Historia mechanizmu różnicowego

, 1 marca 2018, 8:13

Mechanizm różnicowy, dyferencjał, dyfer – każde określenie jest dobre. Trudno sobie wyobrazić konstrukcję samochodu bez użycia tego elementu. Jego zastosowanie jest tak oczywiste jak zamontowanie w samochodzie kierownicy albo kół.

Mechanizm różnicowy Autor zdjęcia: DrJunge

Mechanizm różnicowy to rodzaj przekładni mechanicznej zębatej, zastosowanej w celu przeniesienia mocy i zmiany parametrów ruchu, w której przeniesienie napędu możliwe jest dzięki zastosowaniu zazębiających się kół zębatych. W skrócie – to takie coś, dzięki czemu koła mogą się kręcić nie wpadając w poślizg.

O ile wyposażenie samochodu w mechanizm różnicowy jest naturalne, mniej oczywiste jest natomiast pochodzenie tego wynalazku. Często powtarzany jest błąd, jakoby twórcą tej niezastąpionej części był Karl Benz. Nic bardziej mylnego. Dyferencjału nie wymyślił też Onesiphore Pecquer na początku XIX w. Zanim ci panowie mieli przyjemność zapoznania się z tym wynalazkiem, na świecie działały już wcześniej inne tęgie głowy, które w zaciszu swojej pieczary albo lepianki konstruowały takie rzeczy. Na pewno wówczas nie przyszło im do głowy, że będzie to aż tak rewolucyjny pomysł, który będzie chciał mieć wielu ojców.

Dawno, dawno temu…
Historia dyfra zaczęła się najprawdopodobniej w Chinach w pierwszym tysiącleciu przed naszą erą. Tam samozwańczy konstruktor, książę Zhou, wybudował swego rodzaju dwukołowy rydwan, który miał za zadanie spełniać funkcję kompasu – zamiast „strzałki” był wyposażony w figurkę, która swoją ręką wskazywała kierunek południowy. Wszystko wskazuje na to, że w konstrukcji tego pojazdu po raz pierwszy użyto mechanizmu różnicowego. Drugim przykładem może być tak zwany mechanizm z Antikytery z I w p.n.e., który został znaleziony na wraku statku w 1902 r. Badacze twierdzą, że mechanizm ten został skonstruowany, aby określić kąt położenia Słońca i Księżyca oraz przewidywania jego zaćmień.

 

Te wynalazki nie mają swojego potwierdzenia w źródłach, więc niektórzy nie przywiązują do nich większej uwagi. Sprawa ma się zupełnie inaczej w przypadku konstrukcji Ma Juna, chińskiego wynalazcy z Królestwa Wei z epoki Trzech Królestw, który około 240 r n.e. skonstruował mechaniczny kompas na wspomnianym wcześniej dwukołowym rydwanie – było to urządzenie przekazujące jednakowy moment siły na koła obracające się z różną prędkością. Był to pierwszy historycznie udokumentowany przypadek wykorzystania mechanizmu różnicowego, który wspominany był w źródłach aż do 1300 r. n.e. Dlatego też Ma Juna uznaje się za pomysłodawcę tego wynalazku.

Pierwsze automobile z mechanizmem róznicowym
Na początku XIX w., w 1810 r., niemiecki konstruktor Rudolf Ackermann stworzył 4-kołowy system geometrii układu kierowniczego. Był to układ zaprojektowany w celu rozwiązania problemu z kołami pojazdu, które podczas jazdy poruszały się po okręgach z różnymi promieniami skrętów. Nie był to mechanizm różnicowy, chociaż niektórzy brali ten wynalazek właśnie za dyferencjał.

Rysunek systemu geometrii Ackermanna Autor zdjęcia: Bromkloss

 

Warta uwagi jest historia francuskiego wynalazcy Onesiphore’a Pecquer’a, który jako pierwszy opatentował dyferencjał w 1827 r. Francuz był z wykształcenia zegarmistrzem, a jak się okazuje konstrukcja zegarków i pojazdów może iść ze sobą w parze – w 1720 r. po raz pierwszy użyto mechanizmu różnicowego w czasomierzu. Pecquer zbudował pojazd w wykorzystaniem bardzo nowoczesnego jak na tamte czasy dyferencjału, w którym napęd na tylne koła przekazywany był za pomocą łańcucha. Dodatkowo, mechanizm ten zezwalał na wprowadzanie poprawek stosunku obrotu dwóch kół znajdujących się na tej samej osi. Moc tego dyferencjału nie wymagała dalszego udoskonalania, przez co przez następnych kilkadziesiąt lat nikt nie zajmował się tym zagadnieniem, z którym do tej pory pionierzy napędu mechanicznego nie mogli sobie poradzić.

Kolejny kamień milowy w historii budowy mechanizmu różnicowego miał miejsce w 1876 r., kiedy to zapalony konstruktor rowerów James Starley, siedząc nad filiżanką herbaty, wymyślił rewolucyjny dyferencjał. A wszystko dlatego, że chciał udoskonalić swój trójkołowiec, aby móc bezproblemowo jeździć nim ze swoim synem. Wynalazek został opatentowany, a jego główne założenia stosowane są w osi tylnej nawet współczesnych samochodów. Pierwszym konstruktorem aut, który zdecydował się na użycie mechanizmu Starley’a, był Karl Benz. W 1885 r. Niemiec zbudował swój pierwszy trójkołowy automobil, który wyposażył w silnik spalinowy, mechanizm różnicowy obracający koła tylne przy pomocy bocznych łańcuchów oraz inne podzespoły, które skonstruował samodzielnie (były to między innymi świece zapłonowe, sprzęgło, gaźnik, chłodnica wodna oraz skrzynia biegów). Budowa tego pojazdu to jednak całkiem inna historia…

Rewolucyjny dyferencjał samoblokujący
Samoblokujący się mechanizm różnicowy – wynalazek z XX w., który w tym roku będzie obchodził swoje stulecie. Jego twórcą był Amerykanin Alexander Brown. Patent ten zbudowany był z dwóch przekładni ślimakowych, połączonych walcowymi kołami zębatymi. W ten sposób dochodzimy do czasów nam współczesnych, mianowicie do roku 1951, kiedy to korzystając z wiedzy i dokonań wspominanego Brown’a, Vernon Gleasman opatentował samoblokujący się mechanizm różnicowy, który opiera się wyłącznie na działaniu przekładni, zamiast na połączeniu sprzęgła i biegów – nazwany Torsen T-1. Dla przykładu, dyferencjał ten był oryginalnym wyposażeniem Audi Quattro, Subaru Impreza WRX STI lub Toyoty Mega Cruiser. Nową generacją mechanizmu była wersja T-2 z 1984 r., która przeznaczona była dla większej liczby marek samochodów, także dla samochodów sportowych i pick-upów, a także wersja T-3 dla samochodów z napędem 4×4.

Samoblokujący się mechanizm różnicowy Torsen Autor zdjęcia: NocturnalA6.2.7

Oczywiście nie jest to kompletna historia mechanizmu różnicowego, ponieważ obecnie producenci samochodów prześcigają się w wymyśleniu idealnego rozwiązania. Dyferencjały są mniejsze, większe, wpływające na ekonomikę jazdy, powodujące zwiększone możliwości sportowe… Jednak jest to zupełnie inny temat rozważań, zdecydowanie bardziej techniczny. Ale kto by pomyślał, że historia wynalazku, który zrewolucjonizował świat motoryzacji, zaczęła się kilka tysięcy lat temu…

 

Komentarze

Brak komentarzy