14 marca 2017, 00:54
Jeśli nawet półtora dekady temu właściciel samochodu z napędem na wszystkie koła był uważany za niemal bezwarunkowego zdobywcę dróg, to ostatnio, mówiąc o samochodach z napędem na wszystkie koła, kierowcy z reguły używają sformułowania wyjaśniającego, mówiąc o „pełnoprawnym napędzie na wszystkie koła”.
Każdy miłośnik motoryzacji powie, że samochód z układem kół 4x4 byłby idealną opcją na szturm na zaśnieżony dziedziniec lub pokonywanie umytej gruntowej drogi do letniego domku. A podczas jazdy po asfalcie w śliskiej deszczowej jesiennej porze, kierowca jadący autem z napędem na cztery koła poczuje się znacznie pewniej. Jednak już kilka metrów po pokonaniu zaśnieżonego odcinka drogi lub wyjechaniu samochodu z odłamanego podkładu na asfaltową drogę, dodatkowa oś napędowa będzie tylko przyczyną poważnego nadmiernego zużycia paliwa.
Zalety samochodów z napędem na wszystkie koła są oczywiste - takie samochody są mniej wrażliwe i kapryśne na jakość nawierzchni pod kołami, po wyjeździe z utwardzonej drogi samochód z napędem na wszystkie koła będzie mógł śmiało dostarczyć kierowcę i pasażerów do celu, a na mokrej lub oblodzonej autostradzie taki samochód zachowa przyzwoitą dynamikę i sterowność.
Starając się zachować korzyści płynące z napędu na wszystkie koła bez obniżania zużycia paliwa przez pojazd, większość współczesnych producentów samochodów ucieka się do systemów elektronicznych, które współpracują ze sprzęgłami wielopłytkowymi, które mogą automatycznie łączyć oś drugiego koła tylko w razie potrzeby.
Klasyfikacja układów napędu na wszystkie koła
Wśród specjalistów zwyczajowo rozróżnia się trzy typy układów napędu na wszystkie koła:
- Nierozłączalny stały (pełny etat lub 4WD);
- Połączenie elektroniczne (moment obrotowy na żądanie lub AWD);
- Ponadto istnieją systemy napędu na wszystkie koła z ręcznym połączeniem (w niepełnym wymiarze godzin).
Przekładnia napędu na wszystkie koła, która jako pierwsza była masowo instalowana w masowo produkowanych samochodach, jest uważana za system w niepełnym wymiarze godzin. Taki system to urządzenie, które sztywno łączy przednią oś. W rezultacie koła obu osi są zmuszone do obracania się z tą samą prędkością. Oczywiście w tym przypadku nie mówimy o instalacji środkowego mechanizmu różnicowego.
Dyferencjał - co to jest?
Rozważając takie urządzenie jako mechanizm różnicowy, należy pamiętać, że jest to specjalne urządzenie mechaniczne, które odbiera ciąg z wału napędowego i rozkłada go w wymaganej proporcji na koła napędowe. W takim przypadku różnica w prędkości obrotowej kół jest automatycznie kompensowana. W ten sposób poprzez mechanizm różnicowy moment obrotowy jest kierowany na koła napędowe, a same koła będą miały różne (zróżnicowane) prędkości kątowe.
Mechanizmy różnicowe mogą być stosowane do obu osi pojazdu wyposażonego w przekładnię napędu na wszystkie koła. Niektóre modele wyposażone są w dyferencjał, który jest montowany – takie rozwiązanie do napędu na cztery koła jest zwykle klasyfikowane jako systemy „na cały etat”.
Aby zrozumieć, dlaczego samochód potrzebuje mechanizmu różnicowego, warto zrozumieć, jak to działa. Chodzi o to, że koła każdego samochodu mają tę samą prędkość obrotową tylko wtedy, gdy porusza się do przodu. Gdy tylko samochód zacznie się skręcać, każde z czterech kół nabiera indywidualnej prędkości, mimo że obie osie zaczynają „konkurować” ze sobą prędkością. Wyjaśnieniem tego zjawiska będzie pojawienie się własnej trajektorii dla każdego z kół – te, które znajdują się wewnątrz zakrętu, pokonują krótszą odległość w porównaniu do koła zewnętrznego.
Tak więc bez mechanizmu różnicowego koło wewnętrzne obracałoby się w miejscu podczas pokonywania zakrętów, aby skompensować obrót koła zewnętrznego. W takich warunkach jazda z dużą prędkością byłaby niemożliwa i nie byłoby potrzeby rozmawiać o prowadzeniu samochodu. Obecność mechanizmu różnicowego umożliwia osiom „wyprzedzenie” się w pożądany sposób, gdy wystąpi różnica prędkości kół.
Mechanizm różnicowy międzyosiowy - podczas wchodzenia w zakręt pozwala na wolniejsze obracanie się koła wewnętrznego
System w niepełnym wymiarze godzin
System w niepełnym wymiarze godzin został zaprojektowany bez instalacji środkowego mechanizmu różnicowego. Takie urządzenie zakłada przenoszenie momentu obrotowego z pracującego silnika na obie osie w jednakowej wielkości – dzięki temu obie osie obracają się z tą samą prędkością. Oczywiście dla samochodów wyposażonych w układ jazdy w niepełnym wymiarze godzin jazda po drogach o dobrej nawierzchni asfaltowej lub betonowej jest przeciwwskazana, ponieważ przy próbie wykonania skrętu kierowca prowokuje pojawienie się opisanej powyżej różnicy długości mostu ścieżka.
Ponieważ moment jest przenoszony wzdłuż osi w stosunku 50 do 50, przy skręcaniu kierownicy nastąpi poślizg kół którejkolwiek z osi. Jeśli pod kołami samochodu znajduje się śnieg, błoto lub piasek (co często zdarza się podczas podróży do daczy, pikniku lub wędkowania), to niewielka przyczepność kół i nawierzchni drogi praktycznie nie spowoduje żadnej szkody dla samochodu. Jednak w przypadku manewrów na suchej i twardej nawierzchni, powstały poślizg niekorzystnie wpływa na działanie przekładni, powoduje przyspieszone zużycie opon, a także obniża jakość prowadzenia samochodu.
