Automotive differential: enhed, funktionsfejl og valgmetode
Indhold
I den tekniske dokumentation af fuldgyldige SUV'er, nogle delefilter og firehjulsdrevne bybiler er der sætningen "differentiel lås". Lad os finde ud af, hvad det er, hvad er dets formål i bilen, hvordan det fungerer, og også hvordan man vælger en ny til at erstatte den mislykkede.
Hvad er maskindifferentiale?
Differentialet i en bil er et transmissionselement. Det giver uafhængig rotation af drivhjulene, men overfører samtidig det samme moment til hvert af dem.
Dette element er især vigtigt for bilens stabilitet i sving. Vi ved fra fysik, at når hjulet drejes, bevæger et hjul på indersiden af en halvcirkel en kortere sti end et hjul på ydersiden af en cirkel. I tilfælde af drevne hjul mærkes det slet ikke.
Med hensyn til drivhjulene, hvis der ikke var nogen forskel i transmissionen, ville enhver bil mærkbart miste stabiliteten under sving. Problemet er, at de ydre og indre hjul skal dreje med forskellige hastigheder i sving for at opretholde greb. Ellers ville et af hjulene enten glide eller glide.
Differentialet er installeret på drivakslen. For køretøjer med firehjulstræk (SUV eller 4x4-klasse) er denne mekanisme tilgængelig på alle aksler.
I nogle biler svejses differentialen specifikt for at få bilen til at køre. Et eksempel på dette er tohjulsdrevne rallybiler med en svejset differentiale. For regelmæssig bykørsel er det dog bedre at bruge en fabriksdifferentiale, eller som det også kaldes en åben differentiale.
Differentiel historie og formål
Differentialets design optrådte næsten samtidigt med produktionsstart af køretøjer udstyret med en forbrændingsmotor. Forskellen var kun et par år.
De første biler var så ustabile rundt om hjørnerne, at ingeniører var nødt til at gåde over, hvordan man overførte det samme tryk til drivhjulene, men samtidig gjorde dem, så de kunne rotere med forskellige hastigheder i svingene.
Selvom det ikke kan siges, at selve mekanismen blev udviklet efter fremkomsten af biler med forbrændingsmotorer. Faktum er, at for at løse håndteringen af de første biler blev der lånt en udvikling, der tidligere var blevet brugt på dampvogne.
Selve mekanismen blev udviklet af en ingeniør fra Frankrig - Onesifor Pekker i 1825. Ferdinand Porsche fortsatte arbejdet med glideskiven i bilen. I samarbejde mellem hans firma og ZF AG (Friedrichshafen) blev der udviklet en kamdifferentiale (1935).
Den massive brug af LSD-differentieringer begyndte i 1956. Teknologien blev brugt af alle bilproducenter, da den åbnede nye muligheder for firehjulede køretøjer.
Differentialenhed
Differentialet var baseret på en planetgearkasse. En simpel gearkasse består af to gear, der har forskellige antal tænder af samme størrelse (for konstant maske).
Når det større gear drejer, drejer det mindre flere omdrejninger omkring sin akse. Den planetariske modifikation tilvejebringer ikke kun transmission af drejningsmoment til drivakslen, men konverterer den også, så hastighederne på driv- og drivakslerne er forskellige. Ud over den sædvanlige geartransmission i planetgearkasser bruges flere yderligere elementer, der interagerer med tre hovedelementer.
Differentialet udnytter det fulde potentiale i planetgearkasser. På grund af det faktum, at en sådan mekanisme har to frihedsgrader og giver dig mulighed for at ændre gearforholdet, viste sådanne mekanismer sig at være effektive til at sikre stabiliteten af drivhjulene, der roterer ved forskellige hastigheder.
Differentialenheden inkluderer:
- Differentialehus eller kop. Hele planetgearet og gearene er fastgjort i det;
- Semiaxis gear (soltype bruges oftest). Modtag drejningsmoment fra satellitterne og send til drivhjulene;
- Drevne og kørende gear til hovedoverførslen;
- Satellitter. De fungerer som planetgear. Hvis bilen er en personbil, vil der være to sådanne dele i en mekanisme. I SUV'er og lastbiler har planetgearet 4 satellitter.
