Napęd 4×4, AWD, 4WD, stały, dołączany, automatyczny… rozwój w tej dziedzinie budzi podziw, ale też wprowadza pewne zamieszanie w nazewnictwie i nie wszyscy wiedzą, co tak naprawdę pracuje pod ich autem. Mam zamiar rozwiać wszelkie wątpliwości i usystematyzować, a być może tylko uaktualnić waszą wiedzę w tym zakresie.
Zacznijmy od definicji najważniejszych pojęć użytych w artykule:
- mechanizm różnicowy (dyferencjał) – zębata przekładnia mechaniczna pełniąca rolę mechanizmu różnicującego prędkość obrotową pomiędzy dwoma wałkami – półosiami (prawą i lewą) lub wałami napędowymi (przednim i tylnym).
- sprzęgło płytkowe – sprzęgło automatycznie dołączające napęd jednej osi, gdy zostanie wykryty nadmierny poślizg kół stale napędzanych. Może się to odbywać także wtedy, gdy tak zarządzi elektronika, na przykład zawsze podczas ruszania czy przyspieszania, a także w zakręcie.
- mechanizm różnicujący – każdy mechanizm różnicujący prędkość pomiędzy wałkami – może to być zarówno dyferencjał jak i sprzęgło płytkowe.
- moment obrotowy = siła napędowa pochodząca z silnika i trafiająca na poszczególne osie, a w następstwie tego na koła.
- Oś stale napędzana – oś, która w układzie napędowym zawsze przenosi siłę napędową, niezależnie od warunków i trybów jazdy.
- Oś dodatkowa (pomocnicza) – oś, która przenosi siłę napędową tylko wtedy, gdy zostanie dołączona – ręcznie lub automatycznie
Zastrzegam, że nie są to definicje zgodne z jakimkolwiek podręcznikiem, lecz umowne, mające ułatwić wam zrozumienie tekstu, a jednocześnie przyjęcie ich zakłada, że ty czytelniku i ja jako autor posługujemy się tym samym językiem, definicjami.
Czym jest stały napęd na cztery koła?
Stały napęd na cztery koła jest rozumiany na trzy sposoby, dlatego należy wyjaśnić raz na zawsze czym jest. Oto najpopularniejsze „definicje”, czyli sposoby rozumienia stałego napędu na cztery koła:
- Definicja błędna – stały napęd na cztery koła to układ, który sprawia, że podczas jazdy zawsze napędzane są cztery koła.
- Definicja błędna – stały napęd na cztery koła to taki napęd, w którym rozdział siły napędowej na obie osie zawsze jest w proporcji 50:50, czyli tyle samo momentu trafia na przednią co na tylną oś.
- Definicja prawidłowa – stały napęd na cztery koła jest układem napędowym z określonym na stałe rozdziałem momentu obrotowego pomiędzy oś przednią i tylną. Napęd taki może realizować wyłącznie mechanizm różnicowy, niezależnie od konstrukcji, zatem może to być zarówno rozkład 50:50 jak i na przykład 40:60, ale zawsze ta proporcja jest stała. Sprzęgło płytkowe nie może realizować stałego napędu na cztery koła, ponieważ rozkład siły napędowej jest zmienny, nie utrzymuje stałej proporcji rozdziału między osiami.
Czym jest dołączany napęd na cztery koła?
Dołączany napęd na cztery koła to taki napęd, w którym stale realizowany jest napęd na jedną z osi, a druga zostaje dołączona ręcznie lub automatycznie w razie potrzeby.
Ręcznie dołączany napęd na cztery koła to najprostszy układ napędowy, od dziesięcioleci znany w samochodach terenowych. Obecnie stosuje się go głównie w pick-upach, takich jak Nissan Navara, Ford Ranger, a także w prostych samochodach terenowych jak Suzuki Jimny. W tym systemie stale napędzana jest oś tylna, a kierowca może przyciskiem, pokrętłem lub dźwignią dołączyć do napędu oś przednią.
Pomiędzy osiami nie występuje żaden mechanizm różnicujący, zatem napęd jest zblokowany i prędkość obrotowa przedniej osi jest równa prędkości osi tylnej. Nie należy tego mylić ze stałym rozdziałem momentu obrotowego – to największy błąd występujący w próbie zrozumienia działania napędu na cztery koła.
Ze względu na fakt, że przednia oś kręci się zawsze z tą samą prędkością co oś tylna, nie należy korzystać z włączonego napędu na cztery koła na drogach utwardzonych, ponieważ generuje to duże naprężenia w układzie napędowym. Jednak również dzięki tej konstrukcji, w każdej sytuacji przynajmniej dwa koła przenoszą siłę napędową, w przeciwieństwie do klasycznego stałego napędu na cztery koła, w którym w najgorszej sytuacji tylko jedno koło przenosi siłę napędową.
