Automotive differentieel: apparaat, storingen en selectiemethode

In de technische documentatie van volwaardige SUV's, sommige cross-overs en stadsauto's met vierwielaandrijving is er de term "differentieelblokkering". We zullen uitzoeken wat het is, wat het doel in de auto is, hoe het werkt en ook hoe we een nieuwe kunnen kiezen om de defecte te vervangen.

Wat is machinedifferentieel

Het differentieel in een auto is een transmissie-element. Het zorgt voor een onafhankelijke rotatie van de aandrijfwielen, maar brengt tegelijkertijd hetzelfde koppel over op elk van hen.

Dit element is vooral belangrijk voor de stabiliteit van de auto in bochten. We weten uit de natuurkunde dat bij het draaien een wiel aan de binnenkant van een halve cirkel een kortere weg aflegt dan een wiel aan de buitenkant van een cirkel. Bij aangedreven wielen is dit helemaal niet voelbaar.

Wat betreft de aandrijfwielen, als er geen differentieel in de transmissie zat, zou elke auto de stabiliteit aanzienlijk verliezen tijdens bochten. Het probleem is dat de buitenste en binnenste wielen in bochten met verschillende snelheden moeten draaien om grip te behouden. Anders zou een van de wielen glijden of slippen.

Het differentieel is op de aandrijfas gemonteerd. Bij voertuigen met vierwielaandrijving (SUV- of 4x4-klasse) is dit mechanisme op alle assen beschikbaar.

Bij sommige auto's is het differentieel speciaal gelast om de auto op drift te houden. Een voorbeeld hiervan zijn tweewielaangedreven rallyauto's met een gelast differentieel. Voor normaal rijden in de stad is het echter beter om een ​​fabrieksdifferentieel te gebruiken, of, zoals het ook wel wordt genoemd, een open differentieel.

Differentiële geschiedenis en doel

Het ontwerp van het differentieel verscheen bijna gelijktijdig met de start van de productie van voertuigen die waren uitgerust met een interne verbrandingsmotor. Het verschil was slechts een paar jaar.

De eerste auto's waren zo onstabiel in bochten dat ingenieurs moesten puzzelen hoe ze dezelfde stuwkracht op de aandrijfwielen konden overbrengen, maar ze tegelijkertijd zo moesten maken dat ze in bochten met verschillende snelheden konden draaien.

Hoewel het niet kan worden gezegd dat het mechanisme zelf is ontwikkeld na het verschijnen van auto's met interne verbrandingsmotoren. Feit is dat om de behandeling van de eerste auto's op te lossen, een ontwikkeling werd geleend die eerder op stoomwagons was gebruikt.

Het mechanisme zelf is ontwikkeld door een ingenieur uit Frankrijk - Onesifor Pekker in 1825. Ferdinand Porsche werkte verder aan het slipwiel in de auto. In samenwerking tussen zijn bedrijf en ZF AG (Friedrichshafen) werd een nokkendifferentieel ontwikkeld (1935).

Het massale gebruik van LSD-differentiëlen begon in 1956. De technologie werd door alle autofabrikanten gebruikt omdat het nieuwe mogelijkheden opende voor voertuigen met vier wielen.

Differentiële apparaat

Het differentieel was gebaseerd op een planetaire versnellingsbak. Een eenvoudige versnellingsbak bestaat uit twee tandwielen met een verschillend aantal tanden van dezelfde maat (voor constant inschakelen).

Wanneer het grotere tandwiel draait, maakt het kleinere meer omwentelingen om zijn as. De planetaire modificatie zorgt niet alleen voor de overdracht van koppel naar de aandrijfas, maar zet het ook om zodat de snelheden van de aandrijfas en de aangedreven as verschillen. Naast de gebruikelijke tandwieloverbrenging in planetaire tandwielkasten, worden verschillende aanvullende elementen gebruikt die samenwerken met drie belangrijke.