Differentialdriftsdiagram
Der er to typer af sådanne mekanismer - en symmetrisk og asymmetrisk forskel. Den første modifikation er i stand til at overføre drejningsmoment til akselakslen ens. Deres drift påvirkes ikke af drivhjulens vinkelhastigheder.
Den anden ændring giver justering af drejningsmomentet mellem drivakslens hjul, hvis de begynder at rotere ved forskellige hastigheder. Ofte installeres en sådan forskel mellem akslerne på et firehjulstræk.
Flere detaljer om differentierets funktionstilstande. Mekanismen fungerer forskelligt i sådanne situationer:
- Bilen går lige;
- Bilen gør en manøvre;
- Drivhjulene begynder at glide.
Sådan fungerer differentialet:
Med lige bevægelse
Når bilen kører lige, er satellitterne simpelthen forbindelsen mellem akseltandhjulene. Bilens hjul roterer med samme hastighed, så koppen roterer som et enkelt rør, der forbinder begge akselaksler.
Momentet fordeles jævnt mellem de to hjul. Hjulets omdrejninger svarer til omdrejningerne i tandhjulsgearet.
Når du drejer
Når maskinen manøvreres, drejer hjulet i den ydre drejningsradius flere omdrejninger end den i den indre drejningsradius. Det indre hjul møder meget modstand, da drejningsmomentet for det ydre hjul øges, og vejen forhindrer det i at rotere med den passende hastighed.
I dette tilfælde kommer satellitterne i spil. Gearhjulet på den indvendige akselaksel sænkes ned, hvorfor planetgearet i skålen begynder at dreje i den modsatte retning. Denne mekanisme giver dig mulighed for at opretholde bilens stabilitet selv ved stramme og stramme sving. Det forhindrer også overdreven dækslitage på decelerationshjulet.
Når du glider
Den tredje situation, hvor forskellen er nyttig, er hjulglidning. Dette sker for eksempel når en bil kommer i mudder eller bevæger sig på is. I denne tilstand fungerer differentialet på et helt andet princip end i sving.
Faktum er, at når det glider, begynder det ophængte hjul at dreje frit, hvilket fører til et tab af drejningsmoment på hjulet, der har tilstrækkelig vedhæftning til vejoverfladen. Hvis differensen fungerede i svingende tilstand ved at komme ind i mudder eller is, ville bilen stoppe helt, da trækkraften ville gå helt tabt.
For at eliminere dette problem blev ingeniørerne udviklet en begrænset slipforskel. Vi taler om hans arbejde lidt senere. For det første er det værd at overveje de eksisterende ændringer af forskelle og deres forskelle.
Differentielle typer
Hvis bilen har en drivaksel, vil den være udstyret med en krydsakselforskel. Et firehjulstræk køretøj bruger en centerforskel. På forhjulsdrevne biler kaldes denne mekanisme også en frontdifferentiale, og modeller i baghjulsdrevne biler kaldes en bagdifferentiale.
Disse mekanismer er opdelt i tre kategorier alt efter typen af gear:
- Skrå forskel;
- Orm gear differentiale;
- Cylindrisk differentiale.
De adskiller sig imellem med formen på hoved- og aksialgearene. Koniske ændringer er installeret i for- og baghjulsdrevne køretøjer. Cylindriske anvendes i modeller med firehjulstræk, og snekkegear er velegnede til alle typer transmissioner.
Afhængig af bilmodellen og vejforholdene, hvor køretøjet betjenes, vil følgende typer forskelle være nyttige:
- Mekanisk låsning;
- Selvlåsende differentiale;
- Elektrisk sammenkobling.
Mekanisk låste forskelle
I denne ændring blokeres satellitterne af føreren selv ved hjælp af specielle afbrydere på hjulene. Når maskinen er i en lige linje eller drejer, fungerer differentialet normalt.
Så snart en bil rammer en vej med en ustabil overflade, f.eks. Kører ind i en skov med mudder eller en snevej, bevæger føreren grebene til den ønskede position, så satellitterne blokeres.
I denne tilstand fungerer planetgearet ikke, og bilen er i princippet uden differens. Alle drivhjul roterer med samme hastighed, hvilket forhindrer glidning, og trækkraft opretholdes på alle hjul.
Sådanne mekanismer har en enklere enhed og er installeret på nogle budget SUV'er, såsom i indenlandske UAZ'er. Da dækkene ikke slides for meget, når du kører langsomt gennem mudderet, skader dette design ikke bilens dæk.
