Články


Trvalý a neodpojitelný pohon všech kol.

2011-03-12 Přečteno: 14 773x

Trvalý a neodpojitelný pohon všech kol.

 

 

   Je mnoho typů osobních automobilů které jsou označeny symbolem 4x4, 4WD apod. Jen málo z nich má „trvalý a neodpojitelný“ pohon kol. Ostatní jsou poháněny jen jednou nápravou. Druhá se zapojí, manuálně nebo automaticky, až za stížených adhezních podmínek. Zapojení druhé nápravy může způsobit:

1)      změnu jízdních vlastností vozu (pokud není zapnut brutální stabilizační systém)

2)      ve složitých adhezních podmínkách, je-li zapínání a vypínání druhé nápravy automatické, jeho nepředvídatelné chování

   Trvalý pohon je přínosem při akceleraci (neprávem uváděná jako jeho nejdůležitější přednost), při brždění motorem (nejen pro sportovní jízdu), ale i při jízdě bez zařazené rychlosti (nedoporučuje se).

 

   Forester 2.0 MT patří do exklusivní kategorie vozů s trvalým a neodpojitelným pohonem všech čtyř kol. Jeho trvalý pohon zajišťuje mezinápravový diferenciál, který převádí otáčky z rychlostní skříně na přední a zadní nápravu.

   Otáčky přední a zadní nápravy nastaví mezinápravový diferenciál v opačném  poměru, než je velikost valivého odporu kol přední a zadní nápravy. Čím je valivý odpor nápravy větší, tím jsou otáčky nápravy menší. Pro průjezd zatáčky je to vyžadovaná vlastnost, která zaručí přizpůsobení otáček kol přední a zadní nápravy poloměru zatáčky. (Na stejném principu pracuje diferenciál přední i zadní nápravy).

   Problém nastane v případě, kdy jsou kola přední a zadní nápravy na rozdílném povrchu (ledová plotna versus suchý asfalt, běžný stav jarních horských silnic). Diferenciál opět rozdělí otáčky podle zatížení, ale tím prakticky eliminuje pohon 4x4. „Hnací“ nápravou se bude jevit ta, která je na ledu, protože se točí. Otáčející se kola ale nemohou, pro nízkou adhezi, předat točivý moment. Kola, která jsou na suché vozovce a mají adhezi dobrou, se zastaví. V tomto případě způsobí mezinápravový diferenciál pouze potíže. (Obecně to platí pro přední i zadní diferenciál.)

   Pokud jezdíme jen na suchém a dostatečně hrubém asfaltu, stačí na trvalý pohon 4x4 symetrický (otevřený) mezinápravový diferenciál. Za rozdílných adhezních podmínek zajistí trvalý pohon 4x4 jen funkční viskózní spojka! Podrobněji na:

 http://www.subaruclub.cz/clanek/prenos-tociveho-momentu-motoru-na-kola-vozu-subaru-forester-2-0-s-5mt-75 [1].

  

   Trvalý a neodpojitelný pohon všech čtyř kol automobilu zaručuje předpoklad dobrých jízdních vlastností, ale také potřebu jednoznačně specifikovaných podmínek provozu, údržby a kontroly automobilu.

   Při prohlídkách a údržbě je často diskutován způsob  kontroly brzd. Pokud svěříme práci servisu, který dobře neznáme, neseme za případné následky podíl viny za svůj výběr. Jak je to ale s kontrolou v STK, kam musíme přistavit vozidlo podle zákona? Zákonodárce při ustanovení povinnosti pravidelných kontrol jistě neměl v úmyslu zkoušet vozidlo podle zásady: „musí něco vydržet, v praktickém provozu to dostane víc zabrat“! Kontrola by měla probíhat způsobem odpovídající konstrukci vozu a přístrojovým možnostem STK.

   STK jsou provozovány soukromými firmami, ale jejich činnost je  povolena, řízena a kontrolována Ministerstvem dopravy  a jeho Odborem provozu silničních vozidel a Oddělením kontrol vozidel v provozu a státního odborného dozoru. Tyto orgány vydaly podrobnou specifikaci jak pro stavební řešení stanic, tak pro používané přístroje, včetně návodů jejich  použití a systému pravidelných kalibrací. Nedílnou součástí jejich činnosti je vydávání metodických předpisů pro jednotlivé kontrolní úkony.

