Aktywny mechanizm różnicowy - co to jest i jak to działa?

Mechanizm różnicowy to nieodzowny elementem każdego samochodu poruszającego się po drogach publicznych. Jego zadaniem jest umożliwienie niezależnego obracania się napędzanych kół na zakrętach, kiedy każde z nich pokonuje drogę o różnej długości. W tej roli bardzo dobrze sprawdza się stosunkowo prosta przekładnia obiegowa, potocznie zwana dyferencjałem.

Zwykły mechanizm różnicowy spełnia swoją rolę zgodnie z przeznaczeniem w normalnych warunkach jazdy. Problemy zaczynają się jednak wtedy, gdy moment obrotowy doprowadzany do kół powoduje utratę przyczepności jednego z nich, np. na śliskiej nawierzchni lub podczas jazdy wyczynowej. Wówczas koło, które straciło przyczepność, zaczyna się ślizgać i może obracać się w miejscu, podczas gdy drugie, znajdujące się na przyczepnym podłożu, pozostaje nieruchome lub obraca się powoli, nie zapewniając spodziewanego przyspieszenia. Dzieje się tak dlatego, że w takiej chwili zdecydowana większość momentu obrotowego jest przekazywana na koło z mniejszą przyczepnością. W dużym uproszczeniu można powiedzieć, że w sytuacji utraty przyczepności jednego z napędzanych kół niutonometry po prostu "uciekają". Dokładną budowę i zasadę działania "otwartego" mechanizmu różnicowego można zobaczyć na poniższym filmiku.

Z problemem tym można sobie poradzić na kilka sposobów. Najprostszym i najtańszym stosowanym dziś w większości samochodów osobowych jest kontrola trakcji – elektroniczny system wykorzystujący elementy układu ABS. Po wykryciu poślizgu jednego z kół podczas przyspieszania jest ono przyhamowywane, dzięki czemu do drugiego koła przekazywana jest większa część momentu obrotowego.

Sprawdź też: Biturbo, twin turbo, twin scroll turbo – co to znaczy i jakie są różnice?

Ceną prostoty jest jednak pewne ograniczenie dynamiki, bo przecież w grę wchodzi hamowanie. Dlatego w pojazdach o lepszych osiągach stosuje się mechanizmy różnicowe o ograniczonym uślizgu, np. typu Torsen, których konstrukcja zapobiega „ucieczce” całości momentu obrotowego przez ślizgające się koło – określona część momentu obrotowego zawsze napędza drugie koło. W niektórych pojazdach, np. driftowozach, dyferencjały są na stałe zaspawane, dzięki czemu możliwe jest efektowne i precyzyjne wykonywanie poślizgów. Blokad mechanizmów różnicowych używa się również w m.in. samochodach terenowych, co poprawia możliwości poruszania się aut w trudnych warunkach.

Najnowszym rozwiązaniem w dziedzinie mechanizmów różnicowych jest tzw. aktywny mechanizm różnicowy. Czym wyróżnia się ten element? Dla przykładu weźmy mechanizm stosowany w Lexusach RC F i GS F. Aktywny mechanizm różnicowy TVD (Torque Vectoring Differential) jest sterowany przez komputer, który reguluje podział momentu obrotowego w trakcie jazdy. Zastosowani dwóch sterowanych elektrycznie sprzęgieł wielopłytkowych umożliwia precyzyjne rozdzielanie momentu obrotowego między lewe i prawe koło. Na podstawie danych z wielu różnych czujników – kąta obrotu kierownicy, prędkości, przeciążeń itd. – komputer tak dobiera momenty obrotowe przekazywane na oba koła, by wyeliminować podsterowność i nadsterowność. Dzięki temu auta mogą jak najefektywniej wykorzystywać całą moc i moment obrotowy.

Fot. Lexus