Czterolokomocja
Dzieje napędu na obie osie są równie długie jak historia samej motoryzacji. Nie bez przyczyny tak często sięgano po to rozwiązanie, mimo problemów technicznych i eksploatacyjnych oraz – co tu kryć – wyższej ceny. Obecnie producenci oferują już wyjątkowo dopracowane systemy w każdej klasie pojazdów – nie tylko w autach terenowych. Zobaczmy, jak do tego doszło na przykładzie napędów 4Motion.
Liczba mnoga jak najbardziej odnosi się do systemów 4Motion, gdyż właśnie ze względu na różnorodność klas pojazdów, w których jest używany, poszczególne rozwiązania nieco się od siebie różnią. Zacznijmy jednak od historii motoryzacji. Zalety napędu obu osi znano już od dawna, jednak sporym problemem było skonstruowanie rozwiązania, które byłyby niezawodne i trwałe. Przy małej skali produkcji dochodził jeszcze problem sporych kosztów wytworzenia takich mechanizmów. Szybko też okazało się, że proste rozwiązania z dołączanym na sztywno napędem drugiej osi wymagają odpowiedniej obsługi. Na dłuższy czas napęd 4×4 ograniczony był więc tylko do aut, których użytkownicy rzeczywiście go potrzebowali i było ich na niego stać. Później pojawiły się auta mające stały napęd obu osi. Były one jednak bardzo drogie. Z drugiej strony pojawienie się popytu na uterenowione osobówki (możliwy okazał się spadek kosztów produkcji) spowodowało, że prosty napęd 4×4 zagościł też w tańszych autach.
Spięcie 4×4
Jednak przy wszystkich swych zaletach klasyczny układ napędowy 4×4 stosowany w „twardych” terenówkach, a więc ze stale napędzanym tyłem i na sztywno dołączaną przednią osią, ma swoje wady. Jedną z nich jest wpływ tego spięcia na jazdę na zakrętach. Brak możliwości różnicowania prędkości obrotowych przedniej i tylnej osi powoduje, że proste 4×4 najchętniej jedzie prosto. Najbardziej odczuwalne jest to podczas manewrów, ale także zwykłej jazdy. Trzeba też wiedzieć, że skręcanie to nie tylko wzmożony wysiłek kierowcy, ale naprężenia w układzie napędowym, które muszą się rozładować, co dzieje się za sprawą nieuniknionego i nieustannego poślizgu kół. Pojawia się więc problem zużycia sprzęgła, opon, przegubów, wałów, a także trudniejszego prowadzenia na nawierzchniach przyczepnych. Dlatego też w dołączanym 4×4 nieodzowne jest mechaniczne rozłączenie którejś z osi.
Większa dzielność terenowa
Podstawowym zadaniem napędu 4×4 było zwiększenie dzielności terenowej. Tak też jest i dzisiaj, a dodatkowo ta funkcja dotyczy nie tylko nielicznych już twardych terenówek, ale także pojazdów użytkowych oraz rekreacyjnych. W trudniejszym terenie napęd 4×4 jest niezastąpiony. Owszem zdarzają się dzielne pojazdy wyłącznie jednonapędowe, ale zazwyczaj są one za słabe do użytkowych zastosowań. W cięższych jednonapędówkach stosuje się elektroniczne protezy blokad dyfra, ale ich skuteczność szybko się kończy w trudniejszych warunkach, gdy fizycznie niemożliwe jest przeniesienie siły napędowej tylko na dwa koła. Wystarczy bowiem bardziej stromy, śliski podjazd, by napędzane koła kręciły się równo, ale bezskutecznie. Na dodatek systemy działające przez przyhamowywanie koła w poślizgu dość szybko ulegają przegrzaniu i sprawdzają się jedynie do kilkukrotnego wykorzystania w lżejszych warunkach terenowych.
