4MATIC (fra engelsk 4 -wheel drive og auto matic ) er markedsføringsnavnet på det permanente firehjulstræk fra den tyske koncern Daimler AG [1] , som fordeler drejningsmomentet til alle bilens hjul. Teknologien er udviklet af Mercedes-Benz ingeniører sammen med Steyr-Daimler-Puch (nu Magna Steyr ), som samlede G-klassen i Østrig [2] [3] .
Næsten alle biler med 4MATIC firehjulstræk er udstyret med en automatisk gearkasse . I øjeblikket er 4MATIC-systemet opdelt i to typer (til biler og SUV'er) og fås på modellerne A- , B- , C- , E- , G- , S- (og tidligere CL ), GLA- , GLK- ( nu GLC), M- (nu GLE ), GL- ( nu GLS ), CLA- , CLS-klasser og Vito (og Viano ) [4] .
I 2016 introducerede Mercedes-Benz en ny firehjulstræk modifikation kaldet 4MATIC + med mulighed for at slå firehjulstræk fra (i dette tilfælde bliver bilen baghjulstræk) [5] .
4MATIC-systemets historie har 5 generationer. Ifølge producenten udarbejdede den tyske ingeniør Paul Daimler længe før dets fremkomst (i 1903) de første designs til firehjulstrækkere. Allerede i 1907 introducerede DMG Dernburg-Wagen lastbilen , der anses for at være verdens første firehjulstrukne lastbil [6] [7] . I 1951 begyndte produktionen af en firehjulet Unimog -lastbil , oprindeligt beregnet til landbrugsbrug og udstyret med firehjulstræk.
Den første generation af 4MATIC-systemet blev præsenteret på Frankfurt Motor Show i 1985 [4] , og optrådte i serie på Mercedes-Benz W124 i 300E-modifikationen. Systemet omfattede et låsecenterdifferentiale af Ferguson-typen med 35/65 drejningsmomentfordeling foran/bag og et 50/50 bagaksellåsedifferentiale. Af sikkerheds- og stabilitetsmæssige årsager efterlades frontdifferentialet fri. Differentialespærren blev udført af hydrauliske koblinger; indkobling af koblinger - ved hjælp af et højhastigheds elektrohydraulisk system, og styring af hele systemet - ved egen computer i henhold til data fra hastighedssensorerne på 3-kanals ABS og styrevinkelsensoren. Tre successive driftsformer blev antaget: 1) begge differentialer er frie; 2) centerdifferentiale er spærret; 3) både interaksel- og baghjulsdifferentialer er blokeret (der er ingen oplysninger om tilstedeværelsen af transiente tilstande). Ved bremsning låses begge differentialer op. Momentforholdet på 35/65 for/bag gjorde bilen næsten baghjulstrækker for føreren, og betjeningen af systemet i tilstand 2 og 3 var primært rettet mod sikker acceleration og ikke mod aktiv kørsel med sideglidninger [8 ] . 4MATIC-systemet var tilgængeligt som ekstraudstyr i hele produktionsperioden for W124-serien, og ikke kun på 300E-modellen, men generelt på alle dens modifikationer med 2,6 og 3,0-liters sekscylindrede benzin- og dieselmotorer . Ved modifikationer med fire- og ottecylindrede benzinmotorer og en femcylindret dieselmotor blev 4MATIC -firehjulstrækket ikke brugt [9] .
Anden generation har fundet sin anvendelse på Mercedes-Benz W210 siden 1997. Modellen blev på forespørgsel udstyret med permanent firehjulstræk med fri-type differentialer og simulering af spærringscenterdifferentialer ved hjælp af et traktionskontrolsystem. Traction control blev opnået ved hjælp af ETS -teknologi . Systemet blev kun installeret på biler med venstrestyret hjul. Som standardudstyr var teknologien til stede på M-klassens modeller (W163), der blev lanceret til salg siden 1997 [2] .
Den tredje generation dukkede op i 2002 på C- ( W203 ), E- ( W211 ) og S-klasserne ( W220 ). De var udstyret med permanent firehjulstræk og fri-type differentialer. Køretøjets bevægelse styres af stabilitetskontrolsystemet. Derudover kan det inkludere et traktionskontrolsystem.
Den fjerde generation 4MATIC blev introduceret på 2006 S550 4MATIC [10] [11] [12] .
I 2013 blev 5. generation af 4MATIC-systemet [13] [14] [15] introduceret . Hvis forakslen tidligere tog kraft bagfra, så er det modsatte i den nye version sandt: drevet er ikke permanent, men forbundet. CLA 45 AMG og Mercedes-Benz GL 500 blev de første biler, hvorpå den nye generation af 4MATIC blev installeret.
