Centrálny diferenciál je známy aj ako medzinápravový diferenciál. V prípade vozidiel s pohonom viacerých{2}}náprav sú hnacie nápravy spojené hnacími hriadeľmi. Centrálny diferenciál umožňuje každej hnacej náprave mať rôzne vstupné uhlové rýchlosti, aby sa eliminovalo preklzávanie hnacích kolies na každej náprave. Medzi typy centrálnych diferenciálov patria: otvorený centrálny diferenciál, diferenciál s lamelovou spojkou, diferenciál Torsen a diferenciál s viskóznou spojkou.
Keď je vozidlo v pohybe, jazdí nielen v priamom smere, ale aj rôzne zákruty. Keď sa vozidlo otáča, trajektórie štyroch kolies sú štyri oblúky s rôznymi polomermi. To má za následok rôzne rýchlosti otáčania štyroch kolies. Ak by sa kolesá mohli otáčať len rovnakou rýchlosťou, vozidlo by sa nemohlo otáčať. Aj pri nútenom otáčaní by sa stredná náprava zlomila v dôsledku rozdielu otáčok kolies. Preto je na dosiahnutie diferenciálnej rýchlosti potrebný diferenciál, ktorý rozkladá pevnú rýchlosť otáčania výstupného hriadeľa motora na rôzne rýchlosti a prenáša ich na kolesá.
Keď sa vozidlo otáča, polomer otáčania predných kolies je väčší ako polomer otáčania zadných kolies na tej istej strane. Preto sa predné kolesá otáčajú rýchlejšie ako zadné a štyri kolesá sa pohybujú po úplne iných dráhach. Vozidlá s pohonom štyroch{2}}kolesových kolies teda vyžadujú centrálny diferenciál na rozdelenie krútiaceho momentu medzi prednú a zadnú nápravu.
Medzi typy centrálnych diferenciálov patria: otvorený centrálny diferenciál, diferenciál s viaclamelovou spojkou, diferenciál Torsen a diferenciál s viskóznou spojkou.
I. Otvorený centrálny diferenciál
Otvorený diferenciál je taký, ktorý nemá žiadne obmedzenia a môže normálne fungovať, keď sa vozidlo otáča. Súprava planétových kolies nemá žiadne blokovacie zariadenie. Ak je vozidlo s pohonom štyroch{2}}kolesových kolies vybavené tromi otvorenými diferenciálmi (predný, stredný a zadný), ak sa jedno koleso prešmykne, všetka sila vozidla sa premrhá na toto koleso a ostatné tri kolesá nedostanú žiadnu energiu.
Výhody: Žiadne zvláštne výhody, pretože diferenciál je nevyhnutnou podmienkou pre normálnu prevádzku vozidla;
Nevýhody: V oblasti terénnych-vozidiel môže otvorený diferenciál ovplyvniť schopnosť vozidla dostať sa zo zložitých situácií na-spevnených cestách.
II. Viac-lamelový spojkový diferenciál
Viaclamelový spojkový diferenciál generuje diferenciálny krútiaci moment prostredníctvom mokrej-lamelovej spojky. Tento systém sa často používa ako centrálny diferenciál v systémoch s pohonom štyroch kolies-na požiadanie-. Má dve sady trecích kotúčov, jednu súpravu ako hnacie kotúče a druhú ako hnané kotúče. Hnacie kotúče sú spojené s prednou nápravou a hnané kotúče sú spojené so zadnou nápravou. Kotúče sú ponorené do špeciálneho oleja a ich zapínanie a vypínanie riadi elektronický systém.
Keď sa vozidlo pohybuje v priamom smere, rýchlosti otáčania prednej a zadnej nápravy sú rovnaké a medzi hnacími a hnanými kotúčmi nie je žiadny rozdiel. V tomto čase sú disky oddelené a vozidlo je v podstate v stave s pohonom predných-alebo zadných{2}kolesov, čo môže šetriť palivo. Pri zatáčaní majú predná a zadná náprava rozdielne rýchlosti otáčania a hnacie a hnané kotúče majú tiež rozdiel otáčok. Keďže však rozdiel rýchlostí nedosiahol prednastavenú hodnotu elektronického systému, obe sady diskov zostanú oddelené a otáčanie vozidla tým nie je ovplyvnené.
