Etuveto, takaveto, neliveto ja Ackermann

Vetotapa vaikuttaa auton käsiteltävyyteen, hintaan, rakenteeseen sekä matkustajien ja tavaran tilaan. Usein auton valmistaja miettii vetotavan ja varsinkin moottorin sijainnin vetäviin pyöriin nähden tarkasti sen mukaan, millaiseen käyttöön auto tulee.

Voimansiirtoa käsittelevän juttusarjan osat

  1. Voimansiirron rakenne
  2. Etuveto, takaveto, neliveto ja Ackermann
  3. Välityssuhteet
  4. Kytkimet ja momentinmuunnin
  5. Vaihteistot
  6. Akselit
  7. Tasauspyörästöt
Citroën Traction Avant. Kuva on vapaassa käytössä.
Citroën Traction Avant edesauttoi etuvedon suosion lisääntymistä. Vaihteisto sijaitsi etuakselin etupuolella, tasauspyörästö akselin kohdalla ja moottori hieman akselin takapuolella. Kuva on vapaassa käytössä.

Yleistä vetotavoista

Autopuheissa useimmiten puhutaan sujuvasti vain etuvedosta, takavedosta ja nelivedosta erittelemättä tarkemmin voimansiirron rakennetta. Jokaisesta vetotavasta on useita variaatioita, joiden välisinä eroina on lähinnä moottorin sijainti vetäviin pyöriin nähden. Nelivetoisissa autoissa eroja on lisäksi nelivedon tekniikassa.

  • Useimmissa etuvetoisissa autoissa moottori on auton etuosassa pitkittäin tai poikittain. Varsinkin ennen se oli joissain autoissa akselien välissä tai jopa auton takaosassa.
  • Takavetoisistakin autoista suurimmassa osassa moottori sijaitsee auton etuosassa. Varsinkin urheiluautoissa se on kuitenkin keskiosassa, ja muutamassa autossa kone on laitettu taka-akselin taakse.
  • Nelivetoisissa autoissa moottorin yleisin paikka on auton etuosa. Joissakin urheiluautoissa moottori on kuitenkin sijoitettu keskiosaan tai takaosaan.

Etuveto

Etuvetoa voisi kuvailla kompaktiksi perusvetotavaksi. Se soveltuu laajalle yleisölle, ja on ehkä siksi suosituimpia vetotapoja nykyaikana.

Etuvetoisessa autossa etuakselin pyörät vetävät ja taka-akselin pyörät pyörivät vain auton mukana. Moottori voi sijaita auton keskiosassa tai takaosassa, mutta nykyisin ylivoimaisesti useimmiten kone on etuakselin etupuolella pitkittäin tai poikittain. Koska moottori ja vaihteisto ovat aivan etuakselin tasauspyörästön lähellä, on vaihteisto ja tasauspyörästö hammaspyörin kosketuksissa toisiinsa. Näinpä koko voimansiirto muodostaa näppärän, tiiviin paketin auton etuosaan.

SteveBaker at the English language Wikipedia
British Motor Companyn Mini oli mullistuksellinen: etuakselin etupuolelle poikittain sijoitetun moottorin ansiosta matkustajilla ja tavaroilla saatiin rutkasti tilaa. Monessa nykyautossa on sama ratkaisu. Ministä sai myös pick-up-mallin – ei ehkä niin massiivisen jyhkeän kuin tämän päivän pick-upit. Kuvan omistaja on SteveBaker englanninkielisessä Wikipediassa, lisenssi CC-BY-3.0.

Kompaktista voimansiirrosta on paljon hyötyä. Ensinnäkin se on edullisempi, jolloin auto voidaan myydä uutena halvemmalla. Toiseksi auton käytön taloudellisuus paranee: kardaaniakselia eikä taka-akselin voimansiirron osia tarvita, joten auto on kevyempi. Lisäksi voimansiirrossa esiintyy vähemmän polttoaineen kulutusta lisääviä vastuksia. Huoltoa vaativia osiakin on vähemmän. Kolmanneksi voimansiirron osat eivät vie tilaa matkustajilta ja tavaroilta. Toisaalta kompaktius sulkee melkeinpä pois V6:n ja V8:n kaltaiset isot moottorit.

