Citroën-Kégresse miał gumową gąsienicę i reduktor planetarny. Tak działała niezwykła maszyna sprzed 100 lat

W lipcu 1930 roku polski „Przegląd Wojskowo-Techniczny” opublikował szczegółowy opis tego rozwiązania. Z zachowanego artykułu kpt. Jerzego Kuleszy można dowiedzieć się, jak wyglądał układ rolek, w jaki sposób pracowała taśma gąsienicowa i dlaczego późniejsze modele otrzymały zazębienie oraz planetarny reduktor.

Citroën-Kégresse kojarzy się przede wszystkim z przeprawą przez Saharę i wielkimi wyprawami organizowanymi przez André Citroëna. W Polsce znam go ze spektakularnego wjazdu w 1930 r. na Gubałówkę i służby w Wojsku Polskim. Był czymś więcej niż efektownym pojazdem ekspedycyjnym. W założeniu miał stać się praktycznym samochodem-ciągnikiem dla wojska, rolnictwa, leśnictwa, służb publicznych i transportu zimowego. Jego konstrukcja próbowała połączyć dwie pozornie sprzeczne cechy: szybkość oraz wygodę samochodu kołowego z naciskiem jednostkowym i trakcją kojarzonymi z pojazdem gąsienicowym.

Skąd wziął się Citroën-Kégresse?

Adolphe Kégresse był francuskim inżynierem, który przed I wojną światową pracował przy… parku samochodowym cara Mikołaja II w Rosji. Problemem, który szczególnie interesował Kégresse’a, była jazda samochodem po głębokim śniegu i miękkim podłożu. Klasyczne koła szybko się zapadały, a pełne, metalowe gąsienice znane z ciężkich maszyn były zbyt ciężkie dla zwykłego samochodu. Rozwiązaniem stał się układ półgąsienicowy. Zamiast tylnych kół zastosowano po obu stronach pojazdu elastyczne taśmy prowadzone po kołach i rolkach. Z przodu pozostawiono zwykłe koła kierowane, a w warunkach śniegowych można było zastąpić je płozami. Dzięki temu samochód zachowywał klasyczny sposób skręcania, a jednocześnie rozkładał ciężar na znacznie większą powierzchnię podłoża.

Kégresse opatentował swój system w 1913 roku. Po rewolucji rosyjskiej wrócił do Francji, gdzie jego rozwiązaniem zainteresował się André Citroën. W 1920 roku Citroën przejął prawa do wynalazku i zlecił dalsze prace konstruktorowi Jacques’owi Hinstinowi. Tak powstał system określany jako Citroën-Kégresse-Hinstin, a w firmie utworzono specjalny dział zajmujący się samochodami półgąsienicowymi, po francusku autochenilles. Warto zachować tu techniczną precyzję. Kégresse nie wynalazł gąsienicy jako takiej, ponieważ pojazdy gąsienicowe istniały już wcześniej. Jego zasługą było opracowanie lekkiego, elastycznego pasa gąsienicowego i sposobu zamontowania go w zwykłym samochodzie. To właśnie ta możliwość stosunkowo łatwego przekształcenia samochodu kołowego w półgąsienicowy otworzyła przed konstrukcją drogę do zastosowań cywilnych i wojskowych.

Samochód z dwoma układami jezdnymi

Najważniejsza różnica między Citroënem-Kégresse a klasycznym czołgiem polegała na sposobie prowadzenia. Pojazd miał z przodu dwie skrętne koła, a z tyłu dwa niezależne zespoły gąsienicowe. Kierowca zmieniał kierunek jazdy przede wszystkim za pomocą przednich kół, podobnie jak w zwykłym samochodzie. Gąsienice odpowiadały za przeniesienie napędu i zwiększenie powierzchni styku z podłożem. Każdy tylny zespół gąsienicowy tworzył osobny aparat zamocowany do ramy samochodu. W jego skład wchodziły: koło napędowe, koło prowadzące, rolki podtrzymujące, mechanizm regulacji napięcia oraz elastyczna taśma z elementami poprawiającymi przyczepność. Całość pracowała na ruchomym wózku, który mógł częściowo dostosowywać się do nierówności terenu.

To rozwiązanie dawało wiele korzyści: koło samochodu przekazywało nacisk na niewielką powierzchnię, natomiast gąsienica rozkładała go na długim odcinku. W uproszczeniu nacisk jednostkowy można opisać zależnością p = G/S, gdzie G oznacza ciężar, a S powierzchnię styku z podłożem. Im większa powierzchnia styku, tym mniejsze obciążenie przypada na każdy centymetr kwadratowy gruntu. Citroën-Kégresse znacznie ograniczał zapadanie się w piasku, śniegu i błocie.

