Pohon 4x4 má v mnohých situáciách svoj význam, keď však už „štvorkolku“ potrebujete, alebo len chcete, je dobré vedieť, že medzi ponúkanými systémami sú zásadné rozdiely.

Skratka AWD, teda All Wheel Drive, prípadne 4x4, resp. 4WD, znamená vždy pohon všetkých kolies. A aj keď je všeobecne známe, že AWD znamená trvalý pohon 4x4 a 4WD manuálne pripojiteľný pohon 4x4, nie je to vždy pravda. Označenie 4WD nájdete napríklad aj na novom Renaulte Koleos, a ten disponuje dnešným štandardom – automatickým pripojovaním pohonu druhej nápravy medzinápravovou spojkou. Je v tom chaos, ktorý spoluvytvárajú aj samotné automobilky hovoriace o trvalých pohonoch všetkých kolies, ktoré nimi rozhodne nie sú. Ako však ukazujú predajné štatistiky, o vozidlá s akýmkoľvek pohonom 4x4 je stále väčší záujem. Čiastočne je to módna záležitosť, čiastočne reálny prínos takéhoto riešenia. Počet automobiliek neponúkajúcich žiadnu „štvorkolku“ však rýchlo klesá.

Kde sa vzal?
Pohon všetkých kolies nie je ničím novým, patentovaný bol už v roku 1893 a konštruktéri s ním experimentovali už v tridsiatych rokoch minulého storočia. Veľký rozvoj zažil v priebehu 2. svetovej vojny. Legenda č. 1 tej doby nesie názov Willis Jeep a ešte dvadsať rokov po vojne je pohon všetkých kolies vyhradený viac menej len vojenskej a pracovnej technike. Jeho presun na cesty začal až v roku 1966, kedy sa objavil športový Jensen FF, ktorého pohon 4x4 bol určený na zlepšenie jazdných vlastností a trakcie. Týchto áut však vzniklo len 320 kusov, takže sa skutočného zakladateľa cestovných „štvorkoliek“ považujeme až automobilku Subaru, ktorá v roku 1972 predstavila model Leone Wagon 4x4. Začiatkom osemdesiatych rokov sa následne pridalo Audi so systémom trvalého pohonu všetkých kolies  Quattro (Subaru ponúkalo až do roku 1987 len manuálne pripojiteľný pohon 4x4) a čoskoro nasledovalo viac výrobcov. Na začiatku deväťdesiatych rokov, s rozvojom segmentu SUV, nastal boom pohonu všetkých kolies, ktorý trvá dodnes. Rozdelenie pohonu 4x4 môžeme zúžiť na tri hlavné skupiny: manuálne pripájateľný, automaticky pripájateľný a trvalý. Samozrejme je to veľmi hrubé delenie, konštrukčné nuansy existujú najmä v posledných dvoch menovaných skupinách.

Manuálne pripojiteľný pohon
Najjednoduchším systémom je spojenie oboch náprav pevným hriadeľom cez zubovú spojku. Je to riešenie typické pre klasické off-roady, dnes predovšetkým pre terénne pickupy. Je to jednoduché a účinné, má to však nevýhodu: systém si neporadí s rozdielnymi otáčkami prednej a zadnej nápravy v zákrute, preto musí túto funkciu zastúpiť šmýkanie kolies možné len na klzkom povrchu.

Mnoho majiteľov má tendenciu toto riešenie preceňovať, pravdou však je, že ak nie je vozidlo vybavené uzávierkou aspoň jedného nápravového diferenciálu, systém neumožní vyslobodenie auta zo situácie, kedy stratia adhéziu kolesá na jednej strane, zatiaľ čo strata adhézie kolies na jednej náprave problémom nie je. Systém totiž hnaciu nedelí trvalo v pomere 50:50. To sa dá dosiahnuť len uzamknutím systému (Lock), čo je režim určený pre pomalú jazdu v teréne. Pokiaľ systém uzamknutý nie je, dochádza pri strate trakcie na jednej náprave automaticky k prenosu väčšieho krútiaceho momentu na túto nápravu. Tento pomer sa pasívne mení iba v závislosti na adhéznych podmienkach a môže dosiahnuť až pomeru 0:100 alebo 100:0. Bez uzávierok nápravových diferenciálov je systém v prípade straty adhézie na jednej strane prakticky bezmocný.

