Jak fungují různé typy diferenciálů

Co potřebujete vědět o diferenciálech a jejich rozdílech v provozu.

Než začneme uvažovat o diferenciálech, jejich typech a nuancích provozu, přejdeme nejprve k teorii. Proč na moderních autech potřebujeme diferenciál a jaký je princip jeho fungování?

Diferenciál, jak říká teorie, je mechanické zařízení se speciálním typem planetového soukolí, které rozděluje moment vstupního hřídele (v našem případě hnacího hřídele) mezi výstupní hřídele (nápravy) vozu a přenáší moment síla z hnacího hřídele na hřídele zadní nápravy u verze s pohonem zadních kol nebo přímo z motoru přímo na hřídel nápravy u vozu s pohonem předních kol tak (diferenciál v FWD je umístěn v převodovce), aby úhlové rychlosti rotace těchto Nápravové hřídele mohou být vůči sobě různé a kola automobilu se pohybují po různých drahách (například při zatáčení). Opět je vše z teorie, při zatáčení projíždějí kola automobilu po různých trajektoriích, a to po vnitřních a vnějších, takže se ukazuje, že kolo rotující po vnějším poloměru urazí (ujede) delší vzdálenost. než kolo, které se otáčí po vnitřním poloměru, což znamená, že rychlost takového otáčení kol bude jiná, tzn. rychlost kola rotujícího (běžícího) po vnitřním poloměru musí být menší než rychlost kola, které se otáčí po vnějším poloměru.

To je právě hlavní úkol diferenciálu, tzn. správně rozdělovat rychlost otáčení výstupních hřídelů a podle toho i samotných kol.

Účel automobilového diferenciálu:

— umožňuje otáčení hnacích kol různými úhlovými rychlostmi;

— nepřetržitě přenáší točivý moment z motoru na hnací kola.

Hlavní problém, který se objevil na úsvitu automobilové éry, byl vyřešen použitím diferenciálu, nyní může vůz zatáčet bezpečněji a bez prokluzu kol, a tedy bez nadměrného zatížení převodovky, pneumatik a samotných ložisek kol. Objevila se ale další nepříjemnost.

Nejjednodušší diferenciál má jednu výraznou „vlastnost“, kvůli které není kategoricky vhodný pro obtížné, extrémní silniční situace.

Když budou mít hnací kola 100% přilnavost k vozovce, tak vše půjde dobře a diferenciál bude plnit svou funkci naprosto perfektně, ale jakmile se jedno z kol dostane do situace, kdy ztratí přilnavost k vozovce nebo narazí na jiný typ půdy nebo ledu, pak se kolo, které ztratilo trakci, začne otáčet a protilehlé, stojící na houževnatější půdě, prostě zůstane nehybné.

Aniž bychom zabíhali do samotných nuancí mechanismu, můžeme jednoduše konstatovat fakt, že diferenciál nemění svůj točivý moment, pouze přerozděluje výkon mezi kola a takový výkon bude vždy větší na kole, které se točí rychleji. Při prokluzování kola bude jeho odpor a točivý moment minimální, to znamená, že točivý moment přenášený ze samotného motoru přímo na kolo bude extrémně malý, to znamená, že na protějším kole tomu bude tento točivý moment odpovídat, tedy bude minimální.

Nedostatky tohoto klasického diferenciálu jsou viditelné a velmi patrné zejména na sportovních vozech s vysokým výkonem a také na vozidlech s pohonem všech kol, která jsou určena pro jízdu v terénu.

V tomto ohledu začali inženýři a výrobci automobilů většiny automobilových společností hledat nové řešení tohoto problému. Objevilo se velké množství (různých typů zařízení) diferenciálů. V tomto článku bychom rádi zdůraznili jejich hlavní typy. Rádi bychom také našim čtenářům přiblížili hlavní výhody a konkrétní nevýhody určitých typů těchto zařízení a také na kterých moderních autech dnes ten či onen typ diferenciálu najdete.

Volný diferenciál (otevřený diferenciál).

Podstata jeho práce.

