Szpera najczęściej jest kojarzona z samochodami przeznaczonymi do motosportu. Obecnie jest jednak wykorzystywana w różnych konfiguracjach przez producentów pojazdów do modeli zupełnie niekojarzących się z szybką jazdą. Popularna szpera ma kilka wersji mechanicznych i elektryczną, która pod względem technicznym nie ma zbyt wiele wspólnego z pierwowzorem. Każda ma natomiast wspólny cel – lepsze prowadzenie samochodu.

Czym jest szpera i jak działa?

Szpera jest popularnym mechanizmem stosowanym w drogowych autach sportowych i wyczynowych, przeznaczonych do motosportu, w różnych konfiguracjach. Najbardziej popularna szpera mechaniczna polega na ograniczeniu poślizgu wewnętrznego w dyferencjale przenoszącym moment obrotowy na poszczególne koła z wału napędowego.

Mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu (szpera) pozwala na zablokowanie procesu odcinania momentu obrotowego na kole mającym dostępny zapas do jego przeniesienia, podczas gdy drugie będące na tej samej osi tej możliwości nie ma. Upraszczając definicję, to koło z lepszą przyczepnością będzie mieć możliwość przenoszenia większego momentu, niezależnie od drugiego.

W dyferencjale bez zastosowanej szpery, moment obrotowy przekazywany jest na koła równomiernie. W przypadku zmniejszenia przyczepności w jednym z kół na tej samej osi, (np. po wjechaniu częściowo na śliską nawierzchnię i tym samym zmniejszeniu możliwości przenoszenia momentu obrotowego) na drugim kole moment obrotowy zostanie dostosowany do tego pierwszego, które ma aktualnie mniejszą zdolność przenoszenia większych wartości. Innymi słowy, w momencie, gdy jedno z kół może przenieść tylko 30 Nm momentu, drugie również tyle przeniesie, bez względu na to, czy ma lepszą przyczepność.

Szpera zastosowana w samochodach z przednią osią napędową powoduje wówczas lepszą reakcję auta na zakrętach, pozwala na ich szybsze pokonywanie i zredukowanie efektu podsterowności, nawet do poziomu delikatnej nadsterowności. Nieco inaczej wygląda sytuacja w samochodach z tylną osią napędową, w których nadsterowność z kolei jest powszechnym zjawiskiem. W samochodach o małej mocy nie stosuje się tego rozwiązania, gdyż konstrukcyjnie dąży się do wyeliminowania efektu nadsterowności, natomiast w autach sportowych o większej mocy i wyczynowych przeznaczonych do motosportu jest to już mechanizm pożądany, ponieważ wówczas samochód staje się bardziej przewidywalny i kierowca ma nad nim większą kontrolę.

Rodzaje mechanizmów różnicowych o ograniczonym poślizgu – w skrócie

Obecnie mianem szpery można nazwać kilka konstrukcji przeniesienia napędu. Początkowo jednak tym słowem określało się mechanizmy płytkowe spinające dyferencjał, ograniczające poślizg kół na jednej osi lub obu względem siebie. Z czasem pojawiły się nowe rozwiązania pozwalające na ograniczenie poślizgu kół i przeniesienie momentu obrotowego jak sprzęgło wiskotyczne, szpera płytkowa czy legendarny torsen.

• Szpera (LSD) – wyżej wspomniany mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu wewnętrznym ze sprzęgłem płytkowym, które ogranicza działanie stożkowego mechanizmu różnicowego.
• Sprzęgło wiskotyczne (lepkościowe) – służy do wyrównywania prędkości obrotowych między dwiema półosiami w mechanizmie różnicowym z napędem na jedną oś lub wyrównywania prędkości obrotowych między osiami w napędzie na cztery koła.
• Szpera płytkowa (cierna) – działa na różnicę momentu obrotowego między kołami jednej osi lub między przednią a tylną osią. Konstrukcyjnie jest to podobne rozwiązanie do otwartego mechanizmu różnicowego z wewnętrznymi płytkami ciernymi, podzielonym koszem satelitów. Przypomina szperę LSD ze sprzęgłem wiskotycznym.
• Torsen – służy do rozdzielania momentu obrotowego między przednią a tylną oś lub między koła w jednej osi w napędzie 4×4. Najbardziej popularny typ samoblokującego się mechanizmu różnicowego.

Elektroniczna szpera

Działa w zupełnie inny sposób niż szpera mechaniczna. Przede wszystkim do działania elektronicznej szpery wykorzystywany jest układ hamulcowy pojazdu, a nie bezpośrednio dyferencjał. Czujniki umieszczone w kołach monitorują moment obrotowy każdego z nich. Jest to stosunkowo najtańsze rozwiązanie, stosowane szczególnie w usportowionych wersjach samochodów kompaktowych.

W momencie utraty przyczepności, na którymś z kół w osi, opracowany algorytm przyhamowuje odpowiednie koło, by uzyskać jak najlepszą przyczepność. Przykładowo, gdy podczas szybkiego pokonywania zakrętu wewnętrzne koło jest odciążone na skutek działania siły odśrodkowej i przesunięciu mas, elektroniczna szpera ingeruje w układ hamulcowy tego koła, by odzyskało ono jak najszybciej przyczepność.