Proč může mít vaše auto problémy s diferenciálem a jak je odhalit

Představte si auto se zadním náhonem, které se točí na asfaltovém parkovišti: volant je úplně vlevo, plynule se rozjíždí.

V tomto případě se bude levé zadní kolo otáčet velmi pomalu. Může se zdát, že se auto otáčí kolem něj. Pravé zadní kolo se bude otáčet mnohem rychleji: musí ujet dlouhou vzdálenost. To vše je možné díky diferenciálu.

V tomto článku zjistíme, co se s ním stane při zatáčení, z čeho se diferenciál skládá, jaký je a kolik peněz budete muset utratit, pokud bude potřeba servis.

Jak funguje diferenciál?

V převodovce každého moderního auta je diferenciál. Díky němu může hnací náprava otáčet koly různými rychlostmi.

Takto funguje klasický mezinápravový diferenciál:

1. Pouzdro diferenciálu. K němu je připojeno hnané kolo převodovky.
2. Satelitní zařízení. Obvykle jsou dva, i když na kamionech mohou být čtyři. Satelity jsou namontovány na nápravě uvnitř skříně diferenciálu.
3. Osa satelitů je ve tvaru jediné tyče, pokud jsou satelity dva. Když jsou čtyři, má osa v diferenciálu tvar kříže.
4. Dvě nápravové převody. Pasují na ně nápravové hřídele kol.

Koncové kolo přenáší točivý moment na hnané kolo, které je namontováno na skříni diferenciálu. Uvnitř skříně diferenciálu jsou na nápravě umístěny satelity. Začnou se otáčet, pokud se hnací kola, a tedy i ozubená kola náprav, otáčejí různými rychlostmi. Zdroj: DRN Studio / Shutterstock

Satelitní ozubená kola kuželového diferenciálu nákladního křížového kola. Jsou čtyři, takže osa satelitů je ve tvaru kříže. Foto: Miljan Živkovic/Shutterstock

U vozidel s pohonem zadních kol je diferenciál umístěn ve skříni zadní nápravy nebo převodovky. U vozů s pohonem předních kol – v převodovce. V autě s pohonem všech kol je několik diferenciálů, které mohou být umístěny jak ve skříni převodovky, tak v samostatné skříni převodovky.

Diferenciály se dodávají v provedení zkoseném, válcovém a šnekovém. Liší se typem převodovky, ale obecný princip struktury jakéhokoli diferenciálu je stejný – planetová převodovka.

Válcový diferenciál instalované na vozidlech s pohonem všech kol jako interaxle. Tento diferenciál má většinou jiný počet zubů na hnacích kolech hnací nápravy, což zajišťuje nerovnoměrné rozdělení točivého momentu mezi přední a zadní nápravu.

Například u SUV je točivý moment distribuován v poměru 60:40:

1. 60 % točivého momentu se přenáší na zadní nápravu. Tato náprava nese část hmotnosti karoserie nebo rámu vozu, část převodovky a v případě potřeby i přívěs.
2. Na přední nápravě – 40%. Nese váhu motoru a částečně i převodovky.

Točivý moment byl rozdělován v souladu s rozložením hmotnosti vozu tak, aby převodovka pracovala co nejefektivněji. Tento design se nazývá asymetrický.

Šnekový diferenciál lze použít jak jako interaxle, tak jako mezikolo. Je symetrický: ozubená kola nápravy mají stejný počet zubů, síla na kola je rozložena ve stejném poměru.

Kuželový diferenciál také symetrický, ale většinou se montuje pouze jako mezikolový pohon.

Šnekové diferenciály. Thorsen třetí generace. Zdroj: YouTube⁠-Whats the Power channel

Kde je v autě diferenciál?

U vozidel s pohonem předních kol je umístěn v převodovce spolu s koncovým převodem.

U vozu s pohonem zadních kol je diferenciál umístěn v zadní skříni převodovky. Z převodovky k němu přichází hnací hřídel.

Vozy s plnohodnotným pohonem všech kol mají v převodovce tři diferenciály: dva mezikolové a jeden mezinápravový – v rozdělovací převodovce mezi dvěma hnacími nápravami. Pokud není k dispozici samostatná rozdělovací převodovka, lze středový diferenciál instalovat přímo do skříně převodovky. Pohon všech kol částečného systému – s pevně spojenou nápravou – nemá středový diferenciál, jeho roli hraje spojka pohonu všech kol.

