Co byste měli vědět o pohonu 4x4?

Automobilky v honbě za zákazníkem vybavují své výrobky mnoha technickými finesami. Často se jedná o laciné cetky, které příliš nezvýší užitné vlastnosti vozu. Naštěstí jsou ve výběru technologie, které mohou poměrně výrazně změnit charakter automobilu k lepšímu. Jednou takovou věcí je pohon všech kol, který dnes nabízí většina automobilek. S nástupem elektroniky se nabídka pohonu 4x4 rozšířila o nové systémy, které se liší nejen provedením ale i funkčností. Propagační materiály a prodejci opěvují systém použitý na vozech jejich značky a slibují nadpozemské trakční schopnosti, strhující dynamiku a příkladnou poslušnost. Rozhodně tedy neuškodí vědět alespoň v základu, jak jednotlivé systémy fungují a v čem jsou jejich výhody a nevýhody.

Myšlenka pohonu všech kol je poměrně stará, ale zpočátku si toto drahé a komplikované zařízení nacházelo cestu do stavebních a zemědělských strojů a vojenských vozidel. My se budeme zabývat pouze vozy osobními a dotkneme se i off roadů, které jsou coby osobní vozidla stále populárnější. Motivace konstruktérů je zřejmá: zvýšit trakční schopnosti vozidla ať už z důvodu větší průchodnosti terénem, z důvodu vyšších jízdních výkonů, nebo lepší ovladatelnosti. Idea je jednoduchá: pneumatika potřebuje pro přenos trakční síly svislé zatížení a pokud poháníme pouze jednu nápravu, využíváme ke generaci této trakční síly jen hmotnost vozu zatěžující tuto nápravu, zatímco při pohonu všech kol využijeme celou hmotnost vozu a tím celkovou tažnou sílu zvýšíme. Tím, že hnací sílu motoru dělíme mezi čtyři kola, získáváme na jednotlivých pneumatikách více prostoru pro přenos bočních sil pro zatáčení a zvyšujeme tak ovladatelnost vozu.

Při realizaci pohonu všech kol je však potřeba vyřešit mnoho technických problémů. Jeden ze zásadních, je umožnit rozdílné otáčky jednotlivých kol při jízdě zatáčkou. Pokud je toto řešeno diferenciály, nastává problém, že ztráta adheze na jednom z kol způsobí ztrátu trakční síly na celém vozidle. Řešení pomocí uzávěrek či diferenciálu se zvýšenou svorností celý systém komplikuje a zdražuje. Podrobný popis jednotlivých systémů je zcela nad rámec tohoto článku, zaměřím se proto pouze na pohony v současnosti nejčastěji využívané. Systémy 4x4 můžeme jednoduše rozdělit do dvou kategorií: na trvalý pohon všech kol a na pohon vypínatelný. Ono vypínaní se potom může odehrávat na pokyn řidiče či zcela automaticky.

Nejjednodušším systémem je řidičem vypínatelný pohon jedné nápravy (většinou přední) bez mezinápravového diferenciálu. Jinými slovy - rozdílné otáčení kol přední a zadní nápravy při jízdě zatáčkou není nijak řešeno a proto je možno používat pohon všech kol pouze při malých rychlostech a na povrchu s nízkou adhezí. Jinak hrozí, že při jízdě dojde v lepším případě ke smýkání kol, v horším se odporoučí nějaká součást pohonu. Výhodou tohoto řešení je jednoduchost a z toho plynoucí spolehlivost, samozřejmě pokud řidič respektuje jistá omezení.

