W każdym samochodzie mamy zainstalowany silnik. To jest oczywiste, gdyż
on to właśnie odpowiedzialny jest za osiągi naszego pojazdu. Moment
obrotowy i moc to dwie wartości określające parametry jego pracy.
Podczas jazdy przekazywane są one poprzez skrzynię biegów na koła. Zanim
jednak siła napędowa dotrze do kół i zostanie przeniesiona na asfalt,
przechodzi przez element, bez którego nie byłoby możliwe poruszanie się
naszym samochodem. Jest to właśnie mechanizm różnicowy zwany również
dyferencjałem. Jaka jest jego zasada i kiedy jest ona przydatna?
Podczas jazdy na wprost wszystkie koła przebywają tę samą drogę,
czyli mają tę samą prędkość obrotową. Jednak, gdy dokonamy skrętu, koła
zaczynają się toczyć z różnymi prędkościami obrotowymi. Podczas jazdy po
łuku, koło wewnętrzne kręci się wolniej od koła zewnętrznego a w
samochodach z napędem na obie osie prędkość kół przednich jest większa
niż tylnych. Aby zapobiec wszelkim naprężeniom, jakie powstałyby w
czasie takiej sytuacji przy stałym rozdziale napędu na sztywną oś,
używany jest właśnie mechanizm różnicowy. Pozwala on na dostosowanie się
prędkości kół napędzanych do różnych wartości, poprzez płynny rozdział
napędu z jednego koła na drugie. Sama budowa tego mechanizmu jest dość
skomplikowana i występuje kilka rozwiązań technicznych, jednak zasada
działania jest prosta i w każdym przypadku taka sama.
Podczas jazdy na wprost każde koło napędzane dostaje około 50%
wartości napędu oscylującego na daną oś. Celowo użyte zostało określenie
około, gdyż oba koła mają różnicę w oporach ( łożyska w kole i ich
stopień zużycia, stopień zużycia ogumienia, itp.) zawierającą się w
przedziale dziesiątych części procenta. Można, więc użyć określenia, że
jest wartość zbliżona do 50%. Gdy jednak dokonamy skrętu i nasz pojazd
znajdzie się w sytuacji jazdy po łuku, koła zewnętrzne otrzymują
znacznie mniej napędu niż koła wewnętrzne, na które to zostaje
przeniesiona prawie cała jego wartość. Gdy poruszamy się po nawierzchni o
przyczepności identycznej dla obu kół sytuacja jest pod kontrolą,
jednak, gdy okaże się, że koło wewnętrzne napotka nawierzchnię o
mniejszej przyczepności, koło zaczyna się ślizgać, co w końcowym
rozrachunku może doprowadzić do zwalniania (nie przyspieszamy w takim
momencie) lub nawet utraty stabilizacji toru jazdy.
Sytuacja ta ma miejsce również podczas ostrego przyspieszania
samochodem z napędem na jedną oś, który wyposażony jest w silnik o
wysokiej wartości mocy i momentu. Podczas gwałtownego ruszenia jedno z
kół napędzanych traci przyczepność i buksuje do momentu zrównoważenia
się siły lub naszej celowej reakcji w postaci przymknięcia przepustnicy.
W przypadku wykorzystywania samochodu do sportu nie może ona mieć miejsca gdyż tracimy w ten sposób cenną moc i sekundy.
Aby zapobiec wyżej wymienionym przypadkom stosuje się szperę,
czyli mechanizm różnicowy o zwiększonym tarciu wewnętrznym. Blokada
mechanizmu różnicowego pozwala na wcześniejsze ustalenie wartości
procentowej napędu rozdzielanego pomiędzy koła. Krótko mówiąc szpera 40%
oznacza, że 40% napędu idzie na koło o dobrej przyczepności a 60% na
koło będące w poślizgu. Pozwala to na stałe przenoszenie, choć
częściowej siły napędzającej na jedno z kół. W tym przypadku, bez
względu na to czy koło, na które przekazywana jest większa siła zaczęło
się ślizgać, nasz samochód stale będzie przyspieszać.