Etuvedon ajo-ominaisuudet eivät ole täysin kiistattomasti hyvät. Voimansiirron massa on etupyörien, eli vetävien pyörien, päällä, jolloin pyörien pito toki paranee. Etuvetoista voikin pitää turvallisempana vaihtoehtona liukkaalla kuin takavetoa – ainakin niin kauan, kun kiihdytykset eivät ole voimakkaita. Jos etuvetoisella autolla kiihdyttää voimakkaasti, painoa siirtyy auton takaosaan. Tällöin etupyörät kevenevät, ja auto saattaa alkaa ohjautua sivulle. Tehokkaissa ja tehokkaisiin kiihdytyksiin suunnitelluissa autoissa on siksi usein takaveto, jotta massa siirtyy kiihdytyksessä vetävien pyörien päälle.

Kiihdytettäessä rajusti etuvetoisella autolla sen ratti saattaa alkaa puoltaa jompaankumpaan suuntaan. Tehokasta etuvetoista autoa ajettaessa autoa voi alkaa vaivata myös aliohjautuminen. Tällöin auto ei käänny niin paljon, kuin ratin tietyssä asennossa sen pitäisi kääntyä. Kun etuvetoiseen autoon kytketään vielä perävaunu – oli auto tehokas tai ei – vähenee etupyörien päällä oleva massa entisestään. Näinpä etuvetoiseen autoon ei välttämättä saa kovin raskasta perävaunua kytkettyä.

Etuvetoisen auton kompaktiuskin saattaa kääntyä kuljettajaa vastaan. Poikittain asennettu moottori rajoittaa etupyörien kääntyvyyttä, minkä seurauksena auton kääntöympyrän halkaisija suurenee. Ylipäätään etuvetoisten autojen renkaatkin joutuvat muita autoja kovemmille: ohjauksen ja jarrutusten välittämisen lisäksi rengasparat joutuvat siirtämään kiihdytykset tien pintaan.

Takaveto

Takavetoa kuvaa ehkäpä parhaiten alttius perän sivuluisuun mutta kätevyys tehokkaissa autoissa. Takaveto oli suosituin vetotapa henkilöautoissa aina 1970-luvulle asti, mutta menetti ykkössijan etuvedolle.

Porsche 911 on monen muu urheiluauton tapaan takavetoinen, koska tehokkaissa kiihdytyksissä painoa siirtyy taka-akselille. Melko omalaatuista 911:ssä on kuitenkin se, että moottori sijaitsee aivan auton takana.

Vedon välittäminen taka-akseliin vaatii osia, jotka saattavat viedä tilaa matkustamosta ja tavaratilasta. Samoin takavetoisella autolla on massaa enemmän. Toisaalta voiman taakse siirtävät osat tuovat painoa, ja usein moottorikin sijaitsee keskiosassa tai takana. Näinpä vetävien pyörien päällä on suuri massa, mikä parantaa pitoa liukkaalla. Kiihdytyksissäkin massaa siirtyy entisestään taakse vetävien pyörien päälle.

Takavetoinen auto alkaa herkästi yliohjautua. Tällöin auto kääntyykin enemmän, kuin sen tietyssä ratin asennossa pitäisi. Tätä esiintyy varsinkin lumessa, jäässä ja hiekassa. Lava-autot ovat liukkailla pinnoilla erityisen innokkaita viskailemaan perää, kun niissä on kaksiveto kytkettynä.

Takavetoiset saattavat maksaa enemmän kuin samankaltaiset etuvetoiset autot, koska osia on enemmän. Toisaalta koska voimansiirron osat eivät ole niin tiiviissä paketissa, niitä on helpompi huoltaa. Osat myös sitten ovat kalliimpia, mikä saattaa lisätä uuden auton hintaa.