Dzięki temu pojazdy wyposażone w napęd na wszystkie koła typu plug-in nadają się do regularnej eksploatacji w złych warunkach drogowych lub do pokonywania bezdroży. W takim przypadku zamki na ogół nie są wymagane, ponieważ jeden mostek będzie początkowo okablowany na stałe.
Inne zalety rozwiązania z napędem na wszystkie koła w niepełnym wymiarze godzin to względna niezawodność i prostota całej konstrukcji: nie ma napędów elektrycznych ani mechanicznych, nie stosuje się blokad, nie stosuje się mechanizmów różnicowych. Upraszcza to również system, że nie ma w nim dodatkowych elementów hydraulicznych lub pneumatycznych. Taki system jest jednak niewygodny w codziennym użytkowaniu. Korzystanie z zawsze włączonej osi przednich kół jest obarczone uszkodzeniem samochodu, a ciągłe włączanie i wyłączanie osi jest po prostu niewygodne. Lista modeli samochodów, których konstrukcja przewiduje korzystanie w niepełnym wymiarze godzin, obejmuje następujące marki i modele pojazdów: Nissan Patrol pierwszej generacji, pickup, Nissan NP300, Jeep Wrangler i krajowy.
Stały napęd na cztery koła
Wymienione cechy i wady wtykowego układu napędu na wszystkie koła doprowadziły do opracowania na stałe połączonego układu napędu na wszystkie koła, wolnego od takich problemów. W efekcie światło dzienne ujrzały samochody z napędem na 4 koła, w których wiodącą rolę odgrywają wszystkie dostępne koła, a także wolny środkowy mechanizm różnicowy, który pozwala uwolnić „niepotrzebną” moc z powodu poślizgu jednego z satelity biegów. Dzięki temu pojazd jest zawsze napędzany wszystkimi kołami napędowymi.
Niuans mechanizmu 4WD to jego następna cecha. Gdy koło się ślizga, międzykołowy mechanizm różnicowy wyłącza drugie koło tej osi. Druga para kółek działa w podobny sposób. Sytuacja jest całkiem możliwa, gdy samochód z napędem na 4 koła, wpadając jednocześnie w poślizg z kołami obu osi, jest całkowicie unieruchomiony. Aby zminimalizować spadek właściwości terenowych pojazdów z napędem na cztery koła z systemem 4WD, twórcy instalują co najmniej jedną blokadę wymuszoną. Z reguły środkowy mechanizm różnicowy jest na siłę blokowany.
Jako dodatkową opcję często oferują instalację przedniej blokady mechanizmu różnicowego. Do modeli samochodów z systemem 4WD należą SUV-y takie jak: Land Cruiser 100 Prado i Land Cruiser 100 oraz. Ale chyba najbardziej znanym modelem wyposażonym w napęd 4WD jest.
Pomimo wszystkich swoich zalet, system napędu na cztery koła na stałe ma niestety pewne wady. Tak więc pod względem prowadzenia na asfalcie i innych twardych drogach SUV-y z obiema osiami napędowymi są dość dalekie od ideału. W krytycznych sytuacjach takie auto będzie próbowało wyślizgnąć się z zakrętu, nie reagując na obrót kierownicy i wciskając odpowiednio pedał gazu.
Wtykowy napęd na wszystkie koła (automatyczny)
Nowoczesny format crossovera, niezależnie od wielkości auta, zakłada możliwość szybkiego i krótkoterminowego podłączenia dodatkowej pary kół jezdnych. Oczywiście takie połączenia powinny być wykonywane automatycznie, bez udziału kierowcy. Aby wdrożyć takie rozwiązania, projektanci motoryzacyjni zaczęli stosować specjalne sprzęgła wielopłytkowe, które w razie potrzeby łączą koła tylnej osi oprócz stale obracających się kół przednich.
Zaimplementowany w ten sposób napęd na cztery koła jest znacznie prostszy niż klasyczne konstrukcje terenowe. Nie ma skrzynki rozdzielczej, a w pobliżu przedniego mechanizmu różnicowego znajduje się tylko para przystawek odbioru mocy i wał wyjściowy.
Następnie twórcy wpadli na pomysł wykorzystania środkowych mechanizmów różnicowych, wyposażonych, oprócz wymuszonego blokowania, w mechanizmy samoblokujące. Korzystając z różnych rozwiązań (sprzęgło wiskotyczne lub mechanizm różnicowy Torsen), twórcy dążyli do jednego wspólnego celu - częściowego zablokowania środkowego mechanizmu różnicowego w celu zwiększenia sterowności samochodu - gdy którakolwiek z osi poślizgnęła się, wywołane blokowanie nie pozwalało na zablokowanie mechanizmu różnicowego wyłącz drugą parę kół, a moment obrotowy z silnika nadal im działa. Samochody z prezentowaną wersją napędu na cztery koła oznaczone są skrótem AWD.
Różnicowy Thorsen
Jednak sprzęgła również znacznie różnią się od siebie, niezależnie od podobieństwa zasady łączenia kół drugiej osi. Inżynierowie koncernu Volkswagen byli jednymi z pierwszych, którzy zastosowali sprzęgła do swoich hatchbacków Golfa. Mowa o autorskiej przekładni Syncro, w której zamontowane sprzęgła nie były ściskane, ale pracowały w płynie silikonowym, który gęstnieje w warunkach zwiększonego obciążenia i jest w stanie samodzielnie przenosić obroty. Prezentowane sprzęgło wiskotyczne było niesterowalne i nie było w stanie przenieść całego momentu obrotowego na tylną oś w 100%. Ponadto, nawet przy dość krótkich poślizgach, silikon zagotował się, co doprowadziło do przegrzania i późniejszego spalenia złącza.
Sprzęgło wiskotyczne (sprzęgło wiskotyczne)
Bardziej zaawansowana konstrukcja została zastosowana we wczesnych modelach Ford Escape. Tutaj zastosowano już sprzęgła, które są ściskane za pomocą pracy szczelin i kulek w kształcie klina. Chociaż te sprzęgła działały znacznie wyraźniej, mogły powodować bardzo ostre i wrażliwe uderzenia w momencie skręcania.
