Mechanizm różnicowy – jaka jest jego budowa, działanie i objawy uszkodzenia?

Mechanizm różnicowy, inaczej dyferencjał odpowiada za wyrównanie różnicy prędkości obrotowych kół jednej osi napędowej w trakcie pokonywania zakrętów. Zatem ma ogromny wpływ na bezpieczeństwo jazdy. Wyjaśniamy, jak działa dyferencjał i jakie są objawy jego uszkodzenia.

Czym jest mechanizm różnicowy w samochodzie?

Mechanizm różnicowy, inaczej dyferencjał, jest ważną częścią układu napędowego. W dużym uproszczeniu to system kół zębatych, który pozwala na poruszanie się kół z różnymi prędkościami. Co ciekawe wymyślili go w III w. Chińczycy, a do motoryzacji został wprowadzony przez Carla Benza.

Podstawowe funkcje mechanizmu różnicowego to:

• kompensacja różnicy prędkości obrotowych kół osi napędowej podczas pokonywania przez auto zakrętów
• w przypadku pojazdów z napędem na więcej niż jedną oś wyrównuje też różnicę prędkości obrotowej między nimi

Zapobiega to wytwarzaniu się zbyt dużych naprężeń w układzie przeniesienia napędu, które mogą powodować szybsze zużycie opon, uszkodzenie przekładni, zwiększenia spalania oraz ukręcenie półosi.

Mechanizm różnicowy – budowa

Budowa mechanizmu różnicowego jest dość skomplikowana. Układ składa się z:

• obudowy
• koła talerzowego przekładni głównej na stale połączonego z obudową
• koła koronowego zębatego – połączonego za pomocą wielowypustu z półosiami
• koła satelity – połączone z kołami koronowymi i obracające się wokół czopów krzyżaka, na których są zamocowane
• pierścienia ślizgowego

Zamiast satelitów, w mechanizmach różnicowych spotyka się też przekładnie planetarne w postaci pary kół walcowych.

Jak działa mechanizm?

Gdy jedziemy na wprost, satelity oraz koła koronowe są w jednej pozycji i poruszają się wraz z obudową. W przypadku skrętu albo, kiedy jedno z kół straci przyczepność, pojawia się między nimi różnica prędkości obrotowych. W takim przypadku uruchamia się mechanizm różnicowy. Satelity zaczynają się obracać, ale liczba obrotów wokół własnej osi między prawym i lewym kołem koronowym będzie różna. Dzięki temu redukowane są naprężenia w układzie napędowym, a koło po wewnętrznej stronie zakrętu może przekazać część momentu obrotowego na koło po zewnętrznej stronie.

Mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu

Mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu wewnętrznym powszechnie nazywany jest szperą. Częściowo blokuje ona rozdział momentu obrotowego, co sprawia, że na zewnętrzne koło trafia więcej siły napędowej, umożliwiając zacieśnić zakręt. Takie rozwiązanie jest szczególnie przydatne podczas dynamicznej jazdy.

Na rynku można spotkać trzy rodzaje mechanicznych szper:

• helikalny mechanizm różnicowy, znany jako Torsen
• sprzęgło wiskotyczne
• szpera płytkowa, znana także jako cierna

W modelach z zacięciem sportowym montuje się też elektroniczną szperę, która „dohamowuje” koła za pomocą systemu ESP.

Na czym polega blokada dyferencjału?

Blokada mechanizmu różnicowego ma na celu umożliwienie równego rozłożenie momentu obrotowego na oba koła jednej osi. Elementy wewnątrz jej obudowy są połączone tak, aby nie mogły się obracać względem siebie, w związku z tym prędkości obrotowe kół są zawsze równe.

W mechanizmie różnicowym, gdy jedno z kół zaczyna się obracać wolniej lub szybciej niż drugie, zmniejsza się też moment obrotowy na tym kole, a zwiększa na tym drugim. W skrajnej sytuacji, kiedy jedno koło nie ma wcale przyczepności albo nawet jest unieruchomione, przeniesienie całego momentu obrotowego na drugie może skutkować poślizgiem, a nawet utratą kontroli nad pojazdem. Blokada niweluje takie niebezpieczeństwo.