Selvlåsende differentiale
Der er flere typer mekanismer i denne kategori. Eksempler på sådanne enheder er:
- LSD. I sådanne gearkasser, med for høj rotation af en af akselakslerne, låses satellitterne automatisk. Dette forhindrer det stabile hjul i at miste trækkraft;
- Viskøs kobling. Disse differentier bruger et tyktflydende siliconebaseret stof. I kølig tilstand forbliver den i flydende tilstand. Så snart det begynder at varme op og blandes, ændres stoffets egenskaber, og det får en klæbrig struktur, der øger dets viskositet. Denne egenskab stiger med en stigning i forskellen i akslenes rotation. Viskose koblinger har flere væsentlige ulemper. For det første repareres de ikke. Når stoffet mister sine egenskaber, skal hele blokken udskiftes. For det andet opstår blokering, når der er et stærkt hjulslip, så bilen ikke altid klarer off-road-forholdene effektivt. På trods af disse mangler adskiller mekanismen sig i budgetpris. De fleste billige delefilter er udstyret med netop sådanne forskelle.
- Torsen. Torso bruger en ormlås. Når momentkoefficienten på den ene akselaksel stiger eller falder i forhold til den anden akselaksel, aktiveres låsen. Denne teknologi bruges f.eks. I Audi -biler. Enheden kan også klassificeres som mekanisk sammenlåste mekanismer. Det betragtes som den mest pålidelige af alle typer differentialer og kendetegnes ved sin enkelhed. Af denne grund er de dyre.
Elektrisk sammenkobling
Sådanne forskelle er forbundet med køretøjets elektronik. De betragtes som de dyreste, fordi de har en kompleks struktur og et blokerende drev. Denne mekanisme er forbundet med køretøjets ECU, som modtager data fra systemer, der overvåger hjulets rotation, såsom ABS. I nogle køretøjer kan den automatiske låsning deaktiveres. Til dette er der en speciel knap på kontrolpanelet.
Fordelen ved elektroniske optioner er, at de giver dig mulighed for at indstille flere blokeringsgrader. Et andet plus af sådanne mekanismer er, at de perfekt hjælper med at klare overstyring. I sådanne modeller påføres momentet på akseltandhjulet, som roterer ved en lavere hastighed.
Mere om differentiel lås
Enhver tværakseldifferentiale har en betydelig ulempe - drejningsmomentet tilføres automatisk til hjulet, som roterer hårdere. På grund af dette mister det andet hjul, som har tilstrækkelig trækkraft, trækkraft. Af denne grund giver en sådan gearkasse ikke mulighed for uafhængigt at komme ud af mudderet eller snedrevet.
Som nævnt tidligere løses problemet ved at blokere satellitter. Der er to blokerende tilstande:
- Fuld blokering udføres på grund af det faktum, at alle elementer i gearkassen er stift koblet. Dette sikrer, at hjulet med det bedste greb får tilstrækkeligt drejningsmoment;
- Delvis blokering er mulig ved at ændre blokeringsfaktoren. Når bilen kører i en lige linje, er denne faktor 1. Så snart satellitterne er låst i den symmetriske differentiale, ændres denne faktor fra 3 til 5. I dette tilfælde fortsætter drejehjulet med at rotere, men det får mindre drejningsmoment.
Her er en video om, hvorfor differentialet er blokeret:
Differentialfejl
I betragtning af at designet af enhver differentiel bruger interaktionen mellem gear og aksler, er en sådan mekanisme modtagelig for hurtig slitage og nedbrud. Elementerne i den planetariske mekanisme er under en alvorlig belastning, derfor vil de hurtigt mislykkes uden ordentlig vedligeholdelse.
Selvom gearene er lavet af holdbare materialer, er mekanismen værd at være opmærksom på, hvis der er øget støj, banke og vibrationer under kørslen, som ikke var der før. Smøremiddel lækagen er også et alarmerende øjeblik. Værst af alt, hvis mekanismen sidder fast. Men med ordentlig vedligeholdelse sker dette sjældent.
Du skal kontakte en biltjeneste, så snart der kommer en olielækage fra gearkassens hus. Du kan selv kontrollere noden. Ud over en visuel inspektion efter en tur kan du kontrollere olietemperaturen i gearkassen. Under normal drift af mekanismen vil dette tal være ca. 60 grader. Hvis differensen bliver meget mere, skal du søge råd fra en specialist.
