Napęd na wszystkie koła 4Matic

Prowadzenie pojazdu jest jednym z najważniejszych czynników, od których zależy bezpieczeństwo ruchu drogowego. Większość nowoczesnych pojazdów jest wyposażona w przekładnię przenoszącą moment obrotowy na jedną parę kół (napęd na przednie lub tylne koła). Jednak duża moc niektórych układów napędowych zmusza producentów samochodów do wprowadzania modyfikacji z napędem na wszystkie koła. Jeśli przeniesiesz moment obrotowy z wysokowydajnego silnika na jedną oś, nieuchronnie nastąpi poślizg kół napędowych.

Aby ustabilizować pojazd na drodze i uczynić go bardziej niezawodnym i bezpieczniejszym w sportowym stylu jazdy, konieczne jest rozłożenie momentu obrotowego na wszystkie koła. Zwiększa to stabilność i sterowność pojazdów na niestabilnych nawierzchniach takich jak lód, błoto czy piasek.

Jeśli odpowiednio rozłożysz wysiłki na każdym kole, samochód nie boi się nawet najcięższych warunków drogowych z niestabilnymi nawierzchniami. Aby spełnić tę wizję, producenci samochodów od dawna opracowują różnego rodzaju systemy, które mają na celu poprawę kontroli samochodu w takich warunkach. Przykładem tego jest różnica (bardziej szczegółowo o tym, czym jest, została opisana w innym artykule). Może być międzyosiowy lub międzyosiowy.

Wśród takich rozwiązań jest system 4Matic, który został stworzony przez specjalistów słynnej niemieckiej marki samochodowej Mercedes-Benz. Zastanówmy się, jaka jest specyfika tego rozwoju, jak się pojawił i jakie ma urządzenie.

Co to jest napęd na wszystkie koła 4Matic

Jak już wynika z wprowadzenia, 4Matic to napęd na wszystkie koła, czyli moment obrotowy z jednostki napędowej jest rozprowadzany na wszystkie koła tak, że w zależności od warunków drogowych każde z nich staje się wiodącym. Nie tylko pełnoprawne SUV-y są wyposażone w taki system (aby uzyskać więcej informacji o tym, jaki to typ samochodu i czym różni się od crossoverów, przeczytaj tutaj), ale także samochody, pod maską których zamontowany jest mocny silnik spalinowy.

Nazwa systemu pochodzi od 4WD (czyli napęd na 4 koła) i autoMATIC (automatyczne działanie mechanizmów). Rozkład momentu obrotowego jest sterowany elektronicznie, ale samo przenoszenie mocy jest typu mechanicznego, a nie elektronicznej symulacji. Obecnie ze wszystkich tego typu rozwiązań ten system jest uważany za jeden z najbardziej zaawansowanych technologicznie i wyposażony w szeroką gamę ustawień.

Zastanów się, jak ten system pojawił się i rozwinął, a następnie co zawiera jego struktura.

Historia powstania napędu na wszystkie koła

Sam pomysł wprowadzenia napędu na cztery koła do pojazdów kołowych nie jest nowy. Pierwszym samochodem z napędem na wszystkie koła jest holenderski Spyker z 60 roku, sportowy 80/1903KM. W tamtym czasie był to samochód ciężarowy, który otrzymał przyzwoite wyposażenie. Oprócz przenoszenia momentu obrotowego na wszystkie koła pod maską znajdował się rzędowy 6-cylindrowy silnik benzynowy, co było wielką rzadkością. Układ hamulcowy spowolnił obroty wszystkich kół, aw skrzyni biegów były aż trzy dyferencjały, z których jeden był środkowy.

Już po roku na potrzeby armii austriackiej powstała cała linia wózków z napędem na wszystkie koła, zaprezentowana przez Austro-Daimler. Modele te były później używane jako baza dla samochodów pancernych. Bliżej początku XX wieku napęd na wszystkie koła nie mógł już nikogo zaskoczyć. Mercedes-Benz był również aktywnie zaangażowany w rozwój i ulepszanie tego systemu.

I pokolenie

Warunkiem pojawienia się udanych modyfikacji mechanizmów była prezentacja nowości marki, która odbyła się w ramach słynnych na całym świecie targów motoryzacyjnych we Frankfurcie. Wydarzenie miało miejsce w 1985 roku. Ale pierwsza generacja napędu na wszystkie koła niemieckiego producenta weszła do produkcji dwa lata później.

