Sistem štirikolesnega pogona 4Matic

Upravljanje z vozili je eden najpomembnejših dejavnikov, od katerih je odvisna varnost v cestnem prometu. Večina sodobnih vozil je opremljenih s prenosom, ki prenaša navor na en par koles (pogon na sprednji ali zadnji kolesi). Toda velika moč nekaterih pogonskih sklopov prisili proizvajalce avtomobilov, da izdelajo spremembe na vsa kolesa. Če navor iz visokozmogljivega motorja prenesete na eno os, neizogibno pride do zdrsa pogonskih koles.

Če želite vozilo stabilizirati na cesti ter ga narediti varnejšega in zanesljivejšega v športnem načinu vožnje, je treba navor razporediti na vsa kolesa. To povečuje stabilnost in nadzor prometa na nestabilnih cestnih površinah, kot so led, blato ali pesek.

Če pravilno porazdelite napore na vsakem kolesu, se stroj ne boji niti najhujših cestnih razmer z nestabilnimi površinami. Da bi izpolnili to vizijo, proizvajalci avtomobilov že dolgo razvijajo vse vrste sistemov, ki so namenjeni izboljšanju vodljivosti avtomobila v takih razmerah. Primer tega je diferencial (za več podrobnosti o tem, kaj je, je opisan v drugem članku). Lahko je medosna ali medosna.

Med takšnimi dosežki je sistem 4Matic, ki so ga ustvarili strokovnjaki znane nemške avtomobilske znamke Mercedes-Benz. Poglejmo, kaj je posebnost tega razvoja, kako se je pojavil in kakšno napravo ima.

Kaj je sistem štirikolesnega pogona 4Matic

Kot je že razvidno iz uvoda, je 4Matic sistem s pogonom na vsa kolesa, to pomeni, da se navor iz pogonske enote porazdeli na vsa kolesa, tako da vsako od njih postane vodilno. S takšnim sistemom niso opremljeni le polnopravni športni terenci (za več informacij o tem, za kakšen avto gre in kako se razlikuje od križancev, preberite tukaj), ampak tudi avtomobile, pod pokrovom katerih je nameščen močan motor z notranjim zgorevanjem.

Ime sistema izvira iz 4WD (tj. 4-kolesni pogon) in samodejnoMATIC (samodejno delovanje mehanizmov). Porazdelitev navora je elektronsko krmiljena, sam prenos moči pa je mehaničen in ne elektronska simulacija. Danes od vseh tovrstnih dosežkov ta sistem velja za enega najbolj visokotehnoloških in opremljen s široko paleto nastavitev.

Razmislite o tem, kako se je ta sistem pojavil in razvil, in nato, kaj je vključeno v njegovo strukturo.

Zgodovina nastanka štirikolesnega pogona

Sama ideja o uvedbi štirikolesnega pogona v kolesna vozila ni nova. Prvi avtomobil s polnim pogonom je nizozemski športni avtomobil Spyker 60 / 80HP iz leta 1903. Takrat je bil to težak avtomobil, ki je bil deležen spodobne opreme. Poleg prenosa navora na vsa kolesa je bil pod pokrovom motorja še bencinski 6-valjni pogonski agregat, kar je bila velika redkost. Zavorni sistem je upočasnil vrtenje vseh koles, v menjalniku pa so bili kar trije diferenciali, eden je bil sredinski.

Že po enem letu je bila za potrebe avstrijske vojske ustvarjena cela vrsta tovornjakov s pogonom na vsa kolesa, ki jih je predstavil Austro-Daimler. Ti modeli so bili kasneje uporabljeni kot osnova za oklepne avtomobile. Bližje začetku začetka dvajsetega stoletja pogon na vsa kolesa ni mogel nikogar presenetiti. Mercedes-Benz je bil tudi aktivno vključen v razvoj in izboljšanje tega sistema.

XNUMX. generacija

Predpogoj za nastanek uspešnih sprememb mehanizmov je bila predstavitev novosti znamke, ki je potekala v okviru svetovno znanega avtomobilskega salona v Frankfurtu. Dogodek se je zgodil leta 1985. Toda prva generacija nemškega proizvajalca avtomobilov na vsa kolesa je v serijo vstopila dve leti pozneje.

