Nie grzęźnij: jak LSD pomaga unikać śliskich sytuacji

 

Wyobraź sobie, że Twój samochód jedzie po śliskiej drodze, a jedno z kół zaczyna się ślizgać, co paraliżuje ruch pojazdu.

W takiej sytuacji z pomocą przychodzi mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu (LSD), który nie tylko poprawia przyczepność, ale również zwiększa kontrolę nad pojazdem. Wyjaśniamy, czym różni się od otwartego i blokowanego mechanizmu różnicowego, jak działa i dlaczego zarówno samochody terenowe, jak i osobowe nie mogą się bez niego obejść.

Aby zrozumieć zalety mechanizmu różnicowego o ograniczonym poślizgu (LSD — z ang. Limited Slip Differential, czasem nazywanego również mechanizmem różnicowym o zwiększonym tarciu), warto poznać podstawowe elementy układu napędowego, które zamieniają moc silnika w ruch do przodu lub do tyłu.

Pomimo różnic konstrukcyjnych między samochodami z napędem na przednie i tylne koła, kluczowe elementy pozostają takie same: skrzynia biegów, wał napędowy (lub półosie), oś oraz mechanizm różnicowy.

 

Jak działa mechanizm różnicowy?

Rola mechanizmu różnicowego polega na przekazywaniu momentu obrotowego silnika na lewe i prawe koło. W autach z napędem na tylne koła dzieje się to przez tylną oś, a w pojazdach z napędem na przednie koła — przez półosie. Proces ten jest skomplikowany, ponieważ prędkość obrotowa lewego i prawego koła różni się, szczególnie podczas pokonywania zakrętów.

Podczas skrętu wewnętrzne koło obraca się wolniej niż zewnętrzne. Mechanizm różnicowy kompensuje tę różnicę, zapewniając płynność ruchu i zmniejszając zużycie opon. Osiąga się to dzięki systemowi kół zębatych (obejmującemu główne koło zębate połączone z wałem napędowym, koło zębate napędowe wewnątrz mechanizmu różnicowego, a także satelity i koła półosiowe, które rozdzielają moc na koła).

 

Otwarty mechanizm różnicowy i LSD

Otwarty mechanizm różnicowy (Open Diff) oraz mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu (LSD) realizują to zadanie w różny sposób.

Otwarty mechanizm różnicowy pozwala kołom obracać się z różną prędkością, co jest idealnym rozwiązaniem na zakrętach.

LSD ogranicza tę różnicę, wykorzystując sprzęgła cierne, które przy określonym obciążeniu jednego z kół zmuszają oba koła do obracania się z niemal równą prędkością.

Jest to istotne, ponieważ podczas jazdy samochodem z otwartym mechanizmem różnicowym po śliskiej nawierzchni koło z mniejszą przyczepnością otrzymuje całą moc silnika, a koło z lepszą przyczepnością pozostaje bez napędu. W efekcie jedno z kół zaczyna buksować, a samochód traci stabilność. LSD zapobiega temu, angażując oba koła w celu zwiększenia przyczepności.

 

Rodzaje LSD

Istnieją różne rodzaje LSD, od wczesnych modeli ze sprzęgłem wiskotycznym i ciernym po nowoczesne mechanizmy różnicowe z kontrolą momentu obrotowego i sprzęgłami płytkowymi. Wysokowydajne samochody wykorzystują zaawansowane systemy rozdziału momentu obrotowego i napędu na cztery koła, które w czasie rzeczywistym regulują przekazywanie mocy na każde koło, poprawiając sterowność i zmniejszając nadsterowność.

Na wczesnym etapie rozwoju LSD firma General Motors opatentowała termin «Positraction» (dodatkowa przyczepność). Z kolei technologia «Torsen» (Torque Sensing – czujnik momentu obrotowego) stosowana jest głównie w autach terenowych. Ten system może wcześniej blokować mechanizm różnicowy, zapobiegając poślizgowi kół.

