Budowa i działanie układu przeniesienia napędu pojazdu (Audi 100 C4)

Jeżeli jakiejś firmie zlecono wyprodukowanie porządnego samochodu osobowego z napędem na cztery koła, to tą firmą jest bez wątpienia Audi.

Pomysł

Na zlecenie Bundeswehry firma Audi opracowała dla VW samochód terenowy "VW litis", który można nazwać dobrą podstawą do powstania idei pojazdów czwartej generacji. Legenda głosi, że podczas jednego z zimowych testów w północnej Szwecji to właśnie ten samochód pozostawił daleko w tyle Audi z napędem na przednie koła, szybsze i wyposażone w znacznie mocniejszy silnik. Ponieważ ówczesny szef testów podwozia pracował nad początkowym zapłonem, który miał zapewnić "stabilną jazdę pojazdu z napędem na wszystkie koła" jako pojazdu na każdą okazję. A potem, jak wiemy, nic nie jest tak potężne, jak idea, której czas nadszedł (i wygląda na to, że nadeszło), nad projektem pracowano tak długo, aż w końcu stworzono legendarną czwartą generację samochodu Audi.

Koncepcje napędu na wszystkie koła

Aż dotąd napęd na cztery koła był niemal nierozerwalnie związany z koncepcją pojazdu terenowego. Zasada napędu na wszystkie koła była w tym przypadku prosta: do standardowego mechanizmu napędowego (silnik z przodu, mechanizm napędowy z tyłu) po prostu "coś dodano", a mianowicie wraz z gałęzią napędową i dodatkowym wałem Cardana dodano drugą fazę mechanizmu napędowego do przedniej osi.

Obecnie praca ze standardowym mechanizmem napędowym stała się codziennością i tylko wtedy, gdy wymagają tego warunki panujące na polu bitwy, załączana jest przednia skrzynia biegów. Tego typu konstrukcja z napędem na cztery koła typu plug-in jest dziś powszechnie stosowana w pojazdach terenowych. Wada: Podczas jazdy po twardej nawierzchni należy wyłączyć napęd na wszystkie koła. Ponieważ podczas pokonywania zakrętów koła przednie są przesunięte dużo dalej do tyłu niż koła tylne. Różne prędkości kół powodują awarie przekładni. Efekt: pojazdem trudno się steruje, a przy skręcaniu koła okresowo się zużywają do tego stopnia, że przy najmniejszym poślizgu następuje rozładowanie mechanizmu napędowego - samochód "ślizga się".

Przy stałym napędzie na cztery koła, który jest stale kierowany na wszystkie cztery koła, konieczne jest zachowanie równowagi zapobiegającej awariom w obu przekładniach głównych. Problem ten rozwiązuje tzw. różniczka środkowa.

Mechanizm różnicowy znany jest od początków produkcji samochodów. Dzieli moc pomiędzy koła napędowe prawe i lewe. Wyważenie jest również konieczne, gdyż - jak wiadomo - koło znajdujące się na zewnątrz zakrętu zawsze przesunie się o większą odległość do tyłu niż koło znajdujące się po wewnętrznej. To wyważenie jest tworzone przez mechanizm różnicowy osi. Dzięki temu mechanizm napędowy osi może jednocześnie swobodnie obracać obydwoma kołami napędowymi względem siebie.





Każdy, kto prowadził samochód zimą, zna podstępność tego obiektu: gdy koło stojące na lodzie obraca się, koło znajdujące się naprzeciwko, na bardziej stabilnym podłożu, nie przenosi żadnej siły i stoi nieruchomo. Jedno jest pewne: stabilny mechanizm różnicowy nie nadaje się do mechanizmu różnicowego średniego zasięgu, gdyż taki przypadek jest niepożądany. Moc musi być przekazywana tam, gdzie koła przekazują ją na podłoże. Dokładnie tam, gdzie jest stabilna nawierzchnia drogi. A ponieważ niczego nie można wiedzieć z góry, dystrybucja musi odbywać się automatycznie – czyli bez opóźnień! Po wielu etapach rozwoju, ręcznie blokowany międzyosiowy mechanizm różnicowy jest obecnie montowany w pojazdach Audi czwartej generacji w tzw. mechanizmie różnicowym Torsen.

