Fyrhjulsdrift är inte fyrhjulsdrift: konstruktionerna jämförda

I en kurva tillryggalägger varje hjul en olika lång väg. Hjulen på kurvans insida rullar på en trängre radie än de yttre, och framaxeln beskriver en annan båge än bakaxeln. Differentialen i axeln jämnar ut skillnaden mellan vänster och höger. Skillnaden mellan fram och bak återstår och måste hanteras separat.

Den som förbinder båda axlarna stelt med varandra tvingar dem till samma varvtal. På ett underlag som tillåter slirning – snö, grus, blöt äng – tas skillnaden ut som slirning. På greppvänlig asfalt går det inte. Då byggs en spänning upp i drivlinan, som märks som ryckningar vid trång manövrering och som tar på axlar, leder och kugghjul.

Varje fyrhjulsdriftskonstruktion är ett svar på just den här frågan: hur mycket får framaxeln vridas i förhållande till bakaxeln, och när inte längre? Svaren skiljer sig i kostnad, vikt och förbrukning – och i vilka komponenter som kostar pengar med åren.

Den äldsta konstruktionen har en fördelningsväxellåda utan mittdifferential. I vägtrafik drivs bara en axel, oftast den bakre; föraren kopplar till den andra via en klokoppling eller en kedja, och därefter är båda stelt sammankopplade. Ofta ingår en terrängväxel, alltså en andra växelsats med kort utväxling för långsamt, brant eller tungt arbete.

Därav följer den driftföreskrift som är särskild för den här konstruktionen: den tillkopplade fyrhjulsdriften hör inte hemma på torr asfalt. Den som kör så skapar spänningen från det första avsnittet, och den går ut över den komponent som har minst marginal – ofta själva fördelningsväxellådan. Det är inget konstruktionsfel, utan en bruksregel.

Vid köp av begagnad bil är konstruktionen därför ingen nackdel, utan en fråga om föregående ägare. Man kopplar till och från i stillastående på plant underlag och ser efter om det låser och släpper rent. Klor som inte längre greppar och ställdon som klickar utan att koppla är de typiska ålderstecknen för den här konstruktionen.

Sätter man en tredje differential mellan axlarna får framaxeln vridas fritt i förhållande till bakaxeln. Drivningen ligger därmed hela tiden an mot båda axlarna utan att något spänns. Hur momentet fördelas följer av konstruktionen: en differential med koniska kugghjul delar lika, ett planetsteg i ett valt, fast förhållande.

En öppen differential har dock en egenskap som blir ett problem utanför vägen: den leder momentet dit motståndet är minst. Står ett hjul på is snurrar det, och den andra axeln får ingenting. Därför har den här konstruktionen nästan alltid en spärr eller en självspärrande utformning – en lamellkoppling parallellt med differentialen eller en snäckhjulsutväxling som av sig själv låser sig när varvtalsskillnaden ökar.

Det är den mest komplicerade och tyngsta lösningen och samtidigt den som kräver minst handhavande. I underhållet slår den igenom i extra oljefyllningar: mittdifferential, bakaxelväxel och i förekommande fall fördelningsväxellåda är tre kretsar som ingen ser och vars intervall står i serviceplanen – inte i fordonsbeskrivningen.

Den lösning som i dag är vanligast i personbilar har ingen mittdifferential. En axel – i de flesta koncept med tvärställd motor den främre – driver alltid, den andra hänger på ett lamellpaket som pressas ihop av en elektriskt styrd pump. Hur hårt avgör en styrenhet utifrån hjulvarvtal, gaspedalläge, rattvinkel och sidoacceleration.

Fördelen är utrymme, vikt och förbrukning: i normal drift släpar bilen nästan bara på en framhjulsdrift. Nackdelen är att ett friktionspaket förblir en slitdel. Det går i en egen olja som ska bytas tillsammans med ett filter, och om det slirar permanent – till exempel för att däcken på axlarna är olika slitna – åldras det snabbt.

En äldre, passiv släkting är viskokopplingen: två lamellsatser i en silikonvätska som blir stel vid varvtalsskillnad och därigenom överför moment. Den behöver ingen styrning och är därför oansenlig – även när den havererar. En utläckt eller förhårdnad viskokoppling överför antingen ingenting längre eller varaktigt för mycket, och föraren märker båda delarna sent.

I en elbil eller hybridbil kan fyrhjulsdrift uppstå utan att det finns någon mekanisk förbindelse alls mellan axlarna. En motor arbetar fram, en andra bak, och det en mittdifferential löser mekaniskt löser här regleringen: varje axel får exakt det moment som programvaran tilldelar den.

