Samosvorný diferenciál (LSD): Princip činnosti a typy LSD

Samosvorný diferenciál (LSD), známý také jako samosvorný diferenciál, se aktivuje, když se kola na stejné nápravě začnou pohybovat různými rychlostmi. Tím se zlepšují terénní schopnosti vozidla. LSD se většinou montují do SUV a sportovních vozů. Tento diferenciál však nezabrání tomu, aby auta uvízla v blátě.

Princip činnosti

Mnoho moderních vozů vybavených systémem LSD používá klasický samosvorný diferenciál, který se aktivuje, když elektronika detekuje rozdíl otáček mezi vstupním a výstupním hřídelem. Za takových okolností se ozubená převodovka zablokuje při určitém točivém momentu.

Povaha činnosti takového diferenciálu přímo závisí na jeho konstrukci. Obecně tato součást snižuje točivý moment na kole, které se otáčí rychleji, a přenáší jeho část na kolo, které se pohybuje pomaleji. Navzdory všem výhodám, které LSD přináší, v některých případech působení tohoto mechanismu snižuje stabilitu vozu. K tomu dochází, když se během manévrování vnitřní kolo otáčí pomaleji než vnější. V důsledku toho, v důsledku specifikovaného přerozdělení točivého momentu v důsledku blokování ozubeného převodu, dochází k tzv. nedotáčivosti. To znamená, že vůz může dostat do smyku. Je třeba také poznamenat, že množství točivého momentu přerozděleného mezi kola není staticky určeno. Tento ukazatel závisí na mnoha okolnostech.

Druhy LSD

Samosvorný diferenciál se dělí na 4 typy, z nichž každý pracuje podle vlastního algoritmu.

Fixní cena

V tomto diferenciálu je maximální rozdíl mezi trakcí přenášenou na kola vždy konstantní hodnota, bez ohledu na to, kolik točivého momentu je přenášeno na nápravu. Obvykle je takový diferenciál LSD doplněn pružinovými spojkami.

HLSD

Diferenciál HLSD (neboli točivý moment citlivý) obsahuje kromě hlavních komponent také kuželovou spojku (alternativní typ spojky). V tomto případě je mechanismus citlivý na vytvářenou trakci. To znamená, že jeho nastavení se mění v závislosti na množství dodávaného točivého momentu. Díky tomu se snižuje rozdíl v trakci přenášené na kola.

Podstata tohoto mechanismu je následující: čím větší je točivý moment na vstupním hřídeli, tím více jsou stlačovány kužely, spojka nebo ozubená kola. To vede ke snížení rozdílu mezi množstvím trakce přenášené na jednotlivá kola, která se nacházejí na stejné nápravě. Díky těmto vlastnostem má tento mechanismus složitou konstrukci. V tomto ohledu stupeň opotřebení prvků diferenciálu HLSD přímo ovlivňuje povahu činnosti diferenciálu. Nebo: jakákoli vada kuželů, spojky nebo jiných součástí může vést k znatelnému rozdílu v točivém momentu přenášeném mezi koly.

V závislosti na konstrukci se tento typ diferenciálu dále dělí na několik typů. Existuje tzv. kuželová spojka (kotoučová LSD), která se skládá ze dvou bloků tenkých lamel. Jeden z nich je spojen s vstupní hřídelí, druhý s nosičem příčky. Umístění těchto lamel se také mění v závislosti na konstrukčních prvcích vozu. Pokud se používá jedna hřídel, pak se v tomto případě spojení provádí pomocí spojky. U některých vozů je nahrazena dvěma kužely.

