Gearhead 101: Jak funguje 4WD na plný úvazek a pohon všech kol

{h1}

Vítejte zpět naGearhead 101- série o základech toho, jak auta fungují pro tamní automobilové začátečníky.


Minule jsme se podrobně věnovali fungování 4WD na částečný úvazeka proč je výhodné mít všechna čtyři kola pohánějící vůz v situacích s nízkou trakcí. Dnes řešíme celodenní pohon všech kol a pohon všech kol (alias AWD).

V obou systémech hnacího ústrojí pohánějí vůz nepřetržitě všechna čtyři kola, a jak uvidíme, toho se jim podaří pomocí podobného uspořádání hnacího ústrojí. Existují však také určité rozdíly mezi 4WD a AWD na plný úvazek, které vysvětlíme níže.


Začněme!

Výhody a nevýhody 4WD a AWD na plný úvazek

Jak jsme podrobně diskutovali v našem příspěvku o 4WD, jednou z jeho výhod oproti 2WD je to, že neustále se pohybující čtyři kola výrazně zvyšují trakci v situacích s nízkou trakcí, jako je sníh, bláto a uvolněná špína. Pokud například vaše zadní kola narazí do oblasti s nízkou trakcí na hnací ploše, mohou být vaše přední kola v oblasti s vysokou trakcí. Díky tomu, že dostávají energii, mohou pomoci udržet vaše vozidlo v pohybu, než aby se vaše zadní kola jen točila, zatímco vaše auto stojí.


Vše v pořádku, ale proč byste chtěli, aby všechna čtyři kola dostávala energii z motoru i podnormálníjízdní podmínky? Proč byste chtěli zapnout 4WDplný úvazek, místo toho, abyste jej v případě potřeby jen zapnuli?



Hlavním důvodem je lepší ovládání. Pohyb všech čtyř kol umožňuje vozu lépe projet zatáčky a poskytuje lepší směrovou stabilitu, když se vůz pohybuje v ustáleném stavu. Vylepšená ovladatelnost za normálních jízdních podmínek vede k bezpečnější jízdě. Vylepšená manipulační výhoda je jedním z důvodů, proč vidíte AWD na sportovních vozech a luxusních sedanech.


Dalším důvodem je pohodlí. Řekněme, že jedete po silnici, která má části ledu a sněhu, ale je většinou suchá. Místo toho, abyste museli zapínat a vypínat své 4WD na částečný úvazek, když zasáhnete a opustíte tato kluzká místa, přičemž čtyři kola neustále běží, na to nemusíte myslet. Prostě řídíš.

Velkou nevýhodou 4WD a AWD na plný úvazek je, že spotřebují mnohem více paliva než 4WD na částečný úvazek, protože motor musí neustále přenášet sílu na všechna čtyři kola.


Jak fungují 4WD a AWD na plný úvazek

Takže 4WD a AWD na plný úvazek mají všechna čtyři kola neustále v pohybu. Ale to vyvolává otázku: Jak to tyto systémy hnacího ústrojí dělají, aniž by zvedaly auto při jízdě na vysoce trakčních jízdních plochách?

Jak jsme diskutovali včlánek o částečném úvazku 4WD, když zařadíte 4WD, převodovka zablokuje přední a zadní hnací hřídele dohromady. Na přední a zadní diferenciál posílají stejné množství výkonu neboli otáček. Při zatáčení na suché vozovce jsou přední kola nucena dobrou trakcí a geometrií otáčet se rychleji než zadní kola. Ale protože přední hnací hřídel jede stejnou rychlostí jako zadní hnací hřídel, vzniká velké napětí, které nakonec může vést k tomu, čemu se říká vázání hnacího ústrojí nebo navíjení. To může vážně poškodit vaše auto.


Jak se tedy tomuto problému vyhýbají 4WD a AWD na plný úvazek?

Přidáním třetího diferenciálu uprostřed hnacího ústrojí.


Stejně jako u vozidel s pohonem 4WD na částečný úvazek mají 4WD a AWD na plný úvazek přední i zadní diferenciál na přední a zadní nápravě, který umožňuje levému a pravému kolu pohyb různými rychlostmi při zatáčení. Tím se zabrání přeskočení kola, ke kterému by došlo při pohybu všech čtyř kol.

4wd diagram diagramu pohonu všech kol na plný úvazek.

Aby se zabránilo uvázání hnacího ústrojí, ke kterému by mohlo docházet v důsledku různých rychlostí, kterými musí přední a zadní kola při zatáčení jet, je mezi přední a zadní hnací hřídele umístěn středový diferenciál. To umožňuje předním a zadním hnacím hřídelům přenášet energii na přední i zadní kola, ale umožňuje jim pohyb různými rychlostmi při zatáčení. Problém vázání hnacího ústrojí vyřešen.

Centrální diferenciál je tedy to, co umožňuje 4WD a AWD na plný úvazek vysílat energii na všechna čtyři kola současně, a to po celou dobu.

Jaký je tedy rozdíl mezi 4WD a AWD na plný úvazek?

Co dělá, že 4WD na plný úvazek není AWD: diferenciální uzamykací střed

4WD na plný úvazek většinou funguje téměř stejně jako AWD: středový diferenciál neustále posílá výkon motoru na přední i zadní kola. Středový diferenciál umožňuje pohyb předních a zadních hnacích hřídelů různými rychlostmi, což vozidlu umožňuje normální provoz, a to i při zatáčení na běžných jízdních plochách.