Het differentieel benut het volledige potentieel van planetaire tandwielkasten. Vanwege het feit dat een dergelijk mechanisme twee vrijheidsgraden heeft en u in staat stelt om de overbrengingsverhouding te wijzigen, hebben dergelijke mechanismen bewezen effectief te zijn om de stabiliteit van de aandrijfwielen die met verschillende snelheden draaien te waarborgen.

Het differentiële apparaat omvat:

• Differentieelhuis of beker. Het hele planetaire tandwiel en de tandwielen zijn erin vastgezet;
• Halfassige tandwielen (type zonne-energie wordt meestal gebruikt). Koppel ontvangen van de satellieten en verzenden naar de aandrijfwielen;
• Aangedreven en aandrijvende versnellingen van de belangrijkste overdracht;
• Satellieten. Ze functioneren als planetaire tandwielen. Als de auto een personenauto is, zijn er twee van dergelijke onderdelen in één mechanisme. In SUV's en vrachtwagens heeft de planeetoverbrenging 4 satellieten.

Differentiële operatie diagram

Er zijn twee soorten van dergelijke mechanismen: symmetrisch en asymmetrisch differentieel. De eerste aanpassing is in staat om het koppel gelijkmatig op de as over te brengen. Hun werking wordt niet beïnvloed door de hoeksnelheden van de aandrijfwielen.

De tweede wijziging voorziet in aanpassing van het koppel tussen de wielen van de aandrijfas, als ze met verschillende snelheden beginnen te draaien. Vaak wordt een dergelijk differentieel tussen de assen van een voertuig met vierwielaandrijving geïnstalleerd.

Meer details over de werkingsmodi van het differentieel. Het mechanisme werkt in dergelijke situaties anders:

• De auto gaat rechtdoor;
• De auto maakt een manoeuvre;
• De aandrijfwielen beginnen te slippen.

Dit is hoe het differentieel werkt:

Hoe werkt het autostuk.ru-differentieel?

Met rechte beweging

Als de auto rechtuit rijdt, zijn de satellieten gewoon de schakel tussen de asversnellingen. De wielen van de auto draaien met dezelfde snelheid, dus de kom draait als een enkele buis die beide assen met elkaar verbindt.

Het koppel wordt gelijkmatig verdeeld over de twee wielen. De wielomwentelingen komen overeen met de omwentelingen van het rondsel.

Bij het draaien

Wanneer de machine manoeuvreert, maakt het wiel in de buitenste draaicirkel meer omwentelingen dan dat in de binnenste draaicirkel. Het binnenwiel ondervindt veel weerstand omdat het koppel voor het buitenwiel toeneemt en de weg verhindert dat het met de juiste snelheid draait.

In dit geval komen de satellieten in het spel. Het tandwiel van de binnenas vertraagt, waardoor het planeetwiel in de kom in tegengestelde richting gaat draaien. Met dit mechanisme kunt u de stabiliteit van de auto behouden, zelfs in scherpe en scherpe bochten. Het voorkomt ook overmatige bandenslijtage op het vertragende wiel.

Bij uitglijden

De derde situatie waarin het differentieel nuttig is, is wielslip. Dit gebeurt bijvoorbeeld wanneer een auto in de modder komt of op ijs rijdt. In deze modus werkt het differentieel volgens een heel ander principe dan in bochten.

Het is een feit dat bij het slippen het opgehangen wiel vrij begint te draaien, wat leidt tot een verlies van koppel op het wiel dat voldoende hechting aan het wegdek heeft. Als het differentieel in de bochten zou werken, in modder of ijs zou komen, zou de auto helemaal stoppen, omdat de tractie volledig verloren zou gaan.

Om dit probleem op te lossen, werd door de ingenieurs een differentieel met beperkte slip ontwikkeld. We zullen later over zijn werk praten. Ten eerste is het de moeite waard om de bestaande wijzigingen van verschillen en hun verschillen in overweging te nemen.

Differentiële typen

Als de auto één aandrijfas heeft, wordt deze uitgerust met een dwarsasdifferentieel. Een voertuig met vierwielaandrijving gebruikt een middendifferentieel. Bij auto's met voorwielaandrijving wordt dit mechanisme ook wel een voordifferentieel genoemd en bij modellen in auto's met achterwielaandrijving een achterdifferentieel.