W przypadku aut wykorzystywanych w terenie pod nazwą system 4Motion może kryć się kilka różnych rozwiązań. Off-roadowe modele Volkswagena – Touareg oraz Amarok – korzystają ze stałego napędu obu osi przekazywanego poprzez międzyosiowy mechanizm różnicowy typu Torsen. Koszt tego rozwiązania jest wprawdzie wyższy, ale zapewnia ono natychmiastową reakcję na zmiany przyczepności, ograniczając poślizg i nie ulegając przeciążeniu. Jest to niezmiernie istotne, gdy w grę wchodzą momenty obrotowe przekraczające 500 Nm. Jeszcze bardziej rozbudowany jest system 4Motion, w którym siłę napędową może powiększyć użycie przełożenia zredukowanego. Dzięki niemu kierowca może śmiało atakować strome pochyłości, a zdolności te mogą powiększyć blokady centralnego i tylnego dyfra oraz pneumatyczne zawieszenie, które pozwala radykalnie zwiększyć prześwit.
Bardziej zaawansowane systemy 4Motion pozwalają na wybór trybu pracy napędu i podwozia
W ofercie największego użytkowego VW – Craftera – znajdziemy, oprócz przedniego lub tylnego napędu, opcję 4Motion. Zwiększona dzielność przydaje się także w innych pojazdach użytkowych z rodziny T i Caddy. Zarówno robocze Transportery, jak i bardziej osobowe Caravelle czy turystyczne Multivany zdecydowanie zyskują, nawet jeśli nie muszą zmagać się w terenie. Wystarczy bowiem codzienny dojazd na błotnisty teren budowy z pełną ładownią lub wieloosobową ekipą, by za każdym razem coraz bardziej doceniać wartość napędu obu osi. Do dalekich wypraw lepiej wybrać specjalne wersje T6, np. Panamericana, której nazwa wiele mówi o jej ambicjach. Niezależnie od budżetu dobrze jest mieć do dyspozycji blokadę tylnego mechanizmu różnicowego – jest ona bardzo przydatna w zawieszeniu, które nie ma off-roadowych ambicji i nie dysponuje zbyt dobrym wykrzyżem. Pasjonaci off-roadowych wyjazdów nie są przy tym ograniczeni fabrycznymi możliwościami, które można powiększyć, korzystając z bogatej gamy akcesoriów niezależnych producentów, np. firmy Seikel, oferującej zaawansowane mechanicznie przeróbki.
Pierwsze dostawcze Volkswageny powstały już w 1985 roku. Były to kultowe T3 Syncro, których produkcję 10 lat wcześniej poprzedziły próby na T2 Bulli. Kilka czteronapędowych Bullików udowodniło swą sprawność m.in. na pustynnych testach terenowych. Przygotowanie produkcyjnej wersji T3 powierzono firmie Steyr, która nie tylko opracowała układ napędowy, ale też mocno zmieniła podwozie. Do przekazania siły napędowej na przód z umieszczonego w tyle silnika użyto sprzęgła wiskotycznego. Najbardziej terenowa wersja miała nawet 16-calowe koła.
Prototyp napędu 4×4 w VW T2
VW T3 syncro
Napęd Syncro w T3 wymagał poważnych modyfikacji podwozia
Pewny przejazd przez nieutwardzone nawierzchnie
Wyższy prześwit nie jest domeną tylko flagowego Touarega, zwłaszcza z pneumatycznym zawieszeniem. Wprawdzie trudno z nim konkurować uterenowioną osobówką – modelem Alltrack – ale cenny jest każdy dodatkowy centymetr wolnej przestrzeni pod podwoziem. Często decyduje on o przejechaniu lub utknięciu. Samo utkniecie nie musi być dotkliwe – gorsze jest uszkodzenie któregoś z wrażliwych elementów, co może definitywnie zakończyć jazdę. Nawet na drogach utwardzonych trzeba liczyć się z taką możliwością, zwłaszcza po zimie. Spokojniejsza jazda po dziurawych drogach i mniejsze ryzyko utknięcia powodują, że zmniejsza się ilość ryzykownych bądź problematycznych sytuacji. Wreszcie nie musimy rezygnować z jazdy, a odwrót staje się łatwiejszy, gdy stwierdzimy jednak, że jazda jest ponad nasze umiejętności czy możliwości auta. Zwiększone możliwości manewrowe napędu obu osi mogą przydać się na parkingu, przede wszystkim w zimie. Sztandarowym przykładem są parkingi przy stokach narciarskich, gdzie można swobodniej, a więc wygodniej, wybierać miejsce postoju.