Sprzęgło Haldex
Pojawienie się pod koniec lat 90. ubiegłego wieku pierwszej generacji sprzęgła Haldex to swoista rewolucja wśród sprzęgieł stosowanych w układach napędu na cztery koła. W takim urządzeniu krążki ściskano za pomocą siłownika hydraulicznego z pompą do wytworzenia ciśnienia oleju. Pompa była zamontowana na jednej z połówek sprzęgła, napęd do niej pochodził z drugiej połowy. Teraz w przypadku różnicy w prędkości obrotowej kół przedniej i tylnej osi ciśnienie sprężania wzrosło, a sprzęgło zostało zablokowane. W porównaniu do wcześniej zainstalowanych sprzęgieł Haldex działał bardzo płynnie i odniósł wielki sukces.
Należy pamiętać, że nowoczesne technologie i użyte materiały umożliwiły wyprodukowanie prawdziwie zaawansowanego technologicznie sprzęgła, które można utrzymywać w stanie częściowo połączonym bez obawy o przegrzanie. W ten sposób producentom udało się rozłożyć moment obrotowy przenoszony na pary kół na tylną oś, zapewniając samochodowi „klasyczne” prowadzenie i możliwości napędu na wszystkie koła. Biorąc pod uwagę elastyczność zastosowanych algorytmów działania oraz bardzo głęboki stopień dopracowania konstrukcji stosowanych sprzęgieł wielopłytkowych, w dzisiejszych czasach jest to najpopularniejsze rozwiązanie organizacji przekładni napędu na wszystkie koła, które jest mało prawdopodobne, aby cokolwiek zastąpiło w ciągu najbliższych kilku lat.
Subskrybuj nowości i jazdy testowe!
Samochód z napędem na wszystkie koła zawsze był uważany za mocniejszy, pamiętaj tylko o SUV-ach BMW, Mercedesa i Toyoty. Ale z czasem w zwykłych samochodach pojawił się napęd na cztery koła. System 4Motion jest montowany w pojazdach Volkswagena.
Co to jest 4Motion
W napędzie 4Motion moment obrotowy jest zwykle przenoszony z zespołu pojazdu na osie kół, w zależności od sytuacji na drodze. Często zdarza się, że droga jest przejezdna, a natrafia się na odcinek z bagnem lub inną przeszkodą do pokonania, wtedy potrzebny jest napęd na cztery koła. Historia pierwszej instalacji systemu 4Motion w samochodach Volkswagen rozpoczyna się w 1998 roku. Taki system jest instalowany zarówno w samochodach klasy sedan i hatchback, jak i SUV-ach i crossoverach.
Wśród takich aut firmy Volkswagen warto pamiętać o Golfach IV, V generacji, minibusach Volkswagen Transporter oraz crossoverach Volkswagen Tiguan. Przyjrzyjmy się teraz bliżej systemowi napędu na cztery koła 4Motion.
Z czego składa się napęd na wszystkie koła 4Motion?
Już sama nazwa napędu na cztery koła 4Motion sugeruje, że system nie będzie prosty. Każda część wykonuje swoją przypisaną pracę. Z wizualnego schematu systemu 4Motion wynika, że napęd na cztery koła pojazdów Volkswagena składa się z: zespołu pojazdu (1), skrzyni rozdzielczej (2), przekładni kardana (3), wału kardana (4), przekładni - dyferencjał tylnej osi (5), sprzęgło załączające tylną oś (6), międzyosiowy dyferencjał przedniej osi (7) i skrzynia biegów pojazdu (8).
Rozważmy zasadę działania poszczególnych elementów i ich przeznaczenie w systemie 4Motion. Pierwszą na liście prac będzie mechanizm różnicowy przedniej osi. Jego zadaniem jest przeniesienie momentu obrotowego ze skrzyni biegów na napędzające przednie koła. Samo ciało jest połączone ze skrzynką rozdzielczą.
Następna na liście jest skrzynia rozdzielcza, która sama w sobie jest przekładnią stożkową. Dzięki temu moment obrotowy przenoszony jest pod kątem 90 °. Sprzęgło cierne i skrzynia rozdzielcza są połączone napędem Cardana z napędu tylnej osi.
Przekładnia kardana składa się z dwóch wałów połączonych między przegubami o równych kątach prędkości. Same wały są połączone ze sprzęgłem ciernym i skrzynią rozdzielczą za pomocą elastycznych sprzęgieł. Jak widać na powyższym schemacie, tylny wał napędowy ma łożysko pośrednie.
Napęd na cztery koła 4Motion Volkswagena wykorzystuje wielotarczowe sprzęgło cierne Haldex. Dzięki temu moment obrotowy przenoszony jest z przedniej osi maszyny. Stopień i wielkość przeniesienia momentu obrotowego zależy od stopnia zamknięcia sprzęgła. Z reguły w systemie 4Motion sprzęgło jest zintegrowane z obudową mechanizmu różnicowego tylnej osi.
System 4Motion wykorzystuje sprzęgło czwartej generacji, najczęściej spotykane w crossoverze Volkswagena Tiguana. W porównaniu do sprzęgieł poprzedniej generacji ma prostszą konstrukcję. Sprzęgła pierwszej i drugiej generacji można znaleźć w samochodach Volkswagen IV i V, a także w Volkswagen Transporter.
Konstrukcja samego sprzęgła Haldex składa się z kilku tarcz ciernych, akumulatora ciśnieniowego, pompy i układu sterowania. Zestaw tarcz ciernych składa się z zestawu stali i tarcz ciernych. Tylko tarcze cierne mają wewnętrzne sprzęgnięcie z piastą, stalowe tarcze sprzęgają się z bębnem. Wielkość przenoszonego momentu obrotowego będzie zależeć od liczby tarcz w systemie 4Motion. Jak mówią, im więcej tarcz, tym większy będzie moment obrotowy. Z kolei dyski są ściskane przez tłoki.
Sprzęgło Haldex systemu 4Motion jest sterowane elektronicznie, podobnie jak czujniki wejściowe, elektroniczna jednostka sterująca i same siłowniki. Czujnik temperatury oleju służy jako czujnik wejściowy.
