Sistema de tracció integral 4Matic
Contingut
La manipulació del vehicle és un dels factors més importants dels quals depèn la seguretat viària. La majoria dels vehicles moderns estan equipats amb una transmissió que transmet el parell motor a un parell de rodes (tracció davantera o posterior). Però l’elevada potència d’alguns motors propulsors està obligant els fabricants d’automòbils a produir modificacions de la tracció total. Si transferiu el parell motor d’un alt rendiment a un eix, inevitablement es produiran relliscades de les rodes motrius.
Per estabilitzar el vehicle a la carretera i fer-lo més segur i fiable en un estil de conducció esportiu, és necessari distribuir el parell motor a totes les rodes. Això augmenta l'estabilitat i el control del transport en superfícies inestables de la carretera, com ara gel, fang o sorra.
Si repartiu correctament els esforços de cada roda, la màquina no tem ni les condicions de carretera més severes amb superfícies inestables. Per complir aquesta visió, els fabricants d’automòbils desenvolupen des de sempre tota mena de sistemes dissenyats per millorar el control del cotxe en aquestes condicions. Un exemple d'això és el diferencial (es descriu amb més detall sobre què és en un altre article). Pot ser entre eixos o entre eixos.
Entre aquests desenvolupaments hi ha el sistema 4Matic, creat pels especialistes de la famosa marca alemanya de vehicles Mercedes-Benz. Considerem quina és la particularitat d’aquest desenvolupament, com va aparèixer i quin tipus de dispositiu té.
Què és el sistema de tracció integral 4Matic
Com ja es desprèn de la introducció, 4Matic és un sistema de tracció integral, és a dir, el parell de la unitat de potència es distribueix a totes les rodes de manera que, en funció de les condicions de la carretera, cadascuna d’elles es converteixi en la primera. No només els SUV de ple dret estan equipats amb aquest sistema (per obtenir més informació sobre quin tipus de cotxe es tracta i sobre la seva diferència amb els crossovers, llegiu aquí), però també cotxes, sota el capó del qual s’instal·la un potent motor de combustió interna.
El nom del sistema prové 4WD (és a dir, tracció a les quatre rodes) i automàticMATÍ (funcionament automàtic de mecanismes). La distribució del parell està controlada electrònicament, però la transmissió de potència és de tipus mecànic, no de simulació electrònica. Avui, de tots aquests desenvolupaments, aquest sistema es considera un dels més avançats en tecnologia i està equipat amb una àmplia gamma de configuracions.
Penseu en com va aparèixer i es va desenvolupar aquest sistema i, a continuació, què inclou la seva estructura.
La història de la creació de tracció integral
La mateixa idea d’introduir la tracció total en els vehicles de rodes no és nova. El primer cotxe amb tracció total és el cotxe esportiu holandès Spyker 60 / 80HP de 1903. En aquella època, era un cotxe resistent que rebia equipament decent. A més de transmetre el parell a totes les rodes, sota el seu capó hi havia una unitat de potència de gasolina de 6 cilindres en línia, que era una gran raresa. El sistema de frenada va frenar la rotació de totes les rodes i hi havia fins a tres diferencials a la transmissió, una de les quals era central.
Al cap d’un any, es va crear tota una línia de camions amb tracció total per a les necessitats de l’exèrcit austríac, que van presentar Austro-Daimler. Aquests models es van utilitzar posteriorment com a base per a cotxes blindats. Més a prop de principis del segle XX, la tracció total ja no podia sorprendre ningú. I Mercedes-Benz també va participar activament en el desenvolupament i la millora d’aquest sistema.
XNUMXa generació
Els requisits previs per a l’aparició de modificacions amb èxit dels mecanismes eren la presentació d’una novetat de la marca, que va tenir lloc en el marc del famós saló de l’automòbil de Frankfurt. L’esdeveniment va tenir lloc el 1985. Però la primera generació de tracció integral del fabricant alemany va entrar en producció dos anys després.
