Škoda i 4x4: prawdziwy napęd

Nowoczesne samochody z napędem na jedną oś są bardzo sprawne i bezpieczne, ale jeśli tylko możliwe jest doposażenie ich w napęd na wszystkie koła, należy to zrobić. Częściowo, bo "lepiej mieć niż nie mieć" – ale tak już serio, podwojenie możliwości przeniesienia momentu obrotowego wytwarzanego przez silnik na podłoże to oczywiste podniesienie poziomu bezpieczeństwa i sprawności.

To także zwiększenie prawdopodobieństwa wydostania się z tarapatów – a w pewnych okolicznościach także ogólna gwarancja niewpadnięcia w takie tarapaty.

Takie możliwości oferuje choćby Škoda – wiele z modeli produkowanych przez czeską markę może mieć fabrycznie montowany system przeniesienia mocy silnika na wszystkie koła. Modele Škody wyposażone w napęd wszystkich czterech kół wykorzystują konstrukcję określaną popularnie jako "haldex".

Nazwa wzięła się – jak w przypadku określania sportowych butów mianem "adidasów" czy odkurzacza słowem "elektroluks" – od nazwy firmy, która tę konstrukcję wymyśliła, stworzyła i opatentowała. W tym przypadku mowa o szwedzkiej firmie Haldex, która już od dawna sama nie wytwarza napędów, ale z której patentów korzysta m.in. właśnie Škoda. Najprościej rzecz ujmując, haldex to napęd na cztery koła, który jest zarazem permanentny i dołączany (to się nie wyklucza, czytajcie dalej!), czyli taki, w którym zawsze napędzane są wszystkie koła, ale zarazem unika się wad związanych z nieprzerwanym zasilaniem tychże kół w moment obrotowy wytwarzany przez silnik.

Haldex to również doskonały przykład na to, że można uzyskać w pełni automatyczny system sterowania przeniesieniem napędu, który będzie jednocześnie dbać o bezpieczeństwo (napęd na dwa razy więcej kół) i o oszczędność (obejście strat związanych z napędzaniem wszystkich kół).

Aby, zgodnie z filozoficzną zasadą tzw. "brzytwy Ockhama", niepotrzebnie nie pomnażać bytów, pozostańmy i my przy określeniu "haldex" – tyle że wyjaśnijmy sobie, dokładnie o czym mówimy. Otóż haldex to napęd na cztery koła, w którym pierwotnie napędzana jest jedna oś - zwykle przednia - zaś napęd do drugiej osi (wtórnej) odprowadzany jest od tej pierwszej za pośrednictwem wielotarczowego sprzęgła łączącego wał napędzający drugą oś z osią pierwszą.

Sprzęgło to – uruchamiane ciśnieniowo przez pompę oleju – pozostaje otwarte tak długo, jak długo obie osie obracają się z jednakową (lub bardzo podobną) prędkością. Wówczas auto jest napędzane fizycznie tylko na jedną oś. W przypadku samochodów Škoda – przednią. To oznacza mniejsze straty powstające w systemie przeniesienia napędu na dwie osie (wydatek na obracanie drugiego wału, pokonywanie oporów łożysk, kół zębatych etc.), powodujące choćby większe zużycie paliwa.

Jeśli jednak pojawi się znacząca różnica w prędkości obrotowej między osiami, system samoczynnie i natychmiast (w tzw. czasie rzeczywistym!) spowoduje wzrost ciśnienia w układzie. Krzywka na wale napędowym przemieści się niczym dźwignia uruchamiająca pompę oleju, sprzęgło międzyosiowe zostanie zaciśnięte i moment obrotowy od osi pierwotnej zostanie przekazany także do osi wtórnej.

Warto tu dodać, że owo hydrauliczne sprzęgło międzyosiowe zostaje rzeczywiście w pełni otwarte lub w pełni zaciśnięte tylko w skrajnych przypadkach – jego "spoczynkowe" położenie to ok. 5% zamknięcia – czyli ok. 5% napędu przenoszone jest zawsze na oś wtórną, przez co, gdy konieczne jest dołączenie osi wtórnej, odbywa się to płynnie i rzeczywiście natychmiast, bez całej procedury uruchamiania pompy i zaciskania tarcz sprzęgła.

