Kol daugelis vairuotojų supranta kam reikalinga visų keturių varančiųjų ratų pavara, mes norime šią temą aptarti smulkmeniškiau, tad šį kartą pasistengsime visiems suprantamais žodžiais paaiškinti, kaip veikia visų varančiųjų ratų sistema, kokie jų tipai, bei veikimo subtilybes.
Kam reikalinga transmisija?
Lengvas klausimas, ar ne? Atsakymas taip pat nėra sudėtingas. Transmisija – ji skirta perduodi variklio galią ratams, kurie mašiną varys į priekį.
Diferencialuose naudojami sudėtingi mechanizmai, kurie skirti kuo efektyviau paskirstyti galią ratams, bei užtikrinti geras valdymo charakteristikas. Juk būtų galima variklio sukuriamą energiją ratams perduoti ir per grandinę, prijungta prie vientisos ašies. Tai būtų paprasčiau ir pigiau, tačiau niekas taip nedaro. Kodėl?
Važiuojant tiesiu, lygiu keliu neatskirtumėte, ar ratus suka vientisa ašis, jungianti abu ratus, ar viduryje esantis diferencialas. Tačiau skirtumas pasijaučia tuomet, kai kelias pradeda vingiuoti. Tuomet, kiekvienas ratas turi savo atskirą trajektoriją, kurių ilgiai skiriasi. Vidinėje dalyje esantis ratas suksis lėčiau, nei esantis išorėje. Jei posūkyje abiems ratams teks suktis tokiu pat greičiu, automobilio valdymas taps komplikuotas bei greičiau nusidėvės padangos, dėl tenkančių apkrovų. Būtent eliminuoti šį efektą ir buvo sukurtas atviro tipo diferencialas.
Tam, kad suprastumėte, kaip veikia šis mechanizmas, siūlome pasižiūrėti dar 1937 metais sukurtą mokomąjį filmuką, kuriame labai paprastai iš aiškiai bus išaiškintas reduktoriaus veikimo principas.
Dabar, kai jau žinote, kaip veikia reduktorius, pakalbėsime, apie jo trūkumą, kuris pajuntamas esant prastoms kelio sąlygoms. Jei vienas iš varomųjų ratų praras sukibimą, automobilis nepajudės iš vietos, nes reduktorius visą variklio galią skirs būtent tam ratui, kuris turi prasčiausią sukibimą.
Varančiųjų sistemų skirtumai
Tokia pati situacija yra ir su visų varančiųjų ratų sistema, tik joje stovi ne vienas, o trys diferencialai. Po vieną priekinėje ir galinėje ašyse, ir vienas per vidurį, kuris liaudyje vadinamas razdatke. Šio mechanizmo paskirtis lygiai tokia pati – skirstyti galią. Tik šiuo atveju ji skirstoma ne tarp ratų, bet tarp ašyse esančių reduktorių. Šiame komponente išlieka ir tas pats esminis trūkumas – daugiausiai galios bus perduodama tam diferencialui, kurį bus lengviausiai prasukti.
Taigi, įsivaizduokite, kad turite labai galingą visureigį, kuris turi tris atvirus diferencialus ir važiuojate kalnuota vietove, kai staiga vienas ratas pakimba ore. Kadangi, visi diferencialai yra suprojektuoti taip, kad galią atiduotų ten, kur ją lengviausiai perduoti, jūsų automobilis nepajudės iš vietos. Vat ir šnipštas iš tos galios, jei nėra kur jos padėti. Tokiu atveju, naudojamos reduktorių blokiruotės.
Elementariausias būdas – mechaniškai užblokuoti centrinį diferencialą. Dažniausiai, galia paskirstoma 50:50 santykiu ir net vienai iš ašių praradus sukibimą, kita turės pusę variklio galios, padėti automobiliui išsikapanoti iš keblios padėties. Tačiau tai dar neužtikrina, jog mašina didžiuliu pravažumu. Tiesiog toliau reikės eit ieškoti traktoriaus...