Neliveto

Neliveto on kallis mutta varma. Se tunnetaan off-road-ajossa välttämättömänä apuvälineenä mutta myös liukkaiden maanteiden taltuttajana. Nelivedossa yksinkertaisesti neljä pyörää vetää, vaikka useimmiten ei läheskään koko ajan.

Kykyä edetä nelivedolla on tietysti melkein tuplasti enemmän kuin etuvedolla tai takavedolla. Nelivetoisella autolla pystyy varmemmin kiihdyttämään ja etenemään liukkaalla pinnalla, koska vetäviä pyöriä on enemmän. Lisäksi jos voimansiirron tasauspyörästöihin kuuluu luistonrajoittimia tai lukkoja tai jos tietokone jakaa voimaa älykkäästi, on kiihdytyksen ykkössijan saaminen vielä varmempaa. Tien pinnan ja renkaiden välistä pitoahan neliveto ei kuitenkaan lisää, eli jos pitoa ei renkaiden alla ole, voi auto karata käsistä.

Toisaalta varsinkin neljän pyörän vetäessä jatkuvasti varmuus alkaa tietyissä olosuhteissa olla jo rasite: kun liukkaalla tiellä neliveto on järkevämpi kuin kaksiveto, kuivalla tiellä tilanne on päinvastainen. Neljä vetävää pyörää on turhan paljon, ja ylimääräiset pyörät vain lisäävät voimansiirron vastuksia ja sitä kautta polttoaineen kulutusta. Osat myös rasittuvat turhaan. Älykäs neliveto tietenkin korjaa tämän ongelman, sillä se jakaa voimaa pyöriin olosuhteiden mukaan.

Audi-Q5-public-domain
Audi Q5:ssa on tietokoneen kontrolloima neliveto, ja moottori sijaitsee Audin tapaan edessä pitkittäin. Kuva on vapaassa käytössä.

Ackermann

Alla olevassa kuvassa on kuva auton pyöristä kaartamassa vasempaan. Kunkin pyörän voidaan ajatella piirtävän alustaan ympyrän. Vihreät viivat kuvaavat ympyröiden säteitä.

Ackermann-ympyran-ajoPyörän 1 kulma on suurempi kuin pyörän 2 kulma, minkä seurauksena pyörien säteet kohtaavat samassa pisteessä. Jos pyörien kulmat olisivat yhtä suuret, joutuisi sisempi pyörä luisumaan sivusuunnassa. Ackermann-ohjauksessa sisempi pyörä kääntyy siis aina enemmän kuin ulompi. Rudolf Ackermann patentoi ratkaisun vuonna 1818 hevosten vetämiä vankkureita varten, mutta sittemmin ratkaisun mukainen ohjaus on ollut varsin suosittu autoissa.

Autoissa ohjaus on toteutettu siten, että raidetanko on lyhyempi kuin pyörien välinen etäisyys. Periaate selviää oheisesta videosta:

Yllä olevasta kuvasta selviää toinenkin käännöksissä esiintyvä oikku. Kunkin pyörän muodostaman ympyrän säde poikkeaa muiden pyörien ympyröiden säteestä. Toisin sanoen pyörät kulkevat eri mittaisen matkan samassa ajassa, eli ne pyörivät eri nopeudella. Pyörä 3 pyörii hitaimmin ja pyörä 2 taas nopeimmin. Lisäksi etuakselin pyörät pyörivät nopeammin kuin taka-akselin pyörät.

Tasauspyörästön ansiosta saman akselin pyörät pääsevät pyörimään eri nopeudella. Nelivetoisissa autoissa ongelmallista on kuitenkin sekin, että etu- ja taka-akseli pyörivät eri nopeudella. Tästä syystä nelivetoon usein kuuluu akselien välinen tasauspyörästökin. Jos tasauspyörästöä ei ole, rasittuu voimansiirto aina kaarrettaessa pitävällä alustalla.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.