 

Blokowany mechanizm różnicowy

W przeciwieństwie do LSD, blokowany mechanizm różnicowy (nazywany również mechanizmem z pełną blokadą) unieruchamia oba wały napędowe, zmuszając koła do obracania się z tą samą prędkością. Jest to przydatne w samochodach terenowych, szczególnie podczas pokonywania trudnych przeszkód, ale zupełnie nieprzydatne w autach sportowych, gdzie liczy się maksymalna sterowność przy dużych prędkościach.

W większości przypadków blokada mechanizmu różnicowego znajduje się na tylnej osi, jednak takie modele, jak Jeep Wrangler Rubicon, Ford Bronco czy Mercedes-Benz Klasy G, oferują blokady zarówno przedniego, jak i tylnego mechanizmu różnicowego.

Blokada tylnej osi jest najczęściej stosowana. Blokowany mechanizm różnicowy na tylnej osi synchronizuje prędkość obrotową kół, zapewniając maksymalną przyczepność w sytuacji, gdy jedno z kół opuszcza śliską nawierzchnię.

Blokada przedniego mechanizmu różnicowego jest rzadsza, ponieważ przednia oś w większości pojazdów terenowych pełni funkcję wspomagającą. Jednak taka blokada jest istotna w samochodach z napędem na cztery koła, gdy wymaga się równomiernego rozdziału mocy na obie osie. Na przykład wtedy, gdy oba koła na przedniej osi tracą przyczepność, ale jedno z kół tylnej osi wciąż trzyma się nawierzchni.

Nowoczesne technologie pozwalają na wybór między automatycznym a ręcznym sterowaniem blokadą. Jeśli fabryczne rozwiązania Nissana, Toyoty czy innych marek nie spełniają oczekiwań, można skorzystać z produktów firm takich jak ARB, Auburn Gear czy Eaton, które oferują dodatkowe systemy blokad.

 

Firma ARB promuje system Air Locker, który pozwala blokować mechanizm różnicowy za pomocą systemu pneumatycznego. Kierowca może sterować blokadą za pomocą przycisków w kabinie, co umożliwia jej włączenie tylko wtedy, gdy jest to konieczne.

·       Jeep Wrangler JK i JL: dla tych modeli ARB oferuje blokady zarówno przedniego, jak i tylnego mechanizmu różnicowego.

·       Toyota Land Cruiser 70: ARB produkuje pneumatyczne blokady dla tych modeli, poprawiając ich zdolności terenowe w najtrudniejszych warunkach.

·       Ford Ranger (modele o właściwościach terenowych): system Air Locker ARB może być montowany na tylnej osi w celu zwiększenia trakcji na trudnym terenie.

Firma Auburn Gear jest znana z wysokiej jakości mechanizmów różnicowych z ograniczonym poślizgiem (LSD) oraz systemów blokad. Oferuje zarówno automatyczne, jak i manualne rozwiązania dla różnych pojazdów.

·       Chevrolet Silverado: Auburn Gear sprzedaje mechanizmy różnicowe z ograniczonym poślizgiem dla modeli z napędem na tył i na cztery koła.

·       Jeep Grand Cherokee: dla tych SUV-ów Auburn Gear produkuje mechanizmy różnicowe poprawiające przyczepność na trudnych trasach.

·       Ford F-150: Auburn Gear oferuje rozwiązania LSD, które zwiększają trakcję na piaszczystych i błotnistych drogach.

Firma Eaton słynie ze swoich zaawansowanych technologii, takich jak E-Locker (elektryczna blokada mechanizmu różnicowego) oraz Detroit Locker (tradycyjna mechaniczna blokada). Systemy te umożliwiają automatyczne lub ręczne blokowanie mechanizmu różnicowego w trudnych warunkach drogowych.

·       Chevrolet Silverado 1500: Eaton oferuje E-Locker dla poprawy przyczepności w modelach z napędem na cztery koła. System aktywuje się po naciśnięciu przycisku.

