Moc zawsze na cztery koła czyli przegląd systemów napędu 4x4

Napęd na cztery koła, w skrócie nazywany 4x4, kojarzy się przede wszystkim z samochodami terenowymi. Jego zadaniem jest polepszenie trakcji i tzw. dzielności terenowej, czyli zdolności pokonywania przeszkód. Podobne zadanie napęd 4x4 odgrywa w zwykłym aucie lub SUV-ie. Ale w tym przypadku nie chodzi o lepszą dzielność terenową, a o zmniejszenie ewentualności poślizgu, czyli także o polepszenie trakcji.

Zobacz też: Rodzaje napędów 4x4 - zdjęcia

Jednak należy zaznaczyć, że pod zbiorczym określeniem "napęd 4x4" kryje się wiele rodzajów rozwiązań i systemów.

- Napęd 4x4 inaczej działa w klasycznym samochodzie terenowym, inaczej w SUV-ie, a jeszcze inaczej w zwykłym samochodzie osobowym - wyjaśnia Tomasz Budny, miłośnik samochodów terenowych i stylu off road.

Coraz większa popularność tego rozwiązania w autach osobowych to głównie zasługa dwóch marek: Subaru i Audi. Szczególnie w tym drugim przypadku ugruntowała się nazwa quattro, autorskiego rozwiązania niemieckiego producenta.

- Napęd quattro jest obecnie marką należącą do Audi. W zależności od modelu wykorzystywane są różne rozwiązania technologiczne. Obecnie co czwarte Audi jest sprzedawane w wersji quattro - mówi dr Grzegorz Laskowski, szef działu szkoleń w firmie Kulczyk Tradex, która jest polskim przedstawicielem Audi.

Napęd dołączany

System napędu na obie osie jest sprawą oczywistą w samochodach terenowych. Większość tych pojazdów jest wyposażana w napęd dołączany. Stale napędzana jest tylko jedna oś (zazwyczaj tylna), a o włączeniu napędu na oś przednią decyduje kierowca w momencie, kiedy jest to potrzebne.

Do niedawna niemal wszystkie terenówki miały w kabinie dwie dźwignie sterujące - jedna skrzynią biegów, druga międzyosiowym mechanizmem różnicowym, którego zadaniem jest dołączenie napędu na drugą oś. W nowoczesnych terenówkach rolę tej dźwigni przejęły małe przełączniki, pokrętła lub nawet przyciski, które załączają napęd 4x4 elektronicznie.

**Zobacz także:

**

Dla polepszenia walorów trakcyjnych każde szanujące się auto terenowe ma jeszcze reduktor, czyli mechanizm zwiększający moment obrotowy przekazywany na koła, kosztem prędkości.

Wreszcie dla najbardziej zdeklarowanych offroaderów przeznaczone są pojazdy wyposażone w blokady mechanizmów różnicowych – międzyosiowy i na poszczególnych osiach. Taki system można spotkać np. w Jeepie Wranglerze.

- W tym modelu mogą być zastosowane trzy mechanizmy różnicowe o zwiększonym tarciu, ze sterowaniem elektronicznym - przedni, centralny i tylny. Rozwiązanie to zapewnia szybsze reakcje na zmieniające się warunki jazdy, przenosząc jednocześnie większy moment obrotowy – wyjaśnia Krzysztof Kłos, specjalista ds. produktu w polskim przedstawicielstwie marki Jeep.

Dołączany napęd na przednią oś jest stosowany m.in. Oplu Frontera, Nissanie Navara, Suzuki Jimny, Toyocie Hilux.

Napęd automatyczny

Pomimo dużej wydajności w pokonywaniu przeszkód terenowych napęd dołączany ma pewne ograniczenia. Po pierwsze, nie można go używać na twardych nawierzchniach, czyli na szosie. A po drugie jest ciężki i nie nadaje się do mniejszych samochodów. Konstruktorzy musieli poszukać czegoś innego.

Rozwiązaniem są sprzęgła wielopłytkowe: wiskotyczne, elektromechaniczne lub elektromagnetyczne. Pełnią one rolę centralnego mechanizmu różnicowego, a ich cechą wspólną jest automatyczne dozowanie napędu na tą oś, która w danym momencie tego potrzebuje. W normalnych warunkach napędzana jest tylko jedna oś, ale kiedy elektroniczne czujniki wychwycą poślizg osi napędzanej, część momentu obrotowego trafia na drugą oś.

Sprzęgło wiskotyczne

Do niedawna był to bardzo popularny system napędu 4x4 w autach osobowych i niektórych SUV-ach. Zalety to prosta konstrukcja i niskie koszty produkcji.