Tekniskt faller en del bort – kardanaxel, mittlager, fördelningsväxellåda och en oljefyllning. Regleringen är dessutom snabbare än vilken koppling som helst, eftersom en elmotor ändrar sitt moment på millisekunder. I gengäld tillkommer andra komponenter, och deras fel är av elektriskt slag: kraftelektronik, kylkretsar, begränsning av effekten under konstant belastning eller vid hög temperatur.

För visningen betyder det: här finns ingen fördelningsväxellåda att kontrollera och ingen koppling att lyssna på. Det som kontrolleras är felminnet, beteendet under belastning och om kylningen gör sitt jobb – frågor som man besvarar med en avläsningsutrustning och inte med örat.

Nästan varje modern bil bromsar ett hjul som spinner på ett riktat sätt och leder därmed över momentet via den öppna differentialen till andra sidan. Det ersätter en mekanisk tvärspärr förvånansvärt långt och är skälet till att många bilar utan spärrar tar sig fram bättre än deras datablad låter ana.

Gränsen är termisk. Bromsen omvandlar energin till värme, och den måste ledas bort. I en lång stigning på löst underlag eller vid upprepade starter i djup snö blir systemet varmt och minskar sitt ingrepp. En mekanisk spärr har inte det här problemet – däremot kräver den att föraren öppnar den igen innan han eller hon kör ut på vägen igen.

Och den viktigaste meningen om fyrhjulsdrift över huvud taget: den hjälper vid start och acceleration. Bromssträcka och kurvgräns hänger på friktionen mellan däck och vägbana, och den ändrar inte antalet drivna hjul. En fyrhjulsdriven bil på sommardäck kommer längre fram i snön men stannar sämre – det är den konstellation som de flesta olyckor av det här slaget uppstår ur.

Varje konstruktion med mekanisk förbindelse mellan axlarna reagerar på olika rullomkrets. Ett nytt däck har mer mönsterdjup än ett halvslitet, roterar därför något långsammare vid samma hastighet, och den skillnaden ser kopplingen eller mittdifferentialen som permanent slirning. Det som är önskvärt på snö blir här ett permanent tillstånd.

Praktiskt betyder det: ett enstaka nytt däck efter ett däckhaveri är sällan rätt lösning på en fyrhjulsdriven bil. Om man byter parvis per axel eller alla fyra och vilken avvikelse tillverkaren ännu tillåter står i underlaget till bilen. Det är ingen försiktighetsfras, utan skillnaden mellan ett däck och ett kopplingspaket på fakturan.

Omvänt är en fyrhjulsdriven bil med fyra olika slitna däck en signal som går längre än till däcken. Den som har sparat på det här stället har sannolikt redan en tid betalat för kopplingen utan att veta om det – och nästa ägare betalar resten.

Två kontroller, och den första kräver återhållsamhet. På en fri yta med lite slirighet – fuktig kullersten, grus, en tom grusplan – kör man i gångfart en trång cirkel med full rattutslag. Ryckningar eller stampningar tyder på spänning. Hos en tillkopplingsbar konstruktion är just det här beteendet normalt på torr asfalt, och där görs därför inte ens kontrollen.

Den andra är att lyssna. Ett brummande som stiger med hastigheten och byter ton vid lastväxling kommer ofta från en axelväxel. Ett skakande som sätter in vid en viss hastighet och försvinner ovanför den tyder på kardanaxeln eller dess mittlager. Klickande vid full rattutslag är en drivknut på framaxeln.

Dit hör blicken underifrån. Kardanaxel, mittlager, drivaxelmanschetter och växellådornas hus är antingen torra eller inte. En fuktig hinna på ett hus är en observationspost; en droppande axeltätning är ett kostnadsförslag.

För en brant uppfart på vintern, för en släpvagn på blöt äng och för att komma igång på löst underlag är fyrhjulsdrift en verklig och kännbar hjälp. För bromssträckan, kurvhastigheten och förbrukningen är den det inte – där står den på andra sidan av kalkylen.

Den som verkligen ska ut i terrängen behöver mer än drivna hjul: terrängväxel, markfrigång, användbara angrepps- och avfartsvinklar och minst en spärr. Den som menar snö och lutningar i vardagen är oftast bättre betjänt av en kopplingslösning och bra vinterdäck än av en tung terrängbil vars däck går i en dyr storlek.

Och den nyktra delen: mer drivning är mer massa, fler leder, fler lager och mer olja. Det syns i förbrukningen, i däckslitaget och i underhållsräkningen. En fyrhjulsdriven bil är rätt val när man kan namnge de förhållanden under vilka man behöver den.