   Pro kontrolu brzd v STK je předepsaná konvenční válcová zkušebna brzd (VZB).  Metodický předpis, v oddíle Vozidla s atypickým pohonem kol, uvádí: „… Při kontrole je nutno vycházet z pokynů výrobce daného vozidla, případě instrukcí, které byly v  ČSSR k tomuto typu vydány… . Pokud nelze kontrolu provést, provede se krátká jízdní zkouška, při které se subjektivně ověří funkce brzd. “

   V  ČSSR žádný další specifický předpis k vozům 4x4 vydán nebyl. Ten byl vypracován až v r. 2005. K vozům Forester výrobce dodal servisní manuál, který uvádí:

 

14 Test brzd

1) Trvalý AWD MT model

(1) Uskutečněte tento test po ujetí 2 až 3 km na silnici, aby se stabilizovala viskózní třecí síla ve viskózní spojce.

(2) Mějte přední či zadní kola na zemi při tomto testu

POZNÁMKA:

Efekt viskózní třecí síly na sílu brzdivou (pasivní tření převodů apod.) přidá přibližně 25 kg v porovnání s FWD  modelem.

(A) Tester brzd

(B) Pozice při měření předních kol

(C) Pozice při měření zadních kol

 

(3) Pokud je brzdná síla velká

  • Zkontrolujte brzdové destičky či čelisti brzd

  • Vzhledem k tomu, že toto může být ovlivněno viskozitou viskózní spojky, zvedněte buď přední či zadní dvě kola, aby bylo možné vyzkoušet otáčení každého kola bez vlivu viskózní spojky.

 

    Výrobce, vědom si vlastností viskózní spojky, předepsal pro kontrolu brzd několik specifických podmínek. V odstavci 1) bod (1) je to povinnost ujetí několika km těsně před zkouškou, a především v Poznámce a  v bodě (3) povinnost zvednout neměřenou nápravu tak, aby se ta mohla volně otáčet, pokud brzdná síla (v terminologii manuálu VZB „pasivní odpor“) překročí o 25kg (cca 250N)  model FWD (2x4). Pokud je viskózní spojka v pořádku, je tato podmínka splněna prakticky vždy.

   Tento pracovně zdlouhavý i nebezpečný postup byl zpracován před rokem 1997, kdy byl Forester uveden do výroby. V té době nebyly běžně k dispozici VZB pro vozy 4x4. To ale již mnoho let neplatí a výrobci VZB mají v nabídce modely i pro vozy 4x4.  A stejně tak dlouhá léta neúspěšně žádají MD, aby tyto modely zařadilo na seznam schválených zařízení pro STK!

   Ministerstvo dopravy přitom zadalo v r. 2004 projekt Organizace, technika, technologie provádění pravidelných  technických prohlídek  a   měření emisí  silničních  vozidel a  jejich  informační  systém“, jehož součástí byla „Studie ke kontrole účinku brzd u vozidel se stálým pohonem všech kol“.

   Závěry Studie, vztahující se k vozu Forester, lze shrnout :

a) automobily, využívající v pohonu viskózní spojku, jejichž pohon není možné rozpojit, mohou být kontrolovány pouze na upravené VZB (její válce jsou roztáčeny stejnou rychlostí v protisměru, a tím se otáčky měřených kol nepřenesou na mezinápravový diferenciál.)

b)  u automobilu Forester MT je tato podmínka uvedena explicitně! S poznámkou, že  kontrola na konvenční VZB je nebezpečná jak pro VZB, tak vozidlo

c)  není-li k dispozici VZB v provedení 4x4 , podrobit vozidlo jízdní zkoušce

   Výsledky Studie (podobná doporučení najdeme prakticky ve všech učebnicích a příručkách pro automechaniky) byly MD v oponentním řízení odsouhlaseny, ale dodnes se do prováděcích  předpisů nedostaly!

 

   Názory členů „subaruclub.cz“ na kontrolu brzd v STK jsou různé.   Nejčastěji se uvádí, že měrné válce konvenční VZB se otáčejí pomalu, cca 4 až 5 km/hod., a taková rychlost je  pro vozy 4x4 bezpečná. K tomu dvě poznámky:

  • Když je přední a zadní náprava trvale a neodpojitelně propojena, může vůbec nastat stav, že jedna náprava se točí jinou rychlostí než druhá? Pokud bychom bazírovali na slovním spojení „trvalé a neodpojitelné“, tak nemůže. Jak ale bylo naznačeno, systém pohonu všech kol musí umožnit i diferenci v otáčkách náprav. Rozdíl jejich rychlostí má ale svoje omezení, jinak by pohon nebyl účinný!