Rainer Zietlow ze swym zespołem pobił Touaregiem wiele transkontynentalnych rekordów wyprawowych
Automatyka
Nowoczesne układy 4×4 są konstruowane tak, by obie osie nie musiały być ze sobą sztywno połączone – pomijamy oczywiście moment, kiedy specjalnie blokuje się to połączenie. W systemie 4Motion z centralnym dyfrem Torsen to właśnie on różnicuje prędkości obrotowe pomiędzy przednią a tylną osią, jednocześnie dbając o przekazanie odpowiedniej dawki siły napędowej na oś, która może ją wykorzystać. Tak dzieje się w Touaregu, ale też i w Amaroku, którego kojarzylibyśmy raczej z klasycznym 4×4. Bez sztywno spiętych osi Amarok lżej się prowadzi i może poruszać się bezpiecznie niezależnie od obciążenia na pace i przyczepności nawierzchni, co jest słabością pickupów ze stale napędzaną tylną osią. Tańsze układy 4Motion w układach napędowych ze stale napędzaną jedną osią wykorzystują sterowane elektronicznie sprzęgło wielopłytkowe Haldex. Dzięki odpowiedniemu oprogramowaniu sterownika problem naprężeń znika – wszystkim zajmuje się automatyka. W rezultacie napęd obu osi nie musi być już kojarzony z tajną wiedzą i ryzykiem szybszego zużycia lub wręcz uszkodzeń w razie złej obsługi.
System Haldex z widocznym sprzęgłem wielopłytkowym
Siła napędowa kontra opory
Podstawową zaletą napędu na obie osie jest lepsze wykorzystanie siły napędowej. Kiedy napędzane są wszystkie koła, wykorzystuje się dostępną przyczepność, często znacznie ograniczoną przez śliskie podłoże. Nawet gdy nie jest ślisko, nierówny czy stromy teren powoduje znaczny wzrost oporów ruchu. Niekoniecznie musi to oznaczać ekstremalną jazdę w terenie, ale każdy chyba spotkał się z sytuacją, gdy niekorzystna konfiguracja ukształtowania nawierzchni i jej przyczepność spowodowały utknięcie.
Napęd obu osi Syncro pojawił się po raz pierwszy w 1984 roku w osobowym Passacie B2. Miał on wzdłużny układ napędowy i do rozdziału siły pomiędzy obie osie wykorzystywał międzyosiowy mechanizm różnicowy Torsen. Swoistym crossoverem, który jednak wyprzedzał swój czas, był off-roadowo wystylizowany podniesiony Golf Country z 1990 roku. Podobnie jak T3 Syncro miał opracowane przez Steyra mocno zmienione podwozie, a dołączanie napędu powierzono sprzęgłu wiskotycznemu. W drugiej połowie lat 90. Syncro ustąpiło nowej koncepcji napędu 4Motion.
Golf Country był prekursorem segmentu crossover
Siła napędowa kontra obciążenie
Równomiernie rozłożona siła napędowa obniża ryzyko poślizgu podczas jazdy z pełnym obciążeniem lub w trakcie holowania. Ma to wymierną wartość – auta z napędem obu osi mają możliwość holowania znacznie cięższych przyczep niż wersje jednonapędowe.
