Systémy pohonů 4x4 pod lupou: nenechte se vodit za nos

Okolo pohonů 4x4 koluje řada mýtů a polopravd. Jak tedy opravdu fungují jednotlivé systémy, jaké jsou trvalé a jak je to s rozložením mezi nápravy?
  1. Autoforum.cz
  2. Rubriky a sekce
  3. Technika

Systémy pohonů 4x4 pod lupou: nenechte se vodit za nos

31.1.2016 | Ivo Nový | Přidat příspěvek

Systémy pohonů 4x4 pod lupou: nenechte se vodit za nos

/

Foto: Archiv Autoforum.cz

Okolo pohonů 4x4 koluje řada mýtů a polopravd. Jak tedy opravdu fungují jednotlivé systémy, jaké jsou trvalé a jak je to s rozložením mezi nápravy?

Má to spojku, je to tedy trvalá 4x4?

Už jste asi pochopili popř z vlastní praxe víte, že existuje zásadní rozdíl v chování mezi připojovacím systémem a trvalou 4x4 a asi už tušíte proč tomu tak je. Tím že prvně řečené obvykle fungují s výraznou preferencí pouze jedné nápravy, snadněji dosáhnou limitu její trakce a prokluz řeší až následně (byť už během tisícin sekundy...). Mají sice k dispozici i prediktivní funkce, které tyto slabiny mohou do značné míry maskovat, ale z technické podstaty budou na prokluzy náchylnější než trvalé čtyřkolky, které jim díky trvalému a rovnoměrnějšímu rozdělení hnacích sil předcházejí účinněji.

Systémy pohonů 4x4 pod lupou: nenechte se vodit za nos - 21 - AWD - Mercedes 2
Řešení pohonu 4Matic od Mercedesu

Možná vám už také došlo, co je špatně na klišé tvrdícím, že sepnutá mezinápravová spojka, uzavřený diferenciál nebo pevná hřídel rozdělují momenty v poměru 50:50. Toto chybné tvrzení se bohužel v různých formách neustále opakuje v prospektech výrobců, opakují jej stále dokola „odborní“ novináři, internetoví redaktoři i pracovníci PR oddělení automobilek opisující jeden od druhého v takovém rozsahu, že mu už všichni bezvýhradně věří a nikdo se nad jeho nesmyslností ani trochu nepozastaví. Jak již bylo výše napsáno, je to zcela jinak. Ve skutečnosti plně sepnutá mezinápravová spojka nebo uzavřený diferenciál rozdělují momenty již jen neřízeně, dalo by se snad říct i živelně, pouze v závislosti na trakčních a kinematických podmínkách kol na každé z náprav a jako reakce na jejich aktuální obvodové síly síly a udržení poměru 50:50 nijak schopny zajistit.

Už jsme si vysvětlili, že zmíněné rozdělení 50:50 trvale drží pouze otevřený diferenciál. Pokud by dle chybných tvrzení měl i uzavřený diferenciál také dělit momenty v poměru 50:50, došli bychom k závěru, že uzavřený i otevřený diferenciál dělí momenty úplně stejně. To je samozřejmě nesmysl. Snad je zde tahle dílčí problematika vysvětlena dostatečně srozumitelně. Na druhé straně je asi zbytečné dělat si iluze, že by to dokázalo nějak výrazněji změnit zkreslené pohledy výše zmíněných subjektů. Své bludy budou nejspíše šířit mezi širokou veřejnost i nadále.

Z výše uvedeného také vyplývá, že jsou mylná tvrzení výrobců prohlašující systémy s mezinápravovou spojkou za trvalé pohony všech kol. Pokud je někde rozpojovací spojka, která opravdu rozpojuje, tak spojení logicky není trvalé, byť se výrobci snaží zákazníky balamutit tvrzením o přenosech minimálně 5 % apod. Dokonce ani toto zbytkové tření ve spojce ještě neznamená přenos momentu správným směrem. Skutečné přenosy momentů jsou závislé nejen na sevření spojky samotné, ale také na aktuálních otáčkách obou náprav, viz např. problém u BMW s odpojováním předku v zatáčkách. Tvrzení výrobců jsou tedy často klamavá. Většinou alespoň netají fakt, že minimálně při brzdění se mezinápravová spojka skutečně rozpojuje. Tím ovšem sami negují svá tvrzení o trvalosti pohonu.