Deze mechanismen zijn onderverdeeld in drie categorieën volgens het type versnelling:

• Bevel differentieel;
• Wormwiel differentieel;
• Cilindrisch differentieel.

Ze verschillen onderling door de vorm van de hoofd- en axiale tandwielen. Conische wijzigingen worden aangebracht in voertuigen met voor- en achterwielaandrijving. Cilindrische modellen worden gebruikt in modellen met vierwielaandrijving en wormwieloverbrengingen zijn geschikt voor alle soorten transmissies.

Afhankelijk van het automodel en de wegomstandigheden waarin het voertuig wordt gebruikt, zijn de volgende soorten differentiëlen nuttig:

1. Mechanische vergrendeling;
2. Zelfblokkerend differentieel;
3. Elektrische vergrendeling.

Mechanisch vergrendelde differentiëlen

Bij deze aanpassing worden de satellieten door de bestuurder zelf geblokkeerd met behulp van speciale schakelaars op de wielen. Als het voertuig in een rechte lijn rijdt of een bocht maakt, werkt het differentieel normaal.

Zodra een auto een weg met een onstabiele ondergrond raakt, bijvoorbeeld een bos met modder of een besneeuwde weg inrijdt, verplaatst de bestuurder de hendels naar de gewenste stand, zodat de satellieten geblokkeerd worden.

In deze modus werkt de planeetoverbrenging niet en heeft de auto in principe geen differentieel. Alle aandrijfwielen draaien met dezelfde snelheid, wat uitglijden voorkomt, en de tractie op alle wielen blijft behouden.

Dergelijke mechanismen hebben een eenvoudiger apparaat en worden op sommige budget-SUV's geïnstalleerd, zoals in binnenlandse UAZ's. Omdat de banden niet overmatig slijten bij langzaam rijden door de modder, is dit ontwerp niet schadelijk voor de banden van de auto.

Zelfblokkerend differentieel

Er zijn verschillende soorten mechanismen in deze categorie. Voorbeelden van dergelijke apparaten zijn:

• LSD. In dergelijke versnellingsbakken, met een te hoge rotatie van een van de assen, worden de satellieten automatisch vergrendeld. Dit voorkomt dat het stabiele wiel grip verliest;
• Viskeuze koppeling. Deze differentiëlen gebruiken een stroperige substantie op siliconenbasis. In koele toestand blijft het in vloeibare toestand. Zodra het begint op te warmen en te mengen, veranderen de eigenschappen van de stof en krijgt het een kleverige structuur, waardoor de viscositeit toeneemt. Deze eigenschap neemt toe naarmate het verschil in rotatie van de assen groter wordt. Viskeuze koppelingen hebben verschillende belangrijke nadelen. Ten eerste worden ze niet gerepareerd. Wanneer de stof zijn eigenschappen verliest, moet het hele blok worden vervangen. Ten tweede treedt blokkering op wanneer er een sterke wielslip is, zodat de auto niet altijd effectief kan omgaan met offroad-omstandigheden. Ondanks deze tekortkomingen verschilt het mechanisme in budgettaire prijs. De meeste goedkope cross-overs zijn uitgerust met precies zulke differentiëlen.
• Torsen. De romp maakt gebruik van een wormslot. Wanneer de koppelcoëfficiënt op de ene as toeneemt of afneemt ten opzichte van de andere as, wordt de vergrendeling geactiveerd. Deze technologie wordt bijvoorbeeld gebruikt in Audi-voertuigen. Het apparaat kan ook worden geclassificeerd als mechanisch vergrendelde mechanismen. Het wordt beschouwd als de meest betrouwbare van alle soorten differentiëlen en onderscheidt zich door zijn eenvoud. Om deze reden zijn ze duur.