Tarkime, du vieno šono ratai įklimpsta sniege. Kadangi juos lengviau prasukti, galia atiteks būtent jiems, kai kitoje pusėje esantys ratai stovės vietoje. Kasitės tik gilyn, o iš vietos nepajudėsite.
Kad taip nenutiktų, naudojamos papildomos blokiruotės, stovinčios kiekvienoje ašyje. Tuomet pravažumas ženkliai išauga, nes sujungus visas blokiruotes, ratai pastoviai gaus tokį patį variklio galios kiekį. Ši technologija išgyvena savo eros saulėlydį, nes gamintojai daugiau dėmesio skiria elektroniškai valdomiems mechanizmams, kurie yra efektyvesni, lengvesni ir pigesni.
Taigi, prieiname prie kitokio tipo visų varančiųjų ratų sistemos, kuri neturi centrinio diferencialo. Beje, tokią sistemą turintys automobiliai tik esant kėblioms važiavimo sąlygoms yra varomi visais ratais.
Važiuojant lygiu, geru keliu, sistema visą galią perduos arba priekiniams arba galiniams ratams (priklauso nuo gamintojo), taip taupydama mechaninius komponentus, sumažindama kuro sąnaudas. O štai prireikus papildomos paspirties, vairuotojas gali mechaniškai sujungti priekinę ir galinę ašis. Tačiau nereikia pamiršti, kad priekinis ir galinis reduktoriai išlieka atviri, todėl tokio automobilio galimybės taip pat ribotos. Žinoma, yra keletas modelių, kurie turi riboto praslydimo galinį reduktorių, kuris pagerina pravažumą, bet tai daugiau išimtis negu taisyklė.
Na ir pabaigai, pats universaliausias ir populiariausias sprendimas – automatiškai įsijungianti visų varančiųjų ratų sistema. Struktūriškai, ši sistema yra labai panaši į prieš tai aptartą sistemą. Joje taip pat nėra centrinio diferencialo, o galia skirstoma per hidraulinę ar elektromagnetinę sankabą. Jei šis mechanizmas yra valdomas elektroniškai, jam padeda aktyvios ir pasyvios sistemos, o visa varančiųjų ratų sistema optimizuoja savo veikimą remdamasi begalę parametrų. Tai yra pati sudėtingiausia, tačiau efektyviausiai veikianti transmisija.
Reikėtų suprasti, kad pačios efektyviausios visų varančiųjų ratų sistemos turi turėti kintamą galios paskirstymą tarp ašių. Tam užtikrinti yra keletas būdų bei mechanizmų. Pradėkime nuo mechaninių, be elektronikos įsikišimo, veikiančių komponentų.
„VLSD“ – tai „lipnus“ riboto praslydimo diferencialas. Tai yra ganėtinai paprastas mechanizmas, kurio viduje yra lipnus skystis, kuris teka šalia esančių dviejų sankabų. Jeigu vienas ratas prasisuka, diferenciale sukeliama trintis tarp sankabų, kurių trintis įkaitina skystį, o šis besiplėsdamas spaudžia sankabas viena į kitą, taip jas sukabindamas. Tuomet diferencialas užsiblokuoja ir ratai gauna vienodą kiekį galios.
Pagrindiniai tokio mechanizmo trūkumai yra mažas efektyvumas bei patikimumas. Kadangi pats diferencialas yra neremontuojamas, po maždaug 100 tūkst. kilometrų, jame esantis skystis praranda savo savybes. Tai lemia, kad diferencialas galės praslysti visada ir veiks kaip atviro tipo komponentas.
Prieiname prie kito mechanizmo, kuris daugeliui „Audi“ savininkų yra pažįstamas – tai garsusis „Torsen“. Šis diferencialas veikia panašiai, kaip ir atvirojo tipo mechanizmas, tačiau esant vienos pusės praslydimui, gali iki 75 procentų galios perduoti kitaip pusei.
Pavyzdžiui, vienas ratas pakibo ore, todėl diferencialas sukimo momentą skirs kitam ratui. Būdamas ganėtinai sudėtingas mechanizmas, „Torsen“ neapsieina be bėdų.
