Zawsze napęd na wszystkie koła, czyli przegląd układów napędowych 4×4

W ciągu ostatnich 20 lat napęd 4×4 zrobił wielką karierę. Przeniósł się z SUV-ów do samochodów osobowych. Przeczytaj nasz przewodnik po obu systemach napędu osi.

Napęd na cztery koła, w skrócie 4×4, kojarzy się przede wszystkim z pojazdami terenowymi. Jego zadaniem jest poprawa trakcji itp. odwaga terenowa, czyli umiejętność pokonywania przeszkód. Podobną rolę w konwencjonalnym samochodzie lub SUV-ie pełni napęd 4x4. Ale w tym przypadku nie mówimy o lepszej zdolności przełajowej, ale o zmniejszeniu możliwości poślizgu, tj. także o poprawie przyczepności na drodze.

Zobacz też: Rodzaje płyt 4×4 - foto

Należy jednak zaznaczyć, że pod zbiorczym określeniem „napęd 4×4” kryje się wiele rodzajów rozwiązań i systemów.

– Napęd 4×4 działa inaczej w klasycznym samochodzie terenowym, w samochodzie terenowym, a inaczej w zwykłym samochodzie osobowym – wyjaśnia Tomasz Budny, miłośnik pojazdów terenowych i off-roadowego stylu.

Rosnącą popularność tego rozwiązania w samochodach osobowych napędzają przede wszystkim dwie marki: Subaru i Audi. Szczególnie w tym ostatnim przypadku dobrze sprawdziła się nazwa quattro, autorskie rozwiązanie niemieckiego producenta.

– Napęd quattro jest teraz marką Audi. W zależności od modelu stosowane są różne rozwiązania technologiczne. Obecnie co czwarte Audi sprzedawane jest w wersji quattro – mówi dr Grzegorz Laskowski, szef szkoleń Kulczyk Tradex, który jest polskim przedstawicielem Audi.

Dysk wtykowy

Napęd na XNUMX osie to rzecz oczywista w pojazdach terenowych. Większość z tych pojazdów jest wyposażona w napęd pomocniczy. Przez cały czas napędzana jest tylko jedna oś (zwykle tylna), a kierowca decyduje, czy w razie potrzeby włączyć napęd na przednią oś.

Do niedawna prawie wszystkie SUV-y miały w kabinie dwie manetki sterujące – jedną ze skrzynią biegów, drugą z centralnym mechanizmem różnicowym, którego zadaniem jest połączenie napędu z inną osią. We współczesnych SUV-ach tę dźwignię przejęły niewielkie przełączniki, pokrętła, a nawet przyciski, które elektronicznie aktywują napęd 4×4.

Zobacz też: Turbo w aucie - więcej mocy, ale więcej kłopotów. Przewodnik

Aby poprawić trakcję, każdy szanujący się SUV posiada również skrzynię biegów, czyli mechanizm zwiększający moment obrotowy przenoszony na koła kosztem prędkości.

Wreszcie, do najbardziej pożądanych SUV-ów przeznaczone są samochody wyposażone w centralne mechanizmy różnicowe i blokady mechanizmów różnicowych na poszczególnych osiach. Taki system znajdziemy np. w Jeepie Wranglerze.

– Ten model ma możliwość zastosowania trzech elektronicznych mechanizmów różnicowych o ograniczonym poślizgu – przedniego, środkowego i tylnego. To rozwiązanie zapewnia szybszą reakcję na zmieniające się warunki jazdy i większe przenoszenie momentu obrotowego” – wyjaśnia Krzysztof Kłos, Specjalista ds. Produktu w Jeep Polska.

Napęd na przednie koła typu plug-in stosowany jest w szczególności w samochodach Opel Frontera, Nissan Navara, Suzuki Jimny, Toyota Hilux.

Napęd automatyczny

Pomimo dużej skuteczności pokonywania przeszkód, dysk plug-in ma pewne ograniczenia. Przede wszystkim nie można go używać na twardych nawierzchniach, czyli w terenie. Po drugie, jest ciężki i nie nadaje się do małych samochodów. Projektanci musieli poszukać czegoś innego.

Rozwiązaniem są sprzęgła wielopłytkowe: wiskotyczne, elektromechaniczne lub elektromagnetyczne. Pełnią one rolę centralnego mechanizmu różnicowego, a ich wspólną cechą jest automatyczne dozowanie napędu na oś, która aktualnie tego potrzebuje. Zwykle napędzana jest tylko jedna oś, ale gdy czujniki elektroniczne wykryją poślizg na osi napędowej, część momentu obrotowego jest przenoszona na drugą oś.

Sprzęgło wiskotyczne

Do niedawna był to bardzo popularny system 4x4 w samochodach osobowych i niektórych SUV-ach. Zaletami są prosta konstrukcja i niskie koszty produkcji.