Možná jsou i jiná konstrukční řešení. Audi konkrétně používá kotoučový diferenciál s automatickým převodem (LSD), který využívá přirozenou dělicí sílu mezi zuby ozubeného kola k přenosu zatížení na spojku a zajišťuje tak rovnoměrné přerozdělení trakce. Existují také jednocestné, 1cestné a dvoucestné diferenciály tohoto typu. K vytvoření upínací síly používají vačkovou jednotku s rampou. Podstata fungování takových diferenciálů je následující:

• 2cestné. S tímto uspořádáním se vyrovnává rozdíl mezi vstupním a výstupním točivým momentem. Díky tomu diferenciál mírně omezuje brzdnou sílu motoru;
• 1,5cestný. Tato možnost se používá u sportovních vozů, protože tento diferenciál zajišťuje rozdíl v množství točivého momentu na vstupním a výstupním hřídeli. Díky tomu se vůz stává stabilnějším při brzdění s motorem;
• Jednocestný. Tento diferenciál se častěji instaluje na vozy s pohonem předních kol, protože s otevřenou škrticí klapkou se vůz může otáčet. Důvodem je, že směr točivého momentu je omezen pouze na jeden směr. To znamená, že pokud tah jde opačným směrem, diferenciál se otevře.

Mezi citlivými diferenciály vyniká také směrový diferenciál LSD. V tomto případě konstrukce využívá přímé ozubené a šnekové převody, kterými je trakce přerozdělována mezi kola nebo nápravy. Tento diferenciál je unikátní, protože schopnost řazení trakce je zabudována do jeho konstrukce. V jiných případech tato funkce funguje jako doplněk. Díky tomu směrový diferenciál LSD zajišťuje přerozdělení trakce pouze v případě potřeby, což výrazně zvyšuje schopnost vozidla pohybovat se v různých podmínkách na vozovce. Jednou z nejznámějších značek tohoto diferenciálu je Torsen, který se používá u vozů Subaru, Audi Quattro, Toyota a dalších. Tento typ LSD se často montuje na plnohodnotná SUV a pick-upy.

Citlivý na rychlost

Takové diferenciály mění rozložení trakce v závislosti na rozdílu mezi aktuálními otáčkami výstupních hřídelí. Tento typ LSD se dělí na 2 typy.

Viskózní (VLSD)

Konstrukce tohoto typu diferenciálu využívá speciální komoru naplněnou viskózní kapalinou (olej na bázi silikonu) a obsahující několik lamel. Její vnitřní část je spojena s hnací hřídelí. A vnější strana skříně se dotýká diferenciálu. V tomto případě dochází k uzamčení LSD, protože některé lamely se pohybují jedním směrem a druhé druhým. Tření, které mezi nimi vzniká, způsobuje posun točivého momentu.

Hlavní nevýhodou takového diferenciálu je, že při delším a vysokém zatížení se zvyšuje teplota oleje. To vede k rozpínání kapaliny, v důsledku čehož se spojka zablokuje, i když není potřeba. A po zhruba 100 tisících kilometrech, kvůli daným konstrukčním vlastnostem, diferenciál začne fungovat jako otevřený. Proto je při takovém ujeté míli nutné vyměnit centrální část převodovky VLSD. Konstrukční vlastnosti diferenciálu neumožňují nalití nové kapaliny.

Gerotorové čerpadlo

Tento typ diferenciálu využívá gerotorové čerpadlo, které pomocí hydraulické komprese přerozděluje točivý moment z rychlého kola na pomalé kolo. Stejně jako u viskózního diferenciálu s nízkým rozvorem (LSD) má i tato konstrukce určitá omezení. Zejména pokud rychlost otáčení jednoho kola překročí stanovený limit, gerotorové čerpadlo nebude schopno poskytnout dostatečnou hydraulickou kompresi pro přenos trakce. Moderní automobily jsou však doplněny elektronikou, která pravděpodobnost takových následků snižuje.

Elektronické LSD

Elektronické diferenciály používají kuželové nebo planetové převodovky, které jsou kombinovány se spojkou implementovanou podobně jako u předchozích LSD (mohou být citlivé na točivý moment nebo doplněné gerotorovým čerpadlem). V tomto případě palubní systémy řídí upínací sílu na spojce, což umožňuje řidiči řídit charakter přerozdělení trakce. Tento systém se používá u některých modelů Subaru a Porsche.