Když výrobce napíše do výbavy „elektronická uzávěrka diferenciálu“, může to znít, jako kdyby auto skutečně nějakou uzávěrku mělo. Často ale nemá. Elektronika pouze pomocí ABS přibrzdí protáčející se kolo a tím donutí otevřený diferenciál poslat větší točivý moment také na druhou stranu nápravy.
Jak funguje uzávěrka diferenciálu a proč ji elektronika úplně nenahradí?
Články na téma diferenciál:
- Diferenciál - a přece se točí, a přece to zatáčí
- Diferenciál otevřený i samosvorný
- Olej do diferenciálu: Kdy ho vyměnit a proč
- Uzávěrka diferenciálu vs. elektronická uzávěrka: Jaký je mezi nimi rozdíl? - právě čtete
Diferenciál nedělá to, co se o něm často tvrdí
Nejdříve musíme pochopit obyčejný otevřený diferenciál. Jeho hlavním úkolem není rozdělovat výkon podle toho, které kolo má lepší přilnavost. Potřebujeme ho především proto, aby se levé a pravé kolo mohlo otáčet různou rychlostí. V zatáčce jede vnější kolo po delší dráze než vnitřní, takže se zkrátka musí otáčet rychleji.
Často se říká, že otevřený diferenciál „pošle všechen výkon na kolo s menším odporem“. Technicky to není úplně správně. Klasický symetrický otevřený diferenciál rozděluje na obě poloosy prakticky stejný točivý moment. A právě v tom je jeho problém.
Představme si auto, kterému jedno kolo stojí na suchém asfaltu a druhé na ledu. Kolo na ledu zvládne před prokluzem přenést například jen 100 Nm. Diferenciál pošle přibližně stejných 100 Nm také kolu na asfaltu. Přestože by pneumatika na suchém povrchu zvládla přenést násobně víc, nedostane to. Kolo na ledu se roztočí a auto může zůstat stát. Ještě horší situace nastane, když jedno kolo visí úplně ve vzduchu. Pro jeho roztočení je potřeba jen velmi malý točivý moment, takže ani kolo pevně stojící na zemi nedostane skoro nic. Motor může řvát, jedno kolo se vesele točí a auto nikam nejede.
Elektronika vytvoří odpor uměle
A zde přichází jednoduchý a docela chytrý trik. Moderní auto už má snímače otáček jednotlivých kol, hydraulický modul ABS a zařízení schopné zvýšit tlak v brzdě jednoho konkrétního kola bez toho, aby řidič sešlápl pedál. Elektronika tedy pozná, že se například pravé přední kolo protáčí, a přibrzdí ho.
Vraťme se k našemu zjednodušenému příkladu. Kolo na ledu bylo schopné přenést jen 100 Nm. Pokud mu nyní brzda vytvoří dalších třeba 400 Nm odporu, diferenciál může na tuto stranu přenášet celkem přibližně 500 Nm. A protože otevřený diferenciál pracuje se srovnatelným momentem na obou výstupech, podobný moment se objeví také na druhém kole. To už má na asfaltu dostatek síly k rozjezdu auta.
Elektronika tedy otevřený diferenciál nijak mechanicky nezamkla. Pouze uměle zvýšila odpor na straně kola s horší trakcí, čímž dovolila diferenciálu přenést větší moment i na kolo, které se má čeho chytit. A ono to skutečně funguje. Na sněhu, rozbahněné cestě nebo při situaci, kdy se jedno kolo krátce odlehčí, může být rozdíl proti autu bez podobné funkce obrovský.
- Přečtěte si také: Olej v diferenciálu je fajn vyměnit alespoň po 200 000 kilometrech
Skutečná uzávěrka udělá něco úplně jiného
Mechanická uzávěrka diferenciálu obejde celý problém mnohem přímočařeji. Po aktivaci mechanicky spojí obě strany nápravy tak, že už nemohou volně měnit vzájemnou rychlost. V případě plného uzamčení se obě poloosy otáčejí stejně rychle. A tady je zásadní rozdíl. U otevřeného diferenciálu přibrzďovaného elektronikou pořád platí princip diferenciálu a elektronika mu pouze vytváří vhodnější podmínky. U zamčeného diferenciálu už levé a pravé kolo nejsou z hlediska otáček nezávislé.
Jedno kolo klidně může viset ve vzduchu. Druhé stojí na pevné zemi a pohonná soustava na něj může poslat prakticky tolik točivého momentu, kolik dovolí motor, převody, poloosa a přilnavost pneumatiky. Není potřeba pálit výkon v brzdě protáčejícího se kola, aby vznikl odpor, který diferenciál potřebuje. Proto má skutečná uzávěrka v těžkém terénu pořád obrovskou výhodu.
Elektronika část výkonu záměrně mění na teplo
Tady se dostáváme k největšímu fyzikálnímu rozdílu mezi oběma systémy. Mechanická uzávěrka se snaží dostat točivý moment ke kolu s trakcí. Brzdová simulace uzávěrky musí nejprve část výkonu zlikvidovat v brzdě kola, které trakci nemá. Pokud brzda protáčejícího se kola právě absorbuje například výkon 5 kW, těchto 5 kW se nikam užitečně nepřenáší. Končí jako teplo v kotouči a destičkách. Krátkodobě to ničemu nevadí a právě proto tento systém při rozjezdu na sněhu funguje velmi dobře.
