Differentiell. Vad är det och varför används det?
En motor med växellåda räcker inte för att köra bil. Differentialen är också nödvändig för hjulens rörelse.
Enkelt uttryckt tjänar differentialen till att säkerställa att hjulen på den drivna axeln inte roterar med samma hastighet. I mer vetenskapliga termer är differentialens uppgift att kompensera för skillnaden i rotationsfrekvensen för kardanaxlarna på drivaxelns hjul när de rör sig längs spår av olika längd.
En differential kallas ofta en differential, från ordet differential. Intressant nog är detta inte en uppfinning från början av fordonseran. Differentialen uppfanns av kineserna för århundraden sedan.
För kurvtagning
Tanken med en differential är att låta bilen göra svängar. Jo, på drivaxeln, när bilen kör i kurvor, måste det yttre hjulet färdas längre än det inre hjulet. Detta gör att det yttre hjulet snurrar snabbare än det inre. Differentialen behövs för att förhindra att båda hjulen snurrar i samma hastighet. Om den inte fanns där skulle ett av drivaxelns hjul glida på vägytan.
Se även Bildrivleder – hur man kör utan att skada dem
Differentialen förhindrar inte bara detta, utan förhindrar även oönskad påfrestning i transmissionen, vilket i sin tur kan leda till haverier, ökad bränsleförbrukning och ökat däckslitage.
Mekanismkonstruktion
Differentialen består av flera koniska kugghjul inneslutna i ett roterande hus. Den är ansluten till kronhjulet. Överföringen av vridmoment från växellådan (och från motorn) till drivhjulen sker när den så kallade attackaxeln driver det ovannämnda ringdrevet genom en speciell hypoidväxel (den har vridna axlar och bågformade kugglinjer, vilket gör att du kan överföra stora belastningar).
I framhjulsdrivna fordon har kuggkransen raka eller spiralformade tänder placerade längs axelns yttre omkrets. Denna typ av lösning är enklare och billigare att tillverka och använda (differentialen kombineras med växellådan), vilket förklarar varför marknaden domineras av framhjulsdrivna fordon.
Se även Power Always on Four Wheels som är en översikt över 4×4 drivsystem.
I bakhjulsdrivna fordon är differentialen dold i ett speciellt metallhölje. Det syns tydligt under chassit – mellan drivhjulen finns ett karaktäristiskt element som kallas bakaxeln.
I mitten finns ett kors, på vilket växlar är monterade, så kallade satelliter, eftersom de roterar runt detta element i färdriktningen, vilket får växlarna att rotera, vilket i sin tur överför drivningen till bilens hjul. Om fordonets hjul roterar i olika hastigheter (till exempel om fordonet gör en sväng) fortsätter satelliterna att rotera på spindelns armar.
Ingen glidning
Men ibland är skillnaden svår att implementera. Detta inträffar när ett av fordonets hjul står på en hal yta som is. Differentialen överför sedan nästan allt vridmoment till det hjulet. Det beror på att hjulet med bäst grepp måste använda mer vridmoment för att övervinna den interna friktionen i differentialen.
Detta problem har lösts i sportbilar, särskilt i fyrhjulsdrivna fordon. Dessa fordon använder vanligtvis högresistansdifferentialer som kan överföra det mesta av vridmomentet till hjulet med det bästa greppet.
Utformningen av differentialen använder kopplingar mellan sidoväxlarna och huset. När ett av hjulen tappar greppet börjar en av kopplingarna att motverka detta fenomen med sin friktionskraft.
Se även Turbo i bilen – mer kraft, men också krångel. Guide
Detta är dock inte den enda transmissionslösningen som används i 4×4-fordon. De flesta av dessa fordon har fortfarande en centerdifferential (ofta kallad centerdifferential) som kompenserar för skillnaden i rotationshastighet mellan de drivna axlarna. Denna lösning eliminerar bildningen av onödiga spänningar i transmissionen, vilket negativt påverkar transmissionssystemets hållbarhet.
Dessutom fördelar mittdifferentialen också vridmomentet mellan fram- och bakaxeln. För att förbättra greppet har varje suv med självrespekt även en växellåda, d.v.s. en mekanism som ökar vridmomentet som överförs till hjulen på bekostnad av hastigheten.
Slutligen, för de mest ivriga SUV:arna, designas bilar utrustade med mittdifferentialer och differentialspärrar.
Enligt experten
Jerzy Staszczyk, en mekaniker från Slupsk
Differentialen är en permanent del av bilen, men bara om den används på rätt sätt. Han får till exempel inte plötsliga starter med skrikande däck. Ju äldre bilen är, desto mer sliten är dess drivsystem, inklusive differentialen. Detta kan testas även hemma. Du behöver bara lyfta den del av bilen där drivhjulen är. Efter att ha växlat någon växel, vrid ratten i båda riktningarna tills du känner motstånd. Ju senare vi känner motståndet, desto större grad av differentiellt slitage. När det gäller framhjulsdrivna fordon kan ett sådant spel också tyda på slitage på växellådan.
Wojciech Frölichowski
