Diferenciál: co to je, význam, princip fungování

Diferenciál je převodová jednotka vozidla, která přerozděluje točivý moment mezi hnacími koly. Umožňuje otáčení kol různými rychlostmi při manévrování nebo jízdě na nerovných cestách.

Jak je diferenciál konstruován a jak funguje

• koruna (hnaná);
• moderátorka;
• satelity;
• polonápravové (sluneční) převody.

Planetový unašeč, namontovaný na hnaném kole, drží osy upevnění satelitů. Během otáčení korunového kola na ně satelity, které jsou v neustálém záběru s centrálními koly, přerozdělují točivý moment.

Při normální jízdě jsou obě kola zatěžována stejně. Satelity se na nápravách neotáčí a přenášejí stejný kroutící moment na obě nápravové hřídele.

Při otáčení se vnitřní (zpožděné) kolo otáčí pomaleji než vnější (přední) kolo. Satelity se začnou otáčet, což umožní, aby se méně zatížené vnější kolo roztočilo vyšší rychlostí než to vnitřní.

Diferenciál vyrovnává zatížení náprav, snižuje opotřebení pneumatik a zlepšuje stabilitu v zatáčkách.

Diferenciální typy

Existují dva typy diferenciálů: mezikolové a mezinápravové. První je umístěn ve skříni zadní nápravy (u vozidel s pohonem zadních kol) nebo ve skříni převodovky (u vozidel s pohonem předních kol), druhý je mezi nápravami vozidel s pohonem všech kol.

Existují tři typy konstrukce uzlu:

• kuželový – nejběžnější typ, rozdělující rychlost otáčení kol jedné nápravy a kombinovaný s hlavním převodem;
• šnekové kolo – mechanismus namontovaný mezi nápravami nebo koly;
• válcový – jednotka instalovaná k oddělení náprav ve vozidle s pohonem všech čtyř kol.

Kónický (pravidelný) – nejjednodušší, nejspolehlivější a nejlevnější typ. Válcová a šneková soukolí jsou náročnější na výrobu Jedná se o samosvorné diferenciály se zvýšeným třením.

V závislosti na požadavcích vozidla na průchodnost terénem je převodovka vybavena třemi typy diferenciálů:

• normální (symetrické);
• samosvorné;
• blokování.

Co je uzávěrka diferenciálu

Diferenciální převod snižuje schopnost vozidla zvládat sníh, bláto a led. Kolo na kluzkém povrchu zažívá menší zatížení, zatímco kolo s dobrou trakcí se zastaví. Energie motoru se přenáší na prokluzující kolo, které se otáčí zvýšenou rychlostí. To však nepomáhá autu v pohybu.

Pro zlepšení průchodnosti se používá blokování – úplné nebo částečné.

Plné zamykání zajišťuje tuhé spojení mezi částmi jednotky, díky čemuž je na obě kola přenášen stejný točivý moment. Částečné zablokování omezuje přerozdělení točivého momentu. To je určeno ukazatelem blokovacího koeficientu.

Činnost uzlu s plným blokováním je vidět na obrázku níže.

Poměr točivého momentu na opožděných a předních kolech se nazývá koeficient blokování. U symetrických (nesvorných) diferenciálů je rovna 1, u samosvorných je to až 3.5.

Diferenciály s omezeným prokluzem, instalované na vozidlech s pohonem všech kol (zejména SUV), fungují kvůli rozdílům v úhlových rychlostech nebo točivých momentech.

Rozdíl točivého momentu kol způsobuje radiální a axiální síly v diferenciálech s omezeným prokluzem, které tlačí satelity a hnací ozubená kola. Zpomalují a zvyšují blokovací koeficient.

Třecí diferenciály fungují pomocí sady třecích kotoučů nainstalovaných v diferenciálu. Rozdíl v úhlových rychlostech hřídelí je zmenšován třecí silou, která částečně nebo úplně uzavírá diferenciál. To zvyšuje točivý moment na kola, která mají lepší trakci.

Nízkonákladové uzamykání zajišťuje viskózní spojka. V ní je ve viskózní kapalině s vysokým koeficientem tepelné roztažnosti umístěna sada třecích kotoučů. Když dojde k rozdílu v úhlové rychlosti mezi dvěma osami, kapalina se zahřeje a stlačí disky, čímž se vyrovnají krouticí momenty.

Autoservis a technologie

Autor: Roman Benkovský

Audi představilo nový typ hybridního pohonu MHEV Plus

Nové jednotky se stanou mostem mezi „soft hybridy“ MHEV a samonabíjecím HEV a budou mít stejné konstrukční výhody jako oba.

2025-01-27 15:15
K oblíbeným
Přidáno do oblíbených Přejít

Pozastavení, které zabraňuje poškození, bylo vytvořeno před 20 lety. No a co? VIDEO

Rich není o tricích: elektromagnetický systém ovládání odpružení od Bose byl navržen tak, aby poskytoval maximální komfort prémiovým vozům, ale na svou dobu se ukázal být příliš těžký a drahý.

Diferenciál umožňuje otáčení kol různými úhlovými rychlostmi.
Nezkušení řidiči někdy úplně nechápou účel diferenciálu nebo převodovky a domnívají se, že tento mechanismus je určen k překonávání náročných silničních úseků. Ve skutečnosti však v řadě situací mechanismus narušuje překonávání určitých typů terénních podmínek a pro zlepšení schopnosti běžeckého terénu je navíc vybaven blokátory.