Poniższe zdjęcie pokazuje schemat, który został zainstalowany w modelu Mercedes-Benz W124 z 1984 roku:

W tylnym i środkowym mechanizmie różnicowym wystąpiło twarde blokowanie (aby uzyskać szczegółowe informacje na temat tego, dlaczego należy blokować mechanizm różnicowy, przeczytaj osobno). Na przedniej osi zamontowano również międzykołowy mechanizm różnicowy, ale nie był on blokowany, ponieważ w tym przypadku pogorszyło się prowadzenie pojazdu.

Pierwszy seryjnie produkowany system 4Matic był zaangażowany w przenoszenie momentu obrotowego tylko w przypadku buksowania osi głównej. Wyłączenie napędu na wszystkie koła miało również tryb automatyczny - po uruchomieniu układu przeciwblokującego, napęd na wszystkie koła również był wyłączany.

W tym rozwoju dostępne były trzy tryby działania:

1. 100% napęd na tylne koła. Cały moment obrotowy trafia na tylną oś, a przednie koła pozostają tylko obrotowe;
2. Częściowe przenoszenie momentu obrotowego. Przednie koła są napędzane tylko częściowo. Rozkład sił na przednie koła wynosi 35 procent, a na tylne - 65 procent. W tym trybie tylne koła są nadal głównymi, a przednie tylko pomagają ustabilizować samochód lub wyjechać na lepszy odcinek drogi;
3. 50-procentowy podział momentu obrotowego. W tym trybie wszystkie koła otrzymują ten sam procent momentu obrotowego w takim samym stopniu. Ta opcja umożliwiła również wyłączenie blokady mechanizmu różnicowego tylnej osi.

Ta modyfikacja napędu na wszystkie koła była stosowana w produkowanych samochodach marki samochodowej do 1997 roku.

XNUMX. generacji

Kolejna ewolucja napędu na wszystkie koła niemieckiego producenta zaczęła pojawiać się w modelach tej samej klasy E - W210. Można go było zainstalować tylko w tych samochodach, które poruszały się po drogach o ruchu prawostronnym, i to tylko na zamówienie. Jako podstawową funkcję 4Matic był instalowany w SUV-ach W163 klasy M. W tym przypadku napęd na cztery koła był stały.

Blokady różnicowe otrzymały inny algorytm. Była to imitacja elektronicznego zamka, który był uruchamiany przez kontrolę trakcji. System ten spowolnił obrót koła poślizgowego, przez co moment obrotowy był częściowo przenoszony na pozostałe koła.

Począwszy od tej generacji 4Matic, producent samochodów całkowicie zrezygnował ze sztywnych blokad mechanizmu różnicowego. To pokolenie istniało na rynku do 2002 roku.

III generacja

Trzecia generacja 4Matic pojawiła się w 2002 roku i była obecna w następujących modelach:

• Klasa C W203;
• Klasa S W220;
• Klasa E W211.

System ten otrzymał również elektroniczny rodzaj kontroli blokad mechanizmu różnicowego. Mechanizmy te, podobnie jak w poprzedniej generacji, nie były sztywno blokowane. Zmiany wpłynęły na algorytmy symulujące zapobieganie poślizgowi kół napędowych. Proces ten jest kontrolowany przez system kontroli trakcji i dynamiczny system stabilności.

IV generacja

Trzecia generacja istniała na rynku od czterech lat, ale jej produkcja nie została zakończona. Po prostu kupujący mógł teraz wybrać, w którą skrzynię biegów wyposaży samochód. W 2006 roku system 4Matic otrzymał dalsze ulepszenia. Widać to już na liście wyposażenia S550. Asymetryczny centralny mechanizm różnicowy został wymieniony. Zamiast tego zastosowano planetarną skrzynię biegów. Jego praca zapewniła rozkład 45/55 procent między przednią i tylną osią.

Na zdjęciu schemat napędu na wszystkie koła 4Matic czwartej generacji, który zastosowano w Klasie S Mercedes-Benz:

1) Wał skrzyni biegów; 2) mechanizm różnicowy z przekładnią planetarną; 3) na tylnej osi; 4) Boczne koło zębate; 5) Boczne wyjście kardana; 6) wał napędowy przedniej osi; 7) sprzęgło wielopłytkowe; 8) automatyczna skrzynia biegów.

W związku z tym, że mechanizmy współczesnego transportu zaczęły otrzymywać coraz więcej elektronicznych sterowników, kontrola sterowalności kół napędowych stała się bardziej efektywna. Sam system był kontrolowany dzięki sygnałom pochodzącym z czujników różnych systemów, które zapewniają czynne bezpieczeństwo maszyny. Moc z silnika była stale dostarczana do wszystkich kół.

