Hydraulický pohon – HAD v nabídce Mercedes-Benz

Novinkou v nabídce německého výrobce je přídavný hydrostatický pohon kol přední nápravy, který svým způsobem řeší okamžitou, ale krátkodobou potřebu řidiče, především stavebního vozidla, využít pohon kol všech náprav. 

Z pohledu globálního automobilového průmyslu vlastně o žádnou extra novinku nejde. Se systémem hydraulického pohonu kol přední nápravy u stavebních vozidel, ale i vozidel jiného určení, přišel již před lety na automobilový trh těžkých nákladních vozidel německý rival MAN. Navíc hydraulický pohon kol je sám o sobě pořádně vousatou záležitostí. MAN uvedl v roce 2006 do své nabídky velmi jednoduchý systém MAN HydroDrive, který si od té doby našel celou řadu zákazníků. Nicméně zcela jistě se nestal hlavním prodejním artiklem, a to ani v případě stavebních vozidel. O zhruba pět let později představil stejný systém, s pojmenováním OptiTrack, francouzský Renault Trucks. A tři měsíce poté oznámilo i Volvo skutečnost, že takový pohon kol přední nápravy testuje u svých lesovozů, nicméně do sériové výroby jej nezařadilo. V roce 2015 tedy přichází s velmi podobným systémem, ovšem s možností regulace dodávaného točivého momentu, též Mercedes-Benz a stejně jako u konkurence, i ve Stuttgartu je marketérům jasné, že nejde o výrobek hlavního proudu, ale jen o jakýsi technický doplněk vycházející vstříc zákazníkům.

Mercedes-Benz a Poclain

Zkratka HAD znamená Hydraulic Auxiliary Drive, hydraulický doplňkový pohon jako podpora rozjezdu. Mezi přednosti hydraulického pohonu, v porovnání s pohonem mechanickým, patří relativně nízká vlastní hmotnost, nižší spotřeba paliva a emise i rozmanité možnosti konfigurace vozidla. Systém HAD byl vyvinut značkou Mercedes-Benz s využitím komponentů společnosti Poclain (stejně jako to udělala výše uvedená konkurence), největšího světového výrobce hydraulických systémů pohonu. Příslušné komponenty byly přizpůsobeny a integrovány do konstrukce vozidla. Zejména důležitá řídicí technika pochází od značky Mercedes-Benz. 

Ovládání systému HAD je pro řidiče maximálně jednoduché. K aktivaci doplňkového pohonu stačí stisknutí tlačítka na přístrojové desce. K tomu může dojít během jízdy na silnici před vjezdem na staveniště nebo kdykoli v terénu. Řidič vozidla Arocs HAD tímto způsobem zvládne i nepředvídatelné situace. Používání pohonu je mimořádně flexibilní. Řidič může nezávisle na aktivaci systému HAD zapnout uzávěrky diferenciálu. V závislosti na situaci je tak možná i jízda jen s uzavřeným diferenciálem zadní nápravy a bez doplňkového pohonu přední nápravy. HAD je pro vozy modelové řady Arocs nabízen v mnoha variantách. Zpočátku se to týká vozidel s konfigurací náprav 4x2, 6x2 s vlečenou nápravou a 6x4, vždy v kombinaci se vzduchovým odpružením zadních náprav s motorem OM 470 nebo OM 471 a převodovkou Mercedes PowerShift 3 (12 nebo 16 stupňů). Ve všech těchto provedeních se HAD dodává rovněž pro modely řad Actros a Antos. Zásadními komponenty systému jsou: vysokotlaké čerpadlo, přední náprava s hydraulickými motory v nábojích kol, boční modul a ventilový blok. Hydraulické komponenty jsou vzájemně propojeny systémem vedení s různými tlaky.

Srdcem je vysokotlaké čerpadlo

Srdcem systému HAD je výkonné vysokotlaké čerpadlo, které je umístěno centrálně na motoru a poháněno přímo soustavou ozubených kol. Čerpadlo dosahuje výkonu až 112 kW a dává proud oleje s průtokem až 350 l/min a maximálním tlakem 450 barů. Přední náprava modelu Arocs HAD má obvyklou konstrukci s ocelovými pružinami a kotoučovými brzdami. Na pohled lze systém HAD rozpoznat od konvenčního pohonu podle odlišných nábojů kol. Náprava se dodává ve dvou tvarových variantách, což závisí na modelové řadě. Hydraulické motory v nábojích kol převádějí hydraulický tlak na mechanickou práci. Jedná se o radiální vícepístové motory s jedním centrálně umístěným pohonem a vždy deseti kruhově uspořádanými válci. Jejich písty s vodicími kladkami na vrcholu jsou střídavě stlačovány hydraulickým tlakem směrem ven proti vačkovému prstenci. Reakční sílou vzniká točivý moment, jímž jsou poháněna přední kola. Průtok hydraulických motorů v nábojích kol činí 934 centimetrů krychlových za otáčku, výkon vždy 40 kW a maximální točivý moment 6250 N.m na kolo. Do hydraulických motorů v nábojích kol je hydraulický olej přiváděn přímo prostřednictvím čepů nápravy a nábojů kol. Otočný rozdělovač v čepu nápravy chrání vysokotlaké hadice hydraulické soustavy před zkrutným namáháním při řízení. Systém odolává výhradně svislým pohybům při propružení kola, nikoli pohybům kola při řízení, což je velká výhoda pro životnost.

