Vierwielaandrijving is niet één ding: de systemen vergeleken

In een bocht legt elk wiel een andere afstand af. De wielen aan de binnenkant van de bocht rollen op een kleinere straal dan die aan de buitenkant, en de vooras beschrijft een andere boog dan de achteras. Het differentieel in de as compenseert het verschil tussen links en rechts. Het verschil tussen voor en achter blijft bestaan en moet apart worden opgelost.

Wie beide assen star met elkaar verbindt, dwingt ze tot hetzelfde toerental. Op een ondergrond die slip toelaat — sneeuw, grind, nat gras — glijdt het verschil weg. Op grip biedend asfalt kan dat niet. Dan bouwt zich in de aandrijflijn een spanning op die zich bij het krap manoeuvreren toont als een schok en die aandrijfassen, koppelingen en tandwielen belast.

Elk type vierwielaandrijving is een antwoord op precies deze vraag: hoever mag de vooras ten opzichte van de achteras verdraaien, en wanneer niet meer? De antwoorden verschillen in complexiteit, gewicht en verbruik — en in welke onderdelen op hogere leeftijd geld gaan kosten.

Het oudste type heeft een verdeelbak zonder middendifferentieel. Op de weg loopt maar één as, meestal de achteras; de bestuurder schakelt de tweede erbij via een klauwkoppeling of een ketting, en daarna zijn beide star gekoppeld. Vaak hoort daar een terreinreductie bij, dus een tweede tandwielset met een korte overbrenging voor langzaam, steil of zwaar werk.

Daaruit volgt de gebruiksregel die bij dit type hoort: de ingeschakelde vierwielaandrijving hoort niet thuis op droog asfalt. Wie er zo mee rijdt, veroorzaakt de spanning uit het eerste deel, en die belast het onderdeel met de minste reserve — vaak de verdeelbak zelf. Dat is geen constructiefout, maar een bedieningsregel.

Bij een tweedehands aankoop is dit type daarom geen nadeel, maar een vraag over de vorige eigenaar. Je schakelt stilstaand op een vlakke ondergrond in en weer uit en let erop of het netjes vastklikt en weer loslaat. Klauwen die niet meer grijpen en actuatoren die klikken zonder te schakelen, zijn de typische ouderdomsverschijnselen van dit type.

Zet je tussen de assen een derde differentieel, dan mag de vooras vrij ten opzichte van de achteras verdraaien. De aandrijving werkt daardoor permanent op beide assen, zonder dat er iets vastloopt. Hoe het koppel wordt verdeeld, volgt uit de bouwvorm: een kegelwieldifferentieel verdeelt fiftyfifty, een planetaire overbrengingstrap in een gekozen, vaste verhouding.

Een open differentieel heeft echter een eigenschap die buiten de weg een probleem wordt: het leidt het koppel naar de plek met de minste weerstand. Staat een wiel op ijs, dan draait dat door en krijgt de andere as niets. Daarom heeft dit type bijna altijd een sperdifferentieel of een zelfblokkerende uitvoering — een lamellenkoppeling parallel aan het differentieel of een wormwielvertanding die bij toenemend toerentalverschil vanzelf gaat klemmen.

Dat is de meest complexe en zwaarste oplossing, en tegelijk degene die het minst bediening vraagt. In het onderhoud vertaalt zich dat in extra olievullingen: middendifferentieel, achteroverbrenging en eventueel verdeelbak zijn drie circuits die niemand ziet en waarvan de intervallen in het onderhoudsschema staan — niet in de advertentietekst.

De tegenwoordig meest verspreide oplossing in personenauto's heeft geen middendifferentieel. Eén as — bij de meeste concepten met dwars ingebouwde motor de vooras — drijft altijd aan, de tweede hangt aan een lamellenpakket dat door een elektrisch aangestuurde pomp wordt samengedrukt. Hoe hard, bepaalt een besturingssysteem op basis van wielsnelheden, gaspedaalstand, stuurhoek en zijwaartse versnelling.

Het voordeel is inbouwruimte, gewicht en verbruik: in normaal bedrijf sleept de auto vrijwel alleen een voorwielaandrijving met zich mee. Het nadeel is dat een wrijvingspakket een slijtageonderdeel blijft. Het loopt in een eigen olie, die samen met een filter ververst wil worden, en als het voortdurend slipt — bijvoorbeeld omdat de banden op de assen ongelijk versleten zijn — veroudert het snel.

Een oudere, passieve verwant is de viscokoppeling: twee lamellenpakketten in een siliconenvloeistof die bij toerentalverschil stroperig wordt en daardoor koppel overdraagt. Ze heeft geen aansturing nodig en valt daarom niet op — ook niet bij falen. Een lekkende of verharde viscokoppeling draagt ofwel niets meer over, ofwel permanent te veel, en beide merkt de bestuurder pas laat.

In een elektrisch of hybride voertuig kan vierwielaandrijving ontstaan zonder dat er tussen de assen enige mechanische verbinding bestaat. Eén motor werkt voorin, een tweede achterin, en wat een middendifferentieel mechanisch oplost, lost hier de regeling op: elke as krijgt precies het koppel dat de software eraan toewijst.

