Autodiferenciál – co to je, jak je konstruován a k čemu slouží

Převodovka jakéhokoli vozu obsahuje diferenciál, který umožňuje rozdělit odcházející tok točivého momentu na dva vzájemně závislé. Ve skutečnosti jednotka poskytuje různé rychlosti otáčení hnacích kol, čímž zabraňuje prokluzu a parazitnímu zatížení při zatáčení. Diferenciál lze instalovat mezi nápravy u vozidel s pohonem všech kol a přítomnost uzávěrky umožňuje dočasné zlepšení terénních schopností.

Nejnovější zprávy v našem telegramu!

Přihlaste se k odběru, abyste byli vždy aktuální

Přehled

Potřeba plynulého nastavení rychlosti otáčení hnacích kol vzniká při otáčení nebo použití kol různých velikostí nebo při poklesu tlaku vzduchu v jedné z pneumatik. Při absenci diferenciálu a tuhého spojení v převodovce vznikají parazitní zátěže. V důsledku toho začne jedno z kol prokluzovat a hrozí smyk nebo zrychlené opotřebení pneumatik. Parazitní zatížení se zvyšuje v případě pohybu po oblouku o malém poloměru nebo zvýšení koeficientu adheze kol k vozovce. Diferenciál přeruší tuhé spojení a odstraní negativní jev parazitní zátěže nebo cirkulace výkonu. Podobný diferenciál je instalován v hnací nápravě každého vozidla.

Odrůdy

Kromě výše popsaného mezikolového diferenciálu existují:

• středové diferenciály používané u vozidel se dvěma nebo více hnacími nápravami;
• rotační, používané v housenkových drahách;
• sumární, určený k přenosu točivého momentu ze dvou motorů na jednu nápravu.

Výstavba

Diferenciál je založen na planetové převodovce, která umožňuje funkci mechanismu (žádná jiná převodovka neumožní nastavit frekvenci otáčení výstupních hřídelů s různými frekvencemi otáčení). Planetová převodovka je kompaktní a umožňuje rozdělení jednoho toku energie do dvou vedení nebo spojení dvou vstupních toků do jednoho vedení bez vnějšího zásahu. Zavedení systému ovládání nebo uzávěrky rozšiřuje rozsah použití diferenciálu.

Klasický automobilový diferenciál je založen na planetovém soukolí se 4 rychlostními stupni. Předním článkem, na který je aplikován kroutící moment, je skříň, spojená se sekundárním hřídelem převodovky hlavní dvojicí. Dvě planetová kola slouží jako satelity umístěné na jedné ose. Točivý moment je přenášen na hnací kola ze zbývajících dvou ozubených kol planetové převodovky.

Potíže

Standardní diferenciál funguje normálně za podmínky, že kola jsou v neustálém kontaktu s vozovkou. V případě prokluzu na ledu nebo blátě nebo zavěšení se kolo, které zůstane v kontaktu se zemí, zastaví a rotace se přenese pouze na prokluzující kolo. Tento efekt zná každý řidič a je pozorován při smyku na sněhu nebo písku.

Problém lze vyřešit simulací zámku, který je přítomen na mnoha autech. Samosvorné diferenciály najdeme u terénních vozů a řady osobních automobilů. Mechanismus se zablokuje, když točivý moment dosáhne určité prahové hodnoty nebo po dosažení stanoveného rozdílu mezi úhlovými rychlostmi výstupních hřídelů.

Řada moderních vozidel používá samosvorné diferenciály s podporou rozdělení točivého momentu. Ve vozech Audi sleduje diferenciál trajektorii pohybu, když se vertikální zatížení kola sníží, systém automaticky zabrzdí, čímž předem zabrání prokluzu. Audi používá diferenciál s trochu jinou konstrukcí: výstupní hřídele jsou vybaveny koncovými ozubenými koly, se kterými spolupůsobí čtyři válcové satelity planetového soukolí. Koncové převody jsou vybaveny vícelamelovými spojkami pro aretaci.

Samostatně stojí za zvážení diferenciály s nucenou manuální uzávěrkou, používané na terénních kolových vozidlech. Řidič zapíná zámek na stojícím voze před překonáním náročného úseku silnice pákou nebo jiným způsobem. Po najetí na tvrdý povrch se zámek odstraní, aby se zabránilo výskytu parazitních zátěží. U některých vozů se zámek automaticky deaktivuje po zrychlení na určitou rychlost.

Elektronické ovládání

Zavedení elektroniky do automobilů umožnilo zavést diferenciály s elektronickým ovládáním a rozšířit možnosti mechanismu. Klasickým příkladem je systém kontroly trakce, který zabraňuje prokluzu kol sešlápnutím provozní brzdy. Výsledkem je zlepšení dynamiky zrychlení, což je důležité zejména u sportovních vozů.

Podobně funguje i elektronická imitace zámku. Při použití brzdy prokluzujícího kola se točivý moment přerozdělí – brzdná síla vede ke zvýšení trakce na kole, které má trakci s vozovkou. Díky tomu se auto může dostat z bláta nebo sněhu bez cizí pomoci. Zámek se aktivuje prudkým sešlápnutím plynového pedálu až na doraz.

Napodobenina není plnohodnotnou náhradou mechanického zámku, který vlastně spojuje hřídele náprav do jednoho řetězu. Elektronické zamykání se používá u osobních automobilů a crossoverů, ale ve středních a těžkých terénních podmínkách je k ničemu. Když je systém v provozu, dochází ke ztrátě určité síly k překonání síly brzdového mechanismu, což je kritické při jízdě v obtížných podmínkách. Některá SUV přitom mohou být vybavena kombinovaným zámkem – elektronickým a mechanickým.

Závěr

Mezikolový diferenciál je standardní mechanismus instalovaný na kolových nebo pásových vozidlech. Hlavním účelem jednotky je změna frekvence otáčení výstupních hřídelů se zavedením elektroniky, je možné implementovat protiskluzový systém.