Diferenciál hraje zásadní roli při tlačení nebo tažení vozu v přímém směru a efektivním a pohodlném pohybu v zatáčce. V podstatě je to zařízení, které umožňuje dvěma stranám nápravy pracovat při různých rychlostech. V závislosti na tom, kterým směrem se vůz zatáčí, a jeho konfiguraci s pohonem předních, zadních nebo všech kol, rozděluje výkon z hnacího ústrojí na kola.
Bez diferenciálu by bylo zatáčení docela otravné. Když se auto otáčí, vnější a vnitřní kolo se točí různými rychlostmi. Vnější kolo se otáčí rychleji, protože má o něco delší dráhu než vnitřní kolo. Bez diferenciálu, který by vyřešil výkon mezi dvěma pneumatikami, a pouze zohlednění rozdílu v rychlosti, když není výkon aplikován, by to způsobilo velký hluk pneumatiky, protože vnitřní pneumatika by se protáčela rychleji, než je potřeba. . Absence diferenciálu by také výrazně rozšířila poloměr otáčení vozidla, což by z něčeho tak jednoduchého, jako je jízda přes úzké parkoviště, udělalo velkou bolest v krku.
Naštěstí více než 100 let automobilového výzkumu a vývoje pomohlo neustále zdokonalovat a modernizovat diferenciály, aby se usnadnilo řízení a v určitých situacích dokonce zlepšila trakci, například na závodní dráze v motorsportu. Pomáhají také v terénu tím, že zajišťují, že nákladní vozy mohou snadno přejíždět velké překážky. Pojďme diskutovat nejen o tom, co je diferenciál a jak funguje, ale o různých běžných typech, které existují.
Diferenciál přebírá výkon přicházející z motoru přes hnací ústrojí a rozděluje jej mezi kola, která má ovládat. U vozu s pohonem předních kol tvoří diferenciál a převodovka jedna jednotka, označovaná jako transaxle. U vozů s pohonem zadních kol má nejběžnější konfigurace motor a převodovku vpředu s diferenciálem vzadu, který rozděluje výkon mezi dvě zadní kola.
U aut s pohonem všech kol nebo všech čtyř kol je nejběžnějším způsobem rozdělení výkonu pomocí rozdělovací převodovky připojené k převodovce, která posílá určité množství výkonu na zadní kola a zbytek na přední kola. Některé mají nastavení pro změnu množství energie, kam jde, ale to je blog na jiný den.
Transaxle však nejsou jen pro pohon předních kol, protože existují i u vozů s pohonem zadních kol. Vše závisí na výrobcem navrženém vyvážení hmotnosti a balení. Nejnovější Aston Martin Vantage má vpředu 4,0litrový V8 se dvěma turbodmychadly, ale převodovka a diferenciál vzadu jsou zapouzdřeny v transaxli. Stejně jako závodní vůz Lexus RC F GT3. Motor Porsche 911 je za zadními koly a převodovka s rozvodovkou sedí před ním mezi zadními koly. Divoké, že?
Nejjednodušší způsob, jak to vysvětlit, je podívat se na auto s pohonem zadních kol. Otáčivý pohyb hnacího hřídele se dostává ke vstupnímu pastorku uvnitř skříně diferenciálu. Tím se otáčí věnec, ke kterému je připojen samotný diferenciál, který pak prostřednictvím řady ozubených kol otáčí zadními hnacími hřídeli. Poměr mezi vstupním pastorkem a ozubeným věncem je konečný převodový poměr, známý také jako poměr zadní nápravy. Pokud je konečný převodový poměr výkonově zaměřený 3,73 (alespoň pokud jde o BMW z počátku 2010), znamená to, že ozubený věnec má 3,73krát více zubů než vstupní pastorek.
Když je všechno ostatní stejné, jako je stejná šestistupňová manuální převodovka BMW 128i z roku 2011, budou otáčky na každém z převodových stupňů vyšší, než by tomu bylo při převodu 3,23. Pro jejich určení jsou však ve hře další faktory, jako je změna převodu převodovky.
Existují tři běžné typy diferenciálů:otevřený, s omezeným prokluzem a uzamčený.
Otevřený diferenciál je nejběžnějším typem a jeho výroba je nejméně nákladná. V podstatě rozděluje výkon mezi hnací kola, i když v případě prokluzu je více výkonu posíláno na prokluzující kolo, které má menší trakci. Je to něco jako elektřina, protože v ní vždy jde cestou nejmenšího odporu. To je často napraveno elektronickou kontrolou trakce, i když to není vždy nejefektivnější způsob, jak zlepšit trakci.
Na druhou stranu diferenciál s omezeným prokluzem (LSD) přivádí výkon do pneumatiky větší trakcí nebo odporem, takže se lépe vymaní ze scénáře s nízkou trakcí, jako je šplouchání louže nebo přejíždění místa. led.