Spodnja fotografija prikazuje diagram, ki je bil nameščen na model Mercedes-Benz W124 iz leta 1984:

Pri zadnjem in sredinskem diferencialu je prišlo do trdega blokiranja (za podrobnosti o tem, zakaj morate blokirati diferencial, preberite ločeno). Na prednjo os je bil nameščen tudi medkolesni diferencial, ki pa ni bil blokiran, saj se je v tem primeru vodljivost vozila poslabšala.

Prvi serijsko izdelan sistem 4Matic je sodeloval pri prenosu navora le v primeru vrtenja glavne osi. Onemogočanje štirikolesnega pogona je imelo tudi samodejni način - takoj, ko se je sprožil protiblokirni zavorni sistem, je bil izklopljen tudi pogon na vsa kolesa.

V tem razvoju so bili na voljo trije načini delovanja:

1. 100% pogon na zadnja kolesa. Ves navor gre na zadnjo os, prednja kolesa pa ostanejo le vrtljiva;
2. Delni prenos navora. Prednja kolesa so gnana le delno. Kazalnik porazdelitve sile na sprednja kolesa znaša 35 odstotkov, na zadnja kolesa pa 65 odstotkov. V tem načinu so zadnja kolesa še vedno glavna, sprednja pa le pomagajo stabilizirati avto ali izstopiti na boljši odsek ceste;
3. 50-odstotni razdeljeni navor. V tem načinu vsa kolesa v enaki meri prejemajo enak odstotek navora. Tudi ta možnost je omogočila onemogočanje blokade diferenciala zadnje osi.

Ta sprememba štirikolesnega pogona se je uporabljala v serijskih avtomobilih avtomobilske znamke do leta 1997.

XNUMX. generacija

Naslednji razvoj menjalnika na vsa kolesa nemškega proizvajalca se je začel pojavljati v modelih istega razreda E - W210. Namestiti ga je bilo mogoče le na tiste avtomobile, ki so vozili po cestah z desnim prometom, in sicer le po naročilu. Kot osnovno funkcijo je bil 4Matic vgrajen v športna terenska vozila razreda W163. V tem primeru je bil štirikolesni pogon stalen.

Zaklepanje diferenciala je dobilo drugačen algoritem. Šlo je za imitacijo elektronske ključavnice, ki jo je aktiviral nadzor oprijema. Ta sistem je upočasnil vrtenje drsnega kolesa, zaradi česar je bil navor delno prerazporejen na druga kolesa.

Od te generacije 4Matic je avtomobilski proizvajalec popolnoma opustil toge zapore diferenciala. Ta generacija je obstajala na trgu do leta 2002.

III generacija

Tretja generacija 4Matic se je pojavila leta 2002 in je bila prisotna v naslednjih modelih:

• Razred C W203;
• Razred S W220;
• Razred E W211.

Ta sistem je prejel tudi elektronski tip nadzora blokade diferenciala. Ti mehanizmi, tako kot v prejšnji generaciji, niso bili trdno blokirani. Spremembe so vplivale na algoritme za simulacijo preprečevanja zdrsa pogonskih koles. Ta postopek nadzira sistem za nadzor oprijema in sistem dinamične stabilnosti.

IV generacija

Tretja generacija je obstajala na trgu štiri leta, vendar njena proizvodnja ni bila dokončana. Kupec je lahko le zdaj izbiral, s katerim menjalnikom bo opremil avto. Leta 2006 je bil sistem 4Matic deležen nadaljnjih izboljšav. To je že razvidno s seznama opreme za S550. Zamenjan je asimetrični sredinski diferencial. Namesto tega je bil zdaj uporabljen planetarni menjalnik. Njegovo delo je zagotovilo 45/55-odstotno porazdelitev med sprednjo / zadnjo osjo.

Fotografija prikazuje diagram četrte generacije štirikolesnega pogona 4Matic, ki je bil uporabljen v razredu Mercedes-Benz S:

1) gred menjalnika; 2) diferencial s planetarnim orodjem; 3) na zadnji osi; 4) stransko izhodno orodje; 5) stranski kardanski izhod; 6) gred propelerja sprednje osi; 7) sklopka z več ploščami; 8) samodejni menjalnik.

Ker so mehanizmi sodobnega transporta začeli dobivati ​​vedno več elektronskih krmilnikov, je postalo upravljanje krmiljenja pogonskih koles bolj učinkovito. Sam sistem je bil nadzorovan zaradi signalov, ki so prihajali iz senzorjev različnih sistemov, ki zagotavljajo aktivno varnost stroja. Moč motorja je bila nenehno na vseh kolesih.

