Wyjaśniam, jak działa mechanizm różnicowy w praktyce. Dlaczego jedno koło się ślizga, a auto nie jedzie?

Nie będę się w tym tekście skupiał na budowie mechanizmu różnicowego, bo dla zrozumienia praktycznego działania jest to bez znaczenia. Najprostszy i najczęściej stosowany mechanizm z kołami zębatymi stożkowymi (kołem koronowym i satelitami) działa tak, że rozdziela moment obrotowy zawsze, w każdej sytuacji drogowej po równo na obie strony. Oznacza to, że jeśli mamy napęd na jedną oś, to 50 proc. momentu trafia na lewe koło i tyle samo na prawe. Jeśli zawsze wydawało wam się inaczej i coś się nie zgadza, to na tę chwilę po prostu przyjmijcie to jako prawdę. 

Jak działa mechanizm różnicowy?

W zakręcie jedno z kół (wewnętrzne) pokonuje krótszą drogę, a drugie (zewnętrzne) dłuższą, co oznacza, że wewnętrzne kręci się wolniej, a zewnętrzne szybciej. Aby nastąpiła kompensacja tej różnicy, producent samochodu stosuje mechanizm różnicowy. Jeśli chodzi o nazwę, to różnicuje on właśnie prędkość obrotową kół, a nie – jak myśli znakomita większość – moment obrotowy.

Wyobraźmy sobie teraz sytuację, że auto jedzie na wprost z prędkością X i koła napędowe kręcą się z prędkością 10 obr./min. Kiedy auto wejdzie w zakręt, ale prędkość jazdy (X) się nie zmienia, to mechanizm różnicowy działa tak, że jedno z kół kręci się np. 12 obr./min., a wtedy drugie kręci się z prędkością 8 obr./min. Średnia to zawsze 10. To jest właśnie wspomniana kompensacja. Co jeśli jedno z kół uniesiemy lub postawimy na bardzo śliskim podłożu, licznik wskazuje nadal taką samą prędkość i tylko to jedno się kręci? Drugie stoi w miejscu, więc to podniesione będzie wykonywało 20 obr./min.

Na ślizgające się koło nie trafia cały moment

Co więc się dzieje, że jedno koło wiruje z dużą prędkością, a auto nie jedzie? Zgodnie z zasadą równomiernego podziału momentu obrotowego 50/50, wszystko się zgadza. Na koło, które znajduje się na śliskiej nawierzchni, trafia bardzo mało momentu obrotowego, powiedzmy 50 Nm. Żeby ruszyć z miejsca, potrzeba np. 200 Nm. Niestety, koło znajdujące się na przyczepnym podłożu też dostaje 50 Nm, a więc łącznie oba koła przekazują na podłoże 100 Nm. To za mało, by samochód ruszył z miejsca.

Patrząc na taką sytuację z boku, wydaje się, że cały moment obrotowy trafia na ślizgające się koło, ale to nieprawda. Tylko to koło się kręci – stąd to złudzenie. W praktyce to drugie też próbuje się ruszyć, tylko tego nie widać. 

Podsumowując, auto w takiej sytuacji nie może ruszyć z miejsca nie dlatego, że – cytując internetowego klasyka - "cały moment trafia na ślizgające się koło", lecz dlatego, że cały moment, jaki dostaje to nieślizgające się koło, to wartość z koła ślizgającego się. Albo jeszcze inaczej – po prostu oba koła dostają za mało momentu, ponieważ dostają go tyle samo.

Analogicznie dzieje się w samochodzie z napędem na cztery koła, gdzie pomiędzy osiami też jest mechanizm różnicowy. W praktyce wystarczy unieść jedno koło, by zatrzymać taki pojazd. Pod warunkiem, że nic nie blokuje żadnego z mechanizmów różnicowych.

Jeszcze jedno info, by zamieszać wam w głowie 

Całkiem serio, bo póki nie zrozumiecie powyższego, lepiej nie czytać dalej. Prawdą bowiem jest, kiedy ktoś powie, że na kręcące się na śliskim podłożu koło trafia cała moc (nie cały moment). Dlaczego? Ponieważ w uproszczeniu moc to wynik mnożenia momentu obrotowego przez obroty koła. Jeśli jedno koło się nie kręci, czyli jedna z wartości to zero, to wtedy jak to jest z mnożeniem, wynik musi równać się zero. Więc na koło, które się nie kręci, faktycznie nie trafia moc, a moc płynie wyłącznie na koło, które się kręci. Co nie zmienia faktu, że wciąż oba koła dostają za mało momentu, by ruszyć pojazd z miejsca.