Zadaniem jednostki sterującej napędu na cztery koła 4Motion, podobnie jak w innych systemach pojazdu, jest przetwarzanie przychodzących informacji i przesyłanie sygnałów do elementów wykonawczych. Oprócz informacji otrzymywanych z czujnika temperatury oleju, jednostka sterująca pobiera informacje ze sterownika pojazdu i układu ABS.
Siłowniki systemu 4Motion zawierają zawór sterujący, który jest w stanie regulować ciśnienie sprężania tarcz ciernych od 0 do 100% możliwej wartości. Pozycja zaworu określa ciśnienie. Jeśli chodzi o akumulator ciśnieniowy i pompę, utrzymują ciśnienie oleju w całym układzie 4Motion na poziomie 3 MPa.
Jak widać, napęd na cztery koła 4Motion od Volkswagena nie jest zbyt skomplikowany w porównaniu z innymi producentami. Producent Volkswagena zaczął coraz częściej montować w różnych modelach swoich samochodów, zwiększając tym samym komfort, obsługę i niezawodność.
Jak działa mechanizm systemu 4Motion
Działanie układu napędu na cztery koła 4Motion zależy od algorytmu zbudowanego przez jednostkę sterującą i sprzęgło Haldex. Z reguły wyróżnia się następujące algorytmy pracy:
- początek ruchu;
- ślizganie się na początku ruchu;
- ruch ze stałą prędkością;
- ruch z częstym poślizgiem;
- ostre hamowanie.
W przypadku zastosowania algorytmu 4Motion, gdy przednie koła zaczną się ślizgać na starcie, zawór sterujący natychmiast się zamknie, a tarcze cierne sprzęgła zostaną ściśnięte. W takim przypadku moment obrotowy zostanie w pełni przeniesiony na tylną oś. W odniesieniu do przednich kół, jedno z kół w procesie zostanie połączone lub odłączone za pomocą elektronicznego mechanizmu różnicowego systemu 4Motion.
W oparciu o sytuację operacyjną 4Motion, gdy samochód porusza się ze stałą prędkością, zawór otworzy się, a tarcze zostaną ściśnięte w zależności od warunków ruchu i nawierzchni drogi. Moment obrotowy będzie przenoszony na tylną oś tylko w najbardziej niezbędnych momentach, a w zasadzie całe obciążenie trafi na oś przednią.
Poniższy algorytm poślizgu 4Motion, gdy pojazd jest w ruchu, jest obliczany na podstawie sygnałów odbieranych z jednostek sterujących ABS. Zawór otworzy się w zależności od warunków jazdy pojazdu. Jednostka sterująca sprawdzi, która oś i które koła się ślizgają i przekaże im moment obrotowy.
Ostatnim sposobem działania 4Motion jest spowolnienie samochodu. W takim przypadku zawór sterujący będzie otwarty, a sprzęgła cierne całkowicie wysunięte. Niezależnie od sytuacji moment hamowania nie będzie przenoszony na tylną oś.
Film przedstawiający zasadę działania sprzęgła Haldex w systemie 4Motion:
Liczba wszelkiego rodzaju SUV-ów i crossoverów na naszych drogach rośnie w ogromnym tempie. Jedną z głównych zalet takich samochodów jest napęd na wszystkie koła, którego zasada działania może znacznie różnić się w zależności od modelu.
Wszystkie typy napędu na wszystkie koła można warunkowo podzielić na trzy główne: połączone tymczasowo (częściowo), na stałe (na cały czas) i automatycznie (na żądanie w pełnym wymiarze godzin).
Tymczasowo podłączony napęd na cztery koła
Tymczasowo podłączony napęd na cztery koła, lub jak to się często nazywa Part Time, nie pozwala na jazdę w trybie napędu na cztery koła przez długi czas. W tego typu napędzie na wszystkie koła nie ma centralnego mechanizmu różnicowego, który kompensowałby różnicę w prędkości obrotowej przedniej i tylnej osi. Bez niego podczas jazdy po suchej drodze części przekładni zaczynają się szybko zużywać.
Napęd na wszystkie koła Część TimW przypadku poruszania się po trudnym odcinku drogi z małą prędkością można użyć siły tylko.
Zwykle do połączenia używana jest dźwignia skrzynki rozdzielczej. Chociaż w niektórych wersjach, aby podłączyć przednią oś, trzeba wysiąść z auta i przekręcić specjalne uchwyty (piasty) na piastach przednich kół.
Tylko „pełnoprawne” pojazdy terenowe, które są używane zgodnie z ich przeznaczeniem, są wyposażone w tymczasowy napęd na wszystkie koła. Żywych przedstawicieli takich „oszuści” można nazwać tymi, którzy nie spieszą się, aby przejąć kontrolę nad napędem na wszystkie koła elektronicznym „mózgom”.
Ponadto prawie wszystkie chińskie kopie słynnych pojazdów terenowych z lat 90. są wyposażone w „tymczasowy” napęd na wszystkie koła.
Prawdziwe SUV-y z Fair Part TimPowoli odchodzą do historii, ponieważ są wypierane przez nowocześniejsze napędy na cztery koła.
Stały napęd na cztery koła
Stały napęd na cztery koła lub FullCzasem większość producentów nie zapewnia możliwości rozłączenia/podłączenia na siłę jednego z mostków.
Ze względu na obecność centralnego mechanizmu różnicowego taka przekładnia stale (w każdych warunkach) działa w trybie napędu na wszystkie koła. Ponadto w nowoczesnych modelach międzyosiowy „diff” ma własne elektroniczne „mózgi”.
Przy takim mechanizmie różnicowym moment obrotowy może być przenoszony na osie w różnych proporcjach, czyli nie tylko 50/50. W przypadku poślizgu „inteligentny” mechanizm różnicowy może natychmiast „przenieść” moment obrotowy nie tylko na oś o najlepszej przyczepności, ale nawet na oddzielne koło, które ma się o co zaczepić.
Ten rodzaj napędu na wszystkie koła jest najbardziej „zaawansowanym” spośród innych systemów 4x4.
