4x4 bez tajemnic

Skąd się wzięło 4x4? Pierwsza konstrukcja pojawiła się na salonie w Paryżu w 1903 r. Był to holenderski Spyker 60/80 HP, pojazd o pretensjach sportowych. Popularność tego rozwiązania w autach osobowych to jednak zasługa głównie Audi, najpierw dzięki sukcesom w rajdach, a później serii legendarnych wersji Quattro. W popularyzację 4x4 niemały wkład ma też japońskie Subaru, marka, która napędem obu osi obdarzyła nawet małe miejskie autka. Co innego terenówki. W nich "czteronapęd" upowszechnił się dzięki amerykańskiemu Willysowi.

Co daje? Polepsza trakcję i zwiększa dzielność w terenie. Auto 4x4 na śliskim zwykle łatwiej rusza, a na zakręcie później wpada w poślizg. A w terenie? Łatwiej wjedzie na wzniesienie i pewniej pokona błotnistą lub zaśnieżoną drogę. Wady? Wyższa z reguły cena, nieco wyższa masa i nieco wyższe spalanie.

Jakie są różnice w napędach 4x4: Z grubsza można je podzielić na trzy kategorie. Punktem wyjścia jest obecność lub nie centralnego mechanizmu różnicowego, który pozwala autu z czterema napędzanymi kołami skręcać. Na zakręcie każde z kół przedniej i tylnej osi pokonuje inną drogę, a więc kręci się z różną prędkością. Ponieważ koła dostają napęd z jednego źródła (silnik), po drodze musi być coś, co obdzieli osie ilością napędu stosowną do potrzeb. Taką funkcję pełni międzyosiowy mechanizm różnicowy. Jest, niestety, trwały, ale dość ciężki i drogi. Dlatego robi się też napędy bez niego (tzw. part time) albo zastępuje centralny mechanizm różnicowy tańszym sprzęgłem wiskotycznym lub wielopłytkowym.

Part time

Z reguły stosowany jest w autach z permanentnym napędem na tył. O zaangażowaniu przedniej osi decyduje tu kierowca. W najbardziej archaicznych modelach - załączając blokadę przy piastach kół. Zwykle jednak dźwignią sąsiadującą z "lewarkiem" zmiany biegów. To, że napęd part time nie może być permanentny, wynika z fizyki. Bez międzyosiowego mechanizmu różnicowego niewskazane jest korzystanie z niego na zakrętach.

Zalety: Prostota i niezawodność.
Wady: Ograniczone możliwości wykorzystania na suchych i przyczepnych (asfalt, beton) nawierzchniach.
Znajdziesz w: Ford Ranger, Jeep Wrangler, Nissan Terrano, Nissan Pickup/Navara, Opel Frontera, Suzuki Samurai/Jimny, Toyota Hilux, UAZ.


Sprzęgło wielopłytkowe

Wiskotyczne. Popularne rozwiązanie ze względu na niskie koszty i prostotę. Wielopłytkowe sprzęgło lepkościowe wypełnione gęstym olejem przenosi moment obrotowy na drugą oś automatycznie, ale dopiero przy sporej różnicy prędkości obrotowych przednich i tylnych kół. Z racji ograniczonej wytrzymałości raczej nie montuje się go w autach dużych i ciężkich, z silnikami o pokaźnej mocy.
Elektromagnetyczne. Wielopłytkowy mechanizm działa na zasadzie elektromagnetycznej. Załącza się wówczas, gdy powstaje różnica obrotów między przednimi i tylnymi kołami. Sprzęgło można zablokować mechanizmem krzywkowym w proporcji 50-50 proc.
Elektromechaniczne. System stosowany m.in. przez Fiata i Suzuki. Sterownik z mikroprocesorem steruje sprzęgłem na podstawie danych z czujników śledzących ruch samochodu. Sprzęgło tego typu może przenosić duże obciążenia, a precyzyjne sterowanie pozwala na osiągnięcie dużej prędkości działania. W BMW (system xDrive) elektronika otrzymuje dodatkowe dane z ESP, a układ hamulcowy może blokować mechanizmy różnicowe obu osi.

Zalety: praktycznie bezobsługowe, nie wymaga ingerencji kierowcy, zauważalna poprawa trakcji w każdych warunkach.
Wady: Wrażliwość na przeciążenia.
Znajdziesz w: BMW X3/X5, Honda CR-V, HR-V, Jeep Compass, Land Rover Freelander, Nissan Qashqai, X-Trail, Murano, Pathfinder, Opel Antara, Suzuki SX4, Toyota RAV4 III, Volvo XC90.