Jak wyglądał wózek gąsienicowy?

Najstarszy typ wózka opisany w polskim czasopiśmie składał się z czworobocznej ramy osadzonej ruchomo na końcu osi nośnej. W ramie pracowały rolki, a ich zadaniem było przejęcie części ciężaru nadwozia i przekazanie go na taśmę. Rolki nie tworzyły sztywnego, nieruchomego bloku. Łączono je w pary za pomocą mostków-wahadeł, co pozwalało lepiej kopiować nierówności terenu. W dawnym rozwiązaniu stosowano krótkie, poprzeczne resory półeliptyczne. Zapewniały one podstawowe zawieszenie, ale ich niewielka długość powodowała twardą i męczącą jazdę. Konstruktorzy zastosowali więc dłuższy resor półeliptyczny, a cały aparat otrzymał korzystniejszy układ zawieszenia. Według opisu z 1930 roku zmiana ta wyraźnie ograniczyła wstrząsy przenoszone na nadwozie.

W zmodernizowanym układzie po każdej stronie znajdowały się cztery podwójne rolki wykonane z blachy stalowej. W samochodach przeznaczonych do jazdy po śniegu stosowano również rolki aluminiowe, które były lżejsze, co ograniczało masę. Współpracowały one z wahadłowym mostkiem opartym na końcu tylnej osi nośnej. Takie rozwiązanie było kompromisem między prostotą a zdolnością do pokonywania nierówności.

Koło napędowe: od tarcia do prawdziwego zazębienia

Jedną z największych słabości pierwszych wersji była metoda przenoszenia napędu na taśmę. Wczesna gąsienica była napędzana głównie przez tarcie jej wewnętrznej powierzchni o koło napędowe. Jeżeli taśma zrobiła się luźna, rozciągnęła albo została obciążona na śniegu, mogła zacząć się ślizgać, co oznaczało utratę napędu wtedy, gdy samochód najbardziej go potrzebował. W późniejszych odmianach koło napędowe otrzymało występy, zęby albo otwory współpracujące z elementami umieszczonymi po wewnętrznej stronie taśmy. Napęd zaczął działać podobnie do zazębienia dwóch kół zębatych. Taśma była mechanicznie prowadzona przez koło, dlatego śnieg znajdujący się pomiędzy nim a taśmą nie blokował jazdy.

Zazębienie ograniczało poślizg, stabilizowało ruch taśmy i pozwalało dokładniej kontrolować jej napięcie. Jednocześnie wymagało bardzo starannej regulacji, bo zbyt luźna taśma mogła spadać lub uderzać zębami o koło, natomiast zbyt mocno napięta powodowała nadmierne obciążenie elementów i przyspieszała ich zużycie.

Instrukcyjny opis z 1930 roku podawał nawet sposób rozpoznawania niewłaściwego napięcia. Jeżeli tylna płaszczyzna zęba taśmy mocno tarła o odpowiednią powierzchnię gniazda w kole, oznaczało to zbyt duży skok i konieczność poluzowania taśmy. Tarcie przedniej płaszczyzny sugerowało sytuację odwrotną a po regulacji zalecano przejazd co najmniej 10 metrów na małym gazie, aby taśma ułożyła się w swoim normalnym położeniu.

Jak widać utrzymanie tego systemu było dość złożone.

Gąsienica z płótna, gumy, metalu i wymiennych klocków

Najciekawszą częścią konstrukcji była sama taśma: w pierwszych samochodach stosowano prostszy, jednoczęściowy pas gumowy. Był lekki i cichy w porównaniu z gąsienicą metalową, lecz szybko się rozciągał, zużywał i tracił właściwe napięcie. Kontakt z olejem lub smarem również działał na niego niekorzystnie. Te problemy ograniczały trwałość i podnosiły koszty eksploatacji.

W późniejszym typie podstawę taśmy stanowiła cienka, sprasowana warstwa płótna i gumy o dużej odporności na rozciąganie. Od zewnętrznej strony mocowano metalowe płytki, określane w artykule również jako wanienki. Na ich środku umieszczano kwadratowe gumowe płytki, ułożone w szachownicę. W efekcie gąsienica mogła pracować zarówno na drodze bitej, jak i w miękkim terenie.

Na twardej drodze gumowe płytki tworzyły powierzchnię kontaktu ograniczającą hałas i zużycie nawierzchni. W błocie lub śniegu gumowe elementy zagłębiały się, a większą część obciążenia przejmowały metalowe płytki. W samochodach śniegowych metalowe elementy wystawały poza szerokość właściwej taśmy, zwiększając powierzchnię podparcia i jeszcze bardziej zmniejszając nacisk na śnieg. Konstruktorzy zadbali również o możliwość naprawy: zęby prowadzące i elementy przenoszące napęd mocowano śrubami, zamiast wykonywać je jako niepodzielną część całej taśmy. Dzięki temu można było wymienić najbardziej zużyte elementy bez wymiany kompletnej gąsienicy.

