Otevřené diferenciály jsou standardním nastavením většiny osobních automobilů. Jsou jednoduché. Jsou levné. Umožňují vám zatáčet bez opotřebení pneumatik.
Představte si otevřený diferenciál jako mechanismus, který rozděluje točivý moment motoru mezi dvě kola. Ale nedělá to stejně. Posílá sílu na kolo s nejmenší přilnavostí. To se může zdát jako nevýhoda. To je vlastně funkce pro každodenní ježdění.
Základní principy fungování
Otevřený diferenciál umožňuje otáčení levého a pravého kola různými rychlostmi. To je nutné při otáčení. Vnější kolo urazí větší vzdálenost než vnitřní kolo. Pokud by byla obě kola pevně spojena, vnitřní pneumatika by prokluzovala nebo by vozidlo v zatáčce uklouzlo na stranu.
Mezi hlavní komponenty patří věnec, pastorky a boční ozubená kola. Výkon pochází z hnacího hřídele nebo hřídele nápravy. Otočí ozubený věnec. Boční ozubená kola jsou spojena s hřídelemi náprav. Mezi nimi jsou umístěny satelity.
“Otevřený diferenciál umožňuje otáčení zadních kol nezávisle na sobě.”
Tato nezávislost je klíčová. Při jízdě v přímém směru se kola otáčejí společně. Satelity se neotáčejí kolem své vlastní osy. Jednoduše se otáčejí kolem středu.
Při otáčení se satelity začnou otáčet. Umožňují rychlejší protáčení vnějšího kola než vnitřního. Točivý moment zůstává stejný. Ale rychlost se liší. Tím se zabrání prokluzování pneumatik. Díky tomu je vůz stabilní.
Problém se spojkou
Tady to začíná být zajímavé. Otevřený diferenciál vždy posílá výkon na kolo s menším odporem. Představte si, že jedete po zasněžené silnici. Jedno kolo na ledě. Další na suchém asfaltu.
Kolo na ledu má téměř nulovou přilnavost. Diferenciál zachycuje tento nízký odpor. Posílá téměř veškerý výkon motoru do tohoto rotujícího kola. Kolo na suchém asfaltu má malý nebo žádný výkon. Zasekli jste se.
To je důvod, proč otevřené diferenciály nezvládají dobře off-road. Nejsou navrženy pro maximální přilnavost. Jsou navrženy tak, aby se plynule otáčely. Pokud potřebujete větší přilnavost, potřebujete jiný design. Diferenciál s omezeným prokluzem nebo uzávěrka diferenciálu mění tuto dynamiku. Ale to už je jiný příběh.
Mezitím si pamatujte toto základní pravidlo. Otevřený diferenciál upřednostňuje plynulé ovládání před trakcí. Funguje skvěle na suchém asfaltu. Selže, když jedno kolo ztratí kontakt s vozovkou.
Jak diferenciál rozděluje točivý moment
Přímý pohon je pro převodovku klamně jednoduchý. Obě hnací kola se otáčejí stejnou rychlostí. Pastorek je v záběru s věcovým kolem a k němu připojenou klecí nosiče. Uvnitř tohoto pouzdra jsou satelity (pastorková kola) nehybné vzhledem k pouzdru. Neotáčí se kolem své vlastní osy. Místo toho fungují jako pevný článek, který pevně spojuje boční ozubená kola se skříní, takže točivý moment je rovnoměrně rozdělen mezi obě boční ozubená kola.
Pak se otočíte.
Dynamika se okamžitě změní. Satelity uvnitř krytu se začnou otáčet kolem své vlastní osy. To umožňuje rozepnutí kol. Vnitřní kolo zpomaluje vzhledem ke karoserii a vnější zrychluje. Jedná se o mechanický kompromis, který umožňuje vozu zatáčet bez zničení zavěšení.
Tato konstrukce poskytuje konečný převodový poměr. Pamatujte, že převodovka má menší velikost než korunová převodovka. Toto je poslední násobení před přenosem výkonu na povrch vozovky.
Dekódování převodových poměrů koncového převodu
Pravděpodobně jste viděli čísla jako 4.10 ve specifikacích nebo jste o nich slyšeli diskutovat na dnech. Toto je konečný převodový poměr. Jde o jednoduchý výpočet: korunové kolo má 4,10krát více zubů než pastorkové kolo.
Toto číslo nefunguje izolovaně. Vynásobí se každým převodovým poměrem ve vaší převodovce.
Vyšší převodové poměry (např. 4,56 nebo 5,13) zvyšují točivý moment na kolech. Auto zrychluje rychleji už od začátku. Ale je tu kompromis. Obětujete spotřebu paliva a maximální rychlost. Motor se na dálnici otáčí rychleji, pro udržení rychlosti spálí více paliva.
Nižší převodové poměry (např. 3,23 nebo 3,55) dělají opak. Zvyšují převodové poměry pro lepší účinnost a vyšší potenciál nejvyšší rychlosti. Trpí však přetaktování. Abyste se rozjeli, musíte podřadit dříve.
Je to neustálý boj mezi trakcí a účinností.
Geometrie rotace
Když auto zatáčí, fyzika vyžaduje asymetrii. Vnější kolo urazí delší vzdálenost než vnitřní.
Pokud by byla kola pevně spojena, pneumatiky by prokluzovaly. Slyšeli byste skřípání pneumatik, předčasně by se opotřebovávaly a vůz by měl potíže s otáčením. Diferenciál řeší tento problém tím, že umožňuje, aby se boční ozubená kola otáčela různými rychlostmi.
Satelity v krytu fungují jako prostředníci. Otáčejí se kolem své vlastní osy, čímž vyrovnávají rozdíl v rychlosti. Samotné tělo se dále otáčí průměrnou rychlostí obou kol.
To je důvod, proč je pro sportovní jízdu často preferován diferenciál s omezenou svorností. Konvenční otevřený diferenciál přenáší výkon na kolo s nejmenším odporem. Pokud jedno kolo ztratí trakci, veškerá síla se přenese tam. Diferenciál s omezeným prokluzem způsobí, že se obě kola otáčí a udržuje vozidlo ve své linii.
Ale to už je jiný příběh. Prozatím si pamatujte: kroužek nastavuje základní točivý moment, pastorky zajišťují geometrii otáčení a boční ozubená kola posílají sílu do pneumatik.
Jednoduchá mechanika. Obtížné provedení.
