Fordonsdifferential: enhet, fel och valmetod
Innehåll
Den tekniska dokumentationen för fullfjädrade stadsjeepar, en del crossovers och fyrhjulsdrivna stadsbilar innehåller frasen "differentialspärr". Låt oss ta reda på vad det är, vad är syftet med bilen, hur den fungerar och hur man väljer en ny som ersätter den misslyckade.
Vad är maskindifferential
Differentialen i en bil är ett överföringselement. Det ger oberoende rotation av drivhjulen, men överför samtidigt samma vridmoment till var och en av dem.
Detta element är särskilt viktigt för bilens stabilitet i svängar. Vi vet från fysik att ett hjul på insidan av en halvcirkel rör sig en kortare väg när det vrids, än ett hjul på utsidan av en cirkel. När det gäller drivna hjul känns det inte alls.
När det gäller drivhjulen, om det inte fanns någon skillnad i växellådan, skulle någon bil avsevärt förlora stabiliteten i kurvor. Problemet är att de yttre och inre hjulen måste rotera i olika hastigheter vid kurvtagning för att bibehålla greppet. Annars skulle ett av hjulen antingen glida eller glida.
Differentialen är installerad på drivaxeln. För fordon med fyrhjulsdrift (SUV eller 4x4-klass) finns denna mekanism tillgänglig på alla axlar.
I vissa bilar svetsas differentialen specifikt för att hålla bilen drivande. Ett exempel på detta är tvåhjulsdrivna rallybilar med svetsad differential. För normal stadskörning är det dock bättre att använda en fabriksdifferential, eller, som det också kallas, en öppen differential.
Differentiell historia och syfte
Differentialens design uppträdde nästan samtidigt med produktionsstart av fordon utrustade med förbränningsmotor. Skillnaden var bara ett par år.
De första bilarna var så instabila vid kurvtagning att ingenjörer var tvungna att pussla över hur man skulle överföra samma dragkraft till drivhjulen, men samtidigt göra dem så att de kunde rotera i olika hastigheter vid kurvtagning.
Även om det inte kan sägas att själva mekanismen utvecklades efter tillkomsten av bilar med förbränningsmotorer. Faktum är att för att lösa hanteringen av de första bilarna lånades en utveckling som tidigare använts på ångvagnar.
Själva mekanismen utvecklades av en ingenjör från Frankrike - Onesifor Pekker 1825. Ferdinand Porsche fortsatte arbetet med glidhjulet i bilen. I samarbete mellan hans företag och ZF AG (Friedrichshafen) utvecklades en kamdifferential (1935).
Den massiva användningen av LSD-skillnader började 1956. Tekniken användes av alla biltillverkare eftersom den öppnade nya möjligheter för fyrhjuliga fordon.
Differentialanordning
Differentialen baserades på en planetväxellåda. En enkel växellåda består av två växlar som har olika antal tänder av samma storlek (för konstant nät).
När det större växeln roterar gör det mindre varv runt sin axel. Planetmodifieringen tillhandahåller inte bara vridmomentöverföringen till drivaxeln utan omvandlar den också så att driv- och drivaxlarnas hastigheter är olika. Förutom den vanliga växellådan i planetväxlar används flera ytterligare element som samverkar med tre huvudväxlar.
Differentialen använder den fulla potentialen hos planetväxellådor. På grund av det faktum att en sådan mekanism har två frihetsgrader och gör att du kan ändra utväxlingen har sådana mekanismer visat sig vara effektiva för att säkerställa stabiliteten hos drivhjulen som roterar vid olika hastigheter.
Differentialenheten inkluderar:
- Differentialhus eller kopp. Hela planetväxeln och kugghjulen är fixerade i den;
- Semiaxis-växlar (soltyp används oftast). Ta vridmomentet från satelliterna och överför det till drivhjulen;
- Drivna och drivande växlar i huvudöverföringen;
- Satelliter. De fungerar som planetväxlar. Om bilen är en personbil kommer det att finnas två sådana delar i en mekanism. I stadsjeepar och lastbilar har planetväxeln fyra satelliter.
