Pohon 4x4 není pohon 4x4: konstrukce ve srovnání

V zatáčce urazí každé kolo jinou dráhu. Kola na vnitřní straně zatáčky se valí po užším poloměru než vnější a přední náprava opisuje jiný oblouk než zadní. Diferenciál v nápravě vyrovnává rozdíl mezi levou a pravou stranou. Rozdíl mezi přední a zadní nápravou zůstává a je třeba ho řešit zvlášť.

Kdo obě nápravy pevně spojí, nutí je k stejným otáčkám. Na podkladu, který dovoluje prokluz — sníh, štěrk, mokrá louka —, se rozdíl ztratí prokluzem. Na přilnavém asfaltu to nejde. Pak se v hnacím ústrojí vytvoří pnutí, které se při úzkém manévrování projevuje trhavým chodem a zatěžuje hřídele, klouby a ozubení.

Každá konstrukce pohonu všech kol je odpovědí na právě tuto otázku: nakolik se smí přední náprava vůči zadní natočit a kdy už ne? Odpovědi se liší v nákladech, hmotnosti a spotřebě — a v tom, které díly stojí ve stáří peníze.

Nejstarší konstrukce má rozdělovací převodovku bez mezinápravového diferenciálu. V silničním provozu pohání jen jedna náprava, většinou zadní; řidič druhou připojí čelisťovou spojkou nebo řetězem a poté jsou obě pevně spojeny. Často k tomu patří terénní reduktor, tedy druhá sada převodových stupňů s krátkým převodem pro pomalou, strmou nebo těžkou práci.

Z toho plyne provozní předpis, který je této konstrukci vlastní: připojený pohon všech kol nepatří na suchý asfalt. Kdo s ním tam jede, vytváří pnutí z prvního oddílu a to zatěžuje díl s nejmenší rezervou — často samotnou rozdělovací převodovku. Není to konstrukční chyba, ale pravidlo obsluhy.

Při koupi ojetého vozu proto tato konstrukce není nevýhodou, ale otázkou na předchozího majitele. Pohon se připojuje ve stoje na rovné ploše a zase odpojuje a sleduje se, zda čistě zaskočí a zase povolí. Čelisti, které už nezabírají, a servopohony, které cvakají, aniž by přepnuly, jsou typické projevy stáří této konstrukce.

Vloží-li se mezi nápravy třetí diferenciál, smí se přední náprava vůči zadní volně natáčet. Pohon tak trvale působí na obě nápravy, aniž by se cokoli napínalo. Jak se moment rozdělí, vyplývá z konstrukce: diferenciál s kuželovými koly dělí moment napůl, planetový stupeň ve zvoleném pevném poměru.

Otevřený diferenciál má však vlastnost, která se mimo silnici stává problémem: vede moment tam, kde je nejmenší odpor. Stojí-li kolo na ledu, protáčí se a druhá náprava nedostane nic. Proto tato konstrukce téměř vždy nese uzávěrku nebo samosvorné provedení — lamelovou spojku paralelně k diferenciálu nebo šnekové ozubení, které samo zablokuje s rostoucím rozdílem otáček.

Je to nejnákladnější a nejtěžší řešení a zároveň to, které vyžaduje nejméně obsluhy. V provozu se to projeví v dalších olejových náplních: mezinápravový diferenciál, zadní převodovka a případně rozdělovací převodovka jsou tři okruhy, které nikdo nevidí a jejichž intervaly jsou v plánu údržby — ne v popisu vozu.

Dnes nejrozšířenější řešení u osobních vozů nemá mezinápravový diferenciál. Jedna náprava — u většiny koncepcí s příčně uloženým motorem přední — pohání vždy, druhá visí na lamelovém svazku, který stlačuje elektricky ovládané čerpadlo. Jak silně, rozhoduje řídicí jednotka z otáček kol, polohy plynového pedálu, úhlu natočení volantu a příčného zrychlení.

Výhodou je zástavbový prostor, hmotnost a spotřeba: za normálního provozu vůz vleče s sebou téměř jen pohon předních kol. Nevýhodou je, že třecí svazek zůstává opotřebitelným dílem. Běží ve vlastním oleji, který se chce měnit spolu s filtrem, a pokud dlouhodobě prokluzuje — například proto, že pneumatiky na nápravách jsou různě sjeté —, rychle stárne.

Starší, pasivní příbuznou je viskózní spojka: dvě sady lamel v silikonové kapalině, která při rozdílu otáček houstne a tím přenáší moment. Nepotřebuje ovládání, a proto je nenápadná — i při selhání. Vytečená nebo ztvrdlá viskózní spojka buď nepřenáší nic, nebo trvale příliš mnoho, a obojí řidič pozná pozdě.

V elektromobilu nebo hybridu může pohon všech kol vzniknout, aniž by mezi nápravami existovalo jakékoli mechanické spojení. Jeden motor pracuje vpředu, druhý vzadu a to, co mezinápravový diferenciál řeší mechanicky, zde řeší regulace: každá náprava dostane přesně ten moment, který jí software přidělí.