Rozděluje točivý moment motoru do dvou os, z nichž každá se může otáčet jinou rychlostí.

Nevýhody.

Když kolo ztratí přilnavost k vozovce, točivý moment na protějším kole se také sníží (klesne). V nejhorším případě se u zaseknutého auta bude jedno kolo volně protáčet, zatímco protilehlé s lepší přilnavostí nebude schopno jednoduše přenést na povrch (silnici) dostatek točivého momentu, aby se vůz pohnul.

Moderní systémy kontroly trakce to kompenzují brzděním kola, které ztratilo trakci. Ale tento přístup k problému pomáhá jen částečně, složitější diferenciál zpravidla působí rychleji a je efektivnější než stejný standardní typ takového mechanismu.

Na jakých autech se dá najít?

Instaluje se na většinu automobilů, které „nemají žádné stížnosti“ na nedostatek vysokého výkonu (jsou dostatečně výkonné), nebo které „nemají žádné ambice“ pro jakýkoli off-road (SUV), stejně jako na rodinné sedany, na crossovery, na minivany, na subkompaktní vozy atd.

Uzávěrka diferenciálu.

Jak to funguje.

Když je diferenciál uzamčen, kola vozu se budou neustále otáčet stejnou rychlostí. V písku, blátě a sněhu zajišťuje uzamčený diferenciál, že točivý moment dále proudí na kola s vyšší trakcí.

Nevýhody.

Při odemčení se tento mechanismus chová úplně stejně jako volný diferenciál. Uzamčení diferenciálu na povrchu s vysokou přilnavostí, jako je suchý asfalt, znesnadňuje zatáčení vozidla a může způsobit vážné poškození převodovky vozidla.

Na jakých autech se dá najít?

Jeep Wrangler, Mercedes-Benz třídy G, Ram 2500 Power Wagon; Volitelně jej lze nainstalovat na většinu plnohodnotných SUV a pickupů.

Diferenciál s omezeným prokluzem. Diferenciál s omezeným prokluzem.

Jak to funguje.

Samosvorný diferenciál v sobě spojuje dva koncepty – systém volného a uzamčeného diferenciálu. Je schopen fungovat většinu času jako běžný diferenciál a ve správný čas se dokáže automaticky uzamknout, tzn. v okamžiku, kdy jedno z kol prokluzuje. Zablokování je dosaženo viskózní spojkou nebo třecí spojkou nebo komplexním systémem hydraulického typu rotoru. Ve vojenských vozidlech jsou instalovány ozubené nebo vačkové samosvorné diferenciály.

Nevýhody.

Čistě mechanické samosvorné diferenciály jsou reaktivní. To znamená, že nejsou zablokovány, dokud kolo neprokluzuje.

Na jakých autech se dá najít?

Elektronicky řízený diferenciál s omezeným prokluzem.

Jak to funguje.

Výhodou tohoto elektronického ovládání je zvýšení trakce v zatáčkách a možnost nastavení stupně uzávěrky diferenciálu.

Pokud například počítač automobilu zjistí, že je (auto) v zatáčce přetáčivé, může více uzamknout diferenciál, aby auto stabilizoval.

Nevýhody.

Stejně jako u běžného samosvorného diferenciálu se jeho točivý moment přesouvá do strany a kola se otáčejí pomaleji.

Na jakých autech se dá najít?

Aktivní diferenciál (torque-vectoring Differential).

Jak to funguje.

Využívá přídavné převodovky, které se připojují na příkaz elektroniky. Elektronika shromažďuje informace ze všech senzorů, konkrétně o rychlosti vozidla, rychlosti kol, zařazeném rychlostním stupni, úhlu natočení volantu a mnoha dalších parametrech.

Schopný dodat naměřený točivý moment na každé z hnacích kol.

S aktivním diferenciálem dokáže vůz zatáčet vysokou rychlostí.

Nevýhody.

Systémy aktivních diferenciálů jsou těžké, poměrně složité a velmi drahé a zvyšují spotřebu paliva vozidla.

Na jakých autech se dá najít?