Trzeba pamiętać, że blokada mechanizmu różnicowego powinna być używana tylko w przypadku ryzyka utraty przyczepności przez jedno z kół, np. na błocie, piasku, śniegu, kamieniach albo kiedy nawierzchnia jest oblodzona. Trzeba ją włączyć po pokonaniu przeszkody i przed wjazdem na drogi o dobrej przyczepności np. o nawierzchniach betonowych, kostkowych albo asfaltowych. Inaczej będzie przyczyniała się m.in. do nadmiernego zużycia opon, skrzypienia i ślizgania się kół, a nawet uszkodzenie układu napędowego.

Blokada mechanizmu różnicowego może być wykonana na różne sposoby. Najprostszą metodą jest zespawanie na stałe elementów mechanizmu różnicowego tak, aby nie mogły się obracać. Sposób jest prosty, ale jednocześnie nieodwracalny i mało bezpieczny, ponieważ udaremnia normalną pracę mechanizmu w każdych warunkach. Z powyższych powodów zaspawany dyfer stosuje się głównie w tuningowanych autach jeżdżących poza drogami publicznymi.

Innym rozwiązaniem jest zastosowanie tzw. blokady pneumatycznej, hydraulicznej lub elektrycznej. Polega ona na zamontowaniu siłownika, który za pomocą ciśnienia powietrza, oleju lub prądu, łączy lub rozłącza elementy mechanizmu różnicowego. Jest to znacznie bezpieczniejsza metoda, ponieważ kierowca może nią sterować według potrzeby.

Blokady dyferencjału stosuje się najczęściej w samochodach z napędem 4×4 oraz w autach terenowych.

Jakie są najczęstsze objawy uszkodzenia mechanizmu różnicowego?

Przyczynami uszkodzonego mechanizmu różnicowego mogą być np. zużycie, przegrzanie, brak oleju, zanieczyszczenie, uderzenie lub niewłaściwa eksploatacja samochodu, np. ruszanie z piskiem opon.

Po czym poznać niesprawny mechanizm różnicowy? Objawy mogą być następujące:

• głośna praca dyferencjału objawiająca się charakterystycznym stukaniem, piskami lub słyszalnymi szumami
• kierowca może odczuwać trudności w pokonywaniu zakrętów: skrzypienie lub ślizganie się kół
• zauważalny spadek mocy i osiągów samochodu oraz wzrost zużycia paliwa
• odczuwalne wibracje lub drgania w układzie napędowym
• wyciek oleju z obudowy mechanizmu

Ponieważ wiele z powyższych objawów może świadczyć także o uszkodzeniach innych mechanizmów i części, od razu po zauważeniu któregoś z nich warto umówić się z mechanikiem. Nienaprawiona usterka może prowadzić do całkowitego zatarcia lub uszkodzenia dyferencjału, a także innych elementów układu napędowego.

Ile kosztuje naprawa mechanizmu różnicowego?

Koszt naprawy dyferencjałów zależy od:

• marki i modelu samochodu
• zakresu prac: czy trzeba wymienić cały układ albo, czy wystarczy naprawić uszkodzone elementy lub dokonać regulacji luzu dyferencjału
• cennika danego warsztatu

W pierwszym przypadku właściciel auta powinien nastawić się na wydatek od kilkuset do kilku tysięcy złotych. Nieco tańsza będzie regeneracja dyferencjału, ponieważ w tym przypadku wymienia się tylko zniszczone części.

FAQ

Jaką funkcję pełni mechanizm różnicowy?

Układ ma za zadanie przenieść moment obrotowy z silnika na koła napędowe, zapewnić im indywidualną prędkość kątową oraz służyć jako przekładnia redukcyjna.

Jak działa mechanizm różnicowy w samochodzie?

Działanie mechanizmu różnicowego jest proste. Gdy auto porusza się na wprost, na obie przekładnie boczne działa jednakowa siła, a koła toczą się z tą samą prędkością. Kiedy jedno z kół stawia opór, zrębnik zaczyna obracać się i sprawia, że każde z kół dostaje inny moment obrotowy, czyli może obracać się z różną prędkością. Dzięki takiej konstrukcji pojazd może z łatwością pokonywać zakręty.

Czym jest blokada dyferencjału?

Blokada dyferencjału to mechanizm, który sprawia, że moment obrotowy z silnika jest przekazywany równomiernie po połowie na oba koła osi w każdych warunkach.