Poněkud vyšším modelem je automatické připojování a odpojování pohonu jedné nápravy s tím, že mezinápravový diferenciál opět chybí. Toto je (nejen) na českých silnicích populární řešení, protože ho používá například koncern VW a tím pádem i naše domácí automobilka na modelu Octavia. Možná i proto je kolem tohoto systému tolik nejasností a stojí za to se u Octavie 4x4 a jejich koncernových bratříčků trošku zastavit. Je dobré si uvědomit, že pohon zadních kol je po většinu času prakticky vypnut a auto se chová jako klasická “předokolka”. Teprve v případě, že přední kola začnou ztrácet trakci, nám zadní náprava přispěchá na pomoc. Děje se tak prostřednictvím spojky od Švedské firmy Haldex. Haldex spojka obsahuje pístové čerpadlo, které začne dodávat tlakový olej v případě rozdílu otáček kol přední a zadní nápravy a tento tlakový olej pak prostřednictvím hydraulických pístů spíná lamelovou spojku. Problémem je absence mezinápravového diferenciálu, zrovna tak jako u předchozího systému, i zde může být systém pohonu všech kol zapnut jen v určitých situacích. Sepnutí spojky při rychlém průjezdu zatáčkou na suchém asfaltu by místo vylepšení trakčních schopností mohlo přinést přesně opačný efekt! Řidič si s tím však nemusí dělat těžkou hlavu, neboť systém Haldex je vybaven řídícími ventily a o sepnutí spojky se stará elektronika. Přesnou strategii elektroniky a její součinnost s ABS či stabilizačním systémem zřejmě nebude lehké zjistit, nicméně nějaké informace jsou dostupné na webových stránkách výrobce: www.haldex.com. Podle informací z tohoto webu je víceméně zřejmé, že zásah stabilizačního systému, popřípadě ABS, vypojuje pohon 4x4 z činnosti. Nemůžeme tedy čekat, že nás tento systém pohonu všech kol bude schopen spasit v zatáčkách projížděných vyšší rychlostí. Zrovna tak nelze od Octavie 4x4 očekávat sportovní svezení srovnatelné například se Subaru Impreza. Další důvod, proč je schopnost přenosu kroutícího momentu na zadní kola Haldex spojkou omezen, je tento: spojka je umístěna až za převodovkou a stalým převodem, kroutící moment motoru je zde znásoben a pohybuje se v tisících Newtonmetrů. Takovou porci nemůže poměrně malá lamelová spojka zvládnout. Ti co si myslí, že budou u Octavie schopni “utrhnout” zadní kola přidáním plynu a jezdit “dveřmi napřed” jsou tedy na omylu.

Teď to může vypadat, že nejsem přítelem Haldexu a Octavie 4x4, což není pravda, jen mě občas překvapí nekritické srovnávání s plnohodnotnými čtyřkolkami. To je zřejmě dáno i první generací Octavie 4x4, která měla oproti “předokolce” skutečně lepší jízdní vlastnosti. Mnozí si ale neuvědomují, že toto zlepšení nejde na vrub ani tak pohonu všech kol, jako spíše víceprvkové zadní nápravě.

Kde je tedy silná stránka systému Haldex, nebo koncernem VW dříve používaného sincra (který používal k připojení zadní nápravy viskozní spojku)? Především tento systém příliš nezvyšuje pasivní odpory vozu a tím spotřebu vozidla, protože je většinu času v podstatě vypojen. Zároveň je výrazně levnější a lehčí, než plnohodnotná čtyrkolka. Přitom běžně jezdícímu motoristovi přispěchá na pomoc v situacích, kdy jiní vytahují z kufru lopaty a pytle s pískem. Při rozjezdu v přímém směru na povrchu s horší adhezí nahradí trvalý pohon 4x4 téměř dokonale. Významně může také pomoci i na suchem asfaltu, pokud se rozjíždíte s plným kufrem a zapřaženým přívěsem, kdy kola přední nápravy nemají příliš přítlaku (především u Otavie I s krátkým rozvorem a extrémním zadním převisem).