Elektrische vergrendeling

Dergelijke differentiëlen worden geassocieerd met de elektronica van het voertuig. Ze worden als de duurste beschouwd omdat ze een complexe structuur en een blokkerende aandrijving hebben. Dit mechanisme is gekoppeld aan de ECU van het voertuig, die gegevens ontvangt van systemen die de rotatie van de wielen controleren, zoals ABS. Bij sommige voertuigen kan de automatische vergrendeling worden uitgeschakeld. Hiervoor is er een speciale knop op het bedieningspaneel.

Het voordeel van elektronische opties is dat u hiermee meerdere graden van blokkering kunt instellen. Een ander pluspunt van dergelijke mechanismen is dat ze perfect helpen bij het omgaan met overstuur. Bij dergelijke modellen wordt het koppel toegepast op het astandwiel, dat met een lagere snelheid draait.

Meer over differentieelslot

Elk dwarsasdifferentieel heeft een aanzienlijk nadeel: het koppel wordt automatisch aan het wiel geleverd, dat harder draait. Hierdoor verliest het tweede wiel, dat voldoende tractie heeft, tractie. Om deze reden biedt een dergelijke versnellingsbak geen mogelijkheid om zelfstandig uit de modder of sneeuwjacht te komen.

Zoals eerder vermeld, wordt het probleem opgelost door satellieten te blokkeren. Er zijn twee blokkeermodi:

• Volledige blokkering wordt uitgevoerd vanwege het feit dat alle elementen van de versnellingsbak star zijn gekoppeld. Dit zorgt ervoor dat het wiel met de beste grip voldoende koppel krijgt;
• Gedeeltelijke blokkering is mogelijk door de blokkeerfactor te wijzigen. Als de auto in een rechte lijn rijdt, is deze factor 1. Zodra de satellieten in het symmetrische differentieel zijn vergrendeld, verandert deze factor van 3 naar 5. In dit geval blijft het draaiende wiel draaien, maar krijgt het minder koppel.

Hier is een video over waarom het differentieel is geblokkeerd:

Waarom differentieelblokkering op SUV's, en wat is het

Differentiële storingen

Aangezien het ontwerp van elk differentieel de interactie van tandwielen en assen gebruikt, is een dergelijk mechanisme onderhevig aan snelle slijtage en defecten. De elementen van het planetaire mechanisme worden ernstig belast en zullen daarom zonder goed onderhoud snel uitvallen.

Hoewel de tandwielen zijn gemaakt van duurzame materialen, is het de moeite waard om op het mechanisme te letten als er tijdens het rijden meer geluid, kloppen en trillingen zijn, die er eerder niet waren. Ook een alarmerend moment is het smeermiddellek. Het ergste is dat het mechanisme vastloopt. Bij goed onderhoud gebeurt dit echter zelden.

Zodra er een olielek uit het versnellingsbakhuis blijkt, moet u contact opnemen met een autoservice. U kunt het knooppunt zelf controleren. Naast een visuele controle na een rit, kunt u de temperatuur van de olie in het versnellingsbakhuis controleren. Tijdens normaal gebruik van het mechanisme zal dit cijfer ongeveer 60 graden zijn. Als het differentieel veel meer opwarmt, moet u advies inwinnen van een specialist.

Als onderdeel van routineonderhoud moeten het smeermiddelniveau en de kwaliteit worden gecontroleerd. Elke fabrikant van transmissieolie stelt zijn eigen regels vast voor de vervanging ervan. Negeer deze aanbeveling niet, aangezien de olie kleine schurende deeltjes kan bevatten die de tandwieltanden beschadigen en ook de oliefilm vernietigen die wrijving van metalen onderdelen voorkomt.

Als als resultaat van een visuele inspectie een lekkage van het middendifferentieel werd opgemerkt of een soortgelijk probleem wordt waargenomen bij analogen van een auto met voorwielaandrijving, moet de oliekeerring worden vervangen. Een verlaging van het smeermiddelniveau leidt tot verhoogde wrijving van de onderdelen, wat de levensduur van het apparaat aanzienlijk verkort. Door de versnellingsbak droog te laten draaien, worden de satellieten, lagers en asversnellingen onbruikbaar.