  • Viskózní spojka mezinápravového diferenciálu Forestera MT nereaguje na absolutní rychlosti náprav, ale jen na jejich rozdíl! Kdyby rozdíl náprav byl trvale např. 4 km/hod. (a je jedno při jaké absolutní rychlosti) a vozidlo by na takový stav nereagovalo, tak by to mělo následující praktický důsledek: byl by to pohon jen od jedné nápravy, a to té, která má vyšší rychlost. Jestliže se jedna náprava točí rychleji než druhá, potom pomalejší náprava nejenže automobil nepohání, ale naopak jej za stejných adhezních podmínek dokonce brzdí.

 

    Forester MT umožňuje v praktických jízdních podmínkách diferenci v otáčkách náprav, ale jen omezeně. Toto chování (kdy ještě ano a kdy už ne) je určováno dynamickými stavy viskózní spojky. Že tato úvaha v praxi platí, jistě bez záměru, předvedlo několik nešťastníků experimentem, kdy např. na parkovišti začali jezdit v plném rejdu  dokola (v plném rejdu se výrazně projeví rozdíl dráhy předních a zadních kol a tím i jejich rychlostí). Po určité době řidič i pozorovatel ucítil, že se něco pálí. V ten okamžik už možná byla poškozena viskózní spojka. A přesto vůz dál jezdil. Nastala skrytá a o to záludnější závada!

   Příklad ukazuje, že VS v první fázi umožní rozdílné otáčky přední a zadní nápravy, ale po určité době přestává takový nestandardní stav „tolerovat“. Časový vliv na trvání rozdílných otáček dokazuje nejen praktická zkušenost z parkoviště, ale i fakt, že bez časového efektu by se VS ze standardního stavu do Hump efektu nemohla dostat (grafy v [1]).

   Viskózní spojka je svým způsobem geniální konstrukční prvek, který by se díky viskozitou přenášenému momentu neměl opotřebovat. V praxi to však platí omezeně. Dlouhodobé zatěžování a hlavně přetěžování spojky má vliv na její životnost. Hranici mezi povoleným a již nebezpečným zatížením však nikde nezjistíme. V nadsázce byl pro chování viskózní spojky použit výraz „duchařina“. A pokud nebude do VS implementováno čidlo jejího přetížení, můžeme k tomuto problému přistupovat jen intuitivně.

   Záhadnost viskózní spojky je také v určení jejího stavu. V servisním ani uživatelském manuálu není popsána metodika její kontroly. Předávání dlouholetých zkušeností majitelů vozů SUBARU ale i tady částečně pomohlo. Nešťastníci, kterým odešla viskózní spojka, uvádějí pomůcku: když po dokonalém prohřátí oleje v převodovce (tím i viskózní spojky) provedete manévr parkování v omezeném prostoru (nejlépe na zpátečku), a jízda není plynulá (z podvozku se ozývají nestandardní zvuky a rázy), potom je pravděpodobně porucha ve viskózní spojce. Pokud na takový stav nezareagujete neprodleným odjezdem do servisu, riskujete daleko větší rozsah opravy než je nezbytně nutný.

 

   Po zamyšlení nad důsledky přetěžování VS v provozu, provedeme, virtuálně a ve velkém zjednodušení, kontrolu Forestera MT na konvenční VZB. Na obrázku č.2 je kromě symbolicky naznačeného vozu detailní řez mezinápravového diferenciálu s viskózní  spojkou, protože zde se odehrávají rozhodující fyzikální děje.

 

obr.2

  

   Měrnými válci začneme roztáčet přední kola rychlostí 4 km/hod. a zadní zůstanou na pevné podložce v klidu. Otáčky předních kol při standardní velikosti pneumatik budou cca 20 ot./min, a planetové kolo Pp  bude mít přes stálý převod diferenciálu cca 82 ot.min. Protože planetové kolo Pz   stojí, klec Kl se přes satelitní kola St roztočí 2x rychleji než Pp , tedy 164 ot./min. Mezinápravový symetrický diferenciál plní svoji funkci, a pokud by nebyl doplněn viskózní spojkou, takový stav by mohl trvat nekonečně dlouho.

   Z obrázku je však zřejmé, že viskózní spojka Vs (její lamely jsou spojeny s Kl a Pz) se točí také rychlostí 164 ot./min. Pokud bychom použili z [1] graf pro VS, uvedené otáčky již překročily jeho rozsah, a moment, který je schopna  Vs přenést, je odhadem 200 Nm.

   Brzdná síla (pasivní odpor), který měří VZB proti FWD modelu, a který bude s dobrou VS někde nad  250 N, se ve VS mění v teplo. Množství tepla je ovlivněno brzdnou silou VS a délkou trvání této síly. Důsledek takto zatěžované VS je těžko předvídatelný.