Jak na początek lat trzydziestych był to bardzo praktyczny sposób ograniczania kosztów serwisowania.

Reduktor planetarny zamieniał samochód w ciągnik

Citroën-Kégresse musiał pracować w dwóch odmiennych trybach: na drodze potrzebował prędkości, natomiast przy holowaniu działa, przyczep lub maszyn rolniczych liczyła się siła pociągowa. W starszych modelach stosowano podwójną redukcję: jedną w moście tylnym, przed mechanizmem różnicowym, a drugą w zespołach napędowych gąsienic. W późniejszej konstrukcji zastosowano planetarny reduktor wbudowany w koło napędowe aparatu gąsienicowego. Kierowca obsługiwał dodatkową dźwignię umieszczoną przy dźwigni skrzyni biegów. Przesunięcie jej w jedną stronę uruchamiało cztery przełożenia ciągnikowe: trzy do jazdy do przodu i jedno wsteczne. Przesunięcie w drugą stronę dawało cztery przełożenia samochodowe, przeznaczone do szybszej jazdy.

Zmiana układu wymagała dopasowania przełożenia do większego oporu toczenia, masy aparatu gąsienicowego oraz zadań, które pojazd miał wykonywać. Reduktor planetarny pozwalał wykorzystać ten sam silnik zarówno do jazdy po drodze, jak i do powolnego holowania ciężkiego ładunku po trudnym podłożu.

Hamulce i codzienna obsługa

W ostatnich typach opisanych w polskim źródle hamulce na kołach napędowych były hamulcami taśmowymi. Uruchamiała je bezpośrednio dźwignia hamulca, a pedał nożny współpracował również z hamulcami przednich kół za pośrednictwem podciśnieniowego serwa Citroën typu Westinghouse. Rozwiązanie odpowiadało charakterowi pojazdu, który musiał bezpiecznie zatrzymywać się zarówno na drodze, jak i podczas holowania. Obsługa gąsienic wymagała jednak większej uwagi niż obsługa zwykłego samochodu. Kierowca lub mechanik musiał kontrolować napięcie taśmy, stan zębów, zużycie gumowych płytek i rolek oraz prawidłową pracę łożysk.

Szczególnie ważne było zabezpieczenie gumy przed olejem i smarem, w terenie uszkodzenie pojedynczego elementu mogło unieruchomić cały zestaw, dlatego możliwość wymiany zębów i płytek była tu bezcenna.

Najważniejsze modele Citroëna-Kégresse

Citroën rozwijał system przez niemal dwie dekady, montując go na podwoziach samochodów osobowych, ciężarowych, specjalnych i wojskowych. W zestawieniach pojawia się 21 typów i odmian oraz łączna produkcja bliska 6 tysiącom pojazdów.

Warto pamiętać, że oznaczenie P17 obejmowało kilka kolejnych odmian. Wczesne P17A i P17B korzystały z rozwiązań związanych z C4 oraz ciężarowym B15, a P17C otrzymał silnik wywodzący się z C4G o pojemności 1,767 litra. Późniejsze P17D i P17E wprowadzały dalsze, stopniowe modyfikacje. Dlatego dane wymiarowe, masa i osiągi spotykane w katalogach mogą się różnić w zależności od wersji podwozia i nadwozia.

Citroën-Kégresse na Saharze i podczas wielkich wypraw

Największą reklamą systemu stała się pierwsza wyprawa przez Saharę. W 1922 roku pięć półgąsienicowych Citroënów opartych na B2 K1 wyruszyło z Touggourt w kierunku Timbuktu. Samochody musiały radzić sobie z piaskiem, wysoką temperaturą, brakiem wody i oddaleniem od zaplecza technicznego a sama wyprawa pokazała, że elastyczna gąsienica może rozszerzyć zasięg samochodu poza sieć normalnych dróg.

Po tym sukcesie Citroën wykorzystał pojazdy w kolejnych przedsięwzięciach, w tym w La Croisière Noire w latach 1924–1925 oraz La Croisière Jaune w latach 1931–1932. Pierwsza wyprawa przez Saharę była demonstracją możliwości konstrukcji, natomiast późniejsze ekspedycje stały się szeroko zakrojonymi projektami technicznymi, geograficznymi i medialnymi.

Samochody musiały przewozić ludzi, paliwo, wyposażenie, części zamienne i urządzenia łączności a doświadczenia z wypraw wpływały na rozwój kolejnych generacji.