Differentialoperationsdiagram
Det finns två typer av sådana mekanismer - en symmetrisk och asymmetrisk differential. Den första modifieringen kan överföra vridmoment till axelaxeln lika. Deras funktion påverkas inte av drivhjulens vinkelhastigheter.
Den andra modifieringen tillhandahåller justering av vridmomentet mellan hjulen på drivaxeln om de börjar rotera vid olika hastigheter. Ofta installeras en sådan skillnad mellan axlarna på ett fyrhjulsdrivet fordon.
Mer information om differentiernas funktionssätt. Mekanismen fungerar annorlunda i sådana situationer:
- Bilen går rakt;
- Bilen gör en manöver;
- Drivhjulen börjar glida.
Så här fungerar differentialen:
Med rak rörelse
När bilen går rakt, är satelliterna helt enkelt länken mellan axelväxlarna. Bilens hjul roterar med samma hastighet, så koppen roterar som ett enda rör som förbinder båda axelaxlarna.
Momentet fördelas jämnt mellan de två hjulen. Hjulvarvningarna motsvarar varvtalet hos drevet.
När du svänger
När maskinen manövrerar, gör hjulet i den yttre svängradien fler varv än det i den inre svängradien. Det inre hjulet möter mycket motstånd när vridmomentet för det yttre hjulet ökar och vägen hindrar det från att rotera med rätt hastighet.
I detta fall spelar satelliterna in. Kugghjulet på den inre axelaxeln saktar ner, varför planetväxeln i koppen börjar rotera i motsatt riktning. Denna mekanism gör att du kan upprätthålla bilens stabilitet även vid snäva och snäva svängar. Det förhindrar också överdrivet däckslitage på retardationshjulet.
När du glider
Den tredje situationen där differentialen är användbar är hjulglidning. Detta händer till exempel när en bil hamnar i lera eller rör sig på is. I det här läget fungerar differentialen på en helt annan princip än vid kurvtagning.
Faktum är att när det glider börjar det upphängda hjulet att rotera fritt, vilket leder till förlust av vridmoment på hjulet som har tillräcklig vidhäftning till vägytan. Om differentialen fungerade i kurvläge, att komma in i lera eller is, skulle bilen stanna helt, eftersom dragkraften skulle gå helt förlorad.
För att eliminera detta problem har ingenjörer utvecklat en begränsad slipdifferens. Vi pratar om hans arbete lite senare. För det första är det värt att överväga de befintliga ändringarna av skillnader och deras skillnader.
Differentiella typer
Om bilen har en drivaxel, kommer den att vara utrustad med en tväraxeldifferential. Ett fyrhjulsdrivet fordon använder en mittdifferens. På framhjulsdrivna bilar kallas denna mekanism även en främre differential, och modeller i bakhjulsdrivna bilar kallas en bakre differential.
Dessa mekanismer är indelade i tre kategorier beroende på typ av växel:
- Vinkelavvikelse;
- Snäckväxeldifferential;
- Cylindrisk differential.
De skiljer sig från varandra i form av huvud- och axialväxlar. Koniska modifieringar installeras i fram- och bakhjulsdrivna fordon. Cylindriska används i fyrhjulsdrivna modeller, och snäckväxlar är lämpliga för alla typer av transmissioner.
Beroende på bilmodell och vägförhållanden där fordonet används, kommer följande typer av skillnader att vara användbara:
- Mekanisk förregling;
- Självlåsande differential;
- Elektrisk sammankoppling.
Mekaniskt låsta skillnader
I denna modifiering blockeras satelliterna av föraren själv med hjälp av specialbrytare på hjulen. När maskinen är i rak linje eller svänger, fungerar differentialen normalt.
Så snart en bil hamnar på en väg med en instabil yta, till exempel, kör in i en skog med lera eller en snöig väg, flyttar föraren spakarna till önskad position så att satelliterna blockeras.
I detta läge fungerar inte planetväxeln, och bilen är i princip utan differential. Alla drivhjul roterar med samma hastighet, vilket förhindrar glidning och grepp bibehålls på alla hjul.
Sådana mekanismer har en enklare enhet och är installerade på vissa budget-SUV: ar, till exempel i inhemska UAZ-fordon. Eftersom däcken inte slits för mycket när du kör långsamt genom leran skadar inte denna design bilens däck.
