Co znamená 4×4

Jaký je rozdíl mezi pohonem všech čtyř, nebo jen dvou kol?

4x4 nebo 4x2?

Jaký je rozdíl mezi schopnostmi vozidla s pohonem všech čtyř kol (4x4) a vozdidla s pohonem jen jedné nápravy (4x2)? Pokud budeme hovořit o vozidlu pohybujícím se na zpevněném povrchu, mohla by definice znít asi takto: " Pohon 4x2 znamená, že dvě kola, buď přední, nebo zadní, jsou hnaná; dvě kola jsou volně tažena/tlačena." Vozidlo s pohonem 4x2 a uzávěrkou diferenciálu hnané nápravy je schopné (!na rovném a zpevněném povrchu!) vyjet skoro stejné stoupání, jako vozidlo s pohonem 4x4."

Toto tvrzení je častý prodejní argument prodejců vozidel 4x2 v showroomu. Je však nepravdivý a zavádějící. Rozdíl mezi schopnostmi  vozidla 4x4 s dostatečnou světlou výškou, a podobného vozidla 4x2 s uzávěkou diferenciálu hnané nápravy, je propastný. Existence uzávěry diferenciálu hnané nápravy u vozidel 4x2 může hrát určitou roli, ovšem jen za specifických podmínek. Jaké to jsou?

4x4 - Poloviční zatížení, dvojnásobná trakce

Pohon 4x2 znamená, že ze čtyř kol jsou poháněna jen dvě. 100% trakční síly nutné k pohybu vozidla je tak rozděleno jen mezi tato dvě kola. Pokud byste k nim přidali další dvě poháněná kola, rozdíl bude dramatický. Trakční síla bude nyní rozdělena, nikoli mezi dvě, ale čtyři kola, čímž se sníží zatížení hnaných kol na polovinu, zatímco účinnost trakce se zdvojnásobí. To znamená, že v laboratorních podmínkách, na rovném zpevněném povrchu, má pohon 4x4, oproti pohonu 4x2, dvojnásobně lepší trakci.

V reálném světě, kde však existují kameny, tráva, bláto a písek, proti kterým stojí jen přilnavost vašich pneumatik, se však výhoda pohonu 4x4 ještě zvyšuje. Je tomu tak proto, protože kvalita podkladu pod každým kolem není v realitě nikdy stejná, ani konstantní. Pro představu předpokládejme, že naše testovací vozidlo č.1 s pohonem  4x2 je vybaveno úzavěrou diferenciálu, testovací vozidlo č.2 má pohon 4x4, ovšem bez  uzávěry.

Aby se vozidlo č.1 s pohonem 4x2 mohlo pohnout z místa, musí jedno z hnaných kol ležet na podkladu, který umožňuje dostatečnou trakci. Pokud tomu tak není, obě kola se budou jen bezmocně protáčet. U vozidla č.2 s pohonem 4x4 se však vozidlo bude pohybovat, jestliže jakékoli z hnaných čtyř kol bude mít dostatečnou přilnavost.

V případě, že jedno z hnaných kol ztratí 100%, respektive nebude mít žádnou, je požadavek na trakci přesměrován na jinou hnanou nápravu (přední, nebo zadní). Na tento okamžik se tak z vozidla stává vozidlo s pohonem 4x2, a to až do doby než se podmínky změní. V průběhu pohybu se podmínky mohou měnit v řádu milisekund, během nichž je trakce přesměrovávána z jednoho kola na druhé a zároveň i z jedné osy na druhou. Trakce se tak rozděluje nejen z levého kola na pravé, ale i ze zadní nápravy na přední a obráceně.

Další možností, jak popsat rozdíl mezi vozy 4x4 a 4x2, je zeptat se jejich řidičů, jak vnímají jízdu obtížným terénem. Zatímco řidič vozidla 4x2 má obavy ze zhoršujících se podmínek, řidič vozidla 4x4 se vyloženě těší na to, až bude moci schopnosti svého vozu prověřit v obtížnějším terénu. Jasnou představu pak můžeme získat z vysokého počtu rozbitých diferenciálů, které obvykle lemují náročné off-roadové stezky. Většina těchto rozbitých dílů pochází právě z vozidel 4x2, popřípadě vozidel s pohonem AWD (tomuto pseudo 4x4 pohonu se budeme věnovat separátně), která zvládla 80% offroadové stezky, až k místu s prudkým stoupáním. Jejich řidič se již nechtěl vracet zpět, veškerou opatrnost hodil za hlavu a k výjezdu přistoupil jako testovací pilot při pokusu o nový výškový rekord.