·       Ram 2500: Detroit Locker firmy Eaton stosowany jest w ciężkich pojazdach użytkowych i terenowych, zapewniając pełną blokadę w napędzie 4x4.

·       Toyota Tacoma TRD Pro: Eaton produkuje rozwiązania dla wersji terenowych Tacoma, umożliwiając montaż blokady mechanizmu różnicowego na przedniej i tylnej osi.

 

Ręczna czy automatyczna blokada?

Zazwyczaj ręczne sterowanie blokadą stosuje się w pojazdach, gdzie wymagany jest precyzyjny kontrolowany wybór blokady w zależności od warunków jazdy. Takie systemy najczęściej występują w SUV-ach i pick-upach używanych w trudnym terenie. Montuje się je nie tylko w celu poprawy zdolności terenowych, ale również dla zmniejszenia zużycia elementów układu napędowego.

 

Przykłady pojazdów z ręczną blokadą:

·       Toyota 4Runner TRD Pro

·       Jeep Wrangler Rubicon (mechanizm blokady może być aktywowany ręcznie za pomocą dźwigni w kabinie)

·       Ford Bronco (wersje z bogatym wyposażeniem oferują ręczną blokadę)

Nowoczesne samochody z różnymi typami mechanizmów różnicowych

1. Otwarty mechanizm różnicowy (Open Diff)

Często stosowany w standardowych samochodach osobowych, ponieważ zapewnia podstawową trakcję i jest stosunkowo tani w produkcji. Pozwala kołom obracać się z różną prędkością.

 

Przykłady samochodów z otwartym mechanizmem różnicowym:

·       Ford Fiesta (wersja podstawowa)

·       Toyota Corolla

·       Honda Civic (bazowe wersje wyposażenia)

·       Volkswagen Golf (konfiguracje podstawowe)

2. Mechanizm różnicowy z ograniczonym poślizgiem (LSD)

Poprawia przyczepność, przekazując więcej mocy na «stabilne koło» w momencie, gdy jedno z kół zaczyna tracić przyczepność.

Przykłady samochodów z LSD:

·       BMW Serii 3 (niektóre modele, zwłaszcza wersje M)

·       Mazda MX-5 (w niektórych wersjach wyposażenia)

·       Chevrolet Camaro (konfiguracje sportowe)

·       Ford Mustang GT

·       Audi S4

3. Blokowany mechanizm różnicowy (Locking Differential)

Stosowany do pełnego zablokowania kół na jednej osi, aby obracały się z tą samą prędkością — szczególnie przydatny w terenie.

Przykłady samochodów z blokowanym mechanizmem różnicowym:

·       Jeep Wrangler (w niektórych wersjach, np. Rubicon)

·       Land Rover Defender (w wyższych wersjach wyposażenia)

·       Toyota Land Cruiser (w wybranych wersjach)

·       Mercedes-Benz Klasy G (w niektórych konfiguracjach)

4. Samochody z połączeniem różnych typów mechanizmów różnicowych

Niektóre pojazdy stosują kombinacje mechanizmów otwartych, LSD i blokowanych w celu zwiększenia uniwersalności i możliwości terenowych.

Przykłady samochodów z połączonymi mechanizmami różnicowymi:

·       Mercedes-Benz Klasy G (systemy z LSD i blokadą)

·       Land Rover Range Rover (nowoczesne modele z systemami współpracującymi z LSD i blokadą)

·       Audi Q7 (wersje z napędem Quattro)

·       BMW X5 (konfiguracje z systemem xDrive)

·       Porsche 911 Turbo (posiada system LSD i aktywne zarządzanie momentem obrotowym).

Niektóre SUV-y i sportowe samochody z napędem na cztery koła mogą korzystać z blokowanych mechanizmów różnicowych w połączeniu z systemami LSD, co umożliwia kierowcom wybór najlepszego rodzaju napędu w zależności od warunków drogowych.

Źródła: Iseecars.com, Caranddriver.com