos rendszer volt az osztóművében.

Aki meg a Torsen differenciálművet akarja megérteni, úgyis hiába olvasgatja a Wikipédiát, mert ahhoz el kell menni mérnöknek. Én is csak sejtem, nagyjából hogyan működik, és hogyan lehet jól használni, de hogy az erők honnan hová, és főleg miért úgy hatnak a beteg elcsavart fogaskerekein, és ettől miért lesz önzáró difi belőle... Azzal én is csak úgy vagyok, mint önök. Nagyon szép rajzokat találni  szines nyilakkal, meg furcsa fogaskerekekkel, de azon túl, hogy van otthon egy ilyen diffim, és szét is szedtem, én is csak forgattam magam előtt, mint busman a pufajkát. Elkönyveltem hát magamban, hogy nagyon okos találmány, működik. Végül is a törzsi varázslótól se kérdezzük meg, hogyan változtatott minket békává, miután meghúztuk a lányát.

A tapadás

Unalomig ismerjük mindannyian, hogy az összkerékhajtású autó biztonságosabb, meg látjuk is a saját szemeinkkel, hogy amióta az Audi megcsinálta a Quattro-t, és moslékká vert vele mindenkit a raliban,  mindenki összkerekes rallyautót épít - már akinek van rá pénze. De azt is tudjuk vajon, mi történik, ami miatt biztonságosabb az összkerékhajtású autó, mint a kétkerékhajtású változat? A lényeg a gumiknál van, és ami rajtuk keresztül történik. A lényeg a súrlódás a gumi és az aszfalt súrlódnak egymáson. Az autó azért nem csúszik ide-oda az úttesten, mint az olvadó vaj a serpenyőben, mert a gumik tapadnak az aszfalthoz, fizikusul mondva valamekkora a tapadási együttható van az aszfalt és a gumi között.

Ennek nagysága függ a gumira ható erőtől, tehát az autó súlyától, azaz hogy mekkora erővel nyomja az autó a gumit az aszfalthoz. A másik tényező a gumi és az aszfalt a felülete, tehát hogy az érintkező felületek mennyire súrlódnak egymáson. A gumi és az aszfalt szerencsére jó erősen súrlódnak, tehát jó nagy tapadás lesz köztük. A jég viszont csúszós, alig súrlódik a gumi rajta, nyilvánvaló, hogy a tapadás is jóval kisebb.

Hogy a tapadást megértsük, két dologgal kell megismerkednünk egy picit. A súrlódással. Ezzel a kettővel.

Hogy ez miért kettő? Mert amikor sikoltozva elszállunk a szerpentin kanyarjából a szakadékba, kétféle súrlódás játszik szerepet. Az egyik a nyugvó súrlódás, ami azt mutatja meg, mekkora súrlódás van két tárgy között, amikor azok egymáshoz képest nem mozdulnak el. Bármilyen hülyén is hangzik, amíg a kerék gurul, addig tulajdonképpen nem mozdul el az aszfalthoz képest. Jelöljünk ki egy tetszőleges pontot a keréken, és tegyük a földre úgy, hogy a pontnál érintkezzen a talajjal. Megjelöljük a talajt is ugyanott. Aztán ha elgurítjuk a kereket, meg visszagurítjuk, akkor a két pont megint csak találkozni fog. Épp ez jelenti azt, hogy a két felület egymáshoz képest nem mozdult el. Maga a két tárgy persze igen, de minket most az érdekel, hogy a két tárgy felülete elmozdul-e egymáshoz képest. És nem. Ez azt jelenti, hogy közöttük az úgynevezett nyugvó súrlódás van. A másik a csúszó súrlódás, ez akkor van jelen, amikor a két tárgy felülete elmozdul egymáshoz képest, tehát amikor csúsznak a dolgok egymáson.

Ezekkel kapcsolatban van két nagyon fontos szabály, ami megmenti az életünket.

Az egyik szabály, hogy a nyugvó súrlódás rendre nagyobb, mint a csúszó súrlódás, tehát a kerék tapadása nagyobb, amíg gurul, mint amikor csúszik. A másik szabály, hogy amikor valamilyen irányban "legyőzzük" a nyugvó súrlódást, és megcsúszik a kerék, azzal együtt minden más irányban is csökken az addig meglévő súrlódás. Oldalirányban is.

Ez azért nagyon fontos, mert láthatjuk, amikor a kerék gurul, akkor csak előre gurul, oldalra nem gurul. Mert oldalirányban tapad. Ezt hívják oldalvezető erőnek. Ha viszont az előre mutató gurulásból csúszás lesz, ez az oldalirányú súrlódás is nagyon lecsökken, tehát oldalra se fog tapadni a kerék. Ergo nem csak előre tud csúszni az autó, hanem adott esetben oldalra is. Pl. kanyarban. (abba most nem megyünk bele, hogy a valóságban kb. 10%-os csúszásnál a legnagyobb a tapadás, ellenben megemlítjük, hogy a fizikustrollok befogják a szájukat) Amikor a tapadás valamelyik keréken valamilyen okból hirtelen nagyon-nagyon lecsökken, az oldalvezető erő is megszűnik. Mitől csökkenhet hirtelen a kerék tapadása? Hogy mondjuk gördüléskor jelen lévő nyugvó súrlódás helyett csúszó súrlódás jelentkezik a kerék és az aszfalt között, amiről már az előbb megtudtuk, hogy jóval kisebb.