Technisch vervalt daarmee het een en ander — cardanas, middenlager, verdeelbak en een olievulling. De regeling is bovendien sneller dan elke koppeling, omdat een elektromotor zijn koppel in milliseconden verandert. Daar staat tegenover dat er andere onderdelen bij komen, en hun storingen zijn van elektrische aard: vermogenselektronica, koelcircuits, vermogensbeperking bij langdurige belasting of hoge temperatuur.

Voor de bezichtiging betekent dat: er is hier geen verdeelbak te controleren en geen koppeling te horen. Gecontroleerd worden het foutengeheugen, het gedrag onder belasting en of de koeling haar werk doet — vragen die je met een uitleesapparaat beantwoordt en niet met je oor.

Bijna elk modern voertuig remt een doldraaiend wiel gericht af en leidt het koppel zo via het open differentieel naar de andere kant. Dat vervangt een mechanisch sperdifferentieel verrassend goed en is de reden waarom veel voertuigen zonder sperdifferentieel beter vooruitkomen dan hun datasheet doet vermoeden.

De grens is thermisch. De rem zet de energie om in warmte, en die moet worden afgevoerd. Bij een lange helling op losse ondergrond of bij herhaald wegrijden in diepe sneeuw wordt het systeem heet en vermindert het zijn ingrijpen. Een mechanisch sperdifferentieel kent dit probleem niet — daarvoor vraagt het wel dat de bestuurder het weer opent voordat hij terug de weg op rijdt.

En de belangrijkste zin over vierwielaandrijving in het algemeen: het helpt bij het wegrijden en bij het accelereren. Remweg en bochtgrens hangen af van de wrijvingscoëfficiënt tussen band en wegdek, en die verandert niet door het aantal aangedreven wielen. Een vierwielaangedreven auto op zomerbanden komt verder in de sneeuw en remt slechter — dat is precies de combinatie waaruit de meeste ongevallen van dit type ontstaan.

Elk type met een mechanische verbinding tussen de assen reageert op verschillende afrolomtrekken. Een nieuwe band heeft meer profiel dan een half versleten band, draait daardoor bij gelijke snelheid iets langzamer, en dit verschil ziet de koppeling of het middendifferentieel als permanente slip. Wat op sneeuw gewenst is, wordt hier een blijvende toestand.

In de praktijk betekent dat: één nieuwe band na een lekke band is bij een vierwielaangedreven auto zelden de juiste oplossing. Of er per as in paren of alle vier tegelijk moeten worden vervangen en welke afwijking de fabrikant nog toestaat, staat in de documentatie bij het voertuig. Dat is geen voorzorgsformule, maar het verschil tussen een band en een lamellenpakket op de rekening.

Omgekeerd is een vierwielaangedreven auto met vier ongelijk versleten banden een signaal dat verder reikt dan de banden. Wie op dit punt heeft bezuinigd, heeft vermoedelijk al een tijdje meebetaald aan de koppeling, zonder het te weten — en de volgende eigenaar betaalt de rest.

Twee controles, en de eerste vraagt om terughoudendheid. Op een vrij terrein met wat slip — nat kinderhoofdjesplaveisel, grind, een lege kiezelvlakte — rijd je stapvoets een nauwe cirkel met volledig ingeslagen stuur. Een schok of haperend bewegen wijst op spanning. Bij een inschakelbaar type is precies dit gedrag op droog asfalt normaal, en daar wordt dus helemaal niet op getest.

De tweede is luisteren. Een brom die toeneemt met de snelheid en van toon verandert bij belastingswisseling, komt vaak uit een asoverbrenging. Een trilling die vanaf een bepaalde snelheid begint en daarboven weer verdwijnt, wijst op de cardanas of het middenlager ervan. Klikken bij volledig ingeslagen stuur is een homokineet aan de vooras.

Daarbij hoort de blik van onderaf. Cardanas, middenlager, aandrijfashoezen en de behuizingen van de overbrengingen zijn ofwel droog, ofwel niet. Een vochtige film op een behuizing is een aandachtspunt; een lekkende oliekeerring is een kostenraming.

Voor een steile oprit in de winter, voor een aanhanger op een nat weiland en voor het wegrijden op losse ondergrond is vierwielaandrijving een echte en merkbare hulp. Voor de remweg, voor de bochtsnelheid en voor het verbruik is dat niet zo — daar staat het aan de andere kant van de rekening.

Wie echt het terrein in wil, heeft meer nodig dan aangedreven wielen: reductie, bodemvrijheid, bruikbare hellingshoeken en minstens één sperdifferentieel. Wie sneeuw en hellingen in het dagelijks gebruik bedoelt, is met een koppelingsoplossing en goede winterbanden meestal beter af dan met een zware terreinwagen waarvan de banden in een dure maat lopen.

En het nuchtere deel: meer aandrijving is meer massa, meer koppelingen, meer lagers en meer olie. Dat zie je terug in het verbruik, in de bandenslijtage en op de onderhoudsrekening. Een vierwielaangedreven auto is dan de juiste keuze wanneer je kunt benoemen onder welke omstandigheden je hem nodig hebt.