Självlåsande differential
Det finns flera typer av mekanismer i denna kategori. Exempel på sådana anordningar är:
- LSD. I sådana växellådor, med alltför hög rotation av en av axelaxlarna, låses satelliterna automatiskt. Detta förhindrar att det stabila hjulet tappar grepp;
- Viskös koppling. Dessa skillnader använder en viskös silikonbaserad substans. I svalt tillstånd förblir det i flytande tillstånd. Så snart det börjar värmas upp och blandas förändras ämnets egenskaper och det får en klibbig struktur som ökar viskositeten. Denna egenskap ökar med en ökning av skillnaden i axelaxlarnas rotation. Viskösa kopplingar har flera betydande nackdelar. Först repareras de inte. När ämnet tappar sina egenskaper måste hela blocket bytas ut. För det andra sker blockering när det finns en stark hjulslipning, så bilen klarar inte alltid off-road-förhållandena effektivt. Trots dessa brister skiljer sig mekanismen i budgetpris. De flesta billiga delningsfilter är utrustade med just sådana skillnader.
- Torsen. Bålen använder ett masklås. När vridmomentkoefficienten på en axel ökar eller minskar i förhållande till den andra axelaxeln, aktiveras låset. Denna teknik används till exempel i Audi -fordon. Enheten kan också klassificeras som mekaniskt sammankopplade mekanismer. Den anses vara den mest tillförlitliga av alla typer av differentialer och utmärks av sin enkelhet. Av denna anledning är de dyra.
Elektrisk sammankoppling
Sådana skillnader är associerade med fordonets elektronik. De anses vara de dyraste eftersom de har en komplex struktur och en blockerande enhet. Denna mekanism är associerad med fordonets ECU, som tar emot data från system som övervakar hjulens rotation, såsom ABS. I vissa fordon kan den automatiska låsning inaktiveras. För detta finns det en speciell knapp på kontrollpanelen.
Fördelen med elektroniska alternativ är att de låter dig ställa in flera grader av blockering. Ett annat plus av sådana mekanismer är att de perfekt hjälper till att hantera överstyrning. I sådana modeller appliceras vridmomentet på axelväxeln, som roterar med lägre hastighet.
Mer om differentialspärr
Varje tväraxeldifferens har en betydande nackdel - vridmomentet tillförs automatiskt till hjulet som roterar hårdare. På grund av detta tappar det andra hjulet, som har tillräcklig dragkraft, dragkraft. Av denna anledning kommer en sådan växellåda inte att ge möjlighet att självständigt komma ut ur lera eller snödriva.
Som nämnts tidigare löses problemet genom att blockera satelliter. Det finns två blockeringslägen:
- Full blockering utförs på grund av att alla element i växellådan är styvt kopplade. Detta säkerställer att hjulet med bästa grepp får tillräckligt med vridmoment;
- Delvis blockering är möjlig genom att ändra blockeringsfaktorn. När bilen kör i en rak linje är denna koefficient 1. Så snart satelliterna är låsta i den symmetriska differentialen ändras denna koefficient från 3 till 5. I detta fall fortsätter snurrhjulet att vrida men får mindre vridmoment.
Här är en video om varför differentialen är blockerad:
Differentialfel
Med tanke på att utformningen av någon differentiell använder växelverkan mellan kugghjul och axlar är en sådan mekanism mottaglig för snabbt slitage och nedbrytning. Elementen i planetmekanismen är under en allvarlig belastning, därför kommer de snabbt att misslyckas utan ordentligt underhåll.
Även om kugghjulen är tillverkade av slitstarka material är mekanismen värt att vara uppmärksam på om det finns ökat ljud, knackning och vibrationer under körning, som inte fanns där tidigare. Smörjmedelsläckaget är också ett alarmerande ögonblick. Värst av allt, om mekanismen är fast. Men med korrekt underhåll händer detta sällan.
