Po kom principu radi pogon na četiri točka

Veća je verovatnoća da će jedan od četiri nego jedan od dva točka imati kontakt sa podlogom i zato je nastao sistem prenosa na četiri točka. Pored mehaničkog, ručnog priključivanja, kada vozač po potrebi uključuje ili isključuje prenos obrtnog momenta na obe osovine (4WD), postoje i automatski sistemi (AWD) poput visko-kvačila i torsen diferencijala. Ali, ne rade svi po istom principu…

‍

Visko-kvačilo

Visko-kvačilo se sastoji od kućišta u obliku doboša u kom su diskovi sa perforacijama, potopljeni u fluid promenljive viskoznosti. Set diskova je sa jedne strane spojen sa pogonskim vratilom, koje preko menjača prenosi obrtni moment motora, a set diskova sa druge strane spojen je sa izlaznim vratilom. Usled nejednakih brzina rotacije diskova sa perforacijama dolazi do promene viskoznosti i gustine fluida, koji postaje sve tvrđi, spaja diskove i tako se prenosi obrtni moment sa jednog seta na drugi set diskova i na izlazno vratilo. Smatra se da je Toni Rolt idejni tvorac, a visko-kvačilo je prvi put primenjeno na modelu „AMC igl 1980”. Centralni diferencijal sa visko-kvačilom imale su „tojota selika GT-4”, a isti sistem primenjivali su na svojim vozilima Volvo, Subaru, Opel, Lend Rover, Lanča, BMW i mnogi drugi.

‍

Torsen diferencijal

Torsen je patentirao 1949. godine Amerikanac Vernon Glizman. Radi po istom principu kao zatvarač diferencijala, samo što je projektovan tako da se aktivira, ako dođe do određene razlike obrtnog momenta, između osovina. Ako je odnos torsen diferencijala  3:1, to znači da jedna strana može da prenese ¾, a druga ¼  obrtnog momenta. U toku ubrzanja, sve dok može da bude prenet obrtni moment u skladu sa proračunatim  karakteristikama torsena, neće biti proklizavanja točkova. Ako dođe do proklizavanja, obrtni moment se prosleđuje sporijoj strani vozila i to uvećan za odnos 3:1.

Torsen diferencijal je mehanički sistem i primenjivan je kao centralni i na prednjoj i na zadnjoj osovini. Na poluosovinama točkova montiran je po pužasti zupčanik spojen sa po dva pužna točka, koji su spojeni sa kućištem torsen diferencijala. Na pravcu, ako jedna poluosovina rotira brže, pužni zupčanik preko cilindričnog zupčanika rotiraće pužni zupčanik sporije poluosovine i ona će rotirati u suprotnom smeru i na taj način vrši usporavanje točka automobila sa druge strane, u istoj meri u kojoj prvi točak automobila rotira brže.

Sklop zupčanika

Hronološki, prvo je morao da bude rešen problem nejednakih brzina unutrašnjeg i spoljašnjeg točka u krivini. U krivini spoljašnji točak prelazi duži put od unutrašnjeg i zato mora da se kreće brže. Da bi taj problem bio rešen, osovina između točkova je podeljena na dve poluosovine i spojena je sklopom zupčanika, koji je poznat kao diferencijal. Na pravom putu, točkovi prelaze podjednake putanje i imaju iste brzine. U krivinama, unutrašnji točak, može da ima i brzinu jednaku nuli, a onda nosač i konusni zupčanik pokreću samo spoljašnji točak preko zupčanika poluosovine. Zupčanici na poluosovinama imaju podjednak broj zuba, pa uvek imaju podjednak obrtni moment, ali zbog različitih ugaonih brzina u krivinama razlikuje se i snaga na točkovima. Međutim, na mekoj, neravnoj ili klizavoj podlozi, jedan točak može u potpunosti da izgubi kontakt sa tlom, dok drugi stoji u mestu. Tada, zbog razlike u ugaonim brzinama, obrtni moment se prosleđuje samo točku koji se okreće, ali nema kontakt sa tlom, pa ne može ni da doprinese kretanju vozila. I to je ograničenje delovanja diferencijala. Zato je nastala blokada diferencijala, koja omogućava da se okreću oba točka i da ipak može da dođe do kretanja vozila.

‍

Haldeks-kuplung

Elektronika je unapredila automobile u celini, pa je tako haldeks-kuplung nasledio viskozno kvačilo. Švedski inženjer Sigvar Johanson je 1988. godine patentirao varijabilnu blokadu diferencijala. Patent je prodao 1992. godine kompaniji Haldeks, koja je dalje sistem razvila u kvačilo za priključivi pogon na četiri točka.

Princip rada je relativno jednostavan. U kućištu se nalazi set diskova koji spajaju vratilo menjača i izlazno vratilo. Diskove spaja klip koji pokreće hidraulična pumpa. Kod pete generacije, integrisana je elektronska kontrolna jedinica, koja trenutno određuje raspodelu obrtnog momenta, a raspodela se vrši preko elektro-hidrauličnog bajpas ventila. Zadnja osovina može da se deaktivira za 60 milisekundi.