La foto següent mostra un diagrama que es va instal·lar en un model Mercedes-Benz W124 de 1984:
Hi ha hagut un bloqueig dur als diferencials posterior i central (per obtenir més informació sobre per què heu de bloquejar el diferencial, llegiu per separat). També es va instal·lar un diferencial entre rodes a l'eix davanter, però no es va bloquejar, ja que en aquest cas la manipulació del vehicle es va deteriorar.
El primer sistema 4Matic produït en sèrie va intervenir en la transmissió del parell només en cas de gir de l’eix principal. La desactivació de la tracció integral també tenia un mode automàtic: tan bon punt es va activar el sistema de frenada antiblocatge, també es va desactivar la tracció total.
En aquest desenvolupament, hi havia disponibles tres modes de funcionament:
- 100% tracció posterior. Tot el parell va a l'eix posterior i les rodes davanteres només romanen giratòries;
- Transmissió de parell parcial. Les rodes davanteres només s’accionen parcialment. La distribució de les forces a les rodes davanteres és del 35% i a la del darrere, del 65%. En aquest mode, les rodes posteriors continuen sent les principals, i les anteriors només ajuden a estabilitzar el cotxe o a sortir a un millor tram de la carretera;
- 50% de parell dividit. En aquest mode, totes les rodes reben el mateix percentatge de parell en la mateixa mesura. A més, aquesta opció va permetre desactivar el bloqueig del diferencial de l'eix posterior.
Aquesta modificació de la tracció a les quatre rodes es va utilitzar fins als vehicles de producció de la marca automobilística fins al 1997.
XNUMXa generació
La següent evolució de la transmissió de tracció total del fabricant alemany va començar a aparèixer en els models de la mateixa classe E - W210. Es podria instal·lar només en aquells cotxes que funcionaven en carreteres amb trànsit a la dreta i, després, només per ordre. Com a funció bàsica, 4Matic es va instal·lar als SUV de la classe M W163. En aquest cas, la tracció a les quatre rodes era permanent.
Els bloquejos diferencials van rebre un algorisme diferent. Es tractava d’una imitació d’un pany electrònic, que va ser activat pel control de tracció. Aquest sistema va frenar la rotació de la roda antilliscant, a causa de la qual cosa es va redistribuir parcialment el parell a les altres rodes.
A partir d’aquesta generació de 4Matic, el fabricant d’automòbils ha abandonat completament els panys diferencials rígids. Aquesta generació va existir al mercat fins al 2002.
III generació
La tercera generació 4Matic va aparèixer el 2002 i va estar present en els models següents:
- Classe C W203;
- Classe S W220;
- Classe E W211.
Aquest sistema també va rebre un tipus electrònic de control de panys diferencials. Aquests mecanismes, com a la generació anterior, no es van bloquejar rígidament. Els canvis van afectar els algoritmes per simular la prevenció del lliscament de les rodes motrius. Aquest procés està controlat pel sistema de control de tracció i el sistema d’estabilitat dinàmica.
IV generació
La tercera generació va existir al mercat durant quatre anys, però la seva producció no es va acabar. Només el comprador podia triar amb quina transmissió equipar el cotxe. El 2006, el sistema 4Matic va rebre més millores. Ja es pot veure a la llista d’equips per al S550. S'ha substituït el diferencial central asimètric. En canvi, ara s’utilitzava una caixa de canvis planetària. El seu treball va proporcionar una distribució del 45/55 per cent entre els eixos davanter / darrere.
La foto mostra un diagrama de la tracció total de les quatre rodes 4Matic de quarta generació, que es va utilitzar al Mercedes-Benz S-Class:
A causa del fet que els mecanismes del transport modern van començar a rebre cada vegada més controladors electrònics, el control de la controlabilitat de les rodes motrius s’ha tornat més eficaç. El propi sistema es va controlar gràcies a senyals provinents de sensors de diversos sistemes que garanteixen la seguretat activa de la màquina. La potència del motor es proporcionava contínuament a totes les rodes.