Hydraulický systém 450 barů

Hydraulický systém je tvořen třemi okruhy. Vysokotlaký systém s tlakem až 450 barů vytváří pracovní tlak pro činnost hydraulických motorů v nábojích kol na přední nápravě. Nízkotlaký systém pracuje s maximálním tlakem 30 barů a slouží k regulaci systému, udržuje písty hydraulických motorů v nábojích kol ve výchozí poloze, když jejich činnost není zapotřebí. Nízkotlaký okruh je kromě toho napojen na samostatný chladič. Třetím komponentem je beztlaké potrubí, které odvádí přebytečný hydraulický olej zpět do nádrže. V hydraulickém systému obíhá celkem 32 l oleje. Mercedes-Benz používá obvyklý syntetický olej pro převodovky nákladních vozidel s hvězdou. Jeho pracovní rozmezí od mínus 40 do plus 90 stupňů Celsia pokrývá dokonce i extrémní provozní podmínky. Za nízkých teplot je olej speciální softwarovou funkcí při požadované činnosti systému HAD plně automaticky zahříván na nezbytnou minimální systémovou teplotu plus 15 stupňů Celsia. Tím je zajištěna vysoká dostupnost a provozuschopnost systému. 

Nadměrným teplotám zabraňuje chladicí modul, který je uložen na rámu v bočním modulu vpravo ve směru jízdy. Chladicí modul je složen z vertikálně umístěné jednotky chladiče oleje a ventilátoru s vysokým chladicím výkonem cca 20 kW, hydraulické nádrže a olejového filtru. Zásadní roli v systému HAD hraje ventilový řídicí blok, který je rovněž integrován do bočního modulu pod rámem a obsahuje veškeré ventily nezbytné pro řízení hydraulického pohonu. Zde je kromě toho odváděno konstantní množství oleje z vysokotlakého okruhu do nízkotlakého okruhu za účelem chlazení. Do ventilového řídicího bloku jsou integrovány senzory tlaku různých okruhů a senzor teploty. Ocelová konstrukce má optimalizovanou hmotnost. V porovnání s frézovanými ventilovými bloky se tím ušetřilo cca 35 kilogramů. 

Transmission Control Unit

„Mozkem“ systému HAD je řídicí jednotka TCM (Transmission Control Unit), která ovládá čerpadlo, ventilový řídicí blok a ventilátor, tedy kompletní pohon. Velkou výhodou řízení vyvinutého značkou Mercedes-Benz je schopnost generovat pro přední nápravu jen tak vysoký točivý moment, jaký je v závislosti na jízdní situaci pro trakci skutečně nezbytný. Základem tohoto řízení jsou senzory vozidla, které rozpoznávají mimo jiné prokluz, hmotnost a náklon nákladního vozidla. V porovnání se systémy pohonu, které jsou založeny na jednoduché „černobílé“ regulaci, nabízí citlivě řízený systém Hydraulic Auxiliary Drive přednosti v oblasti trakce, protože při každém nasazení je vytvářena jen tak vysoká hnací síla, která je zapotřebí. Tato strategie zároveň prodlužuje životnost poháněcího ústrojí, a kromě toho citelně snižuje i spotřebu paliva a emise CO₂. 

Mezi velké přednosti systému Mercedes-Benz HAD proto patří i skutečnost, že je doplňkový pohon na rozdíl od podobných systémů zásadně kombinován s plně automatizovanou převodovkou Mercedes PowerShift 3. Toto uspořádání šetří zejména v terénním provozu všechny komponenty poháněcího ústrojí, od motoru, přes spojku a převodovku, až po hnací nápravy. Řidič má navíc k dispozici obvyklý koncept ovládání a může se plně soustředit na svůj úkol precizně řídit nákladní vozidlo náročným terénem. HAD rovněž usnadňuje brzdění bez opotřebení brzdového obložení. Vozidla se systémem HAD mohou být na přání vybavena výkonným a zároveň lehkým sekundárním vodním retardérem, protože čerpadlo hydraulického systému je poháněno výstupním hnacím hřídelem z motoru. 