Keď rozdiel otáčok medzi prednou a zadnou nápravou prekročí určitú hranicu, napríklad keď sa predné kolesá začnú prešmykovať, elektronický riadiaci systém bude ovládať hydraulický mechanizmus tak, aby stlačil lamelovú spojku- a hnacie a hnané kotúče sa dostanú do kontaktu, podobne ako pri zopnutí spojky. Krútiaci moment sa prenáša z hnacích diskov na hnané, čím sa dosiahne pohon všetkých-kolesových kolies.
Podmienky zapojenia a pomer distribúcie krútiaceho momentu viaclamelového diferenciálu s obmedzením trenia-sú riadené elektronickým systémom s vysokou rýchlosťou odozvy. Niektoré modely majú aj funkciu ručného ovládania „LOCK“, pri ktorej môžu hnacie a poháňané kotúče zostať plne zapojené, podobne ako v prípade -zámku pohonu štyroch kolies profesionálnych terénnych-vozidiel. Trecie doštičky však dokážu preniesť na zadné kolesá iba 50 % krútiaceho momentu a pri vysokej intenzite používania môže dôjsť k prehriatiu a zlyhaniu trecích doštičiek.
Výhody: Rýchla odozva a okamžité zapojenie; väčšina modelov je zapojená elektronicky a nevyžaduje manuálne ovládanie;
Nevýhody: Dokáže preniesť iba 50 % výkonu na zadné kolesá a pri vysokej záťaži je náchylný na prehrievanie.
III. Torsenov diferenciál
Názov „Torsen“ pochádza z výrazu „Torque{0}}snímanie trakcie“. Jadrom Torsenu je šnekový prevod a záberový systém šnekového kolesa. Z konštrukčného pohľadu na diferenciál Torsen je vidieť, že ide o dvojité šnekové kolesá a šnekové prevody. Je to práve ich vzájomný záber a blokovanie, ako aj-jednosmerný prenos krútiaceho momentu zo šnekového kolesa na šnekové koleso, ktoré realizuje funkciu uzávierky diferenciálu, ktorá obmedzuje preklz. Pri bežnej jazde v zákrute fungujú predný a zadný diferenciál ako tradičné diferenciály a šnekové prevody neovplyvňujú rozdielne otáčky polovičných hriadeľov. Napríklad, keď sa vozidlo otáča doľava, pravé koleso sa otáča rýchlejšie ako diferenciál, zatiaľ čo ľavé koleso sa otáča pomalšie. Šnekové kolesá s rôznymi rýchlosťami sa môžu presne zhodovať a synchrónne zaberať s ozubenými kolesami. V tomto čase nie sú šnekové koleso a šnekové koleso zablokované, pretože krútiaci moment sa prenáša zo šnekového kolesa na šnekové koleso. Keď však jedna strana kolesa skĺzne, do hry vstúpi šnekové koleso a šnekové súkolesie a prostredníctvom diferenciálu Torsen alebo hydraulickej lamelovej spojky{10} sa automaticky a rýchlo nastaví rozloženie výkonu.
Keď vozidlo jazdí normálne, skriňa diferenciálu P sa otáča a súčasne poháňa závitovkové kolesá 3 a 4 do otáčania. V tomto okamihu neexistuje žiadna relatívna rotácia medzi 3 a 4, takže červený hriadeľ 1 a zelený hriadeľ 2 sa otáčajú rovnakou rýchlosťou. Keď však jedna strana nápravy narazí na väčší odpor, zatiaľ čo druhá strana je vo voľnobehu, napríklad červená náprava narazí na väčší odpor, potom spočiatku zostane nehybná, zatiaľ čo skriňa diferenciálu sa stále otáča, čím sa poháňa závitovkové koleso 4, aby sa odvaľovalo pozdĺž červeného hriadeľa. Ako 4 valčeky poháňa aj 3, aby sa otáčala, ale 3 a zelená oska 2 majú samosvorný{14}}účinok, takže otáčanie 3 nemôže poháňať zelenú osku 2, aby sa otáčala. Preto sa 3 prestane otáčať a súčasne sa prestane otáčať aj 4. 4 teda môže otáčať iba červenú nápravu spolu s otáčaním skrine diferenciálu, pričom rozdeľuje krútiaci moment na červenú nápravu a umožňuje vozidlu dostať sa z ťažkej situácie.