Systémy pohonů 4x4 pod lupou: nenechte se vodit za nos - 22 - AWD - Volvo-xc90
Řešení pohonu všech kol u Volva XC90

Možná se ptáte, proč se vlastně vyrábějí mezinápravové spojky. V kontextu již uvedeného je odpověď překvapivě jednoduchá - aby odpojovaly. Pokud by neměly odpojovat, bylo by daleko jednodušší, levnější, spolehlivější i účinnější použití svorného mezinápravového diferenciálu.

Proč nemáme jen trvalé pohony?

Uvedená skutečnost má přímou souvislost s další otázkou, a sice proč jeden a týž výrobce montuje v závislosti na konkrétním modelu jednou mezinápravovou spojku a jindy středový diferenciál (například Audi A3 vs. A4, VW Golf vs. Touareg, Mercedes CLA vs. CLS apod.). Odpověď žádný z nich veřejně nehlásá, případně se rovnou snaží mlžit tvrzením o modernosti aktivního přerozdělování hnacích sil podle potřeby, nicméně skutečná pravda se dá vysledovat poměrně snadno. Klíčem je poloha motoru a s ní související ztráty v převodech, především v pravoúhlých převodech přenášejících hnací síly od motoru na podélné hnací hřídele nebo z podélných hřídelí na nápravy. Tyto převody jsou totiž z důvodu vyššího tření zatíženy poměrně vysokými mechanickými ztrátami, které navíc velmi závisí právě na přenášeném výkonu.

Systémy pohonů 4x4 pod lupou: nenechte se vodit za nos - 23 - AWD - Porsche-911
Takto funguje „čtyřkolka” u Porsche 911

Pokud je motor vpředu podélně, celkové mechanické ztráty jsou prakticky stejné, ať hnací síla směřuje na kola přední, zadní nebo je libovolně rozdělena mezi všechna čtyři. Pravoúhlé převody zde jsou sice dva, ale z hlediska ztrát vyjde nastejno, jestli celý výkon směřuje přes jediný pravoúhlý převod na jednu nápravu a převod druhé nápravy je odlehčený, nebo je výkon rozdělen na dvě poloviny a každá z nich projde přes samostatný pravoúhlý převod, na kterém bude díky polovičnímu výkonu poloviční i ztráta. I když se výkon rozdělí libovolně jinak, v součtu to vyjde vždy nastejno. Systém tedy nemusí žádnou z náprav upřednostňovat kvůli ztrátám a může opravdu pracovat jako trvalý vyvážený pohon všech kol. Proto bývají auta s podélně uloženým motorem běžně vybavována skutečným trvalým pohonem všech kol prostřednictvím mezinápravového diferenciálu. Samozřejmě opět až na výjimky v podobě BMW, Jaguaru apod., jejichž důvody již zazněly.

Pokud je ale motor vpředu napříč, je situace zcela jiná. Přední kola jsou poháněna velmi jednoduše a efektivně téměř přímo z převodovky, ovšem pohon zadních jde tentokrát dokonce přes dva pravoúhlé převody za sebou. První z nich přenáší výkon z převodovky na podélnou hřídel, druhý z podélné hřídele na zadní kola. V tomto případě už tedy velmi záleží na aktuálním směrování momentu. Odpojením zadního pohonu se výrazně sníží ztráty zmíněných převodů, takže připojovací řešení je v tomto případě velmi efektivní. Tedy alespoň z hlediska spotřeby a o tu přece jde dnes až v první řadě. Téměř bez výjimky proto bývá příčně uložený motor spojen se stálým pohonem předních kol a připojovacím pohonem kol zadních. A systém se snaží ztráty co nejvíce snižovat důsledným omezováním výkonu směřujícího dozadu častým odpojováním pohonu zadní nápravy. Odpojování v co největší míře je proto hlavním úkolem Haldexu a všech obdobných systémů a tvrzení o stálém pohonu tímto dostává další trhlinu.

Systémy pohonů 4x4 pod lupou: nenechte se vodit za nos - 24 - AWD - Subaru
Řešení Symmetrical AWD od Subaru

