Pohon všech kol. Kdy to všechno začalo, jaké jsou druhy a proč je lepší ho mít?

První osobní automobil s pohonem všech kol byl u společnosti Daimler vyroben v roce 1907. Od té doby prošly automobilové technologie velkou revolucí. Jedna věc se však nezměnila. Pohon všech kol je nejlepší způsob, jak zajistit správnou trakci, píše server Ultra Vision.

Proč je pohon všech kol lepší?

Systémy pohonu předních a zadních kol mohou na hnaná kola přenášet nadměrný hnací moment. Je to dáno tím, že na jednu nápravu zde připadá dvojnásobek točivého momentu motoru než u pohonu všech kol. V zatáčce, kde působí i boční setrvačné síly, se všechna tato zatížení mohou sčítat a dochází ke ztrátě stability vozidla a přetížené kolo začne prokluzovat.

Systém pohonu všech kol, který rozděluje hnací moment mezi všechna čtyři kola, je přitom vyváženější. Výsledkem jsou neutrálnější jízdní vlastnosti a minimální ztráta přilnavosti, a to i při průjezdu zatáčkou. Pokud však jedno kolo začne na kluzkém povrchu ztrácet přilnavost, ostatní tři kola mají dostatečnou přenosovou kapacitu, aby to vyrovnala.

Při porovnání systémů s jednou nápravou a 4×4 vidíme, že druhý jmenovaný systém má větší schopnost přenášet výkon, a proto je bezpečnější. Moderní řešení samozřejmě umožňují omezit jízdní momenty u vozů s pohonem jedné nápravy a minimalizovat riziko smyku. Pokud jsou však poháněna všechna čtyři kola a výkony motorů jsou srovnatelné, chování vozu se lépe ovládá a zrychlení je mnohem lepší.

Trocha historie aneb kdy to všechno začalo

Paul Daimler (syn Gottlieba Daimlera), technický ředitel německé společnosti Daimler Motoren Gesellschaft (DMG), vyvinul první dva vozy s pohonem všech kol pro armádu Rakouska-Uherska již v roce 1905. Navzdory vynikajícím výsledkům se tato první dopravní a průzkumná vozidla s pohonem všech kol v armádě nepoužívala. To bylo pravděpodobně způsobeno tím, že velení stále cítilo silný sentiment vůči koňským povozům. Oba vozy byly prodány společnosti Krupp AG. Nicméně speciální vozidla s pohonem všech náprav si v následujících letech postupně získávala místo v armádě. Pomocí této technologie byly vyrobeny traktory, skříňová nákladní auta a sanitky.

Důležitým datem je rok 1907, kdy společnost DMG obdržela příkaz od Bernharda Dernburga, státního tajemníka pro africké kolonie. Objednávka se týkala spolehlivého vozu, který vydrží dlouhé cesty na špatném povrchu. Jediný exemplář tohoto osobního vozu s pohonem všech kol byl postaven na podvozku dodávky a Bernard Dernburg s ním najezdil mnoho kilometrů v Africe. Tento první osobní model s pohonem všech kol je dnes známý jako Dernburg.

Od této doby začal také intenzivní vývoj automobilů s pohonem více než jedné nápravy, ale pouze pro nákladní a vojenské verze. I po druhé světové válce byly tyto modely vyvíjeny pouze ve verzích pro armádu (dopravní, průzkumná a speciální vozidla) a pro práci v obtížných podmínkách – terénní vozidla. Vývoj pohonu všech kol u osobních automobilů začal až v roce 1971 díky společnosti Subaru a modelu Leone.

Další průlom přišel v roce 1980 s modelem Audi Quattro.

Jak funguje systém pohonu všech kol v terénních verzích?

U vozů s pohonem jedné nápravy se hnací moment z převodovky přenáší na kola pouze prostřednictvím hlavní převodovky. Problém nastává, když je třeba přenést pohon na více náprav.

Nejjednodušší je použít rozdělovací skříň, která přenáší část točivého momentu na jednu nápravu a část na druhou. Mnozí si jistě vzpomenou na přídavnou řadicí páku, která umožňovala volbu rychlostí 2H, 4H, N a 4L. Toto řešení se používalo u klasických terénních vozidel a dodnes se s ním setkáváme např. u verzí pick-up. Jenže dnes mají tyto vozy místo přídavné páky knoflík a přepínání převodového poměru probíhá elektromechanicky po zvolení možnosti.

Uvedená označení naznačují, že máme:

2H – pouze pohon zadních kol, silniční převod (High);
4H – pohon všech kol, silniční převod;
N – neutrální poloha
4L – pohon všech kol a terénní převodovka (Low).

Poslední pozice 4L vyplývá ze skutečnosti, že terénní vozidla potřebují nejen pohon všech kol, ale také zvýšení točivého momentu. Proto se při volbě této možnosti zapojí nejen pohon obou kol, ale také další redukční převodovka. Takový převodový poměr, běžně označovaný jako terénní umožňuje znásobit hnací sílu na kola, což je užitečné v obtížných terénních podmínkách.

Výhodou tohoto typu řešení je jednoduchá a odolná konstrukce a vysoká mechanická pevnost. Další nespornou výhodou je plná kontrola řidiče nad volbou pohonu.

A jak funguje systém pohonu všech kol v civilních osobních automobilech?

