Napęd 4x4 - jakie rozwiązania oferują producenci?
REKLAMA
REKLAMA
Wśród nazw, z którymi mamy do czynienia przy budowie napędu 4x4 odnajdziemy m.in. centralny mechanizm różnicowy, reduktor, skrzynkę rozdzielczą, sprzęgła o zwiększonej lepkości (wiskotyczne, Haldex), czy mechanizm Torsen. Producenci natomiast używają przyjętych przez siebie nazw marketingowych takich jak AWD, Q4, SH 4x4, All Mode 4x4, Quattro, 4motion i wiele innych. Pod nazwami kryją się systemy, które różnią się zarówno specyfiką działania, jak i zastosowaniem poszczególnych elementów układu. Poniżej przedstawimy charakterystykę działania napędów na cztery koła.
REKLAMA
Jak działa napęd 4x4 z centralnym mechanizmem różnicowania?
Stały napęd 4x4 w terenie
Jazda w ekstremalnie trudnym terenie wymaga stałego napędu na cztery koła. Napęd przekazywany jest na osie poprzez skrzynkę rozdzielczą. Jednym z wałów moment jest przekazywany na tylną oś. Napęd na przednią oś przekazywany jest za pomocą przekładni łańcuchowej kierującej moment na drugi wałek zlokalizowany niejako obok. Jeżeli pomiędzy osiami nie ma mechanizmu różnicowego, taki układ 4x4 nadaje się jedynie do jazdy w terenie o luźnej nawierzchni (konstrukcje budowane na potrzeby sportów off-roadowych). Na skutek różnej prędkości kół podczas jazdy na zakręcie, jedno z nich musi mieć możliwość lekkiego uślizgu, aby nie powodować naprężeń. Poruszając się takim pojazdem po asfalcie, z racji dużej przyczepności opon, koło nie ma możliwości uślizgu. Naprężenia powstające w układzie mogą przyczynić się do zniszczenia napędu. Dlatego w przypadku samochodów o stałym napędzie na 4 koła znajdziemy centralny mechanizm różnicowy. Jednak w sytuacji, gdy jedno z kół będzie miało zerową przyczepność, zostanie do niego przekazany cały moment i w efekcie samochód nie ruszy miejsca. Stąd inną cechą terenowych samochodów o stałym napędzie 4x4 jest możliwość zablokowania centralnego mechanizmu różnicowego. Takie rozwiązanie znajdziemy np. w dobrze znanej wśród off-roadowców Ładzie Nivie. Wadą takiego typu stałego napędu 4x4 jest jednak wysokie spalanie paliwa podczas codziennej jazdy. Samochody przygotowane do ekstremalnie terenowych warunków posiadają także blokady mechanizmów osi przedniej i tylnej.
Technika jazdy samochodem z napędem na przód, na tył oraz 4x4
Przednia oś dołączana ręcznie
REKLAMA
Innym rozwiązaniem opracowanym dla samochodów terenowych jest napęd 4x4, który może pracować w różnych trybach. Najbardziej podstawowa wersja daje możliwość jazdy w konfiguracji 4x4 i 4x2. W momencie, kiedy jedziemy po nawierzchni o dużej przyczepności pozostawiamy włączony jedynie napęd na tylną oś. Kiedy poruszamy się po śniegu lub w warunkach terenowych, za pomocą dźwigni lub przełącznika dołączamy przedni napęd. Jako, że samochód nie posiada międzyosiowego mechanizmu różnicowego, jazda po asfalcie może doprowadzić do uszkodzeń, o czym pisaliśmy już wcześniej. W niektórych samochodach terenowych niezbędne będzie także włączenie sprzęgiełek blokujących koła z osią w piastach. Aby zwiększyć zdolność jazdy w terenie, zarówno w przypadku dołączanych, jak i stałych napędów 4x4, auto może być wyposażone w reduktor. Jest on często zabudowany w skrzyni rozdzielczej, a jego zadaniem jest redukcja obrotów wałów napędowych. Włączając reduktor (dźwignią w kabinie kierowcy) samochód będzie uzyskiwał niższą prędkość, ale posiadał większy moment obrotowy niezbędny do poruszania auta w terenie. Dołączany napęd 4x4 znajdziemy m.in. w Nissanie Patrolu, czy Terrano, Suzuki Vitarze, Jeepie Cheeroke, Wranglerze, Land Roverze Defender, Mercedesie G starszych generacji.
Używanie standardowych napędów 4x4 z blokowanymi dyferencjałami lub dołączaną przednią osią wymaga od nas uwagi i doświadczenia. Jeżeli nie wyłączymy ich wracając na nawierzchnię o lepszej przyczepności – uszkodzimy napęd samochodu.