Dnes už nie je potrebné pripájať pohon druhej nápravy pákou, či dokonca zámkami na nábojoch predných kolies. Deje sa tak komfortným stlačením tlačidla v kabíne elektropneumaticky, prípadne elektromotoricky. Výhodiu systému je jeho jednoduchosť a robustnosť., zásadnou nevýhodou nemožnosť využiť pohon všetkých kolies napríklad na mokrom asfalte.

Automatické pripájanie pohonu všetkých kolies
Takzvané „inteligentné“ systémy pohonu všetkých kolies s automaticky pripájateľným pohonom druhej nápravy sú len tak „inteligentné“, ako im umožnia programátori ovládacieho softwaru. Bez neho sa totiž na rozdiel od manuálne pripojiteľného systému alebo trvalého 4x4 nezaobídu. Tieto systémy však dnes tvoria väčšinu predávaných „štvorkoliek“, a to ja napriek faktu, že sú komplikovanejšie a často aj drahšie ako systémy trvalého pohonu všetkých kolies. Dôvod? Naprieč uložený motor. Riešiť pri tejto pozícii motora pohon zadných kolies cez dva pravouhlé prevody znamená vytvárať v systéme veľké energetické straty, o technickej náročnosti už nehovoriac. Preto sú systémy stálych pohonov 4x4 takmer výlučne používané v spojení s pozdĺžne uloženým motorom.

Systémy vybavené trecou medzinápravovou spojkou nie sú určené pre frekventované zaťažovanie jazdou v teréne. Preto je zásadnou chybou pri výberových konaniach na autá s pohonmi 4x4, pri ktorých sa predpokladá trvalejšie využívanie v teréne, uspokojiť sa s tvrdením, že vozidlo má „pohon všetkých kolies“. Ale aký? Je určený pre danú prevádzku? Vydrží? Okrem toho, pri autách, kde konštruktéri nepočítajú s väčším podielom jazdy v teréne (čo sú dnes prakticky všetky SUV), je elektronika naprogramovaná tak, aby v maximálnej miere uprednostňovala pohon jednej nápravy a tým šetrila palivo (nech je to už akokoľvek diskutabilné, viď ďalej). To znamená, že činnosť takéhoto systému závisí primárne na tom, ako je „napísaný“ software. To platí aj o rýchlosti pripájania pohonu druhej nápravy, o miere prediktivity systému atď. Rozdiely medzi značkami aj modelmi v rámci jednej značky môžu byť zásadné. Uzamknutie pohonu všetkých kolies môže byť tiež len „softwarovou“ záležitosťou spojenou so zásahmi ESP simulujúceho činnosť uzávierky pribrzďovaním kolies s nižšou adhéziou (podobne ako pri systéme s trvalým pohonom a tromi „otvorenými“ diferenciálmi). Pri autách s primárnym pohonom zadnej nápravy (napríklad pri niektorých BMW, zatiaľ čo Mercedes-Benz využíva trvalý pohon s tromi „otvorenými“ diferenciálmi) sa systém s naplno zopnutou medzinápravovou spojkou dostáva na limity svojich možností, pretože spojku nemôže v ostrých zákrutách naplno zopnúť. V týchto režimoch teda zostáva rozopnutá a vodič musí počítať s tým, že má len „zadokolku“.

Ako výhoda sa pri automatických systémoch AWD často uvádza, že v bežnej premávke nezvyšujú spotrebu paliva. To však nie je celkom pravda. Auto síce väčšinu času jazdí s jednou poháňanou nápravou a pohon 4x4 sa pripája len pri slabšej adhézii, všetku hmotnosť systému 4x4 však neustále vozí so sebou a trvalo roztáča všetky hnacie hriadele, takže straty existujú. Treba pamätať aj na skutočnosť, že kolesá hnanej nápravy majú väčší valivý odpor ako kolesá hnacej nápravy. V tomto ohľade je trvalý pohon všetkých kolies vlastne vo výhode. Chybné je taktiež tvrdenie, že medzinápravová spojka prenesie maximálne 50 % hnacieho momentu. V skutočnosti žiadne také obmedzenie neexistuje a v extréme môže preniesť až 100 % na kolesá zadnej nápravy. Ceá „výhodnosť“ týchto pripojovacích systémov je daná ich jednoduchou zástavbou do áut primárne navrhnutých ako „predokolky“, teda s jednou poháňanou nápravou a priečne uloženým motorom. Nevýhodou je staršia koncepcia niektorých systémov s vyšším reakčným časom zopnutia spojky pohonu druhej nápravy a v prípade systému s elektrohydraulickým ovládaním spojky (napr. Haldex) tiež nutnosť ich pravidelnej údržby. Systém je tiež náchylnejší na opotrebovanie.