L’avantatge d’aquesta generació és que proporciona un equilibri òptim entre un maneig eficient del vehicle i una excel·lent tracció en superar terrenys difícils. Malgrat els avantatges del sistema, després de set anys de producció, va seguir el seu desenvolupament posterior.
V generació
La cinquena generació 4Matic va aparèixer a partir del 2013 i es va trobar en els models següents:
- CLA45 AMG;
- GL500.
La peculiaritat d’aquesta generació és que està pensada per a vehicles amb una unitat de potència transversal (en aquest cas, la transmissió farà girar les rodes davanteres). La modernització va afectar el disseny dels actuadors, així com el principi de distribució del parell.
En aquest cas, el cotxe té tracció davantera. Ara es pot activar la distribució de potència a totes les rodes activant el mode corresponent al tauler de control.
Com funciona el sistema 4Matic
L’estructura del sistema 4Matic consisteix en:
- Caixes automàtiques;
- Estoig de transferència, el disseny del qual preveu la presència d’una caixa de canvis planetària (a partir de la quarta generació, s’utilitza com a alternativa a un diferencial central asimètric);
- Transmissió de cardan (llegiu per obtenir més detalls sobre què és i sobre on es fa servir als cotxes) en una altra ressenya);
- Diferencial d'eix creuat davanter (lliure o sense bloqueig);
- Diferencial de l’eix transversal posterior (també és gratuït).
Hi ha dues modificacions de la tracció integral 4Matic. El primer està destinat a turismes i el segon s’instal·la en vehicles tot terreny i minibusos. Al mercat actual, sovint hi ha vehicles equipats amb la tercera generació del sistema 4Matic. El motiu és que aquesta generació és més assequible i té un bon equilibri de mantenibilitat, fiabilitat i eficiència.
Un altre factor que va influir en la popularitat d'aquesta generació en particular és l'augment de l'activitat del fabricant d'automòbils alemany Mercedes. Des del 2000, la companyia ha decidit reduir el cost dels seus productes i, per contra, augmentar la qualitat dels models. Gràcies a això, la marca va guanyar més admiradors i el terme "qualitat alemanya" va arrelar amb més fermesa a la ment dels automobilistes.
Característiques del sistema 4Matic
Els sistemes similars de tracció a les quatre rodes funcionen amb transmissions manuals, però 4Matic s’instal·la si la transmissió és automàtica. La raó de la incompatibilitat amb la mecànica és que la distribució del parell no la duu a terme el conductor, com en la majoria de models de vehicles de tracció total del segle passat, sinó per l’electrònica. La presència d'una transmissió automàtica en la transmissió d'un cotxe és una condició clau que determina si aquest sistema s'instal·larà al cotxe o no.
Cada generació té el seu propi principi de funcionament. Com que les dues primeres generacions són extremadament rares al mercat, ens centrarem en el funcionament de les tres darreres generacions.
III generació
Aquest tipus de PP s’instal·la tant en berlines com en SUV lleugers. En aquests nivells d'ajust, la distribució de potència entre els eixos es duu a terme en una proporció del 40 al 60 per cent (menys - a l'eix davanter). Si el cotxe és un SUV de ple dret, el parell es distribueix de manera uniforme: un 50% a cada eix.
Quan s’utilitzen en vehicles comercials o berlines Business, les rodes davanteres funcionaran al 45% i les rodes posteriors al 55%. Es reserva una modificació per separat per als models AMG: la seva relació d’eixos és de 33/67.
Aquest sistema consisteix en un eix de l'hèlix, una caixa de transferència (transfereix el parell a les rodes posteriors), diferencials d'eix transversal davant i darrere, així com dos eixos de l'eix posterior. El mecanisme principal en ell és el cas de transferència. Aquest dispositiu corregeix el funcionament de la caixa de canvis (substitueix el diferencial central). La transmissió del parell es realitza a través d’un engranatge solar (s’utilitzen engranatges de diferents diàmetres per als eixos davanters i posteriors).