Obfitość „inteligentnej” elektroniki w najnowocześniejszych systemach pozwala na dostosowanie się samochodu nawet do konkretnej nawierzchni drogi (asfalt, żwir, piasek itp.), kierowca musi tylko nacisnąć żądany przycisk.
Najbardziej znani przedstawiciele stałego napędu na cztery koła to firma z autorskim systemem Quattro oraz Subaru z systemem AWD (All Wheel Drive).
Ciekawe, że ten rodzaj skrzyni biegów jest wyposażony w całkowicie „terenowe” sedany, coupe i hatchbacki. Podkreśla to wszechstronność tego napędu na cztery koła.
Automatyczny napęd na wszystkie koła
Automatycznie dołączany napęd na cztery koła (On Demand Full Time) pozwala na zachowanie napędu na przednią oś i tylko w przypadku poślizgu kół napędowych łączy tylną oś. Automatyczne podłączenie napędu na wszystkie koła w nowoczesnych systemach następuje niemal natychmiast przy pierwszych oznakach poślizgu.
W zależności od możliwości danego systemu, moment obrotowy pomiędzy osiami może być redystrybuowany w dowolnej proporcji (od 10/90 do 90/10).
Jednocześnie elektroniczna kontrola stabilności (ESP) pozwala zachować kontrolę nad samochodem, który może nagle skręcić z napędu na przednią oś na tylną i odwrotnie.
Aby pokonać szczególnie trudny odcinek drogi, ten rodzaj napędu (w większości wersji) umożliwia przymusową redystrybucję „pływającego” momentu obrotowego pomiędzy osiami w stosunku 50/50. Zwykle jest do tego przycisk z napisem 50/50, Lock itp. Ale po osiągnięciu określonej prędkości (40-50 km / h) blokowanie zostanie wyłączone, a system powróci do „trybu pływającego”.
Ponadto samochód z automatycznym napędem na wszystkie koła można przekształcić w czysty napęd na przednie koła, bez żadnych połączeń. Ponownie, używając przycisku „magii” (2WD itp.). Wyłączenie napędu na wszystkie koła pomaga oszczędzać paliwo, a potrzeba napędu na cztery koła w mieście nie pojawia się często.
Automatyczny napęd na wszystkie koła jest „najmłodszym” z systemów 4x4.
Zdecydowana większość crossoverów na naszym rynku jest w nią wyposażona. Można nawet powiedzieć, że taki napęd to nieodzowny atrybut prawdziwego crossovera. Nowy typ samochodu wymagał nowego typu napędu na wszystkie koła, wszystko jest logiczne.
Który dysk jest pełny ją?
Trudno jest określić, który napęd na wszystkie koła jest najbardziej optymalny, ponieważ każdy z nich ma swoje zalety i wady.
W trudnym terenie najlepiej sprawdzą się SUV-y z tymczasowo podłączonym napędem na wszystkie koła i sztywną mechaniczną blokadą wszystkich mechanizmów różnicowych (środkowy i poprzeczny). Ale w warunkach miejskich takie maszyny nie dają przyjemności z jazdy.
Z kolei czysto miejskie crossovery z automatycznie dołączanym napędem na cztery koła są praktycznie bezradne w każdym terenie, ale steruje się nimi jak zwykłymi samochodami.
Złotym środkiem jest stały napęd na wszystkie koła, który opanuje teren i nie obraża się na torze.
Ale taki napęd nie będzie przeszkadzał w jego pracy, to znaczy może nie być możliwe zaoszczędzenie paliwa lub przejazd przez bardzo trudny odcinek (pomimo „bardzo inteligentnej” elektroniki).
Przekładnie pojazdów z napędem na wszystkie koła mają różne konstrukcje. Razem tworzą napęd na wszystkie koła. Istnieją następujące rodzaje układów napędu na cztery koła: połączenie stałe, połączenie automatyczne i połączenie ręczne.
Różne typy układów napędu na wszystkie koła mają z reguły różne cele. Jednocześnie można wyróżnić następujące zalety tych systemów, które decydują o zakresie ich zastosowania:
Stały napęd na cztery koła
Stały napęd na cztery koła (inna nazwa - System pełnoetatowy, w tłumaczeniu „pełny etat”) zapewnia stałe przenoszenie momentu obrotowego na wszystkie koła samochodu.
W skład systemu wchodzą elementy konstrukcyjne typowe dla przekładni z napędem na wszystkie koła, a mianowicie: sprzęgło, skrzynia biegów, skrzynia rozdzielcza, kardana, zwolnice, dyferencjały małokołowe tylnej i przedniej osi oraz półosie kół.
Stały napęd na cztery koła stosowany jest zarówno w pojazdach z napędem na tylne koła (układ wzdłużny silnika i skrzyni biegów), jak i w pojazdach z napędem na przednie koła (poprzeczny układ silnika i skrzyni biegów). Takie systemy różnią się głównie konstrukcją skrzyni rozdzielczej i przekładni Cardana.
Godne uwagi stałe systemy napędu na wszystkie koła to Quattro od Audi, xDrive od BMW, 4Matic od Mercedesa.
Blokadę mechanizmu różnicowego można przeprowadzić automatycznie lub ręcznie. Nowoczesne konstrukcje automatycznej blokady środkowego mechanizmu różnicowego to sprzęgło wiskotyczne, samoblokujący mechanizm różnicowy Torsen, wielotarczowe sprzęgło cierne.
Ręczna (wymuszona) blokada mechanizmu różnicowego realizowana jest przez kierowcę za pomocą napędu mechanicznego, pneumatycznego, elektrycznego lub hydraulicznego. W niektórych konstrukcjach skrzyni rozdzielczej dostępne są funkcje automatycznego i ręcznego blokowania środkowego mechanizmu różnicowego.
