Nie każdy pojazd z napędem na cztery koła to SUV, ale każdy SUV ma napęd na cztery koła. To wystarczający powód, abyśmy mogli przedstawić Państwu systemy napędu na wszystkie koła, które są montowane w Państwa pojazdach.
W przypadku napędu na wszystkie koła napędzane są wszystkie koła. Jak na razie dobrze. Teraz nie jest to zaskakujące. Ale istnieją różnice między różnymi typami napędów na cztery koła. Można je podzielić na trzy typy i dwie szerokie kategorie. Z jednej strony klasyczny, przekładniowy napęd na wszystkie koła, a z drugiej nowoczesne, sterowane elektronicznie systemy, w większości sprzęgłowe, dostępne w wielu odmianach i formach.
Ten ostatni stał się powszechny wraz z dynamicznie rozwijającymi się SUV-ami. Ale coraz więcej samochodów jest wyposażonych w takie systemy. Producenci wymyślili wiele nazw dla swoich systemów, które również coraz częściej wykorzystują napęd na wszystkie koła jako system wspomagania kierowcy. Na przykład xDrive, 4Matic, 4WD, 4Motion, All-Mode, ActiveDrive, QuadraTrac, RockTrack, CommandTrack, Terrain Response itp. Oddzielenie napędu na wszystkie koła od systemów pomocniczych, takich jak blokada lub kontrola trakcji, jest technicznie coraz mniej możliwe. Dlatego te nazwy coraz częściej podsumowują cały pakiet, w tym wszelkie blokady i systemy wspomagające w terenie.
Klient jest często tak samo zakłopotany, jak pod wrażeniem. Sprzedawca będzie miał rację. Mam nadzieję. Chcemy nieco wyprostować obraz i wyjaśnić podstawowe zasady z dala od szumu marketingowego. Na szczęście istnieją tylko trzy podstawowe systemy.
Wiele nazw – trzy systemy
Trzy rodzaje napędu na wszystkie koła, które można ostatecznie znaleźć, to: stały napęd na wszystkie koła, załączany ręcznie i załączany automatycznie.
Automatycznie włączany napęd na wszystkie koła można znaleźć w wielu odmianach, sterowanych elektronicznie, w samochodach osobowych i SUV-ach. Najnowsze osiągnięcia w dziedzinie napędów elektrycznych pozwalają jeszcze bardziej zwiększyć różnorodność. W dzisiejszych czasach oś nie jest już po prostu włączana przez sprzęgło. Systemy napędu na wszystkie koła to coraz częściej systemy wspomagające kierowcę, które wykorzystują napęd na wszystkie koła do bezpiecznej i dynamicznej jazdy.
Redukcja
Kiedy mówimy o pojeździe terenowym, redukcja jest tego częścią. Reduktor to dwubiegowa skrzynia biegów, która ponownie dzieli wszystkie biegi skrzyni biegów. Dzieli się na drogę i teren. W trybie terenowym pojazd jest znacznie wolniejszy i można nim sterować dokładniej. Napęd jest mocniejszy, a efekt hamowania silnikiem bardziej zauważalny, co jest bardzo ważną funkcją podczas podjazdów i zjazdów ze stromych odcinków. W większości przypadków reduktor jest jednocześnie skrzynią rozdzielczą, z której odchodzą wały kardana napędzające przednią i tylną oś. Dwa terminy przekładnia redukcyjna i skrzynia rozdzielcza są często używane zamiennie. Tej redukcji często brakuje w nowoczesnych SUV-ach.
Trzy podstawowe napędy na wszystkie koła
- 1. Ręcznie załączany napęd na wszystkie koła
- 2. Stały napęd na wszystkie koła
- 3. Automatycznie załączany napęd na wszystkie koła
Ręcznie przełączany napęd na wszystkie koła
Napęd ten występuje głównie w komercyjnych pojazdach z napędem na wszystkie koła, które od czasu do czasu poruszają się w terenie i na drogach o złej jakości. Ale także wielu weteranów samochodów terenowych, takich jak Jeep Wrangler, seria Land Rover, Suzuki LJ i Jimny czy Toyota Land Cruiser, ma ręcznie włączany napęd na wszystkie koła.