Prednost te generacije je, da zagotavlja optimalno ravnovesje med učinkovitim ravnanjem z vozilom in odličnim oprijemom pri premagovanju grobega terena. Kljub prednostim sistema je po sedmih letih proizvodnje sledil njegov nadaljnji razvoj.

V generacija

Peta generacija 4Matic se je pojavila leta 2013 in jo najdemo v naslednjih modelih:

• CLA45 AMG;
• GL 500.

Posebnost te generacije je, da je namenjena vozilom s prečno pogonsko enoto (v tem primeru bo menjalnik obračal sprednja kolesa). Posodobitev je vplivala na zasnovo pogonov in na načelo razporeditve navora.

V tem primeru je avto s pogonom na sprednja kolesa. Porazdelitev moči na vsa kolesa lahko zdaj aktivirate z aktiviranjem ustreznega načina na nadzorni plošči.

Kako deluje sistem 4Matic

Strukturo sistema 4Matic sestavljajo:

• Avtomatske škatle;
• Prenosna škatla, katere zasnova predvideva prisotnost planetarnega menjalnika (od četrte generacije se uporablja kot alternativa asimetričnemu sredinskemu diferencialu);
• Kardanski menjalnik (za podrobnosti o tem, kaj je, pa tudi o tem, kje drugje se uporablja v avtomobilih, preberite v drugem pregledu);
• Sprednji prečni diferencial (prosti ali neblokirajoči);
• Zadnji medosni diferencial (je tudi brezplačen).

Obstajata dve modifikaciji štirikolesnega pogona 4Matic. Prvi je namenjen osebnim avtomobilom, drugi pa je nameščen na športnih terencih in minibusih. Danes so na trgu pogosto avtomobili, opremljeni s tretjo generacijo sistema 4Matic. Razlog je v tem, da je ta generacija cenovno ugodnejša in ima dobro ravnotežje med vzdrževalnostjo, zanesljivostjo in učinkovitostjo.

Drugi dejavnik, ki je vplival na priljubljenost te generacije, je naraščanje aktivnosti nemškega proizvajalca avtomobilov Mercedes. Od leta 2000 se je podjetje odločilo znižati stroške svojih izdelkov in, nasprotno, povečati kakovost modelov. Zahvaljujoč temu je blagovna znamka pridobila več občudovalcev in izraz "nemška kakovost" se je močneje ukoreninil v glavah avtomobilistov.

Značilnosti sistema 4Matic

Podobni sistemi s pogonom na vsa kolesa delujejo tudi z ročnimi menjalniki, vendar je 4Matic nameščen, če je menjalnik samodejni. Razlog za nezdružljivost z mehaniko je, da porazdelitve navora ne izvaja voznik, kot pri večini modelov avtomobilov na vsa štiri kolesa prejšnjega stoletja, temveč elektronika. Prisotnost samodejnega menjalnika v menjalniku avtomobila je ključni pogoj, ki določa, ali bo tak sistem vgrajen v avto ali ne.

Vsaka generacija ima svoj princip delovanja. Ker sta prvi dve generaciji na trgu izjemno redki, se bomo osredotočili na to, kako delujejo zadnje tri generacije.

III generacija

Ta vrsta PP je nameščena tako na limuzine kot na lahke športne terence. Pri takšnih nivojih opreme se porazdelitev moči med osmi izvede v razmerju od 40 do 60 odstotkov (manj - na sprednjo os). Če je avto polnopravni terenec, se navor porazdeli enakomerno - 50 odstotkov na vsako os.

Pri uporabi v gospodarskih vozilih ali poslovnih limuzinah bodo sprednja kolesa obratovala pri 45 odstotkih, zadnja kolesa pa pri 55 odstotkih. Ločena sprememba je rezervirana za modele AMG - njihovo osno razmerje je 33/67.

Tak sistem je sestavljen iz gredi propelerja, razdelilne omare (prenaša navor na zadnja kolesa), diferencialov med prečnimi osmi spredaj in zadaj ter dveh gredi zadnje osi. Glavni mehanizem v njem je prenosnik. Ta naprava popravi delovanje menjalnika (zamenja srednji diferencial). Prenos navora se izvaja skozi sončno gonilo (za gredi sprednje in zadnje osi se uporabljajo zobniki različnih premerov).

