Auta 4×4 z automatycznie dołączanym tylnym napędem stają się standardem,wypierając z rynku auta 4×4 z klasyczną skrzynią rozdzielczą i reduktorem. Potrzeba dążenia do niższej masy aut, stosowanie nadwozi samonośnych tańszej produkcji oraz rosnący popyt na pojazdy tego typu wymuszają te zmiany. Dzisiaj postaram się przybliżyć popularne rozwiązania stosowane obecnie oraz przedstawić zasady eksploatacji i zmiany oleju.    

Artykuł ukazał się w numerze 17/2021 „Lasu Polskiego„.

Automatycznie dołączany napęd tylnej osi

To stosunkowo proste w budowie rozwiązanie jest domeną samochodów osobowych i rekreacyjno-sportowych nazywanych obecnie SUV. Pierwszym automatycznie uruchamianym układem na-pędowym był napęd wykorzystujący sprzęgło wiskotyczne, prekursorem był napęd Syncro stosowany w VW. Później pojawiły się układy napędowe, w których załączanie drugiego na-pędu odbywało się za pomocą prądu i elektromagnesu. Poddając analizie rozwój układów napędowych 4×4, można zauważyć, że zastosowanie w nich sprzęgieł wiskotycznych przyczyniło się do rozwoju i popularyzacji samochodów 4×4. Prosta konstrukcja tego typu napędu i niska cena spowodowały, że napędy 4×4 zaczęły być stosowane zarówno w pojazdach terenowych lub sportowych, jak i w samochodach osobowych oraz autach typu van. Atutem automatycznie sprzęgających się układów 4×4 jest bez wątpienia niski nakład kosztów produkcji i łatwość zastosowania takiego układu w każdym typie pojazdów, dodatkowo auto „myśli” za kierowcę i wspomaga go w trudniej-szych warunkach drogowych (również na zaśnieżonych drogach asfaltowych). Auto z takim rodzajem napędu będzie lepiej wchodzić w zakręty oraz łatwiej pokonywać nieutwardzone drogi niż pojazd z napędem na jedną oś. Jednocześnie zapewnia to wyższy poziom bezpieczeństwa. Dodatkowo automatycznie dołączany napęd 4×4 pozwala na zaoszczędzenie paliwa – w łatwiejszych warunkach drogowych auto korzysta z napędu na jedną oś. Na tle innych układów napędowych rozwiązanie to posiada jednak również wiele wad. Przede wszystkim jego działanie jest wolniejsze, choć napędy tego typu, uzbrojone w elektronikę, stają się coraz skuteczniejsze. Wadą jest również to, że nie zastąpią one w 100% załączanego na „sztywno” klasycznego napędu 4×4 (zamiast układu zębatek i wodzików mamy tu łącznik, który szybciej ulega zużyciu). Napęd na tylną oś pojazdu załącza się dopiero po wystąpieniu uślizgu którejś z osi. W niektórych sytuacjach może to skutkować niekontrolowanym poślizgiem i trudnością utrzymania toru jazdy. Samochody ze sprzęgłem wiskotycznym nie sprawdzą się również w naprawdę trudnym terenie. Długo-trwałe i duże różnice prędkości obu osi, występujące np. podczas próby pokonania przeszkody błotnej, mogą skutkować przegrzaniem się oleju w sprzęgle i utratą napędu 4×4.

Rodzaje sprzęgieł wielopłytkowych

Wiskotyczne – najczęściej stosowane rozwiązanie ze względu na niskie koszty i prostotę. Wielopłytkowe sprzęgło lepkościowe wypełnione gęstym olejem prze-nosi moment obrotowy na drugą oś automatycznie, ale dopiero przy sporej różnicy prędkości obrotowych przednich i tylnych kół i związanym z tym wzrostem temperatury oleju (zmiana właściwości ciernych). Z racji ograniczonej wytrzymałości raczej nie montuje się go w autach dużych i ciężkich, z silnikami o pokaźnej mocy.

Elektromagnetyczne – wielopłytkowy mechanizm działa na zasadzie elektro-magnetycznej. Załącza się wówczas, gdy powstaje różnica obrotów między przednimi i tylnymi kołami. Sprzęgło można zablokować mechanizmem krzywkowym w proporcji 50:50.

Elektromechaniczne – system stosowany m.in. przez Fiata i Suzuki. Sterownik z mikroprocesorem steruje sprzęgłem na podstawie danych z czujników śledzących ruch samochodu. Sprzęgło tego typu może przenosić duże obciążenia, a precyzyjne sterowanie pozwala na osiągnięcie dużej prędkości działania. W BMW (system xDrive) elektronika otrzymuje dodatkowe dane z ESP, a układ hamulcowy może blokować mechanizmy różnicowe obu osi.

Centralne mechanizmy różnicowe nowego typu

Super Handling AWD – powstał przy okazji produkcji Hondy Legend. Składa się z zestawu trzech przekładni planetarnych ze sprzęgłami przy tylnej osi. Pierw-sza to przyspieszacz – przejmuje moment obrotowy od silnika i rozdziela go na oba koła tylnej osi. Tam moment obrotowy trafia na kolejne przekładnie. SH bardzo dobrze spisuje się podczas dynamicznej jazdy, ale jest dość ciężki.

