mojeauto.pl > motogazeta > Technika > Na cztery łapy

Na cztery łapy

Jeśli w teren, to tylko z napędem na cztery koła. Na początku swojej historii napędzane obie osie były ze sobą połączone permanentnie. Jednak w dzisiejszych czasach do automatycznej regulacji rozdziału mocy, wykorzystuje się głównie systemy elektroniczne. O to historia napędu 4x4 w pigułce.

Na cztery łapy
Jak to często bywa wiele mechanizmów, które znalazło zastosowanie w początkowej fazie kreowania się świata motoryzacji, wywodzi się z innych kręgów środków lokomocji. Samolotów, łodzi, pociągów. Tak było też w przypadku napędu 4x4. Początków jego powstania należy szukać w dziele Johna Hilla i Timothy Burstalla. Ci dwaj Brytyjczycy w 1827 roku skonstruowali wóz parowy, którego każde z kół napędzane było oddzielnie. Był to jednak pojazd szynowy, który poza filozofią napędu, niewiele miał wspólnego z wymaganiami stawianymi w przypadku samochodów.

Pewien przełom przyniósł dopiero rok 1900. Wtedy to Ferdynad Porsche skonstruował swój pierwszy pojazd, którego każde z kół napędzane było indywidualnie. Co ciekawe, był to także jeden z pionierskich projektów aut elektrycznych, bowiem właśnie każde koło samochodu o nazwie Lohner-Porsche, napędzane było własnym silnikiem elektrycznym.  

Największą propagację napędu 4x4 przypisuje się jednak wojsku. Kiedy podczas okresu II Wojny Światowej rząd amerykański zlecił przemysłowi opracowanie lekkiego samochodu, który mógłby pokonać trudne warunki w terenie. W ten sposób powstał słynny Jeep (tzw. Willys), któremu do dziś dzień Amerykanie zawdzięczają wygraną w tym globalnym konflikcie zbrojnym.

Mechanizm w Willys-ach opierał się na bardzo prostej, wręcz "szkolnej" zasadzie. Podczas jazdy w normalnych warunkach napędzana była tylko i wyłącznie tylna . Kiedy mały Jeep wjeżdżał w teren, kierowca za pomocą dodatkowego drążka dołączał oś przednią. Za pomocą prostego sprzęgła obie osie były spinane sztywno ze sobą. Na twardym, asfaltowym podłożu taki napęd 4x4 był bezcelowy i mógł doprowadzić do awarii całego układu napędowego, ponieważ w trakcie pokonywania zakrętów różnica prędkości obrotu kół na przedniej i tylnej osi była zbyt duża. Sztywno spięte osie ulegały w ten sposób dużym napięciom. W terenie, gdzie jazda odbywa się przy niższych prędkościach, skręty odbywają się znacznie wolniej, a różnice w prędkości obrotu kół na obu osiach niwelowane są dodatkowo przez uślizgi opon, jazda z aktywnym napędem 4x4 nie stanowiła najmniejszego problemu.

Dołączany w ten sposób napęd na wszystkie koła dawał podczas jazdy w terenie tyle korzyści, że Jeep postanowił korzystać z niego także w dużo nowszych modelach, jak chociażby Wrangler. Po pierwsze jest tani w produkcji, po drugie zapewnia autu trakcję nawet wtedy, kiedy jedna oś znajduje się na śliskim, a druga znajduje się na przyczepnym podłożu.

 Niezaprzeczalne zalety napędu 4x4 kierowcy w Stanach Zjednoczonych chcieli także posiadać w autach, które przez większość swojego życia poruszają się po twardych nawierzchniach. W pewnym sensie za "ucywilizowanie" tego rodzaju napędu, ponownie odpowiedzialny był Jeep. Z początkiem lat 60-tych ubiegłego wieku w ofercie amerykańskiej marki pojawił się model Wagoneer. Przestronne auto, w którym nie trzeba było już załączać lub odłączać napędu 4x4 za pomocą dodatkowego lewarka. Znany z dotychczasowych aut terenowych scenariusz załączania drugiej osi odszedł do lamusa, kiedy właśnie w modelu Wagoneer inżynierowie Jeepa zastosowali centralny mechanizm różnicowy, czyli tzw. dyferencjał, który daje wiele możliwości przenoszenia mocy na koła.

