Všetko okolo automobilu má niečo spoločné s fyzikou a občas aj geometriou ako matematickou disciplínou. A to môže v reálnom svete spôsobovať nemalé problémy. Pionieri automobilizmu to spoznali relatívne rýchlo: jednou z ťažkostí bola jazda v zákrute. Riešením bol diferenciál.

V časoch koňmi ťahaných kočov tento problém nebol nijak vypuklý. Obrat nastal v období prvých automobilov a hnacích náprav. V zákrutách sú totiž polomery otáčania vnútorného a vonkajšieho kolesa odlišné, v dôsledku čoho vnútorné koleso ide po kratšej dráhe a teda sa pomalšie otáča. V prípade vonkajšieho kolesa platí opačné garde: dlhšia dráha, vyššia rýchlosť otáčania. Pokiaľ sú obidve kolesá spojené napevno, pochopiteľne to vedie k problémom.

A tak si múdre hlavy vtedy povedali, že hnané bude len jedno z kolies. To však na vtedajších nerovných a nespevnených cestách nefungovalo spoľahlivo. Iní zas stavili na trojkolky s jedným hnaným kolesom. Typickým príkladom tohto riešenia bol Morgan Threewheeler. Väčšina konštruktérov si však uvedomovala, že bez špeciálnej a drahej prevodovky medzi kolesami to nepôjde. Vznikla tak tzv. vyrovnávacia prevodovka. V skutočnosti nešlo o žiadnu novinku. Už Leonardo da Vinci (1452 – 1519) sa zaoberal myšlienkou vyrovnávania rozdielov v rýchlosti otáčania kolies, i keď tento problém v jeho dobe pochopiteľne ešte neexistoval.

Diferenciáli v osobných automobiloch pracujú obvykle na princípe planétového súkolia. Predstavte si štyri kužeľovité ozubené kolesá, ktoré tvoria štvorec s dvomi pármi rovnako veľkých kolies postavených proti sebe. Všetky štyri sa navzájom dotýkajú. Dve planétové kolesá sú orientované v smere jazdy a pevne spojené s hriadeľmi pohonu kolesa, dve menšie umiestnené kolmo k smeru jazdy sa označujú ako kužeľové satelity.

Ak ide vozidlo v priamom smere, pastorok poháňa tanierové koleso, ktoré so sebou unáša skriňu diferenciálu spolu s čapom kužeľových satelitov. Planétové kolesá otáčajú hnacími hriadeľmi a kolesami. Obidve kolesá, hriadele aj „planéty“ sa otáčajú rovnakou rýchlosťou. Satelity teda akoby krúžili okolo priečnej osi diferenciálu, vo vzťahu k planétam sa však na svojom čape neotáčajú. Vo vnútri klietky teda vlastne stoja všetky štyri ozubené kolesá vo vzťahu k sebe navzájom aj ku klietke diferenciálu.

V momente, keď vodič vojde do zákruty nezmenenou rýchlosťou, v diferenciáli nastane pohyb. Koleso na vonkajšej strane musí zrýchliť a spolu s ním aj hnací hriadeľ. Koleso aj hriadeľ na vnútornej strane spomaľujú. To isté platí aj pre planétové kolesá, ktoré sú priamo spojené s hnacími hriadeľmi. Tu sa dostávajú k slovu kužeľové satelity, ktoré sa každý iným smerom. Práve toto otáčanie umožňuje rozdielnu rýchlosť otáčania oboch hnacích hriadeľov, pričom celkové otáčky skrine a teda aj rýchlosť jazdy zostanú stabilné. Práve zo slova „diferencia“ (rozdiel) pochádza aj označenie diferenciál.

Každý vynález má však aj svoje nevýhody, napríklad, v zime. Ak sa jedno koleso dostane na ľad a začne sa pretáčať, druhé zostane stáť. Preto vznikla uzávierka resp. zámok diferenciálu. Vďaka nemu sa zablokujú obidva satelity a obidve kolesá auta sa začínajú otáčať rovnako. Ďalšia slabina sa prejavila vtedy, keď začal výkon vozidiel narastať. Problémy vznikali najmä pri rozjazdoch, keď sa jedno z kolies neustále pretáčalo.

Riešením bol samosvorný diferenciál. Lamelová spojka medzi dvomi planétovými kolesami zabránila nekontrolovanému otáčaniu kolesa vozidla a časť výkonu prenášala na druhé. Zväčša sa tento prenos pohybuje v rozpätí 25 až 75 percent. Zhruba pred 20 rokmi sa dostala k slovu elektronika, konkrétne elektronický stabilizačný systém (ESP), ktorý s pomocou bŕzd ukľudní pretáčajúce sa koleso a v extrémnom prípade zníži otáčky motora.

Pýtate sa, ktoré vozidlá majú tri diferenciály? Odpoveď znie: všetky s pohonom 4x4. Princíp odlišnej rýchlosti otáčania kolies v zákrute pochopiteľne platí pre obidve nápravy. Každá náprava má vlastný diferenciál a pokiaľ je pohon 4x4 permanentný, do spolku pribudne centrálny diferenciál, ktorý vyrovnáva rozdiely v rýchlosti otáčania medzi nápravami.

Samotný diferenciál je v podstate veľmi odolný a prípadné poruchy sú skutočnou výnimkou. Problémy môže spôsobiť mechanické poškodenie, napríklad, trhliny na skrini diferenciálu alebo odtrhnutie tanierového kolesa pre nesprávne používanie. Ťažkosti môžu spôsobiť aj nešikovné pokusy o driftovanie. Ďalšou zónou súmraku je v prípade vozidiel s pohonom zadnej nápravy únik oleja. Ak zostane pridlho bez povšimnutia, nízka hladina oleja je smrteľnou pascou pre tanierové koleso. U áut s hnanou prednou nápravou nie je problém tak fatálny, nakoľko diferenciál využíva olej manuálnej prevodovky. Prípadný únik vodič zbadá oveľa skôr, než dôjde ku kritickému poklesu hladiny.

Únik oleja spôsobuje najmä netesnosť tesniacich krúžkov hnacích hriadeľov, tie sa však dajú vymeniť bez potreby demontovať diferenciál. Tesniace krúžky ani celá sada nie sú nijak drahé, jednotlivo stoja doslova pár eur, sady nepresiahnu 20 eur. Je však potrebné započítať prácu mechanika. V prípade niektorých modelov, najmä od BMW a Mercedes, si však výmena vyžaduje zásahy do pripojenia kardanového hriadeľa, čo už opravu poriadne predraží. Aj šikovní kutilovia by si mali rozmyslieť, či ušetria na servise. V opačnom prípade budú musieť žiť s neustálym zavíjaním počas jazdy.

Existuje aj možnosť kúpiť celý diferenciál, tam však už počítajte so štvorcifernou sumou za samotný diel plus nemalou cenou práce mechanika. Napríklad, samosvorný diferenciál pre Škodu Octavia RS a Fabia RS stojí takmer 1 150 eur. Výmenu odporúčame aj v nepravdepodobnom prípade, že sa tanierové koleso zmení na šalát. Ušetriť môžete aj tým, že skúsite šťastie na šrotovisku. Aj tam môžete nájsť použitý diferenciál v dobrom stave.

Diel, ktorý má každé auto: Ako ho nezničiť?

Výber pre vás

Diel, ktorý má každé auto: Ako ho nezničiť?

Súvisiace články

Spojka: Ako funguje a čo sa na nej často kazí?

Výmena oleja: Na čo mnohí vodiči zabúdajú?

Časovaná bomba v aute: Rozvodový remeň

Výber pre vás