Sõiduki diferentsiaal. Funktsioonide sordid ja omadused

Diferentsiaal on mehhanism, mis edastab pöördemomendi ühest allikast kahele tarbijale. Selle põhiomadus on võime võimsust ümber jaotada ja pakkuda tarbijatele erinevat pöörlemisnurka. Maanteesõiduki puhul tähendab see seda, et rattad saavad läbi diferentsiaali erineva võimsuse ja pöörlevad erinevatel kiirustel.

Diferentsiaal on auto käigukasti oluline element. Proovime välja mõelda, miks.

Miks ilma diferentsiaalita hakkama ei saa

Rangelt võttes saab hakkama ka ilma diferentsiaalita. Kuid ainult seni, kuni auto liigub mööda veatut rada, ilma kuhugi pööramata ning selle rehvid on ühesugused ja ühtlaselt pumbatud. Teisisõnu, seni, kuni kõik rattad läbivad sama vahemaa ja pöörlevad sama kiirusega.

Aga kui auto pöördesse siseneb, peavad rattad läbima erineva vahemaa. Ilmselgelt on välimine kurv pikem kui sisekurv, seega peavad sellel olevad rattad pöörlema ​​kiiremini kui sisekurvis olevad rattad. Kui telg ei liigu ja rattad üksteisest ei sõltu, pole probleemi.

Teine asi on juhtiv sild. Tavaliseks juhtimiseks edastatakse pöörlemine mõlemale rattale. Nende jäiga ühendusega oleks neil sama nurkkiirus ja nad kalduksid pöördes läbima sama vahemaa. Pööramine oleks keeruline ja põhjustaks libisemist, suuremat rehvide kulumist ja liigset pinget. Osa mootori võimsusest läheks libisema, mis tähendab, et kütus läheks raisku. Midagi sarnast, kuigi mitte nii ilmselgelt, tuleb ette ka muudes olukordades – ebaühtlasel teel sõitmisel, ebaühtlasel rattakoormusel, ebaühtlasel rehvirõhul, erineval määral rehvide kulumisel.

Siin tulebki appi. See edastab pöörlemise mõlemale teljevõllile, kuid rataste pöörlemise nurkkiiruste suhe võib olla meelevaldne ja muutuda sõltuvalt konkreetsest olukorrast kiiresti ilma juhi sekkumiseta.

Diferentsiaalide tüübid

Diferentsiaalid on sümmeetrilised ja asümmeetrilised. Sümmeetrilised seadmed edastavad mõlemale vedavale võllile sama pöördemomendi, asümmeetriliste seadmete kasutamisel on edastatavad pöördemomendid erinevad.

Funktsionaalselt saab diferentsiaale kasutada rataste ja telgedevahelise diferentsiaalina. Interwheel edastab pöördemomendi ühe telje ratastele. Esiveolisel autol asub see käigukastis, tagaveolisel autol tagasilla korpuses.

Nelikveolisel autol asuvad mehhanismid mõlema telje karteris. Kui nelikvedu on püsiv, on ülekandekorpusesse paigaldatud ka keskdiferentsiaal. See edastab pöörlemise käigukastilt mõlemale veoteljele.

Telgede diferentsiaal on alati sümmeetriline, kuid silladiferentsiaal on tavaliselt asümmeetriline, tüüpiline pöördemomendi protsent esi- ja tagasilla vahel on 40/60, kuigi see võib olla erinev. 

Blokeerimise võimalus ja meetod määrab diferentsiaalide teise klassifikatsiooni:

• tasuta (ilma blokeerimiseta);

• käsitsi tühistamisega;

• automaatse lukustusega.

Blokeerimine võib olla täielik või osaline.

Kuidas diferentsiaal töötab ja miks seda blokeerida

Tegelikult on diferentsiaal planeedi tüüpi mehhanism. Lihtsaimas sümmeetrilises risttelje diferentsiaalis on neli koonusülekannet – kaks poolteljelist (1) pluss kaks satelliiti (4). Ahel töötab ühe satelliidiga, kuid teine ​​lisatakse seadme võimsamaks muutmiseks. Veoautodesse ja maasturitesse on paigaldatud kaks paari satelliite.

Tass (kere) (5) toimib satelliitide kandjana. Sellesse on jäigalt kinnitatud suur ajam (2). See saab pöördemomendi käigukastilt viimase veoülekande (3) kaudu.

Sirgel teel pöörlevad rattad ja seega ka nende rattad sama nurkkiirusega. Satelliidid pöörlevad ümber ratastelgede, kuid ei pöörle ümber oma telgede. Seega pööravad nad külgmisi hammasrattaid, andes neile sama nurkkiiruse.

Kurvis on sisemisel (väiksemal) kaarel oleval rattal suurem veeretakistus ja seetõttu aeglustub see. Kuna ka vastav külgkäik hakkab aeglasemalt pöörlema, siis paneb see satelliidid pöörlema. Nende pöörlemine ümber oma telje põhjustab välimise ratta telje võlli hammasratta pöörete suurenemist.  