W normalnej jeździe, a czasem w terenie, samochody te jeżdżą bez napędu na wszystkie koła, głównie z napędem na tylne koła. Napęd na cztery koła włącza się tylko wtedy, gdy można przewidzieć, że wymaga tego sytuacja lub samochód już utknął. Jeśli napęd na wszystkie koła był włączany za pomocą dźwigni lub elektrycznie, przednia i tylna oś są ze sobą sztywno połączone. Odpowiada to pojazdowi ze stałym napędem na cztery koła i zablokowanym centralnym mechanizmem różnicowym . Dlatego trzeba pamiętać, aby tym napędem w odpowiednim czasie ponownie wyłączyć napęd na cztery koła.
Zalety
Przełączany napęd na wszystkie koła łączy kilka zalet pojazdu bez napędu na wszystkie koła: jest tańszy w produkcji, a układ napędowy jest nieco lżejszy ze względu na brak centralnego mechanizmu różnicowego. Konstrukcja napędu na cztery koła jest prostsza, ponieważ brakuje środkowego mechanizmu różnicowego i jego blokady. W terenie napęd zachowuje się jednak tak samo, jak samochód ze stałym napędem na cztery koła i zablokowanym centralnym mechanizmem różnicowym.
W zasadzie napęd oszczędza paliwo. Oszczędności szacuje się średnio na około 4 do 6 procent. Nie należy jednak zapominać, że wały odłączone od silnika są nadal połączone z wałami napędzanymi przez uziemienie. W związku z tym są one nadal obracane przez silnik okrężną drogą. Wały osi i wał Kardana można również odłączyć za pomocą piast wolnobiegowych na kołach osi, która nie jest stale napędzana. To powinno zwiększyć oszczędności. Pozostaje wątpliwe, czy te oszczędności rzeczywiście mają znaczenie w przypadku pełnoprawnego i załadowanego pojazdu terenowego.
Niedogodności
Zalety napędu na cztery koła nie są dostępne lub są dostępne tylko w ograniczonym zakresie, z wyjątkiem jazdy w terenie lub na śliskich nawierzchniach, takich jak śnieg. Napęd na wszystkie koła może przydać się również w życiu codziennym. Jednak w zależności od nawierzchni drogi i warunków pogodowych ciągłe przełączanie między napędem na dwa a cztery koła może być kłopotliwe.
W niektórych pojazdach napęd na cztery koła włącza się automatycznie po zmianie na reduktor. W takim przypadku nie można użyć redukcji biegów do hamowania silnikiem na stromych zjazdach na nawierzchniach o dobrej przyczepności, ponieważ przełączany napęd na wszystkie koła zachowuje się jak normalny napęd na wszystkie koła z zablokowanym centralnym mechanizmem różnicowym. Ma to negatywny wpływ np. na serpentyny asfaltowe w rejonach górskich oraz podczas holowania przyczepy na długich, zjazdowych odcinkach. Można temu zaradzić dzięki piastom wolnobiegowym na osi, która nie jest stale napędzana. Jeśli napęd na cztery koła i reduktor można przełączać oddzielnie, efekt hamowania silnikiem można wykorzystać również na asfalcie.
Znane pojazdy z tym napędem na cztery koła
- Jeep Wrangler
- Land Rover serii I, II i III
- Starszy Mercedes-Benz G (W 460/461)
- Suzuki LJ80, SJ / Samuraj, Jimny
- Toyota Land Cruiser
- VW Iltis
Stały napęd na wszystkie koła
Jak łatwo się domyślić, ten napęd na wszystkie koła jest stale aktywny. Nie musisz go włączać ani wyłączać. On jest zawsze dla ciebie dostępny.
Każdy pojazd ze stałym napędem na cztery koła ma centralny mechanizm różnicowy. Tak jak oś napędzana wymaga mechanizmu różnicowego między kołami, tak też musi istnieć różnica między osiami. Jeśli Twój pojazd jest pojazdem terenowym, w zasadzie zawsze istnieje reduktor, w którym również ma swoje miejsce środkowy mechanizm różnicowy.
Możesz zablokować centralny mechanizm różnicowy, aby nie skończyć zbyt szybko w terenie, a Twój samochód już się nie porusza. W przeciwnym razie Twój samochód nie przejechałby metra, gdy tylko jedno koło się zakręci. Dzięki blokadzie sztywno łączysz ze sobą przednią i tylną oś, dzięki czemu Twój samochód może nadal jeździć na osi, na której oba koła nadal mają przyczepność. Możesz przeczytać więcej na ten temat w naszej serii o blokadach mechanizmów różnicowych .