IV generació
La quarta generació 4Matic utilitza un diferencial cilíndric que es bloqueja mitjançant un embragatge de dos discs. La potència es distribueix un 45/55 per cent (més a la part posterior). Quan el cotxe accelera sobre gel, l’embragatge bloqueja el diferencial de manera que les quatre rodes entren en joc.
En passar un gir brusc, es pot observar un lliscament de l'embragatge. Això passa quan hi ha una diferència de 45 Nm entre els diferencials de les rodes. Això elimina el desgast accelerat dels pneumàtics amb càrrega més pesada. Per al funcionament de 4Matic, s’utilitza el sistema 4ETS, ESP (per a quin tipus de sistema, llegiu aquí), així com ASR.
V generació
La peculiaritat de la cinquena generació 4Matic és que s’activa en les quatre rodes si és necessari. La resta del cotxe roman amb tracció davantera (PP connectat). Gràcies a això, la manera de conduir per carretera urbana o normal serà més econòmica que amb tracció integral permanent. L'eix posterior s'activa automàticament quan l'electrònica detecta relliscades de les rodes a l'eix principal.
La desconnexió del PP també es produeix en mode automàtic. La particularitat d’aquesta modificació és que, fins a cert punt, és capaç de corregir la posició del cotxe augmentant l’àrea d’adherència de les rodes motores a les cantonades fins que s’activen els mecanismes del sistema d’estabilitat del tipus de canvi.
El dispositiu del sistema inclou una altra unitat de control, que s’instal·la en un robot preselectiu (doble embragatge de tipus mullat, el principi de funcionament del qual es descriu per separat) caixa de canvis. En condicions normals, el sistema activa una distribució del parell del 50%, però en cas d'emergència, l'electrònica ajusta la potència de distribució de manera diferent:
- El cotxe s’accelera: la proporció és de 60 a 40;
- El cotxe passa per una sèrie de girs: la proporció és de 50 a 50;
- Les rodes davanteres van perdre tracció: una proporció de 10 a 90;
- Fre d'emergència: les rodes davanteres reben el màxim Nm.
Sortida
Avui en dia, molts automobilistes han escoltat almenys parlar del sistema 4Matic. Alguns van poder provar el rendiment de diverses generacions de tracció integral d’una marca d’automòbils de fama mundial amb la seva pròpia experiència. El sistema encara no té una competència seriosa entre aquests desenvolupaments, tot i que no es pot negar que hi ha modificacions dignes que s’utilitzen en models d’altres fabricants d’automòbils, per exemple, Quattro d’Audi o xdrive de BMW.
Els primers desenvolupaments de 4Matic estaven pensats només per a un petit nombre de models, i després com a opció. Però gràcies a la seva fiabilitat i eficiència, el sistema va guanyar reconeixement i es va popularitzar. Això va provocar que el fabricant d’automòbils reconsiderés el seu enfocament en la producció de vehicles de tracció a les quatre rodes amb distribució automàtica de potència.
A més del fet que la tracció a les quatre rodes 4Matic facilita la superació de trams de carretera amb superfícies difícils i inestables, proporciona seguretat addicional en condicions extremes. Amb un sistema actiu i funcional, el conductor pot controlar completament el vehicle. Però no hauríeu de confiar completament en aquest mecanisme, ja que no és capaç de superar les lleis físiques. Per tant, en cap cas hauríeu de descuidar els requisits elementals de la conducció segura: mantenir un límit de distància i velocitat, especialment en carreteres sinuoses.
En conclusió, una petita prova de conducció Mercedes w212 e350 amb sistema 4Matic:
Preguntes i respostes:
Com funciona 4 matic? En aquesta transmissió, el parell es distribueix a cada eix del vehicle, convertint-lo en el líder. Segons la generació (n'hi ha 5), la connexió del segon eix es produeix automàticament o en mode manual.
Què significa AMG? L'abreviatura AMG significa Aufrecht (el nom del fundador de l'empresa), Melchner (el nom del seu soci) i Grossashpach (el lloc de naixement d'Aufrecht).