Převodovka vozidla s pohonem předních kol s odstraněnými ozubenými koly a ozubenými hřídeli. Skříň diferenciálu je v klikové skříni vpravo a je k ní připevněno nýty hnané kolo hlavního pohonu. Abyste se dostali k diferenciálu v autě s pohonem předních kol, budete muset rozebrat převodovku. Zdroj: YouTube⁠⁠kanál „Ambulance pro vaši jednotku“

U vozidel s pohonem zadních kol je mezinápravový diferenciál umístěn ve skříni zadního převodu na hnací zadní nápravě. Foto: Sergey Nemirovsky / Shutterstock

Jak funguje diferenciál?

Uvažujme fungování diferenciálu ve třech standardních situacích: při jízdě v přímém směru, při zatáčení, když jedno z hnacích kol prokluzuje.

Při jízdě rovně:

1. Točivý moment z hnacího kola hlavního ozubeného kola se přenáší na hnané kolo a skříň diferenciálu.
2. Satelity přenášejí sílu na ozubená kola náprav, ale zůstávají nehybné.
3. Ozubená kola se otáčejí rovnoměrně se skříní diferenciálu a kola se otáčejí stejnou rychlostí.

Jak funguje diferenciál auta, když auto jede rovně. Zdroj: YouTube kanál “AutoYouTube”

Když se auto otočí:

1. Hnací kolo hlavního ozubeného kola přenáší točivý moment na hnané kolo.
2. Hnané kolo pohání ozubená kola náprav.
3. Nápravový převod kola, které je blíže středu otáčení, se vlivem většího odporu zpomalí a začne přenášet sílu na satelity.
4. Satelitní ozubená kola se začnou otáčet a zrychlují rotaci nápravového kola vnějšího kola: toho, které prochází vnějším poloměrem otáčení.
5. Kolo nejblíže středu se začne otáčet pomaleji, vnější kolo se začne otáčet rychleji.

Jak funguje diferenciál, když auto zatáčí. Zdroj: YouTube kanál „Engineer“
Jak funguje diferenciál, když kolo prokluzuje:

1. Ozubená kola se začnou otáčet, když je výkon přenášen z hnacího kola.
2. Nápravový převod kola, které narazí na největší odpor, se zpomalí a satelity se začnou pohybovat.
3. Díky satelitům se zvyšuje rychlost otáčení kola s nejmenším odporem.

Ukazuje se, že když auto najede na led nebo uvízne v bahně s jedním hnacím kolem, diferenciál přenese více rychlosti tam, kde je menší odpor. V okamžiku prokluzu je to právě prokluzující kolo. Kolo, které stojí na tvrdém povrchu, se naopak zastaví: má větší odpor. Výsledkem je, že auto nikam nejede. Aby tento problém vyřešili, začali instalovat zámky do diferenciálu.

Jak funguje diferenciál, když jedno kolo prokluzuje? Zdroj: YouTube kanál „Engineer“

Jaké typy uzávěrek diferenciálu existují?

Zablokování diferenciálu zabraňuje přenášení vyšších rychlostí na kolo s menším odporem: tím je vyřešen problém prokluzu. Uzamykání může být manuální nebo automatické – takovým diferenciálům se říká samosvorné. Automatická uzávěrka může být také různá: například uzávěrka pomocí viskózní spojky nebo šnekového diferenciálu typu Torsen.

Manuální uzávěrka diferenciálu najdeme v SUV s pohonem všech kol. V diferenciálu je instalována spojka, která spojuje skříň diferenciálu s hřídelí nápravy kola. K sepnutí spojky se používá pneumatický, mechanický, hydraulický nebo elektrický pohon. Zámek můžete zapnout pomocí tlačítka v kabině nebo příslušné ovládací páky převodovky. Při jeho spuštění se kola otáčejí stejnou rychlostí – auto přestane prokluzovat jedním kolem.

SUV s pohonem všech kol jezdí i po asfaltu, takže ruční zamykání je nutné vypnout ihned poté, co vozidlo opustí špatnou cestu. Pokud tak neučiníte, hrozí nebezpečí poškození částí převodovky.

