Fordonsdifferential. Varianter och funktioner för funktion
Innehåll
gratis (utan blockering);
med manuellt lås;
med autolås.
En differential är en mekanism som överför vridmoment från en källa till två förbrukare. Dess nyckelfunktion är förmågan att omfördela kraften och tillhandahålla olika vinkelhastigheter för konsumenternas rotation. När det gäller ett vägfordon innebär detta att hjulen kan få olika kraft och rotera med olika hastighet genom differentialen.
Differentialen är en viktig del av en biltransmission. Låt oss försöka ta reda på varför.
Varför du inte klarar dig utan en differential
Strängt taget kan du klara dig utan en differential. Men bara så länge bilen rör sig längs en felfri bana, utan att svänga någonstans, och dess däck är lika och jämnt pumpade. Med andra ord, så länge som alla hjul färdas lika långt och roterar med samma hastighet.
Men när bilen kommer in i en sväng måste hjulen täcka ett annat avstånd. Uppenbarligen är den yttre kurvan längre än den inre kurvan, så hjulen på den måste svänga snabbare än hjulen på den inre kurvan. När axeln inte leder, och hjulen inte är beroende av varandra, är det inga problem.
En annan sak är den ledande bron. För normal styrning överförs rotationen till båda hjulen. Med sin stela anslutning skulle de ha samma vinkelhastighet och skulle tendera att färdas samma sträcka i en sväng. Svängning skulle vara svårt och skulle resultera i slirning, ökat däckslitage och överdriven belastning på . En del av motorkraften skulle gå att slira, vilket innebär att bränsle skulle gå till spillo. Något liknande, om än inte lika självklart, förekommer i andra situationer - vid körning på ojämn väg, ojämn hjullast, ojämnt däcktryck, varierande grad av däckslitage.
Det är här det kommer till undsättning. Den överför rotation till båda axelaxlarna, men förhållandet mellan hjulens vinkelhastigheter kan vara godtyckliga och ändras snabbt beroende på den specifika situationen utan förarens ingripande.
Typer av differentialer
Differentialer är symmetriska och asymmetriska. Symmetriska enheter överför samma vridmoment till båda drivna axlarna, vid användning av asymmetriska enheter är de överförda vridmomenten olika.
Funktionellt kan differentialer användas som differentialer mellan hjul och mellan axlar. Mellanhjul överför vridmoment till hjulen på en axel. I en framhjulsdriven bil sitter den i växellådan, i en bakhjulsdriven bil, i bakaxelhuset.
I en fyrhjulsdriven bil är mekanismerna placerade i vevhusen på båda axlarna. Om fyrhjulsdriften är permanent monteras även en mittdifferential i växellådan. Den överför rotation från växellådan till båda drivaxlarna.
Axeldifferentialen är alltid symmetrisk, men axeldifferentialen är vanligtvis asymmetrisk, den typiska andelen vridmoment mellan fram- och bakaxeln är 40/60, även om den kan vara annorlunda.
Möjligheten och metoden för blockering avgör en annan klassificering av differentialer:
Blockering kan vara antingen fullständig eller partiell.
Hur differentialen fungerar och varför man blockerar den
Faktum är att differentialen är en mekanism av planetarisk typ. I den enklaste symmetriska tväraxeldifferentialen finns fyra koniska växlar - två halvaxliga (1) plus två satelliter (4). Kretsen fungerar med en satellit, men den andra läggs till för att göra enheten mer kraftfull. I lastbilar och stadsjeepar är två par satelliter installerade.
Bägaren (kroppen) (5) fungerar som en bärare för satelliter. En stor driven växel (2) är styvt fixerad i den. Den tar emot vridmoment från växellådan genom det slutliga drivhjulet (3).
På en rak väg roterar hjulen, och därmed deras hjul, med samma vinkelhastighet. Satelliterna roterar runt hjulaxlarna, men roterar inte runt sina egna axlar. Således roterar de sidoväxlarna, vilket ger dem samma vinkelhastighet.
I ett hörn har ett hjul på den inre (mindre) bågen mer rullmotstånd och saktar därför ner det. Eftersom motsvarande sidoväxel också börjar rotera långsammare, får det satelliterna att rotera. Deras rotation runt sin egen axel leder till en ökning av växelvarv på det yttre hjulets axelaxel.
