Køretøjs differentiale. Varianter og funktioner i funktion
Indhold
gratis (uden blokering);
med manuel blokering;
med autolås.
En differential er en mekanisme, der overfører drejningsmoment fra én kilde til to forbrugere. Dens nøglefunktion er evnen til at omfordele strøm og levere forskellige vinkelhastigheder for forbrugernes rotation. Med hensyn til et vejkøretøj betyder det, at hjulene kan modtage forskellig kraft og rotere med forskellig hastighed gennem differentialet.
Differentialet er et vigtigt element i en biltransmission. Lad os prøve at finde ud af hvorfor.
Hvorfor du ikke kan undvære en differential
Strengt taget kan du godt undvære en differential. Men kun så længe bilen bevæger sig ad en fejlfri bane uden at dreje nogen steder, og dens dæk er ens og jævnt oppustede. Med andre ord, så længe alle hjulene kører den samme afstand og roterer med samme hastighed.
Men når bilen kommer ind i et sving, skal hjulene tilbagelægge en anden afstand. Det er klart, at den ydre kurve er længere end den indre kurve, så hjulene på den skal dreje hurtigere end hjulene på den indre kurve. Når akslen ikke fører, og hjulene ikke er afhængige af hinanden, så er der ikke noget problem.
En anden ting er den førende bro. Ved normal styring overføres rotationen til begge hjul. Med deres stive forbindelse ville de have den samme vinkelhastighed og ville have tendens til at rejse den samme afstand i et sving. Drejning ville være vanskelig og ville resultere i glidning, øget dækslid og overdreven belastning på . En del af motorkraften ville gå til at glide, hvilket betyder, at brændstof ville gå til spilde. Noget lignende, selvom det ikke er så tydeligt, forekommer i andre situationer - ved kørsel på ujævn vej, ujævn hjulbelastning, ujævnt dæktryk, varierende grad af dækslid.
Det er her, det kommer til undsætning. Den overfører rotation til begge akselaksler, men forholdet mellem hjulenes vinkelhastigheder kan være vilkårlige og ændre sig hurtigt afhængigt af den specifikke situation uden førerens indgriben.
Typer af differentialer
Differentialer er symmetriske og asymmetriske. Symmetriske enheder overfører det samme drejningsmoment til begge drevne aksler, ved brug af asymmetriske enheder er de overførte drejningsmomenter forskellige.
Funktionelt kan differentialer bruges som mellemhjuls- og mellemakseldifferentialer. Mellemhjul overfører drejningsmoment til hjulene på den ene aksel. I en forhjulstrukket bil er den placeret i gearkassen, i en baghjulstrukket bil, i bagakselhuset.
I en firehjulstrukket bil er mekanismerne placeret i krumtaphusene på begge aksler. Hvis firehjulstrækket er permanent, er der også monteret et centerdifferentiale i transferkassen. Den overfører rotation fra gearkassen til begge drivaksler.
Akseldifferentialet er altid symmetrisk, men akseldifferentialet er normalt asymmetrisk, den typiske procentdel af drejningsmoment mellem for- og bagaksel er 40/60, selvom det kan være anderledes.
Muligheden og metoden til blokering bestemmer en anden klassificering af differentialer:
Blokering kan enten være fuldstændig eller delvis.
Hvordan differentialet virker, og hvorfor man blokerer det
Faktisk er differentialet en mekanisme af planetarisk type. I det enkleste symmetriske tværakseldifferentiale er der fire koniske gear - to semiaksiale (1) plus to satellitter (4). Kredsløbet fungerer med én satellit, men den anden er tilføjet for at gøre enheden mere kraftfuld. I lastbiler og SUV'er er der installeret to par satellitter.
Koppen (kroppen) (5) fungerer som en bærer for satellitter. Et stort drevet tandhjul (2) er stift fast i den. Den modtager drejningsmoment fra gearkassen gennem det endelige drivgear (3).
På en lige vej roterer hjulene, og derfor deres hjul, med samme vinkelhastighed. Satellitterne roterer rundt om hjulakslerne, men roterer ikke rundt om deres egne akser. Således roterer de sidegearene, hvilket giver dem samme vinkelhastighed.
I et hjørne har et hjul på den indre (mindre) bue mere rullemodstand og sænker den derfor. Da det tilsvarende sidegear også begynder at rotere langsommere, får det satellitterne til at rotere. Deres rotation omkring deres egen akse fører til en stigning i gearomdrejninger på akselakslen på det ydre hjul.
