Napęd na oba koła (AWD) w motocyklach. Jak to działa?

Trudno stwierdzić, kto po raz pierwszy wpadł na pomysł napędzania obu kół w motocyklu. Warto jednak wspomnieć, że koncepcja napędu przedniego koła liczy sobie niemal 100 lat. Zaprezentowany w 1921 roku motocykl Megola przy przednim kole miał zamontowany pięciocylindrowy silnik gwiaździsty o pojemności 640 ccm. Napęd odbywał się tylko na przód, więc kto wie, może była to pewna podpowiedź dla konstruktorów, jak rozwiązać kwestię napędu przedniego koła.

Za pierwszy, seryjny dwunapędowiec może być uznany Trailmaker z 1958 roku, szerzej znany jako Rokon. Motocykl z niewielkimi zmianami produkowany jest do dzisiaj. Najtrafniej można go opisać jako motorynkę o możliwościach terenowych czołgu. W dużej mierze zapewniał je właśnie napęd na oba koła.

Motorynka jak czołg

Choć sam motocykl do skomplikowanych nie należy, to rozwiązanie napędu wcale nie jest proste. Ze skrzyni biegów napęd przekazywany jest do przekładni umieszczonej w tylnej części ramy, skąd wychodzi na oba koła. Napęd AWD w tym przypadku jest stały. Tył tradycyjnie napędzany jest łańcuchem, natomiast łącznikiem przekładni z przednim kołem jest wał napędowy, połączony przy półce przedniego zawieszenia z przekładnią stożkową. Dalej napęd kierowany jest na przednie koło za pomocą dwóch łańcuchów i czterech zębatek.

Połączenie oryginalnego napędu z grubymi oponami, mimo wszystko niską masą i dużym prześwitem sprawia, że Rokon wzbudza podziw swoimi możliwościami terenowymi. W internecie nietrudno znaleźć pokaz jego umiejętności. Po latach w ślad za firmą Rokon poszło wielu producentów, a sam Trailmaker doczekał się nawet swoich mniej lub bardziej wiernych kopii, produkowanych w szopach, także na Starym Kontynencie.

Pierwsze wyjście z lasu

W 1987 roku wizja zwiększonej przyczepności skusiła Suzuki. Na targach w Tokio firma zaprezentowała koncepcyjny model Nuda. Umieszczony w futurystycznym podwoziu z carbonu silnik z GSX-R 750, zasilany wtryskiem paliwa, oraz elektronicznie sterowane zawieszenie – w tamtych latach to już był szok. A w zanadrzu krył się jeszcze napęd AWD, przekazywany za pośrednictwem wałów kardana.

Jak nietrudno przewidzieć, Nuda skończyła jako model koncepcyjny, choć był to jeżdżący, pełnoprawny motocykl. Nie była to ostatnia próba Suzuki z 2WD. W 1991 roku firma uderzyła trzema modelami z napędem obu kół – XF4, XF425 Ugly Duck i XF5.

W każdym z nich moment napędowy był przekazywany z wałka pośredniego skrzyni biegów za pośrednictwem łańcucha do teleskopowego wału napędowego, umieszczonego w miejscu lewej lagi (zawieszenie było jednostronne). Choć wszystkie trzy modele trafiły do sprzedaży, to znalezienie dziś jakiegokolwiek egzemplarza graniczy z cudem.

Nie tylko twarda mechanika

W 1985 roku Yamaha również poeksperymentowała z dwoma kołami pędnymi. Początkowo chciano skorzystać z patentu francuskiego rodzeństwa, które zaproponowało użycie skomplikowanego układu zębatek i łańcuchów. Kiedy bilans wad i zalet rozwiązania mechanicznego wypadł negatywnie, Yamaha poczęła upatrywać nadziei w hydraulice.

Plan przewidywał zamontowanie wolnoobrotowej pompy hydraulicznej, odbierającej moment napędowy od zębatki przy tylnym kole i sprzężonego z nią silnika hydraulicznego przy przednim kole. Tu ciśnienie oleju tłoczonego przewodami, prowadzącymi z tyłu, było zamieniane na ruch obrotowy. Całe szczęście postanowiono skonsultować projekt z firmą Ohlins. Okazało się, że ciężka i skomplikowana konstrukcja Yamahy nie była skazana na porażkę. Ohlins wyszedł z propozycją swojego systemu z szybkoobrotowym silnikiem hydraulicznym.

Automatyczna kontrola trakcji

Pierwszy prototyp, zbudowany w oparciu o Yamachę TT600, wyposażony został w pompę hydrauliczną, napędzaną przez dodatkową zębatkę od skrzyni biegów. Silnik hydrauliczny był umieszczony przy ladze i przekazywał napęd na przednie koło za pośrednictwem dodatkowego łańcucha. Prototyp miał pokazać, czy użycie takiego układu zda egzamin.

Kolejne wersje projektu również przewidywały użycie pompy i silnika hydraulicznego, jednak wyeliminowano w nich dodatkowe łańcuchy pośredniczące. Silnik montowano bezpośrednio przy piaście. Udało się też zmniejszyć ilość oleju krążącego w układzie – z aż 6 litrów do 0,5 litra.

System poniekąd automatycznie regulował, jaki moment napędowy ma być przekazywana na przednie koło. Kiedy tylne koło obracało się szybciej, w tym podczas uślizgu, automatycznie zwiększały się obroty pompy hydraulicznej, która napęd odbierała przecież ze skrzyni biegów i dalej przekazywała na przód rosnącą porcję momentu napędowego, wytwarzanego przez silnik spalinowy – maksymalnie do 15%.