Centralny mechanizm różnicowy

Super Handling AWD. Wymyślili go Japończycy przy okazji najnowszej Hondy Legend. Składa się z zestawu trzech przekładni planetarnych ze sprzęgłami przy tylnej osi. Pierwsza to przyspieszacz - przejmuje moment obrotowy od silnika i rozdziela go na oba koła tylnej osi. Tam moment trafia na kolejne przekładnie. SH bardzo dobrze spisuje się przy ostrej, dynamicznej jeździe, ale jest dość ciężki.
4Matic. Mercedes wykorzystuje trzy mechanizmy różnicowe. Koła tylne otrzymują 55 proc. momentu obrotowego, przednie 45 proc. Funkcję blokad pełnią hamulce. Koła, które obracają się zbyt szybko, są hamowane. A to oznacza, że w ciężkim terenie tarcze, klocki i piasty mogą się przegrzewać.
Mechanizm Thorsena. To rodzaj przekładni wyposażonej w trzy pary ślimakowych kół zębatych, która automatycznie rozdziela moment obrotowy między osiami. Takie rozwiązanie stosuje między innymi Alfa Romeo, Subaru i Audi.
Układy mieszane. Subaru specjalizuje się w symetrycznych układach napędowych, w których zarówno przednia, jak i tylna oś otrzymuje 50 proc. momentu napędowego. Przykładem może być centralny mechanizm różnicowy modelu WRX STI, dodatkowo rozbudowany o przekładnię planetarną oraz dwa wielopłytkowe sprzęgła cierne spełniające funkcję blokad. Jedno z nich uruchamiane jest mechanicznie (krzywkowo), drugie - elektromagnetycznie. Kierowca decyduje o sile działania blokad.
Haldex. Produkowany w Szwecji Haldex najłatwiej spotkać w autach marki Volvo oraz różnych modelach koncernu Volkswagen. Zaleta? Dobra relacja między sprawnością działania, ceną i masą. Haldex za debiutował w1998 r. w Golfie 4Motion i Audi TT. To rodzaj pompy krzywkowej na wale osi napędzanej. Moment obrotowy prowadzony do drugiej osi zdejmowany był z obudowy pompy.
W drugiej generacji zwiększono prędkość działania. Debiutowała w 2002 r. w Volvo XC 90. Upustowy zawór liniowy zastąpiono elektromagnetycznym zaworem proporcjonalnym. Ale napęd na drugą oś wciąż przekazywany był dopiero przy zdecydowanej różnicy obrotów kół przedniej i tylnej osi, czyli wówczas, gdy poślizg kół był już dość zaawansowany. Haldex trzeciej generacji musiał zyskać jeszcze na prędkości działania. Zastosowano dodatkową pompę utrzymującą wstępne ciśnienie w układzie hydraulicznym. Jako pierwszy wykorzystał to Land Rover Freelander (2006 r.).
W czwartej generacji zrezygnowano z najdroższego i najbardziej komplikującego konstrukcję elementu - pompy krzywkowej. Zamiast niej pompa zewnętrzna zasila wstępnie układ hydrauliczny, a specjalny akumulator ciśnienia utrzymuje system w ciągłej gotowości. W normalnych warunkach drogowych, gdy nie ma poślizgu kół, napędzana jest tylko jedna oś, a zatem oszczędza się paliwo. Haldex może też pełnić funkcję międzyosiowego mechanizmu różnicowego.

Zalety: Czysto mechaniczne połączenie osi, płynny rozdział napędu między osiami.
Wady: koszty produkcji, ciężar, nieco większe zużycie paliwa.
Znajdziesz w: Hummer H1, Jeep Grand Cherokee (niektóre wersje), Land Rover Defender, Discovery, Mitsubishi Pajero, L200, Porsche Cayenne, Subaru Forster, Toyota Land Cruiser, Volkswagen Touareg.

Który jest najlepszy? Idealny napęd 4x4 nie istnieje. Zaletą jednych są prostota, mała masa i niska cena, inne są skomplikowane i drogie, za to dużo sprawniejsze. Jedne dobrze spisują się w ciężkich autach rekreacyjnych, inne pasują do samochodów o sportowym charakterze. Jeszcze inne cechują się wyjątkową uniwersalnością i można je spotkać w autach różnych klas i segmentów. W kręgach offroadowców najwyżej ceniony jest oczywiście centralny mechanizm różnicowy. Ale i on ma swoje wady. Jedno jest pewne - napęd 4x4, chociaż nieco cięższy, droższy i mniej ekonomiczny, w każdej formie pomaga zapanować kierowcy nad pojazdem tym wyraźniej, im bardziej warunki odbiegają od optymalnych.

Dariusz Dobosz

ZOBACZ TAKŻE:

Skoda Yeti - pierwsza zdjęcia - ZOBACZ TUTAJ

Samochody: Hummer - ogłoszenia