Możesz włączyć tę blokadę tylko w terenie i na mniej śliskich nawierzchniach. Na asfalcie, przy włączonej blokadzie środkowej, koła ocierałyby się w korzystniejszym przypadku, a uszkodzenie układu napędowego w mniej korzystnym przypadku, ponieważ różne prędkości między przednią i tylną osią nie mogą być skompensowane podczas pokonywania zakrętów.
Zalety
Zaletą stałego napędu na cztery koła jest to, że po prostu zawsze działa w każdej sytuacji. Nie wymaga stymulacji, aby go aktywować, żadnych elementów sterujących, żadnych elementów, które go włączają i wyłączają. Nie musisz więc znajdować się w sytuacji, w której Twój samochód utknie lub koło się kręci, aby napęd 4WD mógł się włączyć (ręcznie lub automatycznie). Nie musisz się też martwić, czy chcesz go teraz włączyć, czy nie. Tylko podczas korzystania z zamka musisz pomyśleć o tym, kiedy go aktywujesz. A potem nie możesz zapomnieć o ponownej dezaktywacji, gdy będziesz kontynuować na antypoślizgowej powierzchni.
Ponieważ napęd realizowany jest za pomocą przekładni mechanicznej, w zasadzie działa on bez zużycia, przy założeniu dobrej konserwacji. Zwykle ogranicza się to do regularnej wymiany oleju.
Niedogodności
Największą wadą stała się dopiero w ostatnich latach: konsumpcja. Jeżeli wszystkie cztery koła są napędzane na stałe, przemieszcza się na stałe więcej mas, niż jest to często konieczne. Na suchym asfalcie lub innych nawierzchniach o wystarczającej przyczepności z pewnością można by się obejść bez napędu na wszystkie koła, który oszczędziłby paliwo. Do tego dochodzi dodatkowy ciężar wynikający z centralnego mechanizmu różnicowego.
W przypadku dużego, kanciastego i w pełni załadowanego SUV-a, zapakowanego i gotowego do podróży, ta oszczędność jest bardziej argumentem dla producenta pojazdów, który musi utrzymać niski poziom emisji z floty papierniczej. Dla Ciebie jako właściciela pojazdu, który podjął świadomą decyzję na korzyść pojazdu terenowego, ten argument powinien być mniej istotny. Bardziej prawdopodobne jest, że zaakceptujesz dodatkowe zużycie paliwa, jeśli w zamian otrzymasz niezawodny i sprawny napęd 4×4.
W porównaniu z ręcznie włączanym napędem na cztery koła, stały jest droższy, ponieważ posiada centralny mechanizm różnicowy z blokadą.
Znane pojazdy z tym napędem na cztery koła
- Łada Niva 4 × 4
- Land Rover Defender, Odkrycie 1, 2, 2a
- Mercedes-Benz G
Automatycznie włączany napęd na cztery koła
Trzeci wariant, obecnie najczęściej spotykany, to automatycznie włączany napęd na wszystkie koła. Na rynku istnieje niemożliwa do opanowania liczba nazw. Stojąca za nim technologia jest bardzo zróżnicowana, nawet jeśli stosuje się głównie systemy oparte na sprzęgłach, które coraz częściej łączy się z silnikami elektrycznymi.
Niestety, niektórzy producenci nie mają problemu z reklamowaniem tych dysków jako stałych, ponieważ nie trzeba ich włączać „ręcznie”. Jeśli są automatycznie włączane przez system elektroniczny, jest to już trwałe w ich oczach, ponieważ jako kierowca nie musisz już nic robić. Audi łączy obydwa pod swoim synonimem napędu na cztery koła „quattro”: stały napęd na wszystkie koła z centralnym Torsenem i włączany ze sprzęgłem Haldex.
Wiele wariantów powoduje zamieszanie
Paleta waha się od prostego dodania kompletnej osi z rozdziałem mocy 50:50 między przód i tył, przez różne i zmienne rozdziały mocy, aż po oddzielne sterowanie każdym pojedynczym kołem.