Haldeks-spojnice (kuplung ili kvačilo) su sistem pogona na četiri točka, koji po potrebi, automatski, bez intervencije vozača, prenosi obrtni moment na uglavnom nepogonjenu, najčešće zadnju osovinu. Kada je set diskova kvačila potpuno spojen, ulazna i izlazna osovina su povezane na rotaciono fiksiran način. Ulazna osovina je povezana sa  menjačem, a izlazna povezuje zadnji diferencijal. Pritisak u hidrauličnom sistemu se kontroliše na uobičajen način, preko ventila. Haldeks-kvačilo može da pruži potrebne karakteristike, samo u kombinaciji sa samoblokirajućim diferencijalom ili sa automatskom kontrolom proklizavanja. U suprotnom, moglo bi da dođe do blokade jednog točka.

‍

Audi quattro

Torsen diferencijal je koristio Range Rover, a slavu i uspeh doneo je Audiju. Po uvođenju legendarnog quattro sistema pogona na četiri točka, nemačka marka je osvojila po dve vozačke i timske titule prvaka sveta u reliju. Prvi put je primenjen 1980. na serijskom modelu „kvatro”, a omasovljen je 1986. na limuzini „audi 100”. Tom su se konceptu u segmentu F,  sa zakašnjenjem od 10 do 20 godina, priklonili Mercedes, BMW i Leksus. Unapređenja traju neprestano do današnjih dana. Folksvagen je primenio prvi 1998. godine Haldeks-kuplung na „golfu”, a istovremeno je to učinio i  Audi na modelu „TT”. Ipak, Džensen je taj koji je još 1967. stvorio luksuzni automobil sa pogonom na četiri točka.

‍

BMW xDrive

BMW je ugled stekao zahvaljujući zadnjem pogonu i sportskim karakteristikama automobila. Ipak, Bavarci su polovinom osamdesetih predstavili model „325iX” sa pogonom na sve točkove koji je imao visko-kvačilo u centralnom i zadnjem diferencijalu. Isti sistem korišćen je i na modelu „525 iX” (E34) od 1991. do 1996. godine.

BMW je, sada već dokazani i cenjeni xDrive, prvi put primenio 2003. na modelu „X3”.  U kućištu se nalazi više diskova, koje spaja i razdvaja elektromotor. Raspodela obrtnog momenta između osovina je standardno 40:60%, pri čemu u zavisnosti od situacije odnos može da bude 0:100% za obe osovine, ili u zavisnosti od prianjanja, pogon može da bude čisto zadnji ili čisto prednji. Raspodelu obrtnog momenta na točkovima, kontroliše elektronska, to jest dinamička kontrola stabilnosti, preko kočionog sistema i ubrizgavanja goriva.

Na modelu „X6”, 2008. godine, debitovala je dinamička kontrola performansi, a DSC primarno poboljšava agilnost i upravljanje u krivinama, minimizirajući pod i predupravljanje. DSC vrši raspodelu obrtnog momenta između prednje i zadnje osovine, kao i između zadnjih točkova, a sistem se sastoji od više kvačila i planetarnog sistema zupčanika. Danas je dostupan na skoro svim modelima BMW-a i praktično je istisnuo zadnji pogon.

‍

Mercedes-Benz 4matik

Mercedes je svoj sistem „firmatik” predstavio prvi put 1987. godine, a razvijen je u saradnji sa austrijskom kompanijom Magna-Štajer. Sistem sadrži dva samoblokirajuća diferencijala, centralni i zadnji. Centralni, ima dva hidraulična kvačila i tri modusa, prvi 2vd, kada je pogon zadnji, zatim dva modusa kada je pogon na 4 točka, sa raspodelom obrtnog momenta u odnosu 35:65% i 50:50%. Zadnji diferencijal ima blokadu, ali ne i prednji. Primenom ABS-a sa tri kanala i senzora ugla volana određivano je kada treba da se isključi pogon na 4 točka i aktivira kočenje. Od 1986. do 1991. godine korišćen je hidraulični sistem za deaktivaciju 4matika, a od 1992. do 1993. električni. Sistem koji je koristio elektronsku kontrolu proklizavanja i ABS debitovao je 1998. godine.

Vozne karakteristike unapredili su i adaptivni amortizeri, aktivno ogibljenje, kao i vazdušne opruge koje daju i mogućnost varijabilnog klirensa, u rasponu od 14 do 32 cm.

{{related-post-1}}

Elektronski sistemi su omogućili preciznije doziranje obrtnog momenta i svestranost vozila, pa postoji više različitih načina rada motora, menjača, ogibljenja, diferencijala i elektronskih bezbednosnih sistema, koji se prilagođavaju različitim podlogama, tako da  postoje modusi za stenovitu podlogu, zatim sneg, blato, šljunak, pesak, zemljane puteve sa kolotrazima.

Ali, teži tereni zahtevaju reduktor, otpornije podvozje i zaštićen pod vozila. Audi, BMW i Mercedes sve navedene sisteme upotrebili su prvenstveno  za poboljšanje putnog komfora i dinamičkih karakteristika automobila, a olakšali su i samo upravljanje do nivoa dečje igre.