Pro náročnější použití výrobci nabízejí trvalý pohon všech kol. Ten se ovšem neobejde bez tří diferenciálů: dvou nápravových a jednoho mezinápravového. Mezinápravový diferenciál pak může být nesymetrický a trvale posílat větší porci kroutícího momentu na více zatíženou nápravu. Jak jsem předeslal v úvodu článku, v případě, že by všechny tři diferenciály byly takzvaně otevřené, tak při ztrátě adheze na jediném kole ztratíme zároveň hnací sílu celého vozidla. Je proto takřka nezbytné, aby minimálně mezinápravový diferenciál obsahoval uzávěrku nebo byl v provedení se zvýšenou svorností. K funkci svorných diferenciálů bych se rád vrátil v nějakém z příštích článků zde na TipCars.com. Obecně se ke zvyšování svornosti využívá mechanických, viskozních nebo hydraulických spojek, přičemž je jejich spínání stále častěji řízeno elektronicky. Teprve u trvalého pohonu všech kol můžeme očekávat výraznější přínos pro zlepšení dynamických parametrů za všech situací, tedy i ve vyšších rychlostech a při zatáčení.

Průkopníky trvalého pohonu všech kol mezi osobními vozy je Audi nebo Subaru, ale dnes nabízí nějaký plnohodnotný model 4x4 v podstatě každý výrobce. Samozřejmostí je potom použití trvalého pohonu všech kol v kategorii Off –Road. U těchto modelů pak bývá systém ještě vybaven redukční převodovkou pro pomalou jízdu zvláště těžkým terénem. Trvalý pohon 4x4 si na své cestě z lesa na silnice podržela kategorie SUV. Nevýhodou trvalého pohonu všech kol je nárůst hmotnosti, nárůst pasivních odporů a s nimi související zvýšená spotřeba paliva. Poměrně podstatné je též navýšení ceny oproti “dvojkolce” a můžeme též očekávat vyšší servisní náklady.

Zatím posledním výkřikem techniky pro rozdělení toku výkonu na hnaná kola je Torque Vectoring (omlouvám se všem odpůrcům “poangličťování”, ale obávám se, že čeština zatím nemá žádný ekvivalentní název). Jedná se o další kvalitativní skok v porovnání se svorným diferenciálem. Zatímco spojka svorného diferenciálu, zjednodušeně řečeno, spojuje levou a pravou hnací hřídel, torque vectoring dokáže směřovat vetší kroutící moment na hnací hřídel kola s lepší trakcí. Děje se tak prostřednictvím planetové převodovky zapojené paralelně s diferenciálem. Planetová převodovka je řazena prostřednictvím lamelových spojek na základě informací z řídící jednotky. Takový systém používá například od roku 1996 Mitsubishi na zadní nápravě Lanceru EVO a nazývá ho AYC (Active Yaw Control). Výhodou tohoto systému je, že na rozdíl od svorného diferenciálu vyloženě napomáhá vozidlu do zatáčky a aktivním rozdělováním hnacího momentu pomáhá vůz stabilizovat.

Pohon 4x4 je nezbytným pro vozidla do těžkého terénu. Výrazně se dokáže uplatnit i v kategorii sportovních vozů, ale není výjimkou ani jeho použití v rodinných vozech. V poslední době prožívá jistý boom díky módě vozidel SUV, ale je otázkou, jestli u levných SUV nakonec nezvítězí pohon jedné nápravy (viz. připravovaná Škoda Yetti). Můžeme se pak dočkat veselých obrázků drsného Yettiho s hrabajícími koly, jak kolem něj bez problému projíždí na pohled usedlejší Octavia 4x4. Naopak u nejdražších SUV se můžeme dočkat využití Torque Vectoringu za účelem stabilizace, protože stabilita je palčivým problémem těchto “bumbrdlíčků”. V jistém ohledu představuje pohon všech kol vrchol automobilové techniky. Náročnějším a movitějším motoristům lze pořízení “čtyřkolky” jistě doporučit. Těm, kteří kupují vozidlo z druhé ruky, je třeba v případě zájmu o vozidlo 4x4 doporučit věnování speciální pozornosti dílům pohonného ústroji, protože jeho oprava nebývá zrovna levnou záležitostí.