Zobacz także: Hamulce - kiedy wymieniać klocki, tarcze i płyn - poradnik
Układ składa się z wielopłytkowego sprzęgła lepkościowego wypełnionego gęstym olejem. Jego zadaniem jest automatyczne przeniesienie momentu obrotowego na drugą oś. Następuje to dopiero przy dużej różnicy prędkości obrotowej przednich i tylnych kół. Minusem tego rozwiązania jest możliwość przegrzania mechanizmu.

Sprzęgło elektromechaniczne

Pierwsze skrzypce odgrywa tutaj elektronika. W układzie napędowym zamontowany jest specjalny sterownik, którego zadaniem jest sterowanie sprzęgłem na podstawie danych z czujników monitorujących ruch pojazdu.

Ten system może przenosić znacznie większe obciążenia, niż sprzęgło wiskotyczne. Zwolennikami tego rozwiązania są Fiat i Suzuki (modele Fiat Sedici i Suzuki SX4).

Sprzęgło elektromagnetyczne

W tym przypadku wielopłytkowy mechanizm działa na zasadzie elektromagnetycznej. Może przenosić moment obrotowy na osie w propocji 50 na 50 procent. System załącza się wówczas, gdy powstaje różnica obrotów między przednimi i tylnymi kołami.

Przykładem tego rozwiązania, w wyrafinowanej formie, jest układ xDrive BMW. Napęd jest wspomagany układem ESP oraz układem hamulcowym, który może blokować mechanizmy różnicowe obu osi.

W przypadku obu tych sprzęgieł - elektromechanicznego i elektromagnetycznego - wadą jest skomplikowana budowa, co podnosi koszty produkcji i w konsekwencji cenę samochodu. Są one dość trwałe, ale w przypadku awarii koszty naprawy są znaczne.

**Zobacz także:

**
Poza BMW, Fiatem i Suzuki napęd 4x4 automatyczne rozdzielający moment obrotowy pomiędzy osie stosowany jest m.in. w: Hondzie CR-V, Jeepie Compassie, Land Roverze Freelanderze, Nissanie X-Trail, Oplu Antarze, Toyocie RAV4.

Haldex, Torsen i 4Matic

Rozwinięciem idei napędu rozdzielanego pomiędzy osie w sposób automatyczny są systemy Haldex i Torsen.

Haldex

Konstrukcja wymyślona przez szwedzką firmę Haldex. Oprócz sprzęgła wielopłytkowego zastosowano rozbudowany układ hydrauliczny do przekazywania napędu pomiędzy osiami. Zaletą tego rozwiązania jest możliwość jego współpracy z silnikiem umieszczonym poprzecznie. Do tego ma stosunkową niską masę, ale jest skomplikowany w naprawie.

Haldex jest ulubionym systemem 4x4 w firmie Volvo oraz w Volkswagenie.

Torsen

Sercem tego typu napędu 4x4 jest przekładnia z trzema parami zespołów ślimakowych kół zębatych, które automatycznie rozdziela moment obrotowy między osiami. W trakcie normalnej jazdy napęd jest przekazywany na osie w stosunku 50/50 proc. W razie poślizgu mechanizm może przekazać nawet 90 proc.momentu na oś, na której ten poślizg nie występuje.

Torsen jest dość wydajnym systemem, ale ma też wady. Głównym jest skomplikowana budowa i dość wysokie koszty produkcji. Dlatego Torsen można spotkać w autach klasy wyższej, m.in. w Alfach Romeo, Audi, czy Subaru.

**Zobacz także:

**

Przy okazji należy wyjaśnić termin Torsen. Wbrew często spotykanej opinii nie pochodzi on od nazwiska, ale jest skrótem od pierwszych członów dwóch angielskich słów: torque (moment) i sensing (wyczucie).

Warto jeszcze wspomnieć o systemie 4Matic stosowanym przez Mercedesa, w którym wykorzystano trzy mechanizmy różnicowe. Stały napęd na obie osie jest rozdzielany w proporcji 40 proc. przód, 60 proc tył.

Ciekawie rozwiązano kwestię blokady mechanizmu różnicowego. W tym systemie rolę blokad powierzono hamulcom. Jeśli któreś z kół zaczyna się ślizgać jest impulsowo przyhamowywane, a więcej momentu obrotowego trafia do tych kół, które maja lepszą przyczepność. Całość jest kontrolowana elektronicznie.

Zaletą systemu 4Matic jest niska masa, bo konstruktorom udało się wyeliminować sporo części mechanicznych. Minusem jest jednak wysoka cena. Mercedes stosuje układ 4Matic m.in. w klasie C, E, S, R oraz SUV-ach (klasa M, GLK, GL).

Wojciech Frelichowski