Také čtěte
Horší je dlouhé trápení v terénu. Když auto několik minut pomalu šplhá prudkým kamenitým výjezdem a kola se opakovaně odlehčují, elektronika musí brzdy neustále používat. Kotouče a destičky se zahřívají a řídicí systém může kvůli jejich ochraně zásahy postupně omezit. Uzávěrka podobný problém nemá. Přenos momentu zajišťuje mechanickým spojením a nepotřebuje přebytečný výkon soustavně spalovat v brzdách.
Rozdíl poznáte i podle reakce auta
Brzdový systém navíc musí nejprve poznat, že se něco děje. Elektronika sleduje rychlosti kol a další data, vyhodnotí vznikající prokluz a následně vytvoří potřebný brzdný tlak. Moderní systémy jsou velmi rychlé a některé zasahují už při minimálním rozdílu otáček, stále jde ale o regulovaný proces.
Mechanická uzávěrka může být po sepnutí zamčená ještě předtím, než kolo na překážce ztratí kontakt se zemí. Řidič přijede ke křížení náprav se zamčeným diferenciálem a moment je připravený přejít na zatížené kolo okamžitě. To je důvod, proč při pomalém přejezdu přes větší nerovnosti působí auto se skutečnou uzávěrkou často mnohem klidněji. Elektronická varianta může chvíli protočit kolo, následně jej prudce přibrzdit a auto poskočí dopředu. U dobře naladěného systému je tento efekt malý, u starších konstrukcí bývá dost patrný.
- Mohlo by vás zajímat: Krouticí moment motoru: K čemu je vlastně dobrý?
Na asfaltu má ale elektronika velkou výhodu
Mohlo by to zatím vypadat, že mechanická uzávěrka je jednoduše lepší. Jenže není – záleží, k čemu auto potřebujeme. Plně zamčený diferenciál je na povrchu s dobrou přilnavostí problém. V zatáčce potřebují kola rozdílné otáčky, jenže uzávěrka jim je nedovolí. Pneumatiky proto musejí proklouznout, v pohonném ústrojí vzniká pnutí a auto mění své jízdní chování.
U zamčeného předního diferenciálu se může výrazně zhoršit také ochota auta zatáčet. Proto se klasické manuální uzávěrky používají hlavně při malé rychlosti a na povrchu, který dovolí pneumatikám trochu proklouznout. Jakmile se vrátíme na pevnou silnici, diferenciál zase odemkneme.
Brzdová elektronika nic takového nepotřebuje. V běžné zatáčce nechá otevřený diferenciál normálně pracovat a zasáhne pouze ve chvíli, kdy je to potřeba. Navíc může přibrzdit každé kolo samostatně a tím ovlivňovat nejen trakci, ale také chování auta v zatáčce. Stejná hydraulika ABS se proto používá také pro stabilizační systém ESC.
A pak existuje ještě samosvorný diferenciál
Celou problematiku trochu komplikuje fakt, že mezi otevřeným diferenciálem a stoprocentní uzávěrkou existuje ještě několik mezistupňů. Typickým příkladem je samosvorný diferenciál neboli LSD. Ten dovoluje kolům rozdílné otáčky, ale zároveň dokáže vytvořit mezi oběma výstupy určitou vazbu a přenést větší část točivého momentu ke kolu s lepší přilnavostí. Používají se lamelové konstrukce, šneková či šikmá ozubení a dnes také elektronicky řízené vícelamelové spojky.
Právě poslední varianta může být zdrojem určitého zmatení. Elektronicky řízený diferenciál totiž opravdu může mít uvnitř spojku, která fyzicky mění rozdělení momentu a v krajním případě dokáže diferenciál téměř nebo úplně uzamknout. To už není totéž jako systém, který má obyčejný otevřený diferenciál a pouze si pomáhá brzdami. Nápis „elektronická uzávěrka“ v prospektu tedy ještě vůbec neříká, co má auto uvnitř.
Pro běžné SUV jsou brzdy často naprosto dostatečné
Proč tedy výrobci nepoužívají skutečné uzávěrky všude? Protože jsou dražší, těžší a u auta, které stráví 99 procent života na asfaltu, by jejich schopnosti majitel skoro nikdy nevyužil.
Brzdová regulace naopak používá hardware, který už auto stejně potřebuje pro ABS a stabilizaci. Přidat funkci, která vhodným softwarem přibrzdí protáčející se kolo, je podstatně jednodušší. Na zasněžené silnici, mokré louce nebo běžné polní cestě může fungovat tak dobře, že řidič žádný rozdíl proti sofistikovanějšímu řešení prakticky nepozná.
Rozdíl se začne ukazovat až v okamžiku, kdy po systému chceme dlouhodobě přenášet velký točivý moment ve velmi špatných podmínkách. Jedno kolo ve vzduchu při krátkém přejezdu zvládne elektronika snadno. Několik kilometrů těžkého terénu s neustálým křížením náprav už je disciplína, kde má mechanická uzávěrka jasnou výhodu.
Přibrzďování kol tedy není žádný podvod ani zbytečná náhražka. Je to chytrý způsob, jak s minimem dalšího hardwaru výrazně zlepšit trakci auta. Jen bychom mu neměli přisuzovat stejné vlastnosti jako skutečné uzávěrce diferenciálu. Jedna systémově vytváří odpor, aby otevřený diferenciál mohl přenést větší moment. Druhá diferenciál skutečně mechanicky vyřadí z jeho běžné funkce. A v těžkém terénu je mezi těmito dvěma principy pořád dost velký rozdíl.
Zdroj info: Volkswagen – Self-Study Programme 374, Eaton, Bosch Mobility.
Zdroj médií: Depositphotos.
Zdroj médií: Depositphotos.