Różniczka rozkładu Torsena

Jak już wspomniano, dystrybucja (lub średnia) mechanizm różnicowy ma za zadanie zrównoważyć moment obrotowy pomiędzy przednią i tylną skrzynią biegów. (Dzięki temu mechanizmy różnicowe osi przedniej i tylnej działają niezależnie.)

Jest to właściwe - z zewnątrz nie sposób rozpoznać poszczególnych elementów konstrukcji - z tyłu w napędzie ręcznym. Technik powiedziałby: jest zintegrowany. Nazwa Torsen pochodzi od firmy produkującej napędy Gleason, która wynalazła ten mechanizm różnicowy. Pochodzi od angielskich słów Torque Sensing, co można przetłumaczyć jako "czujnik momentu obrotowego". Jednocześnie koncepcja ta jest już opisem funkcji. Ponieważ:

• Ten mechanizm różnicowy zapewnia większą siłę napędową na osi, a także lepszą przyczepność na podłożu lub nawierzchni nośnej.
• Dzieje się tak - w warunkach toczenia - jeśli most może wytrzymać siłę do 3,5 razy większą niż drugi.
• Jednak w przypadku jednolitej gleby dobrej jakości obciążenie układu napędowego rozkłada się równomiernie na przednią i tylną oś – nie ma bezwzględnej preferencji dla jednej z osi.

Mechanizm różnicowy Torsen opiera się na zasadzie działania mechanizmu ślimakowego i wykorzystuje następujące podstawowe zasady:

• Przekładnię ślimakową można zaprojektować tak, aby miała dużą lub małą zdolność blokowania. (Tutaj wielokrotnie zwiększona jest zdolność blokowania, w którą musi być wyposażona skrzynia biegów.)
• Stopień blokowania zależy od kąta nachylenia ślimaka – czy ślimak wykonuje wiele płaskich zakrętów, czy kilka stromych.
• Przykładem płaskiego ślimaka o dużej zdolności blokowania jest podnośnik samochodowy, w którym korba, działając na ślimak, mimo że podnosi samochód, to samochód całą swoją masą nigdy nie wprawia korby w ruch.

Optymalne wykorzystanie przy zastosowaniu jedynie 8 kół ślimakowych i 12 kół zębatych osiągnięto w najlepszy możliwy sposób w połączeniu z mechanizmem różnicowym, wałem drążonym, wałem wyjściowym z przodu i wałem wyjściowym z tyłu.

Dynamika jazdy na suchych drogach

Teraz nie ma już żadnych wątpliwości, że mechanizm różnicowy Torsen działa prawidłowo i optymalnie, gdy przyczepność na podłożu lub nawierzchni jest słaba. Wyjaśnia to również, co dzieje się na suchych drogach w skrzyniach biegów Audi czwartej generacji. Jak już wspomniano, koła przednie pokonują podczas skrętu większą odległość niż koła tylne, ponieważ koła tylne mają mniejszy promień skrętu. Jednocześnie mechanizm różnicowy Torsen tylnej osi (ze względu na niższą częstotliwość obrotów) generuje dużą siłę napędową, która utrzymuje pożądaną tendencję do odchylania się w zakręcie. Jeżeli działa zbyt szybko i jedno z tylnych kół obraca się, stosowana jest duża siła napędowa (w tym momencie) wolniejsze koła przednie. Szybka reakcja systemu powoduje, że przednie koła obracają się mocniej, co stabilizuje samochód. Efekt: Znacznie poprawia się zachowanie pojazdu na zakrętach.