Princip činnosti diferenciálu

Mechanismus funkčně umožňuje rozložit zatížení (nebo zablokovat jeden z nápravových hřídelů) otáčení na kola při zatáčení, na obtížně sjízdných úsecích silnic, ve vyjetých kolejích, při jízdě na blátě, písku, ledu nebo při různém tlaku v pneumatikách. Tedy v situacích, kdy se trajektorie kol na různých nápravách od sebe liší, nebo na jednu nápravu působí větší tlak (adhezi k povrchu) než na druhou.

Nejběžnějším typem je kuželový diferenciál. Z čeho se skládá:
· krabice nebo kelímky, kde je mechanismus umístěn;
· satelity a nápravy;
· ozubená kola.

Přímým účelem diferenciálu je otáčet koly na stejné nápravě při různých frekvencích.
Mechanismus funguje ve třech režimech:
· přímá jízda;
· zatočit;
· jízda v terénu.
Při přímém pohybu jsou satelity statické a ozubená kola se pohybují stejnou rychlostí. Rychlost každého rychlostního stupně je shodná s rychlostí hlavního ozubeného kola.

Když auto zatáčí, vnitřní kolo zaznamenává větší odpor, pastorek se zpomalí, čímž se uvedou do pohybu satelity, a vnější kolo zrychlí. Tento systémový algoritmus zabraňuje prokluzování při zatáčení. Vnitřní a vnější ozubená kola nápravových hřídelů společně vykonají stejný počet otáček jako dvojnásobná frekvence hnaného ozubeného kola hlavního převodu. Rychlost otáčení neovlivňuje rozdělení točivého momentu.

Když jedno kolo prokluzuje na kluzké vozovce a druhé má dobrou trakci na neklouzavém povrchu, diferenciál díky svým konstrukčním vlastnostem způsobí prokluzování kola při vyšší rychlosti. Druhá osa se neotáčí. Nedostatečná trakce snižuje trakci, což má za následek snížení točivého momentu. Symetrie mechanismu neumožňuje změnu točivého momentu ve směru nárůstu, proto auto zůstává na místě. K nápravě této situace se používá blokování.

Proč je nutné jej blokovat a pro jaké případy?

Jak bylo uvedeno výše, zámek umožňuje autu překonat obtížné úseky silnice.
Možnost uzávěrky diferenciálu byla zpočátku dána SUV. Pro takové vozy bylo zajištěno mechanické blokování, to znamená, že jej provedl sám řidič. „Zaseknuté“ kolo bylo zablokováno a veškerá točivá síla se přenesla na hřídel nápravy, jejíž kolo mělo lepší trakci. Díky tomu se auto mohlo dostat z bláta, závějí a dalších neprůjezdných míst.

Později prošel design některými změnami a vylepšeními a mechanismus se začal používat i v jiných typech automobilů. Použití zámku umožnilo lepší realizaci výkonu motoru, eliminaci prokluzu, zkrácení doby rozjezdu z klidu a zvýšení ovladatelnosti v zatáčkách. Moderní automobilová technika využívá různé typy a druhy volných diferenciálů a jejich ovládání.

Typy diferenciálů
Diferenciál je převodový prvek. Existuje řada typů: podle umístění, podle typu převodu, podle typu zamykání.

Místo:
· u vozidel s pohonem zadních kol – ve skříni zadní nápravy;
· u vozidel s pohonem předních kol – v převodovce;
· Vozidla s pohonem všech kol mají diferenciály v přední a zadní skříni a mohou také obsahovat přídavný spínací mechanismus v rozdělovací převodovce.

Ukázat:
· kónické – častěji používané jako mezikolové pneumatiky;
· válcová – instalovaná mezi nápravami;
· Šnekové převody jsou univerzální a lze je použít v různých provedeních.

1. Nucený – blokován nezávisle řidičem po úplném zastavení vozu. Aretace se provádí pomocí spojky, která může být hydraulická, elektronická, mechanická nebo pneumatická. Tento typ blokování vám umožňuje překonat vážné překážky. Ale při jízdě na rovnou silnici musí být zámek odstraněn, jinak můžete urychlit selhání systému pohonu spojky.
2. Automatická – má několik typů provedení, je samosvorná.
Provedení kotouče – má třecí kotouče, které jsou připevněny ke karoserii a hřídeli nápravy. Působí jako rotace pomalejší.
Samosvorný mechanismus šnekového převodu se díky svým vlastnostem zablokuje při zvýšení rozdílu točivého momentu. Absence elektroniky dělá tento typ vcelku spolehlivým a snadno ovladatelným.

Elektronické zamykání je instalováno ve vozidlech vybavených systémem kontroly trakce. Jeho činnost spočívá v brždění prokluzujícího kola, díky tomuto brždění je točivý moment rozdělován rovnoměrně a kolo se spojkou dostává potřebnou sílu pro pohyb.

Viskózní spojka obsahuje ve svém provedení perforované kotouče, které jsou umístěny v samostatném pouzdře naplněném silikonovou kapalinou. Jak se rychlost otáčení zvyšuje, kapalina houstne, což způsobuje zablokování diferenciálu. V dnešní době se často nepoužívají.

Konstrukční vlastnosti diferenciálů procházejí z generace na generaci změnami. Zkušenosti ukazují, že nejoblíbenější a nejefektivnější jsou systémy vybavené Traction Control, tedy s protiskluzovým mechanismem a elektronicky řízeným diferenciálem. Zejména pokud mluvíme o městském autě. Ale pro jednotlivé úkoly v cross-country schopnosti a rychlosti je na výběr.