Diferencijal vozila. Sorte i karakteristike funkcioniranja
Sadržaj
besplatno (bez blokiranja);
sa ručnim prebacivanjem;
sa automatskim zaključavanjem.
Diferencijal je mehanizam koji prenosi obrtni moment s jednog izvora na dva potrošača. Njegova ključna karakteristika je mogućnost preraspodjele snage i pružanja različitih ugaonih brzina rotacije potrošača. Što se tiče cestovnog vozila, to znači da kotači mogu primiti različitu snagu i rotirati različitim brzinama kroz diferencijal.
Diferencijal je važan element mjenjača automobila. Hajde da pokušamo da shvatimo zašto.
Zašto ne možete bez diferencijala
Strogo govoreći, možete i bez diferencijala. Ali samo dok se automobil kreće besprijekornom stazom, ne skrećući nigdje, a gume su mu iste i ravnomjerno napumpane. Drugim riječima, sve dok svi kotači putuju istu udaljenost i rotiraju istom brzinom.
Ali kada automobil uđe u skretanje, točkovi moraju preći drugu udaljenost. Očigledno, vanjska krivina je duža od unutrašnje krivine, tako da se kotači na njoj moraju okretati brže od kotača na unutrašnjoj krivini. Kada osovina nije vodeća, a točkovi ne zavise jedan od drugog, onda nema problema.
Druga stvar je vodeći most. Za normalno upravljanje, rotacija se prenosi na oba točka. Sa svojom krutom vezom, imali bi istu ugaonu brzinu i težili bi da pređu istu udaljenost u zaokretu. Skretanje bi bilo teško i rezultiralo bi proklizavanjem, povećanim trošenjem guma i prevelikim opterećenjem . Dio snage motora bi proklizao, što znači da bi se gorivo trošilo. Nešto slično, iako ne tako očigledno, dešava se i u drugim situacijama – pri vožnji po neravnim putevima, neravnomernom opterećenju točkova, neujednačenom pritisku u gumama, različitom stepenu istrošenosti guma.
Tu dolazi u pomoć. Prenosi rotaciju na obje osovine, ali omjer ugaonih brzina rotacije kotača može biti proizvoljan i brzo se mijenjati ovisno o konkretnoj situaciji bez intervencije vozača.
Vrste diferencijala
Diferencijali su simetrični i asimetrični. Simetrični uređaji prenose isti obrtni moment na oba pogonska vratila, kada se koriste asimetrični uređaji, prenosni momenti su različiti.
Funkcionalno, diferencijali se mogu koristiti kao međutočkovni i međuosovinski diferencijali. Međukotač prenosi obrtni moment na točkove jedne osovine. U automobilu s prednjim pogonom nalazi se u mjenjaču, u automobilu sa pogonom na stražnje kotače, u kućištu stražnje osovine.
U automobilu s pogonom na sve kotače, mehanizmi se nalaze u kućištima obje osovine. Ako je pogon na sve kotače stalan, središnji diferencijal je također ugrađen u prijenosno kućište. Prenosi rotaciju sa mjenjača na obje pogonske osovine.
Osovinski diferencijal je uvijek simetričan, ali osovinski diferencijal je obično asimetričan, tipičan postotak obrtnog momenta između prednje i stražnje osovine je 40/60, iako može biti različit.
Mogućnost i način blokiranja određuje drugu klasifikaciju diferencijala:
Blokiranje može biti potpuno ili djelomično.
Kako diferencijal radi i zašto ga blokirati
U stvari, diferencijal je mehanizam planetarnog tipa. U najjednostavnijem simetričnom međuosovinskom diferencijalu nalaze se četiri konusna zupčanika - dva polu-aksijalna (1) plus dva satelita (4). Kolo radi s jednim satelitom, ali se drugi dodaje kako bi uređaj bio moćniji. U kamionima i SUV-ovima ugrađena su dva para satelita.
Čaša (telo) (5) služi kao nosač za satelite. U njemu je čvrsto pričvršćen veliki pogonski zupčanik (2). On prima obrtni moment iz mjenjača preko zupčanika krajnjeg pogona (3).
Na ravnom putu, točkovi, a samim tim i njihovi točkovi, rotiraju se istom ugaonom brzinom. Sateliti se okreću oko osovina kotača, ali ne rotiraju oko svojih osa. Tako rotiraju bočne zupčanike, dajući im istu kutnu brzinu.
U krivini, točak na unutrašnjem (manjem) luku ima veći otpor kotrljanja i stoga ga usporava. Budući da se odgovarajući bočni zupčanik također počinje sporije okretati, to uzrokuje rotaciju satelita. Njihova rotacija oko vlastite ose dovodi do povećanja broja okretaja zupčanika na osovini vanjskog kotača.
