Technologia napędu. Przenoszenie mocy dzięki napędowi na cztery koła

Standardowe ciągniki a sztywne napędy na cztery koła

Większość standardowych ciągników jest obecnie wyposażona w sztywne systemy napędu na cztery koła, w których prędkości obrotowe osi przedniej i tylnej są ustawione w stałej proporcji względem siebie. Konstruktorzy dobierają to ustawienie tak, aby prędkość obrotowa przednich kół była o około 3–6% wyższa niż tylnych kół. Podczas jazdy na wprost na utwardzonej nawierzchni, ta tzw. nadwyżka prędkości powoduje „ciągnięcie” kół tylnych przez przednie. Jednak w przypadku jazdy po łuku sytuacja szybko się zmienia: ze względu na większe promienie skrętu przednich kół nadwyżka prędkości zostaje „wyczerpana” już przy niewielkim kącie skrętu, a tylne koła zaczynają teraz pchać przednie. W praktyce można to łatwo zauważyć po „odciskach bieżnika” na betonie lub asfalcie, przesuwaniu się zwałów ziemi na polu oraz większych promieniach skrętu. W celu uzyskania orientacyjnego punktu odniesienia, przy jakim kącie skrętu ma to miejsce: przy obecnie stosowanych maksymalnych kątach skrętu wynoszących do 55° dla koła wewnętrznego na zakręcie, prędkość obwodowa przednich kół musiałaby być o ok. 40% wyższa niż tylnych. Podane wartości odnoszą się do „normalnego” rozkładu masy, który w przypadku pustych standardowych ciągników wynosi około 60/40 (tylna oś/przednia oś). W praktyce nadwyżka prędkości może jednak ulegać zmianie, np. gdy tylne opony uginają się pod wpływem ciężkich narzędzi zamontowanych z tyłu, jednocześnie odciążając przednią oś.

Naprężenia w układzie napędowym wynikające z różnic prędkości

Różnica prędkości obrotowej przednich i tylnych kół może prowadzić do naprężeń w układzie napędowym, co zwiększa zużycie opon i zużycie paliwa. Dlatego na twardych nawierzchniach i podczas jazdy po zakrętach napęd na cztery koła powinien być zawsze wyłączany, zwłaszcza że w takich sytuacjach zazwyczaj nie jest potrzebny ze względu na trakcję. W celu wsparcia i odciążenia kierowców producenci ciągników od dekad oferują automatyczne systemy przełączania napędu na cztery koła. Typowe rozwiązanie przedstawiono w tabeli 1.

System Bi-Speed – innowacyjne podejście Kuboty

Od ponad 35 lat Kubota stosuje innowacyjne podejście do napędu na 4 koła dzięki technologii „Bi-Speed Steering”, która jest oferowana np. w modelach M6002. Powyżej kąta skrętu ok. 35° przepływ mocy w skrzyni biegów napędu na cztery koła zostaje przekierowany za pomocą sprzęgła wielotarczowego na drugą parę kół zębatych, co prowadzi do znacznie wyższych prędkości obrotowych przedniej osi. Dzięki temu koła przy dużych kątach skrętu „ciągną” ciągnik w zakręt. Niemniej jednak mogą występować pewne naprężenia w układzie.

Inne koncepcje napędu na cztery koła

Problem naprężeń w sztywnych napędach na cztery koła nie występuje lub występuje w niewielkim stopniu, gdy przednie i tylne koła podążają tymi samymi torami podczas jazdy po łuku. Tak dzieje się w przypadku pojazdów z przegubami centralnymi i symetrycznym ustawieniem osi, takich jak ładowarki kołowe lub ciężkie ciągniki pociągowe. W takich pojazdach napęd na 4 koła jest najczęściej realizowany jako napęd stały, którego nie można wyłączyć. To samo dotyczy pojazdów z układem kierowniczym na przednią i tylną oś (tzw. czterokołowy układ kierowniczy). Wymagany jest tutaj jednak taki sam kąt skrętu obu osi. Gdy pojazdy te są sterowane wyłącznie przednimi kołami, np. podczas szybkiej jazdy po drodze, problem naprężeń również występuje…

…