Smøremiddelniveauet og kvaliteten bør kontrolleres som en del af rutinemæssig vedligeholdelse. Hver producent af transmissionsolie fastlægger sine egne regler for udskiftning. Undgå at ignorere denne anbefaling, da olien kan indeholde små slibende partikler, der vil beskadige tandhjulene, samt ødelægge oliefilmen, der forhindrer friktion af metaldele.
Hvis der som et resultat af visuel inspektion blev bemærket en lækage af den centrale forskel, eller der blev observeret et lignende problem med analoger til en forhjulstrækbil, skal olietætningen udskiftes. Et fald i smøremiddelniveauet fører til øget friktion af delene, hvilket reducerer enhedens levetid betydeligt. At køre gearkassen tør gør satellitter, leje- og aksialgear ubrugelige.
Selvdiagnosticering af forskellen udføres som følger. Jack først bilens drivaksel op. Transmissionen skiftes til neutral. Det ene hjul roterer først i den ene retning og derefter i den anden retning. Den samme procedure udføres med det andet hjul.
Med en funktionsdifferentiale drejer hjulene uden leg og støj. Også nogle fejl kan afhjælpes af dig selv. For at gøre dette fjernes gearkassen, skilles ad, og alle dens elementer vaskes i benzin (for at identificere defekte pletter). Under denne procedure kan du finde tilbageslag fra satellitterne og udviklingen på gearene.
De slidte elementer fjernes, og nye dele installeres i stedet. Dybest set er satellitter, lejer og olietætninger underlagt udskiftning, da de fejler hurtigere. Satellitterne justeres ved at vælge gear med et minimum mellemrum mellem tænderne.
Her er en anden video om, hvordan man justerer forspænding af differentieleleje:
At finde en ny differential
På trods af at det er let at finde en mellemhjuls- eller centerdifferentiale på markedet for bildele, er dens omkostninger ret høje (en ny del kan koste fra hundreder til tusinder af dollars). Af denne grund accepterer de fleste bilister sjældent en komplet udskiftning af mekanismen.
En ny mekanisme eller dens individuelle elementer kan findes på samme måde som almindelige bildele. Den nemmeste måde er at gå til en butik og bede om en bestemt del til et givet køretøj. Dette gælder dog, hvis køretøjet ikke er blevet opgraderet. Ellers vælges delen i henhold til samlingskoden eller i henhold til den bilmodel, hvorfra reserven blev fjernet.
Det er bedst at søge efter en del ved hjælp af bildata og ikke efter produktkode, da disse symboler kun kan findes efter demontering af mekanismen. Denne knude har mange ændringer. Selv for det samme bilmærke kan der anvendes forskellige differentier.
I betragtning af dette øjeblik er det ekstremt vanskeligt at finde den perfekte analog fra en anden bil. Hvad angår køb af en differentiale på det sekundære marked, er dette på fare og risiko for bilejeren selv, da ingen vil skille ad og kontrollere delens tilstand. Dette øger risikoen for at købe en stærkt slidt mekanisme.
Sammenfattende er det værd at sige, at uden en differentiering er det umuligt at skabe en sikker og effektiv bil, selvom fans af vridende skønheder på tør asfalt vil argumentere for dette.
Spørgsmål og svar:
Hvad er et differentiale i en bil i enkle vendinger? Det er et mekanisk element, der er installeret mellem drivhjulets akselaksler. Drejningsmomentet overføres til differentialhuset gennem kardanen, og derefter føres det til hjulene gennem uafhængige gear.
Hvad er et differentiale i en bil til? Denne mekanisme sørger for overførsel af drejningsmoment til drivhjulene, men når man udfører manøvrer eller under kørsel over bump, tillader den hjulene at rotere med forskellige hastigheder.
Hvor er differentialet i bilen? Denne mekanisme er installeret på drivakslen mellem akselakslerne. I XNUMXWD og plug-in XNUMXWD modeller er den installeret på hver aksel.
Hvilken bil har centerdifferentiale? Alle biler har krydsakseldifferentiale (står mellem akselakslerne). Centerdifferentialet bruges kun i bilmodeller med firehjulstræk (det er installeret mellem akslerne).