En liknande situation kan uppstå i de fall däcken har otillräckligt grepp på vägen. Till exempel träffar hjulet isen och börjar glida. En vanlig fri differential kommer att överföra rotation till där det är mindre motstånd. Som ett resultat kommer det glidande hjulet att snurra ännu snabbare, medan det motsatta hjulet praktiskt taget stannar. Som ett resultat kommer bilen inte att kunna fortsätta röra sig. Dessutom kommer bilden inte att förändras i grunden när det gäller fyrhjulsdrift, eftersom mittdifferentialen också kommer att överföra all kraft till där den stöter på mindre motstånd, det vill säga till axeln med ett glidhjul. Som ett resultat kan även en fyrhjulsdriven bil fastna om bara ett hjul slirar.
Detta fenomen försämrar allvarligt patencyen för alla bilar och är helt oacceptabelt för terrängfordon. Du kan åtgärda situationen genom att blockera differentialen.
Typer av lås
Full forcerad blockering
Du kan uppnå fullständig manuell blockering genom att störa satelliterna för att beröva dem möjligheten att snurra runt sin egen axel. Ett annat sätt är att föra in differentialskålen i styvt ingrepp med axelaxeln. Båda hjulen snurrar med samma vinkelhastighet.
För att aktivera detta läge behöver du bara trycka på en knapp på instrumentpanelen. Drivenheten kan vara mekanisk, hydraulisk, pneumatisk eller elektrisk. Detta schema är lämpligt för både mellanhjuls- och mittdifferentialer. Du kan slå på den när bilen står stilla, och du bör endast använda den i låg hastighet när du kör i ojämn terräng. Efter att ha lämnat på en vanlig väg måste låset stängas av, annars försämras hanteringen märkbart. Missbruk av detta läge kan orsaka skada på axelaxeln eller relaterade delar.
Av större intresse är självlåsande differentialer. De kräver inte förarens ingripande och fungerar automatiskt när behovet uppstår. Eftersom blockeringen i sådana anordningar är ofullständig är sannolikheten för skador på axelaxlarna låg.
Skiv (friktions) lås
Detta är den enklaste versionen av en självlåsande differential. Mekanismen kompletteras med en uppsättning friktionsskivor. De passar tätt intill varandra och genom en är de stelt fast på en av axelaxlarna och i skålen.
Hela strukturen roterar som en helhet tills hjulens rotationshastighet blir annorlunda. Då uppstår friktion mellan skivorna, vilket begränsar ökningen av hastighetsskillnaden.
Viskös koppling
En viskös koppling (viskös koppling) har en liknande funktionsprincip. Endast här placeras skivorna med perforeringar på dem i en förseglad låda, vars hela fria utrymme är fyllt med silikonvätska. Dess utmärkande drag är förändringen i viskositet under blandning. När skivorna snurrar i olika hastigheter omrörs vätskan, och ju intensivare omrörningen desto mer trögflytande blir vätskan och når nästan ett fast tillstånd. När rotationshastigheten planar ut, sjunker vätskans viskositet snabbt och differentialen låses upp.
Den viskösa kopplingen har ganska stora dimensioner, därför används den oftare som ett tillägg till centrumdifferentialen, och ibland istället för den, fungerar den i detta fall som en pseudo-differential.
Den viskösa kopplingen har ett antal nackdelar som avsevärt begränsar dess användning. Dessa är tröghet, betydande uppvärmning och dålig kompatibilitet med ABS.
Thorsen
Namnet kommer från Torque Sensing, det vill säga "uppfatta vridmoment". Det anses vara en av de mest effektiva självlåsande differentialerna. Mekanismen använder en snäckväxel. Designen har även friktionselement som dessutom överför vridmoment när slirning inträffar.
Det finns tre typer av denna mekanism. Under normal vägdragning fungerar varianterna T-1 och T-2 som symmetriska differentialer.
När ett av hjulen tappar greppet kan T-1 omfördela vridmomentet i ett förhållande på 2,5 till 1 till 6 till 1 och ännu mer. Det vill säga, hjulet med bäst grepp kommer att få mer vridmoment än det glidande hjulet, i den angivna proportionen. I T-2-varianten är denna siffra lägre - från 1,2 till 1 till 3 till 1, men det finns mindre bakslag, vibrationer och buller.
Torsen T-3 utvecklades ursprungligen som en asymmetrisk differential med en blockeringsgrad på 20 ... 30 %.
QUAIFE
Quife-differentialen är uppkallad efter den engelska ingenjören som utvecklade denna enhet. Till sin design hör den till masktypen, som Thorsen. Det skiljer sig från det i antalet satelliter och deras placering. Quaife är ganska populärt bland biltuningentusiaster.
