Diferentsiaal. Mis see on ja miks seda kasutatakse?

Autoga sõitmiseks ei piisa käigukastiga mootorist. Diferentsiaal on vajalik ka rataste liikumiseks.

Lihtsamalt öeldes aitab diferentsiaal tagada, et veotelje rattad ei pöörleks sama kiirusega. Teaduslikumalt öeldes on diferentsiaali ülesanne kompenseerida veotelje rataste kardaanvõllide pöörlemissageduse erinevust, kui need liiguvad mööda erineva pikkusega rööpaid.

Diferentsiaali nimetatakse sageli sõnast diferentsiaaliks diferentsiaaliks. Huvitaval kombel pole see autotööstuse alguse leiutis. Diferentsiaali leiutasid hiinlased sajandeid tagasi.

Kurvide jaoks

Diferentsiaali idee on võimaldada autol pöördeid teha. Noh, veoteljel, kui auto on kurvis, peab välimine ratas läbima suurema vahemaa kui sisemine ratas. See põhjustab välimise ratta pöörlemise kiiremini kui sisemise ratta. Diferentsiaal on vajalik, et vältida mõlema ratta pöörlemist sama kiirusega. Kui seda poleks, libiseks üks veotelje ratastest teekattel.

Vaata ka Auto ajami liigendid – kuidas sõita neid kahjustamata 

Diferentsiaal mitte ainult ei hoia seda ära, vaid hoiab ära ka soovimatud pinged käigukastis, mis omakorda võib põhjustada rikkeid, kütusekulu suurenemist ja rehvide kulumist.

Mehhanismi disain

Diferentsiaal koosneb mitmest pöörlevas korpuses olevast koonusülekandest. See on ühendatud kroonrattaga. Pöördemomendi ülekanne käigukastilt (ja mootorilt) veoratastele toimub siis, kui nn ründevõll ajab eelmainitud rõngashammast läbi spetsiaalse hüpoidülekande (sellel on keerdteljed ja kaarjad hambajooned, mis võimaldab üle kanda suured koormused).

Esiveoliste sõidukite puhul on hammasrattal sirged või spiraalsed hambad, mis paiknevad piki võlli välist ümbermõõtu. Seda tüüpi lahendusi on lihtsam ja odavam valmistada ja kasutada (diferentsiaal on kombineeritud käigukastiga), mis seletab, miks turul domineerivad esiveolised sõidukid.

Vt ka Power Always on Four Wheels, mis on ülevaade 4 × 4 ajamisüsteemidest. 

Tagaveolistel sõidukitel on diferentsiaal peidetud spetsiaalsesse metallkorpusesse. See on šassii all selgelt näha – veorataste vahel on iseloomulik element, mida nimetatakse tagasillaks.

Keskel on rist, millele on paigaldatud käigud, mida nimetatakse satelliitideks, kuna need pöörlevad selle elemendi ümber sõidusuunas, pannes hammasrattad pöörlema, mis omakorda edastavad jõu auto ratastele. Kui sõiduki rattad pöörlevad erinevatel kiirustel (näiteks sõiduk teeb pööret), jätkavad satelliidid pöörlemist ämbliku kätel.

Ei mingit libisemist

Mõnikord on diferentsiaali siiski raske rakendada. See juhtub siis, kui üks sõiduki ratastest on libedal pinnal, näiteks jääl. Seejärel kannab diferentsiaal peaaegu kogu pöördemomendi sellele rattale. Seda seetõttu, et parima haardumisega ratas peab kasutama rohkem pöördemomenti, et ületada diferentsiaali sisehõõrdumine.

See probleem on lahendatud sportautode puhul, eriti nelikveoliste sõidukite puhul. Need sõidukid kasutavad tavaliselt suure takistusega diferentsiaale, mis suudavad suurema osa pöördemomendist üle kanda parima haardumisega rattale.

Diferentsiaali konstruktsioonis on kasutatud sidureid külgmiste hammasrataste ja korpuse vahel. Kui üks ratastest kaotab haarduvuse, hakkab üks sidur oma hõõrdejõuga sellele nähtusele vastu ajama.

Vaata ka Turbo autos – rohkem jõudu, aga ka tüli. Giid 

See pole aga ainus 4×4 sõidukitel kasutatav ülekandelahendus. Enamikul neist sõidukitest on endiselt keskdiferentsiaal (mida sageli nimetatakse ka keskdiferentsiaaliks), mis kompenseerib veotelgede pöörlemiskiiruste erinevust. See lahendus välistab ülekandesüsteemis ebavajalike pingete tekkimise, mis kahjustab ülekandesüsteemi vastupidavust.

Lisaks jaotab keskdiferentsiaal ka pöördemomenti esi- ja tagasilla vahel. Veojõu parandamiseks on igal endast lugupidaval maasturil ka käigukast, st. mehhanism, mis suurendab kiiruse arvelt ratastele ülekantavat pöördemomenti.

Lõpuks, kõige innukamate linnamaasturite jaoks on mõeldud keskdiferentsiaalide ja diferentsiaalilukkudega varustatud autod.

Eksperdi sõnul

Jerzy Staszczyk, mehaanik Slupskist

Diferentsiaal on auto püsiv element, kuid ainult siis, kui seda õigesti kasutatakse. Näiteks ei anta talle äkkkäivitamist rehvide kriginaga. Muidugi, mida vanem on auto, seda rohkem kulunud on selle ajamisüsteem, sealhulgas diferentsiaal. Seda saab testida isegi kodus. Peate lihtsalt tõstma seda osa autost, kus on veorattad. Pärast mis tahes käigu vahetamist keerake rooli mõlemas suunas, kuni tunnete vastupanu. Mida hiljem me vastupanu tunneme, seda suurem on diferentsiaali kulumise aste. Esiveoliste sõidukite puhul võib selline lõtk viidata ka käigukasti kulumisele.

Wojciech Frölichowski