Rozwiązania napędu na cztery koła

http://www.audiblogpl.com/2015/03/rozwiazania-napedu-na-cztery-koa.html
Coraz więcej ludzi kupuje auta osobowe 4×4, które sprawdzają się nie tylko zimą, ale także w zmiennych warunkach jazdy na suchych drogach. W skrócie opiszę poniżej kilka ważniejszych rozwiązań.

Dla przednionapędowych
 
W samochodach osobowych, które z założenia są przednionapędowe, stosuje się kilka sposobów doprowadzenia momentu napędowego do kół tylnych – wszystkie w zasadzie mają tle wspólnego, że nie są naprawdę stałymi systemami AWD (All Wheel Drive) i działają tylko w razie zaistnienia różnicy prędkości obrotowej kół osi przedniej i tylnej. Jednym z najprostszych rozwiązań jest sprzęgło lepkościowe (wiskotyczne), które działa dość skutecznie, ale nie za bardzo nadaje się do silników o większych mocach i w pewnych warunkach działa z bardzo dużym opóźnieniem. Inny pomysł to sprzęgło wielotarczowe, załączane elektromechanicznie pod wpływem sygnałów ze specjalnego procesora, biorącego pod uwagę wiele czynników związanych z ruchem samochodu. Takie rozwiązanie stosowane jest Suzuki SX4 i bliźniaczym Fiacie Sedici – w błotnistym terenie napęd tylnej osi załącza się bardzo szybko i można go eksploatować intensywnie, bez objawów przegrzania czy awaryjnego wyłączania się.

Bardzo rozpowszechniony jest system Haldex, sterowanego elektronicznie sprzęgła elektrohydraulicznego o bardzo małych wymiarach, które jest montowane m.in. w samochodach Volkswagen, Skoda, Audi A3/TT i Volvo. Podobnie jak sprzęgło lepkościowe czy sterowane elektronicznie sprzęgło mechaniczne, nie jest to naprawdę stały napęd wszystkich kół, ale w niektórych autach, gdzie zastosowano szybsze algorytmy oprogramowania, działa zadowalająco (obecnie stosuje się już Haldex V generacji, który jest niesamowicie szybki i lekki). Z istoty konstrukcji wszystkich tych systemów wynika, że tak naprawdę działają one przede wszystkim wspomagająco, gdy przeniesienie napędu na jedną oś już nie wystarcza – na podjazdach pod śliskie wzniesienie, podczas ruszania z miejsca na mokrej nawierzchni – a nie jako układy znacząco podnoszące stabilność kierunkową pojazdu przy szybkiej jeździe lub umożliwiające agresywną, sportową jazdę.

Rodem z rajdów

Wyjątkową skutecznością wyróżniają się układy napędowe stosowane w samochodach Subaru oraz Mitsubishi Lancer EVO. Symetryczne rozwiązanie Subaru jest prawie całkowicie mechaniczne – prawdziwie stały napęd na cztery koła, umożliwiający bardzo aktywną jazdę. Do jego minusów należy poziom drgań i hałasu, który nie pozwala zastosować takiego rozwiązania w samochodach klasy wyższej czy luksusowej. Z kolei system Mitsubishi z aktywnym centralnym mechanizmem różnicowym daje możliwość doboru trybu pracy tegoż mechanizmu do rodzaju nawierzchni. Za to, jak twierdzą konstruktorzy konkurencyjnych systemów, nie sprawdza się w bardzo niskich temperaturach.

W wielkim uproszczeniu można powiedzieć, że system Quattro firmy Audi, z mechanizmami różnicowymi typu Torsen, też pochodzi z techniki rajdowej. System ten reaguje błyskawicznie na zmiany przyczepności poszczególnych kół i świetnie sprawdza się w zmiennych warunkach drogowych. W samochodach o napędzie hybrydowym napęd drugiej osi z reguły realizuje się silnikami elektrycznymi.