Daugeliui žinoma „Audi“ problema, kuomet abu vienos ašies ratai neturi sukibimo, o centrinis „Torsen“ diferencialas nesugeba perduoti galios kitai ašiai. Būtent dėl to, kad „Torsen“ yra grynai mechaninis komponentas ir be elektronikos įsikišimo neįmanoma jo patobulinti, „Audi“ išilgai variklius turinčiuose modeliuose nuo 2010 metų pradėjo naudoti savo sukurtą elektra valdomą centrinį diferencialą.
Turėdami progą, kalbą pakreipkime link elektronikos pagalba veikiančių visų varančiųjų ratų sistemų, kurios veikimas remiasi daugeliu parametrų.
Šiose sistemose esantys davikliai atsižvelgia į tokius aspektus kaip rato apsisukimai, vairo, akceleratoriaus padėtis, automobilio stovėsena ir taip toliau. Šios sistemos gali veikti „apgaudamos“ atvirus diferencialus, stabdydamos prasisukantį ratą, arba tiesiogiai užblokuodamos diferencialą. Šioje srityje toliausiai yra pažengę japonai, o „Subaru DCCD“ bei „Mitsubishi ACD“ sistemos yra laikomos pačiomis pažangiausiomis pasaulyje.
Tuo tarpu daugeliui europiečių bus aktuali „Haldex“ sistema, kuri naudojama visuose skersai variklius turinčiuose „VAG“ koncerno modeliuose. Kadangi agregatas stovi skersai, didžioji dalis galios daugiausiai tenka priekiniams ratams, tačiau prasisukus jiems, „Haldex“ mechanizmas perleidžia sukimo momentą galinei ašiai.
Šio įtaiso viduje stovi kelios sankabos, kurios sujungiamos dėka elektromagnetinio stūmoklio, todėl perduodamos galios kiekis gali per sekundę pasikeisti keletą kartų. Tai užtikrina efektyvų pravažumą ir neiššvaistytą variklio resursą.Įdomu tai, kad nors „Haldex“ yra centrinis diferencialas, tačiau jis stovi šalia galinės ašies.
Lyginant su hidrauliškai suspaudžiamomis sankabomis, „Haldex“ elektroninės dalys greičiau perkaista, todėl norint, kad sistema veiktų efektyviai, automobiliui reikia judėti lėtai bei važiuoti su kuo žemesnėmis variklio apsukomis.
Beje, „Haldex“ sistema yra pritaikoma tik automobiliuose, kuriuose variklis stovi skersai. Pavyzdžiui, „BMW xDrive“ ir „Mercedes-Benz 4Matic“ naudoja bendrovės inžinierių sukurtas sistemas, tačiau jų veikimo principas yra labai panašus į „Haldex“. Pagrindinis skirtumas tas, jog esant normalioms sąlygoms – didžioji dalis variklio išvystomos galios bus tiekiama galiniams ratams, o priekiniai niekada negaus daugiau nei 40 procentų galios.
Skirtumai tarp 4WD ir AWD
Aptarę praktiškai visų įmanomų sistemų veikimo principus, metas suprasti skirtumus tarp dviejų, lyg ir tą pačią funkciją atliekančių sistemų. Vis dėlto, „4WD“ arba „AWD“ simbolika ant automobilio yra labai svarbi.
Pavyzdžiui, „4WD“ pavara dažnai surandama pilnaverčiuose visureigiuose. Sudėtingesnę konstrukciją turinčios „4WD“ sistemos turi keletą skirtingų veikimo režimų. Pavyzdžiui, „4WD High“, „4WD Low“ arba „4H Lock“.
„4WD“ simbolika pažymėti automobiliai turi nuolatinę keturių varančiųjų ratų pavara, kurios dažniausiai negalima išjungti.
Tuo tarpu „AWD“ automobiliai turi ne nuolatinę, o tik dotuoju momentu veikiančią keturių varančiųjų ratų pavarą. Norite pavyzdžių? Mielai pateiksime keletą. „Alfa Romeo Stelvio“, „Volkswagen T-Roc“, „Volvo XC60“, praktiškai visi BMW modeliai su „xDrive“ sistema arba „Mercedes-Benz“ su „4Matic“.
