Mechanizm różnicowy – jasno tłumaczymy działanie

Mechanizm różnicowy

Mechanizm różnicowy, zwany też dyferencjałem jest niezbędny w każdym pojeździe, który jest zdolny do poruszania się po łuku. Wówczas koła lewe i prawe samochodu pokonują różną drogę. Co zrobić, aby toczyły się one po swoich torach ruchu bez poślizgu, osiągając różne prędkości obrotowe? Odpowiedzią jest mechanizm różnicowy.

Z pozoru gdy na niego spojrzymy, jego budowa może wydawać się skomplikowana nawet dla kogoś, kto miał niejednokrotnie styczność z przekładniami zębatymi. Temat dyferencjału poruszany jest bardzo często, ale do dziś wielu moich znajomych interesujących się motoryzacją tak naprawdę nie ma pojęcia jak on działa. W sytuacji kiedy mam wyjaśnić dlaczego przykładowo na śniegu, przy dużym uślizgu kół napędzanych, kręci się tylko jedno z nich, niezbędna jest wiedza z zakresu budowy tego mechanizmu. Postaram się ją opisać w możliwie najbardziej przystępny sposób, a na koniec wspomóc się filmem.

Mechanizm różnicowy

Ogólny cel stosowania mechanizmu różnicowego napisałem już parę razy w tym artykule – umożliwienie kołom na jednej osi uzyskiwanie różnych prędkości obrotowych względem siebie. Opis działania dyferencjału byłby niemożliwy bez poznania jego budowy. Składa się on z kilku rodzajów kół zębatych i dla łatwiejszego zrozumienia dalszej części tekstu, wprowadzę ich nazewnictwo.

Koło talerzowe (1) przekładni głównej jest na stałe przymocowane do obudowy. Napędza je koło zębate przenoszące moment obrotowy pochodzący pośrednio od silnika. Koło talerzowe tak naprawdę nie bierze udziału w rozdziale momentu pomiędzy kołami. Wewnątrz obudowy znajdują się dwa inne rodzaje kół zębatych. Koła koronowe (3) są połączone za pomocą wielowypustu z półosiami (4), tak więc jeśli obraca się którekolwiek z nich (lewe lub prawe), to będzie obracać się także i półoś przymocowana do tego koła zębatego.

Budowa mechanizmu różnicowego

"Budowa pojazdów samochodowych" T. Rychter

Pozostałe stożkowe koła zębate nazywane są satelitami (5). Są one połączone z kołami koronowymi i obracają się wokół czopów krzyżaka (6), na których są zamocowane. Krzyżak obraca się razem z obudową (2). Jeśli więc koła samochodu obracają się z taką samą prędkością, działanie mechanizmu różnicowego nie jest potrzebne, to koła koronowe obracają się z taką samą prędkością względem siebie, a satelity poruszają się razem z nimi, ale nie obracają się wokół osi czopów krzyżaka.

Jedyny sposób, w jaki można wprawić w ruch koła koronowe, opiera się właśnie na satelitach. Koła koronowe nie są bezpośrednio połączone z niczym innym. Oba koła koronowe obracają się z taką samą prędkością, w wyniku nazwijmy to “pchania” ich przez satelity (te nie obracają się wokół własnej osi), które otrzymują ruch od krzyżaka, ten od obudowy, a ta od koła talerzowego.

Schemat działania mechanizmu różnicowego

Jeśli wystąpi różnica prędkości obrotowych pomiędzy kołami samochodu, zaczyna się praca satelitów. Oprócz tego, że nadal poruszają się razem z kołami koronowymi (ten ruch jest naturalnym następstwem faktu, że napędzane jest koło talerzowe, które obraca się wraz z obudową dyferencjału, a wraz z nią obraca się krzyżak z satelitami), to różnica w ilości obrotów pomiędzy prawym, a lewym kołem koronowym wymusza obrót satelitów wokół ich własnej osi – wokół ramion krzyżaka. Żeby to łatwiej zrozumieć, wyobraźcie sobie zamontowaną tylko jedną satelitę. Wówczas dyferencjał też będzie działać.