Dla tylnonapędowców

Już w początkach lat 80. BMW i Mercedes rozpoczęły pracę nad napędem na cztery koła do swoich samochodów osobowych – zauważając, że są rejony świata, gdzie tylny, klasyczny napęd, idealny do szybkiej jazdy po suchym, równym asfalcie, może nie gwarantować odpowiedniej trakcji. Obecnie czteronapędowe BMW i Mercedesy, do niedawna rzadkość, na niektórych rynkach stają się standardem. Napęd na cztery koła BMW – xDrive, zintegrowany z systemem ESP i innymi układami sterującymi funckjami samochodu, dodaje do masy auta tylko między 85 a 100 kg (w porównaniu do wersji z napędem na jedną oś) i podwyższa zużycie paliwa o 0,3-1 l/100 km. W jego najnowszej generacji zastosowano centralne sprzęgło wielotarczowe, sterowane elektromechanicznie.

Jednocześnie hamulce kół używane są jako blokady mechanizmów różnicowych przedniej i tylnej osi (ślizgające się koło jest przyhamowywane), ale nie wpływają na rozdział momentu napędowego między osiami. Zastosowano tu specjalny algorytm sterowania, dzięki któremu BMW z systemem xDrive umożliwa błyskawiczne ruszenie z miejsca nawet wtedy, gdy oba koła tylnej osi stoją na lodzie, a przednie na przyczepnym asfalcie (zawsze przy ruszaniu z miejsca od razu ciągną samochód koła obu osi, z rozdziałem momentu 50:50). BMW chwali się teraz także możliwością ruszenia z miejsca nawet wtedy kiedy tylko jedno koło pozostaje na przyczepnej powierzchni. System pozwala na bardzo aktywny styl jazdy, zachowuje się przewidywalnie przy sportowej jeździe z całkowicie wyłączonym systemem ESP (DCC).

W polskich warunkach – gdzie na krótkim odcinku drogi występuje kilka rodzajów nawierzchni, powszechne są pełne wody koleiny czy kałuże – drogowcy zapominają o odśnieżaniu dróg, napęd na cztery koła w samochodzie osobowym to rozwiązanie jak najbardziej uzasadnione. W wielu sytuacjach drogowych jakikolwiek z opisanych wyżej napędów na cztery koła okaże się lepszy niż napęd na jedną oś.

Sprzęgło płytkowe typu Haldex – Volvo

Tego typu układ w sposób czysto mechaniczny doprowadza siłę napędową tylko do kół przednich. Przy tylnym moście umieszczone jest sprzęgło płytkowe sterowane elektronicznie. Jeżeli komputer zdecyduje o dostarczeniu większego momentu na tył, to ulega ono mocniejszemu zakleszczeniu. Różnicowanie obrotów osi przedniej i tylnej na zakrętach również realizowane jest przez poślizg tego sprzęgła.


Zmienny rozkład napędu mechanizmem Torsen – Audi

Właściwością centralnego mechanizmu różnicowego Torsen jest przekazywanie większej części momentu obrotowego na te koła, które mają większą przyczepność. Zapewnia świetną trakcję na szybko pokonywanych odcinakach asfaltowych.

 

Napęd symetryczny – Subaru

W symetrycznym układzie napędowym Subaru, w którym wał napędowy znajduje się w osi wału korbowego silnika, międzyosiowy mechanizm różnicowy rozdziela napęd równo na przód i tył. Jednak w pewnych sytuacjach rozkład momentu między osiami 50:50 może ulec niekorzystnemu zachwianiu i dlatego przy centralnym dyferencjale umieszcza się sprzęgło lepkościowe, ograniczające ten niepożądany efekt.


xDrive – BMW

Najnowsza generacja napędu xDrive BMW, zawiera sterowane elektromechanicznie sprzęgło wielotarczowe. Szybko działający system współdziała z ESP ograniczając niepotrzebne hamowanie kół.