Automatycznie dołączany napęd na cztery koła to rozwiązanie bardziej skomplikowane mechanicznie, ponieważ pomiędzy osiami znajduje się mechanizm różnicujący. Natomiast funkcjonalnie jest to rozwiązanie prostsze, ponieważ napęd realizowany stale na jedną oś zmienia się w napęd na obie osie bez ingerencji kierowcy. Rolę mechanizmu różnicującego pełni niemal zawsze międzyosiowe sprzęgło płytkowe, które zarządzane elektroniką – rzadziej hydraulicznie – płynnie dołącza napęd dodatkowej osi. Rzadko spotykanym rozwiązaniem jest zastosowanie dwóch sprzęgieł blokujących tylny mechanizm różnicowy i taka konstrukcja w pełni zastępuje międzyosiowy mechanizm różnicujący – przykładowo w Fordzie Focusie RS czy Oplu Insignii 4×4.
Jak działa innowacyjny napęd Ford Performance All-Wheel-Drive w Focusie RS?
Najprostsze systemy mechaniczne (hydrauliczne sprzęgła wiskotyczne) reagują na różnicę prędkości obrotowej osi przedniej i tylnej. Najlepszym przykładem jest Suzuki Ignis. Jeśli przednia oś kręci się szybciej od tylnej, wówczas sprzęgło wielopłytkowe sprzęga ze sobą kolejne partie płytek, które przenoszą proporcjonalnie do tego sprzęgnięcia siłę napędową na oś tylną.
W bardziej zaawansowanych systemach zarządzanych elektroniką, poza różnicą prędkości obrotowej pomiędzy osiami, „pretekstem” do załączenia dodatkowej osi jest dodanie przez kierowcę gazu, skręt kierownicą czy włączenie systemu ABS. Napęd taki działa szybciej i sprawniej, a w niektórych rozwiązaniach dochodzi do niemal pełnego zablokowania sprzęgła. Niektóre auta, z reguły SUV-y, dają możliwość manualnego zablokowania sprzęgła płytkowego przyciskiem lub pokrętłem.
W języku marketingowym „na jedną z osi może trafić nawet 100 proc. momentu obrotowego” oznacza w języku technicznym tyle, co „dochodzi do pełnego zblokowania sprzęgła”. Warto też wiedzieć, że w przeciwieństwie do zwykłych, hydraulicznych sprzęgieł wiskotycznych, sprzęgła zarządzane elektroniką zazwyczaj przenoszą w każdych warunkach niewielką siłę napędową na oś dołączaną. Oznacz to, że zawsze napędzane są cztery koła, ale nie oznacza, że mamy do czynienia z napędem stałym (patrz błędne definicje). Jeśli do tego nie dochodzi, mamy do czynienia z napędem odłączanym, czyli takim, w którym sprzęgło całkowicie wyłącza oś pomocniczą i dołącza ją w razie potrzeby.
Czy napęd może być jednocześnie stały i dołączany?
Wbrew pozorom tak. Jedno drugiego nie wyklucza, o czym świadczy najbardziej zaawansowany technicznie rodzaj napędu na cztery koła w samochodach terenowych jakim jest Super Select Mitsubishi. Jest to stały napęd na cztery koła realizowany centralnym (międzyosiowym) mechanizmem różnicowym z możliwością mechanicznego odłączenia na stałe przedniej osi. Czyli mamy do czynienia z napędem stałym i dołączanym mechanicznie w jednym. Można w tym przypadku użyć określenia napęd mieszany.
Napęd Super Select Mitsubishi – dlaczego jest najlepszy?
Nieco innym rodzajem napędu mieszanego jest ten, stosowany w nowym Jeepie Wranglerze. Tu mamy bowiem do czynienia z napędem dołączanym zarówno automatycznie jak i ręcznie. Gdy drążek reduktora ustawiony jest w pozycji 2H, stale napędzana jest tylko tylna oś. Tryb 4Auto przestawia układ napędowy w napęd dołączany automatycznie. Oznacza to tyle, że stale napędzana jest wciąż tylna oś, ale przednia dołącza się automatycznie w razie potrzeby. Tryb 4H Part Time powoduje zblokowanie napędu na obie osie, czyli wyrównanie prędkości obrotowej pomiędzy osią przednią i tylną, jak w tradycyjnych napędach dołączanych ręcznie.
Na czym polega różnica między AWD i 4WD?
Zasadniczo różnica jest znacząca, ale należy pamiętać, że jest to jedynie nazwa, znak, marketing, zatem przez producentów skróty AWD i 4WD nie muszą być wykorzystywane zgodnie z ich definicją, która swoją drogą też jest jedynie umowna.
AWD (All Wheel Drive) – oznacza stały napęd na cztery koła
4WD (Four Wheel Drive) – oznacza dołączany napęd na cztery koła, zarówno automatycznie jak i ręcznie
Warto jeszcze zaznaczyć, że każdy producent ma prawo do stosowania własnych nazw systemów napędu na cztery koła, a AWD i 4WD oraz 4×4 są takimi, których nie zarezerwowała na wyłączność żadna marka. Dlatego nie zdziwcie się, że AWD w jednym samochodzie oznacza co innego niż w innym, a to samo dotyczy, choć rzadziej, znaku 4WD.
