Samochód terenowy - układ napędowy [część 1]
Tym razem omówię napędy stosowane w terenówkach. Nie będę wchodził w szczegóły wszystkich rozwiązań stosowanych dziś w samochodach. Interesują nas jedynie rozwiązania w terenówkach, więc skupmy się na dwóch klasycznych.
Praktycznie od początku rozwoju samochodów terenowych stosowano dwa rozwiązania układów napędowych. Jedno – najbardziej klasyczne – to napęd na tylną oś, z dołączanym napędem przedniej osi. Drugie rozwiązanie to klasyczny, stały napęd na cztery koła z centralnym mechanizmem różnicowym.
Należy od razu zaznaczyć, że klasyczny dołączany napęd kół przednich to mechanizm, w którym kierowca – nie elektronika – decyduje o rodzaju przeniesienia napędu. Najczęściej w takim rozwiązaniu nie ma centralnego mechanizmu różnicowego, więc jazda po drogach utwardzonych może odbywać się jedynie przy użyciu napędu kół tylnych.
Stały napęd na cztery koła, zwany też AWD (All Wheel Drive), to niemal taka sama konstrukcja jak napęd dołączany, tyle że bez możliwości ingerencji w to, które koła mają być napędzane. Rozkładem napędu zarządza centralny mechanizm różnicowy (którego nie ma w napędzie dołączanym) w sposób naturalny, tak jak został zaprojektowany.
Podstawowe tryby pracy skrzyń rozdzielczych:
2H – napęd na tylne koła, do jazdy po drogach utwardzonych.
4H – napęd na cztery koła do jazdy w terenie lub na drogach utwardzonych, jeśli samochód ma centralny mechanizm różnicowy.
N – odłączenie napędu w skrzyni rozdzielczej, bieg jałowy.
4L – napęd na cztery koła z przełożeniem redukcyjnym, do jazdy w terenie.
BUDOWA I RÓŻNICE
Wrócę do momentu obrotowego znajdującego się w skrzyni rozdzielczej. Skrzynia rozdzielcza ma dwa wyjścia. Jedno z tyłu, gdzie mocowany jest wał napędowy, przekazujący moment obrotowy do tylnego mostu. Drugie z przodu, obok wejścia. Jak widać na powyższym zdjęciu, napęd musi być przekazywany w pewnym sensie w bok. Ta operacja jest najczęściej wykonywana za pośrednictwem przekładni łańcuchowej (zdjęcie niżej), w samej skrzyni rozdzielczej. Jest to rozwiązanie sprawdzone w najcięższych warunkach, ciche, niezawodne i trwałe.
Teraz miejsce, w którym występują największe różnice w rozwiązaniach układu napędowego. Jeśli skrzynia rozdzielcza wyposażona jest w mechanizm różnicowy, istnieje możliwość jazdy z napędem 4x4 w każdych warunkach. Patrząc na to z innego punktu widzenia: nie ma możliwości jazdy z napędem tylko na jedną oś. O zaletach i wadach rozwiązań za chwilę.
Jeśli jest stały napęd na cztery koła, właściwie można tu zakończyć temat. Inaczej wygląda sprawa z napędem dołączanym. Napęd na przednią oś trafia do przedniego mechanizmu różnicowego w przednim moście, dalej na półosie napędowe i …STOP!
Tu czeka kolejny mechanizm, którego być może większość z Was się nie spodziewała. Przy opisywaniu układów napędowych w plaskaczach praktycznie się o tym nie mówi, bo nie ma o czym. Natomiast w większości samochodów terenowych przy połączeniu półosi napędowych z piastą koła występuje sprzęgło, a właściwie sprzęgiełko. Dokładnie są to sprzęgła, które przekazują napęd na koła lub go odłączają. Żeby napęd trafił na koła, sprzęgła trzeba włączyć.
Pewnie zastanawiacie się, do czego służą te sprzęgiełka. Czy to nie bez sensu, że włączając napęd przedniej osi, nadal nie mamy napędu 4x4? Otóż nie. Pamiętajmy, że koła, nawet obracając się swobodnie, połączone są z półosiami napędowymi, co podczas jazdy stwarza opory, hałas i wibracje. Dlatego z myślą o użytkowaniu pojazdów terenowych na drogach utwardzonych stworzono sprzęgiełka w piastach przednich kół, aby półosie, mechanizm różnicowy i przedni wał napędowy pozostały w spoczynku. Oczywiście podstawową zaletą jest zmniejszone zużycie paliwa.