Dzięki takiemu elementowi możliwa była już jazda ze spiętymi oboma osiami po asfalcie. Jednak, aby napęd nie stracił swoich istotnych właściwości w terenie, Jeep Wagoneer został w kolejnej fazie dodatkowo wyposażony w napęd Quadtratrac. Podstawowa różnica tego mechanizmu to automatyczna szpera, dzięki której moc samoczynnie przekazywana była na oś dysponującą w danej chwili lepszą przyczepnością. Zostawiono jednak furtkę w przypadku znalezienie się w ekstremalnie trudniej sytuacji. Jeśli automatyczna szpera nie sprawdziła się, wówczas to kierowca z kabiny mógł całkowicie zablokować centralny dyferencjał i w ten sposób uzyskać klasyczny rozdział momentu na obie osie w stosunku 50:50.

Jednym z najbardziej wyrafinowanych napędów 4x4, mógł pochwalić się Mercedes Klasy G. Popularna "Gelenda" do obsługi napędu wykorzystuje trzy przełączalne mechanizmy różnicowe. W ten sposób zagwarantowany został w pełni napęd na wszystkie cztery koła. Nawet przy ekstremalnym ograniczeniu trakcji dwóch kół, na pozostałe zostaje przekazany odpowiednio wysoki moment obrotowy, który jest w stanie wyciągnąć samochód z bardzo grząskiego błota.

W kolejnych latach zauważalne były wszelakie modyfikacje napędu 4x4 z centralnym dyferencjałem. Jedną z ciekawych ewolucji opracowało Audi. Autorski mechanizm o nazwie Quattro tego niemieckiego producenta, także wykorzystywał centralną szperę i był genialny w swojej prostocie. Modele Audi napędzane były silnikiem, który umieszczony był wzdłużnie przed przednią osią. Do tradycyjnego napędu na przednią oś dodano dyferencjał, wał kardana i napęd tylnej osi.

Początkowo Audi zdecydowało się dystrybuować moc na obie osie pojazdu po równo. W dzisiejszych czasach tendencje te nieco się zmieniły i coraz częściej wyjściowym punktem jest układ 40:60 na korzyść tylnej osi. Związane jest to przede wszystkim z określonymi właściwościami jezdnymi samochodów, na przykład bardziej precyzyjnym prowadzeniem.

Obecna technologia wspierana przez systemy elektroniczne wykształciła szereg innych układów sterujących siłą napędową obu osi. Wyróżnić można szperę płytkową, której działanie opiera się na pompie olejowej kontrolowanej zarówno hydraulicznie jak i elektronicznie. Elementami przenoszącymi moment obrotowy są płytki cierne, które łączą sprzęgłem osie w dyferencjale.

Jest także mechanizm różnicowy typu Torsen - czyli tzw. mechanizm ślimakowy. W swojej konstrukcji bardzo skomplikowany, ale uważany za jeden z najlepszych układów napędowych 4x4. W przypadku uślizgu jednej osi mechanika rozdziela siłę na osie z dużym wyczuciem, w zależności od aktualnej wartości momentu obrotowego. Takie rozwiązanie znalazło zastosowanie między innymi w samochodach marki Alfa Romeo czy Volkswagen.

Trzecią alternatywą jest szpera wiskotyczna. Tutaj największą rolę odgrywa wiskoza, rodzaj płynu, który podlega reakcji w zależności od różnic prędkości obu osi. W ten sposób szpera może się otwierać i zamykać, a element wiskotyczny pełni rolę dyferencjału. Kiedy następuje uślizg jednej z osi, element ten zamyka się i moment obrotowy automatycznie przekazywany zostaje na drugą oś. Mechanizm taki znaleźć można na przykład w modelach Lamborghini i Subaru.

Ten sam efekt, ale w inny sposób uzyskać można za pośrednictwem sprzęgła Haldex. W tym mechanizmie zastosowano mokre sprzęgło cierne sterowane siłownikiem hydraulicznym, które w autach wyposażonych bazowo w napęd przedniej osi, w razie uślizgu automatycznie dołącza napęd na tył. Podstawową zaletą takiego rozwiązania jest szybki czas reakcji układu napędowego. Z Haldexa korzysta między innymi Skoda.

