Diferencijal vozila. Sorte i značajke funkcioniranja
sadržaj
besplatno (bez blokiranja);
s ručnim preklapanjem;
s automatskim zaključavanjem.
Diferencijal je mehanizam koji prenosi moment s jednog izvora na dva potrošača. Njegova ključna značajka je mogućnost preraspodjele snage i osiguravanja različitih kutnih brzina rotacije potrošača. Što se tiče cestovnog vozila, to znači da kotači mogu primiti različitu snagu i okretati se različitim brzinama kroz diferencijal.
Diferencijal je važan element automobilskog prijenosa. Pokušajmo shvatiti zašto.
Zašto ne možete bez diferencijala
Strogo govoreći, možete i bez diferencijala. Ali samo dok se automobil kreće besprijekornom stazom, bez skretanja, a gume su mu iste i ravnomjerno napuhane. Drugim riječima, sve dok svi kotači prijeđu istu udaljenost i okreću se istom brzinom.
Ali kada automobil uđe u zavoj, kotači moraju prijeći drugu udaljenost. Očito je da je vanjska krivulja duža od unutarnje, pa se kotači na njoj moraju okretati brže od kotača na unutarnjoj krivini. Kad osovina nije vodeća, a kotači ne ovise jedan o drugome, onda nema problema.
Druga stvar je vodeći most. Za normalno upravljanje, rotacija se prenosi na oba kotača. S njihovom krutom vezom, imali bi istu kutnu brzinu i težili bi prijeći istu udaljenost u zavoju. Skretanje bi bilo teško i rezultiralo bi proklizavanjem, povećanim trošenjem guma i pretjeranim stresom na . Dio snage motora bi otišao na proklizavanje, što znači da bi se trošilo gorivo. Nešto slično, iako ne tako očito, događa se u drugim situacijama - prilikom vožnje po neravnim cestama, neravnomjernog opterećenja kotača, nejednakog tlaka u gumama, različitog stupnja istrošenosti guma.
Ovdje dolazi u pomoć. Prenosi rotaciju na obje osovine, ali omjer kutnih brzina rotacije kotača može biti proizvoljan i brzo se mijenjati ovisno o specifičnoj situaciji bez intervencije vozača.
Vrste diferencijala
Diferencijali su simetrični i asimetrični. Simetrični uređaji prenose isti zakretni moment na obje pogonske osovine, pri korištenju asimetričnih uređaja prijenosni zakretni momenti su različiti.
Funkcionalno, diferencijali se mogu koristiti kao međukotačni i međuosovinski diferencijali. Interwheel prenosi okretni moment na kotače jedne osovine. U automobilu s prednjim pogonom nalazi se u mjenjaču, u automobilu s 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 sva četiri kotača stalan, središnji diferencijal također je ugrađen u prijenosno kućište. Prenosi rotaciju s mjenjača na obje pogonske osovine.
Osovinski diferencijal je uvijek simetričan, ali je osovinski diferencijal obično asimetričan, tipičan postotak momenta između prednje i stražnje osovine je 40/60, iako može biti drugačiji.
Mogućnost i način blokiranja određuje drugu klasifikaciju diferencijala:
Blokada može biti potpuna ili djelomična.
Kako radi diferencijal i zašto ga blokirati
Zapravo, diferencijal je mehanizam planetarnog tipa. U najjednostavnijem simetričnom diferencijalu poprečne osovine postoje četiri konusna zupčanika - dva poluaksijalna (1) plus dva satelita (4). Krug radi s jednim satelitom, ali drugi je dodan kako bi uređaj bio moćniji. U kamionima i SUV vozilima ugrađena su dva para satelita.
Čašica (tijelo) (5) služi kao nosač za satelite. U njemu je kruto fiksiran veliki gonjeni zupčanik (2). Prima okretni moment od mjenjača preko zadnjeg pogonskog zupčanika (3).
Na ravnoj cesti kotači, a time i njihovi kotači, rotiraju istom kutnom brzinom. Sateliti se okreću oko osovina kotača, ali ne oko vlastite osi. Dakle, oni okreću bočne zupčanike, dajući im istu kutnu brzinu.
U zavoju, kotač na unutarnjem (manjem) luku ima veći otpor kotrljanja i stoga ga usporava. Budući da se i odgovarajući bočni zupčanik počinje okretati sporije, to uzrokuje rotaciju satelita. Njihova rotacija oko vlastite osi dovodi do povećanja broja okretaja zupčanika na osovini vanjskog kotača.