   Pokud po výše uvedeném někdo i nadále obhajuje používání konvenční VZB pro vozy s trvalým a neodpojitelným pohonem s viskózní spojkou tím, že vůz po takové kontrole odjede po vlastní ose, což se pravděpodobně stane, je to evidentně názor nezodpovědný. Mimo výše uvedené je nutné vzít do úvahy:

a)      viskózní spojka má paměťový efekt na zatížení a přetížení, a ta se kumulují

b)      automobil i v době, kdy nemá funkční viskózní spojku, „normálně“ jezdí

c)      s kontrolou Forestera MT na konvenční VZB je to podobné jako s kouřením. Kouření představuje objektivní nebezpečí pro zdraví, přesto se po vykouření krabičky cigaret kuřák cítí fit.

e)      zeptejte se ve svém servisu, co se mění v rozvodovém mechanizmu. Viskózní spojka. A nevěřme na náhody!

   Kontrola brzd by neměla ani potenciálně snižovat životnost VS.  Předpoklady pro kontrolu brzd, která eliminuje možnost poškození VS, jsou již řadu let MD odsouhlaseny. Jen je zavést do praxe!

 

   Pro zajímavost se vrátíme k obrázku č.2., a na měrné válce najedeme zadní nápravou. Otáčky VS budou poloviční, jen 82 ot./min! Je to dáno tím, že VS je vložena do  mezinápravového diferenciálu asymetricky, mezi klec Kl a zadní planetové kolo Pz..  Klec má i v tomto případě 164 ot./min., ale Pz se tentokráte točí 82 ot./min., zatímco v prvním případě se Pz neotáčelo. To znamená že na VZB, pokud kontrolujeme přední nápravu, je VS ve stejné  zátěži jako při jízdě na vozovce, pokud by rozdíl rychlosti náprav dosáhl 8 km/hod.

 

   Článek je pokusem o poodhalení „tajemství“ skvělého pohonu Forestera MT pro to, aby mohl být bezpečně využíván až k hranici, objektivně danou jeho konstrukcí! A v oblasti, kde nejsou k dispozici firemní podklady, se k poznání můžeme přiblížit předáváním zkušeností.

 

Autor: Jan Bezdíček

Diskuze o článku Nové téma


Foto galerie

Subaru Forester

Toto je článek o modelu Subaru Forester

Život s Foresterem

Optimistických článků o nových modelech vozů SUBARU Forester na tomto webu mnoho není. Možná je to tím, že Forester „dospěl“ a není o čem psát. Spíše je to proto, že Foerster zapadl do průměru vozů dané třídy.

Doby, kdy první Foerster 2.0 vytýčil novou kategorii automobilu, později 2.0 S Turbo přidal sportovní geny a pokračoval bonviván Foerster 2.5 XT, jsou dávno pryč. V současné době se můžeme ...

Subaru Forester 2.0X facelift

Japonská automobilka omladila SUV Forester. Novinkou je upravený dvoulitrový benzínový motor typu boxer, který tloukl i pod kapotou testovaného provedení. Kromě nového motoru se změnilo ještě několik detailů, šestistupňová manuální převodovka ale stále není pro model 2.0X k dispozici.

O...

Přenos točivého momentu motoru na kola vozu SUBARU Forester 2.0 s 5MT

 

Jak a proč se točí všechna kola SUBARU Forester MT?

 

   Automobil SUBARU Forester 2.0 s 5MT přenáší točivý moment motoru na kola přední a zadní nápravy v deklarovaném poměru 50:50. Rozdělení realizuje mezinápravový diferenciál (MD), doplněný viskózní spojkou (VS). MD a VS tvoří nerozebíratelný modul, který je umístěn ve skříni s převodovkou a předním diferenciálem.

Rychlostní skříň s př...

Subaru Forester S-Edition

Automobilka Subaru vystavila na svém stánku na autosalonu v Sydney koncept S-Edition

... který se jen v detailech odlišuje od aktuální generace sériového modelu Forester modelového roku 2011. Vychází z verze Forester XT s plochým čtyřválcem s objemem 2,5 l, jehož parametry byly navýšeny o 32 k...

Test nového Lesníka v turbíně

Nový Lesník

Tak jsem dnes nevydržel a neodolal volání dealera a podlehl jeho naléhání a jel projet novou turbínu. Tedy žádnou elektrárenskou, jak by se neznalci mohli domnívat, ale tu krásnou 169 kW turbínu v novém Foresteru. Už při příjezdu na parkoviště před autosalón, kde st&a...


Články