Mechanizm różnicowy to ręczna skrzynia biegów, która pobiera energię z jednego wału wejściowego i rozprowadza ją między dwoma wałami wyjściowymi. Ten element jest niezastąpiony w samochodzie. Przekształca moment obrotowy generowany przez silnik na moment obrotowy niezbędny do faktycznego poruszania samochodem.
Główna funkcja umożliwia obracanie się każdego koła napędowego z inną prędkością. Ta umiejętność jest niezbędna do płynnego pokonywania zakrętów. Bez tego w grę wchodzi fizyka, której konsekwencji większość kierowców nie chce doświadczyć.
Mechanizm różnicowy wykonuje trzy różne zadania. Po pierwsze, przekazuje moc silnika bezpośrednio na koła. Po drugie, pełni funkcję końcowego etapu redukcji biegu. Funkcja ta ponownie zmniejsza prędkość przekładni, zanim energia ta zostanie przekazana na powierzchnię drogi. Po trzecie, przenosi moc, biorąc pod uwagę fakt, że koła wewnętrzne i zewnętrzne pokonują różne odległości.
Dlaczego Twój samochód potrzebuje mechanizmu różnicowego
Koła samochodu muszą obracać się z różnymi prędkościami, szczególnie podczas skręcania. Prędkość równa się odległości podzielonej przez czas. Koło zewnętrzne pokonuje większą odległość w tym samym czasie niż koło wewnętrzne. Dlatego koło zewnętrzne musi obracać się szybciej.
W przypadku kół nienapędowych nie ma to znaczenia. W pojeździe z napędem na tylne koła przednie koła nie są ze sobą połączone. Obracają się niezależnie. To samo dotyczy tylnych kół w samochodzie z napędem na przednie koła. Brak połączenia mechanicznego oznacza brak konfliktu.
Koła napędowe są zaprojektowane inaczej. Są one ze sobą połączone w taki sposób, że jeden silnik i skrzynia biegów mogą obracać oba koła. Gdybyś miał zdemontować mechanizm różnicowy, musiałbyś na stałe połączyć koła. Byliby zmuszeni obracać się z tą samą prędkością.
Zawracanie stałoby się trudne. Samochód stawiał opór skręcaniu. Co ważniejsze, spowodowałoby to poważne obciążenie pojazdu. Opony musiałyby się ślizgać, aby samochód mógł zmienić kierunek.
Nowoczesne opony i betonowe drogi powodują ogromne tarcie. Do poślizgu opony potrzeba dużej siły. Siła ta jest przenoszona przez półoś z jednego koła na drugie. Powoduje to duże obciążenie elementów osi. Części pękają pod takim obciążeniem.
Mechanizmy różnicowe, takie jak silniki i skrzynie biegów, wymagają do działania płynu smarującego. Olej ten zmniejsza tarcie i chłodzi przekładnie. Należy go okresowo sprawdzać i wymieniać w ramach regularnej konserwacji pojazdu. Zaniedbanie tego płynu prowadzi do przedwczesnego zużycia i ewentualnej awarii.
Mechanika toczenia
Kiedy samochód skręca, koło zewnętrzne porusza się po szerszym łuku. Koło wewnętrzne porusza się po bardziej stromej ścieżce. Różnica w odległości jest znacząca przy dużych prędkościach. Jeśli koła są zablokowane mechanicznie, koło o mniejszej przyczepności będzie się kręcić, a drugie będzie ciągnąć. Zjawisko to nazywane jest „odbijaniem” lub „gryzaniem” kół.
Standardowy otwarty mechanizm różnicowy rozwiązuje ten problem, umożliwiając przeniesienie momentu obrotowego na koło z najmniejszym oporem. Działa to dobrze na suchym asfalcie. Jednakże system zawodzi, gdy jedno koło znajduje się na lodzie lub luźnym żwirze. Samochód nie rusza, ponieważ mechanizm różnicowy przekazuje całą moc na kręcące się koło.
Tutaj z pomocą przychodzi mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu (LSD). Systemy te, znane również jako pozycjonowanie, ograniczają różnicę prędkości pomiędzy dwoma kołami. Zmuszają oba koła do utrzymania przyczepności. Zapewnia to lepsze przyspieszenie na wyjściu z zakrętów, szczególnie w niesprzyjających warunkach pogodowych.
Istnieje kilka rodzajów mechanizmów różnicowych o ograniczonym poślizgu. Sprzęgło cierne LSD wykorzystuje tarcze cierne do łączenia kół pod obciążeniem. LSD wykrywające moment obrotowy wykorzystują przekładnie planetarne do dystrybucji mocy w oparciu o opór. Systemy elektroniczne mogą symulować to zachowanie, uruchamiając hamulce na ślizgającym się kole.
Bez jakiegoś układu sterującego sprzęgłem szybkie pokonywanie zakrętów w nowoczesnych samochodach sportowych byłoby prawie niemożliwe. Mechanizm różnicowy nie jest tylko elementem pasywnym. Aktywnie kontroluje sposób przenoszenia mocy na drogę.
Konserwacja ma znaczenie
Płyn w mechanizmie różnicowym ma kluczowe znaczenie.
