Mechanizmy różnicowe


http://www.audiblogpl.com/2014/09/mechanizmy-roznicowe.html
Mechanizm różnicowy jest urządzeniem niezbędnym w każdym samochodzie. Umożliwia ciągłe przekazywanie momentu napędowego na oba koła jednej osi, tak aby mogły się one obracać z różnymi prędkościami. Można to zaobserwować, podnosząc oś napędzaną i choćby ręcznie obracać jedno z kół. Jeżeli pozostawimy włączony bieg, wtedy drugie koło obróci się swobodnie w przeciwną stronę. Niestety, to samo zjawisko może wystąpić także w czasie jazdy, np. gdy jedno z kół napędzanych znajdzie się na bardzo śliskiej nawierzchni lub w czasie jazdy terenowej uniesie się i straci kontakt z podłożem. Zacznie się ono wtedy obracać, nie przekazując żadnego momentu napędowego. Drugie koło tej samej osi, mimo że stojące na przyczepnym podłożu, też nie przekaże wtedy praktycznie żadnego napędu.

Problem ów można rozwiązać, umieszczając w mechanizmie różnicowym blokadę – urządzenie łączące „na sztywno” obie wyjściowe półosie. Stosuje się ją jednak tylko w autach o zaawansowanych własnościach terenowych. Sztywną blokadę należy włączać w odpowiednim momencie, a potem nie wolno zapomnieć o jej włączeniu po wjechaniu na asfalt.

Rozwiązaniem uniwersalnym są mechanizmy różnicowe o zwiększonym tarciu, zwane z angielskiego LSD (limited slip differential) lub z niemieckiego „szperami” (sperrdifferential). Jest to rodzaj sprzęgła zabudowanego wewnątrz mechanizmu różnicowego i łączącego oba wały wyjściowe (np. półosie). Może mieć ono formę sprzęgła wielopłytkowego, którego płytki cierne związane są z obudową mechanizmu oraz z jego kołami koronowymi lub półosiami. Siła docisku płytek pochodzi zazwyczaj od wstępnie napiętych sprężyn oraz od sił wewnętrznych zazębień mechanizmu różnicowego. Pozwala to tworzyć różne charakterystyki tarcia (a więc i przekazywanie momentu obrotowego przez obciążone koło).

Podobnie działają ślimakowe mechanizmy różnicowe, a szczególnie ich specjalna odmiana, Torsen, wykorzystująca zjawisko różnicy sił tarcia w zazębieniu ślimakowym, w zależności od kierunku przepływu momentu. Mechanizm ów przekazuje kilkakrotnie większy moment napędowy na koło obciążone niż na koło, które nie ma żadnego oporu.

Inną charakterystykę mają mechanizmy różnicowe ze zwiększonym tarciem z zabudowanym wewnątrz sprzęgłem wiskotycznym. W tym przypadku moment napędowy na kole obciążonym pojawi się dopiero wtedy, gdy przeciwne koło zacznie się zdecydowanie obracać i będzie on wzrastać wraz ze zwiększaniem różnicy prędkości obrotowych.

Kolejne rozwiązania dyferencjałów ze zwiększonym tarciem wykorzystują wewnętrzne mechanizmy krzywkowe, urządzenia hydrauliczne generujące siłę docisku elementów ciernych, albo wspomagają się hamulcami, przyblokowującymi zbyt swobodnie obracające się koła. W każdym przypadku służy to poprawieniu trakcji samochodu w trudnych, zmiennych warunkach drogowych lub podczas jazdy sportowej.

Po co i ile dyferencjałów się montuje?

Bez mechanizmu różnicowego jeździć nie można, gdyż na łuku każde koło pokonuje inną drogę i gdyby sztywno połączyć te napędzane, któreś musiałoby znajdować się w poślizgu. W samochodzie z napędem jednej osi potrzebny jest jeden dyferencjał. Natomiast w aucie z napędem czterech kół stosuje się dwa lub trzy mechanizmy różnicowe. Ten trzeci, zwany międzyosiowym, potrzebny jest wtedy, gdy auto ma stały napęd 4×4, a jeździ także na nawierzchniach o dobrej przyczepności. Wtedy dla poprawy trakcji mechanizm o zwiększonym tarciu stosuje się właśnie w dyferencjale międzyosiowym, a także czasami w tylnym, natomiast bardzo rzadko w przednim – najczęściej tylko w zastosowaniach sportowych.

Wartości procentowe…

Producenci często podają, „ile procent” ma ich mechanizm różnicowy ze zwiększonym tarciem. Oznacza to, że urządzenie zdolne jest przenosić tyle właśnie procent momentu napędowego z jednego wału wyjściowego na drugi. Oczywiście, most napędowy bez dyferencjału byłby „stuprocentowy”, a zwykły, tzw. otwarty dyferencjał jest „zeroprocentowy”. Pamiętajmy jednak, że urządzenia ze zwiększonym tarciem mają zazwyczaj skomplikowane charakterystyki, które trudno opisać jedną wartością liczbową.

Audi montuje międzyosiowy mechanizm różnicowy z kołami koronowymi w modelach z silnikiem umieszczonym wzdłużnie (A4,A5,A6,A7,A8,Q5,Q7) natomiast w modelach gdzie silnik umieszczony jest poprzecznie montowane jest sprzęgło Haldex obecnie już V generacji (A1 quattro,A3,TT,Q3). W R8 stosowane jest Sprzęgło Wiskotyczne.
Do 2010 roku Audi montowało w swoich samochodach z silnikiem umieszczonym wzdłużnie samoblokujący się mechanizm różnicowy Torsen. Przy okazji debiutu Audi RS 5 zaprezentowano „nowe” quattro, wyposażone w centralny układ różnicowy z kołami koronowymi oraz selektywne sterowanie rozkładem momentu obrotowego, to kolejna ewolucja tego napędu.

Torsen
Stożkowy mechanizm różnicowy
Międzyosiowy mechanizm różnicowy z kołami koronowymi