Uzavřený diferenciál začíná jako otevřený diferenciál, ale když je ovládán elektrickým nebo pneumatickým systémem, rozděluje výkon rovnoměrně, 50/50, mezi dvě hnací kola. To je dobré pro udržení záběru na pneumatiku s trakcí, nebo i když je jedno kolo zavěšeno nad zemí. Kolo, které je v kontaktu se zemí, bude stále pohánět vozidlo vpřed.
Při uzamčení se však poloměr otáčení vozidla značně zvětší a pneumatiky připojené k uzamčenému diferenciálu přeskakují a cvrlikají, protože se otáčejí stejnou rychlostí. Když je diferenciál odemčen, umožní různé rychlosti kol, ke kterým dochází při zatáčení, a vrátí se zpět k vlastnostem otevřeného diferenciálu.
Svařovaný diferenciál, který je běžný opravdu jen v driftování, je jako uzamčený diferenciál, který nejde odemknout. Hnací kola mají vždy rozdělení výkonu 50/50, což je dobré pro vytváření vyhoření a přivedení vozu do driftu, ale opět to může být nepříjemné, když nastane zatáčení v situacích bez driftování.
Existují dva běžné typy diferenciálů s omezeným prokluzem, které je třeba prodiskutovat:spojkový typ a mechanický typ (také známý jako šroubovicový diferenciál s omezeným prokluzem). Existuje také viskózní typ, ale ten si necháme pro budoucí blog.
Spojkový typ je obvykle určen spíše pouze pro použití na dráze a přichází ve formě jednosměrných, jednoapůlcestných nebo dvoucestných variant. Spojkovým typem máme na mysli, že uvnitř diferenciálu jsou spojkové sady, které se spojí a posílají stejné množství výkonu na každé ze zadních kol. Rychlost, se kterou se spojkové kotouče zablokují a posílají stejné množství energie na každé kolo, se nazývá rychlost zablokování. Obvykle platí, že čím přísnější je míra blokování, tím přesnější a zručnější musí být vstupy.
Jednosměrný diferenciál blokuje zadní kola při akceleraci. Dvoucestný diferenciál blokuje zadní kola při zrychlování a zpomalování. Jednobodový pěticestný diferenciál je střední cesta s méně přísnou mírou blokování.
Mechanický diferenciál s omezenou svorností používá převody místo spojek k přenosu výkonu na kolo s větší trakcí a poté jej couvá, když se trakce zvyšuje, odpor se snižuje a prokluz se rozpouští. Běžné typy šroubovicových diferenciálů jsou Torsen (zkratka pro snímání točivého momentu) a Wavetrac, z nichž každý používá své vlastní jedinečné, patentované způsoby omezení prokluzu.
Na výběr je tolik odrůd a nuancí, takže vše závisí na aplikaci. Krása skříňky (běžný termín pro uzávěrku diferenciálu) spočívá v tom, že řidič se aktivuje, když se zamyká. Ne všechny skříňky jsou však stejné, protože některé se odemknou, pokud se vozidlo pootočí dozadu, zatímco některé zůstanou zajištěné.
Pokud jde o diferenciály s omezenou svorností, mechanický typ je nejběžnější, pokud jde o to, co si spotřebitelé mohou koupit v showroomu. Začnou však zaostávat z hlediska výkonu, pokud jde o co nejefektivnější přenos výkonu na asfalt, což je místo, kde vstupuje do hry spojkový diferenciál. Spojkové diferenciály však vyžadují údržbu zahrnující výměnu spojek, zatímco obvykle jedinou údržbu, kterou mechanické diferenciály vyžadují, je výměna kapaliny.
Pak se ale některé diferenciály s omezenou svorností elektronicky uzamknou, což znamená, že pokud někdo chce při výjezdu ze zatáčky při výjezdu ze zatáčky ve scénáři výkonné jízdy utlumit, elektronicky svorný diferenciál to udělá efektivněji než konvenční mechanický diferenciál. . Dobrým příkladem toho je Active M diferenciál BMW, který používá různé vstupy, jako je vstup plynu, stáčivé otáčky, rychlost kola a celková rychlost, aby určil, kdy je nejlepší uzavřít diferenciál pro optimální výkon.
Opět, bez ohledu na konstrukci každého diferenciálu, myšlenkou je posílat výkon na jedno z hnacích kol připojených k přední nebo zadní nápravě. Některé jsou více zaměřeny na pohodlí a cenu (zamýšlené slovní hříčkou), zatímco jiné jsou zaměřeny na optimální výkon. Pak je tu velká střední cesta, která má určitou rovnováhu mezi těmito dvěma.
Pokud je to všechno stále trochu nejasné, nebojte se, naši kolegové z Recurrent Media ve společnosti Donut Media dát dohromady vynikající video, které je úžasnou vizuální ukázkou toho, jak funguje diferenciál.
Nakonec se podívejte na toto video od Engineering Explained získat trochu více vizuálních znalostí o rozdílech mezi spojkovým a šroubovým diferenciálem s omezeným prokluzem:
