Czym jest napęd 4×4? Czy warto inwestować w pojazd z takim napędem? To pytanie zdaje się być dylematem wielu Polaków, podczas kupna samochodu. Poniższe informacje pomogą dokonać zakupu.
Napęd 4×4 (na cztery koła) to nic innego jak napęd na obie osie pojazdu. Zadaniem typowego napędu 4WD, który występuje w klasycznych terenówkach jest polepszenie trakcji oraz pomoc w pokonywaniu nierówności i przeszkód terenowych. Nieco inaczej jest w przypadku SUV-ów czy Crossroverów. Tutaj głównym zadaniem napędu 4×4 jest zmniejszenie poślizgu kół. Aby lepiej zrozumieć idee napędu 4×4 warto wiedzieć, co to jest mechanizm różnicowy i dlaczego w ogóle stosowane jest to rozróżnienie.
Dyferencjał – co to takiego?
Wraz z rozwojem rynku motoryzacyjnego, zaistniała potrzeba wymyślenia mechanizmu, który pozwoliłby na bezproblemowe poruszanie się kół napędowych podczas pokonywania zakrętów, zawracania czy parkowania. Na zakręcie, koło zewnętrzne pokonuje w tym samym czasie większą drogę niż koło wewnętrzne, a więc obraca się szybciej. Aby takie działanie było możliwe, wynaleziono mechanizm różnicowy, wykorzystywany obecnie w każdym samochodzie.
Zasadę działania najczęściej używanego – stożkowego mechanizmu różnicowego można opisać na przykładzie budowy tylnego mostu napędowego, zwanego też dyferencjałem. W uproszczeniu jest to, belka łącząca tylne napędzane koła. Przenosi on moment obrotowy ze skrzyni biegów poprzez wał napędowy, a do kół trafia on dzięki półosiom, wychodzącym ze wspomnianego mostu napędowego. Moment obrotowy jest to z kolei jeden z ważniejszych parametrów każdego silnika. Można powiedzieć, że jest to siła generowana przez silnik. Im jest większa, tym nasz samochód jest bardziej elastyczny przy wyprzedzaniu lub jeździe pod górkę.
Stożkowy mechanizm różnicowy działa też w przypadku, gdy jedno koło zostanie całkowicie zatrzymane. Można to zaobserwować np. zimą, gdy jedno koło jest na suchym asfalcie, a drugie na lodzie.
Zaletą stożkowego mechanizmu różnicowego w porównaniu do mechanizmu na prostych zębach jest jego cicha praca, mały luz oraz prosta budowa.
W wielu samochodach terenowych istnieje możliwość zablokowania mechanizmu różnicowego (tylko przy małych prędkościach). Pomaga to w jeździe po trudnym terenie, gdzie nie można sobie pozwolić na poślizg lub zatrzymanie kół. Natomiast wiele samochodów sportowych posiada mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu, który w odróżnieniu od tradycyjnego, potrafi rozdzielać moc nawet na koło tracące przyczepność.
Wielu producentów samochodów stosuje różne rodzaje i nazewnictwo oznaczające napęd 4×4 (m.in.4WD, Quattro, Torsen, xDrive, AWD, 4Matic, Haldex. Może być to stały napęd, dołączany automatycznie lub mechanicznie (ręcznie).
Stały napęd 4×4
Mówimy, że pojazd posiada stały napęd na cztery koła, wówczas gdy moment obrotowy jest ciągle rozdzielany na obie osie, czyli posiada centralny mechanizm różnicowy. Mechanizm ten umożliwia jednoczesne rozdzielanie napędu na obie osie i synchronizowanie obrotów przedniej i tylnej osi, np. na zakrętach.
Zaletami takiego rozwiązania jest niewątpliwie możliwość napędzania jednocześnie wszystkich kół, duże prawdopodobieństwo przewidzenia zachowania się pojazdu oraz płynne działanie i radość z jazdy. Pojazdy z centralnym dyferencjałem raczej nie zaskakują podczas nagłych zmian warunków jazdy (np. podczas szybkiego pokonywania zakrętu i przejeździe z śniegu na asfalt). Najlepsze tego typu rozwiązania z centralnym dyferencjałem potrafią tak rozdzielić napęd na obie osie, w każdych warunkach jezdnych w zależności od potrzeb.
Do wad tego rozwiązania należy zaliczyć skomplikowaną budowę, wysokie koszty spalania i dużą masę.
Takie rozwiązanie stosuje się w pojazdach niemieckich producentów – Audi Quattro, BMW xDrive, Subaru oraz typowych terenówkach – Mitsubishi Pajero, Toyota Land Cruiser czy Land Rover Discovery.
Pełnoprawne terenówki muszą posiadać opcję blokady centralnego mechanizmu różnicowego. Zdarzają się sytuacje, gdy nasz samochód zostaje unieruchomiony w trudnym terenie. Dzieje się tak wtedy, kiedy jedna oś pojazdu ślizga się lub nie ma kontaktu z podłożem. Aby wybrnąć z takiej opresji przydaje się blokada mechanizmu różnicowego. Typowe terenówki posiadają ręczną blokadę centralnego dyferencjału, działającą tylko przy małych prędkościach i kołach ustawionych na wprost.