Zasada działania stałego napędu na wszystkie koła
Moment obrotowy z silnika przekazywany jest na skrzynię biegów, a następnie na skrzynię rozdzielczą. W przypadku przeniesienia moment jest rozłożony wzdłuż osi. W razie potrzeby kierowca może dokonać redukcji biegu. Ponadto moment obrotowy jest przenoszony przez wały kardana do głównego koła zębatego i środkowego mechanizmu różnicowego każdej z osi. Z mechanizmu różnicowego moment obrotowy przenoszony jest przez półosie na koła napędowe. Gdy koła ślizgają się na jednej z osi, środkowy i międzyosiowy mechanizm różnicowy blokuje się automatycznie lub na siłę.
Automatyczny napęd na wszystkie koła
Automatyczny napęd na wszystkie koła (inna nazwa - system na żądanie, w tłumaczeniu „na żądanie”) to obiecujący kierunek rozwoju napędu na wszystkie koła do samochodów osobowych. System ten zapewnia połączenie kół jednej z osi w przypadku poślizgu kół drugiej osi. W normalnych warunkach eksploatacji pojazd ma napęd na przednie lub tylne koła.
Prawie wszyscy wiodący producenci samochodów mają w swoim asortymencie samochody z automatycznym napędem na wszystkie koła. Dobrze znanym automatycznym napędem na cztery koła jest Volkswagen 4Motion.
Konstrukcja automatycznego systemu napędu na wszystkie koła jest podobna do stałego napędu na wszystkie koła. Wyjątkiem jest obecność sprzęgła tylnej osi.
Skrzynia rozdzielcza w automatycznym układzie napędu na wszystkie koła jest z reguły przekładnią stożkową. Nie ma przekładni redukcyjnych ani centralnego mechanizmu różnicowego.
Sprzęgło wiskotyczne lub elektronicznie sterowane sprzęgło cierne jest używane jako sprzęgło tylnej osi. Dobrze znanym sprzęgłem ciernym jest sprzęgło Haldex, które jest stosowane w systemie napędu na wszystkie koła 4Motion Grupy Volkswagen.
Zasada działania układu napędu na wszystkie koła połączonego automatycznie
Moment obrotowy z silnika, poprzez sprzęgło, skrzynię biegów, zwolnicę i mechanizm różnicowy przenoszony jest na przednią oś pojazdu. Moment obrotowy jest również przenoszony na sprzęgło cierne za pośrednictwem skrzyni rozdzielczej i wałów napędowych. W normalnej pozycji sprzęgło cierne ma minimalną kompresję, przy której do 10% momentu obrotowego jest przenoszone na tylną oś. Gdy koła przedniej osi ślizgają się, na polecenie elektronicznej jednostki sterującej uruchamiane jest sprzęgło cierne, które przekazuje moment obrotowy na tylną oś. Wielkość momentu obrotowego przenoszonego na tylną oś może się różnić w pewnych granicach.
Ręczny napęd na wszystkie koła
Ręczny napęd na wszystkie koła (inna nazwa - System w niepełnym wymiarze godzin, w tłumaczeniu „czas niepełny”) jest obecnie praktycznie nieużywany, ponieważ jest nieskuteczny. Jednocześnie to właśnie ten system zapewnia sztywne połączenie między przednią i tylną osią, przeniesienie momentu obrotowego w stosunku 50:50, dzięki czemu jest naprawdę terenowy.
Urządzenie ręcznego układu napędu na wszystkie koła jest ogólnie podobne do stałego układu napędu na wszystkie koła. Główne różnice to brak centralnego mechanizmu różnicowego i możliwość podłączenia przedniej osi w skrzyni rozdzielczej. Należy zauważyć, że w wielu stałych konstrukcjach z napędem na wszystkie koła wykorzystywana jest funkcja odłączania przedniej osi. To prawda, że w tym przypadku rozłączanie i łączenie to nie to samo.
Próbowaliśmy postawić kropkę nad pytaniem, czy wszystkie SUV-y są terenowe. Przyjrzyjmy się teraz temu tematowi bardziej szczegółowo.
Na pierwszy rzut oka wszystko jest proste: w samochodzie z napędem na wszystkie koła moment obrotowy jest przenoszony z silnika na wszystkie cztery koła jednocześnie. Taki samochód jest wygodny przynajmniej ze względu na swoją bezpretensjonalność w stosunku do jakości nawierzchni - czy to polna droga, lód, mokra gliniana droga krajowa, czy centralna aleja w ciężkiej ulewie. Z oczywistych zalet - dobra zdolność przełajowa na utwardzonych drogach, a na asfalcie - dobra dynamika i doskonały start z sygnalizacji świetlnej praktycznie bez poślizgu!
Czasami jednak zdarzają się incydenty - osoba siedzi w imponującym SUV-ie ze stylową tabliczką znamionową 4WD na błyszczącym błotniku, ale sam SUV siedzi. Oczywiście przyczyn takiego stanu rzeczy może być wiele, a najczęstszym z nich jest sam kierowca. Chociaż często zdarza się, że skrzynia biegów samochodu w ogóle nie jest przystosowana do takich testów.
Pojawiają się logiczne pytania: „Dlaczego nie jest obliczane?”, „A który jest obliczany?” Nasz artykuł poświęcony jest odpowiedziom na te pytania.
Istnieją trzy rodzaje przekładni AWD: w niepełnym wymiarze godzin(podłączony ręcznie), pełny etat(na stałe) i moment obrotowy na żądanie(połączony elektroniką).
W niepełnym wymiarze godzin
Ten typ pojawił się jako pierwszy. Jest to schemat przewodowej osi przedniej. Oznacza to, że przednie i tylne koła zawsze obracają się z tą samą prędkością. Nie ma środkowego mechanizmu różnicowego.
Dyferencjał to urządzenie mechaniczne, które przejmuje moment obrotowy z wału napędowego i rozdziela go proporcjonalnie między koła napędowe, automatycznie kompensując różnicę w ich prędkości obrotowej. Można powiedzieć, że dyferencjał kieruje moment na koła napędowe, pozwalając im obracać się z różnymi/zróżnicowanymi prędkościami kątowymi (stąd sama nazwa - dyferencjał).
Mechanizmy różnicowe znajdują się na przedniej i tylnej osi we wszystkich pojazdach wyposażonych w napęd na cztery koła. W niektórych samochodach mechanizm różnicowy jest również używany w skrzyni rozdzielczej (ten schemat napędu na cztery koła nazywa się w pełnym wymiarze godzin, porozmawiamy o tym nieco później).
