Mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu wewnętrznym, znany jako szpera, stanowi jedno z rozwiązań, które świetnie sprawdza się podczas dynamicznej jazdy samochodem. Działanie mechanizmu różnicowego opiera się na poprawie zachowania auta poprzez zmniejszenie różnicy prędkości kół podczas jazdy po łuku. Czym więc jest szpera, jakie daje możliwość i gdzie się ją spotyka?
Szpera to nic innego jak mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu. Nazwa ta pochodzi od niemieckiego słowa Sperrdifferenzial oznaczającego „blokadę mechanizmu różnicowego”. Aby zrozumieć zasadę jej działania, przede wszystkim warto wiedzieć, jak koła samochodu zachowują się podczas jazdy po łuku. Ponieważ wewnętrzne przebywa krótszą drogę niż zewnętrzne, konieczne okazuje się zastosowanie wspomnianego mechanizmu różnicowego, który dopuszcza różną prędkość ich obrotu. W przeciwnym razie dochodziłoby bowiem do ciągłych poślizgów.
W artykule znajdziesz odpowiedzi na takie pytania:
- Czym jest mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu?
- Jak działa szpera?
- Jakie są różnice pomiędzy szperą mechaniczną a szperą elektroniczną?
- W jakich samochodach najlepiej sprawdza się mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu?
Do czego przydaje się szpera?
Szpera w samochodzie sportowym poprawia zachowanie na zakrętach. W przypadku pojazdów z przednim napędem jej zastosowanie redukuje podsterowność. Lepsze przeniesienie napędu na zewnętrzne koło o dobrej przyczepności pozwala także wcześniej dodać gazu na wyjściu z zakrętu. Efekt uboczny stanowi jednak skłonność do prostowania kół, wobec czego kierowca powinien być bardzo uważny przy dynamicznej jeździe takim autem.
Elektroniczna lub mechaniczna szpera zastosowana w samochodzie napędzanym na tył zwiększa jego skłonność do nadsterowności. Jest więc nieodzownym wyposażeniem pojazdów przygotowywanych do driftu. Doświadczeni kierowcy są również w stanie wykorzystać te cechy do osiągnięcia lepszych czasów na torze wyścigowym.
Zasada działania szpery w samochodach
Do czego służy mechanizm różnicowy, da się łatwo wyjaśnić na przykładzie toczącego się walca – ze względu na jednakową średnicę (a więc i prędkość kątową) w każdym miejscu, trudno zmusić go do skręcania. Podobnie zachowują się koła samochodu, nawet przestawione kierownicą. Mechanizm różnicowy pozwala im obracać się z różnymi prędkościami. Wobec tego jak działa szpera? Częściowo blokuje ona rozdział momentu obrotowego, przesyłając wyższą wartość do koła dysponującego lepszą przyczepnością.
Zmiana charakterystyki prowadzenia i możliwość driftowania sprawia, że hasła typu „jak zrobić blokadę mechanizmu różnicowego” czy „jak zrobić szperę” cieszą się sporą popularnością w Internecie. Niestety, zarówno mechaniczny dyferencjał, jak i jego elektroniczny odpowiednik to skomplikowane urządzenia, których nie wykonasz sam. W przypadku tanich pojazdów do driftu może się sprawdzić tzw. zaspawanie tylnego mostu prowadzące do stałego zablokowania mechanizmu różnicowego. Taki samochód staje się jednak niestabilny i niebezpieczny w trakcie normalnej, codziennej eksploatacji.
Mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu – rodzaje
Obecnie spotyka się trzy rodzaje mechanicznych szper. Pierwszą jest helikalny mechanizm różnicowy, szerzej znany jako torsen (nazwa pochodzi z języka angielskiego 0 można ją rozszyfrować jako TORque – moment i SENsing). Drugie rozwiązanie to sprzęgło wiskotyczne, które w praktyce okazuje się nienaprawialne i w przypadku awarii nie ma możliwości jego regeneracji. Trzecim – i zarazem najpopularniejszym typem – jest szpera płytkowa, znana także jako cierna.
Szpera ogranicza te różnice, ale też odpowiednio steruje momentem obrotowym. Z tego względu na zewnętrzne koło trafia więcej siły napędowej, co z kolei sprawia, że jest ono w stanie zacieśnić zakręt. Szczególnie przydaje się to podczas dynamicznej jazdy. Choć w motosporcie dominują rozwiązania mechaniczne, elektroniczna szpera „dohamowująca” koła za pośrednictwem systemu ESP zyskała sporą popularność w usportowionych autach. Dysponuje nią (pod nazwą XDS) choćby VW Golf GTI.
