Úvodem k tématu differentiálů je nutné připomenout, že diferenciál slouží k umožnění rozdílných otáček kol při průjezdu zatáčkou. Otevřený diferenciál však často selhává při ztrátě adheze, a proto vznikají potřeby systémů, které svornost zvyšují a umožňují lépe využít výkon motoru na všech kolech. Dnes se zaměříme na samosvorné diferenciály, jejich principy, jednotlivé typy a možnosti oprav či úprav.
Obecný obraz otevřeného a samosvorného diferenciálu
Než se dostaneme k samosvorným diferenciálům, je užitečné krátce připomenout, jak funguje klasický otevřený diferenciál. Účel diferenciálu je dovolit rozdílné otáčky hnáných kol při průjezdu zatáčkou. Otevřený diferenciál však při ztrátě adheze jednoho kola ztratí i hnací sílu na druhém kole, což může vést ke zpomalení a zhoršení trakce. Open diferenciál působí jako pojistný ventil, kdy vnější kolo drží během zatáčení délku přenosu bočních sil, ale při ztrátě adheze jedné strany se často dostává do problémů.
Nejjednodušším řešením je uzávěrka diferenciálu, která pevně spojí dvě části diferenciálu. To ale není vhodné pro vysoké rychlosti a zpevněný povrch. Proto se používají semiaktivní, aktivní a samosvorné diferenciály, které pracují v režimu mezi volným a plně zavřeným diferenciálem.
Jak znějí názvy a co znamenají?
V češtině se často používá pojem samosvorný diferenciál, který však může být zavádějící. Klíčové je rozlišovat: diferenciál reagující na vstupní kroutící moment (moment od motoru) a diferenciál reagující na rozdíl otáček kol. Dále existují semiaktivní a aktivní systémy reagující na elektronický povel. Z pohledu uživatele je důležité, že svornost (procentuální poměr, o kolik se rozdíl momentů na kolech mění) je určující pro jízdní charakteristiky.
Principy zvýšení tření a svornosti
Existují tři hlavní cesty, jak zvýšit tření v diferenciálu a dosáhnout svornosti:
- Lamely v kovovém kontaktu mezi členy diferenciálu (lamelová spojka) - nastavitelná třecí síla, použití lamelových spojek a různých úkosů na lamelách.
- Čelní ozubená kola se šikmými zuby (twin torsen) - mechanické torze zajišťuje vyšší tření v záběru kol; limitované laděním výměnou ozubených kol.
- Kolíčkové diferenciály - dvě křivkové bubny a ocelové kolíky; vysoké tření, avšak praktické využití v sériové produkci je omezené.
Nad rámec statických řešení existují i aktivní systémy, které reagují na jízdní situaci a umožňují variabilní rozdělení točivého momentu mezi nápravy, často pomocí vícelamelových spojek a elektronické regulace.
Speciální typy a jejich praktické souvislosti
Torsen (Torque Sensing) představuje šnekový diferenciál, který mechanicky zvyšuje svornost v závislosti na tom, jak se mění točivý moment mezi nápravami. Dnes se setkáváme s několika variantami:
- První generace torsenu v Audi 80 Quattro (B3) - samosvorný šnekový diferenciál, 50:50 standardně, v problémech s trakí na jedné nápravě se poměry mění až na 25:75 až 75:25.
- 2x torsen - u některých modelů s mechanickým torsenem pro manuální převodovky a planetovými diferenciály s vícelamelovou spojkou pro automat. Důraz na reaktivitu a integraci s ABS/EDS.
- Torsen C (asymetrický) - používán v Audi mezinápravovém systému quattro; variabilní přenos točivého momentu podle adheze.
Další krok představují elektronicky řízené uzávěrky a systémy, které mohou brzdou jednotlivá kola dopomáhat k lepšímu rozložení síly, jako je EDS, ASR či XDS. Tyto systémy dnes často doplňují nebo nahrazují klasickou mechanickou uzávěrku.
Sportovní a racetrackové praktiky
Sportovní modely Audi často volí lamelové diferenciály kvůli plynulé a jemné regulaci svornosti, která umožňuje rychlé a agresivní vyjíždění ze zatáček. U některých motorových verzí se spotřebuje variabilita mezi 15:85 až 70:30, s možností změny rozsahu na 60:40 až 20:80 v rámci specifikací. Lamelové diferenciály jsou oblíbené pro svůj čistý mechanický princip a možnost nastavení počtem lamel a úhlem úkosů lamel.
Mezi alternativy patří Torsen typy A, B a C; typ C bývá asymetrický a využívá se v Audi quattro. ATB (Asymmetric Torque Biasing) od Quaife je variací Torsenu typu B s čelním šikmým šroubováním a nachází využití v některých produktech, např. v novějších Fiestech ST a široké škále aftermarket řešení.