Jednym z najnowszych rozwiązań spełniających zadania centralnego dyferencjału jest system opracowany przez Land Rovera o nazwie Terrain-Response. System rozdziela moc w zależności od rodzaju podłoża oraz monitoruje pracę silnika, dokonuje regulacji skrzyni biegów, centralnego układu różnicowego i podwozia, aby sprostać wymaganiom terenu. Kierowca musi jedynie wybrać odpowiednią ikonę na pokrętle wewnątrz samochodu, a cała wiedza z dziedziny jazdy terenowej zostanie wykonana przez komputer.

Podobne wiadomości:

Jeep Renegade Night Eagle II już w salonach

Jeep Renegade Night Eagle II już w salonach

Aktualności 2016-11-24

Subaru Viziv-7 SUV Concept - duży z Japonii

Subaru Viziv-7 SUV Concept - duży z Japonii

Premiery 2016-11-18

Komentuj:

~tim 2010-07-26

Bardzo ciekawy temat, lecz mam wrażenie, że autor nie do końca odrobił lekcje. Raz szperą nazywa sprzęgło wiskotyczne, to znowu tej samej nazwy używa do nazwania blokady mechanizmu różnicowego. Szpera to przecież tak naprawdę samoczynna blokada mechanizmu różnicowego. Blokuje ona działanie tego mechanizmu, działa on wtedy jakby napęd między osiami był spięty na sztywno, czyli jakby centralnego dyferencjału nie było, a nie powoduje przekazywanie mocy na oś dysponującą większą przyczepnością. Szpery najczęściej spotyka się w mechanizmie różnicowym tylnej osi , gdzie blokuje napęd między kołami tej osi. Zdarzają się też w przedniej osi, jak na przykład w Alfach z przydomkiem Q2. Gelenda, i owszem jest świetnym autem terenowym, ale trzy mechanizmy różnicowe ma wiele samochodów, a Gelenda ma po prostu blokady tych mechanizmów. Co więcej, na przykład Land Rover Defender nie ustępuje Gelendzie własnościami terenowymi. Kolejna rzecz, to sprzęgło wiskotyczne, a nie szpera, autor twierdzi, że w zależności od uślizgu kół przekazuje ono napęd na jedną, bądź drugą oś. Kiedy tak naprawdę on pełni funkcję mechanizmu różnicowego. Dla przykładu w Subaru stosowany jest stały napęd wszystkich kół, co oznacza, że cały czas wszystkie koła są napędzane. Takie rozwiązanie jest znacznie bezpieczniejsze niż wszelkiego rodzaju rozwiązaniach dołączanych. Napęd Subaru ma jeszcze inną cenną zaletę, to jest napęd symetryczny, tzn. silnik jest w osi symetrii samochodu, wszystkie półosie są tej samej długości itd.. W połączeniu z poziomym silnikiem w układzie bokser daj to doskonałe rozłożenie masy samochodu. Stąd właśnie się biorą legendarne właściwości jezdne samochodów Subaru, dzięki którym między innymi odniosły one tyle sukcesów w rajdach. O tym ja duży to ma wpływ na bezpieczeństwo jazdy, szczególnie zimą, chyba nie trzeba nikogo przekonywać. To tylko kilka najważniejszych uwag do tego artykułu, niemniej bardzo dobrze, że ten ciekawy temat został poruszony, choć szkoda, że w tak ograniczonym zakresie, bo każdemu z tych systemów można by poświęcić co najmniej tyle miejsca, co tu przeznaczono na nie wszystkie. W końcu edukacji nigdy mało.

ZOBACZ RÓWNIEŻ Zamknij
Prześlij zdjęcie i zagraj o jedną z 30 nagród
Prześlij zdjęcie i zagraj o jedną z 30 nagród
Konkurs na 25-lecie magazynu "auto motor i sport". Zrób sobie zdjęcie z jubileuszowym wydaniem magazynu i prześlij je do nas koszystając z formularza na stronie. Masz szansę na wygranie jednej z 30 nagród. Weź udział!
Wydania cyfrowe auto motor i sport Wydania cyfrowe auto motor i sport