Technicky tím odpadá leccos — kardanový hřídel, střední ložisko, rozdělovací převodovka a jedna olejová náplň. Regulace je navíc rychlejší než jakákoli spojka, protože elektromotor mění moment v milisekundách. Přibývají za to jiné díly a jejich závady jsou elektrické povahy: výkonová elektronika, chladicí okruhy, omezování výkonu při trvalém zatížení nebo při vysoké teplotě.

Pro prohlídku to znamená: není zde rozdělovací převodovka ke kontrole ani spojka, kterou by bylo slyšet. Kontroluje se paměť závad, chování pod zátěží a zda chlazení dělá svou práci — otázky, na které se odpovídá diagnostickým přístrojem, a ne sluchem.

Téměř každé moderní vozidlo cíleně přibrzdí protáčející se kolo a tím převede moment přes otevřený diferenciál na druhou stranu. To překvapivě daleko nahrazuje mechanickou příčnou uzávěrku a je důvodem, proč se mnoho vozů bez uzávěrek dostane dál, než by naznačoval jejich datový list.

Hranice je tepelná. Brzda přeměňuje energii na teplo a to se musí odvést. Při dlouhém stoupání na sypkém podkladu nebo při opakovaném rozjíždění v hlubokém sněhu se systém zahřeje a zásah omezí. Mechanická uzávěrka tento problém nezná — zato vyžaduje, aby ji řidič opět otevřel, než vyjede zpět na silnici.

A nejdůležitější věta o pohonu všech kol vůbec: pomáhá při rozjezdu a při zrychlování. Brzdná dráha a mezní rychlost v zatáčce závisejí na součiniteli tření mezi pneumatikou a vozovkou a ten počet hnaných kol nemění. Vůz s pohonem všech kol na letních pneumatikách se na sněhu dostane dál a hůř zastaví — to je konstelace, z níž vzniká většina nehod tohoto druhu.

Každá konstrukce s mechanickým spojením mezi nápravami reaguje na rozdílné valivé obvody. Nová pneumatika má víc dezénu než napůl sjetá, valí se proto při stejné rychlosti o něco pomaleji a tento rozdíl vidí spojka nebo mezinápravový diferenciál jako trvalý prokluz. Co je na sněhu žádoucí, se zde stává trvalým stavem.

Prakticky to znamená: jediná nová pneumatika po defektu u vozu s pohonem všech kol zřídka bývá správným řešením. Zda se mění po párech na nápravu, nebo všechny čtyři, a jakou odchylku ještě výrobce připouští, stojí v dokumentaci k vozu. Není to obranná formulka, ale rozdíl mezi jednou pneumatikou a spojkovým svazkem na účtu.

Naopak vůz s pohonem všech kol se čtyřmi různě sjetými pneumatikami je náznak, který přesahuje pneumatiky. Kdo tady ušetřil, spojku už pravděpodobně nějakou dobu spolufinancoval, aniž to věděl — a zbytek zaplatí příští majitel.

Dvě zkoušky a ta první vyžaduje zdrženlivost. Na volné ploše s trochou prokluzu — vlhká dlažba, štěrk, prázdné štěrkové parkoviště — se jede krokem úzký kruh na plný rejd. Trhání nebo poskakování ukazuje na pnutí. U připojitelné konstrukce je právě toto chování na suchém asfaltu normální, a proto se tam vůbec nezkouší.

Druhou je poslech. Hučení, které roste s rychlostí a při změně zatížení mění tón, často vychází z převodovky nápravy. Chvění, které nastupuje od určité rychlosti a nad ní zase mizí, ukazuje na kardanový hřídel nebo jeho střední ložisko. Cvakání při plném rejdu je homokinetický kloub na přední nápravě.

K tomu patří pohled zespodu. Kardanový hřídel, střední ložisko, manžety poloos a skříně převodovek jsou buď suché, nebo nejsou. Vlhký film na skříni je bod k pozorování; kapající těsnicí kroužek hřídele je kalkulace opravy.

Pro strmý příjezd v zimě, pro přívěs na mokré louce a pro rozjezd na sypkém podkladu je pohon všech kol skutečnou a znatelnou pomocí. Pro brzdnou dráhu, rychlost v zatáčkách a spotřebu ne — tam stojí na druhé straně účtu.

Kdo opravdu chce do terénu, potřebuje víc než hnaná kola: reduktor, světlou výšku, použitelné nájezdové úhly a alespoň jednu uzávěrku. Kdo má na mysli sníh a stoupání v běžném provozu, je obvykle lépe obsloužen řešením se spojkou a dobrými zimními pneumatikami než těžkým terénním vozem, jehož pneumatiky jezdí v drahém rozměru.

A střízlivá část: víc pohonu je víc hmotnosti, víc kloubů, víc ložisek a víc oleje. Projeví se to ve spotřebě, v opotřebení pneumatik a v účtu za údržbu. Vůz s pohonem všech kol je správná volba tehdy, když dokážete pojmenovat podmínky, za kterých ho potřebujete.