Zastosowanie szpery w większości przypadków zaowocuje poprawionym
zachowaniem się samochodu na drodze podczas jazdy i większą
przewidywalnością jego reakcji w czasie poślizgów. Oczywistym jest
również poprawione przyspieszanie, zwłaszcza ze startu zatrzymanego lub
na śliskich nawierzchniach. Za wadę lub pewien dyskomfort uznać należy
natomiast większą siłę, jaką musimy użyć do skrętu kierownicą.
Ogólnie dostępne na rynku szpery, możemy podzielić na dwie grupy:
- mechanizmy o ograniczonym poślizgu
- dyferencjały o konstrukcji helikalnej
Mechanizmy o ograniczonym poślizgu nazywane są LSD - Limited Slip
Diferencjal. W ich przypadku blokowanie dyferencjału odbywa się za
pomocą trących o siebie metalowych płytek lub wiskozowych tarcz
obracających się w lepkiej cieczy - dyferencjał lepkościowy. Są to dość
mało skomplikowane w budowie konstrukcje, które mają ogromną zaletę -
można ingerować w ich procentowy stopień blokowania napędu. Dokonuje się
tego poprzez dołożenie trących o siebie płytek, podłożenie podkładek
bądź regulacje śrubą. W ten prosty sposób możemy dostosować szperę do
naszych indywidualnych potrzeb lub nawierzchni, po której porusza się
samochód. W przypadku szpery lepkościowej regulacja jest bardziej
banalna. Po prostu zwiększa się lub zmniejsza ciśnienie płynu
znajdującego się w mechanizmie. Dzięki temu może ona być sterowana
elektronicznie, co pozwala na płynną zmianę wartości blokady.
Mechanizm o ograniczonym uślizgu wewnętrznym reaguje na różnicę w
prędkości obrotowej kół, co jest w pewnym sensie wadą. W praktyce
wygląda to tak, że szpera zacznie zadziałać dopiero w momencie
wystąpienia poślizgu jednego z kół, co objawia się lekkim opóźnieniem
jej zadziałania. Również gwałtowne hamowanie może spowodować aktywację
szpery. W momencie, gdy jedno z kół ulegnie zablokowaniu, szpera wykryje
różnicę w prędkości obrotowej, i będzie starała się zablokować drugie
koło. Może to doprowadzić do nieprzyjemnych sytuacji na drodze.
Drugą rodziną mechanizmów o zwiększonym tarciu wewnętrznym są
szpery o konstrukcji helikalnej. W rozwiązaniu tym sięgnięto po
jednokierunkową przekładnię z zębami w kształcie śruby, zwaną helikalną,
stąd też wzięła się nazwa tej grupy dyferencjałów. Najbardziej
cenionymi i znanymi są systemy: TorSen oraz ATB, który znajduje
zastosowanie w produktach firmy Quaife. Tak jak we wcześniej omawianych
rozwiązaniach, również i te rozwiązania mają swoje zalety i wady. Po
pierwsze, ze względu na większy stopień skomplikowania budowy są one
zdecydowanie droższe od mechanizmów ograniczających uślizg. Po drugie
nie mają one możliwości regulacji siły blokowania i aby zmienić ten
parametr, należy wymienić cały mechanizm. Jest to zarówno nieekonomiczne
jak i kłopotliwe. Mają jednak zaletę, która potrafi odsunąć wady w
cień. Szpery o ograniczonym poślizgu charakteryzowały się tym, że
blokowały ślizgające się koło, natomiast rozwiązanie helikalne
przekazuje nadwyżkę momentu obrotowego z koła, które utraciło
przyczepność na koło będące w stałym kontakcie z podłożem.
Odrębną grupą urządzeń starających się kontrolować rozdział napędu
na poszczególne koła, są systemy elektroniczne sztucznie symulujące
działanie blokady mechanizmu różnicowego. Zawansowana elektronika, na
podstawie sygnałów płynących z czujników umieszczonych przy kołach,
śledzi ich prędkość obrotową, i w przypadku wystąpienia uślizgu ingeruje
używając do tego układu hamulcowego. System ten spotykany jest coraz
częściej w seryjnych samochodach najnowszych generacji.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz