Każde auto wyposażone jest w dyferencjał. To dzięki niemu możliwy jest obrót kół z różną prędkością. Istnieje kilka typów przekładni, a jednym z nich jest mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu wewnętrznym, czyli właśnie szpera. Jakie ma ona zadanie i jakie są zasady jej działania?
Szpera to bardzo przydatny mechanizm. Co to jest szpera w samochodzie?
Szpera w samochodzie to potoczne określenie blokady mechanizmu różnicowego, pochodzące od niemieckiego słowa Sperrdifferenzial. Znana jest również pod skrótem LSD (Limited Slip Differential). Ta modyfikacja dyferencjału cieszy się dużą popularnością wśród miłośników aut sportowych, zwłaszcza w motorsporcie. Dzięki niej pojazd zyskuje lepszą przyczepność i stabilność, co ma kluczowe znaczenie podczas rajdów oraz jazdy po nawierzchni o zmiennych warunkach (np. asfalt ze żwirowym poboczem).
Samochody wyposażone w mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu (LSD) lepiej radzą sobie w trudnych warunkach, takich jak śliska nawierzchnia. Dzięki temu układowi poprawia się również prowadzenie pojazdu podczas jazdy po łuku, co jest szczególnie istotne podczas kontrolowanego poślizgu.
Szpera jest często stosowana w autach z napędem na tylne koła, ponieważ redukuje ryzyko nadsterowności. Mechanizm ten sprawdza się także w samochodach terenowych – zapewnia lepszą przyczepność na grząskim podłożu, gdy jedno z kół traci kontakt z nawierzchnią.
Jakie są różnice między szperą a dyferencjałem?
W standardowym dyferencjale moment obrotowy jest przekazywany na oba koła osi napędowej, ale w taki sposób, że koło o mniejszym oporze może obracać się szybciej. Dzięki temu możliwe jest skręcanie czy pokonywanie zakrętów – koło po zewnętrznej stronie łuku musi pokonać dłuższą drogę, więc obraca się szybciej niż to po wewnętrznej stronie. Jednak klasyczny mechanizm różnicowy ma istotną wadę: jeśli jedno z kół straci przyczepność (np. na śliskiej nawierzchni), to cała moc może zostać skierowana na to właśnie koło, a drugie praktycznie przestanie napędzać pojazd.
Jak zatem działa szpera? Jej zadaniem jest ograniczenie różnicy prędkości obrotowych między kołami, co zapobiega sytuacji, w której jedno koło obraca się swobodnie, a drugie nie otrzymuje wystarczającego napędu. W zależności od konstrukcji szpera może działać mechanicznie, hydraulicznie, elektronicznie lub za pomocą sprzęgieł ciernych.
Sprawdź nasz artykuł dotyczący otwartego mechanizmu różnicowego.
Jakie są rodzaje szper?
Istnieje kilka rodzajów blokady mechanizmu różnicowego, z których każdy działa nieco inaczej. Mimo tych różnic, wszystkie wersje LSD mają jedno główne zadanie – ograniczanie poślizgu kół podczas pokonywania nierównego terenu. Dzięki temu mogą być stosowane w różnych typach pojazdów, zarówno sportowych, terenowych, jak i użytkowych. Wyróżniamy następujące rodzaje szper:
Szpera mechaniczna (tarczowa)
To najbardziej klasyczna forma modyfikacji dyferencjału, często stosowana w autach sportowych. Wewnątrz mechanizmu znajdują się tarcze cierne i sprężyny, które dociskają się do siebie, ograniczając różnicę prędkości obrotowej między kołami. Gdy jedno zaczyna tracić przyczepność, tarcze blokują różnicę prędkości obrotów, przenosząc więcej momentu obrotowego na koło z lepszą trakcją. Ten typ sprawdzi się najlepiej w autach sportowych (np. BMW M, Subaru WRX STI), w samochodach rajdowych i driftowych, a także w terenówkach przeznaczonych do jazdy w ekstremalnych warunkach.
Zalety wersji mechanicznej:
- szybka, skuteczna reakcję na zmieniające się warunki nawierzchni , dzięki czemu sprawdzi się świetnie w motorsporcie i przy dynamicznej jeździe;
- Działanie niezależne od elektroniki;
- Znaczną poprawę przyczepności auta na śliskiej nawierzchni.