Ale tím, že necháte kola pohybovat se různými rychlostmi, obětujete při tom určitou trakci, zejména v podmínkách s nízkou trakcí, jako je bláto, sníh a špína. To platí zejména v případě, že je středový diferenciál otevřeným diferenciálem. Odvolat znáš předchozí článekže tok energie otevřených diferenciálů sleduje cestu nejmenšího odporu. V nastavení nízké trakce to není žádné. Zde je důvod.

4wd na plný úvazek s ilustrací diferenciálu s otevřeným středem.

Řekněme, že jste ve vozidle s pohonem všech kol nebo AWD na plný úvazek se středovým otevřeným diferenciálem. Jedete po příjezdové cestě a přední kola narážejí na ledový sníh. Myslíte si „Mám AWD! To by neměl být problém. ' Ale je. Tato přední kola mají nejmenší trakci a v důsledku toho představují cestu nejmenšího odporu. Středový diferenciál tedy pošle veškerou sílu na přední kola, což způsobí, že se budou točit na místě, zatímco vaše zadní kola budou sedět na suché vozovce a nebudou se vůbec hýbat. Abyste se dostali na příjezdovou cestu, bylo by hezké, kdyby tato zadní kola dostala nějaký výkon.

K vyřešení tohoto problému používá většina vozidel s pohonem všech kol a AWD na plný úvazek středový diferenciál s omezeným prokluzem (LSD) nebo Torsen. Tyto typy diferenciálů vám dávají výhodu otevřených středových diferenciálů - umožňují předním a zadním kolům pohybovat se různými rychlostmi při zatáčení na suché vozovce - ale když jedna sada kol narazí na hladkou část, místo aby posílala veškerou sílu ta kola, to ještě pošle nějaký výkon těm na suché vozovce.

Takže v našem scénáři zasněžené příjezdové cesty by vozidlo s pohonem 4WD nebo AWD na plný úvazek se středovým LSD poslalo část výkonu motoru na zadní kola, která mají trakci místo toho všeho, pouze na přední kola, která nemají žádnou trakci, což vám umožní aby se vaše auto dostalo na příjezdovou cestu.

Diferenciály s omezeným prokluzem rozhodně zlepšují trakci ve srovnání s otevřenými diferenciály. Pro většinu scénářů 4WD jsou LSD vše, co potřebujete k adekvátní trakci. LSD však stále neposkytujíoptimálnítrakce, protože většina síly stále jde na kola s menší trakcí. Stále existuje šance na prokluz kol.

Zde se 4WD na plný úvazek odděluje od AWD. Vozidla s pohonem všech kol na plný úvazek mají diferenciál s blokovacím středem, který je zabudován v převodovce. Když ho řidič zapne, středový diferenciál uzamkne přední a zadní hnací hřídele k sobě, takže se budou otáčet stejnou rychlostí, a tím dodávat stejné množství točivého momentu na zadní a přední kola. Vozidlo s pohonem 4WD na plný úvazek se zablokovaným středovým diferenciálem funguje v zásadě jako vozidlo s pohonem 4WD na částečný úvazek, když je zapnutý pohon 4WD.

Na plný úvazek 4wd s ilustrací uzamčeným středovým diferenciálem.

V našem scénáři zasněžené příjezdové cesty bude vozidlo s pohonem všech kol na plný úvazek se zablokovaným středovým diferenciálem vysílat stejné množství energie na přední i zadní kola. Namísto toho, aby se zadní kola vůbec nepohybovala (jako na otevřeném středovém diferenciálu) nebo jen trochu (jako na středním LSD), zadní kola se budou pohybovat dobrým klipem, což vám umožní bezpečně dostat vozidlo nahoru příjezdová cesta.

Některá vozidla s pohonem všech kol na plný úvazek zvyšují trakční schopnosti v nastavení nízké trakce tím, že mají možnost zamknout zadní diferenciál nebo dokonce přední i zadní diferenciál a proměnit vozidlo vskutečný4 × 4.

Mnoho vozidel s pohonem všech kol na plný úvazek má také možnost řadit na převodovku Lo, což vám umožní dodat vašim kolům větší výkon při nižších rychlostech.

Stejně jako byste nechtěli, aby se přední i zadní hnací hřídele pohybovaly stejnou rychlostí ve vozidle s pohonem všech kol na částečný úvazek, když jste na běžných jízdních plochách, nechcete, aby se pohybovaly stejnou rychlostí i při plném výkonu 4WD na běžném jízdním povrchu. Když jste na povrchu s vysokou trakcí, budete chtít vypnout uzamčený středový diferenciál.

Vozidla s pohonem všech kol nemají možnost centrálního diferenciálu s blokováním, takže v kluzkých situacích neposkytují takovou trakci jako vozidla s pohonem 4WD. Přestože AWD může pomoci zlepšit ovladatelnost na normálních jízdních plochách a může zlepšit trakci na deštivých silnicích a trochu na zasněžených vozovkách, nechtěli byste s vozidlem AWD vyjet do terénu. K tomu slouží spolehlivé 4WD.

No, tady to máte. Základy toho, jak fungují 4WD a AWD na plný úvazek. Tím jsme prakticky pokryli hnací ústrojí automobilu. Další v našemŘada Gearhead 101: převodovka.