Wytyczne dla pojazdów z napędem na 4 koła

Ogólny:

• Jeżeli przednia oś lub przednie koło są podniesione, przeniesienie napędu nie następuje.
• Jeżeli tylna oś jest podniesiona, przeniesienie napędu nie następuje.
• Jeżeli jedno z tylnych kół zostanie podniesione, przeniesienie napędu nie nastąpi, ponieważ mechanizm różnicowy tylnej osi nie zostanie zablokowany.
• Jeżeli wał napędowy Cardana zostanie zdemontowany, przeniesienie napędu nie nastąpi.

Stanowisko probiercze układu hamulcowego:

• Testowanie hamulców można przeprowadzić na normalnym, wolno pracującym stanowisku do testowania hamulców (maksymalnie 6 km/h) za pomocą siekier.
• Jednocześnie musi nastąpić przeniesienie na stanowisko testowe.
• Nie można ustawić ani biegu, ani blokady mechanizmu różnicowego.

Wyniki badań na stanowisku badawczym:

• Nie jest możliwe sprawdzenie wyników na konwencjonalnym stanowisku testowym dla dwukołowych pojazdów.
• Test ten musi zostać przeprowadzony na czterokołowym stanowisku testowym.

Koła:

• Wszystkie cztery koła muszą pokonać tę samą odległość na jeden obrót opony (idealnie równa głębokość profilu).
• Wyważanie kół w samochodzie (dynamiczne równoważenie) jest możliwe tylko wtedy, gdy wszystkie cztery koła są podniesione. Przeniesienie napędu musi nastąpić z silnika pojazdu (nie z maszyny wyważającej). Ważne: zwolnić dźwignię ręczną w celu załączenia układu hamulca postojowego ("hamulec ręczny").

Komplet opon z bieżnikiem zimowym:

• Opony zimowe stosuje się także w pojazdach czwartej generacji, jednak ze względu na warunki jazdy i warunki hamowania są one rzadziej stosowane.
• W modelach czwartej generacji, a konkretnie na przedniej osi, należy również – tam, gdzie jest to wymagane – zamontować łańcuchy śniegowe. Najlepszym argumentem jest tutaj także tryb hamowania.

Holowniczy:

• Nie ma żadnych specjalnych instrukcji dotyczących toczenia, gdy Audi ciągnie wszystkie cztery koła po ziemi.
• Jeżeli jeden z mostów (po wypadku) nie obowiązuje, pojazd należy załadować na przyczepę niskopodwoziową w celu holowania pojazdów uszkodzonych.
• Jeżeli nie posiadasz pojazdu do holowania uszkodzonych aut, możesz także holować Audi z podniesioną osią. Warunkiem jest nie dalsza jazda niż 50 km i nie większa prędkość niż 50 km/h. Nie można ustawić blokady mechanizmu różnicowego (to już jest niesamowite). W przypadku przekroczenia limitu istnieje ryzyko uszkodzenia napędu z powodu braku smarowania.

Blokada mechanizmu różnicowego tylnej osi

W pojazdach czwartej generacji mechanizm różnicowy tylnej osi jest wyposażony w blokadę mechanizmu różnicowego zależną od prędkości. Blokada utrzymuje oba tylne koła z tą samą prędkością, zapobiegając w ten sposób obracaniu się pojedynczego koła. Urządzenie to zwiększa przyczepność kół na drodze, jeśli samochód utknie w śniegu, błocie pośniegowym lub błocie, ponieważ blokada automatycznie wyłącza się przy prędkości powyżej 25 km/h. Blokadę mechanizmu różnicowego włącza się, gdy pojazd stoi, za pomocą przełącznika na konsoli środkowej. Organem wykonawczym jest jednak urządzenie sterujące znajdujące się pod oparciem fotela, które zwalnia przewód podciśnieniowy do zamka i odpowiednio je blokuje przy prędkościach przekraczających 25 km/h. Obniżone ciśnienie pochodzi z rury ssącej silnika.