Na rozdíl od srovnatelných systémů pracuje systém HAD s regulací točivého momentu. HAD poskytuje vždy potřebnou hnací sílu, jejíž velikost určuje řidič sešlápnutím pedálu plynu. Spektakulárně a bez užitku se protáčející kola tak patří minulosti. HAD kromě toho zasahuje bezprostředně, v závislosti na eventuálním prokluzu zadních kol. Tlak v systému je navíc při rozjezdu automaticky zvyšován. Tím je zajištěna nezbytná hnací síla pro rozjezd v těžkém terénu nebo ve stoupání. Doplňkový pohon je k dispozici až do rychlosti 25 km/h. Ve vyšších rychlostech není zapotřebí žádná podpora rozjezdu a trakce, takže zapnutý Hydraulic Auxiliary Drive je pak automaticky deaktivován. Klesne-li rychlost jízdy opět pod 25 km/h, HAD se znovu samočinně aktivuje a zajišťuje pohon vozidla. Tato strategie rovněž usnadňuje řidiči řízení. HAD je kromě toho aktivován i při zpětném chodu na první a druhý převodový stupeň. 

Maximální hnací síla 

Aby byla zaručena maximální trakce, jsou při jízdě s aktivovaným systémem HAD postupně řazeny jednotlivé převodové stupně a nedochází k jejich přeskakování. Během řazení ocení řidič další přednost systému HAD. Pohon systému HAD prostřednictvím výstupního hnacího hřídele motoru zabraňuje ztrátě hnací síly během řazení a na přední nápravě je k dispozici vždy maximální hnací síla. Překročí-li rychlost jízdy nákladního vozidla 60 km/h, automaticky dojde ke kompletní deaktivaci systému HAD. Klesá tím zatížení agregátů a minimalizuje se spotřeba paliva a emise. Doplňkový pohon se automaticky deaktivuje také po vypnutí zapalování. Tím je zajištěno, aby nákladní vozidlo nebylo následující den zbytečně spuštěno s aktivovaným systémem HAD. 

Řidič je průběžně informován o aktuálním provozním stavu pohonu předních kol na centrálním displeji na přístrojové desce. Svítí-li příslušný ukazatel bíle, je Hydraulic Auxiliary Drive aktivován, neposkytuje však ještě žádný točivý moment. Svítí-li ukazatel naproti tomu modře, je HAD aktivován a podporuje pohon vozidla. Stav systému je signalizován rovněž diodou LED ve spínači. Vysoký chladicí výkon 20 kW umožňuje trvalý provoz v terénu rychlostí až 15 km/h. Ve vyšších rychlostech je přenášen jen nižší točivý moment, přičemž HAD je plně použitelný po dobu cca pěti minut. Díky tomu jsou pokryty téměř všechny myslitelné provozní situace stavebních vozidel ve smíšeném provozu. Mezi další výhody vozidla Arocs HAD patří velká obratnost. Na rozdíl od mechanického pohonu všech kol neomezuje HAD úhel natočení kol při řízení, který odpovídá nákladnímu vozidlu s pohonem zadních kol. Také ovládací síly na volantu se neliší a díky oddělenému pohonu přední nápravy ani nemohou vznikat v hnacím řetězci žádné nežádoucí síly. V případě potřeby může řidič nákladního vozidla Mercedes-Benz namontovat na přední kola také sněhové řetězy. 

Vysoká trakce, nízká spotřeba paliva 

Stejně jako všechna vozidla Mercedes-Benz Arocs, profituje i Arocs se systémem HAD z dokonale nastaveného a maximálně hospodárného hnacího řetězce od jednoho dodavatele. K tomu je nutné připočítat další dvě přednosti. Jednak zvyšuje připojitelná podpora rozjezdu spotřebu paliva v normálním provozu jen minimálně. A za druhé přináší systém, vyvinutý značkou Mercedes-Benz, důležitou specifickou přednost v podobě řízené činnosti doplňkového pohonu. Je-li aktivní, zvyšuje se spotřeba paliva na rozdíl od porovnatelných systémů pohonu jen o odebíraný výkon. Pokud se zákazníci rozhodnou pro model Arocs HAD Heavy Duty s nápravami s planetovými převody v kolech a převodovkou s rychloběhem, je spotřeba paliva za výše uvedených podmínek o cca dvě procenta vyšší než u výchozího vozidla se systémem HAD a poháněnou hypoidní zadní nápravou. 

Převzato z časopisu

Fotogalerie