Kada neko kaže "diferencijal“, mnogi prvo pomisle na terence i na vožnju van asfalta. Međutim, prava istina je da svaki automobil ima diferencijal i bez tog sklopa teško da bismo vozilima mogli lako da upravljamo.
Na automobilu imate motor, imate menjač, ali on ne može da ide ako nemate ispravan diferencijal. Mnogi ljudi ne znaju šta je to, ne znaju čemu služi i ne znaju da mogu sami da ga pokvare, a da toga nisu ni svesni. Diferencijal je jedan od neopevanih junaka modernog dizajna automobila. Činjenica da su tihi tokom rada, da neprimetno rade svoj posao, da su ušuškani tačno iza pogonskog sklopa i i da u jako retkim slučajevima treba zamena, pomoglo im je da budu neopaženi kod ljudi.
"Svaki automobil ima diferencijal, nebitno da li je to prednji pogon ili zadnji, razlika je samo ta što je u prednjem pogonu u sklopu menjačke kutije, a u zadnjem pogonu je to izdvojeno u zasebno kućište", rekao je Luka Popović za emisiju SAT RTS. Diferencijal je sklop koji deli obrtni moment motora u dva smera, omogućavajući svakom točku ponaosob da se okreće različitom brzinom.
Kako radi diferencijal?
"Diferencijal je poslednji sklop između menjača i točkova, tu je da razdvoji, tačnije da omogući da se levi i desni pogonski točak vrte različitim brzinama", rekao je Luka i pokazao to na kontretnoj situaciji - Recimo, imamo jednu oštru krivinu i tu jasno je da će točkovi sa unutrašnje strane morati da pređu kraći put, a točkovi spolja da pređu duži put, šta se tu dešava?
"Ako bi prelazili isti put u toj krivini, unutrašnji točak bi morao da preskoči i to bi bila katastrofa i auto ne bi mogao da se vozi, zato je bitno da pogonskim točkovima, ovi koji su sa unutrašnje strane, diferencijal omogući da se oni u tom trenutku vrte sporije nego spoljašni točkovi. Pošto je pređeni put različite dužine različita je i brzina okretanja točkova", rekao je Luka i dodao:
"Kada idemo pravo tu onda diferencijal i ne treba. Može da se vozi na krutoj osovini. Kada dođemo do oštre krivine, recimo, desni točak mora radikalno da uspori, da stane u jednom položaju, i onda diferencijal tu radi, pogon i dalje postoji, ovaj drugi točak pokreće ceo auto, a prvi točak stoji. Da toga nema bukvalno bi skakao ceo automobil", naglasio je.
Diferencijali imaju tri osnovna zadatka:
- Da usmeravaju snagu iz motora na točkove
- Da funkcionišu kao finalni reduktor, usporavajući rotacionu brzinu transmisije pre nego što ona stigne do točkova
- Da prenose pogonsku silu na točkove u isto vreme im omogućavajući da se okreću različitim brzinama (po čemu je diferencijal i dobio ime)
Diferencijal je suština pogona automobila, bez njega ne može da se vozi, ali i ako izgleda veoma jednostavno, sa 3 zupčanika, on može da se pokvari.
Kako može da se pokvari diferencijal?
Svako može da vidi kako radi diferencijal na svom automobilu ako, recimo, parkira vozilo pored puta pa jedan točak ostane na asfaltu, a drugi na travi ili snegu. Kada se stisne naglo gas, motor neće lako pomeriti točak koji se nalazi na asfaltu, pošto ima neku vrstu otpora, ali zato će se ovaj točak koji nema otpor vrteti u prazno. Takođe, ovo je jedna situacija u kojoj može da se pokvari diferencijal.
"To bi bilo isto kao i na stazi ili u sportskoj vožnji: onaj unutrašnji točak, zbog naginjanja i prebacivanja mase automobila, recimo ponovo da uzmemo za primer onu oštru krivinu, je manje opterećen, dok su spoljni točkovi više opterećeni. Unutrašnji točak ostaje bez trakcije na podlogu, jer se auto nagnuo, i taj unutrašnji točak, prilikom običnog diferencijala, on će dobiti pogon, kreće da pali gumu, vrti, proklizava, ti ostaješ bez pogona i kvari se", naglasio je Luka.
"Takođe, može da se ne održava redovno, na vreme i to podrazumeva zamenu ulja u diferencijalu. Ljudi čak ne znaju da imaju ulje u diferencijalu", dodao je.
Od čega se sastoji diferencijal?
"Imamo dva planetarna zupčanika, zatim dva 'satelita' koji su povezani centralnim bosom, pinom, ili osovinom. Motor pokreće osovine sa spoljnih strana. Kućište prenosi pogon na zupčanike, a preko njih, odnosno spojke, pogon se prenosi na poluosovine i na točkove. Sklop je vrlo jednostavan. Međutim, ako se ne menja ulje, ono može izgubiti viskozitet tokom vremena i ispariti, što može dovesti do smanjenja nivoa ulja. Tada klizne komponente mogu se zaglaviti, što uzrokuje prestanak rada diferencijala i pretvaranje u krutu osovinu. Diferencijal tada postaje neupotrebljiv, a ukoliko se nastavi sa vožnjom, čak i uz dodavanje pritiska ili dinamične vožnje, postoji rizik da diferencijal potpuno pukne iznutra ili da se osujeti. Obično prvo puca mali satelit", rekao je Luka.
Kako vozači da znaju da imaju problem sa diferencijalom?
