Pohon všech kol - Jistota čtyř

Nejjednodušší rozdělení pohonu všech kol je na trvalý a řaditelný. Trvalý může být buď s pevným nebo proměnným dělením točivého momentu mezi nápravami, řaditelné se rozlišují podle toho, zda mají trvale poháněnou přední nápravu a připojuje se zadní, anebo naopak; zda to dělá řidič, či k tomu dochází automaticky. V souvislosti s velkým rozmachem automobilů kategorie SUV a snahou o snižování spotřeby, resp. emisí CO2, je nejrozšířenější systém s trvale poháněnými předními koly a připojováním zadních. Jeho základem bývá lamelová elektrohydraulicky nebo elektromagneticky ovládaná spojka, nahrazující mezinápravový diferenciál, která buď pracuje samočinně, anebo řidiči umožňuje volbu dvou, resp. tří režimů. Typickým představitelem plně samočinného systému je lamelová spojka Haldex, kterou najdeme např. ve vozech koncernu Volkswagen, ale i u značek Opel, Saab, Volvo a dalších. U první až třetí generace spojka potřebovala k sepnutí protočení předních kol, neboť potřebný tlak se generoval pomocí unikátního mechanismu, v němž se odvalují válcové elementy, spojené s pístky a umístěné na přírubě vstupního hřídele, po vačce na výstupním hřídeli.

Čtvrtá generace, použitá například u vozů Škoda Superb a Yeti, dostala vlastní elektronicky řízený tlakový okruh, takže k aktivaci spojky dojde už při rozjezdu. Navíc má další přídavnou lamelovou spojku, umožňující aktivní řízení točivého momentu mezi zadními koly (eLSD). Unikátní hydrostatický systém používá Honda CR V. Ten tvoří dvě čerpadla a lamelová spojka, která se spíná rozdílným tlakem oleje, vyvolaným odlišnými otáčkami předních a zadních kol. Pokud jsou otáčky předních a zadních kol stejné (bez prokluzování), množství oleje vypouštěné předním čerpadlem a nasávané zadním čerpadlem je stejné. Nevytváří se tak hydraulický tlak spínající spojku v olejové lázni a zadní kola nejsou poháněna. Při rozdílných otáčkách množství oleje vypouštěného předním čerpadlem převyšuje množství oleje nasávaného zadním čerpadlem, čímž se vytváří hydraulický tlak, který sepne spojku a ta připojí zadní kola.

Některé vyspělejší volitelné systémy (například Mitsubishi Outlander, Nissan X Trail a další) nabízejí tři režimy pohonu. Jsou to 2WD, tedy jen pohon předních kol; Auto, jenž samočinně upravuje sepnutí spojky (150 až 200 ms, rozepnutí za 80 ms) a tím i rozdělení točivého momentu podle okamžitých podmínek zjištěných od různých senzorů (otáčky kol, sešlápnutí plynového pedálu) pro připojení druhé nápravy; a Lock, který napevno sepne spojku na poměr 50:50 % točivého momentu pro pohon kol obou náprav. Po překročení určité rychlosti (zpravidla 40 km/h) Lock přejde do režimu Auto.

Řaditelné systémy s trvale poháněnou zadní nápravou a připojovanou přední jsou výsadou terénních automobilů včetně pick-upů, neboť pohon zadních kol je výhodný pro tažení těžkých přívěsů. Důležitou součástí tohoto konstrukčně velmi náročného (a drahého) řešení je rozdělovací převodovka, většinou se sestupným převodem (terénní redukcí). Některé typy mají ještě mezinápravový diferenciál (např. Mitsubishi Pajero) nebo lamelovou spojku (Nissan Pathfinder). Automobily, které jej nemají (Jeep Wrangler, Suzuki Jimny), jsou pro možnost připojit přední kola za jízdy vybaveny mechanicky nebo pneumaticky ovládanou volnoběžkou, anebo synchronizační spojkou (většinou kuželovou). Díky ní je možné připojit přední kola i do rychlosti až 100 km/h. Řidič má na výběr většinou režimy 2H (pohon zadních kol), 4H (pohon všech kol) a 4L (pohon všech kol se zařazenou redukcí). Součástí mezinápravového diferenciálu je také jeho závěr.

