Diferencial. Kaj je to in zakaj se uporablja?
Motor z menjalnikom ni dovolj za vožnjo avtomobila. Diferencial je potreben tudi za premikanje koles.
Preprosto povedano, diferencial služi temu, da se kolesa na gnani osi ne vrtijo z enako hitrostjo. Z bolj znanstvenimi izrazi je naloga diferenciala nadomestiti razliko v frekvenci vrtenja kardanskih gredi koles pogonske osi, ko se premikajo po gosenicah različnih dolžin.
Diferencial se pogosto imenuje diferencial, iz besede diferencial. Zanimivo je, da to ni izum začetka avtomobilske dobe. Diferencial so izumili Kitajci pred stoletji.
Za zavijanje
Ideja diferenciala je omogočiti avtomobilu zavijanje. No, na pogonski osi, ko avto zavija, mora zunanje kolo prevoziti večjo razdaljo kot notranje kolo. To povzroči, da se zunanje kolo vrti hitreje kot notranje kolo. Diferencial je potreben za preprečitev vrtenja obeh koles z enako hitrostjo. Če ga ne bi bilo, bi eno od koles pogonske osi drselo po cestišču.
Glejte tudi Zgibi avtomobilskega pogona – kako voziti, ne da bi jih poškodovali
Diferencial tega ne le preprečuje, temveč preprečuje tudi neželene obremenitve v menjalniku, ki lahko posledično vodijo do okvar, povečane porabe goriva in povečane obrabe pnevmatik.
Zasnova mehanizma
Diferencial je sestavljen iz več stožčastih zobnikov, zaprtih v vrtljivem ohišju. Povezan je s kronskim kolesom. Prenos navora z menjalnika (in z motorja) na pogonska kolesa se zgodi, ko tako imenovana udarna gred poganja omenjeni obročni zobnik preko posebnega hipoidnega zobnika (ima zasukane osi in lokaste zobne linije, kar omogoča prenos velike obremenitve).
Pri vozilih s pogonom na prednja kolesa ima zobnik ravne ali vijačne zobe, ki se nahajajo vzdolž zunanjega oboda gredi. Tovrstna rešitev je enostavnejša in cenejša za izdelavo in delovanje (diferencial je kombiniran z menjalnikom), kar pojasnjuje, zakaj na trgu prevladujejo vozila s sprednjim pogonom.
Glejte tudi Power Always on Four Wheels, ki je pregled pogonskih sistemov 4×4.
Pri vozilih s pogonom na zadnja kolesa je diferencial skrit v posebnem kovinskem ohišju. Dobro je viden pod podvozjem – med pogonskimi kolesi je značilen element, imenovan zadnja os.
Na sredini je križ, na katerem so nameščeni zobniki, imenovani sateliti, saj se vrtijo okoli tega elementa v smeri vožnje, kar povzroči vrtenje zobnikov, ki posledično prenašajo pogon na kolesa avtomobila. Če se kolesa vozila vrtijo z različnimi hitrostmi (na primer, vozilo zavija), se sateliti še naprej vrtijo na rokah pajka.
Brez zdrsa
Vendar je včasih diferencial težko izvesti. To se zgodi, ko je eno od koles vozila na spolzki površini, kot je led. Diferencial nato prenese skoraj ves navor na to kolo. To je zato, ker mora kolo z najboljšim oprijemom uporabiti več navora za premagovanje notranjega trenja v diferencialu.
Ta problem je bil rešen pri športnih avtomobilih, zlasti pri vozilih s pogonom na vsa kolesa. Ta vozila običajno uporabljajo diferenciale z visokim uporom, ki lahko z najboljšim oprijemom prenesejo večino navora na kolo.
Zasnova diferenciala uporablja sklopke med stranskimi zobniki in ohišjem. Ko eno od koles izgubi oprijem, začne ena od sklopk s svojo silo trenja nasprotovati temu pojavu.
Glejte tudi Turbo v avtu – več moči, a tudi težav. Vodnik
Vendar to ni edina rešitev prenosa, ki se uporablja v vozilih 4×4. Večina teh vozil ima še vedno sredinski diferencial (pogosto imenovan sredinski diferencial), ki kompenzira razliko v hitrosti vrtenja med gnanimi osemi. Ta rešitev odpravlja nastanek nepotrebnih napetosti v menjalniku, ki negativno vplivajo na vzdržljivost prenosnega sistema.
Poleg tega sredinski diferencial razporeja tudi navor med sprednjo in zadnjo os. Za izboljšanje oprijema ima vsak samospoštljiv SUV tudi menjalnik, t.j. mehanizem, ki poveča navor, ki se prenaša na kolesa, na račun hitrosti.
Nazadnje, za najbolj navdušene športne terence so zasnovani avtomobili, opremljeni s sredinskimi diferenciali in zaporami diferenciala.
Po mnenju strokovnjaka
Jerzy Staszczyk, mehanik iz Słupska
Diferencial je stalni element avtomobila, vendar le, če je pravilno uporabljen. Na primer, ne dobi nenadnih zagonov s škripanjem pnevmatik. Seveda, starejši kot je avtomobil, bolj je dotrajan njegov pogonski sistem, vključno z diferencialom. To je mogoče preizkusiti tudi doma. Dvigniti morate le del avtomobila, kjer so pogonska kolesa. Po prestavljanju katere koli prestave zavrtite volan v obe smeri, dokler ne začutite upora. Pozneje kot začutimo upor, večja je stopnja obrabe diferenciala. Pri vozilih s pogonom na prednja kolesa lahko taka zračnost kaže tudi na obrabo menjalnika.
Wojciech Frölichowski