"Zvuk je najbolji način. Prvo se sluša, diferencijal počne da se čuje. Za razliku od ležaja točka on reaguje na davanje i puštanje gasa. Promena dinamike kretanja automobila, na pravcu ili krivine, treba da da neki zvuk, i to je znak da vam se pokvario ležaj na diferencijalu. Zujanje, vrlo iritantno, lako se čuje i reaguje na promenu tempa vožnje. Imamo varijantu da je kvar u samim zupčanicima i to možemo da proverimo prilikom skretanja da li se guma bori da hoće da preskoči", rekao je Luka za SAT RTS.
Klasični diferencijali
Klasični diferencijali - Kada se automobil kreće pravolinijski, oba pogonska točka se okreću istom brzinom. Ulazni pogonski zupčanik okreće tanjirasti zupčanik diferencijala i kavez ležaja, dok se nijedan od manjih pogonskih zupčanika unutar kaveza ne kreće. Obe strane zupčanika su efektivno fiksirane za kavez. Imajte u vidu da je ulazni pogonski zupčanik manji od tanjirastog; ovo je samim tim poslednja redukcija u okviru pogonskog sklopa. Verovatno ste čuli za termine kao što su "prenosni odnos zadnje osovine" ili "sistem zupčanika koji vrši konačan prenos snage na točkove". Oni se odnose na prenosni odnosu u diferencijalu. Ukoliko je odnos konačnog prenosa 4,10, onda tanjirasti zupčanik ima 4,10 puta više zubaca u odnosu na ulazni pogonski zupčanik. Kada automobil skreće, točkovi se moraju okretati različitim brzinama.
Diferencijali i prijanjanje
Klasičan diferencijal uvek primenjuje istu količinu obrtnog momenta na svaki točak. Postoje dva faktora koja određuju koliko obrtnog momenta može biti poslato na točkove: oprema i prijanjanje. U suvim uslovima, kada vozilo raspolaže visokim stepenom prijanjanja, količina primenjenog obrtnog momenta na točkove je ograničena motorom i sistemom zupčanika.
U situacijama kada je prijanjanje slabo, poput vožnje po ledu, količina obrtnog momenta je limitirana na najveći stepen koji neće izazvati proklizavanje točkova. Dakle, mada motor može da proizvede više obrtnog momenta, potrebno je adekvatno prijanjanje da bi obrtni moment mogao da se prenese na voznu podlogu. Ukoliko dodate gas nakon što točkovi počnu da proklizavaju, oni će samo proklizavati još brže.
Na ledu
Ukoliko ste već vozili po ledu, verovatno znate za trik koji će vam pomoći da lakše ubrzate: ako startujete u drugom stepenu prenosa, pa čak i trećem, umesto prvog, na točkove će zbog sistema zupčanika u menjaču biti poslato manje obrtnog momenta. Ovo će omogućiti lakše ubrzanje na ledu, bez proklizavanja točkova. Šta se dešava ukoliko jedan pogonski točak ima dobro prijanjanje, dok je drugi na ledu? E, sada smo stigli do problema koji muči klasične diferencijale.
Imajte na umu da klasičan diferencijal uvek isporučuje podjednak obrtni moment na pogonske točkove, a maksimalan stepen obrtnog momenta je ograničen na onaj koji neće izazvati proklizavanje točkova. Znamo da nije potrebna velika sila da guma prokliže na ledu. Šta ako točak s dobrim prijanjanjem dobija samo tu malu količinu obrtnog momenta, kojom je ograničen onaj drugi koji se nalazi na ledu? Pa, automobil se baš i neće pomeriti.
Terenska vožnja
Još jedan slučaj u okviru kojeg klasični diferencijali mogu upasti u nevolju je terenska vožnja. Ukoliko imate vozilo s pogonom na sve točkove, s klasičnim diferencijalima napred i pozadi, mogli biste da se zaglavite. Šta smo konstatovali u prethodnom delu članka? Klasični diferencijali uvek primenjuju isti diferencijal na oba pripadajuća točka. Ukoliko jedan točak napred i jedan pozadi izgube kontakt s tlom, jedino što će moći je da se bespomoćno vrte u vazduhu, a automobil neće moći da se pomeri ni za pedalj.
Solucija za ove probleme se zove "diferencijal s ograničenim proklizavanjem". Ovo rešenje koristi različite mehanizme da bi obezbedilo normalnu funkciju diferencijala prilikom prolaska krivina. Kada točak proklizava, on dozvoljava da više obrtnog momenta bude poslato na točak koji ne proklizava.
Diferencijal s ograničenim proklizavanjem s lamelastim spojnicama
Ovaj tip, koji najčešće ide uz skraćenicu "LSD", je verovatno najraširenija verzija diferencijala s ograničenim proklizavanjem. Neka od ovih rešenja poseduju konusno kvačilo koje igra ulogu koju imaju sinhroni u manuelnim menjačima. On ima sve iste komponente kao i klasičan diferencijal, ali u priču uvodi i paket opruga i garnituru lamelastih spojnica.
Opruge guraju bočne zupčanike na spojnice, koje su spojene na kavez. Oba bočna zupčanika se okreću zajedno s kavezom kada su oba točka u pokretu pri istoj brzini, tako da spojnice u ovom slučaju nisu ni potrebne. One ulaze u igru isključivo u slučaju kada jedan točak počne da se okreće brže od drugog, kao prilikom vožnje u krivinama. Spojnice se opiru ovom ponašanju, težeći tome da se oba točka kreću podjednakom brzinom. Ako jedan točak "želi" da se okreće brže od drugog, on najpre mora da savlada spojnicu. Krutost opruga kombinovana s trenjem spojnice određuje koliko je obrtnog momenta neophodno da se to postigne.
BONUS VIDEO:
(Emisija SAT/Mondo)