Trvalý pohon všech kol patří k těm nákladnějším systémům. V hnacím řetězci musí být vloženo zařízení rozdělující točivý moment, což je buď mezinápravový diferenciál, nebo spojka. Ta se ovládá pasivně rozdílem otáček vstupního a výstupního hřídele nebo prostřednictvím aktivního členu. Trvalý pohon lze dále dělit podle toho, zda je poměr dělení točivého momentu mezi nápravami pevně určený, či se může měnit. V prvním případě je to dáno převodovým poměrem v rozdělovací převodovce, jejíž součástí je mezinápravový diferenciál (nebo viskózní spojka). Ten může být buď pevně uzavíratelný (např. Land Rover Defender nebo Suzuki Grand Vitara), či může mít zvýšenou svornost (např. Jeep Grand Cherokee). Součástí rozvodovek opravdových terénních vozů je redukce. Trvalý pohon všech kol se objevuje také u osobních automobilů, v Evropě většinou u prémiových značek. U systému Merce­des-Benz 4Matic s planetovým mezinápravovým diferenciálem se v průběhu generací měnil poměr dělení od 35:65 přes 40:60 až na 45:55 % u současných vozů s převodovkou 7G Tronic.

Mezinápravový planetový diferenciál tvoří i základ pohonu Subaru Symmetrical AWD, kde se dělí moment v poměru 50:50 % s manuální převodovkou. Jeho součástí je viskózní spojka zvyšující svornost. Vozidla se samočinnou převodovkou mají tento poměr 36,6:63,4 % ve prospěch zadní nápravy a svornost zvyšuje elektrohydraulicky řízená lamelová spojka, která v extrémních případech dokáže dostat i 100 % momentu na jednotlivé nápravy. Subaru tento systém spolupracující s elektronickou stabilizací nazývá VTD (Variable Torque Distribution).

S aktivním dělením točivého momentu pracuje i BMW xDrive, jehož rozdělovací převodovka byla v poslední generaci odlehčena o 2 kg a její vnitřní ztráty sníženy skoro o třetinu. Tvoří ji řetězový převod (X1/3/5/6) nebo čelní ozubené soukolí (řady 3/5/7) a změnu rozdělení momentu (od základních 40:60 až do 0:100 % ve prospěch zadní nápravy) zajišťuje místo diferenciálu lamelová spojka. Ta se bleskově aktivuje (100 ms) elektromotorkem přes pákový mechanismus připomínající nůžky. Spojka dostává povely od vlastní řídicí jednotky a přes datovou sběrnici FlexRay je zapojena do stabilizačního systému DSC, jenž tak může pro řešení kritické jízdní situace využít nejen brzdy či snížení výkonu motoru, ale právě i aktivně řízený pohon všech kol. Ten dosahuje neustálou změnou rozdělení momentu mezi nápravami výrazného stabilizujícího účinku.

Do skupiny pohonů všech kol s měnitelným poměrem dělení patří i systémy s diferenciály typu Torsen (A, B, C), používané například ve vozech Audi, Alfa Romeo nebo Lexus, jež však pracují na čistě mechanickém principu. Svornost těchto diferenciálů se zvyšuje vzájemným třením mezi jednotlivými částmi planetového či šnekového soukolí. Jede-li vozidlo rovně po suché vozovce, otáčí se diferenciál jako celek. V zatáčce nebo na povrchu s horší adhezí, kdy je tendence k rozdílným otáčkám, začnou vnitřní části diferenciálu rotovat, dochází ke kontaktům a ke ztrátám třením. Výsledkem je nerovnoměrné rozdělení točivého momentu mezi nápravami. Svornost je daná výrobou, pohybuje se od dvaceti do šedesáti procent a nemůže se měnit.

Nejjednodušší pohon všech kol představují pasivní systémy s viskózní spojkou, jaké používá Fiat Panda nebo Suzuki Swift. Pracují na principu tření v kapalině; čím větší je rozdíl otáček, tím větší je tření v kapalině mezi lamelami a více točivého momentu se přenese na zadní kola. Maximální možné rozdělení je v poměru 50:50 %. Přestože se zadní kola připojují až při prokluzu předních, už při nulovém rozdílu otáček spojka přenáší točivý moment, takže jde o trvalý pohon všech kol. Spojku tvoří sada vnějších lamel spojených se skříní spojky, resp. vstupním hřídelem, a vnitřních lamel, spojených s výstupním hřídelem. Lamely mívají tloušťku 0,6 až 0,9 mm a mezi sebou mezeru asi 0,35 mm. Velké nároky jsou také na viskózní olej, který musí odolávat vysokým teplotám. Se vzrůstající teplotou totiž klesá velikost přenášeného točivého momentu.


Zdroj: Automobil 03/11
Autor: Michal Štengl

Fotogalerie