Większość z tych systemów jest obecnie wdrażana przy użyciu pracujących na mokro sprzęgieł wielopłytkowych, które są stosowane w motocyklach od dawna. Sprzęgła te można znaleźć między przednią i tylną osią, a ostatnio także w osiach. Przełączane są elektromechanicznie za pomocą dźwigni lub hydraulicznie za pomocą pomp. Sprzęgła wiskotyczne, które były bardziej powszechne w przeszłości i nadal można je znaleźć w poszczególnych typach pojazdów, nie wymagają żadnego sterowania elektronicznego i są aktywowane i dezaktywowane przez różnice prędkości. Znanym przedstawicielem tego wariantu jest VW Bus T3 Syncro.
Wspólny mianownik
To, co je wszystkie, poza sprzęgłem wiskotycznym, łączy to, że napęd na wszystkie koła jest włączany i wyłączany automatycznie przez elektronikę pojazdu. Czujniki układu hamulcowego ABS służą do wykrywania sytuacji wymagającej napędu na cztery koła. Ponieważ czujniki nie mogą przewidzieć tej sytuacji, najpierw musi istnieć różnica prędkości na co najmniej jednym kole. Innymi słowy, koło musi się kręcić. W zależności od pojazdu stan ten jest rozpoznawany mniej lub bardziej szybko. W takim przypadku często trzeba na chwilę przyspieszać, aby wskazać czujnikom, że teraz potrzebny jest napęd na wszystkie koła.
Proste włączanie osi
Przez długi czas w systemach automatycznych włączana była tylko jedna oś. Układ hydrauliczny lub mechaniczny ściska razem tarcze sprzęgła, a oś jest połączona z napędem za pośrednictwem wału kardana. Jeżeli siła ma być rozłożona różnie i dynamicznie, sprzęgło jest ściskane w mniejszym lub większym stopniu. Niektóre pojazdy mają małą przekładnię planetarną zamontowaną w celu różnicowego rozdziału mocy. Stosunek rozkładu sił jest statyczny.
Dla silników montowanych poprzecznie dostępny był inny system: w napędzie na dwa koła samochód wykorzystuje napęd na przednie koła. Umiejscowienie silnika i skrzyni biegów oznacza, że na przedniej osi nie ma potrzeby stosowania wału kardana. Wał kardana tylnej osi pracuje wtedy bez obciążenia. Aby włączyć tylną oś, sprzęgło jest uruchamiane przed mechanizmem różnicowym tylnej osi.
W innym systemie wał kardana tylnej osi jest również odsprzęgnięty, umieszczając sprzęgło z przodu w tak zwanym PTU (jednostka przenoszenia mocy).
Przyszłość: każde koło indywidualnie i elektrycznie
Pierwsze modele, które idą jeszcze dalej, istnieją już od kilku lat. Cały układ napędowy, aż do tylnych kół, jest odsprzęgany za pomocą sprzęgieł w PTU i wałów napędowych dwóch kół tylnej osi. Pominięto klasyczny mechanizm różnicowy. Gdy sprzęgło w PTU się zamyka, moc jest przenoszona na tylną oś. Ilość mocy, jaką otrzymuje każde koło, jest kontrolowana przez sprzęgła w wałkach napędowych kół.
Ze względu na możliwość sterowania poszczególnymi kołami na jednej lub obu osiach nakłada się na siebie kilka technologii: elektroniczna kontrola trakcji z napędem na wszystkie koła oraz wektorowanie momentu obrotowego . Ten system jest używany na przykład w nowym Land Roverze Discovery Sport i Discovery 5.
Najnowsze osiągnięcia mają silnik elektryczny i dwubiegową skrzynię biegów z jednym pakietem sprzęgła na koło na jednej osi. Ta oś nie wymaga ani mechanizmu różnicowego, ani wału kardana, tylko przewodów zasilających. W razie potrzeby włączane są poszczególne koła. W systemie GKN eTwinsterX silnik o mocy 120 kW generuje aż 3500 Nm, z czego 2000 Nm można dostarczyć na jedno koło. System był do tej pory testowany w Volvo XC90 i Mercedesie GLA.
Zalety
Aby opisać tę zaletę, należy najpierw powiedzieć, jaki rodzaj automatycznego napędu na wszystkie koła jest obecnie omawiany. Im nowocześniejszy system, tym mniej można oddzielić małych pomocników, takich jak kontrola trakcji czy blokada mechanizmu różnicowego. Dzisiejsze systemy łączą wszystko. Oczywiście ma to znaczną zaletę.