Zaletą tej generacji jest to, że zapewnia optymalną równowagę między wydajnym prowadzeniem pojazdu a doskonałą przyczepnością podczas pokonywania trudnego terenu. Pomimo zalet systemu, po siedmiu latach produkcji nastąpił jego dalszy rozwój.

V generacja

Piąta generacja 4Matic pojawiła się od 2013 roku i można ją było znaleźć w następujących modelach:

• CLA45 AMG;
• GL500.

Osobliwością tej generacji jest to, że jest ona przeznaczona do pojazdów z poprzeczną jednostką napędową (w tym przypadku skrzynia biegów obróci przednie koła). Modernizacja wpłynęła na konstrukcję siłowników, a także zasadę rozdziału momentu obrotowego.

W tym przypadku samochód ma napęd na przednie koła. Rozdział mocy na wszystkie koła można teraz aktywować, aktywując odpowiedni tryb na panelu sterowania.

Jak działa system 4Matic

Struktura systemu 4Matic składa się z:

• Pudełka automatyczne;
• Skrzynia rozdzielcza, której konstrukcja przewiduje obecność przekładni planetarnej (począwszy od czwartej generacji jest stosowana jako alternatywa dla asymetrycznego centralnego mechanizmu różnicowego);
• Przekładnia Cardana (szczegóły na temat tego, co to jest, a także gdzie jeszcze jest używane w samochodach, przeczytaj w innej recenzji);
• Mechanizm różnicowy przedniej osi (swobodny lub nieblokujący);
• Mechanizm różnicowy tylnej osi (jest również bezpłatny).

Istnieją dwie modyfikacje napędu na wszystkie koła 4Matic. Pierwsza jest przeznaczona do samochodów osobowych, a druga jest instalowana w SUV-ach i minibusach. Obecnie na rynku często pojawiają się samochody wyposażone w trzecią generację systemu 4Matic. Powodem jest to, że ta generacja jest bardziej przystępna cenowo i ma dobrą równowagę między konserwacją, niezawodnością i wydajnością.

Kolejnym czynnikiem, który wpłynął na popularność tego pokolenia, jest wzrost aktywności niemieckiego producenta samochodów Mercedes. Od 2000 roku firma zdecydowała się obniżyć koszty swoich produktów, a wręcz przeciwnie, podnieść jakość modeli. Dzięki temu marka zyskała kolejnych wielbicieli, a termin „niemiecka jakość” na stałe zakorzenił się w świadomości kierowców.

Cechy systemu 4Matic

Podobne układy napędu na cztery koła działają z ręcznymi skrzyniami biegów, ale 4Matic jest instalowany, jeśli skrzynia biegów jest typu automatycznego. Przyczyną niezgodności z mechaniką jest to, że za dystrybucję momentu obrotowego odpowiada nie kierowca, jak w większości modeli samochodów z napędem na wszystkie koła z ubiegłego wieku, ale elektronika. Obecność automatycznej skrzyni biegów w skrzyni biegów samochodu jest kluczowym warunkiem, który decyduje o tym, czy taki system zostanie zainstalowany w samochodzie, czy nie.

Każde pokolenie ma swoją własną zasadę działania. Ponieważ pierwsze dwie generacje są niezwykle rzadkie na rynku, skupimy się na tym, jak działają ostatnie trzy generacje.

III generacja

Ten typ PP jest instalowany zarówno w sedanach, jak i lekkich SUV-ach. W takich wersjach wyposażenia rozdział mocy między osiami odbywa się w stosunku 40 do 60 procent (mniej - na oś przednią). Jeśli samochód jest pełnoprawnym SUV-em, moment obrotowy rozkłada się równomiernie - 50 procent na każdej osi.

W pojazdach użytkowych lub sedanach biznesowych przednie koła będą działać w 45 procentach, a tylne w 55 procentach. Osobna modyfikacja zarezerwowana jest dla modeli AMG - ich przełożenie osi to 33/67.

Taki system składa się z wału napędowego, skrzynki rozdzielczej (przekazuje moment obrotowy na tylne koła), mechanizmów różnicowych międzyosiowych z przodu iz tyłu, a także dwóch półosi tylnej osi. Głównym mechanizmem w nim jest skrzynia rozdzielcza. To urządzenie koryguje pracę skrzyni biegów (zastępuje centralny mechanizm różnicowy). Przeniesienie momentu obrotowego odbywa się za pomocą koła słonecznego (koła zębate o różnych średnicach są stosowane do półosi przedniej i tylnej).