Napęd dołączany ręcznie…
Kolejnym rodzajem napędu 4×4 jest napęd dołączany ręcznie, czyli aktywowany za pomocą dźwigni lub przycisku. W pojazdach w których znajduje się taki rodzaj napędu stale napędzana jest tylko jedna oś. Natomiast drugą w każdej chwili możemy „dołączyć”. Ten rodzaj napędu najczęściej występuje w typowych terenówkach: Suzuki Jimmy, Nissan Patrol, Jeep Wrangler, gdzie za pomocą dźwigni lub przycisku kierowca dołącza napęd drugiej osi. Takie samochody wyposażone są również w reduktor, zwiększający siłę napędu i jednocześnie zmniejszający znacznie jego prędkość.
Za plus tego typu napędów można uznać prostą konstrukcję, niskie koszty produkcji, mniejsze zużycie opon nienapędzanej osi oraz lepsze prowadzenie niż w pojazdach z napędem tylko na jedną oś.
Wadą jest natomiast wolniejsze działanie niż w przypadku stałego napędu, mniejszy komfort jazdy oraz wibracje przy załączonych obu napędach.
…czy automatycznie?
Ten drugi rodzaj napędu dołączanego automatycznie najczęściej wykorzystywany jest w samochodach osobowych 4×4 oraz SUV-ach. Rozwiązanie to jest kompromisem pomiędzy stałym napędem na cztery koła, a dołączanym ręcznie. Zasada działania tego rozwiązania bazuje na stałym napędzaniu przez silnik jednej osi pojazdu, natomiast napęd drugiej osi jest realizowanych za pomocą sprzęgiełka wielopłytkowego (wiskotycznego). Głównym zadaniem tego sprzęgiełka jest utrzymanie niewielkiego poślizgu pomiędzy dwoma osiami pojazdu. Powoduje to zastąpienie centralnego mechanizmu różnicowego w jeździe po utwardzonej nawierzchni. Siła ścisku sprzęgiełka uzależnia moment przenoszony na drugą oś, która załącza się w momencie wystąpienia poślizgu któregoś koła lub osi.
Budowa tego rozwiązania jest niedroga i chętnie stosowania w wielu pojazdach, np. BMW X5, Mitshubishi Outllander, Toyota RAV4 czy Volvo XC90.
Część producentów rozwiązanie tego typu klasyfikuje jako stały napęd 4×4, ponieważ rozdział mocy na poszczególne osie przypada w różnych konfiguracjach, np. (od 10 do 50 proc.) na tylną oś, a pozostała część na przednią oś. Jednak rozwiązanie to nie jest tak przewidujące jak stały napęd 4×4 – tutaj kierowca może zostać zaskoczony zachowaniem się auta w krytycznych sytuacjach. Napęd ten nie sprawdza się również w trudnym terenie.
Rodzaje napędu automatycznego
Automatycznie dołączany napęd może mieć kilka rozwiązań w zależności od producenta. Spotkać możemy bardzo proste rozwiązanie, jakim jest, wspomniane już tzw. sprzęgiełko wiskotyczne (wielotarczowe), które jest zanurzone w specjalnym oleju silnikowym. W momencie wystąpienia poślizgu jednej osi, płytki pracujące w owym oleju zaczynają „sklejać” się ze sobą co powoduje przeniesienie napędu na drugą oś.
Dużo lepszym rozwiązaniem jest sterowane elektromagnetycznie sprzęgło wielotarczowe. Rozwiązanie to jest sterowane komputerowo za pomocą elektromagnesu, który decyduje, ile momentu przekazać na drugą oś. Napęd xDrive działa analogicznie jak elektromagnes, jednak w tym przypadku sterownie odbywa się przy pomocy silnika elektrycznego.
Ostatnim rozwiązaniem jest sterowanie hydrauliczne Haldex, w którym specjalna pompa oleju wychwytuje różnicę prędkości dwóch osi. Wtedy płytki są ściskane w wyniku nacisku oleju na tłok i dołączana jest druga oś. Tutaj także komputer steruje dodatkowymi zaworami, które potrafią zmieniać ścisk płytek w zależności od potrzeb.
Podsumowanie
Kupujący samochód z napędem na cztery koła, mają duże pole wyboru odpowiedniego dla siebie typu napędu. Każdy musi zadać sobie pytanie do czego będzie wykorzystywał swój samochód, czyli w jakich warunkach terenowych będzie się nim poruszał. Jeśli chcemy poruszać się po asfaltowych drogach, a tylko w zimie zależy nam na tym, aby bez problemu dojechać do domu w górach, w zupełności wystarczy nam dołączany automatycznie napęd drugiej osi.
Osoby szukające mocniejszych wrażeń z jazdy powinni zastanowić się nad kupnem samochodu z aktywnym napędem na dwie osie jakim jest, np. napęd xDrive.
Ci, którzy potrzebują swojego samochodu do jazdy w warunkach górskich lub leśnych, jako najlepsze rozwiązaniem bez wątpienia, powinni wybrać typową terenówkę, jak, np. Mitsubishi Pajero.