Stały 4x4 dla większej przyczepności
Historia napędu 4x4 rozpoczęła się właściwie od samochodów sportowych (Spyker HP z 1903r.). Jego późniejszy rozwój jest również związany ze sportem i przyczepnością (Audi Quattro, Subaru i jego symetryczne AWD). W przypadku tych napędów najważniejsza była możliwość przeniesienia dużej mocy bez straty przyczepności. Wymagano więc zastosowania napędu 4x4, który może być użytkowany bezpiecznie na asfalcie, ale jednocześnie nie doprowadzi do przekazania całego momentu obrotowego na koło, które straci całkowicie przyczepność (a tak dzieje się w przypadku zwykłego mechanizmu różnicowego). Z pomocą przyszedł mechanizm Torsen, w którym zastosowano zęby śrubowe. Takie uzębienie sprawia, że moment „nie ucieka” do jednego koła. W przypadku większej prędkości jednego z kół, mechanizm przyblokuje je doprowadzając moment także do koła o większej przyczepności. Rozwiązanie to, oprócz wcześniej wspomnianych systemów, znajdziemy również m.in. w Alfie Romeo 156 (Q4), Lexusach, VW Pheatonie, ale także w autach terenowych, jak Toyocie Land Cruiser. Jest to stały napęd 4x4 o ustalonym konstrukcyjnie podziale mocy na przednią i tylną oś. Nie musi to być równy podział 50/50, jak we wcześniej omawianych klasycznych konstrukcjach.
60 lat napędów 4x4 Toyoty. Historia
Sprzęgła i elektronika zamiast centralnego dyferencjału
REKLAMA
Konstruktorzy poszukując tańszych i lżejszych rozwiązań, zastosowali także całkowicie odmienne patenty, opierające się na zasadzie działania sprzęgieł. Są to sprzęgła wielopłytkowe, które dołączają napęd drugiej osi (często tylnej) w momencie utraty przyczepności. Jednym z przykładów jest sprzęgło wiskotyczne. Płytki sprzęgła są umieszczone blisko siebie. Część z nich umieszczona jest na wale doprowadzającym napęd z kół przednich, a pozostałe na wale przenoszącym moment do kół tylnych. Gdy wzrasta różnica prędkości pomiędzy wałami (na skutek np. zwiększenia prędkości przednich kół na śliskiej nawierzchni), silikonowy olej znajdujący się wewnątrz gęstnieje pod wpływem temperatury i sprzęga obydwa wały. Takie sprzęgło znajdziemy na przykład w Fiacie Panda 4x4. Na rynku występują jego odmiany sterowane elektromechanicznie. Sterowanie ma za zadanie eliminować opóźnienie wynikające z nagrzewania się oleju. Zastosowano je m.in. w Suzuki SX4, czy Nissanie X-trail, nowszych Toyotach Rav4. Rozwinięciem tej idei jest także Haldex sterowany elektrohydraulicznie, który za pomocą pompy, w sytuacji utraty przyczepności, zwiększa ciśnienie płynu uruchamiając siłownik sprzęgła. Takie rozwiązanie oferuje m.in. Lamborghini, Volkswagen (systemy 4motion), Skoda, Volvo. Obecnie, kolejne generacje systemu Haldex mają możliwość stałego przenoszenia napędu w ustalonych proporcjach na przednią i tylną oś.
Sterowane elektronicznie sprzęgła wiskotyczne opierają się o wskazania czujników układu ABS/ESP. Sygnały te są także w niektórych samochodach odpowiedzialne za elektroniczną blokadę mechanizmu różnicowego, w przypadku utraty przyczepności jednego z kół. Jednak na rynku są również samochody, które nie są wyposażone w mechanizm różnicowy o zwiększonym tarciu. W ich przypadku jest on niejako „oszukiwany” poprzez przyhamowanie koła, które utraciło przyczepność i w efekcie moment obrotowy powraca częściowo do koła o większej przyczepności. Taki rozwiązanie znajdziemy m.in. w Nissanie Qashqai.
Jak działa napęd 4x4 ze sprzęgiełkiem wielopłytkowym?
Przed wyborem samochodu z napędem 4x4 powinniśmy zweryfikować swoje potrzeby. Część rozwiązań przeznaczonych jest do lekkiego terenu, a inne będą służyć jedynie poprawie bezpieczeństwa. W ciężkim terenie sprawdzą się rozwiązania, które blokują mechanizmy różnicowe powodujące stały rozkład momentów na wszystkie koła.
REKLAMA
REKLAMA
© Materiał chroniony prawem autorskim - wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu za zgodą wydawcy INFOR PL S.A.