Jeśli chodzi o proste włączanie osi, jedyne, o czym z pewnością można tu wspomnieć, to oszczędność paliwa. Systemy te z biegiem czasu stawały się coraz bardziej wyrafinowane. Kiedy więc mówimy o napędach 4WD z wektorowaniem momentu obrotowego, które mogą kierować jednym kołem, istnieje wiele korzyści. Na drodze działają w Twoim pojeździe jako system wspomagania kierowcy. Wspomagają dynamiczną jazdę, pomagają zachować bezpieczeństwo na zakrętach i przy złej pogodzie. W najlepszym przypadku sterują każdym kołem dokładnie tak, jak jest tam potrzebne.
Dzięki silnikowi elektrycznemu w osi dostępna jest duża moc i precyzyjna kontrola. Brakujący wał kardana zapewnia więcej miejsca wewnątrz i nie ma ciężaru ani mas obrotowych.
Niedogodności
Pierwszym, ale z pewnością nie najważniejszym minusem, który w wielu przypadkach przychodzi mi do głowy, jest: zabawa. Im więcej komputerów przejmuje prowadzenie, tym bardziej maleją doświadczenie i poczucie sukcesu. Elektronika zabierze cię cholernie daleko, cholerna zabawa. Oczywiście nie jest to argument dla zwykłego użytkownika.
Domowe błędy
W zależności od systemu i generacji jest więcej namacalnych wad. Producenci na przestrzeni lat nauczyli się też czegoś nowego i wyeliminowali błędy w starszych generacjach swoich systemów. Ale właściciele nauczyli się na własnej skórze.
Napęd na cztery koła, który jest włączany automatycznie, zawsze musi być najpierw stymulowany. Innymi słowy, koło musi się kręcić lub samochód musi utknąć, aby czujniki określiły stan i zareagowały na technologię. Nie musi to mieć dramatycznych konsekwencji, ale nie porównujemy tutaj systemów 2WD, ale 4WD. I tu właśnie napęd automatyczny musi zmierzyć się z faktem, że zawsze przychodzi trochę później.
W starszych układach napędu na wszystkie koła przednie koła zagłębiły się już przed włączeniem reszty napędu. Ale wtedy było już za późno. Gorzej było na pochyłych podjazdach. Przód pojazdu przesuwał się już na boki w kierunku doliny nad przednią osią, dopóki nie włączyły się tylne koła. Kiedy koła się ślizgały, moc była redukowana, aż samochód po prostu się zatrzymał. Zawsze był uruchamiany w trybie 2WD, chociaż 4WD byłby konieczny. Zbyt nagły rozdział mocy napędowej na tylną oś spowodował, że zestaw wyginał się podczas pokonywania zakrętów z przyczepą i na mokrej nawierzchni.
Obecnie systemy elektroniczne oparte na sprzęgle mogą zostać wyłączone z działania przez przeciążenie. Wszędzie tam, gdzie poślizg jest częścią zasady sprzęgieł, istnieje ryzyko przegrzania i zużycia. Następnie kontroler interweniuje iw ostateczności wyłącza napęd. To z pewnością nie zdarza się na drodze, ale może się zdarzyć szybko na długich odcinkach o słabej przyczepności, np. na błotnistych ścieżkach lub na wydmach, na torach o wielu zakrętach, słabej przyczepności i w wysokich temperaturach. Ale istnieje również ryzyko zużycia na drodze, jeśli istnieje stała różnica prędkości między kołami z powodu zużycia opon w różnym stopniu.
Przydatny na odludziu?
Wszystkie te efekty są obce systemom manualnym opartym na przekładniach mechanicznych. Skomplikowana technologia powinna stanowić problem również dla osób podróżujących po drogach lądowych i terenowych. Skomplikowane napędy na cztery koła z własnymi jednostkami sterującymi w osiach muszą być przeszkolone i skalibrowane za pomocą odpowiednich urządzeń. Nie każdy warsztat w każdym kraju powinien być w stanie to zrobić. Coraz częściej wyklucza się samonaprawę.