Elektrická spojka na diferenciálu zadní nápravy Niva 4 × 4 Zdroj: YouTube kanál Autogur73

Automatické zámky Jsou instalovány na osobních automobilech i SUV: liší se principem fungování blokovacího zařízení.

Viskózní spojky jsou instalovány na obou stranách převodovky směrem ke každému z hnacích kol. Skládají se ze dvou diskových sad: jeden je připojen ke skříni diferenciálu, druhý k přírubě hnacího hřídele. Tělo spojky, které obsahuje kotouče, je vyplněno speciálním silikonem. Při rovnoměrném pohybu ozubených kol se kotouče uvnitř spojky otáčejí stejnou rychlostí a nemíchají silikon. Když se rychlost jednoho z kol zvýší, disky začnou míchat silikon, ten se zahřeje a stane se viskózním. Spojka je téměř úplně zablokována, dokud se rychlost kola nevyrovná.

Takovou uzávěrku najdeme u středových diferenciálů vozů s pohonem všech kol – například u Subaru Impreza GG/G11. Pro opravdové off-roadové použití se ale nehodí: spojka je příliš citlivá na přehřívání a silikon s přibývajícími kilometry ztrácí své vlastnosti.

Těleso viskózní spojky středového diferenciálu Subaru Impreza. V pozadí jsou třecí kotouče. Zdroj: YouTube⁠-⁠channel subarubox.28

Uvnitř šnekových diferenciálů jsou místo satelitních převodů instalovány dvojice šnekových převodů. Díky šnekovému soukolí zubů se takový satelit může otáčet od hnaného kola, ale nepřenáší rotaci na nápravové kolo. Proto při velkém rozdílu v rychlosti otáčení hřídelí náprav se šneková kola zastaví a diferenciál se zablokuje.

Nejběžnějším diferenciálem tohoto typu je diferenciál Torsen. Poslední dvě generace torsenů mají všechna ozubená kola se šnekovým převodem a satelity jsou umístěny podél skříně diferenciálu. V první generaci byly pouze satelitní převody šnekové a byly instalovány kolmo k osám náprav. Tento design je považován za nejvýkonnější mezi zámky své třídy.

Šnekové diferenciály se nyní instalují na vozy s pohonem všech kol jako mezikolové a mezinápravové diferenciály. I když dříve je bylo možné nalézt v osobních automobilech. Například Audi opustilo torseny v roce 2016, ale předtím je namontovalo do všech svých modelů s pohonem všech kol.

Uzávěru diferenciálu lze simulovat stabilizačními systémy vozu – ABS, ESP atd.

Elektronický systém vozu rozpozná změnu rychlosti otáčení jednoho z kol, zvýší tlak v brzdovém potrubí tohoto kola a přinutí diferenciál, aby dal sílu druhému kolu, protože se začne otáčet rychleji.

Všechny moderní vozy s elektronickými pomocnými systémy jsou vybaveny podobnými imitacemi blokování.

Jak pochopit, že s diferenciálem není něco v pořádku

Poruchy diferenciálu přímo ovlivňují ovladatelnost vozu, proto je velmi důležité sledovat stav této jednotky a včas odhalit problém. Pokud z převodovky vychází cizí hluk, můžete provést počáteční kontrolu sami.

K tomu je potřeba zavěsit hnací nápravu, zařadit neutrál a protočit kola. Nejprve každé samostatně, pak jedno kolo zafixujte a druhé roztočte zvlášť. Pokud se kola volně otáčejí v obou směrech bez hluku a podivných zvuků, je s diferenciálem vše v pořádku. Ale pokud máte pochybnosti, je lepší hrát na jistotu a zavolat do servisního střediska pro diagnostiku.

Středový diferenciál tímto způsobem nelze zkontrolovat, ale existují vnější známky toho, že s ním jsou problémy. Zde je to, co ještě může znamenat poruchu diferenciálu:

1. Zvýšená hlučnost s rostoucí zátěží je známkou opotřebení hnaného ozubeného kola.
2. Kvílivý zvuk během provozu diferenciálu může indikovat opotřebení ozubených kol.
3. Křupání při různém zatížení je známkou opotřebení ložisek diferenciálu nebo nápravových hřídelí.
4. Cizí zvuky a klepání jsou způsobeny nízkou hladinou oleje.
5. Úniky oleje – opotřebovaná těsnění a těsnění.