Zelfdiagnose van het differentieel wordt als volgt uitgevoerd. Krik eerst de aandrijfas van de auto op. De versnellingsbak wordt naar neutraal geschakeld. Het ene wiel draait eerst in de ene richting en dan in de andere richting. Dezelfde procedure wordt gedaan met het tweede wiel.

Met een werkend differentieel draaien de wielen zonder speling en geluid. Ook kunnen sommige storingen zelf worden verholpen. Om dit te doen, wordt de versnellingsbak verwijderd, gedemonteerd en worden alle elementen in benzine gewassen (om defecte plekken te identificeren). Tijdens deze procedure kunt u de speling van de satellieten en de ontwikkeling van de versnellingen vinden.

Versleten elementen worden verwijderd en in plaats daarvan worden nieuwe onderdelen geïnstalleerd. In principe zijn satellieten, lagers en oliekeerringen onderhevig aan vervanging, omdat ze sneller defect raken. De satellieten worden afgesteld door versnellingen te selecteren met een minimale speling tussen de tanden.

Hier is nog een video over het aanpassen van de voorspanning van het differentieel lager:

Afstelling van de differentieellagerspanning

Een nieuw differentieel vinden

Ondanks het feit dat een tussenwiel of middendifferentieel gemakkelijk te vinden is in de auto-onderdelenmarkt, zijn de kosten vrij hoog (een nieuw onderdeel kan honderden tot duizenden dollars kosten). Om deze reden gaan de meeste automobilisten zelden akkoord met een volledige vervanging van het mechanisme.

Een nieuw mechanisme of de afzonderlijke elementen ervan kunnen op dezelfde manier worden gevonden als gewone auto-onderdelen. De gemakkelijkste manier is om naar een winkel te gaan en om een ​​specifiek onderdeel voor een bepaald voertuig te vragen. Dit is echter van toepassing als het voertuig niet is geüpgraded. Anders wordt het onderdeel geselecteerd op basis van de eenheidscode of op basis van het automodel waaruit het reserveonderdeel is verwijderd.

Het is het beste om een ​​onderdeel te zoeken op autogegevens en niet op productcode, aangezien deze symbolen pas te vinden zijn na demontage van het mechanisme. Dit knooppunt heeft veel aanpassingen. Zelfs voor hetzelfde automerk kunnen verschillende differentiëlen worden gebruikt.

Gezien dit moment is het buitengewoon moeilijk om de perfecte analoog te vinden vanuit een andere auto. Wat betreft de aankoop van een differentieel op de secundaire markt, dit wordt op eigen risico en risico overgelaten aan de autobezitter, aangezien niemand het onderdeel zal demonteren en controleren. Dit vergroot de kans op het kopen van een sterk versleten mechaniek.

Samenvattend is het de moeite waard om te zeggen dat het zonder differentieel onmogelijk is om een ​​veilige en efficiënte auto te maken, hoewel fans van het draaien van centen op droog asfalt hier tegen zullen zijn.

Vragen en antwoorden:

Wat is een differentieel in een auto in eenvoudige bewoordingen? Het is een mechanisch element dat tussen de aandrijfassen van de wielassen wordt gemonteerd. Het koppel wordt via de cardan naar het differentieelhuis overgebracht en vervolgens via onafhankelijke versnellingen naar de wielen gevoerd.

Waarvoor dient een differentieel in een auto? Dit mechanisme zorgt voor de overdracht van koppel naar de aangedreven wielen, maar bij het uitvoeren van manoeuvres of tijdens het rijden over hobbels, kunnen de wielen met verschillende snelheden draaien.

Waar zit het differentieel in de auto? Dit mechanisme wordt op de aandrijfas tussen de steekassen gemonteerd. In XNUMXWD- en plug-in XNUMXWD-modellen is deze op elke as geïnstalleerd.

Welke auto heeft een centraal differentieel? Alle auto's hebben een dwarsasdifferentieel (staat tussen de steekassen). Het middendifferentieel wordt alleen gebruikt in automodellen met vierwielaandrijving (het wordt tussen de assen geïnstalleerd).