Wniosek
Czy napęd na wszystkie koła zamienia każdy samochód w samochód terenowy? Zdecydowanie nie. Aby samochód terenowy zasługiwał na tę nazwę, potrzebujesz jeszcze kilku atrybutów niż tylko napęd na wszystkie koła. Pomijając takie rzeczy, jak kąty rampy i zejścia, prześwit, brodzenie itp. i trzymanie się układu napędowego, wciąż istnieją wymagania, które niekoniecznie są spełnione przez dzisiejsze nowoczesne systemy elektroniczne i oparte na sprzęgłach. To przede wszystkim nieskomplikowana technologia, długowieczność i niewrażliwość.
Przyszłość także dla hardcorowych SUV-ów?
Gdy są w użyciu, elektronicznie sterowane, załączane napędy na wszystkie koła wykonują swoją pracę dobrze, a nawet bardzo dobrze. Zniknęło wiele chorób wieku dziecięcego.
Jednak ta technologia ma wady złożoności, braku solidności i zawodności. Nie wspominając o naprawach trudnych do niemożliwych gdzieś w szczerym polu. Im nowocześniejszy system, tym większe prawdopodobieństwo, że tak się stanie.
Naprawy często obejmują komputer, który „połączy” część zamienną z jednostką sterującą. Jeśli uszczelka w mechanicznym mechanizmie różnicowym osi przecieka, w najgorszym przypadku wycieknie olej, ale nadal możesz jechać. Jeśli napęd na wszystkie koła jest realizowany przez hydraulikę w osi i uszczelka hydrauliki przecieka, napęd na wszystkie koła ulega awarii. Sprzęgła w półosiach powodują zużycie na każdym zakręcie. Oczywiście ta technologia jest dojrzała i ma swoją żywotność. W niektórych przypadkach producent również je określa. Z GKN Twinster powinien wynosić od 150 000 do 250 000 kilometrów.
Ale nie zapominajmy, że nie każdy, kto potrzebuje 4WD, chce od razu zabrać swój pojazd do trofeum lub jeździć nim w terenie dla zabawy lub podróży przygodowej. Dla dużej części użytkowników jest to po prostu narzędzie do wykonania pracy. Czasami potrzebujesz napędu na wszystkie koła i w inny sposób przemieszczasz pojazd w dobrze rozwiniętej infrastrukturze. Czy to kierownik budowy, arborysta, rzemieślnik, leśnik czy myśliwy. Zwłaszcza w takich przypadkach użytkownik po prostu chce, aby samochód przejechał bez większego wysiłku i bez robienia czegokolwiek samodzielnie. I właśnie tutaj uzasadnione są systemy sterowane elektronicznie.
Nie daj się zaślepić, skup się na własnym celu
Jako kupujący nie powinieneś dawać się zachwycić reklamą, która w każdej sytuacji stawia poszczególne pojazdy producentów w najlepszym świetle i pozwala osiągnąć wszystko. Decydującym czynnikiem jest to, czego można oczekiwać od technologii w dłuższej perspektywie.
Czysto mechaniczne, oparte na przekładniach systemy sprawdzają się od wielu lat. Rynek wie, kto oferuje dobrą, a mniej dobrą technologię i do czego zdolne są pojazdy. Poszczególne części można wzmocnić lub połączyć z częściami innych producentów. Naprawy są możliwe przy użyciu zwykłych narzędzi warsztatowych. Empiryczne wartości starszych automatycznych systemów napędu na cztery koła są również dostępne dla każdego.
Technologia, która istnieje na rynku od około dwóch lat i opiera się na sprzęgłach i silnikach elektrycznych, musi najpierw sprawdzić się w różnych scenariuszach. Nie można go łatwo łączyć z innymi częściami, ponieważ cały układ napędowy w coraz większym stopniu tworzy skoordynowaną jednostkę.
Zastanów się więc dokładnie, co zamierzasz zrobić z samochodem. Dla mnie, pomimo i właśnie dzięki nowym technologiom, im dalej się jedzie i im trudniejsze warunki, tym technologia musi być prostsza.
„To układ napędowy, głupcze!” Chciałbym zakończyć artykuł tymi słowami weterana napędu na cztery koła, Toma Shepparda. Możliwości pojazdu terenowego są w dużej mierze określane przez jego technologię napędu. Zapytaj o to sprzedawcę.