Důvodem následného karambolu pak je, že ani vozy 4x2, ani vozy AWD (které někdy výrobci lživě označují za pohony 4x4), nejsou vybaveny redukční převodovkou. Aby takovéto vozidlo překonalo strmé stoupání, není jíná možnost, než se do svahu vyloženě řítit. Problémem však je, že vyšší rychlost znamená nadskakování, ztrátu styku pneumatik s podkladem a následnou ztrátu trakce: je to začarovaný kruh. Čím rychleji řidič pojede, tím bude mít vozidlo horší trakci a bude a k překonání překážky třeba ještě vyšší rychlost.

Naopak vozidlo 4x4 vybavené redukční převodovkou dokáže překonat i ten nejstrmější, nejdrsnější výjezd, pomalu a s žádným, nebo s jen velmi nízkým rizikem poškození.

Proto je nízké zpřevodování (low-range) pro off-roadové stroje naprosto zásadní záležitostí, stejně důležitou jako pohon kol 4x4.

Jestliže vozidlo není vybaveno redukční převodovkou, nejedná se o terénní vůz, a není ani vhodné k tahání těžkých nákladů: redukční převodovka totiž i podstatně snižuje opotřebení spojky při tahání těžkého přívěsu do kopce.

Permanentní čtyřkolka

Mohlo by se zdát, že 4x4 pohon s otevřeným mezinápravovým (centrálním) diferenciálem, tím že se v systému nachází hned tři otevřené diferenciály najednou, je poháněn vždy jen jedním kolem. Tento předpoklad je však mylný. Za ideálních podmínek, je takové vozidlo poháněno všemi čtyřmi koli najednou, kdy 100% výkonu, nepočítejme pro tento P38a bokpřípad s účinností,  je rozděleno po 25% na každé kolo zvlášť. Na rovném asfaltu, se bude tato čtyřkolka při zatáčení chovat neutrálně, pneumatiky se budou sjiždět rovnoměrně a bude i velmi dobře řiditelná. Permanentní pohon všech kol je totiž i velmi důležitým bezpečnostním faktorem, zvyšujícím stabilitu na štěrku, zlepšujujícím brzdný účinek a celkově kombinujícím bezpečnost s redukcí negativního dopadu na životní prostředí.

Pokud se vozidlo s pohonem 4x4 bude pohybovat v terénu, nebo i jen na štěrkové cestě, je  třeba uzavřít mezinápravový diferenciál (CDL), a to ještě dříve než se dostanete do obtíži. Představme si vozidlo, které se pohybuje terénem s otevřeným mezinápravovým diferenciálem. Stále převádí 25% trakční síly na každé kolo, což je skvělé oproti 50% u vozidla s pohonem 4x2, nebude to však trvat dlouho, podmínky a trakce se v terénu neustále mění, a diferenciály v systému začnou rozdělovat trakční sílu mezi jednotlivá kola nerovnoměrně. Ve chvíli, kdy dojde k situaci, že jedno kolo ztratí trakci úplně, uloupí toto kolo veškerou trakční sílu všem ostatním kolům a začne se volně protáčet. Vozidlo se tak zastaví. Pokud však uavřete mezinápravový diferenciál (CDL), je k zastavení vozidla třeba, aby trakci ztratila kola miniálně dvě. Navíc jedno z nich musí být na přední a druhé na zadní nápravě. A to je jednoznačný důvod k tomu, aby mezinápravový diferenciál (CDL) byl uzamčen okamžitě, jakmile existuje šance, že se budou zvyšovat požadavky na trakci, t.zn. na jakémkoli povrch s vyjímkou hladkého asfaltu.

Vozida 4x2 s uzávěrou diferenciálu hnané nápravy

Uzávěra diferenciálu hnané nápravy u vozidel 4x2 s vysokou světlou výškou (např. vozidla typu pick-up) zvyšuje schopnost překonat "nerovný" terén, a to až na takovou úroveň, že je tomu až s podivem. Důležitým je však výraz "nerovný" terén. Tato schopnost totiž platí právě a jen pouze v případě, že se vozidlo pohybuje po "nerovném" terénu. Aby uzamčení diferenciálu hnané nápravy přinášelo výhodu, musí se jednat o terén takového typu, který umožňuje, aby alespoň jedno z hnaných kol mělo dostatečnou trakci. To je případ, kdy například většina hmotnosti zatěžuje jen jedno kolo, jedno kolo je ve vzduchu, a nebo při jízdě v terénu, kdy tlumiče pracují v dlouhých vertikálních pohybech (vozidlo se houpe a poskakuje).

Pokud je však terén rovný a obě hnaná kola mají podobnou trakci, nemá uzávěra hnané náprav buď efekt žádný, nebo  v některých situacích může paradoxně docházet i ke snížení trakce.