Kisebb súrlódás = kisebb tapadás = kisebb oldalvezető erő.

Ilyesmi két szituációban tud előfordulni. Az egyik az, amikor állóra fékezzük a kereket, és a kormányt elfehéredő ujjakkal szorítva csúszunk tovább az autóval. Olyankor aztán tekergethetjük a kormányt, amerre akarjuk, az autó arra fog csúszni, amerre elkezdte. Épp azért, mert a kerekeken olyankor nincs oldalvezető erő, ami megadná a csodálatos lehetőséget számunkra, hogy megszabhassuk, merre történjen a haladás. Az ABS épp ezt hivatott kiküszöbölni: csak annyira engedi fékezni a kerekeket, hogy az még gördüljön, azaz tapadjon oldalirányban is, tehát legyen oldalvezető erő is ott jelen. Ezáltal mi tudjuk irányítani az autót.

A másik ilyen szituáció, amikor az oldalvezető erő hirtelen nagyon lecsökken, amikor túl nagy erővel forgatjuk meg a kereket. Nagyobbal, mint amekkora ellenállást jelent a közte és az aszfalt között lévő súrlódás. Tehát amikor teli gázzal kipörgetjük a kereket. Épp ez, a nyugvó súrlódás mutatja meg nekünk, hogy a kerékkel mekkora erőt (teljesítményt) tudunk hasznosítani. Amíg jó nagy súrlódás van a kerék és a talaj között (tehát jól tapad a kerék), addig jó nagy teljesítményt tudunk "letenni". Amint a súrlódás lecsökken (mert a kipörgő kerék és az aszfalt között már csak csúszó súrlódás lesz jelen, ami sokkal kisebb), a tapadás is lecsökken. És ha a tapadás lecsökken, akkor oldalirányba is lecsökken, és így az oldalvezető erő is megszűnik. És ha az megszűnik, nagy a baj, irányíthatatlanná válik az autó, és a kedves olvasó a már korábban említett sikoltozós módon szörnyethal a szakadékban.

Hogy mi a fene köze van ennek a sok blablának az összkerékhajtáshoz?

Nos, épp az oldalvezető erő, és a hirtelen lecsökkenő súrlódás kapcsolata.

Tegyük fel, hogy az autónk 100 lóerős, kétkerékhajtású típus. Ez azt jelenti, hogy mindkét hajtott keréken 50-50 lóerőt tudunk igénybe venni ahhoz, hogy az autó mozogjon, máshogy fogalmazva ekkora erőt tudunk igénybe venni ahhoz, hogy legyőzzük a nyugvó súrlódást, és forgásba hozzuk az kereket. Igen ám, de az imént kiderült, hogy a tapadás adja meg, hogy mekkora erőt tudunk a talajra átvinni. Ha jól tapad az aszfalt, akkor semmi gond. Na de mi van, ha nem elég a tapadás? Teszemazt, az adott útviszonyok mellett kerekenként csak 30 lóerőt tudunk a talajra átvinni - mert csak ekkora a tapadás. Nos, ha ebben az esetben szabadjára engedjük a ménest, és mind a 100 pokoli lóerőnket kipréseljük a motorból, akkor a rendelkezésre álló tapadásunkat mindkét keréken 20-20 lóerővel túllépjük. A kerekek kipörögnek, emiatt a gördülő súrlódás megszűnik, helyét a csúszó súrlódás veszi át, és az oldalvezető erő is hirtelen lecsökken. Emiatt aztán az autó megcsúszik, méghozzá arra, amerre a lendülete viszi. Ha elinduláskor csináljuk ezt, akkor nincs nagy baj, egyhelyben állunk, visító gumikkal pörgő kerékkel. Ha viszont épp egy kanyarban történik ez, amin van egy jégfolt, az már nem ennyire jó móka, mint egy kiadós burnout. Mivel van lendületünk is jócskán. Arra is fog továbbmenni az autó, csúszva.(vagy épp megpördülve). Mindez csupán amiatt történik velünk, mert a tapadásukat vesztett kerekek elvesztették az oldalvezető erőt.

Na de ha a mi 100 lóerős autónk összkerékhajtású? Akkor bizony az a 100 lóerő már nem két kerékre fog eloszlani, hanem négyre. Kerekenként éppen 25 lóerőt fogunk tudni a talajra átvinni. Ha a tapadási viszonyok miatt ugyanúgy 30 lóerő az adott határérték, akkor még kerekenként marad 5 lóerő tartalék is, miközben egyik kerék sem veszti el a gördülési súrlódását, így tehát az oldalvezető erőt sem. Emiatt aztán az autó sem csúszik meg, hiszen minden keréken jelen van az elérhető legnagyobb oldalvezető erő, tehát minden kerék aktívan részt vesz az irány meghatározásában. Méghozzá akaratunk szerint, és ez nem kis fegyvertény, amikor a szalagkorláton túl a fenyőkkel tarkított völgy terül el.

Na emiatt tud sokkal biztonságosabb lenni az összkerékhajtású autó pl. kanyarokban, és emiatt tud felmenni a hegyre akkor is, ha csúszik az út.