I 2016 annoncerede Daimler AG den højtydende E63 AMG S 4MATIC+ (W213) med en ny version af omskifteligt firehjulstræk. Den elektronisk styrede flerpladekobling af denne modifikation giver dig mulighed for helt at slukke for kraftoverførslen til bilens forhjul [5] .
4MATIC firehjulstræksystemet er designet til at give bilen stabilitet og kontrollerbarhed i alle situationer: under starten af bevægelsen, i sving, på snedækket, isglat eller våd vejbelægning, samt når du trækker en trailer.
Det permanente firehjulstræk 4MATIC fungerer sammen med det elektroniske køretøjs dynamikkontrolsystem, der består af det elektroniske ESP stabiliseringssystem og det elektroniske trækkontrolsystem 4ETS ( 4-wheel Electronic Traction System ) . 4ETS-systemet fungerer sammen med Anti-Lock Braking System ( ABS ), Anti Traction Control ( ASR ) og Hill Descent Control ( DSR ) for optimalt at fordele drejningsmomentet mellem alle fire hjul, hvilket øger deres vejgreb i konstant skiftende terræn.
Tredje generation 4MATIC-system giver dig mulighed for at påføre drejningsmoment på alle hjul samtidigt med følgende fordeling:
Friktionskoefficienten μ er 0,9 på tørre veje og 0,3 på snedækkede veje [4] .
Den tredje generation 4MATIC firehjulstræk består af [21] [22] :
Det centrale strukturelle element i 4MATIC-systemet er overførselsboksen, som giver trinløs fordeling af drejningsmomentet langs køretøjets akser. Overførselshuset kombinerer en dobbelt planetgearkasse (udfører funktionen som et asymmetrisk centerdifferentiale i kassen), cylindriske gear og drivaksler. Drivakslen er forbundet med planetgearakslen. Bagakslens drivaksel drives af et solgear med større diameter. Forakslens drivaksel er hul, forbundet med et solgear med lille diameter, til gengæld er det ved hjælp af cylindriske tandhjul forbundet med forakslens kardandrev.
4. generation 4MATIC bruger et cylindrisk differentiale "låst" af en ukontrolleret dobbeltskivekobling, som fordeler indgangsmomentet mellem akslerne i et forhold på 45:55 til fordel for baghjulene [23] . Når du accelererer på en ensartet glat overflade, blokerer koblingen for centerdifferentialet og tilføjer stabilitet til bilen. I tilfælde af at forskellen i drejningsmoment mellem for- og bagaksel overstiger 50 Nm, glider koblingen - for eksempel i sving. Samtidig sliber hjulene ikke vejen - trækkontrolarbejdet suppleres af 4ETS elektroniske system ved hjælp af driftsbremser [24] . ESP , ASR og 4ETS-systemerne i det nye system er kalibreret til at deltage i sidste øjebliks kørsel, hvilket forlænger tilgængeligheden af den maksimale mængde af motordrejningsmoment [25] . Mercedes -Benz W204 er den anden i Mercedes-Benz produktlinje, der er udstyret med fjerde generation 4MATIC kompakt transmission.
5. generation af firehjulstræksystemet 4MATIC er en helt ny udvikling på en forhjulstræksarkitektur med en tværgående frontmonteret motor [13] . Dets grundlæggende funktionsprincip er som følger: Systemet aktiveres så ofte som nødvendigt, og samtidig så sjældent som muligt. Hvis forholdene tillader bilen udelukkende at bevæge sig på forhjulstræk - så sker det. Ellers overføres momentet øjeblikkeligt til bagakslen. Når der ikke længere er behov for det, for eksempel ved hård opbremsning med ABS -indgreb , sker kraftoverførslen i den modsatte retning lige så hurtigt, i millisekunder. Systemet kommer til undsætning i tilfælde af under- eller overstyring og bruger momentfordeling til at stabilisere køretøjet - før ESP og 4ETS traction control griber ind .
Kraftudtaget til bagakslen varetages af PTU'en ( power take-off unit ) [13] , som er indbygget i 7G-DCT dobbeltkoblingsrobotgearkassen. PTU'en viste sig at være meget kompakt, og den deler et smøresystem med boksen, hvilket gav en vægtbesparelse på 25 procent [13] .
Under normale forhold er drejningsmomentet fordelt mellem for- og bagaksel i forhold fra 100:0 til 50:50 [15] . Så når man accelererer en bil med fuld last med en hastighed på 50 km/t, ændres forholdet til 60:40, med hurtige sving bliver det 50:50, med tab af trækkraft af forhjulene - 10:90, i tilfældet med hård opbremsning med ABS - 100 :0 [15] .