Schemat działania mechanizmu różnicowego

To właśnie dzięki obrotom satelitów możliwe są różne prędkości obrotowe kół koronowych. Łatwo sobie wyobrazić, że gdybyśmy przyspawali satelity na stałe do kół koronowych, te musiałyby ponownie zawsze obracać się z tą samą prędkością. Obrót satelitów wokół krzyżaka powoduje, że prędkość obrotowa drugiego koła zmniejszy się o taką samą wartość, o jaką wzrosła prędkość koła pierwszego.

W mechanizmach różnicowych można spotkać także przekładnie planetarne. Zasada działania jest ta sama, z tym że w miejsce satelitów stosuje się pary kół walcowych. Każda satelita częścią długości swoich zębów współpracuje z kołem walcowym jednej półosi, a pozostałą częścią długości zębów współpracuje z drugim, identycznym satelitą. To z kolei zazębione jest z kołem walcowym drugiej półosi. To rozwiązanie spotykane jest nieco rzadziej ze względu na skomplikowanie, stosowanie dużej ilości satelitów, a przez to wzrost ciężaru całego dyferencjału.

Przekładnia planetarna jako mechanizm różnicowy

"Budowa nadwozi i podwozi samochodowych" S. Orzełowski

Co w takim razie dzieję się podczas uślizgu kół na śniegu? Moment obrotowy otrzymuje koło, które stawia mniejsze opory. Satelity “biegają” po obwodzie nieruchomego koła koronowego napędzając te po drugiej stronie, a wraz z nim półoś napędową. Koło to obraca się dwukrotnie szybciej niż obracałoby się podczas ruchu obu kół. Taka sytuacja jest niekorzystna w wielu przypadkach i dlatego stosuje się mechanizmy różnicowe o ograniczonym poślizgu. Ale to już jest temat na osobny artykuł.

Jeśli wciąż nie do końca zrozumieliście działanie mechanizmu różnicowego, obejrzyjcie poniższy film. Możecie przewinąć go od razu do ok. 2 minuty. Jest to chyba najbardziej przejrzyste wytłumaczenie zasady działania dyferencjału, z jakim się spotkałem.

Zobacz także:

Samochód terenowy – układ napędowy [część 2]

Połączenie piasta-półoś, rewolucyjne rozwiązanie.

Skrzynia dwusprzęgłowa – podstawy [skrzynie biegów]

Samochód terenowy – układ napędowy [część 2]

Regulamin komentowania

  • http://www.facebook.com/people/Bożydar-Starzyk/100001571500722 Bożydar Starzyk

    Super ;)

  • Anonim

    Kocham ten filmik, pierwszy raz widziałem go jakieś 2 lata temu i to własnie dzięki pomysłowemu przedstawieniu w nim jak działa dyfer, zrozumiałem jakie to proste.

    Teraz pierwszy raz widzę go z przetłumaczonym tekstem :-)

  • Kamil

    nic o blokadach? szperach? LSD

  • Qwert

    najs

  • DBRS

    Właśnie. Kiedy będzie artykuł z ograniczonym tarciem?

    • Marcin Łobodziński

      był ale i pewnie będzie

  • http://www.facebook.com/profile.php?id=100001978676618 Cezary Kopeć

    Ten filmik jest genialny :)
    pozdrawiam

  • Dolar $

    Film stary ale jary. Świetnie i przejrzyście wytłumaczone.

  • http://www.facebook.com/people/Piotr-Cieslik/1469680282 Piotr Cieslik

    Miło że źródła rysunków też podane.
    Filmik znakomity :D
    Pozdrawiam

  • Ojski101

    Świetny film – wspaniale wyjaśnił mi działanie dyferencjału :)

  • Kadziaj

    “W mechanizmach różnicowych można spotkać także przekładnie planetarne” – Opisywany przez Ciebie mechanizm różnicowy to także rodzaj kątowej przekładni planetarnej o kącie beta równym kątowi prostemu.

  • Kosa18

    miazga:) dzieki

  • aga

    Super!! dzięki!!

  • Alm

    http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=p3rGjyvNTF0
    Mi tak całkowicie to podsumował ten filmik :D