Lexikón: Diferenciál, alebo štyri sú viac ako dve

Prinášame vám pokračovanie článku, ktorého prvú časť nájdete v predchádzajúcom čísle. Venujeme sa v ňom konštrukcii a princípu fungovania rôznych typov diferenciálu. V prvej časti sme sa bližšie pozreli na otvorený aj samosvorný diferenciál a pridali sme poznatky o aktívnych diferenciáloch. V tomto čísle pokračujeme diferenciálom typu Torsen a na záver sme si nechali najpoužívanejšie typy medzinápravových diferenciálov, resp. medzinápravových spojok.

Torsen

Kým lamelový diferenciál reaguje na rozdiel otáčok, Torsen je citlivý na rozdiel krútiaceho momentu. Z technického hľadiska na dosiahnutie svornosti využíva trenie v skrutkovom ozubení planétových kolies a satelitov. Pre väčšinu ľudí bez technického vzdelania je však zaujímavejšie, že Torsen sa využíva ako nápravový, ale aj ako medzinápravový diferenciál. A tiež, že poznáme typy A, B a C.

Typ A je kombináciou priameho ozubenia, závitovky a závitovkových kolies. Je to diferenciál so symetrickým delením krútiaceho momentu a používa sa obvykle ako diferenciál zadnej poháňanej nápravy alebo ako medzinápravový. Mechanizmus je usporiadaný ako závitovkové súkolesie so šikmým ozubením Invex. Pokiaľ sa auto pohybuje v priamom smere a obe kolesá idú po rovnakom povrchu s dobrou adhéziou, diferenciál rozdeľuje krútiaci moment v pomere 50:50. Jeho výhodou je, že dokáže prenášať niekoľkokrát vyšší krútiaci moment na koleso s lepšou trakciou, nie však 100 %. Pomer delenia sa označuje ako TBR (Torque Bias Ratio), je daný konštrukciou Torsenu a počas životnosti sa nemení. Hodnota TBR môže byť v rozmedzí 2,5:1 až 5:1. Jeho nevýhodou je, že ak sa jedno z kolies dostane do vzduchu, tak sa neuzamkne a bude sa správať ako otvorený diferenciál. Pretože ak sa nulový moment znásobí TBR, moment na druhom kolese bude stále nulový. Vyznačuje sa jednoduchosťou a bezúdržbovosťou.

Typ B je takisto symetrický, avšak namiesto závitovky a závitovkových kolies využíva satelity a centrálne kolesá, ktoré majú rovnobežné osi. Využíva sa ako diferenciál prednej nápravy, dnes aj pod označením ATB a relatívne často.

Typ C je medzinápravový asymetrický diferenciál, konštrukčne ide o planétové súkolesie. Za bežných podmienok delí krútiaci moment asymetricky medzi prednú a zadnú nápravu, teda v pomere inom než 50:50. Asymetrické delenie je spôsobené rozložením sily na obvode satelitu.

Haldex

Tento pôvodne švédsky systém pripojiteľného pohonu zadnej nápravy pomocou medzinápravovej spojky sa mnohým spája s koncernom VW Group, pretože prvým autom, ktoré ho využívalo, bol Volkswagen Golf 4Motion z roku 1998. Dnes táto chránená značka patrí americkej spoločnosti Borg Warner, systém používa mnoho automobiliek a vyvinul sa už do 6. generácie. Haldex mal pôvodne predstavovať alternatívu k mechanickým stálym pohonom oboch náprav, mal byť lacnejší a šetriť palivo. V začiatkoch mal problém so stabilitou pri rýchlych prejazdoch zákrut, nakoľko elektronika nestíhala ovplyvňovať rýchlosť otáčania kolies, avšak príchod ďalších generácií tento problém vyriešil. Haldex sa v prvej generácii skladal z viaclamelovej spojky, olejového čerpadla, regulačného ventilu a riadiacej jednotky.

Systém bol uložený medzi kardanovým hriadeľom a rozvodovkou a fungoval tak, že kolesá zadnej nápravy pripojil až v momente, keď výraznejšie preklzávali predné. Pri normálnej jazde auto poháňali iba predné kolesá, keď došlo k preklzu aspoň o štvrť otáčky, vznikol tlak na lamely spojky, tá sa zopla a do pohonu pripojila zadné kolesá. Elektronika pomocou ventilu rozdeľovala výkon v potrebnom percentuálnom pomere, pričom maximum bolo 50:50. Druhá generácia, ktorá bola predstavená v roku 2002, priniesla plynulejší prenos krútiaceho momentu a samotné prepojenie oboch náprav prebiehalo rýchlejšie. Tretia generácia už dokázala fungovať proaktívne, a teda dokázala zadné kolesa pripojiť skôr, než došlo k preklzu predných. Štvrtá generácia zapájala zadné kolesá na základe množstva vstupných informácií dodávaných elektronikou a dokázala tak neustále efektívne regulovať tok krútiaceho momentu. Dokázala už pracovať aj v kombinácii s uzamykateľným zadným diferenciálom. Piata generácia z roku 2012 priniesla jednoduchšiu konštrukciu aj nižšiu hmotnosť. Výrobca systém dodnes dodáva vo viacerých výkonnostných verziách – podľa množstva Nm, ktoré dokáže preniesť na zadné kolesá. Aktuálne sa používa už aj najmodernejšia 6. generácia.

xDrive a Quattro

Na záver ešte v skratke k systémom od BMW a Audi. Tak xDrive, ako aj Quattro sú systémy pohonu oboch náprav využívajúce medzinápravové diferenciály. Veľmi „nahrubo“ povedané –  primárny rozdiel bol v tom, že zatiaľ čo Audi Quattro rozdeľovalo pohon prostredníctvom Torsenu, medzi prednú a zadnú nápravu štandardne v pomere 50:50, xDrive pomocou lamelovej spojky variabilne menil pomer dodávaného krútiaceho momentu na obe nápravy, pričom štandardne udržiaval pomer dopredu 40 %, dozadu 60 %.

Časom sa však oba systémy menili, modifikovali a dopĺňali, dnes je realita omnoho zložitejšia a budeme sa jej bližšie venovať inokedy v samostatnom článku. Na tomto mieste spomenieme už iba to, že BMW aj Audi v súčasnosti využívajú rôzne spôsoby pohonu oboch kolies, v závislosti od konkrétneho modelu. Obaja výrobcovia napríklad ponúkajú od Haldexu pre lacnejšie modely, až po čisto elektrické systémy pre svoje elektromobily.

Lexikón: Diferenciál, alebo menej je viac a niekedy naopak