Spróbujmy dowiedzieć się, dlaczego potrzebna jest różnica. Koła każdego samochodu obracają się z tą samą prędkością tylko wtedy, gdy samochód jedzie prosto. Gdy tylko zaczyna się obracać, każde z kół zaczyna żyć własnym życiem. Jedno z kół każdego mostu zaczyna kręcić się szybciej niż drugie, a same mosty konkurują ze sobą pod względem prędkości. Wynika to z faktu, że koła poruszają się różnymi ścieżkami. Ten na zewnątrz zakrętu pokonuje dłuższą drogę niż ten w środku. Podobnie mosty. W związku z tym koło wewnętrzne (lub oś, do której należy), gdyby nie mechanizm różnicowy, po prostu obracałoby się na miejscu, kompensując ruch koła zewnętrznego.
Oczywiste jest, że w tym przypadku nie można mówić o jakiejkolwiek jeździe z dużymi prędkościami. Brak sterowności na to nie pozwoli, a obciążenie skrzyni biegów szybko ją wyłączy, nie wspominając o przedwcześnie zużytych oponach. Mechanizm różnicowy pozwala tylko jednej osi wyprzedzić drugą, gdy wystąpi różnica w ich prędkościach.
W niepełnym wymiarze godzin nie ma centralnego mechanizmu różnicowego, moment na osi jest przenoszony równomiernie, obrót osi przy różnych prędkościach jest niemożliwy, więc jazda z „przodem” połączonym po utwardzonych drogach jest wysoce odradzana. Przy krótkim ruchu w linii prostej, nawet na niskim biegu, nic złego się nie stanie (wózek z łódką można wyciągnąć z jeziora). Ale kiedy próbujesz skręcić, pojawia się ta sama różnica w długości ścieżek mostów. Pamiętamy, że moment jest przekazywany w ten sam sposób – 50/50, a z jego nadmiaru jest tylko jedno: poślizg kół przedniej lub tylnej osi na jednym z nich.
W błocie, piachu czy żwirze nic nie stoi na przeszkodzie, aby koła w razie potrzeby się ślizgały, dzięki słabej przyczepności kół do podłoża. Ale na asfalcie przy suchej pogodzie moc wyjściowa jest realizowana dokładnie w ten sam sposób, co wiąże się ze zwiększonym obciążeniem przekładni, szybkim zużyciem gumy, pogorszeniem prowadzenia i stabilności kierunkowej przy dużych prędkościach.
Jeśli samochód jest potrzebny głównie do celów terenowych, a nie planuje się używania napędu na cztery koła na asfalcie, dorywczo usprawiedliwi się całkiem nieźle, ponieważ jeden z mostów jest podłączony od razu na sztywno, nic nie trzeba blokować . A konstrukcja jest prostsza i bardziej niezawodna: nie ma mechanizmu różnicowego i blokad, nie ma napędów mechanicznych ani elektrycznych do tych zamków, nie ma niepotrzebnej pneumatyki ani hydrauliki.
Ale jeśli chcesz po prostu spokojnie jeździć po asfalcie przy każdej złej pogodzie i nie martwić się na przemian oblodzonymi i czystymi terenami asfaltowymi, zaspami śnieżnymi, wypełnionymi wodą pasami lub innymi śliskimi-luźnymi-nieprzyjemnymi terenami, niepełny etat nie jest najlepszy opcja: jeśli idziesz z przednią osią zawsze włączoną, grozi to uszkodzeniem lub zużyciem, włączanie i wyłączanie mostu nie jest zbyt wygodne i możesz nie mieć czasu na jego włączenie.
Samochody z tego typu napędem na cztery koła: Toyota Land Cruiser 70, Nissan Patrol, Nissan Navara, Ford Ranger, Mazda BT-50, Nissan NP300, Suzuki Vitara, Suzuki Jimni, Great Wall Hover, Jeep Wrangler, UAZ.
Pełny etat
Dotychczasowe wady wtykowego napędu na wszystkie koła doprowadziły do powstania stałego napędu na wszystkie koła, pozbawionego tych problemów. To najbardziej ceniony „4WD” bez żadnego „jeśli”: cztery koła napędowe z wolnym środkowym mechanizmem różnicowym, co pozwala na zgaszenie powstałej nadwyżki mocy dzięki przewijaniu jednego z wewnętrznych satelitów w skrzyni biegów, a samochód zawsze idzie na napęd na wszystkie koła.
Głównym niuansem tego typu napędu na wszystkie koła jest to, że poślizg jednej osi automatycznie wyłącza drugą oś, a samochód zamienia się w nieruchomość. Co to znaczy? Generalnie sytuacja jest następująca: jedno koło zablokowało się, międzykołowy mechanizm różnicowy wyłączył koło drugiej osi. W związku z tym druga oś jest również automatycznie wyłączana przez centralny mechanizm różnicowy. Oczywiście w prawdziwym życiu zatrzymanie nie następuje tak błyskawicznie. Ruch jest dynamiką, co oznacza pewien zapas mocy, bezwładność, koło wyłącza się na chwilę, ślizga się kilka metrów pod bezwładnością i ponownie się włącza. Ale w rezultacie samochód nadal gdzieś się zatrzyma.
Dlatego, aby zdolność SUV-a do jazdy w terenie nie uległa pogorszeniu, takie samochody często mają co najmniej jedno wymuszone blokowanie (centralny mechanizm różnicowy), a co najwyżej dwa. Blokada przedniego mechanizmu różnicowego rzadko jest montowana w standardzie. Ale w razie potrzeby najczęściej można go zainstalować osobno.
Do osobnej kategorii można wyróżnić Mitsubishi Pajero (przekładnia Super Select 4WD), Jeep Grand Cherokee (SelecTrac), Nissan Pathfinder (All-mode 4WD), Land Rover (Terrain Responce). Ich selektywną skrzynię biegów można nazwać stałym napędem na cztery koła (automatycznie łączonym w przypadku Nissana Pathfindera) z możliwością wymuszonego odłączenia przedniej osi. Oznacza to, że na tych maszynach transmisja, powiedzmy, łączy pracę w niepełnym i pełnym wymiarze godzin.
Pojazdy ze stałym napędem na wszystkie koła to Toyota Land Cruiser 100, 105, Land Cruiser Prado, Land Rover Discovery, Land Rover Defender, Lada 4x4.
Stały napęd na cztery koła w swojej klasycznej konstrukcji również nie jest pozbawiony wad podczas jazdy po asfalcie. Obsługa takich maszyn pozostawia wiele do życzenia. W krytycznych sytuacjach SUV ma tendencję do wyślizgiwania się z zakrętu, leniwie reagując na ruchy kierownicy i przepustnicy. Od kierowcy SUV-a ze stałym napędem na wszystkie koła wymagane są pewne umiejętności i dobre wyczucie samochodu.
Aby poprawić obsługę, z czasem zaczęto stosować międzyosiowe mechanizmy różnicowe, które oprócz wymuszonego blokowania miały również mechanizm samoblokujący. Różni producenci stosowali różne rozwiązania: ktoś dyferencjał Torsen, ktoś sprzęgło wiskotyczne, ale mieli to samo zadanie - częściowe zablokowanie środkowego mechanizmu różnicowego dla lepszej obsługi.
W momencie poślizgu jednej z osi uruchamia się samoblokada i nie pozwala na wyłączenie drugiej osi przez mechanizm różnicowy, więc moment i tak do niej płynął. W wielu samochodach dyferencjał o ograniczonym poślizgu został również zainstalowany na tylnej osi, co sprawiło, że samochód był ostrzejszy na kierownicy (na przykład Mitsubishi Pajero).
Moment obrotowy na żądanie (AWD)
Dalsza poprawa stałego napędu na wszystkie koła doprowadziła do pojawienia się elektronicznie sterowanych systemów z przenoszeniem i redystrybucją momentu obrotowego.
Efektem całej tej ewolucji stały się systemy stabilizacji kursu walutowego, stabilizacji, kontroli trakcji i dystrybucji momentu obrotowego, które są realizowane za pomocą elektroniki. Systemy te odbierają sygnały z czujników ABS, które monitorują prędkość każdego konkretnego koła. Im droższy i nowocześniejszy samochód, tym bardziej złożone schematy można na nim zastosować: śledzenie kąta skrętu, przechyłu nadwozia, jego prędkości, aż do częstotliwości drgań kół. Samochód kompletnie zbiera wszystkie informacje o swoim zachowaniu na drodze, a komputer przetwarza je i na tej podstawie reguluje przeniesienie momentu obrotowego na jedną lub drugą oś za pomocą elektronicznie sterowanego sprzęgła, które zastąpiło mechanizm różnicowy.
Takie przekładnie z napędem na wszystkie koła nazywane są momentem obrotowym na żądanie (dosłownie - moment obrotowy na żądanie). W nowoczesnych, szybkich samochodach jest to wynalazek godny uwagi.
Wczesne obwody (dwadzieścia lat temu) czasami nie potrafiły zachowywać się całkiem adekwatnie, zdarzały się przypadki z dużym opóźnieniem zadziałania sprzęgieł (gdy drugi mostek został nagle załączony na zakręcie), ponieważ w pierwszym etapie rozwoju sprzęgła działały w rzeczywistości. Szybkość przetwarzania sygnałów z czujników oraz redystrybucja momentu obrotowego zależała od czasu przejścia tych sygnałów do mózgu maszyny. Nowoczesne technologie transmisji danych, światłowody i wydajne procesory, które błyskawicznie przetwarzają informacje – wszystko to zanegowało pierwotne wady. W dzisiejszych czasach systemy elektroniczne praktycznie nie mają poważnych wad w zachowaniu, a po dodaniu nowych czujników i nowych parametrów prawie zawsze wyprzedzają krzywą.
Ale jest jedno „ale”: ten typ przekładni z napędem na cztery koła nadaje się tylko do pracy na asfalcie z okazjonalnymi minimalnymi warunkami terenowymi, jak umiarkowanie zepsuty podkład.
Większość sprzęgieł elektronicznych nie jest przeznaczona do jazdy w terenie, podczas poślizgu przegrzewają się i po prostu przestają działać. A do tego nie trzeba ugniatać toru przez pół dnia, może wystarczyć dziesięć minut ukochanego przez wielu dryfu lodowego. A jeśli regularnie go przegrzewasz, może nawet zawieść.
Prawie wszystkie systemy wykorzystują hamulce samochodu do hamowania ślizgających się kół, a brud i piasek, które są nieuniknione w terenie, znacznie przyczyniają się do szybkiego zużycia klocków i tarcz hamulcowych, co oprócz kosztu nowych części, ma zły wpływ na same hamulce.
Im bardziej wyrafinowany system, tym bardziej jest podatny na uszkodzenia, więc trzeba mądrze wybrać samochód, zdając sobie sprawę, że nawet samochody czysto miejskie, stworzone do asfaltu, są w stanie wjechać na wiejskie drogi. Ale musisz zrozumieć, które. Przypadkowe zerwanie jednego przewodu czujnika ABS spowoduje wyłączenie systemu, ponieważ nie będzie on już otrzymywać informacji z zewnątrz. Albo natknie się na paliwo niezbyt wysokiej jakości - również wycieczka do serwisu, bo "obniżanie" może się już nie włączać. Inne "elektroniczne mózgi" mogą całkowicie wyłączyć samochód i wprowadzić go w tryb serwisowy.
Samochody z momentem obrotowym na żądanie - Cadillac Escalade, Ford Explorer, Land Rover Freelander, Toyota RAV4 (po 2006), Kia Sportage (po 2004), Mitsubishi Outlander XL, Nissan Murano, Nissan X-Trail ...
Podsumowując, chciałbym udzielić prostej rady: jeśli wybierzesz samochód tylko do jazdy w terenie, to doskonałą opcją będzie praca w niepełnym wymiarze godzin. Jeśli mówimy o poruszaniu się głównie po terenach miejskich, to AWD w zupełności wystarczy. Cóż, permanentny pełny jest dobry w każdej sytuacji.