Zobacz też: Układ hamulcowy - kiedy wymienić klocki, tarcze i płyn - poradnik

System składa się z wielotarczowego sprzęgła wiskotycznego wypełnionego gęstym olejem. Jego zadaniem jest automatyczne przenoszenie momentu obrotowego na drugą oś. Dzieje się tak tylko wtedy, gdy występuje duża różnica w prędkości obrotowej przednich i tylnych kół. Wadą tego rozwiązania jest możliwość przegrzania mechanizmu.

Sprzęgło elektromechaniczne

Elektronika gra tutaj pierwsze skrzypce. W układzie napędowym montowany jest specjalny sterownik, którego zadaniem jest sterowanie sprzęgłem na podstawie danych z czujnika monitorującego ruch samochodu.

Ten system może wytrzymać znacznie większe obciążenia niż sprzęgło wiskotyczne. Fiat i Suzuki (modele Fiat Sedici i Suzuki SX4) opowiadają się za tym rozwiązaniem.

Sprzęgło elektromagnetyczne

W tym przypadku mechanizm wielotarczowy działa zgodnie z zasadą elektromagnetyczną. Może przenosić moment obrotowy na osie od 50 do 50 procent. System włącza się, gdy występuje różnica prędkości między przednimi i tylnymi kołami.

Przykładem tego w złożonej formie jest system BMW xDrive. Napęd wspomagany jest przez system ESP i układ hamulcowy, który może zablokować dyferencjały na obu osiach.

Wadą obu tych sprzęgieł – elektromechanicznego i elektromagnetycznego – jest skomplikowana konstrukcja, która zwiększa koszt produkcji, a co za tym idzie cenę samochodu. Są dość trwałe, ale w przypadku awarii koszty naprawy są znaczne.

Zobacz też: ksenon czy halogen? Jakie reflektory wybrać do samochodu - poradnik

Oprócz BMW, Fiata i Suzuki, napęd 4×4 automatycznie rozdziela moment obrotowy między osiami, m.in. B: Honda CR-V, Jeep Compass, Land Rover Freelander, Nissan X-Trail, Opel Antara, Toyota RAV4.

Haldex, Thorsen i 4Matic

Systemy Haldex i Torsen to rozwinięcie idei automatycznego rozdziału napędu pomiędzy osie.

haldex

Projekt został wymyślony przez szwedzką firmę Haldex. Oprócz sprzęgła wielopłytkowego do przenoszenia mocy między osiami wykorzystywany jest rozbudowany układ hydrauliczny. Zaletą tego rozwiązania jest możliwość jego współpracy z silnikiem umieszczonym poprzecznie. Ponadto ma stosunkowo niewielką wagę, ale jest trudny do naprawy.

Haldex to ulubiony napęd na cztery koła Volvo i Volkswagena.

torsy

Ten typ napędu 4×4 oparty jest na skrzyni biegów z trzema parami przekładni ślimakowych, która automatycznie rozdziela moment obrotowy pomiędzy osie. W normalnej jeździe napęd przenoszony jest na osie w stosunku 50/50 procent. W przypadku poślizgu mechanizm może przenieść do 90% momentu obrotowego na oś, na której poślizg nie występuje.

Thorsen to dość skuteczny system, ale ma też wady. Głównym z nich jest złożona struktura i stosunkowo wysoki koszt produkcji. Dlatego Torsen można spotkać w autach wyższej klasy, m.in. w Alfa Romeo, Audi czy Subaru.

Zobacz też: Sprzęgło - jak uniknąć przedwczesnego zużycia? Przewodnik

Nawiasem mówiąc, termin Torsen powinien zostać wyjaśniony. Wbrew powszechnemu przekonaniu nie pochodzi od nazwiska, ale jest skrótem pierwszych części dwóch angielskich słów: Torque i Sensing.

Warto również wspomnieć o stosowanym przez Mercedesa systemie 4Matic, który wykorzystuje trzy dyferencjały. Napęd stały na obie osie jest rozłożony w proporcji 40 procent. przód, 60 procent tył.

Co ciekawe, problem z blokadą mechanizmu różnicowego został rozwiązany. W tym systemie rolę zamków przypisuje się hamulcom. Jeśli jedno z kół zaczyna się ślizgać, jest ono chwilowo wyhamowywane i większy moment obrotowy jest przenoszony na koła o lepszej przyczepności. Wszystko jest sterowane elektronicznie.

Zaletą systemu 4Matic jest jego niska waga, ponieważ konstruktorom udało się wyeliminować wiele części mechanicznych. Wadą jest jednak wysoka cena. Mercedes stosuje między innymi system 4Matic. w klasach C, E, S, R i SUV-ach (klasa M, GLK, GL).

Wojciech Frölichowski