Polska historia Citroëna-Kégresse

Polska należała do państw, które bardzo wcześnie zainteresowały się półgąsienicowym podwoziem Citroëna na co mogły mieć też wpływ liczne związki Andre Citroëna z naszym krajem. Już w 1924 roku zakupiono pierwszą serię podwozi Citroën-Kégresse B2 10CV. Część z nich wykorzystano do budowy samochodów pancernych wz. 28, opracowanych i montowanych w Polsce. Była to konstrukcja interesująca z punktu widzenia mobilności, lecz kilkuletnia eksploatacja ujawniła problemy typowe dla wczesnych półgąsienic: zużywanie taśm, trudną obsługę, kapryśną pracę silnika i wysoki środek ciężkości metalowego nadwozia pancernego.

W późniejszym okresie do polskiej armii trafiły również nowsze modele P14, P17 i P19. Dostawy realizowane w latach 1931-1933 obejmowały ciągniki artyleryjskie, pojazdy łącznikowe oraz samochody do obsługi polowych linii telefonicznych.

Półgąsienicowy Citroën mógł jednak holować działo po drodze gruntowej, przejechać przez miękkie podłoże i przewieźć obsługę, a więc odpowiadał na realne potrzeby armii, która musiała działać na drogach o bardzo różnej jakości.

Citroën-Kégresse trafił również do polskiej prasy jako… pojazd zimowy. W 1930 roku C4 P17 wyposażony w przednie płozy i tylny układ gąsienicowy wjechał na Gubałówkę. Była to kampania promocyjna marki i to udana, bo temat rozszedł się bardzo szeroko.

Według zachowanego opisu P17 miał około 4,38 metra długości, silnik czterocylindrowy o pojemności od 1,625 do 1,770 litra, moc około 30-31,5 KM i prędkość maksymalną zależną od wersji w granicach 26-32 km/h. Są to dane rodziny P17, a nie jednego, identycznego egzemplarza, dlatego przy porównywaniu katalogów trzeba brać pod uwagę odmianę oraz rodzaj nadwozia. W polskim źródle z 1930 roku szczególnie interesujące jest to, że Citroën-Kégresse został opisany przede wszystkim jako narzędzie pracy.

Autor wskazywał jego zastosowanie w komunikacji zimowej, rolnictwie, wojsku i transporcie po błotnistych drogach wschodniej Polski. Obok emocji związanych z Saharą pojawia się więc bardzo praktyczne pytanie: jak zapewnić ruch tam, gdzie koń, samochód kołowy albo ciężarówka przestają być skuteczne?

Dlaczego półgąsienicowy Citroën nie wyparł zwykłych samochodów?

System Kégresse rozwiązywał problem nacisku na podłoże, ale wprowadzał własny zestaw kompromisów i wyzwań. Gumowa taśma była oczywiście lżejsza i cichsza od metalowej gąsienicy, lecz miała ograniczoną trwałość. Rozciąganie, zużycie zębów, ryzyko spadnięcia taśmy i wrażliwość na olej wymagały regularnej kontroli. Na dobrych drogach klasyczny samochód kołowy pozostawał prostszy, szybszy i tańszy w utrzymaniu. Drugim ograniczeniem była dynamika jazdy. Półgąsienicowy układ miał większe opory toczenia i większą masę niż porównywalne podwozie kołowe. Konstruktorzy musieli stosować reduktory, wzmacniać ramę i poprawiać zawieszenie, a mimo to komfort oraz prędkość ustępowały samochodom z kołami. Pojazd zyskiwał przewagę głównie wtedy, gdy podłoże było miękkie, nierówne albo pozbawione drogi.

Z czasem rozwijały się również pełne pojazdy gąsienicowe, samochody z napędem na cztery koła oraz wyspecjalizowane ciągniki. Citroën-Kégresse jest jednak ważnym etapem przejściowym i pokazał, że samochód może otrzymać zdolność jazdy terenowej bez całkowitego porzucania architektury pojazdu kołowego. To doświadczenie miało znaczenie dla rozwoju późniejszych półgąsienicowych ciągników wojskowych, w tym konstrukcji produkowanych na licencji w innych krajach.

Dzisiaj gąsienice do samochodów osobowych są dostępne w postaci zestawów montowanych zamiast kół i to działa a nie byłoby tego wszystkiego bez doświadczeń inżyniera Kegresse.

Źródło: kpt. Jerzy Kulesza, „Ciągniki gąsienicowe”, „Przegląd Wojskowo-Techniczny”, lipiec 1930, s. 44-60, skan w archiwum Francuskie.pl. W podpisach ilustracji zachowano historyczne określenie „Citroen – Kegresse” oraz oznaczenie „typ P.4.T.”.