4Matic – MB korzysta z trzech mechanizmów różnicowych. Koła tylne otrzymują 55% momentu obrotowego, przednie 45%. Funkcję blokad pełnią hamulce. Ko-ła, które obracają się zbyt szybko, są hamowane. W ciężkim terenie tarcze, klocki i piasty mogą się przegrzewać.

Mechanizm Thorsena – rodzaj przekładni wyposażonej w trzy pary ślimakowych kół zębatych, która automatycznie rozdziela moment obrotowy między osiami. Takie rozwiązanie stosuje m.in. Alfa Romeo, Subaru i Audi.

Układy mieszane – Subaru specjalizuje się w symetrycznych układach napędowych, w których zarówno przednia, jak i tylna oś otrzymuje 50% momentu napędowego. Przykładem może być centralny mechanizm różnicowy modelu WRX STI, dodatkowo rozbudowany o przekładnię planetarną oraz dwa wielopłytkowe sprzęgła cierne spełniające funkcję blokad. Jedno z nich uruchamiane jest mechanicznie (krzywkowo), drugie – elektromagnetycznie. Kierowca może decydować o sile działania blokad.

Haldex – najłatwiej spotkać w autach marki Volvo oraz różnych modelach koncernu Volksswagen. Dobra relacja między sprawnością działania, ceną i masą. Jest to rodzaj pompy krzywkowej na dzielonym wale łączącym obie osie. Moment obrotowy prowadzony do drugiej osi przenoszony był po wystąpieniu różnic w prędkościach obrotowych poszczególnych części wału. W drugiej generacji zwiększono prędkość działania. Upustowy zawór liniowy zastąpiono elektromagnetycznym zaworem proporcjonalnym. Napęd na drugą oś wciąż przekazywany był dopiero przy zdecydowanej różnicy obrotów kół przedniej i tylnej osi. Haldex trzeciej generacji zyskał jeszcze na prędkości działania. Zastosowano dodatkową pompę utrzymującą wstępne ciśnienie w układzie hydraulicznym.

W czwartej generacji zrezygnowano z pompy krzywkowej, zastępując ją pompą zewnętrzną zasilającą wstępnie układ hydrauliczny. Specjalny akumulator ci-śnienia utrzymuje system w ciągłej gotowości. W normalnych warunkach drogowych, gdy nie ma poślizgu kół, napędzana jest tylko jedna oś, a zatem oszczędza się paliwo. Haldex może też pełnić funkcję międzyosiowego mechanizmu różnicowego.

Obsługa sprzęgieł

Generalnie obsługa wymienionych wyżej układów napędowych 4×4 polega na obserwowaniu działania, okresowym sprawdzaniu szczelności i wymianie oleju zgodnie z interwałem zalecanym przez producenta. W nowych autach zadba o to serwis pod-czas kolejnych przeglądów. W starszych należy od czasu do czasu zlustrować szczelność.

W instrukcjach z reguły mamy zamieszczony interwał wymiany oleju i jego specyfikację. Dla przykładu użytkowany przeze mnie Hyundai Santa Fe posiada stały napęd 4×4 wykorzystujący centralne sprzęgło wiskotyczne. Został specjalnie zaprojektowany przez firmę Steyr-Daimler-Puch i zalecany jest olej 80W90 LS, dla odmiany Ford Escape wykorzystujący automatycznie dołączany napęd 4×4 wymaga oleju 75W90 LS. Z reguły ważne jest stosowanie oleju oznaczonego dodatkowo symbolem LS (Limited Slip), są to oleje przekładniowe z dodatkiem specjalnego modyfikatora tarcia, który jest niezbędny do prawidłowej pracy układów o ograniczonym poślizgu szper płytkowych i np. hamulców „mokrych”. Tak więc pamiętajmy o kupnie oleju LS lub zakupie „normalnego” oleju i zastosowaniu specjalnego dodatku (wariant mniej polecany), istotne jest również zastosowanie odpowiedniej klasy jakości – GL4, GL5.

Zmiana oleju

Po podniesieniu auta na podnośniku lub po wjechaniu na kanał lokalizujemy mechanizm odpowiedzialny za przenoszenie napędu 4×4 (na zdjęciach w Hyundaiu Santa Fe – fot. 1).

Następnie odkręcamy korek wlewowy (fot. 2) i po uprzednim podstawieniu stosownego naczynia odkręcamy korek spustowy (fot. 3).

Należy zakupić odpowiedni olej w ilości gwarantującej skuteczną wymianę (w tym przypadku potrzeba 0,9 l – fot. 4). Po spuszczeniu całości znajdującego się wewnątrz oleju i dokręceniu korka wlewamy odpowiednią ilość oleju do wnętrza mechanizmu za pomocą odpowiedniej strzykawki z wężykiem (fot. 5) aż do momentu rozpoczęcia wypływania oleju z otworu wlewowego. Dokręcamy korek i możemy cieszyć się jazdą. Pamiętajmy o zdaniu oleju do punktu utylizacji.

Pozdrawiam terenowo.

Sebastian Kołacz