Historie a vývoj systémů quattro u Audi
- 1980: Mezinápravový diferenciál s uzávěrkou v modelu Ur-quattro; použita dutá hřídel k rozdělení točivého momentu 50:50 mezi nápravy; uzávěrky na zadní i na mezinápravovém diferenciálu.
- 1986: První torsen - samosvorný účinek vyplývá z rozdílného přenášení točivého momentu; výsledek 25:75 až 75:25 při ztrátě trakce; ABS umožněno.
- 1988: 2x torsen - V8 verze s různými variantami pro manuální a automatické převodovky; elektronicky řízená uzávěrka pro zadní nápravu.
- 1995: Elektronická uzávěrka (EDS) - posun k plné elektronické regulaci a později ASR/XDS.
- 1998: Haldex spojka - rozšíření pohonu na kompakty; později Borg Warner s vylepšenými parametry.
- 2005: Torsen typu C - asymetrické rozdělení; rozšíření variací a pokračující vývoj v RS4, A6, A7, Q5, Q7.
- 2007-2016: Viskózní spojka a korunové diferenciály - RS5, A6/A7, R8 a další modely; snižování hmotnosti a zlepšování dynamiky.
- 2016: quattro ultra - odpojitelná spojka a zubová spojka pro efektivní pohon; úspora paliva a aktivace přední spojky podle potřeby.
- 2019: Elektrické quattro v e-tron - plně variabilní rozdělení momentu mezi elektromotory; plná variabilita pohonu.
Rady k opravám a údržbě samosvorných diferenciálů
Opravy a servis diferenciálů se liší podle typu. U lamelových diferenciálů je potřeba zohlednit počet lamel, úkosy na lamelách a stav lamelových spojek. U torsenů a dalších mechanických samosvorných systémů se vyplatí sledovat opotřebení ozubených kol a ložisek, stejně jako pevnost šroubů a těsnění. Víkendový jezdci často volí pravidelné servisní prohlídky s výměnou olejů a kontrolou vůlí v diferenciálu.
V moderních vozech Audi s quattro ultra je důležitá diagnostika systémů přední uzávěrky a zadních zubových spojek, protože řízené sepnutí vyžaduje správnou funkci elektroniky a elektromagnetických čepů. U elektrických quattro (e-tron) se principy rozdělení momentu zcela mění a vyžadují specializovanou diagnostiku baterií a motorů.
Praktické poznámky pro opravy a montáže
- Lamelové diferenciály bývají nejčastěji opravovány výměnou lamel a spojek; nastavení svornosti se provádí dle doporučení výrobce a podle typu vozu.
- U torsenových diferenciálů je potřeba sledovat přítomnost třecího materiálu na šnekových kolách a jejich kluznost. V některých případech lze dosáhnout vyšší svornosti změnou typů ozubených kol.
- U Haldex a viskózních spojek se sleduje funkce hydrauliky a viskozita kapaliny; výměna kapaliny a její kvalita mají významný vliv na chování diferenciálu.
Infografika a ukazatelé
Vysvětlení samosvorného diferenciálu
Vizuálně lze sledovat, jak se při zatáčení mění přenos síly mezi koly a jak se svornost projevuje na trakci vozidla v různých podmínkách.
Tabulka: Přehled vybraných typů samosvorných diferenciálů v Audi
| Typ | Klíčové vlastnosti | Modely | Poznámky |
|---|---|---|---|
| Lamely (diferenciál se sníženou účinností) | Lamely, nastavitelná svornost | Různé sportovní modely | Vysoká plynulost, vhodný pro jízdu na limitu |
| Torsen (A/B/C) | Torze podle momentu, mechanický | Audi quattro modely, Subaru typicky | Dynamická distribuce, C-typ je asymetrický |
| ATB ( Quaife variantě) | Ozubení s šikmým záběrem | Fiesta ST a aftermarket | Vhodný pro cenově citlivější řešení |
| Haldex (1. gen a další) | Elektronicky řízená spojka | A3, TT, Golf IV | Používá vektorování momentu vpředu |
| Korunový (korunový diferenciál) | Korunová kola, lamely, axiální síly | RS5, A6, A7 | Krátce používaný, následně nahrazen jiným typem |
| Elektrické quattro (e-tron) | Plně variabilní rozdělení mezi elektromotory | e-tron | Nejmodernější koncept pro EV |
Klíčové závěry pro čtenáře
Svornost diferenciálu významně zvyšuje trakci a zrychlení ze zatáček, ale není všemocná. U otevřeného diferenciálu zůstává riziko ztráty trakce při ztrátě adheze jedněmi koly. U sportovních vozů je nejčastěji preferována lamelová samosvornost kvůli jemné regulaci, zatímco torsen a Haldex nabízejí robustnost a flexibilitu pro různá použití. Elektrické quattro v e-trone dává plnou variabilitu a lepší efektivnost pohonu v elektroprojektech.
tags: #samosvorny #diferencial #audi