 Trvalý pohon všetkých kolies
Trvalý pohon všetkých kolies je „najčistejším“ riešením pohonu 4x4. Nie je to však konštrukčne jednoduchá úloha, pretože je potrebné umožniť počas jazdy po krivke rozdielne otáčky nielen na ľavej a pravej strane auta, ale tiež prednej a zadnej náprave. A tieto rozdiely zároveň pri preklze kolies eliminovať. V automaticky spínanom pohone „zhltne“ medzinápravové rozdiely spojka, tu je však medzi nápravy potrebné vložiť zariadenie, ktoré bude schopné tieto rozdiely riešiť trvalo (trecia spojka by mala nízku životnosť). Ako najlogickejšie riešenie sa ukazuje medzinápravový diferenciál, ak však bude mať auto tri „otvorené“ diferenciály (dva nápravové, jeden medzinápravový), tak sa bude hnacia sila deliť medzi všetky kolesá rovnakým dielom, čo znamená, že pri úplnom znížení adhézie jedného z kolies dôjde k strate ťažnej sily aj na ostatných kolesách. A taká „štvorkolka“ by nikomu nepomohla. Tento problém riešia konštruktéri niekoľkými spôsobmi. Trakčné problémy niektorého kolesa sa dajú riešiť jeho pribrzdením, teda zásahom ESP (takto to pri niektorých modeloch rieši Mercedes-Benz). Trakciu to síce nevylepší, ale dané koleso takto neuberá silu  ostatným kolesám. V takomto systéme však vznikajú pomerne vysoké straty.

Ďalšou možnosťou je zvýšenie svornosti medzinápravového diferenciálu. Tým dôjde k obmedzeniu jeho funkcie zvýšením vnútorného trenia, čo má za následok jeho snahu zjednotiť otáčky na oboch výstupoch a teda narušenie rovnováhy v distribúcii krútiaceho momentu. Čím vyššie bude vnútorné trenie (svornosť), tým viac sa bude systém blížiť vlastnostiam pevného spojenia. Preto je ho potrebné nastaviť tak, aby bol systém stále schopný vyrovnávať rozdiely otáčok kolies prednej a zadnej nápravy. Aj v tomto prípade sa dá použiť niekoľko riešení. Môže ísť o plne mechanickú uzávierku, ktorá vytvorí rovnaký systém ako s ručne priraditeľným pohonom všetkých kolies. Rozdiel však bude v tom, že po jej vyradení z činnosti zostáva autu pohon všetkých kolies cez tri otvorené diferenciály. Takto fungovali aj prvé verzie systému Audi Quattro.

Druhou možnosťou je použitie viskóznej medzinápravovej spojky, teda riešenie, ktoré stále používa značka Subaru. Výhodou systému je jeho meniaca sa svornosť bez potreby elektronického ovládania. Nevýhodou spomalenie reakcie spojky, ktorá reaguje až na rozdiel v otáčkach na výstupoch (preklz kolies). Viskózna spojka s premenlivou svornosťou „tuhne“ podľa miery pretáčania kolies primárnej nápravy, pretože tento systém má jednu nápravu poháňanú trvalo a druhú cez spojku. Systém je pomerne jednoduchý, ale účinnosť spojky nie je tak presná ako pri modernejších systémoch. Kvôli potrebe zachovania funkcie diferenciálu navyše nie je možné spojku dimenzovať na väčšie krútiace momenty. Rozdelenie momentov sa však môže pohybovať od symetrického až po plný prenos na jednu nápravu (100:0). Otvorený medzinápravový diferenciál sa dá taktiež osadiť lamelovou spojkou.