Co je však výhodou při jízdě v terénu, je v osobním automobilu nebo SUV zbytečné. Zaprvé, nikdo nejezdí v terénním autě nebo SUV a zadruhé, nikdo nechce mít v rodinném autě další páky a další zásahy. Proto byl použit automatický centrální diferenciál, který umožnil trvalý pohon všech kol. Nejznámějším řešením v tomto případě je viskózní spojka (známá také jako viskózní spojka). Existují dvě varianty: standardní viskózní spojka a spojka Haldex.

Standardní viskózní spojka

Konstrukce spojky využívá změny viskozity silikonového oleje v závislosti na teplotě a tlaku. V pouzdře ve tvaru válce jsou umístěny dva balíky ocelových desek. První sada desek je spojena drážkováním s hnacím hřídelem zadní nápravy. Druhý paket, který je propojen se skříní, je připojen ke vstupnímu hřídeli hlavní převodovky, která dodává pohon předním kolům.

Desky v balíčcích se umísťují střídavě a mezi ně se vkládá silikonový olej. Pokud není mezi oběma hřídeli rozdíl v rychlosti (kola obou náprav se odvalují stejně), desky se vůči sobě nepohybují a nepřenáší se žádný točivý moment. Při prokluzu kol dochází k rozdílu otáček hřídelů. V důsledku toho se jeden pár desek otáčí rychleji než druhý a teplota a tlak oleje uvnitř skříně se v důsledku tření zvyšují. V důsledku toho začne olej přenášet tangenciální síly, které se s rostoucím skluzem zvyšují. Tím se zvýší točivý moment přenášený na zadní kola (trvale nepoháněná náprava).

Výhodou tohoto řešení je relativně nízká cena systému, jeho jednoduchá konstrukce, bezporuchovost a bezúdržbovost. Dalším důležitým faktorem je absence stálého přívodu točivého momentu na kola druhé nápravy, což snižuje spotřebu paliva. Problémem je zpoždění přenosu točivého momentu na druhou nápravu, protože doba zpoždění je přibližně 1 sekunda.

Spojka Haldex

V tomto případě systém kromě vlastností silikonového oleje využívá také čerpadlo pro zvýšení tlaku a rozsáhlou elektroniku pro řízení přenosu točivého momentu. Změnila se také konstrukce spojky, kde se nespojují talíře, ale dva hřídele procházející spojkou.

Díky neustálému vývoji systému Haldex je nyní na trhu již 5 generací tohoto typu pohonu. V prvním případě se o blokování spojky a přenos točivého momentu stará hydraulické čerpadlo. U druhé generace čerpadlo spolupracuje s elektrickými ventily, které plynuleji regulují blokování. Ve třetí generaci bylo zavedeno elektrické čerpadlo, které pomáhalo hydraulickému čerpadlu. Ve čtvrté generaci bylo hydraulické čerpadlo odstraněno a nahrazeno elektronicky řízeným čerpadlem. Pátá generace představuje vývoj čtvrté generace, především z hlediska snížení hmotnosti a vnitřního odporu. Vše tak nyní funguje rychleji, plynuleji a díky provázanosti elektronického systému s ABS, ESP atd. se jeho činnost více přizpůsobuje podmínkám na silnici.

Systém Subaru Symmetrical AWD

Když už mluvíme o pohonu všech kol, musíme zmínit systém Symmetrical AWD, který je základem konstrukce vozů Subaru. Tento systém se skládá z podélně uloženého, vpředu umístěného, horizontálně protilehlého motoru SUBARU BOXER a hnacího ústrojí. Máme tedy převodovku s předním diferenciálem a poloosami stejné délky, hnací hřídel umístěnou v ose vozu vedoucí k zadnímu diferenciálu a konečně zadní hlavní převodovku a zadní poloosy, rovněž stejné délky.

Druhou charakteristikou systému Symmetrical AWD je, že umožňuje, aby byl celý systém, především však motor a převodovka, namontován co nejníže ve voze. Tímto způsobem se snižuje poloha těžiště celého vozidla. To má přímý vliv na stabilitu vozu v zatáčkách, protože vozidlo nemá tendenci se samo od sebe silně naklánět, není třeba tomu čelit extrémně tuhým nastavením odpružení. To znamená, že odpružení má dostatečný zdvih a kola dobře fungují i na nerovném povrchu.

Pohon AWD v hybridech

Hybridní systémy změnily pohled na pohon 4WD. Například hybridy Lexus NX 300h a RX 450h používají elektronicky řízený systém pohonu všech kol E-Four. Přední kola jsou poháněna přímo hybridní pohonnou jednotkou s plynulou převodovkou e-CVT, která kombinuje výkon spalovacího motoru a elektromotoru. Zadní náprava je poháněna integrovaným samostatným elektromotorem o výkonu 68 koní (točivý moment 139 Nm) s vlastním regulátorem výkonu, redukční převodovkou a diferenciálem.

Systém E-Four, který se používá v crossoverech Lexus, poskytuje výhody pohonu všech kol bez nevýhod v podobě zvýšené spotřeby paliva nebo prodlevy. Další výhodou jsou jeho malé rozměry, relativně nízká hmotnost a jednoduchost, což přispívá k jeho trvanlivosti a spolehlivosti.

Budoucnost?

Pohon všech kol prošel masivním vývojem a modernizací spolu s rozvojem technologií. Nejnovějším stupněm je použití elektromotorů připojených k zadní části klasických verzí s pohonem předních kol. Toto řešení bude jistě budoucností pohonu všech kol. Je jednodušší a levnější než klasický pohon zadní nápravy. Kromě toho zajišťuje rychlejší provoz a snižuje spotřebu paliva, a tím i emise výfukových plynů.

Zdroj: ultra-vision.com

Diskuze Vstoupit do diskuze