Zaprzepaszczone marzenia

Głównym przeznaczeniem rozwiązania Ohlinsa był off-road, więc tam też był sprawdzany. Zawodnicy, jadący na motocyklach z napędem na oba koła, odnosili sukcesy w rajdach enduro, wyścigach motocrossowych czy w rajdach długodystansowych jak Shamrock Rally (miejsca w pierwszej piątce a także zwycięstwo) czy Paryż-Dakar (7. miejsce i trzy wygrane odcinki w 2004 roku).

Szybko okazało się, że napęd AWD może zdobyć popularność. Ohlins miał w zanadrzu opracowane cztery rodzaje zestawów napędowych, aby dopasować je do większości motocykli. Postanowił nawet zaadaptować to rozwiązanie do Yamahy R1, która oprócz zwiększonej przyczepności, zyskała przede wszystkim na stabilności w zakręcie i na prostej, co pozwoliło na płynniejszą i szybszą jazdę, ale także na wcześniejsze przyśpieszanie na wyjściu z zakrętu. Niestety, powstały tylko dwa egzemplarze R1 w wersji 2WD. Jeden pozostaje w siedzibie Ohlinsa, drugi u Yamahy.

Niepotrzebny ciężar

Choć szwedzkie rozwiązanie gościło w wielu Yamahach, do produkcji seryjnej weszło dopiero w 2004 roku w modelu WR 450F 2Trac. Seria ograniczyła się do kilkuset sztuk. Po pierwszych testach szybko okazało się, że w grząskim piachu i na bardzo śliskim podłożu 2Trac mocno góruje nad standardowym modelem. Wyeliminowano typową cechę off-roadowej jazdy, czyli głębokie poślizgi. Pokonywanie zakrętu zaczynało przypominać jazdę po asfalcie, a jeśli poślizgi się pojawiały, to były najczęściej dwukołowe i znacznie mniej inwazyjne dla toru jazdy.

Problemem była jednak dodatkowa masa umieszczona z przodu motocykla, przez co tracił on na zwinności podczas wąskich prób terenowych i podczas pokonywania przeszkód. Cały układ ważył bowiem 8 kg, a to sporo w motocyklu off-roadowym. Model 2Trac można było kupić tylko do 2006 roku, a produkcja była ograniczona.

Na podobieństwo Ohlinsa również KTM próbował eksperymentować z hydraulicznym napędem 2WD, jednak po pierwszym prototypie w 2004 roku i złożeniu swojego patentu na układ zaprzestał prac. Dziś w sieci można znaleźć jedynie kilka zdjęć jedynego EXC 525 i szczątkowe informacje o nim.

Zakopane marzenia

Wielu producentów podejmowało próbę zrewolucjonizowania rynku motocyklowego napędem dwukołowym. Niestety większość pomysłów nie przetrwała próby czasu. Głównie, jak to zazwyczaj bywa, ze względu na obawy rynku przed dodatkowym elementem, podnoszącym wagę motocykla i generującym większe koszty produkcji oraz serwisu.

Gdy idzie o poprawę właściwości jezdnych, nie było zarzutów. Układ spełniał pokładane w nim nadzieję i znacząco poprawiał bezpieczeństwo oraz osiągi motocykli. Mimo to obecnie na horyzoncie wciąż nie pojawia się seryjny motocykl z takim rozwiązaniem. Nie oznacza to jednak, że zrezygnowano z niego całkowicie.

Patent w naszych czasach

Amerykańska firma Christini oferuje aż 6 wariantów motocykli off-roadowych i supermoto z napędem 2WD. Realizowany jest on za pośrednictwem łańcucha, odbierającego napęd ze skrzyni biegów i przekazywanego na wał napędowy, przekładnię stożkową i teleskopowe wałki pośrednie. Konstrukcje w dużej mierze oparto na motocyklach Honda CRF 450X i GasGas EC300, choć w ofercie dostępne są także gotowe ramy z napędem do innych Hond i KTM-ów. Konstrukcja, choć w Europie niedostępna, w USA ma się dobrze i zdaje egzamin w trudnym terenie, o czym świadczą udane starty w imprezach hard enduro jak Erzbergrodeo czy Romaniacs oraz w mistrzostwach świata enduro.

Na Starym Kontynencie zrodziła się inna opcja. Nadworny tuner BMW Motorrad w 2015 roku pokazał BMW R 1200GS z hybrydowym napędem. W piaście przedniego koła umieszczono silnik elektryczny, który współpracuje z komputerem silnika spalinowego i na podstawie jego sygnałów wytwarza pożądany moment napędowy. Rozwiązanie jest znacznie prostsze, niż hydrauliczne czy mechaniczne alternatywy. Wystarczy kilka kabli, doprowadzających sygnał i zasilanie z odpowiednio wydajnego alternatora.

Nadzieja nie umarła

Plany były ambitne, a cel słuszny – przecież chodziło o podniesienie bezpieczeństwa jazdy. Niestety, może producenci nie byli na to gotowi, a może klienci. Rozwój wyhamował. Na całe szczęście dla chętnych (i niestety tylko zamożnych) motocyklistów posiadanie nowego motocykla z napędem dwukołowym nie jest niemożliwe. Szkoda, że zaniechano rozwoju układu hydraulicznego, chociaż w wywiadach z kierownictwem projektu Ohlinsa można przeczytać, że w szufladach nadal jest dokumentacja jego nowej generacji. Firma nie ukrywa, że jeśli przydarzyłaby się okazja, to wznowiłaby projekt.

Wydawałoby się, że przy obecnym rozwoju motocykli elektrycznych, należy raczej spodziewać się, że najbliższy motocykl z napędem 2WD będzie korzystał z silnika elektrycznego z przodu, ale kto wie…