Osobowy Passat Alltrack może wjechać na 12% wzniesienie z przyczepą o masie 2 200 kg, a Tiguan może mieć na haku 2 500 kg. Skrajnym przypadkiem jest Touareg, którego zdolności holownicze sięgają nawet 3,5 tony! To i tak nic w porównaniu do spektakularnej próby, podczas której pierwsza generacja Touarega skutecznie poruszyła Jumbo Jeta. Możliwość większego obciążenia haka to nie tylko suchy wpis w dowodzie rejestracyjnym. Stały napęd obu osi pozwala nie tylko na lepszy uciąg, ale i na stabilniejszą jazdę z przyczepą. Jest to szczególnie odczuwalne w trudniejszych warunkach.
Spektakularny pokaż możliwości Touarega – jedzie z Jumbo Jetem na haku
Sportowa siła napędowa
Inną przyczyną poszukiwania lepszego sposobu przekazania siły napędowej jest jej duża podaż. Dotyczy to pojazdów sportowych, które w jednonapędowej wersji kojarzą się z poślizgami podczas ruszania. Burnouty są tyleż efektowne, co szkodliwe, bo zamiast przekładać się na przyspieszenie, przekształcają moc silnika na kłęby dymu ze zdartej gumy opon. Wykorzystanie napędu wszystkich kół ogranicza to zjawisko, dając efektywne przyspieszenie. Obecność 4Motion w modelach usportowionych jest więc uzasadniona. Nie dziwi, że najmocniejszy Golf R o mocy 310 KM ma system 4Motion. To za jego sprawą mocny silnik potrafi katapultować R od 0 do 100 km/h w czasie 4,6 s. Warto zauważyć, że osiągi te są dostępne nie tylko na suchym asfalcie, ale też na mokrym, a i luźna nawierzchnia nie będzie powodem do rezygnacji z zabawy.
Ale przecież mocne silniki trafiają także do SUV-ów i aut użytkowych. O ile w przypadku SUV-ów napęd obu osi to sprawa oczywista to wśród pickupów dominuje tradycyjny układ 4×4 ze stałym napędem tylnej osi. Jeśli miałoby na nią trafić jedynie ponad 200 KM mocy, to przy zazwyczaj nieobciążonym tyle jazda tak usportowionym pickupem byłaby najmniej wyzwaniem dla większości kierowców. Najlepszym sposobem na nieuniknioną wtedy nadsterowność i straty wynikające z poślizgu jest użycie stałego napędu obu osi. Amarok V6 4Motion z Torsenem sprawnie przenosi 225 KM mocy, osiągając 100 km/h w czasie poniżej 8 sekund.
Bezpieczeństwo dzięki napędowi
Napęd jedynie na dwa koła sprawdza się najlepiej w dobrych warunkach drogowych. Jednak gdy nawierzchnia staje się nierównomiernie przyczepna, tak napędzane auto może łatwo stracić przyczepność na 50% lub 100% napędzanych kół. Trzeba przy tym pamiętać, że w takich warunkach najczęściej spotykany otwarty mechanizm różnicowy może przekazać jedynie tyle siły napędowej, ile jest zdolne przyjąć koło na mniej przyczepnej nawierzchni. Jedno koło decyduje więc o sile napędowej drugiego. Jeżeli sytuacja jest krytyczna i to właśnie dzięki odpowiednio przekazanej sile napędowej mamy wyratować się z jakiejś opresji, to ta przypadłość jednoosiowego napędu może spowodować dalsze kłopoty. Gdy jednak rozłożymy przekazywanie napędu na obie osie, to utrata przyczepności przez jedno koło oddziałuje na napęd jedynie tej osi, na której nastąpiła utrata. Jeśli system jest czysto mechaniczny – jak Torsen – reakcja drugiej osi jest natychmiastowa. Ale i tak obecnie najpopularniejsze rozwiązania przednionapędowe z dołączanym tyłem, jak Haldex, nie dają powodów do narzekania pod względem czasu działania. Kwestia bezpieczeństwa pojazdów z napędem obu osi nie jest oczywiście gwarantowana. Wiele zależy od prędkości, rodzaju nawierzchni, opon i – co najistotniejsze – zdrowego rozsądku kierowcy. Cóż bowiem, jeśli wszystkie systemy poprowadzą auto tak jak wyobraża to sobie jego kierowca, ale trafi on na mniej przewidującego uczestnika ruchu. Żaden system nie znosi zasady ograniczonego zaufania ani praw fizyki. Często bowiem złudna łatwość, z jaką auto z napędem 4×4 rusza w trudnych warunkach, sprawia, że zapomina się o tym, że jazda to nie tylko sprint po prostej.