Natomiast rzeczywiście jest ono też zdolne do pełnego zamknięcia w ekstremalnym przypadku – gdy np. oba koła osi pierwotnej mają zerową przyczepność (są na lodzie), więc różnica prędkości obrotowej między osiami jest zerojedynkowa. W takim przypadku koła osi wtórnej otrzymują identyczną dawkę napędu, jak koła osi pierwotnej, więc dochodzi do "spięcia układu". Koła osi wtórnej zapewniają wówczas niezbędny napęd samochodowi, który bez haldexu byłby bezradny.

Jak z tego wynika, zakres połączenia ze sobą obu osi waha się dynamicznie w zakresie od 0 do 100%, przy czym rzeczywisty procent to 5-90% (czyli albo napędzana jest tylko oś przednia, albo obie, ale nie mamy zwykle do czynienia ani z ich zupełnym rozłączeniem, ani pełnym spięciem). Zaś rozkład napędu między osie to od 100:0% aż po 50:50% (czyli napęd w całości przenoszony jest na oś przednią lub rozkładany symetrycznie między osie).

Ważne w tej wyliczance jest jedno: w przeciwieństwie do systemów rozdziału napędu między dwie osie ze skrzynią rozdzielczą (gdzie właśnie skrzynia rozdzielcza – sterowana mechanicznie lub automatycznie – odbiera napęd od silnika i decyduje, jak go przekazać dalej), tzw. haldex nigdy nie pozwala na to, by oś pierwotna nie była napędzana – stąd maksymalny przydział momentu obrotowego dla osi wtórnej to 50% tego, co dostaje oś pierwotna, bo odbiera ona napęd od osi pierwotnej, nie od skrzyni rozdzielczej, może więc go dostać najwyżej tyle samo, co oś pierwotna.

Oczywiście, może się zdarzyć, że także jedno z kół osi wtórnej będzie stać na lodzie, a wówczas – ponieważ w systemie napędowym każdego auta stosowane są mechanizmy różnicowe, pozwalające na pełną swobodę różnic obrotowych między kołami jednej osi – nawet auto mające obie osie napędzane będzie de facto bezradne.

W samochodach wyposażonych w napęd 4x4 typu off-roadowego zjawisko to można obejść dzięki mechanicznie dołączanym blokadom, co jednak z oczywistych względów (masa, niewygoda, koszty) nie może mieć zastosowania w "cywilnych" samochodach drogowych. Dlatego poza najbardziej ekstremalnymi konstrukcjami dla maniaków off-roadu, każdy napęd na cztery koła jest w dzisiejszych czasach sterowany elektronicznie, co odbywa się dzięki systemom ABS i ESP, pozwalającym selektywnie przyhamowywać poszczególne koła (realizując także tzw. elektroniczne blokowanie mechanizmu różnicowego, zwane "elektroniczną szperą").

I tak – nawet jeśli tylko jedno z czterech kół napędzanych ma choćby śladową przyczepność, elektronika pozwoli haldexowi wyciągnąć pojazd z tarapatów, bo przyhamuje pozostałe koła, pozwalając na dostarczanie napędu do tego jedynego koła, które może go przenieść na podłoże.

Właśnie taki jednocześnie skuteczny i oszczędny napęd jest w Škodach oznaczonych znaczkiem 4x4. Co istotne, napęd typu Haldex wcale nie oznacza, że samochód nie ma "prawdziwego 4x4", że tak realizowany napęd na cztery koła to coś, co nie pozwala na jazdę poza ubitym traktem.

Wręcz przeciwnie – jest to pełnoprawny napęd 4x4, tyle że pozbawiony funkcjonalności ekstremalnych (a więc faktycznie do ekstremalnego off-roadu się nie nadaje, zupełnie jak opony cywilnego samochodu), za to zapewniający wygodę i automatyzm działania. I w przeciwieństwie do "prawdziwych 4x4” (tych dla off-roaderów) zapewnia on o wiele wyższe bezpieczeństwo w warunkach drogowych – bo jest permanentny i w automatyczny sposób rozdysponowuje optymalną ilość siły napędowej dla każdego koła.

Autor jest jurorem prestiżowej nagrody WCOTY "World Car of The Year" czylli "Światowego Samochodu Roku", a artykuł powstał we współpracy z marką Škoda