En lignende situation kan opstå i tilfælde, hvor dækkene har utilstrækkeligt vejgreb. For eksempel rammer hjulet isen og begynder at glide. En almindelig fri differentiale vil overføre rotation til hvor der er mindre modstand. Som et resultat vil det glidende hjul spinne endnu hurtigere, mens det modsatte hjul praktisk talt stopper. Som følge heraf vil bilen ikke kunne fortsætte i bevægelse. Desuden vil billedet ikke ændre sig fundamentalt ved firehjulstræk, da centerdifferentialet også vil overføre al kraften dertil, hvor den møder mindre modstand, det vil sige til akslen med glidehjul. Som følge heraf kan selv en firehjulstrukket bil sætte sig fast, hvis kun det ene hjul glider.
Dette fænomen forringer alvorligt enhver bils åbenhed og er fuldstændig uacceptabelt for terrængående køretøjer. Du kan løse situationen ved at blokere differentialet.
Typer af låse
Fuld tvungen blokering
Du kan opnå fuldstændig manuel blokering ved at blokere satellitterne for at fratage dem muligheden for at dreje rundt om deres egen akse. En anden måde er at føre differentialeskålen ind i stift indgreb med akselakslen. Begge hjul vil dreje med samme vinkelhastighed.
For at aktivere denne tilstand skal du blot trykke på en knap på instrumentbrættet. Drivenheden kan være mekanisk, hydraulisk, pneumatisk eller elektrisk. Denne ordning er velegnet til både mellemhjuls- og centerdifferentialer. Du kan tænde den, når bilen holder stille, og du bør kun bruge den ved lav hastighed, når du kører i ujævnt terræn. Efter at have kørt på en normal vej, skal låsen slås fra, ellers vil håndteringen mærkbart forværres. Misbrug af denne tilstand kan forårsage skade på akselakslen eller relaterede dele.
Af større interesse er selvlåsende differentialer. De kræver ikke indgreb fra føreren og fungerer automatisk, når behovet opstår. Da blokeringen i sådanne anordninger er ufuldstændig, er sandsynligheden for beskadigelse af akselakslerne lav.
Skive (friktions) lås
Dette er den enkleste version af et selvlåsende differentiale. Mekanismen er suppleret med et sæt friktionsskiver. De passer tæt til hinanden og er gennem den ene stift fastgjort på en af akselakslerne og i skålen.
Hele strukturen roterer som en helhed, indtil hjulenes rotationshastighed bliver anderledes. Så opstår der friktion mellem skiverne, hvilket begrænser væksten af hastighedsforskellen.
Viskøs kobling
En viskøs kobling (viskos kobling) har et lignende funktionsprincip. Kun her placeres skiverne med perforeringer på dem i en forseglet kasse, hvis frie rum er fyldt med silikonevæske. Dets kendetegn er ændringen i viskositet under blanding. Når skiverne snurrer med forskellige hastigheder, omrøres væsken, og jo mere intens omrøringen er, jo mere tyktflydende bliver væsken og når næsten en fast tilstand. Når omdrejningshastigheden aftager, falder væskens viskositet hurtigt, og differentialet låses op.
Den viskøse kobling har ret store dimensioner, derfor bruges den oftere som en tilføjelse til centerdifferentialet, og nogle gange i stedet for den fungerer den i dette tilfælde som en pseudo-differential.
Den tyktflydende kobling har en række ulemper, der væsentligt begrænser dens anvendelse. Disse er inerti, betydelig opvarmning og dårlig kompatibilitet med ABS.
Thorsen
Navnet kommer fra Torque Sensing, det vil sige "opfatte drejningsmoment". Det betragtes som en af de mest effektive selvlåsende differentialer. Mekanismen bruger et snekkegear. Designet har også friktionselementer, der yderligere overfører drejningsmoment i tilfælde af glidning.
Der er tre typer af denne mekanisme. Under normal vejgreb fungerer T-1- og T-2-varianterne som symmetriske typedifferentialer.
Når et af hjulene mister trækkraft, er T-1 i stand til at omfordele drejningsmomentet i et forhold på 2,5 til 1 til 6 til 1 og endnu mere. Det vil sige, at hjulet med det bedste greb vil modtage mere drejningsmoment end det glidende hjul i det angivne forhold. I T-2-sorten er dette tal lavere - fra 1,2 til 1 til 3 til 1, men der er mindre tilbageslag, vibrationer og støj.
Torsen T-3 blev oprindeligt udviklet som en asymmetrisk differential med en blokeringsgrad på 20 ... 30%.
QUAIFE
Quife differentialet er opkaldt efter den engelske ingeniør, der udviklede denne enhed. Designmæssigt hører den til ormetypen, ligesom Thorsen. Det adskiller sig fra det i antallet af satellitter og deres placering. Quaife er ret populær blandt biltuningentusiaster.