Du måste kontakta en biltjänst så snart en oljeläckage dyker upp från växellådshuset. Du kan kontrollera noden själv. Förutom en visuell inspektion efter en resa kan du kontrollera oljetemperaturen i växellådshuset. Under normal drift av mekanismen kommer denna siffra att vara cirka 60 grader. Om differentialen värms upp mycket mer, bör du söka råd från en specialist.
Smörjmedelsnivån och kvaliteten bör kontrolleras som en del av rutinunderhållet. Varje tillverkare av transmissionsolja fastställer sina egna regler för utbyte. Ignorera inte denna rekommendation, eftersom oljan kan innehålla små slipande partiklar som skadar kugghjulet och förstör oljefilmen som förhindrar friktion av metalldelar.
Om, som ett resultat av visuell inspektion, upptäcktes ett läckage av mittdifferensen eller ett liknande problem observerades med analoger till en framhjulsdriven bil, bör oljetätningen bytas ut. En minskning av smörjmedelsnivån leder till ökad friktion av delarna, vilket avsevärt minskar enhetens livslängd. Att köra växellådan torr gör att satelliter, lager och axiella kugghjul är oanvändbara.
Självdiagnos av differentialen utförs enligt följande. Jack först upp bilens drivaxel. Växellådan växlas till neutral. Ett hjul roterar först i en riktning och sedan i den andra riktningen. Samma procedur görs med det andra hjulet.
Med en fungerande differential kommer hjulen att rotera utan spel och buller. Vissa fel kan också elimineras av dig själv. För detta tas växellådan bort, demonteras och alla dess element tvättas i bensin (för att identifiera defekta fläckar). Under denna procedur kan du hitta satellitspänningen och utvecklingen på kugghjulen.
De slitna elementen tas bort och nya delar installeras istället. I grund och botten kan satelliter, lager och oljetätningar bytas ut eftersom de misslyckas snabbare. Satelliterna justeras genom att välja växlar med ett minimum mellanrum mellan tänderna.
Här är en annan video om hur man justerar differentiell lagerförspänning:
Hitta en ny differential
Trots att det är lätt att hitta en mellanhjuls- eller mittdifferens på marknaden för bildelar, är kostnaden ganska hög (en ny del kan kosta från hundratals till tusentals dollar). Av den anledningen går de flesta bilister sällan med på att ersätta mekanismen helt.
En ny mekanism eller dess enskilda element kan hittas på samma sätt som vanliga bildelar. Det enklaste sättet är att gå till en butik och be om en specifik del för ett visst fordon. Detta gäller dock om fordonet inte har uppgraderats. Annars väljs artikeln enligt enhetskoden eller enligt bilmodellen från vilken reservdelen togs bort.
Det är bäst att söka efter en del med bildata och inte efter produktkod, eftersom dessa symboler endast kan hittas efter demontering av mekanismen. Denna nod har många modifieringar. Även för samma bilmärke kan olika skillnader användas.
Med tanke på detta ögonblick är det extremt svårt att hitta den perfekta analogen från en annan bil. När det gäller inköp av en differential på sekundärmarknaden, ligger detta på risken för bilägaren själv, eftersom ingen kommer att ta isär och kontrollera delens skick. Detta ökar risken för att köpa en hårt sliten mekanism.
Sammanfattningsvis bör det sägas att utan skillnad är det omöjligt att skapa en säker och effektiv bil, även om fans av vridande pennor på torr asfalt kommer att argumentera med detta.
Frågor och svar:
Vad är en differential i en bil förenklat? Det är ett mekaniskt element som är installerat mellan drivhjulets axelaxlar. Vridmomentet överförs till differentialhuset genom kardan, och sedan matas det till hjulen genom oberoende växlar.
Vad är en differential för i en bil? Denna mekanism ger överföring av vridmoment till drivhjulen, men när man utför manövrar eller när man kör över gupp låter den hjulen rotera med olika hastigheter.
Var är differentialen i bilen? Denna mekanism är installerad på drivaxeln mellan axelaxlarna. I XNUMXWD och plug-in XNUMXWD-modeller är den installerad på varje axel.
Vilken bil har centerdifferential? Alla bilar har tväraxeldifferential (står mellan axelaxlarna). Mittdifferentialen används endast i fyrhjulsdrivna bilmodeller (den är installerad mellan axlarna).