Slična situacija može nastati u slučajevima kada gume nemaju dovoljno prianjanja na putu. Na primjer, točak udari u led i počne kliziti. Običan slobodni diferencijal će prenijeti rotaciju tamo gdje je manji otpor. Kao rezultat toga, proklizavajući točak će se okretati još brže, dok će se suprotni točak praktično zaustaviti. Kao rezultat toga, automobil neće moći nastaviti kretanje. Štaviše, slika se neće suštinski promeniti u slučaju pogona na sve točkove, jer će i središnji diferencijal svu snagu preneti tamo gde nailazi na manji otpor, odnosno na osovinu sa kliznim točkom. Kao rezultat toga, čak i automobil s pogonom na sva četiri točka može se zaglaviti ako samo jedan točak proklizne.
Ova pojava ozbiljno narušava prohodnost bilo kojeg automobila i potpuno je neprihvatljiva za terenska vozila. Situaciju možete popraviti blokiranjem diferencijala.
Vrste brava
Potpuno prisilno blokiranje
Potpuno ručno blokiranje možete postići ometanjem satelita tako da im se uskrati mogućnost okretanja oko vlastite ose. Drugi način je uvođenje čašice diferencijala u čvrsti spoj sa osovinom. Oba točka će se okretati istom ugaonom brzinom.
Da biste omogućili ovaj način rada, samo trebate pritisnuti dugme na kontrolnoj tabli. Pogonska jedinica može biti mehanička, hidraulična, pneumatska ili električna. Ova shema je prikladna i za međukotačke i za središnje diferencijale. Možete ga uključiti kada automobil miruje, a koristite ga samo pri maloj brzini kada vozite po neravnom terenu. Nakon što ste krenuli na normalan put, zaključavanje se mora isključiti, inače će se rukovanje znatno pogoršati. Zloupotreba ovog načina rada može uzrokovati oštećenje osovine ili povezanih dijelova.
Od većeg interesa su samoblokirajući diferencijali. Ne zahtijevaju intervenciju vozača i rade automatski kada se ukaže potreba. Budući da je blokiranje u takvim uređajima nepotpuno, vjerojatnost oštećenja osovinskih osovina je mala.
Disk (frikciona) brava
Ovo je najjednostavnija verzija samoblokirajućeg diferencijala. Mehanizam je dopunjen setom frikcionih diskova. Čvrsto pristaju jedna uz drugu i kroz jednu su čvrsto pričvršćene na jednu od osovina i u čaši.
Cijela konstrukcija se okreće kao cjelina sve dok brzina rotacije kotača ne postane drugačija. Tada se pojavljuje trenje između diskova, što ograničava rast razlike u brzinama.
Viskozna spojnica
Sličan princip rada ima i viskozna spojnica (viskozna spojnica). Samo ovdje su diskovi s perforacijama nanesenim na njih smješteni u zapečaćenu kutiju, čiji je sav slobodan prostor ispunjen silikonskom tekućinom. Njegova prepoznatljiva karakteristika je promjena viskoziteta tokom miješanja. Kako se diskovi okreću različitim brzinama, tečnost se uzburkava, a što je intenzivnije, to tečnost postaje viskoznija, dostižući gotovo čvrsto stanje. Kada se brzina rotacije izjednači, viskozitet tečnosti brzo opada i diferencijal se otključava.
Viskozna spojnica ima prilično velike dimenzije, stoga se češće koristi kao dodatak središnjem diferencijalu, a ponekad i umjesto njega, u ovom slučaju djeluje kao pseudo-diferencijal.
Viskozna spojnica ima niz nedostataka koji značajno ograničavaju njenu upotrebu. To su inercija, značajno zagrijavanje i loša kompatibilnost sa ABS-om.
Thorsen
Naziv dolazi od Torque Sensing, odnosno "opažanja obrtnog momenta". Smatra se jednim od najefikasnijih samoblokirajućih diferencijala. Mehanizam koristi pužni zupčanik. Dizajn takođe ima frikcione elemente koji dodatno prenose obrtni moment u slučaju klizanja.
Postoje tri vrste ovog mehanizma. Pod normalnom vučom na cesti, varijante T-1 i T-2 funkcioniraju kao diferencijali simetričnog tipa.
Kada jedan od točkova izgubi vuču, T-1 je u stanju da preraspodeli obrtni moment u omjeru od 2,5 prema 1 prema 6 prema 1, pa čak i više. Odnosno, točak sa najboljim prianjanjem će primiti više obrtnog momenta od kliznog točka, u navedenoj proporciji. U varijanti T-2 ova brojka je niža - od 1,2 do 1 do 3 do 1, ali ima manje zazora, vibracija i buke.
Torsen T-3 je prvobitno razvijen kao asimetrični diferencijal sa stopom blokiranja od 20 ... 30%.
QUAIFE
Quife diferencijal je dobio ime po engleskom inženjeru koji je razvio ovaj uređaj. Po dizajnu pripada tipu crva, poput Thorsena. Od njega se razlikuje po broju satelita i njihovom smještaju. Quaife je prilično popularan među zaljubljenicima u tuning automobila.