Jeszcze inną propozycją jest aktywny dyferencjał, który, zanim znalazł się w autach seryjnych, sprawdził się w WRC. Mechanizm znany z takich marek, jak Mitsubishi (AYC, Super AYC i ACD), Subaru (DCCD) czy Honda (SH-AWD), został zastosowany m.in. przez Audi, gdzie funkcjonuje jako „sport differential”. W autach marki z Ingolstadt elektroniczna szpera składa się z umieszczonego centralnie zwykłego mechanizmu różnicowego, z którym połączono dwa sprzęgła wielotarczowe – jedno przyporządkowano dla każdej z półosi. Sprzęgła ta skonfigurowano z napędzaną przez silnik elektryczny pompą oleju i załącza się je z wykorzystaniem hydrauliki. Natomiast załączenie układu jest możliwe dzięki danym, które zbiera jednostka sterująca. Trzeba wspomnieć, że aktywna szpera w porównaniu do rozwiązań mechanicznych mniej zużywa się w normalnym ruchu ulicznym.
Szpera elektroniczna czy szpera mechaniczna?
Nie każdy kierowca potrzebuje korzystać z możliwości, jakie daje szpera. Co to jest podsterowność, czy jak szybciej pokonywać zakręty, to dla nich kwestie mniej istotne od komfortu jazdy bądź niskich kosztów eksploatacji. Z tego względu samochody bez zacięcia sportowego zwykle nie są wyposażane w takie mechanizmy. Choć przez to mniej nadają się na tor wyścigowy czy do rajdów, to są łatwiejsze w prowadzeniu i nie zużywają tak szybko opon oraz hamulców.
Szpera w samochodzie – zalety i wady
Elektroniczna szpera w samochodzie „dohamowuje” na zakręcie koła, by wprowadzić różnice momentu obrotowego. Jej wadę stanowi więc duże zużycie klocków oraz tarcz. Z kolei mechaniczna szpera ze sprzęgłem wielopłytkowym może powodować straty mocy, a jej awaria skutkuje zablokowaniem kół. Efektem wszystkich tych rozwiązań okazuje się też zmniejszona żywotność ogumienia. Co ciekawe, szpera torsen nie przyspiesza zużycia opon; natomiast przy bardzo dużej różnic przyczepności mechanizm zachowuje się podobnie do otwartego dyferencjału.
Oleje do szper płytkowych rekomendowane przez specjalistów Inter Cars:
– Rock Oil Gearaxl S 75W140 LS;
– Liqui Moly Vollsynthetisches Getriebäl 75W-140.
Zamiast podsumowania
Teoretycznie elektroniczna blokada mechanizmu różnicowego to rozwiązanie mniej skuteczne od mechanicznej szpery. Można zatem uznać systemy podobne do XDS za pewien kompromis. Z tego względu nawet fani dynamicznej jazdy nie powinni lekceważyć nowoczesnych systemów elektronicznych, gdyż mogą one okazać się w zupełności wystarczające do ich potrzeb, a niższe koszty eksploatacji stanowią zaletę nawet w przypadku szybkich samochodów. Jako rzeczywistą, i zarazem kosztowną, alternatywę dla szper mechanicznych, trzeba uznać wywodzący się z najwyższych rajdowych serii aktywny dyferencjał.
Najczęstsze pytania:
W jakich samochodach najlepiej sprawdza się szpera mechaniczna?
Najwięcej korzyści ze szpery będą mieć osoby lubujące się w sportowej jeździe, także amatorzy driftu czy rajdów i wyścigów.
Czy jest alternatywa dla szpery mechanicznej?
Obecnie wielu producentów aut seryjnych oferuje modele wyposażone w elektroniczną blokadę mechanizmu różnicowego, będącą kompromisem między szperą mechaniczną a brakiem jakiegokolwiek systemu poprawiającego prowadzenie.
Czy da się samodzielnie wykonać szperę?
Bez fachowej wiedzy i zaplecza warsztatowego to zadanie skazane na porażkę. Natomiast przy niedrogich autach przeznaczonych do driftu jako alternatywę można warunkowo uznać całkowitą blokadę mechanizmu różnicowego (tzw. zaspawanie tylnego mostu).