Kolejnym, po Schimmwagenie, podejściem VW do wojskowej terenówki był Iltis (natępca DKW Munga). Jego projekt wbrew ogólnoświatowym trendom nie nawiązywał bezpośrednio do kanonu konstrukcyjnego wyznaczonego przez Jeepa, jednak z założenia oba pojazdy były bardzo zbliżone. Iltis miał być prosty, lekki i dzielny, ale użyto nieco innych rozwiązań. Oparte na podzespołach osobowego VW Passata auto miało bowiem niezależne zawieszenie wszystkich kół oraz – jak Jeep – posiadało ramę i stały napęd tylnej osi oraz dołączany przód.
VW Iltis
Konstrukcja VW Iltis
Nowe możliwości
Szeroka oferta modeli z napędem obu osi nie dotyczy wszystkich marek. Część producentów w ogóle rezygnuje z tego rozwiązania ze względu na koszty, zadowalając się systemami elektronicznymi poprawiającymi trakcję jedynej napędzanej osi. Może mieć to uzasadnienie ekonomiczne, ale dla użytkownika rozwiązanie jest jedynie połowiczne i ogranicza dostęp do nowych możliwości. Jeśli auto jest sensownie uterenowione, można wykorzystać je do eksploracji w sporcie i rekreacji, a także i w pracy. Większa niezależność od kaprysów klimatu i drogowców przekłada się na większą swobodę wyboru czasu i miejsca.
Funkcjonalność
Jeżeli do lepszej mobilności dołożymy większą funkcjonalność SUV-ów czy pojazdów użytkowych, uzyskamy nową jakość. Obecne SUV-y nie są wprawdzie tak bezkompromisowe jak te oparte na ramie ze sztywnymi mostami, ale zapewniają o wiele lepszy poziom komfortu jazdy, ekonomii i bezpieczeństwa.
Nowoczesne pickupy – np. Amarok – wciąż bazują na ramie niosącej dużą i odporną przestrzeń ładunkową, nie zaniedbując komfortu w przestrzeni pasażerskiej, a do tego spisują się zarówno podczas ciężkiej pracy, jak i rekreacji. Z kolei vany pozwalają na dowóz ludzi i ładunku przez drogi, które zatrzymują zwykłe pojazdy, przy wygodzie i poziomie wyposażenia nieosiągalnym dla poprzednich generacji.
Crafter 4Motion off-roadowo przygotowany przez firmę Achleitner jest naprawdę dzielny w terenie
Crafter 4Motion off-roadowo przygotowany przez firmę Achleitner jest naprawdę dzielny w terenie
Koszt wart poniesienia
System napędu 4×4 jest oczywiście droższy niż jednej osi. Jest to nie do uniknięcia, ale dzięki jego uproszczeniu i masowej produkcji dopłata nie jest aż tak wysoka jak dawniej i na pewno warto ją ponieść. Ważne jest także to, że auta z napędem obu osi cieszą się dużym zainteresowaniem również na rynku wtórnym – spadek ich wartości jest mniejszy. Docenia to coraz więcej klientów, więc można liczyć na łatwiejszą późniejszą odsprzedaż.
autor: Michał Pierewicz, zdjęcia: Volkswagen, archiwum