Najzákladnejším zariadením je centrálny{0}}samosvorný{1}}svorný diferenciál krútiaceho momentu, ktorý dokáže plynule upravovať výstupný výkon medzi prednou a zadnou nápravou od 25:75 do 75:25 v závislosti od stavu jazdy a odozva je extrémne rýchla, takmer bez oneskorenia (charakteristika krútiaceho momentu-samočinne snímajúca-samozrejme, elektronická distribúcia výkonu bola analyzovaná skôr, stabilizácia bola analyzovaná už skôr pomocou stabilizačného diferenciálu. ďalej vylepšené.
Jednoducho povedané, diferenciál Torsen je plne automatický čisto mechanický diferenciál, to znamená, že nevyžaduje manuálne ovládanie a je 100% spoľahlivý a má priamy prevod. Z určitého pohľadu ide o veľmi vyvážený dizajn.
Výhody: Môže okamžite poskytnúť spätnú väzbu o rozdiele odporu medzi hnacími kolesami a distribuovať výstup krútiaceho momentu. Okrem toho je charakteristika blokovania- lineárna a dá sa nastaviť v relatívne širokom rozsahu výstupného krútiaceho momentu.
Nevýhody: Neexistuje režim pohonu dvoch{0} kolies; obmedzená schopnosť preklzu diferenciálu-je obmedzená a výkon nemôže byť plne prenášaný na určité koleso.
IV. Diferenciál viskóznej spojky
Viskózny spojkový diferenciál je inteligentné zariadenie na automatickú distribúciu energie v dnešných-vozidlách s pohonom všetkých kolies. Zvyčajne sa inštaluje do všetkých-vozidiel s pohonom predných-kolesí. Tieto vozidlá zvyčajne jazdia v režime pohonu-predných kolies. Najvýznamnejšou vlastnosťou viskóznej spojky je, že dokáže automaticky rozdeľovať výkon na zadnú hnaciu nápravu bez zásahu vodiča.
Princíp činnosti viskóznej spojky je trochu podobný ako pri viaclamelovej spojke. Na vstupnom hriadeli je veľa vnútorných platní, ktoré sú vložené medzi množstvo vonkajších platničiek v kryte výstupného hriadeľa, a je naplnený silikónovým olejom s vysokou -viskózou. Vstupný hriadeľ je pripojený k prevodovke a rozvodovej skrini motora namontovaného vpredu- a výstupný hriadeľ je pripojený k zadnej hnacej náprave.
Pri bežnej jazde nie je žiadny rozdiel v rýchlosti medzi prednými a zadnými kolesami a viskózna spojka nefunguje, takže sila sa nerozdeľuje na zadné kolesá a vozidlo sa stále správa ako vozidlo s pohonom predných{0}}kolesov. Keď auto jazdí po zľadovatených a zasnežených cestách, predné kolesá sa môžu pretáčať naprázdno a medzi prednými a zadnými kolesami bude výrazný rozdiel v rýchlosti otáčania. Silikónový olej medzi vnútornou a vonkajšou doskou viskóznej spojky sa premieša a začne expandovať v dôsledku tepla, pričom vytvára veľký viskózny odpor, ktorý zabraňuje relatívnemu pohybu medzi vnútornou a vonkajšou doskou a vytvára značný krútiaci moment. Sila sa tak automaticky prenáša na zadné kolesá a z auta sa stáva vozidlo s pohonom štyroch{4}}kolesových kolies.
Keď sa auto otáča, viskózna spojka môže tiež absorbovať rozdiel rýchlosti medzi prednými a zadnými kolesami spôsobený rozdielom vnútorných kolies, pričom funguje ako diferenciál. Počas brzdenia môže najskôr zabrániť zablokovaniu zadných kolies.
Výhody: Kompaktná veľkosť, jednoduchá konštrukcia a nízke výrobné náklady.
Nevýhody: Pomalá odozva, malý pomer rozloženia krútiaceho momentu, nemožnosť manuálneho ovládania zapínania a vypínania a potenciálne zlyhanie v dôsledku prehriatia pri vysokej záťaži.