Motor, převodovka, řízení, odpružení a samozřejmě karoserie jsou nejdůležitější součásti designu vozu. Ale nejen to. Zapomenout bychom neměli ani na diferenciál, bez kterého by se jezdilo jen velmi těžko. Co je tedy diferenciál?
Ne všichni řidiči o diferenciálu vědí, ale neustále cítí jeho činnost. Faktem je, že v zatáčkách ujedou kola auta různou délku. Kolo vně středu zatáčky urazí delší vzdálenost a rozdíl mezi jeho a vnitřním kolem se zvětšuje pouze se zvětšujícím se úhlem natočení. V souladu s tím se každé kolo otáčí jinou rychlostí.
Pokud je mezi koly tuhé spojení, budou v zatáčkách prokluzovat a v důsledku toho se pneumatiky začnou rychle opotřebovávat, spotřeba paliva se zvýší a ovladatelnost a směrová stabilita se stanou relativními pojmy. Na autě, ve kterém jsou kola jedné nápravy pevná vůči sobě, se bude dobře jezdit bokem – mimochodem někteří drifteři používají takzvané svařování, přivařování hřídelí náprav k satelitům diferenciálu. Pořád se ale bavíme o civilním, nikoli sportovním vykořisťování.
K čemu je diferenciál?
Toto zařízení, instalované mezi kola (mezikolový diferenciál), umožňuje otáčení hnaných hřídelí různými úhlovými rychlostmi. Kromě toho se podílí na přenosu točivého momentu na kola – rozděluje trakci nebo, mluvíme-li o středovém diferenciálu, rozděluje ji mezi přední a zadní kola (hnací přední a zadní nápravu).
Jak funguje diferenciál?
Tradiční diferenciál je navržen jednoduše a důmyslně. Jeho schéma zapojení je stejné, ale některé související technické nuance se mohou lišit v závislosti na typu pohonu vozidla.
Nejběžnější kuželový diferenciál se skládá z následujících hlavních součástí – skříně, pastorků (malá kuželová kola), nápravy pastorku a bočních ozubených kol. Hnací kolo hnacího hřídele je kuželového tvaru a zajišťuje kontakt s mechanismem diferenciálu a hnané kolo je poháněno hnacím kolem. Společně tvoří finální pohon nebo hlavní dvojici.
Diferenciál se mimochodem nazývá symetrický, protože rozděluje dodávanou trakci rovnoměrně, bez ohledu na poměr úhlových rychlostí kol.
Jak funguje diferenciál?
Při přímém pohybu se satelity neotáčí kolem své osy a každý z nich rovnoměrně rozděluje točivý moment hnaného kola hlavního převodu mezi ozubená kola nápravových hřídelí. Vše se mění, když se auto otáčí a kola musí ujet různé vzdálenosti a protáčet se různými rychlostmi (vnější se točí rychleji, vnitřní pomaleji). Satelity se otáčejí – obíhají kolem ozubených kol náprav a rozdělují točivý moment na polovinu mezi kola, přičemž přerozdělují výkon.
Kolik diferenciálů se používá?
Počet diferenciálů se může lišit v závislosti na typu pohonu. U vozidel s jednou hnací nápravou je jeden mezinápravový diferenciál, který je kombinován s hlavním převodem. U vozidel s pohonem všech kol jsou mezinápravové diferenciály instalovány v každé hnací nápravě. Instalován je také středový diferenciál – ten rozděluje výkon mezi hnací nápravy v závislosti na délce dráhy, kterou kola urazí.
V systému pohonu všech kol na částečný úvazek se nepoužívá středový diferenciál – přední náprava je spojena pevně a provoz se všemi hnacími koly je přípustný pouze v podmínkách, kdy je možný jejich vzájemný prokluz. Tedy ve sněhu, v blátě, v písku. Na rovném tvrdém povrchu vyvolává jízda s připojenou přední nápravou zvýšené opotřebení prvků systému částečného pohonu všech kol.
Diferenciální nedostatek
Použití uzávěrů, které bude diskutováno níže, je způsobeno hlavním nedostatkem konstrukce diferenciálu. Diferenciál je totiž schopen přenést až 100 % výkonu na jedno z hnacích kol. Pokud tedy kolo ztratí trakci, auto se nebude moci pohybovat, protože druhé se neotáčí. To se děje v důsledku skutečnosti, že moment odporu vůči otáčení volně se otáčejícího kola je minimální, a proto je točivý moment, který je do něj dodáván, minimální. To znamená, že trakce na protilehlém kole je minimální. A nenechte se tím překvapit, protože neexistuje žádný točivý moment bez odporu.
Mechanismy uzávěrky diferenciálu
Za nejjednodušší je považována tzv. manuální nucená uzávěrka diferenciálu, kterou lze běžně vidět na SUV. Satelity jsou uzamčeny díky aretačním spojkám. Systém je jednoduchý a spolehlivý, stačí řidič pamatovat na jeho vypnutí při jízdě po rovném tvrdém povrchu, jinak může dojít k poškození hlavního páru a nápravy.
Opakem ručního mechanického blokování je blokování elektronické nebo elektronická imitace. Používá se u moderních automobilů, jejichž pomocné systémy umožňují realizovat tento princip v podstatě bez přídavného mechanismu v diferenciálu. Jedno z kol začne „předjíždět“ druhé, řídicí jednotka systému kontroly trakce dostane odpovídající signál a kolo je brzdovými mechanismy zpomaleno. Vzhledem k tomu, že vozy s elektronicky simulovaným zamykáním používají volný diferenciál, je výkon přenášen na kolo, které má nedostatečnou přilnavost. Elektronická simulace umožňuje překonávat nerovný terén a bojovat s diagonálním zavěšením, ale její účinnost může být omezena nedostatečným výkonem.
Existují také otázky týkající se rychlosti provozu týkající se viskózní spojky (viskózní spojky). Je uspořádán následovně. Dva balíky disků jsou instalovány v hlavním párovém pouzdře, spojeném s hřídelí levé a pravé nápravy, mezi nimiž je prostor vyplněn viskózní kapalinou. Při zahřátí mění své vlastnosti. Když se jeden z hřídelí nápravy začne otáčet vyšší úhlovou rychlostí než druhý, viskozita kapaliny se postupně zvyšuje. Zapojuje disky a vyrovnává úhlové rychlosti.
Efektivními typy uzávěrek diferenciálů jsou Torsen (složitý mechanický samosvorný diferenciál se sadou šnekových převodů) a šroubové, kotoučové, vačkové a další mechanismy na bázi planetových převodů, kterým budeme věnovat samostatný materiál.