Wady i zalety stosowanych rozwiązań:
Stały napęd na cztery koła:
Zalety:
• Możliwość korzystania z dobrodziejstw napędu 4x4 w każdych warunkach i związane z tym większe bezpieczeństwo jazdy
• Wygoda (zwalnia kierowcę z myślenia i decydowania)
Wady:
• Większe zużycie paliwa
• Większy hałas
• W przypadku braku blokady centralnego mechanizmu różnicowego przeniesienie napędu w sytuacji ekstremalnej tylko na jedno koło
Napęd dołączany ręcznie:
Zalety:
• Mniejsze zużycie paliwa podczas jazdy po drogach utwardzonych
• Mniejszy hałas i wibracje podczas jazdy po drogach utwardzonych
• Możliwość korzystania z „dobrodziejstw” napędu na tylną oś
• Równy i stały rozdział momentu obrotowego pomiędzy osiami (w trybie 4x4) i w związku z tym brak potrzeby stosowania centralnej blokady dyferencjału
Wady:
• Brak możliwości korzystania z dobrodziejstw napędu 4x4 na nawierzchniach utwardzonych
• Wymagana większa świadomość, rozwaga i odpowiedzialność u kierowcy
• Kłopotliwe dołączanie napędu przedniej osi (ze sprzęgiełkami piast włączanymi ręcznie przy kołach)
Nie należy pochopnie wyciągać wniosków. To, co widzicie, nie oznacza, że napęd dołączany jest lepszy, bo ma więcej zalet, a napęd stały ma więcej wad niż zalet. Ogólnie rzadko mamy wpływ na to, co znajduje się w naszym samochodzie, szczególnie gdy kupujemy samochód używany.
Wyjątek
Byłbym niekompetentny, gdybym nie wspomniał o wyjątkach. Do wyjątków należy Jeep. Jako że modele Cherokee i Grand Cherokee uznaliśmy za prawdziwe terenówki, trzeba wspomnieć o amerykańskim podejściu do układów napędowych.
Otóż Jeep, był i jest na tyle hojny, że nie tylko dawał nabywcy możliwość dokonania wyboru, ale stworzył rozwiązanie, które połączyło w pewnym sensie obie klasyczne konstrukcje. Taką konstrukcję można nazwać napędem przełączanym ręcznie. Przełącznym, bo kierowca ma wybór pomiędzy napędem na jedną lub obie osie na drogach utwardzonych lub napędem na cztery koła w terenie.
Jeep już dawno wymyślił skrzynię rozdzielczą nazwaną Selec-Trac. Było to innowacyjne rozwiązanie, więc wymaga szerszego omówienia. Miała ona następujące tryby pracy:
- 2WD - napęd tylko na tylną oś.
- 4 Part Time - napęd na 4 koła z włączoną blokadą centralnego mechanizmu różnicowego, zapewniający stały rozdział momentu obrotowego w stosunku 50/50 między osiami. Z powodu blokady mechanizmu różnicowego tego trybu nie można używać na nawierzchni nie umożliwiającej uślizgu kół, np. na asfalcie.
- 4 Full Time - napęd na 4 koła z wykorzystaniem mechanizmu różnicowego. Idealny do zwiększenia trakcji na asfalcie.
- 4LO - Part Time z włączonym reduktorem i z blokadą mechanizmu różnicowego do zastosowania w trudniejszych warunkach terenowych.
Pierwotna wersja tej skrzyni rozdzielczej nie miała jedynie trybu pracy „4 Part Time”. O skrzyni Selec Trac piszę w czasie przeszłym, ponieważ dziś stosuje się skrzynie rozdzielcze Selec Trac II (nieco uproszczone). Podobne rozwiązanie znajduje się w nowszych modelach Mitsubishi Pajero, zwane Super Select. Jeep stosował/stosuje również klasyczne układy zarówno ze stałym, jak i dołączanym napędem na cztery koła.
W nowszych modelach stosowane były/są także skrzynie rozdzielcze zwane Quadra Trac, w których w trybie 4 Full Time:
- Napęd na przednie koła dołączany automatycznie, przy użyciu sprzęgła wiskotycznego – skrzynia bez centralnego mechanizmu różnicowego.
- Napęd rozdzielany przy użyciu centralnego mechanizmu różnicowego, blokowanego przez sprzęgło wiskotyczne.
Różnorodność stosowanych w jeepach rozwiązań jest ogromna. Bardziej szczegółowo opiszę je przy okazji pisania o Jeepie Grand Cherokee. Nowsze konstrukcje wyjaśnia seria animacji na stronie internetowej www.jeep.com. Po wyborze konkretnego rozwiązania i przełączeniu poszczególnych trybów animacja i lektor w przystępny sposób wyjaśnią zasadę działania.
To tyle informacji o ogólnej budowie układów napędowych w samochodach terenowych. W drugiej części opiszę kilka "drobiazgów", które mają ogromny wpływ na skuteczną walkę z terenem.
Źródło: off-road.pl • jeep.org.pl