IV generacja

Czwarta generacja 4Matic wykorzystuje cylindryczny mechanizm różnicowy, który jest blokowany przez dwutarczowe sprzęgło. Moc rozkłada się 45/55% (więcej z tyłu). Gdy samochód przyspiesza na lodzie, sprzęgło blokuje dyferencjał, dzięki czemu do gry wchodzą wszystkie cztery koła.

Podczas przejeżdżania ostrego zakrętu można zaobserwować poślizg sprzęgła. Dzieje się tak, gdy różnica między mechanizmami różnicowymi kół wynosi 45 Nm. Eliminuje to przyspieszone zużycie ciężej obciążonych opon. Do pracy 4Matic używany jest system 4ETS, ESP (dla jakiego systemu, czytaj tutaj) oraz ASR.

V generacja

Osobliwością piątej generacji 4Matic jest to, że w razie potrzeby włącza się w nim napęd na cztery koła. Reszta samochodu pozostaje napędem na przednie koła (podłączony PP). Dzięki temu jazda miejska lub normalna droga będzie bardziej ekonomiczna niż przy stałym napędzie na wszystkie koła. Tylna oś jest automatycznie aktywowana, gdy elektronika wykryje poślizg kół na osi głównej.

Odłączenie PP następuje również w trybie automatycznym. Osobliwością tej modyfikacji jest to, że w pewnym stopniu jest w stanie korygować położenie samochodu poprzez zwiększanie powierzchni przyczepności kół napędowych w zakrętach do momentu zadziałania mechanizmów stabilizacji kursu walutowego.

Konstrukcja systemu obejmuje kolejną jednostkę sterującą, która jest zainstalowana w zrobotyzowanym preselekcyjnym (podwójne sprzęgło typu mokrego, którego zasada działania jest opisana osobno) skrzynia biegów. W normalnych warunkach system aktywuje rozkład momentu obrotowego na 50%, ale w sytuacji awaryjnej elektronika inaczej reguluje dostarczaną moc:

• Auto przyspiesza - stosunek 60 do 40;
• Samochód przechodzi serię zakrętów - stosunek wynosi 50 do 50;
• Przednie koła straciły przyczepność - stosunek 10 do 90;
• Hamulec awaryjny - przednie koła otrzymują maksymalne Nm.

Wniosek

Dziś wielu kierowców przynajmniej słyszało o systemie 4Matic. Niektórym udało się na podstawie własnego doświadczenia przetestować osiągi kilku generacji napędu na cztery koła znanej na całym świecie marki samochodowej. System nie ma jeszcze poważnej konkurencji wśród takich rozwiązań, chociaż nie można zaprzeczyć, że istnieją godne modyfikacje, które są stosowane w modelach innych producentów, na przykład Quattro od Audi czy xdrive od BMW.

Pierwsze udoskonalenia 4Matic były przeznaczone tylko dla niewielkiej liczby modeli, a następnie jako opcja. Ale dzięki swojej niezawodności i wydajności system zyskał uznanie i stał się popularny. To skłoniło producenta do ponownego rozważenia swojego podejścia do produkcji samochodów z napędem na cztery koła i automatycznym rozdziałem mocy.

Oprócz ułatwienia pokonywania trudnych i niestabilnych odcinków dróg, napęd na wszystkie koła 4Matic zapewnia dodatkowe bezpieczeństwo w ekstremalnych warunkach. Dzięki aktywnemu i funkcjonalnemu systemowi kierowca może w pełni kontrolować pojazd. Ale nie powinieneś całkowicie polegać na tym mechanizmie, ponieważ nie jest on w stanie pokonać praw fizycznych. Dlatego w żadnym wypadku nie należy lekceważyć podstawowych wymagań bezpiecznej jazdy: utrzymuj odległość i ograniczenie prędkości, szczególnie na krętych drogach.

Podsumowując - mały test drive Mercedes w212 e350 z systemem 4Matic:

Minitest z napędem na wszystkie koła Mercedes w212 e350 4 matic

Pytania i odpowiedzi:

Jak działa 4 maty? W takiej przekładni moment obrotowy jest rozłożony na każdą oś pojazdu, co czyni ją wiodącą. W zależności od generacji (jest ich 5) połączenie drugiej osi następuje automatycznie lub w trybie ręcznym.

Co znaczy AMG? Skrót AMG oznacza Aufrecht (imię założyciela firmy), Melchner (imię jego wspólnika) i Grossashpach (miejsce narodzin Aufrechta).