IV generacija

Četrta generacija 4Matic uporablja cilindrični diferencial, ki se zaklene prek dvokolesne sklopke. Moč je razporejena 45/55 odstotkov (več zadaj). Ko avto pospešuje na ledu, sklopka blokira diferencial, tako da začnejo igrati vsa štiri kolesa.

Pri ostrem ovinku lahko opazite zdrs sklopke. To se zgodi, kadar je razlika med kolesi 45 Nm. To odpravlja pospešeno obrabo težje obremenjenih gum. Za delovanje 4Matic se uporablja sistem 4ETS, ESP (za kakšen sistem preberite tukaj) kot tudi ASR.

V generacija

Posebnost pete generacije 4Matic je, da se v njem po potrebi aktivira štirikolesni pogon. Preostali del avtomobila ostaja prednji pogon (povezan PP). Zahvaljujoč temu bo mestni ali običajni cestni način vožnje bolj varčen kot pri stalnem pogonu na vsa kolesa. Zadnja os se samodejno aktivira, ko elektronika zazna zdrs koles na glavni osi.

Odklop PP se zgodi tudi v samodejnem načinu. Posebnost te modifikacije je, da lahko do neke mere popravi položaj avtomobila s povečanjem oprijema pogonskih koles v ovinkih, dokler se ne aktivirajo mehanizmi sistema stabilnosti deviznega tečaja.

Zasnova sistema vključuje še eno krmilno enoto, ki je nameščena v robotski predselektiv (dvojna sklopka mokrega tipa, katerega princip delovanja je opisan ločeno) menjalnik. V normalnih pogojih sistem aktivira 50-odstotno porazdelitev navora, v nujnih primerih pa elektronika prilagaja dovajanje moči drugače:

• Avto pospešuje - razmerje je 60 proti 40;
• Avto gre skozi vrsto ovinkov - razmerje je 50 proti 50;
• Sprednja kolesa so izgubila oprijem - razmerje med 10 in 90;
• Zasilna zavora - sprednja kolesa sprejmejo največjo moč Nm.

Izhod

Danes je veliko voznikov vsaj slišalo za sistem 4Matic. Nekateri so lahko na lastnih izkušnjah preizkusili zmogljivost več generacij štirikolesnega pogona svetovno znane avtomobilske znamke. Sistem med takšnimi razvoji še nima resne konkurence, čeprav ni mogoče zanikati, da obstajajo vredne spremembe, ki se uporabljajo v modelih drugih proizvajalcev avtomobilov, na primer Quattro iz Audija ali xdrive iz BMW.

Prvi razvoj 4Matic-a je bil namenjen le majhnemu številu modelov in nato kot opcija. Toda zaradi svoje zanesljivosti in učinkovitosti je sistem dobil priznanje in postal priljubljen. To je spodbudilo proizvajalca avtomobilov, da ponovno preuči svoj pristop k proizvodnji štirikolesno gnanih avtomobilov s samodejno porazdelitvijo moči.

Poleg tega, da štirikolesni pogon 4Matic lažje premaguje odseke ceste s težkimi in nestabilnimi površinami, zagotavlja dodatno varnost v ekstremnih razmerah. Z aktivnim in funkcionalnim sistemom lahko voznik v celoti nadzoruje vozilo. Vendar se ne smete popolnoma zanašati na ta mehanizem, saj fizičnih zakonov ne more premagati. Zato v nobenem primeru ne smete zanemariti osnovnih zahtev varne vožnje: ohranite razdaljo in omejitev hitrosti, zlasti na zavitih cestah.

Za zaključek - majhen testni pogon Mercedes w212 e350 s sistemom 4Matic:

Najmanjši pogon na vsa kolesa Mercedes w212 e350 4 matic

Vprašanja in odgovori:

Kako deluje 4 matic? Pri takšnem menjalniku se navor porazdeli na vsako os vozila, zaradi česar je ta vodilna. Odvisno od generacije (teh je 5) se povezava druge osi zgodi samodejno ali v ročnem načinu.

Kaj pomeni AMG? Okrajšava AMG pomeni Aufrecht (ime ustanovitelja podjetja), Melchner (ime njegovega partnerja) in Grossashpach (rojstni kraj Aufrechta).