Slična situacija može nastati u slučajevima kada gume nemaju dovoljno prianjanja na cesti. Na primjer, kotač udari o led i počne kliziti. Obični slobodni diferencijal prenijet će rotaciju tamo gdje je manji otpor. Zbog toga će se kotač koji klizi vrtjeti još brže, dok će se suprotni kotač praktički zaustaviti. Kao rezultat toga, automobil se neće moći nastaviti kretati. Štoviše, u slučaju pogona na sva četiri kotača slika se neće bitno promijeniti jer će i središnji diferencijal svu snagu prenijeti tamo gdje nailazi na manji otpor, odnosno na osovinu s kliznim kotačem. Zbog toga se čak i automobil s pogonom na sva četiri kotača može zaglaviti ako samo jedan kotač proklizava.
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 kako biste ih lišili mogućnosti vrtnje oko vlastite osi. Drugi način je uvođenje čašice diferencijala u kruti zahvat s poluosovinom. Oba kotača će se okretati istom kutnom brzinom.
Da biste omogućili ovaj način rada, samo trebate pritisnuti gumb na nadzornoj ploči. Pogonska jedinica može biti mehanička, hidraulična, pneumatska ili električna. Ova shema je prikladna i za međukotače i za središnje diferencijale. Možete ga uključiti kada automobil miruje, a koristite ga samo pri maloj brzini kada vozite po neravnom terenu. Nakon odlaska na normalnu cestu, brava mora biti isključena, inače će se rukovanje znatno pogoršati. Zlouporaba ovog načina rada može uzrokovati oštećenje poluosovine ili povezanih dijelova.
Veći interes su samoblokirajući diferencijali. Ne zahtijevaju intervenciju vozača i rade automatski kada se ukaže potreba. Budući da je blokada u takvim uređajima nepotpuna, vjerojatnost oštećenja osovinskih osovina je mala.
Disk (frikcijska) brava
Ovo je najjednostavnija verzija samoblokirajućeg diferencijala. Mehanizam je dopunjen setom tarnih diskova. Čvrsto se uklapaju jedna uz drugu i kroz jednu su kruto pričvršćene na jednu od osovinskih osovina iu čašici.
Cijela se struktura okreće kao cjelina sve dok brzina rotacije kotača ne postane drugačija. Tada se pojavljuje trenje između diskova, što ograničava rast razlike u brzini.
Viskozna spojka
Viskozna spojka (viskozna spojka) ima sličan princip rada. Samo se ovdje diskovi s perforacijama stavljaju u zapečaćenu kutiju, čiji je sav slobodni prostor ispunjen silikonskom tekućinom. Njegova prepoznatljiva značajka je promjena viskoznosti tijekom miješanja. Kako se diskovi vrte različitim brzinama, tekućina se miješa, a što je miješanje intenzivnije, tekućina postaje viskoznija, dostižući gotovo čvrsto stanje. Kada se brzina vrtnje smanji, viskoznost tekućine brzo opada i diferencijal se otključava.
Viskozna spojka 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 spojka ima niz nedostataka koji značajno ograničavaju njegovu upotrebu. To su inercija, značajno zagrijavanje i loša kompatibilnost s ABS-om.
Thorsen
Naziv dolazi od Torque Sensing, to jest, "opažanje momenta". Smatra se jednim od najučinkovitijih samoblokirajućih diferencijala. Mehanizam koristi pužni zupčanik. Dizajn također ima elemente trenja koji dodatno prenose okretni moment kada dođe do klizanja.
Postoje tri vrste ovog mehanizma. Pod normalnim prianjanjem na cesti, varijante T-1 i T-2 funkcioniraju kao diferencijali simetričnog tipa.
Kada jedan od kotača izgubi trakciju, T-1 može preraspodijeliti okretni moment u omjeru od 2,5 prema 1 do 6 prema 1, pa čak i više. Odnosno, kotač s najboljim prianjanjem dobit će više momenta nego kotač koji klizi, u navedenom omjeru. U sorti T-2 ta je brojka niža - od 1,2 do 1 do 3 do 1, ali ima manje zazora, vibracija i buke.
Torsen T-3 izvorno je razvijen kao asimetrični diferencijal sa stopom blokiranja od 20 ... 30%.
QUAIFE
Quife diferencijal nazvan je po engleskom inženjeru koji je razvio ovaj uređaj. Po dizajnu pripada vrsti crva, poput Thorsena. Od njega se razlikuje po broju satelita i njihovom rasporedu. Quaife je prilično popularan među entuzijastima za ugađanje automobila.
