Technika v automobilech: Systémy pohonu všech kol

Že k bezpečnému přenosu síly na vozovku postačí jen polovina kol, nevěřila řada konstruktérů už v 19. století. V roce 1893 si Brit Bramah Joseph Diplock nechal patentovat řízení a pohon všech kol včetně tří diferenciálů pro lokomobilu. První takový automobil se rovněž stihl zrodit za starého století – roku 1899 zkonstruoval Ferdinand Porsche pro C & K vozovku Ludwig Lohner kočár bez koní poháněný elektromotorem v každém náboji.

Další primáty urval nizozemský Spyker 60 H.P. z roku 1903, který premiérově spojil pohon všech kol se spalovacím motorem. A to rovnou šestiválcem, který sám v automobilu debutoval. O dva roky později se přidala společnost Twyford z Pensylvánie a v roce 1907 vyjel Dernburg-Wagen od Daimleru.

Pohony všech kol se dělí na stálé, v anglické literatuře značené AWD, a přiřaditelné 4WD, případně Part time-4WD. Distribuují točivý moment z rozvodovky, často integrované v převodovce (nejnovější 4Matic) a pracující s ozubenými koly či masivním řetězem. Toto ústrojí může obsahovat i mezinápravový diferenciál (korunkový, šnekový či planetový) a/nebo dvoustupňovou redukční převodovku.

Stálý pohon všech kol zpravidla obsahuje tři diferenciály (při větším počtu náprav více), někdy částečně suplované spojkami (Honda SH-AWD). Je přitom lhostejné uložení motoru vpředu, vzadu či uprostřed, zdaleka nejčastěji se ale takové řešení pojí s podélným agregátem. Pro příčně uložené jednotky (Alfa Romeo Crosswagon, Peugeot 405 Mi16x4) totiž vyžaduje převod navíc. Mezinápravový zpravidla obsahuje zavírací spojku, stále působící malým momentem (cca 50 N.m) proti kmitání poháněcího řetězce. Kromě toho může obsahovat i obdobný závěr s částečným či úplným účinkem, ten ale musí snášet momenty o dva řády vyšší.

Kvůli nim je třeba dbát předpisového nahuštění pneumatik – jinak se trvalým protáčením brzy zničí. Takové řešení poskytuje stálý přísun trakce a předchází nepříjemnostem s její náhlou ztrátou. Hodí se i pro silniční provoz, protože řízeným přeléváním síly mezi jednotlivými koly může zpříjemňovat jízdu v zatáčkách, případně na kluzkém povrchu aktivně předcházet smyku. To ale umějí jen některé systémy (xDrive, Mitsubishi AWD + AYC), pasivní stálá „čtyřkolka“ (starší modely Subaru, Ford Escort 4x4) je na suchém asfaltu spíše na obtíž.

Některá negativa řeší připojitelný pohon všech kol – dokáže snížit jízdní odpory. Ovšem jen částečně – diferenciál a všechny kloubové hřídele s sebou stejně vezete a otáčejí se. Připojování se může dít automaticky (Haldex) nebo ručně. Samočinné připojování zpravidla používá viskózní či vícelamelovou spojku, spínanou tlakem oleje či elektromagneticky. Automatická aktivace nastává většinou pasivně (Real Time 4WD). Takové systémy buď reagují na vzájemné pootočení dvou volných konců poháněcího řetězce s pomocí radiálních čerpadel, která vyvinou tlak k sepnutí spojky, nebo ještě jednodušeji používají mohutnou viskospojku.

Jde o levné, spolehlivé a většinou bezúdržbové řešení, hodí se však maximálně k vyproštění zapadlého vozidla – po začátku smyku už je totiž „minutu po dvanácté“. Některé systémy (Haldex I) se navíc nedokážou sepnout při couvání. Lépe na tom jsou elektronicky řízené, proaktivní soustavy (Attesa), působící „za pět minut dvanáct“ a pomáhající s prudkými rozjezdy (funkce Instant traction).

Manuálně spínané pohony všech kol se ve většině případů hodí jen mimo silnici – místo mezinápravového diferenciálu totiž mívají jednoduchou zubovou spojku a v zatáčkách nekompenzují rozdílné otáčky přední a zadní nápravy. Obvykle využívají ruční páku, výjimečně tlačítko (Suzuki Jimny). Dobře vyhovují u off-roadů (Nissan Patrol) a pracovních pick-upů (Mazda BT-50), dříve se však uplatňovaly i u osobních vozidel (Subaru Justy 1. generace). V případě terénních modelů bývají spojené s redukční převodovkou (Jeep Comand-Trac). Takové soustrojí je prakticky nezničitelné a po letech nehrozí zvýšenými servisními nároky.

Absolutní řešení pochází z nákladních aut - odpojitelný mezinápravový diferenciál. Takový nabízejí Mitsubishi (Super Select) a Mercedes-Benz (Sprinter). Některé „měkké“ pohony všech kol rovněž poskytují možnost trvalého sepnutí/vypnutí (Toyota RAV4). To je však spíše marketingový trik – k úplnému rozepnutí či sepnutí stejně nedochází a při vyprošťování se takový systém brzy přehřeje a deaktivuje. Přesto je pro svátečního návštěvníka terénu nejlepší – zbytečně nezatěžuje auto ani peněženku a k občasnému projetí sněhové závěje či bahnité kaluže stačí.

Lohner Porsche - první čtyřkolka

Monstrum z roku 1899 změnilo svět. Nejenže uvedlo mezi automobily pohon všech kol, ale Ferdinand Porsche v něm později (1901) zkombinoval spalovací a elektrický motor do podoby, o sto let později známé pod pojmem sériový hybrid. Z jeho konstrukce dokonce čerpali Američané v šedesátých letech při vymýšlení lunárního vozíku.

Věrozvěst silničních „čtyřkolek“

Vývoj pohonu všech kol zahájilo VW během druhé světové války, šlo ale původně o terén. Na silnici se vydalo v roce 1980 po dokončení vývoje mezinápravového diferenciálu a tehdy vznikl brand „quattro“ pro stálý pohon všech kol. Po celém světě jej rozneslo Audi 100/200 C3, „doutník“ z roku 1983 (na snímku). Dnes známe již šest generací tohoto systému, který časem osvědčil správnost a spolehlivost koncepce, kritizované za nevýhodné rozložení hmotnosti. Může mu pomáhat i sportovní zadní diferenciál s aktivním přeléváním síly.