Z popsaných souvislostí poněkud vybočuje strategie firmy Subaru. Dlouhá léta byli nekompromisními zastánci trvalého pohonu všech kol prostřednictvím mezinápravového diferenciálu, nejčastěji s viskózní závěrkou. V propagačních materiálech vždy vyzdvihovali výhodnější rozdělování hnacích sil včetně absence jakékoliv prodlevy spojené s připojováním druhé nápravy, obvyklé u konkurence s připojovacími systémy. Bez bližšího vysvětlení však Subaru v poslední době opouští své zásady a částečně také přechází na připojovací systémy s preferencí předních kol. Děje se tak ovšem jen u modelů s automatickou převodovkou, manuálům nadále zůstává centrální diferenciál v různých verzích. O skutečných důvodech pro tyto změny lze proto pouze spekulovat, z kontextu obecných souvislostí uvedených v tomto článku nelze v tomto případě bohužel vysledovat nic. Snad bylo důvodem odstranění zastaralé viskózní závěrky, to ale Subaru umí i při zachování centrálního diferenciálu například pomocí systému DCCD. Nebo jde možná jen o snížení výrobních nákladů za každou cenu a spojka v kombinaci s automatem třeba vychází příznivěji. Pokud tedy někdo má bližší informace ohledně skutečných důvodů těchto změn, budeme rádi, když se o ně podělí v diskuzi.

Pokud porovnáme navýšení spotřeby po instalaci pohonu všech kol u srovnatelných modelů, zjistíme, že není výrazný rozdíl mezi připojovacím (a většinu času odpojeným) systémem a trvale pracujícím fulltime. Důvodem je, že i u odpojeného pohonu se vše nadále točí, auto stále veze jeho hmotnost atd. a také že pneumatiky poháněných kol mají menší valivý odpor než kol nepoháněných. Tj. z hlediska příznivých vlastností pohonu 4x4 by bylo mnohem výhodnější využívat při konstrukci vozidel především „fulltime” uspořádání. Že se tak moc neděje je dáno faktem, že většina aut je v současnosti stavěna primárně jako předokolky s motorem vpředu napříč, což má nesporné konstrukční i ekonomické výhody. A pro omezený počet z nich odvozených provedení 4x4 je připojovací varianta výrobně nejjednodušší řešení. Však zákazníky už výrobci nějak přesvědčí...

A na závěr je potřeba zmínit ještě poměrně smutný poznatek, že informace výrobců, jejich PR oddělení, údaje v katalozích apod. je nutno brát s velkou rezervou a filtrovat vlastním rozumem. Katalogy velmi často obsahují hrubě zkreslené a mylné informace, které se pak šíří dál a znevažují skutečné schopnosti aut i práci jejich tvůrců. Příkladem je zmíněné chybné tvrzení, že mezinápravová spojka může přenášet maximálně 50 % hnacího momentu. Vysvětlili jsme si, že žádné takové omezení spojka nemá a může pokud je to potřeba přenést mnohem více, klidně v extrému celých 100 %. Chybným uváděním horších čísel tak sami výrobci degradují před potenciálními zákazníky výsledky své práce...

Poznámky na závěr

Poznámka autora: Článek není zdaleka vyčerpávající a pro snadnější pochopení problematiku také poněkud zjednodušuje. Při popisu systémů by například bylo správnější uvažovat i s momenty setrvačností rotujících dílů, které při prokluzu a následné změně otáček také krátkodobě ovlivňují rozdělení momentů. Tyto přechodové stavy samozřejmě ovlivňuje i charakteristika motoru a zásah řidiče např. ubráním plynu. Stejně tak popisy nezahrnují kompletní přehled všech konstrukčních řešení. I chování jednotlivých systémů jsou popsána spíše rámcově z hlediska konstrukční podstaty. Není však problém v případě zájmu kteroukoliv oblast rozebrat podrobněji.

Je také možné, že díky dalším technickým finesám částečně maskujícím primární vlastnosti se budou jednotlivé druhy pohonů v konkrétních autech při reálném použití projevovat poněkud odlišně. Praktické zkušenosti uživatelů proto nemusí s teorií plně korespondovat.

Poznámka redakce: Fungování různých systémů pohonu všech kol patří mezi s oblibou diskutovaná témata. I u nás na fóru se nezřídka objevují vlákna, ve kterých se o nich diskutuje a velmi často se v nich diskuze točí okolo stále stejných otázek. Proto jsme se rozhodli toto téma zpracovat v rámci technicky laděného článku. O spolupráci jsme požádali jednoho z našich sečtělých čtenářů. Předpokládali jsme, že nám pomůže dát dohromady odbornou kostru, z jeho pera ale nakonec vzešel celý článek. Tímto mu děkujeme a doufáme, že jeho úsilí oceníte stejně jako my.

Ivo Nový

Diskuze Přidat příspěvek

Všechny články na Autoforum.cz jsou komentáře vyjadřující stanovisko redakce či autora. Vyjma článků označených jako inzerce není obsah sponzorován ani jinak obdobně ovlivněn třetími stranami.