Treťou možnosťou sú mechanické prostriedky. Napríklad diferenciál Torsen. Jeho výhodou je veľmi rýchla reakcia vyvlaná zmenou výstupných momentov, teda už v štádiu začínajúceho preklzu. Ani tento systém nepotrebuje elektronickú reguláciu. Nevýhodou Torsenu je skutočnosť, že ak stratí preklzujúca strana trakciu, stratí ju aj nepreklzujúca strana a Torsen sa potom správa ako klasický otvorený diferenciál a potrebuje pribrzďovanie pretáčajúcich sa kolies.

Je tu ešte štvrtá možnosť ako zaistiť obmedzenie činnosti medzinápravového diferenciálu: elektronicky riadená spojka, ktorá sa za bežných podmienok správa ako systém s tromi otvorenými diferenciálmi, ale pri preklze kolesa prerozdelí momenty podľa aktuálnych adhéznych podmienok. A vďaka elektronickému ovládaniu môže ponúknuť výber z niekoľkých režimov činnosti.

Hybridné systémy
Aj keď sme definovali tri hlavné systémy pohonu 4x4, na jeden sme takmer pozabudli. Na systémy, ktoré zaisťujú pohon jednej z náprav elektromotorom. Týmto systémom chýba mechanické prepojenie náprav, o súčinnosť elektromotora zodpovedného za pohon zadných kolies a spaľovacieho motora (prípadne aj ďalšieho elektromotora), ktorý poháňa predné kolesá sa stará elektronika. Ako prvý použil tento systém Lexus na svojom modeli RX 400h. Ďalším bol koncern PSA, ktorý týmto systémom vyriešil absenciu vlastného klasického pohonu 4x4. Francúzi systém nazvali HYbrid4 a použili ho v niekoľkých autách (Peugeot 508 RXH, 3008 HYbrid4, DS5 HYbrid4). Vďaka absencii mechanického prepojenia náprav odpadá nutnosť riešiť problémy s rozdielnymi otáčkami predných a zadných kolies, všetko vyrieši elektronika. Systém môže meniť pomer hnacej sily medzi nápravami, ale nikdy to nemôže byť 100:0, pretože žiadna z dvoch hnacích vetiev nemôže poslať svoj moment na tú druhú. Ak teda auto využíva iba pohon zadnej nápravy, je odkázaný len na silu elektromotora. Systém Lexusu s tromi elektromotormi je veľmi prepracovaný a súčinnosť oboch náprav rieši komplexnejšie, než relatívne jednoduchý systém PSA, ktorý veľký ohlas nezaznamenal (napriek tomu, že ide o spojenie naftového motora a elektromotora).

Budúcnosť pohonu všetkých kolies
V slávno filme Terminátor hovorí, že „budúcnosť nie je daná“, v prípade automobilizmu sa však zdá, že daná je. Frekvencia predstavovania prototypov elektromobilov sa rapídne zrýchľuje a už v priebehu dvoch rokov by sme mohli byť svedkami ich reálnej expanzie. Ak sa tak stane, potom sa z mechanicky komplikovaného riešenia trvalého pohonu všetkých kolies stane viac menej banalita a je dosť možné, že o diferenciáloch si za 20, 30 rokov bude rozprávať už len úzka skupina nadšencov do veteránov. Elektrický pohon umožní bez problémov prideliť každému kolesu vlastnú hnaciu jednotku s presne a rýchlo reagujúcou elektronikou. Nie je tým myslený priamo systém koleso-motor, ten bude mať ešte pár rokov svoje muchy, ale umiestnenie elektromotora pri náprave. Ak u takého systému dôjde k strate adhézie troch kolies, umožní krátkodobé preťaženie elektromotora pri kolese s adhéziou vyslobodenie zapadnutého auta. Presné elektronické riadenie navyše umožní rôzne triky, ako selektívne „kopanie“ kolesa zabezpečujúceho vyslobodzovanie a pod. Aj pri umiestnení len jedného elektromotora na každú nápravu ponúkne systém výhodu zrušenia pevného prenosu výkonu od jedného zdroja na obe nápravy. „Štvorkolkou“ môže byť aj Tesla S alebo X a takto bude riešená aj ďalšia časť nových elektromobilov, Porsche Mission E nevylučujúc. V oblasti pohonu všetkých kolies bude elektromobilita rozhodne prínosom.