Wady:
- może powodować szarpanie i stuki przy niskich prędkościach;
- wymaga regularnej konserwacji – powoduje szybsze zużywanie się tarcz oraz częstszej wymiany oleju;
- może być uciążliwa w codziennej jeździe (szczególnie w ciasnych zakrętach, np. na parkingu).
Szpera stożkowa (Torsen)
Zamiast tarcz ciernych, w tym układzie pracują przekładnie śrubowe (stożkowe). Moment obrotowy jest mechanicznie rozdzielany między koła – to, które ma lepszą przyczepnością dostaje więcej mocy, a to z gorszą mniej. Wszystko odbywa się płynnie i automatycznie, bez potrzeby ingerencji elektroniki czy wymiany tarczek. Szpera Torsen idealnie nadaje się do aut z napędem na cztery koła oraz samochodach klasy premium, np. Audi Quattro, Lexus IS F.
Zalety:
- działa bardzo płynne, nie są odczuwalne szarpnięcia jak w przypadku szpery tarczowej;
- nie wymaga konserwacji, ponieważ system nie wykorzystuje części ciernych do wymiany;
- bardzo dobrze sprawdza się w codziennej jeździe i poprawia przyczepność w zakrętach.
Wady:
- jeśli jedno z kół całkowicie straci przyczepność (np. uniesie się w powietrzu), mechanizm przestaje działać, ponieważ przekładnie nie mają oporu, by przenosić moc;
- nie daje tak szybkiej blokady jak mechaniczna szpera.
Szpera elektroniczna (eLSD)
To rozwiązanie nie jest klasyczną szperą – zamiast mechanicznych blokad, układ wykorzystuje system ABS oraz hamulce. Kiedy jedno z kół zaczyna się ślizgać, komputer natychmiast przyhamowuje to koło, przez co drugie przejmuje moment obrotowy. Jest to rozwiązanie czysto elektroniczne, bez części mechanicznych takich, jak tarcze czy przekładnie. eLSD jest wykorzystywana przede wszystkim w nowoczesnych samochodach osobowych i SUV-ach klasy premium, a także w pojazdach, które nie wymagają ekstremalnej blokady dyferencjału.
Zalety:
- dynamicznie dostosowuje siłę blokady do warunków jazdy;
- eLSD nie zużywa się mechanicznie jak inne szpery;
- współpracuje z innymi systemami kontroli trakcji, dzięki czemu zapewnia lepszą stabilność auta.
Wady:
- reakcja wersji elektronicznej może być wolniejsza niż w klasycznych szperach;
- system może obciążać układ hamulcowy, co prowadzi do jego przegrzewania się;
- nie działa, gdy hamulce są już mocno nagrzane lub uszkodzone.
Szpera wiskotyczna
To jedna z najstarszych metod blokady dyferencjału. Wewnątrz mechanizmu znajduje się płyn silikonowy, który pod wpływem różnicy prędkości kół nagrzewa się i gęstnieje. To sprawia, że przekładnia zaczyna blokować obrót oraz przekazuje moment obrotowy na koło z lepszą przyczepnością. Spotykana jest najczęściej w starszych samochodach z napędem AWD oraz w pojazdach terenowych z prostymi mechanizmami blokady dyferencjału.
Zalety:
- bardzo płynne działanie bez szarpania ani hałasu;
- nie wymaga skomplikowanej konserwacji;
- naturalna i progresywna reakcja.
Wady:
- działa z opóźnieniem, bo płyn musi się najpierw nagrzać;
- nie jest skuteczna w ekstremalnych warunkach – nie daje pełnej blokady jak tarczowa czy Torsen;
- płyn z czasem się zużywa i wymaga wymiany.
Zastosowanie szpery
W większości codziennych sytuacji klasyczny mechanizm różnicowy będzie wystarczający. Szpera staje się istotnym dodatkiem w przypadku jazdy sportowej, terenowej lub w warunkach zimowych, gdzie poprawia stabilność i bezpieczeństwo. Przykładowo w samochodzie, który wykorzystujemy do spokojnej miejskiej jazdy, może być on nie tylko nieskuteczny, ale także powodować problemy. Posiadanie LSD jest natomiast szczególnie przydatne w samochodach sportowych, gdzie niezbędna jest poprawa trakcji przy dynamicznych przyspieszeniach i pokonywaniu zakrętów.
Jeśli szukasz najlepszego rozwiązania do sportowej jazdy – wybierz szperę mechaniczną. Do codziennej jazdy najlepszy będzie Torsen, a do nowoczesnych aut eLSD. W starszych napędach AWD sprawdzi się wersja wiskotyczna.