Sarnane olukord võib tekkida ka siis, kui rehvidel on ebapiisav haardumine teel. Näiteks põrkab ratas vastu jääd ja hakkab libisema. Tavaline vaba diferentsiaal kannab pöörlemise üle sinna, kus on väiksem takistus. Selle tulemusena hakkab libisemisratas veelgi kiiremini pöörlema, samas kui vastasratas praktiliselt peatub. Selle tulemusena ei saa auto edasi liikuda. Veelgi enam, nelikveo puhul pilt põhimõtteliselt ei muutu, kuna keskdiferentsiaal kannab kogu jõu ka sinna, kus esineb vähem vastupanu, st liberattaga teljele. Seetõttu võib isegi nelikveoline auto kinni jääda, kui ainult üks ratas libiseb.

See nähtus kahjustab tõsiselt iga auto läbilaskvust ja on maastikusõidukite jaoks täiesti vastuvõetamatu. Saate olukorra parandada diferentsiaali blokeerimisega.

Lukkude tüübid

Täielik sundblokeerimine

Täieliku käsitsi blokeerimise saate saavutada, kui segate satelliite nii, et nad ei saaks oma telje ümber pöörlema. Teine võimalus on sisestada diferentsiaali tass telje võlliga jäigalt haardumisse. Mõlemad rattad pöörlevad sama nurkkiirusega.

Selle režiimi lubamiseks peate lihtsalt vajutama armatuurlaual nuppu. Ajam võib olla mehaaniline, hüdrauliline, pneumaatiline või elektriline. See skeem sobib nii ratastevaheliste kui ka keskdiferentsiaalide jaoks. Saate selle sisse lülitada, kui auto seisab, ja kasutage seda ainult madalal kiirusel, kui sõidate ebatasasel maastikul. Tavalisele teele lahkudes tuleb lukk välja lülitada, vastasel juhul halveneb juhitavus märgatavalt. Selle režiimi kuritarvitamine võib kahjustada telje võlli või sellega seotud osi.

Suuremat huvi pakuvad iselukustuvad diferentsiaalid. Need ei vaja juhi sekkumist ja töötavad vajaduse korral automaatselt. Kuna selliste seadmete blokeerimine on puudulik, on telje võllide kahjustamise tõenäosus väike.

Ketta (hõõrdumise) lukk

See on iselukustuva diferentsiaali lihtsaim versioon. Mehhanism on täiendatud hõõrdketaste komplektiga. Need sobivad tihedalt üksteise külge ja läbi ühe on jäigalt kinnitatud ühele telje võllile ja topsile.

Kogu struktuur pöörleb tervikuna, kuni rataste pöörlemiskiirus muutub erinevaks. Seejärel tekib ketaste vahele hõõrdumine, mis piirab kiiruste erinevuse kasvu.

Viskoosne haakeseade

Sarnane tööpõhimõte on ka viskoossel siduril (viskoosne sidestus). Ainult siin asetatakse perforeeritud kettad suletud karpi, mille kogu vaba ruum on täidetud silikoonvedelikuga. Selle eripäraks on viskoossuse muutumine segamise ajal. Kui kettad pöörlevad erinevatel kiirustel, siis vedelik segatakse ja mida intensiivsem on segamine, seda viskoossemaks muutub vedelik, saavutades peaaegu tahke oleku. Kui pöörlemiskiirus ühtlustub, langeb vedeliku viskoossus kiiresti ja diferentsiaal avaneb.  

Viskoosne sidur on üsna suurte mõõtmetega, seetõttu kasutatakse seda sagedamini keskdiferentsiaali lisandina ja mõnikord ka selle asemel, toimides sel juhul pseudo-diferentsiaalina.

Viskoossel siduril on mitmeid puudusi, mis oluliselt piiravad selle kasutamist. Need on inerts, märkimisväärne kuumenemine ja halb ühilduvus ABS-iga.

Thorsen

Nimi pärineb Torque Sensingist, see tähendab "pöördemomendi tajumisest". Seda peetakse üheks tõhusamaks iselukustuvaks diferentsiaaliks. Mehhanism kasutab tiguülekannet. Disainis on ka hõõrdeelemendid, mis libisemise korral täiendavalt pöördemomenti edastavad.

Seda mehhanismi on kolme tüüpi. Tavalise veojõu korral toimivad T-1 ja T-2 sordid sümmeetrilise tüüpi diferentsiaalidena.

Kui üks ratastest kaotab haarduvuse, suudab T-1 pöördemomenti ümber jaotada vahekorras 2,5:1 kuni 6:1 ja isegi rohkem. See tähendab, et parima haardumisega ratas saab määratud proportsioonis rohkem pöördemomenti kui libisemisratas. Sordi T-2 puhul on see näitaja madalam - 1,2–1–3–1, kuid tagasilööki, vibratsiooni ja müra on vähem.

Torsen T-3 töötati algselt välja asümmeetrilise diferentsiaalina, mille blokeerimismäär on 20 ... 30%.

QUAIFE

Quife'i diferentsiaal on oma nime saanud selle seadme välja töötanud inglise inseneri järgi. Disaini järgi kuulub see ussitüüpi, nagu Thorsen. See erineb sellest satelliitide arvu ja paigutuse poolest. Quaife on autotuunimise entusiastide seas üsna populaarne.